JP2022533010A - 操作されたイミンレダクターゼ、ならびにケトンおよびアミン化合物の還元的アミノ化のための方法 - Google Patents
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Abstract
本出願はイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチド、操作されたポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、操作されたポリペプチドを発現することができる宿主細胞、ならびに第二級および第三級アミン生成物化合物を調製するためにこれらの操作されたポリペプチドとさまざまなケトンおよびアミン基質化合物とを使用する方法を提供する。発明は、上述の少なくとも1つの操作されたポリヌクレオチドを含むベクターをさらに提供する。一部の実施形態では、ベクターは、少なくとも1つの制御配列をさらに含む。
Description
本出願は、2019年5月1日に出願された米国仮特許出願第62/841,633号の優先権を主張するものであり、これはあらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本発明は第二級アミンの産生に有用なイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチド、ならびにこれらの操作されたポリペプチドを利用した組成物および方法を提供する。
配列表、表またはコンピュータプログラムへの参照
配列表の正式な写しは、EFS-Webを介してASCII形式のテキストファイルとして明細書と同時に提出されており、ファイル名「CX2-186WO1_ST25.txt」、作成日2020年4月21日、およびサイズ1.76メガバイトである。EFS-Webを介して提出された配列表は明細書の一部であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
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キラル第二級アミンは医薬品産業における重要な構成要素である。しかし、このクラスのキラルアミン化合物を生成することが公知の生体触媒経路はほんの一握りである。現存する化学的方法は、キラルホウ素試薬、遷移金属ベースの還元法、またはイミンを全体的に還元するためのマルチステップ合成を必要とする保護基戦略を使用する。
安定な環式アミンの生体触媒合成の文献においていくつかの報告が存在する。イミンレダクターゼまたは「IRED」はStreptomyces sp.GF3587およびGF3546から精製され、特徴付けられており、2-メチル-1-ピロリンを立体選択的に還元することが示されている(Mitsukura et al., Biosci. Biotech. Biochem., 75:1778-1782 [2011)];Huber et al. Chem. Cat. Chem., 6:2248-2252 [2014]を参照のこと)。アルキル基を有する非環式アミンおよびアミノ酸への還元も天然イミンレダクターゼを使用して示されている(Gand et. al., J. Mol. Catal. B: Enzym., 110:126-132 [2014])。最近になって、IREDが他の著者らによって報告されており、これは還元性アミン(RedAm)とも称され、合成的に興味深い還元的アミノ化を触媒する(Grogan, Curr. Opin. Chem. Biol., 2018, 43, 15-22、France et al., ChemCatChem., 2018, 10(3), 510-514、Aleku et al., Nat. Chem., 2017,9, 961-969およびChemCatChem., 2018, 10(3), 515-519、Sharma et al., ACS Catalysis 2018, 8(12), 11534-11541およびAdv. Synth. Catal., 2017, 359(12), 2011-2015、Roiban et al., ChemCatChem., 2017, 9(24), 4475-4479)。
安定な環式アミンの生体触媒合成の文献においていくつかの報告が存在する。イミンレダクターゼまたは「IRED」はStreptomyces sp.GF3587およびGF3546から精製され、特徴付けられており、2-メチル-1-ピロリンを立体選択的に還元することが示されている(Mitsukura et al., Biosci. Biotech. Biochem., 75:1778-1782 [2011)];Huber et al. Chem. Cat. Chem., 6:2248-2252 [2014]を参照のこと)。アルキル基を有する非環式アミンおよびアミノ酸への還元も天然イミンレダクターゼを使用して示されている(Gand et. al., J. Mol. Catal. B: Enzym., 110:126-132 [2014])。最近になって、IREDが他の著者らによって報告されており、これは還元性アミン(RedAm)とも称され、合成的に興味深い還元的アミノ化を触媒する(Grogan, Curr. Opin. Chem. Biol., 2018, 43, 15-22、France et al., ChemCatChem., 2018, 10(3), 510-514、Aleku et al., Nat. Chem., 2017,9, 961-969およびChemCatChem., 2018, 10(3), 515-519、Sharma et al., ACS Catalysis 2018, 8(12), 11534-11541およびAdv. Synth. Catal., 2017, 359(12), 2011-2015、Roiban et al., ChemCatChem., 2017, 9(24), 4475-4479)。
Grogan,Curr.Opin.Chem.Biol.(2018)43、15~22
Franceら、ChemCatChem.(2018)10(3) 510~514
Alekuら、Nat.Chem.(2017)9、961~969
Alekuら、ChemCatChem.(2018)10(3)515~519
キラル第二級および第三級アミンを合成するために産業的に適用可能な条件下でこれらを使用するための生体触媒およびプロセスが当技術分野において必要とされている。
本発明は、イミン基質を直接還元することによってキラル第二級アミンを合成するための新規な生体触媒および関連する使用方法を提供する。本開示の生体触媒は、配列番号2のアミノ酸配列を有するオパインデヒドロゲナーゼをコードする、Arthrobacter sp.株1Cからの野生型遺伝子由来の操作されたポリペプチドバリアントである。これらの操作されたポリペプチドはイミンレダクターゼ活性を有し、ケトンまたはアルデヒド基質、および第一級または第二級アミン基質の変換を触媒して、第二級または第三級アミン生成物化合物を形成することができる。
一部の実施形態では、本開示は、配列番号4、16、50、306、648、および708からなる群から選択される参照アミノ酸配列に対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、参照アミノ配列と比較した1つまたは複数の残基の差異をさらに含む、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドを提供する。イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドの一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性は、スキーム1の活性;必要に応じて、表2で開示される反応;必要に応じて、式(V)の化合物および式(VI)の化合物を式(IV)の生成物化合物に変換する反応;および必要に応じて、化合物(2)および化合物(3)を生成物化合物(1)に変換する反応である。
本発明は、配列番号4の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、145、146、153、160、222、223、226、および261から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置が配列番号4を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、E145I、E145V、R146A、N153L、N153R、D160T、Y222F、Y222W、L223A、L223G、L223I、L223S、L223V、I226M、およびE261Tから選択される少なくとも1つの置換を含み、その位置は配列番号4を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、E145I、E145V、R146A、N153L、N153R、D160T、Y222F、Y222W、L223A、L223G、L223I、L223S、L223V、I226M、およびE261Tから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号4を参照して番号を付されている。一部のさらなる実施形態では、操作されたポリペプチドは、配列番号6から配列番号802において示す任意の偶数番号の配列に対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
本発明は、配列番号16の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、29/94/184/223/232/288/293、29/94/184/232/287/288/293/311、29/94/184/232/287/288/311、29/94/184/232/287/293/332、29/94/184/232/288/293/311/324/353、29/94/184/232/288/311/324/332、29/94/184/232/293、29/94/184/232/311、29/94/184/287/293、29/94/184/287/293/311/353、29/94/184/287/311、29/94/184/288/293/324、29/94/184/288/293/332/353、29/94/184/288/298/332、29/94/184/288/353、29/94/184/293/311、29/94/184/324、29/94/223/232/287、29/94/223/232/293/311/324、29/94/223/288/293、29/94/232/287/288/311、29/94/232/288/293、29/94/287/288/293、29/94/287/288/293/353、29/94/287/311、29/94/293/311/324、29/94/293/332/353、29/94/311、29/94/324/353、29/184、29/184/223/288/293/324、29/184/232/288、29/184/287、29/184/287/288/293、29/184/287/288/293/311、29/184/287/311/332、29/184/288/293、29/184/288/293/311、29/184/293、29/184/293/311、29/184/293/324、29/184/353、29/223/287/288/293/353、29/232/287/288/293/332/353、29/287/288/293、29/287/288/293/324/353、29/288/293、29/311、29/311/332、29/353、72/94/184/288/311、86、94/96/223/287/288/293/311/324/332、94/99/184/293/311/332/353、94/184/223、94/184/223/232/287/311、94/184/223/288/293、94/184/223/293、94/184/232/287/288、94/184/232/287/288/324/332、94/184/232/287/293、94/184/232/287/293/332、94/184/287/288/293、94/184/287/288/311、94/184/287/293/311/324/353、94/184/287/311、94/184/287/353、94/184/288/293、94/184/288/293/311、94/184/288/293/311/332、94/184/293、94/184/293/311、94/184/293/332/353、94/223/232/311/353/355/356/357/358/359、94/223/287/288/293、94/223/288/293/311、94/232/287/288/293/353、94/232/288/293/353、94/232/293、94/232/293/324/332、94/232/311、94/287/288/293、94/287/288/311/324、94/288/293、94/288/293/324、94/293/324、94/311/324、153、184/223、184/223/287/288/353、184/232/287/288/293/311、184/232/287/288/324/353、184/232/287/293/332、184/287/288、184/287/288/293、184/287/288/293/324/353、184/287/293、184/287/293/311、184/288/293/311/324、184/332/353、205、223/232/287/288/332/353、223/287/288、223/287/288/293/311、223/287/311/353、223/288/293、232/287/288/293、232/287/288/293/311、232/287/288/293/321、232/287/311、232/288/293、232/288/293/332、234/287/288/293/311、287/288/293、287/288/311/324、287/293、287/311、287/311/332、287/324、288/293、288/293/311/324/353、288/293/324、293/311、および311/332から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または1つの置換セットを含み、その位置が配列番号16を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、29R/94K/184Q/288S/353E、29R/94K/184R/232A/288S/293F/311V/324L/353E、29R/94K/184R/287T/293F、29R/94K/184R/288S/293Q/332V/353E、29R/94K/184R/324L、29R/94K/223S/232A/287K、29R/94K/232A/287T/288S/311V、29R/94K/232A/288S/293F、29R/94K/287K/311V、29R/94K/287T/288S/293F、29R/94K/293H/311V/324L、29R/94K/324L/353E、29R/94R/184Q/223S/232A/288S/293F、29R/94R/184Q/232A/287T/293F/332V、29R/94R/184Q/232A/288S/311V/324L/332V、29R/94R/184Q/287K/293F/311V/353E、29R/94R/184Q/287K/311V、29R/94R/184Q/288S/293F/324L、29R/94R/184R/232A/287K/288S/293F/311V、29R/94R/184R/232A/287T/288S/311V、29R/94R/184R/232A/293F、29R/94R/184R/232A/311V、29R/94R/184R/288S/298A/332V、29R/94R/184R/293F/311V、29R/94R/223S/288S/293F、29R/94R/223T/232A/293H/311V/324L、29R/94R/287K/288S/293F、29R/94R/287T/288S/293F、29R/94R/287T/288S/293F/353E、29R/94R/293F/332V/353E、29R/94R/311V、29R/184Q/223S/288S/293F/324L、29R/184Q/287T/288S/293F、29R/184R、29R/184R/232A/288S、29R/184R/287K/288S/293F/311V、29R/184R/287K/311V/332V、29R/184R/287T、29R/184R/288S/293F、29R/184R/288S/293F/311V、29R/184R/293F、29R/184R/293F/311V、29R/184R/293F/324L、29R/184R/353E、29R/223T/287T/288S/293F/353E、29R/232A/287T/288S/293Q/332V/353E、29R/287T/288S/293F、29R/287T/288S/293F/324L/353E、29R/288S/293F、29R/311V、29R/311V/332V、29R/353E、72V/94R/184R/288S/311V、86Q、94K/96V/223T/287K/288S/293F/311V/324L/332V、94K/184Q/232A/287T/293F、94K/184Q/232A/287T/293F/332V、94K/184Q/287T/293F/311V/324L/353E、94K/184R/223S/288S/293F、94K/184R/223T/232A/287K/311V、94K/184R/232A/287K/288S、94K/184R/287T/311V、94K/184R/287T/353E、94K/184R/288S/293F/311V、94K/184R/293H/311V、94K/287K/288S/293F、94K/287T/288S/311V/324L、94K/288S/293F、94K/288S/293F/324L、94K/311V/324L、94R/99T/184R/293F/311V/332V/353E、94R/184Q/287K/288S/311V、94R/184Q/288S/293F/311V、94R/184Q/293F/332V/353E、94R/184R/223S、94R/184R/223S/293F、94R/184R/232A/287K/288S/324L/332V、94R/184R/287K/288S/293F、94R/184R/287K/288S/311V、94R/184R/288S/293F、94R/184R/288S/293F/311V/332V、94R/184R/293F、94R/223S/232A/311V/353E/355K/356K/357C/358C/359-、94R/223S/287K/288S/293F、94R/223S/288S/293F/311V、94R/232A/287K/288S/293F/353E、94R/232A/288S/293F/353E、94R/232A/293F、94R/232A/293F/324L/332V、94R/232A/311V、94R/287K/288S/293F、94R/287T/288S/293F、94R/293F/324L、94R/311V/324L、153Y、184Q/223T/287K/288S/353E、184Q/232A/287K/288S/293F/311V、184Q/232A/287K/288S/324L/353E、184Q/287K/293F、184R/223T、184R/232A/287K/293F/332V、184R/287K/293F/311V、184R/287T/288S、184R/287T/288S/293F、184R/287T/288S/293F/324L/353E、184R/287T/288S/293Q、184R/288S/293H/311V/324L、184R/332V/353E、205I、205V、223S/232A/287K/288S/332V/353E、223S/287K/288S/293F/311V、223S/287K/311V/353E、223S/287T/288S、223S/288S/293F、232A/287K/288S/293F、232A/287K/288S/293F/311V、232A/287K/311V、232A/287T/288S/293F/321V、232A/288S/293F、232A/288S/293F/332V、234V/287K/288S/293F/311V、287K/288S/293F、287K/
293F、287K/311V/332V、287K/324L、287T/288S/311V/324L、287T/311V、288S/293F、288S/293F/311V/324L/353E、288S/293F/324L、293F/311V、および311V/332Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号16を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、S29R/N94K/V184Q/N288S/G353E、S29R/N94K/V184R/S232A/N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、S29R/N94K/V184R/I287T/Y293F、S29R/N94K/V184R/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/N94K/V184R/D324L、S29R/N94K/L223S/S232A/I287K、S29R/N94K/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94K/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94K/I287K/A311V、S29R/N94K/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94K/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94K/D324L/G353E、S29R/N94R/V184Q/L223S/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94R/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、S29R/N94R/V184Q/S232A/N288S/A311V/D324L/T332V、S29R/N94R/V184Q/I287K/Y293F/A311V/G353E、S29R/N94R/V184Q/I287K/A311V、S29R/N94R/V184Q/N288S/Y293F/D324L、S29R/N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/Y293F、S29R/N94R/V184R/S232A/A311V、S29R/N94R/V184R/N288S/V298A/T332V、S29R/N94R/V184R/Y293F/A311V、S29R/N94R/L223S/N288S/Y293F、S29R/N94R/L223T/S232A/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94R/I287K/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/N94R/Y293F/T332V/G353E、S29R/N94R/A311V、S29R/V184Q/L223S/N288S/Y293F/D324L、S29R/V184Q/I287T/N288S/Y293F、S29R/V184R、S29R/V184R/S232A/N288S、S29R/V184R/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/I287K/A311V/T332V、S29R/V184R/I287T、S29R/V184R/N288S/Y293F、S29R/V184R/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F、S29R/V184R/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F/D324L、S29R/V184R/G353E、S29R/L223T/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/S232A/I287T/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/I287T/N288S/Y293F、S29R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、S29R/N288S/Y293F、S29R/A311V、S29R/A311V/T332V、S29R/G353E、A72V/N94R/V184R/N288S/A311V、I86Q、N94K/A96V/L223T/I287K/N288S/Y293F/A311V/D324L/T332V、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、N94K/V184Q/I287T/Y293F/A311V/D324L/G353E、N94K/V184R/L223S/N288S/Y293F、N94K/V184R/L223T/S232A/I287K/A311V、N94K/V184R/S232A/I287K/N288S、N94K/V184R/I287T/A311V、N94K/V184R/I287T/G353E、N94K/V184R/N288S/Y293F/A311V、N94K/V184R/Y293H/A311V、N94K/I287K/N288S/Y293F、N94K/I287T/N288S/A311V/D324L、N94K/N288S/Y293F、N94K/N288S/Y293F/D324L、N94K/A311V/D324L、N94R/I99T/V184R/Y293F/A311V/T332V/G353E、N94R/V184Q/I287K/N288S/A311V、N94R/V184Q/N288S/Y293F/A311V、N94R/V184Q/Y293F/T332V/G353E、N94R/V184R/L223S、N94R/V184R/L223S/Y293F、N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/D324L/T332V、N94R/V184R/I287K/N288S/Y293F、N94R/V184R/I287K/N288S/A311V、N94R/V184R/N288S/Y293F、N94R/V184R/N288S/Y293F/A311V/T332V、N94R/V184R/Y293F、N94R/L223S/S232A/A311V/G353E/R355K/S356K/A357C/V358C/E359-、N94R/L223S/I287K/N288S/Y293F、N94R/L223S/N288S/Y293F/A311V、N94R/S232A/I287K/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/Y293F、N94R/S232A/Y293F/D324L/T332V、N94R/S232A/A311V、N94R/I287K/N288S/Y293F、N94R/I287T/N288S/Y293F、N94R/Y293F/D324L、N94R/A311V/D324L、N153Y、V184Q/L223T/I287K/N288S/G353E、V184Q/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、V184Q/S232A/I287K/N288S/D324L/G353E、V184Q/I287K/Y293F、V184R/L223T、V184R/S232A/I287K/Y293F/T332V、V184R/I287K/Y293F/A311V、V184R/I287T/N288S、V184R/I287T/N288S/Y293F、V184R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、V184R/I287T/N288S/Y293Q、V184R/N288S/Y293H/A311V/D324L、V184R/T332V/G353E、P205I、P205V、L223S/S232A/I287K/N288S/T332V/G353E、L223S/I287K/N288S/Y293F/A311V、L223S/I287K/A311V/G353E、L223S/I287T/N288S、L223S/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S232A/I287K/A311V、S232A/I287T/N288S/Y293F/A321V、S232A/N288S/Y293F、S232A/N288S/Y293F/T332V、A234V/I287K/N288S/Y293F/A311V、I287K/N288S/Y293F、I287K/Y293F、I287K/A311V/T332V、I287K/D324L、I287T/N288S/A311V/D324L、I287T/A311V、N288S/Y293F、N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、N288S/Y293F/D324L、Y293F/A311V、およびA311V/T332Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号16を参照して番号を付されている。
293F、287K/311V/332V、287K/324L、287T/288S/311V/324L、287T/311V、288S/293F、288S/293F/311V/324L/353E、288S/293F/324L、293F/311V、および311V/332Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号16を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、S29R/N94K/V184Q/N288S/G353E、S29R/N94K/V184R/S232A/N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、S29R/N94K/V184R/I287T/Y293F、S29R/N94K/V184R/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/N94K/V184R/D324L、S29R/N94K/L223S/S232A/I287K、S29R/N94K/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94K/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94K/I287K/A311V、S29R/N94K/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94K/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94K/D324L/G353E、S29R/N94R/V184Q/L223S/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94R/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、S29R/N94R/V184Q/S232A/N288S/A311V/D324L/T332V、S29R/N94R/V184Q/I287K/Y293F/A311V/G353E、S29R/N94R/V184Q/I287K/A311V、S29R/N94R/V184Q/N288S/Y293F/D324L、S29R/N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/Y293F、S29R/N94R/V184R/S232A/A311V、S29R/N94R/V184R/N288S/V298A/T332V、S29R/N94R/V184R/Y293F/A311V、S29R/N94R/L223S/N288S/Y293F、S29R/N94R/L223T/S232A/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94R/I287K/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/N94R/Y293F/T332V/G353E、S29R/N94R/A311V、S29R/V184Q/L223S/N288S/Y293F/D324L、S29R/V184Q/I287T/N288S/Y293F、S29R/V184R、S29R/V184R/S232A/N288S、S29R/V184R/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/I287K/A311V/T332V、S29R/V184R/I287T、S29R/V184R/N288S/Y293F、S29R/V184R/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F、S29R/V184R/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F/D324L、S29R/V184R/G353E、S29R/L223T/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/S232A/I287T/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/I287T/N288S/Y293F、S29R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、S29R/N288S/Y293F、S29R/A311V、S29R/A311V/T332V、S29R/G353E、A72V/N94R/V184R/N288S/A311V、I86Q、N94K/A96V/L223T/I287K/N288S/Y293F/A311V/D324L/T332V、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、N94K/V184Q/I287T/Y293F/A311V/D324L/G353E、N94K/V184R/L223S/N288S/Y293F、N94K/V184R/L223T/S232A/I287K/A311V、N94K/V184R/S232A/I287K/N288S、N94K/V184R/I287T/A311V、N94K/V184R/I287T/G353E、N94K/V184R/N288S/Y293F/A311V、N94K/V184R/Y293H/A311V、N94K/I287K/N288S/Y293F、N94K/I287T/N288S/A311V/D324L、N94K/N288S/Y293F、N94K/N288S/Y293F/D324L、N94K/A311V/D324L、N94R/I99T/V184R/Y293F/A311V/T332V/G353E、N94R/V184Q/I287K/N288S/A311V、N94R/V184Q/N288S/Y293F/A311V、N94R/V184Q/Y293F/T332V/G353E、N94R/V184R/L223S、N94R/V184R/L223S/Y293F、N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/D324L/T332V、N94R/V184R/I287K/N288S/Y293F、N94R/V184R/I287K/N288S/A311V、N94R/V184R/N288S/Y293F、N94R/V184R/N288S/Y293F/A311V/T332V、N94R/V184R/Y293F、N94R/L223S/S232A/A311V/G353E/R355K/S356K/A357C/V358C/E359-、N94R/L223S/I287K/N288S/Y293F、N94R/L223S/N288S/Y293F/A311V、N94R/S232A/I287K/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/Y293F、N94R/S232A/Y293F/D324L/T332V、N94R/S232A/A311V、N94R/I287K/N288S/Y293F、N94R/I287T/N288S/Y293F、N94R/Y293F/D324L、N94R/A311V/D324L、N153Y、V184Q/L223T/I287K/N288S/G353E、V184Q/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、V184Q/S232A/I287K/N288S/D324L/G353E、V184Q/I287K/Y293F、V184R/L223T、V184R/S232A/I287K/Y293F/T332V、V184R/I287K/Y293F/A311V、V184R/I287T/N288S、V184R/I287T/N288S/Y293F、V184R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、V184R/I287T/N288S/Y293Q、V184R/N288S/Y293H/A311V/D324L、V184R/T332V/G353E、P205I、P205V、L223S/S232A/I287K/N288S/T332V/G353E、L223S/I287K/N288S/Y293F/A311V、L223S/I287K/A311V/G353E、L223S/I287T/N288S、L223S/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S232A/I287K/A311V、S232A/I287T/N288S/Y293F/A321V、S232A/N288S/Y293F、S232A/N288S/Y293F/T332V、A234V/I287K/N288S/Y293F/A311V、I287K/N288S/Y293F、I287K/Y293F、I287K/A311V/T332V、I287K/D324L、I287T/N288S/A311V/D324L、I287T/A311V、N288S/Y293F、N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、N288S/Y293F/D324L、Y293F/A311V、およびA311V/T332Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号16を参照して番号を付されている。
本発明は、配列番号50の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、29/57/94/153/184/205/261/265/287、29/57/94/153/205/265、29/57/94/184/205/277/353、29/57/94/205/259/261/265、29/57/94/205/261/353、29/57/153/184/205/259/261/265/277、29/57/153/184/205/353、29/57/153/205/261/265、29/57/153/205/261/265/277、29/57/153/205/265/277、29/57/153/205/277/353、29/57/184/205/259/261/265/277/287/357、29/57/184/205/259/261/265/287、29/57/205/259/261/265、29/57/205/259/261/265/287、29/57/205/261/265/353、29/94/153/184/205、29/94/153/205/259/261/265、29/94/153/205/259/261/287、29/94/153/205/259/261/287/353、29/94/184/205/259/261、29/94/184/205/261、29/94/205、29/94/205/259/261/287、29/94/205/261、29/94/261/265/287/353、29/153/184/205、29/153/205、29/153/205/259/261/265/277/287、29/153/261/265/287/353、29/184/205、29/184/205/259/261/277、29/184/205/353、29/184/261/265、29/184/265、29/205、29/205/259/261、29/205/259/261/265/287、29/205/259/261/287、29/205/261、29/205/261/265、29/205/261/265/353、29/205/261/353、29/205/277、29/205/287、29/205/287/353、29/259/261/265、29/261/353、57/94/153/184/205/259/261、57/94/153/205/261/265、57/94/153/259/261/265、57/94/153/261/265、57/94/184/205/261/265/287、57/94/184/261/265/287、57/94/205/259、57/94/205/259/261/265/277/287、57/94/205/261/265、57/94/205/277、57/153/205/259/261/265/287、57/153/205/259/265/277、57/153/205/261、57/153/205/261/265、57/153/205/265、57/153/261/265、57/153/261/265/287/353、57/205、57/205/259/261、57/205/259/261/265/277/287/353、57/205/259/261/287/353、57/205/259/265、57/205/261、57/205/261/265/277/287/353、57/205/261/277、57/205/261/277/353、57/261/265/353、94/126/184/205/259/261/265、94/153/184/205、94/153/184/259/261/265、94/153/205/259/261/265/353、94/153/205/287、94/153/205/287/353、94/153/205/353、94/184/205/259/261、94/184/205/259/261/265/287、94/184/205/259/261/353、94/184/205/261/265/287/353、94/184/353、94/205、94/205/259/261/265、94/205/259/261/265/277/287、94/205/259/261/265/353、94/205/259/261/287/353、94/205/261/265/277、94/205/261/265/353、94/205/261/353、94/205/277、94/259/261/265、153/184/205/261/277/287、153/184/261/265/287、153/205、153/205/261、153/205/261/265/287、153/259/261/265、153/259/265/287、153/261/265、153/261/265/287/353、153/265、153/265/277/287/353、184/205、184/205/259/261/287、184/205/261、184/205/261/265、184/205/261/287、184/205/277、184/205/287/353、184/261/265/287、202、205、205/259/261、205/259/261/265、205/259/261/265/277/287/353、205/259/261/277/287、205/259/265、205/261、205/261/265、205/261/265/274、205/261/265/287、205/261/265/287/353、205/261/277、205/261/353、205/277/287、205/287、223、225、256、259/261/265、261/265/287、265/287、283、および294から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置が配列番号50を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、29S/57G/94K/153F/184R/205C/261L/265I/287T、29S/57G/94K/153L/205A/265I、29S/57G/94K/184R/205C/277V/353E、29S/57G/94K/205C/259F/261S/265I、29S/57G/94K/205C/261L/353E、29S/57G/153F/184R/205C/259F/261V/265I/277V、29S/57G/153F/205C/261L/265I/277V、29S/57G/153F/205C/261V/265I、29S/57G/153F/205C/277V/353E、29S/57G/153L/184R/205A/353E、29S/57G/153L/205A/265I/277V、29S/57G/184R/205C/259F/261L/265I/277V/287K/357S、29S/57G/184R/205C/259F/261V/265I/287T、29S/57G/205A/259F/261L/265I/287T、29S/57G/205A/259F/261S/265I、29S/57G/205C/261S/265I/353E、29S/94K/153F/205A/259F/261S/287T/353E、29S/94K/153F/205C/259F/261L/287K、29S/94K/153L/184R/205C、29S/94K/153L/205C/259F/261R/265I、29S/94K/184R/205C/259F/261S、29S/94K/184R/205C/261V、29S/94K/205A、29S/94K/205A/261V、29S/94K/205C/259F/261L/287T、29S/94K/261R/265I/287T/353E、29S/153F/184R/205C、29S/153F/205A、29S/153F/261R/265I/287K/353E、29S/153L/205A/259F/261L/265I/277V/287T、29S/184R/205A、29S/184R/205A/353E、29S/184R/205C/259F/261V/277V、29S/184R/261L/265I、29S/184R/265I、29S/205A、29S/205A/259F/261L/265I/287K、29S/205A/259F/261R、29S/205A/261V、29S/205C/259F/261L、29S/205C/259F/261L/265I/287T、29S/205C/259F/261L/287K、29S/205C/259F/261L/287T、29S/205C/259F/261S、29S/205C/261L、29S/205C/261L/265I/353E、29S/205C/261R/353E、29S/205C/261S、29S/205C/261S/265I、29S/205C/261V/265I、29S/205C/277V、29S/205C/287T、29S/205C/287T/353E、29S/259F/261L/265I、29S/261V/353E、57G/94K/153F/184R/205A/259F/261L、57G/94K/153F/205A/261L/265I、57G/94K/153F/259F/261V/265I、57G/94K/153F/261V/265I、57G/94K/184R/205C/261V/265I/287T、57G/94K/184R/261S/265I/287T、57G/94K/205A/259F、57G/94K/205A/259F/261V/265I/277V/287T、57G/94K/205A/277V、57G/94K/205C/259F、57G/94K/205C/261S/265I、57G/153F/205A/261L/265I、57G/153F/205A/261S、57G/153F/205C/259F/261L/265I/287T、57G/153F/205C/259F/265I/277V、57G/153F/205C/265I、57G/153F/261L/265I/287K/353E、57G/153F/261R/265I、57G/205A、57G/205A/259F/261L/265I/277V/287K/353E、57G/205A/259F/261L/287T/353E、57G/205A/259F/261V、57G/205A/261R、57G/205C、57G/205C/259F/265I、57G/205C/261L/265I/277V/287T/353E、57G/205C/261L/277V、57G/205C/261S/277V/353E、57G/261L/265I/353E、94K/126C/184R/205A/259F/261L/265I、94K/153F/184R/259F/261S/265I、94K/153F/205A/287K/353E、94K/153F/205A/353E、94K/153F/205C/287K、94K/153F/205C/287T/353E、94K/153L/184R/205C、94K/153L/205C/259F/261S/265I/353E、94K/184R/205A/259F/261L/353E、94K/184R/205A/259F/261S、94K/184R/205A/261V/265I/287T/353E、94K/184R/205C/259F/261S/265I/287K、94K/184R/353E、94K/205A、94K/205A/259F/261L/265I、94K/20
