FI84624C - Process for producing ethanol and a protein or peptide - Google Patents

Process for producing ethanol and a protein or peptide Download PDF

Info

Publication number
FI84624C
FI84624C FI850381A FI850381A FI84624C FI 84624 C FI84624 C FI 84624C FI 850381 A FI850381 A FI 850381A FI 850381 A FI850381 A FI 850381A FI 84624 C FI84624 C FI 84624C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
yeast
medium
ethanol
fermentation
plasmid
Prior art date
Application number
FI850381A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI850381A0 (en
FI850381L (en
FI84624B (en
Inventor
Stuart William Molzahn
Original Assignee
Delta Biotechnolgy Limited
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Biotechnolgy Limited filed Critical Delta Biotechnolgy Limited
Priority to FI850381A priority Critical patent/FI84624C/en
Publication of FI850381A0 publication Critical patent/FI850381A0/en
Publication of FI850381L publication Critical patent/FI850381L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI84624B publication Critical patent/FI84624B/en
Publication of FI84624C publication Critical patent/FI84624C/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Description

1 846241 84624

Menetelmä etanolin ja proteiinin tai peptidin valmistamiseksi Tämä keksintö kohdistuu käymisprosesseihin ja niiden tuotteisiin, ja erityisemmin alkoholin, kuten etanolin, tuottamiseen käyttämällä sokereita hiivalla.This invention relates to fermentation processes and their products, and more particularly to the production of an alcohol such as ethanol using sugars in yeast.

Valmistettaessa alkoholia käymisteitse vesiliuoksena olevat sokerit muunnetaan etanoliksi hiivalla käyttämällä. Hiiva kasvaa käymisen aikana, ja vaikka pieni osa hiivasta voidaankin käyttää myöhemmissä käymisprosesseissa, niin kuitenkin jäljelle jäänyt hiiva muodostaa ylimäärän, josta on päästävä eroon. Tätä ylimääräistä hiivaa voidaan käyttä joihinkin tarkoituksiin, kuten esimerkiksi eläinten rehuna sekä hiiva-uutteiden valmistuksessa, mutta kuitenkin tuotetun liiallisen hiivan määrä on suuri ja sen markkina-arvo on suhteellisen alhainen.In the production of alcohol by fermentation, the sugars in aqueous solution are converted to ethanol using yeast. Yeast grows during fermentation, and although a small portion of the yeast can be used in subsequent fermentation processes, the remaining yeast still forms an excess that must be eliminated. This extra yeast can be used for some purposes, such as animal feed and in the manufacture of yeast extracts, but the amount of excess yeast produced is still high and its market value is relatively low.

Tämän tyyppiset teollisen mitan käymisprosessit muodostavat kolme laajaa luokkaa: 1) Käymisprosessit, joissa saatu, loppuun käynyt, vesipitoinen alusta on toivottu lopputuote. Tähän luokkaan kuuluvat tavanomaiset panimoprosessit oluen (ohessa käytettyyn käsitteeseen "olut" kuuluvat ale-, stout- ja lager-tyyppiset sekä muun tyyppiset käymisteitse saadut juomat, jotka perustuvat maltaisiin), siiderin sekä muiden käymisteitse saatujen juomien tuottamiseksi.Fermentation processes of this type on an industrial scale form three broad categories: 1) Fermentation processes in which the resulting, finished, aqueous medium is the desired end product. This category includes conventional brewing processes for the production of beer (the term "beer" as used herein includes ale, stout, lager and other types of fermented beverages based on malt), cider and other fermented beverages.

2) Käymisprosessit, joissa toivottuna lopputuotteena on tislattu, juomiskelpoinen alkoholitiiviste. Tähän luokkaan kuuluvat käymisprosessit viskien, brandyjen ja muiden väkiviino-jen, sekä muiden juomien väkevöittämiseen käytettävän alkoholin tuottamiseksi.2) Fermentation processes in which the desired end product is a distilled, potable alcoholic concentrate. This category includes fermentation processes for the production of whiskeys, brandies and other spirits, as well as alcohol used to fortify other beverages.

3) Käymisprosessit teolliseen käyttöön tarkoitetun alkoholin tuottamiseksi. Tähän luokkaan kuuluvat joissakin maissa teollisessa mitassa suoritetut käymisprosessit polttoainealkoholin tuottamiseksi.3) Fermentation processes for the production of alcohol for industrial use. This category includes fermentation processes carried out on an industrial scale in some countries to produce fuel alcohol.

2 846242,84624

Tunnusomaisena piirteenä näissä kaikissa teollisissa prosesseissa on liiallisen hiivan tuottaminen.A characteristic feature of all these industrial processes is the production of excess yeast.

Viime vuosina huomattavasti mielenkiintoa on kohdistettu mikro-organismien geneettiseen muuntamiseen siten, että ne saadaan tuottamaan heterologisia proteiineja ja peptidejä, toisin sanoen sellaisia proteiineja ja peptidejä, joita näiden mikro-organismien luontaiset geneettiset rakennusosat eivät tuota. Tällaiseen geneettiseen manipulointiin on käytetty lukuisia eri mikro-organismeja, ja näistä mikro-organismeista hiivat ovat herättäneet tiettyä mielenkiintoa. Kuitenkaan laboratoriokokeissa käytetyt hiivat eivät tavallisesti ole niitä hiivoja, joita käytetään teollisen mitan käymisprosesseissa alkoholin tuottamiseksi, ja hiivan kasvuolosuhteet laboratoriossa ovat huomattavasti erilaiset kuin ne olosuhteet, joita hiivoilla todetaan alkoholin teollisessa käymisprosessissa.In recent years, considerable interest has been placed in the genetic modification of microorganisms to produce heterologous proteins and peptides, i.e., proteins and peptides that are not produced by the inherent genetic building blocks of these microorganisms. Numerous different microorganisms have been used for such genetic manipulation, and of these microorganisms, yeast has aroused some interest. However, the yeasts used in laboratory experiments are not usually those used in industrial-scale fermentation processes to produce alcohol, and the yeast growth conditions in the laboratory are significantly different from those observed in yeasts in the industrial alcohol fermentation process.

Tämä keksintö perustuu siihen havaintoon, että teollisessa käymisprosessissa, johon liittyy alkoholin tuotantoa, voidaan käyttää sellaista geneettisesti modifioitua hiivaa, joka kykenee ilmentämään heterologisen proteiinin tai peptidin. Yllättäen ollaan todettu, että tällaisen hiivan käyttö sopii yhteen teollisen käy-misprosessin olosuhteiden kanssa. Tämä tarkoittaa sitä, että käymisprosessissa saatu liiallinen hiiva toimii heterologisen proteiinin tai peptidin lähteenä ja täten sen teollinen arvo on parantunut huomattavasti. Lisäksi koska alkoholin tuottaminen pysyy käymisprosessin pääasiallisena tavoitteena ja koska perinteistä laitteistoa voidaan suurimmaksi osaksi käyttää siihen juurikaan muutoksia tehden, niin parempiarvoisen hiivatuotteen tuottamisen lisäkustannukset ovat vähäisiä, joten tämä uusi prosessi saattaa olla taloudellisesti elinkelpoinen tapa saada heterologisia proteiineja tai peptidejä, jotka eivät vaadi suurta alkupääomaa huolimatta tuotteiden arvokkuudesta.The present invention is based on the finding that a genetically modified yeast capable of expressing a heterologous protein or peptide can be used in an industrial fermentation process involving the production of alcohol. Surprisingly, it has been found that the use of such yeast is compatible with the conditions of the industrial fermentation process. This means that the excess yeast obtained in the fermentation process acts as a source of heterologous protein or peptide and thus its industrial value is greatly improved. In addition, because the production of alcohol remains the main goal of the fermentation process and because most of the traditional equipment can be used with little modification, the additional cost of producing a better yeast product is low, so this new process may be an economically viable way to obtain heterologous proteins or peptides without high levels. the dignity of the products.

Näin ollen tässä keksinnössä saadaan aikaan prosessi etanolin sekä hiivan heterologisen proteiinin tai peptidin tuottamiseksi.Accordingly, the present invention provides a process for producing an ethanol as well as a yeast heterologous protein or peptide.

3 84624 joka prosessi käsittää vesipitoisen, sokeria sisältävän alustan käyttämisen sellaisella hiivakannalla, joka on muunnettu geneettisesti siten, että se kykenee ilmentämään heterologisen proteiinin tai peptidin, näin syntyneen etanolin talteenot-tamisen sekä mainitun heterologisen proteiinin tai peptidin saamisen käymistuotteista. Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.3,84624, which process comprises using an aqueous sugar-containing medium with a yeast strain genetically modified to be capable of expressing a heterologous protein or peptide, recovering the ethanol thus generated, and obtaining said heterologous protein or peptide from fermentation products. The essential features of the invention are set out in the appended claims.

Hiivat ovat alempien eukarioottisten mikro-organismien ryhmä, joiden mikro-organismien biologiset ja biokemialliset ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti. Tavallisesti käsitettä "hiiva" käytetään kuvaamaan niitä Saccharomyces cerevisiae -kantoja, joilla on kaupallista merkitystä leipomo-, panimo- ja polttimoteollisuudessa. Samansukuisia hiivoja käytetään viinin valmistuksessa sekä saken panossa ja polttoainealkoholin tuotannossa sakkaroosia tai hydrolysoitua tärkkelystä käyttäen.Yeasts are a group of lower eukaryotic microorganisms whose biological and biochemical properties of the microorganisms vary considerably. Usually, the term "yeast" is used to describe those strains of Saccharomyces cerevisiae that are of commercial importance in the bakery, brewing, and bulb industries. Related yeasts are used in winemaking as well as in the production of sake and in the production of fuel alcohol using sucrose or hydrolysed starch.

Kaikki panimo-, leipomo- ja polttimoteollisuudessa käytetyt hiivat voidaan taksonomisesti luokitella Saccharomyces cerevisiae -hiivoihin. Tämä luokitus sisältää pinnalla käyvät ale-hiivat (S. cerevisiae) sekä pohjalla käyvät lager-hiivat (S. uvarum tai S. carlsbergensis).All yeasts used in the brewing, bakery and bulb industries can be taxonomically classified as Saccharomyces cerevisiae yeasts. This classification includes surface-fermenting yeasts (S. cerevisiae) as well as bottom-bearing lager yeasts (S. uvarum or S. carlsbergensis).

Tarkasti ottaen panimohiiva eroaa kaikista muista hiivoista siinä, että se on oluen valmistukseen käytetty hiivakanta, toisin sanoen hiivan eräs kanta, jota tällä hetkellä käytetään oluen valmistusprosessissa. Tällaisten hiivojen on käy-miskykynsä avulla kyettävä tuottamaan makunsa suhteen hyväksyttävää olutta humalapitoista mallasuutetta (polttimo-vierrettä) käytettäessä. Tämän käymisprosessin pääasialliset tuotteet ovat etanoli ja hiilidioksidi, jotka ovat oluen olennaisia aineosia. Kaikki lajiin S. cerevisiae kuuluvat hiivat eivät kuitenkaan kykene täyttämään näitä vaatimuksia. Todellakin tässä suhteessa kriittisen tekijän uskotaan olevan hiivakannan kyky muodostaa määrällisesti vähäisiä aineenvaihdunnan tuotteita, kuten estereitä, happoja, korkeampia alkoholeja ja ketoneita, tarkoin tasapainotettuina osuuksina.Strictly speaking, brewer's yeast differs from all other yeasts in that it is a yeast strain used to make beer, i.e., a strain of yeast that is currently used in the brewing process. Due to their fermentability, such yeasts must be able to produce a beer that is acceptable in terms of taste when using hop-containing malt extract (bulb wort). The main products of this fermentation process are ethanol and carbon dioxide, which are essential ingredients in beer. However, not all yeasts of the species S. cerevisiae are able to meet these requirements. Indeed, a critical factor in this regard is believed to be the ability of the yeast strain to form quantitatively minor metabolic products, such as esters, acids, higher alcohols, and ketones, in tightly balanced proportions.

Hiiva voi olla sopimatonta panimokäyttöön, koska yhtä tai useampaa näistä vähäisistä aineenvaihdunnan tuotteista 4 84624 syntyy liiallisia määriä, joko absoluuttisesti ajatellen tai muihin tuotteisiin verrattuna. (Rainbow, C.A., 1970, teoksessa "The Yeasts", toim. Rose, A.H. & Harrison J.S. Voi. 3, sivu 147.)Yeast may be unsuitable for brewing use because one or more of these minor metabolic products 4 84624 are produced in excessive amounts, either in absolute terms or relative to other products. (Rainbow, C.A., 1970, in "The Yeasts," ed. Rose, A.H. & Harrison J.S. Vol. 3, p. 147.)

Yleisesti ottaen polttimohiivan ominaisuudet erottavat tämän hiivan muista hiivoista. Useimmat teolliset hiivakannat, labora-toriohiivoista poiketen, ovat kykenemättömiä suvulliseen lisääntymiseen; niiden sanotaan olevan homotallisia. Teolliset hiivat ovat tavallisesti aneuploideja tai polyploideja, joten mahdollisuudet geenimutaatioiden fenotyyppiseen havaitsemiseen ovat vähäisiä. Useimmat polyploidit kannat eivät muodosta itiöitä, tai niiden tuottamien itiöiden elinkyky on erittäin alhainen, joten järkevän geneettisen analyysin suorittaminen on turhauttavaa.In general, the properties of bulb yeast distinguish this yeast from other yeasts. Most industrial yeast strains, unlike laboratory yeasts, are incapable of sexual reproduction; they are said to be gay. Industrial yeasts are usually aneuploid or polyploids, so the chances of phenotypic detection of gene mutations are slim. Most polyploid strains do not form spores, or the viability of the spores they produce is very low, so performing a sensible genetic analysis is frustrating.

