ES2697920B2 - CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY - Google Patents
CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY Download PDFInfo
- Publication number
- ES2697920B2 ES2697920B2 ES201730975A ES201730975A ES2697920B2 ES 2697920 B2 ES2697920 B2 ES 2697920B2 ES 201730975 A ES201730975 A ES 201730975A ES 201730975 A ES201730975 A ES 201730975A ES 2697920 B2 ES2697920 B2 ES 2697920B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- seq
- cellulase
- host cell
- linker
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
- C12N1/145—Fungal isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/24—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
- C12N9/2402—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
- C12N9/2405—Glucanases
- C12N9/2434—Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
- C12N9/2437—Cellulases (3.2.1.4; 3.2.1.74; 3.2.1.91; 3.2.1.150)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2319/00—Fusion polypeptide
- C07K2319/35—Fusion polypeptide containing a fusion for enhanced stability/folding during expression, e.g. fusions with chaperones or thioredoxin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
- C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/645—Fungi ; Processes using fungi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/645—Fungi ; Processes using fungi
- C12R2001/66—Aspergillus
- C12R2001/68—Aspergillus fumigatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Celulasas con actividad celulolítica mejoradaCellulases with improved cellulolytic activity
La presente invención pertenece al campo de las enzimas útiles para la producción de bioproductos, preferiblemente biocombustibles, y más particularmente se refiere a variantes de celulasas que comprenden linkers resistentes a proteólisis y que presentan una actividad celulolítica mejorada respecto a las celulasas nativas que comprenden linkers nativos. Adicionalmente, la invención también se refiere al uso de dichas variantes de celulasas en la producción de azúcares fermentables y de bioproductos a partir de material celulósico.The present invention belongs to the field of enzymes useful for the production of bioproducts, preferably biofuels, and more particularly refers to variants of cellulases comprising linkers resistant to proteolysis and having an improved cellulolytic activity with respect to native cellulases comprising native linkers . Additionally, the invention also relates to the use of said cellulase variants in the production of fermentable sugars and bioproducts from cellulosic material.
ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART
Los biocombustibles suponen una alternativa atractiva a los combustibles fósiles y se pueden obtener mediante la fermentación de azúcares monoméricos derivados del almidón o la celulosa y hemicelulosa.Biofuels are an attractive alternative to fossil fuels and can be obtained through the fermentation of monomeric sugars derived from starch or cellulose and hemicellulose.
La biomasa vegetal proporciona una fuente completa de energía potencial en forma de azúcares que se puede utilizar para numerosos procesos industriales y agrícolas, y es por tanto un recurso renovable significativo para la generación de azúcares fermentables que pueden dar como resultado productos finales comercialmente valiosos, tales como los biocombustibles. Sin embargo, la enorme energía potencial de estos hidratos de carbono está actualmente infrautilizada porque los azúcares están formando parte de polímeros complejos que no están fácilmente accesibles para la fermentación.Vegetable biomass provides a complete source of potential energy in the form of sugars that can be used for numerous industrial and agricultural processes, and is therefore a significant renewable resource for the generation of fermentable sugars that can result in commercially valuable end products, such like biofuels. However, the enormous potential energy of these carbohydrates is currently underutilized because the sugars are part of complex polymers that are not easily accessible for fermentation.
Cualquier biomasa vegetal se puede considerar como materia prima para la producción de biocombustibles, así se pueden utilizar cultivos herbáceos, otros restos agrícolas o incluso residuos sólidos urbanos. Estos materiales comprenden principalmente celulosa y hemicelulosa. Una vez que la celulosa y la hemicelulosa se convierten en glucosa y xilosa, respectivamente por medio de un proceso de hidrólisis enzimática, éstos compuestos son fácilmente fermentados por otros organismos a etanol. De esta manera, cuánta más cantidad de azúcares complejos permanezca al final del proceso hidrolítico, menor será el rendimiento de la producción de etanol al final del proceso de la fermentación. Por tanto, un área de investigación destinada a disminuir los costes y a potenciar el rendimiento de los procedimientos de producción de biocombustible se centra en la mejora de la eficiencia de las enzimas celulolíticas, así como de las composiciones enzimáticas que comprenden dichas enzimas y que se pueden utilizar para generar azúcares fermentables a partir de biomasa.Any vegetable biomass can be considered as raw material for the production of biofuels, so you can use herbaceous crops, other agricultural remains or even urban solid waste. These materials mainly comprise cellulose and hemicellulose. Once cellulose and hemicellulose are converted into glucose and xylose, respectively by means of an enzymatic hydrolysis process, these compounds are easily fermented by other organisms to ethanol. In this way, how much more complex sugars remain at the end of the hydrolytic process, the lower the yield of ethanol production at the end of the fermentation process. Therefore, an area of research aimed at reducing costs and enhancing the performance of biofuel production processes is focused on improving the efficiency of cellulolytic enzymes, as well as the enzymatic compositions comprising these enzymes that can be used to generate fermentable sugars from biomass .
Debido a la complejidad de la biomasa, su conversión en azúcares monoméricos implica la acción de diversos tipos de enzimas con diversas actividades enzimáticas, que digieren celulosa, hemicelulosa, así como otros polímeros complejos presentes en la biomasa. Después de la celulosa, la hemicelulosa es la segunda fracción más abundante disponible en la naturaleza. Tanto la celulosa como la hemicelulosa se pueden tratar previamente, de forma mecánica, química, enzimática o de otros modos, para aumentar su susceptibilidad a la hidrólisis. Tras este proceso de pretratamiento tiene lugar una etapa de sacarificación, que es un proceso enzimático por el cual los hidratos de carbono complejos se degradan en sus componentes monosacáridos. El objetivo de cualquier tecnología de sacarificación es alterar o eliminar los impedimentos estructurales y de composición para la hidrólisis con el fin de mejorar la tasa de hidrólisis enzimática y aumentar los rendimientos de azúcares fermentables a partir de la biomasa, que comprende principalmente, celulosa y hemicelulosa (N. Mosier y col., 2005, Bioresource Technology. 96: 673-686). Después de esta etapa de sacarificación se realiza un proceso de fermentación.Due to the complexity of the biomass, its conversion into monomeric sugars involves the action of various types of enzymes with diverse enzymatic activities, which digest cellulose, hemicellulose, as well as other complex polymers present in the biomass. After cellulose, hemicellulose is the second most abundant fraction available in nature. Both cellulose and hemicellulose can be pretreated, mechanically, chemically, enzymatically or in other ways, to increase their susceptibility to hydrolysis. After this pretreatment process a saccharification stage takes place, which is an enzymatic process by which the complex carbohydrates are degraded into their monosaccharide components. The objective of any saccharification technology is to alter or eliminate the structural and compositional impediments to hydrolysis in order to improve the enzymatic hydrolysis rate and increase the yields of fermentable sugars from the biomass, which mainly comprises cellulose and hemicellulose (N. Mosier et al., 2005, Bioresource Technology, 96: 673-686). After this saccharification stage, a fermentation process is carried out.
Las enzimas celulolíticas se han convertido en biocatalizadores debido a su naturaleza compleja y a sus extensas aplicaciones industriales. Hoy en día se presta una considerable atención a la producción de celulasas y a los avances en la investigación, especialmente en la dirección de la mejora de la economía del proceso de varias industrias, con el fin de obtener composiciones enzimáticas que presenten una mayor actividad y mejores propiedades celulolíticas.Cellulolytic enzymes have become biocatalysts due to their complex nature and extensive industrial applications. Nowadays considerable attention is paid to the production of cellulases and the advances in research, especially in the direction of improving the economy of the process of several industries, in order to obtain enzymatic compositions that present a greater activity and better cellulolytic properties.
Las enzimas individuales han demostrado digerir solo parcialmente la celulosa y la hemicelulosa y, por tanto, se necesita la acción concertada de todas o al menos varias de las enzimas denominadas "celulasas o enzimas celulolíticas” para completar la conversión de los diferentes polímeros complejos, específicamente, celulosa y hemicelulosa, a azúcares monoméricos. Las celulasas (1,4-beta-D-glucano-4-glucanohidrolasa, EC 3.2.1.4) comprenden al menos tres actividades enzimáticas, endo-beta-glucanasas (EC 3.2.1.4), exo-beta-glucanasas o celobiohidrolasas (EC 3.2.1.91) y beta-glucosidasas (EC 3.2.1.21), de las que se ha demostrado su actuación sinérgica en la hidrólisis de la celulosa (Woodward, J. 1991, Bioresource Technology Vol 36, pág. 67-75). Además de estas tres actividades hoy en día se reconocen otras de igual relevancia tales como, xilanasas (E.C. 3.2.1.8), betaxilosidasas (E.C. 3.2.1.37) y polisacárido mono-oxigenasas (familia AA9).Individual enzymes have been shown to only partially digest cellulose and hemicellulose and, therefore, the concerted action of all or at least several of the enzymes called "cellulases or cellulolytic enzymes" is needed to complete the conversion of the different complex polymers, specifically , cellulose and hemicellulose, to monomeric sugars Cellulases (1,4-beta-D-glucan-4-glucanohydrolase, EC 3.2.1.4) comprise at least three enzymatic activities, endo-beta-glucanases (EC 3.2.1.4), exo-beta-glucanases or cellobiohydrolases (EC 3.2.1.91) and beta-glucosidases (EC 3.2.1.21), of which their synergistic action in the hydrolysis of cellulose (Woodward, J. 1991, Bioresource Technology Vol 36, pages 67-75). In addition to these three activities nowadays, others of equal importance are recognized, such as xylanases (EC 3.2.1.8), betaxilosidases (EC 3.2.1.37) and polysaccharide mono-oxygenates (family AA9).
La eficacia hidrolítica de un complejo multienzimático, formado por una amplia diversidad de enzimas celulolíticas, en el proceso de sacarificación celulósica depende tanto de las propiedades de las enzimas individuales como de la relación de cada enzima respecto al resto, en el complejo.The hydrolytic efficiency of a multienzyme complex, formed by a wide variety of cellulolytic enzymes, in the process of cellulose saccharification depends both on the properties of the individual enzymes and on the relationship of each enzyme with respect to the rest, in the complex.
La mayoría de las celulasas exhiben una organización multimodular que comprende, al menos, tres módulos o dominios: un dominio de unión a celulosa (CBD, carbohydrate binding domain, en sus siglas en inglés) y un dominio catalíticamente activo (CAD, catalytically active domain, en sus siglas en inglés), estando ambos dominios unidos por una región de enlace o linker altamente glicosilado y rico en prolina y residuos de hidroxiaminoácidos (serinas y treoninas) (Fagerstam et al. 1984, FEBS lett. 167: 309-315)).Most cellulases exhibit a multimodular organization comprising at least three modules or domains: a cellulose binding (CBD carbohydrate binding domain, its acronym) and a catalytically active domain (CAD, catalytically active domain , in its acronym in English), both domains being joined by a region of linker or linker highly glycosylated and rich in proline and residues of hydroxyaminoacids (serines and threonines) (Fagerstam et al., 1984, FEBS lett.167: 309-315) ).
Se ha descrito que la glicosilación de los residuos de la región linker protege a esta región de la proteólisis, aumentando el ratio de enzimas que conservan su CBD (Langsford et al., 1987, FEBS lett. 225: 163-167). Las secuencias de los CBDs de diferentes enzimas celulolíticas están muy conservadas, por el contrario, las secuencias de los linkers aparte de no estar conservadas, presentan un patrón de glicosilación característico y diferente, lo que les confiere características particulares. El dominio CBD de las celulasas sirve como ancla y la región del linker aporta la flexibilidad necesaria para que el dominio CAD llegue a los sitios de degradación. La organización modular de las celulasas resulta importante para aumentar la sinergia entre los dominios CAD y CBD con su sustrato natural y en consecuencia, dotar de mayor capacidad celulolítica a las enzimas celulasas (Srisodsuk et al. 1993, J.Biol.Chem. 268: 20756-20761). Precisamente, la mayoría de los esfuerzos en el presente campo técnico han ido dirigidos a la generación de celulasas que presentan una mayor capacidad celulolítica y por tanto, mejoren el rendimiento y eficiencia del proceso de degradación de la biomasa. En este sentido, se han diseñado celulasas con mejor actividad hidrolítica debido a la modificación de las regiones modulares, tanto de las regiones CBD y CAD, como de los linkers que las unen. La solicitud de patente internacional WO94/07998 describe variantes de una celulasa clasificada en la familia 45, que comprende un CBD, un dominio catalíticamente activo (CAD) y una región que conecta el CBD con el CAD (linker), en donde se han añadido, eliminado o sustituido uno o más residuos de aminoácidos y/u otro CBD se ha añadido en el otro extremo del CAD. Por otro lado, la solicitud de patente internacional WO95/16782 se refiere a la clonación y a la expresión de alto nivel de proteínas celulasas truncadas nuevas o derivadas de las mismas en Trichoderma longibrachiatum que comprenden diferentes regiones catalíticas con varios CBDs. Por otra parte, la patente US8637293B2 describe variantes de la celulasa Cbh1 que comprende mutaciones en el dominio catalítico y/o un incremento en la región de O-glicosilación en los dominios de unión o linkers. It has been described that the glycosylation of the residues of the linker region protects this region from proteolysis, increasing the ratio of enzymes that preserve their CBD (Langsford et al., 1987, FEBS lett.225: 163-167). The sequences of the CBDs of different cellulolytic enzymes are very conserved, on the contrary, the sequences of the linkers apart from not being conserved, present a characteristic and different glycosylation pattern, which confers them particular characteristics. The CBD domain of the cellulases serves as an anchor and the linker region provides the necessary flexibility for the CAD domain to reach the degradation sites. The modular organization of the cellulases is important to increase the synergy between the CAD and CBD domains with their natural substrate and, consequently, to provide cellulose enzymes with greater cellulolytic capacity (Srisodsuk et al., 1993, J.Biol.Chem. 268: 20756-20761). Precisely, most of the efforts in the present technical field have been directed to the generation of cellulases that present a greater cellulolytic capacity and therefore, improve the yield and efficiency of the process of degradation of biomass. In this sense, cellulases with better hydrolytic activity have been designed due to the modification of the modular regions, both of the CBD and CAD regions, and of the linkers that link them. The international patent application WO94 / 07998 describes variants of a cellulase classified in family 45, which comprises a CBD, a catalytically active domain (CAD) and a region connecting the CBD with the CAD (linker), where one or more amino acid residues and / or another CBD have been added, deleted or substituted. has been added at the other end of the CAD. On the other hand, the international patent application WO95 / 16782 refers to the cloning and the high level expression of new truncated cellulase proteins or derivatives thereof in Trichoderma longibrachiatum comprising different catalytic regions with several CBDs. On the other hand, patent US8637293B2 describes variants of cellulase Cbh1 comprising mutations in the catalytic domain and / or an increase in the O-glycosylation region in the binding domains or linkers.
Sería, por tanto, de utilidad disponer de celulasas con actividad celulolítica mejorada, capaz de producir azúcares fermentables de forma más eficiente, mejorándose así a su vez el rendimiento hidrolítico global de las mezclas enzimáticas que las contuvieran.It would, therefore, be useful to have cellulases with improved cellulolytic activity, able to produce fermentable sugars more efficiently, thus improving the overall hydrolytic performance of the enzymatic mixtures containing them.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención describe secuencias polinucleotídicas que codifican para regiones o módulos linker que son más resistentes a proteólisis que los linkers nativos o silvestres. En general, las celulasas, durante su producción por las células que las sintetizan, pueden sufrir procesos proteolíticos, preferentemente por la zona del linker, que separan los motivos de unión a carbohidratos y catalítico, haciendo así que no se produzca la sinergia entre ellos, disminuyendo drásticamente la actividad celulolítica de cada celulasa sobre su sustrato natural, y por tanto, reduciendo el rendimiento y eficiencia del proceso de degradación de biomasa.The present invention describes polynucleotide sequences that code for regions or linker modules that are more resistant to proteolysis than native or wild-type linkers . In general, cellulases, during their production by the cells that synthesize them, can undergo proteolytic processes, preferably in the area of the linker, which separate the carbohydrate and catalytic binding motifs, thus preventing synergy between them, drastically decreasing the cellulolytic activity of each cellulase on its natural substrate, and therefore, reducing the yield and efficiency of the biomass degradation process.
En este sentido, la invención describe variantes de celulasas a las que se le ha intercambiado su linker nativo por uno de los linker descritos aquí, obteniéndose variantes de celulasas que comprenden linker más resistentes a proteólisis que los linkers nativos o silvestres, y que, por lo tanto, dichas variantes de celulasas presentan una mayor actividad celulolítica sobre su propio sustrato. Adicionalmente, también se describe el uso de dichas variantes para la hidrólisis de material celulósico en azúcares fermentables, así como un procedimiento para producir azúcares fermentables y un procedimiento para producir bioproductos, tales como etanol, en los que se emplean dichas variantes. In this sense, the invention describes variants of cellulases to which their native linker has been exchanged for one of the linkers described here, obtaining variants of cellulases comprising linker more resistant to proteolysis than native or wild-type linkers , and which, for therefore, said cellulase variants have a greater cellulolytic activity on their own substrate. Additionally, the use of said variants for hydrolysis of cellulosic material in fermentable sugars is also described, as well as a process for producing fermentable sugars and a process for producing bioproducts, such as ethanol, in which said variants are employed.
Por tanto, la presente invención representa una solución a la necesidad de proporcionar celulasas con actividad celulolítica mejorada, útiles para la optimización de la etapa de hidrólisis de material celulósico en azúcares fermentables, gracias a que comprenden un linker más resistente a la proteólisis, respecto al linker nativo que presenta una celulasa parental (nativa).Therefore, the present invention represents a solution to the need to provide cellulases with improved cellulolytic activity, useful for the optimization of the step of hydrolysis of cellulosic material in fermentable sugars, thanks to which they comprise a linker more resistant to proteolysis, with respect to the native linker that presents a parental cellulase (native).
Los inventores han demostrado la mayor resistencia a la hidrólisis de las variantes de las celulasas que comprenden los linkers aquí descritos respecto a celulasas nativas, aumentando significativamente el rendimiento de la etapa de hidrólisis mediante el uso de dichas variantes o de las composiciones enzimáticas que las comprenden, obteniéndose una mayor cantidad de azúcares monosacáridos liberados al final de dicha etapa hidrolítica (fundamentalmente glucosa), lo que conduce a un aumento de la producción del bioproducto, preferiblemente etanol.The inventors have demonstrated the highest resistance to hydrolysis of the variants of the cellulases comprising the linkers described herein with respect to native cellulases, significantly increasing the yield of the hydrolysis step by using said variants or the enzymatic compositions comprising them. , obtaining a greater amount of monosaccharide sugars released at the end of said hydrolytic stage (mainly glucose), which leads to an increase in the production of the bioproduct, preferably ethanol.
