EA040259B1 - CHymosin variants with improved milk-clotting properties - Google Patents
CHymosin variants with improved milk-clotting properties Download PDFInfo
- Publication number
- EA040259B1 EA040259B1 EA201892531 EA040259B1 EA 040259 B1 EA040259 B1 EA 040259B1 EA 201892531 EA201892531 EA 201892531 EA 040259 B1 EA040259 B1 EA 040259B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- chymosin
- polypeptide
- variant
- seq
- amino acid
- Prior art date
Links
Description
Настоящее изобретение относится к вариантам химозина с улучшенными молокосвертывающими свойствами.The present invention relates to variants of chymosin with improved milk-clotting properties.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Химозин (ЕС 3.4.23.4) и пепсин (ЕС 3.4.23.1), молокосвертывающие ферменты желудка млекопитающих, представляют собой аспарагиновые протеазы, принадлежащие к большому классу пептидаз.Chymosin (EC 3.4.23.4) and pepsin (EC 3.4.23.1), mammalian gastric milk-clotting enzymes, are aspartic proteases belonging to a large class of peptidases.
При продуцировании в клетках слизистой желудка химозин и пепсин образуются в виде ферментативно неактивного предшественника прохимозина и предшественника пепсиногена соответственно. При выведении химозина, N-концевой пептидный фрагмент, пре-фрагмент (сигнальный пептид) отщепляется с получением прохимозина, включающего про-фрагмент. Прохимозин является, по существу, неактивной формой фермента, который, однако, активируется в кислых условиях в активный химозин посредством автокаталитического удаления про-фрагмента. Эта активация происходит in vivo в просвете желудка при подходящем рН или in vitro в кислых условиях.When produced in cells of the gastric mucosa, chymosin and pepsin are formed as an enzymatically inactive precursor of prochymosin and a precursor of pepsinogen, respectively. Upon excretion of chymosin, the N-terminal peptide fragment, the pre-fragment (signal peptide) is cleaved off to obtain prochymosin, including the pro-fragment. Prochymosin is an essentially inactive form of the enzyme, which, however, is activated under acidic conditions to active chymosin via autocatalytic removal of the pro moiety. This activation occurs in vivo in the gastric lumen at a suitable pH or in vitro under acidic conditions.
Подробно изучены структурные и функциональные характеристики бычьего, т.е. Bos taurus, препрохимозина, прохимозина и химозина. Предварительная часть молекулы пре-прохимозина быка содержит 16 ак (аминокислотных) остатков и про-часть соответствующего прохимозина имеет длину 42 ак остатков. Активный бычий химозин содержит 323 ак.The structural and functional characteristics of the bovine, i.e. Bos taurus, preprochymosin, prochymosin and chymosin. The pre-moiety of bovine pre-prochymosin contains 16 aa (amino acid) residues and the pro-moiety of the corresponding prochymosin has a length of 42 aa residues. Active bovine chymosin contains 323 aa.
Химозин продуцируется естественным образом в таких видах млекопитающих, как крупный рогатый скот, верблюды, козы, буйволы, овцы, свиньи, люди, обезьяны и крысы.Chymosin is naturally produced in mammalian species such as cattle, camels, goats, buffaloes, sheep, pigs, humans, monkeys, and rats.
Бычий и верблюжий химозин в течение ряда лет были доступны в продаже для молочной промышленности.Bovine and camel chymosin have been commercially available to the dairy industry for a number of years.
Ферментативная коагуляция молока посредством молокосвертывающих ферментов, таких как химозин и пепсин, является одним из наиболее важных процессов в производстве сыров. Ферментативная коагуляция молока представляет собой двухфазный процесс: первая фаза, где протеолитический фермент, химозин или пепсин, воздействует на к-казеин, что приводит к метастабильному состоянию структуры мицеллы казеина, и вторая фаза, где молоко затем свертывается и образует коагулят (ссылка 1).Enzymatic coagulation of milk by means of milk-clotting enzymes such as chymosin and pepsin is one of the most important processes in cheese production. Enzymatic coagulation of milk is a two-phase process: the first phase, where the proteolytic enzyme, chymosin or pepsin, acts on k-casein, resulting in a metastable state of the casein micelle structure, and the second phase, where the milk then coagulates and forms a coagulate (ref. 1).
в WO02/36752A2 (Chr. Hansen) описано рекомбинантное получение верблюжьего химозина.WO02/36752A2 (Chr. Hansen) describes the recombinant production of camel chymosin.
в WO2013/174840A1 (Chr. Hansen) описаны мутанты/варианты бычьего и верблюжьего химозина.WO2013/174840A1 (Chr. Hansen) describes bovine and camel chymosin mutants/variants.
в WO2013/164479A2 (DSM) описаны мутанты бычьего химозина.WO2013/164479A2 (DSM) describes bovine chymosin mutants.
Ссылки, перечисленные непосредственно ниже, могут в настоящем контексте рассматриваться, как ссылки, описывающие мутанты химозина:The references listed immediately below may be considered in the present context as references describing chymosin mutants:
Suzuki et al: Site directed mutagenesis reveals functional contribution of Thr218, Lys220 and Asp304 in chymosin, Protein Engineering, vol. 4, January 1990, pages 69-71;Suzuki et al: Site directed mutagenesis reveals functional contribution of Thr218, Lys220 and Asp304 in chymosin, Protein Engineering, vol. 4, January 1990, pages 69-71;
Suzuki et al: Alteration of catalytic properties of chymosin by site-directed mutagenesis, Protein Engineering, vol. 2, May 1989, pages 563-569;Suzuki et al: Alteration of catalytic properties of chymosin by site-directed mutagenesis, Protein Engineering, vol. 2, May 1989, pages 563-569;
van den Brink et al: Increased production of chymosin by glycosylation, Journal of biotechnology, vol. 125, September 2006, pages 304-310;van den Brink et al: Increased production of chymosin by glycosylation, Journal of biotechnology, vol. 125, September 2006, pages 304-310;
Pitts et al: Expression and characterisation of chymosin pH optima mutants produced in Trichoderma reesei, Journal of biotechnology, vol. 28, March 1993, pages 69-83;Pitts et al: Expression and characterization of chymosin pH optima mutants produced in Trichoderma reesei, Journal of biotechnology, vol. 28, March 1993, pages 69-83;
M.G. Williams et al: Mutagenesis, biochemical characterization and X-ray structural analysis of point mutants of bovine chymosin, Protein engineering design and selection, vol. 10, September 1997, pages 991-997;M.G. Williams et al: Mutagenesis, biochemical characterization and X-ray structural analysis of point mutants of bovine chymosin, Protein engineering design and selection, vol. 10, September 1997, pages 991-997;
Strop et al: Engineering enzyme subsite specificity: preparation, kinetic characterization, and x-ray analysis at 2.0 ANG resolution of Val111phe site mutated calf chymosin, Biochemistry, vol. 29, October 1990, pages 9863-9871;Strop et al: Engineering enzyme subsite specificity: preparation, kinetic characterization, and x-ray analysis at 2.0 ANG resolution of Val111phe site mutated calf chymosin, Biochemistry, vol. 29, October 1990, pages 9863-9871;
Chitpinityol et al: Site-specific mutations of calf chymosin В which influence milk-clotting activity, Food Chemistry, vol. 62, June 1998, pages 133-139;Chitpinityol et al: Site-specific mutations of calf chymosin B which influence milk-clotting activity, Food Chemistry, vol. 62, June 1998, pages 133-139;
Zhang et al: Functional implications of disulfide bond, Cys45-Cys50, in recombinant prochymosin, Biochimica et biophysica acta, vol. 1343, December 1997, pages 278-286.Zhang et al: Functional implications of disulfide bond, Cys45-Cys50, in recombinant prochymosin, Biochimica et biophysica acta, vol. 1343, December 1997, pages 278-286.
Ни одна из указанных выше ссылок на предшествующий уровень техники не описывает прямо и однозначно ни один из вариантов химозина с улучшенной специфической свертывающей активностью и повышенным значением С/Р по сравнению с родительским веществом, из которого этот вариант получен, как описано ниже.None of the prior art references above directly and unambiguously describe any of the chymosin variants with improved specific clotting activity and increased C/P compared to the parent material from which the variant is derived, as described below.
Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить варианты химозина, которые, по сравнению с родительским полипептидом, имеют специфическую свертывающую активность (IMCU Международная молокосвертывающая единица/мг общего белка), которая составляет по меньшей мере 110% специфической свертывающей активности родительского полипептида и/или по меньшей мере 200% соотношения С/Р его родительского полипептида, как показано здесь.The object of the present invention is to provide chymosin variants which, compared to the parent polypeptide, have a specific clotting activity (IMCU International Milk-clotting Unit/mg total protein) that is at least 110% of the specific clotting activity of the parent polypeptide and/or at least 200% C/P ratio of its parent polypeptide as shown here.
Основываясь на интеллектуальном проектировании и сравнительном анализе различных вариантов авторы настоящего изобретения идентифицировали ряд положений аминокислот, которые имеют важное значение, поскольку благодаря изменению в одном или более положениях в родительском полипептиде можно получить улучшенный вариант химозина либо с повышенной удельной свертывающей активно- 1 040259 стью, либо с увеличенными соотношениями С/Р, либо с увеличением обоих свойств.Based on intelligent design and comparative analysis of different variants, the present inventors have identified a number of amino acid positions that are important because a change in one or more positions in the parent polypeptide can result in an improved chymosin variant with either increased specific clotting activity or with increased C/P ratios, or with an increase in both properties.
Нумерация аминокислот, используемая здесь для определения варианта, основана на зрелом пептиде. Как известно в данной области, различные полипептидные последовательности натурального химозина дикого типа, полученные из разных видов млекопитающих (такие как, например, коров, верблюдов, овец, свиней или крыс), имеют относительно высокое сходство/идентичность последовательности. На фиг. 1 это представлено выравниванием соответственных различных последовательностей химозина.The amino acid numbering used here to define the variant is based on the mature peptide. As is known in the art, various wild-type natural chymosin polypeptide sequences derived from different mammalian species (such as, for example, cows, camels, sheep, pigs, or rats) have relatively high sequence similarity/identity. In FIG. 1 this is represented by the alignment of the respective different chymosin sequences.
В связи с этим относительно близким соответствием последовательностей считается, что трехмерные структуры различных природных химозинов дикого типа также относительно схожи.Because of this relatively close sequence match, the three-dimensional structures of the various natural wild-type chymosins are also considered to be relatively similar.
В данном контексте - природный химозин дикого типа (такой как бычий или верблюжий химозин) здесь может быть примером родительского полипептида, т.е. родительского полипептида, для которого производится модификация с целью получения варианта по настоящему изобретению.In this context, wild-type natural chymosin (such as bovine or camel chymosin) here may be an example of a parental polypeptide, i.e. the parent polypeptide for which modification is made in order to obtain a variant of the present invention.
Не ограничиваясь теорией, считается, что обсуждаемые положения аминокислот химозина имеют существенное значение для любого рассматриваемого здесь, представляющего интерес фермента химозин (например, химозинов коров, верблюдов, овец, свиней, крыс и т.д.), в том смысле, что сделав изменение в одном или более этих положений можно получить улучшенный вариант химозина в целом (например, улучшенный вариант бычьего, верблюжьего, овечьего, свиного или крысиного химозина).Without being limited by theory, it is believed that the discussed chymosin amino acid positions are essential for any chymosin enzyme considered here of interest (e.g., bovine, camel, sheep, pig, rat, etc.) chymosins, in the sense that by making a change at one or more of these positions, an improved variant of chymosin as a whole (eg, an improved variant of bovine, camel, ovine, porcine, or rat chymosin) can be obtained.
Как рассматривается в настоящем документе, в качестве эталонной последовательности для определения положения аминокислоты представляющего интерес полипептида родительского химозина (например, верблюда, овцы, быка и т.д.) здесь используют последовательность SEQ ID NO: 2 зрелого химозина общеизвестного Camelius dromedarius. В качестве альтернативы он может быть назван здесь верблюжьим химозином. Последовательность также показана на фиг. 1.As discussed herein, the sequence of SEQ ID NO: 2 of mature chymosin of the commonly known Camelius dromedarius is used here as a reference sequence for determining the amino acid position of the parental chymosin polypeptide of interest (eg, camel, sheep, bovine, etc.). Alternatively, it may be referred to here as camel chymosin. The sequence is also shown in Fig. 1.
В настоящем контексте считается, что родительский полипептид химозина (например, овец или крыс), который имеет по меньшей мере 80% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжьим химозином), может рассматриваться здесь, как достаточно структурно связанный, например, с бычьим или верблюжьим химозином для того, чтобы быть улучшенным посредством изменения любого положения аминокислоты, как описано здесь.In the present context, it is considered that a parental chymosin polypeptide (e.g., sheep or rat) that has at least 80% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin) can be considered here as sufficiently structurally related, for example, with bovine or camel chymosin to be improved by changing any amino acid position as described here.
Воплощения настоящего изобретения описаны ниже.Embodiments of the present invention are described below.
ОпределенияDefinitions
Все определения настоящих соответствующих терминов соответствуют тому, что будет понятно специалисту в данной области применительно к соответствующему техническому контексту.All definitions of these respective terms are in accordance with what would be understood by a person skilled in the art in relation to the relevant technical context.
Термин химозин относится к ферменту класса ЕС 3.4.23.4. Химозин обладает высокой специфичностью и преимущественно створаживает молоко посредством расщепления одной связи 104-Ser-Phe-|Met-Ala-107 в κ-цепи казеина. В качестве побочной активности химозин также расщепляет α-казеин в основном между Phe23 и Phe24 и β-казеин в основном между Leu192 и Tyr193 (ссылки 2, 3). Полученные пептиды aS1(l-23) и β(193-209) будут дополнительно расщеплены протеазами из микробных культур, добавленных к созревающему сыру (ссылка 4). Альтернативным названием химозина, используемым в данной области техники, является реннин.The term chymosin refers to an enzyme of class EC 3.4.23.4. Chymosin is highly specific and preferentially curdles milk by cleaving one 104-Ser-Phe-|Met-Ala-107 bond in the κ-chain of casein. As a side activity, chymosin also cleaves α-casein mainly between Phe23 and Phe24 and β-casein mainly between Leu192 and Tyr193 (refs 2, 3). The resulting aS1(l-23) and β(193-209) peptides will be further cleaved with proteases from microbial cultures added to ripened cheese (ref. 4). An alternative name for chymosin used in the art is rennin.
Термин химозиновая активность относится к химозиновой активности фермента химозина, как понятно специалисту в настоящем контексте.The term chymosin activity refers to the chymosin activity of the enzyme chymosin, as understood by one of skill in the present context.
Специалист в данной области знает, как определить соответствующую химозиновую активность.One skilled in the art knows how to determine the appropriate chymosin activity.
Как известно в данной области техники, соответствующее так называемое соотношение С/Р определяют путем деления удельной свертывающей активности (С) на протеолитическую активность (Р).As is known in the art, the corresponding so-called C/P ratio is determined by dividing the specific clotting activity (C) by the proteolytic activity (P).
Как известно в данной области техники, более высокое отношение С/Р подразумевает, как правило, что потеря белка во время, например, производства сыра из-за неспецифической деградации белка снижается, что может привести к улучшению выхода сыра.As is known in the art, a higher C/P ratio generally implies that protein loss during, for example, cheese production due to non-specific protein degradation is reduced, which can result in improved cheese yield.
Термин выделенный вариант означает вариант, который модифицирован действиями человека. В одном аспекте вариант является по меньшей мере на 1% чистым, например, по меньшей мере на 5% чистым, по меньшей мере на 10% чистым, по меньшей мере на 20% чистым, по меньшей мере на 40% чистым, по меньшей мере на 60% чистым, по меньшей мере на 80% чистым и по меньшей мере на 90% чистым, как определено посредством SDS PAGE (электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия).The term isolated variant means a variant that is modified by human action. In one aspect, the variant is at least 1% pure, e.g., at least 5% pure, at least 10% pure, at least 20% pure, at least 40% pure, at least 60% pure, at least 80% pure, and at least 90% pure, as determined by SDS PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis).