Nämä tekijät yhdessä pyrkivät aikaansaamaan teollisuushiivoissa sellaisen fenotyypin stabiilisuuden, joka saattaa myötävaikuttaa niiden valitsemiseen teollisuussovellutuksiin. Samoin korkeaan ploidisuuteen liittyvä geenimäärä saattaa myötävaikuttaa tällaisten kantojen yleiseen sopivuuteen käymisprosessissa käytettäväksi verrattuna haploideihin ja diplodeihin, joiden käymiskyky on heikko.Together, these factors tend to provide a phenotype stability in industrial yeasts that may contribute to their selection for industrial applications. Similarly, the number of genes associated with high ploidy may contribute to the general suitability of such strains for use in the fermentation process compared to haploids and diplodes with poor fermentability.

Lisäksi polttimohiivoilla on tiettyä sellaista teknologista käyttäytymistä, jonka avulla ne soveltuvat hyvin tavalliseen ympäristöönsä, humalapitoiseen panimovierteeseen.In addition, bulb yeasts have a certain technological behavior that makes them well suited to their usual environment, hop-containing brewery wort.

Uuden prosessin toimintatapa riippuu teollisen käymisprosessin tyypistä. Mikäli käymisprosessi on suunniteltu tuottamaan vesipitoista, juotavaksi kelpaavaa nestettä, kuten olutta, käymisen päätyttyä, niin loppuunkäynyt neste erotetaan hiivasta (ja yleensä myös muusta, loppuunkäyneessä alustassa läsnäolevasta kiinteästä materiaalista). Näissä olosuhteissa on selvästi toivottavaa, ja tavallisesti todellakin oleellista, ettei heterologinen proteiini tai peptidi liukene käyneeseen nesteeseen, sillä tavallisesti ei ole hyväksyttävää, että heterologista proteiinia tai peptidiä on läsnä juotavaksi tarkoitetussa nesteessä. Näissä olosuhteissa heterologinen proteiini tai peptidi on saatavissa n 5 84624 hiivasoluista. Mikäli kuitenkin alkoholi otetaan talteen tislaamalla, kuten asianlaita on edellä mainittujen teollisten käymisprosessien toisessa ja kolmannessa tyypissä, saattaa olla hyväksyttävää, ja jopa toivottavaa, että proteiini tai peptidi on läsnä liuenneena käyneessä liuoksessa.The mode of operation of the new process depends on the type of industrial fermentation process. If the fermentation process is designed to produce an aqueous, potable liquid, such as beer, at the end of fermentation, the spent liquid is separated from the yeast (and usually also from other solid material present in the spent medium). Under these conditions, it is clearly desirable, and usually indeed essential, that the heterologous protein or peptide be insoluble in the fermented liquid, as it is usually not acceptable for the heterologous protein or peptide to be present in the drinkable liquid. Under these conditions, the heterologous protein or peptide is available from about 5,84624 yeast cells. However, if the alcohol is recovered by distillation, as is the case with the second and third types of industrial fermentation processes mentioned above, it may be acceptable, and even desirable, for the protein or peptide to be present in solution in the fermented solution.

Uudessa prosessissa käytettävän hiivakannan tulee luonnollisestikin olla sopiva tarkasteltavaan teollisen käymisprosessin tyyppiin. Tämä tavoite voidaan turvata suorittamalla geneettinen muuntaminen sellaisessa hiivakannassa, jolla tiedetään olevan toivotunlaiset ominaisuudet, sillä on todettu, että niitä toivottuja ominaisuuksia, jotka tekevät hiivakannan sopivaksi tietyntyyppiseen teolliseen käymisprosessiin, ei tavallisesti menetetä geneettisen muuntamisen aikana. Esimerkiksi mikäli käymisproses-sina on prosessi oluen valmistamiseksi, niin geneettiseen muuntamiseen valittu hiivakanta on mieluiten tunnettu polttimohiivan kanta, jota kyseisellä hetkellä käytetään tämänkaltaisissa käy-misprosesseissa. Kuten edellä jo mainittiin, tällaisten panimo-hiivojen teollisilla kannoilla on ominaisuuksia, jotka eroavat "laboratoriohiivan" ominaisuuksista, kuten esimerkiksi kyky käyttää humalapitoista panimovierrettä.The yeast strain used in the new process must, of course, be suitable for the type of industrial fermentation process under consideration. This object can be safeguarded by performing genetic modification in a yeast strain known to have desirable properties, as it has been found that those desirable properties that make a yeast strain suitable for a particular type of industrial fermentation process are not usually lost during genetic modification. For example, if the fermentation process is a process for making beer, then the yeast strain selected for genetic modification is preferably a known bulb yeast strain currently used in such fermentation processes. As already mentioned above, industrial strains of such brewer's yeasts have properties that differ from those of "laboratory yeast", such as the ability to use hop-containing brewer's wort.

Panimovierre on pääasiassa mallastetun ohran, tai muiden, liotuksella ja idättämällä valmistettujen viljatuotteiden kuumavesiuutos, johon aromia antavana aineena on lisätty humalaa. Hiivan kasvua ja aineenvaihduntaa ajatellen kaikkein tärkein parametri on hiilihydraatti- ja typpikoostumus (sekä aminohappokoostumus). Tämä vaihtelee maasta toiseen sekä panimosta toiseen, katso esimerkiksi "Malting and Brewing Science", Voi. 2, Hopped Wort and Beer; tekijät Hough, J.S., Briggs, D.E., Steven R. and Young,T.W., 1982, Chapman and Hall, Lontoo, New York, sivut 456-498. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että panimovierre sisältää yhteensä 5-10 g käymiskykyisiä sokereita 100 ml:aa vierrettä kohden, josta sokerista vähintään puolet on maltoosia.Brewery wort is mainly a hot water extract of malted barley, or other cereal products prepared by soaking and germination, to which hops have been added as a flavoring agent. The most important parameter for yeast growth and metabolism is the carbohydrate and nitrogen composition (as well as the amino acid composition). This varies from country to country as well as from brewery to brewery, see for example "Malting and Brewing Science", Vol. 2, Hopped Wort and Beer; authors Hough, J.S., Briggs, D.E., Steven R. and Young, T.W., 1982, Chapman and Hall, London, New York, pp. 456-498. In general, a brewer's wort contains a total of 5-10 g of fermentable sugars per 100 ml of wort, at least half of which is maltose.

Muut hiivan kasvuun sekä suorituskykyyn vaikuttavat tekijät ovat: (1) Kasvutekijät. Näihin kuuluu sellaisia aineita kuten biotiini, 6 84624 tiamiini, riboflaviini, pyridoksiini, pantoteenihappo ja niko-tiinihappo. Yleisesti ottaen panimovierteessä on runsaasti näitä tekijöitä, jotka kuluvat hiivan kasvun aikana.Other factors affecting yeast growth and performance are: (1) Growth factors. These include substances such as biotin, 6,84624 thiamine, riboflavin, pyridoxine, pantothenic acid and nicotinic acid. In general, brewer's wort is rich in these factors, which are consumed during yeast growth.

(2) Mineraalit. Panimohiivan mineraalitarve muistuttaa useimpien elävien organismien mineraalitarvetta. Panimovierre tyydyttää nämä tarpeet, sillä se sisältää erittäin pieniä määriä metalli-ioneja, kuten rautaa, kaliumia, magnesiumia, sinkkiä, mangaania ja kuparia, jotka ovat olennaisia aineenvaihdunnan elinvoimaisille entsyymeille.(2) Minerals. The mineral need of brewer's yeast is reminiscent of the mineral need of most living organisms. The brewery satisfies these needs as it contains very small amounts of metal ions such as iron, potassium, magnesium, zinc, manganese and copper, which are essential for vital metabolic enzymes.

Laboratorioviljelyn alustan ja panimovierteen välinen merkittävin ero on alustan sokerikoostumus. Useimmissa laboratorioalus-toissa käytetään pääasiallisena hiilen lähteenä glukoosia, kun taas maltoosi on vierteen tärkein käymiskykyinen aineosa.The most significant difference between the laboratory culture medium and the brewery wort is the sugar composition of the medium. Most laboratory vessels use glucose as the main source of carbon, while maltose is the main fermentable ingredient in wort.

Panimokäymiset suoritetaan tavallisesti anaerobisina (hapettomina) käymisprosesseina. Kuitenkin happi on tärkein edellytys hiivan kasvulle käymisen alkuvaiheissa. Useimmat laboratoriokäymiset on suunniteltu siten, että niissä hiivamassan saanto on mahdollisimman suuri, kun taas olutkäymisissä keskitytään etanolisaan-toon sekä tuotteen aromiin. Täten olutkäymisessä siirrostemäärä ("ymppi") on suurempi kuin mitä laboratoriossa tavallisesti käytettäisiin. Näin ollen solujen kahdentumisen (solusukupolvet) lukumäärä on alentunut kahden ja neljän välille käymistapahtu-maa kohden.Brewery fermentations are usually carried out as anaerobic (oxygen-free) fermentation processes. However, oxygen is the most important condition for yeast growth in the early stages of fermentation. Most laboratory fermentations are designed to maximize the yield of yeast mass, while beer fermentations focus on ethanol production as well as the aroma of the product. Thus, in beer fermentation, the amount of inoculation ("inoculation") is greater than what would normally be used in a laboratory. Thus, the number of cell doublings (cell generations) is reduced between two and four per fermentation event.

Tavallisesti olutvierteen käyminen tapahtuu lämpötilassa, joka on alueella 8-25°C, jolloin tämän alueen yläpäässä olevia lämpötiloja, esimerkiksi 15-25°C, käytetään tuotteen ollessa ale-tyyppiä, ja alueella 8-15°C olevia lämpötiloja käytetään tuotteen ollessa lager-tyyppiä. Laboratorio-oloissa hiivoja viljellään merkittävästi korkeammissa lämpötiloissa, esim. 25-35°C:ssa.The fermentation of the beer wort usually takes place at a temperature in the range of 8-25 ° C, with temperatures at the upper end of this range, for example 15-25 ° C, being used when the product is ale type, and temperatures in the range 8-15 ° C being used when the product is lager. type. Under laboratory conditions, yeasts are cultured at significantly higher temperatures, e.g., 25-35 ° C.

Samoin niissä tapauksissa, joissa teollinen käymisprosessi on prosessi tislaamalla erotettavan alkoholin tuottamiseksi, on välttämätöntä käyttää sellaista geneettisesti muunnettua hiivaa,Similarly, in cases where the industrial fermentation process is a process for the production of alcohol to be separated by distillation, it is necessary to use genetically modified yeast,

IIII

7 84624 joka on saatu tällaiseen käymiseen soveltuvasta kannasta. Tällaisissa käymisprosesseissa sokereiden lähteenä voidaan käyttää esimerkiksi viljaa, perunoita, kassavaa, sokeriruokoa tai sokerijuurikasta, ja tämä lähde on valinnaisesti voitu esikäsitellä esimerkiksi kemiallisella tai entsymaattisella hydrolyysillä näissä raaka-aineissa olevan selluloosan ja/tai tärkkelyksen muuntamiseksi käymiskykyisiksi sokereiksi.7 84624 obtained from a strain suitable for such fermentation. In such fermentation processes, for example, cereals, potatoes, cassava, sugar cane or sugar beet can be used as a source of sugars, and this source may optionally be pretreated, for example, by chemical or enzymatic hydrolysis to convert the cellulose and / or starch in these raw materials into fermentability.

Hiivan geneettinen muuntaminen voidaan toteuttaa tunnetulla tavalla. Sopivia menetelmiä on esitetty kirjallisuudessa, ja tiettyjä menetelmiä on annettu jäljempänä olevissa esimerkeissä.Genetic modification of yeast can be carried out in a known manner. Suitable methods have been described in the literature, and certain methods are given in the examples below.

Lukuisia erilaisia heterologisia proteiineja tai peptidejä voidaan valita hiivassa ilmenemiseen. Esimerkkeinä voidaan mainita sellaiset entsyymit, kuten beeta-laktamaasi, beeta-glukanaasi ja beeta-galaktosidaasi. Muita käyttökelpoisia heterologisia proteiineja ja peptidejä ovat muun muassa ihmisestä peräisin olevat, mahdollisesti lääkinnällisissä tarkoituksissa käyttökelpoiset materiaalit, kuten ihmisseerumin albumiini ja immuno-globuliinit. Kirjallisuudessa esitetään menetelmiä mikro-organismien geneettiseksi muuntamiseksi siten, että ne ilmentävät tällaisia proteiineja ja peptidejä.Numerous different heterologous proteins or peptides can be selected for expression in yeast. Examples are enzymes such as beta-lactamase, beta-glucanase and beta-galactosidase. Other useful heterologous proteins and peptides include materials of human origin that may be useful for medical purposes, such as human serum albumin and immunoglobulins. The literature discloses methods for genetically modifying microorganisms to express such proteins and peptides.