Como se muestra en los ejemplos descritos más adelante, las variantes de celulasas que comprenden los linkers de la presente invención se expresaron en una célula fúngica hospedadora y la mezcla enzimática producida por la cepa resultante se evaluó en experimentos de sacarificación de biomasa pretratada (PCS), comprobándose un aumento en el rendimiento del proceso de sacarificación, concretamente un aumento en la concentración de azúcares fermentables (glucosa) liberados al final del proceso, en comparación con la misma mezcla enzimática producida por la cepa control que no expresa ni secreta celulasas que comprenden los linkers de la invención.As shown in the examples described below, the cellulase variants comprising the linkers of the present invention were expressed in a host fungal cell and the enzyme mixture produced by the resulting strain was evaluated in saccharification experiments of pretreated biomass (PCS). , demonstrating an increase in the yield of the saccharification process, specifically an increase in the concentration of fermentable sugars (glucose) released at the end of the process, in comparison with the same enzyme mixture produced by the control strain that does not express or secrete cellulases comprising the linkers of the invention.
Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a secuencias de linkers más resistentes a proteolisis, respecto a linker nativos o silvestres, que comprenden una secuencia de aminoácidos que tiene una identidad de secuencia de al menos un 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100% con cualquiera de las secuencias incluidas en la siguiente lista: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 y SEQ ID NO: 36.Therefore, a first aspect of the present invention relates to sequences more resistant to proteolysis linkers, regarding linker native or wild, comprising an amino acid sequence having a sequence identity of at least 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100% with any of the sequences included in the following list: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 36.
En una realización preferida, los linkers de la invención presentan una identidad de secuencia del 100% con las secuencias seleccionadas de la siguiente lista: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 y SEQ ID NO: 36.In a preferred embodiment, the linkers of the invention have a sequence identity of 100% with the sequences selected from the following list: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 36
El término "identidad” se refiere a la relación de residuos de ácidos nucleicos o aminoácidos que son idénticos entre dos secuencias de ácidos nucleicos o de aminoácidos que se están comparando. Se puede determinar el grado de identidad mediante el método de Clustal, el método de Wilbur-Lipman, el programa GAG, que incluye GAP, BLAST o BLASTN, EMBOSS Needle y FASTA. Además, se puede utilizar el algoritmo de Smith Waterman con el fin de determinar el grado de identidad entre dos secuencias.The term "identity" refers to the ratio of nucleic acid or amino acid residues that are identical between two nucleic acid or amino acid sequences being compared.The degree of identity can be determined by the Clustal method, the method of Wilbur-Lipman, the GAG program, which includes GAP, BLAST or BLASTN, EMBOSS Needle and FASTA, In addition, the Smith Waterman algorithm can be used to determine the degree of identity between two sequences.
En el contexto de la presente invención, el término "dominio de unión a carbohidratos" (CBD) se refiere a la secuencia de polinucleótidos que codifica para la secuencia de aminoácidos capaz de llevar a cabo la unión entre la enzima celulolítica que comprende dicho CBD y su sustrato celulósico. Específicamente, dicho dominio se pretende que se entienda tal y como está definido por Peter Tomme et al. "Cellulose-Binding Domains: Classification and Properties" in "Enzymatic Degradation of Insoluble Carbohydrates", John N. Saddler and Michael H. Penner (Eds.), ACS Symposium Series, No. 618, 1996. Esta definición clasifica más de 120 CBDs en 10 familias (I-X), poniendo de manifiesto que los CBDs se encuentran en diferentes grupos de enzimas celulolíticas, tales como, las endoglucanasas, xilanasas, mananasas, arabinofuranosidasas, acetil esterasas y quitinasas.In the context of the present invention, the term "carbohydrate binding domain" (CBD) refers to the polynucleotide sequence encoding the amino acid sequence capable of carrying out the binding between the cellulolytic enzyme comprising said CBD and its cellulosic substrate. Specifically, said domain is intended to be understood as defined by Peter Tomme et al. "Cellulose-Binding Domains: Classification and Properties" in "Enzymatic Degradation of Insoluble Carbohydrates", John N. Saddler and Michael H. Penner (Eds.), ACS Symposium Series, No. 618, 1996. This definition classifies more than 120 CBDs in 10 families (IX), showing that CBDs are found in different groups of cellulolytic enzymes, such as endoglucanases, xylanases, mannanases, arabinofuranosidases, acetyl esterases and chitinases.
A efectos de la presente invención el término "celulosa” se refiere a un polisacárido lineal que comprende de cientos a miles de unidades de D-glucosa unidas por enlaces beta-(1,4). Este polisacárido se conoce también como beta-(1,4) glucano.For the purposes of the present invention, the term "cellulose" refers to a linear polysaccharide comprising hundreds to thousands of D-glucose units linked by beta- (1,4) bonds.This polysaccharide is also known as beta- (1). , 4) glucan.
En el contexto de la presente invención, el término "dominio catalíticamente activo" (CAD) se refiere a la región o a la secuencia de polinucleótidos que codifica para la secuencia aminoacídica responsable de catalizar la degradación o hidrólisis de celulosa.In the context of the present invention, the term "catalytically active domain" (CAD) refers to the region or sequence of polynucleotides that encodes the amino acid sequence responsible for catalyzing the degradation or hydrolysis of cellulose.
En el contexto de la presente invención, el término "dominio de unión” o "región de unión” o "región linker1’ o “linker”, utilizados indistintamente a lo largo del presente documento, se refiere a la secuencia de polinucleótidos que codifica para la secuencia aminoacídica que sirve de unión entre los dominios CBD y CAD presentes en una celulasa. Los linkers juegan un importante papel a nivel estructural y funcional, bien para unir ambas regiones, bien para mantener una distancia concreta de una región respecto a la otra y así permitir la actividad celulolítica de la celulasa sobre su sustrato, etc. Los linkers también comprenden sitios para la escisión proteolítica. Así, las regiones linker nativas presentes en las celulasas nativas, durante el proceso de obtención de las variantes de las celulasas y/o durante la fase de almacenamiento (entre su síntesis y su uso) y/o durante el proceso de hidrólisis enzimática, pueden sufrir una rotura proteolítica, lo que provoca una disociación entre el dominio CAD y el dominio CBD de la celulasa. El hecho de que una celulasa pierda el dominio CBD impide un reconocimiento y unión eficiente de la misma a la celulosa, lo que conlleva una pérdida o disminución en el rendimiento del procedimiento de hidrólisis enzimática.In the context of the present invention, the term "binding domain" or "binding region" or " linker1 ' or " linker region ", used interchangeably throughout the present document refers to the polynucleotide sequence encoding the amino acid sequence that serves as a link between the CBD and CAD domains present in a cellulase. The linkers play an important role at the structural and functional level, either to unite both regions, either to maintain a specific distance from one region with respect to the other and thus allow the cellulolytic activity of the cellulase on its substrate, etc. The linkers also comprise sites for proteolytic cleavage. Thus, the native linker regions present in the native cellulases, during the process of obtaining the variants of the cellulases and / or during the storage phase (between their synthesis and their use) and / or during the enzymatic hydrolysis process, can suffer a proteolytic break, which causes a dissociation between the CAD domain and the CBD domain of the cellulase. The fact that a cellulase loses the CBD domain prevents an efficient recognition and binding thereof to cellulose, which leads to a loss or decrease in the performance of the enzymatic hydrolysis process.
A efectos de la presente invención el término “linker nativo” o “linker silvestre” se refiere a la secuencia de polinucleótidos que codifica para la secuencia aminoacídica que sirve de unión entre los dominios CBD y CAD presentes en una celulasa nativa, sin modificar. A efectos de la presente invención, los linkers descritos aquí son linker más resistentes a proteólisis que los linkers nativos o silvestres.For the purposes of the present invention the term " native linker " or " wild linker " refers to the polynucleotide sequence encoding the amino acid sequence that serves as a link between the CBD and CAD domains present in a native, unmodified cellulase. For the purposes of the present invention, the linkers described herein are linker more resistant to proteolysis than native or wild-type linkers .
A efectos de la presente invención, los términos “procesamiento”, “proteolísis”, “procesamiento de celulasas”, o “proteólisis de celulasas”, se pueden utilizar indistintamente a lo largo de la presente invención y hace referencia a la rotura de la cadena peptídica de una celulasa por la actividad proteolítica específica o inespecífica y que da lugar a una celulasa modificada que puede presentar una menor actividad celulolítica como consecuencia de que durante dicho procesamiento pierdan algún fragmento o dominio de su estructura responsable de dicha actividad celulolítica. A efectos de la presente invención, los términos procesamiento”, “proteolísis”, “procesamiento de celulasas”, o “proteólisis de celulasas”, hacen referencia preferentemente a pérdida o rotura del dominio o región de unión entre el dominio CBD y el dominio CAD de una celulasa.For the purposes of the present invention, the terms "processing", "proteolysis", "cellulase processing", or "cellulase proteolysis" can be used interchangeably throughout the present invention and refers to chain breakage peptide of a cellulase by the specific or non-specific proteolytic activity and that gives rise to a modified cellulase that can have a lower cellulolytic activity as a consequence of which during said processing they lose some fragment or domain of their structure responsible for said cellulolytic activity. For the purposes of the present invention, the terms "processing", "proteolysis", "cellulase processing", or "cellulase proteolysis", preferably refer to loss or breakage of the domain or binding region between the CBD domain and the CAD domain. of a cellulase.
A efectos de la presente invención, los términos “más resistente a proteolisis” o “más resistente al procesamiento”, en relación tanto a los linker descritos aquí, como a las propias celulasas que comprenden dichos linker, se refiere a aquéllos linker o celulasas que presentan un menor o incluso nulo, procesamiento proteolítico durante su síntesis, almacenamiento y/o secreción, dando lugar a celulasas que muestran una mayor actividad celulolítica frente a celulasas que sufren procesamiento celulolítico y como consecuencia de éste disminuye la sinergia entre los dominios CAD y CBD, impidiendo que el dominio CAD llegue a los sitios diana de degradación celulolítica. A efectos de la presente invención, los linker y celulasas descritas aquí muestran al menos un 10%, al menos un 20%, al menos un 30%, al menos un 40%, al menos un 50%, al menos un 60%, al menos un 70%, al menos un 80%, al menos un 85%, al menos un 90%, al menos un 95%, al menos un 96%, al menos un 97%, al menos un 98%, al menos un 99% o un 100%, menos de procesamiento proteolítico que los linker o celulasas parentales o silvestres.For the purposes of the present invention, the terms "more resistant to proteolysis" or "more resistant to processing", both in relation to the linker described here, and to the cellulases themselves comprising said linker, refer to those linker or cellulases that have a minor or even no, proteolytic processing during their synthesis, storage and / or secretion, giving rise to cellulases that show a greater cellulolytic activity against cellulases that undergo cellulolytic processing and as a result of this decreases the synergy between the domains CAD and CBD, preventing the CAD domain from reaching the target sites of cellulolytic degradation. For the purposes of the present invention, the linkers and cellulases described herein show at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99% or 100%, less proteolytic processing than the linker or parental or wild cellulases.
En una realización preferida de la presente invención, el linker se selecciona de entre cualquiera de los siguientes: SEQ ID NO: 10, 26 o 30. En una realización más preferida aún el linker preferido es el linker de SEQ ID NO: 26.In a preferred embodiment of the present invention, the linker is selected from any of the following: SEQ ID NO: 10, 26 or 30. In a more preferred embodiment even the preferred linker is the linker of SEQ ID NO: 26.
En la Tabla 1 mostrada a continuación se indican las secuencias nucleotídicas y peptídicas de los linkers descritos en la presente invención que presentan una mayor resistencia a proteolísis que los linkers nativos o silvestres.In Table 1 shown below, the nucleotide and peptide sequences of the linkers described in the present invention are shown to have a greater resistance to proteolysis than native or wild-type linkers .
El término "enzima celulolítica” o "celulasa”, utilizados indistintamente a lo largo de la presente invención, se refiere a una categoría de enzimas que pueden degradar polímeros complejos, tales como, celulosa y/o hemicelulosa (P-1,4-glucano o enlaces beta-D-glucosídicos) a oligosacáridos más cortos, tales como, celobiosa y/o glucosa y xilobiosa y/o xilosa, respectivamente. Dentro de dicha categoría de enzimas se encuentran preferentemente los siguientes grupos: 1,4- beta-D-glucano glucanohidrolasa ("endoglucanasa” o "EG”); 1,4- beta-D-glucano celobiohidrolasa ("exoglucanasa”, "celobiohidrolasa”, o "CBH”); beta-D-glucósidoglucohidrolasa ("betaglucosidasa”, "celobiasa” o "BGL”), endoxilanasas o xilanasas ("Xyl”), beta-xilosidasas ("beta-Xyl”) y polisacárido mono-oxigenasas ("PMO”).The term "cellulolytic enzyme" or "cellulase", used interchangeably throughout the present invention, refers to a category of enzymes that can degrade complex polymers, such as cellulose and / or hemicellulose (P-1,4-glucan or beta-D-glucosidic bonds) to shorter oligosaccharides, such as, cellobiose and / or glucose and xylobiose and / or xylose, respectively. Within said category of enzymes are preferably found the following groups: 1,4-beta-D-glucan glucanohydrolase ("endoglucanase" or "EG"); 1,4-beta-D-glucan cellobiohydrolase ("exoglucanase", "cellobiohydrolase", or "CBH"), beta-D-glucosidoglucohydrolase ("betaglucosidase", "cellobiase" or "BGL"), endoxylanases or xylanases ("Xyl" "), Beta-xylosidases (" beta-Xyl ") and polysaccharide mono-oxygenates (" PMO ").
Las endoglucanasas o EGs, rompen enlaces internos y alteran la estructura cristalina de la celulosa, exponiendo cadenas de polisacárido de celulosa individuales ("glucanos”). Dicho término, se refiere a un grupo de enzimas celulasas clasificado como E.C. 3.2.1.4. Estas enzimas hidrolizan los enlaces p-1,4 glucosídicos internos de la celulosa.The endoglucanases or EGs, break internal bonds and alter the crystalline structure of cellulose, exposing individual cellulose polysaccharide chains ("glucans") .This term refers to a group of cellulase enzymes classified as EC 3.2.1.4. hydrolyze the internal p-1,4 glycosidic bonds of cellulose.
Las celobiohidrolasas o CBHs, acortan gradualmente las moléculas de glucano, liberando principalmente unidades de celobiosa (un dímero de glucosa ligado en p-1,4 soluble en agua), además de glucosa, celotriosa y celotetraosa. El término "celobiohidrolasa”, tal y como se utiliza en el presente documento, se refiere a una proteína de la clase E.C. 3.2.1.91, que cataliza la hidrólisis de la celulosa polimérica a celobiosa mediante una actividad exoglucanasa, liberando secuencialmente moléculas de celobiosa desde los extremos reductores o no reductores de la celulosa.The cellobiohydrolases or CBHs, gradually shorten the glucan molecules, mainly releasing units of cellobiose (a glucose dimer linked in p-1,4 soluble in water), in addition to glucose, celotriose and celotetraose. The term "cellobiohydrolase", as used herein, refers to a protein of class EC 3.2.1.91, which catalyzes the hydrolysis of polymeric cellulose to cellobiose by an exoglucanase activity, sequentially releasing cellobiose molecules from the reducing or non-reducing ends of cellulose.
Las beta-glucosidasas o BGL, fraccionan celobiosa en monómeros de glucosa. El término "beta-glucosidasa”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a un grupo de enzimas celulasas clasificadas como EC 3.2.1.21. Estas enzimas catalizan la hidrólisis de oligómeros de azúcar, incluyendo, pero sin limitarse al dímero de glucosa o celobiosa, con la liberación de un monómero de azúcar correspondiente, utilizada, pero sin limitarse, para la síntesis de etanol. La enzima beta-glucosidasa actúa sobre los enlaces beta-(1,4) que unen a dos moléculas de glucosa o glucosa sustituida (es decir, el disacárido celobiosa). Es una exocelulasa con especificidad por una variedad de sustratos de beta-D-glucósido. Cataliza la hidrólisis de residuos no reductores terminales en beta-D-glucósidos con liberación de glucosa.Beta-glucosidases or BGL, divide cellobiose into glucose monomers. The term "beta-glucosidase", as used herein, refers to a group of cellulase enzymes classified as EC 3.2.1.21. These enzymes catalyze the hydrolysis of sugar oligomers, including, but not limited to, the glucose or cellobiose dimer, with the release of a corresponding sugar monomer, used, but not limited, for the synthesis of ethanol. The enzyme beta-glucosidase acts on the beta- (1,4) bonds that bind to two molecules of glucose or substituted glucose (ie, the disaccharide cellobiose). It is an exocellulase with specificity for a variety of beta-D-glucoside substrates. It catalyzes the hydrolysis of non-reducing terminal residues in beta-D-glucosides with glucose release.
Las xilanasas o Xyl, catalizan la hidrólisis aleatoria de xilano polimérico, pectina polimérica o hemicelulosa que contiene residuos xilosa que da como resultado la formación de oligómeros de azúcar que contienen xilosa y/o residuos xilosa monoméricos. Tal y como se utilizan en el presente documento, las xilanasas se refieren a un grupo de enzimas (EC 3.2.1.8) que catalizan la endohidrólisis de enlaces 1.4- beta-D-xilosídicos en xilanos. Esta enzima también puede denominarse endo-1,4-beta-xilanasa o 1,4- beta-D-xilano xilanohidrolasa.Xylanases or Xyl, catalyze the random hydrolysis of polymeric xylan, polymeric pectin or hemicellulose containing xylose residues which results in the formation of sugar oligomers containing xylose and / or monomeric xylose residues. As used herein, xylanases refer to a group of enzymes (EC 3.2.1.8) that catalyze the endohydrolysis of 1,4-beta-D-xyloside bonds in xylans. This enzyme can also be referred to as endo-1,4-beta-xylanase or 1,4-beta-D-xylan xylanhydrolase.