Термин зрелый полипептид означает пептид в его окончательной форме после трансляции и любых посттрансляционных модификаций, таких как N-концевой процессинг, С-концевое усечение, гликозилирование, фосфорилирование и т.д. В данном контексте может быть обозначен соответствующий зрелый полипептид химозин, как активная последовательность полипептида химозина, т.е. без пре-части и/или про-части. Соответствующие здесь примеры зрелого полипептида представляют собой, например, зрелый полипептид SEQ ID NO: 1 (бычий химозин), который расположен от аминокислотного положения 59 до аминокислотного положения 381 последовательности SEQ ID NO: 1 или зрелый полипептид SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин), который расположен от аминокислотного положения 59 до аминокислотного положения 381 последовательности SEQ ID NO: 2.The term mature polypeptide means the peptide in its final form after translation and any post-translational modifications such as N-terminal processing, C-terminal truncation, glycosylation, phosphorylation, etc. In this context, the corresponding mature chymosin polypeptide can be referred to as the active sequence of the chymosin polypeptide, i.e. without pre-part and/or pro-part. Suitable examples of a mature polypeptide here are, for example, the mature polypeptide of SEQ ID NO: 1 (bovine chymosin), which is located from amino acid position 59 to amino acid position 381 of SEQ ID NO: 1, or the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin) , which is located from amino acid position 59 to amino acid position 381 of SEQ ID NO: 2.
Термин родительский или родительский полипептид, имеющий химозиновую активность озна- 2 040259 чает полипептид, в котором осуществлена модификация с получением вариантов фермента по настоящему изобретению. Родительским может быть природный (дикого типа) полипептид или его вариант.The term parental or parental polypeptide having chymosin activity means a polypeptide that has been modified to produce variants of the enzyme of the present invention. The parent may be a natural (wild-type) polypeptide or a variant thereof.
Термин идентичность последовательности относится к сходству двух аминокислотных последовательностей или двух нуклеотидных последовательностей.The term sequence identity refers to the similarity of two amino acid sequences or two nucleotide sequences.
Для целей настоящего изобретения, степень идентичности у двух аминокислотных последовательностей определяют с использованием алгоритма Нидлмана-Вунша (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453), реализованного в программе Needle пакета EMBOSS (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277), предпочтительно версии 3.0.0 или более поздней. Возможными используемыми параметрами являются штраф за открытие гэпа - 10, штраф за продление гэпа - 0,5 и матрица замен EBLOSUM62 (EMBOSS версия BLOSUM62). Результат Needle, отмеченный как наиболее длинная идентичность (полученный с использованием опции nobrief) используют в качестве процента идентичности и рассчитывают следующим образом.For the purposes of the present invention, the degree of identity between two amino acid sequences is determined using the Needleman and Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453) implemented in the Needle program of the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet 16: 276-277), version 3.0.0 or later is preferred. Possible parameters used are the gap opening penalty of 10, the gap extension penalty of 0.5, and the EBLOSUM62 substitution matrix (EMBOSS version of BLOSUM62). The Needle result marked as the longest identity (obtained using the nobrief option) is used as the percent identity and is calculated as follows.
(Идентичные остатких100)/(Длина выравнивания - общее количество гэпов при выравнивании)(Identical remnants of 100)/(Alignment length - total number of gaps in alignment)
Для целей настоящего изобретения, степень идентичности у двух дезоксирибонуклеотидных последовательностей определяют с использованием алгоритма Нидлмана-Вунша (Needleman and Wunsch, 1970, выше), реализованного в программе Needle пакета EMBOSS (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, выше), предпочтительно версии 3.0.0 или более поздней. Возможными используемыми параметрами являются штраф за открытие гэпа - 10, штраф за продление гэпа - 0,5 и матрица замен EDNAFULL (EMBOSS версия NCBI NUC4.4). Результат Needle, отмеченный как наиболее длинная идентичность (полученный с использованием опции -nobrief) используют в качестве процента идентичности и рассчитывают следующим образом.For the purposes of the present invention, the degree of identity between two deoxyribonucleotide sequences is determined using the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, supra) implemented in the Needle program of the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000 above), preferably version 3.0.0 or later. Possible parameters used are the gap opening penalty of 10, the gap extension penalty of 0.5, and the EDNAFULL replacement matrix (EMBOSS version of NCBI NUC4.4). The Needle result marked as the longest identity (obtained using the -nobrief option) is used as the percent identity and is calculated as follows.
(Идентичные дезоксирибонуклеотидых100)/(Длина выравнивания - общее количество разрывов при выравнивании).(Identical deoxyribonucleotides 100)/(Length of alignment - total number of breaks in alignment).
Термин вариант означает пептид, обладающий химозиновой активностью и содержащий модификацию, т.е. замену, вставку и/или удаление в одном или более (нескольких) положениях. Замена означает замену аминокислоты, занимающей некоторое положение, другой аминокислотой; удаление означает удаление аминокислоты, занимающей положение; и вставка означает добавление 1-3 аминокислот, примыкающих к аминокислоте, занимающей положение.The term variant means a peptide having chymosin activity and containing a modification, i.e. substitution, insertion and/or removal at one or more (several) positions. Substitution means the replacement of an amino acid occupying a position with another amino acid; removal means removal of the amino acid occupying the position; and insertion means adding 1-3 amino acids adjacent to the amino acid occupying the position.
Аминокислота может быть природной или не природной аминокислотой, например замена, например, в частном случае D-изомерами (или D-формами), например, D-аланином может быть теоретически возможной.The amino acid may be a naturally occurring or non-naturally occurring amino acid, eg substitution, eg, in particular, with D-isomers (or D-forms), eg D-alanine, may be theoretically possible.
Термин пептид дикого типа относится к нуклеотидной последовательности или пептидной последовательности, которая встречается в природе, т.е. нуклеотидной последовательности или пептидной последовательности, которые не были подвергнуты целевым мутациям с помощью человека.The term wild-type peptide refers to a nucleotide sequence or peptide sequence that occurs in nature, i. a nucleotide sequence or a peptide sequence that has not been subjected to targeted mutations by a human.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Фиг. 1 - выравнивание соответствующих различных последовательностей химозина.Fig. 1 - alignment of the corresponding different chymosin sequences.
Как понятно специалисту в настоящем контексте, приведенные здесь соответствующие проценты идентичности последовательности зрелого полипептида химозина, например, овцы, двугорбого верблюда, верблюда, свиньи или крысы со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычьим химозином, т.е. аминокислотной последовательностью от положения 59 до 381 SEQ ID NO: 3) относительно сходны с вышеупомянутыми процентами идентичности последовательностей.As one of skill in the present context will understand, the respective percentages of sequence identity of a mature chymosin polypeptide, e.g., sheep, bactrian camel, camel, pig, or rat, with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin, i.e. the amino acid sequence from position 59 to 381 SEQ ID NO: 3) are relatively similar to the above percentages of sequence identity.
Фиг. 2 - 3D-струkтура верблюжьего химозина (подробно, PDB: 4AA9) с моделью связанного кказеина, показанного зеленым цветом в виде палочковидной структуры, κ-казеин размещен в субстратсвязывающей щели химозина с расщепляемой связью между остатками 105 и 106. Мутации R242E, Y243E, N249D, G251D, N252D, R254E, S273D, Q280E, F282E выделены синим цветом.Fig. 2 - 3D structure of camel chymosin (detail, PDB: 4AA9) with bound casein model shown in green as a rod structure, κ-casein is located in the substrate-binding cleft of chymosin with a cleavable bond between residues 105 and 106. Mutations R242E, Y243E, N249D , G251D, N252D, R254E, S273D, Q280E, F282E are highlighted in blue.
Фиг. 3 - 3D-структура бычьего химозина (PDB: 4AA8) с моделью связанного κ-казеина, показанного зеленым цветом в виде палочковидной структуры, κ-казеин размещен в субстратсвязывающей щели химозина с расщепляемой связью между остатками 105 и 106. Положения Н292 и Q294 выделены желтым цветом.Fig. 3 - 3D structure of bovine chymosin (PDB: 4AA8) with a model of bound κ-casein shown in green as a rod-like structure, κ-casein is placed in the substrate-binding cleft of chymosin with a cleavable bond between residues 105 and 106. Positions H292 and Q294 are highlighted in yellow color.
Фиг. 4 - 3D-структура верблюжьего химозина (подробно, PDB: 4AA9). Остатки Y11, L12 и D13 Nконца белка, а также потенциальное взаимодействие Y11 с партнером D290 выделены пурпурным цветом в виде палочковидной структуры.Fig. 4 - 3D structure of camel chymosin (detailed, PDB: 4AA9). Residues Y11, L12, and D13 of the N-terminus of the protein, as well as the potential interaction of Y11 with partner D290, are highlighted in purple in the form of a rod-shaped structure.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Определение положения аминокислоты интересующего химозина.Determination of the amino acid position of the chymosin of interest.
Как обсуждалось выше, в качестве эталонной последовательности для определения положения аминокислоты соответствующего интересующего полипептида химозина (например, верблюдов, овец, быков и т.д.) здесь используют общеизвестную последовательность верблюжьего химозина, раскрытую как SEQ ID NO: 2.As discussed above, as a reference sequence for determining the amino acid position of the corresponding chymosin polypeptide of interest (e.g., camelids, sheep, bovines, etc.), the well-known camelid chymosin sequence disclosed as SEQ ID NO: 2 is used here.
Аминокислотную последовательность другого полипептида химозина выравнивают с полипептидом, раскрытым в SEQ ID NO: 2, и на основании выравнивания номер положения аминокислоты, соответствующей любому аминокислотному остатку в полипептиде, раскрытом в SEQ ID NO: 2 определяют,The amino acid sequence of another chymosin polypeptide is aligned with the polypeptide disclosed in SEQ ID NO: 2, and based on the alignment, the position number of the amino acid corresponding to any amino acid residue in the polypeptide disclosed in SEQ ID NO: 2 is determined,
- 3 040259 используя алгоритм ClustalW, как описано в рабочем примере 1 в данном описании изобретения.- 3 040259 using the ClustalW algorithm as described in Working Example 1 in this specification.
Основываясь на вышеуказанных хорошо известных компьютерных программах, квалифицированный специалист легко может определить аминокислотное положение в релевантном здесь интересующем полипептиде химозина (например, верблюдов, овец, быков и т.д.).Based on the above well-known computer programs, one skilled in the art can easily determine the amino acid position in a chymosin polypeptide of interest here (eg, camels, sheep, bovines, etc.).
На фиг. 1 показан пример выравнивания.In FIG. 1 shows an example of alignment.
Как пример: на фиг. 1 можно видеть, что здесь используемый бычий эталон SEQ ID NO: 3 имеет G в положении 50 и Camelus_dromedarius (SEQ ID NO: 2 здесь) имеет А в этом положении 50.As an example: in Fig. 1, it can be seen that here the bullish reference SEQ ID NO: 3 used here has a G at position 50 and Camelus_dromedarius (SEQ ID NO: 2 here) has an A at this position 50.
Обозначение вариантов.Designation of options.
При описании вариантов настоящего изобретения, обозначения, описанные ниже, предназначены для облегчения сравнения. Используют принятые IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) однобуквенные или трехбуквенные сокращения аминокислот.When describing embodiments of the present invention, the designations described below are intended to facilitate comparison. Use accepted IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) one-letter or three-letter amino acid abbreviations.
Конкретные варианты, обсуждаемые в этом разделе обозначений ниже, могут не соответствовать релевантным вариантам настоящего изобретения, т.е. этот раздел обозначений предназначен только для описания настоящего соответствующего обозначения как такового.The specific variations discussed in this notation section below may not correspond to relevant embodiments of the present invention, i.e. this section of designations is only intended to describe the present associated designation as such.
Замены. Для аминокислотной замены используют следующее обозначение: исходная аминокислота, положение, замещенная аминокислота. Соответственно теоретическое замещение треонина аланином в положении 226 обозначают как Thr226Ala или Т226А. Множественные мутации разделяют добавлением меток (+), например Gly205Arg+Ser411Phe или G205R+S411F, представляющими замены в положениях 205 и 411 глицина (G) аргинином (R) и серина (S) фенилаланином (F) соответственно. Замена, например обозначенная 226А, относится к замещению родительской аминокислоты (например, Т, Q, S или другой родительской аминокислоты) аланином в положении 226.Replacements. For an amino acid substitution, the following designation is used: original amino acid, position, substituted amino acid. Accordingly, the theoretical substitution of threonine with alanine at position 226 is referred to as Thr226Ala or T226A. Multiple mutations are separated by adding labels (+), for example Gly205Arg+Ser411Phe or G205R+S411F, representing substitutions at positions 205 and 411 of glycine (G) with arginine (R) and serine (S) with phenylalanine (F), respectively. A substitution, e.g. designated 226A, refers to a substitution of a parent amino acid (e.g., T, Q, S, or other parent amino acid) with alanine at position 226.
Удаления. Для удаления аминокислоты используют следующее обозначение: исходная аминокислота, положение, *. Соответственно удаление глицина в положении 195 обозначают как Gly195* или G195*. Множественные удаления разделяют добавлением меток (+), например Gly195*+Ser411* или G195*+S411*.Removal. To remove an amino acid, the following notation is used: original amino acid, position, *. Accordingly, removal of the glycine at position 195 is referred to as Gly195* or G195*. Multiple deletions are separated by adding marks (+), eg Gly195*+Ser411* or G195*+S411*.
Вставки. Для аминокислотной вставки используют следующее обозначение: исходная аминокислота, положение, исходная аминокислота, вставленная аминокислота. Соответственно вставку лизина после глицина в положении 195 обозначают Gly195GlyLys или G195GK. Вставка нескольких аминокислот обозначают [исходная аминокислота, положение, исходная аминокислота, вставленная аминокислота #1, вставленная аминокислота #2; и т.д.]. Например, вставка лизина и аланина после глицина в положении 195 указывают как Gly195GlyLysAla или G195GKA.Inserts. For an amino acid insert, the following designation is used: original amino acid, position, original amino acid, inserted amino acid. Accordingly, the insertion of lysine after the glycine at position 195 is designated Gly195GlyLys or G195GK. Multiple amino acid insertions are designated [original amino acid, position, original amino acid, inserted amino acid #1, inserted amino acid #2; etc.]. For example, the insertion of lysine and alanine after the glycine at position 195 is indicated as Gly195GlyLysAla or G195GKA.
В таких случаях вставленный(е) аминокислотный(е) остаток(и) нумеруют путем добавления строчных букв к номеру положения аминокислотного остатка, предшествующего вставленному(ым) аминокислотному(ым) остатку(ам). В приведенном выше примере последовательность будет выглядеть так:In such cases, the inserted(e) amino acid(s) residue(s) are numbered by adding lower case letters to the position number of the amino acid residue preceding the inserted(s) amino acid(s) residue(s). In the example above, the sequence would look like this:
Множественные модификации. Варианты, содержащие множественные модификации, разделяют путем добавления меток (+), например, Arg170Tyr+Gly195Glu или R170Y+G195E представляют замену тирозина и глутаминовой кислоты аргинином и глицином в положениях 170 и 195 соответственно.Multiple modifications. Variants containing multiple modifications are separated by adding labels (+), for example, Arg170Tyr+Gly195Glu or R170Y+G195E represent the replacement of tyrosine and glutamic acid with arginine and glycine at positions 170 and 195, respectively.
