ES2211870T3 - Aumento de la produccion de proteinas secretadas por celulas eucarioticas recombinantes. - Google Patents
Aumento de la produccion de proteinas secretadas por celulas eucarioticas recombinantes.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A TECNOLOGIA DE DNA RECOMBINANTE. ESPECIFICAMENTE ESTA INVENCION SE REFIERE A NUEVAS CELULAS EUCARIOTICAS RECOMBINANTES TRANSFORMADAS CON GENES SSO. LAS CELULAS EUCARIOTICAS TRANSFORMADAS CON VARIAS COPIAS DE GENES SSO, O QUE SOBREEXPRESAN LA PROTEINA SSO POR ALGUN OTRO MEDIO, TIENEN UNA CAPACIDAD INCREMENTADA PARA PRODUCIR PROTEINAS SEGREGADAS EXTRAÑAS O ENDOGENAS. ADEMAS, LAS MENCIONADAS NUEVAS CELULAS RECOMBINANTES, CUANDO ESTAN TRANSFORMADAS POR GENES QUE EXPRESEN ENZIMAS HIDROLITICAS ADECUADAS PUEDEN UTILIZAR COMPUESTOS MACROMOLECULARES, ADECUADOS MAS EFICIENTEMENTE, LO QUE DA COMO RESULTADO UNA PRODUCCION INCREMENTADA DE MASA CELULAR Y/O UNA UTILIZACION MAS VERSATIL DE LOS COMPUESTOS EN APLICACIONES BIOTECNICAS.
Description
Aumento de la producción de proteínas secretadas
por células eucarióticas recombinantes.
La invención se refiere a tecnología de DNA
recombinante. Específicamente esta invención se refiere a nuevas
células eucarióticas recombinantes transformadas con genes
SSO o sus homólogos. Una célula eucariótica transformada con
varias copias de un gen SSO o un gen homólogo a SSO
tiene una capacidad incrementada para producir proteínas endógenas o
extrañas secretadas.
Además,dichas células nuevas eucarióticas
recombinantes, especialmente hongos filamentosos y levaduras, cuando
se transforman con genes que expresan enzimas hidrolíticas
convenientes pueden hidrolizar y/o utilizar compuestos
macromoleculares/poliméricos más eficazmente, lo que da lugar a
producción de masa celular incrementada y/o utilización más versátil
de los compuestos en aplicaciones biotécnicas relevantes.
El desarrollo de métodos de DNA recombinante ha
hecho posible producir proteínas en sistemas hospedantes
heterólogos. Esta posibilidad facilita enormemente la producción de,
por ejemplo, proteínas de importancia terapéutica que normalmente
aparecen en la naturaleza en muy pequeñas cantidades o son difíciles
de aislar o de purificar. Tales proteínas incluyen factores de
crecimiento, hormonas y otras proteínas o péptidos biológicamente
activos que tradicionalmente se han aislado de tejidos humanos o
animales o fluidos corporales, por ejemplo, suero sanguíneo u orina.
El peligro creciente de la presencia de virus patógenos humanos
tales como HBV, HIV, y virus oncogénicos u otros patógenos en los
tejidos animales o humanos o fluidos corporales ha acelerado
enormemente la búsqueda de sistemas de producción heterólogos para
estos terapéuticos. Otras proteínas de importancia clínica son
proteínas virales u otras microbianas o parásitas humanas necesarias
para diagnóstico y para vacunas especialmente de esos organismos que
son difíciles de crecer in vitro o en cultivo de tejidos, o
son patógenos humanos peligrosos. Estos incluyen virus como HBV,
HIV, fiebre amarilla, rubeola, FMDV, rabia, y parásitos humanos como
malaria.
Un grupo adicional de proteínas para el que se
han desarrollado o se están desarrollando sistemas de producción
heterólogos son enzimas secretadas, especialmente las que hidrolizan
el material vegetal, y que son necesarias en producción de alimentos
y de pienso así como en otros procedimientos industriales que
incluyen la industria textil y la industria de la pasta y del papel.
La posibilidad de producir proteínas en sistemas heterólogos o la
producción de proteínas endógenas en células sometidas a ingeniería
genética aumenta sus rendimientos y facilita grandemente su
purificación y ha tenido ya ahora un gran impacto sobre los estudios
de estructura y función de muchas enzimas y otras proteínas
importantes. La producción y secreción de enzimas hidrolíticas
extrañas en levadura, por ejemplo, da lugar a mejoras en los
procedimientos basados en cepas de levadura industrial como las
levaduras de destilería, cervecería o panadería.
Se han desarrollado y se están desarrollando
varios sistemas de producción que incluyen bacterias, levaduras,
hongos filamentosos, cultivos de células vegetales y animales e
incluso organismos multicelulares como animales y plantas
transgénicos. Todos estos sistemas diferentes tienen sus ventajas,
incluso desventajas, y todos son necesarios.
La levadura Saccharomyces cerevisiae es
por el momento la eucariota mejor conocida a nivel genético. Como
microbio eucariótico posee las ventajas de una célula eucariótica
como la mayoría, si no todas las modificaciones
post-translacionales de los eucariotas, y como
microbio comparte las propiedades de fácil cultivo y manipulación de
las bacterias. Los sistemas de fermentación a gran escala se han
desarrollado bien para Saccharomyces cerevisiae que tiene
una larga historia como caballo de tiro de la biotecnología, que
incluye la producción de ingredientes y bebidas alimentarias como
cerveza y vino.
Los métodos genéticos de levadura son hasta ahora
los mejor desarrollados entre eucariotas basados en el vasto
conocimiento obtenido por la genética clásica. Esto hace fácil
adoptar y después desarrollar para genes y levadura los
procedimientos tecnológicos descritos para Escherichia coli.
Junto con otras líneas los métodos para construir cepas de levadura
que producen proteínas extrañas se han desarrollado en gran
extensión (Romanos et al., 1992).
La secreción de las proteínas en el medio de
cultivo implica transferencia de las proteínas a través de
compartimentos cerrados por varias membranas que constituyen la
trayectoria secretoria. En primer lugar las proteínas se translocan
al lumen del retículo endoplasmático ER. Desde allí las proteínas se
transportan en vesículas de membrana al complejo Golgi y desde Golgi
a la membrana plasmática. El procedimiento secretorio implica varias
etapas en las que las vesículas que contienen las proteínas
secretadas se pellizcan desde la membrana donadora, se toman como
blanco y se fusionan con la membrana aceptora. En cada una de estas
etapas es necesaria la función de varias proteínas diferentes.
La trayectoria secretoria de la levadura y un
gran número de genes implicados en ella se han elucidado por
aislamiento de mutantes letales condicionales deficientes en ciertas
etapas del proceso secretorio (Novick et al., 1980; 1981). La
mutación en una proteína, necesaria para una etapa de transferencia
particular da lugar a acumulación de las proteínas secretadas en el
compartimento de membrana precedente. Así, las proteínas pueden
acumularse en
ER, Golgi o en vesículas entre ER y Golgi, o en vesículas entre Golgi y la membrana plasmática.
ER, Golgi o en vesículas entre ER y Golgi, o en vesículas entre Golgi y la membrana plasmática.
El análisis más detallado de los genes y
proteínas implicados en el procedimiento secretorio se ha hecho
posible por clonación de los genes y caracterización de la función
de las proteínas correspondientes. Aparece un cuadro que indica que
en todas las etapas están funcionando varias proteínas que
interactúan. Hemos clonado recientemente dos nuevos genes de
levadura, SSO1 y SSO2 como supresores de multicopia de
defecto sec1-1 en crecimiento y secreción a
temperaturas elevadas (Aalto et al., 1993).
