KR20070085295A - Methods and compositions for concentrating secreted recombinant protein - Google Patents

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크리스토퍼 에이치. 타론
파울 에이. 콜루씨
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뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크
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Abstract

Methods and compositions are described that relate to obtaining concentrated preparations of secreted recombinant proteins. These proteins are expressed in the form of fusion proteins with a chitin-binding domain (CBD). The fusion proteins are capable of being concentrated in the presence of chitin. Also described is: a shuttle vector that includes a modified LAC4 promoter; a chitinase-negative host cell; a CBD capable of eluting from chitin under non-denaturing conditions; and sterilized chitin, which can be optionally magnetized for facilitating recovery of recombinant protein.

Description

분비된 재조합 단백질을 농축시키기 위한 방법 및 조성물{Methods and Compositions for Concentrating Secreted Recombinant Protein}Methods and Compositions for Concentrating Secreted Recombinant Protein

키틴 (N-아세틸글루코사민 (GlcNAc)의 β-1,4-연결된 비분지형 중합체)은 지구 상에서 셀룰로스 다음으로 두번째로 가장 풍부한 중합체를 구성한다. 키틴은 곤충 외골격 (Merzendorfer, H., et al., J. Exptl. Biol. 206:4393-4412 (2003)), 무척추 갑각류의 외피 및 진균 세포벽 (Riccardo, A., et al. "Native, industrial and fossil chitins", in Chitin and Chitinases, ed. P. Jolles and R.A.A. Muzzarelli, pub. Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999))의 주요 성분이다. 키티나제는 키틴의 β-1,4-글리코시드 결합을 가수분해하고, 원핵, 진핵 및 바이러스 유기체에서 발견된다. 효모 사카로마이세스 세레비지아에 (Saccharomyces cerevisiae)에서, 키티나제는 효율적인 세포 분리에서 형태학적 역할을 한다 (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266:19758-19767 (1991)). 또한, 식물은 키틴-함유 병원체에 대한 방어에서 키티나제를 발현한다. 실제로, 트랜스제닉 식물에서 키티나제 유전자의 이종 발현은 특정 식물 병원체에 대한 내성을 증가시키는 것으로 나타났다 (Carstens, M., et al. Trans. Res. 12:497-508 (2003); Itoh, Y., et al. Biosci. Biotechnol. Biochem. 67:847-855 (2003); Kim, J. et al. Trans. Res. 12:475-484 (2003)). 키티나제는 그들의 아미노산 서열 유사성을 기초로 글리코실히드롤라제의 패밀리 18 또는 패밀리 19에 속한다 (Henrissat, B., et al. Biochem. J. 293:781-788 (1993)). 키티나제 촉매 도메인 서열에서 패밀리 차이는 생성물의 아노머 (anomeric) 배열의 유지 (패밀리 18) 또는 역전 (패밀리 19)을 일으키는 그들의 키틴 가수분해의 상이한 기전을 반영한다 (Robertus, J. D., et al. "The structure and action of chitinases," in Chitin and Chitinases, ed. P. Jolles and R.A.A. Muzzarelli, pub. Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999)).Chitin (β-1,4-linked unbranched polymer of N-acetylglucosamine (GlcNAc)) constitutes the second most abundant polymer after cellulose on earth. Chitin is known as the insect exoskeleton (Merzendorfer, H., et al., J. Exptl. Biol. 206: 4393-4412 (2003)), the shell and fungal cell walls of invertebrate crustaceans (Riccardo, A., et al. and fossil chitins ", in Chitin and Chitinases, ed. P. Jolles and RAA Muzzarelli, pub. Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999)). Chitinases hydrolyze the β-1,4-glycosidic bonds of chitin and are found in prokaryotic, eukaryotic and viral organisms. In yeast Saccharomyces cerevisiae, chitinases play a morphological role in efficient cell isolation (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266: 19758-19767 (1991) ). In addition, plants express chitinases in defense against chitin-containing pathogens. Indeed, heterologous expression of the chitinase gene in transgenic plants has been shown to increase resistance to certain plant pathogens (Carstens, M., et al. Trans. Res. 12: 497-508 (2003); Itoh, Y. , et al. Biosci. Biotechnol.Biochem. 67: 847-855 (2003); Kim, J. et al. Trans. Res. 12: 475-484 (2003)). Chitinases belong to family 18 or family 19 of glycosylhydrolase based on their amino acid sequence similarity (Henrissat, B., et al. Biochem. J. 293: 781-788 (1993)). Family differences in the chitinase catalytic domain sequence reflect different mechanisms of their chitin hydrolysis causing maintenance (family 18) or reversal (family 19) of the anomeric arrangement of the product (Robertus, JD, et al. " The structure and action of chitinases, "in Chitin and Chitinases, ed. P. Jolles and RAA Muzzarelli, pub. Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999)).

대부분의 키티나제는 서로 독립적으로 기능하는 별개의 촉매 및 비-촉매 도메인을 갖는 모듈형 (modular) 도메인 구성을 갖는다. O-글리코실화 Ser/Thr-풍부 구역은 종종 2개의 도메인을 분리하고, 단백분해를 방지하거나 키티나제의 분비를 돕는 역할을 할 수 있다 (Arakane, Y., Q. et al. Insect Biochem. Mol. Biol. 33:631-48 (2003)). 비-촉매 키틴 결합 도메인 (CBD는 또한 ChBD로도 불림)은 단백질 서열 유사성을 기초로 3개의 구조 클래스 (타입 1, 2 또는 3) 중 하나에 속한다 (Henrissat, B. "Classification of chitinases modules," in Chitin and Chitinases, ed. P. Jolles and R.A.A. Muzzarelli, pub. Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999)). 개별 키티나제에 따라, CBD의 존재는 촉매 도메인에 의한 키틴 가수분해를 향상시키거나 (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266:19758-19767 (1991)) 억제할 수 있다 (Hashimoto, M., et al. J. Bacteriol. 182:3045-3054 (2000)).Most chitinases have a modular domain configuration with distinct catalytic and non-catalytic domains that function independently of each other. O-glycosylated Ser / Thr-rich regions often can serve to separate the two domains, prevent proteolysis or help secrete chitinase (Arakane, Y., Q. et al. Insect Biochem.Mol Biol. 33: 631-48 (2003). Non-catalyst chitin binding domains (CBD is also called ChBD) belong to one of three structural classes (type 1, 2 or 3) based on protein sequence similarity (Henrissat, B. "Classification of chitinases modules," in Chitin and Chitinases, ed.P. Jolles and RAA Muzzarelli, pub.Birkhauser Verlag: Basel, Switzerland (1999)). Depending on the individual chitinases, the presence of CBD can enhance or inhibit chitin hydrolysis by the catalytic domain (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266: 19758-19767 (1991)). Hashimoto, M., et al. J. Bacteriol. 182: 3045-3054 (2000)).

키틴에 대한 CBD의 작은 크기 (~5-7 kDa), 기질 결합 특이성 및 높은 결합활 성 (avidity)으로 단백질을 키틴 표면에 고정하기 위한 친화도 태그로서 사용할 수 있다 (Bernard, M. P., et al. Anal. Biochem. 327:278-283 (2004); Ferrandon, S., et al. Biochim. Biophys. Acta. 1621: 31-40 (2003)). 예를 들어, 비. 서큘란스 (B. circulans) 키티나제 A1 타입 3 CBD가 세균에서 발현된 융합 단백질을 인테인-매개된 단백질 스플라이싱을 위한 플랫폼을 제공하도록 키틴 비드 (bead) 상에 (Ferrandon, S., et al. Biochim. Biophys. Acta. 1621: 31-40 (2003)) 및 키틴-코팅된 미세적정 접시에 고정하기 위해 사용되었다 (Bernard, M. P., et al. Anal. Biochem. 327:278-283 (2004)). 진핵 단백질 발현계는 세균 시스템에서 가능하지 않은 생물학적 과정을 할 수 있으므로 (예를 들어, 단백질 글리코실화, 샤페론 (chaperone)-매개된 단백질 접힘 등), CBD-태깅된 단백질을 진핵 세포로부터 분비시키는 것이 또한 요망된다. 그러나, 많은 진핵 세포, 특히 진균은 키틴-결합 부위에 대해 CBD-태깅된 단백질과 경쟁함으로써, 키틴 고정 적용 동안 CBD-태깅된 단백질과 동시정제됨으로써, 및 표적 키틴-코팅된 표면을 파괴함으로써 CBD-태깅된 단백질의 키틴에 대한 고정을 복잡하게 하는 내인성 키티나제를 분비한다.The small size (~ 5-7 kDa) of CBD for chitin, substrate binding specificity and high avidity can be used as an affinity tag for immobilizing proteins on chitin surfaces (Bernard, MP, et al. Anal.Biochem.327: 278-283 (2004); Ferrandon, S., et al. Biochim. Biophys.Acta. 1621: 31-40 (2003)). For example, rain. The B. circulans chitinase A1 type 3 CBD provides a platform for intein-mediated protein splicing of fusion proteins expressed in bacteria (Ferrandon, S., et. al. Biochim. Biophys. Acta. 1621: 31-40 (2003)) and chitin-coated microtiter dishes (Bernard, MP, et al. Anal. Biochem. 327: 278-283 (2004) )). Since eukaryotic protein expression systems can perform biological processes that are not possible in bacterial systems (eg, protein glycosylation, chaperone-mediated protein folding, etc.), secreting CBD-tagged proteins from eukaryotic cells It is also desired. However, many eukaryotic cells, especially fungi, compete with CBD-tagged proteins for chitin-binding sites, co-purify with CBD-tagged proteins during chitin fixation applications, and destroy the target chitin-coated surface. Secretes endogenous chitinases that complicate the immobilization of tagged proteins to chitin.

숙주 세포로부터 주위 배지 내로 분비된 단백질은 실질적으로 희석되어, 큰 부피로부터 고가의 성가신 정제를 해야 한다. 비용을 감소시키고, 그들이 분비되는 배지로부터 단백질 분리의 용이함을 증가시키는 것이 요망된다.Proteins secreted from the host cell into the surrounding medium must be substantially diluted, resulting in expensive and cumbersome purification from large volumes. It is desirable to reduce costs and increase the ease of protein separation from the medium in which they are secreted.

큰 부피의 배지로부터 단백질을 정제하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 이들 방법은 비용, 효율, 및 정제를 달성하기 위해 요구되는 시간 길이에서 다르다. 예를 들어, 분비된 배양액 중의 단백질은 침전에 의해 수거할 수 있다. 상기 방안 은 다량의 침전제, 예를 들어 황산암모늄, 아세톤 또는 트리클로로아세트산의 첨가에 이어 원심분리 또는 여과를 필요로 한다. 많은 이들 약제는 유독성이거나 휘발성이고, 모두 단백질 수거에 상당한 비용을 더한다. 추가로, 침전은 단백질 기능의 유의한 손실을 일으킬 수 있다.Various methods exist for purifying proteins from large volumes of medium. These methods differ in cost, efficiency, and length of time required to achieve the purification. For example, proteins in secreted culture can be harvested by precipitation. The solution requires the addition of a large amount of precipitant, for example ammonium sulfate, acetone or trichloroacetic acid, followed by centrifugation or filtration. Many of these agents are toxic or volatile and all add significant cost to protein collection. In addition, precipitation can cause significant loss of protein function.

다른 방안은 음이온/양이온 교환 수지, 소수성 상호작용 수지, 또는 크기 배제 겔과 같은 다양한 수지를 사용하는 크로마토그래피이다. 크로마토그래피에 의한 단백질 수거는 모든 소비된 배양 배지가 수지를 통해 느린 유속 (대개, 1-10 ml min-1)으로 통과할 것을 요구한다. 이는 큰 부피의 배지가 처리되어야 하는 경우에 매우 시간 소모적일 수 있다. 예를 들어, 5 ml min-1 유속으로 수지를 통해 통과한 100 리터의 소비된 배양 배지에는 처리하는데 333시간이 소요될 것이다. 추가로, 이들 종류의 크로마토그래피 수지는 표적 단백질만을 선택적으로 정제하지 않고, 종종 다단계 정제 공정에서 다른 방법과 연합하여 사용해야 한다.Another approach is chromatography using various resins such as anion / cation exchange resins, hydrophobic interaction resins, or size exclusion gels. Protein collection by chromatography requires that all spent culture medium pass through the resin at a slow flow rate (usually 1-10 ml min −1 ). This can be very time consuming if a large volume of media has to be treated. For example, 100 liter of spent culture medium passed through the resin at 5 ml min −1 flow rate would take 333 hours to process. In addition, these types of chromatography resins do not selectively purify only the target protein, but often have to be used in conjunction with other methods in multistage purification processes.

단백질의 구조 내로 포함된 펩티드 서열에 특이적으로 결합하는 친화도 크로마토그래피 수지가 표적 단백질을 선택적으로 정제하는 그들의 능력 때문에 종종 사용된다. 전형적인 방법에서, 펩티드 서열 (예를 들어, 펩티드 항체 에피토프 또는 헥사히스티딘 서열)이 목적하는 단백질의 서열 내로 공학처리된다. 이들 태그 중 하나를 갖도록 발현된 단백질은 상응하는 수지 (예를 들어, 고정된 항체를 갖는 수지 또는 헥사히스티딘 결합에 대한 니켈 수지)와 특이적으로 상호작용할 것이다. 이들 방법은 종종 작은 부피로부터 고도로 정제된 단백질을 생산하지만, 이들은 그 들의 비용 및 성능으로 인해 큰 부피를 처리하는데 있어서 실용성에서 제한된다. 예를 들어, 항체 친화도 수지는 매우 비싸고, 니켈 수지는 우연히 히스티딘 잔기의 스트레치를 갖게 되는 목적하지 않는 단백질의 동시 정제를 일으킬 수 있다.Affinity chromatography resins that specifically bind to peptide sequences contained within the structure of a protein are often used because of their ability to selectively purify the target protein. In typical methods, peptide sequences (eg, peptide antibody epitopes or hexahistidine sequences) are engineered into the sequence of the protein of interest. Proteins expressed to have one of these tags will specifically interact with the corresponding resin (eg, a resin with immobilized antibodies or a nickel resin for hexahistidine bonds). These methods often produce highly purified proteins from small volumes, but because of their cost and performance they are limited in practicality in handling large volumes. For example, antibody affinity resins are very expensive and nickel resins can cause simultaneous purification of undesired proteins that inadvertently have a stretch of histidine residues.

비드를 포함하는 자기 담체를 사용하는 자기 (magnetic) 기술이 배양액으로부터 단백질을 정제하기 위해 사용되었다 (Safarik et al. Biomagnetic Research and Technology 2:7 (2004)). 상기 방안의 문제점은 개별적인 분비된 단백질에 결합하도록 각각의 자기 비드 시약을 설정할 필요이다. 이는 친화도 리간드를 비드에 부착시키기 위해 복잡한 화학을 포함할 수 있다. 이는 또한 효율 및 비용에서 장애를 나타낸다.Magnetic techniques using magnetic carriers containing beads have been used to purify proteins from cultures (Safarik et al. Biomagnetic Research and Technology 2: 7 (2004)). The problem with this solution is the need to set up each magnetic bead reagent to bind to the individual secreted protein. This may include complex chemistry to attach the affinity ligands to the beads. It also presents an obstacle in efficiency and cost.

일부 경우에, 분비된 단백질과 기질 사이의 자연 친화도가 이용되었다. 예를 들어, 리소자임은 키틴에 대해 결합 친화도를 가져서, 난백 효소가 키틴에 노출될 때 정제될 수 있다 (Safarik et al. Journal of Biochemical and Biophysical Methods 27:327-330 (1993)).In some cases, the natural affinity between the secreted protein and the substrate was used. For example, lysozyme has a binding affinity for chitin and can be purified when the egg white enzyme is exposed to chitin (Safarik et al. Journal of Biochemical and Biophysical Methods 27: 327-330 (1993)).

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 발명의 한 실시태양에서, (a) 숙주 발현 세포를 DNA를 포함하는 벡터로 형질전환시키고 (상기 DNA는 CBD와 표적 단백질을 포함하는 융합 단백질을 코딩한다); (b) 숙주 발현 세포 내에서 융합 단백질을 발현시키고, 그로부터 융합 단백질을 분비시키고; (c) 분비된 융합 단백질을 CBD에 의해 키틴의 제제에 결합시켜 (상기 융합 단백질은 비-변성 조건 하에 목적하는 버퍼 부피 내로 용출할 수 있다) 분비된 재조합 단백질의 농축된 제제를 얻는 단계를 포함하는, 분비된 재조합 단백질 의 농축된 제제를 얻는 방법을 제공한다.In one embodiment of the invention, (a) the host expressing cells are transformed with a vector comprising DNA (the DNA encodes a fusion protein comprising a CBD and a target protein); (b) expressing the fusion protein in a host expressing cell and secreting the fusion protein therefrom; (c) binding the secreted fusion protein to the formulation of chitin by CBD (the fusion protein can elute into the desired buffer volume under non-denaturing conditions) to obtain a concentrated formulation of secreted recombinant protein. The present invention provides a method for obtaining a concentrated preparation of secreted recombinant protein.

본 발명의 다른 실시태양에서, (a) 셔틀 (shuttle) 벡터를 제공하고 {상기 셔틀 벡터는 (i) 효모 발현 세포의 게놈 내로 통합된 이. 콜라이 (E. coli) 내의 플라스미드, 및 (ii) CBD와 표적 단백질을 포함하는 융합 단백질을 코딩하는 DNA를 포함한다}; (b) 효모 발현 세포에서 융합 단백질을 발현시키고 그로부터 융합 단백질을 분비시키기 위하여 키티나제-결핍 숙주 발현 세포를 셔틀 벡터로 형질전환시키고; (c) 분비된 융합 단백질을 CBD에 의해 키틴의 제제에 결합시켜 분비된 단백질의 농축된 제제를 얻는 단계를 포함하는, 분비된 재조합 단백질의 농축된 제제를 얻는 방법을 제공한다.In another embodiment of the invention, (a) a shuttle vector is provided and said shuttle vector is (i) integrated into the genome of yeast expressing cells. Plasmids in E. coli, and (ii) DNA encoding a fusion protein comprising a CBD and a target protein}; (b) transforming the chitinase-deficient host expressing cells with a shuttle vector to express the fusion protein in yeast expressing cells and secrete the fusion protein therefrom; (c) binding the secreted fusion protein to the formulation of chitin by CBD to obtain a concentrated formulation of the secreted protein, thereby obtaining a concentrated formulation of the secreted recombinant protein.

두 개의 실시태양은 특정 실시태양에서 이. 콜라이에서 클로닝될 수 있지만 이. 콜라이에서 발현되지 않고 숙주 발현 세포에서 발현할 수 있는 셔틀 벡터를 사용하는 것으로 예시된다. 상기 유형의 셔틀 벡터의 예는 변형된 LAC4 프로모터를 함유하는 것이고, pKLAC1로 추가로 예시된다.Two embodiments are specific to certain embodiments. Can be cloned in E. coli but Illustrated is the use of shuttle vectors that are not expressed in E. coli and can be expressed in host expressing cells. An example of this type of shuttle vector is one containing a modified LAC4 promoter, further illustrated by pKLAC1.

두 개의 실시태양은 또한 키티나제-결핍인 숙주 발현 세포를 사용하는 것으로 예시된다. 숙주 발현계는 효모 세포, 예를 들어, 클루이베로마이세스 (Kluyveromyces), 야로위아 (Yarrowia), 피치아 (Pichia), 한세눌라 (Hansenula) 및 사카로마이세스 종으로부터 선택된 단일 효모종일 수 있다. 효모 세포가 클루이베로마이세스 종인 경우 클루이베로마이세스 마르시아누스 변종 프라질리스 (Kluyveromyces marxianus variety fragilis) 또는 락티스 (lactis)로부터 선택될 수 있다.Two embodiments are also illustrated using host expression cells that are chitinase-deficient. The host expression system may be a single yeast species selected from yeast cells, eg, Kluyveromyces, Yarrowia, Pichia, Hansenula and Saccharomyces species. If the yeast cell is a Kluyveromyces species, it may be selected from Kluyveromyces marxianus variety fragilis or lactis.