Разные замены. Если в одно положение могут быть введены разные замены, то эти разные замены разделяют запятой, например Arg170Tyr,Glu или R170Y,E представляет замещение аргинина тирозином или глутаминовой кислотой в положении 170. Таким образом, Tyr167Gly,Ala+Arg170Gly,Ala или Y167G,A+R170G,A обозначает следующие варианты:Various replacements. If different substitutions can be introduced at the same position, then these different substitutions are separated by a comma, for example, Arg170Tyr,Glu or R170Y,E represents the substitution of arginine with tyrosine or glutamic acid at position 170. Thus, Tyr167Gly,Ala+Arg170Gly,Ala or Y167G,A +R170G,A stands for the following options:
Tyr167Gly+Arg170Gly, Tyr167Gly+Arg170Ala, Tyr167Ala+Arg170Gly, и Tyr167Ala+Arg170Ala.Tyr167Gly+Arg170Gly, Tyr167Gly+Arg170Ala, Tyr167Ala+Arg170Gly, and Tyr167Ala+Arg170Ala.
Предпочтительный родительский полипептид, имеющий химозиновую активностью.Preferred parental polypeptide having chymosin activity.
Предпочтительно родительский полипептид имеет по меньшей мере 80, 85, 90, 95, 97, 98 или 99% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин) и/или SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин).Preferably, the parent polypeptide has at least 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98% or 99% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin) and/or SEQ ID NO: 2 (camel chymosin).
В качестве примера в данном документе подходящий соответствующий родительский полипептид может, например, быть бычьим химозином А, как известно в данной области техники бычий химозин А может иметь только одно аминокислотное различие по сравнению с бычьим химозином В SEQ ID NO: 3.As an example herein, a suitable corresponding parental polypeptide may, for example, be bovine chymosin A, as is known in the art, bovine chymosin A may have only one amino acid difference compared to bovine chymosin B of SEQ ID NO: 3.
В предпочтительном воплощении родительский полипептид имеет по меньшей мере 90% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин), более предпочтительно родительский полипептид имеет по меньшей мере 95% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин) и еще более предпочтительно родительский полипептид имеет по меньшей мере 97% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин). Может быть предпочтительным, чтобы родительский полипептид был зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин).In a preferred embodiment, the parent polypeptide has at least 90% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin), more preferably the parent polypeptide has at least 95% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin) and even more preferably, the parent polypeptide has at least 97% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin). It may be preferred that the parent polypeptide be the mature polypeptide of SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin).
- 4 040259- 4 040259
Как понятно специалисту в данном контексте соответствующий родительский полипептид, имеющий химозиновую активность, может быть, например, вариантом, например, соответствующего химозина дикого типа.As one skilled in the art will understand, the respective parental polypeptide having chymosin activity may be, for example, a variant of, for example, the corresponding wild-type chymosin.
Например, вариант бычьего химозина, например с 5-10 модификациями (например, заменами) по сравнению со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 бычьего химозина дикого типа может все еще быть родительским полипептидом, который имеет по меньшей мере 95% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 3 (бычий химозин).For example, a variant of bovine chymosin, e.g., with 5-10 modifications (e.g., substitutions) compared to the mature wild-type bovine chymosin polypeptide of SEQ ID NO: 3, may still be a parent polypeptide that has at least 95% sequence identity with the mature polypeptide SEQ ID NO: 3 (bovine chymosin).
Как понятно специалисту в данном контексте, родительский полипептид может быть полипептидом, который имеет по меньшей мере 80% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюд). В предпочтительном воплощении родительский полипептид имеет по меньшей мере 92% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 и/или SEQ ID NO: 3, более предпочтительно родительский полипептид имеет по меньшей мере 95% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 и/или SEQ ID NO: 3 и еще более предпочтительно родительский полипептид имеет по меньшей мере 97% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 или SEQ ID NO: 3. Может быть предпочтительным, чтобы родительский полипептид был зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин).As one skilled in the art would understand, the parent polypeptide may be a polypeptide that shares at least 80% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel). In a preferred embodiment, the parent polypeptide has at least 92% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 and/or SEQ ID NO: 3, more preferably the parent polypeptide has at least 95% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 and/or SEQ ID NO: 3, and even more preferably, the parent polypeptide has at least 97% sequence identity with the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3. It may be preferred that the parent polypeptide be the mature polypeptide of SEQ ID NO : 2 (camel chymosin).
Другими словами, в целом, соответствующий здесь выделенный вариант полипептида химозина может содержать модификации (например, замены) в других положениях, чем заявленные здесь положения.In other words, in general, an isolated chymosin polypeptide variant corresponding herein may contain modifications (eg, substitutions) at positions other than those stated herein.
Например, вариант бычьего химозина, например с 5-10 модификациями (например, заменами) по сравнению с полипептидом верблюжьего химозина дикого типа, имеющим SEQ ID NO: 2 может все еще быть родительским полипептидом, который имеет по меньшей мере 95% идентичность последовательности со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2.For example, a variant of bovine chymosin, for example with 5-10 modifications (e.g., substitutions) compared to a wild-type camel chymosin polypeptide having SEQ ID NO: 2, may still be a parent polypeptide that has at least 95% sequence identity with the mature a polypeptide of SEQ ID NO: 2.
Может быть предпочтительным, чтобы выделенный вариант бычьего химозина содержал менее 30 аминокислотных модификаций (например, замен) по сравнению со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин), или может быть предпочтительным, чтобы выделенный вариант верблюжьего химозина содержал менее 20 аминокислотных модификаций (например, замен) по сравнению со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2, или может быть предпочтительным, чтобы выделенный вариант бычьего химозина содержал менее 10 аминокислотных модификаций (например, замен) по сравнению со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2, или может быть предпочтительным, чтобы выделенный вариант верблюжьего химозина содержал менее 5 аминокислотных модификаций (например, замен) по сравнению со зрелым полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин).It may be preferred that an isolated variant of bovine chymosin contain fewer than 30 amino acid modifications (e.g., substitutions) compared to the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin), or it may be preferred that an isolated variant of camel chymosin contain less than 20 amino acid modifications ( e.g., substitutions) compared to the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2, or it may be preferred that the isolated bovine chymosin variant contains less than 10 amino acid modifications (e.g., substitutions) compared to the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2, or it may be preferred so that the isolated variant of camel chymosin contained less than 5 amino acid modifications (eg, substitutions) compared to the mature polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin).
Способ получения выделенных вариантов полипептида химозина.A method for obtaining isolated variants of the chymosin polypeptide.
Как обсуждалось выше, как известно в данной области техники, специалист может на основании общих знаний, обычным способом получать и очищать химозин и варианты химозина.As discussed above, as is known in the art, one of ordinary skill in the art can prepare and purify chymosin and chymosin variants in a conventional manner.
Другими словами, при наличии у специалиста релевантного здесь родительского полипептида, имеющего интересующую химозиновую активность (например, быков, верблюдов, овец, свиней или крыс) и раскрытого в данном описании изобретения руководства, получение варианта такого родительского интересующего химозина является рутинной работой для специалиста.In other words, if one skilled in the art has a parental polypeptide relevant here having a chymosin activity of interest (e.g., bovine, camel, sheep, pig, or rat) and guidance disclosed herein, obtaining a variant of such parental chymosin of interest is routine work for one skilled in the art.
Примером подходящего способа получения и выделения химозина (варианта или родительского) может являться, например, хорошо известная технология на основе грибковой рекомбинантной экспрессии/производства, как, например, описано в WO02/36752A2 (Chr. Hansen).An example of a suitable method for the production and isolation of chymosin (variant or parent) may be, for example, the well-known technology based on fungal recombinant expression/production, such as described in WO02/36752A2 (Chr. Hansen).
Также для специалиста в данной области рутинной работой является модификация одного или более положений родительского полипептида, имеющего химозиновую активность, где модификация включает замену, удаление или вставку по меньшей мере в одном аминокислотном положении, как описано в данном описании.It is also routine work for one skilled in the art to modify one or more positions of the parent polypeptide having chymosin activity, where the modification comprises substitution, deletion or insertion at least one amino acid position as described herein.
Как известно специалисту в данной области, это может быть получено, например, посредством так называемого сайт-направленного мутагенеза и технологии на основе рекомбинантной экспрессии/продуцирования.As known to the person skilled in the art, this can be obtained, for example, by so-called site-directed mutagenesis and recombinant expression/production technology.
Для квалифицированного специалиста также является рутинной работой определение наличия или отсутствия химозиновой активности у релевантного здесь родительского полипептида (например, верблюжьего или бычьего химозина дикого типа) и/или у релевантного здесь варианта химозина.It is also routine work for the skilled artisan to determine the presence or absence of chymosin activity in the parent polypeptide relevant here (eg, wild-type camel or bovine chymosin) and/or the chymosin variant relevant here.
Как известно в данной области, специфичность химозина может быть определена по так называемому соотношению С/Р, которое определяют путем деления удельной свертывающей активности (С) на протеолитическую активность (Р). Как известно в данной области техники, более высокое соотношение С/Р подразумевает, как правило, что потеря белка во время, например, производства сыра из-за снижения неспецифического разрушения белка понижена, т.е. выход сыра улучшен.As known in the art, the specificity of chymosin can be determined by the so-called C/P ratio, which is determined by dividing the specific clotting activity (C) by the proteolytic activity (P). As is known in the art, a higher C/P ratio generally implies that protein loss during, for example, cheese production due to reduced non-specific protein degradation is reduced, i. cheese yield improved.
Определение молокосвертывающей активности молока.Determination of milk-clotting activity of milk.
Молокосвертывающая активность может быть определена с использованием метода REMCAT, который является стандартным методом, разработанным Международной федерацией молочных продуктов (метод IDF).Milk-clotting activity can be determined using the REMCAT method, which is a standard method developed by the International Dairy Federation (IDF method).
Молокосвертывающую активность определяют исходя из времени, необходимого для видимойMilk-clotting activity is determined based on the time required for visible
- 5 040259 флокуляции стандартного молочного субстрата, полученного из сухого обезжиренного молока низкотемпературного сгущения и распылительной сушки с 0,5 г на литр раствора хлорида кальция (рН-6,5). Время свертывания образца сычужного фермента сравнивают со временем свертывания эталонного стандарта, имеющего известную молокосвертывающую активность и имеющего такой же ферментный состав по IDF Standard 110В, в качестве образца. Образцы и эталонные стандарты измеряют в одинаковых химических и физических условиях. Образцы вариантов доводят до концентрации примерно 3 IMCU (Международная молокосвертывающая единица)/мл, используя 84 мМ уксуснокислый буфер, рН 5,5. Затем 20 мкл ферментного препарата добавляют к 1 мл предварительно нагретого молока (32°С) в стеклянной пробирке, помещенной на водяную баню, способной поддерживать постоянную температуру 32±1°С при постоянном помешивании.- 5 040259 flocculation of a standard milk substrate obtained from low-temperature thickened and spray-dried skimmed milk powder with 0.5 g per liter of calcium chloride solution (pH-6.5). The clotting time of the rennet sample is compared with the clotting time of a reference standard having a known milk-clotting activity and having the same enzyme composition according to IDF Standard 110B as a sample. Samples and reference standards are measured under the same chemical and physical conditions. Variant samples are adjusted to a concentration of about 3 IMCU (International Milk-Coagulation Unit)/ml using 84 mM acetic acid buffer, pH 5.5. Then 20 µl of the enzyme preparation is added to 1 ml of preheated milk (32°C) in a glass tube placed in a water bath capable of maintaining a constant temperature of 32±1°C with constant stirring.
Общую молокосвертывающую активность (эффективность) сычужного фермента рассчитывают в Международных молокосвертывающих единицах (IMCU) на мл относительно стандарта, имеющего такой же ферментный состав, что и образец, в соответствии с формулой:The total milk-clotting activity (efficiency) of rennet is calculated in International Milk-Clotting Units (IMCU) per ml relative to a standard having the same enzyme composition as the sample, according to the formula:
Sstandart х Tstundurt х DsumpleSstandart x Tstundurt x Dsumple
Активность В IMCU/мл = ----------:----------:-----Dstundurt х TsumpleActivity In IMCU/ml = ----------:----------:-----Dstundurt x Tsumple
Sstandard: молокосвертывающая активность молока международного эталона для сычужного фермента.Sstandard: The milk clotting activity of the international standard for rennet.
Tstandard: время свертывания в секундах, полученное для стандартного разбавления.Tstandard: clotting time in seconds obtained for the standard dilution.
Dsample: коэффициент разбавления для образца.Dsample: dilution factor for the sample.
Dstandard: коэффициент разбавления для стандарта.Dstandard: dilution factor for the standard.
Tsample: время свертывания в секундах, полученное для разбавленного образца сычужного ферментного, от момента добавления фермента до времени флокуляции.Tsample: clotting time in seconds obtained for a diluted rennet enzyme sample, from the time enzyme was added to the flocculation time.
Для определения молокосвертывающей активности может быть использован метод μIMCU вместо метода REMCAT. По сравнению с REMCAT, время флокуляции для вариантов химозина в анализе μIMCU определяют путем измерения OD (оптической плотности) в 96-луночных планшетах для микротитрования при 800 нм в УФ/VIS(видимая область спектра) планшет-ридере. Стандартную кривую для различных разведений эталонного стандарта с известной эффективностью свертывания регистрируют для каждого планшета. Образцы получают путем разбавления фермента в 84 мМ ацетатном буфере, 0,1% тритона Х-100, рН 5,5. Реакцию при 32°С начинают путем добавления 250 мкл стандартного молочного субстрата, содержащего 4% (мас./мас.) сухого обезжиренного молока низкотемпературного сгущения и распылительной сушки и 7,5% (мас./мас.) хлорида кальция (рН®6,5), к 25 мкл образца фермента. Затем определяют молокосвертывающую активность вариантов химозина в Международных молокосвертывающих единицах (IMCU) на мл на основании времени флокуляции относительно стандартной кривой.The μIMCU method can be used instead of the REMCAT method to determine milk clotting activity. Compared to REMCAT, the flocculation time for chymosin variants in the μIMCU assay is determined by measuring the OD (optical density) in 96-well microtiter plates at 800 nm in a UV/VIS (visible region) plate reader. A standard curve for various dilutions of a reference standard with known clotting efficiency is recorded for each plate. Samples are prepared by diluting the enzyme in 84 mM acetate buffer, 0.1% Triton X-100, pH 5.5. The reaction at 32° C. is started by adding 250 µl of a standard milk substrate containing 4% (w/w) low-temperature thickened and spray-dried skimmed milk powder and 7.5% (w/w) calcium chloride (pH®6). ,5) to 25 µl of the enzyme sample. The milk-clotting activity of the chymosin variants is then determined in International Milk-clotting Units (IMCU) per ml based on the flocculation time relative to the standard curve.
Определение общего содержания белка.Determination of total protein content.
Предпочтительно, общее содержание белка может быть определено с использованием набора Pierce BCA Protein Assay Kit от Thermo Scientific в соответствии с инструкциями поставщиков.Preferably, total protein content can be determined using the Pierce BCA Protein Assay Kit from Thermo Scientific according to the supplier's instructions.
Расчет удельной свертывающей активности.Calculation of specific coagulation activity.
Удельную активность свертывания (IMCU/мг общего белка) определяли путем деления свертывающей активности (IMCU/мл) на общее содержание белка (мг общего белка на мл).The specific clotting activity (IMCU/mg total protein) was determined by dividing the clotting activity (IMCU/ml) by the total protein content (mg total protein per ml).
Определение протеолитической активности.Determination of proteolytic activity.