Muchos de los genes identificados en, y aislados
de, S. cerevisiae se han encontrado y clonado desde otros
organismos basados bien en la homología de secuencia con genes de
levadura o en la complementación de mutaciones de levadura. El
factor NSF de mamíferos es el homólogo del producto de gen SEC18 de
levadura y desempeña una función similar en la secreción de
proteínas (Wilson et al., 1989). El gen SEC14 de Yarrowia
lipolytica (López et al., 1992) se ha clonado y
caracterizado. Se ha clonado el homólogo mamífero para el gen
SEC11 de levadura que codifica un componente de la peptidasa
señal (Greeenberg et al., 1989). El gen Schizosaccaromyces
pombe YPTI que codifica una pequeña proteína de unión GTP se
clonó utilizando el gen SEC4 de levadura como una sonda
(Fawell et al., 1989) y el homólogo mamífero de YPTI
mostró ser parte de la maquinaria secretoria utilizando anticuerpos
contra la proteína Ypt1p de levadura (Segev et al., 1988). La
proteína rab1 de mamífero que ha mostrado ser homóloga de Ypt1p
(Zaraoui et al., 1989) puede sustituir la función Ypt1 de
levadura (Haubruck et al, 1990).
Genes homólogos en el nivel de proteína a los
genes SSO1 y SSO2 de levadura conforme a la invención
se encuentran en varias especies que incluyen el ratón (Hirai et
al., 1992), la rata (Inoue et al., 1992, Bennete et
al., 1992) y los nematodos (Ainscough et al., 1991; EMBL
Data Bank 29, número de entrada M 75825) lo que indica que los genes
se conservan durante la evolución. Las proteínas homólogas en las
otras especies también aparecen sobre la superficie celular o están
implicadas en el transporte de vesículas sinápticas a la superficie
celular, sugiriendo que pueden estar funcionalmente relacionadas con
SSO1 y SSO2. Sin embargo, la implicación directa en la
secreción sólo se ha demostrado para las proteínas Sso, informado
por nosotros (Aalto et al., 1993). Los homólogos de levadura
para las proteínas de membrana de vesícula sináptica,
sinaptobrevinas son las proteínas Snc1 y Snc2 (Gerst et al.
1992; Protopopov et al. 1993).
Los ejemplos citados más arriba, de los que
existen muchos más, ilustran la naturaleza universal de la
maquinaria secretora. Los resultados obtenidos con la levadura son
ampliamente aplicables a otros hongos así como a otras células
eucarióticas.
Los genes con similaridad de secuencia a los
genes SSO están implicados para funcionar también en otras
etapas de transporte/secreción de proteínas intracelulares:
SED5 (Hardwick y Pelham, 1992) entre ER y Golgi y
PEP12 (Becherer y Jones, 1992) entre Golgi y vacuola, el
compartimento de lisosoma de la levadura. Esto además apoya el papel
central y conservado de los genes SSO en la secreción de
proteínas y en el transporte intracelular. Sin embargo, no existen
informes hasta ahora relativos a cualquier efecto positivo de los
homólogos SSO en células animales o de levadura sobre la
secreción cuando se sobreexpresan, cuyo efecto estamos mostrando en
esta invención para los genes SSO.
Menos se conoce acerca del sistema secretorio de
otras levaduras como Kluyveromyces, Pichia,
Schizosaccharomyces y Hansenula, que, sin embargo, tienen
hospedantes útiles probados para la producción de proteínas extrañas
(Buckholz y Gleeson, 1991). La biología genética y molecular de
estas levaduras no son como la desarrollada para
Saccharomyces pero las ventajas de estas levaduras como
hospedantes de producción son las mismas que para
Saccharomyces. Esto es también cierto para hongos
filamentosos como Neurospora, Aspergillus y
Trichoderma que han sido usados para producción de proteínas
extrañas secretadas (Genes et al., 1991). Al pertenecer
taxonómicamente a los hongos y perteneciendo muchos de los hongos
filamentosos incluso a Ascomicetes, como el S.
cerevisiae, es evidente que la maquinaria secretoria de los
hongos filamentosos es similar a la de S. cerevisiae. Los
hongos filamentosos son muy eficaces en secretar sus propias enzimas
hidrolíticas. Sin embargo, la producción de proteínas extrañas en
hongos filamentosos es mucho menos eficiente y en muchos casos esto
parece ser debido a secreción ineficaz. Las características comunes
de todos los hongos son, por ejemplo, modificaciones translacionales
que tienen lugar a lo largo de la trayectoria secretoria.
Se han hecho varios intentos y se han publicado
previamente para incrementar la producción de proteínas extrañas en
los hongos filamentosos y en la levadura así como en otros
organismos. Se ha dedicado mucho trabajo a varias construcciones de
promotor y plásmido para aumentar el nivel de transcripción o número
de copias de plásmido (véase por ejemplo, Baldari et al.
1987; Martegani et al 1992; Irani y Kilgore, 1988). Un
enfoque común para intentar y aumentar la secreción es usar las
secuencias de señal de levadura (Baldari et al. 1987, Vanoni
et al. 1989). La mutagénesis y la selección al azar de una
proteína secretada (Smith et al., 1985; Sakai et al.,
1989; Suzuki et al., 1989; Sep et al., 1991); Lamsa y
Bolebaum, 1990: Dunn-Coleman et al., 1991) o
la fusión de la proteína extraña a una proteína endógena
eficientemente secretada (Ward et al., Pat. Appl.) se han
usado ampliamente en levadura y en hongos filamentosos con el fin de
hacer más eficaz la secreción de proteínas extrañas. Ambos métodos
son de uso limitado. Los mutantes de sobreproducción aislados por
mutagénesis y selección al azar son casi exclusivamente recesivos y
así no pueden ser transferidos a cepas de levadura industrial que
son poliploides. A menudo la sobreproducción resulta de cambios
distintos de la secreción incrementada y en muchos casos afecta solo
a las proteínas usadas para la selección. El enfoque de proteína de
fusión requiere adaptación de la construcción de fusión específica
para cada proteína extraña separadamente.
Nuestro enfoque, que aumentar el número de copias
de los genes que funcionan en la secreción y así la cantidad de
componentes de la maquinaria secretoria es más universal: es
aplicable a cualquier proteína sin construcciones de fusión
específicas y es aplicable a cepas diploides y poliploides.
No se sabe exactamente qué etapas forman los
cuellos de botella en el proceso secretorio, pero puede anticiparse
que hay varias. Empezamos a desenmarañar los bloques potenciales en
el extremo final de la trayectoria secretoria, y hemos clonado y
caracterizado genes que participan en la etapa final del proceso
secretorio en el que las vesículas secretorias que brotan del
complejo Golgi se dirigen a y se fusionan con la membrana plasmática
para liberar las proteínas secretadas al exterior de la célula.
Previamente hemos clonado y caracterizado el SEC1 que
funciona en esta etapa (Aalto et al., 1991; Aalto et
al, 1992) y hemos demostrado más tarde que el SCE1 es un gen de
copia única esencial (Aalto et al., 1993). Los genes
SSO conforme a la invención se clonaron como supresores de
multicopias de mutación de sec1-1 (Aalto
et al., 1993).
Esta invención describe el aislamiento de genes
que, cuando se sobreexpresan aumentan la producción de proteínas
secretadas. Específicamente, esta invención describe el aislamiento
de genes SSO1 y SSO2 de S. cerevisiae que
codifican Sso1p y Sso2p, respectivamente, la caracterización de los
genes y su transferencia a, y sobreexpresión en, S.
Cerevisiae. Además, esta invención describe el aislamiento de
un homólogo SSO de Trichoderma reesei, caracterización
del gen, y transferencia y sobreexpresión en Trichoderma.
Además, las homologías de secuencia entre los
genes SSO de levadura y sus equivalentes eucarióticos
superiores indica que esta invención puede usarse para construir
nuevas líneas celulares para eucariotas superiores con capacidad de
secreción aumentada.
Esta invención así proporciona nuevas células
eucariotas recombinantes, preferiblemente células hospedantes
fúngicas que expresan niveles aumentados de proteínas Sso y
especialmente cepas de levadura que expresan niveles aumentados de
proteínas Sso1 y Sso2 así como cepas de Trichoderma que
expresan niveles aumentados de proteína Sso de Trichoderma.
Esta invención también proporciona procedimientos para producción de
cantidades aumentadas de proteínas secretadas por sobreexpresión de
genes que interactúan con los genes SSO, como los
SEC1.
