ES2347658T3 - Variantes de beta-glucosidasas. - Google Patents
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Abstract
Variante aislada de una beta-glucosidasa progenitora, que comprende una sustitución a una posición correspondiente a la posición 161 de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 o correspondiente a la posición 161 de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70, caracterizada por el hecho de que la variante tiene actividad de beta-glucosidasa y comprende las sustituciones G161S + Q202R + H285Q + D722G (o D724G), las sustituciones G161S + Q202R + H285Q, las sustituciones G161S + H285Q + D722G (o D724G), las sustituciones G161S + Q202R + D722G (D724G), las sustituciones G161 S + Q202R, las sustituciones G161S + H285Q o las sustituciones G161 S + D722G (o D724G) en comparación con la beta-glucosidasa progenitora.
Description
Variantes de
beta-glucosidasas.
La presente invención se refiere a variantes de
beta-glucosidasas que tienen una o más propiedades
mejoradas en relación con su enzima progenitora, ácidos nucleicos
que codifican las variantes, métodos para producir las variantes y
métodos para usar las variantes.
La celulosa es un polímero de la glucosa de
azúcar simple enlazada covalentemente por enlaces beta 1,4. Muchos
microorganismos producen enzimas que hidrolizan glucanos beta
enlazados. Estas enzimas incluyen endoglucanasas, celobiohidrolasas
y beta-glucosidasas. Las endoglucanasas digieren el
polímero de celulosa en lugares al azar, abriéndolo al ataque por
parte de celobiohidrolasas. Las celobiohidrolasas secuencialmente
liberan moléculas de celobiosa de las extremidades del polímero de
celulosa. La celobiosa es un dímero de glucosa de enlace beta 1,4
hidrosoluble. Las beta-glucosidasas hidrolizan
celobiosa a glucosa.
La conversión de materias primas celulósicas en
etanol tiene las ventajas de la disponibilidad inmediata de grandes
cantidades de materia prima, la conveniencia de evitar quemar o
verter en terrenos los materiales y la limpieza del combustible de
etanol. La madera, los residuos agrícolas, los brotes herbáceos y
los desperdicios sólidos municipales han sido considerados materias
primas para la producción de etanol. Estos materiales principalmente
consisten en celulosa, hemicelulosa y lignina. Una vez que la
celulosa se convierte en glucosa, la glucosa es fácilmente
fermentada por levadura en etanol. Ya que la glucosa es fácilmente
fermentada a etanol por una variedad de levaduras mientras que la
celobiosa no lo es, cualquier celobiosa restante al final de la
hidrólisis representa una pérdida de rendimiento de etanol. De
manera más importante, la celobiosa es un inhibidor potente de
endoglucanasas y celobiohidrolasas. La acumulación de celobiosa
durante la hidrólisis es extremadamente indeseable para la
producción de etanol.
La acumulación de celobiosa ha sido un problema
importante en la hidrólisis enzimática porque los microorganismos
productores de celulasa producen poca
beta-glucosidasa. La baja cantidad de
beta-glucosidasa da como resultado una escasez de
la capacidad de hidrolizar la celobiosa a glucosa. Se han utilizado
diferentes enfoques para aumentar la cantidad de
beta-glucosidasa en la conversión de celulosa a
glucosa.
Un enfoque es producir
beta-glucosidasa usando microorganismos que producen
poca celulasa y añadir la beta-glucosidasa
exógenamente a endoglucanasa y celobiohidrolasa para mejorar la
hidrólisis. No obstante; las cantidades requeridas son demasiado
costosas para una biomasa comercial para la operación de etanol.
Un segundo enfoque es llevar a cabo hidrólisis
de celulosa simultáneamente con fermentación de la glucosa por
levadura. Este proceso es conocido como sacarificación simultánea y
fermentación (SSF). En un sistema SSF, la fermentación de la
glucosa la retira de la solución. No obstante, los sistemas SSF no
son aún comercialmente viables debido a que la temperatura
operativa para la levadura de 28ºC es demasiado baja para las
condiciones de 50ºC requeridas.
Un tercer enfoque para superar la escasez de
beta-glucosidasa es sobreexpresar la
beta-glucosidasa en un huésped, aumentando así el
rendimiento de la beta-glucosidasa.
Sería una ventaja en la técnica proporcionar
variantes de beta-glucosidasa con propiedades
mejoradas para convertir materiales celulósicos a monosacáridos,
disacáridos y polisacáridos. Las propiedades mejoradas incluyen
actividad alterada dependiente de perfiles de temperatura,
termoestabilidad, actividad de pH, estabilidad del pH,
especificidad de sustrato, especificidad de producto y estabilidad
química.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar variantes de beta-glucosidasas con
propiedades mejoradas en comparación con sus enzimas
progenitoras.
La presente invención se refiere a variantes
aisladas de una beta-glucosidasa progenitora tal y
como se define en la reivindicación 1 anexa. Las características
preferidas de las variantes están establecidas en las
reivindicaciones 2 a 7 anexas.
La presente invención también se refiere a
secuencias de nucleótidos aisladas que codifican las
beta-glucosidasas variantes que tienen actividad de
beta-glucosidasa y a constructos de ácidos
nucleicos, vectores y células huéspedes que comprenden las
secuencias de nucleótidos.
\newpage
La presente invención también se refiere a
métodos para producir una variante de una
beta-glucosidasa progenitora que tiene actividad de
beta-glucosidasa en una célula huésped.
La presente invención también se refiere a
plantas que codifican beta-glucosidasa variantes que
tienen actividad de beta-glucosidasa.
La presente invención además se refiere a
métodos para degradar o convertir biomasa con contenido de celulosa
y hemicelulosa, tal y como se define en las reivindicaciones 13 a 16
anexas.
La Figura 1 muestra un mapa de restricción de
pSATe101.
La Figura 2 muestra un mapa de restricción de
pSATe111.
La Figura 3 muestra un mapa de restricción de
pMJ04.
La Figura 4 muestra un mapa de restricción de
pCaHj527.
La Figura 5 muestra un mapa de restricción de
pMT2188.
La Figura 6 muestra un mapa de restricción de
pCaHj568.
La Figura 7 muestra un mapa de restricción de
pMJ05.
La Figura 8 muestra un mapa de restricción de
pSMai130.
La Figura 9 muestra la secuencia de ADNc de un
gen de beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae
(SEC ID nº: 1) y la secuencia de aminoácidos deducida del mismo (SEC
ID nº: 2).
La Figura 10 muestra 63 bp de la secuencia de
señal de endoglucanasa V de Humicola insolens putativa (codón
de inicio ATG a Ala 21, SEC ID nº: 29).
La Figura 11 muestra un mapa de restricción de
pSMai135.
La Figura 12 muestra un mapa de restricción de
pALFd1.
La Figura 13 muestra un mapa de restricción de
pAILo1.
La Figura 14 muestra un mapa de restricción de
pBANe10.
La Figura 15 muestra un mapa de restricción de
pAlLo2.
La Figura 16 muestra un mapa de restricción de
pALFd3BG41.
La Figura 17 muestra un mapa de restricción de
pALFd3BG48.
La Figura 18 muestra una determinación de
termoestabilidad de variantes de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae BG41 y BG48.
La Figura 19 muestra los efectos de la
termoestabilidad de las mutaciones G161 S y H285Q individualmente y
combinadas.
La Figura 20 muestra un mapa de restricción de
pEJG97.
La Figura 21 muestra la secuencia de ADN
genómico y la secuencia de aminoácidos deducida de una
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
(SEC ID nº: 69 y 70, respectivamente). El péptido señal predicho
está subrayado y los intrones predichos están en cursiva.
La Figura 22 muestra un mapa de restricción de
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA5'.
La Figura 23 muestra un mapa de restricción de
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA3'.
La Figura 24 muestra un mapa de restricción de
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA.
La Figura 25 muestra un mapa de restricción de
pALFd7.
La Figura 26 muestra un mapa de restricción de
pALFd6.
La Figura 27 muestra un mapa de restricción de
pEJG97AfumFAM3AG142S.
La Figura 28 muestra un mapa de restricción de
pALFd7G142S.
La Figura 29 muestra un mapa de restricción de
pEJG97AfumFAM3AH266Q.
La presente invención se refiere a variantes
aisladas de una beta-glucosidasa progenitora tal y
como se define en la reivindicación 1 anexa.
El término
"beta-glucosidasa" es definido en la presente
como una glucohidrolasa de
beta-D-glucósido (E.C. 3.2.1.21)
que cataliza la hidrólisis de residuos de
beta-D-glucosa no reductores
terminales con la liberación de
beta-D-glucosa. Para objetivos de la
presente invención, la actividad de beta-glucosidasa
se determina según el procedimiento básico descrito por Venturi
et al., 2002, J. Basic Microbial. 42: 55-66,
excepto varias temperaturas y pH 5 empleadas en la presente. Una
unidad de actividad de beta-glucosidasa es definida
como 1.0 \mumol de beta-D-glucosa
producida por minuto a 25ºC, pH 5.
El término "variante" es definido en la
presente como una beta-glucosidasa que comprende una
o más alteraciones, tales como sustituciones, inserciones,
deleciones, y/o truncamientos de uno o más residuos de aminoácidos
específicos en una o más posiciones específicas en el
polipéptido.
El término beta-glucosidasa de
"tipo salvaje" denota una beta-glucosidasa
expresada por un microorganismo de origen natural, tal como una
levadura u hongo filamentoso encontrado en la naturaleza.
El término beta-glucosidasa
"progenitora" según se utiliza en este caso significa una
beta-glucosidasa a la cual se producen
modificaciones, por ejemplo, sustitución/es, inserción/es,
deleción/es y/o truncamiento/s, para producir las variantes
enzimáticas de la presente invención. Este término también se
refiere al polipéptido con el cual una variante es comparada y
alineada. El progenitor puede ser un polipéptido de origen natural
(tipo salvaje), o incluso puede ser una variante del mismo,
preparado por cualquiera de los medios adecuados. Por ejemplo, la
proteína progenitora puede ser una variante de un polipéptido de
origen natural que ha sido modificada o alterada en la secuencia de
aminoácidos. Un progenitor puede también ser una variante alélica
que es cualquiera de dos o más formas alternativas de un gen que
ocupa la misma localización cromosómica. Una variante alélica de un
polipéptido es un polipéptido codificado por la variante alélica
correspondiente de un gen.
El término "transposición" significa
recombinación de secuencia/s de nucleótidos entre dos o más
secuencias de nucleótidos homólogos que dan como resultado
secuencias de nucleótidos recombinadas (es decir, secuencias de
nucleótidos que han sido sometidas a un ciclo de redistribución) con
un número de nucleótidos cambiado, en comparación con las
secuencias de nucleótidos iniciales.
El término, "biblioteca aleatoria",
"biblioteca de variantes" o "biblioteca" es definido en la
presente como una biblioteca de polipéptidos variantes. La
diversidad en la biblioteca de variantes puede ser generada por
medio de mutagénesis de los genes que codifican las variantes en el
nivel de triplete del ADN, de manera que los codones individuales
son diversificados, por ejemplo, usando cebadores de secuencias
parcialmente aleatorizadas en una reacción de PCR. Se han descrito
diferentes técnicas, por las que puede crearse una biblioteca
combinatoria diversa diversificando diferentes posiciones de
nucleótido en un gen y recombinándolas, por ejemplo, donde estas
posiciones están demasiado alejadas para ser cubiertas por un único
cebador oligonucleótido (adicionado o dopado). Estas técnicas
incluyen el uso de recombinación in vivo de los segmentos de
gen individualmente diversificados como se describe en WO 97/07205
en la página 3, líneas 8 a 29. También incluyen el uso de técnicas
de redistribución de ADN para crear una biblioteca de genes de
longitud total, caracterizada por el hecho de que diferentes
segmentos de gen son combinados, y caracterizada por el hecho de que
cada segmento puede ser diversificado, por ejemplo, por mutagénesis
adicionada (Stemmer, 1994; Nature 370: 389-391; US
5,811,238; US 5,605,793 y US 5,830,721). Puede usarse un gen que
codifica una proteína "de estructura principal" (polipéptido
progenitor de tipo salvaje) como un polinucleótido patrón, y
combinarlo con uno o más oligonucleótidos mono o bicatenarios como
se describe en WO 98/41623 y WO 98/41622. Los oligonucleótidos
monocatenarios pueden ser parcialmente aleatorizados durante la
síntesis. Los oligonucleótidos bicatenarios pueden ser productos de
PCR que incorporan diversidad en una zona específica. En ambos
casos, uno puede diluir la diversidad con segmentos
correspondientes que codifican la secuencia de la proteína de
estructura principal para limitar el número medio de cambios que se
introducen.
El término "recombinación" es definido en
la presente como un proceso caracterizado por el hecho de que los
ácidos nucleicos se asocian entre sí en regiones de homología,
conduciendo a intercambio de ADN intercatenario entre esas
secuencias. Para objetivos de la presente invención, la
recombinación homóloga se determina según los procedimientos
resumidos por Paques y Haber, 1999, Microbiology and Molecular
Biology Reviews 63: 349-404. La "recombinación
homóloga" es definida en la presente como la recombinación en la
cual no ocurre ningún cambio en las secuencias de nucleótidos en
las regiones de homología relativas a las secuencias de nucleótidos
de entrada. Para la recombinación homóloga perfecta, las regiones
deberían contener un número suficiente de ácidos nucleicos, tales
como 100 a 1.500 pares de bases, preferiblemente 400 a 1.500 pares
de bases, y de forma más preferible 800 a 1.500 pares de bases, que
son altamente homólogos a la secuencia de ácidos nucleicos
correspondientes para mejorar la probabilidad de recombinación
homóloga. La recombinación puede también ocurrir por recombinación
no homóloga. La "recombinación no homóloga" es definida en la
presente como recombinación caracterizada por el hecho de que
cualquier modo de reparación del ADN que incorpora intercambio de
cadenas da como resultado una secuencia de nucleótidos diferente de
cualquiera de las secuencias recombinantes.
El término "propiedad mejorada" es definido
en la presente como una característica asociada con una variante
que se mejora en comparación con la beta-glucosidasa
progenitora. Tales propiedades mejoradas incluyen, de modo
enunciativo y no limitativo, perfil de actividad alterada
dependiente de la temperatura, termoestabilidad, actividad de pH,
estabilidad de pH, especificidad de sustrato, especificidad de
producto y estabilidad química.
El término "actividad térmica mejorada" es
definido en la presente como una enzima variante que muestra una
alteración del perfil de actividad dependiente de la temperatura de
una variante de beta-glucosidasa a una temperatura
específica relativa al perfil de actividad dependiente de la
temperatura de la beta-glucosidasa progenitora. El
valor de la actividad térmica proporciona una medida de la
eficiencia enzimática en la realización de catálisis de una
reacción de hidrólisis sobre una gama de temperaturas. Una
beta-glucosidasa tiene una gama de temperatura
específica caracterizada por el hecho de que la proteína es estable
y retiene su actividad enzimática, pero se vuelve menos estable y
así menos activa con temperatura en aumento. Además, el nivel
inicial de una reacción catalizada por una
beta-glucosidasa se puede acelerar por un aumento en
la temperatura que se mide determinando la actividad térmica de una
variante. Una variante más termoactiva llevará a un aumento en el
índice de hidrólisis disminuyendo el tiempo requerido y/o
disminuyendo la concentración enzimática requerida para la
hidrólisis. De forma alternativa, una variante con una actividad
térmica reducida catalizará una reacción de hidrólisis a una
temperatura inferior a la temperatura óptima de la enzima
progenitora definida por el perfil de actividad dependiente de la
temperatura del progenitor.
El término "termoestabilidad mejorada" es
definido en la presente como una enzima variante que muestra
retención de actividad enzimática después de un periodo de
incubación a temperatura elevada relativa a la enzima progenitora.
Tal variante puede o no mostrar un perfil de actividad térmica
alterada relativa al progenitor, por ejemplo, puede tener una
capacidad mejorada para replegarse después de la incubación a
temperatura elevada relativa al progenitor.
En una forma de realización preferida, la
actividad térmica de la beta-glucosidasa variante es
al menos 1, 5 veces, preferiblemente al menos 2 veces, más
preferiblemente al menos 5 veces, de forma más preferible al menos
7 veces, e incluso de forma más preferible al menos 20 veces más
activa térmicamente que la enzima progenitora cuando la actividad
residual es comparada usando el
metilumbeliferil-beta-D-glucopiranósido
como sustrato a 60ºC y pH 5 durante 15 horas.
El término "especificidad de producto
mejorada" es definido en la presente como una enzima variante
que muestra un perfil de producto alterado relativo al progenitor en
el cual el perfil de producto alterado mejora el rendimiento de la
variante en una aplicación relativa al progenitor. El término
"perfil del producto" es definido en la presente como la
composición química de los productos reactivos producida por
hidrólisis enzimática.
El término "estabilidad química mejorada"
es definido en la presente como una enzima variante que muestra
retención de actividad enzimática después de un periodo de
incubación en presencia de un producto químico o productos
químicos, de origen natural o bien sintético, que reducen la
actividad enzimática de la enzima progenitora. La estabilidad
química mejorada puede también suponer variantes más capaces de
catalizar una reacción en presencia de tales productos
químicos.
En la presente invención, se emplea una
numeración específica de posiciones de residuos de aminoácido en
las variantes de beta-glucosidasa. Por ejemplo,
alineando las secuencias de aminoácidos de
beta-glucosidasas conocidas, es posible designar un
número de posición de aminoácido a cualquier residuo de aminoácido
en cualquier enzima de beta-glucosidasa.
Usando el sistema de numeración originado de la
secuencia de aminoácidos de la beta-glucosidasa
descrito en SEC ID nº: 2 o SEC ID nº: 70, alineado con la secuencia
de aminoácidos de una cantidad de otras
beta-glucosidasas, es posible indicar la posición
de un residuo de aminoácido en una beta-glucosidasa
en regiones de homología estructural.
Pueden hacerse alineamientos múltiples de
secuencias proteínicas, por ejemplo, usando "ClustalW"
(Thompson, J.D., Higgins, D.G. y Gibson, T.J., 1994, CLUSTAL W:
Improving the sensitivity of progressive multiple sequence
alignment through sequence weighting,
positions-specific gap penalties and weight matrix
choice, Nucleic Acids Research 22: 4673-4680).
Pueden realizarse alineamientos múltiples de secuencias de ADN
usando la alineación de proteína como un molde, sustituyendo los
aminoácidos con el codón correspondiente de la secuencia de ADN.
Los algoritmos de comparación de secuencia de
pareja de uso común son adecuados por detectar similitudes entre
secuencias proteínicas que no se han bifurcado más allá del punto de
aproximadamente 20-30% de identidad de secuencia
(Doolittle, 1992, Protein Sci. 1: 191-200; Brenner
et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95,
6073-6078). No obstante, las proteínas realmente
homólogas con el mismo pliegue y función biológica similar
frecuentemente se han bifurcado al punto en el cual la comparación
basada en la secuencia tradicional no detecta su relación (Lindahl
y Elofsson, 2000, J. Mol. Biol. 295: 613-615). Puede
lograrse una sensibilidad superior en la búsqueda basada en
secuencia usando programas de búsqueda que utilizan representaciones
probabilísticas de familias de proteína (perfiles) para buscar
bases de datos. Por ejemplo, el programa PSI-BLAST
genera perfiles a través de un proceso de búsqueda de base de datos
iterativo y es capaz de detectar homólogos remotos (Atschul et
al., 1997, Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402).
Puede lograrse una sensibilidad aún mayor si la familia o
superfamilia para la proteína de interés tiene uno o más
representantes en las bases de datos de estructura de proteína.
Programas tales como GenTHREADER (Jones 1999, J. Mol. Biol. 287:
797-815; McGuffin y Jones, 2003, Bioinformatics 19:
874-881) utilizan información de una variedad de
fuentes (PSI-BLAST, predicción de estructura
secundaria, perfiles de alineación estructural y potenciales de
disolución) como entrada a una red neuronal que predice el pliegue
estructural para una secuencia dudosa. De forma similar, el método
de Gough et al., 2000, J. Mol. Biol. 313: 903 919, puede
utilizarse para alinear una secuencia de estructura desconocida con
los modelos de superfamilia presentes en la base de datos SCOP.
Estos alineamientos pueden ser usados sucesivamente para generar
modelos de homología para la proteína de interés, y tales modelos
pueden evaluarse en cuanto a su exactitud usando una variedad de
herramientas desarrolladas para tal fin.
Para las proteínas de estructura conocida, están
disponibles diferentes herramientas y recursos para recuperar y
generar alineamientos estructurales. Por ejemplo, las superfamilias
de SCOP de proteínas han sido estructuralmente alineadas, y esos
alineamientos son accesibles y pueden descargarse. Estos
alineamientos pueden utilizarse para predecir los residuos de
aminoácidos correspondientes estructuralmente y funcionalmente en
proteínas en la misma superfamilia estructural. Esta información,
con información derivada de modelado por homología y búsquedas de
perfiles, puede utilizarse para predecir cuáles residuos mutar
cuando se mueven las mutaciones de interés de una proteína a un
homólogo remoto o cercano.
Al describir las diferentes variantes de
beta-glucosidasa de la presente invención, la
nomenclatura descrita a continuación se adapta para facilidad de
referencia. En cualquier caso, se utilizan las abreviaturas de
aminoácidos aceptadas de IUPAC de una letra o tres letras.
Sustituciones. Para una sustitución de
aminoácido, se usa la siguiente nomenclatura: [aminoácido original,
posición, aminoácido sustituido]. Por consiguiente, la sustitución
de treonina con alanina en la posición 226 es designada como
"Thr226Ala" o "T226A". Las mutaciones múltiples se separan
por marcas de adición ("+"), por ejemplo, "Gly205Arg +
Ser411Phe" o "G205R + S411F", representando mutaciones en
las posiciones 205 y 411 sustituyendo la glicina (G) con arginina
(R) y la serina (S) con fenilalanina (F), respectivamente.
Deleciones. Para una deleción de
aminoácido, se usa la siguiente nomenclatura: [aminoácido original,
posición*]. Por consiguiente, la deleción de glicina en la posición
195 es designada como "Gly195*" o "G195*". Las deleciones
múltiples se separan por marcas de adición ("+"), por ejemplo,
"Gly195* + Ser411*" o "G195* + S411*".
Inserciones. Para una inserción de
aminoácido, se usa la siguiente nomenclatura: [Aminoácido original,
posición, aminoácido original, aminoácido nuevo insertado]. Por
consiguiente la inserción de lisina después de la glicina en la
posición 195 es designada "Gly195GlyLys" o "G195GK".
Múltiples inserciones de aminoácidos son designadas [aminoácido
original, posición, aminoácido original, aminoácido nuevo insertado
nº1, aminoácido nuevo insertado nº2 etc.] Por ejemplo, la inserción
de lisina y alanina después glicina en la posición 195 es indicada
como "Gly195GlyLysAla" o "G195GKA".
En tales casos el/los residuo/s de aminoácido
insertado/s son numerados por la adición de letras minúsculas al
número de la posición del residuo de aminoácido que precede a el/los
residuo/s de aminoácido insertado/s. En el ejemplo de arriba las
secuencias serían entonces:
Indicaciones de degeneración. Para las
indicaciones de degeneración donde un residuo de aminoácido
idéntico al residuo de aminoácido existente está insertado, surge la
degeneración en la nomenclatura. Por ejemplo, una glicina insertada
después de la glicina en el ejemplo de arriba sería indicada por
"G195GG". Suponiendo que una alanina estuviera presente en la
posición 194, el mismo cambio real podría también ser indicado como
"A194AG".
Tales ejemplos serán evidentes para el experto
en la materia, y la indicación "G195GG" y las indicaciones
correspondientes para este tipo de inserción están así destinadas a
comprender tales indicaciones equivalentes de degeneración.
Si los segmentos de la secuencia de aminoácidos
se repiten en el polipéptido progenitor y/o en la variante, surgen
indicaciones de degeneración equivalentes, también cuando
alteraciones diferentes de las inserciones son catalogadas tales
como deleciones y/o sustituciones. Por ejemplo, la deleción de dos
aminoácidos "AG" consecutivos en la secuencia "AGAG"
desde la posición 194-97 puede ser escrita como
"A194*+G195*" o "A196*+G197*":
Modificaciones múltiples. Las variantes
que comprenden modificaciones múltiples se separan por marcas de
adición ("+"), por ejemplo, "Arg170Tyr+Gly195Glu" o
"R170Y+G195E" que representan modificaciones en las posiciones
en 170 e 195 substituyendo ácido glutámico y tirosina por arginina y
glicina, respectivamente. De ese modo, "Tyr167Gly,Ala,Ser,Thr +
Arg170Gly,Ala,Ser,Thr" designa las siguientes variantes:
Esta nomenclatura es particularmente pertinente
para las modificaciones que implican substitución, inserción o
deleción de residuos de aminoácidos que tienen propiedades comunes
específicas. Tales modificaciones son denominadas modificación/es
conservadora/s de aminoácidos. Ejemplos de modificaciones
conservadoras están en el grupo de aminoácidos básicos (arginina,
lisina e histidina), aminoácidos acídicos (ácido glutámico y ácido
aspártico), aminoácidos polares (glutamina y asparagina),
aminoácidos hidrofóbicos (leucina, isoleucina y valina),
aminoácidos aromáticos (fenilalanina, triptófano y tirosina) y
pequeños aminoácidos (glicina, alanina, serina, treonina y
metionina). Las modificaciones de aminoácidos, que generalmente no
alteran la actividad específica son conocidas en la técnica y son
descritas, por ejemplo, por H. Neurath y R.L. Hill, 1979, en The
Proteins, Academic Press, New York. Los intercambios que ocurren más
frecuentemente son Ala/Ser, Val/Ile, Asp/Glu, Thr/Ser, Ala/Gly,
Ala/Thr, Ser/Asn, Ala/Val, Ser/Gly, Tyr/Phe, Ala/Pro, Lys/Arg,
Asp/Asn, Leu/Ile, Leu/Val, Ala/Glu y Asp/Gly al igual que lo
inverso (Taylor, 1986, Journal of Theoretical Biology 119:
205-218; http:
//www.compbio.dundee.ac.uk/papers/amas/amas3d.html).
En la presente invención, la
beta-glucosidasa progenitora es preferiblemente (a)
un polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene
al menos 70% de identidad con aminoácidos 20 a 861 de la SEC ID nº:
2 o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70 o (b) un polipéptido
codificado por una secuencia de nucleótidos que se hibrida bajo
condiciones de astringencia al menos bajas con los nucleótidos 58 a
2583 de SEC ID nº: 1 o nucleótidos 58 a 2589 de SEC ID nº: 71, o
sus hebras complementarias.
En un primer aspecto, la
beta-glucosidasa progenitora comprende una secuencia
de aminoácidos que tiene un grado de identidad de aminoácidos 20 a
861 de SEC ID nº: 2 o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70 (es
decir, los polipéptidos maduros) de al menos 70% aproximadamente,
preferiblemente al menos 75% aproximadamente, más preferiblemente
al menos 80% aproximadamente, más preferiblemente al menos 85%
aproximadamente, incluso más preferiblemente al menos 90%
aproximadamente, de forma más preferible al menos 95%
aproximadamente, e incluso de forma más preferible al menos 97%
aproximadamente, que tienen actividad de
beta-glucosidasa (en adelante, "polipéptidos
homólogas"). En una forma de realización preferida, los
polipéptidos homólogos tienen una secuencia de aminoácidos que
difiere por cinco aminoácidos, preferiblemente por cuatro
aminoácidos, más preferiblemente por tres aminoácidos, incluso más
preferiblemente por dos aminoácidos y de forma más preferible por
un aminoácido de los aminoácidos 20 a 861 de la SEC ID nº: 2 o
aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70. Para objetivos de la
presente invención, el grado de identidad entre dos secuencias de
aminoácidos se determina por el método de Clustal (Higgins, 1989,
CABIOS 5: 151-153) usando el Software de
MEGALIGN^{TM} de LASERGENE^{TM} (DNASTAR, Inc., Madison, WI)
con una tabla de identidad y los siguientes parámetros de alineación
múltiple: Penalización por espacio de 10 y penalización por
longitud de espacio de 10. Los parámetros de alineación en pareja
fueron Ktuple=1, penalizaciones por espacio =3, ventanas =5 y
diagonales=5.
Las beta-glucosidasas
progenitoras sustancialmente homólogas pueden tener una o más
sustituciones, deleciones o adiciones de aminoácido. Estos cambios
son preferiblemente de una naturaleza menor, es decir,
sustituciones de aminoácido conservador como se ha descrito
anteriormente y otras sustituciones que no afectan
significativamente al pliegue tridimensional o a la actividad de la
proteína o polipéptido; deleciones pequeñas, típicamente de uno a
aproximadamente 30 aminoácidos; y pequeñas extensiones del amino o
carboxilo-terminal, tales como un residuo de
metionina aminoterminal, un pequeño péptido de enlace de hasta
20-25 residuos aproximadamente, o una pequeña
extensión que facilita la purificación (una marca de afinidad), tal
como un tracto de polihistidina, o proteína A (Nilsson et
al., 1985, EMBO J. 4: 1075; Nilsson et al., 1991, Methods
Enzymol. 198: 3. Véase, también, en general, Ford et
al.,1991, Protein Expression and Purification 2:
95-107.
Aunque los cambios anteriormente descritos son
preferiblemente de una naturaleza menor, tales cambios también
pueden ser de una naturaleza considerable tal como fusión de
polipéptidos más grandes de hasta 300 aminoácidos o más tanto como
extensiones amino-terminales como
carboxilo-terminales.
Además de los 20 aminoácidos estándares, los
aminoácidos no estándares (como 4-hidroxiprolina,
6-N-metil lisina, ácido
2-aminoisobutírico, isovalina y
alfa-metil serina) pueden sustituirse por residuos
de aminoácidos de una beta-glucosidasa de tipo
salvaje. Un número limitado de aminoácidos no conservadores,
aminoácidos que no son codificados por el código genético, y los
aminoácidos no naturales se pueden sustituir por residuos de
aminoácidos. "Los aminoácidos no naturales" han sido
modificados después de la síntesis de proteína, y/o tiene una
estructura química en sus cadena/s lateral/es diferente de los
aminoácidos estándares. Los aminoácidos no naturales pueden ser
químicamente sintetizados y preferiblemente están disponibles
comercialmente, e incluyen ácido pipecólico, ácido carboxílico de
tiazolidina, dehidroprolina, 3- y 4-metilprolina y
3,3-dimetilprolina.
Preferiblemente, el polipéptido progenitor
comprende los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 o aminoácidos 20
a 863 de la SEC ID nº: 70 o una variante alélica de la misma; o un
fragmento de la misma que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, el polipéptido progenitor comprende los aminoácidos 20 a
861 de SEC ID nº: 2 o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70. En
otra forma de realización preferida, el polipéptido progenitor
consiste en los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 o aminoácidos
20 a 863 de la SEC ID nº: 70 o una variante alélica de la misma; o
un fragmento de la misma que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, el polipéptido progenitor consiste en los aminoácidos 20
a 861 de SEC ID nº: 2 o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70.
En otra forma de realización preferida, el polipéptido progenitor
es codificado por la secuencia de nucleótidos contenida en
Escherichia coli DSM 14240, caracterizado por el hecho de
que la secuencia de ácidos nucleicos codifica un polipéptido que
tiene actividad de beta-glucosidasa. En otra forma
de realización preferida, el polipéptido progenitor es codificado
por la región de codificación de polipéptido maduro contenida en
Escherichia coli DSM 14240. En otra forma de realización
preferida, el polipéptido progenitor es codificado por la secuencia
de nucleótidos contenida en el plásmido pEJG113 que está contenido
en Escherichia coli NRRL B-30695,
caracterizado por el hecho de que la secuencia de ácidos nucleicos
codifica un polipéptido que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, el polipéptido progenitor es codificado por la región de
codificación de polipéptido maduro contenida en el plásmido pEJG113
que está contenido en Escherichia coli NRRL
B-30695.
Un fragmento de SEC ID nº: 2 o SEC ID nº: 70 es
un polipéptido que tiene uno o más aminoácidos delecionados del
término amino y/o carboxilo de esta secuencia de aminoácidos.
Preferiblemente, un fragmento contiene al menos 770 residuos de
aminoácidos, más preferiblemente, al menos 800 residuos de
aminoácidos, y, de forma más preferible, al menos 830 residuos de
aminoácidos.