Предпочтительно, общая протеолитическая активность может быть измерена с использованием флуоресцентно меченного Bodipy-FL казеина в качестве субстрата (EnzChek; Molecular Bioprobes, E6638). Производные казеина, интенсивно меченные не чувствительным к рН зеленым флуоресцентным Bodipy-FL, вызывают гашение флуоресценции конъюгата. Катализируемый протеазой гидролиз высвобождает флуоресцентный Bodipy-FL. Этот способ является очень чувствительным, что является необходимым для этого эксперимента, поскольку эталон имеет самую низкую общую протеолитическую активность из всех известных коагулянтов. Раствор субстрата 0,04 мг/мл готовят в 0,2 М фосфатном буфере, рН 6,5, содержащем 100 мМ NaCl, 5% глицерина и 0,1% Бридж. Варианты химозина растворяют в 20 мМ малонатном буфере, содержащем 100 мМ NaCl, 5% глицерина и 0,1% Бридж. По 20 мкл раствора эталона и варианта химозина смешивают в черном 384-луночном плоскодонном полистироловом планшете Corning и непрерывно определяют флуоресценцию в флуориметре при 32С в течение 10 ч. Наклоны линейной части кривой изменения флуоресценции используют для определения общей протеолитической активности.Preferably, total proteolytic activity can be measured using fluorescently labeled Bodipy-FL casein as a substrate (EnzChek; Molecular Bioprobes, E6638). Casein derivatives heavily labeled with pH-insensitive green fluorescent Bodipy-FL quench the fluorescence of the conjugate. Protease-catalyzed hydrolysis releases fluorescent Bodipy-FL. This method is very sensitive, which is necessary for this experiment, since the standard has the lowest total proteolytic activity of all known coagulants. A 0.04 mg/ml substrate solution is prepared in 0.2 M phosphate buffer, pH 6.5, containing 100 mM NaCl, 5% glycerol and 0.1% Bridge. Chymosin variants are dissolved in 20 mM malonate buffer containing 100 mM NaCl, 5% glycerol and 0.1% Bridge. 20 µl each of the reference solution and chymosin variant were mixed in a black 384-well flat-bottomed Corning polystyrene plate and continuously measured for fluorescence in a fluorometer at 32°C for 10 hours. The slopes of the linear part of the fluorescence change curve were used to determine the total proteolytic activity.
Определение отношения С/Р.Definition of C/R ratio.
Отношение С/Р рассчитывают путем деления свертывающей активности (С) на протеолитическую активность (Р).The C/P ratio is calculated by dividing the clotting activity (C) by the proteolytic activity (P).
Статистический анализ эффектов положения и мутации на удельную свертывающую активность и отношение С/Р.Statistical analysis of the effects of position and mutation on specific clotting activity and C/P ratio.
Предпочтительно может быть использован статистический подход с машинным обучением анализа и РСА-анализ для определения влияния одиночных мутаций, присутствующих в вариантах с несколькими заменами, например на удельную молокосвертывающую активность, а также на соотношение свёртыPreferably, a statistical approach with machine learning analysis and PCA analysis can be used to determine the effect of single mutations present in variants with multiple substitutions, for example, on specific milk clotting activity, as well as on the clotting ratio
- 6 040259 вающей и общей протеолитической активности (С/Р).- 6 040259 total and total proteolytic activity (C/P).
Предпочтительные воплощения изобретения.Preferred Embodiments of the Invention.
Как указано выше и проиллюстрировано в приведенных ниже примерах, авторы настоящего изобретения сделали ряд предпочтительных вариантов полипептида химозина с улучшенной свертывающей активностью и/или отношением С/Р по сравнению с соответствующим родительским полипептидом в сопоставимых условиях.As indicated above and illustrated in the examples below, the present inventors have made a number of preferred chymosin polypeptide variants with improved clotting activity and/or C/P ratio compared to the corresponding parental polypeptide under comparable conditions.
В предпочтительном аспекте настоящее изобретение относится к выделенному варианту полипептида химозина, отличающемуся тем, что:In a preferred aspect, the present invention relates to an isolated variant chymosin polypeptide characterized in that:
(а) выделенный вариант полипептида химозина имеет удельную молокосвертывающую активность (IMCU/мг общего белка), которая составляет по меньшей мере 110% удельной молокосвертывающей активности его родительского полипептида и/или (б) выделенный вариант полипептида химозина имеет соотношение С/Р, которое составляет по меньшей мере 200% соотношения С/Р его родительского полипептида.(a) the isolated variant chymosin polypeptide has a specific milk-clotting activity (IMCU/mg total protein) that is at least 110% of the specific milk-clotting activity of its parent polypeptide and/or (b) the isolated variant chymosin polypeptide has a C/P ratio that is at least 200% C/P ratio of its parent polypeptide.
Родительский полипептид может иметь по меньшей мере 80%, такой как по меньшей мере, например, 80, 85, 95, 97, 98, 99 или 100% идентичность последовательности с полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин).The parent polypeptide may have at least 80%, such as at least, for example, 80%, 85%, 95%, 97%, 98%, 99% or 100% sequence identity with the polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin).
Предпочтительный выделенный вариант полипептида химозина может иметь удельную молокосвертывающую активность (IMCU/мг общего белка), составляющую по меньшей мере 110% удельной молокосвертывающей активности родительского пептида и содержит замену в одном или более (нескольких) из следующих положений, указанных в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:A preferred isolated variant of the chymosin polypeptide may have a specific milk-clotting activity (IMCU/mg total protein) of at least 110% of the specific milk-clotting activity of the parent peptide and contain a substitution at one or more (several) of the following positions as specified in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO:2:
R242, L222, D59, S273,R242, L222, D59, S273,
К19, V309, S132, N249, 196, L166, Н76, G251, Q280, Q56, М157, К231, М256, N291, более конкретно, заменой могут быть R242E, L222I, D59N, S273Y, К19Т, V309I, S132A, N249D,K19, V309, S132, N249, 196, L166, H76, G251, Q280, Q56, M157, K231, M256, N291, more specifically, R242E, L222I, D59N, S273Y, K19T, V309I, S132A, N249D,
I96L, N249E, L166V, H76Q, N249D, G251D, Q280E, Q56H, M157L, K231N, M256L, N291Q.I96L, N249E, L166V, H76Q, N249D, G251D, Q280E, Q56H, M157L, K231N, M256L, N291Q.
Возможно, выделенный вариант полипептида химозина может дополнительно содержать замены, которые изменяют картину гликозилирования, такие как, например, замены в одном или более положениях N100, N252 и/или N291, более конкретно N100Q, N252Q и/или N291Q.Possibly, an isolated variant chymosin polypeptide may further comprise substitutions that alter the glycosylation pattern, such as, for example, substitutions at one or more positions of N100, N252 and/or N291, more specifically N100Q, N252Q and/or N291Q.
Предпочтительный вариант может содержать одну или более из следующих комбинаций замен, где каждое замещение определено в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:A preferred variant may contain one or more of the following combinations of substitutions, where each substitution is defined in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2:
- 7 040259- 7 040259
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I:Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I:
Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;
Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;
Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;
Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;
H76Q, S164G, LI66V, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, S164G, LI66V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, S132A, S164G, LI66V, S273Y;D59N, H76Q, S132A, S164G, LI66V, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;
H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;
H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;
D59N, H76Q, S164G, L166V, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;D59N, H76Q, S164G, L166V, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;
D59N, I96L, L166V, L222I, R242E, G251D;D59N, I96L, L166V, L222I, R242E, G251D;
K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273;
K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;
I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;
N249D, N100Q, N291Q;N249D, N100Q, N291Q;
R242E, N100Q, N291Q;R242E, N100Q, N291Q;
R242E, G251D, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, G251D, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, N252D, N100Q, N291Q;R242E, N252D, N100Q, N291Q;
R242E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
N252D, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;N252D, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
G251D, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;G251D, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
Y243E, Q280E, N100Q, N291Q;Y243E, Q280E, N100Q, N291Q;
Q56H, N252Q, N291Q;Q56H, N252Q, N291Q;
R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;
R67Q, I96L, LI301, M157L, K231N, R242E;R67Q, I96L, LI301, M157L, K231N, R242E;
R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;
R67Q, I96L, M157L, L222I, K231N;R67Q, I96L, M157L, L222I, K231N;
R67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q илиR67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q or
R67Q, L130I, M157L, R242E, M256L, N292H.R67Q, L130I, M157L, R242E, M256L, N292H.
- 8 040259- 8 040259
В соответствующем воплощении предпочтительный выделенный вариант полипептида химозина по настоящему изобретению имеет соотношение С/Р, составляющее по меньшей мере 200% соотношенияIn a suitable embodiment, a preferred isolated variant chymosin polypeptide of the present invention has a C/P ratio of at least 200% of the ratio
С/Р его родительского полипептида и содержит замену в одном или более из следующих положений, указанных в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:C/P of its parent polypeptide and contains a substitution at one or more of the following positions as indicated in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2:
R242, 196, Н76, SI64, S273, G251,R242, 196, H76, SI64, S273, G251,
Yll, L222, L166, K19, Y21, S74, Y243, N249, Q280, F282, L295, N252, R254, G70, V136,Yll, L222, L166, K19, Y21, S74, Y243, N249, Q280, F282, L295, N252, R254, G70, V136,
L222, K231, N291, более конкретно R242E, I96L, H76Q, S164G, S273Y, G251D, Y11I,L222, K231, N291, more specifically R242E, I96L, H76Q, S164G, S273Y, G251D, Y11I,
R242D, L222V, Y11V, L166I, K19T, Y21S, S74D, Y243E, N249D, S273D, Q280E, F282E,R242D, L222V, Y11V, L166I, K19T, Y21S, S74D, Y243E, N249D, S273D, Q280E, F282E,
L295K, N252D, R254E, G70D, V136I, L222I, K231N, N291Q.L295K, N252D, R254E, G70D, V136I, L222I, K231N, N291Q.
Предпочтительный выделенный вариант полипептида химозина по настоящему изобретению также может содержать одну или более из следующих комбинаций замен и при том, что каждая замена указана в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:A preferred isolated variant chymosin polypeptide of the present invention may also contain one or more of the following combinations of substitutions, and with each substitution specified in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2:
Y11V, К19Т, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I;
Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;
Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;
Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
H76Q, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;
H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;
D59N, H76Q, I96L, L130I, S164G, L222I, R242E, G251D;D59N, H76Q, I96L, L130I, S164G, L222I, R242E, G251D;
H76Q, S164G, L166V, L222I, S226T, S273Y;H76Q, S164G, L166V, L222I, S226T, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, S226T, N249D, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, S226T, N249D, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, S164G, L222I, R242E, S273Y, V309I;D59N, H76Q, S164G, L222I, R242E, S273Y, V309I;
H76Q, I96L, S164G, G251D, S273Y, V309I;H76Q, I96L, S164G, G251D, S273Y, V309I;
D59N, H76Q, L130I, S132A, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;D59N, H76Q, L130I, S132A, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, S132A, S164G, LI66V, S273Y;D59N, H76Q, S132A, S164G, LI66V, S273Y;
D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;
D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y, V309I;D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y, V309I;
D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;
K19T, D59N, S164G, L166V, L222I, S226T, G251D, S273Y;K19T, D59N, S164G, L166V, L222I, S226T, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y, V309I;Y21S, D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y, V309I;
K19T, Y21S, D59N, H76Q, S132A, S164G, L222I, G251D, S273Y;K19T, Y21S, D59N, H76Q, S132A, S164G, L222I, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, L130I, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, L130I, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;
H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, L130I, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y, V309I;D59N, H76Q, L130I, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y, V309I;
K19T, D59N, H76Q, L130I, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, L130I, S164G, L222I, S226T, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, L130I, S164G, G251D, V309I;D59N, H76Q, L130I, S164G, G251D, V309I;
K19T, Y21S, D59N, H76Q, L130I, S164G, L222I, S273Y;K19T, Y21S, D59N, H76Q, L130I, S164G, L222I, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;
Y21S, D59N, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y, V309I;Y21S, D59N, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y, V309I;
D59N, H76Q, S226T, R242E, G251D, S273Y;D59N, H76Q, S226T, R242E, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;
K19T, Y21S, H76Q, S164G, L222I, G251D, S273Y;K19T, Y21S, H76Q, S164G, L222I, G251D, S273Y;
- 9 040259- 9 040259
K19T, D59N, H76Q, I96L, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, I96L, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, L130I, S132A, S164G, L222I, G251D, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, L130I, S132A, S164G, L222I, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, S164G, LI66V, N249D, G251D, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, S164G, LI66V, N249D, G251D, S273Y;
Y11I, K19T, I96L, S164G, L222V, R242E, G251D;Y11I, K19T, I96L, S164G, L222V, R242E, G251D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D;
Y11V, I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, L253I, I263L;Y11V, I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, L253I, I263L;
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;
Y11V, K19T, E83S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D;Y11V, K19T, E83S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;
I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, I263L;I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, I263L;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;
I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;
K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, N249D, G251D, I263V;K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, N249D, G251D, I263V;
K19T, I96L, S164G, R242E, L253I;K19T, I96L, S164G, R242E, L253I;
Y11V, K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E;Y11V, K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E;
D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, L253I, I263L;D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, L253I, I263L;
I96L, S164G, L222I, R242E, G251D;I96L, S164G, L222I, R242E, G251D;
K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242D, G251D, I263V;K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242D, G251D, I263V;
I96L, S164G, LI66V, L222I, R242E, N249D, I263L;I96L, S164G, LI66V, L222I, R242E, N249D, I263L;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242D, G251D, L253I;K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242D, G251D, L253I;
D59N, I96L, L166V, L222I, R242E, G251D;D59N, I96L, L166V, L222I, R242E, G251D;
K19T, D59N, I96V, S164G, L166V, L222I, R242E, I263L;K19T, D59N, I96V, S164G, L166V, L222I, R242E, I263L;
Y11I, K19T, D59N, S164G, L222I, G251D, 1263 V;Y11I, K19T, D59N, S164G, L222I, G251D, 1263V;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, N249E, G251D, L253V, I263L;K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, N249E, G251D, L253V, I263L;
Y11V, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, L253I, I263L;Y11V, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, L253I, I263L;
K19T, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, L253I;K19T, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, L253I;
K19T, E83S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, N249D, G251D, L253I;K19T, E83S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, N249D, G251D, L253I;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, N249E, G251D, I263V;K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, N249E, G251D, I263V;
Y11V, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D, L253V;Y11V, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D, L253V;
Y11I, K19T, D59N, I96V, L222I, R242D, G251D;Y11I, K19T, D59N, I96V, L222I, R242D, G251D;
K19T, E83T, I96L, S164G, L222I, R242E, L253V;K19T, E83T, I96L, S164G, L222I, R242E, L253V;
K19S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E;K19S, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E;
- 10 040259- 10 040259
K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;
K19T, I96L, S164N, L222I, R242E, I263L;K19T, I96L, S164N, L222I, R242E, I263L;
K19T, D59N, E83T, S164G, L166V, L222I, R242D, G251D;K19T, D59N, E83T, S164G, L166V, L222I, R242D, G251D;
K19T, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, L253I;K19T, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, L253I;
Y11V, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, L253I, I263L;Y11V, E83S, I96L, S164G, L222I, R242E, L253I, I263L;
K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;
K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, N249D, I263L;K19T, I96L, S164G, L166V, L222I, N249D, I263L;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, G251D, L253V;K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, G251D, L253V;
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164N, L166I, L222I, G251D;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164N, L166I, L222I, G251D;
R242E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, N252D, N100Q, N291Q;R242E, N252D, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;
V32L, R67Q, L130I, M157L, K231N, M256L;V32L, R67Q, L130I, M157L, K231N, M256L;
R67Q, L13OI, M157L, D158S, R242E, N291Q;R67Q, L13OI, M157L, D158S, R242E, N291Q;
R67Q, V136I, M157L, L222I, V248I;R67Q, V136I, M157L, L222I, V248I;
Y11V, R67Q, L130I, M157L, L222I, R242E;Y11V, R67Q, L130I, M157L, L222I, R242E;
R67Q, I96L, L130I, M157L, K231N, R242E;R67Q, I96L, L130I, M157L, K231N, R242E;
R67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q;R67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q;
R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;
R67Q, L13OI, L222I, R242E, M256L;R67Q, L13OI, L222I, R242E, M256L;
R67Q, G70D, M157L, R242E, V248I;R67Q, G70D, M157L, R242E, V248I;
R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;
R67Q, I96L, N100Q, L130I, M157L, N292H;R67Q, I96L, N100Q, L130I, M157L, N292H;
I45V, L130I, M157L, K231N, R242E илиI45V, L130I, M157L, K231N, R242E or
R67Q, I96L, M157L, L222I, K231N.R67Q, I96L, M157L, L222I, K231N.