Geneettisesti muunnetun hiivan avulla käytettäväksi saatua hete-rologista proteiinia tai peptidiä voidaan käyttää lukuisilla eri tavoilla. Yksinkertaisimmassa tapauksessa hiiva pidättää proteiinin tai peptidin solussaan ja solut käytetään sellaisenaan. Tavallisesti on kuitenkin suositeltavaa eristää tämä heterologinen proteiini tai peptidi. Mikäli hiiva erittää tämän proteiinin tai peptidin ympäröivään alustaan, niin käymisalusta käsitellään proteiinin tai peptidin eristämiseksi. Kuten edellä huomautettiin, tämä menetelmä on yleensä sopimaton, mikäli käynyt alusta on tarkoitettu nautittavaksi, esimerkiksi virvokkeena. Tässä tapauksessa toivottu proteiini tai peptidi saadaan käymistapahtuman aikana syntyneestä hiivasta. Hiivasolut voidaan esimerkiksi rikkoa solujen sisällön vapauttamiseksi, ja sitten proteiini tai peptidi voidaan eristää solujen sisällöstä.A heterologous protein or peptide obtained for use with genetically modified yeast can be used in a number of different ways. In the simplest case, the yeast retains the protein or peptide in its cell and the cells are used as is. However, it is usually advisable to isolate this heterologous protein or peptide. If the yeast secretes this protein or peptide into the surrounding medium, the fermentation medium is treated to isolate the protein or peptide. As noted above, this method is generally inappropriate if the fermented medium is intended to be ingested, for example, as a refreshment. In this case, the desired protein or peptide is obtained from the yeast formed during the fermentation process. For example, yeast cells can be disrupted to release the contents of the cells, and then the protein or peptide can be isolated from the contents of the cells.

8 846248 84624

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä yksityiskohtaisemmin. Liitteenä oleva piirustus esittää geenikarttoja, joissa nähdään eräässä esimerkissä käytetyn plasmidin muodostuminen.The following examples illustrate the invention in more detail. The accompanying drawing shows gene maps showing the formation of the plasmid used in one example.

Näissä esimerkeissä kuvataan panimohiivan muuntamista siten, että se tuottaa heterologisina proteiineina beeta-laktamaasia ja/tai beeta-glukanaasia, sekä muunnetun hiivan käyttöä panimo-prosessissa .These examples describe the conversion of brewer's yeast to produce beta-lactamase and / or beta-glucanase as heterologous proteins, as well as the use of the modified yeast in the brewing process.

β-laktamaasi on sellaisten entsyymien muodostavien proteiinien ryhmälle annettu nimi, jotka entsyymit toimivat katalysoiden 6-amino-penisillaanihapon tai 7-amino-kefalosporaanihapon sekä niiden N-asyylijohdannaisten β-laktaamirenkaassa olevan amidi-sidoksen hydrolyysiä. Mainitut johdannaiset ovat penisilliinejä ja kefalosporiineja, jotka yleensä tunnetaan nimellä β-laktaami-antibiootit (Citri, N., 1971, "The Enzymes", 3. painos, toimittaja P.A. Boyer, IV, sivu 23).β-Lactamase is the name given to a group of enzyme-forming proteins that act to catalyze the hydrolysis of 6-aminopenicillanic acid or 7-amino-cephalosporanic acid and the amide bond in the β-lactam ring of their N-acyl derivatives. Said derivatives are penicillins and cephalosporins, commonly known as β-lactam antibiotics (Citri, N., 1971, "The Enzymes", 3rd edition, edited by P.A. Boyer, IV, page 23).

β-laktamaasia esiintyy laajasti eri bakteerisuvuissa, ja sitä on todettu sekä Gram-negatiivisissa että Gram-positiivisissa bakteereissa. β-laktamaasin tuotannon määräävän geenin on usein todettu liittyvän sekä kromosomaalisiin elementteihin että kromosomien ulkopuolisiin elementteihin. Suolistobakteereissa β-laktamaasin geeni voidaan usein saada infektoimalla plasmidin muodossa olevalla, kromosomien ulkopuolisella kappaleella ja aikaansaamalla vastustustekijä (tai R-tekijä). Eräs tällainen R-tekijä, jossa on β-laktamaasigeeni, ja joka näin ollen aikaansaa isäntäbakteeris-saan β-laktaamiantibioottien vastustuskykyä, on Rl (Meynell, E.β-lactamase is widely found in different bacterial genera and has been found in both Gram-negative and Gram-positive bacteria. The gene that determines β-lactamase production has often been found to be associated with both chromosomal and extrachromosomal elements. In intestinal bacteria, the β-lactamase gene can often be obtained by infecting an extrachromosomal body in the form of a plasmid and providing a resistance factor (or R factor). One such R factor that has the β-lactamase gene and thus confers resistance to β-lactam antibiotics in its host bacterium is R1 (Meynell, E.

& Datta, N., 1966 , Genetical Research, 1_, s. 134). Tämä plasmidi tunnistettiin Salmonella paratyphi B-bakteerin kliinisestä eriste-näytteestä (Meynell, E. & Datta, N., 1966, Genetical Research, 1_, s. 134) . β-laktamaasin lajispesifisyys on asetettu kyseenalaiseksi, sillä R-tekijät kykenevät välittämään omaa siirtymistään ja täten β-laktamaasigeenin siirtymistä Enterobacteriaceae-suvussa (suolistobakteerit) (Datta, N. & Richmond, M.H., 1966, Biochemical Journal, 98:, s. 204).& Datta, N., 1966, Genetical Research, 1, p. 134). This plasmid was identified from a clinical isolate sample of Salmonella paratyphi B (Meynell, E. & Datta, N., 1966, Genetical Research, 1, p. 134). The species specificity of β-lactamase has been questioned, as R factors are able to mediate their own migration and thus the migration of the β-lactamase gene in the genus Enterobacteriaceae (intestinal bacteria) (Datta, N. & Richmond, MH, 1966, Biochemical Journal, 98 :, p. 204). .

li 9 84624li 9 84624

Geneettisen muuntamistekniikan (yhdistelmä-DNA-tekniikka) kehityttyä on ilmennyt helposti manipuloitavissa olevien plasmidivek-toreiden tarvetta käytettäväksi DNA-kloonauksessa. Plasmidi-Rl-tekijässä läsnäoleva β-laktamaasigeeni on viety uusiin plasmi-deihin uusien kloonaavien vektoreiden muodostamiseksi. Eräs tällainen vektori on RSF 2124 (So, M. et ai., 1975, Molecular and General Genetics, 142, sivu 239), joka muodostettiin plasmi-dista Col El ja Rl:n johdannaisesta Rl drd 19 (Meynell, E. &With the development of genetic modification technology (recombinant DNA technology), there has been a need for easily manipulable plasmid vectors for use in DNA cloning. The β-lactamase gene present in plasmid R1 factor has been introduced into new plasmids to form new cloning vectors. One such vector is RSF 2124 (So, M. et al., 1975, Molecular and General Genetics, 142, page 239), which was constructed from plasmid Col E1 and a derivative of R1 drd 19 (Meynell, E. &

Datta, N., 1967, Nature, 214, sivu 885).Datta, N., 1967, Nature, 214, page 885).

Myöhemmin RSF 2124 on manipuloitu plasmidivektoriksi pBR322 (Bolivar, F. et ai, 1977, Gene, 2_, sivu 95) , joka on edelleen manipuloitu plasmidiksi pAT153 (Twigg, A.A. & Sherratt, D., 1980, Nature, 283, sivu 216) . Rl:n β-laktamaasigeeni säilyy näissä kaikissa plasmidivektoreissa, ja ne kykenevät Escherichia coli-bakteerissa määräämään β-laktamaasientsyymin tuotannon.Subsequently, RSF 2124 has been manipulated into the plasmid vector pBR322 (Bolivar, F. et al., 1977, Gene, 2_, page 95), which has been further manipulated into plasmid pAT153 (Twigg, AA & Sherratt, D., 1980, Nature, 283, page 216). . The β-lactamase gene of R1 is conserved in all of these plasmid vectors and is capable of regulating the production of the β-lactamase enzyme in Escherichia coli.

Plasmidista pBR322 peräisin olevien plasmidien kloonaavien vektoreiden, jotka täten myös käsittävät Rl:n β-laktamaasigeenin, lisämanipuloiminen on ollut välttämätöntä hiivojen transformoin-tiin sopivien plasmidien (toisin sanoen plasmidien, jotka voidaan istuttaa hiivaan) muodostamiseksi. Täten esimerkiksi plasmidi pATl53 (Twigg, A.J. & Sherratt, D., 1980, Nature, 283, sivu 216) on kiinnitetty hiivan kromosomaalisen DNA:n segmentteihin (Saccharomyces cerevisiae:n LEU-2-geeni, joka määrää leusiinin biosynteesissä toimivan entsyymin, β-isopropyyli-malaatti-de-hydrogenaasin tuotannon) ja 2 ^um-plasmidin DNA:hän (2 ^um on hiivan endogeeninen plasmidi) plasmidin pJDB207 muodostamiseksi (Beggs, J.D., 1981, "Molecular Genetics in Yeast", toim. von Wettstein, D., Stenderup, A., Kielland-Brandt, M. & Friis, J.,Further manipulation of plasmid cloning vectors derived from plasmid pBR322, which thus also comprise the R1 β-lactamase gene, has been necessary to generate plasmids suitable for yeast transformation (i.e., plasmids that can be implanted into yeast). Thus, for example, plasmid pAT153 (Twigg, AJ & Sherratt, D., 1980, Nature, 283, page 216) is attached to segments of yeast chromosomal DNA (the LEU-2 gene of Saccharomyces cerevisiae, which determines an enzyme involved in leucine biosynthesis, β isopropyl malate dehydrogenase) and 2 plasmid DNA (2 is a yeast endogenous plasmid) to form plasmid pJDB207 (Beggs, JD, 1981, "Molecular Genetics in Yeast", ed. von Wettstein, D., Stenderup, A., Kielland-Brandt, M. & Friis, J.,

Alfred Benzon Symposium No 16, Munksgaard, Kööpenhamina, sivu 383).Alfred Benzon Symposium No 16, Munksgaard, Copenhagen, page 383).

β-laktamaasi oli ensimmäinen S. cerevisiae-hiivassa ilmennettävä heterologinen proteiini (Hollenberg, C.P., 1979, ICN-UCLA Symposium Molecular and Cellular Biology, 15^, sivu 325; Hollenberg, C.P., 1979, "Plasmids of Medical, Environmental and Commercial Importance", 10 84624 toim. Timmis, K.N. & Puhler, A., Elsevier, sivu 481). Bakteeriperäinen ampisilliiniresistenssin geeni, joka määrää (3-laktamaa-sientsyymin tuotannon, oli peräisin plasmidista pBR325, joka on plasmidin pBR322 johdannainen, joten loppujen lopuksi se oli peräisin Salmonella paratyphi-B-bakteerista (katso aikaisemmat viitteet). S. cerevisiae-hiivan syntetoima 8-laktamaasiproteiini on puhdistettu 100-kertaiseksi raakauutteisiin verrattuna, ja sen entsyymiaktiivisuuden, molekyylipainon ja sitoutumisen spesifisiin vasta-aineisiin on osoitettu olevan täysin samat, kuin E. coli-bakteerista peräisin olevan puhdistetun proteiinin vastaavat ominaisuudet (Roggenkamp, R. et ai, 1981, PNAS USA, 7j), sivu 4466). β-laktamaasin ilmentymistaso hiivassa on alhainen johtuen bakteeriperäisen geenipromoottorin (säätelevä alue geenissä) heikosta toiminnasta; kuitenkin geenin ilmentymistä voidaan parantaa huomattavasti käyttämällä hiivan ADH1-promoottoria (alkoholi-dehydrogenaatti) (Hollenberg, C.P. et ai, 1983, "Gene Expression in Yeast", toim. Korhola, M. & Väisänen, E., Proceedings of the Alko Yeast Symposium, Helsinki, sivu 73).β-lactamase was the first heterologous protein to be expressed in the yeast S. cerevisiae (Hollenberg, CP, 1979, ICN-UCLA Symposium Molecular and Cellular Biology, 15 ^, page 325; Hollenberg, CP, 1979, "Plasmids of Medical, Environmental and Commercial Importance ", 10 84624 ed. Timmis, KN & Puhler, A., Elsevier, page 481). The bacterial ampicillin resistance gene that determines (3-lactamase production) was derived from plasmid pBR325, a derivative of plasmid pBR322, and was ultimately derived from Salmonella paratyphi-B (see previous references). Synthesized by S. cerevisiae 8 β-lactamase protein has been purified 100-fold compared to crude extracts and has been shown to have exactly the same enzymatic activity, molecular weight and binding to specific antibodies as the corresponding properties of the purified protein from E. coli (Roggenkamp, R. et al., 1981, PNAS USA, 7j), page 4466). the level of β-lactamase expression in yeast is low due to the weak function of the bacterial gene promoter (regulatory region in the gene); however, gene expression can be greatly enhanced by the use of the yeast ADH1 promoter (alcohol dehydrogenate) (Hollenberg, CP et al., 1983, "Gene Expression in Yeast", eds. Korhola, M. & Väisänen, E., Proceedings of the Alko Yeast Symposium , Helsinki, page 73).