En un segundo aspecto, la
beta-glucosidasa progenitora es codificada por una
secuencia de nucleótidos que hibridiza bajo condiciones de
astringencia baja, preferiblemente condiciones de astringencia
media, más preferiblemente, condiciones de astringencia
media-alta, incluso más preferiblemente, condiciones
de astringencia alta, y de forma más preferible, condiciones de
astringencia muy alta con una sonda de nucleótidos que se hibrida
bajo las mismas condiciones con (i) los nucleótidos 58 a 2583 de SEC
ID nº: 1 o los nucleótidos 58 a 2589 de SEC ID nº: 71, (ii) la
secuencia genómica de nucleótidos que comprende los nucleótidos 58 a
2583 de SEC ID nº: 1 o los nucleótidos 58 a 2589 de SEC ID nº: 71,
(iii) una subsecuencia de (i) o (ii), o (iv) una cadena
complementaria de (i); (ii), o (iii) (J. Sambrook, E.F. Fritsch, y
T. Maniatus, 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2ª
edición, Cold Spring Harbor, New York). La subsecuencia de la SEC ID
nº: 1 puede ser al menos 100 nucleótidos contiguos o
preferiblemente al menos 200 nucleótidos contiguos. Por otra parte,
la subsecuencia puede codificar un fragmento de polipéptido que
tiene actividad de beta-glucosidasa.
Una subsecuencia de SEC ID nº: 1 o SEC ID nº:
71, o homólogo de la misma, es una secuencia de nucleótidos donde
uno o más nucleótidos han sido delecionados del extremo 5' y/o 3'.
Preferiblemente, una subsecuencia contiene al menos 2310
nucleótidos, más preferiblemente al menos 2400 nucleótidos, y, de
forma más preferible, al menos 2490 nucleótidos.
Los polipéptidos progenitores también pueden ser
variantes alélicas de los polipéptidos que tienen actividad de
beta-glucosidasa. Una variante alélica denota
cualquiera de dos o más formas alternativas de un gen que ocupa la
misma localización cromosómica. La variación alélica surge
naturalmente a través de la mutación, y puede suponer polimorfismo
dentro de las poblaciones. Las mutaciones de gen pueden ser
silenciosas (ningún cambio en el polipéptido codificado) o pueden
codificar polipéptidos que tienen secuencias de aminoácidos
alteradas. Una variante alélica de un polipéptido es un polipéptido
codificado por una variante alélica de un gen.
La secuencia de nucleótidos de SEC ID nº: 1 o
una subsecuencia de la misma, al igual que la secuencia de
aminoácidos de SEC ID nº: 2 o SEC ID nº: 70, o un fragmento de la
misma, se puede utilizar para diseñar sondas de nucleótido a
identificar y clonar polipéptidos progenitores de codificación de
ADN que tienen actividad de beta-glucosidasa de
cepas de diferentes géneros o especies según métodos bien conocidos
en la técnica. En particular, tales sondas se pueden usar para
hibridación con el ADN genómico o ADNc del género o la especie de
interés, siguiendo procedimientos estándares de hibridación de
Southern, para identificar y aislar el gen correspondiente. Tales
sondas pueden ser considerablemente más cortas que la secuencia
entera, pero deberían ser de al menos 15, preferiblemente al menos
25, y más preferiblemente al menos 35 nucleótidos de longitud.
También pueden utilizarse sondas más largas. Pueden utilizarse tanto
la sonda de ADN como la de ARN. Las sondas típicamente son marcadas
para detectar el gen correspondiente (por ejemplo, con ^{32}P,
^{3}H, ^{35}S, biotina o avidina).
Una genoteca de ADN genómico o ADNc obtenido a
partir de esos otros organismos se pueden seleccionar para ADN que
se hibrida con las sondas anteriormente descritas y que codifica un
polipéptido progenitor que tiene actividad de
beta-glucosidasa. El ADN genómico u otro ADN de esos
otros organismos se pueden separar por agarosa o electroforesis en
gel de poliacrilamida, u otras técnicas de separación. El ADN de las
bibliotecas o el ADN separado se puede transferir y ser
inmovilizado en nitrocelulosa u otro material portador adecuado.
Para identificar un clon o ADN que sea homólogo a SEC ID nº: 1 o SEC
ID nº: 71, o una subsecuencia de la misma, el material portador se
usa en una hibridación de Southern. Para objetivos de la presente
invención, la hibridación indica que la secuencia de nucleótidos
hibridiza a una sonda de nucleótidos marcada correspondiente a la
secuencia de nucleótidos mostrada en SEC ID nº: 1 o SEC ID nº: 71,
su cadena complementaria, o una subsecuencia de la misma, bajo
condiciones de astringencia de baja a muy alta. Las moléculas a las
cuales la sonda marcada con radioactividad se hibrida pueden ser
detectadas usando, por ejemplo, película radiográfica.
En una forma de realización preferida, la sonda
de nucleótidos es una secuencia de nucleótidos que codifica el
polipéptido de SEC ID nº: 2 o SEC ID nº: 70, o una subsecuencia de
la misma. En otra forma de realización preferida, la sonda de
nucleótidos es SEC ID nº: 1 o SEC ID nº: 71. En otra forma de
realización preferida, la sonda de nucleótidos son los nucleótidos
58 a 2583 de SEC ID nº: 1 o los nucleótidos 58 a 2589 de SEC ID nº:
71. En otra forma de realización preferida, la sonda de nucleótidos
es la secuencia de ácidos nucleicos contenida en Escherichia
coli DSM 14240, caracterizada por el hecho de que la secuencia
de ácidos nucleicos codifica un polipéptido que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, la sonda de nucleótidos es la región de codificación de
polipéptido maduro contenida en Escherichia coli DSM 14240.
En otra forma de realización preferida, la sonda de nucleótidos es
la secuencia de ácidos nucleicos contenida en el plásmido pEJG113
que está contenido en Escherichia coli NRRL
B-30695, caracterizado por el hecho de que la
secuencia de ácidos nucleicos codifica un polipéptido que tiene
actividad de beta-glucosidasa. En otra forma de
realización preferida, la sonda de nucleótidos es la región de
codificación de polipéptido maduro contenida en el plásmido pEJG113
que está contenido en Escherichia coli NRRL
B-30695.
Para las sondas largas de al menos 100
nucleótidos de longitud, las condiciones de astringencia baja a muy
alta son definidas como prehibridación e hibridación a 42ºC en 5X
SSPE, SDS al 0,3%, 200 \mug/ml de ADN de esperma de salmón
cortado y desnaturalizado, y bien formamida al 25% para
astringencias bajas, formamida al 35% para astringencias medias y
medias-altas, o formamida al 50% para astringencias
altas y muy altas, siguiendo procedimientos estándares de
hibridación de Southern.
Para las sondas largas de al menos 100
nucleótidos de longitud, el material portador es finalmente lavado
tres veces cada uno durante 15 minutos usando 2X SSC, SDS al 0,2%
preferiblemente al menos a 50ºC (astringencia baja), más
preferiblemente al menos a 55ºC (astringencia media), más
preferiblemente al menos a 60ºC (astringencia
media-alta), de forma más preferible al menos a 65ºC
(astringencia alta), e incluso de forma más preferible al menos a
70ºC (astringencia muy alta).
\newpage
Para las sondas cortas que son de
aproximadamente 15 nucleótidos a aproximadamente 70 nucleótidos de
longitud, las condiciones de astringencia son definidas como
prehibridación, hibridación y lavado
post-hibridación a aproximadamente 5ºC hasta
aproximadamente 10ºC por debajo de la T_{m} calculada usando el
cálculo según Bolton y McCarthy (1962, Proceedings of the National
Academy of Sciences USA 48:1390) en 0,9 M de NaCl, 0,09 M de
tris-HCl pH 7,6, 6 mM de EDTA, NP-40
al 0,5%, 1X Solución de Denhardt, 1 mM de pirofosfato de sodio, 1
mM de fosfato monobásico de sodio, 0,1 mM de ATP y 0,2 mg de ARN de
levadura por ml siguiendo procedimientos estándares de hibridación
de Southern.
Para las sondas cortas que son de
aproximadamente 15 nucleótidos a aproximadamente 70 nucleótidos de
longitud, el material portador se lava una vez en 6X SCC más SDS al
0,1% durante 15 minutos y dos veces cada una durante 15 minutos
usando 6X SSC a 5ºC a 10ºC por debajo de la T_{m} calculada.
La beta-glucosidasa progenitora
se puede obtener a partir de microorganismos de cualquier género.
Para objetivos de la presente invención, el término "obtenido a
partir de" según se utiliza en este caso en relación con una
fuente dada significa que la beta-glucosidasa
progenitora codificada por una secuencia de nucleótidos es
producida por la fuente o por una célula en la cual la secuencia de
nucleótidos de la fuente ha sido insertada. En una forma de
realización preferida, la beta-glucosidasa
progenitora es segregada extracelularmente.
La beta-glucosidasa progenitora
puede ser una beta-glucosidasa fúngica. En una forma
de realización más preferida, la beta-glucosidasa
fúngica es una beta-glucosidasa de levadura tal como
una beta-glucosidasa Candida, Kluyveromyces,
Pichia, Saccharomyces, Schizosaccharomyces o Yarrowia. En
otra forma de realización más preferida, la
beta-glucosidasa fúngica es una
beta-glucosidasa filamentosa fúngica tal como una
beta-glucosidasa de Acremonium, Agaricus,
Alternaria, Aspergillus, Botryospaeria, Ceriporiopsis, Chaetomidium,
Claviceps, Cochliobolus, Coprinopsis, Coptotermes, Corynascus,
Cryphonectria, Diplodia, Exidia, Fusarium, Gibberella,
Holomastigotoides, Humicola, Irpex, Lentinula, Leptospaeria,
Magnaporthe, Melanocarpus, Meripilus, Myceliophthora, Neurospora,
Penicillium, Phanerochaete, Poitrasia, Pseudoplectania,
Pseudotrichonympha, Rhizomucor, Scytalidium, Talaromyces,
Thermoascus, Thielavia, Trichoderma, Trichophaea, Verticillium,
Volvariella o Xylaria.
En una forma de realización más preferida, la
beta-glucosidasa progenitora es una
beta-glucosidasa de Saccharomyces
carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces diastaticus,
Saccharomyces douglasii, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces
norbensis o Saccharomyces oviformis.
En otra forma de realización más preferida, la
beta-glucosidasa progenitora es una
beta-glucosidasa de Acremonium cellulolyticus,
Aspergillus aculeatus, Aspergillus awamori, Aspergillus fumigatus,
Aspergillus foetidus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus japonicus,
Aspergillus nidulans, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae,
Fusarium bactridioides, Fusarium cerealis, Fusarium crookwellense,
Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium graminum,
Fusarium heterosporum, Fusarium negundi, Fusarium oxysporum,
Fusarium reticulatum, Fusarium roseum, Fusarium sambucinum,
Fusarium sarcochroum, Fusarium solani, Fusarium sporotrichioides,
Fusarium sulphureum, Fusarium torulosum, Fusarium trichothecioides,
Fusarium venenatum, Humicola grisea, Humicola insolens, Humicola
lanuginosa, Irpex lacteus, Mucor miehei, Myceliophthora thermophila,
Neurospora crassa, Penicillium funiculosum, Penicillium
purpurogenum, Phanerochaete chrysosporium, Schizophyllum commune,
Sclerotium rolfsii, Sporotrichum cellulophilum, Talaromyces
emersonii, Thielavia terrestris, Trichoderma harzianum, Trichoderma
koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei o
Trichoderma viride.
En una forma de realización aún más preferida,
la beta-glucosidasa progenitora es una
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae, y
más preferiblemente la beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae de SEC ID nº: 2 o el polipéptido maduro
de la misma. En otra forma de realización preferida, la
beta-glucosidasa progenitora es codificada por la
secuencia de nucleótidos contenida en E. coli DSM 14240,
caracterizada por el hecho de que la secuencia de nucleótidos
codifica un polipéptido que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, la beta-glucosidasa progenitora es
codificada por la región de codificación del polipéptido maduro
contenida en E. coli DSM 14240.
En una forma de realización más preferida, la
beta-glucosidasa progenitora es una
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus, y
de forma más preferible la beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus de SEC ID nº: 70 o el polipéptido
maduro de la misma. En otra forma de realización preferida, la
beta-glucosidasa progenitora es codificada por la
secuencia de nucleótidos contenida en el plásmido pEJG113 que está
contenido en Escherichia coli NRRL B-30695,
caracterizado por el hecho de que la secuencia de nucleótidos
codifica un polipéptido que tiene actividad de
beta-glucosidasa. En otra forma de realización
preferida, la glucosidasa beta progenitora es codificada por la
región de codificación del polipéptido maduro contenida en el
plásmido pEJG113 que está contenido en Escherichia NRRL
B-30695.
Se entenderá que para las especies mencionadas,
la invención incluye los estados perfectos e imperfectos, y otros
equivalentes taxonómicos, por ejemplo, anamorfos, independientemente
del nombre de la especie por el cual son conocidos. Los expertos en
la técnica fácilmente reconocerán la identidad de los equivalentes
apropiados.
Las cepas de estas especies son fácilmente
accesibles al público en una cantidad de colecciones de cultivos,
tales como el American Type Culture Collection (ATCC), Deutsche
Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSM),
Centraalbureau Voor Schimmelcultures (CBS) y Agricultural Research
Service Patent Culture Collection, Northern Regional Research
Center (NRRL).
Las beta-glucosidasas
progenitoras también pueden ser identificadas y obtenidas a partir
de otras fuentes incluidos los microorganismos aislados de la
naturaleza (p. ej., tierra, abonos, agua, etc.) o muestras de ADN
obtenidas directamente de materiales naturales (p. ej., tierra,
abonos, agua, etc,) usando las sondas mencionadas anteriormente.
Las técnicas para aislar microorganismos y ADN directamente de
hábitats naturales son conocidas en la técnica. La secuencia de
nucleótidos que codifica una beta-glucosidasa puede
luego ser derivada seleccionando de manera similar una genoteca de
ADN genómico o ADNc de otro microorganismo o muestra de ADN
mezclado. Una vez que una secuencia de nucleótidos que codifica una
beta-glucosidasa ha sido detectada con sonda/s
adecuada/s como se describe en la presente, la secuencia se puede
aislar o clonar utilizando técnicas conocidas por técnicos en la
materia (véase, por ejemplo, J. Sambrook, E.F. Fritsch, y T.
Maniatus, 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2ª edición,
Cold Spring Harbor, New York).
Tal y como se define en la presente, una
beta-glucosidasa "aislada" es un polipéptido
que está esencialmente libre de otros polipéptidos de glucosidasa
no beta, por ejemplo, al menos aproximadamente 20% puro,
preferiblemente al menos aproximadamente 40% puro, más
preferiblemente aproximadamente 60% puro, incluso más
preferiblemente aproximadamente 80% puro, de forma más preferible
aproximadamente 90% puro, e incluso de forma más preferible
aproximadamente 95% puro, según se determina por
SDS-PAGE.
Las beta-glucosidasas
progenitoras también pueden incluir polipéptidos fusionados o
polipéptidos de fusión divisibles en los cuales otro polipéptido se
fusiona en el N-término o el
C-término del polipéptido o fragmento del mismo. Un
polipéptido fusionado se produce por fusión de una secuencia de
nucleótidos (o una parte de la misma) que codifica otro polipéptido
a una secuencia de nucleótidos (o una parte de la misma) de la
presente invención. Las técnicas para producir polipéptidos de
fusión se conocen en la técnica, e incluyen ligar las secuencias de
codificación que codifican los polipéptidos de modo que éstas estén
dentro del marco y que la expresión del polipéptido fusionado esté
bajo control del/los mismo/s promotor/es y terminador. Las
proteínas de fusión también pueden ser construidas usando tecnología
de intein en la que las fusiones se crean
post-traduccionalmente (Cooper et al., 1993,
EMBO J. 12: 2575-2583; Dawson et al., 1994,
Science 266: 776-779).
En la presente invención, las variantes aisladas
de una beta-glucosidasa progenitora son tal y como
se define en la reivindicación 1 anexa. Preferiblemente, la
variante, que tiene actividad de beta-glucosidasa,
comprende una secuencia de aminoácidos que tiene un grado de
identidad de al menos 70% aproximadamente, preferiblemente al menos
75% aproximadamente, más preferiblemente al menos 80%
aproximadamente, más preferiblemente al menos 85% aproximadamente,
incluso más preferiblemente al menos 90% aproximadamente, de forma
más preferible al menos 95% aproximadamente, e incluso de forma más
preferible al menos 97% aproximadamente a la secuencia de
aminoácidos de la beta-glucosidasa progenitora. Para
objetivos de la presente invención, el grado de identidad entre dos
secuencias de aminoácidos se determina por el método de Clustal
(Higgins, 1989, CABIOS 5: 151-153) usando el
Software de MEGALIGN^{TM} de LASERGENE^{TM} (DNASTAR, Inc.,
Madison, WI) con una tabla de identidad y los siguientes parámetros
de alineación múltiple: Penalización por gap de 10 y penalización
por longitud de gap de 10. Los parámetros de alineación en parejas
fueron Ktuple=1, penalizaciones por gap =3, ventanas =5 y
diagonales=5.
Los aminoácidos esenciales en la
beta-glucosidasa progenitora pueden identificarse
según procedimientos conocidos en la técnica, tales como
mutagénesis dirigida o mutagénesis de barrido de alanina (Cunningham
y pocillos, 1989, ciencia 244: 1081-1085). En esta
última técnica, se introducen mutaciones de alanina únicas en cada
residuo en la molécula, y las moléculas mutantes resultantes se
evalúan para analizar su actividad biológica (es decir, actividad
de beta-glucosidasa) para identificar residuos de
aminoácidos que son críticos para la actividad de la molécula.
Véase también, Hilton et al., 1996, J. Biol. Chem. 271:
4699-4708. El sitio activo de la enzima u otra
interacción biológica también puede ser determinado por análisis
físico de estructura, como se determina por técnicas tales como
resonancia magnética nuclear, cristalografía, difracción electrónica
o marcaje por fotoafinidad, conjuntamente con mutación de
aminoácidos de sitio putativo de contacto. Véase, por ejemplo, de
Vos et al., 1992, Science 255: 306-312; Smith
et al., 1992, J. Mol. Biol. 224: 899-904;
Wlodaver et al., 1992, FEBS Lett. 309:59-64.
Las identidades de aminoácidos esenciales también pueden ser
inferidas del análisis de identidades con polipéptidos que se
relacionan con un polipéptido según la invención.
Pueden realizarse y evaluarse sustituciones de
aminoácidos únicas o múltiples usando métodos conocidos de
mutagénesis, recombinación y/o redistribución, seguido de un
procedimiento de selección pertinente, como los descritos por
Reidhaar-Olson y Sauer, 1988, Science 241:
53-57; Bowie y Sauer, 1989, Proc. Natl. Acad. Scl.
USA 86: 2152-2156; WO 95/17413; o WO 95/22625. Otros
métodos que pueden ser usados incluyen PCR con tendencia al error,
exposición en fago (p. ej., Lowman et al., 1991, Biochem.
30:10832-10837; patente de EE.UU. nº. 5.223.409; WO
92/06204) y mutagénesis dirigida a una región (Derbyshire et
al., 1986, Gene 46:145; Ner et Al., 1988, ADN 7:127).
Los métodos de mutagénesis/redistribución se
pueden combinar con métodos de selección automatizados de alto
rendimiento para detectar actividad de polipéptidos mutagenizados
clonados expresados por células huéspedes. La moléculas de ADN
mutagenizadas que codifican polipéptidos activos se pueden recuperar
de las células huéspedes y ser ordenadas rápidamente usando métodos
estándar de la técnica. Estos métodos permiten la determinación
rápida de la importancia de los residuos de aminoácidos individuales
en un polipéptido de interés, y se pueden aplicar a polipéptidos de
estructura desconocida.
En una forma de realización preferida, el número
de sustituciones de aminoácidos en las variantes de la presente
invención comprenden preferiblemente 4 sustituciones, más
preferiblemente 3 sustituciones, incluso más preferiblemente 2
sustituciones, y de forma más preferible, 1 sustitución. En otra
forma de realización preferida, el número de sustituciones de
aminoácidos en las variantes de la presente invención consiste en
preferiblemente 4 sustituciones, más preferiblemente 3
sustituciones, incluso más preferiblemente 2 y de forma más
preferible, 1 sustitución.
En una forma de realización preferida, una
variante de la presente invención consiste en 741 a 750, 751 a 760,
761 a 770, 771 a 780, 781 a 790, 791 a 800, 801 a 810, 811 a 820,
821 a 830, 831 a 840, 841 a 850, 851 a 860, 861 a 870, 871 a 880,
881 a 890, 891 a 900, 901 a 910, 911 a 920, 921 a 930, 931 a 940, o
941 a 950 amino ácidos.
Las variantes de la presente invención pueden
comprender además una o más deleciones y/o inserciones de la
secuencia de aminoácidos.
En una forma de realización más preferida, la
variante comprende las sustituciones G161S + Q202R de los
aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra forma de realización
más preferida, la variante comprende las sustituciones G161S +
H285Q de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra forma de
realización más preferida, la variante comprende las sustituciones
G161S + D722G de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2.
En otra forma de realización más preferida, la
variante comprende las sustituciones G161S + Q202R de los
aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70. En otra forma de realización
más preferida, la variante comprende las sustituciones G161 S +
H285Q de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70. En otra forma de
realización más preferida, la variante comprende las sustituciones
G161S + D724G de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº:
70.
70.
En otra forma de realización más preferida, la
variante comprende las sustituciones G161S + Q202R + H285Q de los
aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra forma de realización
más preferida, la variante comprende las sustituciones G161 S +
H285Q + D722G de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra
forma de realización más preferida, la variante comprende las
sustituciones G161S + Q202R + D722G de los aminoácidos 20 a 861 de
SEC ID nº: 2.
En otra forma de realización más preferida, la
variante comprende las sustituciones G161S + Q202R + H285Q de los
aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70. En otra forma de realización
más preferida, la variante comprende las sustituciones G161 S +
H285Q + D724G de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70. En otra
forma de realización más preferida, la variante comprende las
sustituciones G161S + Q202R + D724G de los aminoácidos 20 a 863 de
SEC ID nº: 70.
En otra forma de realización más preferida, la
variante comprende las sustituciones G161S+ Q202R + H285Q + D722G
de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra forma de
realización más preferida, la variante comprende las sustituciones
G161 S + Q202R + H285Q + D724G de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID
nº: 70.
En otra forma de realización más preferida, la
variante que comprende las sustituciones G161S + Q202R + H285Q +
D722G de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 es codificada por
la secuencia de nucleótidos contenida en pSATe111BG53 que está
contenida en E. coli NRRL B-30652.
Tal y como se define en la presente, una
"variante aislada" de una beta-glucosidasa
progenitora es un polipéptido que está esencialmente libre de otros
polipéptidos de glucosidasa no beta, por ejemplo, al menos
aproximadamente 20% puro, preferiblemente al menos aproximadamente
40% puro, más preferiblemente aproximadamente 60% puro, incluso más
preferiblemente aproximadamente 80% puro, de forma más preferible
aproximadamente 90% puro, e incluso de forma más preferible,
aproximadamente 95% puro, según se determina por
SDS-PAGE.
El plásmido o los plásmidos usados para preparar
variantes de beta-glucosidasa pueden ser cualquier
plásmido o vector que puede someterse a procedimientos de ADN
recombinante. El plásmido que comprende una secuencia de
nucleótidos que codifica una beta-glucosidasa puede
ser preparado ligando la secuencia de nucleótidos en un plásmido
adecuado, o por cualquier otro método adecuado. El plásmido contiene
preferiblemente uno o más marcadores seleccionables descritos en la
presente que permiten la fácil selección de células transformadas.
La elección del plásmido frecuentemente dependerá de la célula
huésped en la cual se va a introducir.
En la presente invención, el plásmido puede ser
un plásmido que se replica de manera autónoma, es decir, un
plásmido que existe como una entidad extracromosómica, cuya
replicación es diferente de la replicación cromosómica.
El replicador de plásmido puede ser cualquier
replicador de plásmido que medie la replicación autónoma que
funciona en una célula. El término "replicador de plásmido" es
definido en la presente como una secuencia que le permite a un
plásmido o vector replicarse in vivo. Ejemplos de un
replicador de plásmido útil en una célula de levadura son el origen
de replicación de 2 micra, ARS1, ARS4, la combinación de ARS1 y CEN3
y la combinación de ARS4 y CEN6. Ejemplos de un replicador de
plásmido útiles en una célula fúngica filamentosa son AMA1 y ANS1
(Gems et al., 1991, Gene 98:61-67; Cullen
et al., 1987, Nucleic Acids Research 15:
9163-9175; WO 00/24883). El aislamiento del gen
AMA1 y la construcción de plásmidos o vectores que comprenden el gen
se puede realizar según los métodos descritos en WO 00/24883.
La linealización del/los plásmido/s puede ser
dirigida hacia cualquier sitio en el plásmido. El/los plásmido/s se
puede/n linealizar por cualquier método adecuado conocido en la
técnica, por ejemplo, digestión con una o más enzimas de
restricción. Las extremidades linealizadas del plásmido pueden ser
rellenadas con nucleótidos como se describe por Pompon et
al., 1989, Gene 83: 15-24. No obstante, se
prefiere no llenar en las extremidades linealizadas puesto que esto
puede crear un desplazamiento del marco de lectura.
Para facilitar el proceso de selección, el
plásmido es preferiblemente un vector de expresión en el que la
secuencia de nucleótidos en cuestión está operativamente vinculada a
segmentos adicionales requeridos para la transcripción del ADN. En
general, el vector de expresión se deriva de un plásmido, un cósmido
o un bacteriófago, o puede contener elementos de cualquiera de
estos o todos estos. Para objetivos de la presente invención, los
términos "plásmido" y "vector" se usan de forma
intercambiable.
La biblioteca de fragmentos de ADN para ser
combinados de forma aleatoria (o "secuenciados de manera
aleatoria") con regiones homólogas en el/los plásmido/s
linealizado/s por recombinación in vivo se puede preparar
por cualquier método adecuado. Por ejemplo, el fragmento de ADN se
puede preparar por amplificación por PCR (p. ej., PCR con tendencia
al error) de un plásmido que comprende la secuencia de nucleótidos,
usando cebadores específicos, por ejemplo, como se describe en la
patente de EE.UU. nº. 4.683.202 o Saiki et al., 1988,
Science 239: 487-491. El fragmento de ADN puede
también ser aislado de un plásmido que comprende la secuencia de
nucleótidos deseada por digestión con enzimas de restricción,
seguida de aislamiento usando, por ejemplo, electroforesis.
El fragmento de ADN puede ser preparado de forma
alternativa sintéticamente por métodos estándares establecidos, por
ejemplo, el método de fosfoamidita descrito por Beaucage y
Caruthers, 1981, Tetrahedron Letters 22: 1859-1869,
o el método descrito por Matthes et al., 1984, EMBO Journal
3: 801-805. Según el método de fosfoamidita, los
oligonucleótidos son sintetizados en un sintetizador de ADN
automático, purificados, anillados, ligados y clonados en plásmidos
adecuados.
El fragmento de ADN también puede ser de
orígenes mezclados sintético y genómico, mezclado sintético y de
ADNc o mezclado genómico y de ADNc preparados ligando fragmentos de
origen de ADNc, genómico o sintético, los fragmentos
correspondientes a varias partes de la secuencia de nucleótidos
entera, conforme a técnicas estándares.
La biblioteca de fragmentos de ADN comprenden
una o más mutaciones de la secuencia de nucleótidos, caracterizados
por el hecho de que los fragmentos comprenden al menos dos regiones,
una o más regiones que son homólogas a la región 5' o la región 3'
del espacio en la secuencia de nucleótidos linealizada y/o la
secuencia de plásmidos y una o más segundas regiones que son
homólogas a la región 5' o la región 3' de los fragmentos de ADN de
la biblioteca.
Las regiones del fragmento de ADN pueden ser
cualquier secuencia que sea homóloga a la secuencia de nucleótidos
y/o secuencia de plásmidos.
En una forma de realización preferida, las
regiones del fragmento de ADN son una región 5' y/o una región 3'
que flanquea un gen que codifica una
beta-glucosidasa; o un región 5' y/o una región 3'
de un gen que codifica una beta-glucosidasa.
En otra forma de realización preferida de la
presente invención, el fragmento o los fragmentos de ADN son
preparados bajo condiciones que conducen a una frecuencia de
mutagénesis aleatoria baja, media o alta. Para obtener la
frecuencia de mutagénesis baja la/s secuencia/s de nucleótidos (que
comprenden el o los fragmentos de ADN) se pueden preparar por un
método de amplificación por PCR estándar (US 4.683.202 o Saiki et
al., 1988, Science 239: 487-491). Una
frecuencia de mutagénesis media o alta se puede obtener mediante la
realización de la amplificación por PCR bajo condiciones que
reduzcan la fidelidad de la replicación por la polimerasa
termoestable y aumenten la incorporación incorrecta de nucleótidos,
por ejemplo como se describe por Deshler, 1992, GATA 9:
103-106; Leung et al., 1989, BioTechniques 1:
11-15.
La amplificación por PCR se puede combinar con
una fase de mutagénesis usando un agente mutagenizante físico o
químico adecuado, por ejemplo, uno que induzca transiciones,
transversiones, inversiones, aleatorización, deleciones y/o
inserciones.
En una forma de realización preferida, el o los
fragmento/s de ADN que se debe/n redistribuir preferiblemente
tiene/n una longitud de aproximadamente 15 bp a 8 kb, más
preferiblemente aproximadamente 30 bp a 6 kb, incluso más
preferiblemente aproximadamente 40 bp a 6 kb, incluso más
preferiblemente aproximadamente 80 bp a 4 kb, y de forma más
preferible aproximadamente 100 bp a 2 kb, para ser capaces de
interactuar óptimamente con el plásmido linealizado.
La célula fúngica, en la cual la mezcla de
secuencias de nucleótidos de plásmido/fragmento deben ser
introducidas, puede ser cualquier célula fúngica útil en la presente
invención. Una "célula fúngica de recombinación" es definida
en la presente como una célula capaz de mediar la recombinación de
varias secuencias de nucleótidos homólogas.
En una forma de realización preferida, la célula
de recombinación fúngica es una célula de levadura. En una forma de
realización más preferida, la célula de recombinación de levadura es
una célula de Candida, Hansenula, Kluyveromyces, Pichia,
Saccharomyces, Schizosaccharomyces o Yarrowia.
En una forma de realización más preferida, la
célula de recombinación de levadura es una célula de
Kluyveromyces lactis, Saccharomyces carlsbergensis,
Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces
douglasii, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces norbensis,
Saccharomyces oviformis o Yarrowia lipolytica.
En otra forma de realización preferida, la
célula de recombinación fúngica es una célula micótica filamentosa.
En una forma de realización más preferida, la recombinación fúngica
filamentosa es una célula de Acremonium, Aspergillus,
Fusarium, Humicola, Mucor, Myceliophthora, Neurospora, Penicillium,
Thielavia, Tolypocladium o Trichoderma.
En una forma de realización más preferida, la
célula de recombinación fúngica filamentosa es una célula de
Aspergillus awamori, Aspergillus foetidus, Aspergillus japonicus,
Aspergillus nidulans, Aspergillus niger o Aspergillus
oryzae. En otra forma de realización más preferida, la célula de
recombinación fúngica filamentosa es una célula de Fusarium
bactridioides, Fusarium cerealis, Fusarium crookwellense, Fusarium
culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium graminum, Fusarium
heterosporum, Fusarium negundi, Fusarium oxysporum, Fusarium
reticulatum, Fusarium roseum, Fusarium sambucinum, Fusarium
sarcochroum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium sulphureum,
Fusarium torulosum, Fusarium trichothecioides o Fusarium
venenatum. En otra forma de realización más preferida, la
célula de recombinación fúngica filamentosa es una célula de
Humicola insolens, Humicola lanuginosa, Mucor miehei,
Myceliophthora thermophila, Neurospora crassa, Penicillium
purpurogenum, Thielavia terrestris, Trichoderma, harzianum,
Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma
reesei o Trichoderma viride.
En otra forma de realización más preferida, la
célula de Aspergillus es una célula de Aspergillus
oryzae.
En otra forma de realización más preferida, la
célula de Aspergillus es una célula de Aspergillus
niger.