Las células eucariotas conforme a la invención
que se transforman con los genes SSO o los genes que
interactúan con los genes SSO tienen una capacidad
incrementada para producir proteínas secretadas. Las nuevas células
eucarióticas conforme a la invención, especialmente levaduras y
hongos filamentosos, pueden también usarse para una producción más
eficiente de enzimas hidrolíticas e hidrólisis de, por ejemplo,
sustratos poliméricos que dan lugar a mejoras en los procedimientos
biotécnicos como producción de célula única o de levadura de
panadero debido a masa celular incrementada o en otros procesos
donde es beneficiosa la producción eficiente de enzimas hidrolíticas
y/o la hidrólisis eficiente de material vegetal.
Las Figs. 1A y 1B muestran el cDNA con genes
SSO1 Y SSO2 de S. cerevisiae integrado en un
pMAC561 plásmido multicopia que da lugar a plásmidos YEpSSO1
y YEpSSO2, respectivamente.
La Fig. 2 muestra el análisis Western que
demuestra sobreexpresión de proteína Sso2 en levadura transformada
con YEpSSO2.
La Fig. 3 muestra producción incrementada de
\alpha-amilasa de Bacillus secretada por
S. cerevisiae (cepa sf750-14D) transformada
con plásmido multicopia, que expresa genes SSO1 y SSO2
y con otro plásmido que expresa gen de
\alpha-amilasa de Bacillus.
La Fig. 4 muestran el análisis Western de
\alpha-amilasa de Bacillus secretada por
S. cerevisiae con o sin el plásmido multicopia que expresa
gen SSO1 o SSO2.
La Fig. 5 muestra producción aumentada de
\alpha-amilasa de Bacillus secretada por
S. cerevisiae (cepa DBY746) transformada con plásmido
multicopia, que expresa gen SSO2 y con otro plásmido que
expresa \alpha-amilasa de Bacillus.
La Fig. 6 muestra producción aumentada de
\alpha-amilasa de Bacillus secretada por
S. cerevisiae (cepa DBY746) transformada con plásmido
multicopia que expresa gen SEC1 y con otro plásmido que
expresa \alpha-amilasa de Bacillus.
La Fig. 7 muestra la casete de expresión
SSO2 flanqueada por secuencias ribosómicas integradas en BS+,
que generan el vector pRbSSO2.
La Fig. 8 muestra hibridación de DNA derivada de
seis especies fúngicas diferentes con el gen de levadura
SSO1.
SSO1.
Para mejor comprensión de la siguiente
descripción detallada de la invención puede ser útil dar
definiciones de ciertos términos que se utilizan a continuación.
Sobreexpresión de un gen: La proteína
codificada por dicho gen se produce en cantidades incrementadas en
la célula. Esto puede conseguirse aumentando el número de copias del
gen por introducción de copias extra del gen en la célula sobre un
plásmido o integrado en el genoma. La sobreexpresión también se
consigue situando el gen bajo un promotor más fuerte que su propio
promotor. La cantidad de la proteína en la célula puede variarse
variando el número de copias del gen y/o la fuerza del promotor
utilizado en la expresión.
Supresión de una mutación: Cuando el
efecto de una mutación en un gen dado se alivia o es abolida por una
mutación en otro gen, este segundo gen se llama supresor del primer
gen. La supresión puede ocurrir también por sobreexpresión del alelo
silvestre del segundo gen por los medios descritos antes. Esto se
llama supresión de sobreexpresión. Si la sobreexpresión está causada
por múltiples copias del gen supresor la supresión también puede
llamarse supresión de multicopias. El fenómeno de supresión indica
que estos dos genes interactúan a nivel genético. La interacción
también puede ocurrir a nivel físico como contacto directo, físico
entre las dos proteínas codificadas por los genes que
interactúan.
Genes homólogos, homólogos: Genes que
están relacionados pero no son idénticos, en su secuencia de DNA y/o
realizan la misma función son homólogos entre sí y se llaman cada
uno homólogo del otro.
Proteínas secretadas: Las proteínas que en
el interior de la célula se dirigen a la trayectoria secretoria y se
transportan mediante ella al exterior de la célula, fuera de la
membrana plasmática, se llaman proteínas secretadas. En la levadura
las proteínas pueden permanecer asociadas con la pared celular como
la invertasa o liberarse a través de la pared celular al medio de
crecimiento como la proteína extraña
\alpha-amilasa de Bacillus.
Los genes SSO1 y SSO2 que se
utilizan en esta invención se aislan de un organismo que contiene
estos genes por ejemplo, S. cerevisiae y Trichoderma
spp. También pueden usarse otras levaduras y otros hongos
convenientes, como Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces
lactis, Pichia spp., Hansenula spp., Aspergillus
spp., Neurospora spp., y Penicillium spp. Debe
observarse que también pueden usarse los genes homólogos de otros
organismos.
Además, la sobreexpresión de otros genes que
funcionan en la misma etapa con los genes SSO, como
SEC1, en presencia de niveles normales o incrementados de
proteínas Sso, da lugar a secreción incrementada. Los genes que
funcionan en las etapas precedentes del proceso secretorio pueden
tener también un efecto similar. Así, la liberación de las vesículas
secretorias desde el compartimento Golgi puede facilitarse
aumentando el número de copias de genes SEC7 y/o SEC14
que se sabe funcionan en esta etapa (Novick et al. 1980) o
buscando y aumentando el número de copias de genes que interactúan
con SEC7 y/o SEC14, por ejemplo, supresores de sus
mutaciones. De igual modo cualquier etapa previa del proceso
secretorio puede mejorarse aumentando el número de copias de los
genes implicados. Los nuevos genes se han aislado de genes
duplicados que representan S. cerevisiae, SSO1 y
SSO2, lo que sugiere que desempeñan un importante papel en la
célula. Basándose en la naturaleza conservada de SSO1 y
SSO2 y sus homólogos en otras especies, como se ha mencionado
antes, proponemos que el aumento de los genes SSO en
cualquier otra especie eucariótica daría lugar a mayor eficacia de
secreción de proteínas incluyendo otras levaduras, hongos
filamentosos, y células animales y vegetales.
Debe observarse que debido al hecho de que muchos
genes implicados en la secreción funcionan en otros organismos, esta
invención abarca por ejemplo también la expresión de genes de
levadura en hongos filamentosos y eucariotas superiores y viceversa,
o cualquier gen eucariótico en otra eucariota para obtener secreción
aumentada.
El hospedante a transformar con los genes de la
invención puede ser cualquier célula eucariótica conveniente para
producción de proteínas extrañas o endógenas, por ejemplo, cualquier
cepa de levadura S. Cerevisiae, (por ejemplo, DBY746, AH22,
S150-2B, GPY55-15B\alpha,
VTT-A-63015) cualquier
Trichoderma spp como T. Harzianum y las cepas T.
reesei, derivadas del aislado natural QM6a como
RUTC-30, QM9416 y
VTT-D-79125, cualquier
Kluyveromyces spp., Sch. Pombe, H. Polymorpha, Pichia,
Aspergillus, Neurospora, Yarrowia, Penicillium spp. o
células eucarióticas superiores. La transferencia de los genes a
estas células puede conseguirse, por ejemplo, utilizando los métodos
convencionales descritos para estos organismos.
La secuencia de DNA que contiene SSO1 y
SSO2 se aisla de S. cerevisiae por métodos
convencionales. En una realización preferida se usan genes o
biblioteca de cDNA sobre un plásmido multicopia para suprimir la
sensibilidad a la temperatura del mutante
sec1-1 (Aalto et al., 1993) o
mutaciones que conducen a deficiencia en la función SSO de
S. cerevisiae o mutaciones análogas de otras especies . En
otro enfoque la secuencia conocida de DNA de los genes SSO y
genes similares a SSO se usa para diseñar sondas para
hibridación heteróloga de prímeros PCR para clonar los genes
SSO. En aún otro enfoque se usan anticuerpos de los genes
SSO y similares a SSO conocidos para clonar los genes
por métodos estándar.
