JP2019511926A

JP2019511926A - ベータ−ラクタマーゼ変異体

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Publication number: JP2019511926A
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Inventors: ドゥ・ギュンツブール，ジャン; ドキエル，ジャン−デニス
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Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2019-05-09
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Abstract

本発明は、ベータ−ラクタマーゼ活性を有する単離ポリペプチド及びポリペプチドをコードする核酸配列に関する。本発明の単離ポリペプチドは、改善された特性、例えば改善されたプロテアーゼ安定性、腸培地中での安定性、１つ以上の抗生物質に対する改善された活性、改善された特異的な活性、及び／又は宿主細胞における改善された産生などを伴うＶＩＭ−２変異体である。

Description

発明の分野
本発明は、ベータ−ラクタマーゼ活性を有する単離ポリペプチド及び該ポリペプチドをコードする核酸配列に関する。本発明の単離ポリペプチドは、改善された特性、例えば改善されたプロテアーゼ安定性、改善された固有安定性（例えば熱安定性など）、１つ以上のベータ‐ラクタム化合物（例えばベータ‐ラクタム系抗生物質など）に対する改善された活性、及び／又は宿主細胞における改善された産生などを伴う、ＶＩＭ型サブグループに属するサブクラスＢ１メタロ‐ベータ‐ラクタマーゼである。

発明の背景
多くの抗菌製品、特に抗生物質を細菌感染の処置において使用してもよい。しかし、抗生物質は、感染部位で病原体を攻撃するだけでなく、健康な被験体、特に腸において見出すことができる正常な細菌叢にも影響を及ぼす。５００を超える種からの１０兆を上回る細菌で構成される結腸共生細菌叢（結腸微生物菌とも呼ばれる）の抗生物質による改変によって、副作用、例えば耐性菌の選択及び耐性菌による潜在的なコロニー形成、正常な消化プロセスの破壊、日和見腸内病原体（例えばクロストリジウム・ディフィシル（Clostridium difficile）など）による腸でのコロニー形成及び感染、抗生物質に関連付けられる下痢又は腸内菌共生バランス失調に関連する他の疾患などを招きうる。これらの副作用は、腸、特に回腸遠位部及び結腸において残留抗生物質を分解することが可能な酵素を投与することにより低下させることができる。このアプローチは、特にＷＯ２００４／０１６２４８又はＵＳ２００５０２４９７１６に記載されている。

しかし、酵素は、多くの物理化学的因子、例えばそれらの分解を招くプロテアーゼの存在、温度、イオン強度、金属補因子の利用可能性、又はキレーターの存在などに感受性である脆弱な高分子である。さらに、改善された特異的な活性を伴う酵素は、それらの効率を増加させるため及び／又はそれを必要とする患者において残留抗生物質の効率的な分解を得るために使用する必要な量を低下させるために有利であろう。最後に、そのような抗生物質分解酵素のため、改善された産物収率を得ることが有利であろう。

発明の概要
本発明は、ＶＩＭ−２メタロ‐ベータ‐ラクタマーゼの新規変異体を提供する。具体的には、本発明は、ベータ−ラクタマーゼ活性を有するポリペプチドに関し、それは、配列番号１（その天然シグナルペプチドを伴わない野生型ＶＩＭ−２の配列である）に示されるアミノ酸配列と少なくとも７０%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。本発明のポリペプチドは、野生型ＶＩＭ−２酵素と比較し、以下の特性の１つ以上を有する：（ｉ）改善されたプロテアーゼ耐性、特に消化プロテアーゼ耐性、（ｉｉ）改善された安定性、特に腸環境中での熱安定性及び／又は安定性、（ｉｉｉ）ベータ‐ラクタムに対する改善された作用スペクトル（即ち、変異体がより多数のベータ‐ラクタム化合物、特にベータ‐ラクタム抗生物質を加水分解することができる）、（ｉｖ）１つ以上のベータ‐ラクタム化合物（例、１つ以上のベータ‐ラクタム抗生物質）に対する改善された酵素活性、特に減少した抗生物質不活性化時間の変換、及び（ｖ）改善された産生収率。より具体的には、本発明のポリペプチドは、位置３４において、並びに位置２２及び１３０より選択される少なくとも１つの位置において置換を含むＶＩＭ−２変異体であって、その位置は、配列番号１のＶＩＭ−２ベータ−ラクタマーゼのアミノ酸位置に対応する。

本発明の特定の実施形態では、ポリペプチドは、位置２２及び３４に、位置３４及び１３０に、又は位置２２、３４、及び１３０に置換を含む。

本明細書にはまた、位置２２、３４、及び１３０より選択される少なくとも１つの位置において置換を含むＶＩＭ−２変異体が開示され、それにおいて、その位置は、配列番号１のＶＩＭ−２ベータ−ラクタマーゼのアミノ酸位置に対応する。

本発明の特定の実施形態では、位置２２での置換はＱ２２Ｈ又はＱ２２Ｎである。別の実施形態では、位置３４での置換はＱ３４Ｒである。別の実施形態では、位置１３０での置換はＥ１３０Ｄである。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体を産生する細菌は、少なくとも１つのベータ‐ラクタム抗生物質（例えば、排他的ではないが、アンピシリン、ピペラシリン、チカルシリン、テモシリン、セファロチン、セフォキシチン、セフロキシム、セフォタキシム、セフタジジム、セフェピム、セフトリアキソン、セフタロリン、セフォテタン、イミペネム、メロペネム、及びエルタペネムなど）の最小阻止濃度（ＭＩＣ）に関して、標準的なインビトロ感受性テスト方法、例えば微量希釈ブロス方法（Clinical Laboratory Standard Institute, document M07-A10: Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically; Approved Standard - Tenth Edition）など使用して決定してもよい、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２を産生する同じ細菌のＭＩＣと比較して、改善された特性を提示しうる。本発明の文脈において、表現「最小阻害濃度（ＭＩＣ）に関する改善された特性」は、ＶＩＭ−２変異体を産生する細菌についての増加したＭＩＣを意味し、例えば、ＭＩＣは、野生型ＶＩＭ−２を産生する同じ細菌と比較して、２倍又はそれ以上増加した。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体はまた、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２と比較し、プロテアーゼ、特に消化プロテアーゼに対する耐性に関して改善された特性を提示しうるが、それは、精製プロテアーゼ（例えばトリプシン、キモトリプシンなど）を用いた、又は子豚、豚、他の哺乳動物（例えばヒト腸環境など）もしくは他の動物からの腸環境を用いたインキュベーション後での酵素活性（下に記載するインビトロ酵素アッセイを用いる）及び／又は完全性（例、質量分析を用いる）をモニターすることにより決定してもよい。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体はまた、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２と比較し、安定性（特に熱安定性）に関して改善された特性を提示しうるが、それは、タンパク質サンプル（粗抽出物を含む）を４５〜７５℃の範囲の温度で最大２時間にわたり、特に６５℃で４５分間にわたるインキュベート後の酵素残留活性をモニターすることにより決定してもよい。酵素残留活性をモニターするための代表的な手段は、例えば、以下に及び実施例のセクションに記載する手段を含む。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体はまた、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２と比較し、腸環境、特に空腸、回腸、及び盲腸の環境における安定性に関して、改善された特性を提示しうるが、それは、腸環境、例えば回腸環境中での異なる持続時間にわたるタンパク質サンプル（精製酵素を含む）のインキュベーション後での酵素残留活性をモニターすることにより決定してもよい。酵素残留活性をモニターするための代表的な手段は、例えば、以下に及び実施例のセクションに記載する手段を含む。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体はまた、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２により示される活性と比較し、１つ以上のベータ‐ラクタム基質（例えば特定のベータ‐ラクタム抗生物質など）に対するその触媒活性に関して、改善された特性を提示しうるが、それは、インビトロ酵素アッセイにより決定してもよく、それにおいて、ベータ‐ラクタム基質濃度（加水分解速度）の時間依存的変化を、野生型ＶＩＭ−２又はＶＩＭ−２変異体を含むタンパク質サンプルの存在において分光光度的にモニターする。