En otra forma de realización más preferida, la
célula de Fusarium venenatum es Fusarium venenatum
A3/5, que fue originalmente depositada como Fusarium
graminearum ATCC 20334 y recientemente reclasificada como
Fusarium venenatum por Yoder y Christianson, 1998, Fungal
Genetics and Biology 23: 62-80 y O'Donnell et
al., 1998, Fungal Genetics and Blology 23:
57-67; al igual que equivalentes taxonómicos de
Fusarium venenatum independientemente del nombre de especie
por el cual son conocidos actualmente. En otra forma de realización
más preferida, la célula de Fusarium venenatum es un mutante
morfológico de Fusarium venenatum A3/5 o Fusarium
venenatum ATCC 20334 como se describe en WO 97/26330.
Las células fúngicas se pueden transformar por
un proceso que implica formación de protoplastso, transformación de
los protoplastos y regeneración de la pared celular en un modo
conocido per se. Los procedimientos adecuados para la
transformación de las células huéspedes de Aspergillus y
Trichoderma están descritos en EP 238 023 y Yelton et
al, 1984, Proceedings of the National Academy of Sciences USA
81: 1470-1474. Métodos adecuados para transformar
especies de Fusarium son descritos por Malardier et
al., 1989; Gene 78: 147-156 y WO 96/00787. La
levadura puede ser transformada usando los procedimientos descritos
por Becker y Guarente, en Abelson, J.N. y Simon, M.I., editores,
Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in
Enzymology, Volume 194, páginas182-187, Academic
Press, Inc., New York; Ito et al., 1983, Journal of
Bacteriology 153: 163; y Hinnen et al., 1978, Proceedings of
the National Academy of Sciences USA 75: 1920.
Un gran número de variantes o genes homólogos se
pueden combinar en una transformación para crear eficazmente genes
quimeras de los genes homólogos. La redistribución de estos genes,
que codifican variantes mejoradas de genes de tipo salvaje, da como
resultado quimeras que se pueden expresar y seguido por selección
para identificar aquellas quimeras con la combinación óptima de
mutaciones provechosas. El proceso aumenta de manera múltiple el
número de variantes mejoradas adicionales que se puede obtener en
comparación con un proceso que sólo utiliza mutagénesis aleatoria
(para obtener un resumen, véase Kuchner y Arnold, 1997, TIBTech
15:523-530). La mutagénesis aleatoria introduce
mutaciones en una secuencia de nucleótidos objetivo, creando
mutaciones deletéreas con mucha más frecuencia que las provechosas.
En ciclos iterativos de esa mutagénesis, las mutaciones deletéreas
se acumulan más rápidamente que las provechosas, enmascarando
eficazmente la identificación de mutaciones provechosas durante la
selección. La recombinación aleatoria entre dos o más secuencias de
nucleótidos homólogos que contienen múltiples cambios de
nucleótidos únicos. En sus secuencias de nucleótidos permite
potencialmente que todos aquellos cambios de nucleótidos contenidos
en una variante se separen uno del otro y sean combinados de forma
aleatoria, en cambio, con cualquier mutación presente en otras
variantes. Esta redistribución de mutaciones proporciona un medio
por el cual las mutaciones de distintas secuencias progenitoras
pueden ser combinadas entre sí de forma aleatoria para aumentar la
probabilidad de combinación de los cambios de nucleótidos en una
secuencia única de nucleótidos.
La recombinación eficaz de fragmentos de
superposición múltiple usando el método de recombinación in
vivo es un medio de generar quimeras a partir de variantes o
genes homólogos. Una superposición tan pequeño como 15 pares de
bases es suficiente para la recombinación, y se puede utilizar para
redistribución de dominios muy sencilla incluso de genes
remotamente relacionados. En la redistribución de dominios, los
bloques más grandes de ADN no homólogos son clasificados de forma
aleatoria mediante extensiones de homología en sus terminales.
Se prefiere que al menos un ciclo de
redistribución sea un ciclo de retrocruce con el fragmento o
fragmentos de ADN inicialmente usados, que pueden ser el fragmento
de ADN de tipo salvaje. Esto elimina las mutaciones no esenciales.
Las mutaciones no esenciales también pueden ser eliminadas usando
fragmentos de ADN de tipo salvaje como el material de ADN de
entrada usado inicialmente.
Más de dos secuencias de nucleótidos pueden
redistribuirse al mismo tiempo, y pueden ser ventajosas puesto que
un gran número de variantes bastante diferentes pueden ser hechos
rápidamente sin una abundancia de procedimientos iterativos. Al
recombinar muchos fragmentos de la misma región, la superposición
múltiple de los fragmentos aumentará la frecuencia de intercambio
de ADN por sí sola, pero también es importante tener un número
relativamente alto de cruces aleatorios en las regiones de
superposición para recombinar las variantes/diferencias
cercanamente localizadas.
Una superposición tan pequeña como 15 bp entre
dos fragmentos es suficiente para obtener una recombinación eficaz.
Por lo tanto, en la presente invención, es conveniente la
superposición en el rango de 15 a 5000 bp, preferiblemente de 30 bp
a 500 bp, especialmente 30 bp a 100 bp.
En la presente invención, preferiblemente 2 o
más fragmentos superpuestos, más preferiblemente 2 a 50 fragmentos
superpuestos, y de forma más preferible 2 a 10 fragmentos
superpuestos, pueden ser usados ventajosamente como fragmentos de
ADN en un ciclo de redistribución.
Además de permitir la creación de genes
quiméricos, la utilización de fragmentos superpuestos es un método
útil para la redistribución de dominios mediante la creación de
superposiciones pequeñas entre fragmentos de ADN de distintos
dominios y la selección para lograr la mejor combinación. Por
ejemplo, en el caso de tres fragmentos de ADN, las regiones de
superposición pueden ser de la siguiente manera: el primer extremo
del primer fragmento se superpone al primer extremo del plásmido
linealizado, el primer extremo del segundo fragmento se superpone
al segundo extremo del primer fragmento, y el segundo extremo del
segundo fragmento se superpone con el primer extremo del tercer
fragmento, el primer extremo del tercer fragmento se superpone (como
se indica más arriba) con el segundo extremo del segundo fragmento,
y el segundo extremo del tercer fragmento se superpone con el
segundo extremo del plásmido linealizado.
Se entiende que cuando se usan dos o más
fragmentos de ADN como la materia prima, se prefiere tener
superposiciones continuas entre las extremidades del plásmido y los
fragmentos de ADN.
Aunque se prefiere redistribuir secuencias de
nucleótidos homólogas en forma de fragmento/s de ADN y plásmido/s
linealizado/s, también es posible redistribuir dos o más plásmidos
linealizados que comprendan secuencias de nucleótidos homólogas que
codifican polipéptidos. No obstante, en tal caso, es importante
linearizar los plásmidos en diferentes sitios.
En la presente invención, dos o plásmidos
linealizados y uno o más fragmentos de ADN homólogos pueden ser
usados como la materia prima que se debe redistribuir. La proporción
entre el/los plásmido/s linealizado/s y el/los fragmento/s de ADN
homólogo preferiblemente están en el rango de 20:1 a 1:50,
preferible de 2:1 a 1:10 (moles de plásmido:moles de fragmentos)
con las concentraciones específicas que van de 1 pM a 10 M del
ADN.
Los plásmidos linealizados se pueden distanciar
de manera que la superposición entre los fragmentos se delecione en
el plásmido. La reparación del espacio en el plásmido luego requiere
que los fragmentos se recombinen uno con el otro además de
recombinarse con las extremidades del plásmido escindido para
reconstruir un plásmido que se replica de manera autónoma y
circular. En una forma de realización preferida, la linearización
del plásmido o vector crea un espacio suficiente en la secuencia
codificante de la secuencia de nucleótidos para forzar la
recombinación homóloga de los fragmentos de ADN con las regiones
correspondientes de la secuencia de nucleótidos, recreando un
plásmido de replicación circular.
La presente invención también se refiere a
secuencias de nucleótidos aisladas que codifican variantes de
beta-glucosidasas de la invención.
Las secuencias de nucleótidos aisladas que
codifican variantes de beta-glucosidasa de la
presente invención pueden comprender además una o más deleciones
y/o inserciones de la secuencia.
En una forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Arg y Gln como
sustituciones en posiciones correspondientes a las posiciones 161,
202, y 285, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID
nº: 2 o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Gln y Gly como
sustituciones en posiciones correspondientes a las posiciones de
161, 285 y 722, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 861 de SEC
ID nº: 2.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Gln y Gly como
sustituciones en posiciones correspondientes a las posiciones de
161, 285 y 724, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 863 de SEC
ID nº: 70.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Arg y Gly como
sustituciones a posiciones correspondientes a las posiciones161,
202 y 722, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID
nº: 2.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Arg y Gly como
sustituciones a posiciones correspondientes a las posiciones 161,
202, y 724, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID
nº: 70.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Arg, Gin, y Gly
como sustituciones en las posiciones correspondientes a las
posiciones 161, 202, 285, y 722, respectivamente, de los aminoácidos
20 a 861 de SEC ID nº: 2.
En otra forma de realización preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende Ser, Arg, Gln y Gly
como sustituciones en posiciones correspondientes a las posiciones
161, 202, 285, y 724, respectivamente, de los aminoácidos 20 a 863
de SEC ID nº: 70.
En una forma de realización más preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende las sustituciones
G161 S + Q202R de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra
forma de realización más preferida, la secuencia de nucleótidos
aislada codifica una variante de beta-glucosidasa
que comprende las sustituciones G 161 S + H285Q de los aminoácidos
20 a 861 de SEC ID nº: 2. En otra forma de realización más
preferida, la secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante
de beta-glucosidasa que comprende las sustituciones
G161S + D722G de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2.
En otra forma de realización más preferida, la
secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende las sustituciones
G161S + Q202R de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70. En otra
forma de realización más preferida, la secuencia de nucleótidos
aislada codifica una variante de beta-glucosidasa
que comprende las sustituciones G161S + H285Q de los aminoácidos 20
a 863 de SEC ID nº: 70. En otra forma de realización más preferida,
la secuencia de nucleótidos aislada codifica una variante de
beta-glucosidasa que comprende las sustituciones
G161S + D724G de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70.
El término "secuencia de nucleótidos
aislada", según se utiliza en este caso, se refiere a una
secuencia de nucleótidos que está esencialmente libre de otras
secuencias de nucleótidos, por ejemplo, al menos aproximadamente
20% puro, preferiblemente al menos aproximadamente 40% puro, más
preferiblemente al menos aproximadamente 60% puro, incluso más
preferiblemente al menos aproximadamente 80% puro, y de forma más
preferible, al menos aproximadamente 90% puro, según se determina
por electroforesis de agarosa. Por ejemplo, una secuencia de
nucleótidos aislada se puede obtener por procedimientos estándares
de clonación usados en ingeniería genética para recolocar la
secuencia de nucleótidos desde su ubicación natural a un sitio
diferente donde será reproducida. Los procedimientos de clonación
pueden implicar escisión y aislamiento de un fragmento de
nucleótidos deseado que comprende la secuencia de nucleótidos que
codifica el polipéptido, inserción del fragmento en una molécula de
vector, e incorporación del vector recombinante en una célula
huésped donde se replicarán múltiples copias o clones de la
secuencia de nucleótidos. La secuencia de nucleótidos puede ser de
origen genómico, de ADNc, de ARN, semisintético, sintético, o
cualquier combinación de los mismos.
La presente invención también se refiere a
constructos de ácidos nucleicos que comprenden una secuencia de
nucleótidos que codifica una variante de
beta-glucosidasa de la presente invención
operativamente vinculada a una o más secuencias de control que
dirigen la expresión de la secuencia codificante en una célula
huésped adecuada bajo condiciones compatibles con las secuencias de
control. Se entenderá que la expresión incluye cualquier fase
implicada en la producción del polipéptido incluido, de modo
enuncitivo y no limitativo, transcripción, modificación
postranscripcional, traducción, modificación postraduccional y
secreción.
El "constructo de ácido nucleico" es
definido en la presente como una molécula de ácido nucleico,
monocatenaria o bicatenaria, que se aísla de un gen de origen
natural o que ha sido modificado para contener segmentos de ácido
nucleico combinados y superpuestos en un modo que, de lo contrario,
no existiría en la naturaleza. El término constructo de ácidos
nucléicos es sinónimo del término cassette de expresión cuando el
constructo de ácidos nucleicos contiene todas las secuencias de
control requeridas para la expresión de una secuencia codificante
de una variante de la presente invención. El término "secuencia
codificante" es definido en la presente como una secuencia de
nucleótidos que especifica directamente la secuencia de aminoácidos
de su producto proteínico. Los bordes de una secuencia codificante
genómica generalmente son determinados por el codón de iniciación
ATG (eucariotas), o codones de inicio alternativo tales como GTG y
TTG, localizados justo arriba del marco de lectura abierto en el
extremo 5' del ARNm y una secuencia del terminador de transcripción
localizado justo abajo del marco de lectura abierto en el extremo
3' del ARNm. Una secuencia codificante puede incluir, de modo
enunicativo y no limitativo, ADN, ADNc y secuencias de nucleótidos
recombinantes.
Una secuencia de nucleótidos aislada que
codifica una variante de beta-glucosidasa de la
presente invención puede ser manipulada en una variedad de maneras
para proporcionar la expresión de la variante. La manipulación de
la secuencia de nucleótidos antes de su inserción en un vector puede
ser conveniente o necesaria dependiendo del vector de expresión.
Las técnicas para modificar las secuencias de nucleótidos utilizando
métodos de ADN recombinante son bien conocidas en la técnica.
El término "secuencias de control" es
definido en la presente para incluir todos los componentes que son
necesarios o ventajosos para la expresión de una variante de
beta-glucosidasa de la presente invención. Cada
secuencia de control puede ser nativa o extranjera a la secuencia de
nucleótidos que codifica la variante. Tales secuencias de control
incluyen, de manera enunicativa y no limitativa, una secuencia
líder, de poliadenilación, secuencia de propéptido, promotor,
secuencia de péptido señal y de terminador de transcripción. Como
mínimo, las secuencias de control incluyen un promotor y señales de
parada transcripcional y traduccional. Las secuencias de control
pueden ser provistas con enlaces con el fin de introducir sitios de
restricción específicos que faciliten la ligadura de las secuencias
de control con la región de codificación de la secuencia de
nucleótidos que codifica una variante de
beta-glucosidasa de la presente invención. El
término "operativamente vinculado" es definido en la presente
como una configuración en la cual una secuencia de control es
apropiadamente colocada en una posición relativa a la secuencia
codificante de la secuencia de nucleótidos de manera que la
secuencia de control dirige la expresión de una variante de
beta-glucosidasa.
La secuencia de control puede ser una secuencia
promotora apropiada, que es reconocida por una célula huésped para
la expresión de la secuencia de nucleótidos. La secuencia promotora
contiene secuencias de control transcripcionales que median la
expresión de la variante de beta-glucosidasa. El
promotor puede ser cualquier secuencia de ácidos nucléicos que
muestre actividad transcripcional en la célula huésped de elección
incluidos promotores mutantes, truncados e híbridos, y pueden
obtenerse a partir de genes que codifican polipéptidos
extracelulares o intracelulares homólogos o heterólogos a la célula
huésped.
Ejemplos de promotores adecuados para dirigir la
transcripción de los constructos de nucleótidos de la presente
invención en una célula huésped fúngica filamentosa son promotores
obtenidos a partir de los genes para TAKA amilasa de Aspergillus
oryzae, proteinasa aspártica de Rhizomucor miehei,
alfa-amilasa neutra de Aspergillus niger,
alfa-amilasa estable en ácido de Aspergillus
niger, glucoamilasa (glaA) de Aspergillus niger o
Aspergillus awamori, lipasa de Rhizomucor miehei,
proteasa alcalina de Aspergillus oryzae, triosafosfato
isomerasa de Aspergillus oryzae, acetamidasa de
Aspergillus nidulans, amiloglucosidasa de Fusarium
oxysporum, proteasa de tipo tripsina de Fusarium
oxysporum (WO 96/00787), beta-glucosidasa de
Trichoderma reesei, celobiohidrolasa I de Trichoderma
reesei, endoglucanasa I de Trichoderma reesei,
endoglucanasa II de Trichoderma reesei, endoglucanasa III de
Trichoderma reesei, endoglucanasa IV de Trichoderma
reesei, endoglucanasa V de Trichoderma reesei, xilanasa I
de Trichoderma reesei, xilanasa II de Trichoderma
reesei, beta xilosidasa de Trichoderma reesei, al igual
que el promotor de NA2-tpi (un híbrido de los
promotores de los genes para alfa amilasa neutra de Aspergillus
niger y triosa fosfato isomerasa de Aspergillus oryzae);
equivalentes de los mismos; y promotores mutantes, truncados e
híbridos de los mismos.
En un huésped de levadura, se obtienen
promotores útiles de los genes para enolasa de Saccharomyces
cerevisiae (ENO-1), galactoquinasa de
Saccharomyces cerevisiae (GAL1), alcohol
deshidrogenasa/gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa de Saccharomyces cerevisiae (ADH1,ADH2/GAP),
triosa fosfato isomerasa de Saccharomyces cerevisiae (TPI),
metalotionina de Saccharomyces cerevisiae (CUP1) y
3-fosfoglicerato quinasa de Saccharomyces
cerevisiae. Otros promotores útiles para células huéspedes de
levadura son descritas por Romanos et al., 1992, Yeast 8:
423-488.
La secuencia de control también puede ser una
secuencia del terminador de transcripción adecuada, que se reconoce
por una célula huésped para terminar la transcripción. La secuencia
del terminador está operativamente vinculada al término 3' de la
secuencia de nucleótidos que codifica la variante de
beta-glucosidasa. En la presente invención, se
puede utilizar cualquier terminador que sea funcional en la célula
huésped de elección.
Los terminadores preferidos para células
huéspedes fúngicas filamentosas se obtienen a partir de los genes
para TAKA amilasa de Aspergillus oryzae, glucoamilasa de
Aspergillus niger, antranilato sintasa de Aspergillus
nidulans, alfa-glucosidasa de Aspergillus
niger y proteasa de tipo tripsina de Fusarium
oxysporum.
Los terminadores preferidos para células
huéspedes de levadura se obtienen a partir de los genes para
enolasa de Saccharomyces cerevisiae, citocromo C (CYC1) de
Saccharomyces cerevisiae, y
gliceraldehido-3-fosfato
deshidrogenasa de Saccharomyces cerevisiae. Otros
terminadores útiles para células huéspedes de levadura son
descritos por Romanos et al., 1992, supra.
La secuencia de control también puede ser una
secuencia líder adecuada, una región no traducida de un ARNm que es
importante para la traducción por la célula huésped. La secuencia
guía está operativamente vinculada al término 5' de la secuencia de
nucleótidos que codifica la variante de
beta-glucosidasa. En la presente invención se puede
utilizar cualquier secuencia líder que sea funcional en la célula
huésped de elección.
Los líderes preferidos para las células fúngicas
filamentosas huéspedes se obtienen de los genes para TAKA amilasa
de Aspergillus oryzae y triosa fosfato isomerasa de
Aspergillus nidulans.
Los líderes adecuados para células huéspedes de
levadura se obtienen a partir de los genes para enolasa
(ENO-1) de Saccharomyces cerevisiae,
fosfogliceratocinasa de Saccharomyces cerevisiae, factor alfa
de Saccharomyces cerevisiae, y alcohol
deshidrogenasa/gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa (ADH2/GAP) de Saccharomyces cerevisiae.
La secuencia de control puede también ser una
secuencia de poliadenilación, una secuencia operativamente
vinculada al término 3' de la secuencia de codificación del
polipéptido y que, al ser transcrita, es reconocida por la célula
huésped como una señal para añadir residuos de poliadenosina a ARNm
transcrito. En la presente invención, se puede utilizar cualquier
secuencia de poliadenilación que sea funcional en la célula huésped
de elección.
Las secuencias de poliadenilación preferidas
para células fúngicas filamentosas huéspedes se obtienen a partir
de los genes para TAKA amilasa de Aspergillus oryzae,
glucoamilasa de Aspergillus niger, antranilato sintasa de
Aspergillus nidulans, proteasa de tipo tripsina de
Fusarium oxysporum y alfa-glucosidasa de
Aspergillus niger.
Las secuencias de poliadenilación útiles para
células huéspedes de levadura son descritas por Guo y Sherman,
1995, Molecular Cellular Biology 15: 5983-5990.
La secuencia de control puede también ser una
región de codificación del péptido señal que codifica una secuencia
de aminoácidos vinculada al término amino de una
beta-glucosidasa variante y dirige el polipéptido
codificado en la vía secretora de la célula. El extremo 5' de la
secuencia codificante de la secuencia de nucleótidos puede
intrínsecamente contener una región de codificación del péptido
señal naturalmente vinculada en el marco de lectura de traducción
con el segmento de la región de codificación que codifica la
variante de beta-glucosidasa segregada. De forma
alternativa, el extremo 5' de la secuencia codificante puede
contener una región de codificación del péptido señal que sea
extranjera a la secuencia codificante. La región de codificación
del péptido señal extranjero puede ser requerida donde la secuencia
codificante no contiene naturalmente una región de codificación del
péptido señal. De forma alternativa, la región de codificación del
péptido señal extranjero puede simplemente reemplazar la región de
codificación del péptido señal natural para mejorar la secreción de
la variante de beta-glucosidasa. No obstante, en la
presente invención, se puede utilizar cualquier región de
codificación del péptido señal que dirige el polipéptido expresado
en la vía secretora de una célula huésped de elección.
Las regiones de codificación del péptido señal
eficaces para células fúngicas filamentosas huéspedes son las
regiones de codificación del péptido señal obtenidas a partir de los
genes para TAKA amilasa de Aspergillus oryzae, amilasa
neutra de Aspergillus niger, glucoamilasa de Aspergillus
niger, proteinasa aspártica de Rhizomucor miehei,
celulasa Cel45A de Humicola insolens y lipasa de Humicola
lanuginosa.
Los péptidos señal útiles para células huéspedes
de levadura se obtienen a partir de los genes para factor alfa de
Saccharomyces cerevisiae e invertasa de Saccharomyces
cerevisiae. Otras regiones de codificación del péptido señal
útiles son descritas por Romanos et al., 1992,
supra.
La secuencia de control también puede ser una
región de codificación del propéptido que codifica una secuencia de
aminoácidos situada en el término amino de una variante de
beta-glucosidasa. El polipéptido resultante es
conocido como una proenzima o un propolipéptido (o un zimógeno en
algunos casos). Un propolipéptido generalmente es inactivo y se
puede convertir en un polipéptido maduro activo por escisión
catalítica o autocatalítica del propéptido del propolipéptido. La
región de codificación del propéptido se puede obtener a partir de
los genes para factor alfa de Saccharomyces cerevisiae,
proteinasa aspártica de Rhizomucor miehei y lacasa de
Myceliophthora thermophila (WO 95/33836).
En los casos en que las regiones de propéptido y
péptido señal están presentes en el término amino de un
polipéptido, la región del propéptido está situada junto al término
amino de un polipéptido y la región del péptido señal está situada
junto al término amino de la región del propéptido.
Puede también ser conveniente añadir secuencias
reguladoras que permiten la regulación de la expresión de la
beta-glucosidasa variante relativa al crecimiento de
la célula huésped. Ejemplos de sistemas reguladores son los que
causan que la expresión del gen se active o no en respuesta a un
estímulo químico o físico, incluida la presencia de un compuesto
regulador. En la levadura, se puede utilizar el sistema ADH2 o el
sistema GAL1. En hongos filamentosos, el promotor de TAKA
alfa-amilasa, promotor de glucoamilasa de
Aspergillus niger, y el promotor de glucoamilasa de
Aspergillus oryzae pueden ser utilizados como secuencias
reguladoras. Otros ejemplos de secuencias reguladoras son los que
permiten la amplificación génica. En sistemas eucarióticos, estos
incluyen el gen de dihidrofolato-reductasa que se
amplifica en presencia de metotrexato, y los genes de
metalotioneína que se amplifican con metales pesados. En estos
casos, la secuencia de nucleótidos que codifican la
beta-glucosidasa variante estaría operativamente
vinculada con la secuencia reguladora.
La presente invención también se refiere a
vectores de expresión recombinante que comprende una secuencia de
nucleótidos que codifica una beta-glucosidasa
variante de la presente invención, un promotor y señales de parada
transcripcional y traduccional. Las diferentes secuencias de control
y de nucleótidos anteriormente descritas se pueden unir para
producir un vector de expresión recombinante que puede incluir uno o
más sitios de restricción convenientes para permitir la inserción o
sustitución de la secuencia de nucleótidos que codifica la variante
en tales sitios. De forma alternativa, la secuencia de nucleótidos
se puede expresar por inserción de la secuencia de nucleótidos o un
constructo de ácidos nucléicos que comprende la secuencia en un
vector apropiado para la expresión. En la creación del vector de
expresión, la secuencia codificante se localiza en el vector de
modo que la secuencia codificante está operativamente vinculada con
las secuencias de control apropiadas para la expresión.
El vector de expresión recombinante puede ser
cualquier vector (p. ej., un plásmido o virus) que pueda ser
convenientemente sometido a procedimientos de ADN recombinante y
pueda provocar la expresión de la secuencia de nucleótidos. La
elección del vector típicamente dependerá de la compatibilidad del
vector con la célula huésped en la cual el vector será introducido.
Los vectores pueden ser plásmidos circulares lineales o
cerrados.
Los vectores de la presente invención contienen
preferiblemente uno o más marcadores seleccionables que permiten la
fácil selección de células transformadas. Un marcador seleccionable
es un gen cuyo producto proporciona resistencia biocida o vírica,
resistencia a metales pesados, prototrofía a auxótrofos y similares.
Los marcadores adecuados para las células huéspedes de levadura son
ADE2, HIS3, LEU2, LYS2, MET3, TRP1 y URA3. Los marcadores
seleccionables para el uso en una célula fúngica filamentosa huésped
incluyen, de modo enunciativo y no limitativo, amdS
(acetamidasa), argB
(ornitina-carbamoiltransferasa), bar
(fosfinotricina acetiltransferasa), hph (higromicina
fosfotransferasa), niaD (nitrato reductasa), pyrG
(orotidina-5'-fosfato
descarboxilasa), sC (sulfato adeniltransferasa) y trpC
(antranilato sintasa), al igual que equivalentes de los mismos.
Para el uso en una célula de Aspergillus se prefieren los
genes amdS y pyrG de Aspergillus nidulans o
Aspergillus oryzae y el gen bar de
Streptomyces hygroscopicus.
El vector puede ser un vector de replicación
autónoma, es decir, un vector que existe como una entidad
extracromosómica, cuya replicación es diferente de la replicación
cromosómica, por ejemplo, un plásmido, un elemento
extracromosómico, un minicromosoma o un cromosoma artificial. El
vector puede contener cualquier medio para asegurar la
autorreplicación. De forma alternativa, el vector puede ser uno que,
al ser introducido en la célula huésped, se integra en el genoma y
se replica con el/los cromosoma/s en que ha sido integrado. Además,
puede utilizarse un único vector o plásmido o dos o más vectores o
plásmidos que juntos contengan el ADN total que se introducirá en
el genoma de la célula huésped, o un transposón.
Los vectores de la presente invención
preferiblemente contienen un elemento o elementos que permitan la
integración del vector en el genoma de célula huésped o la
replicación autónoma del vector en la célula independiente del
genoma.
Para la integración en el genoma de la célula
huésped, el vector puede depender de la secuencia de nucleótidos
que codifica la variante o cualquier otro elemento del vector para
la integración del vector en el genoma por recombinación homóloga o
no homóloga. De forma alternativa, el vector puede contener
secuencias de ácidos nucleicos adicionales para dirigir la
integración por recombinación homóloga en el genoma de la célula
huésped. Las secuencias de ácido nucleico adicionales permiten que
el vector se integre en el genoma de la célula huésped en una
ubicación o ubicaciones precisas en el/los cromosoma/s. Para
aumentar la probabilidad de integración a una ubicación precisa,
los elementos integracionales deberían contener preferiblemente un
número suficiente de ácidos nucleicos, tal como 100 a 10.000 pares
de bases, preferiblemente 400 a 10.000 pares de bases, y de forma
más preferible 800 a 10.000 pares de bases, que son altamente
homólogos a la secuencia meta correspondiente para mejorar la
probabilidad de recombinación homóloga. Los elementos
integracionales pueden ser cualquier secuencia que sea homóloga a
la secuencia meta en el genoma de la célula huésped. Además, los
elementos integracionales pueden ser no codificantes o codificantes
de secuencias de ácidos nucleicos. En cambio, el vector se puede
integrar en el genoma de la célula huésped por recombinación no
homóloga.
Para la replicación autónoma, el vector puede
comprender además un origen de que le permita al vector replicarse
de manera autónoma en la célula huésped en cuestión. Ejemplos de
orígenes de replicación para el uso en una célula huésped de
levadura son el origen de replicación de 2 micra, ARS1, ARS4, la
combinación de ARS1 y CEN3 y la combinación de ARS4 y CEN6. El
origen de la replicación puede ser uno que tenga una mutación que
haga que el funcionamiento sea termosensible en la célula huésped
(véase, por ejemplo, Ehrlich, 1978, Proceedings of the National
Academy of Sciences USA 75: 1433). Ejemplos de un replicador de
plásmido útil en una célula fúngica filamentosa son AMA1 y ANS1
(Gems et al., 1991, Gene 98:61-67; Cullen
et al., 1987, Nucleic Acids Research 15:
9163-9175; WO 00/24883). El aislamiento del gen AMA1
y la construcción de plásmidos o vectores que comprenden el gen se
puede realizar según los métodos descritos en WO 00/24883.
Se puede insertar más de una copia de una
secuencia de nucleótidos de la presente invención en la célula
huésped para aumentar la producción de una variante de
beta-glucosidasa. Se puede obtener un aumento en el
número de copias de la secuencia de nucleótidos integrando al menos
una copia adicional de la secuencia en el genoma de la célula
huésped o incluyendo un gen marcador seleccionable amplificable con
la secuencia de nucleótidos donde las células que contienen copias
amplificadas del gen marcador seleccionable, y por tanto las copias
adicionales de la secuencia de nucleótidos, pueden seleccionarse
cultivando las células en presencia del agente seleccionable
apropiado.
\newpage
Los procedimientos usados para enlazar los
elementos anteriormente descritos para construir los vectores de
expresión recombinante de la presente invención son conocidos por
los expertos en la técnica (véase, por ejemplo, Sambrook et
al., 1989, supra).
La presente invención también se refiere a
células huéspedes recombinantes, que comprenden una secuencia de
nucleótidos que codifica una beta-glucosidasa
variante, que es ventajosamente usada en la producción recombinante
de la variante. Un vector que comprende una secuencia de nucleótidos
de la presente invención se introduce en una célula huésped de modo
que el vector es mantenido como un integrante cromosómico o como un
vector extracromosómico que se auto-replica como se
describe anteriormente. El término "célula huésped" comprende
cualquier progenie de una célula madre que no es idéntica a la
célula madre debido a mutaciones que ocurren durante la replicación.
La elección de una célula huésped depende en gran parte del gen que
codifica el polipéptido y su fuente.
La célula huésped puede ser cualquier eucariota,
como un mamífero, un insecto, una planta o una célula fúngica.
La célula huésped puede ser cualquier célula
fúngica. "Hongo" según se utiliza en este caso incluye el filo
Ascomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota y Zygomycota (según la
definición de Hawksworth et al., en Ainsworth and Bisby's
Dictionary of The Fungi, 8º edición, 1995, CAB International,
University Press, Cambridge, Reino Unido) al igual que el Oomycota
(según se cita en Hawksworth et al., 1995, supra,
página 171) y todos los hongos mitospóricos (Hawksworth et
al., 1995, supra).
En una forma de realización preferida, la célula
fúngica huésped es una célula de levadura. "Levadura", según
se utiliza en este caso, incluye levadura ascosporogénea
(Endomycetales), levadura basidiosporogénea y levadura de los Fungi
Imperfecti (Blastomycetes). Ya que la clasificación de levadura
puede cambiar en el futuro, para los objetivos de la presente
invención, la levadura será definida como se describe en Biology
and Activities of Yeast (Skinner, F.A., Passmore, S.M. y Davenport,
R.R., eds, Soc. App. Bacteriol. Symposium Series No. 9, 1980).
En una forma de realización más preferida, la
célula huésped de levadura es una célula de Candida, Hansenula,
Kluyveromyces, Pichia, Saccharomyces, Schizosaccharomyces o
Yarrowia.
En una forma de realización más preferida, la
célula huésped de levadura es una célula de Saccharomyces
carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces diastaticus,
Saccharomyces douglasii, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces
norbensis o Saccharomyces oviformis. En otra forma de
realización más preferida, la célula huésped de levadura es una
célula de Kluyveromyces lactis. En otra forma de realización
más preferida, la célula huésped de levadura es una célula de
Yarrowia lipolytica.