Las beta-xilosidasas son enzimas con actividad 4-beta-D-xilano xilohidrolasa catalizando la reacción desde los oligómeros de xilosa, incluso xilobiosa, liberando finalmente D-xilosa. Tal y como se utiliza en el presente documento, las betaxilosidasas se refieren a un grupo de enzimas (EC 3.2.1.37) que cataliza la hidrólisis de 1,4-beta-D-xilanos, para eliminar residuos de D-xilosa sucesivos de los extremos no reductores. Esta enzima también puede denominarse xilano 1,4-beta-xilosidasa, 1.4- beta-D-xilano xilohidrolasa, exo-1,4-beta-xilosidasa o xilobiasa.Beta-xylosidases are enzymes with 4-beta-D-xylan xylohydrolase activity catalyzing the reaction from the xylose oligomers, including xylobiose, finally releasing D-xylose. As used herein, betaxilosidases refers to a group of enzymes (EC 3.2.1.37) which catalyzes the hydrolysis of 1,4-beta-D-xylans, to eliminate successive D-xylose residues from the non-reducing ends. This enzyme can also be referred to as xylan 1,4-beta-xylosidase, 1,4-beta-D-xylan xylohydrolase, exo-1,4-beta-xylosidase or xylobiase.
Las PMO son metaloproteínas con actividad endocelulolítica que actúan con un mecanismo diferente al que realizan las endoglucanasas, ya que rompen las cadenas de celulosa por oxidación de sus monómeros de glucosa en los carbonos 1, 4 y/o 6. Los términos "polisacárido monooxigenasa”, "PMO”, "Glicosil-hidrolasa de la familia 61” o "GH61” o "AA9”, todos ellos utilizados para denominar a celulasas de tipo PMO, se refieren a un grupo de enzimas, originalmente clasificadas dentro de la familia de proteínas GH61, ya que presentan actividad GH61 o PMO, y que al ser incluidas en una reacción de sacarificación resulta en una mayor cantidad (mayor rendimiento) de uno o más azúcares solubles (por ejemplo, glucosa) en comparación con la reacción de sacarificación llevada a cabo bajo las mismas condiciones pero en ausencia de la proteína GH61. Los miembros de esta familia de enzimas actúan como monooxigenasas de cobre que catalizan la rotura de las cadenas de celulosa mediante un mecanismo oxidativo a nivel de varios carbonos (C1, C4 y/o C6), liberando celodextrinas (Langston et al. Applied and Environmental Microbiology, 2011, 77:7007-7015).PMOs are metalloproteins with endocellulolytic activity that act with a mechanism different from that performed by endoglucanases, since they break the cellulose chains by oxidation of their glucose monomers in carbons 1, 4 and / or 6. The terms "polysaccharide monooxygenase" , "PMO", "Glycosyl hydrolase of the family 61" or "GH61" or "AA9", all of them used to denominate cellulases of PMO type, refer to a group of enzymes, originally classified within the family of proteins GH61, since they exhibit GH61 or PMO activity, and that being included in a saccharification reaction results in a greater amount (higher yield) of one or more soluble sugars (eg, glucose) compared to the saccharification reaction carried to under the same conditions but in the absence of the GH61 protein.The members of this family of enzymes act as copper monooxygenases that catalyze the breakdown of cellulose chains by an oxidative mechanism at the level of several carbons (C1, C4 and / or C6), releasing cellodextrins (Langston et al Applied and Environmental Microbiology, 2011, 77: 7007-7015 ).
Otro de los objetos descritos en la presente invención, se refiere a una celulasa que comprende al menos un CBD, al menos un CAD y al menos un linker que le confiere una mayor resistencia a proteólisis según se ha descrito en la presente invención, respecto a los linkers nativos o silvestres de una celulasa parental nativa, no modificada.Another of the objects described in the present invention refers to a cellulase comprising at least one CBD, at least one CAD and at least one linker that confers a greater resistance to proteolysis as described in the present invention, with respect to the native or wild linkers of a native parental cellulase, unmodified.
A efectos de la presente invención, se utiliza indistintamente los términos "celulasa de la invención” o "variante de celulasa de la invención”.For the purposes of the present invention, the terms "cellulase of the invention" or "cellulase variant of the invention" are used interchangeably.
El término "variante", como se usa aquí, se refiere a una enzima que procede de una enzima nativa mediante una o más deleciones, inserciones y/o sustituciones de uno o más aminoácidos y, por tanto, tiene una secuencia diferente a la de la enzima nativa. Como se usa aquí, la expresión "variante de celulasa" significa un polipéptido que tiene actividad celulolítica producido, preferiblemente, por un organismo que expresa una secuencia de nucleótidos codificante para una celulasa nativa que ha sido modificada para codificar dicha variante de celulasa. Dicha secuencia de nucleótidos modificada se obtiene por intervención humana mediante modificación de la secuencia de nucleótidos que codifica una celulasa nativa. El término "modificación" significa en el presente documento cualquier modificación de la secuencia de aminoácidos o de ácidos nucleicos de una celulasa nativa.The term "variant", as used herein, refers to an enzyme that is derived from a native enzyme by one or more deletions, insertions and / or substitutions of one or more amino acids and, therefore, has a sequence different from that of the native enzyme. As used herein, the term "cellulase variant" means a polypeptide having cellulolytic activity, preferably produced by an organism expressing a nucleotide sequence coding for a native cellulase that has been modified to encode said cellulase variant. Said modified nucleotide sequence is obtained by human intervention by modification of the nucleotide sequence encoding a native cellulase. The term "modification" means in this document any modification of the amino acid or nucleic acid sequence of a native cellulase.
La expresión "celulasa nativa" se refiere a una enzima celulolítica o a su preproteína, expresada por un microorganismo y que comprende su secuencia natural sin modificar. Preferentemente, la enzima celulasa nativa a la que se hace referencia en la presente invención es expresada por un hongo filamentoso, más preferiblemente por un hongo que pertenece al género Myceliophthora, aún más preferiblemente por un hongo de la especie Myceliophthora thermophila. The term "native cellulase" refers to a cellulolytic enzyme or its preprotein, expressed by a microorganism and comprising its unmodified natural sequence. Preferably, the native cellulase enzyme referred to in the present invention is expressed by a filamentous fungus, more preferably by a fungus belonging to the genus Myceliophthora, even more preferably by a fungus of the species Myceliophthora thermophila.
En una realización preferida la celulasa de la invención se selecciona de entre cualquiera de la siguiente lista: endoglucanasas, beta-glucosidasas, celobiohidrolasas, beta-xilosidasas, xiloglucanasas, polisacárido monooxigenasas, xilanasas y arabinofuranosidasas. En una realización más preferida, la celulasa de la invención se selecciona de entre una celobiohidrolasa o una polisacárido monooxigenasa.In a preferred embodiment the cellulase of the invention is selected from any of the following list: endoglucanases, beta-glucosidases, cellobiohydrolases, beta-xylosidases, xyloglucanases, polysaccharide monooxygenases, xylanases and arabinofuranosidases. In a more preferred embodiment, the cellulase of the invention is selected from a cellobiohydrolase or a polysaccharide monooxygenase.
En otra realización preferida, la celulasa de la invención, según se describe aquí comprende cualquiera de los linkers seleccionados de entre la siguiente lista: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 y SEQ ID NO: 36. En otra realización preferida, la celulasa de la invención comprende al menos uno de los linker seleccionados de entre cualquiera de los siguientes: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En otra realización más preferida, la celulasa de la invención según se describe aquí comprende el linker de las secuencias SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En otra realización aún más preferida, la celulasa de la invención según se describe aquí comprende el linker de la secuencia SEQ ID NO: 26.In another preferred embodiment, the cellulase of the invention, as described herein, comprises any of the linkers selected from the following list: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 , SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 36. In another preferred embodiment, the cellulase of the invention comprises at least one of the linker selected from any of the following: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 30. In another more preferred embodiment, the cellulase of the invention as described herein comprises the linker of the sequences SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 30. In another even more preferred embodiment, the cellulase of the invention as described herein comprises the linker of the sequence SEQ ID NO: 26.
En otra realización preferida, la celulasa de la invención es una CBH, preferentemente una Cbh1, que comprende cualquiera de los linkers seleccionados de entre la siguiente lista: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 y SEQ ID NO: 36. En otra realización preferida, la Cbh1 comprende al menos uno de los linker seleccionados de entre cualquiera de los siguientes: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En otra realización más preferida, la Cbh1 comprende el linker de SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En una realización aún más preferida, la Cbh1 comprende el linker de SEQ ID NO: 26.In another preferred embodiment, the cellulase of the invention is a CBH, preferably a Cbh1, comprising any of the linkers selected from the following list: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO : 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 36. In another preferred embodiment, Cbh1 comprises at least one of the linkers selected from any of the following: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 30. In another more preferred embodiment, the Cbh1 comprises the linker of SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 30. In an even more preferred embodiment, Cbh1 comprises the linker of SEQ ID NO: 26.
En otra realización preferida, la celulasa de la invención es una CBH, preferentemente una Cbh1 que comprende al menos uno de los linkers descritos en la presente invención. En otra realización más preferida aún la Cbh1 descrita en la presente invención comprende una secuencia de aminoácidos que tienen una identidad de secuencia de al menos un 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100%, con la Cbh1 de SEQ ID NO: 38, y que comprende al menos uno de los linkers descritos en la presente invención. In another preferred embodiment, the cellulase of the invention is a CBH, preferably a Cbh1 comprising at least one of the linkers described in the present invention. In a still more preferred embodiment, the Cbh1 described in the present invention comprises a sequence of amino acids having a sequence identity of at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93 %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, with the Cbh1 of SEQ ID NO: 38, and comprising at least one of the linkers described in the present invention.
En otra realización más preferida, la celulasa de la invención es una PMO, preferentemente una PMO-06230, que comprende cualquiera de los linkers seleccionados de entre la siguiente lista: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 y SEQ ID NO: 36. En otra realización preferida, la PMO-06230 comprende al menos uno de los linker seleccionados de entre cualquiera de los siguientes: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En otra realización más preferida, la PMO-06230 comprende el linker de SEQ ID NO: 26 o SEQ ID NO: 30. En una realización aún más preferida, la PMO-06230 comprende el linker de SEQ ID NO: 26.In another more preferred embodiment, the cellulase of the invention is a PMO, preferably a PMO-06230, comprising any of the linkers selected from the following list: SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 32 SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 36. In another preferred embodiment, the PMO-06230 comprises at least one of the linker selected from any of the following: SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 30. In another more preferred embodiment, the PMO-06230 comprises the linker of SEQ ID NO. : 26 or SEQ ID NO: 30. In an even more preferred embodiment, PMO-06230 comprises the linker of SEQ ID NO: 26.
En otra realización preferida, la celulasa de la invención es una PMO, preferentemente una PMO-06230 que comprende al menos uno de los linkers descritos en la presente invención. En otra realización más preferida aún la PMO-06230 descrita en la presente invención comprende una secuencia de aminoácidos que tienen una identidad de secuencia de al menos un 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100%, con la PMO-06230 de SEQ ID NO: 40, y que comprende al menos uno de los linkers descritos en la presente invención.In another preferred embodiment, the cellulase of the invention is a PMO, preferably a PMO-06230 comprising at least one of the linkers described in the present invention. In a still more preferred embodiment, the PMO-06230 described in the present invention comprises a sequence of amino acids having a sequence identity of at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92% , 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, with PMO-06230 of SEQ ID NO: 40, and comprising at least one of the linkers described herein invention.
En otra realización más preferida, las celulasas con linker más resistentes a proteólisis, respecto a los linker de las celulasas nativas, según se describe en la presente invención se seleccionan de entre cualquiera de las descritas en la Tabla 2.In another more preferred embodiment, the cellulase with linker more resistant to proteolysis, with respect to the linker of the native cellulases, as described in the present invention are selected from any of those described in Table 2.
A efectos de la presente invención, el término "molécula de ácido nucleico aislada", "secuencia de nucleótidos", "secuencia de ácido nucleico" o “polinucleótido", se refiere a una molécula de ácido nucleico (polinucleótido) que se ha extraído de su medio natural (es decir, que se ha sometido a manipulación humana) y puede incluir ADN, ARN o derivados de ADN o ARN, incluyendo ADNc. La secuencia de nucleótidos de la presente invención puede estar o no química o bioquímicamente modificada, y se puede obtener artificialmente por medio de clonación, amplificación y procedimientos de selección o síntesis. La secuencia de ácido nucleico de la invención puede codificar el polipéptido maduro o una preproteína que consiste en un péptido señal unido a la enzima madura que tendrá que procesarse después. For purposes of the present invention, the term "isolated nucleic acid molecule", "nucleotide sequence", "nucleic acid sequence" or "polynucleotide", refers to a nucleic acid molecule (polynucleotide) that has been extracted from its natural environment (ie, it has been subjected to human manipulation) and may include DNA, RNA or DNA or RNA derivatives, including cDNA The nucleotide sequence of the present invention may or may not be chemically or biochemically modified, and can be obtained artificially by means of cloning, amplification and selection or synthesis procedures.The nucleic acid sequence of the invention can encode the mature polypeptide or a preprotein consisting of a signal peptide attached to the mature enzyme that will then have to be processed.
La secuencia de nucleótidos de la presente invención también puede comprender otros elementos, tales como intrones, secuencias no codificantes en los extremos 3' y/o 5', sitios de unión al ribosoma, etc. Esta secuencia de nucleótidos también puede incluir secuencias codificantes para aminoácidos adicionales que son útiles para la purificación o estabilidad del péptido codificado.The nucleotide sequence of the present invention may also comprise other elements, such as introns, non-coding sequences at the 3 'and / or 5' ends, ribosome binding sites, etc. This nucleotide sequence may also include coding sequences for additional amino acids that are useful for the purification or stability of the encoded peptide.
Cuando se aplica a una proteína/polipéptido, el término "aislado" indica que la proteína se encuentra en una condición diferente de su entorno nativo. En una forma preferida, la proteína aislada está sustancialmente libre de otras proteínas, originadas por la célula. Se prefiere proporcionar la proteína en una forma superior al 40% pura, más preferiblemente en una forma superior al 60% pura. Incluso más preferiblemente se prefiere proporcionar la proteína en una forma altamente purificada, es decir, más de 80% pura, más preferiblemente superior al 95% pura, e incluso más preferiblemente superior al 99% pura, según se determinó por SDS-PAGE.When applied to a protein / polypeptide, the term "isolated" indicates that the protein is in a condition different from its native environment. In a preferred form, the isolated protein is substantially free of other proteins, originated by the cell. It is preferred to provide the protein in a form greater than 40% pure, more preferably in a form greater than 60% pure. Even more preferably it is preferred to provide the protein in a highly purified form, ie, more than 80% pure, more preferably greater than 95% pure, and even more preferably greater than 99% pure, as determined by SDS-PAGE.
El término "proteína/polipéptido aislado" se puede denominar de forma alternativa "proteína/polipéptido purificado".The term "isolated protein / polypeptide" can be alternatively referred to as "purified protein / polypeptide".
Otro de los objetos descritos en la presente invención se refiere a una secuencia de ácido nucleico aislada que codifica para los linkers o para la celulasa que comprende al menos uno de dichos linker según se describe en la presente invención.Another of the objects described in the present invention relates to an isolated nucleic acid sequence coding for linkers or for the cellulase comprising at least one of said linker as described in the present invention.
En una realización preferida, las secuencias de ácido nucleico que codifican para los linkers de la invención se muestran en la Tabla 1. De la misma manera, las secuencias nucleotídicas que codifican para las celulasas de la invención que comprenden al menos uno de los linker más resistentes a proteólisis que los linkers nativos o silvestres aquí descritos, se muestran en la Tabla 2.In a preferred embodiment, the nucleic acid sequences encoding the linkers of the invention are shown in Table 1. In the same manner, the nucleotide sequences that code for the cellulases of the invention that comprise at least one of the linker plus resistant to proteolysis than the native or wild-type linkers described herein, are shown in Table 2.
Tabla 2. Celulasas nativas y variantes de celulasas con los linker resistentes a proteólisis descritos en la presente invención.Table 2. native cellulases and cellulases variants resistant to proteolysis linker described herein.
La expresión, "secuencia de ácido nucleico complementaria" de una secuencia de ácido nucleico que codifica para los linkers o las celulasas de la invención hace referencia a la secuencia de ácido nucleico de la hebra complementaria a la que codifica para los linkers y celulasas de la invención. Se apreciará que un ADN bicatenario que codifica una secuencia de aminoácidos dada comprende un ADN monocatenario y su hebra complementaria, que tiene una secuencia que es complementaria al ADN monocatenario. The term "complementary nucleic acid sequence" of a nucleic acid sequence encoding the linkers or cellulases of the invention refers to the nucleic acid sequence of the complementary strand to which it codes for the linkers and cellulases of the invention. It will be appreciated that a double-stranded DNA encoding a given amino acid sequence comprises a single-stranded DNA and its complementary strand, which has a sequence that is complementary to the single-stranded DNA.
Otro objeto descrito en la presente invención se refiere, por tanto, a una secuencia de ácido nucleico aislada complementaria a las secuencia de ácido nucleico de los linkers y de las celulasas descritas en la presente invención.Another object described in the present invention thus relates to an isolated nucleic acid sequence complementary to the nucleic acid sequences of the linkers and cellulases described in the present invention.
La secuencia de ácido nucleico de la invención se puede incluir en una construcción genética, preferiblemente en un vector de expresión. Dicha construcción genética puede comprender además una o más secuencias reguladoras de la expresión génica, tales como promotores, terminadores, etc. Por tanto, en otro aspecto, la invención proporciona una construcción genética que comprende la secuencia de ácido nucleico de la invención o la secuencia de ácido nucleico complementaria a la misma, en lo sucesivo "construcción génica de la invención". En una forma de realización preferida, dicha construcción génica es un vector de expresión.The nucleic acid sequence of the invention can be included in a genetic construct, preferably in an expression vector. Said genetic construct may further comprise one or more gene expression regulatory sequences, such as promoters, terminators, etc. Therefore, in another aspect, the invention provides a genetic construct comprising the nucleic acid sequence of the invention or the nucleic acid sequence complementary thereto, hereinafter "gene construct of the invention". In a preferred embodiment, said gene construct is an expression vector.