本発明に従ったＶＩＭ−２変異体はまた、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２の産生レベルと比較し、組換え細菌又は他の適切な宿主におけるその産生レベルの増加に関して、改善された特性を提示しうるが、それは、インビトロ酵素アッセイ、例えば野生型ＶＩＭ−２又はその変異体を産生する細菌培養物から得られた抽出物を用いて上に記載するように行われるアッセイにより決定してもよい。特定の実施形態では、抽出物は、細胞又は細菌の溶解後の粗抽出物として、或いは細胞（原核又は真核）培養培地（分泌された酵素の場合）中で得られる。全てのこれらの方法はまた、精製酵素で実施してもよい。

特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号３〜配列番号２２からなる群より選択される。

特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは、Ｖ１Ｍ置換をさらに含む、配列番号３〜１２のいずれか１つのＶＩＭ−２ベータ−ラクタマーゼの機能的変異体である。したがって、本発明はまた、配列番号１３〜２２に示されるアミノ酸配列を含む又はそれからなるポリペプチドに関する。

本発明はまた、本発明のＶＩＭ−２ポリペプチド変異体をコードする核酸配列、同を含む核酸構築物、本明細書に従った核酸配列又は核酸構築物を含む組換えウイルス又は宿主細胞（原核生物及び真核生物）、及びそれらの産生のための方法に関する。

本発明はさらに、本発明に従ったポリペプチド変異体を含む組成物に関する。特定の実施形態では、組成物は経口投与可能であり、それを必要とする被験体の腸の所望の部分においてポリペプチドを放出することができる。好ましくは、所望の部分は空腸、回腸、盲腸、又は結腸である。

さらなる実施形態では、本発明は、被験体に投与されて、それを必要とする前記被験体の腸の所望の部分においてポリペプチドを放出しうる、ポリペプチドを産生する組換え宿主細胞、原核生物もしくは真核生物、又は生物に関する。好ましくは、ポリペプチドは、回腸、盲腸、又は結腸、好ましくは盲腸又は結腸において放出される。

本発明のさらなる態様は、本発明に従ったポリペプチド及びベータ‐ラクタム化合物、例えばベータ‐ラクタム抗生物質の別々の、連続的な、又は同時の投与のためのパーツキットであって、パーツキットのポリペプチドに感受性である。特定の実施形態では、ポリペプチド及び抗生物質の両方を経口投与可能である。別の実施形態では、ポリペプチド及び抗生物質を異なる経路により投与し、例えば、ポリペプチドは経口投与可能であり、抗生物質は、例えば静脈内注射、動脈内注射、筋肉内注射、皮下注射、又は腹腔内注射などの注射により非経口投与可能である。特定の実施形態では、ポリペプチドは抗生物質の前又は後、特に前に投与する。

本発明はまた、本発明のポリペプチドを実施する治療の方法に関する。このように、本発明は、医薬としての使用のためのＶＩＭ−２変異体である本発明のポリペプチドを提供する。それは、より具体的には、それを必要とする被験体においてベータ‐ラクタム抗生物質を不活性化するための方法における、前記ポリペプチド又は組成物又は同を含むパーツキットの使用を提供する。本発明はまた、ベータ‐ラクタム抗生物質に感受性である細菌により起こされる細菌感染の処置のための方法における、本発明のポリペプチド、組成物、又はパーツキットの使用に関する。特に、細菌感染は、本発明のポリペプチド及び前記ポリペプチドに感受性であるベータ‐ラクタム抗生物質との組み合わせを使用して処置され、それにより感染をベータ‐ラクタム抗生物質のおかげで処置するのに対し、任意の不要な残留抗生物質は、本発明のポリペプチドのおかげで、腸から、特定の実施形態では、具体的には空腸、回腸、盲腸、及び結腸から排除される。この特定の実施形態では、ポリペプチドは、好ましくは、そのような細菌感染処置を必要とする被験体の腸の所望の部分においてポリペプチドを放出することができる組成物中に処方し、それにおいて、腸の所望の部分は、好ましくは空腸、回腸、盲腸、又は結腸、最も好ましくは回腸、盲腸又は結腸である。ポリペプチドは、そのような細菌感染処置を必要とする被験体に経口投与される組換え宿主細胞（原核生物又は真核生物）又は生物により産生させてもよく、腸の所望の部分、特に回腸、盲腸、又は結腸においてポリペプチドを放出させる。

発明の詳細な説明
本発明は、ＶＩＭ−２メタロ‐ベータ‐ラクタマーゼの新規変異体を提供する。従って、本発明のポリペプチドの配列は、配列番号１と比較して少なくとも２つのアミノ酸改変によりＶＩＭ−２とは異なる点において、配列番号１に示すＶＩＭ−２の配列と同一ではない。

配列番号１に示す配列は、Ｎ末端シグナルペプチド切断を受けた野生型ＶＩＭ−２のアミノ酸配列である（即ち、そのシグナルペプチドを伴わない野生型ＶＩＭ−２の配列）。
配列番号１：

この配列は、このように、そのＮ末端でのバリン残基で開始する。しかし、本発明の特定の実施形態では、この第１のバリン残基をメチオニン残基により置換してもよい。例えば、ＶＩＭ−２タンパク質又はその変異体が、発現カセットからのＮ末端シグナルペプチドを伴わずに産生される場合、メチオニン残基をコードする開始コドンを、バリン残基をコードするコドンの代わりに、ＶＩＭ−２又はＶＩＭ−２変異体コード遺伝子中に導入してもよい。したがって、本発明の特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは、Ｖ１Ｍ置換を含む。

本発明のポリペプチドは、配列番号１に示すアミノ酸配列と少なくとも７０%の配列同一性を共有し、前記ポリペプチドは野生型ＶＩＭ−２酵素と比較して以下の特性の１つ以上を有する：（ｉ）プロテアーゼ（特に消化プロテアーゼ）に対する改善された耐性、（ｉｉ）改善された安定性（特に、熱安定性及び／又は腸環境での安定性）、（ｉｉｉ）ベータ‐ラクタム化合物、特にベータ‐ラクタム抗生物質に対する改善された作用スペクトル（即ち、本発明のポリペプチドは、野生型ＶＩＭ−２酵素と比較してより多数の異なるベータ‐ラクタム化合物（例えば抗生物質など）を不活性化することができ、又はそれは、野生型ＶＩＭ−２酵素に感受性ではないベータ‐ラクタム化合物を不活性化することができる）、（ｉｖ）改善された酵素活性（特に、抗生物質不活性化時間の減少）、及び（ｖ）改善された産生収率。