En otra forma de realización preferida, la
célula huésped fúngica es una célula fúngica filamentosa. Los
"hongos filamentosos" incluyen todas las formas filamentosas de
la subdivisión Eumycota y Oomycota (según se define por Hawksworth
et Al., 1995, supra). Los hongos filamentosos
generalmente son caracterizados por una pared micelial compuesta
por quitina, celulosa, glucano, quitosano, manano y otros
polisacáridos complejos. El crecimiento vegetativo es por
elongación hifal y el catabolismo de carbono es estrictamente
aeróbico. En cambio, el crecimiento vegetativo por levaduras tales
como Saccharomyces cerevisiae es por injerto de un talo
unicelular y el catabolismo de carbono puede ser fermentativo.
En una forma de realización más preferida, la
célula fúngica filamentosa huésped es, de modo enunciativo y no
limitativo, una célula de Acremonium, Aspergillus, Fusarium,
Humicola, Mucor, Myceliophthora, Neurospora, Penicillium,
Thielavia, Tolypocladium, o Trichoderma.
En una forma de realización más preferida, la
célula fúngica filamentosa huésped es una célula de Aspergillus
awamori, Aspergillus foetidus, Aspergillus
japonicus, Aspergillus nidulans, Aspergillus
niger o Aspergillus oryzae. En otra forma de realización
más preferida, la célula fúngica filamentosa huésped es una célula
de Fusarium bactridioides, Fusarium cerealis, Fusarium
crookwellense, Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium
graminum, Fusarium heterosporum, Fusarium negundi, Fusarium
oxysporum, Fusarium reticulatum, Fusarium roseum, Fusarium
sambucinum, Fusarium sarcochroum, Fusarium sporotrichioides,
Fusarium sulphureum, Fusarium torulosum, Fusarium
trichothecioides o Fusarium venenatum. En una forma de
realización incluso más preferida, la célula fúngica filamentosa
huésped es una célula de Fusarium venenatum (Nirenberg sp.
nov.). En otra forma de realización más preferida, la célula fúngica
filamentosa huésped es una célula de Humicola insolens, Humicola
lanuginosa, Mucor miehei, Myceliophthora thermophila, Neurospora
crassa, Penicillium purpurogenum, Thielavia terrestris, Trichoderma
harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum,
Trichoderma reesei o Trichoderma viride. En otra forma de
realización incluso más preferida, la célula fúngica filamentosa
huésped es Trichoderma reesei RutC30.
Las células fúngicas se pueden transformar según
los procedimientos descritos en la presente.
\newpage
La presente invención también se refiere a
métodos para producir una variante de
beta-glucosidasa, que comprende:
- (a)
- cultivo de una célula huésped bajo condiciones adecuadas para la expresión de la variante, caracterizado por el hecho de que la célula huésped comprende una secuencia de nucleótidos de la invención; y
- (b)
- recuperación de la variante del medio de cultivo.
En los métodos de producción de la presente
invención, las células huéspedes se cultivan en un medio nutritivo
adecuado para la producción de la beta-glucosidasa
variante usando métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la
célula se puede cultivar por cultivo en matraz de agitación, o
fermentación en pequeña escala o gran escala (incluyendo
fermentaciones continuas, de lote, en flujo discontínuo, o estado
sólido) en fermentadores de laboratorio o industriales realizados
en un medio adecuado y bajo condiciones que permitan que el
polipéptido sea expresado y/o aislado. El cultivo se desarrolla en
un medio nutritivo adecuado que comprende fuentes de nitrógeno y
carbono y sales inorgánicas, usando procedimientos conocidos en la
técnica. Los medios adecuados están disponibles de proveedores
comerciales o se pueden preparar según composiciones publicadas (p.
ej., en catálogos de la American Type Culture Collection). Si el
polipéptido se segrega en el medio nutritivo, el polipéptido se
puede recuperar directamente del medio. Si el polipéptido no es
segregado, se puede recuperar de lisatos celulares.
En una forma de realización alternativa, la
variante de beta-glucosidasa no es recuperada, sino
que se usa como una fuente de la variante una célula huésped de la
presente invención que exprese una variante.
Las beta-glucosidasas variantes
pueden ser detectadas usando métodos conocidos en la técnica que son
específicos para los polipéptidos. Estos métodos de detección
pueden incluir el uso de anticuerpos específicos, la formación de
un producto enzimático, o la desaparición de un sustrato enzimático.
Por ejemplo, se puede utilizar un ensayo enzimático para determinar
la actividad del polipéptido como se describe en este caso en los
ejemplos.
La beta-glucosidasa variante
resultante se puede recuperar por métodos conocidos en la técnica.
Por ejemplo, el polipéptido puede ser recuperado del medio
nutritivo por procedimientos convencionales incluidos, de modo
enunciativo y no limitativo, recogida, centrifugado, filtración,
extracción, secado por pulverización, evaporación o
precipitación.
Una beta-glucosidasa variante de
la presente invención se puede purificar por una variedad de
procedimientos conocidos en la técnica incluidos, de modo
enunicativo y no limitativo, cromatografía (p. ej., de intercambio
iónico, por afinidad, hidrofóbica, de cromatoenfoque y de exclusión
por tamaño), procedimientos electroforéticos (p. ej.,
isoelectroenfoque preparatorio), solubilidad diferencial (p. ej.,
precipitación de sulfato amónico), SDS-PAGE o
extracción (véase, por ejemplo, Protein Purification, J.-C. Janson y
Lars Ryden, editores, VCH Publishers, New York, 1989).
Las variantes de
beta-glucosidasa y las células huéspedes de la
presente invención se pueden utilizar en la producción de
monosacáridos, disacáridos y polisacáridos como materias primas
químicas o de fermentación de biomasa para la producción de etanol,
plástico u otros productos o productos intermedios. Las variantes
de beta-glucosidasa pueden ser en forma de un caldo
de fermentación crudo con o sin las células eliminadas o en forma
de una preparación enzimática semi-purificada o
purificada. De forma alternativa, una célula huésped de la presente
invención puede ser utilizada como una fuente de la variante en un
proceso de fermentación con la biomasa.
La biomasa puede incluir, de modo enunciativo y
no limitativo, recursos de madera, desperdicios municipales
sólidos, papel usado y residuos de cosecha (véase, por ejemplo,
Wiselogel et al., 1995, en Handbook on Bioethanol (Charles
E. Wyman, editor), páginas 105-118, Taylor &
Francis, Washington D.C.; Wyman, 1994, Bioresource Technology 50:
3-16; Lynd, 1990, Applied Biochemistry and
Biotechnology 24/25: 695-719; Mosier et al.,
1999, Recent Progress In Bioconversion of Lignocellulosics, in
Advances in Biochemical Engineering/Blotechnology, T. Scheper,
Director Edtorial, Volumen 65, página 23-40,
Springer-Verlag, New York).
El polisacárido predominante en la pared celular
primaria de la biomasa es la celulosa, el segundo más abundante es
la hemicelulosa, y el tercero es la pectina. La pared celular
secundaria, producida después de que la célula ha dejado de crecer,
también contiene polisacáridos y se refuerza a través de lignina
polimérica reticulada de manera covalente a la hemicelulosa. La
celulosa es un homopolímero de anhidrocelobiosa y, de ese modo, es
un
beta-(1-4)-D-glucano
lineal, mientras que las hemicelulosas incluyen una variedad de
compuestos, tales como xilanos, xiloglucanos, arabinoxilanos y
mananos en estructuras ramificadas complejas con un espectro de
sustituyentes. Aunque en general se encuentra celulosa polimorfa en
el tejido vegetal principalmente como una matriz cristalina
insoluble de cadenas paralelas de glucano. Las hemicelulosas
normalmente tienen enlace de hidrógeno a celulosa, al igual que a
otras hemicelulosas, lo cual ayuda a estabilizar la matriz de la
pared celular.
Se utilizan tres clases importantes de
glicohidrolasas para descomponer la biomasa celulósica:
- (1)
- Las "endo-1,4-beta-glucanasas" o 1,4-beta-D-glucano-4-glucanohidrolasas (EC 3.2.1.4), que actúan de forma aleatoria en sustratos de 1,4-beta-glucano solubles e insolubles.
- (2)
- las "exo-1,4-beta-D-glucanasas" que incluyen las 1,4-beta-D-glucano glucohidrolasas (EC 3.2.1.74), que liberan D-glucosa de 1,4-beta-D-glucanos e hidrolizan D-celobiosa lentamente, y celobiohidrolasas (1,4-beta-D-glucano celobiohidrolasas, EC 3.2.1.91), que liberan D-celobiosa de 1,4-beta-glucanos.
- (3)
- Las "beta-D-glucosidasas" o beta-D-glucósido glucohidrolasas (EC 3.2.1.21), que actúan para liberar unidades de D-glucosa de celobiosa y celodextrinas solubles, al igual que un conjunto de glucósidos.
Estas tres clases de enzimas trabajan juntas
sinergísticamente dando como resultado descristalización e
hidrólisis eficaces de celulosa nativa de biomasa para producir
azúcares reducidos.
Las variantes de
beta-glucosidasa de la presente invención se pueden
utilizar conjuntamente con las enzimas mencionadas anteriormente
para degradar aún más el componente de celulosa del sustrato de
biomasa, (véase, por ejemplo, Brigham et al., 1995, en
Handbook on Bioethanol (Charles E. Wyman, editor), páginas
119-141, Taylor & Francis, Washington D.C.;
Lee, 1997, Journal of Biotechnology 56: 1-24).
El etanol se puede producir por degradación
enzimática de biomasa y conversión de los sacáridos liberados a
etanol. Este especie de etanol frecuentemente es denominada
Bioetanol o biocombustible. Esto puede ser usado como un aditivo o
suplemento de combustible en mezclas de menos de 1% y hasta 100% (un
sustituto de combustible).
Las variantes de
beta-glucosidasa de la presente invención pueden ser
añadidas a la composición detergente y así convertirse en un
componente de la misma.
La composición detergente de la presente
invención puede, por ejemplo, ser formulada como una composición
detergente de lavado a mano o a máquina incluida una composición de
aditivo de lavado adecuada para el tratamiento previo de tejidos
manchados y una composición de suavizante agregado al enjuague, o
ser formulada como una composición detergente para el uso en
operaciones de limpieza de superficies duras del hogar en general, o
ser formulada para operaciones de lavado de vajilla a mano o
máquina.
En un aspecto específico, la presente invención
proporciona un aditivo detergente que comprende la enzima de la
invención. El aditivo detergente al igual que la composición
detergente puede comprender una o más enzimas adicionales tales
como una proteasa, lipasa, cutinasa, una amilasa, carbohidrasa,
celulasa, pectinasa, mananasa, arabinasa, galactanasa, xilanasa,
oxidasa, por ejemplo, una lacasa y/o peroxidasa.
En general, las propiedades de la/s enzima/s
elegida/s deberían ser compatibles con el detergente seleccionado,
(es decir, pH óptimo, compatibilidad con otros ingredientes
enzimáticos y no enzimáticos, etc.) y la/s enzima/s) debería/n
estar presente/s en cantidades eficaces.
Proteasas: Las proteasas adecuadas
incluyen las de origen animal, vegetal o microbiano. Se prefiere el
origen microbiano. Están incluidos mutantes creados genéticamente o
modificados químicamente de proteínas. La proteasa puede ser una
serina proteasa o una metaloproteasa, preferiblemente una proteasa
alcalina microbiana o una proteasa de tipo tripsina. Ejemplos de
proteasas alcalinas son subtilisinas, especialmente aquellas
derivadas de Bacillus, por ejemplo, subtilisina Novo,
subtilisina Carisberg, subtilisina 309, subtilisina 147 y
subtilisina 168 (descritas en WO 89/06279). Ejemplos de proteasas de
tipo tripsina son tripsina (p. ej., de origen porcino o bovino) y
la proteasa de Fusarium descrita en WO 89/06270 y WO
94/25583.
Ejemplos de proteasas útiles son las variantes
descritas en WO 92/19729, WO 98/20115, WO 98/20116 y WO 98/34946,
especialmente las variantes con sustituciones en una o más de las
siguientes posiciones: 27, 36, 57, 76, 87, 97, 101, 104, 120, 123,
167, 170, 194, 206, 218, 222, 224, 235 y 274.
Las enzimas proteásicas preferidas disponibles
comercialmente incluyen Alcalase^{TM}, Savinase^{TM},
Primase^{TM},
Duralase^{TM}, Esperase^{TM}, y Kannase^{TM} (Novo Nordisk A/S), Maxatase^{TM}, Maxacal^{TM}, Maxapem^{TM}, Properase^{TM},
Purafect^{TM}, Purafect OxP^{TM}, FN2^{TM} y FN3^{TM} (Genencor International Inc.).
Duralase^{TM}, Esperase^{TM}, y Kannase^{TM} (Novo Nordisk A/S), Maxatase^{TM}, Maxacal^{TM}, Maxapem^{TM}, Properase^{TM},
Purafect^{TM}, Purafect OxP^{TM}, FN2^{TM} y FN3^{TM} (Genencor International Inc.).
Lipasas: Las lipasas adecuadas incluyen
las de origen bacteriano o fúngico. Están incluidos mutantes
creados genéticamente o modificados químicamente de proteínas.
Ejemplos de lipasas útiles incluyen lipasas de Humicola
(sinónimo, Thermomyces), por ejemplo, de H. lanuginosa
(T. lanuginosus) según se describe en EP 258 068 y EP 305
216 o de H. insolens según se describe en WO 96/13580, una
lipasa de Pseudomonas, por ejemplo, de P. alcaligenes
o P. pseudoalcaligenes (EP 218 272), P. cepacia (EP
331376); P. stutzeri (GB 1,372,034), P. fluorescens,
Pseudomonas sp, cepa SD 705 (WO 95/06720 y WO 96/27002), P.
wisconsinensis (WO 96/12012), una lipasa de Bacillus, por
ejemplo, de B. subtills (Dartois et al., 1993,
Biochemica et Biophysica Acta, 1131:: 253-360),
B. stearothermophilus (JP 64/744992) o B. pumilus (WO
91/16422).
Otros ejemplos son variantes de lipasa tales
como las descritas en WO 92/05249, WO 94/01541, EP 407 225, EP 260
105, WO 95/35381, WO 96/00292, WO 95/30744, WO 94/25578, WO
95/14783, WO 95/22615, WO 97/04079 y WO 97/07202
\global\parskip0.900000\baselineskip
Las enzimas de lipasa disponible comercialmente
preferidas incluyen Lipolase^{TM} y Lipolase Ultra^{TM} (Novo
Nordisk A/S).
Amilasas: Las amilasas adecuadas
(\alpha y/o \beta) incluyen las de origen bacteriano o fúngico.
Están incluidos mutantes creados genéticamente o modificados
químicamente de proteínas. Las amilasas incluyen, por ejemplo,
\alpha-amilasas obtenidas de Bacillus, por
ejemplo, una cepa especial de Bacillus licheniformis,
descrita en más detalle en GB 1.296.839.
Ejemplos de amilasas útiles son las variantes
descritas en WO 94/02597, WO 94/18314, WO 96/23873 y WO 97/43424,
especialmente las variantes con sustituciones en una o más de las
siguientes posiciones: 15, 23,105, 106, 124, 128, 133, 154, 156,
181, 188, 190, 197, 202, 208, 209, 243, 264, 304, 305, 391, 408 y
444.
Las amilasas disponibles comercialmente son
Duramyl^{TM}, Termamyl^{TM}, Fungamyl^{TM} y BAN^{TM} (Novo
Nordisk A/S), Rapidase^{TM} y Purastar^{TM} (de Genencor
International Inc.).
Celulasas: Las celulasas adecuadas
incluyen las de origen bacteriano o fúngico. Están incluidos
mutantes creados genéticamente o modificados químicamente de
proteínas. Las celulasas adecuadas incluyen celulasas de los
géneros Bacillus, Pseudomonas, Humicola,
Fusarium, Thielavia, Acremonium, por ejemplo,
las celulosas fúngicas producidas a partir de Humicola
Insolens, Myceliophthora thermophila y Fusarium
oxysporum descritas en US 4.435.307, 5.648.263, 5.691.178,
5.776.757 y WO 89/09259.
Las celulasas especialmente adecuadas son las
celulasas alcalinas o neutras que tienen beneficios de cuidados del
color. Ejemplos de tales celulasas son celulasas descritas en EP 0
495 257, EP 0 531 372, WO 96/11262, WO 96/29397, WO 98/08940. Otros
ejemplos son variantes de celulasa tales como las descritas en WO
94/07998, EP 0 531315, 5,457,046, 5,686,593, 5,763,254, WO 95/24471,
WO 98/12307 y PCT/DK98/00299.
Las celulasas disponibles comercialmente
incluyen Celluzyme^{TM}, y Carezyme^{TM} (Novo Nordisk A/S),
Clazinase^{TM}, y Puradax HA^{TM} (Genencor International Inc.)
y KAC-500(B)^{TM} (Kao
Corporation).
Peroxidasas/oxidasas: Las
peroxidasas/oxidasas adecuadas incluyen las de origen vegetal,
bacteriano o fúngico. Están incluidos mutantes creados
genéticamente o modificados químicamente de proteínas. Ejemplos de
peroxidasas útiles incluyen peroxidasas de Coprinus, por
ejemplo, de C. cinereus y variantes de las mismas como las
descritas en WO 93/24618, WO 95/10602 y WO 98/15257.
Las peroxidasas disponibles comercialmente
incluyen Guardzyme^{TM} (Novo Nordisk A/S).
La/s enzima/s detergente/s se puede/n incluir en
una composición detergente añadiendo aditivos separados que
contengan una o más enzimas, o añadiendo un aditivo combinado que
comprenda todas estas enzimas. Un aditivo detergente de la
invención, es decir, un aditivo separado o un aditivo combinado,
puede ser formulado, por ejemplo, como un granulado, un líquido, un
compuesto acuoso, etc. Las formulaciones de aditivo detergente
preferidas son granulados, en particular granulados no pulverizados,
líquidos, en particular líquidos estabilizados, o lodos.
Los granulados no pulverizados pueden ser
producidos, por ejemplo, como se describe en US 4.106.991 y
4.661.452 y pueden ser revestidos opcionalmente por métodos
conocidos en la técnica. Ejemplos de materiales de revestimiento
ceroso son productos de poli(etileno óxido)
(polietilenglicol; PEG) con pesos molares medios de 1000 a 20.000;
nonilfenoles etoxilados que tienen de 16 a 50 unidades de óxido de
etileno; alcoholes etoxilados grasos en los que el alcohol contiene
de 12 a 20 átomos de carbono y en el cual hay 15 a 80 unidades de
óxido de etileno; alcoholes grasos; ácidos grasos; y mono- y
di-y triglicéridos de ácidos grasos. Ejemplos de
materiales de revestimiento que forman películas adecuadas para la
aplicación por técnicas de lecho fluidificado se dan en GB 1483591.
Las preparaciones enzimáticas líquidas pueden, por ejemplo, ser
estabilizadas añadiendo un poliol tal como propilenglicol, un
azúcar o alcohol de azúcar, ácido láctico o ácido bórico según los
métodos establecidos Las enzimas protegidas se pueden preparar
según el método descrito en EP 238.216.
La composición detergente de la invención puede
ser en cualquier forma conveniente, por ejemplo, una barra, una
pastilla, un polvo, un gránulo, una pasta o un líquido. Un
detergente líquido puede ser acuoso, típicamente con 70% de agua y
0-30% de solvente orgánico, o no acuoso.
La composición detergente comprende uno o más
agentes tensioactivos, que pueden ser no iónicos incluidos
semipolares y/o aniónicos y/o catiónicos y/o zwitteriónicos. Los
agentes tensioactivos están típicamente presentes a un nivel de
0,1% a 60% en peso.
Cuando se incluye en el mismo, el detergente
normalmente contiene de aproximadamente 1% a aproximadamente 40% de
un tensioactivo aniónico tal como alquilbencenosulfonato lineal,
alfa-olefinsulfonato, sulfato de alquilo (sulfato
de alcohol graso), etoxisulfato alcohólico, alcanosulfonato
secundario, éster metílico de ácido alfa-sulfo
graso, ácido alquil o alquenilsuccínico, o jabón.
Cuando se incluye en el mismo, el detergente
normalmente contiene de aproximadamente 0,2% a aproximadamente 40%
de un tensioactivo no iónico como alcohol etoxilato, nonilfenol
etoxilato, alquilpoliglicósido, óxido de alquildimetilamina,
monoetanolamida de ácido graso etoxilado, monoetanolamida de ácido
graso, polihidroxi alquil amida de ácido graso, o derivados
N-acilo N-alquilo de glucosamina
("glugamidas").
\global\parskip1.000000\baselineskip
El detergente puede contener
0-65% de un constructor de detergente o agente
complejante tal como zeolita, difosfato, trifosfato, fosfonato,
carbonato, citrato, ácido nitrilotriacético, ácido
etilenodiaminatetraacético, ácido dietilenotriaminopentaacético,
ácido alquil o alquenilsuccínico, silicatos solubles o silicatos
estratificados (p. ej., SKS-6 de Hoechst).
El detergente puede comprender uno o más
polímeros. Ejemplos son carboximetilcelulosa,
poli(vinilpirrolidona), poli (etilenglicol), alcohol
polivinílico), poli(vinilpiridina-N-óxido),
poli(vinilimidazol), policarboxilatos tales como
poliacrilatos, copolímeros de ácido maleico/acrílico, y copolímeros
de lauril metacrilato/ácido acrílico.
El detergente puede contener un sistema
blanqueante que puede comprender una fuente de H_{2}O_{2} tal
como perborato o percarbonato que se puede combinar con un activador
blanqueante de formación de perácido tal como
tetraacetiletilenodiamina o nonanoiloxibencenosulfonato. De forma
alternativa, el sistema blanqueante puede comprender peroxiácidos
de, por ejemplo, tipo amida, imida, o sulfona.
La/s enzima/s de la composición detergente de la
invención puede/n ser estabilizada/s usando agentes estabilizantes
convencionales, por ejemplo, un poliol tal como propilenoglicol o
glicerol, un azúcar o alcohol de azúcar, ácido láctico, ácido
bórico, o un derivado de ácido bórico, por ejemplo, un éster de
borato aromático, o un derivado de ácido fenilo borónico tal como
ácido 4-formilfenil borónico y la composición puede
ser formulada como se describe en, por ejemplo, WO 92/19709 y WO
92/19708.
El detergente también puede contener otros
ingredientes de detergentes convencionales tales como, por ejemplo,
acondicionadores de tejido incluyendo arcillas, reforzadores de
espuma, supresores de espuma, agentes anticorrosivos, agentes de
suspensión de suciedad, agentes de anti redeposición de suciedad,
tintes, bactericidas, blanqueadores ópticos, hidrótropos,
inhibidores de decoloración o perfumes.
En las composiciones detergentes cualquier
enzima, en particular la enzima de la invención, se puede adicionar
en una cantidad correspondiente a 0,01-100 mg de
proteína enzimática por litro de solución de lavado,
preferiblemente 0,05-5 mg de proteína enzimática por
litro de solución de lavado, en particular 0,1-1 mg
de proteína enzimática por litro de solución de lavado.
La enzima de la invención puede adicionalmente
ser incorporada en las formulaciones detergentes descritas en WO
97/07202, que está incorporada al presente como referencia.
La presente invención también se refiere a una
planta transgénica, parte de planta, o célula vegetal que ha sido
transformada con una secuencia de nucleótidos que codifica una
beta-glucosidasa variante de la presente invención
para expresar y producir la variante en cantidades recuperables. La
variante se puede recuperar de la planta o parte de planta. De
forma alternativa, la planta o parte de planta que contiene la
variante recombinante puede ser utilizada como tal para mejorar la
calidad de un alimento o pienso, por ejemplo, mejorando el valor
nutritivo, de apetencia, y propiedades reológicas, o para destruir
un factor antinutritivo.
La planta transgénica puede ser dicotiledónea o
monocotiledónea. Ejemplos de plantas de monocotiledóneas son
hierbas, tales como poa de prados (poa pratense, Poa), hierba
forrajera tal como Festuca, Lolium, césped templado, tal como
Agrostis y cereales, por ejemplo, trigo, avena, centeno, cebada,
arroz, sorgo, y maíz.
Ejemplos de plantas de dicotiledóneas son
tabaco, leguminosas, tales como altramuces, patata, remolacha
azucarera, guisante, moldura y semilla de soja, y plantas crucíferas
(familia de Brassicaceae), tales como coliflor, semilla de colza y
el organismo modelo cercanamente relacionado Arabidopsis
thaliana.
Ejemplos de partes de planta son tallo, callo,
hojas, raíz, frutas, semillas y tubérculos, al igual que los
tejidos individuales que comprenden estas partes, por ejemplo,
epidermis, mesófilo, parénquima, tejidos vasculares, meristemas.
Compartimentos específicos de la célula vegetal, como cloroplastos,
apoplastos, mitocondria, vacuolas, peroxisomas y citoplasma también
son considerados parte de una planta. Además, cualquier célula
vegetal, cualquiera que sea el origen del tejido, se considera una
parte de una planta. De igual modo, las partes de planta tales como
tejidos específicos y células aisladas para facilitar la utilización
de la invención también son consideradas partes de la planta, por
ejemplo, embriones, endospermas, aleurona y revestimientos de
semillas.
También está incluida dentro del campo de la
presente invención la progenie de tales plantas, partes de planta y
células vegetales.
La planta transgénica o célula vegetal que
exprese una variante de la presente invención se puede construir
conforme a métodos conocidos en la técnica. En breve, la planta o
célula vegetal se construye incorporando uno o más constructos de
expresión que codifica una variante de la presente invención en el
genoma huésped de la planta y propaga la planta modificada o célula
vegetal resultante en una planta transgénica o célula vegetal.
Convenientemente, el constructo de expresión es
un constructo de ácidos nucleicos que comprende una secuencia de
ácidos nucleicos que codifica una variante de la presente invención
operativamente vinculada con secuencias reguladoras apropiadas
requeridas para la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos en
la planta o parte de planta de elección. Además, el constructo de
expresión puede comprender un marcador seleccionable útil para
identificar células huéspedes en las cuales el constructo de
expresión ha sido integrado y secuencias de ADN necesarias para la
introducción del constructo en la planta en cuestión (esto depende
del método de introducción de ADN que se utilizará).
La elección de secuencias reguladoras, tales
como secuencias de terminador y promotor y opcionalmente secuencias
de tránsito o señal, está determinada, por ejemplo, basándose en
cuándo, dónde, y cómo se desea expresar la variante. Por ejemplo,
la expresión del gen que codifica una variante de la presente
invención puede ser constitutiva o inducible, o puede ser
desarrollable, específica de fase o tejido, y el producto genético
puede ser dirigido a un tejido o parte de planta específica tal como
semillas u hojas. Las secuencias reguladoras son, por ejemplo,
descritas por Tague et al., 1988, Plant Physiology 86:
506.
Para la expresión constitutiva pueden utilizarse
el 355-CaMV, la ubiquitina 1 de maíz y el promotor
de la actina 1 del arroz (Franck et Al., 1980, Cell 21:
285-294, Christensen et al., 1992, Plant Mo.
Biol. 18: 675-689; Zhang et al., 1991, Plant
Cell 3: 1155-1165). Los promotores específicos de un
órgano pueden ser, por ejemplo, un promotor de tejidos sumideros de
almacenamiento tales como semillas, tubérculos de patata y frutas
(Eduardos & Coruzzi, 1990, Ann. Rev. Genet. 24:
275-303), o de tejidos sumideros metabólicos tales
como meristemas (Ito et al., 1994, Plant Mol. Biol. 24:
863-878), un promotor específico de semilla tal como
el promotor de glutelina, prolamina, globulina o albúmina de arroz
(Wu et al., 1998, Plant and Cell Physiology 39:
885-889), un promotor de Vicia faba de la
legúmina B4 y el gen de proteína de semilla desconocido de Vicia
faba (Conrad et al., 1998, Journal of Plant Physiology
152: 708-711), un promotor de una proteína de
cuerpo de aceite de semilla (Chen et al., 1998, Plant and
Cell Physiology 39: 935 941), el promotor napA de proteína
de almacenamiento de Brassica napus, o cualquier otro
promotor específico de semilla conocido en la técnica, por ejemplo,
como se describe en WO 91/14772. Además, el promotor puede ser una
promotor específico de hoja tal como el promotor de eritrocitos de
arroz o tomate (Kyozuka et al., 1993, Plant Physiology 102:
991-1000, el promotor del gen de metiltransferasa de
adenina de virus chlorella (Mitra y Higgins, 1994, Plant Molecular
Biology 26: 85-93), o el promotor de gen aldP
de arroz (Kagaya et al., 1995, Molecular and General
Genetics 248: 668-674), o un promotor inducible por
lesiones tal como el promotor pin2 de la patata (Xu et al.,
1993, Plant Molecular Biology 22: 573-588).
Asimismo, el promotor puede ser inducible por tratamientos
abióticos tales como temperatura, sequía, o alteraciones en
salinidad o inducido por sustancias aplicadas exógenamente que
activan el promotor, por ejemplo, etanol, estrógenos, hormonas de
planta tales como etileno, ácido abscísico y ácido giberélico y
metales pesados.
También puede utilizarse un elemento
intensificador del promotor para conseguir mayor expresión de un
polipéptido de la presente invención en la planta. Por ejemplo, el
elemento intensificador del promotor puede ser un intrón que es
colocado entre el promotor y la secuencia de nucleótidos que
codifica un polipéptido de la presente invención. Por ejemplo, Xu
et al., 1993, supra, describen el uso del primer
intrón del gen de actina 1 de arroz para mejorar la expresión.
El gen marcador seleccionable y cualquier otra
parte del constructo de expresión se pueden elegir de aquellos
disponibles en la técnica.
El constructo de ácido nucleico se incorpora en
el genoma de la planta según técnicas convencionales conocidas en
la técnica, incluida la transformación mediada por
Agrobacterium, transformación mediada por virus,
microinyección, bombardeo de partículas, transformación biolística y
electroporación (Gasser et al., 1990, Science 244: 1293;
Potrykus, 1990, Bio/Technology 8: 535; Shimamoto et al.,
1989, Nature 338: 274).
Actualmente, la transferencia de genes mediada
por Agrobacterium tumefaciens es el método de elección para
generar dicotiledóneas transgénicas (para obtener un resumen, véase
Hooykas y Schilperoort, 1992, Plant Molecular Biology 19:
15-38) y también puede ser usada para transformar
monocotiledóneas, aunque frecuentemente se utilizan otros métodos
de transformación para estas plantas. Actualmente, el método de
elección para generar monocotiledóneas transgénicas es el bombardeo
de partículas (partículas de tungsteno u oro microscópico
revestidas con el ADN transformante) de callos embrionarios o
embriones en desarrollo (Christou, 1992, Plant Journal 2:
275-281; Shimamoto, 1994, Current Opinion
Biotechnology 5: 158-162; Vasil et al., 1992,
Bio/Technology 10: 667-674). Un método alternativo
para la transformación de monocotiledóneas se basa en la
transformación de protoplasto como se describe por Omirulleh et
al, 1993, Plant Molecular Biology 21:
415-428.
Después de la transformación, los transformantes
que hayan incorporado el constructo de expresión se seleccionan y
regeneran en plantas enteras según métodos bien conocidos en la
técnica. Frecuentemente, el procedimiento de transformación se
diseña para la eliminación selectiva de genes de selección durante
la regeneración o en las siguientes generaciones usando, por
ejemplo, cotransformación con dos constructos de
T-ADN separados o escisión específica de sitio del
gen de selección por una recombinasa específica.
La presente invención también se refiere a
métodos para producir una variante de la presente invención que
comprende (a) cultivo de una planta transgénica o una célula vegetal
que comprende una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una
variante que tiene actividad de beta-glucosidasa de
la presente invención bajo condiciones propicias para la producción
de la variante; y (b) recuperación de la variante.
Las variantes de
beta-glucosidasa de la presente invención también
pueden ser usadas en el tratamiento de tejidos como agentes de
biopulido y para reducción de pelusa, frisado, modificación de
textura y lavado a la piedra (N.K. Lange, en P. Suominen, T.