상기 실시태양의 예에서, 키틴은 배양 동안 또는 배양의 끝에 배양 배지 내에서 효모 세포에 첨가될 수 있다. 추가의 배양이 일어나는 경우, 키틴은 멸균되어야 한다. 키틴은 코팅, 콜로이드, 비드, 컬럼, 매트릭스, 시트 또는 멤브레인일 수 있다. 키틴이 비드인 경우, 비드는 다공성 또는 비-다공성일 수 있다. 임의로, 키틴 비드는 자화될 수 있다.In an example of this embodiment, chitin can be added to yeast cells in the culture medium during or at the end of the culture. If further culture occurs, the chitin should be sterile. Chitin can be a coating, colloid, bead, column, matrix, sheet or membrane. If the chitin is a bead, the bead may be porous or non-porous. Optionally, chitin beads can be magnetized.

융합 단백질은 자력을 적용함으로써 자화 키틴에 결합될 때 수거될 수 있다. 융합 단백질의 키틴에 대한 결합은 임의로 가역적이어서, 융합 단백질은 결합을 위한 조건과 상이한 비-변성 조건 하에 키틴으로부터 방출될 수 있다.Fusion proteins can be harvested when bound to magnetizing chitin by applying magnetic force. The binding of the fusion protein to the chitin is optionally reversible so that the fusion protein can be released from the chitin under non-denaturing conditions that differ from the conditions for binding.

본 발명의 한 실시태양에서, 클루이베로마이세스 세포의 제제는 키티나제-음성 표현형을 특징으로 하고, 상기 표현형은 분비된 키티나제를 발현하는 키티나제 유전자에서 돌연변이의 결과이고, 상기 제제는 야생형 클루이베로마이세스 세포와 유사한 세포 밀도로 성장할 수 있다. 세포 밀도는 48시간 배양시 세포의 건조 중량을 의미한다 (Colussi et al. Applied and Environmental Microbiology 71:2862-2869 (2005)).In one embodiment of the invention, the preparation of the Kluyveromyces cells is characterized by a chitinase-negative phenotype, said phenotype being the result of a mutation in the chitinase gene expressing the secreted chitinase, said agent being wild type It can grow to a cell density similar to Veromyces cells. Cell density refers to the dry weight of cells in 48 h culture (Colussi et al. Applied and Environmental Microbiology 71: 2862-2869 (2005)).

바람직하게는, 클루이베로마이세스 세포의 제제는 재조합 융합 단백질을 발현하고 분비할 수 있다. 발현은 LAC4 프로모터 또는 그의 변형물에 의해, 예를 들어, 이. 콜라이 내에서 실질적으로 단백질을 발현하지 않으면서 클루이베로마이세스 내에서 단백질을 발현시키기 위한 변형된 LAC4 프로모터를 갖는 셔틀 벡터를 사용하여 조절될 수 있다. 셔틀 벡터의 한 예는 pKLAC1이다.Preferably, the preparation of Kluyveromyces cells can express and secrete recombinant fusion proteins. Expression is accomplished by the LAC4 promoter or a variant thereof, eg, E. coli. Can be controlled using a shuttle vector with a modified LAC4 promoter for expressing the protein in Kluyveromyces without substantially expressing the protein in E. coli. One example of a shuttle vector is pKLAC1.

상기 설명된 클루이베로마이세스 세포의 제제는 클루이베로마이세스가 성장 및 유지 중 적어도 하나를 할 수 있는 배양 배지를 포함할 수 있다. 배양 배지는 또한 멸균 키틴을 포함할 수 있다. 멸균 키틴은 배양 배지 내에 놓이거나 배양 배지를 담은 용기와 접촉하는 자석에 결합할 수 있는 자기 비드 형태일 수 있다.The formulations of the Kluyveromyces cells described above may comprise a culture medium in which Kluyveromyces can do at least one of growth and maintenance. The culture medium may also include sterile chitin. Sterile chitin can be in the form of magnetic beads capable of binding to a magnet placed in the culture medium or in contact with a container containing the culture medium.

도 1은 어림 질량이 >200, 85 및 50 kDa인 케이. 락티스 (K. lactis)에 의해 소비된 배양 배지 내로 분비된 3가지 단백질이 비. 서큘란스 Chi1A 키틴-결합 도메인 (α-CBD)에 대해 발생한 폴리클로날 항체와 교차반응하는 웨스턴 블로트를 도시한다 (레인 1). 85 kDa 단백질은 키틴 비드에 결합하고, 케이. 락티스 키티나제에 대응한다 (레인 2).1 shows k with estimated masses> 200, 85 and 50 kDa. Three proteins secreted into the culture medium consumed by K. lactis were secreted. Western blots that cross-react with polyclonal antibodies raised against the Circula Chi1A chitin-binding domain (α-CBD) are shown (lane 1). 85 kDa protein binds to chitin beads and K. Corresponds to lactis chitinase (lane 2).

도 2(A)는 시그날 펩티드 (줄무늬), 촉매 도메인 (회색), Ser/Thr 풍부 도메인 (백색) 및 키틴-결합 도메인 (흑색)을 갖는 다중 도메인 KlCts1p 키티나제를 도시한다. 시그날 펩티드 절단은 A19 후에 발생한다.2 (A) shows multi-domain KlCts1p chitinase with signal peptide (stripes), catalytic domain (grey), Ser / Thr rich domain (white) and chitin-binding domain (black). Signal peptide cleavage occurs after A 19 .

도 2(B)는 KlCts1p가 글리코실히드롤라제의 패밀리 18에 속하는 것을 보여준다. KlCts1p의 예측 촉매 부위는 아미노산 150-158 사이에 놓인다. 9 위치의 각각에 대한 대안적인 아미노산을 각 괄호에 제공한다. ("X"는 임의의 아미노산을 나타낸다.)2 (B) shows that KlCts1p belongs to family 18 of glycosylhydrolase. The predicted catalytic site of KlCts1p lies between amino acids 150-158. Alternative amino acids for each of the 9 positions are provided in parentheses. (“X” represents any amino acid.)

도 2(C)는 KlCts1p가 타입 2 키틴-결합 도메인을 함유하는 것을 보여준다. KlCts1p CBD는 SMART (Simple Modular Architecture Research Tool) 소프트웨어에 의해 예측된 타입 2 CBD 컨센서스 서열 (서열 14)과 정렬되었다 (Letunic, I., et al. Nucl. Acids Res. 30:242-244 (2002); Schultz, J., et al. PNAS 95:5857-5864 (1998)). KlCts1p CBD (서열 15)의, 진균 (클라도스포륨 풀붐 (Cladosporium fulvum) (서열 16); 종족-특이적 반응유도자 (elicitor) A4 전구체), 세균 (랄소니아 솔라나세아룸 (Ralsonia solanacearum) (서열 17); Q8XZL0), 선충 (캐노랍도디티스 엘레간스 (Caenorhabditis elegans) (서열 18); 유망한 엔도키티나제), 포유동물 (호모 사피엔스 (Homo sapiens; 인간) (서열 19); 키티나제) 및 곤충 (드로소필라 멜라노가스터 (Drosophila melanogaster; 노랑초파리) (서열 20); 유망한 키티나제 3)로부터의 예측된 타입 2 CBD를 함유하는 예시적인 단백질과의 정렬이 도시된다. 보존된 시스테인 잔기는 굵은체로 표시한다. 2 (C) shows that KlCts1p contains a type 2 chitin-binding domain. KlCts1p CBD was aligned with the Type 2 CBD consensus sequence (SEQ ID NO: 14) predicted by Simple Modular Architecture Research Tool (SMART) software (Letunic, I., et al. Nucl. Acids Res. 30: 242-244 (2002) Schultz, J., et al. PNAS 95: 5857-5864 (1998). KlCts1p CBD (SEQ ID NO: 15), fungus (Cladosporium fulvum (SEQ ID NO: 16); species-specific elicitor A4 precursor), bacteria (Ralsonia solanacearum) ( SEQ ID NO: 17); Q8XZL0), nematode (Caenorhabditis elegans (SEQ ID NO: 18); promising endocytase), mammal (Homo sapiens; human) (SEQ ID NO: 19); chitinase) And alignment with exemplary proteins containing predicted type 2 CBD from insects (Drosophila melanogaster; yellow fruit flies) (SEQ ID NO: 20); promising chitinase 3). Conserved cysteine residues are indicated in bold.

도 3은 케이. 락티스의 결손 돌연변이체가 키티나제 활성에 의해 측정할 때 KlCts1p를 분비하지 않음을 보여준다. 3 K. Lacked mutants of lactis do not secrete KlCts1p as measured by chitinase activity.

도 3(A)는 3O℃에서 YPD 배지 내에서 22, 44 및 68시간 동안 세포의 성장 후 측정된 키티나제 활성을 보여준다. 활성은 pH 4.5 및 37℃에서 50 mM 4MU-GlcNAc3으로부터 4-MU min-1 (상대 형광 단위, RFU min-1)의 방출 속도로서 분석하였다.3 (A) shows the chitinase activity measured after cell growth for 22, 44 and 68 hours in YPD medium at 30 ° C. FIG. Activity was analyzed as the release rate of 4-MU min −1 (relative fluorescence unit, RFU min −1 ) from 50 mM 4MU-GlcNAc 3 at pH 4.5 and 37 ° C.

도 3(B)는 결손 돌연변이체에 대응하는 샘플 (레인 1)로부터 웨스턴 블로트 상에서 분비된 키티나제가 검출될 수 없는 반면, 야생형 (레인 2)으로부터 키티나제가 쉽게 검출되었음을 보여준다.FIG. 3 (B) shows that chitinase secreted on Western blotting could not be detected from the sample corresponding to the missing mutant (lane 1), while chitinase was easily detected from the wild type (lane 2).

도 4(A)는 α-CBD 항체를 사용하여 웨스턴 블로트 상에서 케이. 락티스로부터 분비된 키티나제 (KLCts1p)의 존재를 보여준다. 상기 분석은 분비된 키티나제 가 키틴 컬럼에 결합된 후 변하는 pH의 버퍼 내에 또는 2분 동안 비등함으로써 용출되는 것을 필요로 하였다.Figure 4 (A) shows K. on Western blotting using α-CBD antibody. The presence of chitinase (KLCts1p) secreted from Lactis is shown. The assay required that the secreted chitinase be bound to the chitin column and then eluted by boiling in a buffer of varying pH or for 2 minutes.

도 4(B)는 키틴으로부터 키티나제 (KLCts1p)의 용출이 20 mM NaOH를 사용하여 거의 즉시 발생함을 보여준다. 키틴-결합된 KlCts1p는 5개의 연속 1 ml 분획의 20 mM NaOH (E0-E4, 여기서 E0는 컬럼 공극 부피를 나타낸다) 내에 용출되고, SDS-PAGE에 의해 분리되고 α-CBD 웨스턴 블로팅에 의해 검출되었다.4 (B) shows that elution of chitinase (KLCts1p) from chitin occurs almost immediately using 20 mM NaOH. Chitin-bound KlCts1p is eluted in five consecutive 1 ml fractions of 20 mM NaOH (E 0 -E 4 , where E 0 represents column pore volume), separated by SDS-PAGE and α-CBD Western blotting Was detected by.

도 4(C)는 20 mM NaOH에서 용출된 KlCts1p가 키틴분해 활성을 보유함을 보여준다. 키틴-결합된 KlCts1p는 다양한 농도의 NaOH를 사용하여 키틴 미니컬럼으로부터 용출되고, 용출물은 pH 4.5 및 37℃에서 50 mM 4MU-GlcNAc3으로부터 4-MU min-1의 방출 속도를 측정함으로써 키티나제 활성에 대해 분석하였다.4 (C) shows that KlCts1p eluted at 20 mM NaOH retains chitinase activity. Chitin-bound KlCts1p is eluted from chitin minicolumns using various concentrations of NaOH, and the eluate is determined by measuring the release rate of 4-MU min −1 from 50 mM 4MU-GlcNAc 3 at pH 4.5 and 37 ° C. The activity was analyzed.

도 4(D)는 천연 KlCBD가 단독으로 또는 융합 단백질의 일부로 용출가능한 친화도 태그로서 기능할 수 있음을 보여주고, 여기서 CBD는 케이. 락티스로부터 얻고, 융합 단백질 (인간 혈청 알부민 (HSA)-KlCBD)는 키티나제 결핍 케이. 락티스 돌연변이체 (케이. 락티스 Δcts1 세포)에서 발현되고, 키틴 비드로부터 용출을 위한 조건은 2O mM NaOH이다. 반대로, 비. 서큘란스로부터 CBD의 융합 단백질 (HSA-BcCBD)는 2O mM NaOH에서 키틴 비드로부터 유사하게 용출가능하지 않다. 대조군 (B-PB)는 키틴 비드를 비등함으로써 용출된 융합 단백질이다.4 (D) shows that native KlCBD can function as an elutable affinity tag alone or as part of a fusion protein, where CBD is K. Obtained from Lactis, the fusion protein (human serum albumin (HSA) -KlCBD) was deficient in chitinase K. Expressed in lactis mutants (K. lactis Δcts1 cells) and the conditions for elution from chitin beads are 20 mM NaOH. On the contrary, rain. The fusion protein of CBD from Circus (HSA-BcCBD) is similarly not elutable from chitin beads in 20 mM NaOH. Control (B-PB) is a fusion protein eluted by boiling chitin beads.

도 5는 pGBN16 (pKLAC1) 발현 벡터를 도시한다. 목적하는 유전자는 벡터 내 에 존재하는 메이팅 (mating) 인자 알파 프리-프로 (pre-pro) 분비 리더 (leader) 서열과 동일한 번역 판독 프레임 내에서 클로닝된다. 목적하는 유전자의 클로닝을 허용하기 위해 특유한 제한 부위를 포함하는 폴리링커가 존재한다.5 depicts a pGBN16 (pKLAC1) expression vector. The gene of interest is cloned in the same translation read frame as the mating factor alpha pre-pro secretion leader sequence present in the vector. Polylinkers exist that contain unique restriction sites to allow cloning of the gene of interest.

도 6은 케이. 락티스 Δcts1 세포로부터 재조합 단백질의 분비를 도시한다.6 K. Secretion of recombinant protein from Lactis Δcts1 cells is shown.

도 6(A)는 Δcts1 케이. 락티스 세포로부터 말토스-결합 단백질 (MBP)의 분비를 도시한 것으로, 야생형 세포만큼 우수하거나 그보다 더 우수한 수율을 보여준다.6 (A) is Δcts1 k. Secretion of maltose-binding protein (MBP) from lactis cells is shown, yielding as good as or better than wild-type cells.

도 6(B)는 Δcts1 케이. 락티스 세포로부터 HSA-KlCBD 융합 단백질의 분비 및 20 mM NaOH 중에서 키틴으로부터 융합 단백질의 용출을 보여준다.6 (B) is Δcts1 k. Secretion of HSA-KlCBD fusion protein from Lactis cells and elution of the fusion protein from chitin in 20 mM NaOH are shown.

도 7은 케이. 락티스 세포로부터 CBD-태깅된 단백질의 분비의 흐름도이다. 7 K. Flow chart of the secretion of CBD-tagged proteins from lactis cells.

도 8은 다양한 배양 성장 시점에서 성장 배지에 첨가된 자기 키틴 비드를 사용하여 배양액으로부터 단리된 CBD-태깅된 인간 혈청 알부민 (HSA-CBD)의 SDS-PAGE 분리를 도시한다.8 shows SDS-PAGE isolation of CBD-tagged human serum albumin (HSA-CBD) isolated from culture using magnetic chitin beads added to growth medium at various culture growth time points.

레인 1은 분자량 마커를 보여준다.Lane 1 shows the molecular weight markers.

레인 2는 72시간 동안 케이. 락티스 배양액에 배지 성분으로서 첨가된 오토클레이브 멸균된 키틴 자기 비드로부터 얻은 HSA-KlCBD를 보여준다.Lane 2 is K for 72 hours. HSA-KlCBD obtained from autoclave sterilized chitin magnetic beads added to the lactis culture as a media component.

레인 3은 48시간 동안 케이. 락티스 배양액에 첨가된 오토클레이브 멸균된 키틴 자기 비드로부터 얻은 HSA-KlCBD를 보여준다.Lane 3 is K for 48 hours. HSA-KlCBD obtained from autoclave sterilized chitin magnetic beads added to the lactis culture.

레인 4는 수거 1시간 전에 케이. 락티스 배양액에 첨가된 키틴 자기 비드로부터 얻은 HSA-KlCBD를 보여준다.Lane 4 is K 1 hour before collection. HSA-KlCBD from chitin magnetic beads added to the lactis culture is shown.

레인 5는 세포 배양액으로부터의 상등액에 첨가된 자기 키틴 비드로부터 얻은 HSA-KlCBD를 보여준다.Lane 5 shows HSA-KlCBD obtained from magnetic chitin beads added to the supernatant from cell culture.

도 9A 및 9B는 키틴 자기 비드가 희석 용액으로부터 단백질을 정제하기 위해 사용될 수 있는 방식의 그림을 도시한다.9A and 9B show pictures of the manner in which chitin magnetic beads can be used to purify protein from dilute solutions.

도 9AFigure 9A

단계 1: 자기 키틴 비드를 멸균한다 (예를 들어, 오토클레이빙, 자외광, 방사선 조사, 화학물질 처리 등). Step 1: Sterilize the magnetic chitin beads (eg autoclave, ultraviolet light, irradiation, chemical treatment, etc.).

단계 2: 멸균된 키틴 비드를 배지에 세포를 접종하기 전에 성장 배지에 첨가한다. 세포 배양액의 성장 동안, 세포는 키틴-결합 도메인 (흑색 원)과 태깅된 단백질 (개방 원)을 분비한다. Step 2: Sterile chitin beads are added to the growth medium before inoculating the cells into the medium. During growth of the cell culture, the cells secrete chitin-binding domains (black circles) and tagged proteins (open circles).

단계 3: 분비된 CBD-태깅된 단백질을 성장 배지 중에서 자기 키틴 비드에 고정시킨다.Step 3: The secreted CBD-tagged protein is fixed to magnetic chitin beads in growth medium.

단계 4: 배양액의 성장 동안 일부 시점에서, 결합된 CBD-태깅된 단백질을 포함하는 자기 키틴 비드를 비드를 고정시키기 위해 자기장에 노출시켜 세포 및 성장 배지로부터 분리시킨다.Step 4: At some point during the growth of the culture, magnetic chitin beads comprising bound CBD-tagged proteins are separated from the cells and growth medium by exposure to magnetic fields to fix the beads.

단계 5: 비드를 목적하는 버퍼 또는 배지로 세척한다. Step 5: Wash the beads with the desired buffer or medium.

단계 6: 키틴 비드-단백질 복합체를 자기장으로부터 해제한다.Step 6: Release the chitin bead-protein complex from the magnetic field.

단계 7a: 키틴으로부터 해리될 수 있는 CBD가 융합 단백질의 구성에 사용되면, 정제된 CBD 융합 단백질은 자기 키틴 비드로부터 용출된다. Step 7a: If CBD capable of dissociating from chitin is used in the construction of the fusion protein, the purified CBD fusion protein is eluted from magnetic chitin beads.

단계 7b: 목적하는 용도에 따라, 수거된 단백질은 키틴 자기 비드 상에 무기 한 고정되어 유지된다.Step 7b: Depending on the desired use, the harvested protein remains immobilized indefinitely on chitin magnetic beads.