Los genes que corresponden a los SSO1 y
SSO2 de S. cerevisiae se aislan de los otros hongos o
eucariotas superiores con uno o varios de los siguientes métodos,
que aquí se describen específicamente para los hongos filamentosos
Trichoderma reesei, y que pueden modificarse conforme al
conocimiento y medios convencionales para adaptarse a la célula
eucariótica en cuestión.
Un banco de cDNA de Trichoderma reesei se
construye en el vector de levadura pFL60 como se describe en la
solicitud de patente FI No.92 2373 (Buchert et al). Este DNA
de banco de genes se transforma en la cepa S. cerevisiae H458
(Aalto et al., 1993) y se investiga la complementación del
defecto de secreción, por ejemplo, como se describe en el Ejemplo 6.
El plásmido se aísla de las colonias positivas y el gen se aísla y
caracteriza utilizando metodología estándar, y se aísla el
correspondiente gen cromosómico. La complementación con éxito
demuestra que existen genes equivalentes funcionalmente a los genes
SSO de levadura en otros hongos como Trichoderma
reesei.
Alternativamente, los genes que codifican
proteínas que corresponden a Sso1p y/o Sso2p pueden aislarse de un
cDNA o un banco de genes cromosómicos preparado a partir de
Trichoderma reesei por hibridación heteróloga en condiciones
no estrictas como se describe en el Ejemplo 7 y caracterizarse por
métodos convencionales y su función puede mostrarse como se ha
descrito antes. Un enfoque similar es conveniente para todos los
organismos que han mostrado poseer secuencias cromosómicas homólogas
a los genes SSO de levadura como se ha analizado, por
ejemplo, por hibridación Southern de DNA total. También es posible
que los genes puedan aislarse a partir de una biblioteca de
expresión con anticuerpos preparados contra las proteínas Sso de
levaduras.
Alternativamente, pueden diseñarse prímeros
oligonucleótidos basados en las homologías encontradas entre las
secuencias de los genes correspondientes aislados de varios
organismos. Se ven homologías claras, por ejemplo, en regiones que
se extienden desde aa 266 a aa 287 en Sso1p y desde aa 269 a aa 290
en Sso2p, mostrados en SEQ ID NO. 1 y SEQ ID NO. 3, respectivamente.
Estos prímeros se usan para amplificar los genes de Trichoderma
reesei en una reacción PCR.
Para construir un plásmido conveniente para
transformación en una levadura, el gen SSO1 o SSO2 se
clona en un vector de expresión de una levadura conveniente, como
pAAH5 (Ammerer, 1983) o vectores derivados de eso (Ruohonen et
al., 1991); Ruohonen et al., manuscrito en preparación,
a) comprendiendo las regiones reguladoras de levadura apropiadas.
Estas regiones reguladoras pueden obtenerse de genes de levadura
como ADH1, GAL1-GAL10, PGK1, CUP1, GAP, CYc1,
PHO5, o gen de sintetasa asparagina, por ejemplo.
Alternativamente, también pueden usarse las regiones reguladoras
SSO1 o SSO2 para expresar los genes en S.
cerevisiae. El plásmido que soporta el gen SSO1 o
SSO2 es capaz de replicarse autónomamente cuando se
transforma en la cepa de levadura recipiente. El gen SSO1 o
SSO2 junto con las regiones reguladoras de levadura
apropiadas puede también clonarse en un vector de levadura de única
copia como pHR70 de Hans Ronne o pRS313, pRS314, pRS315 o pRS316
(Sikorski y Hieter, 1989).
Alternativamente, copias extra de genes
SSO1 o SSO2 pueden también integrarse en el cromosoma
de levadura, en el locus de RNA ribosómico, por ejemplo. Para este
fin las secuencias ribosómicas de un plásmido conveniente, por
ejemplo plásmido pIRL9 (Hallborn et al., Pat Appl.) se
liberan y se clonan apropiadamente en vector BS+, como se muestra en
la Fig. 7. El gen SSO1 o SSO2 acoplado entre las
regiones de promotor y terminador de levadura convenientes, se
libera del vector híbrido que comprende los genes y se clona en el
plásmido obtenido en la etapa previa. De este plásmido resultante
puede liberarse la casete de expresión flanqueada por secuencias
ribosómicas. Este fragmento se cotransforma en una levadura con un
plásmido que se replica autónomamente que soporte un marcador
conveniente para la transformación. El plásmido puede ser más tarde
separado de las células que contienen las copias extra de genes
SSO1 o SSO2 integrados en el cromosoma cultivando las
células en condiciones no selectivas. De este modo, pueden obtenerse
cepas recombinantes que no llevan DNA extraño extra como las
secuencias de vector bacteriano. Si se usa una cepa de levadura
poliploide, como VIT-A-63015, el gen
puede integrarse también en un locus esencial como el locus
ADH1 o el PGK1.
Para expresar los genes SSO en
Trichoderma la región codificante del gen sso de
Trichoderma se acopla, por ejemplo, entre el promotor y el
terminador de cbh1 de Trichoderma reesei y la casete
de expresión se transforma en una cepa Trichoderma que
produce, por ejemplo, anticuerpos de mamíferos u otra proteína
extraña en una cepa que produce EGIcore, otra celulasa o una enzima
hidrolítica. El aumento de la secreción sería especialmente deseado
cuando el hongo crece en medios que contienen glucosa y para este
fin los genes sso necesitan expresarse a partir de promotores
constitutivos o promotores que funcionan sobre medio de glucosa.
Para hongos filamentosos el gen sso se
integra preferentemente en el genoma utilizando métodos conocidos en
la técnica. Promotores conveniente además del promotor cbh1 o
el promotor del propio gen sso son, por ejemplo, los otros
promotores de células, cbh2, egl1, egl2, o tef1, pgk, gpd,
pki, la glucoamilasa, la \alpha-amilasa o el
promotor de alcoholdeshidrogenasa. En hongos filamentosos la
transformación usualmente da lugar a cepas con copias variables del
gen sso integrado en el genoma (Pentilä et al., 1987)
y de estas puede separarse la cepa con nivel óptimo de expresión
sso para crecimiento y secreción aumentada.
Un objeto de esta invención es así proporcionar
genes SSO, especialmente los genes SSO1 y SSO2
de S. cerevisiae, así como genes homólogos de Trichoderma
reesei y otras células eucarióticas. La secuencia de los genes
puede determinarse a partir de los plásmidos que los soportan
utilizando, por ejemplo, el método de secuenciación de
didesoxinucleótidos de doble hebra (Zagursky et al., 1986).
La secuencia del gen SSO1 de S. cerevisiae se da como
la SEQ ID NO.1 y la secuencia del gen SSO2 de S.
cerevisiae se da como la SEQ ID NO 3.
Otro objeto de esta invención es proporcionar
vectores específicos que comprenden los genes SSO. Para la
levadura un vector así es, o bien una multicopia que se replica
autónomamente o un plásmido de copia única o un vector capaz de
integrarse en el cromosoma, como se ha descrito antes. Para
Trichoderma un vector así es preferiblemente un plásmido del
que puede liberarse la casete de expresión
(promotor-gen-terminador) por
enzimas de restricción para integrarse en el genoma fúngico.
Aún otro objeto de esta invención es proporcionar
levadura u otras cepas fúngicas así como líneas de células
eucarióticas que contienen copias extra de genes SSO bien
replicando plásmidos o integrados en los cromosomas, lo que da lugar
a producción incrementada de proteínas secretadas, como invertasas
de levadura o celulasas de Trichoderma u otras
hidrolasas.
Así, un método para construir nuevas células
eucarióticas capaz de expresar niveles aumentados de proteínas Sso
comprende:
- (a)
- aislar secuencias de DNA que codifican proteínas Sso a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir vector(es) que llevan al menos una de dichas secuencias de DNA; y
- (c)
- transformar al menos uno de los vectores obtenidos en células hospedantes convenientes.
Aún otro objeto de esta invención es proporcionar
células eucarióticas que además de copias extra de genes SSO
comprenden una secuencia de DNA que codifica una proteína endógena o
extraña secretada, como \alpha-amilasa, celulasa,
o un anticuerpo y son capaces de expresar esta proteína.