Reinikainen (Eds.), Trichoderma reesei Cellulases and Other
Hydrolases, Foundation for Biotechnical and Industrial Fermentation
Research, Helsinki, 1993, páginas 263-272). Además,
las variantes descritas también pueden ser usadas en el tratamiento
de la madera para biorreducción a pasta o descortezado, fabricación
de papel para modificación de fibra, blanqueamiento y reducción de
refinación de costes de energía, tratamiento de aguas blancas,
importante para reciclaje de aguas residuales, reciclaje de fibra
lignocelulósica tal como desentintado y tratamiento de fibras
secundarias y utilización de residuos de madera (S.D, Mansfield y
A.R. Esteghlalian en S.D, Mansfield y J.N. Saddler (Eds.),
Applications of Enzymes to Lignocellulosics, ACS Symposium Series
855, Washington, D.C., 2003, págs. 2-29).
La presente invención es descrita adicionalmente
por los siguientes ejemplos, los cuales no limitan el alcance de la
invención.
Los productos químicos usados como tampones y
sustratos fueron productos comerciales de al menos calidad
reactiva.
La cepa de levadura de Saccharomyces
cerevisiae YNG318 (MAT\alpha, ura3-52,
leu-2\Delta2, pep4\Delta1,
his4-539, cir^{+}) fue usada para expresar las
beta-glucosidasas de Aspergillus oryzae y
Aspergillus fumigatus y sus variantes. Las cepas bacterianas
usadas para generar plásmidos fueron células de Epicurian
coli XL-10 Gold ultracompetente, células de
Epicurian coli XL1-Blue competente para
subclonación y células ultracompetentes de Epicurian coli
SURE para electroporación (Stratagene, La Jolla, CA). La cepa de
Aspergillus oryzae Jal250 (WO 99/61651) fue usada para la
expresión de la beta-glucosidasa de Aspergillus
oryzae. Aspergillus fumigatus PaHa34 fue usada como la
fuente de beta-glucosidasa Familia GH3A.
El medio YPD fue compuesto por litro de 10 g de
extracto de levadura, 20 g de bacto triptona y 40 ml de glucosa al
50%.
El medio de selección de levadura fue compuesto
por litro de 6,7 g de base nitrogenada de levadura, 0,8 g de mezcla
de suplemento completo (CSM, Qbiogene, Inc., Carlsbad, CA; sin
uracilo y con 40 mg/ml de adenina), 5 g de ácidos de casamino (sin
aminoácidos), 100 ml de 0,5 M de succinato pH 5,0, 40 ml de glucosa
al 50%, 1 ml de 100 mM de CuSO_{4}, 50 mg de ampicilina y 25 mg
de cloranfenicol.
El medio de placa de selección de levadura fue
compuesto por litro de medio de selección de levadura suplementado
con 20 g de bacto agar y 150 mg de
5-bromo-4-cloro-3-indolil-beta-D-glucopiranósido
(X-Glc, INALCO SPA, Milán, Italia) pero sin
ampicilina y cloranfenicol.
El medio M400 está compuesto por litro de 50 g
de maltodextrina, 2 g de MgSO_{4}\cdot7H_{2}O, 2 g de
KH_{2}PO_{4}, 4 g de ácido cítrico, 8 g de extracto de levadura,
2 g de úrea, 0,5 ml de solución de metales traza AMG y 0,5 g de
CaCl_{2}.
La solución de metales traza AMG fue compuesta
por litro de 14,3 g de ZnSO_{4}\cdot7H_{2}O, 2,5 g de
CuSO_{4}\cdot5H_{2}O, 0,5 g de NiCl_{2}\cdot6H_{2}O, 13,
8 g de FeSO_{4}\cdot7H_{2}O, 8,5 g de
MnSO_{4}\cdotH_{2}O y 3 g de ácido cítrico.
1X Bs fue compuesto por litro de 2 g de
MgSO_{4}\cdot7H_{2}O, 2 g de K_{2}SO_{4} y 10 g de
KH_{2}PO_{4}.
Las placas de selección de Aspergillus
oryzae de medio mínimo fueron compuestas por litro de 6 g de
NaNO_{3}, 0,52 g de KCl, 1,52 g de KH_{2}PO_{4}, 1 ml de
solución de elementos traza COVE, 20 g de agar Noble, 20 ml de
glucosa al 50%, 2,5 ml de 20% de MgSO_{4}\cdot7H_{2}O.
La solución de elementos traza COVE fue
compuesta por litro de 0,04 g de NaB_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O,
0,4 g de CuSO_{4}\cdot5H_{2}O, 1.2 g de
FeSO_{4}\cdot7H_{2}O, 0,7 g de MnSO_{4}\cdotH_{2}O, 0,8
g de Na_{2} MoO_{2}\cdot2H_{2}O y 10 g de
ZnSO_{4}\cdot7H_{2}O.
El tampón para lisis de levadura fue compuesto
por dodecil sulfato de sodio (SDS) al 1%, 10 mM de
tris-HCl y 1 mM EDTA, pH 8,0.
El medio de dextrosa de patata fue compuesto por
litro de 39 gramos de dextrosa de patata (Difco).
Las placas de PDA fueron compuestas por litro de
39 gramos de agar de dextrosa de patata (Difco).
El medio MDU2BP fue compuesto por litro de 45 g
de maltosa, 1 g de MgSO_{4}\cdot7H_{2}O, 1g de NaCl, 2 g de
K_{2}SO_{4}, 12 g de KH_{2}PO_{4}, 7 g de extracto de
levadura, 2 g de úrea y 0,5 ml de solución de metales traza AMG, pH
a 5,0.
El ADN plásmido de cepas de E. coli fue
preparado usando un BioRobot 9600 (QIAGEN, Inc., Chatsworth,
CA).
La secuenciación del ADN fue realizada en un
ABI3700 (Applied Biosystems, Foster City, CA) usando química de
terminador colorante (Giesecke et al., 1992, Journal of
Virol. Methods 38: 47-60). Las secuencias fueron
ensambladas con el uso de phred/phrap/consed (University of
Washington, Seattle WA) con cebadores específicos de secuencia.
Un fragmento de ADN de 2.605 pares de bases que
comprende la región del codón de inicio ATG al codón de detención
TAA de la secuencia codificante de beta-glucosidasa
de Aspergillus oryzae (SEC ID nº: 1 para la secuencia de
ADNc y SEC ID nº: 2 para la secuencia de aminoácidos deducida) fue
amplificado por PCR de pJaL660 (WO 2002/095014) como molde con los
cebadores 992127 (sentidos) y 992328 (antisentidos) mostrados más
abajo.
992127: | 5'-GCAGATCTACCATGAAGCTTGGTTGGATCGAG-3' | (SEC ID nº: 3) |
992328: | 5'-GCCTCGAGTTACTGGGCCTTAGGCAGCGAG-3' | (SEC ID nº: 4) |
El cebador 992127 tiene un sitio Bg/II
corriente arriba y el cebador 992328 tiene un sitio Xho I
corriente abajo.
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de PCR 1X con MgCl_{2} (Roche
Applied Science, Manheim, Alemania), 0,25 mM de dNTPs, 50 \muM de
cebador 992127, 50 \muM de cebador 992328, 80 ng de pJaL660, y
2,5 unidades de Pwo ADN-polimerasa (Roche
Applied Science, Manheim, Alemania). Las reacciones fueron
incubadas en un Eppendorf Mastercycler 5333 (Eppendorf Scientific,
Inc., Westbury, NY) programadas durante 1 ciclo a 94ºC durante 5
minutos, seguidos de 25 ciclos cada uno a 94ºC durante 60 segundos,
55ºC durante 60 segundos, y 72ºC durante 120 segundos (extensión
final de 10 minutos). El producto de PCR luego fue subclonado en el
vector PCR-Blunt II-TOPO usando el
equipo de clonación PCR-Blunt
II-TOPO (Invitrogen, Carlsbad, CA) siguiendo las
instrucciones del fabricante para generar plásmido pSATe101 (Figura
1). El plásmido pSATe101 fue digerido con Bg/II y
XhoI para liberar el gen de beta-glucosidasa.
Los productos reactivos fueron aislados en un gel de agarosa al
1,0% usando 40 mM de Tris-acetato-1
mM de tampón de EDTA (TAE) donde una banda de producto de 2,6 kb
fue cortada del gel y purificada usando un equipo de extracción de
gel QIAquick (QIAGEN Inc., Valencia, CA) según las instrucciones
del fabricante.
El producto de PCR de 2,6 kb fue digerido y
clonado en los sitios Bam HI y Xho I del vector de 2
\mum de expresión de levadura pCu426 inducible del cobre (Labbe y
Thiele, 1999, Methods Enzymol. 306: 145-53) para
generar pSATe111 (Figura 2).
\vskip1.000000\baselineskip
El vector de expresión pMJ04 fue construido por
PCR amplificando el terminador del gen de exocelobiohidrolasa 1
(cbh1) de Trichoderma reesei de ADN genómico de
Trichoderma reesei RutC30 (Montenecourt y Eveleigh, 1979,
Adv, Chem. Ser. 181: 289 301) usando cebadores 993429 (antisentido)
y 993428 (sentido) mostrados más abajo. El cebador de antisentido
fue creado genéticamente para que tuviera un sitio Pac I en el
extremo 5' y un sitio Spe I en el extremo 3' del cebador de
sentido.
Cebador 993429 (antisentido):
5'-AACGTTAATTAAGGAATCGTTTTGTGTTT-3' | (SEC ID nº: 5) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993428 (sentido):
5'-AGTACTAGTAGCTCCGTGGCGAAAGCCTG-3' | (SEC ID nº: 6) |
El ADN genómico de Trichoderma reesei
RutC30 fue aislado usando un equipo DNeasy Plant Maxi (Qiagen,
Chatsworth, CA).
\newpage
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X TermoPol (New England
Biolabs, Beverly, MA), 0,3 mM de dNTPs, 100 ng de ADN genómico de
Trichoderma reesel RutC30, 0,3 \muM de cebador 993429, 0,3
\muM de cebador 993428 y 2 unidades de Vent ADN polimerasa (New
England Biolabs, Beverly, MA). Las reacciones fueron incubadas en
un Eppendorf Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 5
ciclos cada uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a 50ºC, y 60
segundos a 72ºC, seguidos de 25 ciclos cada uno durante 30 segundos
a 94ºC, 30 segundos a 65ºC, y 120 segundos a 72ºC (final extensión
de 5 minutos). Los productos reactivos fueron aislados en un gel de
agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una banda de producto de
229 pares de bases fue cortada del gel y purificada usando un equipo
de extracción de gel QIAquick.
El fragmento de PCR resultante fue digerido con
PacI y SpeI y fue ligado en pAlLo01 digerido con las
mismas enzimas de restricción usando un equipo Rapid Ligation Kit
(Roche, Indianapolis, IN), para generar pMJ04 (Figura 3).
\vskip1.000000\baselineskip
El plásmido de expresión pCaHj568 fue construido
a partir de pCaHj170 (patente U.S. 5.763.254) y pMT2188. El
plásmido pCaHj170 comprende la región de codificación de
endoglucanasa V de Humicola insolens (EGV). El plásmido
pMT2188 fue construido de la siguiente manera: El origen de
replicación pUC19 fue amplificado por PCR de pCaHj483 (WO 98/00529)
con los cebadores 142779 e 142780 mostrados más abajo El cebador
142780 introducido un sitio Bbu I en el fragmento de
PCR.
142779: | 5'-TTGAATTGAAAATAGATTGATTTAAAACTTC-3' | (SEC ID nº: 7) |
142780: | 5'-TTGCATGCGTAATCATGGTCATAGC-3' | (SEC ID nº: 8) |
El sistema Expand PCR (Roche Molecular
Biochemicals, Basel, Suiza) fue usado para la amplificación
siguiendo las instrucciones del fabricante y las posteriores
amplificaciones por PCR. Los productos de PCR fueron separados en
un gel de agarosa al 1% usando tampón TAE y un fragmento de 1160
pares de bases fue aislado y purificado usando un equipo de
centrifugación de extracción de gel Jetquick (Genomed, Wielandstr,
Alemania).
El gen URA3 fue amplificado del vector de
clonación de Saccharomyces cerevisiae pYES2 (Invitrogen,
Carlsbad, CA) usando cebadores 140288 y 142778 a continuación.
Cebador 140288 introducido en un sitio Eco RI en el
fragmento de PCR.
140288: | 5'-TTGAATTCATGGGTAATAACTGATAT-3' | (SEC ID nº: 9) |
142778: | 5'-AAATCAATCTATTTTCAATTCAATTCATCATT-3' | (SEC ID nº: 10) |
Los productos de PCR fueron separados en un gel
de agarosa al 1% usando tampón TAE y un fragmento de 1126 pares de
bases fue aislado y purificado usando un equipo de centrifugación de
extracción de gel Jetquick.
Los dos fragmentos de PCR fueron fusionados
mediante la mezcla y amplificación usando los cebadores 142780 e
140288 mostrados más arriba por empalme de método de superposición
(Horton et al., 1989, Gene 77: 61-68). Los
productos de PCR fueron separados en un gel de agarosa al 1% usando
tampón TAE y un fragmento de 2263 pares de bases fue aislado y
purificado usando un equipo de centrifugación de extracción de gel
Jetquick.
El fragmento resultante fue digerido con
Eco RI y BbuI y ligado al fragmento más grande de
pCaHj483 digerido con las mismas enzimas. La mezcla de ligadura fue
usada para transformar la cepa de pyrF-negativa E.
coli DB6507 (ATCC 35673) hecha competente por el método de
Mandel y Hlga, 1970, J. Mol. Biol. 45: 154. Los transformantes
fueron seleccionados en medio M9 sólido (Sambrook et al.,
1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2º edición, Cold
Spring Harbor Laboratory Press) suplementados por litro con 1 g de
casaminoácidos, 500 \mug de tiamina y 10 mg de canamicina. Un
plásmido de un transformante fue aislado y designado pCaHj527
(Figura 4).
El promotor de NA2-tpi presente
en pCaHj527 fue sometido a mutagénesis dirigida a un sitio por un
enfoque de PCR simple. Los nucleótidos 134-144
fueron convertidos de GTACTAAAACC a CCGTTAAATTT usando el cebador
mutagénico 141223:
Cebador 141223:
5'-GATGCTGTTGACTCCGGAAATTTAACGGTTTGGTCTTGCATCCC-3' | (SEC ID nº: 11) |
\newpage
Los nucleótidos 423-436 fueron
convertidos de ATGCAATTTAAACT a CGGCAATTTAACGG usando el cebador
mutagénico 141222:
Cebador 141222:
5'-GGTATTGTCCTGCAGACGGCAATTTAACGGCTTCTGCGAATCGC-3' | (SEC ID nº: 12) |
El plásmido resultante fue designado pMT2188
(Figura 5).
La región de codificación de endoglucanasa V de
Humicola insolens fue transferida de pCaHj170 como un
fragmento Bam HI-Sal I en pMT2188 digerida con
Bam HI y Xho I para generar pCaHj568 (Figura 6).
\vskip1.000000\baselineskip
El vector de expresión pMJ05 fue construido por
PCR amplificando la región de codificación de endoglucanasa V de
Humicola insolens de 915 pares de bases de pCaHj568 usando
los cebadores HiEGV-F y HiEGV-R
mostrados más abajo.
HiEGV-F (sentido): | 5'-AAGCTTAAGCATGCGTTCCTCCCCCCTCC-3' | (SEC ID nº: 13) |
HiEGV-R (antisentido): | 5'-CTGCAGAATTCTACAGGCACTGATGGTACCAG-3' | (SEC ID nº: 14) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X TermoPol, 0.3 mM de
dNTPs, 10 ng de plásmido pCaHj568, 0,3 \muM de cebador
HiEGV-F, 0,3 \muM de cebador
HiEGV-R y 2 unidades de Vent ADN polimerasa. Las
reacciones fueron incubadas en un Eppendorf Mastercycler 5333
programado de la siguiente manera: 5 ciclos cada uno durante 30
segundos a 94ºC, 30 segundos a 50ºC, y 60 segundos a 72ºC, seguidos
de 25 ciclos cada uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a
65ºC, y 120 segundos a 72ºC (final extensión de 5 minutos). Los
productos reactivos fueron aislados en un gel de agarosa al 1,0%
usando tampón TAE donde una banda de producto de 937 pares de bases
fue cortado del gel y purificado usando un equipo de extracción de
gel QIAquick según las instrucciones del fabricante.
Este fragmento purificado de 937 pares de bases
fue usado como ADN molde para amplificaciones posteriores usando
los siguientes cebadores:
HiEGV-R
(antisentido):
\hskip1.4cm5'-CTGCAGAATTCTACAGGCACTGATGGTACCAG-3'
\hskip0.7cm(SEC ID nº: 15)
HiEGV-F-superposición
(sentido): 5'-ACCGCGGACTGCGCATCATGCGTTCCTCCCCCCTCC-3'
(SEC ID nº:
16)
Las secuencias del cebador en cursiva son
homólogas a 17 pares de bases del promotor cbh1 de
Trichoderma reesei y las secuencias de cebador subrayadas
son homólogas a 29 pares de bases de la región de codificación de
endoglucanasa V de Humicola insolens. La superposición de 36
de pares de bases entre el promotor y la secuencia codificante
permitió la fusión precisa del fragmento de 994 pares de bases que
comprende el promotor cbh1 de Trichoderma reesei al
fragmento de 918 pares de bases que comprende marco de lectura
abierto de la endoglucanasa V de Humicola insolens.
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X ThermoPol, 0,3 mM de
dNTPs, 1 ul de fragmento de PCR purificado de 937 pares de bases,
0,3 \muM de cebador de
hiEGV-F-superposición, 0.3 \muM
de cebador HiEGV-R y 2 unidades de Vent ADN
polimerasa. Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf
Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 5 ciclos cada
uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a 50ºC, y 60 segundos a
72ºC, seguidos de 25 ciclos cada uno durante 30 segundos a 94ºC, 30
segundos a 65ºC, y 120 segundos a 72ºC (final extensión de 5
minutos). Los productos reactivos fueron aislados en un gel de
agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una banda de producto de 945
pares de bases fue cortado del gel y purificado usando un equipo de
extracción de gel QIAquick según las instrucciones del
fabricante.
Se realizó una PCR separada para amplificar la
secuencia del promotor cbh1 de Trichoderma reesei que
se extiende de 994 pares de bases corriente arriba del codón de
iniciación ATG del gen de ADN genómico RutC30 de Trichoderma
reesei usando los siguientes cebadores (el cebador de sentido
fue creado genéticamente para tener un sitio de restricción de
Sal I en el extremo 5'):
TrCBHIpro-F (sentido): | 5'-AAACGTCGACCGAATGTAGGATTGTTATC-3' | (SEC ID nº: 17) |
TrCBHIpro-R (antisentido): | 5'-GATGCGCAGTCCGCGGT-3' | (SEC ID nº: 18) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X ThermoPol, 0.3 mM de
dNTPs, 100 ng de ADN genómico RutC30 de Trichoderma reesei,
0,3 \muM de cebador TrCBHIpro-F, 0,3 \muM de
cebador TrCBHIpro-R, y 2 unidades de Vent ADN
polimerasa. Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf
Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada
uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a 55ºC, y 120 segundos
a 72ºC (extensión final de 5 minutos). Los productos reactivos
fueron aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE
donde un producto de banda de 998 pares de bases fue cortado del
gel y purificado usando un equipo de extracción de gel QIAquick
según las instrucciones del fabricante.
El fragmento de PCR purificado de 998 pares de
bases fue usado para como ADN molde para amplificaciones
posteriores usando los siguientes cebadores:
TrCBHIpro-F: | 5'-AAACGTCGACCGAATGTAGGATTGTTATC-3' | (SEC ID nº: 19) |
TrCBHIpro-R-superposición:
5'-GGAGGGGGGAGGAACGCATGATGCGCAGTCCGCGGT-3' (SEC ID nº:
20)
Las secuencias en cursiva son homólogas a 17
pares de bases del promotor cbh1 de Trichoderma
reesei y las secuencias subrayadas son homólogas a 29 pares de
bases de la región de codificación de la endoglucanasa V de
Humicola insolens. La superposición de 36 de pares de bases
entre el promotor y la secuencia codificante permitió la fusión
precisa del fragmento de 994 pares de bases que comprende el
promotor cbh1 de Trichoderma reesei al fragmento de
918 pares de bases que comprende el marco de lectura abierto de
endoglucanasa V de Humicola insolens.
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X ThermoPol, 0,3 mM de
dNTPs, 1 ul de fragmento de PCR purificado de 998 pares de bases,
0,3 \muM de cebador de TrCBH1pro-F, 0,3 \muM de
cebador TrCBH1pro-R-superposición y
2 unidades de Vent ADN polimerasa. Las reacciones fueron incubadas
en un Eppendorf Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera:
5 ciclos cada uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a 50ºC, y
60 segundos a 72ºC, seguidos de 25 ciclos cada uno durante 30
segundos a 94ºC, 30 segundos a 65ºC, y 120 segundos a 72ºC
(extensión final de 5 minutos). Los productos reactivos fueron
aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una
banda de producto de 1017 pares de bases fue cortado del gel y
purificado usando un equipo de extracción de gel QIAquick según las
instrucciones del fabricante.
El fragmento de PCR del promotor cbh1 de
Trichoderma reesei de 1017 pares de bases y los fragmentos
de PCR de endoglucanasa V de Humicola insolens de 945 pares
de bases fueron usados como ADN molde para la amplificación
posterior usando los siguientes cebadores para fusionar precisamente
el promotor cbh1 de Trichoderma reesei de 994 pares
de bases a la región de codificación de endoglucanasa V de Humicola
insolens de 918 pares de bases usando PCR de superposición.
TrCBHIpro-F: | 5'-AAACGTCGACCGAATGTAGGATTGTTATC-3' | (SEC ID nº: 21) |
HiEGV-R: | 5'-CTGCAGAATTCTACAGGCACTGATGGTACCAG-3' | (SEC ID nº: 22) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de reacción 1X ThermoPol, 0,3 mM de
dNTPs, 0,3 \muM de cebador TrCBH1pro-F, 0,3 \muM
de cebador HiEGV-R y 2 unidades de Vent ADN
polimerasa. Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf
Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 5 ciclos cada
uno durante 30 segundos a 94ºC, 30 segundos a 50ºC, y 60 segundos a
72ºC, seguidos de 25 ciclos cada uno durante 30 segundos a 94ºC, 30
segundos a 65ºC, y 120 segundos a 72ºC (extensión final de 5
minutos). Los productos reactivos fueron aislados en un gel de
agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una banda de producto de
1926 pares de bases fue cortada del gel y purificada usando un
equipo de extracción de gel QIAquick según las instrucciones del
fabricante.
El fragmento de 1926 pares de bases resultante
fue clonado en vector
PCR-Blunt-II-TOPO
(Invitrogen, Carlsbad, CA) usando el equipo de clonación ZeroBlunt
TOPO PCR siguiendo el protocolo del fabricante. El plásmido
resultante fue digerido con NotI y SalI y el fragmento
de 1926 pares de bases fue purificado y ligado en el vector de
expresión pMJ04, que también fue digerido con las mismas dos enzimas
de restricción, para generar pMJ05 (Figura 7).
\vskip1.000000\baselineskip
Un fragmento de ADN de 2586 pares de bases que
se extiende del codón de iniciación ATG al codón de detención de
TAA de la secuencia codificante de beta-glucosidasa
de Aspergillus oryzae (SEC ID nº: 1 para la secuencia de
ADNc y SEC ID nº: 2 para la secuencia de aminoácidos deducida; E.
coli DSM 14240) fue amplificada por PCR de pJaL660 (WO
2002/095014) como molde con los cebadores 993467 (sentido) y 993456
(antisentido) que se muestran a continuación. Un sitio Spe I
fue creado genéticamente en el extremo 5' del cebador antisentido
para facilitar la ligadura. Las secuencias de cebador en cursiva son
homólogas al promotor cbh1 de 24 pares de bases de
Trichoderma reesei y las secuencias subrayadas son homólogas
a la región de codificación de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae de 22 pares de bases.
Cebador 993467:
5'-ATAGTCAACCGCGGACTGCGCATCATGAAGCTTGGTTGGATCGAGG-3' (SEC ID nº: 23) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993456:
5'-ACTAGTTTACTGGGCCTTAGGCAGCG-3' | (SEC ID nº: 24) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx
(Invitrogen, Carlsbad, CA), 0,25 mM de dNTPs, 10 n de pJaL660, 6,4
\muM de cebador 993467, 3,2 \muM de cebador 993456, 1 mM de
MgCl2 y 2,5 unidades de polimerasa Pfx (Invitrogen, Carlsbad,
California). Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf
Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada
uno durante 60 segundos a 94ºC, 60 segundos a 55ºC, y 180 segundos
a 72ºC (final extensión de 15 minutos). Los productos reactivos
fueron aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde
una banda de producto de 2586 pares de bases fue cortada del gel y
purificada usando un equipo de extracción de gel QIAquick según las
instrucciones del fabricante.
Una PCR separada fue realizada para amplificar
la secuencia del promotor cbh1 de Trichoderma reesei
que se extiende de 1000 pares de bases corriente arriba del codón de
iniciación ATG del gen, usando de cebador 993453 (sentido) y
cebador 993463 (antisentido) mostrados más abajo para generar un
fragmento de PCR de 1000 pares de bases. Las secuencias de cebador
en cursiva son homólogas del promotor cbh1 de Trichoderma
reesei de 24 pares de bases y las secuencias de cebador
subrayadas son homólogas de la región de codificación de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de 22
pares de bases. La superposición del promotor de 46 pares de bases
entre la secuencia codificante permitió la fusión precisa del
fragmento de 1000 pares de bases que comprende el promotor
cbh1 de Trichoderma reesei al fragmento de 2586 pares
de bases que comprende el marco de lectura abierto de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae.
Cebador 993453:
5'-GTCGACTCGAAGCCCGAATGTAGGAT-3' | (SEC ID nº: 25) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993463:
5'-CCTCGATCCAACCAAGCTTCATGATGCGGAGTCCGCGGTTGAGTA-3' | (SEC ID nº: 26) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx, 0,25 mM de
dNTPs, 100 ng de ADN genómico RutC30 de Trichoderma
reesei, 6,4 \muM de cebador 993453, 3.2 \muM de cebador
993463, 1 mM de MgCl_{2} y 2,5 unidades de polimerasa Pfx.
Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf Mastercycler 5333
programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada uno durante 60
segundos a 94ºC, 60 segundos a 55ºC, y 180 segundos a 72ºC
(extensión final de 15 minutos). Los productos reactivos fueron
aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una
banda de producto de 1000 pares de bases fue cortada del gel y
purificada usando un equipo de extracción de gel QIAquick según las
instrucciones del fabricante.
Los fragmentos purificados fueron usados como
ADN molde para amplificación posterior usando el cebador 993453
(sentido) y el cebador 993456 (antisentido) mostrado más arriba para
fusionar precisamente el promotor cbh1 de Trichoderma
reesei de 1000 pares de bases a la
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de
2586 pares de bases por PCR de superposición.
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx, 0,25 mM
de dNTPs, 6,4 \muM de cebador 99353, 3,2 \muM de cebador 993456,
1 mM de MgCl_{2} y 2,5 unidades de polimerasa Pfx. Las
reacciones fueron incubadas en un Eppendorf Mastercycler 5333
programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada uno durante 60
segundos a 94ºC, 60 segundos a 60ºC, y 240 segundos a 72ºC
(extensión final de 15 minutos).
El fragmento de 3586 pares de bases resultante
fue digerido con Sal I y Spe I y ligado en pMJ04,
digerido con las mismas dos enzimas de restricción, para generar
pSMai130 (Figura 8).
\vskip1.000000\baselineskip
La región de codificación de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae (menos
la secuencia señal nativa putativa, véase la Figura 9) de
Lys-20 al codón de detención TAA fue amplificada por
PCR a partir de pJaL660 (WO 2002/095014) como molde con cebador de
993728 (sentido) y cebador 993727 (antisentido) que se muestran más
abajo. Las secuencias en cursiva son homólogas de la secuencia señal
de endoglucanasa V de Humicola insolens de 20 pares de bases
y las secuencias subrayadas son homólogas de la región de
codificación de beta-glucosidasa de Aspergillus
oryzae de 22 pares de bases. Un sitio Spe I fue creado
genéticamente en el extremo 5' del cebador antisentido.
Cebador 993728:
5'-TGCCGGTGTTGGCCCTTGCCAAGGATGATCTCGCGTACTCCC-3' | (SEC ID nº: 27) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993727:
5'-GACTAGTCTTACTGGGCCTTAGGCAGCG-3' | (SEC ID nº: 28) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx, 0,25 mM
de dNTPs, 10 ng de pJaL660, 6,4 \muM de cebador 993728, 3,2 \muM
de cebador 993727 1 mM de MgCl_{2} y 2,5 unidades de polimerasa
Pfx. Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf
Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada
uno durante 60 segundos a 94ºC, 60 segundos a 55ºC, y 180 segundos
a 72ºC (extensión final de 15 minutos). Los productos reactivos
fueron aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE
donde una banda de producto de 2523 pares de bases fue cortada del
gel y purificada usando un equipo de extracción de gel QIAquick
según las instrucciones del fabricante.
Una amplificación por PCR separada fue realizada
para amplificar el promotor cbh1 de Trichoderma
reesei de 1000 pares de bases y secuencia señal de endoglucanasa
V de Humicola insolens putativa de 63 pares de bases (codón
de iniciación ATG a Ala-21, Figura 10, SEC ID nº:
29), usando un cebador 993724 (sentido) y cebador 993729
(antisentido) que se muestran más abajo. Las secuencias de cebador
en cursiva son homólogas de la secuencia señal de endoglucanasa V
de Humicola insolens de 20 pares de bases y las secuencias de
cebador subrayadas son homólogas de la región de codificación de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de 22
pares de bases. El plásmido pMJ05, que comprende la región de
codificación de endoglucanasa V de Humicola insolens bajo el
control del promotor cbh1 fue usado como un molde para generar un
fragmento de 1063 pares de bases que comprende el fragmento de la
secuencia señal de endoglucanasa V de Humicola
insolens/promotor cbh1 de Trichoderma reesei. Una
superposición de 42 pares de bases fue compartida entre la secuencia
señal de endoglucanasa V de Humicola insolens/promotor
cbh1 de Trichoderma reesei y la secuencia codificante
de Aspergillus oryzae para proporcionar un enlace perfecto
entre el promotor y el codón de iniciación ATG de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de
2523 pares de bases.
Cebador 993724:
5'-ACGCGTCGACCGAATGTAGGATTGTTATCC-3' | (SEC ID nº: 30) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993729:
5'-GGGAGTACGCGAGATCATCCTTGGCAAGGGCCAACACCGGCA-3' | (SEC ID nº: 31) |
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx, 0,25 mM
de dNTPs, 10 ng/\mul de pMJ05, 6,4 \muM de cebador 993728, 3,2
\muM de cebador 993727, 1 mM de MgCl_{2} y 2,5 unidades de
polimerasa Pfx. Las reacciones fueron incubadas en un
Eppendorf Mastercycler 5333 programado de la siguiente manera: 30
ciclos cada uno durante 60 segundos a 94ºC, 60 segundos a 60ºC, y
240 segundos a 72ºC (extensión final de 15 minutos). Los productos
reactivos fueron aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando
tampón TAE donde una banda de producto de 1063 pares de bases fue
cortada del gel y purificada usando un equipo de extracción de gel
QIAquick según las instrucciones del fabricante.
Los fragmentos de superposición purificada
fueron usados como un molde para la amplificación usando cebador
993724 (sentido) y cebador 993727 (antisentido) anteriormente
descritos para fusionar precisamente el fragmento de 1063 pares de
bases que comprende la secuencia señal de endoglucanasa V de
Humicola insolens/promotor cbh1 de Trichoderma
reesei al fragmento de 2523 pares de bases que comprende el
marco de lectura abierto de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae por PCR de superposición.
Las reacciones de amplificación (50 \mul)
fueron compuestas por tampón de amplificación Pfx, 0,25 mM
de dNTPs, 6,4 \muM de cebador 993724, 3,2 \muM de cebador
993727,1 mM de MgCl_{2} y 2,5 unidades de polimerasa Pfx.
Las reacciones fueron incubadas en un Eppendorf Mastercycler 5333
programado de la siguiente manera: 30 ciclos cada uno durante 60
segundos a 94ºC, 60 segundos a 60ºC, y 240 segundos a 72ºC
(extensión final de 15 minutos). Los productos reactivos fueron
aislados en un gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una
banda de producto de 3591 pares de bases fue cortado del gel y
purificado usando un equipo de extracción de gel QIAquick según las
instrucciones del fabricante.
El fragmento de 3591 pares de bases resultante
fue digerido con SalI y Spe I y ligado en pMJ04
digerido con las mismas enzimas de restricción para generar pSMai135
(Figura 11).