Hiivan transformointi (toisin sanoen DNA:n vieminen hiivaan) saattaa olla suhteellisen tehoton toimenpide, onnistumisen riippuessa sopivasta valikointijärjestelmästä. Useimmat plasmidit, joita nykyään käytetään hiivan transformointiin, ovat valikoitavissa, koska niissä on villi geeni, joka täydentää auksotroofisen mutaation valitussa vastaanottajakannassa, joka oli S.cerevisiae-hiivan haploidi laboratoriokanta. Kuitenkin panimohiivat ovat prototroofisiä eikä niillä ole auksotroofisiä tarpeita. Trans-formanttien valikoimiseksi panimohiivasta on välttämätöntä, että solussa on dominoiva geeni, joka aikaansaa kyvyn kasvaa muutoin epätavallisissa olosuhteissa. CUP-1 on dominoiva hiivan geeni, joka määrittää kupari-ionien kelatoimiseen kykenevän proteiinin tuotannon. Tämä geeni on kloonattu hiiva/E. coli-välittäjä-vektoriin pJDB207 istuttamalla restriktio-endonukleaasi-Sau3A-entsyymillä aikaansaadut DNA-kappaleet kannasta X2180-1A plasmidin pETl3:l muodostamiseksi (Henderson, R.C.A., 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast",Yeast transformation (i.e., introduction of DNA into yeast) may be a relatively inefficient procedure, with success depending on the appropriate selection system. Most plasmids currently used to transform yeast are selectable because they have a wild-type gene that complements the auxotrophic mutation in a selected recipient strain that was a haploid laboratory strain of S. cerevisiae. However, brewer's yeasts are prototrophic and have no auxotrophic needs. To select for transformants from brewer's yeast, it is essential that the cell have a dominant gene that confers the ability to grow under otherwise unusual conditions. CUP-1 is the dominant yeast gene that determines the production of a protein capable of chelating copper ions. This gene is cloned into yeast / E. coli mediator vector pJDB207 by inserting restriction endonuclease-Sau3A-derived DNA fragments from strain X2180-1A to generate plasmid pET13 (Henderson, R.C.A., 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast").

Ph.D.-väitöskirja, University of Oxford). Oheisissa piirustuksissa li 11 84624 on esitetty pET13:1-plasmidin geenikartta. Plasmidissa pETl3:l on hiivan kromosomaaliset geenit LEU-2 ja CUP-1 sekä hiivan 2 ^,um-plasmidin DNA-replikaation alkamiskohta, sekä plasmidista pAT153 peräisin oleva DNA; näin ollen pET13:l sisältää bakteeriperäisen β-laktamaasigeenin, jonka tiedetään ilmentävän β-lakta-maasia hiivassa. Henderson (1983) esittää sangen yksityiskohtaisesti menetelmiä panimohiivan (ale-hiiva ja lager-hiiva) transformoimiseksi plasmidilla pET13:l. Samoin hän kuvaa panimo-hiivan transformanttien β-laktamaasiaktiivisuuden esiinseulontaa käyttäen jäljempänä esitettävää tärkkelys-jodidilevykoetta.Ph.D. dissertation, University of Oxford). The accompanying drawings li 11 84624 show a gene map of plasmid pET13: 1. Plasmid pET13 has the yeast chromosomal genes LEU-2 and CUP-1 and the origin of DNA replication of the yeast 2 plasmid, as well as DNA from plasmid pAT153; thus, pET13: 1 contains a bacterial β-lactamase gene known to express β-lactamase in yeast. Henderson (1983) describes in great detail methods for transforming brewer's yeast (ale yeast and lager yeast) with plasmid pET13: 1. Similarly, he describes the screening of β-lactamase activity in brewer's yeast transformants using the starch iodide plate assay below.

Selvää on, että bakteeriperäistä β-laktamaasiproteiinia syntyy plasmidilla pET13:l transformoidussa panimohiivassa, ja tämä voidaan osoittaa kasvattamalla transformantteja sopivassa indi-kaattorialustassa.It is clear that bacterial β-lactamase protein is generated in brewer's yeast transformed with plasmid pET13: 1, and this can be demonstrated by growing the transformants in a suitable indicator medium.

Seuraavana kuvataan panimohiivan tietyn kannan geneettinen muuntaminen viemällä siihen plasmidi pET13:l. Käytetty hiiva oli NCYC 240, joka on ale-hiivaa, ja joka on julkisesti saatavana hiivakokoelmasta National Collection of Yeast Cultures (Agricultural Research Council, Food Research Institute, Colney Lane, Norwich, Englanti).The following describes the genetic modification of a particular strain of brewer's yeast by introducing the plasmid pET13. The yeast used was NCYC 240, which is ale yeast and is publicly available from the National Collection of Yeast Cultures (Agricultural Research Council, Food Research Institute, Colney Lane, Norwich, England).

Ennen kuin kanta NCYC 240 voitiin transformoida plasmidilla pET13:l (CUP-l/B-laktamaasi), sen herkkyys kuparille määritettiin. Tätä tarkoitusta varten NCYC 240-hiivaa istutettiin YED-glukoosiin tai YED-glukoosiagariin (1 % paino/tilavuus hiivauutetta, 2 % paino/tilavuus peptoniä, 2 % paino/tilavuus glukoosia, tehty jähmeäksi 2 % paino/tilavuus agarilla) ja kasvatettiin 2 vuorokautta 28°C:ssa. Tämän jälkeen ne toistomaljättiin NEP-agaralus-toille (MgS04.7H20 2 g/1, (NH4>2S04 2 g/1, KH2P04 3 g/1,Before strain NCYC 240 could be transformed with plasmid pET13 (CUP-1 / β-lactamase), its sensitivity to copper was determined. For this purpose, NCYC 240 yeast was inoculated on YED-glucose or YED-glucose agar (1% w / v yeast extract, 2% w / v peptone, 2% w / v glucose, solidified on 2% w / v agar) and grown for 2 days 28 ° C. They were then replated on NEP agar plates (MgSO 4 .7H 2 O 2 g / l, (NH 4> 2SO 4 2 g / l, KH 2 PO 4 3 g / l,

CaCl2.2H20 0,25 g/1, hiivauute 2 g/1, peptoni 3 g/1, glukoosi 40 g/1, tehty jähmeäksi 2 % agarilla. Naiki, N. & Yamagata, S., 1976, Plant and Cell Physiology, 1_7/ sivu 1281) joissa oli kasvavia kuparisulfaatti(CuS04)-pitoisuuksia. Testattu kanta ei kasvanut 0,1 mM CuS04:a sisältävässä NEP-alustassa. Näin ollen pääteltiin, että NEP-alustassa olevan CuS04:n 0,1 mM:n ylittävä 12 84624 pitoisuus riittää valikoitaessa panimohiivan kupariresistenttejä transformantteja.CaCl2.2H2O 0.25 g / l, yeast extract 2 g / l, peptone 3 g / l, glucose 40 g / l, solidified on 2% agar. Naiki, N. & Yamagata, S., 1976, Plant and Cell Physiology, 1-7 / page 1281) with increasing concentrations of copper sulfate (CuSO 4). The tested strain did not grow in NEP medium containing 0.1 mM CuSO 4. Thus, it was concluded that a concentration of 12,84624 of CuSO 4 in NEP medium in excess of 0.1 mM is sufficient for the selection of brewer's yeast copper-resistant transformants.

Plasmidin pETl3:l plasmidi-DNA eristettiin Escherichia coli-bakteerin K-12 kannasta JA221 (recAl, leuB6, trg_E5, hsdR-, hsdM+, IacY. Beggs, J.D., 1978, Nature, 275, sivu 104) kirkastetun solulysaatin kesiumkloridi/etidiumbromiditasapainon gradient-tisentrifugoinnilla, käyttäen D.B. Clewell:in ja D.R. Helinski:n menetelmää (1967, Proceedings of the National Academy of Sience, USA, 6_2, sivu 1159), joka oli muunnettu Zahn:in et ai. mukaan (1977, Molecular and General Genetics, 153, sivu 45).Plasmid DNA for plasmid pET13 was isolated from Escherichia coli strain K-12 strain JA221 (recA1, leuB6, trg_E5, hsdR-, hsdM +, IacY. Beggs, JD, 1978, Nature, 275, page 104) clarified cell lysate cesium bromide chloride / etium cesium chloride / etium by centrifugation, using DB Clewell and D.R. Helinski's method (1967, Proceedings of the National Academy of Science, USA, 6_2, page 1159), modified by Zahn et al. (1977, Molecular and General Genetics, 153, page 45).

NCYC 240-hiivan näytteet esikäsiteltiin pET13 : 1-plasmidilla suoritettavaa transformointia varten kulloinkin kahdella menetelmällä: (A) J.D. Beggs:in menetelmällä (1978, Nature, 275, sivu 104), ja (B) R.C.A. Henderson:in esittämällä menetelmällä (1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast",Samples of NCYC 240 yeast were pretreated for transformation with plasmid pET13: 1 by two methods in each case: (A) J.D. By the method of Beggs (1978, Nature, 275, page 104), and (B) R.C.A. By the method of Henderson (1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast",

Ph.D.-väitöskirja, University of Oxford), kuitenkin sillä poikkeuksella, että käytetty protoplastinen entsyymi oli Zymolyaasia (40 ^ug/ml) (Kirin Brewery Co. Ltd.). 100 ^,ul:aa menetelmillä A ja B tuotettuja hiivan sferoplasteja sekoitettiin 15 ^ul:aan pETl3:1-DNA:ta (suurin piirtein 250 ^ug DNA/ml) ja käsiteltiin polyetyleeniglykolilla (1 ml 40 %:sta PEG 4000:tta 10 mM CaC^: ssa, 10 mM Tris/HCl pH 7-6). Polyetyleeniglykolilla suoritetun käsittelyn jälkeen solut laskeutettiin sekoittamalla, ja ne suspendoitiin varovasti uudelleen 500 ^ul:aan 1,2 M sorbitolia sisältävään NEP-glukoosialustaan. Inkubointi kesti yhden tunnin 28°C:n lämpötilassa, jonka jälkeen solut lisättiin 10 ml:aan sulaa NEP-glukoosialustaa, jossa oli 3 % agaria ja joka sisälsi 0,3 mM CuS0^:a; ja 1,2 M sorbitolia. Tämä kaadettiin sitten NEP-glukoosialustaan, jossa oli 2 % agaria, ja joka sisälsi 1,2 M sorbitolia ja 0,3 mM CuS0^:a. Transformointimaljoja inkuboi-tiin neljästä viiteen vuorokautta 28°C:n lämpötilassa, jonka jälkeen valikoivaan kuparialustaan nousevat hiivapesäkkeet irrotettiin ja siirrettiin NEP-glukoosiagarille, joka sisälsi 0,3 mM CuS0^:a. Näitä siirrettyjä pesäkkeitä nimitettiin oletetuiksiPh.D. dissertation, University of Oxford), however, with the exception that the protoplastic enzyme used was Zymolyase (40 μg / ml) (Kirin Brewery Co. Ltd.). 100 of the yeast spheroplasts produced by Methods A and B were mixed with 15 of pET13: 1 DNA (approximately 250 ug of DNA / ml) and treated with polyethylene glycol (1 ml of 40% PEG 4000). In 10 mM CaCl 2, 10 mM Tris / HCl pH 7-6). After treatment with polyethylene glycol, the cells were pelleted by agitation and gently resuspended in 500 μl of NEP-glucose medium containing 1.2 M sorbitol. Incubation lasted for one hour at 28 ° C, after which the cells were added to 10 ml of molten NEP-glucose medium with 3% agar containing 0.3 mM CuSO 4; and 1.2 M sorbitol. This was then poured into NEP glucose medium with 2% agar containing 1.2 M sorbitol and 0.3 mM CuSO 4. Transformation plates were incubated for four to five days at 28 ° C, after which yeast colonies rising on selective copper medium were detached and transferred to NEP-glucose agar containing 0.3 mM CuSO 4. These transplanted colonies were termed putative

IIII

i3 84624 pETl3:1-transformanteiksi, ja ne tarkastettiin jäljempänä esitetystä sen takaamiseksi, että ne olivat aitoja panimohiivan transformantteja. Transformoitumisen esiintymistiheys kummassakin näissä kahdessa menetelmässä A ja B NCYC 240 hiivaa käytettäessä oli <4 transformanttia/^,ug DNA ja 20 transformanttia/^ug DNA, vastaavasti.i3 84624 pET13: 1 transformants and were assayed below to ensure that they were genuine brewer's yeast transformants. The frequency of transformation in each of these two methods A and B using NCYC 240 yeast was <4 transformants / μg DNA and 20 transformants / μg DNA, respectively.

Pyrittäessä varmistamaan se, että hiiva- tai bakteerikanta on aito transformantti, on tavallista tarkistaa sisäänviedyn plasmi-di-DNA:n määrittämien, yhden tai useamman geneettisen piirteen läsnäolo. Tästä syystä edellä kuvattujen oletettujen trans-formanttien korkean tason kupariresistenssi sekä β-laktamaasi-aktiivisuus määritettiin, sillä plasmidissa pET13:l olevat geenit määrittävät kunkin fenotyypin (kupariresistenssi/β-laktamaa-sin aktiivisuus). Seuraavia menetelmiä käytettiin: (a) Korkean tason kupariresistenssi. Oletettuja pET13:1-trans-formantteja, jotka oli siirretty ja jotka kasvoivat 0,3 mM CuSO^ia sisältävällä NEP-glukoosiagarilla, viljeltiin edelleen toistomaljäämällä pesäkkeet samaan alustaan ja NEP-glukoosi-agariin + 1 mM CuSO^. Niillä siirretyillä pesäkkeillä, jotka kasvoivat sekä 0,3 mM että 1 mM CuSO^a sisältävillä alustoilla, oli selvästi korkean tason kupariresistenssiä. Tämän ominaisuuden oletetaan olevan CUP-l-geenin sisältävien plasmiditrans-formanttien piirre, sillä kopioiden lukumäärä säätelee kupari-resistenssiä hiivoissa (Fogel, S. et ai, 1983, Current Gelnetics, 1_, s. 347). Ei ole perustelematonta odottaa, että plasmiditransfor-manteissa on korkean tason kupariresistenssi johtuen plasmidin genomin lukuisista kopioista. Tämän jälkeen ne siirretyt pesäkkeet, joissa todettiin korkean tason kupariresistenssi, alistettiin β-laktamaasikokeeseen.In order to ensure that the yeast or bacterial strain is an authentic transformant, it is common to check for the presence of one or more genetic traits as determined by the introduced plasmid DNA. Therefore, the high level of copper resistance as well as β-lactamase activity of the putative transformants described above were determined, as the genes in plasmid pET13 determine each phenotype (copper resistance / β-lactamase activity). The following methods were used: (a) High level of copper resistance. The putative pET13: 1 transformants, transfected and grown on NEP-glucose agar containing 0.3 mM CuSO 4, were further cultured by replating the colonies in the same medium and NEP-glucose agar + 1 mM CuSO 4. Those grafted colonies grown on media containing both 0.3 mM and 1 mM CuSO 4 clearly had a high level of copper resistance. This property is thought to be a feature of plasmid transformants containing the CUP-1 gene, as the number of copies regulates copper resistance in yeast (Fogel, S. et al., 1983, Current Gelnetics, 1_, p. 347). It is not unreasonable to expect that plasmid transformants have a high level of copper resistance due to the numerous copies of the plasmid genome. Subsequently, those transplanted colonies with high levels of copper resistance were subjected to the β-lactamase assay.