Предпочтительные способы получения выделенных вариантов полипептида химозина Настоящее изобретение, кроме того, относится к способам получения выделенного полипептида в соответствии с настоящим изобретением.Preferred Methods for Producing Isolated Chymosin Polypeptide Variants The present invention further provides methods for producing an isolated polypeptide according to the present invention.
Указанные предпочтительные способы могут включать следующие стадии:These preferred methods may include the following steps:
(а) модификацию в одном или более положениях последовательности ДНК, кодирующей полипептид, имеющий по меньшей мере 80% идентичность последовательности с SEQ ID NO: 2, где модификация включает замену, удаление или вставку по меньшей мере в одном аминокислотном положении;(a) modification at one or more positions of a DNA sequence encoding a polypeptide having at least 80% sequence identity with SEQ ID NO: 2, where the modification includes a substitution, deletion or insertion at least one amino acid position;
(б) получение и выделение варианта полипептида со стадии (а).(b) obtaining and isolating a variant polypeptide from step (a).
Родительский полипептид может иметь по меньшей мере 85, 95, 97, 98 или по меньшей мере 99% идентичность последовательности с полипептидом SEQ ID NO: 2 (верблюжий химозин).The parent polypeptide may have at least 85%, 95%, 97%, 98% or at least 99% sequence identity with the polypeptide of SEQ ID NO: 2 (camel chymosin).
В другом предпочтительном воплощении настоящее изобретение относится к способу получения выделенного полипептида химозина, при этом вариант содержит одну или более следующих заме, указанных в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:In another preferred embodiment, the present invention relates to a method for producing an isolated chymosin polypeptide, wherein the variant contains one or more of the following substitutions, indicated in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2:
D59, V309, S132, N249, L166, N249, Q56, М157, М256, R242,196, Н76, S164, S273, G251, Yll, L166, К19, Y21, S74, Y243, N249, S273, Q280, F282, L295, N252, R254, Q294, G70, V136, L222, К231, N291 таких как, например, D59N, V309I, S132A, N249E, L166V, N249D, Q56H, M157L, M256L, R242E, I96L, H76Q, S164G, S273Y, G251D, Y11I, R242D, L222V, Y11V, L166I, К19Т, Y21S, S74D, Y243E, N249D, S273D, Q280E, F282E, L295K, N252D, R254E, Q294E, G70D, V136I, L222I, K231N, N291Q.D59, V309, S132, N249, L166, N249, Q56, M157, M256, R242,196, H76, S164, S273, G251, Yll, L166, K19, Y21, S74, Y243, N249, S273, Q280, F282, L295, N252, R254, Q294, G70, V136, L222, K231, N291 such as e.g. G251D, Y11I, R242D, L222V, Y11V, L166I, K19T, Y21S, S74D, Y243E, N249D, S273D, Q280E, F282E, L295K, N252D, R254E, Q294E, G70D, V136I, L222I, K231QN., N291QN., N291QN.
В еще одном воплощении настоящее изобретение относится к способу получения выделенного варианта полипептида химозина, где:In another embodiment, the present invention relates to a method for obtaining an isolated variant chymosin polypeptide, where:
(а) вариант содержит одну или более комбинаций из следующих замен и где каждая замена указана в отношении аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2:(a) the variant contains one or more combinations of the following substitutions, and wherein each substitution is indicated in relation to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2:
- 11 040259- 11 040259
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, N249E, L253I;
Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;Y11I, D59N, I96L, S164G, L166V, L222V, R242E, G251D, L253I;
Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;Y11I, I96L, S164G, L222I, R242E;
Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;Y11I, K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, L222I, N249D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, L166V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;K19T, D59N, H76Q, S132A, L222I, G251D, S273Y, V309I;
Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;Y21S, H76Q, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;D59N, S132A, S164G, L222I, R242E, N249D, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;D59N, H76Q, I96L, S132A, S164G, L166V, L222I, G251D, S273Y;
H76Q, S164G, LI66V, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, S164G, LI66V, L222I, R242E, G251D, S273Y;
D59N, H76Q, S132A, S164G, LI 66V, S273Y;D59N, H76Q, S132A, S164G, LI 66V, S273Y;
K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;K19T, D59N, H76Q, S164G, R242E, N249D, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;K19T, D59N, I96L, S164G, L222I, G251D;
D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;D59N, H76Q, S164G, L222I, S226T, R242E;
H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;H76Q, L130I, L222I, S226T, G251D, S273Y;
Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;Y21S, D59N, H76Q, I96L, L222I, S273Y;
H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;H76Q, S164G, L222I, N249D, G251D, S273Y, V309I;
D59N, I96L, LI66V, L222I, R242E, G251D;D59N, I96L, LI66V, L222I, R242E, G251D;
Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;Y11V, K19T, D59N, I96L, S164G, L166V, L222I, R242E, G251D, L253I;
K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;K19S, D59N, I96L, S164G, L222I, R242E, N249E, G251D;
K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;K19T, D59N, I96L, S164G, L166I, L222I, R242E, N249D;
H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;H76Q, I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S273Y;
K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;K19T, I96L, L222I, R242E, L253I;
K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;K19T, D59N, I96L, S164G, L222V, R242E, N249D, L253I;
I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;I96L, S164G, L222I, R242E, G251D, S274Y;
R242E, N252D, N100Q, N291Q;R242E, N252D, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, Q280E, N100Q, N291Q;
R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;R242E, R254E, S273D, Q280E, N100Q, N291Q;
R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;R67Q, S132A, L222I, K231N, R242E, V248I;
R67Q, I96L, L130I, M157L, K231N, R242E;R67Q, I96L, L130I, M157L, K231N, R242E;
R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;R67Q, M157L, L222I, K231N, V248I;
R67Q, I96L, M157L, L222I, K23 IN илиR67Q, I96L, M157L, L222I, K23 IN or
R67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q.R67Q, G70D, M157L, L222I, N291Q.
Другой соответствующий аспект настоящего изобретения касается способа получения пищевого или кормового продукта, включающего добавление эффективного количества выделенного варианта полипептида химозина, как описано здесь, к пищевому(ым) или кормовому(ым) ингредиенту(ам) и выполнение дополнительных стадий производства для получения пищевого или кормового продукта, в частности, при том, что пищевой или кормовой продукт представляет собой продукт на основе молока или пищевой или кормовой продукт, содержащий полипептид химозина по настоящему изобретению.Another relevant aspect of the present invention relates to a method for producing a food or feed product, comprising adding an effective amount of an isolated chymosin polypeptide variant, as described herein, to the food(s) or feed(s) ingredient(s) and performing additional production steps to obtain a food or feed product, in particular when the food or feed product is a milk-based product or a food or feed product containing a chymosin polypeptide of the present invention.
Другой соответствующий аспект настоящего изобретения относится к варианту полипептида химозина по настоящему изобретению в способе получения продукта на основе молока, такого как, например, сыр, такой как, например, вытяжной сыр, чеддер, сыры континентального типа, мягкий сыр или белый рассольный сыр.Another relevant aspect of the present invention relates to a variant of the chymosin polypeptide of the present invention in a method for producing a milk-based product, such as, for example, cheese, such as, for example, draw cheese, cheddar, continental-type cheeses, soft cheese or white pickled cheese.
Как обсуждалось выше, выделенный вариант полипептида химозина, как описано здесь, можно использовать в соответствии с уровнем техники, например для получения интересующего продукта на основе молока (такого как, например, сырный продукт).As discussed above, an isolated variant chymosin polypeptide as described herein can be used in accordance with the prior art, for example to produce a milk-based product of interest (such as, for example, a cheese product).
- 12 040259- 12 040259
Как обсуждалось выше, один аспект изобретения относится к способу получения пищевого или кормового продукта, включающему добавление эффективного количества выделенного варианта полипептида химозина, как описано в данном описании изобретения, к пищевому(ым) или кормовому(ым) ингредиенту(ам) и осуществление дальнейших стадий получения пищевого или кормового продукта.As discussed above, one aspect of the invention relates to a method for producing a food or feed product, comprising adding an effective amount of an isolated variant chymosin polypeptide, as described in this description of the invention, to the food(s) or feed(s) ingredient(s) and carrying out the further steps obtaining a food or feed product.
Предпочтительно, пищевой или кормовой продукт представляет собой продукт на основе молока, и способ включает добавление эффективного количества выделенного варианта полипептида химозина, как описано здесь, в молоко и осуществление дальнейших стадий производства с получением продукта на основе молока.Preferably, the food or feed product is a milk-based product and the method comprises adding an effective amount of an isolated chymosin polypeptide variant as described herein to milk and carrying out further manufacturing steps to produce a milk-based product.
Молоко может представлять собой, например, соевое молоко, овечье молоко, козье молоко, буйволиное молоко, молоко яка, молоко ламы, верблюжье молоко или коровье молоко.The milk may be, for example, soy milk, sheep's milk, goat's milk, buffalo's milk, yak's milk, llama's milk, camel's milk or cow's milk.
Продукт на основе молока может, например, представлять собой ферментированный молочный продукт, такой как творог кварк или сыр.The milk-based product may, for example, be a fermented dairy product such as quark or cheese.
Как известно в данной области техники, рост, очистка, тестирование и обработка могут влиять на активность ферментов, а следовательно, и на фермент по настоящему изобретению. Таким образом, настоящее изобретение относится к вариантам полипептида химозина, способам их получения и получения продуктов, содержащих их, где вариант полипептида химозина имеет улучшенную свертывающую активность и/или соотношение С/Р по сравнению с соответствующим родительским полипептидом при сопоставимых условиях и предпочтительно после получения или обработки иным способом в сопоставимых условиях.As is known in the art, growth, purification, testing and processing can affect the activity of enzymes, and hence the enzyme of the present invention. Thus, the present invention relates to variants of the chymosin polypeptide, methods for their preparation and obtaining products containing them, where the variant chymosin polypeptide has improved coagulation activity and/or C/P ratio compared to the corresponding parental polypeptide under comparable conditions and preferably after production or processed in a different way under comparable conditions.
ПримерыExamples
Пример 1. Выравнивание и нумерация в белковых последовательностях химозина и последовательностях вариантов.Example 1 Alignment and numbering in chymosin protein sequences and variant sequences.
Последовательности белка химозина выравнивали, используя алгоритм ClustalW, представленный EBI (EBI, инструменты, множественное выравнивание последовательностей, CLUSTALW, http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/) и, как описано в Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Valentin F, Wallace IM, Wilm A, Lopez R, Thompson JD, Gibson TJ, Higgins DG (2007). Bioinformatics 23(21), 2947-2948.Chymosin protein sequences were aligned using the ClustalW algorithm provided by EBI (EBI, Tools, Multiple Sequence Alignment, CLUSTALW, http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/) and as described in Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Valentin F, Wallace IM, Wilm A, Lopez R, Thompson JD, Gibson TJ, Higgins DG (2007). Bioinformatics 23(21), 2947-2948.
Установки ClustalW2 для множественного выравнивания последовательностей были следующими: матрица сравнения аминокислот=BLOSUM, открытие гэпа=10, удлинение гэпа=0,5, расстояние между гэпами=8, бесконечные гэпы, итерация=нет, максимальное количество итераций=1, группировка=NJ.The ClustalW2 settings for multiple sequence alignments were: amino acid comparison matrix=BLOSUM, gap opening=10, gap length=0.5, gap spacing=8, infinite gaps, iteration=none, maximum iterations=1, bunching=NJ.
В качестве эталонной последовательности использовали бычий химозин В препрохимозин (Genbank регистрационный номер Р00794 - раскрытый в данном описании изобретения как SEQ ID NO: 1), где N-концевой метионин имеет номер 1 (MRCL......) и С-концевой изолейцин (в белковой последовательности ...LAKAI) имеет номер 381. Варианты выравнивали относительно бычьего В пре-прохимозина и остатки пронумеровывали согласно соответствующему остатку бычьего химозина.Bovine chymosin B preprochymosin (Genbank accession number P00794 - disclosed in this specification as SEQ ID NO: 1) was used as a reference sequence, where the N-terminal methionine is number 1 (MRCL......) and the C-terminal isoleucine (in the ...LAKAI protein sequence) is number 381. The variants were aligned with bovine B pre-prochymosin and the residues were numbered according to the corresponding bovine chymosin residue.
Пример 2. Конструкция вариантов химозина.Example 2 Construction of chymosin variants.
Варианты химозина конструировали с использованием различных стратегий.Chymosin variants were constructed using various strategies.
Когда упоминается верблюжий химозин, речь в данном документе идет о верблюжьем химозине, содержащем полипептид с SEQ ID NO: 2.When referring to camel chymosin, this document refers to camel chymosin containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2.
Верблюжий химозин с SEQ ID NO: 2 можно рассматривать как релевантный здесь родительский полипептид, имеющий химозиновую активность и используемый для получения вариантов верблюжьего химозина.Camel chymosin of SEQ ID NO: 2 can be considered as the relevant parental polypeptide having chymosin activity and used to generate camel chymosin variants.
Когда упоминается бычий химозин, речь в данном документе идет о бычьем химозине, содержащем полипептид с SEQ ID NO: 1.When bovine chymosin is mentioned, this document refers to bovine chymosin containing the polypeptide of SEQ ID NO: 1.
Бычий химозин с SEQ ID NO: 1 можно рассматривать, как релевантный здесь родительский полипептид, имеющий химозиновую активность и используемый для получения вариантов бычьего химозина.The bovine chymosin of SEQ ID NO: 1 can be considered as the relevant parental polypeptide having chymosin activity and used to generate bovine chymosin variants.
Варианты 180-269 и 367-461 верблюжьего химозина были сконструированы на основе выравнивания большой совокупности общеизвестных аспарагиновых протеазных последовательностей, имеющих идентичность 25% или более по сравнению с бычьим химозином В.Camel chymosin variants 180-269 and 367-461 were constructed based on the alignment of a large set of well known aspartic protease sequences having an identity of 25% or more compared to bovine chymosin B.
Вариации обычно вводили в области с высоким уровнем вариации аминокислот между видами, в то время как консервативные области не изменяли. Аминокислотные замены выбирали на основе филогенетической, структурной и экспериментальной информации для идентификации изменений с высокой вероятностью для демонстрации положительных эффектов на удельную свертывающую активность и соотношение С/Р. В каждую вариантную конструкцию были введены множественные вариации, гарантирующие присутствие каждой одиночной мутации в нескольких вариантных конструкциях, чтобы минимизировать эффект ковариации между различными заменами.Variations were usually introduced in areas with high levels of amino acid variation between species, while conservative areas were not changed. Amino acid substitutions were selected based on phylogenetic, structural and experimental information to identify high probability changes to demonstrate positive effects on specific clotting activity and C/P ratio. Multiple variations were introduced into each variant construct to ensure that each single mutation was present in multiple variant constructs to minimize the effect of covariance between different substitutions.
Использовали машинное обучение и статистический анализ для определения относительных вкладов аминокислотных замен на измеряемые характеристики коагуляции для вариантов химозина (ссылки 14, 15).Machine learning and statistical analysis were used to determine the relative contributions of amino acid substitutions to measured coagulation characteristics for chymosin variants (refs 14, 15).