本発明の変異体ポリペプチドは、位置３４に、並びに位置２２及び１３０より選択される少なくとも１つの位置に置換を含み、それにおいて、その位置は、配列番号１に示すアミノ酸位置に対応する。本発明の特定の実施形態では、ポリペプチドは、位置２２及び３４で、又は位置３４及び１３０で置換を含み、それにおいて、その位置は、配列番号１に示すアミノ酸位置に対応する。特定の実施形態では、本発明の変異体ポリペプチドは、位置２２、３４、及び１３０より選択される少なくとも２つの位置に置換を含む。さらなる実施形態では、本発明の変異体ポリペプチドは、位置２２、３４、及び１３０に改変を含み、それにおいて、その位置は、配列番号１のＶＩＭ−２ベータ−ラクタマーゼのアミノ酸位置に対応する。

本発明の特定の実施形態では、位置２２での置換はＱ２２Ｈ又はＱ２２Ｎである。他の実施形態では、位置３４での置換はＱ３４Ｒである。別の実施形態では、位置１３０での置換はＥ１３０Ｄである。

特定の実施形態では、変異体ポリペプチドは以下の置換を含む：
Ｑ２２Ｈ、Ｎ；及び
Ｑ３４Ｒ；及び
Ｅ１３０Ｄ。

本発明の文脈では、番号付けされた位置の後のコンマは、前記位置での代替の改変を示す。例えば、「２２Ｈ、Ｎ」は、配列番号１中の位置２２でのアミノ酸がＨ又はＮにより置換されうることを意味する。

腸内安定性、及び様々なベータ‐ラクタム系抗生物質に対する特異的な活性を向上させるための特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは２２Ｎ及び３４Ｒ置換を含む。

腸内安定性、及び様々なベータ‐ラクタム系抗生物質に対する特異的な活性を向上させるための特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは２２Ｈ及び３４Ｒ置換を含む。

腸内安定性、及び様々なベータ‐ラクタム系抗生物質に対する特異的な活性を向上させるための特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは３４Ｒ及び１３０Ｄ置換を含む。

腸内安定性、及び様々なベータ‐ラクタム系抗生物質に対する酵素活性を改善するための特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは２２Ｈ、３４Ｒ、及び１３０Ｄ置換を含む。

腸内安定性、及び様々なベータ‐ラクタム系抗生物質に対する特異的な活性を向上させるための特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは２２Ｎ、３４Ｒ、及び１３０Ｄ置換を含む。

本発明では、アミノ酸は、下の表に要約するように、周知の３文字コード又は１文字コードのいずれかを使用して表す。

本発明に従い、ベータ−ラクタマーゼは、ベータ−ラクタマーゼ活性を有するポリペプチド、即ち、ベータ‐ラクタム系抗生物質（例、ペニシリン、セファロスポリン、カルバペネム、ペナムスルホン）のような化合物などに見出されるベータ‐ラクタム環のアミド結合の不可逆的な加水分解を触媒する酵素であって、その抗菌活性を欠く加水分解分子を生成する。

本発明の文脈では、ＶＩＭ−２ベータ−ラクタマーゼは、配列番号１に示す配列を有するポリペプチドである。この酵素は、２０００年にPoirelらにより記載されており（Characterization of VIM-2, a carbapenem-hydrolyzing metallo-beta-lactamase and its plasmid- and integron-borne gene from a Pseudomonas aeruginosa clinical isolate in France; Antimicrob. Agents Chemother. 2000 ; 44(4): 891-7）、２００３年にDocquierらによりさらに特徴付けられている（On functional and structural heterogeneity of VIM-type metallo-beta-lactamases. J. Antimicrob. Chemother. 2003; 51 :257-266）。

本発明のＶＩＭ−２変異体の活性は、多数のアッセイによりテストされうる。例えば、インビトロ酵素アッセイを実施し、それにおいて、ベータ‐ラクタム化合物の加水分解速度を、野生型ＶＩＭ−２又はＶＩＭ−２変異体を含むタンパク質サンプルの存在において分光光度的に決定する。具体的には、溶液中のベータ‐ラクタム化合物及び／又はその加水分解産物の濃度（適切な緩衝液、例えば５０μM ＺｎＳＯ_４を添加した５０mM ＨＥＰＥＳ緩衝液ｐＨ７．５などを使用する）を、基質及び／又は産物の最大吸光度に対応する波長でＵＶ可視分光光度計又はマイクロウェルプレートリーダーにおいて追跡調査することができる。ベータ−ラクタマーゼの存在において、ベータ‐ラクタム基質及び／又は産物の濃度の時間依存的変化は、このように、反応速度に対応する。初期加水分解速度（［Ｓ］_ｔ ≒ ［Ｓ］_０）を測定する場合、この反応速度（μM/分又はμM/秒で表す）は、アッセイサンプル中の酵素濃度に正比例する。さらに、初期基質濃度での初期速度の変化をＨｅｎｒｉ−Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ−Ｍｅｎｔｅｎの式により特徴付けし、特定のベータ‐ラクタム化合物の加水分解についての酵素の動態パラメーター（kcat及びKM）を算出することが可能になる。このように、そのような酵素アッセイにおいて決定される加水分解の初期速度の測定によって、ＶＩＭ−２変異体を含むサンプルの特性、例えば特異的基質に対するその選択的活性又はサンプル中でのその相対存在量などを特徴付けることが可能になる。

特定の実施形態では、本発明のポリペプチドを単離しうる。本発明の文脈では、本明細書で使用する用語「単離された」は、少なくとも２０%純粋、好ましくは少なくとも４０%純粋、より好ましくは少なくとも６０%純粋、さらにより好ましくは少なくとも８０%純粋、最も好ましくは少なくとも９０%純粋、さらに最も好ましくは少なくとも９５%純粋である（ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより決定する）。特に、ポリペプチドは「本質的に純粋な形態」である、即ち、ポリペプチド調製物が自然に会合している他の生化学的成分（例えばポリヌクレオチド、多糖類、及びポリペプチドなど）を本質的に含まないことが好ましい。これは、例えば、周知の組換え方法を用いることにより、及び古典的な精製方法によりポリペプチドを調製することにより達成されうる。

２つのアミノ酸配列間の関連性をパラメータの「同一性」により記載する。本発明の目的のために、２つのアミノ酸配列のアラインメントを、ＥＭＢＯＳＳパッケージ（ｈｔｔｐ：／／ｅｍｂｏｓｓ．ｏｒｇ）バージョン２．８．０からのＮｅｅｄｌｅプログラムを使用することにより決定する。Ｎｅｅｄｌｅプログラムによって、Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453において記載されるグローバルアラインメントアルゴリズムが実施される。使用する置換マトリックスはＢＬＯＳＵＭ６２であり、ギャップ開始ペナルティは１０であり、ギャップ伸長ペナルティは０．５である。