(b) β-laktamaasikoetta hiiva/E. coli-sekaplasmideja sisältävien hiivakantojen tuottaman β-laktamaasin toteamiseksi sovelletaan rutiininomaisesti hiivan transformantteihin. (Chevallier, M.R.(b) β-lactamase assay yeast / E. for the detection of β-lactamase produced by yeast strains containing coli mixed plasmids is routinely applied to yeast transformants. (Chevallier, M.R.

& Aigle, M., 1979), FEBS Letters, 108, s. 179). Kokeessa pitäydytään tiukasti Chevallier:in ja Aigle:n (1979) kuvaamassa menetelmässä, joka käsittää seuraavat toimenpiteet: 14 84624& Aigle, M., 1979), FEBS Letters, 108, p. 179). The experiment strictly adheres to the method described by Chevallier and Aigle (1979), which involves the following measures: 14 84624

Koe perustuu siihen, että penisillinaasi (β-laktamaasi) hydrolysoi penisilliiniä, jolloin tuloksena on pelkistävä yhdiste, penisilliinihappo. Penisilliinihapon pelkistävä vaikutus tehdään näkyväksi kiinteään agaralustaan sisällytetyn tummansinisen jodi-tärkkelys-kompleksin värin häviämisen avulla. Täten, mikäli β-laktamaasia tuottavia kantoja laitetaan koealustaan, niin β-laktamaasia tuottavan kannan ympärille ilmaantuu väritön rengas.The experiment is based on the fact that penicillinase (β-lactamase) hydrolyzes penicillin, resulting in a reducing compound, penicillinic acid. The reducing effect of penicillinic acid is visualized by the disappearance of the color of the dark blue iodine-starch complex incorporated in the solid agar medium. Thus, if β-lactamase-producing strains are placed in the test medium, a colorless ring will appear around the β-lactamase-producing strain.

Koealusta: Hiivan typpialusta (Yeast nitrogen base, Difco) 0,65 %paino/tilavuus, glukoosi 0,1 % paino/tilavuus, liukoinen tärkkelys 0,2 % paino/tilavuus, agar 2 % paino/tilavuus, puskuroitu 0,02 M fosfaatilla pH-arvoon 6-7.Test medium: Yeast nitrogen base (Difco) 0.65% w / v, glucose 0.1% w / v, soluble starch 0.2% w / v, agar 2% w / v, buffered 0.02 M with phosphate to pH 6-7.

Pehmeä agaria sisältävä koealusta: kuten edellä, mutta sisältäen 1 % paino/tilavuus agaria.Test medium containing soft agar: as above, but containing 1% w / v agar.

Reagenssi: 3 mg/ml 15 mg/ml KI; 0,02 M fosfaattipuskuri pH 7; 3 mg/ml ampisilliinia.Reagent: 3 mg / ml 15 mg / ml CI; 0.02 M phosphate buffer pH 7; 3 mg / ml ampicillin.

Koealustaa sisältäviin maljoihin siirretään panimohiivan oletetun transformantin siirroste. Maljoja inkuboidaan 30°C:ssa 18 tuntia. Valmistetaan 4 ml sulaa, pehmeätä, agaria sisältävää koealustaa ja 1,5 ml reagenssia käsittävä seos. Seosta sekoitetaan, ja se kaadetaan varoen koealustan päälle. Tummansiniset maljat jätetään tunnin ajaksi 30°C:n lämpötilaan, jonka jälkeen ne sijoitetaan 4°C:een. Noin 24 tunnin kuluttua β-laktamaasia tuottavat kannat ovat aikaansaaneet tarkoin rajatun, valkean (värittömän) renkaan, kun taas plasmidittomissa vertailukannoissa nähdään hyvin vähäistä ja rajoittunutta värin katoamista. Näin ollen β-laktamaasia tuottavat transformantit on selvästi erotettu niistä kannoista, jotka eivät sisällä β-laktamaasigeeniä.Plates containing the test medium are inoculated with a putative transformant of brewer's yeast. The plates are incubated at 30 ° C for 18 hours. Prepare a mixture of 4 ml of molten, soft agar-containing test medium and 1.5 ml of reagent. The mixture is mixed and carefully poured onto the test medium. The dark blue plates are left at 30 ° C for one hour, after which they are placed at 4 ° C. After about 24 hours, β-lactamase-producing strains have produced a well-defined, white (colorless) ring, whereas plasmid-free control strains show very little and limited color loss. Thus, β-lactamase-producing transformants have been clearly distinguished from strains that do not contain the β-lactamase gene.

(c) Periytyvä epästabiilisuus. 2 ^um-perustuvilla plasmideilla, kuten pETl3:l- ja pJDB207-plasmideilla (pJDB207 on pET13:l-plasmidin emoplasmidi) transformoitujen hiivakantojen tunnusomaisena piirteenä on se, että plasmidi on periytyvästi epästabiili.(c) Hereditary instability. Yeast strains transformed with 2 μm-based plasmids such as pET13: 1 and pJDB207 (pJDB207 is the parent plasmid of pET13: 1) are characterized by the inheritability of the plasmid.

li is 84624 Tämä! epästabiilisuuden seurausta on se, että populaatiossa olevien hiivasolujen pieni osa tuottaa plasmidittomia tytärsoluja solun jakautuessa. Plasmidin pETl3:l tapauksessa plasmidittomat solut on todettavissa sillä perusteella, että nämä solut ovat herkkiä kuparille (NEP-glukoosiagar + 0,3 mM CUSO4). Täten kupa-riresistenttejä transformantteja (katso edellä oleva kohta (a)) siirretään YED-glukoosialustalle ja niiden annetaan kasvaa 3-4 vuorokautta 27°C:ssa. Tämän jälkeen YED-alustalle nousseet pesäkkeet toistomaljataan samalle alustalle ja NEP-glukoosiagarille + 0,3 mM CuSO^. Ne pesäkkeet, joista kupariresistenssin plasmidi pET13:l puuttuu, eivät kasva kuparilla täydennetyllä alustalla. Erästä muunnelmaa tästä menetelmästä panimohiivan transformant-tien puutteellisten fenotyyppien arvioimiseksi voidaan käyttää, jossa muunnelmassa oletetut transformantit siirrostetaan ensin NEP-glukoosialustalle (nestemäinen alusta ilman agaria), jossa niiden annetaan kasvaa yön yli 27°C:n lämpötilassa. Seuraavana päivänä solut voidaan maljata NEP-glukoosiagarille sopivana laimennoksena yksittäisten pesäkkeiden saamiseksi kolme vuorokautta o kestävän, 27 C:ssa suoritettavan inkuboinnin jälkeen. Sitten hiivapesäkkeet voidaan toistomaljata NEP-glukoosiagarille ja tälle samalle alustalle, joka on täydennetty 0,3 mM CuSC>4:a. Plasmidin pET13:l sisältävät panimohiivan transformantit voidaan erottaa spontaanisti kupariresistenteistä johdannaisista sillä perusteella, että kupariresistenssi voi poistua niistä.li is 84624 This! the consequence of the instability is that a small proportion of the yeast cells in the population produce plasmid-free daughter cells as the cell divides. In the case of plasmid pET13, plasmid-free cells can be detected on the basis that these cells are sensitive to copper (NEP-glucose agar + 0.3 mM CUSO4). Thus, copper-resistant transformants (see (a) above) are transferred to YED glucose medium and allowed to grow for 3-4 days at 27 ° C. Colonies grown on YED medium are then replated on the same medium and NEP-glucose agar + 0.3 mM CuSO 4. Colonies lacking the copper resistance plasmid pET13 do not grow on copper-supplemented medium. A variation of this method for assessing defective phenotypes of brewer's yeast transformants can be used, in which the putative transformants are first inoculated onto NEP-glucose medium (liquid medium without agar) where they are allowed to grow overnight at 27 ° C. The next day, cells can be plated on NEP glucose agar at an appropriate dilution to obtain individual colonies after three days of incubation at 27 ° C. The yeast colonies can then be replated on NEP-glucose agar and this same medium supplemented with 0.3 mM CuSO 4. Brewer's yeast transformants containing plasmid pET13 can be spontaneously separated from copper-resistant derivatives on the basis that copper resistance can be removed.

Menetelmät (a), (b) ja (c) yhdessä ovat riittäviä sen seikan varmistamiseen, onko oletettu, kuparille resistentti transformant-ti aito. Suositeltavaa on myös tutkia kaikkien oletettujen trans-formanttien solujen morfologiaa valomikroskooppisesti. Trans-formantin huolellinen vertaaminen emäkantaan (toisin sanoen trans-formoimattomaan panimohiivaan) osoittaa, onko transformantti todellakin geneettisesti muunnettu hiiva vai kontaminantti.Methods (a), (b) and (c) together are sufficient to ascertain whether the putative copper-resistant transformant is genuine. It is also recommended to examine the morphology of all putative transformant cells by light microscopy. Careful comparison of the transformant with the parent strain (i.e., untransformed brewer's yeast) indicates whether the transformant is indeed a genetically modified yeast or a contaminant.

Toivottaessa voidaan myös käyttää muita menetelmiä plasmidi- transformanttien varmistamiseksi.If desired, other methods can also be used to confirm plasmid transformants.

16 84624 Näin saatu hiivan transformantti, joka tunnetaan nimellä NCYC 240 (pET13:l), tallennettiin hiivakokoelmaan National Collection of Yeast Cultures, Colney Lane, Norwich, NR4 7AU, Englanti, joulukuun 12. päivänä 1984, numerolla NCYC1545,16,84624 The yeast transformant thus obtained, known as NCYC 240 (pET13: 1), was deposited in the National Collection of Yeast Cultures, Colney Lane, Norwich, NR4 7AU, England, on December 12, 1984, under number NCYC1545,

Hiivan NCYC 240 (pET13:l), joka edellä mainituilla menetelmillä todettiin aidoksi plasmiditransformantiksi, yksittäisen pesäkkeen annettiin kasvaa NEP-glukoosiagarilla, jossa oli 1 mM CuSO^ia, ja se siirrostettiin 200 ml:aan NEP-glukoosialustaa, joka oli täydennetty 0,2 mM CuSO^rlla (nestemäinen alusta). Viljelmää inkuboitiin ravistepullossa 28°C:ssa kaksi vuorokautta, jonka jälkeen tämä kaikki 200 ml siirrostettiin 5 litraan tätä samaa nestemäistä alustaa. Näiden viljelmien annettiin kasvaa sekoituspulloissa 20°C:ssa neljä vuorokautta. Sitten 5 litran viljelmät laimennettiin, kukin arviolta 45 litraksi varastovier-rettä. Vierteiden annettiin käydä seitsemän vuorokautta, hiiva otettiin talteen ja se siirrostettiin seuraavasti valmistettuun ale-vierteeseen.A single colony of yeast NCYC 240 (pET13: 1), which was identified as a true plasmid transformant by the above methods, was allowed to grow on NEP-glucose agar with 1 mM CuSO 4 and inoculated into 200 ml of NEP-glucose medium supplemented with 0.2 mM with CuSO 4 (liquid medium). The culture was incubated in a shake flask at 28 ° C for two days, after which all 200 ml of this was inoculated into 5 liters of this same liquid medium. These cultures were allowed to grow in shake flasks at 20 ° C for four days. The 5-liter cultures were then diluted, each to an estimated 45 liters of stock. The wort was allowed to run for seven days, the yeast was recovered and inoculated into the ale wort prepared as follows.

95 % ale-maltaita ja 5 % kidemaltaita mäskättiin South Staffords-hire-vedessä 65,5°C:ssa 90 minuutin ajan. Humalaa lisättiin arvoon 36 EBU saakka ja karamelliväriä arvoon 30 EBU saakka.95% ale malt and 5% crystal malt were mashed in South Staffords hire water at 65.5 ° C for 90 minutes. Hops were added up to 36 EBU and caramel color up to 30 EBU.

Seosta keitettiin 90 minuutin ajan 1 baarin paineessa, jonka jälkeen sitä seisotettiin whirlpool-laitteessa 30 minuuttia. Käyttöhetkellä vierteen ominaispaino oli 1055° 15°C:n lämpöti lassa.The mixture was boiled for 90 minutes at 1 bar, then allowed to stand in a whirlpool for 30 minutes. At the time of use, the specific gravity of the wort was 1055 ° at 15 ° C.