La expresión "construcción génica" o "construcción de ácido nucleico" como se usa aquí hace referencia a una unidad funcional necesaria para la transferencia o la expresión de una secuencia nucleotídica o gen de interés, en el presente documento, la secuencia de ácido nucleico de la invención como se ha descrito, y secuencias reguladoras, incluyendo, por ejemplo, un promotor, operativamente unidas a la secuencia que codifica la proteína. Por tanto, a efectos de la presente invención, la construcción génica se refiere a una molécula de ácido nucleico bicatenario, que se encuentra aislada de un ácido nucleico natural o que se modifica artificialmente para que contenga segmentos de ácidos nucleicos. La expresión construcción de ácido nucleico es sinónima a la expresión "casete de expresión" cuando la construcción de ácido nucleico contiene las secuencias control requeridas para la expresión de la secuencia codificante.The term "gene construct" or "nucleic acid construct" as used herein refers to a functional unit necessary for the transfer or expression of a nucleotide sequence or gene of interest, in this document, the nucleic acid sequence of the invention as described, and regulatory sequences, including, for example, a promoter, operably linked to the sequence encoding the protein. Therefore, for the purposes of the present invention, the gene construct refers to a double-stranded nucleic acid molecule, which is isolated from a natural nucleic acid or which is artificially modified to contain segments of nucleic acids. The expression "nucleic acid construct" is synonymous to the expression "expression cassette" when the nucleic acid construct contains the control sequences required for the expression of the coding sequence.
El término "vector de expresión", también conocido como "construcción de expresión" o "plásmido", hace referencia a una molécula de ADN, lineal o circular, que comprende la secuencia de ácido nucleico de la invención y que está operativamente unida a segmentos adicionales que permiten la transcripción del péptido codificado. Generalmente, un plásmido se usa para introducir un gen específico en una célula diana. Una vez que el vector de expresión está en el interior de la célula, la proteína que está codificada por el gen es producida mediante la maquinaria de transcripción y traducción celular. Con frecuencia el plásmido se somete a ingeniería genética para que contenga secuencias reguladoras que actúan como regiones potenciadoras y promotoras y que conducen a una transcripción eficiente del gen portado en el vector de expresión. El objetivo de un vector de expresión bien diseñado es la producción de grandes cantidades de ARN mensajero estable y, por tanto, de proteína. Los vectores de expresión son herramientas básicas de biotecnología y de la producción de proteínas, tales como enzimas. El vector de expresión de la invención se introduce en una célula huésped de modo que el vector se mantiene como integrante cromosómico o como vector autorreplicante extracromosómico.The term "expression vector", also known as "expression construct" or "plasmid", refers to a DNA molecule, linear or circular, which comprises the nucleic acid sequence of the invention and which is operatively linked to segments additional that allow the transcription of the encoded peptide. Generally, a plasmid is used to introduce a specific gene into a target cell. Once the expression vector is inside the cell, the protein that is encoded by the gene is produced by the cell transcription and translation machinery. The plasmid is often genetically engineered to contain regulatory sequences that act as enhancer and promoter regions and that lead to efficient transcription of the gene carried in the vector expression. The goal of a well-designed expression vector is the production of large amounts of stable messenger RNA and, therefore, protein. Expression vectors are basic tools of biotechnology and the production of proteins, such as enzymes. The expression vector of the invention is introduced into a host cell such that the vector is maintained as a chromosomal integrator or as an extrachromosomal self-replicating vector.
El término "expresado recombinante" o "expresado de forma recombinante" usado aquí en relación con la expresión de un polipéptido o proteína se define según la definición estándar de la técnica. La expresión recombinante de una proteína se realiza generalmente usando un vector de expresión como se ha descrito anteriormente.The term "recombinant expressed" or "recombinantly expressed" used herein in relation to the expression of a polypeptide or protein is defined according to the standard definition of the art. The recombinant expression of a protein is generally carried out using an expression vector as described above.
Ejemplos de vectores de expresión son plásmidos, fagos, cósmidos, fagémidos, cromosomas artificiales de levaduras (YAC), cromosomas artificiales bacterianos (BAC), cromosomas artificiales humanos (HAC) o vectores virales, tales como adenovirus, retrovirus o lentivirus.Examples of expression vectors are plasmids, phages, cosmids, phagemids, yeast artificial chromosomes (YAC), bacterial artificial chromosomes (BAC), human artificial chromosomes (HAC) or viral vectors, such as adenovirus, retrovirus or lentivirus.
Las construcciones génicas de la presente invención abarcan un vector de expresión, donde el vector de expresión se puede usar para transformar una célula huésped u hospedadora adecuada para que el huésped pueda expresar las variantes de celulasas que comprenden los linkers descritos en la invención. Los procedimientos para la expresión recombinante de proteínas en hongos y otros organismos son bien conocidos en la técnica y se dispone de numerosos vectores de expresión o se pueden construir usando procedimientos de rutina.The gene constructs of the present invention encompass an expression vector, wherein the expression vector can be used to transform a suitable host or host cell so that the host can express the cellulase variants comprising the linkers described in the invention. Methods for the recombinant expression of proteins in fungi and other organisms are well known in the art and numerous expression vectors are available or can be constructed using routine procedures.
La expresión "secuencias control" se define aquí para incluir todos los componentes que son necesarios o ventajosos para la expresión de la secuencia de ácido nucleico de la presente invención. Dichas secuencias control incluyen, pero sin limitarse, un líder, una secuencia de poliadenilación, una secuencia propéptido, un promotor, una secuencia de péptido señal y un terminador de la transcripción. Como mínimo, las secuencias control incluyen un promotor y señales de terminación de la transcripción y de la traducción. Las secuencias control se pueden proporcionar con ligadores con el fin de introducir sitios de restricción específicos que facilitan la unión de las secuencias control con la región codificante de la secuencia de ácido nucleico de la presente invención. La expresión "operativamente unido" indica en el presente documento una configuración en la que una secuencia control se coloca en una posición adecuada respecto a la secuencia de ácido nucleico de la presente invención, de un modo tal que la secuencia control dirige la expresión de la secuencia de ácido nucleico de la presente invención.The term "control sequences" is defined herein to include all components that are necessary or advantageous for the expression of the nucleic acid sequence of the present invention. Said control sequences include, but are not limited to, a leader, a polyadenylation sequence, a propeptide sequence, a promoter, a signal peptide sequence and a transcription terminator. At a minimum, the control sequences include a promoter and transcription and translation termination signals. The control sequences can be provided with linkers in order to introduce specific restriction sites that facilitate the binding of the control sequences to the coding region of the nucleic acid sequence of the present invention. The term "operatively linked" indicates in the present document a configuration in which a control sequence is placed in a suitable position with respect to the nucleic acid sequence of the present invention, in such a way that the control sequence directs the expression of the nucleic acid sequence of the present invention.
El vector de expresión de la invención puede ser un vector de replicación autónoma, es decir un vector que existe como entidad extracromosómica, cuya replicación es independiente de la replicación del cromosoma, por ejemplo un plásmido, un elemento extracromosómico, un minicromosoma o un cromosoma artificial. El vector puede contener cualquier medio para garantizar la autoreplicación. Como alternativa, el vector puede ser uno que, cuando se introduce en la célula huésped, se integra en el genoma y se replica junto con el(los) cromosoma(s) en el(los) que se ha integrado.The expression vector of the invention can be an autonomous replication vector, ie a vector that exists as an extrachromosomal entity, whose replication is independent of the replication of the chromosome, for example a plasmid, an extrachromosomal element, a minichromosome or an artificial chromosome . The vector can contain any means to guarantee self-replication. Alternatively, the vector may be one which, when introduced into the host cell, is integrated into the genome and replicated together with the chromosome (s) in which it has been integrated.
Además se puede usar un único vector o plásmido, o dos o más vectores o plásmidos que juntos contienen el ADN total que se va a introducir en el genoma de la célula huésped, o un transposón.In addition, a single vector or plasmid can be used, or two or more vectors or plasmids that together contain the total DNA to be introduced into the genome of the host cell, or a transposon.
Los vectores usados en la presente invención contienen, preferiblemente, uno o más marcadores seleccionables que permitan la fácil selección de las células transformadas, transfectadas, transducidas o similares. Un marcador seleccionable es un producto génico que proporciona resistencia a un biocida o a un virus, a metales pesados, prototrofía a los auxótrofos y similares. Los marcadores seleccionables para usar en una célula huésped de un hongo filamentoso incluyen, pero sin limitarse, AmdS (acetamidasa), ArgB (ornitina carbamoiltransferasa), Bar (fosfinotricina acetiltransferasa), Hph (higromicina fosfotransferasa), NiaD (nitrato reductasa), PyrG (orotidina-5'-fosfato descarboxilasa), CysC (sulfato adeniltransferasa), y TrpC (antranilato sintasa), así como equivalentes de los mismos.The vectors used in the present invention preferably contain one or more selectable markers that allow easy selection of transformed, transfected, transduced or similar cells. A selectable marker is a gene product that provides resistance to a biocide or a virus, to heavy metals, prototrophy to auxotrophs and the like. Selectable markers for use in a host cell of a filamentous fungus include, but are not limited to, AmdS (acetamidase), ArgB (ornithine carbamoyltransferase), Bar (phosphinothricin acetyltransferase), Hph (hygromycin phosphotransferase), NiaD (nitrate reductase), PyrG ( orotidine-5'-phosphate decarboxylase), CysC (sulfate adenyltransferase), and TrpC (anthranilate synthase), as well as equivalents thereof.
Los vectores usados en la presente invención contienen, preferiblemente, uno o más elementos que permiten la integración del vector en el genoma de la célula huésped o la replicación autónoma del vector en la célula con independencia del genoma. Para la integración en el genoma de la célula huésped, el vector puede depender de la secuencia de ácido nucleico de la presente invención o de cualquier otro elemento del vector para la integración en el genoma mediante recombinación homóloga o no homóloga. Como alternativa, el vector puede contener secuencias adicionales de nucleótidos para dirigir la integración mediante recombinación homóloga en el genoma de la célula huésped en una o más localización(es) precisas en el(los) cromosoma(s).The vectors used in the present invention preferably contain one or more elements that allow the integration of the vector into the genome of the host cell or the autonomous replication of the vector in the cell regardless of the genome. For integration into the host cell genome, the vector may depend on the nucleic acid sequence of the present invention or on any other element of the vector for integration into the genome by homologous or non-homologous recombination. Alternatively, the vector may contain additional sequences of nucleotides to direct integration by homologous recombination in the genome of the host cell at one or more precise locations (s) on the chromosome (s).
Para la replicación autónoma, el vector puede comprender además un origen de replicación que permite que el vector se replique de forma autónoma en la célula huésped en cuestión. El origen de replicación puede ser cualquier replicador plasmídico que participe en la replicación autónoma que funciona en una célula. La expresión "origen de replicación" o "replicador plasmídico" se define aquí como una secuencia de nucleótidos que permite que un plásmido o vector se replique in vivo. Ejemplos de orígenes de replicación útiles en una célula fúngica filamentosa son AMA1 y ANS1 (Verdoes et al., 2007, Ind. Biotechnol., 3: 48-57).For autonomous replication, the vector may further comprise an origin of replication that allows the vector to replicate autonomously in the host cell in question. The origin of replication can be any plasmid replicator that participates in the autonomous replication that works in a cell. The term "origin of replication" or "plasmid replicator" is defined herein as a nucleotide sequence that allows a plasmid or vector to replicate in vivo. Examples of useful origins of replication in a filamentous fungal cell are AMA1 and ANS1 (Verdoes et al., 2007, Ind. Biotechnol., 3: 48-57).
En la célula huésped se puede insertar más de una copia de la secuencia de ácido nucleico de la presente invención para aumentar la producción del producto génico. Se puede obtener un incremento del número de copias del polinucleótido mediante integración de al menos una copia adicional de la secuencia en el genoma de la célula huésped o incluyendo un gen marcador seleccionable amplificable con el polinucleótido, donde las células que contienen copias amplificadas del gen marcador seleccionable y, por consiguiente, copias adicionales del polinucleótido, se pueden seleccionar cultivando las células en presencia del agente seleccionable adecuado. Los procedimientos usados para ligar los elementos descritos anteriormente para construir los vectores de expresión recombinante a los que se hace referencia en la presente invención son bien conocidos por un experto en la técnica.In the host cell, more than one copy of the nucleic acid sequence of the present invention can be inserted to increase the production of the gene product. An increase in the copy number of the polynucleotide can be obtained by integrating at least one additional copy of the sequence into the genome of the host cell or by including a selectable marker gene amplifiable with the polynucleotide, where the cells containing amplified copies of the marker gene selectable and, therefore, additional copies of the polynucleotide, can be selected by culturing the cells in the presence of the appropriate selectable agent. The methods used to ligate the elements described above to construct the recombinant expression vectors referred to in the present invention are well known to one skilled in the art.
En otro aspecto, la invención proporciona una célula huésped que comprende la construcción génica de la invención, en adelante denominada "célula huésped de la invención". Por tanto, dicha célula huésped expresa la variante de la celulasa de la invención, que comprende al menos un linker más resistente a proteólisis que un linker nativo o silvestre. La "célula huésped", como se usa aquí, incluye cualquier tipo celular que es susceptible de transformación, transfección, transducción y similar con la construcción génica de la invención. La célula huésped puede ser eucariota, tal como una célula de mamífero, insecto, vegetal o fúngica. En una realización preferida, la célula huésped es una célula de hongo filamentoso. Los hongos filamentosos generalmente se caracterizan por una pared micelar compuesta por quitina, celulosa, glucano, quitosano, manano y otros polisacáridos complejos. En una realización más preferida, la célula huésped de hongo filamentoso es una célula de Acremonium, Aspergillus, Aureobasidium, Bjerkandera, Ceriporiopsis, Coprinus, Coriolus, Cryptococcus, Filibasidium, Fusarium, Gibberella, Humicola, Magnaporthe, Mucor, Myceliophthora, Neocallimastix, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Phanerochaete, Phlebia, Piromyces, Pleurotus, Schizophyllum, Talaromyces, Thermoascus, Thielavia, Tolypocladium, Trametes, o Trichoderma. En una realización más preferida, la célula huésped de hongo filamentoso es una célula de Aspergillus awamori, Aspergillus fumigatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus japonicus, Aspergillus nidulans, Aspergillus niger o Aspergillus oryzae. En otra realización más preferida, la célula huésped de hongo filamentoso es una célula de Bjerkandera adusta, Ceriporiopsis aneirina, Ceriporiopsis aneirina, Ceriporiopsis caregiea, Ceriporiopsis gilvescens, Ceriporiopsis pannocinta, Ceriporiopsis rivulosa, Ceriporiopsis subrufa, Ceriporiopsis subvermispora, Coprinus cinereus, Coriolus hirsutus, Gibberella zeae, Humicola insolens, Humicola lanuginosa, Mucor miehei, Myceliophthora thermophila, Neurospora crassa, Penicillium purpurogenum, Phanerochaete chrysosporium, Phlebia radiata, Pleurotus eryngii, Thielavia terrestris, Trametes villosa, Trametes versicolor, Trichoderma harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei o Trichoderma viride. En otra realización aún más preferida, la célula huésped de la invención es cualquier cepa de la especie Myceliophthora thermophila. En una realización aún más preferida, la célula huésped de la invención es la cepa C1 de la especie Myceliophthora thermophila. In another aspect, the invention provides a host cell comprising the gene construct of the invention, hereinafter referred to as "host cell of the invention". Therefore, said host cell expresses the variant of the cellulase of the invention, comprising at least one linker more resistant to proteolysis than a native or wild-type linker . The "host cell", as used herein, includes any cell type that is susceptible to transformation, transfection, transduction and the like with the gene construct of the invention. The host cell may be eukaryotic, such as a mammalian, insect, plant or fungal cell. In a preferred embodiment, the host cell is a filamentous fungal cell. Filamentous fungi are generally characterized by a micellar wall composed of chitin, cellulose, glucan, chitosan, mannan and other complex polysaccharides. In a more preferred embodiment, the filamentous fungal host cell is an Acremonium cell , Aspergillus, Aureobasidium, Bjerkandera, Ceriporiopsis, Coprinus, Coriolus, Cryptococcus, Filibasidium, Fusarium, Gibberella, Humicola, Magnaporthe, Mucor, Myceliophthora, Neocallimastix, Neurospora, Paecilomyces, Penicillium, Phanerochaete, Phlebia, Piromyces, Pleurotus, Schizophyllum, Talaromyces, Thermoascus, Thielavia, Tolypocladium, Trametes, or Trichoderma. In a more preferred embodiment, the filamentous fungal host cell is an Aspergillus awamori cell , Aspergillus fumigatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus japonicus, Aspergillus nidulans, Aspergillus niger or Aspergillus oryzae. In another more preferred embodiment, the filamentous fungal host cell is a Bjerkandera adusta cell , Ceriporiopsis aneirina, Ceriporiopsis aneirina, Ceriporiopsis caregiea, Ceriporiopsis gilvescens, Ceriporiopsis pannocinta, Ceriporiopsis rivulosa, Ceriporiopsis subrufa, Ceriporiopsis subvermispora, Coprinus cinereus, Coriolus hirsutus, Gibberella zeae, Humicola insolens, Humicola lanuginosa, Mucor miehei, Myceliophthora thermophila, Neurospora crassa, Penicillium purpurogenum, Phanerochaete chrysosporium, Phlebia radiata, Pleurotus eryngii, Thielavia terrestris, Trametes villosa, Trametes versicolor, Trichoderma harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei or Trichoderma viride. In another even more preferred embodiment, the host cell of the invention is any strain of the Myceliophthora thermophila species . In an even more preferred embodiment, the host cell of the invention is strain C1 of the species Myceliophthora thermophila.
Se entenderá que, para las especies mencionadas anteriormente, la invención abarca estados tanto perfectos como imperfectos y otros equivalentes taxonómicos, por ejemplo anamorfos, con independencia del nombre de la especie por el que se conocen. Los expertos en la técnica reconocerán fácilmente la identidad de los equivalentes adecuados. Por ejemplo, Myceliophthora thermophila es equivalente a Chrysosporium lucknowense.It will be understood that, for the species mentioned above, the invention encompasses both perfect and imperfect states and other taxonomic equivalents, for example anamorphs, regardless of the name of the species by which they are known. Those skilled in the art will readily recognize the identity of suitable equivalents. For example, Myceliophthora thermophila is equivalent to Chrysosporium lucknowense .
El término "expresión” incluye cualquier etapa implicada en la producción de los linker más resistentes a proteólisis que los linker nativos, o en las variantes de celulasas que comprenden los linkers más resistentes a proteólisis de la invención que las celulasas con linker nativos, que incluye, pero no se limita a, transcripción, modificación posttranscripcional, traducción, modificación post-traduccional, y secreción, en el caso de las variantes de las celulasas de la invención. The term "expression" includes any step involved in the production of the strongest linker to proteolysis than native or variant cellulases comprising the toughest linkers to proteolysis of the invention linker that cellulases with linker native, comprising , but is not limited to, transcription, posttranscriptional modification, translation, post-translational modification, and secretion, in the case of the variants of the cellulases of the invention.