Se proporciona así, un procedimiento para
producir cantidades incrementadas de proteína endógena o extraña
secretada por sobreexpresión de los genes SSO. Este
procedimiento comprende:
- (a)
- aislar secuencias de DNA que codifican dicha proteína a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que soporta al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que expresa niveles aumentados de proteínas Sso para obtener células hospedantes recombinantes; o alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con SSO o un gen homólogo de SSO y selección de células con producción aumentada de dicha(s) proteína(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) proteína(s).
Un objeto adicional de esta invención es aumentar
la secreción por optimización del nivel de proteína Sso utilizando
diferentes promotores y diferentes números de copias del gen y
combinar los genes SSO con otros genes implicados en la
secreción, como SEC1.
Así la invención proporciona un procedimiento
para producir cantidades incrementadas de proteínas endógenas o
extrañas secretadas, por sobreexpresión de genes que interactúan con
el gen SSO, por ejemplo, SEC1, en la presencia de
cantidades normales o incrementadas de las proteínas Sso, cuyo
procedimiento comprende:
- (a)
- aislar secuencias de DNA que codifican dicha proteína a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que soporta al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que expresa niveles normales o aumentados de proteínas Sso y sobreexpresión de otros genes que interactúan con el gen SSO, por ejemplo, SEC1, para obtener células hospedantes recombinantes; o alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con SSO o un gen homólogo de SSO y por el gen que interactúa con gen SSO y selección de células con producción aumentada de dicha(s) proteína(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) proteína(s).
Aún otro objeto de esta invención es proporcionar
un procedimiento para aumentar la producción de una proteína
endógena secretada, cuyo procedimiento comprende:
- (a)
- transformar las células que producen dicha proteína con un gen SSO o un gen homólogo de SSO, solo o junto con genes que interactúan con el gen SSO, como SEC1,
- (b)
- selección de transformantes que producen nivel aumentado de dicha proteína obteniendo así células recombinantes para producción aumentada de proteínas, y
- (c)
- cultivar dichas células recombinantes en condiciones que permitan la expresión de dicha proteína.
Aún otro objeto de esta invención es proporcionar
cepas fúngicas que además de copias extra de genes SSO o sus
homólogos comprenden secuencias de DNA que codifican una enzima
hidrolítica como \alpha-amilasa y/o glucoamilasa o
enzimas que hidrolizan lignocelulosa como celulasas, hemicelulasas,
o ligninasas, que hacen el hongo capaz de hidrólisis incrementada
y/o crecimiento mejorado sobre compuestos poliméricos como almidón o
lignocelulosa.
Así se proporciona una producción eficaz de
biomasa sobre dicho material crudo o una eficaz hidrólisis de dicho
material crudo. Este procedimiento comprende:
- (a)
- aislar secuencias de DNA que codifican enzimas hidrolíticas extrañas o endógenas a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector fúngico que soporta al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante fúngico conveniente que expresa niveles mejorados de proteínas Sso para obtener células hospedantes recombinantes; o alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con SSO o un gen homólogo de SSO y seleccionar las células con producción aumentada de dicha(s) enzima(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) enzima(s) hidrolítica(s).
También se proporciona un procedimiento para
producción eficaz de biomasa sobre un material crudo o hidrólisis
eficaz de un material crudo, por sobreexpresión de genes que
interactúan con el gen SSO, por ejemplo, SEC1, en la
presencia de cantidades normales o incrementadas de las proteínas
Sso. Este procedimiento comprende:
- (a)
- aislar las secuencia de DNA que codifican enzimas hidrolíticas extrañas o endógenas a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que soporta al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que expresa niveles mejorados de proteínas que interactúan con las proteínas Sso en la presencia de cantidades normales o aumentadas de las proteínas Sso para obtener células hospedantes recombinantes, o alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con gen SSO o un gen homólogo de SSO y con los genes que interactúan con los genes SSO como SEC1, y seleccionar las células con producción aumentada de dicha(s) enzima(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) enzima(s) hidrolítica(s).
Aplicaciones posibles de dichas células
recombinantes son por ejemplo, la producción de células únicas, la
producción mejorada de alcohol o en procedimientos donde se desea
una hidrólisis eficaz del material bruto.
Los genes SSO1 y SSO2 se aislaron
como supresores del defecto de sensibilidad a la temperatura de
mutante sec1-1 (Novick y Scheckman, 1979;
Novick et al., 1980). La cepa S. cerevisiae
sf750-14D\alpha (\alpha
sec1-1 his4
ura3-52trpl-289
leu2-3 leu2-112) (obtenida de
Randy Scheckman, Universidad de California, Berkeley, CA) se
transformó (Ito et al., 1993) por la biblioteca de cDNA de
levadura construida por McKnight y McConaughy (1983) a partir de la
cepa X2180-1B sobre un plásmido base de 2\mu,
pMAC561, que contenía TRP1 como un marcador de selección, y
se seleccionó para prototrofia-Trp a 37ºC. Como el
crecimiento de los transformantes fue refractario a 37ºC, se realizó
trabajo adicional a temperaturas de 36,5 ó 35ºC, que no son
permisivas para sec1-1. El DNA aislado (Kerännen,
1986) de cuatro transformantes de levadura que mostraron
co-segregación del fenotipo Trp+ y crecimiento a
36,5ºC se transfirió a E. coli (Hanahan, 1983). El DNA
plásmido aislado de transformantes de E. coli se usó para
retansformar la cepa sec1-1 de S.
cerevisiae.
Se obtuvo transformación eficaz del crecimiento a
36,5ºC. El análisis de enzimas de restricción de los plásmidos
indicó que se recuperaron dos diferentes secuencias de la biblioteca
de cDNA usada. El DNA inserto de los dos diferentes clones, 1 y 7,
se secuenció utilizando el método didesoxi de doble hebra (Zagursky
et al., 1986) y subclones convenientes construidos con
métodos de DNA recombinante estándar (Maniatis et al., 1982)
o prímeros específicos. Los dos clones contenían un marco de lectura
abierta de 870 nucleótidos (clon 1) y 885 nucleótidos (clon 7),
respectivamente. Como las secuencias de aminoácidos deducidas no
representaban la de la proteína Sec1 (Aalto et al., 1991) los
nuevos genes se denominaron SSO1 y SSO2 (Supresor de
Sec1 One). Las secuencias que codifican SSO1 y SSO2 y
las secuencias de aminoácidos deducidas se dan en SEQ ID NO. 1 y SEQ
ID NO: 3, respectivamente. Los plásmidos que soportan los genes
SSO1 y SSO2 se denominaron YEpSSO1 y
YEpSSO2, respectivamente y se muestran en las Fig., 1A y
1B.
La cepa de levadura sf750-14D
transformada con el plásmido control pMA56 (A) (Ammerer, 1983) o con
YEpSSO2 (B) se desarrollaron en un medio completo sintético
(Sherman etal. 1983) carente de Trp. Los lisatos de células de
levadura se prepararon en presencia de SDS como describió Keränen
(1986). Diez \mug de proteína de levadura total presente en los
lisatos se separaron por SDS-PAGE y se analizaron
por Western blotting utilizando anticuerpos policlonales hechos en
conejo contra la proteína Sso2 e IgG anticonejo de cabra conjugada
con fosfatasa alcalina para la detección. Como se muestra en la Fig.
2, se ve cantidad grandemente incrementada de proteína Sso2 en el
transformante YEpSSO2.