本発明のアミノ酸配列と特許請求の範囲において言及するアミノ酸配列（配列番号１）の間での同一性の程度を、「本発明の配列」の長さ又は配列番号１の長さのいずれか短い方により除した２つの配列のアライメントにおける正確な一致数として算出する。結果をパーセント同一性で表す。

正確な一致は、「本発明の配列」及び配列番号１が、アラインメントの同じ位置において同一のアミノ酸残基を有する場合に生じる。配列の長さは、配列中のアミノ酸残基の数である（例、配列番号１のアミノ酸１〜２４０の長さは２４０である）。

本発明の特定の実施形態では、配列番号１に対するそれらの特定のペプチドの同一性の程度は、少なくとも７０%、７５%、８０%、８５%、９０%、９１%、９２%、９３%、９４%、９５%、９６%、９７%、９８%、又は少なくとも９９%である。さらに他の実施形態では、配列番号１に対するそれらの同一性の程度は、少なくとも８８．７%、８９．１%、８９．５%、８９．８%、９０．２%、９０．６%、９１%、９１．４%、９１．７%、９２．１%、９２．５%、９２．９%、９３．２%、９３．６%、９４%、９４．４%、９４．７%、９５．１%、９５．５%、９５．９%、９６．２%、９６．６%、９７%、９７．４%、９７．７%、９８．１%、９８．５%、９８．９%、９９．２%、又は少なくとも９９．６%である。

当然、本発明のＶＩＭ−２変異体は、配列番号１と比べて、上で具体的に特定した位置とは異なる位置において多数の改変をさらに含みうる。さらなる改変は、アミノ酸置換、欠失、又は挿入、ならびに任意の数のそのような改変の組み合わせを含みうる。特定の実施形態では、本発明のＶＩＭ−２変異体のそのような改変には、上で特定したものに加えて、タンパク質のアミノ末端又はカルボキシ末端におけるアミノ酸欠失が含まれる。例示的な非限定的な実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号１と比較し、タンパク質のカルボキシ末端に位置付けられる１、２、３、４、５、６、又は７つのアミノ酸が欠失しうる。好ましい実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号１の位置２３７からのカルボキシ末端切断を提示する。本発明の文脈では、これは、配列番号１のアミノ酸残基２３７〜２４０が、結果として得られる本発明のポリペプチドには存在しないことを意味する。別の実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号１の残基２３６〜２４０のカルボキシ末端切断を提示する。別の実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号１の残基２３５〜２４０のＣ末端切断を提示する。別の例示的な非限定的な実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号１と比較し、即ち、Ｎ末端シグナルペプチド切断を受けた野生型ＶＩＭ−２の配列（即ち、そのシグナルペプチドを伴わない野生型ＶＩＭ−２の配列）と比較し、１つ以上のアミノ酸（例えばタンパク質のアミノ末端に位置付けられる１、２、３、４、５、６、又は７つのアミノ酸）が欠失していてもよい。この実施形態の特定の変異体では、配列番号１と比較してアミノ末端に位置付けられる１つ以上のアミノ酸が欠失した（又は、他の記載では、切断を有する）ポリペプチドは、下に定義する挿入又は伸長（例えばタグ又はシグナルペプチドなど）をさらに含みうる。

本発明の文脈では、用語「挿入」は、アミノ末端伸長及び／又はカルボキシ末端伸長もカバーすることを意図する。特定の実施形態では、Ｎ末端伸長は、本発明のポリペプチドへのシグナルペプチドの付加を含みうる。これは、アミノ酸配列ＭＦＫＬＬＳＫＬＬＶＹＬＴＡＳＩＭＡＩＡＳＰＬＡＦＳ（配列番号２）を有する野生型ＶＩＭ−２の天然シグナルペプチド、又は野生型ＶＩＭ−２の天然シグナルペプチドと比較した場合に置換Ｌ９Ｓ、Ｌ９Ｆ、Ｌ９Ｗ、Ｖ１０Ｉ、Ｌ１２Ｃ、Ａ１４Ｖ、Ｉ１６Ｔ、Ｍ１７Ｌ、Ｉ１９Ｍ、Ｉ１９Ｔ、Ｆ２５Ｃのいずれかを有する改変シグナルペプチド、又は上で言及する置換の任意の組み合わせ、又は任意の他の適当なシグナルペプチド、又はその両方を含みうる。

代表的なＮ末端又はＣ末端の伸長は、非天然アミノ酸、例えば野生型ＶＩＭ−２又はその任意の変異体との融合においてクローニングされたＤＮＡ断片によりコードされる「タグ」ペプチドなどの付加を含みうるが、それによって、本発明のポリペプチドの同定及び／又は精製が促進される。そのような適当なタグは、例えば、当技術分野で周知のように、ヒスチジンタグ（６×Ｈｉｓ）又はグルタチオン‐Ｓ‐トランスフェラーゼ又はマルトース結合タンパク質を含みうる。

本発明に従ったポリペプチドは、同じ抗生物質について配列番号１の野生型ＶＩＭ−２により示される特異的な活性と比較して改善された所与のベータ‐ラクタム系抗生物質についての特異的な活性を提示しうる。特定の実施形態では、特異的な活性は、本発明のポリペプチドを含むタンパク質サンプルの単位時間あたり及び１mgあたりの加水分解基質のnmoleで表され、実施例のセクションで明らかにした同じ手順を使用して決定し、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２の特異的な活性と比べて、少なくとも１０５%である。さらなる実施形態では、本発明のポリペプチドの相対特異的な活性は、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２の特異的な活性とさらに比べて、少なくとも１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３５０、４００、５００、６００、７００、８００、又はさらには少なくとも１６００%である。

さらなる特定の実施形態では、本発明のポリペプチドは、配列番号３〜２２のいずれか１つのアミノ酸配列、又はベータ−ラクタマーゼ活性を有するその断片（例えば、配列番号３〜２２のいずれか１つのポリペプチドと比較して１、２、３、４、５、６、又は７つ、或いは７つ以上のＣ末端アミノ酸を欠く断片など）、特にアミノ酸２３７〜２４０、２３６〜２４０、又は２３５〜２４０を欠く断片（上に記載するとおり）を含む、又はそれからなる。この実施形態の変形では、シグナルペプチドを伴わないポリペプチドは、さらなるアミノ酸置換を含みうる。この実施形態の変形では、ポリペプチドは、そのＮ末端にシグナルペプチドをさらに含む（例えば、配列番号２に示すシグナルペプチド又は上に定義するその任意の変異体）。

本発明はまた、本発明のＶＩＭ−２ポリペプチド変異体をコードする核酸配列を含む核酸分子に関する。

用語「単離された核酸配列」は、他の核酸配列を実質的に含まない、例えば、少なくとも約２０%純粋、好ましくは少なくとも約４０%純粋、より好ましくは少なくとも約６０%純粋、さらにより好ましくは少なくとも約８０%純粋、最も好ましくは少なくとも約９０%純粋である（アガロースゲル電気泳動又は任意の他の適当な方法により決定される）核酸配列を指す。例えば、単離された核酸配列は、その天然の位置から、それが複製される異なる部位に核酸配列を再配置するために、遺伝子工学において使用される標準的なクローニング手順により得ることができる。クローニング手順は、ポリペプチドをコードする核酸配列を含む所望の核酸断片の切除及び単離、ベクター分子中への断片の挿入、並びに組換えベクターの宿主細胞への組み込み（ここで、核酸配列の複数のコピー又はクローンが複製される）を含みうる。核酸配列は、ゲノム、ｃＤＮＡ、ＲＮＡ、半合成、合成起点、又はそれらの任意の組み合わせでありうる。