\vskip1.000000\baselineskip
El plásmido pALFd1 fue generado de pSATe111 para
cambiar la señal de secreción de beta-glucosidasa
de Aspergillus oryzae nativa con la señal de secreción de la
endoglucanasa V de Humicola insolens para mejorar la
producción y la secreción de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae en Saccharomyces cerevisiae. El
plásmido pSATe111 fue digerido con XhoI y SpeI para
liberar un fragmento de 2,6 kb (beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae) y un fragmento de 6 kb (resto del
vector). La digestión fue realizada en un gel de agarosa al 0,7%
usando tampón TAE y el fragmento de 6 kb fue aislado por
purificación de gel usando un equipo de extracción de gel QIAquick
(QIAGEN Inc., Valencia, CA) siguiendo el protocolo del fabricante y
ligado al fragmento de PCR de 2,6 kb, con la región de codificación
de beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae
(menos la secuencia señal de secreción) y la secuencia señal de
endoglucanasa V de Humicola insolens, que fue amplificada de
pSMai135 usando cebadores 993950 y 993951 que se muestran más abajo.
Los cebadores contienen sitios de restricción Spe I y Xho I en sus
extremos para subclonación posterior en los sitios de restricción
Spe I y Xho I de pSATe111.
Cebador 993950:
5'-AATCCGACTAGTGGATCTACCATGCGTTCCTCCCCCCTCC-3' | (SEC ID nº: 32) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador 993951:
5'-GCGGGCCTCGAGTTACTGGGCCTTAGGCAGCG-3' | (SEC ID nº: 33) |
Las reacciones de amplificación (100 \mul)
fueron compuestas por tampón ThermoPol de PCR, 0,20 mM de dNTPs,
0,14 \mug de ADN plásmido de pSMai135, 50 \muM de cebador
993950, 50 \muM de cebador 993951 y 2 unidades de Vent ADN
polimerasa. Las reacciones fueron incubadas en un Termociclador
RoboCycler de gradiente 40 (Stratagene, la Jolla, CA) programado de
la siguiente manera: un ciclo de 1 minuto a 95ºC, y 25 ciclos cada
uno durante 1 minuto a 95ºC, 1 minuto a 60 o 64ºC y 3 minutos a 72ºC
(extensión final de 10 minutos). Los productos reactivos fueron
visualizados en un gel de agarosa al 0,7% usando tampón TAE. Los
fragmentos de 2.6 kb resultantes fueron purificados usando una
purificación por PCR PCR MinElute (Qiagen, Chatsworth, CA) según
las instrucciones del fabricante. Los fragmentos purificados fueron
combinados y digeridos con SpeI y Xho I y ligados en
pSATe111 digerido con las mismas dos enzimas de restricción para
generar pALFd1 (Figura 12).
\vskip1.000000\baselineskip
En un esfuerzo por identificar regiones en la
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae que
son criticas para la termoestabilidad de la proteína, el gen entero
de beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de
tipo salvaje fue mutagenizado usando PCR con tendencia al error con
secuencias homólogas al vector de expresión de levadura pSATe111,
que puede sufrir recombinación in vivo entre dominios
homólogos de fragmentos diferentes. Este proceso generó plásmidos
de replicación circulares de una combinación de vector linealizado y
productos de PCR.
El cebador 992328 (del Ejemplo 1) y el cebador
AoJal660.2, que se muestra más abajo, fueron usados en la
amplificación por PCR con tendencia al error del gen de
beta-glucosidasa de pSATe101 para generar secuencias
mutagenizadas que podrían ser clonadas en pSATe111 para la
expresión de la enzima de beta-glucosidasa en
levadura.
Cebador AoJal660.2:
5'-AGGGTGAATGGGCGGAA-3' | (SEC ID nº: 34) |
Las amplificaciones de PCR con tendencia al
error (50 \mul) fueron compuestas por tampón 1X Taq con 1,5 mM de
MgCl_{2} (Promega Corporation, Madison, WI), 60 ng de pSATe101,
0,16 mM de DATP, 0,07 mM cada uno de dCTP, dGTP y dTTP, 50 \muM
de cebador AoJA1660.2, 50 \muM de cebador 992328, 0,1 mM de MnCl2
y 5 unidades de Taq ADN polimerasa (Promega Corporation, Madison,
WI). Las reacciones de amplificación fueron incubadas como se
describe en el ejemplo 1.
El plásmido pSATe111 fue escindido por digestión
con Eco RI y Sma I y luego purificado en gel usando
resina QiaexII (QIAGEN Inc., Valencia, CA). La digestión fue
verificada por fraccionamiento de una alícuota de la digestión en
un gel de agarosa al 0,7% usando tampón TAE y coloreando con bromuro
de etidio donde los fragmentos previstos de 8,054 pares de bases
(vector escindido que contiene parte de la secuencia codificante de
beta-glucosidasa) y 672 pares de bases (del gen de
beta-glucosidasa) fueron obtenidos. La digestión
fue purificada usando resina
QiaexII.
QiaexII.
\newpage
Tres partes alícuotas de \mul de las
reacciones de la PCR de más arriba fueron mezcladas con 0,5 \mul
del vector pSATe111 escindido para cotransformación en células
competentes de Saccharomyces cerevisiae YNG318. Los
fragmentos cotransformados contuvieron al menos 250 pares de bases
de secuencia de ADN homóloga en los extremos para facilitar la
reparación de espacios del plásmido expresado. Las células
competentes de Saccharomyces cerevisiae YNG 318 fueron
preparadas antes de cada transformación siguiendo el Protocolo de
transformación de levadura YEASTMAKER (CLONTECH Laboratories, Inc.,
Palo Alto, CA) con las siguientes modificaciones: (1) El volumen de
cultivo de levadura usado para inocular la incubación durante toda
la noche (16-20 horas) fue entre
100-1.000 \mul; (2) la recuperación de células
después de la transformación fue realizada en medio YPD durante 45
minutos a 30ºC; y (3) la mezcla de transformación fue dividida en
partes alícuotas para colocar en placas en medio de placa de
selección de levadura mientras el resto de los transformantes fueron
congelados a -80ºC en un congelador de índice controlado (Nalge
Nunc International, Rochester, NY).
Las placas fueron incubadas a 30ºC durante 4
días aproximadamente. Las colonias que produjeron
beta-glucosidasa activa se volvieron azules tras la
incubación debido a la hidrólisis de
beta-glucosidasa de X-Glc. La
actividad de la biblioteca fue estimada por el porcentaje de
colonias azules obtenido. La biblioteca fue 67% activa.
\vskip1.000000\baselineskip
La biblioteca de
beta-glucosidasa primaria fue extendida en Genetix
Qtray's (placas de Petri de 22 x 22 cm, Genetics Ltd., Hampshire,
Reino Unido) e incubada durante 5 días a 30ºC. Usando un Genetix
QPix (Genetix Ltd., Hampshire, Reino Unido), las colonias activas
fueron escogidas usando selección X-Glc en placas de
96 pocillos con medio de selección de levadura. Las placas fueron
incubadas durante 7 días a 30ºC. El tampón de selección (0,1 M de
succinato pH 5) se añadió a las placas de crecimiento antes del
inicio de la pantalla. Usar un robot ORCA (Beckman Coulter,
Fullerton, CA), las placas de crecimiento fueron transportadas a un
Multimek (Beckman Coulter, Fullerton, CA) y las muestras fueron
tomadas de la placa de crecimiento y mezcladas en placas de 96
pocillos de policarbonato de fondo en V. Las muestras luego fueron
tomadas de las placas de fondo en V y dispensadas en placas de
fondo plano de 96 pocillos vacíos para un ensayo de placa inicial
con
p-nitrofenil-beta-D-glucopiranósidos
como sustrato en 0,1 M de succinato pH 5 a temperatura ambiente. La
placa de fondo en V fue transportada a un bloque de calentamiento
de 96 pocillos adaptado e incubada a 65ºC por un total de 10
minutos. Las muestras luego fueron tomadas de las placas con fondo
en V sometidas al bloque de calentamiento y dispensadas en placas
de fondo plano de 96 pocillos vacíos para un ensayo de placa final
con
p-nitrofenil-beta-D-glucopiranósidos
como sustrato en 0,1 M de succinato pH 5 a temperatura ambiente.
Las placas de ensayo iniciales y finales luego fueron transportadas
a un Multidrop (Labsystems, Vantaa, Finlandia) donde se añadió el
sustrato de
p-nitrofenil-beta-D-glucopiranósido.
Después de que el período de incubación de ensayo predeterminado
haya terminado, entre 30 y 120 minutos, las placas de ensayo
iniciales y finales fueron templadas con tampón 2 M tris pH 8. Ambas
placas fueron leídas usando un lector de placas Spectramax
(Molecular Devices, Sunnyvale, CA) a 405 nm. La proporción de la
lectura final a la lectura inicial fue calculada usando Microsoft
Excel (Microsoft Corporation, Redmond, WA) para determinar la
actividad residual del porcentaje (%AR) Según las mediciones de %AR,
la selección de las bibliotecas construidas en el Ejemplo 8
generaron dos variantes: BG13 y BG14. La actividad residual
producida por estas variantes fue 13% y 17% para BG13 y BG14,
respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Para redistribuir el ADN de las variantes de
beta-glucosidasa BG13 y BG14 del Ejemplo 9, el ADN
plásmido fue aislado de las variantes. Cada variante fue cultivada
a 30ºC durante toda la noche en 3 ml de medio de selección de
levadura con 75 \mug de cloranfenicol para prevenir la
contaminación. Las muestras de 100 \mul de los cultivos durante
toda la noche fueron centrifugadas durante 3 minutos a 13.200 x g.
El sobrenadante fue eliminado y el ADN fue aislado del granulado
restante según el protocolo descrito por Kaiser y Auer, 1993,
BioTechniques 14 (4): 552, salvo que se hayan utilizado 20 \mul de
tampón para lisis de levadura.
Los genes de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae de variantes BG13 y BG14 fueron
amplificados por PCR usando los siguientes cebadores:
Cebador anidado pSATe1115':
5'-GACATTTTTGCTGTCAGTCA-3' | (SEC ID nº: 35) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador anidado pSATe1113':
5'-AATGTTACATGCGTACACGC-3' | (SEC ID nº: 36) |
Se llevaron a cabo tres reacciones de la PCR
usando ADN rescatado de la variante BG13 como molde y 5 reacciones
usando ADN rescatado de la variante BG14. Las reacciones de
amplificación (100 \mul) fueron compuestas por 0,5 \mul de ADN
plásmido de levadura, tampón AmpliTaq 1X sin MgCl2, 125 \muM cada
uno de dATP, dCTP, dGTP y dTTP, 50 pmol de cada cebador, 1,5 mM de
MgCl_{2} y 1 unidad de ADN polimerasa de AmpliTaq (PE Applied
Biosystems, Foster City, CA). Las reacciones fueron incubadas en un
Eppendorf Mastercycler 5333 programado durante 1 ciclo a 95ºC
durante 5 minutos; 25 ciclos cada uno a 95ºC durante 1 minuto, 50ºC
durante 1 minuto; y 72ºC durante 3 minutos; y un ciclo de extensión
final a 72ºC durante 10 minutos. Las tres reacciones de la PCR para
BG13 y cinco reacciones de la PCR para BG14 fueron combinadas y
purificadas usando un equipo de purificación de PCR QIAquick
(QIAGEN Inc., Valencia, CA). El ADN fue eluido en 30 \mul de
tampón EB (QIAGEN Inc., Valencia, CA). La concentración de los
productos de PCR purificados obtenidos después de la amplificación
de cada variante fue verificada por visualización en un gel de
agarosa al 0,7% realizada en tampón TAE y coloreada con bromuro de
etidio. Cada variante produjo 125 ng de ADN por microlitro.
Para redistribuir el ADN de las variantes BG13 y
BG14, 3, 2 \mul (400 ng) del producto de PCR BG13 y 3,2 \mul
(400 ng) del producto de PCR BG14 fueron combinados con 2 \mul
(400 ng) de pSATe111 escindido preparado como se describe en el
Ejemplo 8, salvo que se haya utilizado SpeI y XhoI
para escindir el vector y luego se hayan transformado en células de
Saccharomyces cerevisiae YNG318 competentes recientemente
realizadas como se describe en el ejemplo 8. La biblioteca generada
fue 78% activa según el porcentaje de colonias azules generado.
En total, se escogieron 6.336 colonias activas
de esta biblioteca y fueron seleccionadas como se describe en el
Ejemplo 9, lo cual dio como resultado el aislamiento de 6 variantes
termoestables mejoradas, cuatro de las cuales fueron designadas
BG40; BG41; BG42 y BG43. Para la secuenciación del ADN de las
variantes BG40; BG41; BG42 y BG43, el ADN fue aislado de una
muestra de 100 \mul de caldo de selección de levadura según el
procedimiento de Kaiser y Auer, 1993, supra. El ADN aislado
fue transformado en células competentes de electroporación de E.
coli SURE según las instrucciones del fabricante. El ADN
plásmido fue aislado como se describe anteriormente y luego fue
secuenciado.
La región de codificación entera de cada gen de
variante de beta-glucosidasa de Aspergillus
oryzae fue ordenada usando 0,5 \mul de ADN plásmido y 3,2
pmol de los siguientes cebadores:
AoJal660.1: | 5'-GTTTCGGCTCAGGACTG-3' posición: 2492 hacia adelante | (SEC ID nº: 37) |
AoJal660.1a: | 5'-ACTTCCGCCCATTCACC-3' posición: 141 inversa | (SEC ID nº: 38) |
AoJal660.2: | 5'-AGGGTGAATGGGCGGAA-3' posición: 123 hacia adelante | (SEC ID nº: 39) |
AoJal660.2a: | 5'-GGCGGAAATGCTCTTGT-3' posición: 614 inversa | (SEC ID nº: 40) |
AoJal660.3: | 5'-GGATGGCGGTAGAAACT-3' posición: 469 hacia adelante | (SEC ID nº: 41) |
AoJal660.3a: | 5'-GCGGTCCAATCACTCAT-3' posición: 861 inversa | (SEC ID nº: 42) |
AoJal660.4: | 5'-GCTACGGTTGCGAGAAT-3' posición: 774 hacia adelante | (SEC ID nº: 43) |
AoJal660.4a: | 5'-CTCAAGGGCAAGGCACC-3' posición: 1232 inversa | (SEC ID nº: 44) |
AoJal660.5: | 5'-GGTGCCTTGCCCTTGAG-3' posición: 1232 hacia adelante | (SEC ID nº: 45) |
AoJal660.5a: | 5'-TTCGCTGCGGTCTTGAC-3' posición: 1629 inversa | (SEC ID nº: 46) |
AoJal660.6: | 5'-GTGGAAGAACGGCGACA-3' posición: 1591 para | (SEC ID nº: 47) |
AoJal660.6a: | 5'-CCCAGCCGTAGTTAGAA-3' posición: 2195 inv | (SEC ID nº: 48) |
AoJal660.7: | 5'-CGTCCCGATACACTCCC-3' posición: 2019 para | (SEC ID nº: 49) |
AoJal660.7a: | 5'-CCTGGAGCGGCAGTTTC-3' posición: 2573 inv | (SEC ID nº: 50) |
AoJal660.8: | 5'-GGTCGGTGTCCTTAACGG-3' posición 964 para | (SEC ID nº: 51) |
AoJal.660.8a: | 5'-ACTATCCTGCAAACACAAGC-3' posición: 292 inv | (SEC ID nº: 52) |
AoJa1660.9: | 5'-CCTTTCACTTGGGGCA-3' posición 1802 para | (SEC ID nº: 53) |
AoJal660.9a: | 5'-GGAGTTACCAGACTCCTGGC-3' posición 1756 inv | (SEC ID nº: 54) |
AoJa1660.10a: | 5'-ACCTTCCGAAACATGGTTAT-3' posición 1132 inv | (SEC ID nº: 55) |
La secuenciación indicó que había mutaciones
consistentes en los mutantes aislados que condujeron a
sustituciones de aminoácidos. La variante BG40 poseía 5 mutaciones,
en las cuales 3 de ellas condujeron a sustituciones de aminoácidos.
La primera mutación, que condujo a la sustitución G4S, fue
encontrada en la secuencia del péptido señal predicha de
beta-glucosidasa. Se encontraron tres mutaciones en
el sitio activo de la proteína, pero sólo 1 de las mutaciones
condujeron a una sustitución de aminoácido: H285Q. Se encontró una
mutación final en el dominio X de la proteína: D384N. El dominio X
es la región exterior a la región del sitio activo.
La variante BG41 obtuvo tres mutaciones con dos
de ellas que condujeron a sustituciones de aminoácidos: G161S y
H285Q. Todas las sustituciones fueron encontradas en el sitio activo
de la proteína.
La variante BG42 obtuvo tres mutaciones con dos
que fueron silenciosas. La única sustitución de aminoácido real fue
H285Q.
La variante BG43 obtuvo tres mutaciones, una
silenciosa. La sustitución de aminoácido E7V fue localizada en la
secuencia señal predicha y la sustitución de aminoácido H285Q fue
encontrada en el sitio activo de la proteína.
La única sustitución de aminoácidos encontrada
en todas las variantes aisladas fue H285Q.
\vskip1.000000\baselineskip
Para generar una biblioteca redistribuida con
varios de los mutantes previamente aislados, las regiones de
codificación de beta-glucosidasa de las variantes
BG41 y BG43 fueron amplificadas usando ADN plásmido aislado como se
describe anteriormente. Una reacción PCR de 100 \mul fue realizada
como se describe en el Ejemplo 10 salvo que se haya utilizado 200
\muM de cada DATP, DCTP, DGTP, y dTTP y tampón 1X AmpliTaq con 1,5
mM de MgCl_{2}. Los insertos de beta-glucosidasa
amplificada (BG41 y BG43) fueron purificados como se describe en el
Ejemplo 10 cada uno produciendo una concentración de ADN estimada de
125 ng por microlitro. Las regiones de codificación de las
variantes BG13 y BG14 también fueron más amplificadas y purificadas
para redistribuir usando 1 \mul de ADN plásmido en una reacción
PCR como se describe en el Ejemplo 10. El rendimiento de cada
producto purificado fue 1,250 ng por microlitro para BG13 y 125 ng
por microlitro para BG14.
Una quinta variante designada BG2 fue generada
como se describe en el Ejemplo 8 usando los cebadores descritos en
el Ejemplo 10, y aislada mediante selección como se describe en el
Ejemplo 9. El ADN de la variante BG2 también fue adicionado a la
redistribución con el ADN de BG13; BG14; BG41; BG43, pero el
análisis posterior mostró que BG2 fue un positivo falso. El
producto PCR purificado para cada mutante fue combinado (125 ng cada
uno, salvo BG14 donde se utilizaron 12,5 ng) con 400 ng de pSATe111
escindido con Spe I/Xho I para transformación por
reparación de espacio en 50 \mul de células competentes de
Saccharomyces cerevisiae YNG318 como se describe en el
Ejemplo 8. La biblioteca resultante fue 93,9% activo según el
porcentaje de colonias azules.
La selección de la biblioteca fue realizada como
se describe en el Ejemplo 9, salvo que las placas fueran incubadas
a 68ºC. En total, 15.439 clones activos fueron escogidos de la
biblioteca y fueron seleccionados, lo cual dio como resultado el
aislamiento de las variantes BG47; BG48 y BG 49, que tuvieron 53%,
87%, y 21% de actividad residual tras la incubación durante 10
minutos a 68ºC usando
p-nitrofenil-beta-D-glucopiranosida
como sustrato según se describe en el Ejemplo 9.
Para la secuenciación del ADN de las variantes
BG47; BG48 y BG 49, el ADN fue aislado como se describe en el
ejemplo 10, excepto que el ADN fuera aislado de una muestra de 500
\mul de caldo de selección de levadura y transformado células
ultracompetentes en E. coli XL-10 Gold.
La secuenciación de estos mutantes reveló que la
variante BG47 contenía una sustitución de aminoácido E7V en la
secuencia señal, una mutación silenciosa y dos sustituciones de
aminoácido en G161S y H285Q en el sitio activo. La variante BG48
contuvo las mismas mutaciones que las encontradas en la variante
BG41 más sustituciones de aminoácido en A35T en el sitio activo y
en D722G en el dominio X. La variante BG49 fue idéntica a BG43.
\vskip1.000000\baselineskip
En un esfuerzo por identificar las mejores
sustituciones en las posiciones 161 y 285, que estuvieron presentes
en la variante BG41, los nucleótidos que codifican los aminoácidos
en estas posiciones, G161S y H285Q, en BG41, fueron aleatorizados
sustituyéndolos con NN(G/C). Por lo tanto, la región que
codifica estos aminoácidos en el gen de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae fue
amplificada por PCR y transformada con el pSATe111BG41 que fue
digerido con Blp I, de modo que los fragmentos de la PCR
amplificados que son homólogos al vector de expresión de levadura
linealizada pSATe111BG41, con la excepción de los nucleótidos
degenerados, podría sufrir recombinación in vivo cuando se
transforma en Saccharomyces cerevisiae. Este proceso generó
plásmidos de replicación circulares de una combinación de vector
linealizado y productos de PCR.
El cebador BG41SDMSuperior (que contiene
nucleótidos degenerados en la posición que codifica el aminoácido
162, en negrita) y el cebador BG41SDMInferior (que contiene
nucleótidos degenerados en la posición que codifica el aminoácido
285, en negrita), que se muestran más abajo, fueron usados en la
amplificación por PCR del gen de beta-glucosidasa
de pSATe111BG41 para generar una secuencia parcial del gen de
beta-glucosidasa que contiene estas posiciones
aleatorizadas y podría ser clonada en pSATe111BG41 para la expresión
de la enzima de beta-glucosidasa en levadura.
Cebador BG41SDMSuperior:
5'-GGTAGAAACTGGGAANNSTTCTCACCAGATCCAGCCCTC-3' | (SEC ID nº: 56) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador BG41InferiorInferior:
5'-GCCTACGCCGCTGTGNNSAGCGGTCCAATCACT-3' | (SEC ID nº: 57) |
Las amplificaciones por PCR (100 \mul) estaban
compuestas de tampón de amplificación 1X Pfx, 150 ng de
pSATe111BG41, 2 \mul de 10 mM de mezcla de DATP, dTTP, DGTP y
DCTP, 3 \mul de 50 mM de MgSO_{4} 50 \muM de cebador
BG41SDMSuperior, 50 \muM de cebador BG41InferiorInferior, 2,5
unidades de ADN polimerasa Platinum Pfx (Invitrogen,
Carlsbad, CA). Las condiciones de amplificación fueron un ciclo a
95ºC durante 5 minutos; 25 ciclos cada uno a 95ºC durante 1 minuto,
52, 55, 58 o 61ºC durante 1 minuto y 72ºC durante 30 segundos; y un
ciclo final de 72ºC durante 10 minutos. El bloque de calor luego fue
a un ciclo de remojo de 4ºC.
El plásmido pSATe111BG41 fue Iinealizado por
digestión con Bip I y luego fue limpiado usando el equipo de
eliminación de nucleótidos QIAquick (QIAGEN Inc., Valencia, CA)
siguiendo las instrucciones del fabricante. Las cuatro reacciones
de PCR mencionadas fueron combinadas y limpiadas usando un equipo de
purificación de PCR QIAquick y eluidas en 10 \mul de tampón EB
siguiendo las instrucciones del fabricante. Una alícuota de 7
\mul del producto de PCR limpiado (3,5 \mug) fue combinada con
560 ng del vector pSATe111BG41 linealizado para cotransformación en
células competentes YNG318 de Saccharomyces cerevisiae como
se describe en el Ejemplo 8. La biblioteca fue 82,8% activa. La
alta actividad de esta biblioteca sugirió que la aleatorización de
la posición G161 y H285 no fue exitosa. No obstante, esta biblioteca
fue seleccionada de todos modos como se describe en el Ejemplo
9.
\vskip1.000000\baselineskip
Para obtener otra variante mejorada, una
biblioteca redistribuida con el ADN de las variantes previamente
descritas BG2; BG13; BG14 y BG48 fue construida al igual que con la
variante BG50, que surgió de la generación de una biblioteca
aleatorizada específica de sitio como se describe en el Ejemplo 12 y
fue aislada mediante selección como se describe en el Ejemplo 9. El
ADN de esta variante fue parcialmente secuenciado y tuvo las mismas
mutaciones como las presentes en su secuencia progenitora, BG41,
pero con una mutación extra: Q202R. Por lo tanto, esta variante fue
un producto de mutagénesis en la reacción de amplificación del
vector pSATe111BG41. La generación de la biblioteca fue realizada
como se describe en el Ejemplo 10. La selección de la biblioteca
fue realizada como se describe en el Ejemplo 9, excepto que las
placas fueron incubadas a 70ºC. La biblioteca condujo al
aislamiento de las variantes BG52; BG53 y BG54, que tuvo un %AR de
60%, 65%, 50%, respectivamente, a 70ºC. La secuenciación del ADN de
estas variantes fue realizada como se describe en el Ejemplo 10. La
variante BG52 tuvo las mismas sustituciones que BG48 con una
sustitución S-5P en la secuencia señal predicha. La
variante BG53 tuvo las mismas sustituciones que BG41 con la adición
de una sustitución Q202R y la misma sustitución de aminoácido D7224
presente en BG48. BG54 contuvo las siguientes sustituciones: S15P,
G161S, Q202R y H285Q.
La tabla 1 resume las variantes obtenidas de la
selección de las bibliotecas primarias o redistribuidas y sus
sustituciones de aminoácidos. La tabla 2 muestra la termoestabilidad
de las variantes a 65ºC, 68ºC y 70ºC durante 10 minutos. Las
mutaciones en la secuencia de ADN que condujeron a sustituciones de
aminoácido están en negrita. Las mutaciones en la secuencia de ADN
que no condujeron a sustituciones de aminoácido están en texto
sencillo.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las muestras de beta-glucosidasa
fueron diluidas en el mismo tampón como el usado en el Ejemplo 9 a
la misma actividad en relación de una con otra. La muestra fue
dividida en dos tubos de ensayo de polipropileno, una parte de la
muestra fue incubada sumergida en un baño María de temperatura
controlada y la otra parte fue incubada a temperatura ambiente,
ambas por un periodo de 42 horas como máximo. Al final del periodo
de incubación, las muestras de ambos fueron colocadas en una placa
de 96 pocillos. El sustrato de
metilumbeliferil-beta-D-glucopiranósido
(MUG) (200 \mul de 0,5 \muM de solución de MUG) se añadió a la
placa de 96 pocillos de muestras y fue incubado a temperatura
ambiente durante 15 minutos. La reacción fue detenida con la adición
de 2M de tampón Tris pH 9,0, y la placa fue leída en un fluorómetro
para obtener las unidades relativas fluorescentes (URF) con
excitación 365, emisión 454. La actividad residual porcentual fue
determinada usando el mismo método que el descrito en el Ejemplo 9.
Los resultados se muestran en la Tabla 3. En general, los resultados
se correlacionaron con los resultados mostrados en la tabla 2.
El vector de expresión pAILo1 fue construido
modificando pBANe6 (patente U.S. 6.461.837), que comprende el
promotor NA2-tpi, secuencia del terminador de
amiloglucosidasa de Aspergillus niger (terminador AMG) y gen
de acetamidasa de Aspergillus nidulans (amdS). La
modificación de pBANe6 fue realizada eliminando primero tres sitios
de restricción Nco I en las posiciones 2051, 2722 y 3397 bp
del marcador de selección amdS por mutagénesis dirigida al
sitio. Todos los cambios fueron diseñados para que fueran
"silenciosos" dejando sin cambios la secuencia de la proteína
real del producto genético amdS. La eliminación de estos
tres sitios fue realizada simultáneamente con un equipo de
mutagénesis dirigida GeneEditor (Promega, Madison, WI) según las
instrucciones del fabricante usando los siguientes cebadores (el
nucleótido subrayado representa la base cambiada):
AMDS3NcoMut (2050): | 5'-GTGCCCCATGATACGCCTCCGG-3' | (SEC ID nº: 58) |
según las instrucciones del
fabricante usando los siguientes cebadores el nucleótido subrayado
representa la base
cambiada):
AMDS3NcoMut (2050): | 5'-GTGCCCCATGATACGCCTCCGG-3' | (SEC ID nº: 58) |
AMDS2NcoMut (2721): | 5'-GAGTCGTATTTCCAAGGCTCCTGACC-3' | (SEC ID nº: 59) |
AMDS1NcoMut (3396): | 5'-GGAGGCCATGAAGrGGACCAACGG-3' | (SEC ID nº: 60) |
Un plásmido que comprende los tres cambios de
secuencia previstos fue luego sometido a mutagénesis dirigida,
usando un equipo de mutagénesis QuickChange (Stratagene, La Jolla,
CA), para eliminar el sitio de restricción Nco I al final
del terminador AMG en la posición 1643. Los siguientes cebadores (el
nucleótido subrayado representa la base cambiada) fueron usados
para la mutagénesis:
Cebador superior para mutagenizar la secuencia
del terminador de amiloglucosidasa (AMG) de Aspergillus
niger:
5'-CACCGTGAAAGCCATGCTCWCCTTCGTGTAGAAGACCAGACAG-3' | (SEC ID nº: 61) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador inferior para mutagenizar la secuencia
del terminador de amiloglucosidasa (AMG) de Aspergillus
niger:
5'-CTGGTCTTCTACACGAAGGAAAGAGCATGGCTTCACGGTGTCTG-3' | (SEC ID nº: 62) |
El último paso en la modificación de pBANe6 fue
la adición de un nuevo sitio de restricción Nco I en el
principio del poliligador usando un equipo de mutagénesis
QuickChange y los siguientes cebadores (los nucleótidos subrayados
representan las bases cambiadas) para producir pAILo1 (Figura
13).
Cebador superior para mutagenizar el promotor de
amilasa de Aspergillus niger (NA2-tpi):
5'-CTATATACACAACTGGATTTACCATGGGCCCGCGGCCGCAGATC-3' | (SEC ID nº: 63) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador inferior para mutagenizar el promotor de
amilasa de Aspergillus niger (NA2-tpi):
5'-GATCTGCGGCCGCGGGCCCATGGTAAATCCAGTTGTGTATATAG-3' | (SEC ID nº: 64) |
El gen amdS de pAILo1 fue cambiado con el gen
pyrG de Aspergillus nidulans. El plásmido pBANe10
(Figura 14) fue usado como una fuente para el gen pyrG como
un marcador de selección. El análisis de la secuencia de pBANe10
mostró que el marcador pyrG fue contenido dentro de un
fragmento de restricción Nsi I y no contiene sitios de
restricción Nco I ni Pac I. Ya que el amdS
también es flanqueado por sitios de restricción Nsi I, la
estrategia para alternar el marcador de selección fue un simple
cambio de fragmentos de restricción Nsi I. El ADN plásmido
de pAILo1 y pBANe10 fue digerido con la enzima de restricción
Nsi I y los productos fueron purificados por electroforesis
en gel de agarosa. El fragmento de Nsi I de pBANe10 con el
gen pyrG fue ligado a la estructura de pAILo1 para reemplazar
el fragmento de ADN Nsi I original con el gen amdS.
Los clones recombinantes fueron analizados por digestión de
restricción para determinar que tuvieran el inserto correcto y
también su orientación. Se seleccionó un clon con el gen
pyrG transcrito en el sentido contrario a las agujas del
reloj. El plásmido nuevo fue designado pAILo2 (Figura 15).
\vskip1.000000\baselineskip
Las regiones de codificación de variantes de
beta-glucosidasa BG41 y BG48 fueron subclonadas en
el vector de Aspergillus oryzae pAILo02 digerido con
Nco I y Pac I para formar una unión perfecta con el
ATG del gen y el promotor de amilasa de Aspergillus niger
(NA2-tpi) y la secuencia del terminador de
amiloglucosidasa de Aspergillus niger. Puesto que la región
de codificación de beta-glucosidasa poseía dos
sitios Nco I, la subclonación del gen de
beta-glucosidasa en pAILo2 fue realizada diseñando
dos cebadores, mostrados más abajo, que expanden el gen de
beta-glucosidasa en pSATe111 y también se recocen a
pAILo2 cerca de sitios Nco I y Pac I.
Aoryzaebeta-glucosidasaSuperior:
5'-ACTGGATTTACCATGAAGCTTGGTTGGATC-3' | (SEC ID nº: 65) |
ACTGGATTTACCATG se anilla a pAILo2 y
AAGCTTGGTTGGATC se anilla a pSATe111.
Aoryzaebeta-glucosidasaInferior:
5'-AGTCACCTCTAGTTATTACTGGGCCTTAGG-3' | (SEC ID nº: 66) |
AGTCACCTCTAGTTA se anilla a pAILo2 y
TTACTGGGCCTTAGG se anilla a pSATe111.