5A/259F/261L/265I/277V/287K、94K/205A/259F/261R/265I、94K/205A/259F/261V/287K/353E、94K/205A/277V、94K/205C、94K/205C/259F/261S/265I、94K/205C/259F/261S/265I/353E、94K/205C/259F/261V/265I/353E、94K/205C/261L/353E、94K/205C/261S/265I/277V、94K/205C/261V/265I/353E、94K/259F/261S/265I、94K/259F/261V/265I、153F/184R/205A/261L/277V/287T、153F/184R/261S/265I/287T、153F/205A、153F/205A/261R/265I/287T、153F/205C、153F/205C/261L、153F/205C/261V、153F/259F/261V/265I、153F/259F/265I/287K、153F/261L/265I、153F/261R/265I、153F/261S/265I/287T/353E、153F/265I、153F/265I/277V/287T/353E、184R/205A/261R/265I、184R/205A/287T/353E、184R/205C、184R/205C/259F/261L/287K、184R/205C/261L、184R/205C/261R/287K、184R/205C/277V、184R/261L/265I/287T、202L、202M、205A、205A/259F/261V/265I、205A/259F/265I、205A/261L、205A/261R/265I/287K、205C、205C/259F/261L、205C/259F/261R/265I/277V/287T/353E、205C/259F/261S、205C/259F/261S/265I、205C/259F/261V/277V/287T、205C/259F/265I、205C/261L/265I/274A、205C/261L/277V、205C/261L/353E、205C/261R、205C/261R/265I/287K/353E、205C/261S、205C/261V/265I、205C/277V/287K、205C/287K、205C/287T、205S、205T、223G、225F、225Y、256L、256V、259F/261L/265I、259F/261V/265I、261R/265I/287K、261S/265I/287T、265I/287T、283L、および294Iから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号50を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、R29S/A57G/N94K/N153F/Q184R/P205C/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/N94K/N153L/P205A/Q265I、R29S/A57G/N94K/Q184R/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/N94K/P205C/E261L/G353E、R29S/A57G/N153F/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261L/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261V/Q265I、R29S/A57G/N153F/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N153L/Q184R/P205A/G353E、R29S/A57G/N153L/P205A/Q265I/N277V、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/A357S、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/P205C/E261S/Q265I/G353E、R29S/N94K/N153F/P205A/Y259F/E261S/I287T/G353E、R29S/N94K/N153F/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/N94K/N153L/Q184R/P205C、R29S/N94K/N153L/P205C/Y259F/E261R/Q265I、R29S/N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S、R29S/N94K/Q184R/P205C/E261V、R29S/N94K/P205A、R29S/N94K/P205A/E261V、R29S/N94K/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/N94K/E261R/Q265I/I287T/G353E、R29S/N153F/Q184R/P205C、R29S/N153F/P205A、R29S/N153F/E261R/Q265I/I287K/G353E、R29S/N153L/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287T、R29S/Q184R/P205A、R29S/Q184R/P205A/G353E、R29S/Q184R/P205C/Y259F/E261V/N277V、R29S/Q184R/E261L/Q265I、R29S/Q184R/Q265I、R29S/P205A、R29S/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287K、R29S/P205A/Y259F/E261R、R29S/P205A/E261V、R29S/P205C/Y259F/E261L、R29S/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261S、R29S/P205C/E261L、R29S/P205C/E261L/Q265I/G353E、R29S/P205C/E261R/G353E、R29S/P205C/E261S、R29S/P205C/E261S/Q265I、R29S/P205C/E261V/Q265I、R29S/P205C/N277V、R29S/P205C/I287T、R29S/P205C/I287T/G353E、R29S/Y259F/E261L/Q265I、R29S/E261V/G353E、A57G/N94K/N153F/Q184R/P205A/Y259F/E261L、A57G/N94K/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N94K/N153F/Y259F/E261V/Q265I、A57G/N94K/N153F/E261V/Q265I、A57G/N94K/Q184R/P205C/E261V/Q265I/I287T、A57G/N94K/Q184R/E261S/Q265I/I287T、A57G/N94K/P205A/Y259F、A57G/N94K/P205A/Y259F/E261V/Q265I/N277V/I287T、A57G/N94K/P205A/N277V、A57G/N94K/P205C/Y259F、A57G/N94K/P205C/E261S/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261S、A57G/N153F/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、A57G/N153F/P205C/Y259F/Q265I/N277V、A57G/N153F/P205C/Q265I、A57G/N153F/E261L/Q265I/I287K/G353E、A57G/N153F/E261R/Q265I、A57G/P205A、A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261L/I287T/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261V、A57G/P205A/E261R、A57G/P205C、A57G/P205C/Y259F/Q265I、A57G/P205C/E261L/Q265I/N277V/I287T/G353E、A57G/P205C/E261L/N277V、A57G/P205C/E261S/N277V/G353E、A57G/E261L/Q265I/G353E、N94K/G126C/Q184R/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/N153F/Q184R/Y259F/E261S/Q265I、N94K/N153F/P205A/I287K/G353E、N94K/N153F/P205A/G353E、N94K/N153F/P205C/I287K、N94K/N153F/P205C/I287T/G353E、N94K/N153L/Q184R/P205C、N94K/N153L/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261L/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261S、N94K/Q184R/P205A/E261V/Q265I/I287T/G353E、N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S/Q265I/I287K、N94K/Q184R/G353E、N94K/P205A、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K、N94K/P205A/Y259F/E261R/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261V/I287K/G353E、N94K/P205A/N277V、N94K/P205C、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/P205C/Y259F/E261V/Q265I/G353E、N94K/P205C/E261L/G353E、N94K/P205C/E261S/Q265I/N277V、N94K/P205C/E261V/Q265I/G353E、N94K/Y259F/E261S/Q265I、N94K/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Q184R/P205A/E261L/N277V/I287T、N153F/Q184R/E261S/Q265I/I287T、N153F/P205A、N153F/P205A/E261R/Q265I/I287T、N153F/P205C、N153F/P205C/E261L、N153F/P205C/E261V、N153F/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Y259F/Q265I/I287K、N153F/E261L/Q265I、N153F/E261R/Q265I、N153F/E261S/Q265I/I287T/G353E、N153F/Q265I、N153F/Q265I/N277V/I287T/G353E、Q184R/P205A/E261R/Q265I、Q184R/P205A/I287T/G353E、Q184R/P205C、Q184R/P205C/Y259F/E261L/I287K、Q184R/P205C/E261L、Q184R/P205C/E261R/I287K、Q184R/P205C/N277V、Q184R/E261L/Q265I/I287T、H202L、H202M、P205A、P205A/Y259F/E261V/Q265I、P205A/Y259F/Q265I、P205A/E261L、P205A/E261R/Q265I/I28
7K、P205C、P205C/Y259F/E261L、P205C/Y259F/E261R/Q265I/N277V/I287T/G353E、P205C/Y259F/E261S、P205C/Y259F/E261S/Q265I、P205C/Y259F/E261V/N277V/I287T、P205C/Y259F/Q265I、P205C/E261L/Q265I/V274A、P205C/E261L/N277V、P205C/E261L/G353E、P205C/E261R、P205C/E261R/Q265I/I287K/G353E、P205C/E261S、P205C/E261V/Q265I、P205C/N277V/I287K、P205C/I287K、P205C/I287T、P205S、P205T、S223G、G225F、G225Y、C256L、C256V、Y259F/E261L/Q265I、Y259F/E261V/Q265I、E261R/Q265I/I287K、E261S/Q265I/I287T、Q265I/I287T、I283L、およびF294Iから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号50を参照して番号を付されている。
5A/259F/261L/265I/277V/287K、94K/205A/259F/261R/265I、94K/205A/259F/261V/287K/353E、94K/205A/277V、94K/205C、94K/205C/259F/261S/265I、94K/205C/259F/261S/265I/353E、94K/205C/259F/261V/265I/353E、94K/205C/261L/353E、94K/205C/261S/265I/277V、94K/205C/261V/265I/353E、94K/259F/261S/265I、94K/259F/261V/265I、153F/184R/205A/261L/277V/287T、153F/184R/261S/265I/287T、153F/205A、153F/205A/261R/265I/287T、153F/205C、153F/205C/261L、153F/205C/261V、153F/259F/261V/265I、153F/259F/265I/287K、153F/261L/265I、153F/261R/265I、153F/261S/265I/287T/353E、153F/265I、153F/265I/277V/287T/353E、184R/205A/261R/265I、184R/205A/287T/353E、184R/205C、184R/205C/259F/261L/287K、184R/205C/261L、184R/205C/261R/287K、184R/205C/277V、184R/261L/265I/287T、202L、202M、205A、205A/259F/261V/265I、205A/259F/265I、205A/261L、205A/261R/265I/287K、205C、205C/259F/261L、205C/259F/261R/265I/277V/287T/353E、205C/259F/261S、205C/259F/261S/265I、205C/259F/261V/277V/287T、205C/259F/265I、205C/261L/265I/274A、205C/261L/277V、205C/261L/353E、205C/261R、205C/261R/265I/287K/353E、205C/261S、205C/261V/265I、205C/277V/287K、205C/287K、205C/287T、205S、205T、223G、225F、225Y、256L、256V、259F/261L/265I、259F/261V/265I、261R/265I/287K、261S/265I/287T、265I/287T、283L、および294Iから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号50を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、R29S/A57G/N94K/N153F/Q184R/P205C/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/N94K/N153L/P205A/Q265I、R29S/A57G/N94K/Q184R/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/N94K/P205C/E261L/G353E、R29S/A57G/N153F/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261L/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261V/Q265I、R29S/A57G/N153F/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N153L/Q184R/P205A/G353E、R29S/A57G/N153L/P205A/Q265I/N277V、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/A357S、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/P205C/E261S/Q265I/G353E、R29S/N94K/N153F/P205A/Y259F/E261S/I287T/G353E、R29S/N94K/N153F/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/N94K/N153L/Q184R/P205C、R29S/N94K/N153L/P205C/Y259F/E261R/Q265I、R29S/N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S、R29S/N94K/Q184R/P205C/E261V、R29S/N94K/P205A、R29S/N94K/P205A/E261V、R29S/N94K/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/N94K/E261R/Q265I/I287T/G353E、R29S/N153F/Q184R/P205C、R29S/N153F/P205A、R29S/N153F/E261R/Q265I/I287K/G353E、R29S/N153L/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287T、R29S/Q184R/P205A、R29S/Q184R/P205A/G353E、R29S/Q184R/P205C/Y259F/E261V/N277V、R29S/Q184R/E261L/Q265I、R29S/Q184R/Q265I、R29S/P205A、R29S/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287K、R29S/P205A/Y259F/E261R、R29S/P205A/E261V、R29S/P205C/Y259F/E261L、R29S/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261S、R29S/P205C/E261L、R29S/P205C/E261L/Q265I/G353E、R29S/P205C/E261R/G353E、R29S/P205C/E261S、R29S/P205C/E261S/Q265I、R29S/P205C/E261V/Q265I、R29S/P205C/N277V、R29S/P205C/I287T、R29S/P205C/I287T/G353E、R29S/Y259F/E261L/Q265I、R29S/E261V/G353E、A57G/N94K/N153F/Q184R/P205A/Y259F/E261L、A57G/N94K/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N94K/N153F/Y259F/E261V/Q265I、A57G/N94K/N153F/E261V/Q265I、A57G/N94K/Q184R/P205C/E261V/Q265I/I287T、A57G/N94K/Q184R/E261S/Q265I/I287T、A57G/N94K/P205A/Y259F、A57G/N94K/P205A/Y259F/E261V/Q265I/N277V/I287T、A57G/N94K/P205A/N277V、A57G/N94K/P205C/Y259F、A57G/N94K/P205C/E261S/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261S、A57G/N153F/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、A57G/N153F/P205C/Y259F/Q265I/N277V、A57G/N153F/P205C/Q265I、A57G/N153F/E261L/Q265I/I287K/G353E、A57G/N153F/E261R/Q265I、A57G/P205A、A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261L/I287T/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261V、A57G/P205A/E261R、A57G/P205C、A57G/P205C/Y259F/Q265I、A57G/P205C/E261L/Q265I/N277V/I287T/G353E、A57G/P205C/E261L/N277V、A57G/P205C/E261S/N277V/G353E、A57G/E261L/Q265I/G353E、N94K/G126C/Q184R/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/N153F/Q184R/Y259F/E261S/Q265I、N94K/N153F/P205A/I287K/G353E、N94K/N153F/P205A/G353E、N94K/N153F/P205C/I287K、N94K/N153F/P205C/I287T/G353E、N94K/N153L/Q184R/P205C、N94K/N153L/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261L/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261S、N94K/Q184R/P205A/E261V/Q265I/I287T/G353E、N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S/Q265I/I287K、N94K/Q184R/G353E、N94K/P205A、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K、N94K/P205A/Y259F/E261R/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261V/I287K/G353E、N94K/P205A/N277V、N94K/P205C、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/P205C/Y259F/E261V/Q265I/G353E、N94K/P205C/E261L/G353E、N94K/P205C/E261S/Q265I/N277V、N94K/P205C/E261V/Q265I/G353E、N94K/Y259F/E261S/Q265I、N94K/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Q184R/P205A/E261L/N277V/I287T、N153F/Q184R/E261S/Q265I/I287T、N153F/P205A、N153F/P205A/E261R/Q265I/I287T、N153F/P205C、N153F/P205C/E261L、N153F/P205C/E261V、N153F/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Y259F/Q265I/I287K、N153F/E261L/Q265I、N153F/E261R/Q265I、N153F/E261S/Q265I/I287T/G353E、N153F/Q265I、N153F/Q265I/N277V/I287T/G353E、Q184R/P205A/E261R/Q265I、Q184R/P205A/I287T/G353E、Q184R/P205C、Q184R/P205C/Y259F/E261L/I287K、Q184R/P205C/E261L、Q184R/P205C/E261R/I287K、Q184R/P205C/N277V、Q184R/E261L/Q265I/I287T、H202L、H202M、P205A、P205A/Y259F/E261V/Q265I、P205A/Y259F/Q265I、P205A/E261L、P205A/E261R/Q265I/I28
7K、P205C、P205C/Y259F/E261L、P205C/Y259F/E261R/Q265I/N277V/I287T/G353E、P205C/Y259F/E261S、P205C/Y259F/E261S/Q265I、P205C/Y259F/E261V/N277V/I287T、P205C/Y259F/Q265I、P205C/E261L/Q265I/V274A、P205C/E261L/N277V、P205C/E261L/G353E、P205C/E261R、P205C/E261R/Q265I/I287K/G353E、P205C/E261S、P205C/E261V/Q265I、P205C/N277V/I287K、P205C/I287K、P205C/I287T、P205S、P205T、S223G、G225F、G225Y、C256L、C256V、Y259F/E261L/Q265I、Y259F/E261V/Q265I、E261R/Q265I/I287K、E261S/Q265I/I287T、Q265I/I287T、I283L、およびF294Iから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号50を参照して番号を付されている。
本発明は、配列番号306の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、197/198/201/259、198/201/259/280、202/205/221/223/225/261、202/205/221/223/261/294、202/221/222/225/256/261/294、202/221/223/225/283/294、205/221/222、205/221/223/225/256/261/283、219、221/222/223/225、221/223、221/223/225、221/223/225/256/261、221/223/225/261、221/223/225/294、221/225、221/225/256、221/225/256/261、221/225/256/261/283/294、223/225/256/261、225/256/261、280、および280/306から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置が配列番号306を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、197T/198S/201L/259V、198A/201L/259V/280L、202L/205S/221S/223G/225Y/261Y、202L/221H/223G/225F/283M/294I、202M/205S/221H/223G/261Y/294I、202M/205T/221L/223G/225Y/261R、202M/221S/222I/225Y/256L/261R/294I、205S/221S/223G/225F/256L/261T/283M、205T/221H/222I、219L、221H/222I/223G/225Y、221H/223G/225L、221H/225F、221L/223G/225L/256T/261R、221L/225F/256V、221S/223G、221S/223G/225L/256L/261R、221S/223G/225L/261R、221S/223G/225L/294I、221S/225F/256T/261R、221S/225Y/256T/261Y/283M/294I、223G/225L/256V/261R、225F/256T/261T、280D、280E、280I、280V、280V/306F、および280Wから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号306を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、V197T/H198S/M201L/Y259V、H198A/M201L/Y259V/Y280L、H202L/A205S/Y221S/S223G/G225Y/V261Y、H202L/Y221H/S223G/G225F/I283M/F294I、H202M/A205S/Y221H/S223G/V261Y/F294I、H202M/A205T/Y221L/S223G/G225Y/V261R、H202M/Y221S/F222I/G225Y/C256L/V261R/F294I、A205S/Y221S/S223G/G225F/C256L/V261T/I283M、A205T/Y221H/F222I、F219L、Y221H/F222I/S223G/G225Y、Y221H/S223G/G225L、Y221H/G225F、Y221L/S223G/G225L/C256T/V261R、Y221L/G225F/C256V、Y221S/S223G、Y221S/S223G/G225L/C256L/V261R、Y221S/S223G/G225L/V261R、Y221S/S223G/G225L/F294I、Y221S/G225F/C256T/V261R、Y221S/G225Y/C256T/V261Y/I283M/F294I、S223G/G225L/C256V/V261R、G225F/C256T/V261T、Y280D、Y280E、Y280I、Y280V、Y280V/S306F、およびY280Wから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号306を参照して番号を付されている。
本発明は、配列番号648の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、17/198/259/280、197、197/198、197/198/223/259、197/223/277/280、197/259、197/277、198、198/223、198/223/259/277/280、198/259、198/259/277、198/259/277/280、198/277/280、223/259、223/259/280、258、259、259/268/277/280、259/277、259/280、263、277、および280から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置が配列番号648を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、17P/198S/259V/280F、17P/198S/259W/280W、197L、197L/198S、197L/198S/223G/259W、197L/223G/277T/280K、197L/259W、197L/277F、198A、198S、198S/223G、198S/223G/259W/277W/280G、198S/259V、198S/259V/277T、198S/259W/277F/280G、198S/259W/277T/280F、198S/277F/280F、198S/277G/280W、198S/277P/280F、223G/259V/280W、223G/259W、258Y、259N/280W、259W、259W/268S/277T/280F、259W/277W、263D、263E、263F、263G、263L、263M、263N、263Q、263R、263V、263W、277W、280D、280F、および280Wから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号648を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、H17P/H198S/Y259V/Y280F、H17P/H198S/Y259W/Y280W、V197L、V197L/H198S、V197L/H198S/S223G/Y259W、V197L/S223G/N277T/Y280K、V197L/Y259W、V197L/N277F、H198A、H198S、H198S/S223G、H198S/S223G/Y259W/N277W/Y280G、H198S/Y259V、H198S/Y259V/N277T、H198S/Y259W/N277F/Y280G、H198S/Y259W/N277T/Y280F、H198S/N277F/Y280F、H198S/N277G/Y280W、H198S/N277P/Y280F、S223G/Y259V/Y280W、S223G/Y259W、W258Y、Y259N/Y280W、Y259W、Y259W/A268S/N277T/Y280F、Y259W/N277W、Y263D、Y263E、Y263F、Y263G、Y263L、Y263M、Y263N、Y263Q、Y263R、Y263V、Y263W、N277W、Y280D、Y280F、およびY280Wから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号648を参照して番号を付されている。
本発明は、配列番号708の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む操作されたポリペプチドであって、141、154、197、197/198、および278から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置が配列番号708を参照して番号を付されている操作されたポリペプチドを提供する。一部の追加の実施形態では、操作されたポリペプチドは、141D、154G、154H、197A、197P/198A、278E、および278Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号708を参照して番号を付されている。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、T141D、A154G、A154H、V197A、V197P/S198A、P278E、およびP278Vから選択される少なくとも1つの置換または置換セットを含み、その位置は配列番号708を参照して番号を付されている。
本発明は、上記段落において記載される少なくとも1つの操作されたポリペプチドをコードする操作されたポリヌクレオチドも提供する。一部の実施形態では、操作されたポリヌクレオチドは配列番号5から配列番号801において示す奇数番号の配列を含む。
本発明は、上述の少なくとも1つの操作されたポリヌクレオチドを含むベクターをさらに提供する。一部の実施形態では、ベクターは、少なくとも1つの制御配列をさらに含む。
本発明は、本明細書において提供されるベクターを含む宿主細胞も提供する。一部の実施形態では、宿主細胞は、本明細書において提供される少なくとも1つの操作されたポリペプチドを産生する。
本発明は、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを産生する方法であって、操作されたポリヌクレオチドが発現され、操作されたポリペプチドが産生されるような条件下、本明細書において提供される宿主細胞を培養するステップを含む方法をさらに提供する。一部の実施形態では、方法は、操作されたポリペプチドを回収するステップをさらに含む。
別段の定義がない限り、本明細書において使用される全ての技術および科学用語は、本発明が関連する当業者によって通常理解されるものと同じ意味を概して有する。概して、本明細書において使用される命名法ならびに以下に記載される細胞培養、分子遺伝学、微生物学、有機化学、分析化学および核酸化学の検査手順は当業者であれば周知であり、当技術分野において通常用いられている。そのような技術は周知であり、当業者であれば周知の多数のテキストおよび参考書において記載されている。標準的な技術またはその改変が化学的合成および化学的分析のために使用される。本明細書において記載される全ての特許、特許出願、論文および刊行物は、上記のものと下記のものの両方が参照により本明細書に明示的に組み込まれるものとする。
本明細書において記載されるものと類似のまたは同等の任意の好適な方法および材料が本発明の実施において使用を見出されるが、一部の方法および材料が本明細書において記載される。本発明は、当業者によって使用される背景に応じて変化する場合があるために、記載される特定の方法論、プロトコール、および試薬に限定されないことを理解されたい。したがって、直下で定義される用語は全体的に本発明に言及することによってより完全に記載される。
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は、例示的で説明的なものにすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本明細書において使用される項の見出しは構成的な目的のためのものにすぎず、記載される主題を限定するものと解釈されるべきではない。数値範囲には範囲を定義する数が含まれる。したがって、本明細書において開示される全ての数値範囲は、その狭い数値範囲が本明細書において全て明示的に記載されたかのように、その広い数値範囲内に入る全ての狭い数値範囲を包含することを意図する。本明細書において開示される全ての最大(または最小)数値の限定は、その低い(または大きい)数値の限定が本明細書において明示的に記載されたかのように、全ての小さい(または大きい)数値の限定を含むことも意図される。
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかに別の意味を示さない限り複数形の言及を含む。したがって、例えば、「ポリペプチド(a polypeptide)」への言及は1つを超えるポリペプチドを含む。同様に、「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、「含むこと(comprising)」、「含む(include)」、「含む(includes)」、および「含むこと(including)」は交換可能であり、限定することを意図しない。
さまざまな実施形態の説明が「含むこと(comprising)」という用語を使用する場合、当業者であれば一部の特定の場合で実施形態は、「から実質的になる」または「からなる」という言語を使用して代替的に記載することができることは理解するであろうことを理解されたい。さまざまな実施形態の説明が「必要に応じた」または「必要に応じて」という用語を使用する場合、その後記載される事象または状況は生じても生じなくてもよく、説明は、事象または状況が生じた場合および生じなかった場合を含むこともさらに理解されるべきである。前述の一般的な説明と、以下の詳細な説明の両方は、例示的で説明的なものにすぎず、本開示を制限するものではないことは理解されたい。本明細書において使用される項の見出しは構成的な目的のためのものにすぎず、記載される主題を限定するものと解釈されるべきではない。
三文字略語が使用される場合、特に「L」または「D」が先行するかまたは略語が使用される文脈から明らかではない限り、アミノ酸は、α-炭素(Cα)に関してL-またはD-立体配置のいずれかであってもよい。例えば、「Ala」はα-炭素に関する立体配置を明記することなくアラニンを示すが、「D-Ala」および「L-Ala」はD-アラニンおよびL-アラニンをそれぞれ指定する。
一文字略語が使用される場合、大文字はα-炭素に関するL-立体配置のアミノ酸を指定し、小文字はα-炭素に関するD-立体配置のアミノ酸を指定する。例えば、「A」はL-アラニンを指定し、「a」はD-アラニンを指定する。ポリペプチド配列が一文字または三文字略語(またはこれらの混合されたもの)の文字列として提示される場合、配列は一般的な慣例に従ってアミノ(N)からカルボキシ(C)方向に提示される。
遺伝学的なコードヌクレオシドに関して使用される略語は従来のものであり、以下のとおりである:アデノシン(A);グアノシン(G);シチジン(C);チミジン(T);およびウリジン(U)。特に説明がない限り、省略されたヌクレオチドは、リボヌクレオシドまたは2’-デオキシリボヌクレオシドのいずれかであってもよい。ヌクレオシドは、個々のものまたはまとめたもののリボヌクレオシドまたは2’-デオキシリボヌクレオシドのいずれかとして明記してもよい。核酸配列が一文字略語の文字列として提示される場合、配列は、一般的な慣例に従って5’から3’方向に提示され、ホスフェートは示されない。
定義:
本発明に関連して、本明細書の説明において使用される技術および科学用語は、特に定義されない限り、当業者によって通常理解される意味を有する。したがって、以下の用語は以下の意味を有することを意図する。
本発明に関連して、本明細書の説明において使用される技術および科学用語は、特に定義されない限り、当業者によって通常理解される意味を有する。したがって、以下の用語は以下の意味を有することを意図する。
「EC」番号は、Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology(NC-IUBMB)の酵素命名法を指す。IUBMB生化学的分類は、その触媒する化学反応に基づく酵素に関する数値分類システムである。
「ATCC」は、そのバイオリポジトリコレクションに遺伝子および株が含まれるAmerican Type Culture Collectionを指す。
「NCBI」は、National Center for Biological Informationおよびそこで提供される配列データベースを指す。
「タンパク質」、「ポリペプチド」、および「ペプチド」は本明細書において相互交換可能に使用され、長さまたは翻訳後改変(例えば、グリコシル化、リン酸化、脂質化、ミリスチル化、ユビキチン化など)にかかわらず、アミド結合によって共有結合された少なくとも2つのアミノ酸のポリマーを示す。D-およびL-アミノ酸、およびD-およびL-アミノ酸の混合物、ならびにD-およびL-アミノ酸、およびD-およびL-アミノ酸の混合物を含むポリマーがこの定義の範囲内に含まれる。
「アミノ酸」は、本明細書において、その通常知られている三文字の記号によるものまたはIUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commissionによって推奨される一文字の記号によるものを指す。ヌクレオチドは、同様に、その通常許容される1文字のコードによるものを指す場合がある。
本明細書で使用される場合、「ポリヌクレオチド」および「核酸」は、互いに共有結合している2つまたはそれを超えるヌクレオシドを指す。ポリヌクレオチドは、リボヌクレオチド(すなわち、RNA)から全体的に構成されていても、2’デオキシリボヌクレオチド(すなわち、DNA)から全体的に構成されていても、またはリボヌクレオチドおよび2’デオキシリボヌクレオチドの混合物から構成されていてもよい。ヌクレオシドは、典型的には、標準的なホスホジエステル結合を介して互いに結合しているが、ポリヌクレオチドは1つまたは複数の非標準的な結合を含む場合がある。ポリヌクレオチドは、一本鎖または二本鎖であっても、一本鎖の領域と二本鎖の領域の両方を含んでいてもよい。さらに、ポリヌクレオチドは、典型的には、天然に存在するコード核酸塩基(すなわち、アデニン、グアニン、ウラシル、チミンおよびシトシン)から構成されるが、1つまたは複数の改変および/または合成された核酸塩基、例えば、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチンなどを含む場合がある。一部の実施形態では、そのような改変または合成された核酸塩基はアミノ酸配列をコードする核酸塩基である。
「オパインデヒドロゲナーゼ活性」は、本明細書で使用される場合、2-ケト酸(例えば、ピルベート)のカルボニル基および中性L-アミノ酸(例えば、L-ノルバリン)のアミノ基を第二級アミンジカルボキシレート化合物(例えば、N-[1-(R)-(カルボキシ)エチル]-(S)-ノルバリン)へ変換する酵素活性を指す。
本明細書で使用される場合、「イミン」は、窒素-炭素二重結合を含み、窒素が水素または有機基に結合している有機化合物または官能基を指す。
「イミンレダクターゼ活性」は、本明細書で使用される場合、スキーム1で示されているように、ケトンまたはアルデヒドのカルボニル基ならびに第一級または第二級アミンのアミノ基(カルボニルおよびアミノ基は別個の化合物にあっても同じ化合物にあってもよい)を第二級または第三級アミン生成物化合物へ、補助因子NAD(P)Hの存在下で変換する酵素活性を指す。
「イミンレダクターゼ」または「IRED」は、本明細書で使用される場合、イミンレダクターゼ活性を有する酵素を指す。イミンレダクターゼとしては、Arthrobacter sp.株1Cからの野生型オパインデヒドロゲナーゼ(ノルバリンデヒドロゲナーゼ、オパインデヒドロゲナーゼの1種)由来の操作されたポリペプチドに限定されるものではなく、他のオパインデヒドロゲナーゼ酵素由来の操作されたポリペプチド、例えば、Pecten maximusからのオクトピンデヒドロゲナーゼ(OpDH)、Lactococcus lactis K1からのオルニチンシンターゼ(CEOS)、Cellana grataからのβ-アラノピンデヒドロゲナーゼ(BADH)、Suberites domunculaからのタウロピンデヒドロゲナーゼ(TauDH);およびPseudomonas putidaからのN-メチルL-アミノ酸デヒドロゲナーゼ(NMDH);またはイミンレダクターゼ活性を有する野生型酵素由来の操作された酵素を含む、イミンレダクターゼ活性を有する他の酵素があり得ることを理解されたい。イミンレダクターゼとしては、本明細書で使用される場合、天然に存在する(野生型)イミンレダクターゼおよびヒトの操作によって生成された天然に存在しない操作されたポリペプチドがある。
「コード配列」は、タンパク質のアミノ酸配列をコードする核酸のその部分(例えば、遺伝子)を指す。
「天然に存在する」または「野生型」は、自然において認められる形態を指す。例えば、天然に存在するまたは野生型のポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列は、自然界の供給源から単離することができ、ヒト操作によって意図的に改変されていない生物に存在する配列である。
本明細書で使用される場合、「組換えの」、「操作された」、および「天然に存在しない」は、細胞、核酸、またはポリペプチドを参照して使用される場合、自然界に別の方法では存在しない様式で改変されている、材料、または材料の天然もしくは自然の形態に対応する材料を指す。一部の実施形態では、細胞、核酸またはポリペプチドは、同一の天然に存在する細胞、核酸またはポリペプチドであるが、合成材料からおよび/または組換え技術を使用して操作することによって産生されるかまたは誘導される。非限定的な例としては、とりわけ、細胞の自然の(非組換え)形態内では認められない遺伝子を発現するか、またはそうでなければ異なるレベルで発現される自然の遺伝子を発現する組換え細胞がある。