33

Hiiva puristettiin ja sitä siirrostettiin 5,7 kg/m ja maksimaalinen käymislämpötila oli 16°C. Olut pantiin varastosäiliöihin ominaispainon pudottua arvoon 1012°. Oluen annettiin kehittyä -l°C:ssa 3 vuorokautta. Olut suodatettiin ja laimennettiin ominaispainoon 1038°, arvoon 1008 PG, 24 EBU-katkeropitoisuu-teen ja 20 EBU-väriyksikköön. Etanolipitoisuus oli 4 %.The yeast was compressed and inoculated at 5.7 kg / m 2 and had a maximum fermentation temperature of 16 ° C. The beer was placed in storage tanks after the specific gravity dropped to 1012 °. The beer was allowed to develop at -1 ° C for 3 days. The beer was filtered and diluted to a specific gravity of 1038 °, 1008 PG, 24 EBU bitter content and 20 EBU color units. The ethanol content was 4%.

Todettiin, että olut oli juomakelpoista.It was found that the beer was drinkable.

Olutnäyte dialysoitiin, jonka jälkeen se pakastekuivattiin. Pakastekuivatun oluen 8-laktamaasiaktiivisuus määritettiin, ja 17 84624 siinä ei todettu olevan havaittavaa β-laktamaasiaktiivisuutta.The beer sample was dialyzed, after which it was lyophilized. The β-lactamase activity of the lyophilized beer was determined and 17,84624 was found to have no detectable β-lactamase activity.

Samanlaiset toimenpiteet suoritettiin käyttäen NCYC 240-hiivaa; josta puuttui plasmidi pET13:l (toisin sanoen muuntamaton NCYC 240-hiiva), kuitenkin sillä poikkeuksella, että alkuperäinen NEP-glukoosialustalla oleva hiivaviljelmä ei sisältänyt kupari-sulfaattia. Oluet, jotka tuotettiin sekä NCYC 240-hiivalla että NCYC 240 (pET13:1)-hiivalla käyttämällä, todettiin jokseenkin samanlaisiksi tavanomaisilla kolmiomakukokeella sekä aromipro-fiilin analyysillä (kirjallisuuskatsaus näistä menetelmistä on esitetty julkaisussa R.J. Anderson, 1983 Brewers Guardian, marraskuu, s. 25).Similar procedures were performed using NCYC 240 yeast; lacking plasmid pET13 (i.e., unmodified NCYC 240 yeast), with the exception that the original yeast culture on NEP-glucose medium did not contain copper sulfate. Beers produced with both NCYC 240 yeast and NCYC 240 (pET13: 1) yeast were found to be somewhat similar by conventional triangular flavor assay and aroma profile analysis (for a review of these methods, see RJ Anderson, 1983 Brewers Guardian, November, p. 25). ).

Molempia hiivamuotoja käyttäen suoritetun oluenvalmistuksen aikana kyseisten hiivojen näytteitä analysoitiin solujen lukumäärän ja elävien solujen arvioimiseksi. Tulokset osoittivat, että hiivojen välillä tässä suhteessa oli vain vähän eroavaisuutta, mikäli lainkaan. Muunnetun hiivan tapauksessa plasmidin (pET13:l) sisältävien solujen osuus määritettiin, ja todettiin, että suhteellisen harvoista soluista puuttui plasmidi. Myös muita tekijöitä seurattiin käymisen aikana, sekä muunnetun että muunta-mattoman hiivan kohdalla. Näitä olivat: vierteen ominaispainon aleneminen ajan edistyessä, solujen lukumäärän lisääntyminen ajan edistyessä ja lopullisen hiivasaaliin suuruus. Todettiin, ettei minkään näiden tekijöiden suhteen merkittävää eroa ollut todettavissa muunnetun hiivan ja muuntamattoman hiivan käytön välillä.During brewing using both yeast forms, samples of those yeasts were analyzed to evaluate cell number and living cells. The results showed that there was little, if any, difference between the yeasts in this respect. In the case of modified yeast, the proportion of cells containing the plasmid (pET13: 1) was determined, and it was found that relatively few cells lacked the plasmid. Other factors were also monitored during fermentation, for both modified and unmodified yeast. These included: a decrease in the specific gravity of the wort over time, an increase in the number of cells over time, and the size of the final yeast catch. It was found that no significant difference was found between the use of modified yeast and unmodified yeast with respect to any of these factors.

Osa käymisprosessissa tuotetusta muunnetusta hiivasta käytettiin edelleen samanlaisessa panimoprosessissa, kun taas liiallinen hiiva toimi 8-laktamaasin lähteenä.Some of the modified yeast produced in the fermentation process was still used in a similar brewing process, while the excess yeast served as a source of 8-lactamase.

8-laktamaasipitoisuus määritettiin biologisella kokeella sekä entsymaattisella kokeella. Tällaisissa kokeissa solut saadaan talteen sentrifugoimalla 10 minuuttia, jonka jälkeen ne suspen-doIdaan uudestaan 0,1 M fosfaatti/sitraattipuskuriin, pH 6,5, ja ne rikotaan käyttäen Braun-homogenisaattoria. LasiheImet ja ie 84624 solujäte poistetaan sentrifugoimalla (8000 x g, 10 minuuttia), jasupernatantti sentrifugoidaan uudestaan (1000 x g, 30 minuuttia) . Käytettäessä tuloksena olevien soluttomien uutteiden määrityksessä biologista koetta penisilliinille herkkiä E. coli-soluja maljataan pehmeälle agarille, joka sisältää 25 ^ug/ml ampisilliinia. 25 ^,ul hiivojen NCYC 240 ja NCYC 240 (pETl3:l) uutetta levitetään näille maljoille, joita tämän jälkeen inkuboi-daan 37°C:ssa. NCYC 240 (pETl3:1)-hiivan pesäkkeiden läheisyydessä todetaan voimakasta bakteerikasvustoa, kun taas NCYC 240-hiivan pesäkkeiden lähellä tällaista kasvua ei todeta. Tämä osoittaa, että olutkäymisestä saadut NCYC 240 (pET13:1)-solut tuottavat sellaista ainetta, joka kykenee hajottamaan penisilliiniä ja joka täten sallii herkkien E. coli-solujen kasvamisen, kun taas NCYC 240-soluissa (muuntamattomat) tätä aktiivisuutta ei ole. Tämän aktiivisuuden voidaan katsoa liittyvän B-laktamaasiproteiiniin. Lisäosoitus siitä, että tällainen aktiivisuus liittyy NCYC 240 (pETl3:1)-soluissa olevaan β-laktamaasiproteiiniin on saatavissa entsymaattisten kokeiden tuloksista. Ensimmäisessä näistä kokeista käytettiin kvalitatiivista, paperikiekolla toteutettavaa ilmaisujärjestelmää, jossa hiivasolu-uutteiden näytteet täplite-tään kromogeenisella kefalosporiinilla, Nitrocefin:illä, kyllästetyille Cefinase-levyille, jolloin Nitrocefin muuttuu keltaisesta punaiseksi β-laktamaasin läsnäollessa (BBL Microbiology Systems, Beckton Dickinson and Company, Oxford) (C.H. 0'Callaghan ym., Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1972, 1, s. 283). Olutkäymisestä saadun NCYC 240 (pET13:1)-hiivan soluttomat uutteet muuttavat kiekkojen värin keltaisesta punaiseksi, kun taas NCYC 240-hiivalla (muuntamattomalla) ei havaita värin vaihtumista kiekolla, mikä osoittaa 8-laktamaasiproteiinin läsnäolon NCYC 240 (pETl3:l)-hiivassa, mutta ei NCYC 240-hiivassa. Hiivasolu-uutteissa olevan β-laktamaasin aktiivisuus kvantitoidaan käyttämällä samaa kromogeenistä kefalosporiinia, Nitrocefin sekä C.H. 0'Callaghan:in ym. esittämää menetelmää (1972, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1, s. 283) . Entsyymireaktiot suoritetaan 37°C:ssa 1 cm:n kyvetissä, jossa olevan Nitrocefin-liuoksen kokonaistilavuus on 1 ml (51,6 ^ug Nitrocefin 87/312:ta milli-litrassa 0,05 M fosfaattipuskuria, pH 7), johon lisätään 20 ^ul i9 84624 soluvapaata hiivauutetta. Reaktioseoksen optisen tiheyden muutos määritetään aallonpituuksilla 386 nm ja 482 nm käyttäen Beckman DU 7-spektrofotometriä. Tällä tavalla olutkäymisestä saadun NCYC 240 (pETl3:1)-hiivan soluvapaat raakauutteet kykenevät tuhoamaan 4,87 nanomoolia Nitrocefin 87/312:ta minuutissa proteiinin milligrammaa kohden 37°C:n lämpötilassa ja pH:n ollessa 7,0 (proteiiniarviot saadaan aallonpituudeltaan 230 nm ja 260 nm olevan ultraviolettisäteilyn adsorboitumisesta V.F. Kaihiin ja R.W. Bernlohrrin mukaan (1977, Analytical Biochemistry, 82, s. 362) . NCYC 240-hiivan (muuntamaton) raakasolu-uutteissa sekä NCYC 240 (pET13:1)-hiivan keitetyissä (20 minuuttia l00°C:ssa) uutteissa ei ole lainkaan (3-laktamaasiaktiivisuutta.The 8-lactamase content was determined by a biological assay as well as an enzymatic assay. In such experiments, cells are recovered by centrifugation for 10 minutes, after which they are resuspended in 0.1 M phosphate / citrate buffer, pH 6.5, and disrupted using a Braun homogenizer. Glass aliquots and ie 84624 cell debris are removed by centrifugation (8000 x g, 10 minutes) and the supernatant is centrifuged again (1000 x g, 30 minutes). When using a biological assay to determine the resulting cell-free extracts, penicillin-sensitive E. coli cells are plated on soft agar containing 25 ug / ml ampicillin. 25 μl of the extract of yeast NCYC 240 and NCYC 240 (pET13: 1) is applied to these plates, which are then incubated at 37 ° C. Strong bacterial growth is observed in the vicinity of NCYC 240 (pET13: 1) yeast colonies, whereas no such growth is observed in the vicinity of NCYC 240 yeast colonies. This indicates that NCYC 240 (pET13: 1) cells obtained from beer fermentation produce a substance capable of degrading penicillin and thus allowing the growth of sensitive E. coli cells, whereas NCYC 240 cells (unmodified) do not have this activity. This activity can be considered to be related to β-lactamase protein. Further evidence that such activity is associated with β-lactamase protein in NCYC 240 (pET13: 1) cells is available from the results of enzymatic experiments. The first of these experiments used a qualitative paper disc detection system in which samples of yeast cell extracts are spotted on Cefinase plates impregnated with chromogenic cephalosporin, Nitrocefin, whereby Nitrocefin changes from yellow to red in the presence of Dickinson Systems, BB ) (CH 0'Callaghan et al., Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1972, 1, p. 283). Cell-free extracts of the fermentation yeast NCYC 240 (pET13: 1) change the color of the discs from yellow to red, whereas NCYC 240 (unmodified) shows no discoloration on the disc, indicating the presence of 8-lactamase protein in NCYC 240 (pET13: 1), but not in NCYC 240 yeast. The activity of β-lactamase in yeast cell extracts is quantified using the same chromogenic cephalosporin, Nitrocefin, and C.H. 0'Callaghan et al. (1972, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1, p. 283). Enzyme reactions are performed at 37 ° C in a 1 cm cuvette with a total volume of 1 ml of Nitrocefin solution (51.6 μg Nitrocefin 87/312 per ml 0.05 M phosphate buffer, pH 7) to which is added 20 ml. ^ ul i9 84624 cell-free yeast extract. The change in optical density of the reaction mixture is determined at 386 nm and 482 nm using a Beckman DU 7 spectrophotometer. The cell-free crude extracts of NCYC 240 (pET13: 1) yeast obtained from beer fermentation are capable of destroying 4.87 nanomoles of Nitrocefin 87/312 per minute per milligram of protein at 37 ° C and pH 7.0 (protein estimates are obtained at 230 wavelengths). adsorption of UV and 260 nm ultraviolet radiation to VF Kaihi and RW Bernlohrr (1977, Analytical Biochemistry, 82, p. 362) in crude cell extracts of yeast NCYC 240 (unmodified) and in boiled yeasts of yeast NCYC 240 (pET13: 1). at 100 ° C) the extracts have no 3-lactamase activity.

Edellä yksityiskohtaisesti hiivan NCYC 240 yhteydessä esitettyjen toimenpiteiden kanssa samanlaisia toimenpiteitä on myös sovellettu yksityisomistuksessa olevaan panimohiivakantaan, ja saadut tulokset olivat hyvin samanlaisia.Measures similar to those described above in connection with the yeast NCYC 240 have also been applied to the privately owned brewer's yeast stock, and the results obtained were very similar.

Seuraavassa esitetään NCYC 240-hiivan modifiointi siten, että hiiva saadaan tuottamaan toista proteiinimateriaalia, nimittäin 8-glukanaasia. Endo-1,3-1,4-8-D-glukanaasi (EC 3.2.1.73) on entsyymi, joka katalysoi 8-1,3- ja β-l,4-sitoutuneen 8-D-glukaa-nin vuorottelevien sekvenssien hydrolyysiä, ja tällaisia glukaa-neja ovat ohran β-glukaani sekä lichenaani. Tämän entsyymin ainutlaatuinen toiminta estää sitä hydrolysoimasta β-l,3-sitoutu-neen glukaanin, kuten laminariinin, toistuvia sekvenssejä sekä β-l,4-sitoutuneen glukaanin, kuten karboksimetyyliselluloosan, toistuvia sekvenssejä (Barras, D.R., 1969, julkaisussa "Cellulases and Their Applications", 156th meeting of the American Chemical Society, syyskuu 11-12, 1968, Atlantic City, .s. 105).The following is a modification of NCYC 240 yeast to cause the yeast to produce another proteinaceous material, namely 8-glucanase. Endo-1,3-1,4-8-D-glucanase (EC 3.2.1.73) is an enzyme that catalyses the hydrolysis of alternating sequences of 8-1,3- and β-1,4-bound 8-D-glucan , and such glucans include barley β-glucan and lichenan. The unique function of this enzyme prevents it from hydrolyzing the repetitive sequences of β-1,3-bound glucan such as laminarin and the repetitive sequences of β-1,4-bound glucan such as carboxymethylcellulose (Barras, DR, 1969, Cellulases and Their Applications ", 156th meeting of the American Chemical Society, September 11-12, 1968, Atlantic City, .s. 105).