En otra realización preferida, las células hospedadoras de la invención se caracterizan por que presentan sobre-expresión de al menos una de las variantes de celulasas de la invención y/o de al menos una celulasa homóloga y/o heteróloga, según se describe a lo largo de la invención.In another preferred embodiment, the host cells of the invention are characterized in that they exhibit overexpression of at least one of the cellulase variants of the invention and / or of at least one homologous and / or heterologous cellulase, as described below. of the invention.
A efectos de la presente invención, los términos "aumento de la expresión” o "sobreexpresión” pueden utilizarse indistintamente a lo largo del presente documento y se refieren a cualquier forma de expresión que es adicional o mayor al nivel original de expresión en una célula parental o silvestre. A efectos de la presente invención, la sobreexpresión, en orden creciente de preferencia es de al menos, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100%, en comparación con la expresión en las células hospedadoras parentales o silvestres. Los métodos para aumentar la expresión de genes o productos génicos están bien documentados en la técnica e incluyen, por ejemplo, sobreexpresión conducida por promotores apropiados, el uso de potenciadores de la transcripción o potenciadores de la traducción. Los ácidos nucleicos aislados pueden servir también como promotores o potenciadores pudiendo introducirse en una posición apropiada de una forma no heteróloga de un polinucleótido con el fin de regular por incremento la expresión de un ácido nucleico que codifica el polipéptido de interés. Por ejemplo, los promotores endógenos se pueden alterar in vivo por mutación, deleción, y/o sustitución, o promotores aislados pueden introducirse en una secuencia polinucleotídica que codifique para un gen de interés para controlar la expresión del mismo. A efectos de la presente invención, se pretende que estos términos, abarquen el incremento en la expresión de enzimas tanto homólogas, como heterólogas. En algunas realizaciones, el incremento en la expresión incluye una tasa de transcripción elevada y/o un nivel del gen también elevado en comparación con la tasa de transcripción homóloga de dicho gen. En algunas otras realizaciones, un gen heterólogo se introduce en una célula hospedadora para inducir un incremento en la expresión de un gen que codifica una enzima homóloga. En algunas realizaciones, el gen heterólogo es un gen que ha sido modificado para incrementar la expresión del producto del gen. En algunas realizaciones, el término también abarca la secreción del polipéptido a partir de una célula.For purposes of the present invention, the terms "expression enhancement" or "overexpression" can be used interchangeably throughout the present document and refer to any form of expression that is additional or greater than the original level of expression in a parent cell or wild. For the purposes of the present invention, overexpression, in increasing order of preference is at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, compared to expression in the parental or wild-type host cells. Methods for increasing the expression of genes or gene products are well documented in the art and include, for example, overexpression driven by appropriate promoters, the use of transcription enhancers or translation enhancers. The isolated nucleic acids can also serve as promoters or enhancers by being able to be introduced at an appropriate position in a non-heterologous form of a polynucleotide in order to up-regulate the expression of a nucleic acid encoding the polypeptide of interest. For example, endogenous promoters can be altered in vivo by mutation, deletion, and / or substitution, or isolated promoters can be introduced into a polynucleotide sequence that codes for a gene of interest to control expression thereof. For the purposes of the present invention, these terms are intended to encompass the increase in the expression of both homologous and heterologous enzymes. In some embodiments, the increase in expression includes a high transcription rate and / or a gene level also high compared to the rate of homologous transcription of said gene. In some other embodiments, a heterologous gene is introduced into a host cell to induce an increase in the expression of a gene encoding a homologous enzyme. In some embodiments, the heterologous gene is a gene that has been modified to increase the expression of the gene product. In some embodiments, the term also encompasses the secretion of the polypeptide from a cell.
A efectos de la presente invención, los términos "endógeno” u "homólogo” se refieren tanto a genes como a proteínas, que se encuentran de forma natural en una célula hospedadora, es decir, sin que exista ninguna intervención humana. Adicionalmente, dichos términos también hacen referencia a esos mismos genes o proteínas que una vez aislados del organismo pueden volver a reintroducirse (transgen) mediante ingeniería genética.For purposes of the present invention, the terms "endogenous" or "homologous" refer to both genes and proteins, which occur naturally in a host cell, ie, without any human intervention. Additionally, these terms also refer to those same genes or proteins that once isolated from the organism can be reintroduced (transgen) by genetic engineering.
A efectos de la presente invención, el término “heterólogo” se refiere a un ácido nucleico que deriva de una especie diferente o, en caso de que derive de Ia misma especie, un ácido nucleico que se encuentra sustancialmente modificado de su forma nativa. Por ejemplo, un promotor que se encuentre operativamente ligado a un gen estructural heterólogo pertenece a una especie diferente a partir de Ia cual el gen estructural fue originalmente obtenido siempre y cuando se origine de una intervención humana deliberada. En caso de pertenecer a Ia misma especie, uno a varios genes heterólogos deben estar sustancialmente modificados de su forma original. Una proteína heteróloga puede originarse a partir de una especie distinta, o de Ia misma especie siempre y cuando se origine a partir de una intervención humana deliberada.For the purposes of the present invention, the term "heterologous" refers to a nucleic acid that is derived from a different species or, if derived from the same species, a nucleic acid that is substantially modified from its native form. For example, a promoter that is operatively linked to a heterologous structural gene belongs to a different species from which the structural gene was originally obtained as long as it originates from a deliberate human intervention. In case of belonging to the same species, one or several heterologous genes must be substantially modified from their original form. A heterologous protein can originate from a different species, or from the same species as long as it originates from a deliberate human intervention.
Tal como se utiliza aquí, el término "recombinante" se refiere a un polinucleótido o polipéptido que no se produce naturalmente en una célula huésped. En algunas realizaciones, las "células recombinantes" expresan genes que no se encuentran en forma idéntica dentro de la forma nativa o silvestre (es decir, no recombinante) de la célula y/o expresan genes nativos que de otro modo su expresión se encontraría aumentada, disminuida o anulada debido a la intervención humana deliberada. Las células recombinantes contienen al menos un polinucleótido o polipéptido recombinante. Una construcción de ácido nucleico que comprende el propio ácido nucleico y los elementos necesarios para su expresión, el ácido nucleico (por ejemplo, un polinucleótido), célula o polipéptido se denominan aquí como "recombinante" cuando es de origen no natural, artificial o procesado.As used herein, the term "recombinant" refers to a polynucleotide or polypeptide that does not occur naturally in a host cell. In some embodiments, "recombinant cells" express genes that are not found in identical form within the native or wild (i.e., non-recombinant) form of the cell and / or express native genes that would otherwise be expressed , diminished or canceled due to deliberate human intervention. The recombinant cells contain at least one recombinant polynucleotide or polypeptide. A nucleic acid construct comprising the nucleic acid itself and the elements necessary for its expression, the nucleic acid (eg, a polynucleotide), cell or polypeptide are referred to herein as "recombinant" when it is of unnatural, artificial or processed origin .
A efectos de la presente invención, el término “disminución”, “reducción”, “supresión”, “inhibición”, “deleción”, “silenciamiento”, “eliminación”, se refieren a un descenso en el nivel de expresión de un gen y/o secreción de la proteína respecto al nivel original de expresión del mismo gen y/o secreción de la proteína en el genotipo parental o silvestre. A efectos de la presente invención, la disminución, eliminación, reducción, supresión, inhibición, deleción, silenciamiento o inhibición, de la expresión y/o secreción en orden creciente de preferencia es de al menos 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100%, reducida en comparación con la expresión en las células hospedadoras parentales o silvestres. Una persona experta en la técnica conoce las diferentes herramientas y técnicas de rutina para la eliminación, reducción, supresión, deleción, silenciamiento o inhibición de la expresión de un gen o proteína. A efectos de la presente invención, sirvan como ejemplo, la clonación de un gen o genes diana en forma de repetición invertida (en parte o totalmente), pérdida, sustitución o bloqueo de material genético que resulta en una interrupción completa o parcial de la secuencia del ADN que compone el gen, alteraciones del promotor o cualquier otra reducción del nivel de transcripción, alteración de la expresión de proteínas reguladoras, silenciamiento génico (dsARN, siARN, etc.), modificación de la secuencia de iniciación de la traducción, alteración del marco de lectura, en su caso cambios en la secreción (alteraciones del péptido señal, etc.), mutagénesis, etc. En algunas realizaciones, el silenciamiento génico es preferido. En otras realizaciones, la supresión o eliminación parcial del gen es preferida. En otras realizaciones, la supresión completa o casi completa de la secuencia del gen es preferida.For the purposes of the present invention, the term "decrease", "reduction", "deletion", "inhibition", "deletion", "silencing", "deletion", refer to a decrease in the expression level of a gene and / or secretion of the protein with respect to the original level of expression of the same gene and / or secretion of the protein in the parental or wild type genotype. For the purposes of the present invention, the decrease, elimination, reduction, suppression, inhibition, deletion, silencing or inhibition of the expression and / or secretion in increasing order of preference is at least 10%, 20%, 30%, %, 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100%, reduced by comparison with expression in the parental or wild-type host cells. A person skilled in the art knows the different tools and routine techniques for the elimination, reduction, deletion, deletion, silencing or inhibition of the expression of a gene or protein. For the purposes of the present invention, serve as an example, the cloning of a target gene or genes in the form of inverted repetition (in part or totally), loss, substitution or blocking of genetic material resulting in a complete or partial interruption of the sequence of the DNA that makes up the gene, alterations of the promoter or any other reduction of the level of transcription, alteration of the expression of regulatory proteins, gene silencing (dsRNA, siRNA, etc.), modification of the sequence of initiation of the translation, alteration of the reading frame, if any changes in secretion (signal peptide alterations, etc.), mutagenesis, etc. In some embodiments, gene silencing is preferred. In other embodiments, deletion or partial removal of the gene is preferred. In other embodiments, complete or nearly complete deletion of the gene sequence is preferred.
Un experto en la materia conoce las diferentes herramientas y técnicas de rutina para la eliminación, reducción, supresión o inhibición de la secreción de una proteína. A efectos de la presente invención, sirvan como ejemplo la modificación genética dirigida o al azar de las secuencias señal (péptido señal) que permiten la secreción de una proteína o la modificación genética dirigida o al azar del sistema de secreción de la célula hospedadora en sí mismo. Las modificaciones genéticas pueden consistir en perdida de regiones, modificaciones, sustituciones, integraciones, alteraciones, silenciamiento, alteración del marco de lectura, etc.A person skilled in the art knows the different tools and routine techniques for the elimination, reduction, suppression or inhibition of the secretion of a protein. For the purposes of the present invention, serve as an example the directed or random genetic modification of the signal sequences (signal peptide) that allow the secretion of a protein or the directed or random genetic modification of the secretion system of the host cell itself same. Genetic modifications may consist of loss of regions, modifications, substitutions, integrations, alterations, silencing, alteration of the reading frame, etc.
A efectos de la presente invención, el término "secreción” se refiere al transporte de una proteína desde el interior de la célula al exterior. A efectos de la presente invención, el término secreción hace referencia, preferentemente a la secreción de enzimas con actividad celulolítica, que por efecto de este transporte aparecen en la composición enzimática producida por dicha célula.For the purposes of the present invention, the term "secretion" refers to the transport of a protein from the interior of the cell to the exterior For the purposes of the present invention, the term secretion refers, preferably to the secretion of enzymes with cellulolytic activity , that by effect of this transport appear in the enzymatic composition produced by said cell.
A efectos de la presente invención, los términos "célula hospedadora parental o silvestre” o "célula hospedadora wild-type”, se pueden utilizar indistintamente y se refieren a aquélla célula hospedadora que no ha sido modificada para expresar las variantes de celulasas de la invención. Preferiblemente, la célula parental o silvestre de la presente invención es Myceliophtora thermophila, más preferentemente M. thermophila C1.For the purposes of the present invention, the terms "host or wild type host cell" or " wild type host cell " may be used interchangeably and refer to that host cell that has not been modified to express the cellulase variants of the invention . Preferably, the parent or wild type cell of the present invention is Myceliophtora thermophila, more preferably M. thermophila C1.
La variante celulasa de la invención presenta una mayor resistencia a la proteólisis gracias a comprender en su secuencia al menos uno de los linker descritos en la presente invención. La variante celulasa de la invención no pierde el dominio CBD manteniéndose intacta su actividad incluso en condiciones donde la celulasa nativa pierde dicho dominio CBD. Una composición enzimática que comprende al menos una de las variantes de celulasas de la invención es más efectiva que una composición enzimática donde las celulasas son nativas, sufren proteólisis y pierden el dominio CBD. Por lo tanto, una composición enzimática que comprende al menos una de las variantes de celulasas descritas en la presente invención, mejora el rendimiento de la etapa de hidrólisis del material celulósico en azúcares fermentables en los procesos para la producción de un bioproducto, preferiblemente etanol, respecto a una composición enzimática que comprende celulasas nativas. Adicionalmente, una composición enzimática que comprende al menos una de las variantes de celulasa de la invención presenta una mayor estabilidad frente a las condiciones de la etapa hidrolítica y/o durante el tiempo transcurrido desde su producción hasta su uso.The cellulase variant of the invention has a greater resistance to proteolysis thanks to its sequence comprising at least one of the linkers described in the present invention. The cellulase variant of the invention does not lose the CBD domain keeping its activity intact even in conditions where the native cellulase loses said CBD domain. An enzymatic composition comprising at least one of the cellulase variants of the invention is more effective than an enzymatic composition where the cellulases are native, undergo proteolysis and lose the CBD domain. Therefore, an enzymatic composition comprising at least one of the cellulase variants described in the present invention, improves the performance of the hydrolysis step of the cellulosic material in fermentable sugars in the processes for the production of a bioproduct, preferably ethanol, with respect to an enzymatic composition comprising native cellulases. Additionally, an enzymatic composition comprising at least one of the cellulase variants of the invention exhibits greater stability against the conditions of the hydrolytic stage and / or during the time from its production to its use.
Por tanto, en otro aspecto de la invención se proporciona una composición enzimática que comprende al menos una de las variantes de celulasas de la invención, de ahora en adelante conocida como "composición enzimática de la invención". En una realización preferida, la composición enzimática de la invención comprende además otras celulasas.Therefore, in another aspect of the invention there is provided an enzymatic composition comprising at least one of the cellulase variants of the invention, hereinafter known as "enzyme composition of the invention". In a preferred embodiment, the enzyme composition of the invention further comprises other cellulases.
Se debe entender que la variante de celulasa de la invención se puede combinar con una o más de las enzimas celulolíticas descritas en el presente documento o con cualquier otra enzima disponible y adecuada para producir una composición multienzimática destinada a la sacarificación de biomasa celulósica, pudiendo ser tanto una celulasa homóloga o heteróloga. Uno o más componentes de la composición multienzimática (aparte de las enzimas descritas en la presente invención) se pueden obtener o derivar de una fuente microbiana, vegetal o de otro tipo o combinación de las mismas, y contendrán enzimas capaces de degradar el material celulósico. It should be understood that the cellulase variant of the invention can be combined with one or more of the cellulolytic enzymes described herein or with any other enzyme available and suitable for producing a multienzyme composition intended for saccharification of cellulosic biomass, which can be both a homologous or heterologous cellulase. One or more components of the multienzyme composition (apart from the enzymes described in the present invention) can be obtained or derived from a microbial, plant or other source or combination thereof, and will contain enzymes capable of degrading the cellulosic material.
Esta composición de la invención puede comprender además otras actividades enzimáticas, tales como aminopeptidasa, amilasa, carbohidrasa, carboxipeptidasa, catalasa, celulasas tales como endoglucanasas, beta-glucosidasas y/o celobiohidrolasas, polisacárido monooxigenasas, celobiohidrolasas, quitinasa, cutinasa, ciclodextrina glucosiltransferasa, desoxirribonucleasa, esterasa, alfagalactosidasa, beta-galactosidasa, glucoamilasa, alfa-glucosidasa, haloperoxidasa, invertasa, lacasa, lipasa, manosidasa, oxidasa, reductasa, enzima pectinolítica, peptidoglutaminasa, peroxidasa, fitasa, polifenoloxidasa, proteasa, ribonucleasa, transglutaminasa, o xilanasa, o cualquiera de sus combinaciones. La(s) enzima(s) adicional(es) se puede(n) producir, por ejemplo, mediante un microorganismo que pertenece al género Aspergillus, tal como Aspergillus aculeatus, Aspergillus awamorí, Aspergillus fumigatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus japonicus, Aspergillus nidulans, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae o Aspergillus terreus; Fusarium, tal como Fusarium bactridioides, Fusarium cerealis, Fusarium crookwellense, Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium graminum, Fusarium heterosporum, Fusarium negundi, Fusarium oxysporum, Fusarium pseudograminearum, Fusarium reticulatum, Fusarium roseum, Fusarium sambucinum, Fusarium sarcochroum, Fusarium sulphureum, Fusarium toruloseum, Fusarium trichothecioides, o Fusarium venenatum; Gibberella, tal como Gibberella zeae; Humicola, tal como Humicola insolens o Humicola lanuginosa; Talaromyces, tal como Talaromyces muroii, Talaromyces aculeatus o Talaromyces atroviride; Trichoderma, tal como Trichoderma harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei, o Trichoderma viride; Penicilium, tal como Penicillium brasilianum, Penicillium canescens, Penicillium chrysogenum, Penicillium decumbens, Penicillium ethinulatum, Penicillium funiculosum, Penicillium janthinellum, Penicillium pinophilum o Penicillium purpurogenum o Myceliophthora, tal como Myceliophthora thermophila. This composition of the invention may further comprise other enzymatic activities, such as aminopeptidase, amylase, carbohydrase, carboxypeptidase, catalase, cellulases such as endoglucanases, beta-glucosidases and / or cellobiohydrolases, polysaccharide monooxygenases, cellobiohydrolases, chitinase, cutinase, cyclodextrin glucosyltransferase, deoxyribonuclease. , esterase, alfagalactosidase, beta-galactosidase, glucoamylase, alpha-glucosidase, haloperoxidase, invertase, laccase, lipase, mannosidase, oxidase, reductase, pectinolytic enzyme, peptidoglutaminase, peroxidase, phytase, polyphenoloxidase, protease, ribonuclease, transglutaminase, or xylanase, or any of its combinations. The additional enzyme (s) can be produced, for example, by a microorganism belonging to the genus Aspergillus, such as Aspergillus aculeatus, Aspergillus awamori, Aspergillus fumigatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus japonicus, Aspergillus nidulans. , Aspergillus niger, Aspergillus oryzae or Aspergillus terreus; Fusarium, such as Fusarium bactridioides, Fusarium cerealis, Fusarium crookwellense, Fusarium culmorum, Fusarium graminearum, Fusarium graminum, Fusarium heterosporum, Fusarium negundi, Fusarium oxysporum, Fusarium pseudograminearum, Fusarium reticulatum, Fusarium roseum, Fusarium sambucinum, Fusarium sarcochroum, Fusarium sulphureum, Fusarium toruloseum, Fusarium trichothecioides, or Fusarium venenatum; Gibberella, such as Gibberella zeae; Humicola, such as Humicola insolens or Humicola lanuginosa; Talaromyces, such as Talaromyces muroii, Talaromyces aculeatus or Talaromyces atroviride; Trichoderma, such as Trichoderma harzianum, Trichoderma koningii, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma reesei, or Trichoderma viride; Penicillium, such as Penicillium brasilianum, Penicillium canescens, Penicillium chrysogenum, Penicillium decumbens, Penicillium ethinulatum, Penicillium funiculosum, Penicillium janthinellum, Penicillium pinophilum or Penicillium purpurogenum or Myceliophthora, such as Myceliophthora thermophila.