本発明の核酸配列は、少なくとも１つの変異を、配列番号１の野生型ＶＩＭ−２又はその部分配列をコードする鋳型配列中に導入することにより調製することができ、それにおいて、その変異核酸配列は変異体ＶＩＭ−２ポリペプチドをコードする。１つのヌクレオチドを別のヌクレオチドと交換するための核酸配列中への変異の導入は、当技術分野において公知の方法のいずれか、例えば、部位特異的変異誘発により、ランダム変異誘発により、又はドープ、スパイク、もしくは局在化ランダム変異誘発により達成しうる。

ランダム変異誘発は、問題において示すアミノ酸配列に翻訳された遺伝子の少なくとも３つの部分、又は遺伝子全体内で、局在化又は領域特異的ランダム変異誘発として適切に実施する。変異誘発をオリゴヌクレオチドの使用により実施する場合、オリゴヌクレオチドを、変化させるべき位置でのオリゴヌクレオチドの合成の間に３つの非親ヌクレオチドを用いてドープ又はスパイクしうる。ドーピング又はスパイキングを、不必要なアミノ酸についてのコドンが回避されるように実施してもよい。ドープされた又はスパイクされたオリゴヌクレオチドを、任意の技術により、例えば、ＰＣＲ、ＬＣＲ、又は任意のＤＮＡポリメラーゼ及びリガーゼ、又は他のＤＮＡプロセッシング／修飾酵素（例えばトポイソメラーゼなど）を適宜使用して、ポリペプチドをコードするＤＮＡ中に組み込むことができる。

好ましくは、ドーピングは、「一定ランダムドーピング」を使用して行い、それにおいて、各々の位置における野生型及び変異のパーセンテージが予め定められている。さらに、ドーピングは、特定のヌクレオチドの導入を優先させてもよく、それにより、１つ以上の特定のアミノ酸残基の導入を優先させる。ドーピングは、例えば、各々の位置において９０%野生型及び１０%変異の導入を可能にするように作製しうる。ドーピング計画の選択における追加の考慮事項は、遺伝的ならびにタンパク質−構造的制約に基づく。

ランダム変異誘発は、有利には、問題の親ＶＩＭ−２配列の一部に局在化してもよい。これは、例えば、酵素の特定の領域が、酵素の所定の特性のために特に重要であると同定された場合に有利でありうる。

本発明の変異体を提供するための代替方法は、例えば、ＷＯ９５／２２６２５又はＷＯ９６／００３４３に記載されている遺伝子シャッフリング、及びＥＰ８９７９８５に記載されているコンセンサス誘導プロセスを含む。

本発明は、さらに、制御配列と適合する条件下で適切な宿主細胞中でコード配列の発現を指示する、１つ以上の制御配列に動作可能に連結された本発明の核酸配列を含む核酸構築物に関する。用語「発現」は、ポリペプチドの産生において含まれる任意の工程（転写、転写後修飾、翻訳、翻訳後修飾、及び分泌を含むが、これらに限定しない）を含むと理解される。

本明細書で使用する用語「核酸構築物」は、天然に生じる遺伝子から単離された、又は本来なら自然に存在しないであろう様式で核酸のセグメントを含むように改変された核酸分子（一本鎖又は二本鎖のいずれか）を指す。用語「核酸構築物」は、核酸構築物が本発明のコード配列の発現のために要求される制御配列を含む場合、用語「発現カセット」と同義である。特定の実施形態では、核酸構築物又は発現カセットは、プラスミド（例えば発現プラスミドなど）内に含まれる。

用語「制御配列」は、本明細書において、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現のために必要な又は有利な全ての成分を含むと定義する。各々の制御配列は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に対して天然又は外来でありうる。そのような制御配列は、リーダー、オペレーター、プロペプチド配列、プロモーター、転写開始配列、翻訳開始配列、シグナルペプチド配列、翻訳終結配列、ポリアデニル化配列、及び転写ターミネーターを含むが、これらに限定しない。最低でも、制御配列は、プロモーター、及び転写終結シグナル、並びに翻訳開始及び終結シグナルを含む。制御配列には、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のコード領域と制御配列との連結を促進する特異的制限部位を導入する目的ためのリンカーを提供しうる。

用語「動作可能に連結された」は、本明細書において、制御配列がポリペプチドのコード配列の発現に向けるように、制御配列がポリヌクレオチド配列のコード配列に対して適当な位置に置かれる配置を意味する。

本明細書において使用する場合、用語「コード配列」（ＣＤＳ）は、そのタンパク質産物のアミノ酸配列を直接的に特定するヌクレオチド配列を意味する。コード配列の境界は、一般的に、ＡＴＧ開始コドン又は代替開始コドン（例えばＧＴＧ及びＴＴＧなど）で始まり、通常は終止コドン（例えばＴＡＡ、ＴＧＡ、又はＴＡＧなど）で終結するオープンリーディングフレームにより決定される。コード配列はＤＮＡ、ｃＤＮＡ中にありうる；それは天然、半合成、又は合成でありうる；それはまた、非天然又は修飾ヌクレオチドを含みうる。

用語「発現」は、ポリペプチドの産生に含まれる任意の工程（転写、転写後修飾、翻訳、翻訳後修飾、及び分泌を含むが、これらに限定しない）を含む。

用語「発現ベクター」は、本明細書において、その発現を提供する追加のヌクレオチドに動作可能に連結された、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む線状又は環状ＤＮＡ分子として定義する。

本発明のポリペプチドをコードする核酸配列は、典型的にはプロモーター、オペレーター、リボソーム結合部位、翻訳開始シグナル、及び場合により、リプレッサー遺伝子又は種々のアクチベーター遺伝子をコードする制御配列を含む発現ベクターを使用して発現させることができる。

本発明に従ったポリペプチドをコードするＤＮＡ配列を保有する組換え発現ベクターは、組換えＤＮＡ手順に便利に供されうる任意のベクターでありうるが、ベクターの選択は、それが導入される宿主細胞にしばしば依存する。ベクターは、宿主細胞中に導入された場合、宿主細胞ゲノム中に組み込まれ、それが組み込まれた染色体と一緒に複製されるものでありうる。それはまた、自律的に複製する染色体外ＤＮＡ分子（例えばプラスミドなど）として細胞中に残っていてもよい。

本発明はさらに、本発明の核酸配列又は核酸構築物を含む宿主細胞に関する。「宿主細胞」は、本明細書で使用するように、本発明のポリヌクレオチドを含む核酸構築物を用いた形質転換、トランスフェクション、形質導入、感染などに感受性のある任意の細胞型、原核生物、又は真核生物を含む。