Gram-positiivinen bakteeri Bacillus subtilis tuottaa solun ulkopuolista endo-l,3-l,4-8-D-glukanaasia, joka käyttäytyy samalla tavalla kuin edellä esitetty entsyymi (Moscatelli, E.A. ym. 1961, Journal of Biologial Chemistry, 236, s. 2858; Rickes, E.L. ym.The Gram-positive bacterium Bacillus subtilis produces extracellular endo-1,3-1,4-D-glucanase, which behaves similarly to the above enzyme (Moscatelli, EA et al. 1961, Journal of Biological Chemistry, 236, p. 2858, Rickes, EL et al.

1962, Archives of Biochemistry and Biophysics, £9, s. 371).1962, Archives of Biochemistry and Biophysics, £ 9, p. 371).

2o 84624 B. subtiliksen kromosomaalinen β-glukanaasigeeni on eristetty geenikloonauksella B. subtiliksen kannasta, jota nimitetään NCIB 8565:ksi (Hinchliffe, E., 1984, Journal of General Microbiology, 130, s. 1285). Aktiivisen geenin todettiin sijaitsevan DNA:n 3,5 kiloemäsparin suuruisessa restriktio-endonukleaasi-Eco RI-fragmentissa, joka ilmentää toiminnallista entsyymiä E. coli:ssa. Kloonatun β-glukanaasigeenin todettiin koodaavan sellaista entsyymiä, joka oli spesifinen ohran β-glukaanin hydrolyy-sille, ja sen todettiin olevan ensisijaisesti sijainniltaan sytoplasman ulkopuolinen E. coli-bakteerissa (Hinchliffe, 1984).20o 84624 The chromosomal β-glucanase gene of B. subtilis has been isolated by gene cloning from a strain of B. subtilis designated NCIB 8565 (Hinchliffe, E., 1984, Journal of General Microbiology, 130, p. 1285). The active gene was found to be located in a 3.5 kilobase pair restriction endonuclease Eco RI fragment of DNA expressing a functional enzyme in E. coli. The cloned β-glucanase gene was found to encode an enzyme specific for the hydrolysis of barley β-glucan and was found to be primarily extracytoplasmic in E. coli (Hinchliffe, 1984).

Myöhemmin poistoanalyysin avulla kloonatun β-glukanaasigeenin on todettu sijaitsevan 1,4 kiloemäsparin suuruisessa restriktio-endonukleaasi-PvuI-Clal-DNA-kappaleessa. Sama sijainti on todettu B. subtilis-bakteerin β-glukanaasigeenille, joka on eristetty kannasta NCIB 2117 (Cantwell, B.A. & McConnell, D.J., 1983, Gene, ^3, s. 211). Jokin aika sitten on julkaistu NCIB 2117-kannan DNA-sekvenssin analyysillä saatu täsmällisempi molekyyli-rakenne (Murphy, N. ym. 1984, Nucleic Acids Research, 12, s.Subsequently, the β-glucanase gene cloned by deletion analysis was found to be located in a 1.4 kilobase pair restriction endonuclease-PvuI-ClaI DNA fragment. The same location has been found for the B. subtilis bacterial β-glucanase gene isolated from strain NCIB 2117 (Cantwell, B.A. & McConnell, D.J., 1983, Gene, ^ 3, p. 211). A more precise molecular structure obtained by DNA sequence analysis of the NCIB 2117 strain has recently been published (Murphy, N. et al. 1984, Nucleic Acids Research, 12, p.

5355).5355).

Hiivat, S. cerevisiae mukaan lukien, tuottavat lukuisia eri tyyppisiä β-glukanaaseja; kuitenkaan yksikään näistä ei kykene hydrolysoimaan β-1,3-1,4-sitoutunutta glukaania (Abd-El-Al, A.T.H. & Phaff, H.J., 1968, Biochemical Journal, 109, s. 347). Tästä voidaan päätellä, että hiiva ei tuota endo-1,3-1,4-8-glukanaasia. Tästä syystä B. subtilis-bakteerin kloonattu β-glukanaasigeeni on istutettu S. cerevisiae-hiivaan, ja on osoitettu, että tämä geeni kykenee koodaamaan biologisesti aktiivisen proteiinin S. cerevisiae-hiivassa, ja että tämän entsyymin aktiivisuus on tyypillinen B.subtilis-bakteerista ja E. coli-bakteerista löydetylle entsyymille (Hinchliffe, E. & Box, W.G., 1984,Yeasts, including S. cerevisiae, produce numerous different types of β-glucanases; however, none of these are capable of hydrolyzing β-1,3-1,4-bound glucan (Abd-El-Al, A.T.H. & Phaff, H.J., 1968, Biochemical Journal, 109, p. 347). From this, it can be concluded that yeast does not produce endo-1,3-1,4-8-glucanase. Therefore, the cloned β-glucanase gene from B. subtilis has been implanted in S. cerevisiae yeast, and it has been shown that this gene is capable of encoding a biologically active protein in S. cerevisiae yeast, and that the activity of this enzyme is typical of B. subtilis and For an enzyme found in E. coli (Hinchliffe, E. & Box, WG, 1984,

Current Genetics, 8, s. 471). Kloonatun β-glukanaasigeenin ilmentyminen S. cerevisiae-hiivassa on tehotonta, riippuen niistä biologisesti aktiivisen entsyymin määristä, joita kloonatun β-glukanaasigeenin sisältävissä B. subtilis- ja E. coli-baktee-reissa syntyy. Kuitenkin hiivassa oleva entsyymiaktiivisuus onCurrent Genetics, 8, p. 471). Expression of the cloned β-glucanase gene in S. cerevisiae yeast is inefficient, depending on the amounts of biologically active enzyme produced in B. subtilis and E. coli containing the cloned β-glucanase gene. However, the enzyme activity in yeast is

IIII

2i 84624 todettavissa ainoastaan kloonatun geenin sisältävän hiivan raaka-solu-uutteissa (Hinchliffe, E. & Box, W.G., 1984). Tämä saattaa tarkoittaa sitä, että solu ei kykene erittämään hiivan tuottamaa entsyymiä ulos solusta, jolloin entsyymi on luonteeltaan solun sisäinen; toisin kuin bakteereiden tuottama entsyymi, joka on solun ulkopuolinen.2i 84624 can be detected only in crude cell extracts of yeast containing the cloned gene (Hinchliffe, E. & Box, W.G., 1984). This may mean that the cell is unable to secrete the yeast-produced enzyme out of the cell, with the enzyme being intracellular in nature; unlike an enzyme produced by bacteria that is extracellular.

B. subtilis-bakteerin 3_glukanaasigeenin viemisessä panimohiivaan NCYC 240 käytettiin välittäjävektorina pET13:1-plasmidia, joka kykenee replikoituinaan sekä E. coli-bakteerissa että S. cerevisiae-hiivassa, kuten edellä mainittiin. Plasmidissa pEHB3 läsnäoleva, 3,5 kiloemäsparin suuruinen Eco Rl DNA-fragmentti alikloonattiin in vitro, järjestämällä se uudelleen plasmidin pET13:l ainoaksi Bam HI-kohdaksi mikä on yksityiskohtaisemmin nähtävissä oheisesta piirustuksesta. Piirustuksen geenikartassa säteen suuntaisesti viivoitetut kaaret edustavat B. subtilis-bakteerista peräisin olevaa DNA:ta, joka sisältää β-glukanaasigeenin (8G), leveät, täyttämättömät kaaret edustavat kromosomaalista DNA:ta, jossa ilmoitetaan LEU-2- ja CUP-l-geenien sijainti (Henderson, R.C.A., 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast", Ph.D-väitöskirja, University of Oxford), ja kapeat mustat kaariviivat tarkoittavat 2 ^um-plasmidi-DNA:ta ja paksut mustat kaariviivat tarkoittavat E. coli-bakteerin vektori-DNA-sekvenssejä. T4 DNA-ligaasilla suoritettu käsittely, mikä seurasi pEHB3-plasmidin pilkkomista Eco Rl-entsyymillä (Hinchliffe, E., 1984, Journal of General Microbiology, 130, s. 1285), suoritettiin laimeissa DNA-pitoisuuksissa, täten edesauttaen Eco Rl-pilkkomisessa syntyneiden kahden tuotteen renkaaksi liittymistä. Toinen näistä tuotteista on pEHB3-plasmidin leveästä mustasta kaaresta peräisin oleva DNA-rengas. Kun nämä tuotteet pilkottiin restriktio-endonukleaasi-Bglll-entsyymillä, tämä rengas katkesi Bglll-kohdasta ja syntyi linaarinen 3,5 kb:n fragmentti. Tällä välin pETl3:l pilkottiin ja tuloksena oleva lineaarinen fragmentti ligatoitiin pEHB3:sta peräisin olevan lineaarisen fragmentin kanssa käyttäen T4 DNA-ligaasia. Tämä pilkkominen ja ligatointi suoritettiin korkeammissa DNA-pitoisuuksissa, mikä edesauttoi 22 84624 B. subtilis-bakteerin uudestaan järjestetyn DNA:n yhdistymistä pET13:1-plasmidin Bam HI-kohtaan (Henderson, R.C.A., 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast", Ph.D-väitöskirja, University of Oxford). Ligatointi suoritetaan, koska endonukleaasit Bam HI ja Bglll aikaansaavat keskenään kilpailevat tarttuvat päät, jotka liittyvät toisiinsa muodostaen Bam Hl/BglII-hybridikohdat, joita kumpikaan endonukleaaseista Bam HI tai Bglll ei tunnista. Transformantit todettiin E. coli-kannassa HB101 resistenteiksi ampisilliinille, herkiksi tetra-sykliinille ja β-glukanaasipositiivisiksi E. coli-bakteerissa, joten ne voitiin erottaa E. colirssa olevasta pEHB3-plasmidista. Uudelleen järjestetyn Eco RI-fragmentin istuttamissuunta pEHBlO:ssä määritettiin restriktio-endonukleaasilla suoritetulla pilkkomisella, mitä seurasi agaroosi-geelielektroforeesi. Uusi plasmidi on nimetty pEHBlOrksi.To introduce the B. subtilis β-glucanase gene into the brewer's yeast NCYC 240, the plasmid pET13: 1, which is capable of replication in both E. coli and S. cerevisiae yeast, was used as a mediator vector, as mentioned above. The 3.5 kilobase pair Eco R1 DNA fragment present in plasmid pEHB3 was subcloned in vitro by rearranging it to the only Bam HI site on plasmid pET131, as can be seen in more detail in the accompanying drawing. In the gene map of the drawing, the radially lined arcs represent DNA from B. subtilis containing the β-glucanase gene (8G), the broad, unfilled arcs represent chromosomal DNA indicating the location of the LEU-2 and CUP-1 genes (Henderson, RCA, 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast", Ph.D. dissertation, University of Oxford), and narrow black arc lines denote 2 μm plasmid DNA and thick black arc lines denote E. coli vector DNA sequences. Treatment with T4 DNA ligase following cleavage of the pEHB3 plasmid by Eco R1 (Hinchliffe, E., 1984, Journal of General Microbiology, 130, p. 1285) was performed at dilute DNA concentrations, thus contributing to the degradation of Eco R1. joining two products into a ring. One of these products is a DNA ring derived from the broad black arc of plasmid pEHB3. When these products were digested with restriction endonuclease BglII, this ring was cleaved at the BglII site and a linear 3.5 kb fragment was generated. Meanwhile, pET13 was cleaved and the resulting linear fragment was ligated with the linear fragment from pEHB3 using T4 DNA ligase. This digestion and ligation was performed at higher DNA concentrations, which facilitated the fusion of 22,84624 B. subtilis rearranged DNA to the Bam HI site of plasmid pET13: 1 (Henderson, RCA, 1983, "The Genetics and Applications of Copper Resistance in Yeast ", Ph.D. dissertation, University of Oxford). Ligation is performed because the endonucleases Bam HI and BglII provide competing adhesive ends that interlock to form Bam HI / BglII hybrid sites that are not recognized by either of the endonucleases Bam HI or BglII. Transformants were found in E. coli strain HB101 to be resistant to ampicillin, sensitive to tetracycline, and β-glucanase-positive in E. coli, so they could be isolated from plasmid pEHB3 in E. coli. The direction of insertion of the rearranged Eco RI fragment in pEHB10 was determined by restriction endonuclease digestion followed by agarose gel electrophoresis. The new plasmid is named pEHB10.