Para amplificar el ADN de variantes BG41 y BG48,
0,5 \mul de cada molde de ADN plásmido fue usado en una reacción
de 100 \mul con tampón de reacción 1X ThermoPol con 2 mM
deMgSO_{4}, 0,05 mM de cada dATP, DGTP, dCTP y dTTP, 50 pmol de
cada cebador (cebadores
Aoryzaebeta-glucosidasaSuperior y
Aoryzaebeta-glucosidasaInferior) y 1 unidad de Vent
ADN polimerasa. Dos reacciones de amplificación fueron realizadas
donde la primera reacción fue sometida a 1 ciclo a 95ºC durante 5
minutos; 25 ciclos cada uno a 95ºC durante 1 minuto, 50ºC durante 1
minuto, 72ºC durante 3 minutos; y un ciclo de extensión final a 72ºC
durante 10 minutos, y la segunda reacción fue realizada bajo las
mismas condiciones pero a una temperatura de recocido de 56ºC. Una
alícuota de cada producto de PCR fue realizada en un gel de agarosa
al 0,7% usando tampón TAE, tal y como se describe anteriormente,
generando bandas previstas de aproximadamente 3 kb. Ambas reacciones
de la PCR fueron combinadas y fueron purificadas usando un equipo
de purificación MinElute PCR y ADN y con elución del ADN en 10
\mul de tampón EB. El rendimiento de cada producto de PCR
purificado fue estimado en 250 ng por microlitro por visualización
en un gel de agarosa al 0,7% usando tampón TAE.
El plásmido pAILo2 digerido con Pac I y
con extremo romo en el sitio Nco I fue concentrado por
precipitación con 0,1 de volumen de 3 M de acetato sódico pH 5,0 y 2
volúmenes de 95% de etanol durante toda la noche a -20ºC. El
plásmido precipitado fue centrifugado a 13.200 x g usando una
microcentrifugadora durante 15 minutos. El sobrenadante fue
eliminado y el granulado fue lavado con 1 ml de etanol al 70%. El
granulado precipitado fue centrifugado otra vez a 13.200 x g durante
15 minutos, seguido de eliminación del sobrenadante, secado del
granulado al vacío y resuspensión en 20 \mul de agua. El plásmido
tuvo una concentración de 80 ng por microlitro. La concentración
fue verificada por visualización en un gel de agarosa al 0,7% usando
tampón TAE. La clonación del producto de PCR de
beta-glucosidasa anteriormente descrita y el vector
pAILo2 digerido fue realizada usando un equipo de clonación de PCR
BD In-Fusion (Stratagene, La Jolla, CA).
Los vectores de expresión resultantes con las
regiones de codificación de la variante BG41 o BG48 fueron
designados pALFd3BG41 (Figura 16) y pALFd3BG48 (Figura 17),
respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Aproximadamente 4,5 \mug de pALFd3BG41 y 6,25
\mug de ADN plásmido pALFd3BG48 fueron usados para transformar
independientemente los protoplastos de Aspergillus oryzae
Jal250. Los protoplastos de Aspergillus oryzae Jal250
fueron preparados según el método de Christensen et al.,
Bio/Technology 6: 1419-1422.
La transformación de Aspergillus oryzae
Jal250 con pALFd3BG41 liberó 5 transformantes independientes,
mientras que la transformación con pALFd3BG48 liberó 15
transformantes independientes, donde 9 de estos fueron además
subcultivados. Cuatro días después, cada transformante independiente
ha sido transferido a placas de selección medias mínimas de 100 mm,
las esporas fueron transferidas de las placas de selección a placas
de 24 pocillos con M400 de medio diluido 1 a 5 con 1X BS e
incubadas a 34ºC. Siete días después de la incubación, 10 \mul de
cada sobrenadante fueron analizados usando geles de
SDS-PAGE al 8-16% (Invitrogen,
Carlsbad, CA) según las instrucciones del fabricante. Los perfiles
de SDS-PAGE de los cultivos de los cuatro
transformantespALFd3BG41 mostraron una banda mayoritaria de
aproximadamente 120 kDa que correspondió al peso molecular de
beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae. Los
perfiles de SDS-PAGE de los cultivos de los seis
transformantes pALFd3BG4 también mostraron una banda mayoritaria de
aproximadamente 120 kDa.
\vskip1.000000\baselineskip
La termoestabilidad de las variantes de
beta-glucosidasa BG41 y BG48 (caldos de fermentación
no purificados) fue determinada incubando el caldo con 10 mM de
celobiosa en 100 mM de tampón de citrato sódico con
Tween-20 al 0,01% a pH 5,0 hasta 21 horas a
65ºC.
Los resultados de la determinación de
termoestabilidad de variantes de beta-glucosidasa
BG41 y BG48, como se muestra en la Figura 18, demostraron que las
variantes fueron significativamente más estables con el paso del
tiempo que la beta-glucosidasa de Aspergillus
niger (Novozym 188) o la beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae.
\vskip1.000000\baselineskip
La región de nucleótidos con la mutación de G a
A para producir la sustitución de G161S fue subclonada en la
secuencia codificante de pSATe111 para posterior caracterización de
los efectos de esta sustitución de este aminoácido único. La
mutación G a A fue localizada entre los sitios únicos Spe I y
Bpu 1102 I del vector pSATe111. Los plásmidos pSATe111
(aproximadamente 50 \mug) y pSATe111BG41 (aproximadamente 300
\mug) fueron digeridos con Spe I y Blp I, un
isoesquizómero de Bpu 1102 I. Las reacciones produjeron dos
fragmentos: una con la mayor parte de pSATe111 (8146 pares de bases)
y un fragmento más pequeño de 580 pares de bases de la secuencia
codificante de la beta-glucosidasa con la mutación G
a A.. El pALFd7 digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de
gamba para la desfosforilación de los productos de ADN digeridos
añadiendo tampón de SAP 1X y 2 \mul de SAP (Roche Applied Science,
Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10 minutos a
37ºC seguido de incubación a 85ºC durante 10 minutos para la
inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel
de agarosa al 0,7% y purificadas usando un equipo de purificación
de gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
El pSATe111 digerido fue ligado al fragmento de
580 pares de bases de la digestión de pATe111BG41 con la posición
que codificaba el aminoácido 161 con la mutación de nucleótido que
condujo a la sustitución del aminoácido G161S. La ligadura fue
realizada usando el equipo de ligadura de Rapid DNA (Applied
Science, Manheim, Manheim, Alemania) siguiendo las instrucciones
del fabricante.
La reacción de la ligadura fue transformada en
células competentes de subclonación XL1-Blue E.
coli según las instrucciones del fabricante (Stratagene, La
Jolla, CA). Después de la transformación, el ADN plásmido de una
colonia aislada fue aislado como se describe en el Ejemplo 10 y
secuenciadas, confirmando la presencia de la única mutación de G a
A en la región de codificación entera del gen. Posteriormente, el
ADN plásmido fue transformado en células competentes de levadura
como se describe en el Ejemplo 8, que dio como resultado el
aislamiento de una variante de beta-glucosidasa con
la sustitución de G161S. Esta variante de
beta-glucosidasa fue designada el mutante G161S.
Puesto que BG43 contenía sólo la sustitución de H285Q y el mutante
G161S contenía sólo la sustitución de G161S, los efectos de cada
sustitución, G161S y H285Q, pudieron ser caracterizados
individualmente.
\vskip1.000000\baselineskip
Una prueba de termoestabilidad fue realizada a
60ºC durante 23 horas demostrando el efecto sinergístico de las
mutaciones. Las muestras de las variantes de
beta-glucosidasa fueron diluidas en el mismo tampón
que el usado en el Ejemplo 9 con las mismas actividades enzimáticas
en relación de una con la otra. Cada muestra fue dividida en dos
tubos de ensayo de polipropileno, un tubo de las muestras fue
incubado sumergido en un baño María a temperatura controlada a 60ºC
y la otra parte fue incubada a temperatura ambiente, ambas durante
un periodo de 42 horas como máximo. Al final del periodo de
incubación, las muestras de ambos fueron colocadas en una placa de
96 pocillos. El sustrato de
metilumbeliferil-beta-D-glucopiranósido
(MUG) (200 \mul de 0.5 \muM de solución de MUG) fue añadido a
la placa de 96 pocillos de muestras e incubado a temperatura
ambiente durante 15 minutos. La reacción fue detenida con la
adición de tampón de 2 M tris, pH 9,0 y la placa fue leída en un
fluorómetro para obtener las unidades fluorescentes relativas (UFR)
con excitación 365, emisión 454. La actividad residual porcentual
fue determinada usando el mismo método descrito en Ejemplo 9.
Los efectos de las mutaciones G161S y H285Q
individualmente y combinadas en una molécula se muestran en la
Figura 19. El reposo individual de estas mutaciones mostró que la
combinación de estos en una molécula tiene un efecto superior en la
termoestabilidad de la actividad de la
beta-glucosidasa en tampón que cualquiera de ellos
de manera individual como se muestra en la Figura 19. La barra es el
compuesto matemático de estas dos sustituciones de aminoácido.
\vskip1.000000\baselineskip
Una búsqueda de TblastN (Altschul et al.,
1997, Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402) de la
secuencia de genoma parcial de Aspergillus fumigatus (The
Institute for Genomic Research, Rockville, MD) se efectuó usando
como secuencia de búsqueda una secuencia de proteína de
beta-glucosidasa de Aspergillus aculeatus
(Nº de muestreo P48825). Diferentes genes fueron identificados como
homólogos putativos de familia GH3A basado en un alto grado de
similitud a la secuencia de búsqueda en el nivel de aminoácidos. Una
región genómica de aproximadamente 3000 pares de bases con
identidad mayor que 70% a la secuencia de búsqueda en el nivel de
aminoácidos fue elegida para estudio posterior.
\vskip1.000000\baselineskip
Aspergillus fumigatus fue cultivado en
250 ml de medio de dextrosa de patata en un matraz oscilante
disipado a 37ºC y 240 r.p.m. Las micelas fueron recogidas por
filtración, lavadas dos veces en tampón TE (10 mM de
Tris-1 mM de EDTA), y congeladas bajo nitrógeno
líquido. Los micelios congelados fueron molidos por mortero y mano
de mortero a un polvo fino, que fue resuspendido en tampón de pH 8,0
con 10 mM de tris, 100 mM de EDTA, Tritón X-100 al
1%, 0,5 M de HCl de guanidina y 200 mM de NaCl. Se agregó RNasa
libre de ADNsa a una concentración de 20 mg/litro y el lisado fue
incubado a 37ºC durante 30 minutos. El detrito celular fue
eliminado por centrifugado, y el ADN fue aislado usando una columna
Qiagen Maxi 500 (QIAGEN Inc., Chatsworth, CA). Las columnas fueron
equilibradas en 10 ml de QBT lavadas con 30 ml de QC, y eluidas con
15 ml de QF (todos los tampones de QIAGEN Inc., Chatsworth, CA). El
ADN fue precipitado en isopropanol, lavado en etanol al 70% y
recuperado por centrifugado. El ADN fue resuspendido en tampón
TE.
\vskip1.000000\baselineskip
Dos cebadores oligonucleótidos sintéticos
mostrados más abajo fueron diseñados para amplificar por PCR un gen
de Aspergillus fumigatus que codifica una
beta-glucosidasa putativa de la familia GH3A del
ADN genómico preparado en el Ejemplo 21. Un equipo de clonación
InFusion (BD Biosciences, Palo Alto, CA) fue usado para clonar el
fragmento directamente en el vector de expresión, pAILo2, sin la
necesidad de digeridos de restricción y
ligadura.
ligadura.
Cebador directo:
5'-ACTGGATTTACCATGAGATTCGGTTGGCTCG-3' | (SEC ID nº: 67) |
\vskip1.000000\baselineskip
Cebador inverso:
5'-AGTCACCTCTAGTTACTAGTAGACACGGGGC-3' | (SEC ID nº: 68) |
Las letras en negrita representan la secuencia
codificante. La secuencia restante es homóloga a los sitios de
inserción de pAlLo2.
Cincuenta picomoles de cada uno de los cebadores
mencionados fueron usados en una reacción de PCR con 100 ng de ADN
genómico de Aspergillus fumigatus, tampón de amplificación 1X
Pfx, 1,5 \mul de 10 mM de mezcla de dATP, dTTP, dGTP y dCTP, 2,5
unidades de polimerasa de ADN Platinum Pfx, 1 \mul de 50 mM de
MgSO_{4} y 2,5 \mul de solución intensificadora 10X pCRx
(Invitrogen, Carlsbad, CA) en un volumen final de 50 \mul. Las
condiciones de amplificación fueron un ciclo a 94ºC durante 2
minutos; y 30 ciclos cada uno a 94ºC durante 15 segundos, 55ºC
durante 30 segundos y 68ºC durante 3 minutos. El bloque de calor
luego fue conducido a un ciclo de remojo de 4ºC.
Los productos reactivos fueron aislados en un
gel de agarosa al 1,0% usando tampón TAE donde una banda de
producto de 3 kb fue cortada del gel y purificada usando un equipo
de extracción de gel QIAquick según las instrucciones del
fabricante.
El fragmento luego fue clonado en el vector de
expresión pAlLo2 usando un equipo de clonación Infusion. El vector
fue digerido con Nco I y Pac I. El fragmento fue purificado por
electroforesis de gel y purificación de gel QIAquick. El fragmento
del gen y el vector digerido fueron ligados en una reacción dando
como resultado el plásmido de expresión pEJG97(Figura 20) en
la cual la transcripción del gen de beta-glucosidasa
de la familia GH3A estuvo bajo el control del promotor
NA2-tpi. La reacción de ligadura (50 \mul) fue
compuesta por tampón de InFusion 1X (BD Biosciences, Palo Alto,
CA), 1X BSA (BD Biosciences, Palo Alto, CA), 1X BSA (BD Biosciences,
Palo Alto, CA), 1 \mul de enzima de InFusion (diluido 1:10) (BD
Biosciences, Palo Alto, CA), 150 ng de pAlLo2 digerido con NcoI y
PacI, y 50 ng del producto de PCR purificado de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus.
La reacción fue incubada a temperatura ambiente durante 30 minutos.
Un \mul de la reacción fue usado para transformar las células de
E. coli XL10 Solopac Gold (Stratagene, La Jolla, CA). Un
transformante de E. coli con el plásmido pEJG97 fue
detectado por digestión de restricción del ADN plásmido.
\vskip1.000000\baselineskip
La secuenciación del ADN del gen de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus de
pEJG97 fue realizada como se describe anteriormente usando una
estrategia de desplazamiento del cebador. Un modelo de gen para la
secuencia de Aspergillus fumigatus fue construida basado en
la similitud con genes homólogos de Aspergillus aculeatus,
Aspergillus niger y Aspergillus kawachii. La secuencia
de nucleótidos (SEC ID nº: 69) y la secuencia de aminoácidos
deducida (SEC ID nº: 70) del gen de beta-glucosidasa
de Aspergillus fumigatus se muestran en la Figura 21. El
fragmento genómico codificó un polipéptido de 863 aminoácidos,
interrumpido por 8 intrones de 62, 55, 58, 63, 58, 58, 63 y 51 pares
de bases. El contenido %G+C del gen es 54,3%. Usando el programa de
software SignaIP (Nielsen et al., 1997, Protein Engineering
10: 1-6), se predijo un péptido señal de 19
residuos. La proteína madura predicha contiene 844 aminoácidos con
una masa molecular de 91,7 kDa.
Una alineación comparativa de las secuencias de
beta-glucosidasa fue determinada usando el Método de
Clustal W (Higgins, 1989, CABIOS 5: 151-153) usando
el software LASERGENE^{TM} MEGALIGN^{TM} (DNASTAR, Inc.,
Madison, WI) con una tabla de identidad y los siguientes parámetros
de alineación múltiple: Penalización de espacio de 10 y
penalización de longitud de espacio de 10. Los parámetros de
alineación en pareja fueron Ktuple=1, penalización de espacio=3,
ventanas=5, y diagonales=5. La alineación mostró que la secuencia de
aminoácidos deducida del gen de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus compartió 78%, 76% y 76% de identidad
de las secuencias de aminoácidos deducidas de
beta-glucosidasa de Aspergillus aculeatus
(número de registro P48825), Aspergillus niger (número de
registro 000089) y Aspergillus kawachii (número de registro
P87076).
\vskip1.000000\baselineskip
Los protoplastos de Aspergillus oryzae
Jal250 fueron preparados según el método de Christensen et
al., 1988, Bio/Technology 6: 1419-1422. Cinco
\mug de pEJG97 (así como pAILo2 como un control de vector) fue
usado para transformar Aspergillus oryzae JAL250.
La transformación de Aspergillus oryzae
Jal250 con pEJG97 produjo aproximadamente 100 transformantes. Diez
transformantes fueron aislados en placas de PDA individuales.
La placas de PDA confluentes de cinco de los
diez transformantes fueron lavadas con 5 ml de Tween 20 al 0,01% e
inoculadas separadamente en 25 ml de medio MDU2BP en frascos de
agitación de vidrio de 125 ml e incubadas a 34ºC, 250 r.p.m. Cinco
días después de la incubación, se analizaron 0,5 \mul de
sobrenadante de cada cultivo usando geles de
SDS-PAGE de Tris-glicina al
8-16% (Invitrogen, Carlsbad, CA) según las
instrucciones del fabricante. Los perfiles de
SDS-PAGE de los cultivos mostraron que uno de los
transformantes (designado transformante 1) tuvo una banda
mayoritaria de aproximadamente 130 kDa.
\vskip1.000000\baselineskip
El transformante de Aspergillus oryzae
descrito en el Ejemplo 22 fue congelado con nitrógeno líquido y fue
almacenado a -80ºC. Posteriormente, el tejido congelado fue molido
en un molinillo de café eléctrico con unos trozos de hielo seco
adicionado para tener los micelios en polvo congelados. Luego, el
material molido fue transferido con una espátula a un tubo cónico
estéril de 50 ml que fue previamente llenado con 20 ml de Fenozol
(Active Motif, Inc., Carlsbad, CA). Esta mezcla fue mezclada
rápidamente para disolver el material congelado a una solución
gruesa, y fue colocada en un baño María a 50ºC durante 15 minutos.
Cinco ml de cloroformo libre de RNasa se añadió a la mezcla y se
removió enérgicamente. Luego, se dejó que la mezcla permaneciera a
temperatura ambiente durante 10 minutos. Luego, la mezcla fue
centrifugada a 2700 r.p.m. en un centrifugador Sorvall RT7
(Sorvall, Inc, Newtown, CT) a temperatura ambiente durante 20
minutos. La fase superior fue transferida a un tubo cónico nuevo y
se añadió un volumen igual de
fenol-cloroformo-isoamil alcohol
(25:24:1). La mezcla fue removida y centrifugada durante 10
minutos. Este procedimiento fue repetido dos veces de modo que se
realizaron tres extracciones de fenol-cloroformo
isoamil alcohol. Luego, la fase superior fue transferida a un tubo
nuevo y se añadió un volumen igual de cloroformo:isoamil alcohol
(24:1). La mezcla fue removida otra vez y centrifugada durante 10
minutos. Después del centrifugado, la fase acuosa, aproximadamente 5
ml en este punto, fue transferida a un tubo Oak Ridge nuevo y se
añadieron 0,5 ml de 3 M de acetato sódico pH 5,2 y 6,25 ml de
isopropanol. La mezcla fue mezclada e incubada a temperatura
ambiente durante 15 minutos. Posteriormente, la mezcla fue
centrifugada a 12.000 x g durante 30 minutos, a 4ºC en un Sorvall
RC5B (Sorvall, Inc, Newtown, CT). Después del centrifugado, el
sobrenadante fue eliminado y se añadieron cuidadosamente 18 ml de
etanol al 70% al granulado. Se realizó otra fase de centrifugado
durante 10 minutos a 4ºC a 12.000 x g. El sobrenadante fue
cuidadosamente eliminado y el granulado fue secado al aire. El
granulado de ARN fue resuspendido en 500 \mul de agua tratada con
pirocarbonato de dietilo (DEPC). En este punto, el calentamiento a
65ºC durante 10 minutos ayudó en la resuspensión. El ARN total fue
almacenado a -80ºC. Se realizó la cuantificación y la evaluación de
la calidad del ARN en un Bioanalizador Agilent 2100 (Englewood; Co)
usando chips de ARN. Todos los materiales y los reactivos usados en
este protocolo estaban libres de ARNasa.
\vskip1.000000\baselineskip
El ARN total extraído del transformante de
Aspergillus oryzae con pEJG97 fue usado para clonar la
secuencia de ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus (SEC ID nº: 71 para la secuencia de
ADNc y SEC ID nº: 70 para la secuencia de aminoácidos deducida). El
ARNm del ARN total fue purificado usando el equipo Poly(A)
Purist Mag (Ambion, Inc., Austin, TX) siguiendo las instrucciones
del fabricante. La secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus,
luego fue amplificada en dos fragmentos: un fragmento de 1.337
pares de bases que se extiende del codón de iniciación ATG a la
posición 1.332 (marcada como fragmento 5') y un segundo fragmento
de ADN de 1.300 pares de bases (marcado como fragmento 3') que se
extiende de la posición 1.303 hasta el codón de detención usando el
sistema ProStar UltraHF RT-PCR (Stratagene),
siguiendo el protocolo del fabricante para una reacción de 50
\mul usando 200 ng de ARNm poli-A, los cebadores
Afuma (sentido) y Afumc (antisentido) para el fragmento 5' y
cebadores Afumd (sentido) y Afumb (antisentido) para el fragmento
de 3' como se muestra a continuación:
Afuma: | 5'-GGCTCATGAGATTCGGTTGGCTCGAGGTC-3' | (SEC ID nº: 72) |
Afumc: | 5'-GCCGTTATCACAGCCGCGGTCGGGGCAGCC-3' | (SEC ID nº: 73) |
Afumd: | 5'-GGCTGCCCCGACCGCGGCTGTGATAACGGC-3' | (SEC ID nº: 74) |
Afumb: | 5'-GCTTAATTAATCTAGTAGACACGGGGCAGAGGCGC-3' | (SEC ID nº: 75) |
El cebador Afuma tiene un sitio corriente arriba
Bsp HI y el cebador Afumb tiene un sitio corriente abajo
PacI. Veintinueve nucleótidos en el extremo 3' del fragmento
1.337 se superpusieron con el extremo 5' del fragmento 1.303. En la
región de superposición hubo un sitio Sac II único.
Ambos fragmentos fueron subclonados
individualmente en el vector pCR4Blunt-TOPO
(Invitrogen, Carlsbad, CA) usando el equipo de clonación de PCR
Zero Blunt TOPO para secuenciación (Invitrogen, Carlsbad, CA),
siguiendo el protocolo de fabricante, generando plásmidos de
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA5' y
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA3', con los fragmentos 5' y 3'
respectivamente (Figuras 22 y 23).
La región de codificación entera de ambos
fragmentos de beta-glucosidasa de Aspergillus
fumigatus fue confirmada por secuenciación usando 0,5 \mul de
cada ADN plásmido y 3,2 pmol de los siguientes cebadores:
BGLU1.dir.: | 5'-ACACTGGCGGAGAAGG-3' | (SEC ID nº: 76) |
BGLU2.dir: | 5'-GCCCAGGGATATGGTTAC-3' | (SEC ID Nº: 77) |
BGLU3.dir: | 5'-CGACTCTGGAGAGGGTTTC-3' | (SEC ID nº: 78) |
BGLU4.inv: | 5'-GGACTGGGTCATCACAAAG-3' | (SEC ID nº: 79) |
BGLU5.inv: | 5'-GCGAGAGGTCATCAGCA-3' | (SEC ID nº: 80) |
M13 directo: | 5'-GTAAAACGACGGCCAGT-3' | (SEC ID nº: 81) |
M13 inverso: | 5'-CAGGAAACAGCTATGA-3' | (SEC ID nº: 82) |
\newpage
Los resultados de la secuenciación indicaron la
presencia de cambios de nucleótidos diferentes cuando se compara la
secuencia de ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus obtenida con la secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
deducida de los datos de genoma del Instituto para la Investigación
Genómica (Rockville, MD). En la posición 500, T fue sustituido por
C, de modo que la secuencia codificante GTT fue cambiada a GCT, de
modo que la valina fue sustituida por alanina. En la posición 903,
T fue sustituido por C, de modo que la secuencia codificante CCC fue
cambiada a CCT, no obstante, este cambio fue silencioso. En la
posición 2.191, G fue sustituido por C, de modo que la secuencia
codificante CAG fue cambiada a GAG, de modo que el ácido glutámico
fue sustituido por glutamina. Finalmente, en la posición 2.368, C
fue sustituido por T, de modo que la secuencia codificante CTG fue
cambiada a TTG, no obstante, este cambio también fue
silencioso.
Una vez que los dos fragmentos han sido
secuenciados, ambos clones con cada fragmento fueron digeridos con
Sac II y Pme I usando aproximadamente 9 \mug de cada
ADN plásmido. La digestión de pCR4Blunt-TOPOAfcDNA5'
con las enzimas mencionadas generaron un fragmento de 3.956 pares
de bases (con la mayor parte del vector) y un segundo fragmento de
1.339 pares de bases (con el fragmento de 5' ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus).
La digestión del vector pCR4Blunt-TOPOAfcDNA3' con
las mismas enzimas generaron un fragmento de 5.227 pares de bases
(con la mayor parte del vector pCR4Blunt-TOPO y el
fragmento de 3' ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus) y un segundo fragmento de 31 pares de
bases. El pCR4Blunt-TOPOAfcDNA3' digerido fue
tratado con fosfatasa alcalina de gamba para la desfosforilación de
los productos de ADN digeridos añadiendo tampón de SAP 1X y 1
\mul de fosfatasa alcalina de gamba (Roche Applied Science,
Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10 minutos a
37ºC seguido de incubación a 85ºC durante 10 minutos para la
inactivación enzimática. Ambas digestiones realizadas en gel de
agarosa al 0,7% usando tampón TAE y purificadas usando un equipo de
purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del
fabricante.
La banda de 1.339 pares de bases generada de la
digestión de pCR4Blunt-TOPOAfcDNA5' y el fragmento
de 5.527 pares de bases generado de la digestión de
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA3' fueron ligados usando el kit
Radip DNA Ligation siguiendo las instrucciones del fabricante. La
reacción de ligadura fue transformada en células competentes de
subclonación de XL1-Blue de E. coli según las
instrucciones del fabricante. Después de la transformación, el ADN
plásmido de una colonia aislada fue secuenciado para confirmar que
los fragmentos 5' y 3' del ADNc de beta-glucosidasa
de Aspergillus fumigatus fueron subclonados en serie
generando un vector pCR4Blunt-TOPOAfcDNA de 6.566
pares de bases (Figura 24).
\vskip1.000000\baselineskip
El ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus de longitud total fue amplificada por
PCR usando los siguientes cebadores que tienen homología con el
vector pCU426 y las secuencias 5' y 3' del ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
como se indica:
AfumigatusBGSuperior:
5'-CTTCTTGTTAGTGCAATATCATATAGAAGTCATCGACTAGTGGATCTACC | |
ATGAGATTCGGTTGGCTCG-3' | (SEC ID nº: 83) |
ATGAGATTCGGTTGGCTCG tiene homología con
el extremo 5' del cDNA de Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
AfumigatusBGInferior:
5'-GCGTGAATGTAAGCGTGACATAACTAATTACATGACTCGAGCTAGTAGA | |
CACGGGGCAGAG-3' | (SEC ID nº: 84) |
CTAGTAGACACGGGGCAGAG tiene homología con
el extremo 3' del ADNc de Aspergillus fumigatus
La reacción de amplificación (100 \mul) fue
compuesta por 0,5 \mul del plásmido
pCR4Blunt-TOPOAfcDNA con la secuencia de ADNc de
Aspergillus fumigatus, tampón de amplificación 1X Pfx, 50
\muM cada uno de dATP, dCTP, dGTP y dTTP, 50 pmol de cada uno de
los cebadores mencionados, 1,5 mM de MgSO_{4} y 2,5 unidades de
ADN polimerasa Pfx Platinum. Las reacciones fueron incubadas
en un RoboCycler Gradient 40 programado durante 1 ciclo a 95ºC
durante 5 minutos; 25 ciclos cada una a 95ºC durante 1 minuto, 50ºC
durante 1 minuto y 72ºC durante 3 minutos; y un ciclo de extensión
final a 72ºC durante 10 minutos. La reacción de PCR fue purificada
usando un equipo de purificación de PCR QIAquick. El ADN fue eluido
en 30 \mul de tampón EB. El producto de PCR tuvo 37 pares de
bases de la secuencia de ADN homóloga que fue mezclado con 1 \mul
del vector pCU426 escindido con Spe I y Xho I para la
cotransformación en células competentes de Saccharomyces
cerevisiae YNG318 como se describe en el Ejemplo 8. Estas
colonias no se volvieron azules como se preveía, sugiriendo algún
error de secuenciación en la secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus.
La secuenciación adicional de la secuencia de ADNc de Aspergillus
fumigatus indicó una inserción de un nucleótido extra en la
secuencia de ADNc, que interrumpió el marco de lectura abierto de la
enzima.
Simultáneamente a la expresión del ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus en
Saccharomyces cerevisiae, la secuencia señal de
endoglucanasa V de Humicola insolens fue cambiada con la
secuencia señal nativa de la secuencia de ADNc de Aspergillus
fumigatus también para la expresión en Saccharomyces
cerevisiae para comparar la expresión de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con
cada secuencia señal. La secuencia de ADNc de Aspergillus
fumigatus fue amplificada por PCR con un cebador que tiene
homología con la secuencia señal de endoglucanasa V de Humicola
insolens en el vector pALFd1 y homología con el extremo 5' de
la secuencia de ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus madura. Los cebadores usados para la
amplificación de la secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus son
el cebador AfumigatusBGInferior descrito anteriormente y el cebador
HiEGVAfumigatus descrito a continuación:
HiEGVAfumigatus:
5'-CCGCTCCGCCGTTGTGGCCGCCCTGCCGGTGTTGGCCCTTGCC | |
GAATTGGCTTTCTCT-3' | (SEC ID nº: 85) |
GAATTGGCTTTCTCTCC tiene homología con el
extremo 5' de la secuencia madura de Aspergillus
fumigatus.
La reacción de amplificación (100 \mul) fue
compuesta por 0,5 \mul de pCR4Blunt-TOPOAfcDNA,
tampón de amplificación 1 X Pfx, 50 \muM cada uno de dATP,
dCTR, dGTP y dTTP, 50 pmol de cada cebador mencionado, 1,5 mM de
MgSO_{4} y 2, 5 unidades de ADN-polimerasa
Pfx Platinum. Las reacciones fueron incubadas en un
RoboCycler Gradient 40 programado durante 1 ciclo a 95ºC durante 5
minutos; 25 ciclos cada uno a 95ºC durante 1 minuto, 50ºC durante 1
minuto y 72ºC durante 3 minutos; y un ciclo de extensión final a
72ºC durante 10 minutos. La reacción de PCR fue purificada usando
un equipo de purificación de PCR QIAquick. El ADN fue eluido en 10
\mul de tampón EB. Tres \mul del producto de PCR purificado fue
mezclado con 1,8 \mul del vector pALFd1 abierto con Eco RI
y Xho I para cotransformación en células competentes de
Saccharomyces cerevisiae YNG318 como se describe en el
Ejemplo 8. Estas colonias se volvieron de color azul claro. No
obstante, una colonia se destacó en un azul oscuro. El rescate del
ADN de esta colonia fue realizado como se describe en el Ejemplo 10
y el plásmido fue transformado en células competentes de
electroporación de E. coli SUPE (Stratagene, La Jolla, CA)
para secuenciación. La secuenciación de longitud completa indicó que
la secuencia de ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus fue correcta. Este plásmido fue
designado pALFd7 (Figura 25), que contuvo la secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con
secuencia señal de endoglucanasa V de Humicola insolens para
la expresión de
levadura.
levadura.