도 9BFigure 9B

단계 1: 자기 키틴 비드가 없는 배양 배지에 세포를 접종한다.Step 1: Inoculate cells in culture medium without magnetic chitin beads.

단계 2: 성장하는 세포는 키틴-결합 도메인 (흑색 원)과 태깅된 단백질 (개방 원)을 분비한다.Step 2: Growing cells secrete chitin-binding domains (black circles) and tagged proteins (open circles).

단계 3: 배양액에서 세포를 제거할 수 있다 (예를 들어 원심분리, 여과, 응집, 세포를 중력에 의해 침강시키기 등).Step 3: The cells can be removed from the culture (eg centrifugation, filtration, aggregation, settling the cells by gravity, etc.).

단계 4a: 배양액의 성장 동안 임의의 시점에, 멸균 자기 키틴 비드를 배양액에 직접 첨가할 수 있다.Step 4a: At any point during the growth of the culture, sterile magnetic chitin beads can be added directly to the culture.

단계 4b: 청정화시킨 소비된 배양 배지에 첨가된 자기 키틴 비드. Step 4b: Magnetic chitin beads added to the clarified spent culture medium.

단계 5a 및 5b: CBD-태깅된 단백질을 비드를 고정시키기 위해 자기장에 노출시켜 세포 및(또는) 성장 배지로부터 분리시킨다.Steps 5a and 5b: CBD-tagged proteins are exposed to magnetic fields to immobilize the beads and separated from the cells and / or growth medium.

단계 6: 비드를 목적하는 버퍼 또는 배지로 세척한다. Step 6: Wash the beads with the desired buffer or medium.

단계 7: 키틴 비드-단백질 복합체를 자기장으로부터 해제시킨다. Step 7: Release the chitin bead-protein complex from the magnetic field.

단계 8a: 키틴으로부터 해리될 수 있는 CBD가 융합 단백질의 구성에 사용되면, 정제된 단백질은 자기 키틴 비드로부터 용출된다. Step 8a: If CBD capable of dissociating from chitin is used in the construction of the fusion protein, the purified protein is eluted from magnetic chitin beads.

단계 8b: 목적하는 용도에 따라, 수거된 단백질은 키틴 자기 비드 상에 무기한 고정되어 유지된다.Step 8b: Depending on the intended use, the harvested protein remains fixed indefinitely on chitin magnetic beads.

도 10(a)는 미세적정 접시에서 제제로부터 자기 비드를 분리시키기에 적합한 자기 랙 (rack)을 보여준다.10 (a) shows a magnetic rack suitable for separating magnetic beads from a formulation in a microtiter dish.

도 10(b)는 미세원심분리관에서 제제로부터 자기 비드를 분리시키기에 적합한 자기 랙을 보여준다.Figure 10 (b) shows a magnetic rack suitable for separating magnetic beads from a formulation in a microcentrifuge tube.

도 10(c)는 표준 50 ml 실험실 튜브에서 제제로부터 자기 비드를 분리시키기에 적합한 자기 랙을 보여준다.10 (c) shows a magnetic rack suitable for separating magnetic beads from the formulation in a standard 50 ml laboratory tube.

도 10(d)는 표준 250 ml 원심분리병에서 제제로부터 자기 비드를 분리시키기에 적합한 자기 랙을 보여준다.10 (d) shows a magnetic rack suitable for separating magnetic beads from the formulation in a standard 250 ml centrifuge bottle.

도 11(a)는 성장 용기 또는 발효조에서 제제로부터 자기 비드를 분리시키기에 적합한 수중용 (submersible) 전자석 프로브의 그림을 보여준다. 11 (a) shows a picture of a submersible electromagnet probe suitable for separating magnetic beads from a formulation in a growth vessel or fermenter.

단계 1 및 2: 전자석 프로브 (암회색)는 자기 비드 (회색)에 고정된 단백질을 포함하는 성장 용기 또는 발효조 내로 잠긴다.Steps 1 and 2: Electromagnet probes (dark gray) are immersed into growth vessels or fermenters containing proteins immobilized on magnetic beads (grey).

단계 3: 전자석을 켜고, 자기 비드는 그의 표면 상에 고정된다. Step 3: Turn on the electromagnet, the magnetic bead is fixed on its surface.

단계 4: 전자석 (켜진 상태)을 성장 용기 또는 발효조로부터 제거하여 자기 비드를 단리시킨다. Step 4: The electromagnet (turned on) is removed from the growth vessel or fermenter to isolate the magnetic beads.

도 11(b)는 발효조 또는 성장 용기의 유출액으로부터 자기 비드를 단리시키기에 적합한 자기 장치의 그림을 도시한다. 11 (b) shows an illustration of a magnetic device suitable for isolating magnetic beads from the effluent of a fermenter or growth vessel.

단계 1: 배지, 세포 및 자기 비드 (gray)에 결합된 단백질을 포함하는 발효조 또는 용기로부터의 유출액은 발효조로부터 자기 단리 장치 내로 또는 장치를 통해 유동한다.Step 1: The effluent from the fermentor or vessel comprising the protein bound to the medium, cells and magnetic gray flows from or into the magnetic isolation device from the fermentor.

단계 2: 전자석 또는 제거가능 영구 자석으로 이루어진 자기 단리 장치가 자기 비드를 나머지 유출액으로부터 분리시킨다.Step 2: A magnetic isolation device consisting of an electromagnet or removable permanent magnet separates the magnetic beads from the remaining effluent.

단계 3: 청정화시킨 유출액은 자기 분리 장치를 지나 유동한다.Step 3: The clarified effluent flows past the magnetic separation device.

도 12는 자화된 키틴 비드가 세포의 배양 시작시 또는 배양 동안 또는 배양 상등액이 수거된 후 첨가되는지에 무관하게, 바실러스 서큘란스로부터 분비된 GluC-CBD 융합 단백질이 얻어질 수 있음을 보여준다. 겔은 SDS 샘플 버퍼 내에서 비등시킴으로써 자화된 키틴 비드로부터 용출 후 얻어진 GluC-CBD의 양을 보여준다. 12 shows that GluC-CBD fusion proteins secreted from Bacillus circulas can be obtained regardless of whether magnetized chitin beads are added at the beginning of the culture or during the culturing or after the culture supernatant is collected. The gel shows the amount of GluC-CBD obtained after elution from magnetized chitin beads by boiling in SDS sample buffer.

레인 1: 대조군 - 염색되지 않은 표준품 (Mark 12 - 인비트로겐 (Invitrogen, 미국 캘리포니아주 칼스바드);Lane 1: control group-unstained standard (Mark 12-Invitrogen, Carlsbad, Calif.);

레인 2: 대조군 - GluC 단백질;Lane 2: control-GluC protein;

레인 3: GluC-CBD 형질전환된 비. 서큘란스 세포의 철야 인큐베이션. 자화된 키틴 비드는 인큐베이션의 시작시 배양 배지에 첨가하였다;Lane 3: GluC-CBD transformed ratio. Overnight incubation of circular cells. Magnetized chitin beads were added to the culture medium at the start of incubation;

레인 4: GluC-CBD 형질전환된 비. 서큘란스 세포의 철야 인큐베이션. 자화된 키틴 비드는 배지의 수집 1 hr 전에 배양 배지에 첨가하였다; Lane 4: GluC-CBD transformed ratio. Overnight incubation of circular cells. Magnetized chitin beads were added to the culture medium 1 hr before collection of the medium;

레인 5: GluC-CBD 형질전환된 비. 서큘란스 세포의 철야 인큐베이션. 자화된 키틴 비드는 배양 배지의 수거 및 원심분리 후 상등액에 첨가하였다. Lane 5: GluC-CBD transformed ratio. Overnight incubation of circular cells. Magnetized chitin beads were added to the supernatant after harvesting and centrifugation of the culture medium.

도 13은 키틴 컬럼으로부터의 일련의 분획에서 얻어진 루시퍼라제의 양이 루시퍼라제-CBD가 비-변성 조건에서 분획 2 내지 10에서 용출되었고, 분획 3, 4 및 5에서 최고 활성이 발견되었음을 밝히는 히스토그램을 도시한다.FIG. 13 shows histograms showing the amount of luciferase obtained in a series of fractions from the chitin column, in which Luciferase-CBD eluted in fractions 2 to 10 under non-denaturing conditions and the highest activity was found in fractions 3, 4 and 5. Illustrated.

단백질이 제조되는 숙주 세포로부터 배양 배지 내로 분비 후 단백질을 농축시키기 위한 방법을 본원에 기재한다. 상기 방법은 키틴에 대한 CBD의 결합 친화도를 이용하고, 키티나제를 분비하지 않는 세포를 사용하여 향상될 수 있다. 키티나제-음성 세포는 유전적 변형의 결과로서 제조할 수 있거나, 자연적으로 발생할 수 있다. 이들 키티나제-결핍 변형된 세포가 야생형 세포와 유사한 밀도로 동등한 수율로 성장될 수 있는 것이 요망된다. 숙주 세포는 적합한 프로모터 하에 CBD를 발현하는 DNA에 융합된 표적 유전자를 코딩하는 벡터를 사용하여 형질전환시킬 수 있어서, 숙주 세포에 의해 비교적 다량의 표적 단백질이 생산 배지 내로 분비될 수 있다. 키틴 기질은 생산 배지 내에 또는 혼합물로부터 표적 단백질을 뽑아내기 위해 별개의 반응 용기 내에 존재할 수 있다. CBD 융합 단백질의 결합은 분비된 재조합 단백질을 키틴의 표면 상에 농축시킨다. 단백질은 임의의 많은 수단을 이용하여 더욱 농축시킬 수 있다. 예를 들어 한 실시태양에서, 키틴은 자화되고, 자기장이 생산 배지에 적용되어, 키틴 비드를 자기 표면에 인접하게 농축시킨다. 다른 실시태양은 원심분리에 의한 키틴 비드의 침전을 포함한다. 이어서, 표적 단백질은 농축된 키틴 기질로부터 수거될 수 있다. Described herein are methods for concentrating a protein after secretion from the host cell into which the protein is prepared into the culture medium. The method can be improved by using the binding affinity of CBD for chitin and using cells that do not secrete chitinase. Chitinase-negative cells can be produced as a result of genetic modifications or can occur naturally. It is desired that these chitinase-deficient modified cells can be grown in equal yield at a similar density as wild type cells. Host cells can be transformed using a vector encoding a target gene fused to DNA expressing CBD under a suitable promoter so that a relatively large amount of target protein can be secreted into the production medium by the host cell. Chitin substrates may be present in the production medium or in separate reaction vessels to extract the target protein from the mixture. Binding of the CBD fusion protein concentrates the secreted recombinant protein onto the surface of the chitin. Proteins can be further concentrated using any number of means. For example, in one embodiment, chitin is magnetized and a magnetic field is applied to the production medium to concentrate the chitin beads adjacent to the magnetic surface. Another embodiment includes precipitation of chitin beads by centrifugation. The target protein can then be harvested from the concentrated chitin substrate.

용어 "농축된"은 절차 전보다 절차를 실행한 후 더 큰 중량 대 부피 비를 나타낸다.The term "concentrated" refers to a greater weight to volume ratio after running the procedure than before the procedure.

키티나제Chitinase 발현을 제거(knock out)하기 위한 숙주 세포의 변형 Modification of Host Cells to Knock Out Expression

재조합 CBD-태깅된 단백질의 분비를 위한 바람직한 숙주 세포 배경은 (i) CBD를 함유하는 분비된 융합 단백질의 제제를 오염시킬 키틴-결합 단백질 또는 키틴분해 활성을 생산하지 않고; (ii) 배양액 내 높은 세포 밀도를 달성할 수 있고; (iii) 재조합 단백질을 효율적으로 분비할 수 있는 것이다. 키티나제를 분비하지 않는 숙주 세포의 잇점은 (i) CBD-태깅된 단백질과 내인성 키티나제 사이의 키틴-결합 부위에 대한 경쟁의 제거; (ii) 내인성 키티나제에 의한 키틴-고정된 융합 단백질의 오염 위험의 제거; 및 (iii) 내인성 키티나제에 의한 표적 키틴 매트릭스의 분해의 제거를 포함한다.Preferred host cell backgrounds for the secretion of recombinant CBD-tagged proteins do not (i) produce chitin-binding proteins or chitinase activity that will contaminate the preparation of secreted fusion proteins containing CBD; (ii) achieve high cell density in culture; (iii) can efficiently secrete recombinant proteins. Advantages of host cells that do not secrete chitinases include (i) elimination of competition for chitin-binding sites between CBD-tagged proteins and endogenous chitinases; (ii) elimination of the risk of contamination of chitin-fixed fusion proteins by endogenous chitinases; And (iii) elimination of degradation of the target chitin matrix by endogenous chitinase.

적합한 숙주 세포는 다양한 곤충 세포 배양액의 생산 라인 및 포유동물 세포주와 효모 생산 균주 및 세균 세포를 포함한다.Suitable host cells include production lines of various insect cell cultures and mammalian cell lines and yeast producing strains and bacterial cells.

제조 목적으로 그로부터 단백질이 분비되는 세포의 예는 이. 콜라이, 살모넬라 (Salmonella) 종, 바실러스 (Bacillus) 종, 스트렙토마이세스 (Streptomyces) 종 등), 식물 세포 (예를 들어, 아라비돕시스 (Arabidopsis) 종, 탁수스 (Taxus) 종, 카타란투스 (Catharanthus) 종, 니코티아나 (Nicotiana) 종, 오리자 (Oryza) 종, 대두, 알팔파, 토마토 등), 진균 세포 (예를 들어, 클루이베로마이세스 종, 사카로마이세스 종, 피치아 종, 한세눌라 종, 야로위아 종, 뉴로스포라 (Neurospora) 종, 아스퍼질러스 (Aspergillus) 종, 페니실리움 (Penicillium) 종, 칸디다 (Candida) 종, 쉬조사카로마이세스 (Schizosaccharomyces) 종, 크립토코커스 (Cryptococcus) 종, 코프리누스 (Coprinus) 종, 우스틸라고 (Ustilago) 종, 마그나포르트 (Magnaporth) 종, 트리코더마 (Trichoderma) 종 등), 곤충 세포 (예를 들어, Sf9 세포, Sf12 세포, 트리코플러시아 나이 (Trichoplusia ni, 양배추은무늬밤나방) 세포, 드로소필라 종 등), 또는 포유동물 세포 (예를 들어, 1차 세포주, HeLa 세포, NSO 세포, BHK 세포, HEK-293 세포, PER-C6 세포 등)를 포함한다. 이들 세포는 마이크로리터 부피에서 멀티리터 부피에 이르기까지의 배양액에서 성장할 수 있다.Examples of cells from which proteins are secreted therefrom for manufacturing purposes are E. coli. E. coli, Salmonella spp., Bacillus spp., Streptomyces spp., Etc., plant cells (eg, Arabidopsis spp., Taxus spp., Catharanthus spp. , Nicotiana species, Oryza species, soybeans, alfalfa, tomatoes, etc.), fungal cells (eg, Kluyveromyces spp., Saccharomyces spp., Peachia spp., Hanshenula spp., Yarrowia spp., Neurospora spp., Aspergillus spp., Penicillium spp., Candida spp., Schizosaccharomyces spp., Cryptococcus spp. , Coprinus spp., Ustilago spp., Magnaporth spp., Trichoderma spp., Etc., insect cells (e.g., Sf9 cells, Sf12 cells, Tricoplusia age ( Trichoplusia ni, Cabbage Silver Pattern Chestnut Moth), Drosophila And a bell, etc.), or mammalian cells (e.g., primary cell lines, HeLa cells, NSO cells, BHK cells, HEK-293 cells, PER-C6 cells, etc.). These cells can grow in culture ranging from microliter volumes to multiliter volumes.

클루이베로마이세스 종이 CBD에 융합된 분비된 단백질이 혼합물로부터 신속하고 쉽게 분리될 수 있는 방식을 설명하기 위해 본원에서 사용된다. 본 발명의 실시태양에 따른 클루이베로마이세스 속의 효모는 문헌 [van der Walt in The Yeasts, ed. N. J. W. Kregervan Rij: Elsevier, New York, NY, p. 224 (1987)]에 정의된 효모를 포함하고, 케이. 마르시아누스 변종 락티스 (케이. 락티스), 케이. 마르시아누스 변종 마르시아누스 (케이. 프라질리스), 케이. 마르시아누스 변종 드로소필라룸 (drosophilarum) (케이. 드로소필라룸) 및 케이. 왈티이 (K. waltii) 및 당업계에서 클루이베로마이세스로서 분류된 다른 균주를 포함한다.Kluyveromyces species are used herein to describe how secreted proteins fused to CBD can be quickly and easily separated from the mixture. Yeast in the genus Kluyveromyces according to an embodiment of the invention is described in van der Walt in The Yeasts, ed. N. J. W. Kregervan Rij: Elsevier, New York, NY, p. 224 (1987), and yeast. Martian strain Lactis (K. lactis), K. Marcianus variant Marcianus (K. pragilis), K. Marcianus strains drosophilarum (K. drosophilarum) and K. K. waltii and other strains classified as Kluyveromyces in the art.

자연적으로 하나 이상의 키티나제를 분비하는 숙주 세포에서, 키티나제 결손 돌연변이체가 유전적 변형에 의해 제조될 수 있다. 유전적 변형은 표적 유전자 내의 하나 이상의 염기의 임의의 억제, 치환, 결손 또는 부가를 의미한다. 상기 변형은 시험관 내에서 (단리된 DNA 상에서) 또는 인 시츄 (in situ)로, 예를 들어 유전 공학 기술에 의해, 또는 별법으로 숙주 세포를 돌연변이원, 예를 들어, 방사선 (X선, 감마선, 자외선 등), 또는 DNA의 염기의 다양한 관능기와 반응할 수 있는 화학물질제, 예를 들어 알킬화제: 에틸 메탄술폰 (EMS), N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘, N-니트로퀴놀린 1-옥시드 (NQO), 바이알킬화제, 중격제 (intercalating agent) 등에 노출시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 표적 유전자의 발현은 키티나제를 코딩하는 구역의 일부 및(또는) 전사 프로모터 구역의 전부 또는 일부를 변형시킴으로써 억제시킬 수 있다.In host cells that naturally secrete one or more chitinases, chitinase deletion mutants can be produced by genetic modification. Genetic modification means any inhibition, substitution, deletion or addition of one or more bases in a target gene. The modification can be carried out in vitro (on isolated DNA) or in situ, for example by genetic engineering techniques, or alternatively, by transferring the host cell to a mutagen such as radiation (X-ray, gamma-ray, Ultraviolet light, etc.), or chemical agents capable of reacting with various functional groups of the base of DNA, for example alkylating agents: ethyl methanesulfone (EMS), N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine, N-nitro Obtainable by exposure to quinoline 1-oxide (NQO), bialkylating agents, intercalating agents and the like. In addition, expression of the target gene can be inhibited by modifying all or part of the portion of the region encoding chitinase and / or the transcriptional promoter region.

유전적 변형은 또한 유전자 파괴에 의해 얻을 수 있다. 키티나제의 유전자 파괴의 한 예는 클루이베로마이세스 락티스에 대해 실시예 1에 제공된다. 실시예에서 설명된 방법은 임의의 클루이베로마이세스종에 넓게 적용가능하다.Genetic modifications can also be obtained by gene disruption. One example of gene disruption of chitinase is provided in Example 1 for Kluyveromyces lactis. The method described in the examples is broadly applicable to any species of Kluyveromyces species.