「配列同一性パーセンテージ」および「相同性パーセンテージ」は、本明細書において相互交換可能に使用され、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド間の比較を指し、比較ウインドウにわたる2つの最適にアラインメントされた配列を比較することによって決定され、比較ウインドウにおけるポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列の一部は、2つの配列の最適なアラインメントに関する参照配列と比較して付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含んでいてもよい。パーセンテージは、同一の核酸塩基またはアミノ酸残基が両方の配列において存在する位置の数を決定して、一致した位置の数を得、一致した位置の数を比較ウインドウにおける位置の総数で割り、結果に100を掛けて、配列同一性パーセンテージを得ることによって計算してもよい。あるいは、パーセンテージは、同一の核酸塩基もしくはアミノ酸残基のいずれかが両方の配列において存在する位置か、または核酸塩基もしくはアミノ酸残基がギャップを用いてアラインメントされた位置の数を決定して、一致した位置の数を得、一致した位置の数を比較ウインドウにおける位置の合計数で割り、結果に100を掛けて、配列同一性パーセンテージを得ることによって計算してもよい。当業者であれば、2つの配列をアラインメントするのに利用可能な多くの確立されたアルゴリズムが存在することは理解している。比較のための配列の最適なアラインメントは、当技術分野において公知であるように、例えば、SmithおよびWatermanの局所相同性アルゴリズム(Smith and Waterman, Adv. Appl. Math., 2:482 [1981])によって、NeedlemanおよびWunschの相同性アラインメントアルゴリズム(Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol., 48:443 [1970])によって、PearsonおよびLipmanの類似性探索の方法(Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:2444 [1988])によって、これらのアルゴリズムのコンピュータ化された実装(例えば、GCG WisconsinソフトウェアパッケージにおけるGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA)によって、または目視検査によって行ってもよい。配列同一性および配列類似性パーセントを決定するのに好適なアルゴリズムの例としては、これらに限定されるものではないが、BLASTおよびBLAST 2.0アルゴリズムがあり、これらはAltschulら(Altschul et al., J. Mol. Biol., 215: 403-410 [1990];およびAltschul et al., Nucl. Acids Res., 3389-3402 [1977]をそれぞれ参照のこと)によって記載されている。BLAST分析を実行するためのソフトウェアは、National Center for Biotechnology Informationウェブサイトを介して公的に利用可能である。このアルゴリズムは、データベース配列における同じ長さのワードとアラインメントされた場合、一部の正の値の閾値スコアTとマッチするかまたはそれを満たす、クエリ配列における長さWの短いワードを同定することによって高スコアリング配列ペア(HSP)を最初に同定するステップを伴う。Tは、近隣のワードスコア閾値と称される(Altschulら、上記を参照のこと)。これらの最初の近隣のワードヒットは、検索を開始してそれらを含む長いHSPを見出すためのシードとして作用する。次いで、ワードヒットは、累積アラインメントスコアを増加させることができる限り、各配列に沿って両方向に延長される。累積スコアは、ヌクレオチド配列に関しては、パラメーターM(マッチした残基のペアに関する報酬スコア;常に>0)およびN(ミスマッチの残基に関するペナルティスコア;常に<0)を使用して計算される。アミノ酸配列に関しては、スコアリングマトリックスを使用して、累積スコアを計算する。各方向におけるワードヒットの拡張は、累積アラインメントスコアがその最大達成値から量Xだけ低下した場合;1つまたは複数の負のスコアリング残基アラインメントの蓄積に起因して、累積スコアがゼロまたはそれ未満に低下した場合;またはいずれかの配列の末端に達した場合に停止する。BLASTアルゴリズムパラメーターW、T、およびXは、アラインメントの感度およびスピードを決定する。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列に関する)は、デフォルトとしてワード長(W)11、期待値(E)10、M=5、N=-4、および両方の鎖の比較を使用する。アミノ酸配列に関しては、BLASTPプログラムは、デフォルトとしてワード長(W)3、期待値(E)10、およびBLOSUM62スコアリングマトリックスを使用する(Henikoff and Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915 [1989]を参照のこと)。配列アラインメントおよび配列同一性%の例示的な決定は、提供されるデフォルトパラメーターを使用したGCG Wisconsinソフトウェアパッケージ(Accelrys、Madison WI)におけるBESTFITまたはGAPプログラムを用いてもよい。
「参照配列」は、配列を比較するための基準として使用される規定の配列を指す。参照配列は、長い配列のサブセット、例えば、完全長遺伝子またはポリペプチド配列のセグメントであってもよい。一般的に、参照配列は、少なくとも20ヌクレオチドまたはアミノ酸残基長、少なくとも25残基長、少なくとも50残基長、または完全長の核酸またはポリペプチドである。2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチドは、それぞれ(1)2つの配列間で類似している配列(すなわち、完全配列の一部)を含んでいてもよく、(2)2つの配列間で異なる配列をさらに含んでいてもよいため、2つ(またはそれを超える)ポリヌクレオチドまたはポリペプチドの間の配列比較は、典型的には、「比較ウインドウ」にわたる2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチドの配列を比較して配列類似性の局所領域を同定し、比較することによって行われる。一部の実施形態では、「参照配列」は一次アミノ酸配列に基づいてもよく、一次配列において1つまたは複数の変化を有していてもよい配列である。例えば、「X14に対応する残基においてバリンを有する配列番号4に基づく参照配列」またはX14Vは、チロシンである、配列番号4のX14における対応する残基が、バリンに変更されている参照配列を指す。
「比較ウインドウ」は、少なくとも約20個の連続するヌクレオチド位置またはアミノ酸残基の概念的なセグメントを指し、配列は、少なくとも20個の連続するヌクレオチドまたはアミノ酸の参照配列と比較してもよく、比較ウインドウにおける配列の一部は、2つの配列の最適なアラインメントに関して、参照配列(付加も欠失も含まない)と比較して20パーセントまたはそれ未満の付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含んでいてもよい。比較ウインドウは20個の連続する残基よりも長くてもよく、必要に応じて30、40、50、100個、またはこれらより長いウインドウを含む。
本明細書で使用される場合、「実質的な同一性」は、少なくとも20個の残基位置の比較ウインドウにわたる、高頻度には少なくとも30~50残基のウインドウにわたる参照配列と比較して、少なくとも80パーセントの配列同一性、少なくとも85パーセントの同一性、少なくとも89パーセントから95パーセントの間の配列同一性、またはさらに通常、少なくとも99パーセントの配列同一性を有するポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列を指し、配列同一性パーセンテージは、参照配列を、合計で比較ウインドウにわたる参照配列の20パーセントまたはそれ未満である欠失または付加を含む配列と比較することによって計算される。ポリペプチドに適用される一部の特定の実施形態では、「実質的な同一性」という用語は、2つのポリペプチド配列が、例えばデフォルトギャップ重みを使用したプログラムGAPまたはBESTFITによって最適にアラインメントされた場合、少なくとも80パーセントの配列同一性、好ましくは少なくとも89パーセントの配列同一性、少なくとも95パーセントの配列同一性またはこれらを超える配列同一性(例えば、99パーセントの配列同一性)を共有することを意味する。一部の実施形態では、比較される配列において同一ではない残基位置は、保存的なアミノ酸置換によって異なる。
「に対応すること」、「を参照する」、および「と比較する」は、所与のアミノ酸またはポリヌクレオチド配列の番号付けの文脈において使用される場合、所与のアミノ酸またはポリヌクレオチド配列を参照配列と比較した場合の特定の参照配列の残基の番号付けを指す。言い換えれば、所与のポリマーの残基番号または残基位置は、所与のアミノ酸またはポリヌクレオチド配列内の残基の実際の数値位置によってではなく、参照配列に関して指定される。例えば、所与のアミノ酸配列、例えば、操作されたイミンレダクターゼのものは、ギャップを導入して2つの配列間で残基のマッチを最適化することによって参照配列に対してアラインメントしてもよい。これらの場合ギャップが存在するが、所与のアミノ酸またはポリヌクレオチド配列における残基の番号付けは、アラインメントされた参照配列に対して行われる。
「アミノ酸の差異」または「残基の差異」は、参照配列の対応する位置におけるアミノ酸残基と比べた、ポリペプチド配列の位置のアミノ酸残基における変化を指す。アミノ酸の差異の位置は、「Xn」として本明細書において概して称し、ここで、nは、残基の差異が基づく参照配列における対応する位置を指す。例えば、「配列番号2と比較した位置X25における残基の差異」は、配列番号2の位置25に対応するポリペプチド位置におけるアミノ酸残基の変化を指す。したがって、配列番号2の参照ポリペプチドが、位置25においてバリンを有する場合、「配列番号2と比較した位置X25における残基の差異」は、配列番号2の位置25に対応するポリペプチドの位置における、バリン以外の任意の残基のアミノ酸置換である。本明細書におけるほとんどの場合では、位置における具体的なアミノ酸残基の差異は、「XnY」として示され、ここで、「Xn」は、上述のような対応する位置を指定し、「Y」は、操作されたポリペプチドで見出されるアミノ酸の1文字の識別子(すなわち、参照ポリペプチドにおけるものとは異なる残基)である。一部の実施形態では、1つを超えるアミノ酸は、特定の残基位置において出現してもよい(すなわち、代替のアミノ酸をXnY/Zの形態で列挙してもよく、ここで、YおよびZは、代替のアミノ酸残基を表す)。一部の場合では(例えば、表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1および10.1において)、本発明は、従来の表記法「AnB」によって示される具体的なアミノ酸の差異も提供し、ここで、Aは、参照配列における残基の1文字の識別子であり、「n」は参照配列における残基位置の番号であり、Bは操作されたポリペプチドの配列における残基置換の1文字の識別子である。さらに、一部の場合では、本発明のポリペプチドは、参照配列に対して1つまたは複数のアミノ酸残基の差異を含んでいてもよく、これは、変化が参照配列に対して行われる特定の位置のリストによって示される。一部の追加の実施形態では、本発明は、保存的なアミノ酸置換と非保存的なアミノ酸置換の両方を含む操作されたポリペプチド配列を提供する。
本明細書で使用される場合、「保存的なアミノ酸置換」は、類似している側鎖を有する異なる残基での残基の置換を指し、したがって典型的には、同じかまたは類似している規定のクラスのアミノ酸の範囲内のアミノ酸でのポリペプチドにおけるアミノ酸の置換を伴う。例として、限定ではないが、脂肪族側鎖を有するアミノ酸は、別の脂肪族アミノ酸(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、およびイソロイシン)で置換されており;ヒドロキシル側鎖を有するアミノ酸は、ヒドロキシル側鎖を有する別のアミノ酸(例えば、セリンおよびスレオニン)で置換されており;芳香族側鎖を有するアミノ酸は、芳香族側鎖を有する別のアミノ酸(例えば、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、およびヒスチジン)で置換されており;塩基性側鎖を有するアミノ酸は、塩基性側鎖を有する別のアミノ酸(例えば、リシンおよびアルギニン)で置換されており;酸性側鎖を有するアミノ酸は、酸性側鎖を有する別のアミノ酸(例えば、アスパラギン酸またはグルタミン酸)で置換されており;および/または疎水性または親水性アミノ酸は、別の疎水性または親水性アミノ酸でそれぞれ置き換えられている。例示的な保存的置換は、以下の表1において提供される。
「非保存的置換」は、顕著に異なる側鎖特性を有するアミノ酸でのポリペプチドにおけるアミノ酸の置換を指す。非保存的な置換は、規定の群の範囲内ではなく、群間でアミノ酸を使用してもよく、(a)置換領域におけるペプチド骨格の構造(例えば、グリシンに対するプロリン)、(b)電荷または疎水性、または(c)側鎖の嵩に影響を与える。例として、限定ではないが、例示的な非保存的な置換は、塩基性または脂肪族アミノ酸で置換された酸性アミノ酸;小さなアミノ酸で置換された芳香族アミノ酸;および疎水性アミノ酸で置換された親水性アミノ酸であってもよい。
「欠失」は、参照ポリペプチドから1つまたは複数のアミノ酸を除去することによるポリペプチドに対する改変を指す。欠失は、1個もしくはそれを超えるアミノ酸、2個もしくはそれを超えるアミノ酸、5個もしくはそれを超えるアミノ酸、10個もしくはそれを超えるアミノ酸、15個もしくはそれを超えるアミノ酸、または20個もしくはそれを超えるアミノ酸、参照酵素を構成するアミノ酸の総数の最大10%、またはアミノ酸の総数の最大20%を除去すると同時に酵素活性を保持すること、および/または操作されたイミンレダクターゼ酵素の改善された特性を保持することを含んでいてもよい。欠失は、ポリペプチドの内部部分および/または末端部分を対象としてもよい。さまざまな実施形態において、欠失は連続的なセグメントを含んでいても、不連続であってもよい。
「挿入」は、1つまたは複数のアミノ酸を添加することによる、参照ポリペプチドからのポリペプチドに対する改変を指す。一部の実施形態では、改善され操作されたイミンレダクターゼ酵素は、イミンレダクターゼ活性を有する天然に存在するポリペプチドに対する1つまたは複数のアミノ酸の挿入、ならびに他の改善されたイミンレダクターゼポリペプチドに対する1つまたは複数のアミノ酸の挿入を含む。挿入は、ポリペプチドの内部部分またはカルボキシまたはアミノ末端におけるものであってもよい。挿入物は、本明細書で使用される場合、当技術分野において公知の融合タンパク質を含む。挿入物は、アミノ酸の連続するセグメントであっても、天然に存在するポリペプチドにおいてアミノ酸のうちの1つまたは複数によって分離されていてもよい。
「断片」は、本明細書で使用される場合、アミノ末端および/またはカルボキシ末端の欠失を有するが、残りのアミノ酸配列は、配列において対応する位置と同一であるポリペプチドを指す。断片は、少なくとも14アミノ酸長、少なくとも20アミノ酸長、少なくとも50アミノ酸長またはこれらを超える長さ、および完全長イミンレダクターゼポリペプチド、例えば配列番号2のポリペプチド、または配列番号6から802の偶数番号の配列で提供される操作されたイミンレダクターゼの最大70%、80%、90%、95%、98%、および99%であってもよい。
「単離されたポリペプチド」は、それに自然に付随している他の混入物質、例えば、タンパク質、脂質、およびポリヌクレオチドから実質的に分離されたポリペプチドを指す。その用語は、その天然に存在する環境または発現系(例えば、宿主細胞またはin vitro合成)から取り出されたまたは精製されたポリペプチドを包含する。操作されたイミンレダクターゼ酵素は、細胞内に存在しても、細胞培地に存在しても、さまざまな形態、例えば、溶解産物または単離された調製物に調製してもよい。したがって、一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼ酵素は単離されたポリペプチドであってもよい。
「実質的に純粋なポリペプチド」は、ポリペプチド種が、存在する優勢な(すなわち、モルまたは重量ベースで、組成物中のあらゆる他の個々の個体高分子種よりも豊富である)種である組成物を指し、目的の種が、モルまたは重量%で、存在する高分子種の少なくとも約50パーセントを占める場合に一般的に実質的に精製された組成物である。一般的に、実質的に純粋なイミンレダクターゼ組成物は、モルまたは重量%で、組成物に存在する全ての高分子種のうちの約60%またはそれを超える、約70%またはそれを超える、約80%またはそれを超える、約90%またはそれを超える、約95%またはそれを超える、および約98%またはそれを超える%を占める。一部の実施形態では、目的の種は本質的に均一になるまでに精製されており(すなわち、混入物質種は、従来の検出方法によって組成物中に検出することができない)、組成物は、単一の高分子種から実質的になる。溶媒種、小分子(<500ダルトン)、および元素イオン種は高分子種とはみなされない。一部の実施形態では、単離された操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、実質的に純粋なポリペプチド組成物である。
「立体選択的」は、化学的または酵素的反応において、一方の立体異性体の形成がもう一方のものを上回ることに関する優先性を指す。1つの立体異性体の形成が他のものよりも好まれる場合、立体選択性は部分的であってもよく、または1つの立体異性体のみが形成される場合、それは完全であってもよい。立体異性体がエナンチオマーである場合、立体選択性はエナンチオ選択性と称され、これは両方の合計における1つのエナンチオマーの割合(典型的には、パーセンテージとして報告される)である。それは通常、式[主要なエナンチオマー-少量のエナンチオマー]/[主要なエナンチオマー+少量のエナンチオマー]に従って、そこから計算されたエナンチオマー過剰(e.e.)として(典型的には、パーセンテージとして)当技術分野において代替的に報告される。立体異性体がジアステレオ異性体である場合、立体選択性はジアステレオ選択性と称され、これは2つのジアステレオマーの混合物中の1つのジアステレオマーの割合(典型的には、パーセンテージとして報告される)であり、ジアステレオマー過剰(d.e.)として通常代替的に報告される。エナンチオマー過剰およびジアステレオマー過剰はある種の立体異性体過剰(stereomeric excess)である。
「高度に立体選択的」は、基質(複数可)(例えば、基質化合物(2)および(3))を対応するアミン生成物(例えば、化合物(1))に、少なくとも約85%の立体異性体過剰で変換することができる化学的または酵素的反応を指す。
本明細書で使用される場合、「改善された酵素特性」は、酵素の少なくとも1つの改善された特性を指す。一部の実施形態では、本発明は、参照イミンレダクターゼポリペプチドおよび/または野生型イミンレダクターゼポリペプチド、および/または別の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドと比較して、任意の酵素特性における改善を示す操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを提供する。本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドに関しては、比較は、イミンレダクターゼが由来する野生型酵素に対して一般的に行われるが、一部の実施形態では、参照酵素は、別の改善された操作されたイミンレダクターゼであってもよい。したがって、「改善」のレベルは、野生型を含むさまざまなイミンレダクターゼポリペプチドと、操作されたイミンレダクターゼとの間で決定し、比較してもよい。改善された特性としては、これらに限定されるものではないが、酵素活性(基質の変換パーセントに換算して示してもよい)、熱安定性、溶媒安定性、pH活性プロファイル、補助因子の要件、阻害剤(例えば、基質または生成物阻害)に対する不応性、立体特異性、および/または立体選択性(エナンチオ選択性を含む)などの特性がある。
「酵素活性の増加」は、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドの改善された特性を指し、これは、参照イミンレダクターゼ酵素と比較した、比活性(例えば、タンパク質重量あたりの産生される生成物/時間)における増加または基質の生成物への変換パーセントにおける増加(例えば、特定の量のイミンレダクターゼを使用した、特定の時間における出発量の基質から生成物への変換パーセント)によって表すことができる。酵素活性を決定するための例示的な方法は実施例において提供される。Km、Vmaxまたはkcatの古典的酵素特性を含む酵素活性に関連する任意の特性が影響を受ける場合があり、その変化が酵素活性の増加につながる場合がある。酵素活性における改善は、対応する野生型酵素の約1.2倍の酵素活性から、イミンレダクターゼポリペプチドが由来する天然に存在するイミンレダクターゼまたは別の操作されたイミンレダクターゼの2倍、5倍、10倍、20倍、25倍、50倍のまたはこれらを超える酵素活性までであってもよい。イミンレダクターゼ活性は、標準アッセイのうちのいずれか1つによって、例えば、基質、補助因子、または生成物の特性における変化をモニタリングすることによって測定してもよい。一部の実施形態では、生成された生成物の量は、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC-MS)によって測定してもよい。酵素活性の比較は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように酵素の規定の調製物、設定条件下での規定のアッセイ、および1つまたは複数の規定の基質を使用して行われる。一般的に、溶解産物を比較する場合、細胞数およびアッセイされたタンパク質の量が決定され、ならびに宿主細胞によって産生され、溶解産物に存在する酵素の量の変動を最小限にするために、同一の発現系および同一の宿主細胞が使用される。
「変換」は、基質(複数可)の対応する生成物(複数可)への酵素的変換を指す。「変換パーセント」は、特定の条件下で一定期間内に生成物に変換される基質のパーセントを指す。したがって、イミンレダクターゼポリペプチドの「酵素活性」または「活性」は、基質の生成物への「変換パーセント」として表現され得る。
「熱安定の」は、高温(例えば、40~80℃)に一定期間(例えば、0.5~24時間)曝露した後に、同じ高温に曝露された野生型酵素と比較して、同様の(例えば、60%から80%を超える)活性を維持するイミンレダクターゼポリペプチドを指す。
「溶媒安定の」は、異なる濃度(例えば、5~99%)の溶媒(エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシド(DMSO)、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、アセトン、トルエン、酢酸ブチル、メチルtert-ブチルエーテルなど)に一定期間(例えば、0.5~24時間)曝露された後に、同じ濃度の同じ溶媒に曝露された野生型酵素と比較して、同様の(例えば、60%から80%を超える)活性を維持するイミンレダクターゼポリペプチドを指す。
「熱安定性かつ溶媒安定性の」は、熱安定性と溶媒安定性の両方であるイミンレダクターゼポリペプチドを指す。
「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」という用語は、核酸ハイブリッドが安定である条件を指すために本明細書において使用される。当業者にとっては公知のように、ハイブリッドの安定性は、ハイブリッドの融解温度(Tm)において反映される。一般的に、ハイブリッドの安定性は、イオン強度、温度、G/C含有量、およびカオトロピック剤の存在の関数である。ポリヌクレオチドに関するTm値は融解温度を予測するための公知の方法を使用して計算してもよい(例えば、Baldino et al., Meth. Enzymol., 168:761-777 [1989];Bolton et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48:1390 [1962];Bresslauer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:8893-8897 [1986];Freier et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:9373-9377 [1986];Kierzek et al., Biochem., 25:7840-7846 [1986];Rychlik et al., 1990, Nucl. Acids Res., 18:6409-6412 [1990] (正誤表はNucl. Acids Res., 19:698 [1991]);Sambrook et al.,上記を参照のこと);Suggs et al., 1981, in Developmental Biology Using Purified Genes, Brown et al. [eds.], pp. 683-693, Academic Press, Cambridge, MA [1981];およびWetmur, Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 26:227-259 [1991]を参照のこと)。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書において開示されるポリペプチドをコードし、定義される条件、例えば、中程度にストリンジェントなまたは高度にストリンジェントな条件下で、本発明の操作されたイミンレダクターゼ酵素をコードする配列の相補鎖にハイブリダイズする。
「ハイブリダイゼーションストリンジェンシー」は、ハイブリダイゼーション条件、例えば、核酸のハイブリダイゼーションにおける洗浄条件に関連する。一般的に、ハイブリダイゼーション反応は、低ストリンジェンシーの条件下で行われ、続いてさまざまではあるが高ストリンジェンシーの洗浄が行われる。「中程度にストリンジェントなハイブリダイゼーション」という用語は、標的DNAが、標的DNAに対して約60%の同一性、好ましくは約75%の同一性、約85%の同一性を有し、標的ポリヌクレオチドに対して約90%超の同一性を有する相補的核酸に結合するのを可能にする条件を指す。例示的な中程度にストリンジェントな条件は、50%ホルムアミド、5×デンハルト溶液、5×SSPE、0.2%SDS中、42℃でのハイブリダイゼーション、続いて0.2×SSPE、0.2%SDS中、42℃での洗浄と同等の条件である。「高ストリンジェンシーハイブリダイゼーション」は、規定のポリヌクレオチド配列に関する溶液条件下で決定される熱融解温度Tmから約10℃またはそれ未満の条件を一般的に指す。一部の実施形態では、高ストリンジェンシー条件は、0.018M NaCl中、65℃で安定ハイブリッドを形成するこれらの核酸配列のみのハイブリダイゼーションを可能にする条件を指す(すなわち、ハイブリッドが0.018M NaCl中65℃で安定ではない場合、本明細書において企図されるように、高ストリンジェンシー条件下で安定ではない)。高ストリンジェンシー条件は、例えば、50%ホルムアミド、5×デンハルト溶液、5×SSPE、0.2%SDS中、42℃と同等の条件においてハイブリダイゼーションし、続いて0.1×SSPE、および0.1%SDS中、65℃で洗浄することによって提供してもよい。別の高ストリンジェンシー条件は、0.1%(w:v)SDSを含む5×SSC中、65℃でハイブリダイズするのと同等の条件においてハイブリダイズし、0.1%SDSを含む0.1×SSC中、65℃で洗浄することである。他の高ストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件、および中程度にストリンジェントな条件は、上記の引用文献において記載される。
「異種の」ポリヌクレオチドは、実験室技術によって宿主細胞中に導入される任意のポリヌクレオチドを指し、宿主細胞から取り出され、実験室操作が行われ、次いで宿主細胞中に再導入されるポリヌクレオチドを含む。
「コドン最適化」は、コードされたタンパク質が目的の生物において効率的に発現するように、タンパク質をコードするポリヌクレオチドのコドンにおける、特定の生物において優先的に使用されるものへの変化を指す。大部分のアミノ酸は、「同義(synonym)」または「同義(synonymous)」コドンと称されるいくつかのコドンによって表されるという点において遺伝的コードは縮重するが、特定の生物によるコドンの使用はランダムではなく、特定のコドントリプレットに片寄っていることは周知である。このコドン使用バイアスは、所与の遺伝子、共通の機能的または祖先起源の遺伝子、高発現タンパク質対低コピー数タンパク質、および生物のゲノムの総タンパク質コード領域に関連して高い場合がある。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ酵素をコードするポリヌクレオチドは、発現のために選択された宿主生物からの最適な産生のために最適化されたコドンであってもよい。
本明細書で使用される場合、「好ましい最適な高コドン使用バイアスコドン」は、同じアミノ酸をコードする他のコドンよりもタンパク質コード領域において高頻度で使用されるコドンを同じ意味で指す。好ましいコドンは、単一の遺伝子、共通の機能または起源の一連の遺伝子、高度に発現された遺伝子におけるコドン使用、生物全体の総タンパク質コード領域におけるコドン頻度、関連する生物の総タンパク質コード領域におけるコドン頻度、またはこれらの組合せに関連して決定してもよい。その頻度が、遺伝子発現のレベルに伴って増加するコドンは、典型的には発現に最適なコドンである。例えば、クラスター分析または対応分析を使用した多変量分析、および遺伝子において使用されるコドンの有効数を含む、特定の生物におけるコドン頻度(例えば、コドンの使用、相対的同義コドンの使用)およびコドン優先性を決定するためのさまざまな方法が公知である(例えば、GCG CodonPreference, Genetics Computer Group Wisconsin Package;CodonW, Peden, University of Nottingham; McInerney, Bioinform., 14:372-73 [1998];Stenico et al., Nucl. Acids Res., 222437-46 [1994];Wright, Gene 87:23-29 [1990]を参照のこと)。コドン使用表が多くの異なる生物に関して利用可能である(例えば、Wada et al., Nucl. Acids Res., 20:2111-2118 [1992];Nakamura et al., Nucl. Acids Res., 28:292 [2000];Duret, et al., supra;Henaut and Danchin, in Escherichia coli and Salmonella, Neidhardt, et al. (eds.), ASM Press, Washington D.C., p. 2047-2066 [1996]を参照のこと)。コドン使用を得るためのデータ源は、タンパク質をコードすることができる任意の利用可能なヌクレオチド配列に依存する場合がある。これらのデータセットとしては、発現タンパク質をコードすることが実際に既知の核酸配列(例えば、完全なタンパク質コード配列-CDS)、発現配列タグ(ESTS)、またはゲノム配列の予測コード領域がある(例えば、Mount, Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis, Chapter 8, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. [2001];Uberbacher, Meth. Enzymol., 266:259-281 [1996];およびTiwari et al., Comput. Appl. Biosci., 13:263-270 [1997]を参照のこと)。
「制御配列」は、本発明のポリヌクレオチドおよび/またはポリペプチドの発現に必要なまたは有利な全ての構成要素を含むことが本明細書において定義される。各制御配列は、ポリペプチドをコードする核酸配列に対して自然のまたは外来性のものであってもよい。そのような制御配列としては、これらに限定されるものではないが、リーダー、ポリアデニル化配列、プロペプチド配列、プロモーター、シグナルペプチド配列、および転写ターミネーターがある。少なくとも、制御配列は、プロモーター、ならびに転写および翻訳停止シグナルを含む。制御配列は、制御配列とポリペプチドをコードする核酸配列のコード領域とのライゲーションを促進する特定の制限部位を導入する目的でリンカーとともに提供される場合がある。
「操作可能に連結された」は、制御配列が目的のポリヌクレオチドおよび/またはポリペプチドの発現を指示または調節するように、制御配列が目的のポリヌクレオチドと相対的な位置において適切に配置された(すなわち、機能的な関係の状態にある)構成として本明細書において定義される。
「プロモーター配列」は、宿主細胞によって認識されて目的のポリヌクレオチドを発現する核酸配列、例えばコード配列を指す。プロモーター配列は、目的のポリヌクレオチドの発現を媒介する転写制御配列を含む。プロモーターは、変異体、短縮、およびハイブリッドプロモーターを含む選択した宿主細胞において転写活性を示す任意の核酸配列であってもよく、宿主細胞に対して同種または異種のいずれかの細胞外または細胞内ポリペプチドをコードする遺伝子から得てもよい。
「好適な反応条件」は、本発明のイミンレダクターゼポリペプチドが、基質化合物を生成物化合物に変換すること(例えば、化合物(2)を化合物(1)へ変換すること)ができる生体触媒反応溶液における条件(例えば、酵素負荷、基質負荷、補助因子負荷、温度、pH、緩衝液、共溶媒の範囲など)を指す。例示的な「好適な反応条件」が本発明において提供され、実施例によって示される。
「補助因子再生系」または「補助因子リサイクリング系」は、補助因子の酸化型を還元する(例えば、NADP+をNADPHにする)反応に関与する一連の反応物を指す。イミンレダクターゼが触媒するケトン基質の還元的アミノ化によって酸化された補助因子は、補助因子再生系によって還元型に再生される。補助因子再生系は、還元水素当量の供給源であり、補助因子の酸化型を還元することができる化学量論の還元剤を含む。補助因子再生系は、触媒、例えば、還元剤による補助因子の酸化型の還元を触媒する酵素触媒をさらに含んでいてもよい。NAD+またはNADP+からNADHまたはNADPHをそれぞれ再生するための補助因子再生系は、当技術分野において公知であり、本明細書において記載される方法を使用してもよい。
「リン酸デヒドロゲナーゼ」および「PDH」は本明細書において相互交換可能に使用され、ホスファイトおよびNAD+またはNADP+の、二酸化炭素およびNADHまたはNADPHへの変換をそれぞれ触媒するNAD+またはNADP+依存性酵素を指す。
例えば「化合物負荷」または「酵素負荷」または「補助因子負荷」における「負荷」は、反応開始時の反応混合物における構成要素の濃度または量を指す。
生体触媒を介在するプロセスの文脈における「基質」は、生体触媒によって作用を受ける化合物または分子を指す。例えば、本明細書において開示される還元的アミノ化プロセスにおいて使用されるイミンレダクターゼ生体触媒は、式(II)のケトン(またはアルデヒド)基質、例えばシクロヘキサノン、および式(III)のアミン基質、例えばブチルアミンである。
生体触媒を介在するプロセスの文脈における「生成物」は、生体触媒の作用から生じる化合物または分子を指す。例えば、本明細書において開示されるプロセスにおいて使用されるイミンレダクターゼ生体触媒に関する例示的な生成物は、第二級または第三級アミン化合物、例えば式(I)の化合物である。
「アルキル」は、1から18個(両端を含む)の炭素原子、より好ましくは1から8個(両端を含む)の炭素原子、最も好ましくは1から6個(両端を含む)の炭素原子の直鎖状または分岐状飽和炭化水素基を指す。指定された数の炭素原子を有するアルキルは括弧内に示される(例えば、(C1~C6)アルキルは1から6個の炭素原子のアルキルを指す)。
「アルケニル」は、少なくとも1つの二重結合を含むが、1つを超える二重結合を必要に応じて含む、2から12個(両端を含む)の炭素原子の直鎖状または分岐状炭化水素基を指す。
「アルキニル」は、少なくとも1つの三重結合を含むが、1つを超える三重結合を必要に応じて含み、さらに1つまたは複数の二重結合部分を必要に応じて含む、2から12個(両端を含む)の炭素原子の直鎖状または分岐状炭化水素基を指す。
「アルキレン」は、1から18個(両端を含む)の炭素原子、より好ましくは1から8個(両端を含む)の炭素原子、最も好ましくは1から6個(両端を含む)の炭素原子を有し、1つまたは複数の好適な置換基で必要に応じて置換された、直鎖状または分岐鎖状二価炭化水素ラジカルを指す。例示的な「アルキレン」としては、これらに限定されるものではないが、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどがある。
「アルケニレン」は、2から12個(両端を含む)の炭素原子、より好ましくは2から8個(両端を含む)の炭素原子、最も好ましくは2から6個(両端を含む)の炭素原子を有し、1つまたは複数の炭素-炭素二重結合を有し、1つまたは複数の好適な置換基で必要に応じて置換された、直鎖状または分岐鎖状二価炭化水素ラジカルを指す。
「ヘテロアルキル」、「ヘテロアルケニル」、および「ヘテロアルキニル」は、炭素原子のうちの1つまたは複数が、それぞれ独立して、同じまたは異なるヘテロ原子またはヘテロ原子基で置き換えられている、本明細書において定義されるようなアルキル、アルケニルおよびアルキニルをそれぞれ指す。炭素原子と置き換えてもよいヘテロ原子および/またはヘテロ原子基としては、これらに限定されるものではないが、-O-、-S-、-S-O-、-NRγ-、-PH-、-S(O)-、-S(O)2-、-S(O)NRγ-、-S(O)2NRγ-、これらの組合せを含む同類のものがあり、ここで、各Rγは、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、およびヘテロアリールから独立して選択される。
「アリール」は、単一の環(例えば、フェニル)または複数の縮合環(例えば、ナフチルまたはアントリル)を有する、6から12個(両端を含む)の炭素原子の不飽和芳香族炭素環式基を指す。例示的なアリールとしては、フェニル、ピリジル、ナフチルなどがある。
「アリールアルキル」は、アルキル部分において1から6個(両端を含む)の炭素原子、アリール部分において6から12個(両端を含む)の炭素原子を好ましくは有する、アリールで置換されたアルキル(すなわち、アリール-アルキル基)を指す。そのようなアリールアルキル基は、ベンジル、フェネチルなどによって例示される。
「アリールオキシ」は、-ORλ基を指し、ここで、Rλは、必要に応じて置換されていてもよいアリール基である。
「シクロアルキル」は、1から3個のアルキル基で必要に応じて置換されていてもよい単一の環式環または複数の縮合環を有する、3から12個(両端を含む)の炭素原子の環式アルキル基を指す。例示的なシクロアルキル基としては、これらに限定されるものではないが、単一の環構造、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロオクチル、1-メチルシクロプロピル、2-メチルシクロペンチル、2-メチルシクロオクチルなど、または橋掛け環系を含む複数の環構造、例えば、アダマンチルなどがある。
「シクロアルキルアルキル」は、アルキル部分において1から6個(両端を含む)の炭素原子、およびシクロアルキル部分において3から12個(両端を含む)の炭素原子を好ましくは有する、シクロアルキルで置換されたアルキル(すなわち、シクロアルキル-アルキル基)を指す。そのようなシクロアルキルアルキル基は、シクロプロピルメチル、シクロヘキシルエチルなどによって例示される。
「アミノ」は、-NH2基を指す。置換アミノは、-NHRη、NRηRη、およびNRηRηRη基を指し、ここで、各Rηは、置換または非置換のアルキル、シクロアルキル、シクロヘテロアルキル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリールアルキル、アシル、アルコキシカルボニル、スルファニル、スルフィニル、スルホニルなどから独立して選択される。典型的なアミノ基としては、これらに限定されるものではないが、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、メチルスルホニルアミノ、フラニル-オキシ-スルファミノなどがある。
「アミノアルキル」は、水素原子のうちの1つまたは複数が、置換アミノ基を含む1つまたは複数のアミノ基で置き換えられているアルキル基を指す。
「アミノカルボニル」は、-C(O)NH2を指す。置換アミノカルボニルは、-C(O)NRηRηを指し、ここで、アミノ基NRηRηは本明細書において定義されるとおりである。
「オキシ」は、エーテルおよびエステルを含む異なるオキシ基を形成するためのさまざまな置換基を有していてもよい二価基-O-を指す。
「アルコキシ」または「アルキルオキシ」は本明細書において相互交換可能に使用され、-ORζ基を指し、ここでRζは、必要に応じて置換されたアルキル基を含むアルキル基を指す。
「カルボキシ」は-COOHを指す。
「カルボニル」は、酸、酸ハロゲン化物、アルデヒド、アミド、エステル、およびケトンを含む異なるカルボニル基を形成するためのさまざまな置換基を有していてもよい-C(O)-を指す。
「カルボキシアルキル」は、水素原子のうちの1つまたは複数が1つまたは複数のカルボキシ基で置き換えられているアルキルを指す。
「アミノカルボニルアルキル」は、本明細書において定義されるようなアミノカルボニル基で置換されたアルキルを指す。
「ハロゲン」または「ハロ」は、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨードを指す。
「ハロアルキル」は、水素原子のうちの1つまたは複数がハロゲンで置き換えられているアルキル基を指す。したがって、「ハロアルキル」という用語は、モノハロアルキル、ジハロアルキル、トリハロアルキルなどからペルハロアルキルまでを含むことを意味する。例えば、「(C1~C2)ハロアルキル」という表現は、1-フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、1-フルオロエチル、1,1-ジフルオロエチル、1,2-ジフルオロエチル、1,1,1トリフルオロエチル、ペルフルオロエチルなどを含む。
「ヒドロキシ」は-OHを指す。
「ヒドロキシアルキル」は、水素原子のうちの1つまたは複数が1つまたは複数のヒドロキシ基で置き換えられているアルキル基を指す。
「チオール」または「スルファニル」は、-SHを指す。置換チオールまたはスルファニルは-S-Rηを指し、ここで、Rηはアルキル、アリールまたは他の好適な置換基である。
「アルキルチオ」は-SRζを指し、ここで、Rζは、必要に応じて置換されていてもよいアルキルである。典型的なアルキルチオ基としては、これらに限定されるものではないが、メチルチオ、エチルチオ、n-プロピルチオなどがある。
「アルキルチオアルキル」は、アルキルチオ基、-SRζで置換されたアルキルを指し、ここで、Rζは、必要に応じて置換されていてもよいアルキルである。
「スルホニル」は-SO2-を指す。置換スルホニルは-SO2-Rηを指し、ここで、Rηは、アルキル、アリールまたは他の好適な置換基である。
「アルキルスルホニル」は-SO2-Rζを指し、ここで、Rζは、必要に応じて置換されていてもよいアルキルである。典型的なアルキルスルホニル基としては、これらに限定されるものではないが、メチルスルホニル、エチルスルホニル、n-プロピルスルホニルなどがある。
「アルキルスルホニルアルキル」は、アルキルスルホニル基で置換されたアルキル、-SO2-Rζを指し、ここで、Rζは、必要に応じて置換されていてもよいアルキルである。
「ヘテロアリール」は、環内で、1から10個(両端を含む)の炭素原子、ならびに酸素、窒素および硫黄から選択される1から4個(両端を含む)のヘテロ原子の芳香族複素環式基を指す。そのようなヘテロアリール基は、単一の環(例えば、ピリジルまたはフリル)または複数の縮合環(例えば、インドリジニルまたはベンゾチエニル)を有していてもよい。
「ヘテロアリールアルキル」は、アルキル部分において1から6個(両端を含む)の炭素原子、およびヘテロアリール部分において5から12個(両端を含む)の環原子を好ましくは有する、ヘテロアリールで置換されたアルキル(すなわち、ヘテロアリール-アルキル基)を指す。そのようなヘテロアリールアルキル基はピリジルメチルなどによって例示される。
「複素環」、「複素環式」および同じ意味で「ヘテロシクロアルキル」は、単一の環または複数の縮合環、環内で2から10個(両端を含む)の炭素環原子および窒素、硫黄または酸素から選択される1から4個(両端を含む)のヘテロ環原子を有する、飽和または不飽和基を指す。そのような複素環式基は、単一の環(例えば、ピペリジニルまたはテトラヒドロフリル)または複数の縮合環(例えば、インドリニル、ジヒドロベンゾフランまたはキヌクリジニル)を有していてもよい。複素環の例としては、これらに限定されるものではないが、フラン、チオフェン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インドリジン、イソインドール、インドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、キノリン、フタラジン、ナフチルピリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、カルバゾール、カルボリン、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、イソチアゾール、フェナジン、イソオキサゾール、フェノキサジン、フェノチアジン、イミダゾリジン、イミダゾリン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、インドリンなどがある。
「ヘテロシクロアルキルアルキル」は、アルキル部分において1から6個(両端を含む)の炭素原子およびヘテロシクロアルキル部分において3から12個(両端を含む)の環原子を好ましくは有する、ヘテロシクロアルキルで置換されたアルキル(すなわち、ヘテロシクロアルキル-アルキル基)を指す。
「員環」は、任意の環式構造を包含することを意味する。「員」という用語に先行する数は、環を構成する骨格原子の数を示す。したがって、例えば、シクロヘキシル、ピリジン、ピランおよびチオピランは6員環であり、シクロペンチル、ピロール、フラン、およびチオフェンは5員環である。
「融合された二環式環」は、本明細書で使用される場合、各環において5から8個の原子を有し、それらの環が2個の共通の原子を有する、置換されていない炭素環式および/または複素環式環部分と置換された炭素環式および/または複素環式環部分の両方を指す。
「必要に応じて置換されていてもよい」は、前述の化学基に関連して本明細書で使用される場合、水素が占有する化学基の位置が、これらに限定されないが、炭素、酸素、窒素、または硫黄によって例示される別の原子(特に規定がない限り)、またはこれらに限定されないが、ヒドロキシ、オキソ、ニトロ、メトキシ、エトキシ、アルコキシ、置換アルコキシ、トリフルオロメトキシ、ハロアルコキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ハロ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アルキル、アルケニル、アルキニル、置換アルキル、トリフルオロメチル、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、チオ、アルキルチオ、アシル、カルボキシ、アルコキシカルボニル、カルボキサミド、置換カルボキサミド、アルキルスルホニル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニルアミノ、スルホンアミド、置換スルホンアミド、シアノ、アミノ、置換アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アミノアルキル、アシルアミノ、アミジノ、アミドキシモ、ヒドロキサモイル、フェニル、アリール、置換アリール、アリールオキシ、アリールアルキル、アリールアルケニル、アリールアルキニル、ピリジル、イミダゾリル、ヘテロアリール、置換ヘテロアリール、ヘテロアリールオキシ、ヘテロアリールアルキル、ヘテロアリールアルケニル、ヘテロアリールアルキニル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキルアルキル、置換シクロアルキル、シクロアルキルオキシ、ピロリジニル、ピペリジニル、モルホリノ、複素環、(複素環)オキシ、および(複素環)アルキルによって例示される化学基で置換されていてもよく;ここで、好ましいヘテロ原子は、酸素、窒素、および硫黄であることを意味する。さらに、オープン原子価(open valences)がこれらの置換の化学基に存在する場合、これらはアルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、および/または複素環基でさらに置換されていてもよく、これらのオープン原子価が炭素に存在する場合、これらはハロゲンで、および酸素、窒素、または硫黄が結合した置換基でさらに置換されていてもよく、複数のそのようなオープン原子価が存在する場合、これらの基は、結合を直接形成することによってまたは新規のヘテロ原子、好ましくは酸素、窒素、または硫黄に結合を形成することによって接合して環を形成する。上記置換は、水素の置換基での置き換えが、本発明の分子に許容できない不安定性を導入することがなく、そうでなければ化学的に妥当であるという条件で行うことができることがさらに企図される。当業者であれば、必要に応じて置換されていてもよいと記載された任意の化学基に関しては、立体的に実用的なおよび/または合成的に実現可能な化学基のみが含まれることを意味することを理解するであろう。「必要に応じて置換されていてもよい」は、本明細書で使用される場合、用語または一連の化学基における全ての後続の修飾語句を指す。例えば、「必要に応じて置換されていてもよいアリールアルキル」という用語において、分子の「アルキル」部分および「アリール」部分は、置換されていてもされていなくてもよく、一連の「必要に応じて置換されたアルキル、シクロアルキル、アリールおよびヘテロアリール」に関しては、アルキル、シクロアルキル、アリール、およびヘテロアリール基は、他とは独立して、置換されていてもされていなくてもよい。
イミンの第二級アミンへの変換