本発明はまた、本発明のポリヌクレオチドを含む組換え宿主細胞に関し、それは、ポリペプチドの組換え産生において有利に使用される。本発明のポリヌクレオチドを含むベクターを宿主細胞中に導入し、ベクターは染色体組込み体として、又は自己複製染色体外ベクターとして維持される。用語「宿主細胞」は、複製の間に生じる変異のため、親細胞と同一ではない親細胞の任意の子孫を包含する。宿主細胞の選択は、ポリペプチドをコードする遺伝子及びその供給源に大きく依存するであろう。

宿主細胞は、単細胞生物又は多細胞生物にありうる、又はそれから由来しうる、及び原核生物又は真核生物でありうる。

有用な単細胞微生物には、細菌細胞、例えばグラム陽性細菌（バチルス属の細胞、例、バチルス・アルカロフィルス、バチルス・アミロリケファシエンス、バチルス・ブレビス、バチルス・サーキュランス、バチルス・クラウスイ、バチルス・コアグランス、バチルス・ロータス、バチルス・レンタス、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・メガテリウム、バチルス・ステアロサーモフィラス、バチルス・サブチリス、及びバチルス・チューリンゲンシス；又はストレプトミセス属の細胞、例、ストレプトミセス・リビダンス及びストレプトミセス・ムリナスを含むが、これらに限定しない）、又はグラム陰性細菌（例えば大腸菌及びシュードモナス属など）などがある。

細菌宿主細胞中へのベクターの導入は、例えば、任意の形質転換方法（化学的形質転換又はエレクトロポレーション（例、Shigekawa and Dower, 1988, Biotechniques 6: 742-751を参照のこと）、又はコンジュゲーション（例、Koehler and Thorne, 1987, Journal of Bacteriology 169: 5771-5278を参照のこと）を含むが、これらに限定しない）を使用し、コンピテント細胞を使用したＤＮＡ形質転換（例、Young and Spizizin, 1961, Journal of Bacteriology 81: 823-829、又はDubnau and Davidoff-Abelson, 1971, Journal of Molecular Biology 56: 209-221を参照のこと）によるプロトプラスト形質転換（例、Chang and Cohen, 1979, Molecular General Genetics 168: 111-115を参照のこと）により行ってもよい。

宿主細胞はまた、真核生物、例えば動物、特に哺乳動物、昆虫、植物、もしくはそれらに由来する細胞株、又は単細胞真核生物もしくは真菌細胞などからでありうる。組換えタンパク質はまた、多細胞生物、例えば動物、特に哺乳動物、又は植物などにおいて産生されうる。

特定の実施形態では、宿主細胞は真菌細胞でありうる。特定の実施形態では、真菌宿主細胞は、サッカロマイセス・セレビシエ又はピキア・パストリスである。特定の実施形態では、宿主細胞は、チャイニーズハムスター卵巣細胞に由来する細胞株である。

真菌細胞は、プロトプラスト形成、プロトプラストの形質転換、及びそれ自体公知の様式での細胞壁の再生を含むプロセスにより形質転換してもよい。酵母は、Becker and Guarente, In Abelson, J. N. and Simon, M. I., editors, Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in Enzymology 194: 182-187, Academic Press, Inc., New York；Ito et al., 1983, Journal of Bacteriology 153: 163；及びHinnen et al., 1978, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 75: 1920により記載される手順を使用して形質転換してもよい。真菌細胞はまた、エレクトロポレーション、又はＤＮＡ分子を細胞中に導入するための任意の他の適切な方法により形質転換してもよい。

本発明はまた、（ａ）ポリペプチドの産生を促す条件下で宿主細胞を培養すること；及び（ｂ）ポリペプチドを回収することを含む、本発明のポリペプチドを産生するための方法に関する。

本発明の産生方法において、細胞を、当技術分野で周知の方法を使用し、ポリペプチドの産生のために適切な栄養培地中で培養する。例えば、細胞は、振盪フラスコ培養、及び適切な培地中で、及びポリペプチドが発現及び／又は単離されることを可能にする条件下で実施される、実験室及び工業用発酵槽中での小規模又は大規模発酵（連続、バッチ、流加バッチ、又は固体発酵を含む）により培養してもよい。この培養は、当技術分野で公知の手順を使用し、炭素源及び窒素源並びに無機塩を含む適切な栄養培地中で行う。適切な培地は、商業的な供給業者から入手可能である、又は公開された組成（例、ＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎのカタログ中）に従って調製してもよい。一部の場合では、宿主細胞の成長条件、及びポリペプチドの産生は異なる；第１段階では、宿主細胞を適当な条件下で増殖させ、第２段階では、ポリペプチドの最適な産生を可能にするために条件を変化させてもよい。ポリペプチドが栄養培地中に分泌される場合、ポリペプチドは培地から直接回収することができる。ポリペプチドが分泌されない場合、それは細胞溶解物から回収することができる。

結果として得られたポリペプチドは、当技術分野で公知の方法を使用して回収してもよい。例えば、ポリペプチドは、従来の手順（遠心分離、濾過、抽出、吸着、噴霧乾燥、蒸発、又は沈殿を含むが、これに限定しない）により栄養培地から回収してもよい。

本発明のポリペプチドは、当技術分野で公知の種々の手順（クロマトグラフィー（例、イオン交換、親和性、疎水性、クロマトフォーカシング、及びサイズ排除）、電気泳動手順（例、分取等電点電気泳動、分取ゲル電気泳動）、示差溶解度（例、硫酸アンモニウム沈殿）、もしくは抽出（例、Protein Purification, J.-C. Janson and Lars Ryden, editors, VCH Publishers, New York, 1989を参照のこと）を含むが、これらに限定しない）、又はそれらの組み合わせにより精製してもよい。

本発明はさらに、本発明のポリペプチドを含む組成物に関する。適当な組成物は、許容可能な担体と組み合わせて、上で定義したようにポリペプチドを含む。組成物は、当技術分野で周知の方法に従って調製し、液体又は乾燥組成物の形態でありうる。組成物はさらに、本発明に従ったポリペプチドを安定化させる成分（例えばグリセロールなど）を含んでもよい。

特定の実施形態では、組成物は、医薬的に許容可能な担体を含む医薬組成物である。組成物は、経口投与可能な組成物の形態であってもよく、それを必要とする被験体の胃腸管の所望の部分においてポリペプチドを放出することができる。好ましくは、所望の部分は、胃、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、又は結腸である。好ましい実施形態では、腸の所望の部分は、空腸、回腸、盲腸、又は結腸、より好ましくは回腸、盲腸、又は結腸である。後者の場合、組成物は、本発明のポリペプチドを胃液から保護する１つ以上の胃耐性化合物を含みうる。そのような組成物は、とりわけ、ＷＯ９３／１３７９５、ＷＯ２００４／０１６２４８、又はＵＳ２００５０２４９７１６に記載された薬物送達系を含みうる。

本発明はさらに、それを必要とする被験体において腸の所望の部分に導入することができ、ポリペプチドを腸の所望の部分に放出することができる、本発明のポリペプチドを産生する、上に記載する宿主細胞又は生物に関する。好ましい実施形態では、腸の所望の部分は、回腸、盲腸、又は結腸、より好ましくは盲腸又は結腸である。従って、本発明はまた、本明細書に開示する治療方法における使用のための、上で定義した宿主細胞又は生物に関し、それにおいて、前記宿主細胞は、それを必要とする被験体に投与される。