실시예 1에서, KlCts1p를 코딩하는 키티나제 유전자를 바람직하게는 케이. 락티스 킬러 (killer) 플라스미드가 결여되는 산업용 케이. 락티스 균주 (GG799)에서 파괴하였다. 파괴는 키티나제 유전자의 일부, 예를 들어, 천연 케이. 락티스 키티나제 유전자의 처음 168 아미노산을 선택가능 마커 유전자, 예를 들어 G418 내성 카세트로 치환시킴으로써 일어났다.In Example 1, the chitinase gene encoding KlCts1p is preferably K. Industrial Kay lacking the Lactis killer plasmid. Destroyed in lactis strain (GG799). Destruction is part of the chitinase gene, for example, natural k. This occurred by replacing the first 168 amino acids of the lactis chitinase gene with a selectable marker gene, eg, a G418 resistance cassette.

케이. 락티스 GG799 Δcts1 세포는 배양액 중에서 야생형 세포와 동일한 높은 세포 밀도를 달성할 수 있었고 (실시예 2), 검출가능한 키틴 결합 또는 키틴분해 활성을 갖는 단백질을 생산하지 않으며 (도 3A), 재조합 단백질을 풍부하게 분비할 수 있었다 (도 6). 상기 균주는 재조합 CBD-태깅된 단백질의 생산을 위한 숙주로서 매우 적합한 것으로 증명되었다.K. Lactis GG799 Δcts1 cells were able to achieve the same high cell density as wild-type cells in culture (Example 2) and did not produce proteins with detectable chitin binding or chitinase activity (FIG. 3A) and enriched with recombinant protein Could be secreted (Fig. 6). The strain proved to be very suitable as a host for the production of recombinant CBD-tagged proteins.

제조 목적을 위해, 키티나제-음성 돌연변이체 숙주 세포는 검출가능한 키틴 결합 또는 키틴분해 활성을 갖는 분비된 단백질의 결여에도 불구하고 배양액 중에서 야생형 세포와 유사한 높은 세포 밀도를 달성할 것이고, 이들 세포는 재조합 단백질을 풍부하게 분비할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 키티나제-음성 숙주 세포는 직접 또는 링커 펩티드 또는 산업적 효용을 갖는 연결 화학기를 통해 CBD에 연결된 정제된 재조합 단백질을 효율적으로 제조하기 위해 발효에 사용될 수 있다.For manufacturing purposes, chitinase-negative mutant host cells will achieve high cell densities similar to wild-type cells in culture despite the lack of secreted proteins with detectable chitin binding or chitinase activity, and these cells are recombinant It is desirable to be able to secrete abundant proteins. Thus, chitinase-negative host cells can be used for fermentation to efficiently prepare purified recombinant proteins linked to CBD, either directly or via linker peptides or linkage chemistry with industrial utility.

효모에서In yeast 고수준의High standard 단백질을 발현하고 분비하기 위한 벡터의 설계 및 사용 Design and use of vectors to express and secrete proteins

다양한 효모를 위한 발현 벡터의 예가 문헌 [Muller et al. Yeast 14:1267-1283 (1998)]과 US 4,859,596, US 5,217,891, US 5,876,988, US 6,051,431, US 6,265,186, US 6,548,285, US 5,679,544 및 미국 특허 출원 11/102,475에 클루이베로마이세스에 대해 기재되어 있다. Examples of expression vectors for various yeasts are described in Muller et al. Yeast 14: 1267-1283 (1998) and US 4,859,596, US 5,217,891, US 5,876,988, US 6,051,431, US 6,265,186, US 6,548,285, US 5,679,544 and US patent application 11 / 102,475.

발현 벡터는 외인성일 수 있다. 예를 들어, YEp24는 사카로마이세스 세레비지아에에서 유전자 과다발현을 위해 사용된 에피좀 셔틀 벡터이다 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크. (New England Biolabs, Inc.), 미국 매사추세츠주 입스위치). 상기 유기체에 대한 에피좀 셔틀 벡터의 다른 예는 pRS413, pRS414, pRS415 및 pRS416이다. 클루이베로마이세스에서 자가복제 벡터는 pKD1 (Falcone et al., Plasmids 15:248 (1986); Chen et al., Nucl. Acids Res. 14:4471 (1986)), pEW1 (Chen et al., J. General Microbiol. 138:337 (1992))를 포함한다. 완전 pKD1 벡터에 추가로, pKD1 기원 및 cis-작용 안정성 로커스 로커스 (CSL)를 포함하는 보다 작은 벡터가 케이. 락티스에서 이종 단백질 발현을 위해 제작되고 사용되었다 (Hsieh, et al. Appl. Microbiol. Biotechnol. 4:411-416 (1998)). 다른 에피좀 벡터가 또한 케이. 락티스 내에서 복제한다. 동원체 (cen) 및 자가복제성 서열 (ars)을 모두 갖는 플라스미드가 케이. 락티스에서 진균 cDNA의 발현 클로닝을 위해 사용되었다 (van der Vlug-Bergmans, et al. Biotechnology Techniques 13:87-92 (1999)). 추가로, 케이. 락티스 ARS 서열 (KARS)을 포함하는 벡터가 진균 α-갈락토시다제 (Bergkamp, et al. Curr Genet. 21:365-70 (1992)) 및 식물 α-아밀라제 (Strasser et al. Eur. J. Biochem. 184:699-706 (1989))를 발현시키기 위해 사용되었다.Expression vectors can be exogenous. For example, YEp24 is an episomal shuttle vector used for gene overexpression in Saccharomyces cerevisiae (New England Biolabs, Inc., Ipswich, Mass., USA). . Other examples of episomal shuttle vectors for the organism are pRS413, pRS414, pRS415 and pRS416. The autologous vectors in Kluyveromyces are pKD1 (Falcone et al., Plasmids 15: 248 (1986); Chen et al., Nucl. Acids Res. 14: 4471 (1986)), pEW1 (Chen et al., J General Microbiol. 138: 337 (1992). In addition to the full pKD1 vector, smaller vectors containing the pKD1 origin and cis-acting stability locus locus (CSL) are K. It was constructed and used for heterologous protein expression in Lactis (Hsieh, et al. Appl. Microbiol. Biotechnol. 4: 411-416 (1998)). Other episome vectors are also K. Replicate within Lactis. Plasmids having both cen and autoreplicating sequences (ars) are K. It was used for cloning the expression of fungal cDNA in lactis (van der Vlug-Bergmans, et al. Biotechnology Techniques 13: 87-92 (1999)). In addition, K. Vectors comprising a lactis ARS sequence (KARS) can be used for fungal α-galactosidase (Bergkamp, et al. Curr Genet. 21: 365-70 (1992)) and plant α-amylase (Strasser et al. Eur. J. Biochem. 184: 699-706 (1989)).

다른 벡터가 숙주 게놈 내로 통합될 수 있다. 클루이베로마이세스의 게놈 내로 통합되는 플라스미드에 관하여 예를 들어 US 6,602,682, US 6,265,186 및 미국 특허 출원 11/102,475를 참조한다.Other vectors can be integrated into the host genome. See, for example, US Pat. No. 6,602,682, US Pat. No. 6,265,186 and US patent application Ser. No. 11 / 102,475 for plasmids that integrate into the genome of Kluyveromyces.

벡터는 (i) 강한 효모 프로모터; (ii) 분비 리더 서열을 코딩하는 DNA (단백질의 배지 내로의 분비가 요구되는 경우); (iii) 발현시킬 단백질을 코딩하는 유전자; (iv) 전사 터미네이터 서열; 및 (v) 효모-선택가능 마커 유전자 중 적어도 하나 이상을 함유하여야 한다. 이들 서열 성분은 대개 이. 콜라이 내에서 플라스미드 벡터 내에서 조립된 후, 단백질 생산을 달성하기 위해 효모 세포에 전달된다. 상기 종류의 벡터는 셔틀 벡터로 불린다.Vectors include (i) a strong yeast promoter; (ii) DNA encoding the secretory leader sequence (if secretion of the protein into the medium is required); (iii) a gene encoding a protein to be expressed; (iv) transcription terminator sequences; And (v) at least one of yeast-selectable marker genes. These sequence components are usually E. coli. After assembly in plasmid vectors in E. coli, it is delivered to yeast cells to achieve protein production. Vectors of this kind are called shuttle vectors.

숙주 세포를 형질전환시키기 전에 이. 콜라이 내에서 제조될 수 있으므로 셔틀 벡터가 바람직하지만, 본 발명의 실시태양은 셔틀 벡터로 제한되지 않는다.Before transforming the host cell. Shuttle vectors are preferred because they can be prepared in E. coli, but embodiments of the present invention are not limited to shuttle vectors.

예를 들어, 효모 게놈 내로 통합될 수 있는 DNA 단편은 PCR 또는 헬리카제 의존성 증폭 (HDA)에 의해 제작되거나 효모 세포 내로 직접 도입될 수 있다. 별법으로, 발현 벡터는 이. 콜라이 이외의 세균 내에서 클로닝 단계에 의해 또는 효모 세포 내에서 직접 조립될 수 있다.For example, DNA fragments that can be integrated into the yeast genome can be prepared by PCR or helicase dependent amplification (HDA) or introduced directly into yeast cells. Alternatively, the expression vector is E. coli. It can be assembled by a cloning step in bacteria other than E. coli or directly in yeast cells.

클루이베로마이세스 내에서 및 보다 일반적으로 효모 내에서 단백질의 과다발현은 효모 숙주 내로 도입시 관심있는 유전자의 고수준 전사를 지정하기에 적합한 서열을 갖는 DNA 단편을 함유하는 셔틀 벡터의 제작을 포함한다. 예를 들어, PLAC4는 통합 플라스미드 또는 에피좀 플라스미드, 예를 들어 pKD1-계 벡터, 2 미크론-함유 벡터, 및 동원체성 벡터 상에 존재할 때 효모 내에서 단백질 발현을 위한 강한 프로모터로서 기능을 할 수 있다. 분비 리더 서열 (단백질의 배지 내로의 분비가 요구되는 경우)는 에스. 세레비지아에 α-MF 프리-프로 분비 리더 펩티드를 포함할 수 있다. 다른 원핵 또는 진핵 분비 시그날 펩티드 (예를 들어, 클루이베로마이세스 α-메이팅 인자 프리-프로 분비 시그날 펩티드, 클루이베로마이세스 킬러 독소 시그날 펩티드) 또는 합성 분비 시그날 펩티드가 또한 사용될 수 있다. 별법으로, 분비 리더는 목적하는 단백질의 세포성 발현을 달성하기 위해서 벡터로부터 완전히 생략될 수 있다.Overexpression of proteins in Kluyveromyces and more generally in yeast involves the construction of shuttle vectors containing DNA fragments having sequences suitable for directing high level transcription of the gene of interest upon introduction into the yeast host. For example, P LAC4 can function as a strong promoter for protein expression in yeast when present on integrating plasmids or episomal plasmids such as pKD1-based vectors, 2 micron-containing vectors, and isotopic vectors. have. Secretion leader sequence (if secretion of the protein into the medium is required). Cerebizia may comprise an α-MF pre-pro secretory leader peptide. Other prokaryotic or eukaryotic secretion signal peptides (eg, Kluyveromyces α-Mating Factor Pre-Pro secretion signal peptides, Kluyveromyces killer toxin signal peptides) or synthetic secretory signal peptides may also be used. Alternatively, the secretory leader can be omitted entirely from the vector to achieve cellular expression of the protein of interest.

셔틀 벡터는 발현을 위해 효모 세포로 도입되기 전에 세균 내에서 클로닝된 유전자가 증식할 수 있도록 한다. 그러나, 야생형 PLAC4를 이용하는 효모 발현계는 세균 숙주 세포, 예를 들어 이. 콜라이 내에서 PLAC4의 제어 하에 유전자로부터 단백질의 우연한 발현에 의해 불리한 영향을 받을 수 있다. 상기 프로모터 활성은 그의 번역 생성물이 세균에 유해한 유전자의 클로닝 효율을 저해할 수 있다.Shuttle vectors allow the cloned genes to proliferate in bacteria before they are introduced into yeast cells for expression. However, yeast expression systems using wild type P LAC4 may be used in bacterial host cells such as E. coli. It can be adversely affected by accidental expression of proteins from genes under the control of P LAC4 in E. coli. The promoter activity may inhibit the cloning efficiency of genes whose translation products are harmful to bacteria.

돌연변이된 프립나우 박스 (Pribnow box) 유사 서열을 갖는 PLAC4 변이체는 케이. 락티스로 예시되지만 이로 제한되지 않는 클루이베로마이세스 종에서 강한 프로모터로서 기능하는 그들의 능력을 실질적으로 보유하는 부위-지정 돌연변이유발에 의해 생성될 수 있다. 이들 돌연변이체 프로모터는 실질적으로 야생형 PLAC4에서 돌연변이되지 않은 프립나우 박스 유사 서열만큼 또는 그보다 더 우수하게 기능한다.P LAC4 variants with mutated Pribnow box-like sequences were K. a. It can be generated by site-directed mutagenesis that substantially retains their ability to function as strong promoters in Cluyveromyces sp. Illustrated by but not limited to lactis. These mutant promoters function substantially as well as or better than the non-mutated Pripno box-like sequence in wild type P LAC4 .

용어 "돌연변이"는 본원에서 야생형 DNA 서열에서 하나 이상의 뉴클레오티드의 치환, 결손 또는 부가 중 임의의 것을 포함하는 것으로 의도된다.The term “mutation” is intended herein to include any of the substitutions, deletions or additions of one or more nucleotides in a wild-type DNA sequence.

본 발명의 한 실시태양에서, 진균 발현 숙주는 효모 클루이베로마이세스 종이고, 세균 숙주는 이. 콜라이이고, 일련의 PLAC4 변이체는 다음의 특징을 갖는다: (a) 프로모터의 -198 내지 -212 구역, 예를 들어 위치 -201, -203, -204, -207, -209 및 -210가 케이. 락티스에서 강한 프로모터로서 기능하는 프로모터의 능력을 실질적으로 저해하지 않거나; (b) 프로모터의 -133 내지 -146 구역, 예를 들어 위치 -139, -140, -141, -142 및 -144가 강한 프로모터 활성을 실질적으로 저해하지 않거나; (c) -198 내지 -212 및 -133 내지 -146 구역이 포함될 수 있고; (d) 케이. 락티스 PLAC4의 -1 내지 -283 구역을 교체하는 283 bp (-1 내지 -283)의 에스. 세레비지아에 (Sc) PGK 프로모터로 이루어진 하이브리드 프로모터가 생성되었다. 상기 치환은 미국 특허 출원 11/102,475에 상세하게 기재되어 있다.In one embodiment of the invention, the fungal expression host is a yeast Kluyveromyces species and the bacterial host is E. coli. E. coli and a series of P LAC4 variants have the following characteristics: (a) the regions -198 to -212 of the promoter, eg, positions -201, -203, -204, -207, -209 and -210 . Does not substantially impair the ability of the promoter to function as a strong promoter in lactis; (b) the -133 to -146 regions of the promoter, such as positions -139, -140, -141, -142 and -144, do not substantially inhibit strong promoter activity; (c) zones -198 to -212 and -133 to -146; (d) K. S. of 283 bp (-1 to -283) replacing the -1 to -283 region of Lactis P LAC4 . In the cerevisiae a hybrid promoter consisting of the (Sc) PGK promoter was generated. Such substitutions are described in detail in US patent application Ser. No. 11 / 102,475.

전사 터미네이터 서열의 예는 TTLAC4이다.An example of a transcription terminator sequence is TT LAC4 .

효모-선택가능 마커 유전자는 예를 들어 항생제에 대한 내성을 부여하는 유전자 (예를 들어, G418, 히그로마이신 B 등), 균주 영양요구성을 보충하는 유전자 (예를 들어, ura3, trp1, his3, lys2 등) 또는 아세트아미다제 (amdS) 유전자일 수 있다. 형질전환된 효모 세포에서 아세트아미다제의 발현은 단순 질소원이 결여되지만 아세트아미드를 함유하는 배지 상에서의 성장을 허용한다. 아세트아미다제는 아세트아미드를 세포에 의해 질소원으로 이용될 수 있는 암모니아로 분해한다. 상기 선택 방법의 잇점은 pKLAC1-기반 발현 벡터의 다중 탠덤 (tandem) 통합을 포함하고 단일 통합보다 더 많은 재조합 단백질을 생산하는 세포에 대해 형질전환체 집단을 풍부하게 하는 점이다 (도 5). Yeast-selectable marker genes include, for example, genes that confer resistance to antibiotics (eg, G418, hygromycin B, etc.), genes that complement strain nutritional components (eg, ura3, trp1, his3). , lys2, etc.) or acetamidase (amdS) gene. Expression of acetamidase in transformed yeast cells lacks a simple nitrogen source but allows growth on medium containing acetamide. Acetamidases decompose acetamide into ammonia, which can be used as a nitrogen source by cells. The advantage of this selection method is that it enriches the population of transformants for cells that contain multiple tandem integration of pKLAC1-based expression vectors and produce more recombinant protein than a single integration (FIG. 5).

PLAC4의 돌연변이체를 포함하는 상기 설명된 벡터는 이. 콜라이/클루이베로마이세스 통합 셔틀 벡터, 예를 들어 각각 pGBN1 및 pKLAC1 (미국 특허 출원 11/102,475) 내로 삽입될 수 있고, 이는 전능성 숙주 세포의 형질전환 후 클루이베로마이세스 게놈 내로 통합하고 후속적으로 단백질 발현을 지정한다.The vector described above comprising a mutant of P LAC4 is E. coli . E. coli / Kluyveromyces integration shuttle vectors, for example pGBN1 and pKLAC1 (US Patent Application 11 / 102,475), respectively, can be inserted into the Kluyveromyces genome after transformation of the omnipotent host cell and subsequently Specify protein expression.

미국 특허 출원 11/102,475에는 US 4,859,596, US 5,217,891, US 5,876,988, US 6,051,431, US 6,265,186, US 6,548,285, US 5,679,544에 기재된 벡터에 대한 개선을 제공하는, 효모, 보다 특히 케이. 락티스로 예시되는 클루이베로마이세스에서 사용하기 위한 돌연변이체 PLAC4를 함유하는 셔틀 벡터가 기재되어 있다. 상기 개선은 변형된 LAC4의 효모 내의 발현을 위한 유용성 및 이. 콜라이에서 단백질을 발현하는 능력의 부재에서 기인하고, 그에 의해 세균 클로닝 숙주 세포에서 독성으로 인한 문제를 방지할 수 있다.US patent application 11 / 102,475 describes yeast, more particularly K., which provides improvements to vectors described in US 4,859,596, US 5,217,891, US 5,876,988, US 6,051,431, US 6,265,186, US 6,548,285, US 5,679,544. Shuttle vectors containing the mutant P LAC4 for use in Kluyveromyces exemplified by lactis are described. The improvement is useful for expression in yeast of modified LAC4 and E. coli. It is due to the lack of the ability to express proteins in E. coli, thereby preventing problems due to toxicity in bacterial cloning host cells.