本発明は、カルボニルおよびアミン含有基質に直接的還元的アミノ化を行うことによってキラル第二級アミンを合成するための新規な生体触媒および関連する使用方法を提供する。本開示の生体触媒は、Arthrobacter sp.株1Cからの野生型遺伝子の操作されたポリペプチドバリアントであって、配列番号2のアミノ酸配列を有するイミンレダクターゼをコードする操作されたポリペプチドバリアントである。配列番号2と比較した以下の残基の差異:N198Hを含む野生型イミンレダクターゼのバリアント(配列番号4)(米国特許第9,487,760号、同第9,695,451号)をタンパク質操作のための開始点として使用した。これらの操作されたポリペプチドは、カルボニル化合物およびアミンの第二級アミンへの変換を触媒することができる。IREDの一般的なイミンレダクターゼ活性は以下のスキーム1に示される。
本発明は、カルボニルおよびアミン含有基質に直接的還元的アミノ化を行うことによってキラル第二級アミンを合成するための新規な生体触媒および関連する使用方法を提供する。本開示の生体触媒は、Arthrobacter sp.株1Cからの野生型遺伝子の操作されたポリペプチドバリアントであって、配列番号2のアミノ酸配列を有するイミンレダクターゼをコードする操作されたポリペプチドバリアントである。配列番号2と比較した以下の残基の差異:N198Hを含む野生型イミンレダクターゼのバリアント(配列番号4)(米国特許第9,487,760号、同第9,695,451号)をタンパク質操作のための開始点として使用した。これらの操作されたポリペプチドは、カルボニル化合物およびアミンの第二級アミンへの変換を触媒することができる。IREDの一般的なイミンレダクターゼ活性は以下のスキーム1に示される。
本発明のイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、さまざまな基質を受け入れることができる。したがって、スキーム2の生体触媒反応において、基質のR1基は、水素原子、または必要に応じて置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリールアルコキシ、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;基質のR2基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル、カルボキシ、アミノカルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボキシアルキル、アルキルアミノ、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから独立して選択され;基質のR3基は、メチル、d3-メチルおよびエチルから独立して選択される。
本明細書においてさらに記載されるように、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは立体選択性を示し;したがって、スキーム2のイミンレダクターゼ反応を使用して、単一の生体触媒反応において生成物の1つまたはそれを超えるキラル中心を確立することができる。
一部の実施形態では、本発明は、配列番号4のアミノ酸参照配列に対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、参照アミノ酸配列と比較した1つまたは複数のアミノ酸残基の差異をさらに含む操作されたポリペプチドであって、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドを提供する。操作されたポリペプチドの一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性は、スキーム2の活性である。
特に、本開示の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、スキーム3で示すように水性条件におけるケト-エステル基質、3-[4-(3-クロロフェニル)フェニル]-2-オキソ-プロパン酸(本明細書においてクロロ-ビフェニルピルベートおよび「化合物(2)」と称される)およびアミン基質、L-アラニンエチルエステル(本明細書において「化合物(3)」と称される)の、対応するキラルアミン生成物化合物、3-[4-(3-クロロフェニル)フェニル]-2-[(2-エトキシ-1-メチル-2-オキソ-エチル)アミノ]プロパン酸(本明細書において「化合物(1)」と称される)への効率的な変換のために操作されている。
置換されたカルバモイルメチルアミノ酢酸誘導体である化合物(1)の化学的合成は、マルチステッププロセスである。低収率であるこのマルチステップの化学的プロセスにとって、いくつかのステップが合成順序から除かれ得るため、イミンレダクターゼ活性を有する酵素の使用は魅力的な代替手段となる。
操作されたイミンレダクターゼポリペプチド
本発明は、イミンレダクターゼ活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、ポリペプチドを調製する方法、およびポリペプチドを使用するための方法を提供する。説明がポリペプチドに関連する場合、それは、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを記載する場合があることを理解されたい。
本発明は、イミンレダクターゼ活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、ポリペプチドを調製する方法、およびポリペプチドを使用するための方法を提供する。説明がポリペプチドに関連する場合、それは、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを記載する場合があることを理解されたい。
操作されたポリペプチドの上述の改善された特性が所望の反応を行う好適な反応条件は、以下でおよび実施例でさらに記載されるように、ポリペプチド、基質、補基質、緩衝液、溶媒の濃度もしくは量、pH、温度および反応時間を含む条件、ならびに/または固体支持体に固定化されたポリペプチドを用いた条件に関連して決定してもよい。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表5.1で示される残基位置において配列番号4と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表6.1で示される残基位置において配列番号16と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表7.1で示される残基位置において配列番号50と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表8.1で示される残基位置において配列番号306と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表9.1で示される残基位置において配列番号648と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、特に式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換において改善された特性を有するイミンレダクターゼ活性を有する例示的な操作されたポリペプチドは、表10.1で示される残基位置において配列番号708と比較した1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な天然に存在しない(または操作された)ポリペプチドに関する構造および機能の情報は、式(II)の化合物および式(III)の化合物の式(I)の化合物への変換に基づいており、その結果は、以下の表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1に示され、実施例においてさらに記載される。これらの表における奇数番号の配列識別子(すなわち、配列番号)は、これらの表において偶数番号の配列番号によって提供されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を指す。例示的な配列は、本発明に添付される電子配列表ファイルにおいて提供され、これは参照により本明細書に組み込まれるものとする。アミノ酸残基の差異は、示されているように、配列番号4、16、50、306、648、および708の参照配列に対する比較に基づく。
配列番号2に対してN198H置換を含む配列番号4のバリアントは、野生型Arthrobacter sp.株1C(CENDH)酵素を使用して産生された(米国特許第9,487,760号、同第9,695,451号)。配列番号4を開始配列として使用して、本発明のバリアントを産生した。イミンレダクターゼのアミノ酸配列(配列番号4)をEscherichia coliにおける発現のためにコドン最適化し、合成した(配列番号3)。
配列番号4、16、50、306、648、または708の参照ポリペプチドに対する、各操作されたポリペプチドの活性を、本明細書における実施例に記載される基質の変換として決定した。一部の実施形態では、振とうフラスコ粉末(shake flask powder)(SFP)を二次スクリーニングとして使用して、操作されたイミンレダクターゼの特性を評価し、その結果を実施例において提供する。一部の実施形態では、SFP形態は、操作されたポリペプチドのより精製された粉末調製物を提供し、最大で総タンパク質の約30%である操作されたポリペプチドを含んでいてもよい。
一部の実施形態では、特異的酵素特性は、本明細書において示される残基位置における配列番号4、16、50、306、648、または708と比較した場合の残基の差異に関連する。一部の実施形態では、ポリペプチド発現に影響を与える残基の差異を使用して、操作されたイミンレダクターゼの発現を増加させることができる。
本明細書において提供されるガイダンスを考慮すると、配列番号6~802の偶数番号の配列を含む例示的な操作されたポリペプチドのいずれかが、例えば、表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1における他のポリペプチドとの、ならびに本明細書において記載される他の残基位置におけるさまざまなアミノ酸の差異の新規の組合せを組み込むその後のラウンドの進化によって、他の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを合成するための開始アミノ酸配列としての使用を見出されることがさらに企図される。初期のラウンドの進化全体にわたって不変のまま維持されてきた残基位置におけるアミノ酸の差異を含めることによってさらなる改善が生じる場合がある。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号4に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号4と比較した145、146、153、160、222、223、226、および261から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号4に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号4と比較した145I、145V、146A、153L、153R、160T、222F、222W、223A、223G、223I、223S、223V、226M、および261Tから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号4に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに、配列番号4と比較したE145I、E145V、R146A、N153L、N153R、D160T、Y222F、Y222W、L223A、L223G、L223I、L223S、L223V、I226M、およびE261Tから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号16と比較した29/94/184/223/232/288/293、29/94/184/232/287/288/293/311、29/94/184/232/287/288/311、29/94/184/232/287/293/332、29/94/184/232/288/293/311/324/353、29/94/184/232/288/311/324/332、29/94/184/232/293、29/94/184/232/311、29/94/184/287/293、29/94/184/287/293/311/353、29/94/184/287/311、29/94/184/288/293/324、29/94/184/288/293/332/353、29/94/184/288/298/332、29/94/184/288/353、29/94/184/293/311、29/94/184/324、29/94/223/232/287、29/94/223/232/293/311/324、29/94/223/288/293、29/94/232/287/288/311、29/94/232/288/293、29/94/287/288/293、29/94/287/288/293/353、29/94/287/311、29/94/293/311/324、29/94/293/332/353、29/94/311、29/94/324/353、29/184、29/184/223/288/293/324、29/184/232/288、29/184/287、29/184/287/288/293、29/184/287/288/293/311、29/184/287/311/332、29/184/288/293、29/184/288/293/311、29/184/293、29/184/293/311、29/184/293/324、29/184/353、29/223/287/288/293/353、29/232/287/288/293/332/353、29/287/288/293、29/287/288/293/324/353、29/288/293、29/311、29/311/332、29/353、72/94/184/288/311、86、94/96/223/287/288/293/311/324/332、94/99/184/293/311/332/353、94/184/223、94/184/223/232/287/311、94/184/223/288/293、94/184/223/293、94/184/232/287/288、94/184/232/287/288/324/332、94/184/232/287/293、94/184/232/287/293/332、94/184/287/288/293、94/184/287/288/311、94/184/287/293/311/324/353、94/184/287/311、94/184/287/353、94/184/288/293、94/184/288/293/311、94/184/288/293/311/332、94/184/293、94/184/293/311、94/184/293/332/353、94/223/232/311/353/355/356/357/358/359、94/223/287/288/293、94/223/288/293/311、94/232/287/288/293/353、94/232/288/293/353、94/232/293、94/232/293/324/332、94/232/311、94/287/288/293、94/287/288/311/324、94/288/293、94/288/293/324、94/293/324、94/311/324、153、184/223、184/223/287/288/353、184/232/287/288/293/311、184/232/287/288/324/353、184/232/287/293/332、184/287/288、184/287/288/293、184/287/288/293/324/353、184/287/293、184/287/293/311、184/288/293/311/324、184/332/353、205、223/232/287/288/332/353、223/287/288、223/287/288/293/311、223/287/311/353、223/288/293、232/287/288/293、232/287/288/293/311、232/287/288/293/321、232/287/311、232/288/293、232/288/293/332、234/287/288/293/311、287/288/293、287/288/311/324、287/293、287/311、287/311/332、287/324、288/293、288/293/311/324/353、288/293/324、293/311、および311/332から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号16と比較した29R/94K/184Q/288S/353E、29R/94K/184R/232A/288S/293F/311V/324L/353E、29R/94K/184R/287T/293F、29R/94K/184R/288S/293Q/332V/353E、29R/94K/184R/324L、29R/94K/223S/232A/287K、29R/94K/232A/287T/288S/311V、29R/94K/232A/288S/293F、29R/94K/287K/311V、29R/94K/287T/288S/293F、29R/94K/293H/311V/324L、29R/94K/324L/353E、29R/94R/184Q/223S/232A/288S/293F、29R/94R/184Q/232A/287T/293F/332V、29R/94R/184Q/232A/288S/311V/324L/332V、29R/94R/184Q/287K/293F/311V/353E、29R/94R/184Q/287K/311V、29R/94R/184Q/288S/293F/324L、29R/94R/184R/232A/287K/288S/293F/311V、29R/94R/184R/232A/287T/288S/311V、29R/94R/184R/232A/293F、29R/94R/184R/232A/311V、29R/94R/184R/288S/298A/332V、29R/94R/184R/293F/311V、29R/94R/223S/288S/293F、29R/94R/223T/232A/293H/311V/324L、29R/94R/287K/288S/293F、29R/94R/287T/288S/293F、29R/94R/287T/288S/293F/353E、29R/94R/293F/332V/353E、29R/94R/311V、29R/184Q/223S/288S/293F/324L、29R/184Q/287T/288S/293F、29R/184R、29R/184R/232A/288S、29R/184R/287K/288S/293F/311V、29R/184R/287K/311V/332V、29R/184R/287T、29R/184R/288S/293F、29R/184R/288S/293F/311V、29R/184R/293F、29R/184R/293F/311V、29R/184R/293F/324L、29R/184R/353E、29R/223T/287T/288S/293F/353E、29R/232A/287T/288S/293Q/332V/353E、29R/287T/288S/293F、29R/287T/288S/293F/324L/353E、29R/288S/293F、29R/311V、29R/311V/332V、29R/353E、72V/94R/184R/288S/311V、86Q、94K/96V/223T/287K/288S/293F/311V/324L/332V、94K/184Q/232A/287T/293F、94K/184Q/232A/287T/293F/332V、94K/184Q/287T/293F/311V/324L/353E、94K/184R/223S/288S/293F、94K/184R/223T/232A/287K/311V、94K/184R/232A/287K/288S、94K/184R/287T/311V、94K/184R/287T/353E、94K/184R/288S/293F/311V、94K/184R/293H/311V、94K/287K/288S/293F、94K/287T/288S/311V/324L、94K/288S/293F、94K/288S/293F/324L、94K/311V/324L、94R/99T/184R/293F/311V/332V/353E、94R/184Q/287K/288S/311V、94R/184Q/288S/293F/311V、94R/184Q/293F/332V/353E、94R/184R/223S、94R/184R/223S/293F、94R/184R/232A/287K/288S/324L/332V、94R/184R/287K/288S/293F、94R/184R/287K/288S/311V、94R/184R/288S/293F、94R/184R/288S/293F/311V/332V、94R/184R/293F、94R/223S/232A/311V/353E/355K/356K/357C/358C/359-、94R/223S/287K/288S/293F、94R/223S/288S/293F/311V、94R/232A/287K/288S/293F/353E、94R/232A/288S/293F/353E、94R/232A/293F、94R/232A/293F/324L/332V、94R/232A/311V、94R/287K/288S/293F、94R/287T/288S/293F、94R/293F/324L、94R/311V/324L、153Y、184Q/223T/287K/288S/353E、184Q/232A/287K/288S/293F/311V、184Q/232A/287K/288S/324L/353E、184Q/287K/293F、184R/223T、184R/232A/287K/293F/332V、184R/287K/293F/311V、184R/287T/288S、184R/287T/288S/293F、184R/287T/288S/293F/324L/353E、184R/287T/288S/293Q、184R/288S/293H/311V/324L、184R/332V/353E、205I、205V、223S/232A/287K/288S/332V/353E、223S/287K/288S/293F/311V、223S/287K/311V/353E、223S/287T/288S、223S/288S/293F、232A/287K/288S/293F、232A/287K/288S/293F/311V、232A/28
7K/311V、232A/287T/288S/293F/321V、232A/288S/293F、232A/288S/293F/332V、234V/287K/288S/293F/311V、287K/288S/293F、287K/293F、287K/311V/332V、287K/324L、287T/288S/311V/324L、287T/311V、288S/293F、288S/293F/311V/324L/353E、288S/293F/324L、293F/311V、および311V/332Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号16と比較したS29R/N94K/V184Q/N288S/G353E、S29R/N94K/V184R/S232A/N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、S29R/N94K/V184R/I287T/Y293F、S29R/N94K/V184R/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/N94K/V184R/D324L、S29R/N94K/L223S/S232A/I287K、S29R/N94K/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94K/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94K/I287K/A311V、S29R/N94K/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94K/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94K/D324L/G353E、S29R/N94R/V184Q/L223S/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94R/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、S29R/N94R/V184Q/S232A/N288S/A311V/D324L/T332V、S29R/N94R/V184Q/I287K/Y293F/A311V/G353E、S29R/N94R/V184Q/I287K/A311V、S29R/N94R/V184Q/N288S/Y293F/D324L、S29R/N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/Y293F、S29R/N94R/V184R/S232A/A311V、S29R/N94R/V184R/N288S/V298A/T332V、S29R/N94R/V184R/Y293F/A311V、S29R/N94R/L223S/N288S/Y293F、S29R/N94R/L223T/S232A/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94R/I287K/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/N94R/Y293F/T332V/G353E、S29R/N94R/A311V、S29R/V184Q/L223S/N288S/Y293F/D324L、S29R/V184Q/I287T/N288S/Y293F、S29R/V184R、S29R/V184R/S232A/N288S、S29R/V184R/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/I287K/A311V/T332V、S29R/V184R/I287T、S29R/V184R/N288S/Y293F、S29R/V184R/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F、S29R/V184R/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F/D324L、S29R/V184R/G353E、S29R/L223T/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/S232A/I287T/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/I287T/N288S/Y293F、S29R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、S29R/N288S/Y293F、S29R/A311V、S29R/A311V/T332V、S29R/G353E、A72V/N94R/V184R/N288S/A311V、I86Q、N94K/A96V/L223T/I287K/N288S/Y293F/A311V/D324L/T332V、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、N94K/V184Q/I287T/Y293F/A311V/D324L/G353E、N94K/V184R/L223S/N288S/Y293F、N94K/V184R/L223T/S232A/I287K/A311V、N94K/V184R/S232A/I287K/N288S、N94K/V184R/I287T/A311V、N94K/V184R/I287T/G353E、N94K/V184R/N288S/Y293F/A311V、N94K/V184R/Y293H/A311V、N94K/I287K/N288S/Y293F、N94K/I287T/N288S/A311V/D324L、N94K/N288S/Y293F、N94K/N288S/Y293F/D324L、N94K/A311V/D324L、N94R/I99T/V184R/Y293F/A311V/T332V/G353E、N94R/V184Q/I287K/N288S/A311V、N94R/V184Q/N288S/Y293F/A311V、N94R/V184Q/Y293F/T332V/G353E、N94R/V184R/L223S、N94R/V184R/L223S/Y293F、N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/D324L/T332V、N94R/V184R/I287K/N288S/Y293F、N94R/V184R/I287K/N288S/A311V、N94R/V184R/N288S/Y293F、N94R/V184R/N288S/Y293F/A311V/T332V、N94R/V184R/Y293F、N94R/L223S/S232A/A311V/G353E/R355K/S356K/A357C/V358C/E359-、N94R/L223S/I287K/N288S/Y293F、N94R/L223S/N288S/Y293F/A311V、N94R/S232A/I287K/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/Y293F、N94R/S232A/Y293F/D324L/T332V、N94R/S232A/A311V、N94R/I287K/N288S/Y293F、N94R/I287T/N288S/Y293F、N94R/Y293F/D324L、N94R/A311V/D324L、N153Y、V184Q/L223T/I287K/N288S/G353E、V184Q/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、V184Q/S232A/I287K/N288S/D324L/G353E、V184Q/I287K/Y293F、V184R/L223T、V184R/S232A/I287K/Y293F/T332V、V184R/I287K/Y293F/A311V、V184R/I287T/N288S、V184R/I287T/N288S/Y293F、V184R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、V184R/I287T/N288S/Y293Q、V184R/N288S/Y293H/A311V/D324L、V184R/T332V/G353E、P205I、P205V、L223S/S232A/I287K/N288S/T332V/G353E、L223S/I287K/N288S/Y293F/A311V、L223S/I287K/A311V/G353E、L223S/I287T/N288S、L223S/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S232A/I287K/A311V、S232A/I287T/N288S/Y293F/A321V、S232A/N288S/Y293F、S232A/N288S/Y293F/T332V、A234V/I287K/N288S/Y293F/A311V、I287K/N288S/Y293F、I287K/Y293F、I287K/A311V/T332V、I287K/D324L、I287T/N288S/A311V/D324L、I287T/A311V、N288S/Y293F、N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、N288S/Y293F/D324L、Y293F/A311V、およびA311V/T332Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
7K/311V、232A/287T/288S/293F/321V、232A/288S/293F、232A/288S/293F/332V、234V/287K/288S/293F/311V、287K/288S/293F、287K/293F、287K/311V/332V、287K/324L、287T/288S/311V/324L、287T/311V、288S/293F、288S/293F/311V/324L/353E、288S/293F/324L、293F/311V、および311V/332Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号16と比較したS29R/N94K/V184Q/N288S/G353E、S29R/N94K/V184R/S232A/N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、S29R/N94K/V184R/I287T/Y293F、S29R/N94K/V184R/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/N94K/V184R/D324L、S29R/N94K/L223S/S232A/I287K、S29R/N94K/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94K/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94K/I287K/A311V、S29R/N94K/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94K/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94K/D324L/G353E、S29R/N94R/V184Q/L223S/S232A/N288S/Y293F、S29R/N94R/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、S29R/N94R/V184Q/S232A/N288S/A311V/D324L/T332V、S29R/N94R/V184Q/I287K/Y293F/A311V/G353E、S29R/N94R/V184Q/I287K/A311V、S29R/N94R/V184Q/N288S/Y293F/D324L、S29R/N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/I287T/N288S/A311V、S29R/N94R/V184R/S232A/Y293F、S29R/N94R/V184R/S232A/A311V、S29R/N94R/V184R/N288S/V298A/T332V、S29R/N94R/V184R/Y293F/A311V、S29R/N94R/L223S/N288S/Y293F、S29R/N94R/L223T/S232A/Y293H/A311V/D324L、S29R/N94R/I287K/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F、S29R/N94R/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/N94R/Y293F/T332V/G353E、S29R/N94R/A311V、S29R/V184Q/L223S/N288S/Y293F/D324L、S29R/V184Q/I287T/N288S/Y293F、S29R/V184R、S29R/V184R/S232A/N288S、S29R/V184R/I287K/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/I287K/A311V/T332V、S29R/V184R/I287T、S29R/V184R/N288S/Y293F、S29R/V184R/N288S/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F、S29R/V184R/Y293F/A311V、S29R/V184R/Y293F/D324L、S29R/V184R/G353E、S29R/L223T/I287T/N288S/Y293F/G353E、S29R/S232A/I287T/N288S/Y293Q/T332V/G353E、S29R/I287T/N288S/Y293F、S29R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、S29R/N288S/Y293F、S29R/A311V、S29R/A311V/T332V、S29R/G353E、A72V/N94R/V184R/N288S/A311V、I86Q、N94K/A96V/L223T/I287K/N288S/Y293F/A311V/D324L/T332V、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F、N94K/V184Q/S232A/I287T/Y293F/T332V、N94K/V184Q/I287T/Y293F/A311V/D324L/G353E、N94K/V184R/L223S/N288S/Y293F、N94K/V184R/L223T/S232A/I287K/A311V、N94K/V184R/S232A/I287K/N288S、N94K/V184R/I287T/A311V、N94K/V184R/I287T/G353E、N94K/V184R/N288S/Y293F/A311V、N94K/V184R/Y293H/A311V、N94K/I287K/N288S/Y293F、N94K/I287T/N288S/A311V/D324L、N94K/N288S/Y293F、N94K/N288S/Y293F/D324L、N94K/A311V/D324L、N94R/I99T/V184R/Y293F/A311V/T332V/G353E、N94R/V184Q/I287K/N288S/A311V、N94R/V184Q/N288S/Y293F/A311V、N94R/V184Q/Y293F/T332V/G353E、N94R/V184R/L223S、N94R/V184R/L223S/Y293F、N94R/V184R/S232A/I287K/N288S/D324L/T332V、N94R/V184R/I287K/N288S/Y293F、N94R/V184R/I287K/N288S/A311V、N94R/V184R/N288S/Y293F、N94R/V184R/N288S/Y293F/A311V/T332V、N94R/V184R/Y293F、N94R/L223S/S232A/A311V/G353E/R355K/S356K/A357C/V358C/E359-、N94R/L223S/I287K/N288S/Y293F、N94R/L223S/N288S/Y293F/A311V、N94R/S232A/I287K/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/N288S/Y293F/G353E、N94R/S232A/Y293F、N94R/S232A/Y293F/D324L/T332V、N94R/S232A/A311V、N94R/I287K/N288S/Y293F、N94R/I287T/N288S/Y293F、N94R/Y293F/D324L、N94R/A311V/D324L、N153Y、V184Q/L223T/I287K/N288S/G353E、V184Q/S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、V184Q/S232A/I287K/N288S/D324L/G353E、V184Q/I287K/Y293F、V184R/L223T、V184R/S232A/I287K/Y293F/T332V、V184R/I287K/Y293F/A311V、V184R/I287T/N288S、V184R/I287T/N288S/Y293F、V184R/I287T/N288S/Y293F/D324L/G353E、V184R/I287T/N288S/Y293Q、V184R/N288S/Y293H/A311V/D324L、V184R/T332V/G353E、P205I、P205V、L223S/S232A/I287K/N288S/T332V/G353E、L223S/I287K/N288S/Y293F/A311V、L223S/I287K/A311V/G353E、L223S/I287T/N288S、L223S/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F、S232A/I287K/N288S/Y293F/A311V、S232A/I287K/A311V、S232A/I287T/N288S/Y293F/A321V、S232A/N288S/Y293F、S232A/N288S/Y293F/T332V、A234V/I287K/N288S/Y293F/A311V、I287K/N288S/Y293F、I287K/Y293F、I287K/A311V/T332V、I287K/D324L、I287T/N288S/A311V/D324L、I287T/A311V、N288S/Y293F、N288S/Y293F/A311V/D324L/G353E、N288S/Y293F/D324L、Y293F/A311V、およびA311V/T332Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号50と比較した29/57/94/153/184/205/261/265/287、29/57/94/153/205/265、29/57/94/184/205/277/353、29/57/94/205/259/261/265、29/57/94/205/261/353、29/57/153/184/205/259/261/265/277、29/57/153/184/205/353、29/57/153/205/261/265、29/57/153/205/261/265/277、29/57/153/205/265/277、29/57/153/205/277/353、29/57/184/205/259/261/265/277/287/357、29/57/184/205/259/261/265/287、29/57/205/259/261/265、29/57/205/259/261/265/287、29/57/205/261/265/353、29/94/153/184/205、29/94/153/205/259/261/265、29/94/153/205/259/261/287、29/94/153/205/259/261/287/353、29/94/184/205/259/261、29/94/184/205/261、29/94/205、29/94/205/259/261/287、29/94/205/261、29/94/261/265/287/353、29/153/184/205、29/153/205、29/153/205/259/261/265/277/287、29/153/261/265/287/353、29/184/205、29/184/205/259/261/277、29/184/205/353、29/184/261/265、29/184/265、29/205、29/205/259/261、29/205/259/261/265/287、29/205/259/261/287、29/205/261、29/205/261/265、29/205/261/265/353、29/205/261/353、29/205/277、29/205/287、29/205/287/353、29/259/261/265、29/261/353、57/94/153/184/205/259/261、57/94/153/205/261/265、57/94/153/259/261/265、57/94/153/261/265、57/94/184/205/261/265/287、57/94/184/261/265/287、57/94/205/259、57/94/205/259/261/265/277/287、57/94/205/261/265、57/94/205/277、57/153/205/259/261/265/287、57/153/205/259/265/277、57/153/205/261、57/153/205/261/265、57/153/205/265、57/153/261/265、57/153/261/265/287/353、57/205、57/205/259/261、57/205/259/261/265/277/287/353、57/205/259/261/287/353、57/205/259/265、57/205/261、57/205/261/265/277/287/353、57/205/261/277、57/205/261/277/353、57/261/265/353、94/126/184/205/259/261/265、94/153/184/205、94/153/184/259/261/265、94/153/205/259/261/265/353、94/153/205/287、94/153/205/287/353、94/153/205/353、94/184/205/259/261、94/184/205/259/261/265/287、94/184/205/259/261/353、94/184/205/261/265/287/353、94/184/353、94/205、94/205/259/261/265、94/205/259/261/265/277/287、94/205/259/261/265/353、94/205/259/261/287/353、94/205/261/265/277、94/205/261/265/353、94/205/261/353、94/205/277、94/259/261/265、153/184/205/261/277/287、153/184/261/265/287、153/205、153/205/261、153/205/261/265/287、153/259/261/265、153/259/265/287、153/261/265、153/261/265/287/353、153/265、153/265/277/287/353、184/205、184/205/259/261/287、184/205/261、184/205/261/265、184/205/261/287、184/205/277、184/205/287/353、184/261/265/287、202、205、205/259/261、205/259/261/265、205/259/261/265/277/287/353、205/259/261/277/287、205/259/265、205/261、205/261/265、205/261/265/274、205/261/265/287、205/261/265/287/353、205/261/277、205/261/353、205/277/287、205/287、223、225、256、259/261/265、261/265/287、265/287、283、および294から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号50と比較した29S/57G/94K/153F/184R/205C/261L/265I/287T、29S/57G/94K/153L/205A/265I、29S/57G/94K/184R/205C/277V/353E、29S/57G/94K/205C/259F/261S/265I、29S/57G/94K/205C/261L/353E、29S/57G/153F/184R/205C/259F/261V/265I/277V、29S/57G/153F/205C/261L/265I/277V、29S/57G/153F/205C/261V/265I、29S/57G/153F/205C/277V/353E、29S/57G/153L/184R/205A/353E、29S/57G/153L/205A/265I/277V、29S/57G/184R/205C/259F/261L/265I/277V/287K/357S、29S/57G/184R/205C/259F/261V/265I/287T、29S/57G/205A/259F/261L/265I/287T、29S/57G/205A/259F/261S/265I、29S/57G/205C/261S/265I/353E、29S/94K/153F/205A/259F/261S/287T/353E、29S/94K/153F/205C/259F/261L/287K、29S/94K/153L/184R/205C、29S/94K/153L/205C/259F/261R/265I、29S/94K/184R/205C/259F/261S、29S/94K/184R/205C/261V、29S/94K/205A、29S/94K/205A/261V、29S/94K/205C/259F/261L/287T、29S/94K/261R/265I/287T/353E、29S/153F/184R/205C、29S/153F/205A、29S/153F/261R/265I/287K/353E、29S/153L/205A/259F/261L/265I/277V/287T、29S/184R/205A、29S/184R/205A/353E、29S/184R/205C/259F/261V/277V、29S/184R/261L/265I、29S/184R/265I、29S/205A、29S/205A/259F/261L/265I/287K、29S/205A/259F/261R、29S/205A/261V、29S/205C/259F/261L、29S/205C/259F/261L/265I/287T、29S/205C/259F/261L/287K、29S/205C/259F/261L/287T、29S/205C/259F/261S、29S/205C/261L、29S/205C/261L/265I/353E、29S/205C/261R/353E、29S/205C/261S、29S/205C/261S/265I、29S/205C/261V/265I、29S/205C/277V、29S/205C/287T、29S/205C/287T/353E、29S/259F/261L/265I、29S/261V/353E、57G/94K/153F/184R/205A/259F/261L、57G/94K/153F/205A/261L/265I、57G/94K/153F/259F/261V/265I、57G/94K/153F/261V/265I、57G/94K/184R/205C/261V/265I/287T、57G/94K/184R/261S/265I/287T、57G/94K/205A/259F、57G/94K/205A/259F/261V/265I/277V/287T、57G/94K/205A/277V、57G/94K/205C/259F、57G/94K/205C/261S/265I、57G/153F/205A/261L/265I、57G/153F/205A/261S、57G/153F/205C/259F/261L/265I/287T、57G/153F/205C/259F/265I/277V、57G/153F/205C/265I、57G/153F/261L/265I/287K/353E、57G/153F/261R/265I、57G/205A、57G/205A/259F/261L/265I/277V/287K/353E、57G/205A/259F/261L/287T/353E、57G/205A/259F/261V、57G/205A/261R、57G/205C、57G/205C/259F/265I、57G/205C/261L/265I/277V/287T/353E、57G/205C/261L/277V、57G/205C/261S/277V/353E、57G/261L/265I/353E、94K/126C/184R/205A/259F/261L/265I、94K/153F/184R/259F/261S/265I、94K/153F/205A/287K/353E、94K/153F/205A/353E、94K/153F/205C/287K、94K/153F/205C/287T/353E、94K/153L/184R/205C、94K/153L/205C/259F/261S/265I/353E、94K/184R/205A/259F/261L/353E、94K/184R/205A/259F/261S、94K/1