Варианты 271-366 были сконструированы на основании детального структурного анализа бычьего химозина (код PDB: 4AA8) и верблюжьего химозина (код PDB: 4AA9). Вариации выбирали, исходя изVariants 271-366 were constructed based on detailed structural analysis of bovine chymosin (PDB code: 4AA8) and camel chymosin (PDB code: 4AA9). Variations were chosen based on
- 13 040259 химической природы соответствующих боковых цепей аминокислот и их ожидаемого воздействия либо на связывание казеинового субстрата, либо на общие ферментные свойства. Большинство аминокислотных замен в вариантах 271-346 осуществляли в положениях последовательности либо внутри, либо в непосредственной структурной близости к субстратсвязывающей щели, или во вторичных структурных элементах, которые контактируют со связанным казеиновым субстратом. Кроме того, изменения были осуществлены в положениях на поверхности белка, которые изменяют профиль заряда этих областей (ссылка 5) и поэтому, как ожидается, оказывают влияние на характеристики фермента. Варианты 347-366 были сделаны на основе другой структурной конформации N-концевой последовательности в бычьем и верблюжьем химозине. Аминокислотные замены были сделаны в положениях в субстратсвязывающей щели, которые взаимодействуют с N-концом верблюжьего химозина.- 13 040259 the chemical nature of the respective amino acid side chains and their expected effect on either casein substrate binding or general enzymatic properties. Most of the amino acid substitutions in variants 271-346 were made at positions in the sequence, either within or in close structural proximity to the substrate-binding cleft, or in secondary building blocks that contact the bound casein substrate. In addition, changes have been made to positions on the protein surface that change the charge profile of these regions (ref. 5) and are therefore expected to affect enzyme performance. Variants 347-366 were made based on a different structural conformation of the N-terminal sequence in bovine and camel chymosin. Amino acid substitutions were made at positions in the substrate-binding cleft that interact with the N-terminus of camel chymosin.
Пример 3. Получение ферментного вещества варианта химозина.Example 3. Obtaining the enzyme substance of the variant chymosin.
Все варианты химозина синтезировали как синтетические гены и клонировали в грибной экспрессионный вектор, такой как, например, pGAMpR-C (описанный в WO 02/36752А2).All chymosin variants were synthesized as synthetic genes and cloned into a fungal expression vector such as, for example, pGAMpR-C (described in WO 02/36752A2).
Векторы трансформировали в Е. coli, и плазмидную ДНК очищали, используя стандартные протоколы молекулярной биологии, известные специалисту в данной области.The vectors were transformed into E. coli and plasmid DNA was purified using standard molecular biology protocols known to those skilled in the art.
Варианты плазмид индивидуально трансформировали в штамм Aspergillus niger или Aspergillus nidulans, и белок продуцировали, по существу, так, как описано в WO 02/36752А2, и очищали, используя стандартные хроматографические методы. Для скрининга библиотеки ферментов все варианты химозина получали в ферментациях 20-60 мл. Для более детальной характеристики вариантов 433, 436, 453 и 457 соответствующие ферменты еще раз ферментировали в масштабе 70 л.The plasmid variants were individually transformed into an Aspergillus niger or Aspergillus nidulans strain and the protein was produced essentially as described in WO 02/36752A2 and purified using standard chromatographic methods. For enzyme library screening, all chymosin variants were prepared in 20-60 ml fermentations. For a more detailed characterization of variants 433, 436, 453 and 457, the respective enzymes were fermented again on a 70 L scale.
Как известно в данной области, специалист может, на основе своих общих знаний, получать и очищать химозин и варианты химозина, такие как описанные в данном описании изобретения варианты бычьего и верблюжьего химозина.As is known in the art, one skilled in the art can, based on their general knowledge, prepare and purify chymosin and chymosin variants such as the bovine and camel chymosin variants described herein.
Пример 4. Определение удельной химозиновой активности.Example 4. Determination of specific chymosin activity.
4.1. Определение молокосвертывающей активности.4.1. Determination of milk-clotting activity.
Молокосвертывающую активность определяли, используя метод REMCAT, который представляет собой стандартный метод, разработанный Международной федерацией по молочному животноводству (метод IDF).Milk-clotting activity was determined using the REMCAT method, which is a standard method developed by the International Dairy Federation (IDF method).
Молокосвертывающую активность определяли, исходя из времени, необходимого для видимой флокуляции стандартного молочного субстрата, полученного из сухого обезжиренного молока низкотемпературного сгущения и распылительной сушки с раствором хлорида кальция 0,5 г на литр (рН«6,5). Время свертывания для образца сычужного фермента сравнивали со временем свертывания эталонного стандарта, имеющего известную молокосвертирующую активность и имеющего такой же ферментный состав согласно стандарту IDF НОВ в качестве образца. Образцы и эталонные стандарты измеряли в одинаковых химических и физических условиях. Образцы вариантов доводили до примерно 3 IMCU/мл, используя 84 мМ уксуснокислый буфер, рН 5,5. Затем 20 мкл ферментного препарата добавляли к 1 мл предварительно нагретого молока (32°С) в стеклянной аналитической пробирке, помещенной на водяную баню, способную поддерживать постоянную температуру 32±1°С, при постоянном перемешивании.Milk-clotting activity was determined based on the time required for visible flocculation of a standard milk substrate obtained from low-temperature thickened and spray-dried skimmed milk powder with a calcium chloride solution of 0.5 g per liter (pH<6.5). The clotting time for the rennet sample was compared with the clotting time of a reference standard having a known milk-clotting activity and having the same enzyme composition according to the IDF HOB standard as the sample. Samples and reference standards were measured under the same chemical and physical conditions. Variant samples were adjusted to about 3 IMCU/ml using 84 mM acetic acid buffer, pH 5.5. Then, 20 μl of the enzyme preparation was added to 1 ml of preheated milk (32°C) in a glass analytical tube placed in a water bath capable of maintaining a constant temperature of 32±1°C with constant stirring.
Общую молокосвертывающую активность (эффективность) сычужного фермента рассчитывали в Международных молокосвертывающих единицах (IMCU) на мл по сравнению со стандартом, содержащим такой же ферментный состав, что и образец, согласно формуле:The total clotting activity (efficiency) of rennet was calculated in International Milk Clotting Units (IMCU) per ml compared to a standard containing the same enzyme composition as the sample, according to the formula:
Sstandart х Tstandart х DsampleSstandart x Tstandart x Dsample
Активность В IMCU/мл = ----------:----------:-----Dstandart х TsampleActivity in IMCU/ml = ----------:----------:-----Dstandart x Tsample
Sstandard: молокосвертывающая активность молока международного эталонного стандарта для сычужного фермента.Sstandard: The milk clotting activity of the international reference standard for rennet.
Tstandard: время свертывания в секундах, полученное для стандартного разбавления.Tstandard: clotting time in seconds obtained for the standard dilution.
Dsample: коэффициент разбавления для образца.Dsample: dilution factor for the sample.
Dstandard: коэффициент разбавления для стандарта.Dstandard: dilution factor for the standard.
Tsample: время свертывания в секундах, полученное для разбавленного образца сычужного ферменты с момента добавления фермента до момента флокуляции.Tsample: clotting time in seconds obtained for a dilute rennet sample from the time the enzyme was added to the time of flocculation.
Для определения свертывающей активности библиотек вариантов 1 и 3, а также сконструированных вариантов, использовали метод pIMCU вместо метода REMCAT. По сравнению с REMCAT, время флокуляции для вариантов химозина в анализе pIMCU определяли посредством измерения OD (оптической плотности) в 96-луночных планшетах при 800 нм в УФ/VIS планшет-ридере. Стандартная кривая различных разведений эталонного стандарта с известной активностью свертывания была зафиксирована для каждого планшета. Образцы готовили путем разбавления фермента 84 мМ ацетатным буфером, 0,1% тритона Х-100, рН 5,5 Взаимодействие при 32°С начиналось при добавлении 250 мкл стандартного молочного субстрата, содержащего 4% (мас./мас.) сухого обезжиренного молоко низкотемпературного сгущения и распылительной сушки и 7,5% (мас./мас.) хлорида кальция (рН«6,5) до 25 мкл образца фермента. Молокосвертывающую активность вариантов химозина в Международных молокосвертывающих единицах (IMCU) на мл определяли на основании времени флокуляции для образца по сравнению со стандартной кривой.To determine the clotting activity of the variants 1 and 3 libraries, as well as engineered variants, the pIMCU method was used instead of the REMCAT method. Compared to REMCAT, the flocculation time for chymosin variants in the pIMCU assay was determined by measuring the OD (optical density) in 96-well plates at 800 nm in a UV/VIS plate reader. A standard curve of various dilutions of a reference standard with known clotting activity was recorded for each plate. Samples were prepared by diluting the enzyme with 84 mM acetate buffer, 0.1% Triton X-100, pH 5.5 Reaction at 32° C. was started by adding 250 µl of standard milk substrate containing 4% (w/w) skimmed milk powder low temperature thickening and spray drying and 7.5% (w/w) calcium chloride (pH<6.5) to 25 µl of enzyme sample. The milk-clotting activity of the chymosin variants in International Milk-clotting Units (IMCU) per ml was determined based on the flocculation time for the sample compared to the standard curve.
- 14 040259- 14 040259
4.2. Определение общего содержания белка.4.2. Determination of total protein content.
Общее содержание белка определяли с использованием набора Pierce BCA Protein Assay Kit отTotal protein content was determined using the Pierce BCA Protein Assay Kit from
Thermo Scientific в соответствии с инструкциями поставщиков.Thermo Scientific in accordance with the suppliers' instructions.
4.3. Расчет удельной свертывающей активности.4.3. Calculation of specific coagulation activity.
Удельную свертывающую активность (IMCU/мг общего белка) определяли путем деления свертывающей активности (IMCU/мл) на общее содержания белка (мг общего белка на мл).Specific clotting activity (IMCU/mg total protein) was determined by dividing the clotting activity (IMCU/ml) by total protein content (mg total protein per ml).
Пример 5. Определение протеолитической активности.Example 5 Determination of proteolytic activity.
Общую протеолитическую активность измеряли, используя флуоресцентно меченного Bodipy-FL казеин в качестве субстрата (EnzChek; Molecular Bioprobes, E6638). Производные казеина, интенсивно меченные не чувствительным к рН зеленым флуоресцентным Bodipy-FL, вызывают гашение флуоресценции конъюгата. Катализируемый протеазой гидролиз высвобождает флуоресцентный Bodipy-FL. Этот способ является очень чувствительным, что было необходимо для этого эксперимента, поскольку CHYMAX М имеет самую низкую общую протеолитическую активность всех коагулянтов, известных на сегодняшний день.Total proteolytic activity was measured using fluorescently labeled Bodipy-FL casein as a substrate (EnzChek; Molecular Bioprobes, E6638). Casein derivatives heavily labeled with pH-insensitive green fluorescent Bodipy-FL quench the fluorescence of the conjugate. Protease-catalyzed hydrolysis releases fluorescent Bodipy-FL. This method is very sensitive, which was necessary for this experiment because CHYMAX M has the lowest total proteolytic activity of all coagulants known to date.
Раствор субстрата 0,04 мг/мл готовили в 0,2 М фосфатном буфере, рН 6,5, содержащем 100 мМ NaCl, 5% глицерина и 0,1% Бридж. Варианты химозина растворяли в 20 мМ малонатном буфере, содержащем 100 мМ NaCl, 5% глицерина и 0,1% Бридж. По 20 мкл раствора субстрата и варианта химозина смешивали в черном 384-луночном плоскодонном полистироловом планшете Corning и непрерывно определяли флуоресценцию в флуориметре при 32С в течение 10 ч. Наклоны линейной части кривой изменения флуоресценции использовали для определения общей протеолитической активности.A 0.04 mg/ml substrate solution was prepared in 0.2 M phosphate buffer, pH 6.5, containing 100 mM NaCl, 5% glycerol, and 0.1% Bridge. Chymosin variants were dissolved in 20 mM malonate buffer containing 100 mM NaCl, 5% glycerol, and 0.1% Bridge. 20 µl of substrate solution and chymosin variant were mixed in a black 384-well flat-bottomed Corning polystyrene plate and fluorescence was continuously determined in a fluorometer at 32°C for 10 h. The slopes of the linear part of the fluorescence change curve were used to determine the total proteolytic activity.
Пример 6. Статистический анализ эффектов положения и мутации на удельную свертывающую активность и отношение С/Р.Example 6 Statistical Analysis of the Effects of Position and Mutation on Specific Clotting Activity and C/P Ratio.
Для определения влияния одиночных мутаций, присутствующих в вариантах библиотек 1-3 с множественными заменами, на расщепление к-казеина между положениями Phe105 и Met106, т.е. удельную молокосвертывающую активность, а также на соотношение свертывающей и общей протеолитической активности (С/Р), использовали статистической подход с машинным обучением анализа и РСА-анализ.To determine the effect of single mutations present in multiple substitution library variants 1-3 on the cleavage of k-casein between the Phe105 and Met106 positions, i.e. specific milk-clotting activity, as well as the ratio of coagulation and total proteolytic activity (C/P), used a statistical approach with machine learning analysis and X-ray analysis.
Результаты.Results.
Библиотека 1 множественных замен.Library 1 of multiple replacements.
Получали варианты верблюжьего химозина, каждый из которых имел множественные замены по сравнению с диким типом, и анализировали, как описано выше. Все варианты имеют аминокислотную последовательность, идентичную верблюжьему химозину (SEQ ID NO: 2), за исключением вариаций, указанных в таблице. Верблюжий химозин (CHY-MAX М) включен в качестве эталона.Camelid chymosin variants were generated, each with multiple substitutions compared to the wild type, and analyzed as described above. All variants have an amino acid sequence identical to camel chymosin (SEQ ID NO: 2), except for the variations shown in the table. Camel chymosin (CHY-MAX M) is included as a reference.
Активности свертывания определяли, используя метод μIMCU.Clotting activities were determined using the μIMCU method.
Таблица 1. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозинаTable 1. Enzymatic activity of camel chymosin variants
180-222. Значения приведены, как % расщепления верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX М)180-222. Values are given as % cleavage by wild-type camel chymosin (CHY-MAX M)
- 15 040259- 15 040259
В табл. 1 представлены варианты верблюжьего химозина с данными по удельной свертывающей активности (С), неспецифической протеолитической активности (Р) и соотношения С/Р. Из 43 вариантов 17 обнаружили увеличенную на 10-50% удельную свертывающую активность по сравнению с верблюжьим химозином дикого (CHY-MAX М). Все варианты имеют значительно увеличенное соотношение С/Р, с лучшим вариантом является 190, который демонстрирует приблизительно 15-кратное улучшение по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа.In table. 1 shows camel chymosin variants with data on specific clotting activity (C), non-specific proteolytic activity (P) and C/P ratio. Of the 43 variants, 17 showed a 10-50% increase in specific clotting activity compared to wild camel chymosin (CHY-MAX M). All variants have a significantly increased C/P ratio, with the best variant being 190, which shows an approximately 15-fold improvement over wild-type camel chymosin.
Мутационный анализ библиотеки 1 с множественными заменами.Mutation analysis of library 1 with multiple substitutions.
Статистический анализ позиционного и мутационного воздействий на удельную свертывающую активность и отношение С/Р проводили на основе протеолитических данных для библиотеки 1. Наиболее полезные мутации для увеличения удельного свертывания и С/Р показаны в табл. 2 и 3 соответственно.Statistical analysis of positional and mutational effects on specific clotting activity and C/P ratio was performed on the basis of proteolytic data for library 1. The most useful mutations for increasing specific clotting and C/P are shown in Table 1. 2 and 3, respectively.
Таблица 2. Мутационный вклад (среднее) в увеличение удельной свертывающей активности и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 2. Mutational contribution (mean) to increase in specific clotting activity and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 2, был сделан вывод, что мутации К19Т, D59N, I96L, S132A, L222I, R242E, N249D, S273Y и V309I увеличивают удельную свертывающую активность химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации позволяют снизить дозу химозина в производстве сыра.Based on the results given in table. 2, it was concluded that mutations K19T, D59N, I96L, S132A, L222I, R242E, N249D, S273Y, and V309I increase the specific clotting activity of chymosin. Therefore, these mutations can be expected to reduce the dose of chymosin in cheese production.