DNA 벡터의 숙주 세포 내로의 도입Introduction of DNA Vectors into Host Cells

DNA를 숙주 세포 내로 도입하는 방법은 진핵 및 원핵 세포에 대해 잘 확립되어 있다 (Miller, J.F. Methods Enzymol. 235:375-385 (1994); Hanahan, D. et al., Methods Enzymol. 204:63-113 (1991)). 효모에서, DNA를 세포 내로 도입하는 표준 방법은 유전자 교차, 원형질체 융합, 리튬 기반 형질전환, 전기천공, 컨쥬게이션 또는 예를 들어, 문헌 [Wang et al. Crit Rev Biotechnol. 21(3):177-218 (2001), Schenborn et al. Methods Mol. Biol. 130:155-164 (2000), Schenborn et al. Methods Mol. Biol. 130:147-153 (2000)]에 기재된 임의의 다른 기술을 포함한다. 클루이베로마이세스 효모의 형질전환에 관한 확립된 기술은 문헌 [Ito et al. (J. Bacteriol. 153:163 (1983)), Durrens et al. (Curr. Genet 18:7 (1990)), Karube et al. (FEBS Letters 182:90 (1985))] 및 특허 출원 EP 361 991에 기재되어 있다.Methods of introducing DNA into host cells are well established for eukaryotic and prokaryotic cells (Miller, JF Methods Enzymol. 235: 375-385 (1994); Hanahan, D. et al., Methods Enzymol. 204: 63-). 113 (1991)). In yeast, standard methods for introducing DNA into cells include gene crossover, protoplast fusion, lithium based transformation, electroporation, conjugation or, for example, Wang et al. Crit Rev Biotechnol. 21 (3): 177-218 (2001), Schenborn et al. Methods Mol. Biol. 130: 155-164 (2000), Schenborn et al. Methods Mol. Biol. 130: 147-153 (2000). Established techniques for the transformation of Kluyveromyces yeast are described in Ito et al. (J. Bacteriol. 153: 163 (1983)), Durrens et al. (Curr. Genet 18: 7 (1990)), Karube et al. (FEBS Letters 182: 90 (1985)) and patent application EP 361 991.

용출 특성을 포함한 Including elution characteristics CBDCBD 의 특성Characteristics of

키티나제의 성분으로서 CBD는 많은 상이한 공급원, 예를 들어 진균, 세균, 식물 및 곤충으로부터 얻을 수 있다. 키티나제로부터 유래하는 임의의 CBD가 본원에서 사용될 수 있지만, 키티나제 효소 활성으로부터 분리된 CBD가 바람직하다. 결합을 허용하는 조건과 상이한 비-변성 조건 하에 키틴으로부터 해리할 수 있는 CBD가 또한 바람직하다. 모든 CBD가 비-변성 조건 하에 키틴으로부터 해리할 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 비. 서큘란스 CBD는 키틴에 긴밀하게 결합하고, 이는 U.S. 6,897,285, U.S. 출원 공개 2005-0196804 및 2005-0196841에 기재된 바와 같이 돌연변이가 단백질 내로 도입되지 않는 한 가역적이지 않다. 이와 반대로, 클루이베로마이세스 종은 키틴에 긴밀하게 결합하지만 변경된 조건, 예를 들어 NaOH 하에 가역적으로 해리될 수 있는 CBD를 생산한다 (실시예 5 및 6 참조).CBD as a component of chitinase can be obtained from many different sources, for example fungi, bacteria, plants and insects. Any CBD derived from chitinase can be used herein, but CBD isolated from chitinase enzyme activity is preferred. Also preferred are CBDs that can dissociate from chitin under non-denaturing conditions that differ from those that permit binding. Not all CBDs can dissociate from chitin under non-denaturing conditions. For example, rain. Circula CBD binds tightly to chitin, which is described in U.S. 6,897,285, U.S. It is not reversible unless mutations are introduced into the protein as described in application publications 2005-0196804 and 2005-0196841. In contrast, Kluyveromyces species produce CBD which binds tightly to chitin but can be reversibly dissociated under altered conditions, eg NaOH (see Examples 5 and 6).

클루이베로마이세스는 호알칼리성 또는 알칼리 내성 단백질의 가역적 고정 또는 정제를 허용하기에 효과적인 친화도 태그의 예로서 본원에서 나타내는 풍부하게 발현된 분비된 엔도-키티나제 (KCBD)를 생산한다. KCBD는 촉매 도메인의 부재 하에 키틴에 결합하고 (예를 들어, 도 4D 참조), 도 4D 및 6B에 예시된 바와 같이 클루이베로마이세스 내에서 이종 발현된 단백질에 대한 친화도 태그로서 기능하고, 약 5 mM 내지 500 mM의 NaOH 중에서 키틴으로부터 해리될 수 있는 반면, 비. 서큘란스로부터의 CBD (BcCBD)는 그럴 수 없다.Kluyveromyces produces abundantly expressed secreted endo-kinase (KCBD), which is shown herein as an example of an affinity tag that is effective to allow reversible fixation or purification of alkaline or alkali resistant proteins. KCBD binds to chitin in the absence of a catalytic domain (see, eg, FIG. 4D), and functions as an affinity tag for heterologously expressed proteins in Kluyveromyces as illustrated in FIGS. 4D and 6B. Can be dissociated from chitin in NaOH from 5 mM to 500 mM, while B. CBD from Circus (BcCBD) cannot.

CBDCBD 에 결합하기 위한 키틴의 특징Of chitin for binding to

합성 또는 천연 키틴을 CBD 융합 단백질에 결합하기 위해 사용할 수 있다. 합성 키틴의 예는 아세틸화 키토산, 중합된 N-아세틸글루코사민 단당류, 다당류 또는 올리고당, 또는 글루코사민이 후속적으로 화학적 아세틸화되는 중합된 글루코사민 단당류, 올리고당 또는 다당류이다.Synthetic or natural chitin can be used to bind CBD fusion proteins. Examples of synthetic chitin are acetylated chitosan, polymerized N-acetylglucosamine monosaccharides, polysaccharides or oligosaccharides, or polymerized glucosamine monosaccharides, oligosaccharides or polysaccharides where glucosamine is subsequently chemically acetylated.

천연 키틴의 예는 게 껍질, 곤충 외골격 또는 진균 세포벽으로부터, 또는 당업계에 공지된 임의의 원료로부터 유래된 키틴이다.Examples of natural chitin are chitins derived from crab shells, insect exoskeleton or fungal cell walls, or from any source known in the art.

키틴은 도 7에 설명된 바와 같이 임의로 기질 상에 고정될 수 있다. 기질의 예는 플라스틱과 같은 중합체이다. 별법으로, 키틴은 응집되어 예를 들어, 현탁액, 콜로이드, 비드, 컬럼, 매트릭스, 시트 또는 멤브레인을 형성할 수 있다. 키틴은 발효 동안 발효 배지에 첨가하기 위해 멸균될 수 있거나, 발효 과정의 끝에 융합 단백질에 결합시키기 위해 멸균되지 않은 형태로 사용될 수 있다.Chitin can optionally be immobilized on a substrate as described in FIG. Examples of substrates are polymers such as plastics. Alternatively, chitin can aggregate to form, for example, suspensions, colloids, beads, columns, matrices, sheets or membranes. Chitin may be sterilized for addition to the fermentation medium during fermentation or may be used in unsterile form to bind to the fusion protein at the end of the fermentation process.

키틴-코팅된 자기 Chitin-coated magnetic 비드를Bead 사용하여  using CBDCBD 에 융합된 임의의 분비된 단백질을 농축시키기 위해 일반적으로 적용가능한 방안Generally applicable methods for concentrating any secreted protein fused to a

분비된 CBD 융합 단백질에 결합하기 위한 키틴 기질은 배양 배지로부터 표적 단백질의 제거를 용이하게 하도록 임의로 자화될 수 있다. 자화된 키틴은 키틴을 자기 물질과 결합시켜 제조된다. 자기 물질은 분산된 파편, 예를 들어 철 파일링 (filing)일 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 자화된 키틴은 비드 형태로 존재하지만, 자화된 키틴은 임의로 불활성일 수 있는 추가의 물질에 코팅으로서 사용될 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 자화된 물질은 자화된 키틴인 반면, (a) 표적 단백질에 결합하거나 표적 단백질과의 융합체로서 발현될 수 있고; (b) 자화될 수 있는 물질에 결합할 수 있는 특성을 갖는 다른 자기 물질이 사용될 수 있다.Chitin substrates for binding to secreted CBD fusion proteins can be optionally magnetized to facilitate removal of the target protein from the culture medium. Magnetized chitin is made by combining chitin with a magnetic material. The magnetic material may be dispersed debris, for example iron filings. In a preferred embodiment, the magnetized chitin is in bead form, but the magnetized chitin can be used as a coating on additional materials that may optionally be inert. In a preferred embodiment, the magnetized material is a magnetized chitin, while (a) can bind to or be expressed as a fusion with the target protein; (b) Other magnetic materials can be used that have the property of binding to a magnetizable material.

한 실시태양에서, 자화된 키틴 비드 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)가 분비된 CBD 융합 단백질에 결합하기 위해 사용된다. 비드의 크기는 중요하지 않지만, 직경 200 nm 미만의 크기로부터 형성된 비드가 멸균 필터를 통해 통과하고 자기력이 적용될 때까지 배지 중에서 콜로이드를 형성하는 잇점이 있다 (예를 들어, 5,160,726 참조). 보다 큰 비드도 사용될 수 있다. 키틴 비드는 솔리드형 (solid)이거나 (예를 들어, 뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.) 다공성일 수 있다 (예를 들어, JP 62151430). 또한, 비드는 다양한 수단에 의해, 예를 들어, 철 파일링을 비드 전체에 분산시킴으로써 또는 철 코어를 갖는 비드를 형성함으로써 (철을 키틴으로 코팅하여) 자화될 수 있다 (예를 들어 5,262,176 참조). 본원에 사용된 자화된 키틴은 바람직한 실시태양에서 비드 형태로 존재하지만, 키틴 표면의 다른 형태 및 크기를 배제하는 것을 의도하지는 않는다.In one embodiment, magnetized chitin beads (New England Biolabs, Inc.) are used to bind to secreted CBD fusion proteins. Although the size of the beads is not critical, there is an advantage of forming colloids in the medium until beads formed from sizes less than 200 nm in diameter pass through the sterile filter and magnetic force is applied (see, eg, 5,160,726). Larger beads may also be used. Chitin beads can be solid (eg New England Biolabs, Inc.) or porous (eg JP 62151430). The beads may also be magnetized by various means, for example by dispersing iron filings throughout the beads or by forming beads with iron cores (coating iron with chitin) (see eg 5,262,176). Magnetized chitin, as used herein, is in bead form in preferred embodiments, but is not intended to exclude other shapes and sizes of chitin surfaces.

자기 키틴 비드는 또한 세포 배양액의 성장 동안 또는 성장 후, 또는 배양액으로부터 성장된 세포를 제거한 후 성장 배지에 첨가될 수 있다 (도 9B). 따라서, 본원에서 자화된 키틴 비드는 그들의 결합 특성을 유의하게 변경시키지 않으면서 멸균될 수 있는 것으로 나타났다. 키틴 비드를 세포 성장 동안 배양 배지에 첨가할 때, 비드는 멸균되는 것이 바람직하다. Magnetic chitin beads may also be added to the growth medium during or after growth of the cell culture, or after removing the grown cells from the culture (FIG. 9B). Thus, it was shown herein that the magnetized chitin beads can be sterilized without significantly altering their binding properties. When chitin beads are added to the culture medium during cell growth, the beads are preferably sterilized.

일반적으로, CBD-태깅된 단백질의 키틴 비드에 대한 최대 결합 (도 9B, 단계 4a 및 4b)은 4℃에서 1시간 이내에 일어날 것이지만, 다른 온도 및 시간구조가 또한 가능하다. 자기 키틴 비드에 고정된 단백질은 자기장 내에서 수거되고 (도 9B, 단계 5a 및 5b), 단백질 및 성장 배지를 오염시키는 세포는 비드로부터 세척 제거된다 (도 9B, 단계 6). 이어서, 키틴 비드-단백질 복합체를 자기장으로부터 해제하고 (도 1B, 단계 7), 수거된 단백질은 키틴 자기 비드 상에 무한정 고정된 상태로 유지될 수 있거나 (도 9B, 단계 8b) 용출가능한 CBD가 친화도 태그로서 사용된 경우에 키틴으로부터 해리될 수 있다 (도 9B, 단계 8a).In general, the maximum binding of CBD-tagged proteins to chitin beads (FIG. 9B, steps 4a and 4b) will occur within 1 hour at 4 ° C., although other temperature and time structures are also possible. Proteins immobilized on magnetic chitin beads are harvested in the magnetic field (FIGS. 9B, steps 5A and 5B) and cells contaminating the protein and growth medium are washed away from the beads (FIG. 9B, step 6). The chitin bead-protein complex is then released from the magnetic field (FIG. 1B, step 7) and the harvested proteins can remain fixed indefinitely on the chitin magnetic beads (FIG. 9B, step 8b) or the elutable CBD is affinity When used as a tag it can be dissociated from chitin (FIG. 9B, step 8a).

자화된 키틴 비드를 발효 용기 내에서 배지에 첨가함으로써, 표적 단백질을 수거하기 위한 매우 효율적인 1단계 공정을 달성할 수 있다. 세포는 분비된 CBD-태깅된 단백질이 배양 동안 비드에 결합하도록 자화된 키틴 비드를 함유하는 배지 내에서 성장하고, 발효 용기 외부, 또는 원하는 경우 발효 용기 내부의 자석으로부터 자기력을 인가하는 간단한 단계에 의해 배지로부터 직접 수거할 수 있다 (도 9-11 참조). 상기 방안은 자화된 키틴 비드가 멸균될 것을 필요로 한다. 발효 시작시 또는 발효 동안 첨가된 크기 50-70 ㎛의 멸균된 키틴 비드의 수율은 본원에서 발효 완료시 비드가 첨가될 때 얻은 단백질의 수율과 유사한 것으로 나타났다 (도 8).By adding magnetized chitin beads to the medium in a fermentation vessel, a very efficient one step process for harvesting the target protein can be achieved. Cells are grown in a medium containing chitin beads magnetized so that the secreted CBD-tagged protein binds to the beads during incubation, and by a simple step of applying a magnetic force from a magnet outside the fermentation vessel or, if desired, inside the fermentation vessel. The harvest can be taken directly from the medium (see Figures 9-11). The solution requires that the magnetized chitin beads be sterilized. The yield of sterile chitin beads of size 50-70 μm added at the beginning of fermentation or during fermentation was found to be similar to the yield of protein obtained when beads were added at the completion of fermentation (FIG. 8).

큰 부피로부터 분비된 단백질을 농축시키기 위한 본 발명의 방안의 주목할 만한 특징은 그의 보편성이다. 상기 방법은 추가의 단백질의 기능이 CBD의 존재에 의해 손상되지 않는 경우에 추가의 단백질에 융합될 때 키틴-결합 도메인이 키틴에 결합하는 능력을 이용한다.A notable feature of the inventive solution for concentrating secreted proteins from large volumes is their universality. The method takes advantage of the ability of the chitin-binding domain to bind chitin when fused to the additional protein if the function of the additional protein is not impaired by the presence of CBD.

융합 단백질을 분비하는 세포가 키틴에 결합하는 단백질을 천연적으로 생산하지 않도록 보장함으로써, 경쟁 결합 및 오염이 방지된다. CBD는 유의한 결합 활성으로 키틴에 결합한다. 목적하는 단백질 CBD 융합 단백질이 키틴 비드로부터 수거되도록 하는 것은 제어된 조건 하에 융합 단백질을 방출시키도록 결합이 역전될 수 있도록 CBD를 돌연변이시킴으로써 (US 6,897,286), 또는 별법으로 CBD-키틴 복합체로부터 단백질을 방출시키기 위해 인테인 절단 시스템 또는 프로테아제 절단을 이용함으로써 (WO 2004/053460, US 5,643,758) 달성할 수 있다. 추가로, 단백분해 절단 부위가 CBD와 목적하는 단백질 사이에 존재하는 경우, CBD 태그는 목적하는 단백질로부터 프로테아제 (예를 들어, 엔테로키나제, 게네나제, 푸린, 인자 X 등)를 사용한 소화에 의해 방출될 수 있다.By ensuring that cells secreting a fusion protein do not naturally produce a protein that binds to chitin, competitive binding and contamination are prevented. CBD binds to chitin with significant binding activity. Allowing the desired protein CBD fusion protein to be harvested from chitin beads can be achieved by mutating the CBD (US 6,897,286) or alternatively releasing the protein from the CBD-chitin complex so that the binding can be reversed to release the fusion protein under controlled conditions. By using an intein cleavage system or protease cleavage (WO 2004/053460, US 5,643,758). In addition, if a proteolytic cleavage site is present between the CBD and the protein of interest, the CBD tag is released from the protein of interest by digestion with a protease (eg enterokinase, genenase, purine, factor X, etc.). Can be.

CBD-키틴 상호작용의 강한 특성으로 CBD-태깅된 단백질은 어떠한 형태의 자화된 키틴에도, 예를 들어 비드에도 신속하게 고정된다.Due to the strong nature of the CBD-chitin interaction, CBD-tagged proteins are rapidly fixed to any form of magnetized chitin, for example to beads.

자화된 키틴이 비드 형태인 경우, 결합된 CBD-태깅된 단백질을 함유하는 키틴 비드는 자기장 내에서 수초 내에 수거될 수 있다. 원하는 경우, CBD-태깅된 단백질은 용출 버퍼 내에서 인큐베이션에 의해 자화된 기질로부터 해리될 수 있다 (용출가능한 CBD가 사용된 경우). 상기 방법의 잇점은 개선된 속도, 비용 효율성 및 단순성을 포함한다. If the magnetized chitin is in bead form, the chitin beads containing the bound CBD-tagged protein can be collected within seconds in the magnetic field. If desired, CBD-tagged proteins can be dissociated from the substrate magnetized by incubation in the elution buffer (if elutable CBD is used). Advantages of the method include improved speed, cost effectiveness and simplicity.

수 마이크로리터 내지 수 리터의 배양 배지로부터 CBD-태깅된 단백질을 수거하기 위해 일반적인 실험실 튜브 (예를 들어, 96웰 미세적정 접시, 미세원심분리관, 15 ml 팔콘 (Falcon) 튜브, 50 ml 팔콘 튜브, 250 ml 날젠 (Nalgene) 병 등)이 설치된 자기 분리 장치가 사용된다. 보다 큰 부피의 배지로부터 CBD-태깅된 단백질을 수거하기 위해 상기 과정은 쉽게 규모를 확대할 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 자석은 희토류 금속 (예를 들어, 네오디뮴, 사마륨, 코발트 등)로부터 제조될 수 있지만, 다른 종류의 자석이 또한 사용될 수 있다 (예를 들어, 페라이트, 세라믹, 전자석 등).Typical laboratory tubes (eg, 96 well microtiter plates, microcentrifuge tubes, 15 ml Falcon tubes, 50 ml Falcon tubes) for harvesting CBD-tagged proteins from several microliters to several liters of culture medium , Magnetic separation device with 250 ml Nalgene bottle) is used. The process can be easily scaled up to harvest CBD-tagged proteins from larger volumes of media. In a preferred embodiment, the magnet can be made from rare earth metals (eg, neodymium, samarium, cobalt, etc.) but other kinds of magnets can also be used (eg ferrites, ceramics, electromagnets, etc.).