上記のように、本発明のＶＩＭ−２ポリペプチド変異体は、多数の治療的使用及び非治療的使用において有用である。

本発明は、本発明のポリペプチドを実施する治療方法を開示しており、それにおいて、抗生物質との組み合わせにおいて前記ポリペプチド又は同を含む組成物もしくはパーツキット、又は前記ポリペプチドを発現する宿主細胞もしくは生物を、それを必要とする被験体においてベータ‐ラクタム化合物（例えばベータ‐ラクタム系抗生物質など）を不活性化させるための方法において使用する。この方法は、抗生物質の副作用（例えば腸ジストーシスなど）、耐性細菌の選択、正常な消化プロセスの破壊、日和見腸内病原体（例えばクロストリジウム・ディフィシルなど）によるコロニー形成、抗生物質関連の下痢、又は腸ジストーシスに関連する他の疾患を処置又は予防するために実施する。

本発明はまた、ベータ‐ラクタム系抗生物質に感受性である細菌により起こされる細菌感染の処置のための方法における本発明のポリペプチド、組成物、宿主細胞もしくは生物、又はパーツキットの使用に関する。特に、細菌感染は、本発明のポリペプチド及び前記ポリペプチドに感受性であるベータ‐ラクタム系抗生物質との組み合わせを使用して処置され、それにより、ベータ‐ラクタム系抗生物質のおかげで感染が処置されるのに対し、任意の不必要な残留抗生物質は本発明のポリペプチドのおかげで排除される。この特定の実施形態では、ポリペプチドは、好ましくは、そのような細菌感染処置を必要とする被験体の腸の所望の部分においてポリペプチドを放出することができる組成物中で製剤化され、それにおいて、腸の所望の部分は、好ましくは空腸、回腸、盲腸、又は結腸、最も好ましくは回腸、盲腸、又は結腸である。ポリペプチドはまた、前記ポリペプチドを産生する宿主細胞又は生物により腸の所望の部分において放出されうるが、それにおいて、腸の所望の部分は、回腸、盲腸、又は結腸、好ましくは盲腸又は結腸である。特定の態様では、本発明のポリペプチド、組成物、宿主細胞もしくは生物、又はパーツキットは、動物、哺乳動物又はヒトでありうる被験体における細菌感染の処置のために使用され、それにより、前記ポリペプチドに感受性の抗生物質が、前記ポリペプチド又はその組成物の投与の前、後、又は同時に投与される。

本発明のポリペプチドの他の使用は、非治療用途、例えば環境における抗生物質の修復又は環境設定のためのポリペプチドの使用などを含む。そのような使用及び方法は、例えば、環境中での抗生物質の修復のためのラッカーゼ、セルラーゼ、及びリパーゼの使用を記載するＷＯ２０１２／００７５３６において記載を見出しうるが、本明細書では、本発明のポリペプチドを使用した、環境からのベータ‐ラクタム系抗生物質の排除について準用される。

図１は、子豚の回腸環境における０、３０、６０、９０、１２０、及び２４０分後の野生型ＶＩＭ−２及びＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ、Ｑ３４Ｒ、Ｅ１３０Ｄ］}変異体の特異的な活性を表すグラフである。

実施例
実施例１：ＶＩＭ−２酵素の配列における目的の位置の決定
酵素活性、その基質プロファイル、宿主細胞におけるその安定性又はその産生レベルのいずれかに関連するアミノ酸位置を同定するために、ランダム変異誘発を使用して、最大１２の変異を保有するｂｌａ_{ＶＩＭ−２}遺伝子のライブラリーを作製した。この目的のために、ｂｌａ_{ＶＩＭ−２}変異体を、ヌクレオチド類似体の存在において、エラープローンポリメラーゼ連鎖反応を使用して導入した。ｂｌａ_{ＶＩＭ−２}由来のヌクレオチド配列を次に適切な大腸菌プラスミドベクターにクローニングし、種々の置換（ｂｌａ_{ＶＩＭ−２}ヌクレオチド配列における変異の導入に由来する）を保有する酵素の特性を、変異体を産生する株についてのベータ‐ラクタムのＭＩＣの決定、種々のベータ‐ラクタムの分解のための特異的加水分解活性の決定、及び変異体酵素の安定性を使用して分析した。

野生型ＶＩＭ−２に対して実施された上に記載する実験から、以下の位置がＶＩＭ−２配列における目的の位置として発見され、それにおいて、その位置は配列番号１：２２、３４、及び１３０で表されるベータ−ラクタマーゼの位置に対応する。さらなる可能な改変には、位置２３６から（及びそれを含む）開始するＶＩＭ−２のＣ末端部分の切断を含み、配列番号１の位置２３５における残基で終わる変異体をもたらす。

実施例２：１つのＶＩＭ−２変異体の産生及び精製
ＶＩＭ−２変異体を、Ｐｌａｃプロモーターベースの系（Borgianni et al., Antimicrob. Agents Chemother.; 2010; 54:3197-3204に記載されるｐＬＢ−ＩＩ高コピー数プラスミドを使用）又はＴ７プロモーターベースの発現系（ｐＥＴ−９ａ発現プラスミドを使用）を使用して大腸菌において産生した。簡単には、変異体ｂｌａ_{ＶＩＭ−２}遺伝子を、ＮｄｅＩ及びＢａｍＨＩ制限部位を使用してプラスミドベクターｐＬＢ−ＩＩ又はｐＥＴ−９ａ中にクローニングし、結果として得られたプラスミドをエレクトロポレーションにより大腸菌ＤＨ５α又はＢＬ２１（ＤＥ３）細胞中に導入した。結果として得られた宿主細胞を、Ｌｕｒｉａ−Ｂｅｒｔａｎｉ培地又は豊富な自己誘導性細胞培養培地ＺＹＰ−５０５２（Studier, F. W. 2005. Protein production by auto-induction in high density shaking cultures. Protein Expr. Purif. 41:207-234.）中で２４時間にわたり培養し、培養上清を遠心分離により清澄化した。結果として得られたサンプルを次に限外濾過により濃縮し、陰イオン交換クロマトグラフィーカラムに充填した。タンパク質を、線状ＮａＣｌ勾配を使用して溶出し、活性画分をプールして濃縮した。タンパク質サンプルを次にゲル濾過カラムに充填し、タンパク質を、５０μM ＺｎＳＯ_４を添加した５０mM ＨＥＰＥＳ（ｐＨ７．５）を用いて溶出させた。精製タンパク質を次に１〜２mg/mLに濃縮して−２０℃で保存した。

以下の実施例で特徴付けた全ての変異体が、同様の方法を用いて産生されている。特に、この産生プロトコールは、以下の変異体ＶＩＭ−２酵素を産生するために成功裏に使用された：ＶＩＭ−２_{［Ｑ３４Ｒ］}、ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］}。

同様の方法のおかげで産生されうる別の変異体は、ＤＣＴ２３６（位置２３６からのＣ末端欠失を伴う）並びにその変異体、例えばＶＩＭ−２_{［Ｑ３４Ｒ］} ＤＣＴ２３６及びＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］} ＤＣＴ２３６などである。