84R/205A/261V/265I/287T/353E、94K/184R/205C/259F/261S/265I/287K、94K/184R/353E、94K/205A、94K/205A/259F/261L/265I、94K/205A/259F/261L/265I/277V/287K、94K/205A/259F/261R/265I、94K/205A/259F/261V/287K/353E、94K/205A/277V、94K/205C、94K/205C/259F/261S/265I、94K/205C/259F/261S/265I/353E、94K/205C/259F/261V/265I/353E、94K/205C/261L/353E、94K/205C/261S/265I/277V、94K/205C/261V/265I/353E、94K/259F/261S/265I、94K/259F/261V/265I、153F/184R/205A/261L/277V/287T、153F/184R/261S/265I/287T、153F/205A、153F/205A/261R/265I/287T、153F/205C、153F/205C/261L、153F/205C/261V、153F/259F/261V/265I、153F/259F/265I/287K、153F/261L/265I、153F/261R/265I、153F/261S/265I/287T/353E、153F/265I、153F/265I/277V/287T/353E、184R/205A/261R/265I、184R/205A/287T/353E、184R/205C、184R/205C/259F/261L/287K、184R/205C/261L、184R/205C/261R/287K、184R/205C/277V、184R/261L/265I/287T、202L、202M、205A、205A/259F/261V/265I、205A/259F/265I、205A/261L、205A/261R/265I/287K、205C、205C/259F/261L、205C/259F/261R/265I/277V/287T/353E、205C/259F/261S、205C/259F/261S/265I、205C/259F/261V/277V/287T、205C/259F/265I、205C/261L/265I/274A、205C/261L/277V、205C/261L/353E、205C/261R、205C/261R/265I/287K/353E、205C/261S、205C/261V/265I、205C/277V/287K、205C/287K、205C/287T、205S、205T、223G、225F、225Y、256L、256V、259F/261L/265I、259F/261V/265I、261R/265I/287K、261S/265I/287T、265I/287T、283L、および294Iから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号50と比較したR29S/A57G/N94K/N153F/Q184R/P205C/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/N94K/N153L/P205A/Q265I、R29S/A57G/N94K/Q184R/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/N94K/P205C/E261L/G353E、R29S/A57G/N153F/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261L/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261V/Q265I、R29S/A57G/N153F/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N153L/Q184R/P205A/G353E、R29S/A57G/N153L/P205A/Q265I/N277V、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/A357S、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/P205C/E261S/Q265I/G353E、R29S/N94K/N153F/P205A/Y259F/E261S/I287T/G353E、R29S/N94K/N153F/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/N94K/N153L/Q184R/P205C、R29S/N94K/N153L/P205C/Y259F/E261R/Q265I、R29S/N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S、R29S/N94K/Q184R/P205C/E261V、R29S/N94K/P205A、R29S/N94K/P205A/E261V、R29S/N94K/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/N94K/E261R/Q265I/I287T/G353E、R29S/N153F/Q184R/P205C、R29S/N153F/P205A、R29S/N153F/E261R/Q265I/I287K/G353E、R29S/N153L/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287T、R29S/Q184R/P205A、R29S/Q184R/P205A/G353E、R29S/Q184R/P205C/Y259F/E261V/N277V、R29S/Q184R/E261L/Q265I、R29S/Q184R/Q265I、R29S/P205A、R29S/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287K、R29S/P205A/Y259F/E261R、R29S/P205A/E261V、R29S/P205C/Y259F/E261L、R29S/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261S、R29S/P205C/E261L、R29S/P205C/E261L/Q265I/G353E、R29S/P205C/E261R/G353E、R29S/P205C/E261S、R29S/P205C/E261S/Q265I、R29S/P205C/E261V/Q265I、R29S/P205C/N277V、R29S/P205C/I287T、R29S/P205C/I287T/G353E、R29S/Y259F/E261L/Q265I、R29S/E261V/G353E、A57G/N94K/N153F/Q184R/P205A/Y259F/E261L、A57G/N94K/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N94K/N153F/Y259F/E261V/Q265I、A57G/N94K/N153F/E261V/Q265I、A57G/N94K/Q184R/P205C/E261V/Q265I/I287T、A57G/N94K/Q184R/E261S/Q265I/I287T、A57G/N94K/P205A/Y259F、A57G/N94K/P205A/Y259F/E261V/Q265I/N277V/I287T、A57G/N94K/P205A/N277V、A57G/N94K/P205C/Y259F、A57G/N94K/P205C/E261S/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261S、A57G/N153F/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、A57G/N153F/P205C/Y259F/Q265I/N277V、A57G/N153F/P205C/Q265I、A57G/N153F/E261L/Q265I/I287K/G353E、A57G/N153F/E261R/Q265I、A57G/P205A、A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261L/I287T/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261V、A57G/P205A/E261R、A57G/P205C、A57G/P205C/Y259F/Q265I、A57G/P205C/E261L/Q265I/N277V/I287T/G353E、A57G/P205C/E261L/N277V、A57G/P205C/E261S/N277V/G353E、A57G/E261L/Q265I/G353E、N94K/G126C/Q184R/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/N153F/Q184R/Y259F/E261S/Q265I、N94K/N153F/P205A/I287K/G353E、N94K/N153F/P205A/G353E、N94K/N153F/P205C/I287K、N94K/N153F/P205C/I287T/G353E、N94K/N153L/Q184R/P205C、N94K/N153L/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261L/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261S、N94K/Q184R/P205A/E261V/Q265I/I287T/G353E、N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S/Q265I/I287K、N94K/Q184R/G353E、N94K/P205A、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K、N94K/P205A/Y259F/E261R/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261V/I287K/G353E、N94K/P205A/N277V、N94K/P205C、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/P205C/Y259F/E261V/Q265I/G353E、N94K/P205C/E261L/G353E、N94K/P205C/E261S/Q265I/N277V、N94K/P205C/E261V/Q265I/G353E、N94K/Y259F/E261S/Q265I、N94K/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Q184R/P205A/E261L/N277V/I287T、N153F/Q184R/E261S/Q265I/I287T、N153F/P205A、N153F/P205A/E261R/Q265I/I287T、N153F/P205C、N153F/P205C/E261L、N153F/P205C/E261V、N153F/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Y259F/Q265I/I287K、N153F/E261L/Q265I、N153F/E261R/Q265I、N153F/E261S/Q265I/I287T/G353E、N153F/Q265I、N153F/Q265I/N277V/I287T/G353E、Q184R/P205A/E261R/Q265I、Q184R/P205A/I287T/G35
3E、Q184R/P205C、Q184R/P205C/Y259F/E261L/I287K、Q184R/P205C/E261L、Q184R/P205C/E261R/I287K、Q184R/P205C/N277V、Q184R/E261L/Q265I/I287T、H202L、H202M、P205A、P205A/Y259F/E261V/Q265I、P205A/Y259F/Q265I、P205A/E261L、P205A/E261R/Q265I/I287K、P205C、P205C/Y259F/E261L、P205C/Y259F/E261R/Q265I/N277V/I287T/G353E、P205C/Y259F/E261S、P205C/Y259F/E261S/Q265I、P205C/Y259F/E261V/N277V/I287T、P205C/Y259F/Q265I、P205C/E261L/Q265I/V274A、P205C/E261L/N277V、P205C/E261L/G353E、P205C/E261R、P205C/E261R/Q265I/I287K/G353E、P205C/E261S、P205C/E261V/Q265I、P205C/N277V/I287K、P205C/I287K、P205C/I287T、P205S、P205T、S223G、G225F、G225Y、C256L、C256V、Y259F/E261L/Q265I、Y259F/E261V/Q265I、E261R/Q265I/I287K、E261S/Q265I/I287T、Q265I/I287T、I283L、およびF294Iから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
84R/205A/261V/265I/287T/353E、94K/184R/205C/259F/261S/265I/287K、94K/184R/353E、94K/205A、94K/205A/259F/261L/265I、94K/205A/259F/261L/265I/277V/287K、94K/205A/259F/261R/265I、94K/205A/259F/261V/287K/353E、94K/205A/277V、94K/205C、94K/205C/259F/261S/265I、94K/205C/259F/261S/265I/353E、94K/205C/259F/261V/265I/353E、94K/205C/261L/353E、94K/205C/261S/265I/277V、94K/205C/261V/265I/353E、94K/259F/261S/265I、94K/259F/261V/265I、153F/184R/205A/261L/277V/287T、153F/184R/261S/265I/287T、153F/205A、153F/205A/261R/265I/287T、153F/205C、153F/205C/261L、153F/205C/261V、153F/259F/261V/265I、153F/259F/265I/287K、153F/261L/265I、153F/261R/265I、153F/261S/265I/287T/353E、153F/265I、153F/265I/277V/287T/353E、184R/205A/261R/265I、184R/205A/287T/353E、184R/205C、184R/205C/259F/261L/287K、184R/205C/261L、184R/205C/261R/287K、184R/205C/277V、184R/261L/265I/287T、202L、202M、205A、205A/259F/261V/265I、205A/259F/265I、205A/261L、205A/261R/265I/287K、205C、205C/259F/261L、205C/259F/261R/265I/277V/287T/353E、205C/259F/261S、205C/259F/261S/265I、205C/259F/261V/277V/287T、205C/259F/265I、205C/261L/265I/274A、205C/261L/277V、205C/261L/353E、205C/261R、205C/261R/265I/287K/353E、205C/261S、205C/261V/265I、205C/277V/287K、205C/287K、205C/287T、205S、205T、223G、225F、225Y、256L、256V、259F/261L/265I、259F/261V/265I、261R/265I/287K、261S/265I/287T、265I/287T、283L、および294Iから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号50と比較したR29S/A57G/N94K/N153F/Q184R/P205C/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/N94K/N153L/P205A/Q265I、R29S/A57G/N94K/Q184R/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/N94K/P205C/E261L/G353E、R29S/A57G/N153F/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261L/Q265I/N277V、R29S/A57G/N153F/P205C/E261V/Q265I、R29S/A57G/N153F/P205C/N277V/G353E、R29S/A57G/N153L/Q184R/P205A/G353E、R29S/A57G/N153L/P205A/Q265I/N277V、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/A357S、R29S/A57G/Q184R/P205C/Y259F/E261V/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/A57G/P205A/Y259F/E261S/Q265I、R29S/A57G/P205C/E261S/Q265I/G353E、R29S/N94K/N153F/P205A/Y259F/E261S/I287T/G353E、R29S/N94K/N153F/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/N94K/N153L/Q184R/P205C、R29S/N94K/N153L/P205C/Y259F/E261R/Q265I、R29S/N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S、R29S/N94K/Q184R/P205C/E261V、R29S/N94K/P205A、R29S/N94K/P205A/E261V、R29S/N94K/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/N94K/E261R/Q265I/I287T/G353E、R29S/N153F/Q184R/P205C、R29S/N153F/P205A、R29S/N153F/E261R/Q265I/I287K/G353E、R29S/N153L/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287T、R29S/Q184R/P205A、R29S/Q184R/P205A/G353E、R29S/Q184R/P205C/Y259F/E261V/N277V、R29S/Q184R/E261L/Q265I、R29S/Q184R/Q265I、R29S/P205A、R29S/P205A/Y259F/E261L/Q265I/I287K、R29S/P205A/Y259F/E261R、R29S/P205A/E261V、R29S/P205C/Y259F/E261L、R29S/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287K、R29S/P205C/Y259F/E261L/I287T、R29S/P205C/Y259F/E261S、R29S/P205C/E261L、R29S/P205C/E261L/Q265I/G353E、R29S/P205C/E261R/G353E、R29S/P205C/E261S、R29S/P205C/E261S/Q265I、R29S/P205C/E261V/Q265I、R29S/P205C/N277V、R29S/P205C/I287T、R29S/P205C/I287T/G353E、R29S/Y259F/E261L/Q265I、R29S/E261V/G353E、A57G/N94K/N153F/Q184R/P205A/Y259F/E261L、A57G/N94K/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N94K/N153F/Y259F/E261V/Q265I、A57G/N94K/N153F/E261V/Q265I、A57G/N94K/Q184R/P205C/E261V/Q265I/I287T、A57G/N94K/Q184R/E261S/Q265I/I287T、A57G/N94K/P205A/Y259F、A57G/N94K/P205A/Y259F/E261V/Q265I/N277V/I287T、A57G/N94K/P205A/N277V、A57G/N94K/P205C/Y259F、A57G/N94K/P205C/E261S/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261L/Q265I、A57G/N153F/P205A/E261S、A57G/N153F/P205C/Y259F/E261L/Q265I/I287T、A57G/N153F/P205C/Y259F/Q265I/N277V、A57G/N153F/P205C/Q265I、A57G/N153F/E261L/Q265I/I287K/G353E、A57G/N153F/E261R/Q265I、A57G/P205A、A57G/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261L/I287T/G353E、A57G/P205A/Y259F/E261V、A57G/P205A/E261R、A57G/P205C、A57G/P205C/Y259F/Q265I、A57G/P205C/E261L/Q265I/N277V/I287T/G353E、A57G/P205C/E261L/N277V、A57G/P205C/E261S/N277V/G353E、A57G/E261L/Q265I/G353E、N94K/G126C/Q184R/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/N153F/Q184R/Y259F/E261S/Q265I、N94K/N153F/P205A/I287K/G353E、N94K/N153F/P205A/G353E、N94K/N153F/P205C/I287K、N94K/N153F/P205C/I287T/G353E、N94K/N153L/Q184R/P205C、N94K/N153L/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261L/G353E、N94K/Q184R/P205A/Y259F/E261S、N94K/Q184R/P205A/E261V/Q265I/I287T/G353E、N94K/Q184R/P205C/Y259F/E261S/Q265I/I287K、N94K/Q184R/G353E、N94K/P205A、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261L/Q265I/N277V/I287K、N94K/P205A/Y259F/E261R/Q265I、N94K/P205A/Y259F/E261V/I287K/G353E、N94K/P205A/N277V、N94K/P205C、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I、N94K/P205C/Y259F/E261S/Q265I/G353E、N94K/P205C/Y259F/E261V/Q265I/G353E、N94K/P205C/E261L/G353E、N94K/P205C/E261S/Q265I/N277V、N94K/P205C/E261V/Q265I/G353E、N94K/Y259F/E261S/Q265I、N94K/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Q184R/P205A/E261L/N277V/I287T、N153F/Q184R/E261S/Q265I/I287T、N153F/P205A、N153F/P205A/E261R/Q265I/I287T、N153F/P205C、N153F/P205C/E261L、N153F/P205C/E261V、N153F/Y259F/E261V/Q265I、N153F/Y259F/Q265I/I287K、N153F/E261L/Q265I、N153F/E261R/Q265I、N153F/E261S/Q265I/I287T/G353E、N153F/Q265I、N153F/Q265I/N277V/I287T/G353E、Q184R/P205A/E261R/Q265I、Q184R/P205A/I287T/G35
3E、Q184R/P205C、Q184R/P205C/Y259F/E261L/I287K、Q184R/P205C/E261L、Q184R/P205C/E261R/I287K、Q184R/P205C/N277V、Q184R/E261L/Q265I/I287T、H202L、H202M、P205A、P205A/Y259F/E261V/Q265I、P205A/Y259F/Q265I、P205A/E261L、P205A/E261R/Q265I/I287K、P205C、P205C/Y259F/E261L、P205C/Y259F/E261R/Q265I/N277V/I287T/G353E、P205C/Y259F/E261S、P205C/Y259F/E261S/Q265I、P205C/Y259F/E261V/N277V/I287T、P205C/Y259F/Q265I、P205C/E261L/Q265I/V274A、P205C/E261L/N277V、P205C/E261L/G353E、P205C/E261R、P205C/E261R/Q265I/I287K/G353E、P205C/E261S、P205C/E261V/Q265I、P205C/N277V/I287K、P205C/I287K、P205C/I287T、P205S、P205T、S223G、G225F、G225Y、C256L、C256V、Y259F/E261L/Q265I、Y259F/E261V/Q265I、E261R/Q265I/I287K、E261S/Q265I/I287T、Q265I/I287T、I283L、およびF294Iから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号306に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号306と比較した197/198/201/259、198/201/259/280、202/205/221/223/225/261、202/205/221/223/261/294、202/221/222/225/256/261/294、202/221/223/225/283/294、205/221/222、205/221/223/225/256/261/283、219、221/222/223/225、221/223、221/223/225、221/223/225/256/261、221/223/225/261、221/223/225/294、221/225、221/225/256、221/225/256/261、221/225/256/261/283/294、223/225/256/261、225/256/261、280、および280/306から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号306に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号306と比較した197T/198S/201L/259V、198A/201L/259V/280L、202L/205S/221S/223G/225Y/261Y、202L/221H/223G/225F/283M/294I、202M/205S/221H/223G/261Y/294I、202M/205T/221L/223G/225Y/261R、202M/221S/222I/225Y/256L/261R/294I、205S/221S/223G/225F/256L/261T/283M、205T/221H/222I、219L、221H/222I/223G/225Y、221H/223G/225L、221H/225F、221L/223G/225L/256T/261R、221L/225F/256V、221S/223G、221S/223G/225L/256L/261R、221S/223G/225L/261R、221S/223G/225L/294I、221S/225F/256T/261R、221S/225Y/256T/261Y/283M/294I、223G/225L/256V/261R、225F/256T/261T、280D、280E、280I、280V、280V/306F、および280Wから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号306に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号306と比較したV197T/H198S/M201L/Y259V、H198A/M201L/Y259V/Y280L、H202L/A205S/Y221S/S223G/G225Y/V261Y、H202L/Y221H/S223G/G225F/I283M/F294I、H202M/A205S/Y221H/S223G/V261Y/F294I、H202M/A205T/Y221L/S223G/G225Y/V261R、H202M/Y221S/F222I/G225Y/C256L/V261R/F294I、A205S/Y221S/S223G/G225F/C256L/V261T/I283M、A205T/Y221H/F222I、F219L、Y221H/F222I/S223G/G225Y、Y221H/S223G/G225L、Y221H/G225F、Y221L/S223G/G225L/C256T/V261R、Y221L/G225F/C256V、Y221S/S223G、Y221S/S223G/G225L/C256L/V261R、Y221S/S223G/G225L/V261R、Y221S/S223G/G225L/F294I、Y221S/G225F/C256T/V261R、Y221S/G225Y/C256T/V261Y/I283M/F294I、S223G/G225L/C256V/V261R、G225F/C256T/V261T、Y280D、Y280E、Y280I、Y280V、Y280V/S306F、およびY280Wから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号648に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号648と比較した17/198/259/280、197、197/198、197/198/223/259、197/223/277/280、197/259、197/277、198、198/223、198/223/259/277/280、198/259、198/259/277、198/259/277/280、198/277/280、223/259、223/259/280、258、259、259/268/277/280、259/277、259/280、263、277、および280から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号648に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号648と比較した17P/198S/259V/280F、17P/198S/259W/280W、197L、197L/198S、197L/198S/223G/259W、197L/223G/277T/280K、197L/259W、197L/277F、198A、198S、198S/223G、198S/223G/259W/277W/280G、198S/259V、198S/259V/277T、198S/259W/277F/280G、198S/259W/277T/280F、198S/277F/280F、198S/277G/280W、198S/277P/280F、223G/259V/280W、223G/259W、258Y、259N/280W、259W、259W/268S/277T/280F、259W/277W、263D、263E、263F、263G、263L、263M、263N、263Q、263R、263V、263W、277W、280D、280F、および280Wから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号648に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号648と比較したH17P/H198S/Y259V/Y280F、H17P/H198S/Y259W/Y280W、V197L、V197L/H198S、V197L/H198S/S223G/Y259W、V197L/S223G/N277T/Y280K、V197L/Y259W、V197L/N277F、H198A、H198S、H198S/S223G、H198S/S223G/Y259W/N277W/Y280G、H198S/Y259V、H198S/Y259V/N277T、H198S/Y259W/N277F/Y280G、H198S/Y259W/N277T/Y280F、H198S/N277F/Y280F、H198S/N277G/Y280W、H198S/N277P/Y280F、S223G/Y259V/Y280W、S223G/Y259W、W258Y、Y259N/Y280W、Y259W、Y259W/A268S/N277T/Y280F、Y259W/N277W、Y263D、Y263E、Y263F、Y263G、Y263L、Y263M、Y263N、Y263Q、Y263R、Y263V、Y263W、N277W、Y280D、Y280F、およびY280Wから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号708と比較した141、154、197、197/198、および278から選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号708と比較した141D、154G、154H、197A、197P/198A、278E、および278Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、参照配列配列番号708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれを超える配列同一性、ならびに配列番号708と比較したT141D、A154G、A154H、V197A、V197P/S198A、P278E、およびP278Vから選択される1つまたは複数の残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
当業者によって理解されるであろうように、一部の実施形態では、選択された上記の残基の差異のうちの1つまたは組合せを、コア特性として操作されたイミンレダクターゼにおいて一定にし(すなわち維持し)、他の残基位置において追加の残基の差異を配列に組み込んで、改善された特性を有する追加の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを生成することができる。したがって、上記の残基の差異のうちの1つまたはサブセットを含む任意の操作されたイミンレダクターゼに関して、本発明は、残基の差異のうちの1つまたはサブセット、および本明細書において開示される他の残基位置における追加の1つまたは複数の残基の差異を含む、他の操作されたイミンレダクターゼを企図することを理解されたい。
上記のように、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、基質を(例えば、化合物(2)および化合物(3)を生成物(例えば、化合物(1)に)変換することもできる。一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、基質化合物を、配列番号4、16、50、306、648および/または708の参照ポリペプチドの活性と比べて少なくとも1.2倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍の、またはそれを超える活性で生成物化合物に変換することができる。
一部の実施形態では、基質化合物を、配列番号4、16、50、306、648および/または708と比べて少なくとも2倍の活性で生成物化合物に変換することができる操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、配列番号6から802における偶数番号の配列から選択されるアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼは、細菌宿主細胞において、特にE.coliにおいて、操作されたイミンレダクターゼ活性の発現を増加させる、配列番号4、16、50、306、648および/または708と比較した1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、改善された特性を有する操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、配列番号6から802の範囲の偶数番号の配列から選択される配列を含むアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、配列番号6から802の範囲の偶数番号の配列のうちの1つに対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性、および実施例で提供される配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列のいずれか1つに存在する配列番号4、16、50、306、648および/または708と比較したアミノ酸残基の差異を有するアミノ酸配列を含む。
上記で指定された残基位置に加えて、本明細書において開示される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドのいずれかは、他の残基位置(すなわち、本明細書において含まれるもの以外の残基位置)において配列番号4、16、50、306、648および/または708に対して他の残基の差異をさらに含んでいてもよい。これらの他の残基位置における残基の差異は、基質の生成物への変換を行うためのポリペプチドの能力に悪影響を与えることなく、アミノ酸配列における追加のバリエーションを提供することができる。したがって、一部の実施形態では、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列から選択される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドのうちのいずれか1つに存在するアミノ酸残基の差異に加えて、配列は、配列番号4、16、50、306、648および/または708と比較した他のアミノ酸残基位置において1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、1~7、1~8、1~9、1~10、1~11、1~12、1~14、1~15、1~16、1~18、1~20、1~22、1~24、1~26、1~30、1~35、1~40、1~45、または1~50個の残基の差異をさらに含んでいてもよい。一部の実施形態では、参照配列と比較したアミノ酸残基の差異の数は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、30、35、40、45または50個の残基位置であってもよい。一部の実施形態では、参照配列と比較したアミノ酸残基の差異の数は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、20、21、22、23、24、または25個の残基位置であってもよい。これらの他の位置における残基の差異は保存的な変化であっても非保存的な変化であってもよい。一部の実施形態では、残基の差異は、配列番号4、16、50、306、648および/または708の天然に存在するイミンレダクターゼポリペプチドと比較して保存的な置換および非保存的な置換を含んでいてもよい。
一部の実施形態では、本発明は、その操作されたイミンレダクターゼの機能的活性および/または改善された特性を保持する、本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドのいずれかの断片を含む操作されたポリペプチドも提供する。したがって、一部の実施形態では、本発明は、好適な反応条件下で基質を生成物に変換することができるポリペプチド断片であって、断片が、本発明の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドの、例えば、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列から選択される例示的な操作されたイミンレダクターゼポリペプチドの完全長アミノ酸配列の少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%を含むポリペプチド断片を提供する。一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチド配列の、例えば、配列番号6~802の範囲の例示的な操作されたポリペプチドの偶数番号の配列のいずれか1つにおいて欠失を含むアミノ酸配列を有していてもよい。
したがって、本発明の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドのそれぞれおよび全ての実施形態に関しては、本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼの関連する機能的活性および/または改善された特性が維持される場合、アミノ酸配列は、イミンレダクターゼポリペプチドの1個または複数のアミノ酸、2個もしくはそれを超えるアミノ酸、3個もしくはそれを超えるアミノ酸、4個もしくはそれを超えるアミノ酸、5個もしくはそれを超えるアミノ酸、6個もしくはそれを超えるアミノ酸、8個もしくはそれを超えるアミノ酸、10個もしくはそれを超えるアミノ酸、15個もしくはそれを超えるアミノ酸、または20個もしくはそれを超えるアミノ酸、アミノ酸総数の最大10%、アミノ酸総数の最大20%、またはアミノ酸総数の最大30%の欠失を含んでいてもよい。一部の実施形態では、欠失は、1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、1~7、1~8、1~9、1~10、1~15、1~20、1~21、1~22、1~23、1~24、1~25、1~30、1~35、1~40、1~45、または1~50個のアミノ酸残基を含んでいてもよい。一部の実施形態では、欠失の数は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、30、35、40、45、または50個のアミノ酸残基であってもよい。一部の実施形態では、欠失は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、20、21、22、23、24、または25個のアミノ酸残基の欠失を含んでいてもよい。
一部の実施形態では、本明細書における操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチド、例えば、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列の例示的な操作されたポリペプチドのうちのいずれか1つと比較して挿入を含むアミノ酸配列を有していてもよい。したがって、本発明のイミンレダクターゼポリペプチドのそれぞれおよび全ての実施形態に関しては、挿入は、本明細書において記載される操作されたイミンレダクターゼの関連する機能的活性および/または改善された特性が維持される場合、1個もしくは複数のアミノ酸、2個もしくはそれを超えるアミノ酸、3個もしくはそれを超えるアミノ酸、4個もしくはそれを超えるアミノ酸、5個もしくはそれを超えるアミノ酸、6個もしくはそれを超えるアミノ酸、8個もしくはそれを超えるアミノ酸、10個もしくはそれを超えるアミノ酸、15個もしくはそれを超えるアミノ酸、20個もしくはそれを超えるアミノ酸、30個もしくはそれを超えるアミノ酸、40個もしくはそれを超えるアミノ酸、または50個もしくはそれを超えるアミノ酸を含んでいてもよい。挿入は、イミンレダクターゼポリペプチドのアミノもしくはカルボキシ末端または内部部分に対するものであってもよい。
一部の実施形態では、本明細書における操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列から選択される配列、および必要に応じて1つまたはいくつかの(例えば、最大3、4、5個、または最大10個の)アミノ酸残基の欠失、挿入および/または置換を含むアミノ酸配列を有していてもよい。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、1~7、1~8、1~9、1~10、1~15、1~20、1~21、1~22、1~23、1~24、1~25、1~30、1~35、1~40、1~45、または1~50個のアミノ酸残基の欠失、挿入および/または置換を有する。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、30、35、40、45、または50個のアミノ酸残基の欠失、挿入および/または置換を有する。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、20、21、22、23、24、または25個のアミノ酸残基の欠失、挿入および/または置換を有する。一部の実施形態では、置換は保存的なまたは非保存的な置換であってもよい。
上記の実施形態では、操作されたポリペプチドに関する好適な反応条件は、表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1、および本明細書における実施例で記載されるとおりに提供される。
一部の実施形態では、本発明のポリペプチドは、操作されたポリペプチドが他のポリペプチド、例えば、例として、限定するものではないが、抗体タグ(例えば、mycエピトープ)、精製配列(例えば、金属に結合するためのHisタグ)、および細胞局在化シグナル(例えば、分泌シグナル)に融合された融合ポリペプチドである。したがって、本明細書において記載される操作されたポリペプチドは、他のポリペプチドに融合させてまたは融合させずに使用してもよい。