발현계의Expression system 용도 Usage

혼합물로부터의 표적 단백질의 생산 및 분리는 제약, 식품 또는 산업용으로 사용되는 단백질을 위해 필요하다. 발효 기반 생산이 현재 존재하거나 요망되는 단백질의 목록은 매우 많다. 그 예는 수퍼옥시드 디스뮤타제, 카탈라제, 아밀라제, 리파제, 아미다제, 글리코시다제, 자일라나제, 라카제, 리그니나제, 키모신 등 또는 그의 임의의 단편 또는 유도체, 혈액 유도체 (예를 들어, 혈청 알부민, 알파- 또는 베타-글로빈, 응고 인자, 예를 들어 인자 VIII, 인자 IX, 폰 빌레브란트 (von Willebrand) 인자, 피브로넥틴, 알파-1 항트립신 등 또는 그의 임의의 단편 또는 유도체), 인슐린 및 그의 변이체, 림포킨, 예를 들어 인터루킨, 인터페론, 콜로니 자극 인자 (G-CSF, GM-CSF, M-CSF 등), TNF 등 또는 그의 임의의 단편 또는 유도체, 성장 인자 (예를 들어, 성장 호르몬, 에리트로포이에틴, FGF, EGF, PDGF, TGF 등 또는 그의 임의의 단편 또는 유도체), 아포지단백질 및 그의 분자 변이체, 백신 제조용 항원성 폴리펩티드 (간염, 사이토메갈로바이러스, 엡스타인-바 (Epstein-Barr) 바이러스, 헤르페스 바이러스 등), 단쇄 항체 (ScFv) 또는 별법으로 폴리펩티드 융합체, 예를 들어 특히 안정화 부분에 융합된 생물학적 활성 부분을 함유하는 융합체를 포함한다.Production and isolation of target proteins from mixtures is necessary for proteins used in pharmaceuticals, food or industrial use. The list of proteins for which fermentation based production is present or desired is very large. Examples include superoxide dismutase, catalase, amylase, lipase, amidase, glycosidase, xylanase, laccase, ligninase, chymosin and the like or any fragment or derivative thereof, blood derivatives (e.g. For example, serum albumin, alpha- or beta-globin, coagulation factors such as factor VIII, factor IX, von Willebrand factor, fibronectin, alpha-1 antitrypsin, or any fragment or derivative thereof), Insulin and variants thereof, lymphokines such as interleukin, interferon, colony stimulating factors (G-CSF, GM-CSF, M-CSF, etc.), TNF and the like or any fragment or derivative thereof, growth factors (eg, Growth hormone, erythropoietin, FGF, EGF, PDGF, TGF, or any fragment or derivative thereof, apolipoproteins and molecular variants thereof, antigenic polypeptides for vaccine preparation (hepatitis, cytomegalovirus, Epstein-Bar (Epstein-Bar) Barr) virus, herpes virus, etc.), single chain antibody (ScFv) or alternatively polypeptide fusions, eg, fusions containing biologically active moieties fused to stabilizing moieties.

상기 및 하기 인용된 모든 참조문과 미국 가출원 60/616,420 및 60/690,470은 본원에 참고로 포함된다.All references cited above and below and U.S. provisional applications 60 / 616,420 and 60 / 690,470 are incorporated herein by reference.

실시예Example 1: 후속  1: follow up 실시예를Example 위한 재료 및 방법 Materials and Methods

효모 균주, 배양 조건 및 형질전환을 위한 조건Yeast strains, culture conditions and conditions for transformation

케이. 락티스 및 에스. 세레비지아에의 균주 (표 1)를 YPD 배지 (1% 효모 추출물, 2% 펩톤 및 2% 글루코스) 또는 YPGal 배지 (1% 효모 추출물, 2% 펩톤 및 2% 갈락토스) 내에서 3O℃에서 통상적인 방식으로 배양하였다.K. Lactis and S. Strains of cerevisiae (Table 1) were conventional at 3O <0> C in YPD medium (1% yeast extract, 2% peptone and 2% glucose) or YPGal medium (1% yeast extract, 2% peptone and 2% galactose). Cultured in a phosphorous manner.

Figure 112007033561616-PCT00001
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케이. 락티스 및 에스. 세레비지아에의 형질전환은 전기천공을 이용하여 달성하였다. 케이. 락티스의 형질전환체는 200 mg G418 ml-1을 함유하는 YPD 한천 상에서의 성장에 의해 선택한 반면, 에스. 세레비지아에 형질전환체는 균주 영양요구성을 보충하기 위해 필요한 적절한 보충물을 포함하는 SD 배지 (0.67% 효모 질소 베이스, 2% 글루코스) 또는 SGal 배지 (0.67% 효모 질소 베이스, 2% 갈락토스) 상에서의 성장에 의해 얻었다.K. Lactis and S. Transformation into Serevisia was achieved using electroporation. K. Transformants of lactis were selected by growth on YPD agar containing 200 mg G418 ml −1 , whereas S. Transformants in cerevisiae are either SD medium (0.67% yeast nitrogen base, 2% glucose) or SGal medium (0.67% yeast nitrogen base, 2% galactose) containing the appropriate supplements needed to supplement strain nutritional components. Obtained by growth on the phase.

분비된 Secreted 케이K . . 락티스Lactis 키틴-결합 단백질의 검출 및 단리 Detection and Isolation of Chitin-binding Proteins

웨스턴 블로팅을 이용하여 바실러스 서큘란스 키티나제 A1 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)로부터 유래된 키틴-결합 도메인에 대해 발생한 폴리클로날 항-키틴-결합 도메인 항체 (α-CBD)에 교차반응하는 분비된 케이. 락티스 단백질을 검출하였다.Western blotting is used to cross-react with polyclonal anti-chitin-binding domain antibodies (α-CBD) generated against chitin-binding domains derived from Bacillus circus chitinase A1 (New England Biolabs, Inc.). Secreted K. Lactis protein was detected.

(a) 48-96시간 성장 이후 케이. 락티스 GG799 배양액으로부터 4000 x g에서 10분 동안 원심분리에 의해 소비된 배양 배지를 단리하였다.(a) K after 48-96 hours growth. The spent culture medium was isolated from the Lactis GG799 culture by centrifugation at 4000 × g for 10 minutes.

원심분리 후, 소비된 배지 내의 단백질을 4-20% Tris-글리신 폴리아크릴아미드 겔 (다이이치 파마슈티칼 코퍼레이션 (Daiichi Pharmaceutical Corp., 미국 뉴저지주 몬트베일)) 상의 SDS-PAGE에 의해 분리시키고, Protran 니트로셀룰로스 멤브레인 (쉴라이처 앤 슈엘 바이오사이언스 (Schleicher & Schuell Bioscience, 미국 뉴햄프셔주 키인))에 전달하였다. 멤브레인을 4℃에서 0.05% Tween 20 (PBS-T) 및 5% 탈지 우유 (w/v)를 함유하는 인산염-완충 염수 중에서 철야 차단시키고, α-CBD 폴리클로날 항체 (5% 탈지 우유를 함유하는 PBS-T 중 1:2000)에 이어, 호스래디시 퍼옥시다제 컨쥬게이팅된 항-토끼 2차 항체 (키르케가아드 앤 페리 래보래토리스 (Kirkegaard & Perry Laboratories, 미국 매릴랜드주 게터스버그)); 5% 탈지 우유를 함유하는 PBS-T 중 1:2000)로 프로빙(probing)하였다. 단백질-항체 복합체를 LumiGlo™ 검출 시약 (셀 시그날링 테크놀로지스 (Cell Signaling Technologies, 미국 매사추세츠주 비벌리))을 사용하여 가시화하였다. After centrifugation, the protein in spent media was separated by SDS-PAGE on 4-20% Tris-glycine polyacrylamide gel (Daiichi Pharmaceutical Corp., Montvale, NJ), Protran nitrocellulose membrane (Schleicher & Schuell Bioscience, Key, New Hampshire, USA). Membranes were blocked overnight at 4 ° C. in phosphate-buffered saline containing 0.05% Tween 20 (PBS-T) and 5% skim milk (w / v), and α-CBD polyclonal antibody (containing 5% skim milk) 1: 2000 in PBS-T) followed by horseradish peroxidase conjugated anti-rabbit secondary antibody (Kirkegaard & Perry Laboratories, Gettersburg, MD); 1: 2000 in PBS-T containing 5% skim milk). Protein-antibody complexes were visualized using LumiGlo ™ detection reagent (Cell Signaling Technologies, Beverly, Mass.).

(b) 키틴에 결합하는 분비된 단백질을 단리하기 위해서, 케이. 락티스 GG799 세포를 20 ml YPD 배지에서 96시간 성장시켰다. 세포를 배양액으로부터 원심분리에 의해 제거하고, 소비된 배지를 1 ml의 물로 세척한 키틴 비드 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)를 포함하는 새로운 튜브에 옮기고, 실온에서 1시간 동안 부드럽게 회전시키면서 인큐베이팅하였다. 키틴 비드를 원심분리에 의해 수거하고 10 ml의 물로 세척하였다. 약 50 ㎕ 부피의 단백질-결합된 키틴 비드를 제거하고, 단백질 로딩 버퍼 중에서 2분 동안 비등시켜 결합된 단백질을 용출시킨 후, 용출된 단백질을 SDS-PAGE에 의해 분리하고, α-CBD 폴리클로날 항체를 사용한 웨스턴 분석 또는 아미노-말단 단백질 서열결정에 적용하였다.(b) K. To isolate secreted protein that binds to chitin. Lactis GG799 cells were grown 96 hours in 20 ml YPD medium. Cells were removed from the culture by centrifugation, and the spent medium was transferred to a new tube containing chitin beads (New England Biolabs, Inc.) washed with 1 ml of water and incubated with gentle rotation for 1 hour at room temperature. . Chitin beads were collected by centrifugation and washed with 10 ml of water. Approximately 50 μl volume of protein-bound chitin beads are removed and the bound protein is eluted by boiling in a protein loading buffer for 2 minutes, after which the eluted protein is separated by SDS-PAGE and α-CBD polyclonal Western analysis using antibodies or amino-terminal protein sequencing was applied.

케이K . . 락티스Lactis 키티나제Chitinase 유래 키틴-결합 도메인 ( Derived chitin-binding domain ( KlCts1pKlCts1p CBDCBD )의 키틴-결합 특성의 분석 Analysis of chitin-binding properties

20 ml의 케이. 락티스 GG799 소비된 배양 배지로부터 KlCts1p를 상기 설명한 바와 같이 1 ml 부피의 키틴 비드에 결합시켰다. KlCts1p-결합된 비드를 10 ml의 물로 세척하고 1.5 ml의 물에 재현탁시켰다. KlCts1p-결합된 비드의 100 ㎕ 분취액을 개별 일회용 컬럼 (바이오-라드 래보래토리스 (Bio-Rad Laboratories, 미국 캘리포니아주 허큘레스)) 내로 분배함으로써 미니컬럼을 제조하였다. 1 ml 부피 (~10 베드 (bed) 부피)의 다음 버퍼들을 개별 미니컬럼 상으로 통과시켰다: 50 mM Na시트레이트 pH 3.0, 50 mM Na시트레이트 pH 5.0, 100 mM 글리신-NaOH pH 10.0, 비완충된 20 mM NaOH pH 12.3, 5 M NaCl 및 8 M 우레아. 이어서, 각각의 컬럼을 2 ml의 물로 세척한 후, 비드를 200 ㎕의 물에 재현탁시키고, 미세원심분리관에 옮기고 짧은 시간 동안 원심분리하여 수집하였다. 키틴에 결합되어 남아있는 단백질은 비드를 50 ml의 3X SDS-PAGE 로딩 버퍼 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.) 중에서 5분 동안 비등함으로써 용출시켰다. 용출된 단백질을 상기 설명한 바와 같이 SDS-PAGE에 의해 분리하고 웨스턴 분석에 의해 검출하였다.20 ml K. KlCts1p from Lactis GG799 spent culture medium was bound to 1 ml volume of chitin beads as described above. KlCts1p-bound beads were washed with 10 ml of water and resuspended in 1.5 ml of water. Minicolumns were prepared by dispensing 100 μl aliquots of KClTs1p-bound beads into individual disposable columns (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Calif.). The following buffers in 1 ml volume (˜10 bed volumes) were passed onto individual minicolumns: 50 mM Na citrate pH 3.0, 50 mM Na citrate pH 5.0, 100 mM glycine-NaOH pH 10.0, unbuffered 20 mM NaOH pH 12.3, 5 M NaCl and 8 M urea. Each column was then washed with 2 ml of water, and the beads were resuspended in 200 μl of water, transferred to a microcentrifuge tube and collected by centrifugation for a short time. The remaining protein bound to chitin was eluted by boiling the beads for 5 minutes in 50 ml of 3 × SDS-PAGE loading buffer (New England Biolabs, Inc.). Eluted proteins were separated by SDS-PAGE as described above and detected by Western analysis.

변하는 농도의 NaOH (0-40 mM)를 사용하는 KlCts1p 용출 프로필을 유사한 방식으로 수행하였다. 키틴-결합된 KlCts1p의 분취액 (100 ㎕)을 상기 설명된 바와 같이 제조하고, 스핀 컬럼을 생성하도록 1.5 ml 미세원심분리관 내로 삽입된 마이크로필터 컵 (밀리포어 (Millipore, 미국 매사추세츠주 빌레리카)) 내로 분배하였다. 관통유동액 (flow-through)을 15,800 x g에서 1분 동안 미량원심분리하여 수집하고 폐기하였다. 이어서, 비드를 100 ㎕의 NaOH 중에 각각의 목적하는 농도 (0-40 mM)로 재현탁시키고, 용출물을 15,800 x g에서 1분 동안 원심분리하여 수집하였다. 각각의 용출액 중의 키티나제 활성을 아래 설명된 바와 같이 측정하였다.KlCts1p elution profile using varying concentrations of NaOH (0-40 mM) was performed in a similar manner. An aliquot of chitin-bound KlCts1p (100 μl) was prepared as described above and inserted into a 1.5 ml microcentrifuge tube to create a spin column (Millipore, Billerica, Mass.) ) Into). Flow-through was collected by microcentrifugation at 15,800 x g for 1 minute and discarded. The beads were then resuspended in 100 μl NaOH at each desired concentration (0-40 mM) and the eluate was collected by centrifugation at 15,800 × g for 1 minute. Chitinase activity in each eluate was measured as described below.

케이K . . 락티스Lactis 키티나제Chitinase 유전자 ( gene ( KlCTS1KlCTS1 )의 파괴Destruction of)

PCR-기반 방법을 이용하여 양 단부 상에 80-82 bp의f KlCTS1 DNA를 갖는 ADH2 프로모터-G418 내성 유전자 카세트로 이루어진 선형 DNA 파괴 단편을 제작하였다. KlCTS1 로커스에서 통합될 때, 상기 단편은 KlCts1p의 처음 168개 아미노산을 코딩하는 DNA를 G418-내성 카세트로 교체시킨다. ADH-G418 서열에 혼성화하는 DNA (밑줄치지 않음)를 포함하고 KlCTS1 DNA 서열 (밑줄침)로 이루어진 테일 (tail)을 갖는 프라이머, 5'-CCAGTAATG CAACTATCAATCATTGTGTTAAACTGGTCACCAGAAATACAAGATATCAAAAATTACTAATACTACCATAA GCCATCATCATATCGAAG-3' (서열 1) 및 5'- CCAAACTAGCGTATCCGGTTGGATTATTGTTTTCGATATCGAAATCGAAACCATCGACGACAGCAGTGTC GAATGGTCTTTCCCCGGGGTGGGCGAAGAACTCC-3' (서열 2)를 이용하여 Taq DNA 폴리머라제를 사용하여 ADH2-G418-함유 벡터 pGBN2로부터 파괴 DNA 단편을 증폭시켰다. 증폭된 생성물은 사용하여 케이. 락티스 GG799 세포를 형질전환시키고, 콜로니를 200 mg G418 ml- 1를 함유하는 YPD 한천 상에서 선택하였다. KlCTS1-특이적 전방향 프라이머 5'-GGGCACAACAATGGCAGG-3' (서열 3) (통합 부위의 상류에 설계됨) 및 G418-특이적 역방향 프라이머 5'-GCCTCTCCACCCAAGCGGC-3' (서열 4)를 사용하는 전-세포 PCR을 이용하여 파괴 DNA 단편을 KlCTS1 로커스에서 정확하게 통합시킨 세포로부터 ~600 bp 진단적 DNA 단편을 증폭시켰다. 상기 방식으로 시험된 20개의 형질전환체 중에서, 2개의 Dcts1 케이. 락티스 균주를 확인하고 추가로 특성화하였다.PCR-based methods were used to construct linear DNA disruption fragments consisting of the ADH2 promoter-G418 resistant gene cassette with 80-82 bp of f KlCTS1 DNA on both ends. When integrated at the KlCTS1 locus, the fragment replaces the DNA encoding the first 168 amino acids of KlCts1p with a G418-resistant cassette. Primer with tail, comprising DNA hybridizing to ADH-G418 sequence (not underlined) and consisting of KlCTS1 DNA sequence (underlined), 5'- CCAGTAATG CAACTATCAATCATTGTGTTAAACTGGTCACCAGAAATACAAGATATCAAAAATTACTAATACTACCATAA GCCATCATCATATCGAAG-3 '(SEQ ID NO: 5) Destructive DNA fragments were amplified from ADH2-G418-containing vector pGBN2 using Taq DNA polymerase using CCAAACTAGCGTATCCGGTTGGATTATTGTTTTCGATATCGAAATCGAAACCATCGACGACAGCAGTGTC GAATGGTCTTTC CCCGGGGTGGGCGAAGAACTCC-3 '(SEQ ID NO: 2). The amplified product was k. They were selected on YPD agar containing 1-lock tooth GG799 transformed cells and colonies 200 mg ml G418. Pre-cells using KlCTS1-specific forward primer 5'-GGGCACAACAATGGCAGG-3 '(SEQ ID NO: 3) (designed upstream of the integration site) and G418-specific reverse primer 5'-GCCTCTCCACCCAAGCGGC-3' (SEQ ID NO: 4) PCR was used to amplify ˜600 bp diagnostic DNA fragments from cells that correctly incorporated the disruption DNA fragments at the KlCTS1 locus. Of the 20 transformants tested in this manner, two Dcts1 K. Lactis strains were identified and further characterized.

에스s . . 세레비지아에에서In Serbia KlCTS1KlCTS1 의 이종 발현Heterologous expression of

에스. 세레비지아에 내에서 KlCTS1를 발현시키기 위해, 유전자를 프라이머 5'-GGCGGATCCGCCACCATGTTTCACCCTCGTTTACTT-3' (BamHI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 5) 및 5'-ACATGCATGCCTAGAAGACGACGTCGGGTTTCAA-3' (SphI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 6)을 사용하여 PCR-증폭시키고, pMW20 (31)의 BamHI-SphI 부위 내로 클로닝시켜 KlCTS1의 발현을 갈락토스-유도가능/글루코스-억제가능 에스. 세레비지아에 GAL10 프로모터의 제어 하에 놓았다. 상기 발현 구성체를 형질전환에 의해 에스. 세레비지아에 Δcts1 균주 RG6947에 도입하였다. KlCts1p의 생산을 유도하기 위해, 2 ml 출발 배양액을 20 mg 우라실 ml- 1를 함유하는 SD 배지 중에서 3O℃에서 철야 성장시킨 후, 1 ml의 각각의 배양액을 사용하여 20 ml YPD 및 20 ml YPGal 배양액에 접종하였다. 각각의 배양액을 3O℃에서 진탕하면서 철야 성장시킨 후, 소비된 배양 배지를 현미경에 의해 세포 형태 및 키티나제 생산에 대해 분석하였다.s. Three Levy Jia to express the KlCTS1 within, 5'-GGC GGATCC gene primers GCCACCATGTTTCACCCTCGTTTACTT-3 '(BamHI site is also underlined) (SEQ ID NO: 5) and 5'-ACAT GCATGC CTAGAAGACGACGTCGGGTTTCAA-3' (SphI site Are underlined) (SEQ ID NO: 6) and cloned into the BamHI-SphI site of pMW20 (31) to express KlCTS1 expression by galactose-inducible / glucose-inhibitable S. a. Serevidia was placed under the control of the GAL10 promoter. The expression construct was transformed by S. a. Cerebizia was introduced into Δcts1 strain RG6947. In order to induce the production of KlCts1p, 2 ml from the culture medium 20 mg of uracil ml - After overnight growth at 3O ℃ in SD medium containing 1, 20 ml using each of the culture medium of 1 ml YPD, and 20 ml YPGal broth Was inoculated. After each culture was grown overnight with shaking at 30 ° C., spent culture medium was analyzed for cell morphology and chitinase production by microscope.