実施例３：腸環境におけるＶＩＭ−２の変異体の増加した安定性の決定
ＶＩＭ−２変異体の安定性を測定するために、以下の手順を適用する：精製タンパク質サンプルのイミペネム加水分解活性を子豚又は成体豚から採取した回腸、空腸、及び盲腸環境中でのインキュベーション後に測定した。変異体についての特異的な活性（Ｓｐ．Ａｃｔ．）を、インキュベーションの間での異なる時点（０、３０、６０、９０、１２０、及び２４０分）で測定した。時間ｔでの特異的な活性を、時間ｔ＝０での特異的な活性と比較し、腸環境中での変異体の活性の喪失を評価した。経時変化を、初期活性（ｔ＝０）とその後の時間に測定された活性との比率として表した（（Ｓｐ．Ａｃｔ．Ｖａｒｉａｎｔ）ｔ／（Ｓｐ．Ａｃｔ．Ｖａｒｉａｎｔ）ｔ＝０）。１より低い値は、腸環境中でインキュベートした場合の活性の喪失を示す。異なる時点での残留活性を比較し、野生型酵素と比較した、一部の変異体の腸内培地中でのより大きな安定性を評価する。

回腸環境中でインキュベートした場合の野生型ＶＩＭ−２酵素及びＶＩＭ−２変異体ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］}の特異的な活性を図１に提示する。

経時的な活性喪失を以下の表にもまとめる：

表又は図１に示すように、野生型酵素は、回腸環境中での２４０分間のインキュベーション後にその活性の８７%が喪失した。ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］}変異体は、同じ条件においてその活性のわずか４４%だけ喪失した。

置換Ｑ２２Ｇ、Ｑ３４Ｄ、Ｅ１３０Ｄの組み合わせ及びアミノ酸位置２３６から開始するＣ末端での切断も、工業的観点において劇的に改良された特性を伴う変異体をもたらす。

実施例４：種々のベータ‐ラクタムに対する所与のＶＩＭ−２変異体の特異的酵素活性及び／又は触媒活性の決定
実施例３で述べたように産生された変異体酵素については、特定のベータ‐ラクタム化合物（例えばベータ‐ラクタム系抗生物質など）に対する特異的な活性を測定することが可能である。特異的な活性の評価は、以下に記載するように実施する：以前に記載されたように（Docquier J.-D. et al., J. Antimicrob. Chemother.; 2003; 51:257-266）、ＶＩＭ−２変異体及び／又は精製ＶＩＭ−２変異体を含む、対数増殖期又は定常増殖期の細菌培養物から調製した粗抽出物の存在下におけるベータ‐ラクタムの加水分解を適切な波長で分光光度的にモニタリングした。特異的な活性は、サンプル中の総タンパク質１ｍｇあたり１分間毎に加水分解されたベータ‐ラクタム基質のnmolで表してもよい。

以下において、全ての特異的な活性を、同じ条件において測定された野生型酵素の特異的な活性と比べて表す。

ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］}変異体について、測定された特異的な活性は以下である：

上の結果は、ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］}を含む粗抽出物が、野生型酵素と比較し、目的のいくつかのベータ‐ラクタムに対して強く改善された活性を示したことを例証する。

また、アミノ酸位置２３６から開始する切断Ｃ末端を伴う変異体は、改善された特徴を提示する。置換Ｑ２２Ｇ、Ｑ３４Ｄ、Ｅ１３０Ｄと前記切断の組み合わせは、従って、工業的観点において劇的に改善された特性を伴う変異体をもたらす。

特に、変異体ＶＩＭ−２_{［Ｑ２２Ｈ，Ｑ３４Ｒ，Ｅ１３０Ｄ］} ＤＣＴ２３６は、基質としてイミペネムを考慮する場合、改善された触媒特性を示す：

Claims

配列番号１に対して少なくとも７０%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、ポリペプチドが位置３４において、並びに位置２２及び１３０より選択される少なくとも１つの位置において置換を含み、位置が、配列番号１において表される配列中の位置に対応する、ベータ−ラクタマーゼ活性を有するポリペプチド。
ポリペプチドが、以下を含む、請求項１記載のポリペプチド：
−位置２２及び３４の各々での置換；
−位置３４及び１３０の各々での置換；又は
−位置２２、３４、及び１３０の各々での置換。
以下より選択される少なくとも１つの改変を含む、請求項１又は２記載のポリペプチド：
Ｑ２２Ｈ又はＱ２２Ｎ；
Ｑ３４Ｒ；及び
Ｅ１３０Ｄ。
配列番号１の第１残基がメチオニン残基で置換されている、請求項１〜３のいずれか一項記載のポリペプチド。
Ｎ末端にシグナルペプチドをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項記載のポリペプチド。
配列番号１に示される配列と比較してそのＮ末端又はＣ末端に切断を含む、請求項１〜５のいずれか一項記載のポリペプチド。
−配列番号１の残基２３７〜２４０のＣ末端切断；
−配列番号１の残基２３６〜２４０のＣ末端切断；又は
−配列番号１の残基２３５〜２４０のＣ末端切断を含む、請求項６記載のポリペプチド。
配列番号３〜２２のいずれか１つのアミノ酸配列又はベータ−ラクタマーゼ活性を有するその断片を、含むか又はそれからなる、請求項１〜６のいずれか一項記載のポリペプチド。
請求項１〜８のいずれか一項記載のポリペプチドをコードする核酸配列を含む、単離された核酸配列。
適切な発現宿主中でポリペプチドの発現に向ける１つ以上の制御配列に動作可能に連結された、請求項９記載の核酸配列を含む核酸構築物。
請求項１０記載の核酸構築物を含む組換え宿主細胞。
請求項１〜８のいずれか一項記載のポリペプチドを含む組成物。
経口投与可能であり、腸の所望の部分において、特に空腸、回腸、盲腸、又は結腸においてポリペプチドを放出することができる、請求項１２記載の組成物。
別々、連続的、又は同時投与のために
（ａ）請求項１〜８のいずれか一項記載のポリペプチド又は請求項１２〜１３のいずれか一項記載の組成物；及び
（ｂ）（ａ）の前記ポリペプチドに感受性である、又は（ａ）の組成物中に含まれるベータ‐ラクタム系抗生物質を含むパーツキット。
医薬としての使用のための請求項１〜８記載のポリペプチド。
それを必要とする被験体においてベータ‐ラクタム系抗生物質を不活性化するための方法における使用のための、又はベータ‐ラクタム系抗生物質に感受性である細菌により起こされる細菌感染の処置のための方法における使用のための、請求項１〜８のいずれか一項記載のポリペプチド、請求項１２〜１３のいずれか一項記載の組成物、請求項１４記載のパーツキット、又は請求項１１記載の組換え宿主細胞。
ポリペプチド又は組成物又は宿主細胞が、ポリペプチドに感受性であるベータ‐ラクタム系抗生物質との組み合わせにおける使用のためである、細菌感染を処置するための方法における使用のための、請求項１〜８のいずれか一項記載のポリペプチド、請求項１２〜１３のいずれか一項記載の組成物、請求項１４記載のパーツキット、又は請求項１１記載の宿主細胞。