本明細書において記載されるポリペプチドは、遺伝学的にコードされたアミノ酸に限定されるものではないことを理解されたい。遺伝学的にコードされたアミノ酸に加えて、本明細書において記載されるポリペプチドは、天然に存在するおよび/または合成のコードされていないアミノ酸で全体的にまたは部分的に構成され得る。本明細書において記載されるポリペプチドを構成し得るある特定の通常遭遇するコードされていないアミノ酸としては、これらに限定されるものではないが、遺伝学的にコードされたアミノ酸のD-立体異性体(stereomer);2,3-ジアミノプロピオン酸(Dpr);α-アミノイソ酪酸(Aib);ε-アミノヘキサン酸(Aha);δ-アミノ吉草酸(Ava);N-メチルグリシンまたはサルコシン(MeGlyまたはSar);オルニチン(Orn);シトルリン(Cit);t-ブチルアラニン(Bua);t-ブチルグリシン(Bug);N-メチルイソロイシン(MeIle);フェニルグリシン(Phg);シクロヘキシルアラニン(Cha);ノルロイシン(Nle);ナフチルアラニン(Nal);2-クロロフェニルアラニン(Ocf);3-クロロフェニルアラニン(Mcf);4-クロロフェニルアラニン(Pcf);2-フルオロフェニルアラニン(Off);3-フルオロフェニルアラニン(Mff);4-フルオロフェニルアラニン(Pff);2-ブロモフェニルアラニン(Obf);3-ブロモフェニルアラニン(Mbf);4-ブロモフェニルアラニン(Pbf);2-メチルフェニルアラニン(Omf);3-メチルフェニルアラニン(Mmf);4-メチルフェニルアラニン(Pmf);2-ニトロフェニルアラニン(Onf);3-ニトロフェニルアラニン(Mnf);4-ニトロフェニルアラニン(Pnf);2-シアノフェニルアラニン(Ocf);3-シアノフェニルアラニン(Mcf);4-シアノフェニルアラニン(Pcf);2-トリフルオロメチルフェニルアラニン(Otf);3-トリフルオロメチルフェニルアラニン(Mtf);4-トリフルオロメチルフェニルアラニン(Ptf);4-アミノフェニルアラニン(Paf);4-ヨードフェニルアラニン(Pif);4-アミノメチルフェニルアラニン(Pamf);2,4-ジクロロフェニルアラニン(Opef);3,4-ジクロロフェニルアラニン(Mpcf);2,4-ジフルオロフェニルアラニン(Opff);3,4-ジフルオロフェニルアラニン(Mpff);ピリド-2-イルアラニン(2pAla);ピリド-3-イルアラニン(3pAla);ピリド-4-イルアラニン(4pAla);ナフト-1-イルアラニン(1nAla);ナフト-2-イルアラニン(2nAla);チアゾリルアラニン(taAla);ベンゾチエニルアラニン(bAla);チエニルアラニン(tAla);フリルアラニン(fAla);ホモフェニルアラニン(hPhe);ホモチロシン(hTyr);ホモトリプトファン(hTrp);ペンタフルオロフェニルアラニン(5ff);スチリルアラニン(styrylkalanine)(sAla);アントリルアラニン(authrylalanine)(aAla);3,3-ジフェニルアラニン(Dfa);3-アミノ-5-フェニルペンタン酸(Afp);ペニシラミン(Pen);1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン-3-カルボン酸(Tic);β-2-チエニルアラニン(Thi);メチオニンスルホキシド(Mso);N(w)-ニトロアルギニン(nArg);ホモリシン(hLys);ホスホノメチルフェニルアラニン(pmPhe);ホスホセリン(pSer);ホスホスレオニン(pThr);ホモアスパラギン酸(hAsp);ホモグルタミン酸(homoglutanic acid)(hGlu);1-アミノシクロペンタ-(2または3)-エン-4カルボン酸;ピペコリン酸(PA)、アゼチジン-3-カルボン酸(ACA);1-アミノシクロペンタン-3-カルボン酸;アリルグリシン(aGly);プロパルギルグリシン(pgGly);ホモアラニン(hAla);ノルバリン(nVal);ホモロイシン(hLeu)、ホモバリン(hVal);ホモイソロイシン(hIle);ホモアルギニン(hArg);N-アセチルリシン(AcLys);2,4-ジアミノ酪酸(Dbu);2,3-ジアミノ酪酸(Dab);N-メチルバリン(MeVal);ホモシステイン(hCys);ホモセリン(hSer);ヒドロキシプロリン(Hyp)およびホモプロリン(hPro)がある。本明細書において記載されるポリペプチドを構成し得る追加のコードされていないアミノ酸は、当業者であれば明らかであろう(例えば、Fasman, CRC Practical Handbook of Biochemistry and Molecular Biology, CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 3-70 [1989]において提供されるさまざまなアミノ酸、およびそこに引用されている文献を参照されたく、これら全ては参照により組み込まれるものとする)。これらのアミノ酸は、L-立体配置であってもD-立体配置であってもよい。
当業者であれば、側鎖保護基を有するアミノ酸または残基はまた、本明細書において記載されるポリペプチドを構成してもよいことを認識するであろう。そのような保護されたアミノ酸の非限定的な例としては(保護基は括弧内に挙げられる)、この場合、芳香族のカテゴリーに属し、これらに限定されるものではないが:Arg(tos)、Cys(メチルベンジル)、Cys(ニトロピリジンスルフェニル)、Glu(δ-ベンジルエステル)、Gln(キサンチル)、Asn(N-δ-キサンチル)、His(bom)、His(ベンジル)、His(tos)、Lys(fmoc)、Lys(tos)、Ser(O-ベンジル)、Thr(O-ベンジル)およびTyr(O-ベンジル)がある。
本明細書において記載されるポリペプチドを構成し得るコンフォメーション的に拘束されたコードされていないアミノ酸としては、これらに限定されるものではないが、N-メチルアミノ酸(L-立体配置);1-アミノシクロペンタ-(2または3)-エン-4-カルボン酸;ピペコリン酸;アゼチジン-3-カルボン酸;ホモプロリン(hPro);および1-アミノシクロペンタン-3-カルボン酸がある。
一部の実施形態では、操作されたポリペプチドはさまざまな形態、例えば、単離された調製物、実質的に精製された酵素、酵素をコードする遺伝子(複数可)で形質転換された細胞全体、ならびに/またはそのような細胞の細胞抽出物および/もしくは溶解産物であってもよい。酵素は、以下でさらに議論されるように、凍結乾燥されていても、噴霧乾燥されていても、沈殿されていても、粗製ペーストの形態であってもよい。
一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、固体支持体、例えば、膜、樹脂、固体担体、または他の固相材料上に提供されてもよい。固体支持体は、有機ポリマー、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフルオロエチレン、ポリエチレンオキシ、およびポリアクリルアミド、ならびにこれらの共重合体およびグラフトから構成されていてもよい。固体支持体はまた、無機物、例えば、ガラス、シリカ、制御多孔ガラス(controlled pore glass)(CPG)、逆相シリカまたは金属、例えば、金または白金であってもよい。固体支持体の構成は、ビーズ、球、粒子、顆粒、ゲル、膜または表面の形態のものであってもよい。表面は、平面、実質的に平面、または非平面であってもよい。固体支持体は、多孔質または非多孔質であってもよく、膨潤または非膨潤特性を有していてもよい。固体支持体は、ウェル、くぼみ、または他のコンテナ、容器、特徴、もしくは位置の形態において構成されていてもよい。
一部の実施形態では、本発明のイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、それが、配列番号4、16、50、306、648および/または708の参照ポリペプチドと比較して、その改善された活性、および/または他の改善された特性を保持するように固体支持体に固定化してもよい。そのような実施形態では、固定化されたポリペプチドは、基質化合物または他の好適な基質の生成物への生体触媒変換を促進することができ、反応が完了した後、容易に保持され(例えば、ポリペプチドが固定化されたビーズを保持することによって)、次いで、その後の反応において再利用またはリサイクルされる。そのような固定化された酵素プロセスは、さらなる効率およびコスト削減を可能にする。したがって、本発明のイミンレダクターゼポリペプチドを使用する方法のいずれも、固体支持体に結合または固定化された同じイミンレダクターゼポリペプチドを使用して行うことができることがさらに企図される。
酵素固定化の方法は当技術分野において周知である。操作されたポリペプチドは、非共有結合または共有結合により結合され得る。酵素を固体支持体(例えば、樹脂、膜、ビーズ、ガラスなど)にコンジュゲートし、固定化するためのさまざまな方法は、当技術分野において周知である(例えば、Yi et al., Proc. Biochem., 42(5): 895-898 [2007];Martin et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 76(4): 843-851 [2007];Koszelewski et al., J. Mol. Cat. B: Enzymatic, 63: 39-44 [2010];Truppo et al., Org. Proc. Res. Dev., published online: dx.doi.org/10.1021/op200157c;Hermanson, Bioconjugate Techniques, 2nd ed., Academic Press, Cambridge, MA [2008];Mateo et al., Biotechnol. Prog., 18(3):629-34 [2002];および”Bioconjugation Protocols: Strategies and Methods,” In Methods in Molecular Biology, Niemeyer (ed.), Humana Press, New York, NY [2004]を参照のこと;これらそれぞれの開示は参照により本明細書に組み込まれるものとする)。本発明の操作されたイミンレダクターゼを固定化するのに有用である固体支持体としては、これらに限定されるものではないが、エポキシド官能基を有するポリメタクリレート、アミノエポキシド官能基を有するポリメタクリレート、スチレン/DVBコポリマーまたはオクタデシル官能基を有するポリメタクリレートを含むビーズまたは樹脂がある。本発明の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを固定化するのに有用である例示的な固体支持体としては、これらに限定されるものではないが、キトサンビーズ、Eupergit C、ならびに以下の異なるタイプのSEPABEAD:EC-EP、EC-HFA/S、EXA252、EXE119およびEXE120を含むSEPABEAD(Mitsubishi)がある。
一部の実施形態では、本明細書において記載されるポリペプチドは、キットの形態で提供される。キットにおける酵素は、個々にまたは複数の酵素として存在していてもよい。キットは、酵素反応を行うための試薬、酵素活性を評価するための基質、および生成物を検出するための試薬をさらに含んでいてもよい。キットは、試薬ディスペンサーおよびキットを使用するための指示も含んでいてもよい。
一部の実施形態では、本発明のキットは、異なるアドレス指定可能な(addressable)位置において複数の異なるイミンレダクターゼポリペプチドを含むアレイを含み、異なるポリペプチドは、少なくとも1つの異なる改善された酵素特性をそれぞれ有する参照配列の異なるバリアントである。一部の実施形態では、固体支持体上に固定化された複数のポリペプチドは、試薬をロボット送達するために、または検出方法および/もしくは機器によって、アドレス指定可能なさまざまな位置でアレイ上に構成される。アレイは、ポリペプチドによる変換に関してさまざまな基質化合物を試験するために使用することができる。複数の操作されたポリペプチドを含むそのようなアレイおよびその使用方法は、当技術分野において公知である(例えば、WO2009/008908A2を参照のこと)。
操作されたイミンレダクターゼをコードするポリヌクレオチド、発現ベクター、および宿主細胞
別の態様では、本発明は、本明細書に記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。ポリヌクレオチドは、ポリペプチドを発現することが可能な組換えポリヌクレオチドを創出するよう遺伝子発現を制御する、1つまたは複数の異種制御配列に、動作可能に連結し得る。操作されたイミンレダクターゼをコードする異種ポリヌクレオチドを含有する発現構築物は、適切な宿主細胞に導入されて、対応するイミンレダクターゼポリペプチドを発現する。
別の態様では、本発明は、本明細書に記載される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。ポリヌクレオチドは、ポリペプチドを発現することが可能な組換えポリヌクレオチドを創出するよう遺伝子発現を制御する、1つまたは複数の異種制御配列に、動作可能に連結し得る。操作されたイミンレダクターゼをコードする異種ポリヌクレオチドを含有する発現構築物は、適切な宿主細胞に導入されて、対応するイミンレダクターゼポリペプチドを発現する。
当業者には明らかであるように、タンパク質配列の利用可能性および様々なアミノ酸に対応するコドンの知識は、対象ポリペプチドをコードすることが可能なポリヌクレオチドの全てについての記載を提供する。同じアミノ酸が代替または同義コドンによりコードされる、遺伝子コードの縮重は、極めて多数の核酸を作製可能にし、その全ては、改善されたイミンレダクターゼ酵素をコードする。このように、特定のアミノ酸配列の知識を有することで、当業者は、タンパク質のアミノ酸配列を変化させない手法で1つまたは複数のコドンの配列を単に修飾することにより、任意の数の種々の核酸を作製することができる。この点に関し、本発明は特に、可能性のあるコドンの選択に基づいて組合せを選択することにより本明細書に記載されるポリペプチドをコードする、作製可能な、それぞれおよび全ての可能性のあるポリヌクレオチドのバリエーションを企図し、そのような全てのバリエーションは、表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1に提示されかつ配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列として本明細書に参照により組み込まれる配列表に開示されるアミノ酸配列も含め、本明細書に記載される任意のポリペプチドに関して具体的に開示されると見なされる。
様々な実施形態では、コドンは、タンパク質が内部で生成されている宿主細胞に適合するように、好ましくは選択される。例えば、細菌で使用される好ましいコドンは、細菌内に遺伝子を発現させるのに使用され;酵母で使用される好ましいコドンは、酵母内での発現のために使用され;哺乳動物で使用される好ましいコドンは、哺乳動物細胞内で発現させるために使用される。一部の実施形態では、イミンレダクターゼのコドン使用を最適化するように全てのコドンが置き換えられる必要はない。なぜなら、天然配列が好ましいコドンを含むからであり、かつ好ましいコドンの使用が全てのアミノ酸残基に必要とされるわけではないことがあるからである。その結果、イミンレダクターゼ酵素をコードするコドン最適化ポリヌクレオチドは、全長コード領域のコドン位置の約40%、50%、60%、70%、80%、または90%超で、好ましいコドンを含有し得る。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708により表されるように、天然に存在するイミンレダクターゼポリペプチドアミノ酸配列をコードするコドン最適化ヌクレオチド配列を含む。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列をコードするコドン最適化核酸配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を含む核酸配列を含む。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列のコドン最適化核酸配列に対して、少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を含む核酸配列を有する。一部の実施形態では、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列のコドン最適化配列は、コードされた野生型イミンレダクターゼの発現を高め、基質を生成物に変換することが可能な酵素の調製物を提供する。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の奇数番号の配列から選択される参照配列またはその相補鎖(complement)に、ハイブリダイズすることが可能であり、イミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では上述のように、ポリヌクレオチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708と比較して改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードし、これらのポリペプチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708から選択される参照配列に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性と、配列番号4、16、50、306、648、および/または708と比較して1つまたは複数の残基の差異とを有するアミノ酸配列を含み、配列は、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列から選択される。一部の実施形態では、参照アミノ酸配列が、配列番号6~802の範囲の偶数番号の配列から選択される。一部の実施形態では、参照アミノ酸配列が配列番号4であり、一方、一部の他の実施形態では、参照配列が配列番号16であり、一方、一部の他の実施形態では、参照配列が配列番号50であり、一方、一部の他の実施形態では、参照配列が配列番号306であり、一方、一部の他の実施形態では、参照配列が配列番号648であり、さらに一部の他の実施形態では、参照配列が配列番号708である。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708と比較して改善された特徴で、生成物に、基質を変換することが可能なイミンレダクターゼポリペプチドをコードし、このポリペプチドは、参照配列の配列番号4、16、50、306、648、および/または708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼをコードするポリヌクレオチドは、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択されるポリヌクレオチド配列を含む。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、145、146、153、160、222、223、226、および261から選択される残基位置で、配列番号4と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号4に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含むイミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、29/94/184/223/232/288/293、29/94/184/232/287/288/293/311、29/94/184/232/287/288/311、29/94/184/232/287/293/332、29/94/184/232/288/293/311/324/353、29/94/184/232/288/311/324/332、29/94/184/232/293、29/94/184/232/311、29/94/184/287/293、29/94/184/287/293/311/353、29/94/184/287/311、29/94/184/288/293/324、29/94/184/288/293/332/353、29/94/184/288/298/332、29/94/184/288/353、29/94/184/293/311、29/94/184/324、29/94/223/232/287、29/94/223/232/293/311/324、29/94/223/288/293、29/94/232/287/288/311、29/94/232/288/293、29/94/287/288/293、29/94/287/288/293/353、29/94/287/311、29/94/293/311/324、29/94/293/332/353、29/94/311、29/94/324/353、29/184、29/184/223/288/293/324、29/184/232/288、29/184/287、29/184/287/288/293、29/184/287/288/293/311、29/184/287/311/332、29/184/288/293、29/184/288/293/311、29/184/293、29/184/293/311、29/184/293/324、29/184/353、29/223/287/288/293/353、29/232/287/288/293/332/353、29/287/288/293、29/287/288/293/324/353、29/288/293、29/311、29/311/332、29/353、72/94/184/288/311、86、94/96/223/287/288/293/311/324/332、94/99/184/293/311/332/353、94/184/223、94/184/223/232/287/311、94/184/223/288/293、94/184/223/293、94/184/232/287/288、94/184/232/287/288/324/332、94/184/232/287/293、94/184/232/287/293/332、94/184/287/288/293、94/184/287/288/311、94/184/287/293/311/324/353、94/184/287/311、94/184/287/353、94/184/288/293、94/184/288/293/311、94/184/288/293/311/332、94/184/293、94/184/293/311、94/184/293/332/353、94/223/232/311/353/355/356/357/358/359、94/223/287/288/293、94/223/288/293/311、94/232/287/288/293/353、94/232/288/293/353、94/232/293、94/232/293/324/332、94/232/311、94/287/288/293、94/287/288/311/324、94/288/293、94/288/293/324、94/293/324、94/311/324、153、184/223、184/223/287/288/353、184/232/287/288/293/311、184/232/287/288/324/353、184/232/287/293/332、184/287/288、184/287/288/293、184/287/288/293/324/353、184/287/293、184/287/293/311、184/288/293/311/324、184/332/353、205、223/232/287/288/332/353、223/287/288、223/287/288/293/311、223/287/311/353、223/288/293、232/287/288/293、232/287/288/293/311、232/287/288/293/321、232/287/311、232/288/293、232/288/293/332、234/287/288/293/311、287/288/293、287/288/311/324、287/293、287/311、287/311/332、287/324、288/293、288/293/311/324/353、288/293/324、293/311、および311/332から選択される残基位置で配列番号16と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含むイミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、29/57/94/153/184/205/261/265/287、29/57/94/153/205/265、29/57/94/184/205/277/353、29/57/94/205/259/261/265、29/57/94/205/261/353、29/57/153/184/205/259/261/265/277、29/57/153/184/205/353、29/57/153/205/261/265、29/57/153/205/261/265/277、29/57/153/205/265/277、29/57/153/205/277/353、29/57/184/205/259/261/265/277/287/357、29/57/184/205/259/261/265/287、29/57/205/259/261/265、29/57/205/259/261/265/287、29/57/205/261/265/353、29/94/153/184/205、29/94/153/205/259/261/265、29/94/153/205/259/261/287、29/94/153/205/259/261/287/353、29/94/184/205/259/261、29/94/184/205/261、29/94/205、29/94/205/259/261/287、29/94/205/261、29/94/261/265/287/353、29/153/184/205、29/153/205、29/153/205/259/261/265/277/287、29/153/261/265/287/353、29/184/205、29/184/205/259/261/277、29/184/205/353、29/184/261/265、29/184/265、29/205、29/205/259/261、29/205/259/261/265/287、29/205/259/261/287、29/205/261、29/205/261/265、29/205/261/265/353、29/205/261/353、29/205/277、29/205/287、29/205/287/353、29/259/261/265、29/261/353、57/94/153/184/205/259/261、57/94/153/205/261/265、57/94/153/259/261/265、57/94/153/261/265、57/94/184/205/261/265/287、57/94/184/261/265/287、57/94/205/259、57/94/205/259/261/265/277/287、57/94/205/261/265、57/94/205/277、57/153/205/259/261/265/287、57/153/205/259/265/277、57/153/205/261、57/153/205/261/265、57/153/205/265、57/153/261/265、57/153/261/265/287/353、57/205、57/205/259/261、57/205/259/261/265/277/287/353、57/205/259/261/287/353、57/205/259/265、57/205/261、57/205/261/265/277/287/353、57/205/261/277、57/205/261/277/353、57/261/265/353、94/126/184/205/259/261/265、94/153/184/205、94/153/184/259/261/265、94/153/205/259/261/265/353、94/153/205/287、94/153/205/287/353、94/153/205/353、94/184/205/259/261、94/184/205/259/261/265/287、94/184/205/259/261/353、94/184/205/261/265/287/353、94/184/353、94/205、94/205/259/261/265、94/205/259/261/265/277/287、94/205/259/261/265/353、94/205/259/261/287/353、94/205/261/265/277、94/205/261/265/353、94/205/261/353、94/205/277、94/259/261/265、153/184/205/261/277/287、153/184/261/265/287、153/205、153/205/261、153/205/261/265/287、153/259/261/265、153/259/265/287、153/261/265、153/261/265/287/353、153/265、153/265/277/287/353、184/205、184/205/259/261/287、184/205/261、184/205/261/265、184/205/261/287、184/205/277、184/205/287/353、184/261/265/287、202、205、205/259/261、205/259/261/265、205/259/261/265/277/287/353、205/259/261/277/287、205/259/265、205/261、205/261/265、205/261/265/274、205/261/265/287、205/261/265/287/353、205/261/277、205/261/353、205/277/287、205/287、223、225、256、259/261/265、261/265/287、265/287、283、および294から選択される残基位置で、配列番号50と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含むイミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、197/198/201/259、198/201/259/280、202/205/221/223/225/261、202/205/221/223/261/294、202/221/222/225/256/261/294、202/221/223/225/283/294、205/221/222、205/221/223/225/256/261/283、219、221/222/223/225、221/223、221/223/225、221/223/225/256/261、221/223/225/261、221/223/225/294、221/225、221/225/256、221/225/256/261、221/225/256/261/283/294、223/225/256/261、225/256/261、280、および280/306から選択される残基位置で、配列番号306と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号306に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、イミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、17/198/259/280、197、197/198、197/198/223/259、197/223/277/280、197/259、197/277、198、198/223、198/223/259/277/280、198/259、198/259/277、198/259/277/280、198/277/280、223/259、223/259/280、258、259、259/268/277/280、259/277、259/280、263、277、および280から選択される残基位置で、配列番号648と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号648に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、イミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、高度にストリンジェントな条件下、配列番号5~801の範囲の奇数番号の配列から選択される参照ポリヌクレオチド配列またはその相補鎖にハイブリダイズすることが可能であり、本明細書に記載される改善された特徴の1つまたは複数を持つイミンレダクターゼ活性を有するポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、141、154、197、197/198、および278から選択される残基位置で、配列番号708と比較して1つまたは複数の残基の差異を含むアミノ酸配列を有する、配列番号708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、イミンレダクターゼポリペプチドをコードする。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号5~801から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号4に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号5~35から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号16に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号37~301から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号50に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号301~645から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号306に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号647~703から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号648に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号705~785から選択される。
一部の実施形態では、高度にストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることが可能なポリヌクレオチドは、配列番号708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有するアミノ酸配列を含む、改善された特徴を持つイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドをコードする。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、本明細書に記載されるポリペプチドをコードするが、操作されたイミンレダクターゼをコードする参照ポリヌクレオチドに対してヌクレオチドレベルで少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%、またはそれよりも高い配列同一性を有する。一部の実施形態では、参照ポリヌクレオチド配列は、配列番号787~801から選択される。
一部の実施形態では、本明細書で提供される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドのいずれかをコードする単離されたポリヌクレオチドは、ポリペプチドの発現をもたらすように様々な手法で操作される。一部の実施形態では、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは発現ベクターとして提供され、1つまたは複数の制御配列が、ポリヌクレオチドおよび/またはポリペプチドの発現を調節するよう存在する。ベクター内へのその挿入前の、単離されたポリヌクレオチドの操作は、発現ベクターに応じて望ましくまたは必要と考えられる。組換えDNA法を利用してポリヌクレオチドおよび核酸配列を修飾するための技法は、当技術分野で周知である。
一部の実施形態では、制御配列は、数ある配列の中でもプロモーター、リーダー配列、ポリアデニル化配列、プロペプチド配列、シグナルペプチド配列、および転写ターミネーターを含む。当技術分野で公知のように、適切なプロモーターは、使用される宿主細胞に基づいて選択することができる。細菌宿主細胞の場合、本出願の核酸構築物の転写を指示するのに適したプロモーターには、限定するものではないが、E.coli lacオペロン、Streptomyces coelicolorアガラーゼ遺伝子(dagA)、Bacillus subtilisレバンスクラーゼ遺伝子(sacB)、Bacillus licheniformisアルファ-アミラーゼ遺伝子(amyL)、Bacillus stearothermophilusマルトジェニックアミラーゼ遺伝子(amyM)、Bacillus amyloliquefaciensアルファ-アミラーゼ遺伝子(amyQ)、Bacillus licheniformisペニシリナーゼ遺伝子(penP)、Bacillus subtilis xylAおよびxylB遺伝子、および原核生物ベータ-ラクタマーゼ遺伝子(例えば、Villa-Kamaroff et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 75: 3727-3731 [1978]参照)、ならびにtacプロモーター(例えば、DeBoer et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 80: 21-25 [1983]参照)から得られるプロモーターが含まれる。糸状菌宿主細胞のための例示的なプロモーターには、Aspergillus oryzae TAKAアミラーゼ、Rhizomucor mieheiアスパラギン酸プロテイナーゼ、Aspergillus niger中性アルファ-アミラーゼ、Aspergillus niger酸安定アルファ-アミラーゼ、Aspergillus nigerまたはAspergillus awamoriグルコアミラーゼ(glaA)、Rhizomucor mieheiリパーゼ、Aspergillus oryzaeアルカリプロテアーゼ、Aspergillus oryzaeトリオースリン酸イソメラーゼ、Aspergillus nidulansアセトアミダーゼ、およびFusarium oxysporumトリプシン様プロテアーゼ(例えば、WO96/00787号)に関する遺伝子から得られるプロモーター、ならびにNA2-tpiプロモーター(Aspergillus niger中性アルファ-アミラーゼおよびAspergillus oryzaeトリオースリン酸イソメラーゼに関する遺伝子からのプロモーターのハイブリッド)、およびその変異体、短縮、およびハイブリッドプロモーターが含まれる。例示的な酵母細胞プロモーターは、Saccharomyces cerevisiaeエノラーゼ(ENO-1)、Saccharomyces cerevisiaeガラクトキナーゼ(GAL1)、Saccharomyces cerevisiaeアルコールデヒドロゲナーゼ/グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(ADH2/GAP)、およびSaccharomyces cerevisiae3-ホスホグリセリン酸キナーゼに関する遺伝子に由来し得る。酵母宿主細胞のためのその他の有用なプロモーターが、当技術分野で公知である(例えば、Romanos et al., Yeast 8:423-488 [1992]参照)。
一部の実施形態では、制御配列は、適切な転写ターミネーター配列、即ち転写を終わらせるため宿主細胞により認識される配列である。ターミネーター配列は、ポリペプチドをコードする核酸配列の3’末端に作動可能に連結される。選択された宿主細胞内で機能する任意のターミネーターは、本発明における用途を見出す。例えば、糸状菌宿主細胞のための例示的な転写ターミネーターは、Aspergillus oryzae TAKAアミラーゼ、Aspergillus nigerグルコアミラーゼ、Aspergillus nidulansアントラニル酸シンターゼ、Aspergillus nigerアルファ-グルコシダーゼ、およびFusarium oxysporumトリプシン様プロテアーゼに関する遺伝子から得ることができる。酵母宿主細胞のための例示的なターミネーターは、Saccharomyces cerevisiaeエノラーゼ、Saccharomyces cerevisiaeシトクロムC(CYC1)、およびSaccharomyces cerevisiaeグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼに関する遺伝子から得ることができる。酵母宿主細胞のためのその他の有用なターミネーターは、当技術分野で公知である(例えば、Romanos et al.、上掲参照)。
一部の実施形態では、制御配列は、適切なリーダー配列、即ち宿主細胞による翻訳に重要なmRNAの非翻訳領域である。リーダー配列は、ポリペプチドをコードする核酸配列の5’末端に作動可能に連結される。選択された宿主細胞内で機能する任意のリーダー配列が使用され得る。糸状菌宿主細胞のための例示的なリーダーは、Aspergillus oryzae TAKAアミラーゼおよびAspergillus nidulansトリオースリン酸イソメラーゼに関する遺伝子から得られる。酵母宿主細胞のための適切なリーダーには、限定するものではないが、Saccharomyces cerevisiaeエノラーゼ(ENO-1)、Saccharomyces cerevisiae3-ホスホグリセリン酸キナーゼ、Saccharomyces cerevisiaeアルファ-因子、およびSaccharomyces cerevisiaeアルコールデヒドロゲナーゼ/グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(ADH2/GAP)に関する遺伝子から得られるものが含まれる。制御配列は、ポリアデニル化配列であってもよくこれは核酸配列の3’末端に作動可能に連結された配列でありかつ転写されたときに、ポリアデノシン残基を転写mRNAに付加するシグナルとして宿主細胞により認識されるものである。選択された宿主細胞内で機能する任意のポリアデニル化配列が、本発明で使用されてもよい。糸状菌宿主細胞のための例示的なポリアデニル化配列には、限定するものではないが、Aspergillus oryzae TAKAアミラーゼ、Aspergillus nigerグルコアミラーゼ、Aspergillus nidulansアントラニル酸シンターゼ、Fusarium oxysporumトリプシン様プロテアーゼ、およびAspergillus nigerアルファ-グルコシダーゼに関する遺伝子からのものが含まれる。酵母宿主細胞のための有用なポリアデニル化配列も、当技術分野で公知である(例えば、Guo and Sherman, Mol. Cell. Bio., 15:5983-5990 [1995]参照)。
一部の実施形態では、制御配列は、ポリペプチドのアミノ末端に連結されたアミノ酸配列をコードしかつコードされたポリペプチドを細胞の分泌経路へと導く、シグナルペプチドコード領域である。核酸配列のコード配列の5’末端は、元々、分泌されたポリペプチドをコードするコード領域のセグメントに、翻訳リーディングフレーム内で天然に連結された、シグナルペプチドコード領域を含有し得る。あるいは、コード配列の5’末端は、コード配列に対して外来のシグナルペプチドコード領域を含有し得る。発現したポリペプチドを、選択された宿主細胞の分泌経路に導く任意のシグナルペプチドコード領域は、本明細書で提供される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドの発現に、用途を見出す。細菌宿主細胞に有効なシグナルペプチドコード領域には、限定するものではないが、Bacillus NClB 11837マルトジェニックアミラーゼ、Bacillus stearothermophilusアルファ-アミラーゼ、Bacillus licheniformisサブチリシン、Bacillus licheniformisベータ-ラクタマーゼ、Bacillus stearothermophilus中性プロテアーゼ(nprT、nprS、nprM)、およびBacillus subtilis prsAに関する遺伝子から得られるシグナルペプチドコード領域が含まれる。さらなるシグナルペプチドは、当技術分野で公知である(例えば、Simonen and Palva, Microbiol. Rev., 57:109-137 [1993]参照)。糸状菌宿主細胞のための有効なシグナルペプチドコード領域には、限定するものではないが、Aspergillus oryzae TAKAアミラーゼ、Aspergillus niger中性アミラーゼ、Aspergillus nigerグルコアミラーゼ、Rhizomucor mieheiアスパラギン酸プロテイナーゼ、Humicola insolensセルラーゼ、およびHumicola lanuginosaリパーゼに関する遺伝子から得られるシグナルペプチドコード領域が含まれる。酵母宿主細胞のための有用なシグナルペプチドには、限定するものではないが、Saccharomyces cerevisiaeアルファ-因子およびSaccharomyces cerevisiaeインベルターゼに関する遺伝子からのものが含まれる。
一部の実施形態では、制御配列は、ポリペプチドのアミノ末端に配置されたアミノ酸配列をコードする、プロペプチドコード領域である。得られるポリペプチドは、「酵素前駆体」、「プロポリペプチド」、または「チモーゲン」と、場合によっては呼ばれる)。プロポリペプチドは、プロポリペプチドからのプロペプチドの触媒または自己触媒切断によって、成熟活性ポリペプチドに変換することができる。プロペプチドコード領域には、限定するものではないが、Bacillus subtilisアルカリプロテアーゼ(aprE)、Bacillus subtilis中性プロテアーゼ(nprT)、Saccharomyces cerevisiaeアルファ-因子、Rhizomucor mieheiアスパラギン酸プロテイナーゼ、およびMyceliophthora thermophilaラクターゼ(例えば、WO95/33836号参照)に関する遺伝子が含まれる。シグナルペプチドおよびプロペプチド領域の両方がポリペプチドのアミノ末端に存在する場合、プロペプチド領域は、ポリペプチドのアミノ末端の次に配置され、シグナルペプチド領域は、プロペプチド領域のアミノ末端の次に配置される。
一部の実施形態では、調節配列も利用される。これらの配列は、宿主細胞の成長に対してポリペプチドの発現の調節を容易にする。調節系の例は、調節化合物の存在を含む、化学的または物理的刺激に応答して遺伝子の発現をオンまたはオフにさせるものである。原核生物宿主細胞では、適切な調節配列に、限定するものではないが、lac、tac、およびtrpオペレーター系が含まれる。酵母宿主細胞では、適切な調節系に、限定するものではないが、ADH2系またはGAL1系が含まれる。糸状菌では、適切な調節配列に、限定するものではないが、TAKAアルファ-アミラーゼプロモーター、Aspergillus nigerグルコアミラーゼプロモーター、およびAspergillus oryzaeグルコアミラーゼプロモーターが含まれる。
本発明は、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと、プロモーターおよびターミネーター、複製起点などの1つまたは複数の発現調節領域とを含む組換え発現ベクターも、それらが導入される宿主のタイプに応じて提供する。一部の実施形態では、上述の様々な核酸および制御配列が一緒に組み合わされて、1つまたは複数の好都合な制限部位を含む組換え発現ベクターを生成し、そのような部位でバリアントイミンレダクターゼポリペプチドをコードする核酸配列の挿入または置換が可能になる。あるいは、本発明のポリヌクレオチド配列(複数可)は、ポリヌクレオチド配列またはポリヌクレオチド配列を含む核酸構築物を、発現に適切なベクターに挿入することによって、発現する。発現ベクターの創出では、コード配列を、コード配列が発現に適切な制御配列に作動可能に連結するように、ベクター内に位置させる。
組換え発現ベクターは、組換えDNA手順に都合良く供することができかつバリアントイミンレダクターゼポリヌクレオチド配列の発現をもたらすことができる、任意のベクター(例えば、プラスミドまたはウイルス)であってもよい。ベクターの選択は、内部にベクターが導入される宿主細胞に対するベクターの適合性に、典型的には依存する。ベクターは、直鎖状または閉環プラスミドであってもよい。
一部の実施形態では、発現ベクターは、自律的に複製するベクターである(即ち、染色体外実体として存在するベクターであり、その複製は、プラスミド、染色体外エレメント、ミニ染色体、または人工染色体など、染色体複製から独立している)。ベクターは、自己複製を確実にするために、任意の手段を含有していてもよい。一部の代替の実施形態では、ベクターは、宿主細胞に導入されたときにゲノムと一体化されかつそれが一体化された染色体(複数可)と一緒に複製されるものであってもよい。さらに、単一ベクターもしくはプラスミドまたは2つもしくはそれよりも多いベクターもしくはプラスミドであって、宿主細胞のゲノム内に導入される総DNAまたはトランスポソンを一緒に含有するものが、使用され得る。