- 16040259- 16040259
Таблица 3. Мутационный вклад (среднее) в увеличение соотношения С/Р и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 3. Mutational contribution (mean) to increase in C/P ratio and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 3, был сделан вывод, что мутации H76Q, I96L, S164G, R242E, G251D и S273Y увеличивают соотношение С/Р химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации приводят к повышенному выходу при производстве сыра с использованием соответствующих вариантов химозина.Based on the results given in table. 3, it was concluded that the H76Q, I96L, S164G, R242E, G251D, and S273Y mutations increase the C/P ratio of chymosin. Therefore, these mutations would be expected to result in increased yield in cheese production using the respective chymosin variants.
Библиотека 2 с множественными заменами.Library 2 with multiple replacements.
Другой набор вариантов верблюжьего химозина, каждый из которых имел множественные замены по сравнению с диким типом, был получен и проанализирован, как описано выше. Все варианты имеют аминокислотную последовательность, идентичную верблюжьему химозину (SEQ ID NO: 2), за исключением вариаций, указанных в таблице. Верблюжий химозин (CHY-MAX М) включен в качестве эталона.Another set of camel chymosin variants, each with multiple substitutions compared to the wild type, was generated and analyzed as described above. All variants have an amino acid sequence identical to camel chymosin (SEQ ID NO: 2), except for the variations shown in the table. Camel chymosin (CHY-MAX M) is included as a reference.
Активности свертывания определяли, используя метод REMCAT.Clotting activities were determined using the REMCAT method.
Таблица 4. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 223-269. Значения приведены, как % расщепления верблюжьего химозина дикого muna(CHY-MAX М)Table 4. Enzymatic activity of camel chymosin variants 223-269. Values are given as % cleavage of wild muna camel chymosin (CHY-MAX M)
- 17 040259- 17 040259
В табл. 4 представлены варианты верблюжьего химозина с данными по удельной свертывающей активности (С), неспецифической протеолитической активности (Р) и соотношения С/Р. Из 47 вариантов было выявлено 8 с увеличенной от 10 до 78% удельной свертывающей активностью по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX М). В то время как 43 варианта имеют значительно увеличенные соотношения С/Р, лучшим вариантом является 253, который демонстрирует приблизительно 33-кратное улучшение по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа.In table. 4 shows camel chymosin variants with data on specific clotting activity (C), non-specific proteolytic activity (P), and C/P ratio. Of the 47 variants, 8 were identified with increased specific clotting activity from 10 to 78% compared to wild-type camel chymosin (CHY-MAX M). While 43 variants have significantly increased C/P ratios, the best variant is 253, which shows an approximately 33-fold improvement over wild-type camel chymosin.
Мутационный анализ библиотеки 2 с множественными заменами Статистический анализ позиционного и мутационного воздействия на удельную свертывающую активность и отношение С/Р проводили на основе протеолитических данных для библиотеки 2. Наиболее полезные мутации для увеличения удельного свертывания и С/Р показаны в табл. 5 и 6 соответственно.Mutation Analysis of Library 2 with Multiple Substitutions Statistical analyzes of positional and mutational effects on specific clotting activity and C/P ratio were performed based on the proteolytic data for library 2. The most beneficial mutations for increasing specific clotting and C/P are shown in Table 1. 5 and 6, respectively.
Таблица 5. Мутационный вклад (среднее) в увеличение удельной свертывающей активности и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 5. Mutational contribution (mean) to increase in specific clotting activity and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 5, был сделан вывод, что мутации D59N, H76Q,Based on the results given in table. 5, it was concluded that mutations D59N, H76Q,
- 18 040259- 18 040259
L166V, L222I, R242E, N249D, N249E и S273Y увеличивают удельную свертывающую активность химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации позволяют снизить дозу химозина в производстве сыра.L166V, L222I, R242E, N249D, N249E and S273Y increase the specific coagulation activity of chymosin. Therefore, these mutations can be expected to reduce the dose of chymosin in cheese production.
Таблица 6. Мутационный вклад (среднее) в увеличение соотношения С/Р и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 6. Mutational contribution (mean) to increase in C/P ratio and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 6, был сделан вывод, что мутации Y11I, Y11V, К19Т, H76Q, I96L, S164G, L166I, L222V, R242D, R242E, G251D и S273Y увеличивают соотношение С/Р химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации приведут к повышенному выходу при производстве сыра с использованием соответствующих вариантов химозина.Based on the results given in table. 6, it was concluded that mutations Y11I, Y11V, K19T, H76Q, I96L, S164G, L166I, L222V, R242D, R242E, G251D and S273Y increase the C/P ratio of chymosin. Therefore, these mutations would be expected to result in increased yield in cheese production using the respective chymosin variants.
Структурные изменения в верблюжьем химозине.Structural changes in camel chymosin.
Варианты верблюжьего химозина (SEQ ID NO: 2) получали посредством замены аминокислот в положениях, определенных посредством структурного анализа белка (табл. 10). Мутации N100Q и N291Q были введены в оба сайта N-гликозилирования этих вариантов и эталонного верблюжьего химозина (CamUGly) с получением негликозилированных, гомогенных образцов белка.Camelid chymosin variants (SEQ ID NO: 2) were generated by substitution of amino acids at positions determined by protein structural analysis (Table 10). Mutations N100Q and N291Q were introduced at both the N-glycosylation sites of these variants and the reference camel chymosin (CamUGly) to obtain non-glycosylated, homogeneous protein samples.
Активности свертывания определяли, используя метод μIMCU.Clotting activities were determined using the μIMCU method.
Таблица 7. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 271-308. Значения приведены, как % расщепления негликозилированного верблюжьего химозина (CamUGly) CamBovTable 7. Enzymatic activity of camel chymosin variants 271-308. Values are given as % cleavage of non-glycosylated camel chymosin (CamUGly) CamBov
- 19 040259- 19 040259
На основании результатов, приведенных в табл. 7, был сделан вывод, что мутации Y21S, S74D, R242E, Y243E, N249D, G251D, S273D, Q280E, F282E и L295K увеличивают соотношение С/Р химозина. Мутации R242E и N249D также приводят к увеличенной удельной свертывающей активности. Семь из десяти вариантов с увеличенными соотношениями С/Р, показанные в табл. 7, несут мутации (R242E, N249D, G251D, Y243E, S273D, Q280E, F282E) в отдельной области на поверхности белка, которая расположена вблизи связывающей щели, как видно на фиг. 2. Предполагается, что эта область поддерживает связывание κ-казеин-субстрата посредством взаимодействия положительно заряженной последовательности Arg96 с His102 (ссылки 5, 16-18) в положениях Р10-Р4 (ссылка 10). Отрицательные заряды, вводимые с мутациями, могут усилить эти взаимодействия, что приводит к повышенной специфичности для κказеина (С/Р). Результаты показывают, что отдельные аминокислотные замены в этой области могут значительно увеличить С/Р.Based on the results given in table. 7, it was concluded that mutations Y21S, S74D, R242E, Y243E, N249D, G251D, S273D, Q280E, F282E and L295K increase the C/P ratio of chymosin. Mutations in R242E and N249D also result in increased specific clotting activity. Seven of the ten options with increased C/P ratios shown in Table. 7 carry mutations (R242E, N249D, G251D, Y243E, S273D, Q280E, F282E) in a distinct region on the protein surface that is located near the binding cleft as seen in FIG. 2. This region is thought to support binding of the κ-casein substrate through the interaction of the positively charged Arg96 sequence with His102 (refs 5, 16-18) at positions P10-P4 (ref 10). Negative charges introduced with mutations can enhance these interactions, resulting in increased specificity for casein (C/P). The results show that single amino acid substitutions in this region can significantly increase C/P.
Отрицательные комбинации зарядов в верблюжьем химозине.Negative charge combinations in camel chymosin.
Дополнительные варианты верблюжьего химозина (SEQ ID NO: 2) были сделаны с комбинациями мутаций, которые вводят отрицательные заряды в описанную выше область поверхности (R242E, Y243E, G251D, N252D, R254E, S273D, Q280E). Мутации N100Q и N291Q были введены в оба участка Nгликозилирования этих вариантов и эталона верблюжьего химозина (CamUGly) для получения негликозилированных гомогенных образцов белка (табл. 8).Additional variants of camel chymosin (SEQ ID NO: 2) have been made with combinations of mutations that introduce negative charges into the surface region described above (R242E, Y243E, G251D, N252D, R254E, S273D, Q280E). Mutations N100Q and N291Q were introduced into both the N-glycosylation sites of these variants and the camel chymosin reference (CamUGly) to obtain non-glycosylated homogeneous protein samples (Table 8).
Активности связывания определяли с использованием метода μIMCU.Binding activities were determined using the μIMCU method.
Таблица 8. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 309-323. Значения приведены, как % расщепления негликозилированного верблюжьего химозина (CamUGly)Table 8. Enzymatic activity of camel chymosin variants 309-323. Values are given as % cleavage of non-glycosylated camel chymosin (CamUGly)
Все варианты, представленные в табл. 8, показывают увеличение отношения С/Р по сравнению с негликозилированным верблюжьим химозином. Некоторые из этих вариантов (309, 310, 321, 322, 323) имеют даже более высокий С/Р, чем лучший вариант с одиночной отрицательной мутацией заряда (286). Был сделан вывод о том, что эффект увеличения С/Р, вызванный введением отрицательных зарядов в область взаимодействия Р10-Р4 в структуре химозина, может быть дополнительно усилен комбинациями соответствующих мутаций.All options presented in Table. 8 show an increase in the C/P ratio compared to non-glycosylated camel chymosin. Some of these variants (309, 310, 321, 322, 323) have even higher C/P than the best single negative charge mutation variant (286). It was concluded that the effect of increasing C/P caused by the introduction of negative charges into the P10-P4 interaction region in the chymosin structure can be further enhanced by combinations of the corresponding mutations.
Структурные вариации в бычьем химозине.Structural variations in bovine chymosin.
Варианты бычьего химозина (SEQ ID NO: 1) получали с помощью замен аминокислот в положениях, определенных посредством структурного анализа белка (табл. 9). Мутации N252Q и N291Q вводили в оба сайта N-гликозилирования этих вариантов и эталонного бычьего химозина (BovUGly) с получением негликозилированных, гомогенных образцов белка.Bovine chymosin variants (SEQ ID NO: 1) were generated by amino acid substitutions at positions determined by protein structural analysis (Table 9). Mutations N252Q and N291Q were introduced at both N-glycosylation sites of these variants and reference bovine chymosin (BovUGly) to obtain non-glycosylated, homogeneous protein samples.
Активности свертывания определяли, используя метод μIMCU.Clotting activities were determined using the μIMCU method.
- 20 040259- 20 040259
Таблица 9. Ферментативная активность вариантов бычьего химозина 325-346. Значения приведены, как % расщепления негликозилированного бычьего химозина (BovUGly)Table 9. Enzymatic activity of bovine chymosin variants 325-346. Values are given as % degradation of non-glycosylated bovine chymosin (BovUGly)
Данные в табл. 9 демонстрируют, что вариации Q56H, Y134G и K295L приводят к увеличенной удельной свертывающей активности и вариации H292N и Q294E приводят к повышенным соотношениям С/Р. Оба Н292 и Q294 расположены в петле, частично покрывающую субстратсвязывающую щель (фиг. 3), что объясняет наблюдаемое воздействие соответствующих мутаций в этих положениях на специфичность казеинового субстрата (С/Р). В частности, в то время как замены H292N увеличивали С/Р и D249N, а также K295L уменьшали С/Р бычьего химозина, обратные эффекты на С/Р наблюдали соответствующих обратных мутаций N292H, N249D и L295K в верблюжьем химозине (табл. 7). Это демонстрирует, что эти изменения аминокислот оказывают сходное влияние на специфичность химозина среди видов.The data in the table. 9 demonstrate that variations in Q56H, Y134G and K295L result in increased specific clotting activity and variations in H292N and Q294E result in increased C/P ratios. Both H292 and Q294 are located in a loop partially covering the substrate-binding cleft (FIG. 3), which explains the observed effect of the respective mutations at these positions on casein substrate specificity (C/P). In particular, while the H292N substitutions increased C/P and D249N, and K295L decreased the C/P of bovine chymosin, reverse effects on C/P were observed for the corresponding N292H, N249D, and L295K backmutations in camel chymosin (Table 7). This demonstrates that these amino acid changes have a similar effect on chymosin specificity across species.
Вариации N-конца верблюжьего химозина.N-terminal variations of camel chymosin.
Варианты верблюжьего химозина (SEQ ID NO: 2) получали путем замены аминокислот в положениях, определенных посредством белкового структурного анализа молекулярных взаимодействий Nконцевой последовательности Y11-D13 в субстратсвязывающей щели (табл. 10). Мутации N100Q и N291Q вводили в оба сайта N-гликозилирования этих вариантов и эталонного верблюжьего химозина (CamUGly) с получением негликозилированных, гомогенных образцов белка.Camelid chymosin variants (SEQ ID NO: 2) were generated by substitution of amino acids at positions determined by protein structural analysis of molecular interactions of the N-terminal sequence Y11-D13 in the substrate-binding cleft (Table 10). Mutations N100Q and N291Q were introduced at both N-glycosylation sites of these variants and reference camel chymosin (CamUGly) to obtain non-glycosylated, homogeneous protein samples.
Активности свертывания определяли, используя метод pIMCU.Clotting activities were determined using the pIMCU method.
Таблица 10. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 347-366. Значения приведены, как % расщепления негликозилированного верблюжьего химозина (CamUGly)Table 10. Enzymatic activity of camel chymosin variants 347-366. Values are given as % cleavage of non-glycosylated camel chymosin (CamUGly)
Анализ структуры верблюжьего химозина сопровождал вариации в N-концевой последовательно-21 040259 сти Y11-D13, а также в положении D290, потенциального партнера взаимодействия Y11 (фиг. 4). Поскольку казеиновые субстраты конкурируют с N-концевой последовательностью химозина за связывание в связывающей щели, замены аминокислот, которые изменяют взаимодействия между связывающей щелью и мотивом Y11-D13, как ожидается, оказывают влияние на ферментативную активность в отношении различных казеиновых субстратов и, таким образом, на соотношение С/Р. Результаты соответствующих вариантов 347-366 показывают сильное изменение как удельной свертывающей активности, так и С/Р. В частности, варианты 353 и 355 обнаруживают увеличенные соотношения С/Р. Поэтому был сделан вывод, что аминокислотные замены Y11I и Y11V приводят к увеличенному соотношению С/Р. Поскольку связывающая щель химозина состоит, главным образом, из гидрофобных аминокислот (ссылка 9), обе мутации могут усилить связывание N-конца в связывающей щели посредством улучшенных гидрофобных взаимодействий и, таким образом, ингибировать неспецифическое связывание и гидролиз казеина (Р).Structural analysis of camel chymosin accompanied variations in the N-terminal sequence of the Y11-D13 21040259 strand, as well as at position D290, a potential Y11 interaction partner (Fig. 4). Because casein substrates compete with the N-terminal chymosin sequence for binding in the binding cleft, amino acid substitutions that alter the interactions between the binding cleft and the Y11-D13 motif are expected to affect enzymatic activity against various casein substrates and thus C/R ratio. The results of the respective variants 347-366 show a strong change in both specific clotting activity and C/P. In particular, options 353 and 355 exhibit increased C/P ratios. Therefore, it was concluded that the Y11I and Y11V amino acid substitutions lead to an increased C/P ratio. Because the chymosin binding cleft consists primarily of hydrophobic amino acids (ref. 9), both mutations can enhance N-terminal binding in the binding cleft through improved hydrophobic interactions and thus inhibit non-specific binding and hydrolysis of casein (P).
Библиотека 3 множественных замен.Library of 3 multiple substitutions.