키티나제Chitinase 활성 측정 Active measurement

각각 4-메틸 움벨리페론 (4-MU)로 유도화된 1-4 GlcNAc 잔기의 키틴 올리고당을 기질로서 사용하였다: 4-메틸움벨리페릴 N-아세틸-β-D-키토트리오시드 (4MU-GlcNAc), 4-메틸움벨리페릴 N,N'-디아세틸-β-D-키토테트라오시드 (4MU-GlcNAc2), 4-메틸움벨리페릴 N,N',N"-트리아세틸-β-D-키토트리오시드 (4MU-GlcNAc3) 또는 4-메틸움벨리페릴 N,N',N",N'"-테트라아세틸-β-D-키토테트라오시드 (4MU-GlcNAc4) {(시그마-알드리치 코포레이션 (Sigma-Aldrich Corp., 미국 미주리주 세인트 루이스) 및 이엠디 바이오사이언시스 (EMD Biosciences, 미국 캘리포니아주 샌 디에고)}. 37℃에서 Genios 형광 미세적정판 판독기 (테칸 (Tecan, 미국 캘리포니아주 산 호세)) 및 340 nm/465 nm 여기/방출 필터를 사용하여 4-MU의 방출을 측정함으로써 키티나제 활성을 결정하였다. 96웰 흑색 미세적정판의 각각의 웰 내의 반응 혼합물은 100 ml이고, 50 mM 기질, 1X McIlvaine 버퍼 (상이한 실험에서 pH 범위는 4-7임) 및 5-10 ml의 샘플을 함유하였다. 초기 방출 속도를 기록하고, 효소 단위를 4-MU 방출 min-1의 pmol로서 계산하였다. 4-MU (시그마-알드리치 코포레이션)의 표준 곡선을 형광 단위로부터 전환을 위한 반응에 사용된 조건 하에 작성하였다.Chitin oligosaccharides of 1-4 GlcNAc residues each induced with 4-methyl umbelliferone (4-MU) were used as substrates: 4-methylumbelliferyl N-acetyl-β-D-chitotrioxide (4MU-GlcNAc). ), 4-methylumbeliferil N, N'-diacetyl-β-D-chitotetraoxide (4MU-GlcNAc 2 ), 4-methylumbeliferil N, N ', N "-triacetyl-β- D-chitotrioxide (4MU-GlcNAc 3 ) or 4-methylumbeliferyl N, N ', N ", N'"-tetraacetyl-β-D-chitotetraoxide (4MU-GlcNAc 4 ) {(sigma Aldrich Corporation (Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO) and EMD Biosciences (San Diego, CA, USA) .Genios fluorescence microtiter reader at 37 ° C (Tecan, CA, USA) Chitinase activity was determined by measuring the release of 4-MU using a primary acid jose)) and a 340 nm / 465 nm excitation / emission filter.Reaction horn in each well of a 96 well black microtiter plate The mixture was 100 ml and contained 50 mM substrate, 1 × McIlvaine buffer (pH range was 4-7 in different experiments) and 5-10 ml of sample, the initial release rate was recorded and the enzyme unit was 4-MU released. Calculated as pmol of min −1 A standard curve of 4-MU (Sigma-Aldrich Corporation) was prepared under the conditions used for the reaction for conversion from fluorescence units.

현미경microscope

약 1-2 OD600 단위의 세포를 수거하고, 얼음 상에서 1 ml의 2.5% (v/v) 글루타르알데히드 내에서 1시간 동안 고정시켰다. 세포를 물로 2회 세척하고, 약 100 ml 마운팅 (mouting) 배지 (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 0.5% N-프로필갈레이트, 80% 글리세롤) 내에 재현탁시켰다. 중격 (septum) 염색 실험에서, Calcofluor 화이트 (시그마-알드리치 코포레이션)를 마운팅 배지에 100 mg ml-1의 최종 농도로 첨가하였다. 세포를 광 위상 Normaski 영상화 또는 형광 DAPI 필터 세팅을 사용하여 Zeiss Axiovert 200M 현미경으로 관찰하였다.About 1-2 OD 600 units of cells were harvested and fixed for 1 hour in 1 ml of 2.5% (v / v) glutaraldehyde on ice. Cells were washed twice with water and resuspended in about 100 ml of mounting medium (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 0.5% N-propylgallate, 80% glycerol). In septum staining experiments, Calcofluor white (Sigma-Aldrich Corp.) was added to the mounting medium at a final concentration of 100 mg ml −1 . Cells were observed with a Zeiss Axiovert 200M microscope using optical phase Normaski imaging or fluorescent DAPI filter settings.

세포성 키틴 측정Cellular chitin measurement

세포를 KOH로 추출하고, 알칼리 불용성 물질 중 키틴을 문헌 (Bulik, D. A., et al. Eukaryot Cell 2:886-900 (2003))에 기재된 바와 같은 마이크로 모건-엘슨 (Morgan-Elson) 분석에 의해 정량하기 위해 키티나제에 의해 GlcNAc로 가수분해시켰다.The cells are extracted with KOH and the chitin in the alkali insoluble material is quantified by Micro Morgan-Elson assay as described in Boulk, DA, et al. Eukaryot Cell 2: 886-900 (2003). Hydrolyzed to GlcNAc by chitinase for this purpose.

실시예Example 2:  2: 케이K . . 락티스Lactis 키티나제Chitinase ( ( KlCts1pKlCts1p )의 확인 및 생화학적 특성화Identification and Biochemical Characterization

교차반응성 키틴-결합 도메인을 포함하는 천연 분비된 케이. 락티스 단백질을 확인하기 위해 케이. 락티스 GG799 소비된 배양 배지의 웨스턴 블로팅 분석에서 비. 서큘란스 Chi1A 키틴-결합 도메인 (α-CBD)에 대해 생성된 폴리클로날 항체를 사용하였다 (도 1). Naturally secreted K comprising a cross reactive chitin-binding domain. K to check lactis protein. B. in Western blotting assay of culture medium spent lactis GG799. Polyclonal antibodies generated against the circular Culran Chi1A chitin-binding domain (α-CBD) were used (FIG. 1).

10 ml의 농축되지 않은 케이. 락티스 GG799 소비된 배양 배지 (96시간 성장) 중의 분비된 단백질을 4-20% 폴리아크릴아미드 Tris-글리신 SDS 겔 상에서 분리시키고, 비. 서큘란스 키티나제 A1 키틴-결합 도메인에 대해 생성된 폴리클로날 항체를 사용한 웨스턴 블로팅에 의해 키틴-결합 도메인의 존재에 대해 스크리닝하였다 (레인 1). 분비된 단백질은 키틴 비드에 결합하였고, SDS-PAGE에 의한 분리 전에 2분 동안 비등시켜 SDS-PAGE 로딩 버퍼 내로 직접 용출시켰다 (레인 2).10 ml uncondensed K. Secreted proteins in lactis GG799 spent culture medium (96 hours growth) were separated on 4-20% polyacrylamide Tris-glycine SDS gel and b. Screening for the presence of chitin-binding domains by Western blotting using polyclonal antibodies generated against the circular Cultinase A1 chitin-binding domain (lane 1). Secreted protein was bound to chitin beads and boiled directly into SDS-PAGE loading buffer for 2 minutes before separation by SDS-PAGE (lane 2).

임의의 이들 단백질이 키틴에 결합할 수 있는지 시험하기 위해, 소비된 배양 배지를 키틴 비드와 혼합하고 1시간 동안 실온에서 회전시켰다. 키틴 비드를 물로 세척하고, 결합된 단백질을 비등시켜 SDS-PAGE 로딩 버퍼 내로 직접 용출시켰다. 웨스턴 블로팅은 85 kDa a-CBD 교차반응성 단백질만이 키틴에 결합할 수 있음을 나타냈다 (도 1, 레인 2). 상기 방식으로 키틴 비드로부터 직접 정제된 단백질을 N-말단 단백질 서열결정하여, 성숙 단백질의 처음 20개 아미노-말단 아미노산을 확인하였다 (FDINAKDNVAVYWGQASAAT) (서열 7). 서열 데이타베이스를 프로빙하기 위한 질문으로서 상기 아미노산 서열을 사용하는 tBLASTn 써치는 질문 서열에 정확하게 일치하고 에스. 세레비지아에 세포외 키티나제 Cts1p (ScCts1p)에 유의한 상동성을 갖는 번역을 갖는 부분 서열결정된 케이. 락티스 유전자를 확인하였다.To test if any of these proteins can bind to chitin, the spent culture medium was mixed with chitin beads and spun at room temperature for 1 hour. Chitin beads were washed with water, bound proteins were boiled and eluted directly into SDS-PAGE loading buffer. Western blotting showed that only 85 kDa a-CBD cross-reactive protein could bind chitin (FIG. 1, lane 2). Protein purified directly from chitin beads in this manner was N-terminal protein sequencing to identify the first 20 amino-terminal amino acids of the mature protein (FDINAKDNVAVYWGQASAAT) (SEQ ID NO: 7). The tBLASTn search using the amino acid sequence as a question for probing the sequence database is exactly identical to the question sequence. Partially sequenced K with translation having significant homology to the extracellular chitinase Cts1p (ScCts1p) in cerevisiae. The lactis gene was identified.

KlCTS1KlCTS1 클로닝Cloning 및 서열 분석 And sequence analysis

본 작업의 개시시에, 케이. 락티스 게놈의 서열은 아직 보고되지 않았다. 따라서, 서던 (Southern) 혼성화 및 앵커드 (anchored) PCR의 조합을 사용하여, tBLASTn 알고리즘을 이용한 데이타베이스 탐색에 의해 원래 확인된 부분 KlCTS1 서열 (상기 참조)의 나머지 부분을 클로닝하였다. KlCts1p 서열은 최근 보고된 케이. 락티스 게놈 서열 내의 케이. 락티스 ORF KLLA0C04730g의 번역 생성물과 동일하였다 (Dujon B., et al. Nature 430:35-44 (2004)).K at the beginning of this work. The sequence of the lactis genome has not been reported yet. Thus, a combination of Southern hybridization and anchored PCR was used to clone the remainder of the partial KlCTS1 sequence (see above) originally identified by database search using the tBLASTn algorithm. KlCts1p sequence was reported recently. K in the lactis genomic sequence. Same as the translation product of Lactis ORF KLLA0C04730g (Dujon B., et al. Nature 430: 35-44 (2004)).

KlCTS1은 SDS-PAGE에 의해 측정할 때 분자량이 85 kDa인 551개의 아미노산을 갖는 단백질을 코딩한다. KlCTS1p는 에스. 세레비지아에 Cts1p 키티나제와 53% 동일하고 82% 유사하고, 시그날 펩티드, 촉매 도메인, Ser/Thr 풍부 도메인 및 키틴-결합 도메인으로 구성된 유사한 모듈형 도메인 구성을 갖는다 (도 2A). Signal P 소프트웨어 (Nielson et al. Protein Eng. 10:1-6 (1997))는 A19 후에 절단된 시그날 펩티드의 존재를 예측하였다 (도 2A). 이는 F20에서 시작하는 정제된 분비된 KlCts1p로부터 결정된 아미노-말단 단백질 서열과 일치한다. 예측된 KlCts1p 촉매 도메인과 다른 키티나제의 도메인 사이의 아미노산 상동성은 KlCts1p가 키티나제 패밀리 18에 속함을 나타낸다 (도 2B). 추가로, SMART 도메인 예측 소프트웨어 (Letunic, I., et al. Nucl. Acids Res. 30:242-244 (2002) 및 Schultz, J., et al. PNAS 95: 5857-5864 (1998))는 6개의 보존된 시스테인 잔기를 포함하는 C-말단 타입 2 키틴-결합 도메인의 존재를 나타낸다 (도 2C).KlCTS1 encodes a protein with 551 amino acids having a molecular weight of 85 kDa as measured by SDS-PAGE. KlCTS1p S. Cerebizia is 53% identical to 82% similar to Cts1p chitinase and has a similar modular domain configuration consisting of signal peptide, catalytic domain, Ser / Thr rich domain and chitin-binding domain (FIG. 2A). Signal P software (Nielson et al. Protein Eng. 10: 1-6 (1997)) predicted the presence of signal peptide cleaved after A 19 (FIG. 2A). This is consistent with the amino-terminal protein sequence determined from purified secreted KlCts1p starting at F 20 . Amino acid homology between the predicted KlCts1p catalytic domain and the domains of other chitinases indicates that KlCts1p belongs to chitinase family 18 (FIG. 2B). In addition, SMART domain prediction software (Letunic, I., et al. Nucl.Acids Res. 30: 242-244 (2002) and Schultz, J., et al. PNAS 95: 5857-5864 (1998)) was 6 The presence of a C-terminal type 2 chitin-binding domain comprising two conserved cysteine residues is shown (FIG. 2C).

KlCts1p 및 에스. 세레비지아에 키티나제 (ScCts1p)의 촉매 특성을 비교하였다. 에스. 세레비지아에 Cts1p는 최적 산성 pH를 갖기 때문에 (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266:19758-19767 (1991)), KlCts1p의 기질 선호도를 규명하기 위해 pH 4.5를 초기에 선택하였다. 도 3B에 도시된 바와 같이, 두 효모로부터의 키티나제는 4MU-GlcNAc3 및 4MU-GlcNAc4 기질을 모두 가수분해한다. 그러나, 케이. 락티스 키티나제는 4MU-GlcNAc3보다 4MU-GlcNAc4를 선호하는 정도로 ScCts1p와 상이하다. 케이. 락티스 균주 GG799에 대해서도 균주 CBS2359 및 CBS683으로부터 분비된 키티나제에 대해 유사한 결과가 관찰되었다. 추가로, KlCts1p는 ScCts1p에 비해 약 0.5 pH 단위 더 알칼리성인 pH 4.5에서 최대 활성을 보였다 (도 3C).KlCts1p and S. The catalytic properties of chilease (ScCts1p) in cerevisiae were compared. s. Since Cts1p has an optimal acidic pH in Serevisiae (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266: 19758-19767 (1991)), pH 4.5 was initially set to determine substrate preference of KlCts1p. Selected. As shown in FIG. 3B, chitinases from both yeasts hydrolyze both 4MU-GlcNAc 3 and 4MU-GlcNAc 4 substrates. However, K. Lactis chitinase differs from ScCts1p to the extent that 4MU-GlcNAc 4 is preferred over 4MU-GlcNAc 3 . K. Similar results were observed for lactis strain GG799 against chitinases secreted from strains CBS2359 and CBS683. In addition, KlCts1p showed maximal activity at pH 4.5, which is about 0.5 pH units more alkaline than ScCts1p (FIG. 3C).

KlCts1pKlCts1p CBDCBD -키틴 친화도 분석-Chitin Affinity Analysis

KlCts1p 및 키틴 비드의 회합을 다양한 조건 하에 조사하였다. 도 4A는 KlCts1p의 키틴 회합이 5M NaCl 중에서 및 pH 3, pH 5 및 pH 10의 버퍼 중에서 안정함을 보여준다. 정상적으로 단백질을 변성시키는 조건인 8 M 우레아 중에서, 키틴-결합된 KlCts1p의 약 60%만이 키틴 비드로부터 해리되었다. 그러나, pH 12.3에서 20 mM NaOH 중에서 완전한 해리가 관찰되었다. 키틴-결합된 KlCts1p의 용출 프로필은 처음 2개의 분획 (공극 부피 포함)에서 등량의 단백질이 용출되었음을 밝혔고, 이는 KlCts1p-키틴 회합의 탈안정화가 20 mM NaOH 중에서 즉시 일어남을 제안한다 (도 4B). 놀랍게도, 상기 방식으로 용출된 KlCts1p는 키틴분해 활성을 보유하였다 (도 4C). 실제로, 키틴 결합 전 20 mM NaOH를 사용한 용출 후 키티나제 활성의 측정은 키티나제 활성의 거의 100%가 회복되었음을 보여주었다.Association of KlCts1p and chitin beads was investigated under various conditions. 4A shows that the chitin association of KlCts1p is stable in 5M NaCl and in buffers of pH 3, pH 5 and pH 10. Of the 8 M ureas, which are conditions that normally denature proteins, only about 60% of chitin-bound KlCts1p was dissociated from chitin beads. However, complete dissociation was observed in 20 mM NaOH at pH 12.3. The elution profile of chitin-bound KlCts1p revealed that an equivalent amount of protein was eluted in the first two fractions (including the pore volume), suggesting that destabilization of the KlCts1p-chitin association occurred immediately in 20 mM NaOH (FIG. 4B). Surprisingly, KlCts1p eluted in this manner retained chitinase activity (FIG. 4C). Indeed, measurement of chitinase activity after elution with 20 mM NaOH prior to chitin binding showed that almost 100% of the chitinase activity was restored.

KlCts1p CBD가 i) KlCts1p 촉매 도메인에 독립적으로; 및 ii) 이종 발현된 단백질에 대한 친화도 태그로서 기능할 수 있는지 결정하기 위해, KlCts1p의 아미노산 470-551로부터 유래된 CBD (KlCBD)에 대한 C-말단 융합체를 함유하는 인간 혈청 알부민 (HSA)을 케이. 락티스로부터 분비시켰다. 비교를 위해, HSA를 또한 비. 서큘란스 키티나제 A1 타입 3 CBD (BcCBD)에 융합시켜 동일한 방식으로 케이. 락티스로부터 분비시켰다. CBD-융합 단백질은 실시예 1에 기재된 바와 같이 키틴 비드에 결합시켰고, 20 mM NaOH의 존재 하에 그의 키틴 친화도를 결정하였다. 도 4D는 HSA-KlCBD 융합 단백질은 20 mM NaOH 중에서 키틴 비드로부터 완전히 해리된 반면, HSA-BcCBD 융합 단백질은 20 mM NaOH로 광범하게 세척한 후에도 키틴에 결합된 상태로 유지되었음을 보여준다. 이들 결과는 KlCBD가 KlCts1p 촉매 도메인에 독립적으로 기능하고, 20 mM NaOH 중에서 키틴으로부터 그의 해리는 고유 특성임을 나타낸다. 또한, 상기 데이타는 KlCBD가 호알칼리성 또는 알칼리 내성 단백질의 정제 또는 가역적 키틴-고정을 위한 용출가능한 친화도 태그로서 사용될 수 있는 가능성을 제기한다. KlCts1p CBD is i) independent of the KlCts1p catalytic domain; And ii) human serum albumin (HSA) containing a C-terminal fusion to CBD (KlCBD) derived from amino acids 470-551 of KlCts1p to determine if it can function as an affinity tag for a heterologously expressed protein. K. Secreted from lactis. For comparison, also HSA rain. K. in the same manner by fusion to Cercurans chitinase A1 type 3 CBD (BcCBD). Secreted from lactis. The CBD-fusion protein was bound to chitin beads as described in Example 1 and its chitin affinity was determined in the presence of 20 mM NaOH. 4D shows that HSA-KlCBD fusion protein completely dissociates from chitin beads in 20 mM NaOH, while HSA-BcCBD fusion protein remained bound to chitin even after extensive washing with 20 mM NaOH. These results indicate that KlCBD functions independently of the KlCts1p catalytic domain and its dissociation from chitin in 20 mM NaOH is a unique property. The data also raise the possibility that KlCBD can be used as an elutable affinity tag for the purification or reversible chitin-fixation of alkaline or alkali resistant proteins.