En una realización preferida, la composición enzimática de la invención comprende además la célula huésped de la invención.In a preferred embodiment, the enzyme composition of the invention further comprises the host cell of the invention.
La composición de la invención se puede preparar de acuerdo con los procedimientos conocidos en la técnica y puede estar en forma líquida o tratarse de una composición seca. Las enzimas que se van a incluir en la composición pueden estabilizarse de acuerdo con los procedimientos conocidos en la técnica. The composition of the invention can be prepared according to methods known in the art and can be in liquid form or be a dry composition. Enzymes to be included in the composition can be stabilized according to procedures known in the art.
Otro aspecto descrito en la invención se refiere al uso de la célula hospedadora de la invención o de la composición de la invención, para la degradación de biomasa.Another aspect described in the invention refers to the use of the host cell of the invention or of the composition of the invention, for the degradation of biomass.
El término "biomasa” se refiere en la presente invención a la fracción biodegradable de los productos, residuos y restos de origen biológico procedentes de la agricultura (incluyendo sustancias vegetales, tales como residuos de cultivos, y sustancias animales), industrias forestales (tales como recursos madereros) e industrias relacionadas que incluyen pesquerías y acuicultura, así como la fracción biodegradable de los residuos industriales y urbanos, tales como residuos sólidos urbanos o residuos de papel, y cultivos energéticos. En una realización preferida, la biomasa es paja o la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos. En una realización más preferida, la biomasa es biomasa vegetal, más preferiblemente seleccionada a partir de la lista que consiste en: biomasa rica en azúcares fermentables, tales como caña de azúcar, biomasa de almidón, por ejemplo, granos de cereal, paja de maíz, paja de trigo, paja de cebada, paja de sorgo, paja de caña de azúcar, maleza, troncos, rama y hojas.The term "biomass" refers in the present invention to the biodegradable fraction of products, residues and residues of biological origin from agriculture (including plant substances, such as crop residues, and animal substances), forest industries (such as timber resources) and related industries that include fisheries and aquaculture, as well as the biodegradable fraction of industrial and urban waste, such as urban solid waste or paper waste, and energy crops In a preferred embodiment, the biomass is straw or the fraction organic solid urban waste In a more preferred embodiment, the biomass is vegetable biomass, more preferably selected from the list consisting of: biomass rich in fermentable sugars, such as sugarcane, starch biomass, for example, grains of cereal, corn straw, wheat straw, barley straw, sorghum straw, sugar cane straw, weeds, trunks, branches and leaves.
La célula hospedadora o la composición de la presente invención, se pueden utilizar para producir, a partir de biomasa vegetal, monosacáridos, disacáridos y polisacáridos como materias primas químicas o de la fermentación para la producción de etanol, plásticos, u otros productos o intermedios.The host cell or the composition of the present invention can be used to produce, from plant biomass, monosaccharides, disaccharides and polysaccharides as chemical raw materials or from fermentation for the production of ethanol, plastics, or other products or intermediates.
La célula hospedadora de la presente invención se puede utilizar como fuente de las variantes de celulasas de la invención y de otros polipéptidos que tienen actividad celulasa, en procesos de sacarificación o degradación o hidrólisis y fermentación de material lignocelulósico.The host cell of the present invention can be used as a source of the cellulase variants of the invention and of other polypeptides having cellulase activity, in saccharification or degradation processes or hydrolysis and fermentation of lignocellulosic material.
Por tanto, en una realización preferida, la composición enzimática de la invención es una composición enzimática obtenida (secretada) mediante la célula huésped de la invención. Esta composición puede obtenerse mediante el cultivo de la célula huésped de la invención en condiciones adecuadas para la producción y secreción de enzimas celulolíticas.Therefore, in a preferred embodiment, the enzyme composition of the invention is an enzyme composition obtained (secreted) by the host cell of the invention. This composition can be obtained by culturing the host cell of the invention under conditions suitable for the production and secretion of cellulolytic enzymes.
Se puede cultivar la célula hospedadora en un medio nutritivo adecuado, sólido o líquido, para la producción de las variantes de celulasas de la invención, y de toda la composición enzimática de la invención, utilizando procedimientos bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, la célula se puede cultivar mediante cultivo en matraz con agitación, y fermentación a pequeña escala o a gran escala (que incluye las fermentaciones continua, discontinua o batch, de alimentación discontinua o fedbatch, o en estado sólido) llevada a cabo en un biorreactor de laboratorio o industrial en un medio adecuado y en condiciones que permitan expresar y/o aislar la variante o la composición. El cultivo tiene lugar en un medio nutritivo adecuado que comprende fuentes de carbono y nitrógeno y sales inorgánicas, utilizando los procedimientos conocidos en la técnica. Si se secreta la variante, junto con otras enzimas celulolíticas en el medio nutritivo, éstas se pueden recuperar directamente del medio.The host cell can be cultured in a suitable nutrient medium, solid or liquid, for the production of the cellulase variants of the invention, and of the entire enzymatic composition of the invention, using well-known methods in The technique. For example, the cell can be grown by shake flask culture, and small-scale or large-scale fermentation (including continuous, batch, fed-batch , or solid state fermentation ) carried out in a laboratory or industrial bioreactor in a suitable medium and under conditions that allow expressing and / or isolating the variant or composition. The cultivation takes place in a suitable nutrient medium comprising carbon and nitrogen sources and inorganic salts, using the procedures known in the art. If the variant is secreted, along with other cellulolytic enzymes in the nutrient medium, they can be recovered directly from the medium.
Las variantes de celulasas de la invención expresadas, junto con otras enzimas celulolíticas expresadas, se pueden detectar utilizando procedimientos conocidos en la técnica específicos para polipéptidos. Estos procedimientos de detección pueden incluir el uso de anticuerpos específicos, la formación de un producto de la enzima, o la desaparición de un sustrato de la enzima.The cellulase variants of the invention expressed, together with other expressed cellulolytic enzymes, can be detected using methods known in the art specific for polypeptides. These detection methods may include the use of specific antibodies, the formation of a product of the enzyme, or the disappearance of a substrate from the enzyme.
Las variantes de celulasas de la invención resultante, junto con el resto de enzimas celulolíticas secretadas por la célula huésped, se pueden recuperar utilizando procedimientos conocidos en la técnica. Por ejemplo, se pueden recuperar a partir del medio nutritivo mediante procedimientos convencionales que incluyen, pero no se limitan a, centrifugación, filtración, extracción, secado mediante pulverización, evaporación, o precipitación.The cellulase variants of the resulting invention, together with the rest of cellulolytic enzymes secreted by the host cell, can be recovered using methods known in the art. For example, they can be recovered from the nutrient medium by conventional methods including, but not limited to, centrifugation, filtration, extraction, spray drying, evaporation, or precipitation.
Las variantes de celulasas producidas en la presente invención, junto con otras enzimas celulolíticas secretadas por la célula huésped, se pueden purificar mediante una variedad de procedimientos conocidos en la técnica que incluyen, pero no se limitan a, cromatografía (por ejemplo, intercambio iónico, afinidad, hidrófoba, cromatoenfoque, y exclusión por tamaño molecular), procedimientos electroforéticos (por ejemplo, focalización isoeléctrica preparativa), solubilidad diferencial (por ejemplo, precipitación en sulfato de amonio), SDS-PAGE, o extracción, con el fin de obtener las enzimas sustancialmente puras que se puedan incluir en una composición enzimática.The cellulase variants produced in the present invention, along with other cellulolytic enzymes secreted by the host cell, can be purified by a variety of methods known in the art including, but not limited to, chromatography (e.g., ion exchange, affinity, hydrophobicity, chromatofocusing, and exclusion by molecular size), electrophoretic procedures (eg, preparative isoelectric focusing), differential solubility (eg, ammonium sulfate precipitation), SDS-PAGE, or extraction, in order to obtain the substantially pure enzymes that can be included in an enzymatic composition.
La degradación o hidrólisis del material celulósico en azúcares fermentables, proceso también conocido como "sacarificación", por medio de las variantes de celulasas de la invención, la célula huésped de la invención o la composición de la invención, puede acompañarse después de un proceso de fermentación en el que los azúcares fermentables obtenidos se usan con el fin de obtener finalmente un bioproducto tal como bioetanol.The degradation or hydrolysis of the cellulose material into fermentable sugars, a process also known as "saccharification", by means of the cellulase variants of the invention, the host cell of the invention or the composition of the invention, can be accompanied after a process of fermentation in which the sugars Fermentable obtained are used in order to finally obtain a bioproduct such as bioethanol.
El término “bioproducto” o "productos biobasados” se refiere a los productos de alto valor añadido que pueden obtenerse por transformación química de los azúcares o por fermentación de dichos azúcares con diferentes microorganismos. Microorganismos fermentativos, dentro del alcance de la presente invención, se incluyen, levaduras, bacterias, hongos, preferentemente hongos filamentosos, microalgas y combinaciones de cualquiera de los anteriores. Los microorganismos fermentativos mencionados anteriormente pueden ser microorganismos silvestres o wild type o microorganismos recombinantes. Entre los microorganismos descritos en la presente invención se incluyen, las microalgas, definidas como microorganismos eucariotas que comprende un cloroplasto o plastidio, y que opcionalmente son capaces de llevar a cabo procesos fotosintéticos, o microorganismos procariotas que son capaces de llevar a cabo procesos fotosintéticos. Las microalgas incluyen obligatoriamente organismos fotoautótrofos que efectúan fotosíntesis para obtener energía. Las microalgas incluyen organismos unicelulares que se separan de las células hermanas poco después de la división celular, tales como Chlamydomonas, mirobios tales como, por ejemplo, Volvox. Las microalgas incluyen células tales como Chlorella, Dunaliella y Prototheca. Las microalgas también incluyen otros organismos fotosintéticos microbianos, tales como Agmenellum, Anabaena, y Pyrobotrys. The term "bioproduct" or "biobased products" refers to products with high added value that can be obtained by chemical transformation of sugars or by fermentation of said sugars with different microorganisms Fermentative micro-organisms, within the scope of the present invention, include, yeasts, bacteria, fungi, preferably filamentous fungi, microalgae and combinations of any of the foregoing, The fermentative microorganisms mentioned above may be wild type microorganisms or wild type or recombinant microorganisms, Microorganisms included in the present invention include microalgae. , defined as eukaryotic microorganisms comprising a chloroplast or plastid, and which are optionally capable of carrying out photosynthetic processes, or prokaryotic microorganisms that are capable of carrying out photosynthetic processes. oautotrophs that perform photosynthesis to obtain energy. Microalgae include unicellular organisms that separate from sister cells shortly after cell division, such as Chlamydomonas, mirobes such as, for example, Volvox. Microalgae include cells such as Chlorella, Dunaliella and Prototheca. Microalgae also include other microbial photosynthetic organisms, such as Agmenellum, Anabaena, and Pyrobotrys.
Otros microorganismos fermentativos pueden seleccionarse de entre cualquiera de la siguiente lista: Bacillus thermoglucosidaisus, Clostridium butyricum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium beijerinckii, Corynebacterium glutamicum, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Geobacillus themoglucosidasius, Klebsiella oxytoca, Lactobacillus sp. Leunoscoc mesenteroides, Thermoanaerobacter BG1L1, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermoanaerobacter mathranii, Thermoanaerobacter thermosaccharolyticum, Zymobacter palmae, Zymomonas mobilis Candida arabinofermentans, Candida boidinii, Candida diddensis, Candida fermentans, Chrysosporium lucknowense, Candida pastoris, Candida shehatae, Candida sonorensis, Candida tropicalis, Hansenula anómala, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces marxianus, Pichia pastoris, Pichia stipitis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bulderi, Saccharomyces barnetti, Saccharomyces exiguus, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces uvarum o Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas, Streptomyces, o mezclas de estos. Other fermentative microorganisms can be selected from any of the following list: Bacillus thermoglucosidaisus, Clostridium butyricum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium beijerinckii, Corynebacterium glutamicum, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Geobacillus themoglucosidasius, Klebsiella oxytoca, Lactobacillus sp. Leunoscoc mesenteroides, Thermoanaerobacter BG1L1, Thermoanaerobacter ethanolicus, Thermoanaerobacter mathranii, Thermoanaerobacter thermosaccharolyticum, Zymobacter palmae, Zymomonas mobilis Candida arabinofermentans, Candida boidinii, Candida diddensis, Candida fermentans, Chrysosporium lucknowense, Candida pastoris, Candida shehatae, Candida sonorensis, Candida tropicalis, Hansenula anomalous, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces marxianus, Pichia pastoris, Pichia stipitis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bulderi, Saccharomyces barnetti, Saccharomyces exiguus, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces uvarum or Schizosaccharomyces pombe, Pseudomonas, Streptomyces, or mixtures thereof.
Estos y otros microorganismos pueden proporcionar por fermentación de diferentes azúcares, bioproductos entre los cuales se pueden citar de manera no limitativa los siguientes: alcoholes, ácidos orgánicos, alcanos, alquenos, aromáticos, aldehídos, cetonas, triglicéridos, ácidos grasos, biopolímeros, proteínas, péptidos, aminoácidos, vitaminas, antibióticos, productos farmacéuticos, y sus combinaciones. Ejemplos no limitativos de alcoholes son etanol, metanol, butanol, hexanol, octanol, decanol, dodecanol, 1,3-butanediol(1,3-diol), propanol, isopropanol, etilenglicol, propanodiol, butanodiol, glicerol, eritritol, xilitol, sorbitol, 1-alcohol, y combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitativos de ácidos orgánicos son ácido cítrico, ácido acético, ácido itacónico, ácido láctico, ácido glutámico, ácido succínico, ácido propiónico, ácido 3-hidroxipropiónico, butírico, ácido glucónico, ácido levulínico, beta-cetoácido, betacetoalcohol, beta-hidroxiácido y combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitativos de cetonas son la acetona; gases como hidrógeno o dióxido de carbono; hidrocarburos como alcanos, alquenos o alquinos; sustancias nitrogenadas como aminas, amida, nitrocompuestos o nitrilos; haluros; aminoácidos como ácido glutámico, ácido aspártico, metionina, lisina, glicina, arginina, treonina, fenilalanina, tirosina, y combinaciones de los mismos; antibióticos como penicilina o tetraciclinas; vitamina como riboflavina, vitamina B12 o betacaroteno; ácidos grasos como ácido dodecanoico, ácidos grasos trans-A2 o ácido palmítico; y otros productos como etileno, glicerol, 1,3-propano-diol, betalactano, cefalosporinas, ácidos grasos trans o furano y enzimas industriales.These and other microorganisms can provide, by fermentation of different sugars, bioproducts, among which the following can be mentioned in a non-limiting manner: alcohols, organic acids, alkanes, alkenes, aromatics, aldehydes, ketones, triglycerides, fatty acids, biopolymers, proteins, peptides, amino acids, vitamins, antibiotics, pharmaceuticals, and their combinations. Non-limiting examples of alcohols are ethanol, methanol, butanol, hexanol, octanol, decanol, dodecanol, 1,3-butanediol (1,3-diol), propanol, isopropanol, ethylene glycol, propanediol, butanediol, glycerol, erythritol, xylitol, sorbitol , 1-alcohol, and combinations thereof. Non-limiting examples of organic acids are citric acid, acetic acid, itaconic acid, lactic acid, glutamic acid, succinic acid, propionic acid, 3-hydroxypropionic acid, butyric acid, gluconic acid, levulinic acid, beta-ketoacid, betacetoalcohol, beta-hydroxy acid and combinations thereof. Non-limiting examples of ketones are acetone; gases such as hydrogen or carbon dioxide; hydrocarbons such as alkanes, alkenes or alkynes; nitrogenous substances such as amines, amide, nitro compounds or nitriles; halides; amino acids such as glutamic acid, aspartic acid, methionine, lysine, glycine, arginine, threonine, phenylalanine, tyrosine, and combinations thereof; antibiotics such as penicillin or tetracyclines; vitamin such as riboflavin, vitamin B12 or beta-carotene; fatty acids such as dodecanoic acid, trans-A2 fatty acids or palmitic acid; and other products such as ethylene, glycerol, 1,3-propane-diol, beta-lactam, cephalosporins, trans or furan fatty acids and industrial enzymes.
Se puede producir etanol mediante la degradación enzimática de la biomasa y la conversión de los sacáridos liberados en etanol. Este tipo de etanol se denomina a menudo bioetanol. Se puede usar como un aditivo de combustible o extensor en mezclas de menos del 1% hasta un 100% (un sustituto del combustible).Ethanol can be produced by the enzymatic degradation of the biomass and the conversion of the liberated saccharides into ethanol. This type of ethanol is often called bioethanol. It can be used as a fuel additive or extender in mixtures of less than 1% up to 100% (a substitute for fuel).
En una realización más preferida, el bioproducto es biocombustible. El término "biocombustible”, tal como se usa aquí, se refiere a una mezcla de sustancias orgánicas, que se puede utilizar como combustible y se obtiene utilizando la biomasa fermentable como material de partida. Ejemplos de biocombustibles incluyen, pero no se limitan a, etanol o bioetanol y biodiesel. En una realización más preferida, el biocombustible es bioetanol. In a more preferred embodiment, the bioproduct is biofuel. The term "biofuel", as used herein, refers to a mixture of organic substances, which can be used as a fuel and is obtained using the fermentable biomass as starting material Examples of biofuels include, but are not limited to, ethanol or bioethanol and biodiesel In a more preferred embodiment, the biofuel is bioethanol.