La cepa sf750-14D\alpha que
alberga gen SSO1 o SSO2 en los plásmidos multicopia
YEpSSO1 o YEpSSO2, respectivamente, se transformó con un plásmido
multicopia YEp\alphaa5 que contiene gen de
\alpha-amilasa de Bacillus ligado entre el
promotor y el terminador ADH1 (Ruohonen et al., 1987),
modificado para expresión más eficaz borrando las secuencias
inhibitorias predichas 5' al elemento promotor (Ruohonen et
al., 1991; Ruohonen et al., manuscrito en preparación,
a). Las cepas de levadura obtenidas que contienen YEpSSO1 y
YEp\alphaa5 (VTT-C-92072) o
YEpSSO2 e YEp\alphaa5
(VTT-C-92073) se desarrollaron en
medio selectivo a 24ºC y la secreción de
\alpha-amilasa al medio de cultivo se controló
midiendo la actividad de \alpha-amilasa
utilizando el ensayo de amilasa Phadebas (Pharmacia Diagnostics AB,
Suecia). Estas cepas (VTT-C-92072) y
(VTT-C-92073) se depositaron en el
Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GMBH (DSM) el
30 de septiembre de 1992 con los números de entrada DSM 7253 y 7254,
respectivamente. Como se ve en la Fig. 3, se obtuvo actividad de
\alpha-amilasa aumentada en cepas que llevaban
SSO1
( ) o SSO2 ( ) sobre el plásmido multicopia en comparación con la cepa control no transformada ( ). La segregación de YEpSSO1 (\Delta) o YEpSSO2 ( ) de los transformantes redujo la secreción de amilasa al nivel de control demostrando que la secreción aumentada es debida a la presencia de plásmidos que contienen gen SSO en los transformantes. La cantidad aumentada de proteína de \alpha-amilasa en el medio de cultivo se detectó por Western blotting (Fig. 4). Los símbolos son como para la Fig. 3, S = estándar (\alpha-amilasa de Bacillus).
( ) o SSO2 ( ) sobre el plásmido multicopia en comparación con la cepa control no transformada ( ). La segregación de YEpSSO1 (\Delta) o YEpSSO2 ( ) de los transformantes redujo la secreción de amilasa al nivel de control demostrando que la secreción aumentada es debida a la presencia de plásmidos que contienen gen SSO en los transformantes. La cantidad aumentada de proteína de \alpha-amilasa en el medio de cultivo se detectó por Western blotting (Fig. 4). Los símbolos son como para la Fig. 3, S = estándar (\alpha-amilasa de Bacillus).
La cepa DBY746 de S. cerevisiae. (\alpha
his3 1 leu2-3 leu2-112
ura3-52 trp1-289 cgh^{R})
obtenida de David Botstein, Departamento de Biología, Massachussets
Institute of Tecnology, Cambridge, MA) que alberga el plásmido
YEp\alphaa6 que contiene gen de \alpha-amilasa
de Bacillus ligado entre el promotor y el terminador
ADH1 (Ruohonen et al.,1987) modificado para expresión
más eficiente borrando las secuencias 5' inhibidoras predichas al
elemento promotor (Ruohonen et al., 1991; Ruohonen et
al.,manuscrito en preparación, a) se transformó con YEpSSO2 o
con el plásmido control pMA56 (Ammerer, 1983). Los transformantes se
desarrollaron en medio selectivo a 30ºC y la secrección de
\alpha-amilasa al medio de cultivo se controló
midiendo la actividad de \alpha-amilasa utilizando
el ensayo de amilasa de Phadebas (Pharmacia Diagnostics AB, Suecia).
Como se muestra en la Fig. 5, la actividad de
\alpha-amilasa aumentada se obtuvo en la cepa que
soportaba SSO2 (\Delta) sobre el plásmido multicopia en
comparación con la cepa control transformada con el plásmido control
sin gen SSO (O).
No se observa diferencia en el crecimiento de
levadura entre el transformante control ( ) y el transformante SSO2
( ). La sobreexpresión de SSO1 incrementó la secreción de
\alpha-amilasa de manera similar. La secreción de
la proteína endógena, invertasa, aumentó también bajo estas
condiciones medida en la fase de crecimiento última logarítmica a la
primera fase de crecimiento estacionaria. La actividad de invertasa
secretada en el transformante YEpSSO2 fue 1,4 veces la del
transformante control que contenía pMA56. Como el efecto mejorador
de la sobreexpresión SSO sobre la secreción de
\alpha-amilasa es más pronunciado más tarde
durante el crecimiento,también la secreción de invertasa debería
mejorar en momentos de tiempo posteriores.
La separación de las secuencias inhibidoras
predichas sobre el promotor ADH1 (véase más arriba) utilizado
para expresión de SSO2 en YEpSSO2 da lugar a expresión
prolongada de SSO2 y existencia prolongada de nivel
incrementado de la proteína SSO2 y consecuentemente niveles finales
aún más altos de la \alpha-amilasa de
Bacillus secretada al medio. La expresión de SSO2
sobre un plásmido de copia única a partir de este promotor
ADH1 modificado también da lugar a niveles incrementados de
la proteína Sso2 y secreción mejorada de
\alpha-amilasa.
La cepa DBY746 de S. Cerevisiae que
soporta el plásmido YEp\alphaa6 que contiene genes de
\alpha-amilasa de Bacillus ligados entre el
promotor y el terminador ADH1 (Ruohonen et al., 1987),
modificado para expresión más eficaz borrando las secuencias
inhibidoras predichas 5' al elemento promotor (Ruohonen et
al., 1991; Ruohonen et al., manuscrito en preparación, a)
se transformó con un plásmido multicopia YEpSEC1 que expresa el gen
SEC1 o con el plásmido control YEp24H (Aalto et al.,
1991; Ruohonen et al., manuscrito en preparación, b). Los
transformantes se desarrollaron en un medio selectivo a 30ºC y la
secreción de \alpha-amilasa al medio de cultivo se
controló midiendo la actividad de \alpha-amilasa
utilizando el ensayo de amilasa de Phadebas (Pharmacia Diagnostics
AB, Suecia). Como se muestra en la Fig. 6, la actividad de
\alpha-amilasa aumentada se obtuvo en las cepas
que soportaban SEC1 sobre un plásmido multicopia ( ) en
comparación con las cepas transformadas con el vector sin gen
SEC1 (O). No se observa diferencia en el crecimiento entre
los transformantes.
La sobreexpresión tanto de Sec1p como de Sso2p al
mismo tiempo aumentó la secreción de
\alpha-amilasa incluso más. Los plásmidos que
expresan los genes SSO están disponibles en VTT, Biotechnical
Laboratory, Espoo, Finlandia.
Un banco de genes de expresión en levadura
preparado a partir de la cepa T. reesei QM9414 como se ha
descrito (Buchert et al., FI Pat Appl. 922373) se transformó
en la cepa S. Cerevisiae H458 (Aalto et al., 1993)
(\alpha SUC2 ade2-1
can1-100 his3-11,5
leu2-3,112 trp1-1ura
3-1 sso1-\delta1::URA3
sso2-\delta2::leu2::GAL1:sso1,HIS3))
seleccionando Ura-prototrofia sobre un medio de
galactosa. Los transformantes se transfirieron a un medio de glucosa
y el plásmido se rescató de las colonias de crecimiento y se
retransformó en la cepa mencionada más arriba para verificar la
complementación. Se obtuvo un clon que muestra capacidad para
rescatar el agotamiento de las proteínas Sso en el medio de glucosa
y el correspondiente plásmido se denominó pMS51. La cepa S.
Cerevisiae obtenida, que soporta el plásmido pMS51 se depositó
en el Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GMBH
(DSM) el 5 de octubre de 1993 con el número de entrada DSM 8604. La
copia cromosómica del gen se aísla de una biblioteca de cósmidos
genómica (Mäntylä et al., 1992) utilizando el extremo 5' de
los clones de cDNA como una sonda, preparada por PCR. El cósmido se
aísla de los clones dando una señal, y los que corresponden al cDNA
mencionado antes se transforman en una cepa T.reesei
(Penttilä., et al., 1987) que produce moléculas de
CBHI-Fab VTT-D-91418
(CBS 287,91) descritas en Nyyssönen et al., (Pat. Sol.). La
producción de CBHI-Fab se estudia a partir del medio
extracelular sobre medio Solca-floc (según Nyyssönen
et al., Pat. Sol.)