Para producir un vector de expresión de levadura
que contiene la secuencia de ADNc de Aspergillus fumigatus
correcta con su secuencia señal nativa, la región que contiene la
secuencia de nucleótidos correcta del vector de expresión de
levadura que contiene la secuencia de ADNc de Aspergillus
fumigatus con la secuencia señal de endoglucanasa V de
Humicola insolens (pALFd7) fue amplificada por PCR usando el
cebador BGLU.5inv y el siguiente
cebador:
cebador:
BGL7dir.: | 5'-CTGGCGTTGGCGCTGTC-3' | (SEC ID nº: 86) |
La reacción de amplificación (100 \mul) fue
compuesta por 0,5 \mul de pALFd7, tampón de amplificación 1X
Pfx, 50 \muM cada uno de dATP, dCTP, dGTP y dTTP, 50 pmol
de cada cebador mencionado, 1,5 mM de MgSO_{4} y 2,5 unidades de
ADN-polimerasa Pfx Platinum. Las reacciones
fueron incubadas en un RoboCycler Gradient 40 programado durante 1
ciclo a 95ºC durante 5 minutos; 25 ciclos cada una a 95ºC durante 1
minuto, 50ºC durante 1 minuto y 72ºC durante 1 minuto; y un ciclo
de extensión final a 72ºC durante 10 minutos.
El fragmento de PCR de 701 pares de bases fue
purificado usando un equipo de purificación de PCR QIAquick. El ADN
fue eluido en 10 \mul de tampón EB. Tres \mul del producto de
PCR purificado fue mezclado con 3 \mul del vector de expresión de
levadura con secuencia de ADNc de Aspergillus fumigatus con
la secuencia señal nativa y el nucleótido extra escindido con el
vector SacII y XmaI para cotransformación en células
competentes de Saccharomyces cerevisiae YNG318 como se
describe como en el Ejemplo 8. Estas colonias se volvieron azules.
El ADN plásmido fue rescatado de una colonia azul escogida de forma
aleatoria como se describe en el Ejemplo 10, y transformado en
células competentes de electroporación de E. coli SURE
(Stratagene, La Jolla, CA) para secuenciación. La secuenciación de
longitud completa indicó que la secuencia de ADNc de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus fue
correcta. Este vector de expresión de levadura fue designado pALFd6
(Figura 26), el cual contuvo la secuencia de ADNc de Aspergillus
fumigatus con su secuencia señal nativa.
\newpage
La región de nucleótidos que codificó el
aminoácido G161 en la secuencia codificante de Aspergillus
fumigatus pEJG97AfumFAM3A fue mutagenizada para producir una
mutación de G a A que codificó la sustitución G161S presente en la
variante BG53 de la secuencia de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae. La mutagénesis fue realizada usando el
equipo de mutagénesis dirigida al sitio QuickChange (Stratagene, La
Jolla, CA) y los siguientes cebadores (los nucleótidos subrayados
representan el codón con la base cambiada que codificó la nueva
sustitución de aminoácidos):
SDMG142SSuperior:
5'-GCGGCAGAATCTGGGAAAGCTTCTCTCCTG-3' | (SEC ID nº: 87) |
\vskip1.000000\baselineskip
SDMG142SInferior:
5'-CAGGAGAGAAGCTTCCCAGATTCTGCCGC-3' | (SEC ID nº: 88) |
La presencia de la mutación G a A fue confirmada
por secuenciación. El vector nuevo fue designado
pE7G97AfumFAM3AG142S (Figura 27). La mutación G a A fue localizada entre el fragmento de 231 pares de bases obtenido por digestión del vector pEJG97AfumFAM3AG142S con Eco RI y Bst XI. Estos sitios fueron únicos en el vector pALFd7.
pE7G97AfumFAM3AG142S (Figura 27). La mutación G a A fue localizada entre el fragmento de 231 pares de bases obtenido por digestión del vector pEJG97AfumFAM3AG142S con Eco RI y Bst XI. Estos sitios fueron únicos en el vector pALFd7.
Tanto pEJG97AfumFAM3AG142S como pALFd7
(aproximadamente 6 \mug cada uno) fueron digeridos con Eco
RI y Bst XI. La reacción con pALFd7 produjo dos fragmentos,
un con la mayor parte del vector (8504 pares de bases) y un
fragmento más pequeño de 231 pares de bases de la secuencia
codificante de beta-glucosidasa con la ubicación de
tipo salvaje donde la mutación G a A fue creada en el vector
pEJG97AfumFAM3AG142S. La reacción con pEJG97AfumFAM3AG142S produjo
tres fragmentos, uno con la mayor parte del vector (7351 pares de
bases), un segundo fragmento más pequeño de 1254 pares de bases y un
fragmento más pequeño de 231 pares de bases de la secuencia
codificante de beta-glucosidasa con la mutación G a
A. El pALFd7 digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de gamba
para desfosforilación de los productos de ADN digeridos añadiendo
tampón de SAP 1X y 1 ul de SAP de Roche (Roche Applied Science,
Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10 minutos a
37ºC después de la incubación a 85ºC durante 10 minutos para
inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel
de agarosa al 0,7% y purificadas usando un equipo de purificación de
gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
El pALFd7 digerido fue ligado al fragmento de
231 pares de bases de la digestión de pEJG97AfumFAM3AG142S con la
posición que codificó el aminoácido 161 con la mutación de
nucleótidos que condujo a la sustitución del aminoácido G161S. La
ligadura fue realizada usando el kit Rapid DNA Ligation siguiendo
las instrucciones del fabricante.
La reacción de ligadura fue transformada en
células competentes de subclonación XL1-Blue E.
coli según las instrucciones del fabricante. Después de la
transformación, el ADN plásmido de una colonia aislada fue
secuenciado como se describe en el Ejemplo 10 y se confirmó la
presencia de la única mutación de G a A en la región de
codificación entera del gen. Posteriormente, el ADN plásmido fue
transformado en células competentes de levadura como se describe en
el Ejemplo 8, que dio como resultado el aislamiento de una variante
de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
con la sustitución de G161S. El vector de expresión de levadura con
la variante de beta-glucosidasa de Aspergillus
fumigatus con la sustitución de G161S fue designado pALFd7G142S
(Figura 28).
\vskip1.000000\baselineskip
La región de nucleótidos que codificó el
aminoácido H285 en la secuencia codificante de Aspergillus
fumigatus del vector pEJG97AfumFAM3A fue mutagenizada para
producir una mutación C a A que codificó una sustitución de H285Q
presente en la variante BG53 de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae. La mutagénesis fue realizada usando el
equipo de mutagénesis dirigida QulckChange con los siguientes
cebadores (los nucleótidos subrayados representan el codón con la
base cambiada que codificó la nueva sustitución de aminoácidos):
SDMH266QSuperior:
5'-TGACTGAGCGCTCAACACAGCGGTGTCG-3' | (SEC ID nº: 89) |
\vskip1.000000\baselineskip
SDMH266QInferior:
5'-CGACACCGCTGTGTTGAGCGCTCCAGTCA-3' | (SEC ID nº: 90) |
La presencia de la mutación C a A fue confirmada
por secuenciación. El vector nuevo fue designado
pEJG97AfumFAM3AH266Q (Figura 29). La mutación C a A fue localizada entre el fragmento de 270 pares de bases obtenido por digestión de pEJG97 AfumFAM3AH266Q con Blp I, un isoesquizómero de Bpu 1102 I y Xma I. Estos sitios fueron únicos en vector el pALFd7. Tanto pEIG97AfumFAM3AH266Q como pALFd7 (aproximadamente 6 \mug cada uno) fueron digeridos con Blp I y Xma I. La reacción con pALFd7 produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte de vector (8465 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 270 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa que contiene la ubicación de tipo salvaje donde la mutación C a A fue creada en el vector pEJG7AfumFAM3AH266Q. La reacción con pEJG97AfumFAM3AH266Q produjo tres fragmentos, uno con la mayor parte de vector (6.331 pares de bases), un segundo fragmento más pequeño de 2.235 pares de bases, y un fragmento más pequeño de 270 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa con la mutación C a A. El pALFd7 digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de gamba para desfosforilación de los productos de ADN digeridos añadiendo tampón de SAP 1X y 2 ul de SAP de Roche (Roche Applied Science, Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10 minutos a 37ºC seguido de incubación a 85ºC durante 10 minutos para inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel de agarosa al 0,7% y purificadas usando un equipo de purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
pEJG97AfumFAM3AH266Q (Figura 29). La mutación C a A fue localizada entre el fragmento de 270 pares de bases obtenido por digestión de pEJG97 AfumFAM3AH266Q con Blp I, un isoesquizómero de Bpu 1102 I y Xma I. Estos sitios fueron únicos en vector el pALFd7. Tanto pEIG97AfumFAM3AH266Q como pALFd7 (aproximadamente 6 \mug cada uno) fueron digeridos con Blp I y Xma I. La reacción con pALFd7 produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte de vector (8465 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 270 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa que contiene la ubicación de tipo salvaje donde la mutación C a A fue creada en el vector pEJG7AfumFAM3AH266Q. La reacción con pEJG97AfumFAM3AH266Q produjo tres fragmentos, uno con la mayor parte de vector (6.331 pares de bases), un segundo fragmento más pequeño de 2.235 pares de bases, y un fragmento más pequeño de 270 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa con la mutación C a A. El pALFd7 digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de gamba para desfosforilación de los productos de ADN digeridos añadiendo tampón de SAP 1X y 2 ul de SAP de Roche (Roche Applied Science, Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10 minutos a 37ºC seguido de incubación a 85ºC durante 10 minutos para inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel de agarosa al 0,7% y purificadas usando un equipo de purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
El pALFd7 digerido fue ligado al fragmento de
270 pares de bases de la digestión de pEJG97AfumFAM3AH266Q que
contiene la posición que codificó el aminoácido 161 con la mutación
del nucleótido que condujo a la sustitución del aminoácido H285Q.
La ligadura fue realizada usando el Kit Rapid DNA Ligation siguiendo
las instrucciones del fabricante.
La reacción de la ligadura fue transformada en
células competentes de subclonación XL1-Blue E.
coli según las instrucciones del fabricante. Después de la
transformación, el ADN plásmido de una colonia aislada fue
secuenciado como se describe en el Ejemplo 10 y se confirmó la
presencia de la única mutación de C a A en la región de
codificación entera del gen. Posteriormente, el ADN plásmido fue
transformado en células competentes de levadura como se describe en
el Ejemplo 8, que dio como resultado el aislamiento de una variante
de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
con la sustitución de H285Q. El vector de expresión de levadura con
la variante de beta-glucosidasa de Aspergillus
fumigatus con la sustitución de G161S fue designado
pALFd7H266Q.
\vskip1.000000\baselineskip
El plásmido pEJG97AfumPAM3AH266Q contenía la
mutación C a A localizada en el fragmento de 270 pares de bases
obtenida por digestión de pE7G97AfumFAM3AH266Q con Blp I y
Xma I. El vector pALFd7G142S contenía la mutación G a A que
produjo la sustitución de G161S en la secuencia de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus.
Tanto pEJG97AfumFAM3AH266Q como pALFd7G142S (aproximadamente 6
\mug cada uno) fueron digeridos con BlpI y XmaI. La
reacción con pALFd7 produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte
de vector (8.465 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 270
pares de bases de la secuencia codificante de
beta-glucosidasa con la ubicación de tipo salvaje
donde la mutación C a A fue creada en el vector
pEIG97AfumFAM3AH266Q. La reacción con pEJG97AfumFAM3AH266Q produjo
tres fragmentos, uno con la mayor parte de vector (6.331 pares de
bases), un segundo fragmento más pequeño de 2.235 pares de bases, y
un fragmento más pequeño de 270 pares de bases de la secuencia
codificante de beta-glucosidasa con la mutación C a
A. El pALFd7G142S digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de
gamba para defosforilación de los productos de ADN digeridos
añadiendo tampón de SAP 1X y 2 ul de SAP de Roche (Roche Applied
Science, Manheim, Alemania) e incubando la reacción durante 10
minutos a 37ºC seguida de la incubación a 85ºC durante 10 minutos
para inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas
en gel de agarosa al 0,7% usando tampón TAE y purificadas usando un
kit de purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del
fabricante.
El pALFd7G142S digerido fue ligado al fragmento
de 270 pares de bases de la digestión de
pEJG97AfumFAM3AH266Q con la mutación de nucleótidos que condujo a la sustitución del aminoácido H285Q. La ligadura fue realizada usando el equipo de ligadura de ADN rápido siguiendo las instrucciones del fabricante.
pEJG97AfumFAM3AH266Q con la mutación de nucleótidos que condujo a la sustitución del aminoácido H285Q. La ligadura fue realizada usando el equipo de ligadura de ADN rápido siguiendo las instrucciones del fabricante.
La reacción de ligadura fue transformada en
células competentes de subclonación XL1-Blue E.
coli según las instrucciones del fabricante. Después de la
transformación, el ADN plásmido de una colonia aislada fue
secuenciado como se describe en el Ejemplo 10 y se confirmó la
presencia de la mutación G a A que codificó la sustitución de G161S
y la mutación C a A que codificó la sustitución H285Q en la región
de codificación entera del gen. Posteriormente, el ADN plásmido fue
transformado en células competentes de levadura como se describe en
el Ejemplo 8, que dio como resultado el aislamiento de una variante
de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus
con las sustituciones de G161S y H285Q. El vector de expresión de
levadura con la variante de beta-glucosidasa el
Aspergillus fumigatus con las sustituciones de G161S y H285Q
fue designado pALFd7G142SH266Q.
\vskip1.000000\baselineskip
La región del nucleótido que codificó el
aminoácido D724 en la secuencia codificante de Aspergillus
fumigatus de pEJG97AfumFAM3A fue mutagenizada para producir una
mutación A a G que codificó una sustitución homóloga de D722G
presente en la variante BG53 de beta-glucosidasa de
Aspergillus oryzae. La mutagénesis fue realizada usando el
kit de mutagénesis dirigida al sitio QuickChange según las
instrucciones del fabricante y los siguientes cebadores (los
nucleótidos subrayados representan el codón con la base cambiada que
codificó la nueva sustitución del aminoácido):
SDMD705GSuperior:
5'-GAGGATTCTTCTGGCGACCCGAACTACGGC-3' | (SEC ID nº: 91) |
\vskip1.000000\baselineskip
SDMD705GInferior:
5'-GCCGTAGTTCGGGTCGCCAGAAGAATCCTC-3' | (SEC ID nº: 92) |
La presencia de la mutación A a G fue confirmada
por secuenciación. El vector nuevo fue designado
pEJG97AfumFAM3AD705G. La mutación A a G fue localizada en el fragmento de 711 pares de bases obtenido por digestión del vector pEJG97AfumFAM3AD705G con Bst EII que tiene 2 sitios en el pEJG97AfumFAM3AD705G. Para hacer el fragmento 711 de pares de bases con la mutación en el vector pALFd7H266Q, los vectores
pEJG97AfumFAM3AD705G y pALFd7H266Q (aproximadamente 6 \mug cada uno) fueron digeridos con Bst EII. La digestión con pALFd7H266Q produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte del vector (8.024 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 711 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa conteniendo la ubicación de tipo salvaje que codifica el aminoácido D724. La digestión con pEJG97AfumFAM3AD705G produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte del vector (8.125 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 711 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa con la mutación A a G. El pALFd7H266Q digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de gamba para defosforilación de los productos de ADN digeridos añadiendo tampón de SAP 1X y 2 ul de SAP e incubando la reacción durante 10 minutos a 37ºC seguido de la incubación a 85ºC durante 10 minutos para la inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel de agarosa al 0,7% y purificadas usando un kit de purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
pEJG97AfumFAM3AD705G. La mutación A a G fue localizada en el fragmento de 711 pares de bases obtenido por digestión del vector pEJG97AfumFAM3AD705G con Bst EII que tiene 2 sitios en el pEJG97AfumFAM3AD705G. Para hacer el fragmento 711 de pares de bases con la mutación en el vector pALFd7H266Q, los vectores
pEJG97AfumFAM3AD705G y pALFd7H266Q (aproximadamente 6 \mug cada uno) fueron digeridos con Bst EII. La digestión con pALFd7H266Q produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte del vector (8.024 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 711 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa conteniendo la ubicación de tipo salvaje que codifica el aminoácido D724. La digestión con pEJG97AfumFAM3AD705G produjo dos fragmentos, uno con la mayor parte del vector (8.125 pares de bases) y un fragmento más pequeño de 711 pares de bases de la secuencia codificante de beta-glucosidasa con la mutación A a G. El pALFd7H266Q digerido fue tratado con fosfatasa alcalina de gamba para defosforilación de los productos de ADN digeridos añadiendo tampón de SAP 1X y 2 ul de SAP e incubando la reacción durante 10 minutos a 37ºC seguido de la incubación a 85ºC durante 10 minutos para la inactivación enzimática. Ambas digestiones fueron realizadas en gel de agarosa al 0,7% y purificadas usando un kit de purificación de gel QIAGEN según las instrucciones del fabricante.
El pALFd7H266Q digerido fue ligado al fragmento
de 711 pares de bases de la digestión
pEJG97AfumFAM3AD705G conteniendo la mutación de nucleótidos que condujo a la sustitución del aminoácido D724G. La ligadura fue realizada usando el kit Rapid DNA Ligation siguiendo las instrucciones del fabricante. La reacción de ligadura fue transformada en células competentes de subclonación de XL1-Blue E. coli según las instrucciones del fabricante. Después de la transformación, el ADN plásmido de una colonia aislada fue secuenciado como se describe en el Ejemplo 10 y se confirmó la presencia de las mutaciones únicas de C a A y A a G que codifican las sustituciones de los aminoácidos G185S y H285Q, respectivamente, en la región de codificación entera del gen. Posteriormente, el ADN plásmido fue transformado en células competentes de levadura como se describe en el Ejemplo 8, que dio como resultado el aislamiento de una variante de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con las sustituciones de H285Q y D724G. El vector de expresión de levadura con la variante de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con las sustituciones de H285Q y D724G fue designado pALFd7H266QD705G.
pEJG97AfumFAM3AD705G conteniendo la mutación de nucleótidos que condujo a la sustitución del aminoácido D724G. La ligadura fue realizada usando el kit Rapid DNA Ligation siguiendo las instrucciones del fabricante. La reacción de ligadura fue transformada en células competentes de subclonación de XL1-Blue E. coli según las instrucciones del fabricante. Después de la transformación, el ADN plásmido de una colonia aislada fue secuenciado como se describe en el Ejemplo 10 y se confirmó la presencia de las mutaciones únicas de C a A y A a G que codifican las sustituciones de los aminoácidos G185S y H285Q, respectivamente, en la región de codificación entera del gen. Posteriormente, el ADN plásmido fue transformado en células competentes de levadura como se describe en el Ejemplo 8, que dio como resultado el aislamiento de una variante de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con las sustituciones de H285Q y D724G. El vector de expresión de levadura con la variante de beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus con las sustituciones de H285Q y D724G fue designado pALFd7H266QD705G.
\vskip1.000000\baselineskip
Las mediciones de la actividad residual de
beta-glucosidasas de Aspergillus fumigatus
codificadas por los siguientes vectores se efectuó como se describe
en el Ejemplo 9 a 80ºC después 10 minutos: pALFd7, que contiene la
secuencia nuclear de ADNc de beta-glucosidasa de
Aspergillus fumigatus de tipo salvaje con la secuencia señal
de endoglucanasa V de Humicola insolens, y los mismos
constructos con las siguientes mutaciones, marcadas
respectivamente, pALFd7G142S, con la sustitución del aminoácido
G161S; pALFd7H266Q con la sustitución del aminoácido H285Q;
pALFd7G142SH266Q, con las sustituciones de los aminoácidos G161S y
H285Q y pALFd7H266QD705G, con las sustituciones de aminoácidos
H285Q y D724G. La tabla 4 a continuación muestra la actividad
residual relativa de las beta-glucosidasas a 80ºC.
Los resultados mostraron que las sustituciones de aminoácido
mejoraron la actividad residual de la enzima de
beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus a
80ºC. La combinación de sustitución de los aminoácidos G161S y H285Q
tuvo el máximo impacto en la mejora de la termoestabilidad de la
enzima de beta-glucosidasa de Aspergillus
fumigatus.
El siguiente material biológico ha sido
depositado según las condiciones del Tratado de Budapest con la
Agricultural Research Service Patent Culture Collection, Northern
Regional Research Center, 1815 University Street, Peoria, Illinois,
61604, y se les ha dado los siguientes números de registro:
Las cepas han sido depositadas bajo condiciones
que aseguran que el acceso a los cultivos estará disponible durante
la pendencia de la presente solicitud de patente a una designada por
el Comisario de Patentes y Marcas Registradas que tendrá derecho a
ello bajo 37 C.F.R. \NAK1.14 y 35 U.S.C. \NAK122. Los depósitos
representan cultivos substancialmente puros de las cepas
depositadas. Las depósitos están disponibles según sea necesario
por las leyes de patentes extranjeras en los países donde se
presentaron duplicados de la solicitud en cuestión, o su progenie.
No obstante, debería entenderse que la disponibilidad de un depósito
no constituye una licencia para poner en práctica la invención en
cuestión en derogación de los derechos de las patentes concedidas
por acción gubernamental.
La invención descrita y reivindicada en la
presente no debe limitarse en su alcance por las formas de
realización descritas en la presente, ya que estas formas de
realización pretenden ser ilustraciones de diferentes aspectos de
la invención. Cualquier forma de realización equivalente está
destinada a estar dentro del campo de esta invención. De hecho,
varias modificaciones de la invención además de aquellas mostradas
y descritas en la presente serán evidentes para los expertos en la
técnica a partir de la descripción precedente. Tales modificaciones
también se consideran dentro del campo de las reivindicaciones
anexas. En caso de conflicto, prevalecerá la presente divulgación
incluidas las definiciones.
En la presente se citan diferentes
referencias.
\vskip1.000000\baselineskip
\sqbullet WO 9707205 A [0022]
\sqbullet US 5811238 A [0022]
\sqbullet US 5605793 A [0022]
\sqbullet US 5830721 A [0022]
\sqbullet WO 9841623 A [0022]
\sqbullet WO 9841622 A [0022]
\sqbullet WO 9517413 A [0074]
\sqbullet WO 9522625 A [0074]
\sqbullet US 5223409 A [0074]
\sqbullet WO 9206204 A [0074]
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\sqbullet US 4683202 A [0091] [0097]
\sqbullet WO 9726330 A [0107]
\sqbullet EP 238023 A [0108]
\sqbullet WO 9600787 A [0108] [0137]
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\sqbullet WO 8906279 A [0190]
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<211> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Trichoderma reesei
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 17
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipaaacgtcgac cgaatgtagg attgttatc
\hfill29
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 18
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<211> 17
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<212> ADN
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<213> Trichoderma reesei
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<212> ADN
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<213> Trichoderma reesei
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<212> ADN
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<213> Trichoderma reesei
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\hfill36
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<211> 29
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<212> ADN
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<213> Trichoderma reesei
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<400> 21
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\hfill29
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<211> 32
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<212> ADN
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<213> Trichoderma reesei
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<400> 22
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\vskip0.400000\baselineskip
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<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill46
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<213> Aspergillus oryzae
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\hfill26
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<211> 26
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<213> Trichoderma reesei
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<210> 26
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<211> 45
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Trichoderma reesei
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 26
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcctcgatcca accaagcttc atgatgcgca gtccgcggtt gacta
\hfill45
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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<400> 27
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskiptgccggtgtt ggcccttgcc aaggatgatc tcgcgtactc cc
\hfill42
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 28
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 28
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgactagtctt actgggcctt aggcagcg
\hfill28
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 63
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Humicola insolens
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 29
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
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<211> 30
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\hfill30
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<211> 42
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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<400> 31
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill42
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 32
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<211> 40
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 32
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill40
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 33
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 32
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 33
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill32
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\hfill17
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<212> ADN
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\hfill20
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<211> 20
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\hfill20
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 37
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgtttcggctc aggactg
\hfill17
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<210> 38
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<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 38
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipacttccgccc attcacc
\hfill17
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<210> 39
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<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 39
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipagggtgaatg ggcggaa
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 40
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggcggaaatg ctcttgt
\hfill17
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<212> ADN
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<212> ADN
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<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill17
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<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgctacggttg cgagaat
\hfill17
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
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\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill17
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
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\hskip-.1em\dddseqskipggtgccttgc ccttgag
\hfill17
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<211> 17
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
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<400> 46
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\vskip0.400000\baselineskip
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\hfill17
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 47
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgtggaagaac ggcgaca
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 48
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 48
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcccagccgta gttagaa
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 49
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 49
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcgtcccgata cactccc
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 50
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 50
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcctggagcgg cagtttc
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 51
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<211> 18
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 51
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggtcggtgtc cttaacgg
\hfill18
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 52
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<211> 20
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipactatcctgc aaacacaagc
\hfill20
\vskip1.000000\baselineskip
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\vskip1.000000\baselineskip
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\hskip-.1em\dddseqskipcctttcactt ggggca
\hfill16
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 54
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 20
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 54
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\hskip-.1em\dddseqskipggagttacca gactcctggc
\hfill20
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 55
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 20
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 55
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipaccttccgaa acatggttat
\hfill20
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 56
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 39
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> misc_característica
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (16)..(17)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> n is a, c, g, o t
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 56
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggtagaaact gggaannstt ctcaccagat ccagccctc
\hfill39
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 57
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 33
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> misc_característica
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (16)..(17)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> n es a, c, g, o t
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 57
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcctacgccg ctgtgnnsag cggtccaatc act
\hfill33
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 58
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 22
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus nidulens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 58
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgtgccccatg atacgcctcc gg
\hfill22
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 59
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 26
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus nidulens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 59
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgagtcgtatt tccaaggctc ctgacc
\hfill26
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 60
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 23
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus nidulens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 60
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggaggccatg aagtggacca acg
\hfill23
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 61
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 45
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus niger
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 61
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcaccgtgaaa gccatgctct ttccttcgtg tagaagacca gacag
\hfill45
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 62
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 45
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus niger
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 62
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipctggtcttct acacgaagga aagagcatgg ctttcacggt gtctg
\hfill45
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 63
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 44
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus niger
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 63
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipctatatacac aactggattt accatgggcc cgcggccgca gate
\hfill44
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 64
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 44
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus niger
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 64
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgatctgcggc cgcgggccca tggtaaatcc agttgtgtat atag
\hfill44
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 65
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 65
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipactggattta ccatgaagct tggttggatc
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 66
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus oryzae
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 66
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipagtcacctct agttattact gggccttagg
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 67
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 31
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 67
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipactggattta ccatgagatt cggttggctc g
\hfill31
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 68
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 31
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 68
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipagtcacctct agttactagt agacacgggg c
\hfill31
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 69
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 3060
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 69
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 70
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 863
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 70
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 71
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 2589
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 71
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 72
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 72
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggctcatgag attcggttgg ctcgaggtc
\hfill29
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 73
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 73
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgccgttatca cagccgcggt cggggcagcc
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 74
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 74
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggctgccccg accgcggctg tgataacggc
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 75
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 35
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 75
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcttaattaa tctagtagac acggggcaga ggcgc
\hfill35
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 76
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 16
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 76
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipacactggcgg agaagg
\hfill16
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 77
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 18
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 77
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcccagggat atggttac
\hfill18
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 78
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 19
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 78
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcgactctgga gagggtttc
\hfill19
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 79
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 19
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 79
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipggactgggtc atcacaaag
\hfill19
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 80
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 80
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcgagaggtc atcagca
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 81
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 81
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgtaaaacgac ggccagt
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 82
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 16
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 82
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcaggaaacag ctatga
\hfill16
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 83
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 69
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 83
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 84
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 61
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 84
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 85
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 60
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 85
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipccgctccgcc gttgtggccg ccctgccggt gttggccctt gccgaattgg ctttctctcc
\hfill60
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 86
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 86
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipctggcgttgg cgctgtc
\hfill17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 87
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 87
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcggcagaat ctgggaaagc ttctctcctg
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 88
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 88
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcaggagagaa gctttcccag attctgccgc
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 89
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 89
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskiptgactggagc gctcaacaca gcggtgtcg
\hfill29
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 90
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 90
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcgacaccgct gtgttgagcg ctccagtca
\hfill29
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 91
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 91
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgaggattctt ctggcgaccc gaactacggc
\hfill30
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 92
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Aspergillus fumigatus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 92
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgccgtagttc gggtcgccag aagaatcctc
\hfill30
Claims (17)
1. Variante aislada de una
beta-glucosidasa progenitora, que comprende una
sustitución a una posición correspondiente a la posición 161 de los
aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 o correspondiente a la posición
161 de los aminoácidos 20 a 863 de SEC ID nº: 70,
caracterizada por el hecho de que la variante tiene actividad
de beta-glucosidasa y comprende las sustituciones
G161S + Q202R + H285Q + D722G (o D724G), las sustituciones G161S +
Q202R + H285Q, las sustituciones G161S + H285Q + D722G (o D724G),
las sustituciones G161S + Q202R + D722G (D724G), las sustituciones
G161 S + Q202R, las sustituciones G161S + H285Q o las sustituciones
G161 S + D722G (o D724G) en comparación con la
beta-glucosidasa progenitora.
2. Variante según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que la
beta-glucosidasa progenitora es (a) un polipéptido
que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene al menos 70% de
identidad, preferiblemente al menos 75% de identidad, más
preferiblemente al menos 80% de identidad, incluso más
preferiblemente al menos 85% de identidad, de forma más preferible
al menos 90% de identidad, e incluso de forma más preferible al
menos 95% de identidad con los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2
o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70 o (b) un polipéptido
codificado por una secuencia de nucleótidos que se hibridiza bajo
condiciones de astringencia baja, preferiblemente condiciones de
astringencia media, más preferiblemente condiciones de astringencia
media alta, y de forma más preferible condiciones de astringencia
alta con los nucleótidos 58 a 2583 de SEC ID nº: 1 o los
nucleótidos 58 a 2589 de SEC ID nº: 71, o sus hebras
complementarias.
3. Variante según la reivindicación 1 o 2,
caracterizada por el hecho de que la
beta-glucosidasa progenitora comprende la secuencia
de aminoácidos de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2 o
aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70.
4. Variante según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada por el hecho de que la
beta-glucosidasa progenitora consiste en la
secuencia de aminoácidos de los aminoácidos 20 a 861 de SEC ID nº: 2
o aminoácidos 20 a 863 de la SEC ID nº: 70.
5. Variante según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que comprende una secuencia de aminoácidos
con al menos 70% de identidad, preferiblemente al menos 75% de
identidad, más preferiblemente al menos 80% de identidad, incluso
más preferiblemente al menos 85% de identidad, de forma más
preferible al menos 90% de identidad, e incluso de forma más
preferible al menos 95% de identidad a la secuencia de aminoácidos
de la beta-glucosidasa progenitora.
6. Variante según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, que tiene una o más propiedades mejoradas en
comparación con la beta-glucosidasa progenitora,
caracterizada por el hecho de que las propiedades mejoradas
son seleccionadas del grupo que consiste en actividad térmica,
termoestabilidad, actividad de pH, estabilidad de pH, especificidad
del sustrato, especificidad del producto y estabilidad química.
7. Variante de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por el hecho de que la
actividad térmica de la beta-glucosidasa variante
es al menos 1,5 veces, preferiblemente al menos 2 veces, más
preferiblemente al menos 5 veces, de forma más preferible al menos
7 veces, e incluso de forma más preferible al menos 20 veces más
térmicamente activa que la beta-glucosidasa
progenitora de la variante.
8. Secuencia de nucleótidos aislada que codifica
la variante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Constructo de ácidos nucleicos que comprende
la secuencia de nucleótidos según la reivindicación 8.
10. Vector de expresión que comprende el
constructo de ácidos nucleicos según la reivindicación 9.
11. Célula huésped que comprende el constructo
de ácidos nucleicos según la reivindicación 9.
12. Método para la producción de una variante de
una beta-glucosidasa progenitora, que comprende:
- (a)
- cultivo de la célula huésped según la reivindicación 11 bajo condiciones adecuadas para la expresión de la variante; y
- (b)
- recuperación de la variante del medio de cultivo.
13. Método para degradar o convertir biomasa con
contenido de celulosa y hemicelulosa, que comprende tratar la
biomasa con una cantidad eficaz de una variante de
beta-glucosidasa de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7 y recuperar la biomasa degradada.
14. Método según la reivindicación 13, que
comprende además tratar la biomasa con una cantidad eficaz de
endo-1,4-beta-glucanasa
y
exo-1,4-beta-D-glucanasa.
15. Método para degradar o convertir una biomasa
con contenido de celulosa y hemicelulosa, que comprende tratar la
biomasa con una célula huésped según la reivindicación 11 y
recuperar la biomasa degradada.
16. Método según la reivindicación 15, que
comprende además tratar la biomasa con una cantidad eficaz de
endo-1,4-beta-glucanasa
y
exo-1,4-beta-D-glucanasa.
17. Planta que comprende la secuencia de
nucleótidos según la reivindicación 8.
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