El término “bioetanol” se refiere a un alcohol preparado mediante fermentación, a menudo a partir de biomasa fermentable tal como los hidratos de carbono producidos en cultivos de azúcar o de almidón tales como maíz o caña de azúcar.The term "bioethanol" refers to an alcohol prepared by fermentation, often from fermentable biomass such as carbohydrates produced in sugar or starch cultures such as corn or sugarcane.
Por tanto, en otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir azúcares fermentables a partir de biomasa celulósica, en lo sucesivo "primer procedimiento de la invención", que comprende:Therefore, in another aspect, the present invention relates to a process for producing fermentable sugars from cellulosic biomass, hereinafter "first method of the invention", comprising:
a) Incubar biomasa, preferiblemente biomasa pretratada, con la variante de la celulasa de la invención, o con la célula hospedadora de la invención, o con la composición de la invención, ya) Incubate biomass, preferably pre-treated biomass, with the variant of the cellulase of the invention, or with the host cell of the invention, or with the composition of the invention, and
b) Recuperar los azúcares fermentables obtenidos después de la incubación de la etapa (a).b) Recover the fermentable sugars obtained after the incubation of stage (a).
Frecuentemente se requiere un procedimiento de pretratamiento de la biomasa para aumentar el acceso de las enzimas a sus sustratos y la hidrólisis eficaz consiguiente. El pretratamiento utiliza diversas técnicas, que incluyen, pero no se limitan a tratamientos químicos y/o mecánicos, como por ejemplo la explosión de la fibra con amonio, tratamiento con ácido diluido y explosión con vapor a elevadas temperaturas para alterar la estructura de la biomasa celulósica y volver la celulosa más accesible. El uso de la célula hospedadora de la invención o de la composición enzimática de la invención en los procedimientos de la presente invención es ventajoso debido a que no se requieren altas temperaturas en el proceso de pretratamiento de la biomasa.Frequently a biomass pretreatment procedure is required to increase the access of the enzymes to their substrates and the consequent effective hydrolysis. The pretreatment uses various techniques, including, but not limited to chemical and / or mechanical treatments, such as the explosion of fiber with ammonium, treatment with diluted acid and explosion with steam at elevated temperatures to alter the structure of the biomass cellulose and make cellulose more accessible. The use of the host cell of the invention or of the enzymatic composition of the invention in the methods of the present invention is advantageous because high temperatures are not required in the biomass pretreatment process.
El término “azúcar fermentable” tal como se usa aquí, se refiere a azúcares sencillos, tales como glucosa, xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, ramnosa, sacarosa o fructosa, entre otros.The term "fermentable sugar" as used herein, refers to simple sugars, such as glucose, xylose, arabinose, galactose, mannose, rhamnose, sucrose or fructose, among others.
Otro aspecto descrito en la presente invención se refiere a un procedimiento para producir un bioproducto a partir de biomasa, denominado a partir de ahora “segundo procedimiento de la invención”, que comprende:Another aspect described in the present invention relates to a process for producing a bioproduct from biomass, hereinafter referred to as the "second method of the invention", which comprises:
a) Incubar biomasa, preferiblemente biomasa pretratada, con la célula hospedadora de la invención o con la composición de la invención, b) Fermentar los azúcares fermentables obtenidos después de la etapa de incubación (a) con al menos un microorganismo fermentador, ya) Incubate biomass, preferably pre-treated biomass, with the host cell of the invention or with the composition of the invention, b) Ferment the fermentable sugars obtained after the incubation step (a) with at least one fermenting microorganism, and
c) Recuperar el bioproducto obtenido después de la fermentación de la etapa (b). c) Recover the bioproduct obtained after the fermentation of stage (b).
Antes (es decir en la etapa (a)) y/o simultáneamente con la fermentación de la etapa (b), la biomasa, preferiblemente biomasa pretratada, se hidroliza para degradar la celulosa y la hemicelulosa en azúcares y/o oligosacáridos. El contenido en sólidos durante la hidrólisis puede estar, pero sin limitación, comprendido entre el 5-40% del peso total, preferiblemente entre el 10-40% del peso total, más preferiblemente entre el 15-25% del peso total. La hidrólisis se realiza como un proceso en el que la biomasa, preferiblemente biomasa pretratada, se incuba con la célula hospedadora de la invención o con la composición de la invención que contiene celulasas y forman así la solución de hidrólisis. El tiempo de proceso adecuado, la temperatura y las condiciones de pH pueden determinarse fácilmente por un experto en la técnica. Preferiblemente, dicha hidrólisis se realiza a una temperatura entre 25 °C y 60 °C, preferiblemente entre 40 °C y 60 °C, específicamente alrededor de 50 °C. El proceso se realiza preferiblemente a un pH en el intervalo de 3-8, preferiblemente pH 4-6, especialmente alrededor de pH 5. Preferiblemente, la hidrólisis se realiza en un tiempo comprendido entre 12 y 144 horas, preferiblemente entre 16 y 120 horas, más preferiblemente entre 24 y 96 horas, incluso más preferiblemente entre 32 y 72 horas.Before (i.e. in step (a)) and / or simultaneously with the fermentation of step (b), the biomass, preferably pretreated biomass, is hydrolysed to degrade cellulose and hemicellulose into sugars and / or oligosaccharides. The solids content during the hydrolysis can be, but without limitation, comprised between 5-40% of the total weight, preferably between 10-40% of the total weight, more preferably between 15-25% of the total weight. The hydrolysis is carried out as a process in which the biomass, preferably pre-treated biomass, is incubated with the host cell of the invention or with the composition of the invention containing cellulases and thus form the hydrolysis solution. The suitable process time, temperature and pH conditions can be easily determined by one skilled in the art. Preferably, said hydrolysis is carried out at a temperature between 25 ° C and 60 ° C, preferably between 40 ° C and 60 ° C, specifically around 50 ° C. The process is preferably carried out at a pH in the range of 3-8, preferably pH 4-6, especially around pH 5. Preferably, the hydrolysis is carried out in a time comprised between 12 and 144 hours, preferably between 16 and 120 hours , more preferably between 24 and 96 hours, even more preferably between 32 and 72 hours.
La hidrólisis (etapa (a)) y la fermentación (etapa (b)) pueden realizarse simultáneamente (proceso SSF) o secuencialmente (proceso SHF). De acuerdo con la invención, la biomasa hidrolizada, y preferiblemente pretratada, se fermenta por al menos un microorganismo fermentador capaz de fermentar azúcares fermentables, tales como glucosa, xilosa, manosa y galactosa directa o indirectamente en el producto de fermentación deseado. La fermentación se lleva a cabo preferiblemente en un tiempo comprendido entre 8 y 96 horas, preferiblemente entre 12 y 72, más preferiblemente entre 24 y 48 horas. En otra realización preferida, la fermentación se realiza a una temperatura entre 20 °C y 40 °C, preferiblemente de 26 °C a 34 °C, en particular alrededor de 32 °C. En otra realización preferida, el pH es de 3 a 6 unidades, preferiblemente de 4 a 5. Se prefiere para la fermentación etanólica una levadura de la especie Saccharomyces cerevisiae, tanto silvestre como modificada genéticamente. Son preferidas las cepas que sean resistentes a altos niveles de etanol, hasta, por ejemplo, el 5 o el 7% en vol. de etanol o más, tal como el 100% en vol. de etanol.The hydrolysis (step (a)) and the fermentation (step (b)) can be carried out simultaneously (SSF process) or sequentially (SHF process). According to the invention, the hydrolyzed biomass, and preferably pretreated, is fermented by at least one fermenting microorganism capable of fermenting fermentable sugars, such as glucose, xylose, mannose and galactose directly or indirectly in the desired fermentation product. The fermentation is preferably carried out in a time comprised between 8 and 96 hours, preferably between 12 and 72, more preferably between 24 and 48 hours. In another preferred embodiment, the fermentation is carried out at a temperature between 20 ° C and 40 ° C, preferably from 26 ° C to 34 ° C, in particular around 32 ° C. In another preferred embodiment, the pH is from 3 to 6 units, preferably from 4 to 5. A yeast of the species Saccharomyces cerevisiae, both wild and genetically modified, is preferred for ethanolic fermentation. Strains that are resistant to high levels of ethanol are preferred, up to, for example, 5 or 7% vol. of ethanol or more, such as 100% vol. of ethanol.
El término “fermentador o fermentación” tal como se usa aquí, se refiere a un proceso de transformación biológica producido por la actividad de algunos microorganismos en los que los azúcares tales como glucosa, fructosa, y sacarosa se convierten en etanol. The term "fermentor or fermentation" as used herein, refers to a process of biological transformation produced by the activity of some microorganisms in which sugars such as glucose, fructose, and sucrose are converted to ethanol.
Los microorganismos usados de este modo son microorganismos termentadores que tienen capacidad de fermentación, tales como levaduras, preferiblemente S. cerevisiae. The microorganisms used in this way are fermentation-promoting microorganisms, such as yeasts, preferably S. cerevisiae.
El término “recuperación” tal como se usa aquí, se refiere a la recogida de azúcares fermentables obtenidos después de la incubación de la etapa (a) del primer procedimiento de la invención o del bioproducto obtenido después de la fermentación de la etapa (b) del segundo procedimiento de la invención. Se puede realizar la recuperación mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica, incluyendo los mecánicos o los manuales.The term "recovery" as used herein, refers to the collection of fermentable sugars obtained after the incubation of step (a) of the first process of the invention or of the bioproduct obtained after the fermentation of step (b) of the second method of the invention. Recovery can be accomplished by any method known in the art, including mechanical or manual.
En una realización preferida del segundo procedimiento de la invención, el bioproducto es biocombustible, más preferiblemente bioetanol.In a preferred embodiment of the second method of the invention, the bioproduct is biofuel, more preferably bioethanol.
A menos que se defina otra cosa, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que el que les daría un experto en la técnica a la que esta invención pertenece. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as would be given to them by one skilled in the art to which this invention pertains. In the practice of the present invention methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used. Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants do not intend to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and characteristics of the invention will emerge partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and figures are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1. Fotografía de un gel SDS-PAGE donde se observa la pérdida del dominio CBD de la celobiohidrolasa tipo I por procesamiento proteolítico del linker, disminuyendo su tamaño a lo largo del tiempo. (A) Composición enzimática al inicio de la producción de la Cbh1 (72 horas). (B) Composición enzimática al final de la producción de la Cbh1 (120 horas). Se incluye en el primer carril el marcador de peso molecular. Cbh1-CBD(-) se refiere a la Cbh1 que ha perdidio el CBD y Cbh1-CBD(+) se refiere a la enzima Cbh1 intacta. Figure 1. Photograph of an SDS-PAGE gel showing the loss of the CBD domain of type I cellobiohydrolase by proteolytic processing of the linker, decreasing its size over time. (A) Enzymatic composition at the start of the production of Cbh1 (72 hours). (B) Enzymatic composition at the end of the production of Cbh1 (120 hours). The molecular weight marker is included in the first lane. Cbh1-CBD (-) refers to the Cbh1 that has lost the CBD and Cbh1-CBD (+) refers to the intact Cbh1 enzyme.
Figura 2. Gráfica que muestra el rendimiento de una composición enzimática donde la enzima Cbh1 ha perdido el CBD (Cbh1-CBD(-)) frente a otra composición enzimática donde la enzima Cbh1 está intacta (Cbh1-CBD(+)). La caída del rendimiento con la enzima Cbh1 sin CBD es en torno a un 20%.Figure 2. Graph showing the performance of an enzymatic composition where the Cbh1 enzyme has lost CBD (Cbh1-CBD (-)) versus another enzyme composition where the Cbh1 enzyme is intact (Cbh1-CBD (+)). The yield drop with the Cbh1 enzyme without CBD is around 20%.
Figura 3. Esquema del plásmido pBase-5K-4 donde se han clonado las secuencias nucleotídicas que codifican para las variantes de celulasa descritas en la presente invención.Figure 3. Scheme of the plasmid pBase-5K-4 where the nucleotide sequences coding for the cellulase variants described in the present invention have been cloned.
Figura 4. Fotografía de un SDS-PAGE que demuestra la mayor estabilidad de las variantes de Cbh1 de la invención (B y C) frente a la enzima Cbh1 nativa (A). Al final de la producción la celulasa nativa Cbh1 ha perdido su dominio CBD por proteolisis del linker, mientras que las celulasas Cbh1 de la invención (B y C) permanecen intactas. Se incluye en el primer carril el marcador de peso molecular.Figure 4. Photograph of an SDS-PAGE demonstrating the greater stability of the Cbh1 variants of the invention (B and C) versus the native Cbh1 enzyme (A). At the end of production the native cellulase Cbh1 has lost its CBD domain by linker proteolysis , while the Cbh1 cellulases of the invention (B and C) remain intact. The molecular weight marker is included in the first lane.
Figura 5. Análisis del rendimiento de sacarificación mediante el análisis de la actividad celobiohidrolasa de composiciones enzimáticas obtenidas de cepas de M. thermophila que comprenden las variantes de Cbh1 de SEQ ID NO: 66 y SEQ ID NO: 70 de la invención, respecto a la respectiva cepa de M. thermophila parental que expresa la Cbh1 nativa de SEQ ID NO: 38. El control se reifere a una composición enzimática obtenida de cepa de una cepa de M. thermophila que no expresa Cbh1.Figure 5. Analysis of saccharification performance by analyzing the cellobiohydrolase activity of enzymatic compositions obtained from strains of M. thermophila comprising the variants of Cbh1 of SEQ ID NO: 66 and SEQ ID NO: 70 of the invention, with respect to the respective strain of parent M. thermophila expressing the native Cbh1 of SEQ ID NO: 38. The control is reifered to an enzyme composition obtained from strain of a strain of M. thermophila that does not express Cbh1.
EJEMPLOSEXAMPLES
A continuación se ilustrará la invención mediante ensayos que pone de manifiesto la efectividad de los objetos de la invención.The invention will now be illustrated by means of tests that demonstrate the effectiveness of the objects of the invention.
Ejemplo 1. Obtención de las variantes de las celulasas de la invención.Example 1. Obtaining variants of the cellulases of the invention.
Como se ha indicado previamente a lo largo del presente documento, durante el proceso de producción y/o durante la fase de almacenamiento (entre la producción y su uso) y/o durante el proceso de hidrólisis enzimática, la región del linker de las celulasas puede sufrir una proteolisis o procesamiento, lo que provoca una disociación entre el dominio CAD y el dominio CBD. El hecho de que una celulasa pierda el dominio CBD impide un reconocimiento y unión eficiente de la misma a la celulosa, lo que conlleva una pérdida o disminución en el rendimiento de la hidrólisis enzimática. Durante la producción de la composición enzimática generada por Myceliophthora thermophila C1 (Visser et al., 2011, Ind. Biotechnol. 7: 214-223) se genera una mezcla enzimática que varía según avanza dicha producción. Como se observa en la Figura 1, en el caso de la celobiohidrolasa tipo I (Cbh1), la banda correspondiente a la proteína con su dominio CBD desaparece a lo largo del proceso de producción de la composición enzimática. En una fase temprana de la producción (72 horas), la forma de Cbh1 predominante es la que contiene el dominio CBD. A lo largo de la producción, la Cbh1 va sufriendo proteólisis y se disocia del dominio CBD, predominando al final de la producción (120 horas) la forma sin CBD.As previously indicated throughout the present document, during the production process and / or during the storage phase (between the production and its use) and / or during the enzymatic hydrolysis process, the linker region of the cellulases it can undergo proteolysis or processing, which causes a dissociation between the CAD domain and the CBD domain. The fact that a cellulase loses the CBD domain prevents its efficient recognition and binding to cellulose, which leads to a loss or decrease in the yield of enzymatic hydrolysis. During the production of the enzymatic composition generated by Myceliophthora thermophila C1 (Visser et al., 2011, Ind. Biotechnol 7: 214-223) an enzymatic mixture is generated that varies as said production progresses. As seen in the Figure 1, in the case of cellobiohydrolase type I (Cbh1), the band corresponding to the protein with its CBD domain disappears throughout the production process of the enzymatic composition. In an early phase of production (72 hours), the predominant form of Cbh1 is that which contains the CBD domain. Throughout production, Cbh1 undergoes proteolysis and dissociates from the CBD domain, predominating at the end of production (120 hours) the form without CBD.
Adicionalmente, se comparó la liberación de azúcares fermentables de las composiciones enzimáticas que comprenden la enzima Cbh1 con su dominio CBD intacto (carril A, Figura 1) y la composición enzimática que comprende la enzima Cbh1 tras haber perdido el dominio CBD (carril B, Figura 1). Como sustrato para la hidrólisis enzimática se empleó biomasa pretratada de maíz ("pretreated corn stover”, o PCS). El pretratamiento se realizó mediante explosión de vapor (Keller et al., 1998, Appl. Biochem. Biotechnol. 70-72: 137-148), y su análisis composicional se efectuó de acuerdo los procedimientos descritos por NREL en "Standard Biomass Analytical Procedures” (http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.htmL). Antes de su uso en la hidrólisis, la biomasa fue neutralizada ajustándose a un pH de 5,5. Para el proceso de hidrólisis enzimática se usaron frascos ISO de 100 ml con 20 g de la mezcla de reacción al 20% (p/p) de sólidos totales y suplementada con 12 mg proteína por g de glucano de cada composición enzimática. Los frascos con la mezcla se incubaron durante 72 h a 50 °C con una agitación a 150 rpm en un incubador orbital de 25 mm de diámetro de giro (Infors HT). Una vez realizado el proceso, el contenido de glucosa en las muestras resultantes del hidrolizado (slurry) se analizó con el método GOPOD (K-GLUC Kit, Megazyme). Como se observa en la Figura 2, el rendimiento del procedimiento de liberación de azúcares de la composición enzimática que comprende la enzima Cbh1 sin el dominio CBD (Cbh1-CBD(-)) es un 20% inferior al rendimiento del procedimiento de liberación de azúcares de la composición enzimática que comprende la enzima Cbh1 con su dominio CBD intacto (Cbh1-CBD(+)).Additionally, the release of fermentable sugars from the enzymatic compositions comprising the Cbh1 enzyme with its intact CBD domain (lane A, Figure 1) and the enzyme composition comprising the Cbh1 enzyme after losing the CBD domain (lane B, Figure one). As a substrate for enzymatic hydrolysis, pretreated corn stover, or PCS, was used.Pretreatment was done by steam explosion (Keller et al., 1998, Appl. Biochem. Biotechnol., 70-72: 137 -148), and its compositional analysis was carried out according to the procedures described by NREL in "Standard Biomass Analytical Procedures" (http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.htmL). Before use in hydrolysis, the biomass was neutralized by adjusting to a pH of 5.5. For the enzymatic hydrolysis process, 100 ml ISO bottles were used with 20 g of the 20% (w / w) reaction mixture of total solids and supplemented with 12 mg protein per g of glucan of each enzymatic composition. The bottles with the mixture were incubated for 72 h at 50 ° C with an agitation at 150 rpm in an orbital incubator with a diameter of 25 mm (Infors HT). Once the process was carried out, the glucose content in the samples resulting from the hydrolyzate (slurry) was analyzed with the GOPOD method (K-GLUC Kit, Megazyme). As seen in Figure 2, the yield of the sugar release process of the enzyme composition comprising the Cbh1 enzyme without the CBD domain (Cbh1-CBD (-)) is 20% lower than the yield of the sugar release process of the enzymatic composition comprising the Cbh1 enzyme with its intact CBD domain (Cbh1-CBD (+)).