一部の実施形態では、発現ベクターは好ましくは、形質転換された細胞の容易な選択を可能にする、1つまたは複数の選択可能なマーカーを含有する。「選択可能なマーカー」は、その生成物が、殺生物剤またはウイルス耐性、重金属に対する耐性、栄養要求性に対する原栄養性、および同様のものを提供する遺伝子である。細菌の選択可能なマーカーの例には、限定するものではないが、Bacillus subtilisもしくはBacillus licheniformisからのdal遺伝子、またはアンピシリン、カナマイシン、クロラムフェニコール、もしくはテトラサイクリン耐性などの抗生物質耐性を与えるマーカーが含まれる。酵母宿主細胞に適切なマーカーには、限定するものではないが、ADE2、HIS3、LEU2、LYS2、MET3、TRP1、およびURA3が含まれる。糸状菌宿主細胞で使用される選択可能なマーカーには、限定するものではないが、amdS(アセトアミダーゼ)、argB(オルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ)、bar(ホスフィノトリシンアセチルトランスフェラーゼ)、hph(ヒグロマイシンホスホトランスフェラーゼ)、niaD(硝酸レダクターゼ)、pyrG(オロチジン-5’-リン酸デカルボキシラーゼ)、sC(硫酸アデニルトランスフェラーゼ)、およびtrpC(アントラニル酸シンターゼ)、ならびにこれらの等価物が含まれる。別の態様では、本発明は、本発明の少なくとも1種の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む宿主細胞を提供し、このポリヌクレオチドは、宿主細胞内の操作されたイミンレダクターゼ酵素(複数可)の発現のために1つまたは複数の制御配列に動作可能に連結される。本発明の発現ベクターによりコードされるポリペプチドを発現するのに使用される宿主細胞は、当技術分野で周知であり、限定するものではないが、E.coli、Vibrio fluvialis、Streptomyces、およびSalmonella typhimurium細胞などの細菌細胞;酵母細胞などの真菌細胞(例えば、Saccharomyces cerevisiaeおよびPichia pastoris[ATCC Accession No.201178]);Drosophila S2およびSpodoptera Sf9細胞などの昆虫細胞;CHO、COS、BHK、293、およびBowes黒色腫細胞などの動物細胞;および植物細胞が含まれる。例示的な宿主細胞は、Escherichia coli株(例えば、W3110(ΔfhuA)およびBL21)である。
したがって、別の態様では、本発明は、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを生成するための方法であって、ポリペプチドの発現に適した条件下、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを発現することが可能な宿主細胞を培養することを含む方法を提供する。一部の実施形態では、方法はさらに、本明細書に記載されるように、イミンレダクターゼポリペプチドを単離および/または精製するステップを含む。
上述の宿主細胞に適した培地および成長条件は、当技術分野で周知である。イミンレダクターゼポリペプチドの発現のためにポリヌクレオチドは、当技術分野で公知の様々な方法によって細胞内に導入されてもよい。技法には、とりわけ電気穿孔、微粒子銃(biolistic particle bombardment)、リポソーム媒介トランスフェクション、塩化カルシウムトランスフェクション、およびプロトプラスト融合が含まれる。
本明細書に開示される特徴を持つ操作されたイミンレダクターゼは、天然に存在するまたは操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを、当技術分野で公知のおよび本明細書に記載されるような変異誘発および/または定向進化法に供することによって、得ることができる。例示的な定向進化技法は、変異誘発および/またはDNAシャッフリングである(例えば、Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:10747-10751 [1994];WO95/22625号;WO97/0078号;WO97/35966号;WO98/27230号;WO00/42651号;WO01/75767号、および米国特許第6,537,746号参照)。使用することができるその他の定向進化手順には、とりわけ、スタッガード伸長プロセス(staggered extension process)(StEP)、in vitro組換え(例えば、Zhao et al., Nat. Biotechnol., 16:258-261 [1998]参照)、変異誘発PCR(例えば、Caldwell et al., PCR Methods Appl., 3:S136-S140 [1994]参照)、およびカセット変異誘発(例えば、Black et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:3525-3529 [1996]参照)が含まれる。
例えば、変異誘発および定向進化法は、発現、スクリーニング、およびアッセイすることができるバリアントライブラリーを発生させるため、ポリヌクレオチドに容易に適用することができる。変異誘発および定向進化法は、当技術分野で周知である(例えば、米国特許第5,605,793号、第5,811,238号、第5,830,721号、第5,834,252号、第5,837,458号、第5,928,905号、第6,096,548号、第6,117,679号、第6,132,970号、第6,165,793号、第6,180,406号、第6,251,674号、第6,265,201号、第6,277,638号、第6,287,861号、第6,287,862号、第6,291,242号、第6,297,053号、第6,303,344号、第6,309,883号、第6,319,713号、第6,319,714号、第6,323,030号、第6,326,204号、第6,335,160号、第6,335,198号、第6,344,356号、第6,352,859号、第6,355,484号、第6,358,740号、第6,358,742号、第6,365,377号、第6,365,408号、第6,368,861号、第6,372,497号、第6,337,186号、第6,376,246号、第6,379,964号、第6,387,702号、第6,391,552号、第6,391,640号、第6,395,547号、第6,406,855号、第6,406,910号、第6,413,745号、第6,413,774号、第6,420,175号、第6,423,542号、第6,426,224号、第6,436,675号、第6,444,468号、第6,455,253号、第6,479,652号、第6,482,647号、第6,483,011号、第6,484,105号、第6,489,146号、第6,500,617号、第6,500,639号、第6,506,602号、第6,506,603号、第6,518,065号、第6,519,065号、第6,521,453号、第6,528,311号、第6,537,746号、第6,573,098号、第6,576,467号、第6,579,678号、第6,586,182号、第6,602,986号、第6,605,430号、第6,613,514号、第6,653,072号、第6,686,515号、第6,703,240号、第6,716,631号、第6,825,001号、第6,902,922号、第6,917,882号、第6,946,296号、第6,961,664号、第6,995,017号、第7,024,312号、第7,058,515号、第7,105,297号、第7,148,054号、第7,220,566号、第7,288,375号、第7,384,387号、第7,421,347号、第7,430,477号、第7,462,469号、第7,534,564号、第7,620,500号、第7,620,502号、第7,629,170号、第7,702,464号、第7,747,391号、第7,747,393号、第7,751,986号、第7,776,598号、第7,783,428号、第7,795,030号、第7,853,410号、第7,868,138号、第7,783,428号、第7,873,477号、第7,873,499号、第7,904,249号、第7,957,912号、第7,981,614号、第8,014,961号、第8,029,988号、第8,048,674号、第8,058,001号、第8,076,138号、第8,108,150号、第8,170,806号、第8,224,580号、第8,377,681号、第8,383,346号、第8,457,903号、第8,504,498号、第8,589,085号、第8,762,066号、第8,768,871号、第9,593,326号、および全ての関連あるUS、ならびにPCT、および非US同等物;Ling et al., Anal. Biochem., 254(2):157-78 [1997];Dale et al., Meth. Mol. Biol., 57:369-74 [1996];Smith, Ann. Rev. Genet., 19:423-462 [1985];Botstein et al., Science, 229:1193-1201 [1985];Carter, Biochem. J., 237:1-7 [1986];Kramer et al., Cell, 38:879-887 [1984];Wells et al., Gene, 34:315-323 [1985];Minshull et al., Curr. Op. Chem. Biol., 3:284-290 [1999];Christians et al., Nat. Biotechnol., 17:259-264 [1999];Crameri et al., Nature, 391:288-291 [1998];Crameri, et al., Nat. Biotechnol., 15:436-438 [1997];Zhang et al., Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A., 94:4504-4509 [1997];Crameri et al., Nat. Biotechnol., 14:315-319 [1996];Stemmer, Nature, 370:389-391 [1994];Stemmer, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 91:10747-10751 [1994];WO95/22625号;WO97/0078号;WO97/35966号;WO98/27230号;WO00/42651号;WO01/75767号;およびWO2009/152336号であって、その全てが参照により本明細書に組み込まれるものを参照)。
一部の実施形態では、変異誘発処理後に得られた酵素クローンを、規定の温度(またはその他のアッセイ条件、例えば、広範な基質にわたって酵素の活性を試験すること)に酵素を供しし、熱処理またはその他のアッセイ条件の後に残された酵素活性の量を測定するすることによってスクリーニングする。次いでイミンレダクターゼポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するクローンを配列決定して、ヌクレオチド配列変化(存在する場合)を特定し、宿主細胞内で酵素を発現させるのに使用する。発現ライブラリーから酵素活性を測定することは、当技術分野で公知の任意の適切な方法(例えば、HPLC分析などの標準生化学技法)を使用して行うことができる。
一部の実施形態では、変異誘発処理後に得られたクローンは、1つまたは複数の所望の改善された酵素特性(例えば、改善された位置選択性)を有する操作されたイミンレダクターゼに関してスクリーニングすることができる。発現ライブラリーからの酵素活性の測定は、生成物のHPLC分析および/または誘導体化(分離前または後)などの標準生化学技法を使用して、例えば塩化ダンシルまたはOPAを使用して行うことができる(例えば、Yaegaki et al., J Chromatogr. 356(1):163-70 [1986]参照)。
操作されたポリペプチドの配列がわかっている場合、酵素をコードするポリヌクレオチドは、公知の合成方法に従い、標準固相法によって調製することができる。一部の実施形態では、最大約100塩基の断片を個々に合成することができ、次いで接合して(例えば、酵素もしくは化学ライゲーション法、またはポリメラーゼ媒介法による)、任意の所望の連続配列を形成することができる。例えば、イミンレダクターゼの部分をコードするポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドは、当技術分野で公知のような化学合成(例えば、Beaucage et al., Tet. Lett. 22:1859-69 [1981]の古典的なホスホロアミダイト法、またはMatthes et al., EMBO J. 3:801-05 [1984]により記載される方法)によって、自動化合成法で典型的に実施されるように調製することができる。ホスホロアミダイト法によれば、オリゴヌクレオチドは合成され(例えば、自動DNA合成器で)、精製され、アニールされ、ライゲーションされ、および適切なベクター内でクローニングされる。さらに、本質的に任意の核酸は、様々な商業上の供給元のいずれかから得ることができる。一部の実施形態では、追加のバリエーションは、欠失、挿入、および/または置換を含有するオリゴヌクレオチドを合成し、オリゴヌクレオチドを様々な順列で組み合わせて改善された特徴を持つ操作されたイミンレダクターゼを作り出すことによって、創出することができる。
したがって、一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを調製するための方法は:(a)配列番号6~802の偶数番号の配列から選択されるアミノ酸配列に対して少なくとも約80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%またはそれよりも高い配列同一性を有しかつ配列番号4、16、50、306、648、および/または708と比較して1つまたは複数の残基の差異を有する、アミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを合成することであって、残基の差異が、表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および/または10.1における残基の差異のいずれかから選択されるものであること;および(b)ポリヌクレオチドによりコードされたイミンレダクターゼポリペプチドを発現することを含む。
方法の一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、必要に応じて1つまたはいくつかの(例えば、最大3、4、5、または10まで)アミノ酸残基の欠失、挿入、および/または置換を有する操作されたイミンレダクターゼをコードする。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、1~7、1~8、1~9、1~10、1~15、1~20、1~21、1~22、1~23、1~24、1~25、1~30、1~35、1~40、1~45、または1~50のアミノ酸残基の欠失、挿入、および/または置換を有する。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、30、35、40、45、または50のアミノ酸残基の欠失、挿入、および/または置換を有する。一部の実施形態では、アミノ酸配列は、必要に応じて1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、20、21、22、23、24、または25のアミノ酸残基の欠失、挿入、および/または置換を有する。一部の実施形態では、置換は、保存的または非保存的置換にすることができる。
一部の実施形態では、宿主細胞内で発現する操作されたイミンレダクターゼ酵素のいずれかを、とりわけリゾチーム処理、超音波処理、濾過、塩析、限外濾過、およびクロマトグラフィーを含む、タンパク質精製に関して周知の技法のいずれか1つまたは複数を使用して、細胞および/または培養培地から回収することができる。E.coliなどの細菌からのタンパク質の溶解および高効率抽出に適した溶液は、市販されている(例えば、CelLytic B(商標)、Sigma-Aldrich、St.Louis MO)。
イミンレダクターゼポリペプチドを単離するためのクロマトグラフィー技法には、とりわけ、逆相クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、および親和性クロマトグラフィーが含まれる。特定の酵素を精製するための条件は、部分的には、正味の電荷、疎水性、親水性、分子量、分子形状などの因子に依存することになり、当業者に明らかにされよう。
一部の実施形態では、親和性技法を使用して、改善されたイミンレダクターゼ酵素を単離してもよい。親和性クロマトグラフィー精製では、イミンレダクターゼポリペプチドを特異的に結合する任意の抗体が使用されてもよい。抗体の生成では、限定するものではないが、ウサギ、マウス、ラットなどを含む様々な宿主動物を、イミンレダクターゼポリペプチドまたはその断片を注射することによって免疫化してもよい。イミンレダクターゼポリペプチドまたは断片は、側鎖官能基または側鎖官能基に取着されたリンカーを用いて、BSAなどの適切な担体に取着されてもよい。一部の実施形態では、親和性精製は、イミンレダクターゼまたは色素親和性カラムにより結合された特異的リガンドを使用することができる(例えば、EP0641862;Stellwagen, ”Dye Affinity Chromatography,” Current Protocols in Protein Science, Unit 9.2-9.2.16 [2001]参照)。
操作されたイミンレダクターゼ酵素を使用する方法
一部の実施形態では、本明細書に記載されるイミンレダクターゼは、1つまたは複数の適切な基質から生成物に変換するためのプロセスに、用途を見出す。
一部の実施形態では、本明細書に記載されるイミンレダクターゼは、1つまたは複数の適切な基質から生成物に変換するためのプロセスに、用途を見出す。
別の態様では、本明細書に開示された操作されたポリペプチドは、基質化合物(2)またはその構造類似体および基質化合物(3)またはその構造類似体を、化合物(1)の生成物または対応する構造類似体に変換するためのプロセスで使用することができる。一般に、化合物(1)の構造類似体は、構造式(IV)内に包含される。
一部の実施形態では、本開示は、構造式(IV):
の化合物を調製するためのプロセスを提供し、
式中、
R1は、水素原子、または必要に応じて置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリールアルコキシ、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;
R2は独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル、カルボキシ、アミノカルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボキシアルキル、アルキルアミノ、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;
R3は独立して、メチル、d3-メチル、およびエチルから選択され;
このプロセスは、構造式(V)のケトン基質および式(VI):
のアミン基質を、本明細書に開示されるような操作されたポリペプチドと、適切な反応条件下で接触させて式(IV)の生成物が調製されるようにするステップを含む。
式中、
R1は、水素原子、または必要に応じて置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリールアルコキシ、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;
R2は独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル、カルボキシ、アミノカルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボキシアルキル、アルキルアミノ、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;
R3は独立して、メチル、d3-メチル、およびエチルから選択され;
このプロセスは、構造式(V)のケトン基質および式(VI):
一部の実施形態では、本開示は、化合物(1);
を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、化合物(2)
の基質および化合物(3)
の基質を、本明細書に開示されるような操作されたポリペプチドと、適切な反応条件下で接触させて、化合物(1)の生成物が調製されるようにするステップを含む。
Arthrobacter sp.株1Cの野生型酵素から誘導された、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、基質化合物(2)および(3)を生成物化合物(1)に効率的に変換することが可能であるが、下記の表2に列挙される変換反応(A)から(E)までで示されるように、ある範囲の式(I)のケトン基質化合物および式(II)のアミン基質化合物を式(III)の第二級および第三級アミン生成物化合物に効率的に変換することも可能である。
本発明は、イミンレダクターゼ活性を有する、数多くの例示的な操作されたポリペプチドを提供する。これらの例示的なポリペプチドは、配列番号4、16、50、306、648、および/または708(配列番号2の野性型CENDHからの定向進化を介して得られた)の既に操作されたポリペプチドから進化し、改善された特徴、特に、化合物(2a)および(3a)からアミン生成物化合物(1a)への変換、化合物(2)および(3a)からアミン生成物化合物(1b)への変換、化合物(2a)および(3b)からアミン生成物化合物(1c)への変換、化合物(2)および(3c)からアミン生成物化合物(1d)への変換、および化合物(2)および(3b)からアミン生成物化合物(1e)への変換を含めた様々なケトンおよびアミン基質の変換において、増大した活性および安定性を示す。表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1の結果は、ある範囲のケトンおよびアミン基質全体にわたって増大したイミンレダクターゼ活性および/または安定性を持つバリアントを提供する。
本発明の、例示的な、天然に存在しない(または操作された)イミンレダクターゼポリペプチドに関する構造および機能の情報は、これらの酵素の定向進化で使用される以下の5つの異なる高スループット(HTP)スクリーニングアッセイに基づく:化合物(2a)および(3a)からアミン生成物化合物(1a)への変換、化合物(2)および(3a)からアミン生成物化合物(1b)への変換、化合物(2a)および(3b)からアミン生成物化合物(1c)への変換、化合物(2)および(3c)からアミン生成物化合物(1d)への変換、および化合物(2)および(3b)からアミン生成物化合物(1e)への変換。
したがって、一部の実施形態では、偶数番号の配列識別子の配列番号4~802から選択される参照配列に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高い同一性を有し、かつ本明細書に提供されるものから選択される残基位置で、配列番号2と比較して1つまたは複数の残基の差異を有する、アミノ酸配列を有する、本発明のイミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、適切な反応条件下、下記の変換反応の1つまたは複数が可能であり、偶数番号の配列識別子の配列番号4~802の参照ポリペプチドと比べて改善された活性および/または改善された立体選択性を備える:
(a)基質化合物(2a)および(3a)から生成物化合物(1a)への変換;
(b)基質化合物(2)および(3a)から生成物化合物(1b)への変換;
(c)基質化合物(2a)および(3b)から生成物化合物(1c)への変換;
(d)基質化合物(2)および(3c)から生成物化合物(1d)への変換;および
(e)基質化合物(2)および(3b)から生成物化合物(1e)への変換。
(a)基質化合物(2a)および(3a)から生成物化合物(1a)への変換;
(b)基質化合物(2)および(3a)から生成物化合物(1b)への変換;
(c)基質化合物(2a)および(3b)から生成物化合物(1c)への変換;
(d)基質化合物(2)および(3c)から生成物化合物(1d)への変換;および
(e)基質化合物(2)および(3b)から生成物化合物(1e)への変換。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有しかつ適切な反応条件下、改善された活性および/または立体選択性で上記変換反応(A)~(E)の1つまたは複数の触媒することが可能な操作されたポリペプチドは、偶数番号の配列識別子の配列番号4~802の1つに対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性を有し、かつ表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1、および10.1に提示されるように偶数番号の配列識別子の配列番号4~802のいずれか1つに存在する、配列番号2と比較してアミノ酸残基の差異を有する、アミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有しかつ適切な反応条件下、改善された活性および/または立体選択性で上記変換反応(A)~(E)の1つまたは複数を触媒することが可能な、操作されたポリペプチドは、偶数番号の配列識別子の配列番号4~802から選択される配列を含むアミノ酸配列を有する。本発明の操作されたポリペプチドが誘導された、配列番号2のArthrobacter sp.株C1(CENDH)からの野生型オパインデヒドロゲナーゼは、化合物(2)のケトン基質および化合物(3)のアミン基質から第二級アミン生成物化合物(1)への変換の際に、検出可能な活性はない。しかしながら一部の実施形態では、イミンレダクターゼ活性を有する操作されたポリペプチドは、本明細書で提供されるケトン基質およびアミン基質を、本明細書に記載されるような第二級アミン生成物化合物に変換することが可能である。
本明細書で提供されるおよび実施例に例示される実施形態では、プロセスで使用することができる様々な範囲の適切な反応条件には、限定するものではないが、基質負荷、補基質負荷、pH、温度、緩衝液、溶媒系、ポリペプチド負荷、および反応時間が含まれる。本明細書に記載される操作されたイミンレダクターゼを使用して基質化合物から生成物化合物に生体触媒変換するためのプロセスを実施するための、他の適切な反応条件は、限定するものではないが、濃度、pH、温度、および溶媒条件の実験反応条件下で操作されたイミンレダクターゼポリペプチドおよび1種または複数の基質化合物を接触させること、および生成物化合物を検出することを含む、通常の実験により、本明細書で提供される指針に鑑み容易に最適化することができる。
反応混合物中の基質化合物(複数可)は、例えば所望の量の生成物化合物、酵素活性に対する各基質濃度の影響、反応条件下での酵素の安定性、および各基質から生成物への変換パーセントを考慮に入れて、変えることができる。一部の実施形態では、適切な反応条件は、少なくとも約0.5から約25g/L、1から約25g/L、5から約25g/L、約10から約25g/L、または20から約25g/Lの、1つまたは複数の基質のそれぞれに関する基質化合物負荷を含む。一部の実施形態では、適切な反応条件は、少なくとも約0.5g/L、少なくとも約1g/L、少なくとも約5g/L、少なくとも約10g/L、少なくとも約15g/L、少なくとも約20g/L、または少なくとも約30g/L、またはさらに大きい、1つまたは複数の基質のそれぞれに関する基質化合物負荷を含む。
本明細書に記載されるイミンレダクターゼ媒介プロセスを実施する際、操作されたポリペプチドは、精製された酵素、部分的に精製された酵素、酵素をコードする遺伝子(複数可)で形質転換された全細胞の形で、そのような細胞の細胞抽出物および/または溶解産物として、および/または固体支持体上に固定化された酵素として、反応混合物に添加されてもよい。操作されたイミンレダクターゼ酵素をコードする遺伝子(複数可)で形質転換された全細胞、または細胞抽出物、その溶解産物、および単離された酵素は、固体(例えば、凍結乾燥された、噴霧乾燥された、および同様のもの)または半固体(例えば、粗製ペースト)を含む様々な異なる形で用いられてもよい。細胞抽出物または細胞溶解産物は、沈殿(硫酸アンモニウム、ポリエチレンイミン、熱処理、または同様のもの、その後の脱塩手順、その後の凍結乾燥(例えば、限外濾過、透析など)によって、部分的に精製されてもよい。酵素調製物(全細胞調製物を含む)のいずれかは、例えばグルタルアルデヒドなどの公知の架橋剤を使用する架橋、または固相への固定化(例えば、Eupergit Cおよび同様のもの)によって、安定化され得る。
操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードする遺伝子(複数可)は、同じ宿主細胞に別々にまたは一緒に、宿主細胞に形質転換することができる。例えば、一部の実施形態では、ひと組の宿主細胞を、1種の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードする遺伝子(複数可)で形質転換することができ、別の組を、別の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードする遺伝子(複数可)で形質転換することができる。両方の組の形質転換された細胞は、全細胞の形で、またはそこから誘導された溶解産物もしくは抽出物の形で、反応混合物中で一緒に利用することができる。他の実施形態では、宿主細胞は、複数の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドをコードする遺伝子(複数可)で形質転換することができる。一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、分泌されたポリペプチドの形で発現することができ、分泌されたポリペプチドを含有する培養培地は、イミンレダクターゼ反応で使用することができる。
一部の実施形態では、本明細書に開示される操作されたイミンレダクターゼポリペプチドの改善された活性および/または位置選択性および/または立体選択性は、操作されたポリペプチドの濃度がより低い状態でより高い変換パーセンテージを達成することができる、プロセスを提供する。プロセスの一部の実施形態では、適切な反応条件は、基質化合物負荷が約1%(w/w)、2%(w/w)、5%(w/w)、10%(w/w)、20%(w/w)、30%(w/w)、40%(w/w)、50%(w/w)、75%(w/w)、100%(w/w)、またはそれよりも高い、操作されたポリペプチドの量を含む。
一部の実施形態では、操作されたポリペプチドは、約0.01g/Lから約50g/L;約0.05g/Lから約50g/L;約0.1g/Lから約40g/L;約1g/Lから約40g/L;約2g/Lから約40g/L;約5g/Lから約40g/L;約5g/Lから約30g/L;約0.1g/Lから約10g/L;約0.5g/Lから約10g/L;約1g/Lから約10g/L;約0.1g/Lから約5g/L;約0.5g/Lから約5g/L;または約0.1g/Lから約2g/Lで存在する。一部の実施形態では、イミンレダクターゼポリペプチドは、約0.01g/L、0.05g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.5g/L、1、2g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、または50g/Lで存在する。
反応の過程において、反応混合物のpHが変化してもよい。反応混合物のpHは、所望のpHでまたは所望のpH範囲内で維持されてもよい。これは反応の過程の前および/または間に、酸または塩基の添加によって行ってもよい。あるいは、pHは、緩衝液を使用することによって制御されてもよい。したがって、一部の実施形態では、反応条件は、緩衝液を含む。所望のpH範囲を維持するのに適した緩衝液は、当技術分野で公知であり、例としてかつ限定するものではないが、ボレート、ホスフェート、2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)、3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)、アセテート、トリエタノールアミン、および2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-プロパン-1,3-ジオール(Tris)、および同様のものが含まれる。一部の実施形態では、反応条件は、緩衝液が存在しないときに適切な溶媒として水を含む。
プロセスの実施形態では、反応条件は、適切なpHを含む。所望のpHまたは所望のpH範囲は、酸もしくは塩基、適切な緩衝液、または緩衝および酸もしくは塩基の添加の組合せの使用によって、維持することができる。反応混合物のpHは、反応の過程の前および/または間に制御することができる。一部の実施形態では、適切な反応条件は、約4から約10の溶液pH、約5から約10のpH、約5から約9のpH、約6から約9のpH、約6から約8のpHを含む。一部の実施形態では、反応条件は、約4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、または10の溶液pHを含む。
本明細書のプロセスの実施形態では、適切な温度は、例えばより高い温度での反応速度の増大および反応期間中の酵素の活性を考慮に入れて、反応条件に使用される。したがって、一部の実施形態では、適切な反応条件は、約10℃から約60℃、約10℃から約55℃、約15℃から約60℃、約20℃から約60℃、約20℃から約55℃、約25℃から約55℃、または約30℃から約50℃の温度を含む。一部の実施形態では、適切な反応条件は、約10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、または60℃の温度を含む。一部の実施形態では、酵素反応中の温度は、反応の過程全体を通して特定の温度で維持することができる。一部の実施形態では、酵素反応中の温度は、反応の過程で、温度プロファイル全体にわたり調節することができる。
一部の実施形態では、本発明のプロセスは、溶媒中で実施される。適切な溶媒は、水、水性緩衝溶液、有機溶媒、ポリマー溶媒、および/または共溶媒系であって、一般に水性溶媒、有機溶媒、および/またはポリマー溶媒を含むものを、含む。水性溶媒(水または水性共溶媒系)は、pHが緩衝されていても緩衝されていなくてもよい。一部の実施形態では、操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを使用するプロセスは、有機溶媒(例えば、エタノール、イソプロパノール(IPA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)酢酸エチル、酢酸ブチル、1-オクタノール、ヘプタン、オクタン、メチルtブチルエーテル(MTBE)、トルエン、および同様のもの)、イオン性または極性溶媒(例えば、1-エチル4メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1-ブチル3メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、グリセロール、ポリエチレングリコール、および同様のもの)を含む水性共溶媒系で実施することができる。一部の実施形態では、共溶媒は、ポリオール、ジメチルスルホキシド(DMSO)、または低級アルコールなどの極性溶媒とすることができる。水性共溶媒系の非水性共溶媒成分は、水性成分と混和可能で単一液相を提供してもよく、または水性成分と部分的に混和性もしくは非混和性で2つの液相を提供してもよい。例示的な水性共溶媒系は、水と、有機溶媒、極性溶媒、およびポリオール溶媒から選択される1種または複数の共溶媒とを含むことができる。一般に、水性共溶媒系の共溶媒成分は、反応条件下でイミンレダクターゼ酵素を有害に失活させないように選択される。適切な共溶媒系は、本明細書に記載されるものなどの酵素活性アッセイを利用して、候補溶媒系において、目的の規定の基質に対する、指定された、操作されたイミンレダクターゼ酵素の酵素活性を測定することによって、容易に特定することができる。
プロセスの一部の実施形態では、適切な反応条件は水性共溶媒を含み、この共溶媒は、DMSOを、約1%から約50%(v/v)、約1から約40%(v/v)、約2%から約40%(v/v)、約5%から約30%(v/v)、約10%から約30%(v/v)、または約10%から約20%(v/v)含む。プロセスの一部の実施形態では、適切な反応条件は、エタノールを約1%(v/v)、約5%(v/v)、約10%(v/v)、約15%(v/v)、約20%(v/v)、約25%(v/v)、約30%(v/v)、約35%(v/v)、約40%(v/v)、約45%(v/v)、または約50%(v/v)含む、水性共溶媒を含むことができる。
一部の実施形態では、反応条件は、反応を安定化させまたは強化するために界面活性剤を含む。界面活性剤は、非イオン性、陽イオン性、陰イオン性、および/または両親媒性界面活性剤を含むことができる。例示的な界面活性剤には、例としてかつ限定するものではないが、ノニルフェノキシポリエトキシルエタノール(NP40)、TRITON(登録商標)X-100ポリエチレングリコールtert-オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン-ステアリルアミン、臭化セチルトリメチルアンモニウム、オレイルアミド硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン-ソルビタンモノステアレート、ヘキサデシルジメチルアミンなどが含まれる。反応を安定化させ得るまたは高め得る任意の界面活性剤が用いられてもよい。反応で用いられる界面活性剤の濃度は、一般に0.1から50mg/ml、特に1から20mg/mlであってもよい。
一部の実施形態では、反応条件は、反応溶液が混合されまたはスパージング(sparge)されるときなど、反応溶液中での泡の形成を低減させまたは防止するのを助ける消泡剤を含む。消泡剤は、非極性油(例えば、鉱物、シリコーンなど)、極性油(例えば、脂肪酸、アルキルアミン、アルキルアミド、アルキルスルフェートなど)、および疎水性(例えば、処理されたシリカ、ポリプロピレンなど)を含み、そのいくつかは界面活性剤としても機能する。例示的な消泡剤には、Y-30(登録商標)(Dow Corning)、ポリ-グリコールコポリマー、オキシ/エトキシ化アルコール、およびポリジメチルシロキサンが含まれる。一部の実施形態では、消泡剤は、約0.001%(v/v)から約5%(v/v)、約0.01%(v/v)から約5%(v/v)、約0.1%(v/v)から約5%(v/v)、または約0.1%(v/v)から約2%(v/v)で存在することができる。一部の実施形態では、消泡剤は、反応を促進させるのに望まれるように、約0.001%(v/v)、約0.01%(v/v)、約0.1%(v/v)、約0.5%(v/v)、約1%(v/v)、約2%(v/v)、約3%(v/v)、約4%(v/v)、または約5%(v/v)またはそれよりも高い量で存在することができる。
イミンレダクターゼ反応で使用される反応物の量は、一般に、所望の生成物の量、および付随して用いられるイミンレダクターゼ基質の量に応じて、様々になる。当業者なら、これらの量を所望の生産性レベルおよび生産規模に合わせて調製するのにどのように変化させるのか、容易に理解されよう。
一部の実施形態では、反応物の添加の順序は重要ではない。反応物は、溶媒(例えば、単相溶媒、二相水性共溶媒系、および同様のもの)に同時に一緒に添加されてもよく、あるいは、反応物の一部が別々に添加されてもよく、一部は異なる時点で一緒に添加されてもよい。例えば、補因子、補基質、および基質を、最初に溶媒に添加してもよい。
固体反応物(例えば、酵素、塩など)は、粉末(例えば、凍結乾燥した、噴霧乾燥した、および同様のもの)、溶液、エマルジョン、懸濁物、および同様のものを含む様々な種々の形で、反応に提供されてもよい。反応物は、当業者に公知の方法および装置を使用して、容易に凍結乾燥しまたは噴霧乾燥することができる。例えば、タンパク質溶液は、少量のアリコートで-80℃で凍結することができ、次いで予冷した凍結乾燥チャンバーに添加し、その後、真空を適用することができる。
水性共溶媒系が使用されるとき、改善された混合効率を得るには、最初に水性相に、イミンレダクターゼおよび補基質を添加および混合してもよい。イミンレダクターゼ基質を、添加および混合し、その後、有機相を添加および混合してもよく、または基質を有機相に溶解し、混合してもよい。あるいは、イミンレダクターゼ基質を有機相に予備混合してもよく、その後、水性相を添加してもよい。
本発明のプロセスは、一般に、基質から生成物へのさらなる変換が反応時間と共に著しく変化しなくなるまで(例えば、10%未満の基質が変換される、または5%未満の基質が変換される)、進行させることが可能である。一部の実施形態では、反応は、基質から生成物への完全なまたはほぼ完全な変換が生じるまで、進行させることが可能である。基質から生成物への転換は、誘導体化と共にまたは誘導体化なしで、基質および/または生成物を検出することにより、公知の方法を使用してモニターすることができる。適切な分析方法は、ガスクロマトグラフィー、HPLC、MS、および同様のものを含む。
プロセスの一部の実施形態では、適切な反応条件は、少なくとも約5g/L、10g/L、20g/L、またはそれよりも多い、1種または複数の基質のそれぞれに関する基質負荷を含み、方法は、少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはそれよりも高い、基質化合物から生成物化合物への変換を、約24時間またはそれよりも短い時間内、約12時間またはそれよりも短い時間内、約6時間またはそれよりも短い時間内、または約4時間またはそれよりも短い時間内でもたらす。
本発明の操作されたイミンレダクターゼポリペプチドは、適切な反応条件下でプロセスで使用された場合、過剰な所望の生成物を、望ましくない生成物(複数可)よりも少なくとも90%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれよりも高いジアステレオマー過剰率でもたらす。
操作されたイミンレダクターゼポリペプチドを使用して1種または複数の化合物を生成物化合物に変換するためのプロセスの、一部の他の実施形態では、適切な反応条件は、後にポリペプチドに接触する反応溶液への、1種または複数の基質のそれぞれに関する初期基質負荷を含むことができる。次いでこの反応溶液にはさらに、追加の基質化合物が、連続またはバッチ式添加として経時的に、少なくとも約1g/L/時、少なくとも約2g/L/時、少なくとも約4g/L/時、少なくとも約6g/L/時、またはそれよりも高い速度で、1種または複数の基質のそれぞれに関して補われる。したがって、これらの適切な反応条件に従い、ポリペプチドは、1種または複数の基質のそれぞれに関して少なくとも約1g/L、5g/L、または10g/Lの初期基質負荷を有する溶液に添加される。次いでポリペプチドのこの添加の後、1種または複数の基質のそれぞれに関してさらなる基質を約2g/L/時、4g/L/時、または6g/L/時の速度で、少なくとも約30g/Lまたはそれよりも高い、非常に高い最終基質負荷が1種または複数の基質のそれぞれに関して到達するまで、溶液に連続添加する。したがって、プロセスの一部の実施形態では、適切な反応条件は、少なくとも約1g/L、5g/L、または10g/Lの初期基質負荷を有する溶液へのポリペプチドの添加と、その後の、少なくとも約30g/Lまたはそれよりも高い最終基質負荷に1種または複数の基質のそれぞれが到達するまで、約2g/L/時、4g/L/時、または6g/L/時の速度での、溶液へのさらなる基質の添加を含む。この基質補充反応条件は、1種または複数の基質化合物のいずれかまたは両方に関して少なくとも約5%、25%、50%、75%、90%、またはそれよりも高い基質の変換で、基質から生成物への高速の変換を維持しながら、より高い基質負荷を達成可能にする。
式(IV)の化合物または化合物(1)を調製するために、操作されたポリペプチドを使用する、本明細書に開示されるプロセスのいずれかは、アミン基質の範囲、ケトン基質の範囲、温度、pH、溶媒系、基質負荷、ポリペプチド負荷、補因子負荷、および反応時間を含むがこれらに限定されないある範囲の適切な反応条件下で実施することができる。一実施例では、一部の実施形態で、式(IV)の化合物または化合物(1)の調製は、適切な反応条件が:(a)基質化合物が約1から50g/Lのアミン基質負荷;(b)基質化合物が約1から50g/Lのケトン基質負荷;(c)約0.5g/Lから10g/Lの操作されたポリペプチド;(d)0~20%のDMSO;(e)1g/LのPDH補因子リサイクル酵素、0.1g/LのNAD+補因子、および最大20g/Lのホスファイト;(f)約30℃から60℃の温度を含む場合に実施することができる。一部の実施形態では、適切な反応条件は:(a)約2g/Lのアミン基質化合物);(b)約2g/Lのケトン基質化合物);(c)約5g/Lの操作されたポリペプチド;(d)5%のDMSO;(e)1g/LのPDH補因子リサイクル酵素、0.1g/L NAD+補因子、および20g/Lのホスファイト;および(f)約30℃を含む。
一部の実施形態では、追加の反応成分または追加の技法を実施して、反応条件を補った。これらは、酵素の失活を安定化させまたは防止し、生成物の阻害を低減させ、反応平衡を所望の生成物の形成にシフトするよう、対策を講じることを含むことができる。
他の実施形態では、1種または複数の基質化合物から生成物化合物への変換のための上述のプロセスのいずれかは:生成物化合物の抽出;単離;精製;および結晶化から選択される1つまたは複数のステップをさらに含むことができる。上記開示されたプロセスにより生成された生体触媒反応混合物から、生成物を抽出、単離、精製、および/または結晶化するための方法、技法、およびプロトコールは、当業者に公知でありかつ/または通常の実験を経て利用可能である。さらに、例示的な方法が、下記の実施例で提示される。
本発明の様々な特徴および実施形態は、例示が意図されかつ限定するものではない、下記の代表的な実施例に例示される。
実験
実験および実現された結果を含む下記の実施例は、単なる例示を目的に提供され、本発明を限定すると解釈するものではない。
実験および実現された結果を含む下記の実施例は、単なる例示を目的に提供され、本発明を限定すると解釈するものではない。
下記の実施例では、以下の略称が適用される:ppm(百万分率);M(モル濃度);mM(ミリモル濃度)、uMおよびμM(マイクロモル濃度);nM(ナノモル濃度);mol(モル);gmおよびg(グラム);mg(ミリグラム);ugおよびμg(マイクログラム);Lおよびl(リットル);mlおよびmL(ミリリットル);cm(センチメートル);mm(ミリメートル);umおよびμm(マイクロメートル);sec.(秒);min(s)(分(複数可));h(s)およびhr(s)(時(複数可));U(単位);MW(分子量);rpm(分当たりの回転数);psiおよびPSI(平方インチ当たりのポンド数);℃(摂氏度);RTおよびrt(室温);CAMおよびcam(クロラムフェニコール);DMSO(ジメチルスルホキシド);PMBS(硫酸ポリミキシンB);IPTG(イソプロピルβ-D-1-チオガラクトピラノシド);LB(Luria-Bertaniブロス);TB(Terrific Broth;12g/L bacto-トリプトン、24g/L酵母抽出物、4mL/Lグリセロール、65mMリン酸カリウム、pH7.0、1mM MgSO4);HEPES(HEPES双性イオン緩衝液;4-(2-ヒドロキシエチル)-ピペラジンエタンスルホン酸);SFP(振盪フラスコ粉末);CDS(コード配列);DNA(デオキシリボ核酸);RNA(リボ核酸);E.coli W3110(一般に使用される実験室E.coli株、Coli Genetic Stock Center[CGSC]、New Haven、CTから入手可能);HTP(高スループット);HPLC(高圧液体クロマトグラフィー);FIOPC(陽性対照に対する倍数改善(fold improvement));Microfluidics(Microfluidics,Corp.、Westwood、MA);Sigma-Aldrich(Sigma-Aldrich、St.Louis、MO;Difco(Difco Laboratories、BD Diagnostic Systems、Detroit、MI);Agilent(Agilent Technologies,Inc.、Santa Clara、CA);Corning(Corning,Inc.、Palo Alto、CA);Dow Corning(Dow Corning,Corp.、Midland、MI);およびGene Oracle(Gene Oracle,Inc.、Mountain View、CA)。
(実施例1)
組換えCENDH遺伝子を含有するE.coli発現宿主
Arthrobacter sp.株C1からの、報告された野生型オパインデヒドロゲナーゼポリペプチド(CENDH)は、GeneIOS合成プラットフォーム(GeneOracle)を使用してコドン最適化され、配列番号2の遺伝子として合成された。野生型CENDHコード遺伝子を、laclリプレッサーの制御下で、lacプロモーターに動作可能に連結された発現ベクターpCK110900にクローニングした(米国特許出願公開第2006/0195947号の図3参照)。発現ベクターは、P15a複製起点およびクロラムフェニコール耐性遺伝子も含有する。得られたプラスミドを、当技術分野で公知の標準方法を使用して、E.coli W3110fhuAに形質転換した。形質転換体は、当技術分野で公知のように、細胞をクロラムフェニコール選択に供することにより単離した(例えば、米国特許第8,383,346号およびWO2010/144103号参照)。本発明のバリアントを生成するのに使用される初期CENDH酵素は、配列番号4により表されるように、米国特許第9,487,760号および第9,695,451号に記載されるように配列番号2の遺伝子に基づいて操作した。
組換えCENDH遺伝子を含有するE.coli発現宿主