Другой набор вариантов верблюжьего химозина, каждый из которых имел множественные замены по сравнению с диким типом, был получен и проанализирован, как описано выше. Все варианты имеют аминокислотную последовательность, идентичную верблюжьему химозину (SEQ ID NO: 2), за исключением вариаций, указанных в таблице. Верблюжий химозин (CHY-MAX М) включен в качестве эталона.Another set of camel chymosin variants, each with multiple substitutions compared to the wild type, was generated and analyzed as described above. All variants have an amino acid sequence identical to camel chymosin (SEQ ID NO: 2), except for the variations shown in the table. Camel chymosin (CHY-MAX M) is included as a reference.
Активности свертывания определяли, используя метод μIMCU.Clotting activities were determined using the μIMCU method.
Таблица 11. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 367-416. Значения приведены, как % расщепления верблюжьего химозина дикого muna(CHY-MAX М)Table 11. Enzymatic activity of camel chymosin variants 367-416. Values are given as % cleavage of wild muna camel chymosin (CHY-MAX M)
- 22 040259- 22 040259
В табл. 11 показаны варианты верблюжьего химозина с данными по удельной свертывающей активности (С), неспецифической протеолитической активности (Р) и соотношения С/Р. Из 50 вариантов, 6 обнаружили увеличенную на 10-29% удельную свертывающую активность по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-МАХ М). В то время как 23 варианта имеют увеличенное более чем на 10% соотношение С/Р, лучшим вариантом является 411, который демонстрирует приблизительно 6кратное улучшение по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX М). Мутационный анализ библиотеки 3 множественных замен.In table. 11 shows camel chymosin variants with data on specific clotting activity (C), non-specific proteolytic activity (P) and C/P ratio. Of the 50 variants, 6 showed a 10-29% increased specific clotting activity compared to wild-type camel chymosin (CHY-MAX M). While 23 variants have more than 10% increased C/P ratio, the best variant is 411, which shows an approximately 6-fold improvement over wild-type camel chymosin (CHY-MAX M). Mutational analysis of a library of 3 multiple substitutions.
Статистический анализ позиционного и мутационного влияний на свертывающую активность (С) и соотношение С/Р выполняли на основании протеолитических данных библиотеки 3. Наиболее полезные мутации для увеличения свертывания и С/Р показаны в табл. 12 и 13 соответственно.Statistical analysis of positional and mutational effects on clotting activity (C) and C/P ratio was performed based on library 3 proteolytic data. The most beneficial mutations for increasing clotting and C/P are shown in Table 1. 12 and 13 respectively.
Таблица 12. Мутационный вклад (среднее) в увеличенную свертывающую активность и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 12. Mutational contribution (mean) to increased clotting activity and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 12, был сделан вывод, что мутации I96L, S132A, M157L, K231N, R242E, M256L и N291Q увеличивают удельную свертывающую активность химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации позволяют снизить дозу химозина в производстве сыра.Based on the results given in table. 12, it was concluded that mutations I96L, S132A, M157L, K231N, R242E, M256L and N291Q increase the specific clotting activity of chymosin. Therefore, these mutations can be expected to reduce the dose of chymosin in cheese production.
Таблица 13. Мутационный вклад (среднее) в увеличение соотношения С/Р и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 13. Mutational Contribution (Mean) to Increase in C/P Ratio and Standard Deviations (sd) Based on Statistical Analysis
На основании результатов, приведенных в табл. 13, был сделан вывод, что мутации Y11V, G70D, I96L, V136I, L222I, K231N, R242E и N291Q увеличивают соотношение С/Р химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации приводят к повышенному выходу при производстве сыра с использованием соответствующих вариантов химозина.Based on the results given in table. 13, it was concluded that the Y11V, G70D, I96L, V136I, L222I, K231N, R242E, and N291Q mutations increase the C/P ratio of chymosin. Therefore, these mutations would be expected to result in increased yield in cheese production using the respective chymosin variants.
Библиотека 4 множественных замен.Library of 4 multiple substitutions.
Другой набор вариантов верблюжьего химозина, каждый из которых имел множественные замены по сравнению с диким типом, был получен и проанализирован, как описано выше. Все варианты имеют аминокислотную последовательность, идентичную верблюжьему химозину (SEQ ID NO: 2), за исключением вариаций, указанных в таблице. Верблюжий химозин (CHY-MAX М) включен в качестве эталона.Another set of camel chymosin variants, each with multiple substitutions compared to the wild type, was generated and analyzed as described above. All variants have an amino acid sequence identical to camel chymosin (SEQ ID NO: 2), except for the variations shown in the table. Camel chymosin (CHY-MAX M) is included as a reference.
Активности свертывания определяли, используя метод REMCAT.Clotting activities were determined using the REMCAT method.
- 23 040259- 23 040259
Таблица 14. Ферментативная активность вариантов верблюжьего химозина 417-461. Значения приведены, как % расщепления верблюжьего химозина дикого muna(CHY-MAX М)Table 14. Enzymatic activity of camel chymosin variants 417-461. Values are given as % cleavage of wild muna camel chymosin (CHY-MAX M)
В табл. 14 показаны варианты верблюжьего химозина с данными по удельной свертывающей активности (С), неспецифической протеолитической активности (Р) и соотношения С/Р. Из 45 вариантов 11 обнаружили увеличенную на 14-53% удельную свертывающую активность по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-МАХ М). В то время как все 45 вариантов имеют увеличенное более чем на 10% соотношение С/Р, лучшим вариантом является 450, который демонстрирует приблизительно 17кратное улучшение по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX М).In table. 14 shows camel chymosin variants with data on specific clotting activity (C), non-specific proteolytic activity (P) and C/P ratio. Of the 45 variants, 11 showed a 14-53% increased specific clotting activity compared to wild-type camel chymosin (CHY-MAX M). While all 45 variants have an increased C/P ratio of over 10%, the best variant is 450, which shows an approximately 17-fold improvement over wild-type camel chymosin (CHY-MAX M).
Мутационный анализ библиотеки 4 множественных замен.Mutational library analysis of 4 multiple substitutions.
Статистический анализ позиционного и мутационного влияний на свертывающую активность (С) и соотношение С/Р выполняли на основании протеолитических данных библиотеки 4. Наиболее полезные мутации для увеличения свертывания и С/Р представлены в табл. 15 и 16 соответственно.Statistical analysis of positional and mutational influences on clotting activity (C) and C/P ratio was performed based on library 4 proteolytic data. 15 and 16 respectively.
Таблица 15. Мутационный вклад (среднее) в увеличенную свертывающую активность и стандартные отклонения (sd) на основе статистическогоTable 15. Mutational contribution (mean) to increased clotting activity and standard deviations (sd) based on statistical
- 24 040259- 24 040259
На основании результатов, приведенных в табл. 15 был сделан вывод, что мутации Y11V, D59N,Based on the results given in table. 15 it was concluded that mutations Y11V, D59N,
L166V, L222I, R242E, N249E и G251D увеличивают удельную свертывающую активность химозина.L166V, L222I, R242E, N249E and G251D increase the specific coagulation activity of chymosin.
Следовательно, можно ожидать, что эти мутации позволяют снизить дозу химозина при производстве сыра.Therefore, these mutations can be expected to reduce the dose of chymosin in cheese production.
Таблица 16. Мутационный вклад (среднее) в увеличение соотношения С/Р и стандартные отклонения (sd) на основе статистического анализаTable 16. Mutational contribution (mean) to increase in C/P ratio and standard deviations (sd) based on statistical analysis
На основании результатов, приведенных в таблице 16, был сделан вывод, что мутации Y11I, Y11V, Ю9Т, I96L, S164G, R242E, N249E и L253I увеличивают соотношение С/Р химозина. Следовательно, можно ожидать, что эти мутации приведут к повышенному выходу при производстве сыра с использованием соответствующих вариантов химозина.Based on the results shown in Table 16, it was concluded that the Y11I, Y11V, Y9T, I96L, S164G, R242E, N249E, and L253I mutations increase the C/P ratio of chymosin. Therefore, these mutations would be expected to result in increased yield in cheese production using the respective chymosin variants.
Выбранные варианты библиотеки 4 множественных замен снова подвергали ферментации в 70 л с последующей очисткой и характеристикой их протеолитического профиля (табл. 17).Selected variants of the library of 4 multiple substitutions were fermented again in 70 L, followed by purification and characterization of their proteolytic profile (Table 17).
Таблица 17. Ферментативная активность выбранных вариантов верблюжьего химозина из 70 л ферментации. Значения приведены, как % расщепления верблюжьего химозина дикого muna(CHY-MAX M)Table 17. Enzymatic activity of selected variants of camel chymosin from 70 L of fermentation. Values are given as % cleavage of wild muna camel chymosin(CHY-MAX M)
В табл. 17 представлены варианты верблюжьего химозина из 70 л ферментации с данными по удельной свертывающей активности (С), неспецифической протеолитической активности (Р) и соотношения С/Р. Все 4 варианта обнаруживают увеличенную на 51%-117% удельную свертывающую активность по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX М). В то время как все 4 варианта имеют более чем 13-кратное увеличение соотношения С/Р, лучшим вариантом является 457, который демонстрирует приблизительно 30-кратное улучшение по сравнению с верблюжьим химозином дикого типа (CHY-MAX M).In table. 17 shows camel chymosin variants from a 70 L fermentation with data on specific clotting activity (C), non-specific proteolytic activity (P) and C/P ratio. All 4 variants show a 51%-117% increased specific clotting activity compared to wild-type camel chymosin (CHY-MAX M). While all 4 variants have over a 13-fold increase in C/P ratio, the best variant is 457, which shows an approximately 30-fold improvement over wild-type camel chymosin (CHY-MAX M).
- 25 040259- 25 040259
СсылкиLinks
1. A. Kumar, S. Grover, J. Sharma, V. K. Batish, Crit. Rev. BiotechnoL 2010, 30, 243258.1. A. Kumar, S. Grover, J. Sharma, V. K. Batish, Crit. Rev. BiotechnoL 2010, 30, 243258.
2. M. W. Borsting, К. B. Qvist, M.Rasmussen, J. Vindelov, F. K. Vogensen, Y. Ardo, Dairy Sci. 2012, 92, 593-612.2. M. W. Borsting, K. B. Qvist, M. Rasmussen, J. Vindelov, F. K. Vogensen, Y. Ardo, Dairy Sci. 2012, 92, 593-612.
3. K. Kastberg Moller, F. P. Rattray, Y. Ardo, J. Agric. Food Chem. 2012, 60, 1142111432.3. K. Kastberg Moller, F. P. Rattray, Y. Ardo, J. Agric. food chem. 2012, 60, 1142111432.
4. P. L. H. McSweeney, Int. J. Dairy Technol. 2004, 57, 127-144.4. P. L. H. McSweeney, Int. J. Dairy Technol. 2004, 57, 127-144.
5. J. Langholm Jensen, A. Molgaard, J.-C. Navarro Poulsen, Μ. K. Harboe, J. B. Simonsen, A. M. Lorentzen, K. Hjerno, J. M. van den Brink, К. B. Qvist, S. Larsen, Acta Cryst. 2013, D69, 901-913.5. J. Langholm Jensen, A. Molgaard, J.-C. Navarro Poulsen, M. K. Harboe, J. B. Simonsen, A. M. Lorentzen, K. Hjerno, J. M. van den Brink, K. B. Qvist, S. Larsen, Acta Cryst. 2013, D69, 901-913.
6. S. Chitpinityol, D. Goode, M. J. C. Crabbe, Food Chem. 1998, 62, 133-139.6. S. Chitpinityol, D. Goode, M. J. C. Crabbe, Food Chem. 1998, 62, 133-139.
7. G. L. Gilliland, E. L. Winbome, J. Nachman, A. Wlodawer, Proteins 1990, 8, 82-101.7. G. L. Gilliland, E. L. Winbome, J. Nachman, A. Wlodawer, Proteins 1990, 8, 82-101.
8. D. S. Palmer, A. U. Christensen, J. Sorensen, L. Celik, K. Bruun Qvist, B. Schiott, Biochemistry 2010, 49, 2563-2573.8. D. S. Palmer, A. U. Christensen, J. Sorensen, L. Celik, K. Bruun Qvist, B. Schiott, Biochemistry 2010, 49, 2563-2573.
9. J. Sorensen, D. S. Palmer, B. Schiott, J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 7949-7959.9. J. Sorensen, D. S. Palmer, B. Schiott, J. Agric. food chem. 2013, 61, 7949-7959.
10. I. Schechter, A. Berger, Biochem. Biophys. Res. Commun. 1967, 425, 497-502.10. I. Schechter, A. Berger, Biochem. Biophys. Res. commun. 1967, 425, 497-502.
11. L. K. Creamer, N. F. Olsen, J. Food Sci. 1982, 47:631-63611. L. K. Creamer, N. F. Olsen, J. Food Sci. 1982, 47:631-636
12. N. Bansal, M. A. Drake, P. Piraino, M. L. Broe, M. Harboe, P. F. Fox, P. L. H. McSweeney, Int. Dairy J. 2009, 19:510-517.12. N. Bansal, M. A. Drake, P. Piraino, M. L. Broe, M. Harboe, P. F. Fox, P. L. H. McSweeney, Int. Dairy J. 2009, 19:510-517.
13. A. C. Moynihan, S. Govindasamy-Lucey, J. J. Jaeggi, Μ. E. Johnson, J. A. Lucey, P.13. A. C. Moynihan, S. Govindasamy-Lucey, J. J. Jaeggi, M. E. Johnson, J. A. Lucey, P.
L. H. McSweeney, J. Dairy Sci. 2014, 97:85-96.L. H. McSweeney, J. Dairy Sci. 2014, 97:85-96.
14. J. Ehren, S. Govindarajan, B. Moron, J. Minshull, C. Khosla, Prot. Eng. Des. Sei. 2008, 21, 699-707.14. J. Ehren, S. Govindarajan, B. Moron, J. Minshull, C. Khosla, Prot. Eng. Des. Sei. 2008, 21, 699-707.
15. S. Govindarajan, B. Mannervik, J. A. Silverman, K. Wright, D. Regitsky, U. Hegazy, T. J. Purcell, M. Welch, J. Minshull, C. Gustafsson, ACS Synth. Biol. 2015, 4, 221-227.15. S. Govindarajan, B. Mannervik, J. A. Silverman, K. Wright, D. Regitsky, U. Hegazy, T. J. Purcell, M. Welch, J. Minshull, C. Gustafsson, ACS Synth. Biol. 2015, 4, 221-227.
16. M. Newman, M. Safro, C. Frazao, G. Khan, A. Zdanov, I. J. Tickle, T. L. Blundell, N. Andreeva, J. Mol. Biol. 1991, 221, 1295-1309.16. M. Newman, M. Safro, C. Frazao, G. Khan, A. Zdanov, I. J. Tickle, T. L. Blundell, N. Andreeva, J. Mol. Biol. 1991, 221, 1295-1309.
17. E. Gustchina, L. Rumsh, L. Ginodman, P. Maj er, N. Andreeva, FEBS Lett. 1996, 379, 60-62.17. E. Gustchina, L. Rumsh, L. Ginodman, P. Majer, N. Andreeva, FEBS Lett. 1996, 379, 60-62.
18. S. Visser, C. J. Slangen, P. J. van Rooijen, Biochem. J. 1987, 244, 553-558.18. S. Visser, C. J. Slangen, P. J. van Rooijen, Biochem. J. 1987, 244, 553-558.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16170409.3 | 2016-05-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA040259B1 true EA040259B1 (en) | 2022-05-13 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11555182B2 (en) | Variants of chymosin with improved milk-clotting properties | |
US10806157B2 (en) | Variants of chymosin with improved milk-clotting properties | |
JP7084317B2 (en) | Chymosin mutant with improved curdling properties | |
KR102344861B1 (en) | Variants of chymosin with improved milk-clotting properties | |
RU2740317C2 (en) | Versions of chymosin with improved properties | |
KR102699499B1 (en) | Chymosein variants with improved properties | |
EA040259B1 (en) | CHymosin variants with improved milk-clotting properties | |
EA040360B1 (en) | CHymosin variants with improved milk-clotting properties | |
RU2764544C9 (en) | Chymosin options with improved properties |