Teniendo en cuenta los resultados anteriores, se procedió a diseñar una celulasa que presentaba la región del linker modificada, respecto a la celulasa parental. A modo de ejemplo y sin ser limitante, se ha tomado como ejemplo para diseñar variantes de celulasas que comprenden los linker descritos en la presente invención y que son más resistentes a la hidrólisis que los linkers nativos de las celulasas, a la celulasa Cbh1 de secuencia nucleotídica SEQ ID NO: 37, que codifica para la celulasa de SEQ ID NO: 38. Por lo tanto, con el objeto de obtener variantes de celulasas más resistentes a la hidrólisis de la rotura del dominio CBD, se partió de la celulasa Cbh1 a la que se le eliminó su linker nativo y se reemplazó por al menos uno de los linker descritos en la presente invención que presentan una mayor resistencia a la hidrólisis que los linker nativos, dando lugar a todas las variantes de la celulasa Cbh1 descritas en la Tabla 2, según comprendan cada uno de los linker aquí descritos.Taking into account the previous results, we proceeded to design a cellulase that presented the modified linker region, with respect to the parental cellulase. By way of example and without being limiting, it has been taken as an example to design variants of cellulases comprising the linkers described in the present invention and which are more resistant to hydrolysis than the native linkers of the cellulases, to the sequence Cbh1 cellulase nucleotide SEQ ID NO: 37, which codes for the cellulase of SEQ ID NO: 38. Therefore, in order to obtain variants of cellulases more resistant to the hydrolysis of the breakage of the CBD domain, we started with cellulase Cbh1, which was removed from its native linker and replaced by at least one of the linkers described in the present invention that have a greater resistance to hydrolysis than the native linkers , giving rise to all the variants of the cellulase Cbh1 described in Table 2, as they comprise each of the linkers described herein.
Ejemplo 2. Transformación de M. thermophila con las variantes de la invención:Example 2. Transformation of M. thermophila with the variants of the invention:
Cada una de las variantes de Cbh1 que comprenden los linker descritos en la presente invención (Tabla 2) fue sintetizada in vitro, eliminándose los sitios de reconocimiento para las principales enzimas de restricción sin alterar su secuencia peptídica. Brevemente, dichas variantes fueron sintetizadas in vitro en el plásmido pBase-5K-4 (Figura 3), que contiene la propia secuencia promotora de la celulasa Cbh1 (Pcbh1), correspondiente a una región de 1796 pb aguas arriba del gen cbhl de M. thermophila (cbhl, NCBI Accession number XP_003660789.1). Este plásmido de expresión también contiene el terminador del gen cbh1 que corresponde con una región de 1014pb aguas abajo del gen cbh1. Como marcador de selección contiene el gen pyr4 (NCBI Accession number XP_003660657.1) el cual codifica para una descarboxilasa funcional de orotidina-5'-monofosfato, cuya expresión permite la complementación de la auxotrofía de uridina en la correspondiente cepa auxótrofa de M. thermophila C1 (pyr4-). El mapa del vector de expresión pBase-5k-4 se muestra en la Figura 3.Each of the Cbh1 variants comprising the linkers described in the present invention (Table 2) was synthesized in vitro, the recognition sites being eliminated for the main restriction enzymes without altering their peptide sequence. Briefly, said variants were synthesized in vitro in the plasmid pBase-5K-4 (Figure 3), which contains the cellulase promoter sequence itself Cbh1 (Pcbh1), corresponding to a region of 1796 bp upstream of the cbhl gene of M. thermophila (cbhl, NCBI Accession number XP_003660789.1). This expression plasmid also contains the terminator of the cbh1 gene which corresponds to a region of 1014 bp downstream of the cbh1 gene . As a selection marker, it contains the pyr4 gene (NCBI Accession number XP_003660657.1) which codes for a functional decarboxylase of orotidine-5'-monophosphate, whose expression allows the complementation of the auxotrophy of uridine in the corresponding auxotrophic strain of M. thermophila C1 (pyr4-). The expression vector map pBase-5k-4 is shown in Figure 3.
Cada uno de los plásmidos generados que comprenden las secuencias que codifican para las variantes de la enzima Cbh1 comprendiendo los linker descritos en la presente invención, fueron transformados y amplificados en células electrocompetentes de XL1BlueMRF de E. coli siguiendo el protocolo descrito por el fabricante (Stratagene).Each of the plasmids generated comprising sequences encoding variants CBH1 enzyme the linker described comprising herein, were transformed and amplified in electrocompetent cells XL1BlueMRF E. coli following the protocol described by the manufacturer (Stratagene ).
Cada una de los plásmidos amplificados en E. coli conteniendo las variantes de Cbh1 con los linkers descritos en la presente invención, bajo el control del promotor Pcbh1 y con el marcador de selección pyr4, fueron transformados en M. thermophila C1 pyr4(-) cbhI(-) (Verdoes et al., 2007, Ind. Biotechnol. 3: 36-47). Se ha usado una cepa delecionada en el gen cbh1 (NCBI Accession number XP_003660789.1) con objeto de obtener una composición enzimática que comprenda la variante de Cbh1 con los linker descritos en la presente invención, y no comprenda la Cbh1 nativa.Each of the plasmids amplified in E. coli containing the Cbh1 variants with the linkers described in the present invention, under the control of the Pcbh1 promoter and with the selection marker pyr4, were transformed into M. thermophila C1 pyr4 (-) cbhI (-) (Verdoes et al., 2007, Ind. Biotechnol.3 : 36-47). A deleted strain in the cbh1 gene (NCBI Accession number XP_003660789.1) has been used for the purpose of obtain an enzyme composition comprising the variant CBH1 with linker described herein, and do not understand the native cbh1.
Las secuencias nucleotídicas que codifican para cada una de las variantes de Cbh1 que comprenden los diferentes linker descritos en la presente invención, se introdujeron en la célula huésped M. thermophila usando el método de transformación de protoplastos (US7399627B2). Los transformantes obtenidos fueron plaqueados en placas de agar sin suplementación de uridina. Tras 5 días de incubación a 35°C, se analizaron los transformantes protótrofos obtenidos (que expresan pyr4) en formato de alto rendimiento o high throughput screening (US7794962B2) en placas de 96 pocillos. Aquellos transformantes que presentaban clara expresión de las variantes de linkers de Cbh1 se produjeron a escala matraz (Verdoes et al., 2007, Ind. Biotechnol. 3: 36 47); Visser et al., 2011, Ind. Biotechnol. 7: 214-223). Se analizó la presencia de la proteína Cbh1-CBD(+) o Cbh1-CBD(-) en gel SDS-PAGE al final del procedimiento de la producción de las composiciones enzimáticas.The nucleotide sequences coding for each of the Cbh1 variants comprising the different linkers described in the present invention were introduced into the M. thermophila host cell using the protoplast transformation method (US7399627B2). The transformants obtained were plated on agar plates without uridine supplementation. After 5 days of incubation at 35 ° C, the obtained prototrophic transformants (expressing pyr4) were analyzed in high throughput screening format (US7794962B2) in 96-well plates. Those transformants which showed clear expression of the variant CBH1 linkers were produced flask scale (Verdoes et al, 2007, Ind Biotechnol 3:... 36 47); Visser et al., 2011, Ind. Biotechnol. 7: 214-223). The presence of the Cbh1-CBD (+) or Cbh1-CBD (-) protein was analyzed in SDS-PAGE gel at the end of the procedure for the production of the enzymatic compositions.
Como se muestra en la Figura 4, algunas de las variantes mostraron mayor resistencia a la proteólisis (Figura 4 carriles B y C) con respecto a la enzima Cbh1 nativa que bajo las mismas condiciones ha perdido su dominio CBD como consecuencia de proteólisis (Figura 4 carril A). La enzima nativa presenta mayor sensibilidad a proteolisis que las variantes de Cbh1 de SEQ ID NO 66 (Figura 4, carril B) y de SEQ ID NO 70 (Figura 4, línea C) que comprenden el linker SEQ ID NO 26 y SEQ ID NO 30 respectivamente, lo que implica una disminución drástica de su actividad celulolítica respecto a las variantes más resistentes descritas en la presente invención, y por tanto, menor rendimiento del proceso de degradación de biomasa.As shown in Figure 4, some of the variants showed greater resistance to proteolysis (Figure 4 lanes B and C) with respect to the native Cbh1 enzyme that under the same conditions has lost its CBD domain as a result of proteolysis (Figure 4 lane A). The native enzyme has greater sensitivity to proteolysis than the Cbh1 variants of SEQ ID NO 66 (Figure 4, lane B) and of SEQ ID NO 70 (Figure 4, line C) comprising the linker SEQ ID NO 26 and SEQ ID NO. 30 respectively, which implies a drastic reduction of its cellulolytic activity with respect to the more resistant variants described in the present invention, and therefore, lower efficiency of the biomass degradation process.
Resultados similares a los mostrados en la Figura 4 con las variantes Cbh1 de secuencias SEQ ID NO: 66 y 70, se obtuvieron para el resto de variantes de Cbh1 descritas en la presente invención.Results similar to those shown in Figure 4 with the Cbh1 variants of sequences SEQ ID NO: 66 and 70, were obtained for the rest of Cbh1 variants described in the present invention.
Ejemplo 3. Evaluación de las variantes de Cbh1 de SEQ ID NOs: 66 y 70 que comprenden los linkers SEQ ID Nos: 26 y 30 respectivamente, en comparación con la enzima Cbh1 nativa de M. thermophila C1 (SEQ ID NO: 38).Example 3. Evaluation of the Cbh1 variants of SEQ ID NOs: 66 and 70 comprising the linkers SEQ ID Nos: 26 and 30 respectively, in comparison with the native Cbh1 enzyme of M. thermophila C1 (SEQ ID NO: 38).
Las composiciones enzimáticas que comprenden las variantes de Cbh1 con linker más resistentes a proteólisis, según se describe en la presente invención, y que se han obtenido según se describe en el Ejemplo 2, se analizaron para comprobar que una composición enzimática que comprende dichas variantes de Cbh1, posee mejor rendimiento de sacarificación con respecto a una composición enzimática que comprende la Cbh1 nativa. Para ello, se midió la actividad celobiohidrolasa de las composiciones enzimáticas nativas y las que contienen las variantes de la invención usando el sustrato Avicel (celulosa microcristalina). Para este ensayo de actividad celobiohidrolasa las mezclas de la reacción enzimática (1 ml volumen final) se prepararon con 200 pL de tampón acetato sódico (pH 5,0, 200 mM), 10 mg de Avicel, y 50 pg de la composición enzimática. Esta mezcla se incubó a 50 °C durante 120 minutos a 1400 rpm de agitación. La reacción fue detenida incubando la mezcla 10 min a 99 °C. Posteriormente, se procedió al centrifugado de las muestras durante 5 min a 4000xg. Para la medida de la concentración de glucosa producida en la reacción enzimática se empleó el método enzimático GOPOD (Glucosa oxidasa/peroxidasa) (kit GOPOD, Megazyme) según especificaciones del fabricante. Una unidad de actividad de hidrólisis sobre Avicel se definió como la cantidad de enzima equivalente a la liberación de 1 pmol de celobiosa por minuto. La concentración proteica de las composiciones enzimáticas fue cuantificada mediante el kit BCA AppliChem (Ref. A7787), frente a un patrón de gamma globulina bovina, previo tratamiento de la muestra con el kit "Compat-Able Protein Assay Preparation Reagent Set (Thermo Scientific Ref. 23215)”, ambos según especificaciones del fabricante.Enzymatic compositions comprising the Cbh1 variants with linker more resistant to proteolysis, as described in the present invention, and which are obtained as described in Example 2, were analyzed to verify that an enzymatic composition comprising said variants of Cbh1 has a better saccharification yield with respect to an enzymatic composition comprising the native Cbh1. For this, the cellobiohydrolase activity of the native enzymatic compositions and those containing the variants of the invention were measured using the substrate Avicel (microcrystalline cellulose). For this assay of cellobiohydrolase activity the mixtures of the enzymatic reaction (1 ml final volume) were prepared with 200 pL of sodium acetate buffer (pH 5.0, 200 mM), 10 mg of Avicel, and 50 pg of the enzyme composition. This mixture was incubated at 50 ° C for 120 minutes at 1400 rpm shaking. The reaction was stopped by incubating the mixture for 10 min at 99 ° C. Subsequently, the samples were centrifuged for 5 min at 4000xg. To measure the concentration of glucose produced in the enzymatic reaction, the enzymatic method GOPOD (Glucose oxidase / peroxidase) (GOPOD kit, Megazyme) was used according to the manufacturer's specifications. One unit of hydrolysis activity on Avicel was defined as the amount of enzyme equivalent to the release of 1 pmol of cellobiose per minute. The protein concentration of the enzymatic compositions was quantified by the BCA AppliChem kit (Ref. A7787), against a bovine gamma globulin standard, after treatment of the sample with the "Compat-Able Protein Assay Preparation Reagent Set" kit (Thermo Scientific Ref . 23215) ", both according to the manufacturer's specifications.
Los resultados obtenidos ponen de manifiesto, tal y como se observa en la Figura 5, que las composiciones enzimáticas que comprenden las variantes de Cbh1 con los linkers de la invención, específicamente las variantes Cbh1 de secuencias SEQ ID NO: 66 y 70, muestran un incremento de un 18% en el rendimiento del proceso de degradación de celulosa, respecto al rendimiento obtenido con la composición enzimática que contiene la enzima Cbh1 nativa de SEQ ID NO: 38. Por lo tanto, dichos resultados confirman que una composición enzimática que comprende las variantes de celulasas con los linker descritos en la presente invención muestran una mayor resistencia al procesamiento hidrolítico y a la pérdida de la región CBD y como consecuencia se incrementa el rendimiento y la eficiencia del procedimiento de degradación de la biomasa. The results obtained show, as seen in Figure 5, that the enzymatic compositions comprising the Cbh1 variants with the linkers of the invention, specifically the Cbh1 variants of sequences SEQ ID NO: 66 and 70, show a an increase of 18% in the yield of the cellulose degradation process, with respect to the yield obtained with the enzymatic composition containing the native Cbh1 enzyme of SEQ ID NO: 38. Therefore, said results confirm that an enzymatic composition comprising the cellulase variants with the linkers described in the present invention show greater resistance to hydrolytic processing and loss of the CBD region and as a consequence the efficiency and efficiency of the biomass degradation process is increased.
Claims (22)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201730975A ES2697920B2 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY |
PCT/ES2018/070498 WO2019020849A1 (en) | 2017-07-26 | 2018-07-11 | Cellulases with improved cellulolytic activity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201730975A ES2697920B2 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2697920A1 ES2697920A1 (en) | 2019-01-29 |
ES2697920A9 ES2697920A9 (en) | 2019-03-05 |
ES2697920B2 true ES2697920B2 (en) | 2019-06-27 |
Family
ID=65037185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201730975A Expired - Fee Related ES2697920B2 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2697920B2 (en) |
WO (1) | WO2019020849A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4133066A1 (en) * | 2020-04-08 | 2023-02-15 | Novozymes A/S | Carbohydrate binding module variants |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI0710187B1 (en) * | 2006-04-13 | 2017-02-21 | Ab Enzimes Oy | cellulase fusion protein, its production method, isolated polynucleotide, expression vector, transgenic microorganism, enzyme preparation, processes for treating cellulosic, grinding and biofinishing material, detergent composition, animal feed, and escherichia coli strain |
-
2017
- 2017-07-26 ES ES201730975A patent/ES2697920B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-07-11 WO PCT/ES2018/070498 patent/WO2019020849A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2697920A9 (en) | 2019-03-05 |
WO2019020849A1 (en) | 2019-01-31 |
ES2697920A1 (en) | 2019-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2385064T3 (en) | Procedure to improve the performance of cellulose conversion procedures | |
US20130337508A1 (en) | Beta-glucosidase enhanced filamentous fungal whole cellulase compostions and methods of use | |
US9834763B2 (en) | Expression of recombinant beta-xylosidase enzymes | |
CN105829530A (en) | Compositions comprising a beta-glucosidase polypeptide and methods of use | |
ES2697920B2 (en) | CELLULAS WITH IMPROVED CELLULOLIC ACTIVITY | |
US10626381B2 (en) | Cellulolytic compositions comprising monooxygenase polysaccharide enzymes with improved activity | |
EP3330375A1 (en) | Expression of recombinant beta-xylosidase enzymes | |
WO2015118205A1 (en) | Polypeptides with polysaccharide monooxygenase activity and use thereof for the production of fermentable sugars | |
US20200165580A1 (en) | Polypeptides with polysaccharide monooxygenase activity and use thereof for the production of fermentable sugars | |
ES2589186B1 (en) | IMPROVED CELOBIOHIDROLASA VARIANTS 1 | |
ES2647322B1 (en) | Host cell Myceliophthora thermophila with enhanced cellulolytic activity and enzymatic compositions obtained by it | |
CN105874065B (en) | Endoglucanase variants with improved activity and uses thereof | |
ES2527368B1 (en) | Myceliophthora thermophila host cell that expresses a heterologous alpha-xylosidase enzyme and its use in a biomass degradation process | |
ES2545161B1 (en) | Polypeptides with cellulase activity | |
WO2014181023A1 (en) | Beta-glucosidase variants having reduced transglycosylation activity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2697920 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190129 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2697920 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20190627 |
|
FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20230607 |