Arthrobacter sp.株C1からの、報告された野生型オパインデヒドロゲナーゼポリペプチド(CENDH)は、GeneIOS合成プラットフォーム(GeneOracle)を使用してコドン最適化され、配列番号2の遺伝子として合成された。野生型CENDHコード遺伝子を、laclリプレッサーの制御下で、lacプロモーターに動作可能に連結された発現ベクターpCK110900にクローニングした(米国特許出願公開第2006/0195947号の図3参照)。発現ベクターは、P15a複製起点およびクロラムフェニコール耐性遺伝子も含有する。得られたプラスミドを、当技術分野で公知の標準方法を使用して、E.coli W3110fhuAに形質転換した。形質転換体は、当技術分野で公知のように、細胞をクロラムフェニコール選択に供することにより単離した(例えば、米国特許第8,383,346号およびWO2010/144103号参照)。本発明のバリアントを生成するのに使用される初期CENDH酵素は、配列番号4により表されるように、米国特許第9,487,760号および第9,695,451号に記載されるように配列番号2の遺伝子に基づいて操作した。
(実施例2)
HTP CENDHを含有する湿潤細胞ペレットの調製
モノクローナルコロニーからの組換えCENDHコード遺伝子を含有するE.coli細胞を、96ウェルの浅いウェルのマイクロタイタープレートのウェル内で、1%グルコースおよび30μg/mLクロラムフェニコールを含有する180μlのLBに接種した。プレートをO2透過性封止材で密封し、培養物を30℃、200rpm、および85%湿度で一晩成長させた。次いで細胞培養物のそれぞれの20μlを、380mLのTBおよび30μg/mLのCAMを含有する96ウェルのディープウェルプレートのウェルに移した。ディープウェルプレートを、O2透過性封止材で密封し、OD600 0.6~0.8に到達するまで、30℃、250rpm、および85%湿度でインキュベートした。次いで細胞培養物を、1mMの最終濃度までのIPTGによって誘導し、当初使用したものと同じ条件下で一晩インキュベートした。次いで細胞を、4000rpmで10分間の遠心分離を使用してペレット化した。ある場合には、遠心分離の前に、2つのプレートからの一晩培養物を合わせ、2倍のペレットを得た。上澄みを捨て、ペレットを-80℃で凍結した後、溶解した。
HTP CENDHを含有する湿潤細胞ペレットの調製
モノクローナルコロニーからの組換えCENDHコード遺伝子を含有するE.coli細胞を、96ウェルの浅いウェルのマイクロタイタープレートのウェル内で、1%グルコースおよび30μg/mLクロラムフェニコールを含有する180μlのLBに接種した。プレートをO2透過性封止材で密封し、培養物を30℃、200rpm、および85%湿度で一晩成長させた。次いで細胞培養物のそれぞれの20μlを、380mLのTBおよび30μg/mLのCAMを含有する96ウェルのディープウェルプレートのウェルに移した。ディープウェルプレートを、O2透過性封止材で密封し、OD600 0.6~0.8に到達するまで、30℃、250rpm、および85%湿度でインキュベートした。次いで細胞培養物を、1mMの最終濃度までのIPTGによって誘導し、当初使用したものと同じ条件下で一晩インキュベートした。次いで細胞を、4000rpmで10分間の遠心分離を使用してペレット化した。ある場合には、遠心分離の前に、2つのプレートからの一晩培養物を合わせ、2倍のペレットを得た。上澄みを捨て、ペレットを-80℃で凍結した後、溶解した。
(実施例3)
HTP-CENDHを含有する細胞溶解産物の調製
最初に、200mMのトリエタノールアミン(TEoA)緩衝液、pH8.5、1mg/mLリゾチーム、および0.5mg/mL PMBSを含有する200μlの溶解緩衝液を、実施例2に記載されたように、生成された各ウェル内の細胞ペーストに添加した。細胞を室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながら溶解した。次いでプレートを、4000rpmおよび4℃で15分間、遠心分離した。透明な上澄みを、生体触媒反応に使用して、それらの活性レベルを決定した。
HTP-CENDHを含有する細胞溶解産物の調製
最初に、200mMのトリエタノールアミン(TEoA)緩衝液、pH8.5、1mg/mLリゾチーム、および0.5mg/mL PMBSを含有する200μlの溶解緩衝液を、実施例2に記載されたように、生成された各ウェル内の細胞ペーストに添加した。細胞を室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながら溶解した。次いでプレートを、4000rpmおよび4℃で15分間、遠心分離した。透明な上澄みを、生体触媒反応に使用して、それらの活性レベルを決定した。
(実施例4)
振盪フラスコ(SF)培養物からの凍結乾燥した溶解産物の調製
上述のように成長した、選択されたHTP培養物を、1%グルコースおよび30μg/ml CAMを含むLB寒天プレート上に播き、37℃で一晩成長させた。各培養物からの単一コロニーを、1%グルコースおよび30μg/ml CAMを含むLB 6mlに移した。培養物を、30℃、250rpmで18時間成長させ、約1:50で、30μg/mlのCAMを含有する250mlのTB中で二次培養して、最終OD600を0.05にした。培養物を、30℃、250rpmで、約195分間成長させて、OD600を0.6~0.8にし、1mMのIPTGで誘導した。次いで培養物を、30℃、250rpmで20時間成長させた。培養物を、4000rpmで20分間、遠心分離した。上澄みを廃棄し、ペレットを、30mlの200mM TEoA緩衝液、pH8.5に再懸濁した。細胞をペレット化し(4000rpm×20分)、-80℃で120分間凍結した。凍結したペレットを、30mlの200mM TEoA緩衝液、pH8.5に再懸濁し、マイクロフルイダイザーシステム(Microfluidics)を使用して、18,000psiで溶解した。溶解産物をペレット化し(10,000rpm×60分)上澄みを凍結し、凍結乾燥して振盪フラスコ(SF)酵素を発生させた。
振盪フラスコ(SF)培養物からの凍結乾燥した溶解産物の調製
上述のように成長した、選択されたHTP培養物を、1%グルコースおよび30μg/ml CAMを含むLB寒天プレート上に播き、37℃で一晩成長させた。各培養物からの単一コロニーを、1%グルコースおよび30μg/ml CAMを含むLB 6mlに移した。培養物を、30℃、250rpmで18時間成長させ、約1:50で、30μg/mlのCAMを含有する250mlのTB中で二次培養して、最終OD600を0.05にした。培養物を、30℃、250rpmで、約195分間成長させて、OD600を0.6~0.8にし、1mMのIPTGで誘導した。次いで培養物を、30℃、250rpmで20時間成長させた。培養物を、4000rpmで20分間、遠心分離した。上澄みを廃棄し、ペレットを、30mlの200mM TEoA緩衝液、pH8.5に再懸濁した。細胞をペレット化し(4000rpm×20分)、-80℃で120分間凍結した。凍結したペレットを、30mlの200mM TEoA緩衝液、pH8.5に再懸濁し、マイクロフルイダイザーシステム(Microfluidics)を使用して、18,000psiで溶解した。溶解産物をペレット化し(10,000rpm×60分)上澄みを凍結し、凍結乾燥して振盪フラスコ(SF)酵素を発生させた。
(実施例5)
高スループットスクリーニングにおける配列番号4に対するCENDHの活性の改善
配列番号4を、シクロヘキサン(cyclohexone)およびノルボリンから第二級アミン生成物に変換するために改善されたイミンレダクターゼ活性に向けて既に進化した親酵素として選択した。これは、米国特許第9,487,760号および第9,695,451号に開示されるように、配列番号2に対して1つのアミノ酸の差異(N198H)を有する。クロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))およびL-アラニン-エステル(化合物(3))からそのアミン生成物(化合物(1))に変換するためのまたはフェニルピルベート(化合物(2a))およびL-アラニン-エステル(化合物(3))からそのアミン生成物に変換するための、配列番号4のポリペプチドによる検出可能な活性はない。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成して、フェニルピルベート(化合物(2a))およびL-アラニン(化合物(3a))反応生成物(化合物(1a))に向かうそのイミンレダクターゼ活性を改善した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
高スループットスクリーニングにおける配列番号4に対するCENDHの活性の改善
配列番号4を、シクロヘキサン(cyclohexone)およびノルボリンから第二級アミン生成物に変換するために改善されたイミンレダクターゼ活性に向けて既に進化した親酵素として選択した。これは、米国特許第9,487,760号および第9,695,451号に開示されるように、配列番号2に対して1つのアミノ酸の差異(N198H)を有する。クロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))およびL-アラニン-エステル(化合物(3))からそのアミン生成物(化合物(1))に変換するためのまたはフェニルピルベート(化合物(2a))およびL-アラニン-エステル(化合物(3))からそのアミン生成物に変換するための、配列番号4のポリペプチドによる検出可能な活性はない。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成して、フェニルピルベート(化合物(2a))およびL-アラニン(化合物(3a))反応生成物(化合物(1a))に向かうそのイミンレダクターゼ活性を改善した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するため、200mM TEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する200μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを、4000rpmおよび4℃で15分間、遠心分離し、透明な上澄みを後続の生体触媒反応で使用した。
HTP反応を、200μLの0.2M TEoA、pH8.5、2.5g/Lのフェニルピルビン酸ナトリウム、6g/LのL-アラニン(約5×モル過剰)、1g/Lのグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)105(米国特許第7,816,111号および第7,939,309号)、10g/Lのグルコース、3g/LのNAD+、および5μlまたは10μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートで実施した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間インキュベートした。反応を、200μlアセトニトリルでクエンチし、ベンチトップシェーカーを使用して5分間、混合した。次いでプレートを、4000rpmで10分間、遠心分離した。4uLの上澄みを、3996uLの水にさらに希釈し、実施例11に記載されるようにRapidFireにロードして分析した。
配列番号4と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算した。これは、各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレートに存在する親バリアント(陽性対照)のフェニルピルベート酸(phenylpuruvate acid)生成物(化合物(1a))質量スペクトルシグナルで除することによって決定し、それを表5.1に示した。
(実施例6)
高スループットスクリーニングにおける配列番号16と比べたCENDHの活性の改善
配列番号16を、実施例5に記載されるバリアントをスクリーニングした後に親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
高スループットスクリーニングにおける配列番号16と比べたCENDHの活性の改善
配列番号16を、実施例5に記載されるバリアントをスクリーニングした後に親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するために、200mMのTEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する、200μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を、室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを15分間、4000rpmおよび4℃で遠心分離し、透明な上澄みを、後続の生体触媒反応で使用した。
HTP反応を、200μLの0.2M TEoA、pH8.5、2.5g/Lの3-[4-(3-クロロフェニル)フェニル]-2-オキソ-プロパン酸(本明細書では、クロロ-ビフェニルピルベートまたは(化合物(2))と呼ぶ)、4g/LのL-アラニン(化合物(3a))(約5×モル過剰)、1g/L GDH105、10g/Lのグルコース、3g/LのNAD+、5%のDMSO、および100μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートで実施した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間、インキュベートした。並行して、実施例5に記載されるように、フェニルピルベート(化合物(2a))およびL-アラニン反応(化合物(3a))に関してHTP反応も実施した。反応は、1:10の比で0.1%のギ酸をメタノールに加えたものでクエンチし、ベンチトップシェーカーを使用して5分間、混合した。次いでプレートを、4000rpmで10分間、遠心分離し、上澄みをさらに、1:40の比で水により希釈し、次いで実施例11に記載されるようにRapidFireにロードして分析した。
配列番号50と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算した。これは、各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレートに存在する親バリアント(陽性対照)のフェニルピルベート酸生成物(化合物(1a))またはクロロ-ビフェニルピルベート酸生成物(化合物(1b))質量スペクトルシグナルで、除することによって決定され、これを表6.1に示した。
(実施例7)
配列番号50と比べたCENDHの活性の改善
配列番号50を、実施例6に記載されるバリアントをスクリーニングした後に、親酵素として選択した。操作した遺伝子のライブラリーを、十分確立した技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
配列番号50と比べたCENDHの活性の改善
配列番号50を、実施例6に記載されるバリアントをスクリーニングした後に、親酵素として選択した。操作した遺伝子のライブラリーを、十分確立した技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するために、200mMのTEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する300μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を、室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを、15分間、4000rpmおよび4℃で遠心分離し、透明な上澄みを後続の生体触媒反応に使用した。
HTP反応を、実施例6の場合と同様に実施して、クロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))およびL-アラニン(化合物(3a))反応生成物(化合物(1b))を検出した。
配列番号50と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算し、これを表7.1に示した。これは各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレートに存在する親バリアント(陽性対照)のクロロ-ビフェニルピルベート酸生成物(化合物(1b))質量スペクトルシグナルで除することによって、決定した。
(実施例8)
配列番号306と比べたCENDHの活性の改善
配列番号306を、実施例7に記載されるバリアントをスクリーニングした後に、親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
配列番号306と比べたCENDHの活性の改善
配列番号306を、実施例7に記載されるバリアントをスクリーニングした後に、親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するために、200mMのTEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する300μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を、室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを、15分間、4000rpmおよび4℃で遠心分離し、透明な上澄みを後続の生体触媒反応で使用した。
HTP反応を、200μLの0.2M TEoA、pH8.5、1.25g/Lのクロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))、3.6g/Lの3,3,3-d3 L-アラニンエステル(化合物(3b))(約5×モル過剰)、0.5g/L PDH wt、25mMホスファイト、1.5g/L NAD+、5%DMSO、および100μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートで実施して、化合物(1e)の生成物を生成した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間、インキュベートした。HTP反応は、フェニルピルベート(化合物(2a))および3,3,3-d3 L-アラニンエステル(化合物(3b))反応生成物(化合物(1c))を決定するためにも実施した。反応条件は、1.25g/Lのフェニルピルビン酸ナトリウムおよび2.6g/Lの3,3,3-d3 L-アラニンエステル(約5×モル過剰)を使用したこと以外、上記クロロ-ビフェニルピルベート反応と同じであった。
反応を、1:10の比のメタノール中0.1%ギ酸でクエンチし、ベンチトップシェーカーを使用して5分間混合した。次いでプレートを、4000rpmで10分間遠心分離し、上澄みをさらに、1:40の比で水により希釈し、次いで実施例11に記載されるようにRapidFireにロードして分析した。クロロ-ビフェニルピルベートおよび3,3,3-d3 L-アラニンエステルのHTP反応を、200μlのアセトニトリルでもクエンチし、40uLの上澄みをさらに、160uLの50%アセトニトリル中に希釈し、LC-MSにロードして、実施例12に記載されるように分析した。
HTP反応は、200μLの0.2M TEA、pH8.5、1.25g/Lのクロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))、約3.6g/Lのエチルアミドアラニン(化合物(3c))(約5×モル過剰)、0.5g/L PDH wt、25mMホスファイト、1.5g/L NAD+、5%DMSO、および100μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートでも実施して、化合物(1d)の生成物を生成した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間、インキュベートした。反応を、200μlのアセトニトリルでクエンチし、ベンチトップシェーカーを使用して5分間混合した。次いでプレートを、4000rpmで10分間、遠心分離し、40uLの上澄みをさらに、160uLの50%アセトニトリル中に希釈し、LC-MSにロードして、実施例12に記載されるように分析した。
配列番号306と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算し、表8.1に示した。これは各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレート内に存在する親バリアント(陽性対照)中、D3-クロロ-ビフェニルピルベートエステル生成物シグナル(化合物(1e))、D3-フェニルピルベートエステル生成物シグナル(化合物(1c))、D3-クロロ-ビフェニルピルベート酸生成物シグナル(加水分解したエステル基質の望ましくない生成物)、D3-フェニルピルベート酸シグナル(加水分解したエステル基質の望ましくない生成物)、またはクロロ-ビフェニルピルベートアミド生成物(化合物(1d))質量スペクトルシグナルで除することによって、決定された。
(実施例9)
配列番号648と比べたCENDHの活性の改善
配列番号648を、実施例8に記載されるバリアントのスクリーニング後に親酵素として選択した。操作した遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
配列番号648と比べたCENDHの活性の改善
配列番号648を、実施例8に記載されるバリアントのスクリーニング後に親酵素として選択した。操作した遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、2倍のペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するために、200mM TEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する、200μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を、室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを15分間、4000rpmおよび4℃で遠心分離し、透明な上澄みを後続の生体触媒反応で使用した。
HTP反応を、200μLの0.2M TEoA、pH8.5、1.25g/Lのクロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))、3.6g/Lの3,3,3-d3 L-アラニンエステル(化合物(3b))(約5×モル過剰)、0.5g/LのPDH wt、25mMのホスファイト、1.5g/LのNAD+、5%DMSO、および100μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートで実施した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間、インキュベートした。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、400rpmで12時間、インキュベートした。反応を、1:10の比のメタノール中0.1%ギ酸でクエンチし、ベンチトップシェーカーを使用して5分間混合した。次いでプレートを、4000rpmで10分間、遠心分離し、上澄みをさらに、1:40の比で水により希釈し、次いで実施例11に記載されるようにRapidFireにロードして分析した。試料の全てを200μlのアセトニトリルでもクエンチし、40uLの上澄みをさらに、160uLの50%アセトニトリル中に希釈し、実施例12に記載されるようにLC-MSにロードして分析した。
配列番号648と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算し、表9.1に示した。これは各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレート内に存在する親バリアント(陽性対照)中のD3-クロロ-ビフェニルピルベートエステル生成物(化合物(1e))またはD3-クロロ-ビフェニルピルベート酸生成物(加水分解したエステル基質の望ましくない生成物)質量スペクトルシグナルで除することによって、決定された。
(実施例10)
配列番号708と比べたCENDHの活性の改善
配列番号708を、実施例9に記載されるバリアントのスクリーニング後に、親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、単一ペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
配列番号708と比べたCENDHの活性の改善
配列番号708を、実施例9に記載されるバリアントのスクリーニング後に、親酵素として選択した。操作された遺伝子のライブラリーを、十分確立された技法(例えば、飽和変異誘発、既に特定された有益な突然変異の組換え)を使用して生成した。各遺伝子によりコードされたポリペプチドを、実施例2に記載されるようにHTPで生成し、単一ペレットを得、可溶性溶解産物を実施例3に記載されるように発生させた。
細胞を溶解するために、200mM TEoA緩衝液、pH8.5、1mg/mLのリゾチーム、および0.5mg/mLのPMBSを含有する、200μlの溶解緩衝液を、細胞ペーストに添加した。細胞を、室温で2時間、ベンチトップシェーカー上で振盪させながらインキュベートした。次いでプレートを15分間、4000rpmおよび4℃で遠心分離し、透明な上澄みを後続の生体触媒反応で使用した。
HTP反応を、200μLの0.2M TEoA、pH8.5、1.25g/Lのクロロ-ビフェニルピルベート(化合物(2))、3.5g/LのL-アラニン-エステル(化合物(3))(約5×モル過剰)、0.5g/L PDH wt、20mMのホスファイト、1.5g/L NAD+、5%DMSO、および50μlの上記HTP上澄みを含有する、96ウェルのディープウェルプレートで実施した。HTPプレートを、Thermotrons(3mm行程、モデル#AJ185、Infors)で、30℃、600rpmで20時間インキュベートした。次いで反応をクエンチし、実施例9に記載されるようにさらに分析した。
配列番号708と比べた活性を、陽性対照に対する倍数改善(FIOPC)として計算し、表10.1に示した。これは各試料の生成物質量スペクトルシグナルを、指定された反応条件下、同じプレートに存在する親バリアント(陽性対照)のクロロ-ビフェニルピルベートエステル生成物(化合物(1))質量スペクトルシグナルで除することによって、決定した。
(実施例11)
CENDH反応生成物のRapidFire分析検出
実施例5~10で調製されたHTPアッセイ混合物を、フェニルピルベートアラニン酸生成物(化合物(1a))、クロロ-ビフェニル-アラニン酸生成物(化合物(1b))、D3標識フェニルピルベートアラニンエステル生成物(化合物(1c))、D3標識クロロ-ビフェニルアラニンエステル生成物(化合物(1e))、およびクロロ-ビフェニルアラニンエステル生成物(化合物(1))RapidFire SPE-MS/MSのジアステレオマー型の形成に関して分析し、機器およびパラメーターは以下の表11.1に記載した。
CENDH反応生成物のRapidFire分析検出
実施例5~10で調製されたHTPアッセイ混合物を、フェニルピルベートアラニン酸生成物(化合物(1a))、クロロ-ビフェニル-アラニン酸生成物(化合物(1b))、D3標識フェニルピルベートアラニンエステル生成物(化合物(1c))、D3標識クロロ-ビフェニルアラニンエステル生成物(化合物(1e))、およびクロロ-ビフェニルアラニンエステル生成物(化合物(1))RapidFire SPE-MS/MSのジアステレオマー型の形成に関して分析し、機器およびパラメーターは以下の表11.1に記載した。
(実施例12)
CENDH反応生成物のLC-UV-MS分析検出
実施例8~10の少量の試料と、実施例8における全てのHTPクロロ-ビフェニルピルベートおよびエチルアミドアラニン反応混合物を、表12.1に示す機器パラメーターおよび条件を使用するLC-MS法を使用して分析した。それらは、実施例に記載されるように、水およびアセトニトリル中の希釈物として調製した。生成物の質量を、生成物異性体のピークを決定するのに使用した。LC-MSに基づき、全ての(D3)-クロロ-ビフェニルピルベート酸生成物を、ジアステレオマー型として検出した。全ての(D3)-クロロ-ビフェニルピルベートエステル生成物(化合物(1e))は、1.1分で溶出されたs,r生成物異性体として検出した。4つのピークが、クロロ-ビフェニルピルベートエチルアミド生成物(化合物(1d))に関して検出され、それぞれ4種のエナンチオマーの1つを表すものと仮定し、全てをクロロ-ビフェニルピルベートエチルアミド生成物の活性を計算するのに使用した。
CENDH反応生成物のLC-UV-MS分析検出
実施例8~10の少量の試料と、実施例8における全てのHTPクロロ-ビフェニルピルベートおよびエチルアミドアラニン反応混合物を、表12.1に示す機器パラメーターおよび条件を使用するLC-MS法を使用して分析した。それらは、実施例に記載されるように、水およびアセトニトリル中の希釈物として調製した。生成物の質量を、生成物異性体のピークを決定するのに使用した。LC-MSに基づき、全ての(D3)-クロロ-ビフェニルピルベート酸生成物を、ジアステレオマー型として検出した。全ての(D3)-クロロ-ビフェニルピルベートエステル生成物(化合物(1e))は、1.1分で溶出されたs,r生成物異性体として検出した。4つのピークが、クロロ-ビフェニルピルベートエチルアミド生成物(化合物(1d))に関して検出され、それぞれ4種のエナンチオマーの1つを表すものと仮定し、全てをクロロ-ビフェニルピルベートエチルアミド生成物の活性を計算するのに使用した。
本出願に引用される全ての刊行物、特許、特許出願、およびその他の文書は、個々の刊行物、特許、特許出願、またはその他の文書のそれぞれがあたかも全ての目的で参照により組み込まれることが個々に示されるのと同じ程度まで、全ての目的でそれらの全体がこれにより参照により本明細書に組み込まれる。
様々な特定の実施形態について例示し記載してきたが、本発明(複数可)の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることが理解されよう。
Claims (35)
- 配列番号4、16、50、306、648および/または708の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列またはその機能的断片を含む操作されたポリペプチドであって、前記ポリペプチド配列において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記ポリペプチド配列のアミノ酸位置が配列番号4、16、50、306、648および/または708を参照して番号を付されている、操作されたポリペプチド。
- 表5.1、6.1、7.1、8.1、9.1および/または10.1において示す少なくとも1つの操作されたポリペプチドの配列に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはこれらを超えて同一であるポリペプチド配列を含む、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号4の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、222、145、146、153、160、223、226、および261から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号4を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号16の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、29/94/184/223/232/288/293、29/94/184/232/287/288/293/311、29/94/184/232/287/288/311、29/94/184/232/287/293/332、29/94/184/232/288/293/311/324/353、29/94/184/232/288/311/324/332、29/94/184/232/293、29/94/184/232/311、29/94/184/287/293、29/94/184/287/293/311/353、29/94/184/287/311、29/94/184/288/293/324、29/94/184/288/293/332/353、29/94/184/288/298/332、29/94/184/288/353、29/94/184/293/311、29/94/184/324、29/94/223/232/287、29/94/223/232/293/311/324、29/94/223/288/293、29/94/232/287/288/311、29/94/232/288/293、29/94/287/288/293、29/94/287/288/293/353、29/94/287/311、29/94/293/311/324、29/94/293/332/353、29/94/311、29/94/324/353、29/184、29/184/223/288/293/324、29/184/232/288、29/184/287、29/184/287/288/293、29/184/287/288/293/311、29/184/287/311/332、29/184/288/293、29/184/288/293/311、29/184/293、29/184/293/311、29/184/293/324、29/184/353、29/223/287/288/293/353、29/232/287/288/293/332/353、29/287/288/293、29/287/288/293/324/353、29/288/293、29/311、29/311/332、29/353、72/94/184/288/311、86、94/96/223/287/288/293/311/324/332、94/99/184/293/311/332/353、94/184/223、94/184/223/232/287/311、94/184/223/288/293、94/184/223/293、94/184/232/287/288、94/184/232/287/288/324/332、94/184/232/287/293、94/184/232/287/293/332、94/184/287/288/293、94/184/287/288/311、94/184/287/293/311/324/353、94/184/287/311、94/184/287/353、94/184/288/293、94/184/288/293/311、94/184/288/293/311/332、94/184/293、94/184/293/311、94/184/293/332/353、94/223/232/311/353/355/356/357/358/359、94/223/287/288/293、94/223/288/293/311、94/232/287/288/293/353、94/232/288/293/353、94/232/293、94/232/293/324/332、94/232/311、94/287/288/293、94/287/288/311/324、94/288/293、94/288/293/324、94/293/324、94/311/324、153、184/223、184/223/287/288/353、184/232/287/288/293/311、184/232/287/288/324/353、184/232/287/293/332、184/287/288、184/287/288/293、184/287/288/293/324/353、184/287/293、184/287/293/311、184/288/293/311/324、184/332/353、205、223/232/287/288/332/353、223/287/288、223/287/288/293/311、223/287/311/353、223/288/293、232/287/288/293、232/287/288/293/311、232/287/288/293/321、232/287/311、232/288/293、232/288/293/332、234/287/288/293/311、287/288/293、287/288/311/324、287/293、287/311、287/311/332、287/324、288/293、288/293/311/324/353、288/293/324、293/311、および311/332から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号16を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号50の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、29/57/94/153/184/205/261/265/287、29/57/94/153/205/265、29/57/94/184/205/277/353、29/57/94/205/259/261/265、29/57/94/205/261/353、29/57/153/184/205/259/261/265/277、29/57/153/184/205/353、29/57/153/205/261/265、29/57/153/205/261/265/277、29/57/153/205/265/277、29/57/153/205/277/353、29/57/184/205/259/261/265/277/287/357、29/57/184/205/259/261/265/287、29/57/205/259/261/265、29/57/205/259/261/265/287、29/57/205/261/265/353、29/94/153/184/205、29/94/153/205/259/261/265、29/94/153/205/259/261/287、29/94/153/205/259/261/287/353、29/94/184/205/259/261、29/94/184/205/261、29/94/205、29/94/205/259/261/287、29/94/205/261、29/94/261/265/287/353、29/153/184/205、29/153/205、29/153/205/259/261/265/277/287、29/153/261/265/287/353、29/184/205、29/184/205/259/261/277、29/184/205/353、29/184/261/265、29/184/265、29/205、29/205/259/261、29/205/259/261/265/287、29/205/259/261/287、29/205/261、29/205/261/265、29/205/261/265/353、29/205/261/353、29/205/277、29/205/287、29/205/287/353、29/259/261/265、29/261/353、57/94/153/184/205/259/261、57/94/153/205/261/265、57/94/153/259/261/265、57/94/153/261/265、57/94/184/205/261/265/287、57/94/184/261/265/287、57/94/205/259、57/94/205/259/261/265/277/287、57/94/205/261/265、57/94/205/277、57/153/205/259/261/265/287、57/153/205/259/265/277、57/153/205/261、57/153/205/261/265、57/153/205/265、57/153/261/265、57/153/261/265/287/353、57/205、57/205/259/261、57/205/259/261/265/277/287/353、57/205/259/261/287/353、57/205/259/265、57/205/261、57/205/261/265/277/287/353、57/205/261/277、57/205/261/277/353、57/261/265/353、94/126/184/205/259/261/265、94/153/184/205、94/153/184/259/261/265、94/153/205/259/261/265/353、94/153/205/287、94/153/205/287/353、94/153/205/353、94/184/205/259/261、94/184/205/259/261/265/287、94/184/205/259/261/353、94/184/205/261/265/287/353、94/184/353、94/205、94/205/259/261/265、94/205/259/261/265/277/287、94/205/259/261/265/353、94/205/259/261/287/353、94/205/261/265/277、94/205/261/265/353、94/205/261/353、94/205/277、94/259/261/265、153/184/205/261/277/287、153/184/261/265/287、153/205、153/205/261、153/205/261/265/287、153/259/261/265、153/259/265/287、153/261/265、153/261/265/287/353、153/265、153/265/277/287/353、184/205、184/205/259/261/287、184/205/261、184/205/261/265、184/205/261/287、184/205/277、184/205/287/353、184/261/265/287、202、205、205/259/261、205/259/261/265、205/259/261/265/277/287/353、205/259/261/277/287、205/259/265、205/261、205/261/265、205/261/265/274、205/261/265/287、205/261/265/287/353、205/261/277、205/261/353、205/277/287、205/287、223、225、256、259/261/265、261/265/287、265/287、283、および294から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号50を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号306の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、197/198/201/259、198/201/259/280、202/205/221/223/225/261、202/205/221/223/261/294、202/221/222/225/256/261/294、202/221/223/225/283/294、205/221/222、205/221/223/225/256/261/283、219、221/222/223/225、221/223、221/223/225、221/223/225/256/261、221/223/225/261、221/223/225/294、221/225、221/225/256、221/225/256/261、221/225/256/261/283/294、223/225/256/261、225/256/261、280、および280/306から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号306を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号648の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、17/198/259/280、197、197/198、197/198/223/259、197/223/277/280、197/259、197/277、198、198/223、198/223/259/277/280、198/259、198/259/277、198/259/277/280、198/277/280、223/259、223/259/280、258、259、259/268/277/280、259/277、259/280、263、277、および280から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号648を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号708の参照配列に対して少なくとも80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み、141、154、197、197/198、および278から選択される1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換または置換セットを含み、前記位置が配列番号708を参照して番号を付されている、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号4、16、50、306、648および/または708に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはこれらを超えて同一であるポリペプチド配列またはその機能的断片を含む、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号4、16、50、306、648および/もしくは708またはこれらの機能的断片を含む、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号6から配列番号802において示す任意の偶数番号の配列に対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号6~802の偶数番号の配列において示すポリペプチド配列を含む、請求項1に記載の操作されたポリペプチド。
- 配列番号4の操作されたポリペプチドと比較して少なくとも1つの改善された特徴を示すポリペプチド配列を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の操作されたポリペプチド。
- 前記改善された特徴が、構造式(IV)
R1は、水素原子、または必要に応じて置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリールアルコキシ、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから選択され;
R2は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシアルキル、カルボキシ、アミノカルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボキシアルキル、アルキルアミノ、ハロアルキル、アルキルチオアルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、ヘテロアリール、およびヘテロアリールアルキルから独立して選択され;
R3は、メチル、d3-メチルおよびエチルから独立して選択される、
請求項13に記載の操作されたポリペプチド。 - 前記改善された特徴が、表2における変換反応(A)から(E)のうちの1つまたは複数の改善された変換を含む、請求項13に記載の操作されたポリペプチド。
- 前記改善された特徴が改善されたエナンチオ選択性を含む、請求項13に記載の操作されたポリペプチド。
- 前記改善された特徴が改善された安定性を含む、請求項13に記載の操作されたポリペプチド。
- 精製されている、請求項1から21のいずれか一項に記載の操作されたポリペプチド。
- 請求項1から22のいずれか一項に記載の少なくとも1つのポリペプチドを含む組成物。
- 請求項1から22のいずれか一項に記載の少なくとも1つの操作されたポリペプチドをコードする、操作されたポリヌクレオチド配列。
- 少なくとも1つの操作されたポリペプチドをコードする操作されたポリヌクレオチド配列であって、前記ポリヌクレオチド配列が、配列番号3、15、49、305、647および/または707に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはこれらを超える配列同一性を含み、前記ポリペプチドのポリヌクレオチド配列が、1つまたは複数の位置において少なくとも1つの置換を含む、操作されたポリヌクレオチド配列。
- 配列番号3、15、49、305、647および/または707に対して少なくとも80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはこれらを超える配列同一性を含む、請求項24または25に記載の操作されたポリヌクレオチド配列。
- 配列番号3、15、49、305、647および/または707を含む、請求項24から26のいずれか一項に記載の操作されたポリヌクレオチド配列。
- 配列番号5から配列番号801において示す奇数番号の配列を含む、操作されたポリヌクレオチド。
- 請求項24から28のいずれか一項に記載の操作されたポリヌクレオチドを含むベクター。
- 少なくとも1つの制御配列をさらに含む、請求項29に記載のベクター。
- 請求項29および/または30に記載のベクターを含む宿主細胞。
- 請求項1から22のいずれか一項に記載の少なくとも1つの操作されたポリペプチドを産生する、請求項31に記載の宿主細胞。
- 宿主細胞において操作されたポリペプチドを産生する方法であって、少なくとも1つの操作されたポリペプチドが産生されるような好適な条件下、培養培地中で請求項31および/または32に記載の宿主細胞を培養するステップを含む、方法。
- 前記操作されたポリペプチドを回収するステップをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの操作されたポリペプチドを精製するステップをさらに含む、請求項33および/または34に記載の方法。
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