El DNA genómico de las especie fúngicas
Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe,
Kluyveromyces lactis, Pichia stripitis, Aspergillus
nidulans y Trichoderma reesei se aislaron, se sometieron
a digestión con la enzima de restricción HindIII, se
separaron por electroforesis en un gel de agarosa al 0,8% y se
mancharon sobre un filtro de nylon. La hibridación de Southern del
filtro se llevó a cabo a diferentes astringencias utilizando la
región de codificación de genes SSO1 de levadura como una
sonda. La hibridación en una mezcla que contenía 30% de formamida,
6xSSC, 10xDenhardt's, 0,5% de SDS, 100 \mug/ml de DNA de esperma
de arenque y 10 \mug/ml de polyA a 35ºC y el lavado 2x30 minutos
en 2xSSC, 0,1% de SDS a 42ºC reveló varias bandas de hibridación en
DNA derivadas de Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces lactis,
Pichia stripitis, y Trichoderma reesei (Fig. 8).
Cuando la hibridación se realizó en condiciones menos astringentes,
se observó hibridación también con DNA de S. Pombe. Una
biblioteca genómica de genes de T. reesei construida en el
vector \lambdaEMBL3 (Frischauf et al., 1983) se hibridó por
el procedimiento descrito antes. Los clones que daban señales de
hibridación se purificaron y sus regiones de hibridación se
representaron en mapas por digestiones e hibridaciones Southern de
su DNA. Los tres clones \lambda de hibridación se designaron
TSSOa, TSSOb y TSSPc. Estos clones se depositaron en el Deutsche
Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GMBH (DSM) el 5 de
octubre de 1993 con los números de entrada DSM 8601, DSM 8602 y DSM
8603, respectivamente.
Los microorganismos se depositaron conforme al
Tratado de Budapest en el Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und
Zellkulturen GmbH (DSM), Mascheroder Weg 1b, D-3300,
Braunschweig, Alemania.
\newpage
Cepa | Número de depósito | Fecha de depósito |
Saccaharomyces cerevisiae VTT-C-92072 | DSM 7253 | 30 septiembre 1992 |
que lleva el plásmido YEpSSO1 | ||
Saccaharomyces cerevisiae VTT-C-92072 | DSM 7254 | 30 septiembre 1992 |
que lleva el plásmido YEpSSO2 | ||
Saccaharomyces cerevisiae H458 (VTT-C-93002) | DSM 8604 | 5 octubre 1993 |
que lleva el plásmido pMS51 | ||
Cepa de bacteriofago \lambda TSSOa (VTT-H-93001) | DSM 8601 | 5 octubre 1993 |
Cepa de bacteriofago \lambda TSSOb (VTT-H-93002) | DSM 8602 | 5 octubre 1993 |
Cepa de bacteriofago \lambda TSSOc (VTT-H-93003) | DSM 8603 | 5 octubre 1993 |
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(1) INFORMACIÓN GENERAL
\vskip0.666000\baselineskip
- (i)
- SOLICITANTE:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- NOMBRE: Valtion
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- CALLE: Vuori
\vskip0.333000\baselineskip
- (C)
- CIUDAD: Espoo
\vskip0.333000\baselineskip
- (E)
- PAÍS: Finland
\vskip0.333000\baselineskip
- (F)
- CÓDIGO POSTAL (ZIP): FIN-02150
\vskip0.666000\baselineskip
- (ii)
- TÍTULO DE LA INVENCIÓN: Producción incrementada de proteínas secretadas por células eucariotas recombinantes.
\vskip0.666000\baselineskip
- (iii)
- NÚMERO DE SECUENCIAS: 4
\vskip0.666000\baselineskip
- (iv)
- FORMA LEGIBLE POR ORDENADOR:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- TIPO DE MEDIO: Disquete
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- ORDENADOR: IBM compatible PC
\vskip0.333000\baselineskip
- (C)
- SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.333000\baselineskip
- (D)
- SOFTWARE: Patentin Release #1.0, Versión #1.25 (EPO)
\vskip0.666000\baselineskip
- (vi)
- DATOS DE SOLICITUD ANTERIOR:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- NÚMERO DE SOLICITUD: FI 92 4494
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- FECHA DEL ARCHIVO: 06-oct-1992
\vskip0.666000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA SEQ ID NO: 1:
\vskip0.666000\baselineskip
- (i)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 870 pares de bases
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- TIPO: ácido nucléico
\vskip0.333000\baselineskip
- (C)
- HEBRA: única
\vskip0.333000\baselineskip
- (D)
- TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.666000\baselineskip
- (ii)
- TIPO DE MOLÉCULA: cDNA a Mrna
\vskip0.666000\baselineskip
- (vi)
- FUENTE ORIGINAL:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- ORGANISMO: Saccharomyces cerevisiae
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- CEPA: X
\vskip0.666000\baselineskip
- (ix)
- CARACTERÍSTICA:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- LOCALIZACIÓN: 1..870
\vskip0.666000\baselineskip
- (xi)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 1:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.666000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA SEQ ID NO: 2:
\vskip0.666000\baselineskip
- (i)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 290 aminoácidos
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- TIPO: aminoácido
\vskip0.333000\baselineskip
- (D)
- TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.666000\baselineskip
- (ii)
- TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.666000\baselineskip
- (xi)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 2:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.666000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA SEQ ID NO: 3:
\vskip0.666000\baselineskip
- (i)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 885 pares de bases
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- TIPO: ácido nucléico
\vskip0.333000\baselineskip
- (C)
- HEBRA: única
\vskip0.333000\baselineskip
- (D)
- TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.666000\baselineskip
- (ii)
- TIPO DE MOLÉCULA: cDNA a mRNA
\vskip0.666000\baselineskip
- (vi)
- FUENTE ORIGINAL:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- ORGANISMO: Saccharomyces cerevisiae
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- CEPA: X2180-1B
\vskip0.666000\baselineskip
- (ix)
- CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.333000\baselineskip
- (A)
- NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.333000\baselineskip
- (B)
- LOCALIZACIÓN: 1..885
\vskip0.666000\baselineskip
- (xi)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 3:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.666000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA SEQ ID NO: 4:
\vskip0.666000\baselineskip
- (i)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.333000\baselineskip
- (E)
- LONGITUD: 295 aminoácidos
\vskip0.333000\baselineskip
- (F)
- TIPO: aminoácido
\vskip0.333000\baselineskip
- (D)
- TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.666000\baselineskip
- (ii)
- TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.666000\baselineskip
- (xi)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO: 4:
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (24)
1. Una secuencia de DNA aislada de un gen
SSO supresor de sec1, seleccionado de secuencias
SSO1 y SSO2 representadas en SEQ ID NO: 1 y SEQ ID NO:
3, respectivamente, y sus homólogos fúngicos, cuya secuencia de DNA,
cuando se sobreexpresa en células eucarióticas, hace a dichas
células capaces de producir cantidades aumentadas de proteínas
secretadas.
2. Una secuencia de DNA conforme a la
reivindicación 1, en que la secuencia se deriva de un hongo, y
cuando se sobreexpresa en un hospedante fúngico, hace a dicho
hospedante capaz de producir cantidades incrementadas de proteínas
secretadas.
3. Una secuencia de DNA conforme a la
reivindicación 1 ó 2, seleccionada de secuencias SSO1 y
SSO2 que codifican un polipéptido que comprende la secuencia
de aminoácidos dada en SEQ. ID Nº. 2 y SEQ. ID Nº. 4,
respectivamente, o un fragmento funcional suyo que cuando se
sobreexpresa en células eucarióticas o fúngicas hace a esas células
capaces de producir cantidades incrementadas de proteínas
secretadas.
4. Un vector que comprende una secuencia de DNA
conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. Un vector conforme a la reivindicación 4, en
que dicho vector es capaz de replicarse autónomamente en células
eucarióticas cuando está transformado.
6. Un vector conforme a la reivindicación 4, cuyo
vector es capaz de integrarse en el cromosoma en células
eucarióticas cuando está transformado.
7. Un vector conforme a la reivindicación 4, que
es un vector de expresión de levadura en que esa secuencia de DNA se
expresa bajo regiones reguladoras de los genes de levadura.
8. Un vector conforme a la reivindicación 7, en
que dichas regiones reguladoras de genes de levadura se seleccionan
del grupo que comprende las regiones promotoras del gen SSO1,
gen SSO2, gen SEC1, genes
GAL1-GAL10, gen ADH1 de
alcohol-deshidrogenasa, gen de
asparagina-sintetasa, y sus partes funcionales.