Plasmidi-DNA eristettiin hybridiplasmidin pEHBlO sisältävästä kannasta HBlOl; tämä DNA transformoitiin panimohiivaan NCYC 240, kuten edellä on esitetty. Kupariresistanssi valikoitiin myös edellä esitetyllä tavalla. NCYC 240-hiivan plasmiditransforman-tit varmistettiin korkean tason resistenssin määritysten sekä B-laktamaasikokeiden yhdistelmällä, jonka perusteella NCYC 240 (pEHBlO) oli saatu aikaan.Plasmid DNA was isolated from the strain HB101 containing the hybrid plasmid pEHB10; this DNA was transformed into brewer's yeast NCYC 240 as described above. Copper resistance was also selected as described above. Plasmid transformants of yeast NCYC 240 were confirmed by a combination of high-level resistance assays and β-lactamase assays from which NCYC 240 (pEHB10) was obtained.

Hiivojen NCYC 240 (pEHBlO), NCYC 240 (pET13:l) ja NCYC 240 yksittäiset pesäkkeet siirrostettiin 200 millilitraan NEP-glukoosialustaa (täydennettynä 0,2 mM CuSO^ra, mikäli asianmukaista). Viljelmiä inkuboitiin ravistellen 27°C:ssa 2 vuorokautta, jonka ajan kuluttua kukin niistä siirrostettiin 2 litraan samaa alustaa. Kun niiden oli annettu kasvaa 3 vuorokautta 27°C:ssa, solut otettiin talteen sentrifugoimalla ja ne pestiin kahdesti 0,1 M fosfaatti/sitraattipuskurilla, pH 6,4, ennen solujen rikkomista Braun-homogenisaattorilla. Supernatantteja jatkokäsiteltiin edellä kuvatulla tavalla, paitsi että kukin supernatantti dialysoitiin yön yli 2 x 21 0,1 M fosfaatti/sitraat- tipuskuria, pH 6,4, vastaan. Tämän jälkeen näiden kolmen 23 84624 NCYC 240-hiivan raakasolu-uutteet alistettiin β-glukanaasikokei-siin, jotka olivat Hinchliffern ja Box:in (1984) mukaiset.Individual colonies of yeast NCYC 240 (pEHB10), NCYC 240 (pET13: 1) and NCYC 240 were inoculated into 200 ml of NEP-glucose medium (supplemented with 0.2 mM CuSO4, if appropriate). The cultures were incubated with shaking at 27 ° C for 2 days, after which each was inoculated into 2 liters of the same medium. After allowing to grow for 3 days at 27 ° C, the cells were harvested by centrifugation and washed twice with 0.1 M phosphate / citrate buffer, pH 6.4, before disrupting the cells with a Braun homogenizer. Supernatants were further treated as described above, except that each supernatant was dialyzed overnight against 2 x 21 0.1 M phosphate / citrate buffer, pH 6.4. Crude cell extracts of these three 23,84624 NCYC 240 yeasts were then subjected to β-glucanase experiments according to Hinchliffern and Box (1984).

Nämä kokeet osoittivat NCYC 240 (pEHBIO)-hiivan soluttomiin uutteisiin liittyvän β-glukanaasiaktiivisuuden (1,17 nanomoolia pelkistävää sokeria vapautui ohran β-glukaanista minuutissa proteiinin milligrammaa kohden 40°C:ssa ja pH:n ollessa 6,2), ja aktiivisuuden puuttumisen sekä NCYC 240 (pETl3:l)- että NCYC 240-hiivan soluttomista uutteista.These experiments showed β-glucanase activity associated with cell-free extracts of yeast NCYC 240 (pEHBIO) (1.17 nanomoles of reducing sugar was released from barley β-glucan per minute per milligram of protein at 40 ° C and pH 6.2), and no activity from cell-free extracts of both NCYC 240 (pET13: 1) and NCYC 240 yeast.

Näin saatu hiivan transformantti, joka tunnistettiin NCYC 240 (pEHBIO):ksi, on tallennettu hiivakokoelmaan National Collection of Yeast Cultures, Colney Lane, Norwich NR47AU, Englanti,'joulukuun 12.päivänä 1984, numerolla 1546.The yeast transformant thus obtained, identified as NCYC 240 (pEHBIO), is deposited in the Yeast Collection of the National Collection of Yeast Cultures, Colney Lane, Norwich NR47AU, England, on December 12, 1984, under number 1546.

NCYC 240 (pEHBIO)-hiivan näyte viljeltiin edellä esitetyllä tavalla, ja sitä käytettiin panimoprosessissa, joka on sama kuin edellä NCYC 240 (pET13:1)-hiivan yhteydessä esitetty prosessi. Prosessista saatiin olutta, joka oli juotavaksi kelpaavaa, ja joka ei olennaisesti sisältänyt endo-1,3-1,4-6-D-glukanaasia. Panimoprosessista peräisin olevan hiivan todettiin sisältävän pEHBIO-plasmidin, joka määrää β-glukanaasin tuottamisen (1 nano-mooli pelkistäviä sokereita vapautui ohran β-glukaanista minuutissa proteiinin milligrammaa kohden 40°C:ssa ja pH:n ollessa 6,4), joten osa hiivasta voitiin kierrättää takaisin (eli käyttää myöhemmissä panimoprosesseissa) ja osaa hiivasta voitiin käyttää entsyymin lähteenä. Lisäksi panimoprosessista peräisin olevan NCYC 240 (pEHBIO)-hiivan raakasolu-uutteet sisältävät sekä β-lak-tamaasientsyymin aktiivisuutta (2,33 nanomoolia Nitrocefin 87/312:ta tuhoutui minuutissa proteiinin milligrammaatohden 37°C:ssa ja pH:n ollessa 7,0) että 8-glukanaasientsyymin aktiivisuutta. Tämä osoittaa mahdollisuuden tuottaa samanaikaisesti useampaa kuin yhtä heterologista proteiinia geneettisesti muunnetussa panimohiivassa, kuten NCYC 240-hiivassa.A sample of NCYC 240 (pEHBIO) yeast was cultured as described above and used in a brewing process identical to that described above for NCYC 240 (pET13: 1) yeast. The process yielded a drinkable beverage that was substantially free of endo-1,3-1,4-6-D-glucanase. Yeast from the brewing process was found to contain the plasmid pEHBIO, which determines the production of β-glucanase (1 nanomolar of reducing sugars was released from barley β-glucan per minute per milligram of protein at 40 ° C and pH 6.4), so part of the yeast could be recycled (i.e. used in subsequent brewing processes) and part of the yeast could be used as a source of enzyme. In addition, crude cell extracts of yeast NCYC 240 (pEHBIO) from the brewing process contain both β-lactamase enzyme activity (2.33 nanomoles of Nitrocefin 87/312 were destroyed per minute at 37 ° C and pH 7.0 per milligram of protein). ) and the activity of the enzyme 8-glucanase. This indicates the potential for the simultaneous production of more than one heterologous protein in a genetically modified brewer's yeast, such as NCYC 240 yeast.

B. subtilis-bakteerista saatua endo-1,3-1,4-β-D-glukanaasia markkinoidaan tällä hetkellä entsyymivalmisteena, jota voidaan käyttää epätoivotun B-glukaanin läsnäoloon liittyvien vaikeuksien poistamiseen. Näin ollen tätä edellä kuvattua menetelmää voidaan käyttää tähän samaan tarkoitukseen sopivan entsyymin tuottamiseen.Endo-1,3-1,4-β-D-glucanase from B. subtilis is currently marketed as an enzyme preparation that can be used to overcome the difficulties associated with the presence of unwanted β-glucan. Thus, this method described above can be used to produce an enzyme suitable for this same purpose.

Claims (9)

1. Förfarande för framställning av etanol ooh ett protein eller en peptid, som är heterolog tili jäst, vilket omfattar att man fermenterar ett vattenhaltigt sockerhaltigt medium med en jäst, varefter man utvinner etanolen och andra sä bildade produkter, kännetecknat av att man fermenterar det vattenhaltiga, sockerhaltiga mediet med en industriel genetiskt manipulerad modifikation av en Saccharomyces cerevisiae- eller S. carlsbergensis -jäststam, som är kapabel att utvinna ett heterologt protein eller peptid, etanolen utvinns i form av en vattenhaltig vätska, som är i huvudsak fri frän jäst och frän nämnda heterologa protein eller peptid och som innehäller i huvudsak allt vatten och etanol frän det fermenterade mediet, och nämnda heterologa protein eller peptid erhälles som protein eller peptid kvarhällen i den jäst som producerats under fermentationen.A process for the production of ethanol and a protein or peptide which is heterologous to yeast, comprising fermenting an aqueous sugar-containing medium with a yeast, then extracting the ethanol and other so-formed products, characterized by fermenting the aqueous , the sugar-containing medium with an industrial genetically engineered modification of a Saccharomyces cerevisiae or S. carlsbergensis yeast strain capable of extracting a heterologous protein or peptide, the ethanol is extracted in the form of an aqueous liquid which is essentially free from yeast and from said heterologous protein or peptide and containing substantially all water and ethanol from the fermented medium, and said heterologous protein or peptide is obtained as the protein or peptide residue in the yeast produced during the fermentation. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den nämnda vattenhaltiga vätskan är drickbar. 26 84624Process according to Claim 1, characterized in that said aqueous liquid is drinkable. 26 84624 3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att etanolen utvinns frän det fermenterade mediet i form av ett etanoldestillat.Process according to claim 1, characterized in that the ethanol is extracted from the fermented medium in the form of an ethanol distillate. 4. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat av att det vattenhaltiga, sockerhaltiga mediet innehäller maltos som det huvudsakligen närvarande sockret.4. Process according to claim 2, characterized in that the aqueous sugar-containing medium contains maltose as the sugar mainly present. 5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat av att det vattenhaltiga, sockerhaltiga mediet är en kornmaltbase-rad ölvört.Process according to claim 4, characterized in that the aqueous sugar-containing medium is a barley malt-based beer wort. 6. Förfarande enligt patentkravet 2, 4 eller 5, kännetecknat av att fermentationen utförs vid 8-25°C.Process according to claim 2, 4 or 5, characterized in that the fermentation is carried out at 8-25 ° C. 7. Förfarande enligt patentkravet 3, kännetecknat av att det vattenhaltiga, sockerhaltiga mediet är ett fermenta-tionsmedium för produktion av drickbar destillerad etanol eller motoretanol.Process according to claim 3, characterized in that the aqueous sugar-containing medium is a fermentation medium for the production of potable distilled ethanol or motor ethanol. 8. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat av att mediet är baserat pä säd, potatis, kassava, sockerrör eller sockerbeta, eventuellt förbehandlade för att omvandla cel-lulosa och/eller stärkelse däri tili fermenterbara socker.Process according to claim 7, characterized in that the medium is based on cereals, potatoes, cassava, sugarcane or sugar beet, optionally pretreated to convert cellulose and / or starch therein into fermentable sugars. 9. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknat av att fermentationen är en i huvudsak anaerob fermentation.Process according to any of claims 1-8, characterized in that the fermentation is a substantially anaerobic fermentation.
FI850381A 1985-01-29 1985-01-29 Process for producing ethanol and a protein or peptide FI84624C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI850381A FI84624C (en) 1985-01-29 1985-01-29 Process for producing ethanol and a protein or peptide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI850381A FI84624C (en) 1985-01-29 1985-01-29 Process for producing ethanol and a protein or peptide
FI850381 1985-01-29

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI850381A0 FI850381A0 (en) 1985-01-29
FI850381L FI850381L (en) 1986-07-30
FI84624B FI84624B (en) 1991-09-13
FI84624C true FI84624C (en) 1991-12-27

Family

ID=8520283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI850381A FI84624C (en) 1985-01-29 1985-01-29 Process for producing ethanol and a protein or peptide

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI84624C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI850381A0 (en) 1985-01-29
FI850381L (en) 1986-07-30
FI84624B (en) 1991-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI86079C (en) Process for producing ethanol and a protein or peptide which is heterologous to yeast
Van Vuuren et al. Killer yeasts in the wine industry: a review
US5024941A (en) Expression and secretion vector for yeast containing a glucoamylase signal sequence
US5422267A (en) Industrial yeast comprising an integrated glucoamylase gene
JP2000516476A (en) Cells with DNA insertion mutations producing altered amounts of polypeptide
JPH0438394B2 (en)
Benítez et al. Development of new strains for the food industry
EP0147198B1 (en) Fermentation processes and their products
WO2019128454A1 (en) Novel trichoderma and application thereof
Watari et al. Construction of flocculent brewer's yeast by chromosomal integration of the yeast flocculation gene FLO1
EP0248637A2 (en) Induction of galactose regulated gene expression in yeast
Casey Yeast selection in brewing
CA1340101C (en) Amylolytic enzymes producing microorganisms, constructed by recombinant dna technology and their use for fermentation processes
FI84624C (en) Process for producing ethanol and a protein or peptide
JP3822415B2 (en) Yeast mutant for alcoholic beverage production and method for producing alcoholic beverages using the yeast mutant
JP2002531121A (en) Glucoamylase having N-terminal extension
US7132522B1 (en) Regulatory sequences and expression cassettes for yeasts, especially for kluyveromyces
CN113755509A (en) Lysophospholipase variant, construction method thereof and expression in aspergillus niger strain
US6214577B1 (en) Yeast vectors conferring antibiotic resistance
JP5507062B2 (en) High expression promoter
FI89724B (en) Method for production of &amp;alpha-galactosidase producing yeast strains, &amp;alpha-galactosidase producing yeast strain, and industrial methods for utilization of such yeast strains
Durieux et al. Applied microbiology
JP3676943B2 (en) Yeast mutant for alcoholic beverage production and method for producing alcoholic beverages using the yeast mutant
CA2083694A1 (en) Marker for yeast strain identification
KR100328639B1 (en) Method of mass production for glucose oxidase

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: DELTA BIOTECHNOLGY LIMITED