9. Un vector conforme a la reivindicación 4, que
es un vector de expresión de hongo filamentoso en que dicha
secuencia de DNA se expresa bajo regiones reguladoras funcionales en
hongos filamentosos.
10. Un vector conforme a la reivindicación 9, en
que dichas regiones reguladoras funcionales en hongos filamentosos
se seleccionan del grupo que comprende las regiones promotoras de
los genes sso, cbhl, cbh2, egl1, egl2, tef1, pgk, pki,
de glucoamilasa, \alpha-amilasa y
alcohol-deshidrogenasa.
11. Un vector conforme a la reivindicación 4, que
es un vector fúngico seleccionado del grupo que comprende YEpSSO1 y
YEpSSO2 depositados en DSM 7253 y DSM 7254, respectivamente.
12. Células eucarióticas recombinantes que
contienen una secuencia de DNA conforme a una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 y que expresan niveles aumentados de
proteína(s) Sso.
13. Células eucarióticas recombinantes conforme a
la reivindicación 12, que son células fúngicas que pertenecen a una
especie seleccionada del grupo que comprende Saccharomyces
spp., Trichoderma spp., Kluyveromyces spp.,
Schizosaccharomyces pombe, Pichia spp., Hansenula
spp., Yarrowia spp., Aspergillus spp. y
Neurospora spp.
14. Células eucarióticas recombinantes conforme a
la reivindicación 13, que son células fúngicas que pertenecen a una
especie seleccionada de Saccharomyces y
Trichoderma.
15. Células eucarióticas recombinantes conforme a
la reivindicación 14, que son células fúngicas de la cepa
VTT-C-92072 de Saccharomyces
cerevisiae que tiene el número de entrada de depósito DSM
7253.
16. Células eucarióticas recombinantes conforme a
la reivindicación 14, que son células fúngicas de la cepa
VTT-C-92073 de Saccharomyces
cerevisiae que tiene el número de entrada de depósito DSM
7254.
17. Un método para construir nuevas células
eucarióticas capaces de expresar niveles aumentados de proteínas
Sso, cuyo método comprende:
- (a)
- aislar secuencia(s) de DNA seleccionadas de secuencias SSO1 y SSO2 representadas en SEQ ID NO: 1 y SEQ ID NO: 3, respectivamente, y sus homólogos, que codifican proteína(s) Sso, a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que contiene al menos una de dichas secuencias; y
- (c)
- transformar al menos uno de los vectores obtenidos en células hospedantes convenientes.
18. Un método conforme a la reivindicación 17, en
que el hospedante a transformar se selecciona del grupo que
comprende Saccharomyces spp., Trichoderma spp.,
Kluyveromyces spp., Schizosaccharomyces pombe,
Pichia spp., Hansenula spp., Yarrowia spp.,
Aspergillus spp. y Neurospora spp.
19. Un método conforme a la reivindicación 18, en
que dicho hospedante pertenece a una especie seleccionada de
Saccharomyces y Trichoderma.
20. Un procedimiento para producir cantidades
incrementadas de proteínas endógenas o extrañas secretadas, por
sobreexpresión de los genes SSO, cuyo procedimiento
comprende:
- (a)
- aislar secuencia(s) de DNA que codifican dicha proteína(s) a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que lleva al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que comprende secuencias de DNA seleccionadas de secuencias SSO1 y SSO2 representadas en SEQ ID NO: 1 y SEQ ID NO: 3, respectivamente, y sus homólogos y expresar niveles aumentados de proteína(s) Sso, para obtener células hospedantes recombinantes; o, alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con secuencias de DNA seleccionadas de SSO1 y SSO2 representadas en SEQ ID NO: 1 y SEQ ID NO: 3, respectivamente, y sus homólogos, y seleccionar células con producción aumentada de dicha(s) proteína(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) proteína(s).
21. Un procedimiento para producir cantidades
incrementadas de proteína(s) endógena(s) o
extraña(s) secretada(s), por sobreexpresión de
gen(es) que interactúan con el gen SSO que tiene
secuencias de DNA seleccionadas de SSO1 y SSO2
representadas en SEQ. ID. No: 1 y SEQ.ID NO: 3, respectivamente, y
sus homólogos, por ejemplo, SEC1, en presencia de cantidades
normales o incrementadas de la(s) proteína(s) Sso,
cuyo procedimiento comprende:
- (a)
- aislar la(s) secuencia(s) de DNA que codifican dicha(s) proteína(s) a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que lleva al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que expresa niveles normales o aumentados de proteína(s) Sso y sobreexpresar otro(s) gen(es) que interactúan con el gen SSO, por ejemplo SEC1, para obtener células hospedantes recombinantes; o, alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con SSO o un gen homólogo de SSO y por los genes que interactúan con el gen SSO, por ejemplo SEC1 y seleccionar las células con producción aumentada de dicha(s) proteína(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) proteína(s).
22. Un procedimiento para aumentar la producción
de una proteína secretada endógena, que comprende:
- (a)
- transformar células que producen dicha proteína con secuencia(s) de DNA seleccionada(s) de secuencias SSO1 y SSO2 representadas en SEQ. ID. No: 1 y SEQ.ID NO: 3 , respectivamente, y sus homólogos, solos o junto con genes que interactúan con dicho gen SSO, como SEC1,
- (b)
- seleccionar transformantes que producen un nivel aumentado de dicha proteína obteniendo así células recombinantes para producción aumentada de proteína, y
- (c)
- cultivar dichas células recombinantes en condiciones que permiten la expresión de dicha proteína.
23. Un procedimiento para producción eficaz de
biomasa sobre un material crudo o hidrólisis eficaz de un material
crudo, cuyo procedimiento comprende:
- (a)
- aislar secuencia(s) de DNA que codifican enzima(s) hidrolítica(s) a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector fúngico que contiene al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante fúngico conveniente que comprende secuencia(s) de DNA seleccionada(s) de secuencias SSO1 y SSO2 representadas en SEQ. ID. No: 1 y SEQ.ID NO: 3 , respectivamente, y sus homólogos, y que expresa niveles aumentados de proteína(s) Sso, para obtener células hospedantes recombinantes, o, alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con secuencia(s) de DNA seleccionada(s) de secuencias SSO1 y SSO2 representadas en SEQ. ID. No: 1 y SEQ.ID NO: 3 , respectivamente, y sus homólogos, y seleccionar células con producción aumentada de dicha enzima(s); y
- (d)
- cultivar dichas células recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) enzima(s) hidrolítica(s).
24. Un procedimiento para la producción eficaz de
biomasa sobre un material crudo o eficaz hidrólisis de un material
crudo, por sobreexpresión de genes que interactúan con el gen
SSO que tiene secuencias de DNA seleccionadas de secuencias
SSO1 y SSO2 representadas en SEQ. ID. No: 1 y SEQ.ID
NO: 3 , respectivamente, y sus homólogos, por ejemplo SEC1,
en presencia de cantidades normales o incrementadas de la(s)
proteína(s) Sso cuyo procedimiento comprende:
- (a)
- aislar la(s) secuencia(s) de DNA que codifican enzima(s) hidrolítica(s) extraña(s) o endógena(s), a partir de un organismo donador conveniente;
- (b)
- construir un vector que contiene al menos una de dichas secuencias de DNA;
- (c)
- transformar el vector obtenido en un hospedante conveniente que expresa niveles aumentados de proteínas que interaccionan con la(s) proteína(s) Sso en la presencia de cantidades normales o incrementadas de la(s) proteína(s) Sso para obtener células hospedantes recombinantes, o, alternativamente, transformar el vector en un hospedante conveniente y retransformar este transformante con gen SSO o un gen homólogo de SSO y con los genes que interactúan con gen SSO, como SEC1, y seleccionar células con producción aumentada de dicha(s) enzima(s); y
- (d)
- cultivar dichas células hospedantes recombinantes bajo condiciones que permiten la expresión de dicha(s) enzima(s) hidrolítica(s).
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