KlCTS1KlCTS1 의 파괴Destruction of

케이. 락티스에서 KlCts1p의 생체내 기능을 조사하기 위해, KlCTS1 대립유전자를 반수체 (haploid) 세포 내에서 파괴시켰다. PCR 기반 방법을 사용하여 재료 및 방법에서 설명한 바와 같은 카나마이신 선택가능 마커 카세트를 포함하는 DNA 파괴 단편을 조립하였다. 상기 단편을 사용하여 케이. 락티스 세포를 G418 내성으로 형질전환시켰다. 형질전환체는 KlCTS1 로커스에서 파괴 DNA 단편을 통합한 것에 대해 전-세포 PCR에 의해 스크리닝하였다. 시험된 20개의 콜로니 중에서, 2개의 콜로니가 파괴 DNA 단편을 정확하게 통합하였고 (데이타 비제시), 이는 KlCTS1이 케이. 락티스의 생존성에 필수적이지 않음을 나타낸다. 추가로, 케이. 락티스 Dcts1 세포는 소비된 배양 배지에서 KlCts1p의 부재 (도 5A) 및 키틴분해 활성 (도 3A)에 의해 입증되는 바와 같이 키티나제를 분비하지 않는다.K. To investigate the in vivo function of KlCts1p in Lactis, KlCTS1 allele was disrupted in haploid cells. PCR based methods were used to assemble DNA disruption fragments comprising the kanamycin selectable marker cassette as described in Materials and Methods. K using the fragment. Lactis cells were transformed with G418 resistance. Transformants were screened by whole-cell PCR for incorporation of disruption DNA fragments at the KlCTS1 locus. Of the 20 colonies tested, two colonies correctly integrated the destructive DNA fragments (data not shown), which resulted in KlCTS1 k. Not essential for the viability of lactis. In addition, K. Lactis Dcts1 cells do not secrete chitinase in the spent culture medium, as evidenced by the absence of KlCts1p (FIG. 5A) and chitinase activity (FIG. 3A).

케이. 락티스 야생형 (GG799) 및 Δcts1 세포의 성장 및 세포 형태를 조사하였다. YPD 배지에서, Δcts1 균주는 짧은 초음파 처리시 단일 세포로 쉽게 분산되는 느슨하게 응집된 세포의 작은 클러스터로서 성장하였다. 키틴-결합 염료 Calcofluor 화이트로 염색된 세포의 형광 현미경은 Δcts1 세포가 그들의 중격을 통해 연결됨을 보여주었고 (도 5B, 우측 패널), 이는 이들 세포가 세포질 분열 동안 중격 키틴을 분해할 수 없음을 제시한다. 에스. 세레비지아에 Δcts1 세포에서 유사한 표현형이 관찰되었다 (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266:19758-19767 (1991)). 따라서, 에스. 세레비지아에 Δcts1 세포에 정상적인 세포 분리를 회복시키는 KlCTS1의 능력을 시험하였다. KlCTS1를 에스. 세레비지아에 발현 벡터의 GAL10 갈락토스-유도가능 프로모터의 제어 하에 놓았다. KlCTS1을 발현하는 에스. 세레비지아에 Dcts1 세포는 갈락토스 함유 배지 내에서 KlCts1p를 분비하고 (도 6A), 세포 응집체를 형성하지 않는다 (도 6B). 함께 검토하면 상기 테이타는 KlCTS1 및 ScCTS1이 중격 키틴의 분해를 용이하게 함으로써 세포 분리에 참여하는 것으로 추정되는 기능상 동등한 단백질을 코딩함을 제시한다.K. The growth and cell morphology of Lactis wild type (GG799) and Δcts1 cells were investigated. In YPD medium, the Δcts1 strain grew as a small cluster of loosely aggregated cells that readily disperse into single cells upon short sonication. Fluorescence microscopy of cells stained with the chitin-binding dye Calcofluor white showed that Δcts1 cells were linked through their septum (FIG. 5B, right panel), suggesting that these cells were unable to degrade septal chitin during cytoplasmic division. . s. Similar phenotypes were observed in Δcts1 cells in Serevisia (Kuranda, M., et al. J. Biol. Chem. 266: 19758-19767 (1991)). Thus, S. The ability of KlCTS1 to restore normal cell segregation to Δcts1 cells in Serevisiae was tested. KlCTS1 S. Serevisiae were placed under the control of the GAL10 galactose-inducible promoter of the expression vector. S. expressing KlCTS1. Dcts1 cells in cerevisiae secrete KlCts1p in galactose containing medium (FIG. 6A) and do not form cell aggregates (FIG. 6B). Taken together, the data suggest that KlCTS1 and ScCTS1 encode functionally equivalent proteins that are believed to participate in cell separation by facilitating the degradation of septum chitin.

케이K . . 락티스Lactis 키티나제Chitinase -결손 돌연변이체의 특성화Characterization of Deletion Mutants

Δcts1 세포의 고 배양 밀도로 성장하는 능력을 조사하였다. 케이. 락티스 Δcts1 세포와 관련된 응집 표현형은 600 nm에서의 흡광도 (OD600)에 의한 세포 밀도의 측정치를 야생형 세포의 65% 미만으로 왜곡시켰다. 그러나, 48시간 성장시킨 야생형 및 Δcts1 세포의 배양액은 거의 동일한 건조 중량의 세포를 생산하였다. 추가로, 총 세포성 키틴은 2가지 균주 사이에 유의하게 상이하지 않았다. 균주 GG799는 세포성 키틴의 KOH 추출 및 키티나제에 의한 가수분해시 21.8±1.9 nmole GlcNAc/mg 건조 세포를 생산하였고, Δcts1 균주는 20.8±1.0 nmole GlcNAc/mg 건조 세포를 생산하였다. 따라서, 그의 온건한 성장 표현형에도 불구하고, Δcts1 세포는 여전히 야생형 세포와 동일한 배양액 중 세포 밀도를 달성할 수 있고, 이는 상기 균주 배경이 CBD-태깅된 단백질의 상업적 생산에 적합함을 시사한다.The ability to grow to high culture density of Δcts1 cells was investigated. K. Aggregation phenotypes associated with lactis Δcts1 cells distorted measurements of cell density by absorbance at 600 nm (OD 600 ) to less than 65% of wild type cells. However, cultures of wild-type and Δcts1 cells grown for 48 hours produced cells of approximately the same dry weight. In addition, total cellular chitin was not significantly different between the two strains. Strain GG799 produced 21.8 ± 1.9 nmole GlcNAc / mg dry cells upon KOH extraction of cellular chitin and hydrolysis by chitinase, and the Δcts1 strain produced 20.8 ± 1.0 nmole GlcNAc / mg dry cells. Thus, despite its moderate growth phenotype, Δcts1 cells can still achieve cell density in the same culture as wild type cells, suggesting that the strain background is suitable for commercial production of CBD-tagged proteins.

실시예Example 3:  3: pGBN2pGBN2 -- HSAHSA -- KlCBDKlCBD 의 제제Formulation

KlCts1p의 CBD 및 인간 혈청 알부민 (HSA) 사이의 융합체를 생성하기 위해서, 프라이머 5'-GGAAGATCTGACTCCTGGGCTGTTACAAGA-3' (BglII 부위는 밑줄로 표시함) (서열 8) 및 5'-ATAAGAATGCGGCCGCCTAGAAGACGACGTCGGGTTTCAAATA-3' (NotI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 9)를 사용하여 Deep Vent™ DNA 폴리머라제 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)를 사용하여 KlCts1p의 C-말단 81개 아미노산을 코딩하는 DNA 단편을 증폭시켰다. KlCts1p-CBD 단편을 케이. 락티스 통합 발현 플라스미드 pGBN2 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)의 BglII-NotI 부위 내로 클로닝시켜 pGBN2-KlCBD를 생산하였다. HSA는 프라이머 5'-CCGCTCGAGAAAAGAGATGCACACAAGAGTGAGGTTGCT-3' (XhoI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 10) 및 5'-CGCGGATCCTAAGCCTAAGGCAGCTTGACTTGC-3' (BamHI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 11)을 사용하여 증폭시키고, pGBN2-KlCBD의 XhoI-BglII 부위 내로 클로닝시켰다. 케이. 락티스 게놈에 통합될 때, 생성되는 발현 구성체는 에스. 세레비지아에 a-메이팅 인자 프리-프로 분비 리더 (pGBN2에 존재), HSA 및 KlCBD로 구성된 단일 폴리펩티드를 생산한다.To generate a fusion between CBD of KlCts1p and human serum albumin (HSA), primers 5'-GGA AGATCT GACTCCTGGGCTGTTACAAGA-3 '(BglII sites are underlined) (SEQ ID NO: 8) and 5'-ATAAGAAT GCGGCCGC CTAGAAGACGACGTCGGGTTTCAAATA-3 (NotI sites are underlined) (SEQ ID NO: 9) to amplify DNA fragments encoding the C-terminal 81 amino acids of KlCts1p using Deep Vent ™ DNA polymerase (New England Biolabs, Inc.). I was. KlCts1p-CBD fragment. PGBN2-KlCBD was produced by cloning into the BglII-NotI site of the lactis integrated expression plasmid pGBN2 (New England Biolabs, Inc.). HSA uses primers 5'-CCG CTCGAG AAAAGAGATGCACACAAGAGTGAGGTTGCT-3 '(SEQ ID NO: underlined) (SEQ ID NO: 10) and 5'-CGC GGATCC TAAGCCTAAGGCAGCTTGACTTGC-3' (SEQ ID NO: 11) (SEQ ID NO: 11) And amplified and cloned into the XhoI-BglII site of pGBN2-KlCBD. K. When integrated into the lactis genome, the resulting expression construct is S. aureus. Cerebizia produces a single polypeptide consisting of the a-mate factor pre-pro secretion leader (present in pGBN2), HSA and KlCBD.

비. 서큘란스 키티나제 A1로부터 유래된 카르복시-말단 타입 3 CBD (BcCBD)를 함유하는 HSA를 생산하는 대조 구성체를 유사한 방식으로 조립하였다. 프라이머 5'-GGAAGATCTACGACAAATCCTGGTGTATCCGCT-3' (BglII 부위는 밑줄로 표시함) (서열 12) 및 5'-ATAAGAATGCGGCCGCTTATTGAAGCTGCCACAAGGCAGGAAC-3' (NotI 부위는 밑줄로 표시함) (서열 13)을 사용하여 pTYB1 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)로부터의 BcCBD를 PCR 증폭시켰다. 증폭 산물을 pGBN2의 BglII-NotI 부위 내로 클로닝하여 pGBN2-BcCBD를 생성하였다. HSA를 증폭하여, 상기한 바와 같이 pGBN2-BcCBD의 XhoI-BglII 부위 내로 클로닝하였다.ratio. A control construct that produced HSA containing carboxy-terminal type 3 CBD (BcCBD) derived from circular curinase A1 was assembled in a similar manner. PTYB1 using primers 5'-GGA AGATCT ACGACAAATCCTGGTGTATCCGCT-3 '(SEQ ID NO: 12) (SEQ ID NO: 12) and 5'-ATAAGAAT GCGGCCGC TTATTGAAGCTGCCACAAGGCAGGAAC-3' (SEQ ID NO :) (SEQ ID NO: 13) BcCBD from (New England Biolabs, Inc.) was PCR amplified. The amplification product was cloned into the BglII-NotI site of pGBN2 to generate pGBN2-BcCBD. HSA was amplified and cloned into the XhoI-BglII site of pGBN2-BcCBD as described above.

실시예Example 4:  4: 케이K . . 락티스Lactis Δ Δ cts1cts1 세포에서  In the cell HSAHSA -- CBDCBD 의 생산 및 분비Production and secretion

벡터 pGBN2-HSA-KlCBD (5 ㎍)를 SacII로 선형화시키고, 이를 사용하여 케이. 락티스 Δcts1 세포를 전기천공에 의해 형질전환시켰다. 형질전환체는 3O℃에서 4일 동안 성장시켜 5 mM 아세트아미드를 함유하는 효모 탄소 베이스 한천 배지 (Difco™, 벡톤 디킨슨 (Becton Dickinson, 미국 뉴저지주 프랭클린 레이크스)) 상에서 선택하였다. 개별 형질전환체를 사용하여 2 ml YPD (1% 효모 추출물, 2% 펩톤, 2% 글루코스) 배양을 개시하여 30℃에서 철야 성장시켰다. 철야 배양액의 1:100 희석액을 사용하여 2 ml YPGal (1% 효모 추출물, 2% 펩톤, 2% 갈락토스) 배양액에 접종하였다. 배양액을 30℃에서 48시간 동안 진탕하면서 인큐베이팅하였다. 소비된 배양 배지는 세포를 제거하기 위해 15,800 X g에서 2분 동안 1 ml의 배양액의 미량원심분리에 의해 제조하였다. 청정화시킨 소비된 배양 배지의 20 ml 분취액을 새 튜브에 옮기고, 10 ml의 3X 단백질 로딩 버퍼와 혼합하고, 10분 동안 95℃에서 가열하였다. 20 ml의 분취액을 10-20% Tris-글리신 폴리아크릴아미드 겔 상에서 용해시키고, 분비된 HSA-KlCBD 융합 단백질을 쿠마시 (Coomassie) 염색에 의해 검출하였다. Vector pGBN2-HSA-KlCBD (5 μg) was linearized with SacII and used K. Lactis Δcts1 cells were transformed by electroporation. Transformants were grown for 4 days at 30 ° C. and selected on yeast carbon based agar medium containing 5 mM acetamide (Difco ™, Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ). Individual transformants were used to initiate 2 ml YPD (1% yeast extract, 2% peptone, 2% glucose) incubation and grown overnight at 30 ° C. A 1: 100 dilution of overnight culture was used to inoculate 2 ml YPGal (1% yeast extract, 2% peptone, 2% galactose) culture. Cultures were incubated with shaking at 30 ° C. for 48 hours. Spent culture medium was prepared by microcentrifugation of 1 ml of culture for 2 minutes at 15,800 × g to remove cells. 20 ml aliquots of clarified spent culture medium were transferred to a new tube, mixed with 10 ml of 3 × protein loading buffer and heated at 95 ° C. for 10 minutes. 20 ml aliquots were dissolved on a 10-20% Tris-glycine polyacrylamide gel and the secreted HSA-KlCBD fusion protein was detected by Coomassie staining.

실시예Example 5: 키틴  5: chitin 비드를Bead 사용한  Used HSAHSA -- KlCBDKlCBD 의 정제Tablets

융합 단백질의 키틴에 대한 고정에 의해 분비된 HSA-KlCBD를 단리하기 위해, 통합된 HSA-KlCBD 발현 단편 (상기 참조)을 보유하는 케이. 락티스 Dcts1 세포를 20 ml의 YPD 배지에서 96시간 성장시켰다. 세포를 원심분리에 의해 배양액으로부터 제거하고, 소비된 배지를 1 ml의 물로 세척한 키틴 비드 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)를 포함하는 새 튜브에 옮기고 부드럽게 회전시키면서 1시간 동안 실온에서 인큐베이팅하였다. 키틴 비드를 원심분리에 의해 수거하고, 10 ml의 물로 세척하고, 1 ml의 물에 재현탁시켰다. 고정된 HSA-KlCBD는 SDS 샘플 버퍼 중에서 ~50 ml 부피의 단백질-결합된 키틴 비드를 2분 동안 비등시켜 용출시킨 후, 2분 동안 미량원심분리시켜 키틴 비드를 제거하였다. 상등액 중의 용출된 HSA-KlCBD는 SDS-PAGE 및 쿠마시 염색에 의해, 또는 a-CBD 또는 a-HSA 항체를 사용한 웨스턴 분석에 의해 가시화시켰다. 추가로, HSA-KlCBD는 컬럼 상에 5 ml의 20 mM NaOH를 통과시켜 키틴 비드로부터 용출시킬 수 있다. 상기 방식으로 생산된 HSA에는 우연히 키틴에 결합하거나 키틴을 분해시키는 내인성 케이. 락티스 단백질이 존재하지 않는다.K. carrying an integrated HSA-KlCBD expression fragment (see above) to isolate HSA-KlCBD secreted by immobilization to chitin of the fusion protein. Lactis Dcts1 cells were grown 96 hours in 20 ml of YPD medium. The cells were removed from the culture by centrifugation and the spent medium was transferred to a new tube containing chitin beads (New England Biolabs, Inc.) washed with 1 ml of water and incubated for 1 hour at room temperature with gentle rotation. Chitin beads were collected by centrifugation, washed with 10 ml of water and resuspended in 1 ml of water. Immobilized HSA-KlCBD was eluted by boiling ˜50 ml volume of protein-bound chitin beads for 2 minutes in SDS sample buffer, followed by microcentrifugation for 2 minutes to remove chitin beads. Eluted HSA-KlCBD in the supernatant was visualized by SDS-PAGE and Coomassie staining or by Western analysis using a-CBD or a-HSA antibody. In addition, HSA-KlCBD can be eluted from chitin beads by passing 5 ml of 20 mM NaOH on the column. HSA produced in this manner includes endogenous K. which inadvertently binds to or degrades chitin. There is no lactis protein.

실시예Example 6: 자화된 키틴  6: magnetized chitin 비드를Bead 사용하는  using HSAHSA -- KlCBDKlCBD 의 농축Enrichment of

배양 성장의 다양한 단계 동안 CBD-태깅된 단백질과 자기 키틴 비드의 회합을 입증하기 위해 CBD-태깅된 인간 혈청 알부민 (HSA-CBD)을 사용하였다 (도 8 참조). 케이. 락티스 균주 GG799 Δcts1PCKl3의 4개의 25 ml YPGal (1% 효모 추출물, 2% 펩톤 및 2% 갈락토스) 배양액을 24시간 동안 3O℃에서 성장시킨 2 ml 출발 배양액 100 ml으로 접종하였다. CBD-tagged human serum albumin (HSA-CBD) was used to demonstrate the association of CBD-tagged proteins with magnetic chitin beads during various stages of culture growth (see FIG. 8). K. Four 25 ml YPGal (1% yeast extract, 2% peptone and 2% galactose) cultures of Lactis strain GG799 Δcts1PCKl3 were inoculated with 100 ml of 2 ml starting culture grown at 30 ° C. for 24 hours.

배양액 1: 접종 전에, 오토클레이빙에 의해 20분 동안 멸균시킨 1 ml의 침강된 키틴 자기 비드를 배양 배지에 첨가하였다. 이어서, 배양액을 ~300 r.p.m에서 진탕하면서 72시간 동안 30℃에서 인큐베이팅하였다.Culture 1: Prior to inoculation, 1 ml of precipitated chitin magnetic beads sterilized for 20 minutes by autoclaving was added to the culture medium. The cultures were then incubated at 30 ° C. for 72 hours with shaking at ˜300 r.p.m.

배양액 2: 24시간 성장 시에, 1 ml의 멸균 자기 키틴 비드를 배양 배지에 첨가하였다. 배양액을 추가로 ~300 r.p.m에서 진탕하면서 48시간 (총 72시간) 동안 30℃에서 인큐베이팅하였다.Culture 2: At 24 h growth, 1 ml of sterile magnetic chitin beads were added to the culture medium. Cultures were further incubated at 30 ° C. for 48 hours (72 hours total) with shaking at ˜300 r.p.m.

배양액 3: 72시간 후, 1 ml의 키틴 자기 비드를 제3 배양액에 첨가한 후, 실온에서 1시간 동안 부드럽게 진탕하였다.Culture 3: After 72 hours, 1 ml of chitin magnetic beads were added to the third culture, followed by gentle shaking for 1 hour at room temperature.

배양액 4: 5000 r.p.m.에서 5분 동안 원심분리에 의해 제4 배양액으로부터 세포를 제거한 후, 청정화시킨 소비된 배양 배지에 1 ml의 자기 키틴 비드를 첨가하고, 이어서 실온에서 1시간 동안 부드럽게 진탕하였다.Culture 4: After removing cells from the fourth culture by centrifugation for 5 minutes at 5000 r.p.m., 1 ml of magnetic chitin beads were added to the clarified spent culture medium, followed by gentle shaking at room temperature for 1 hour.

각각의 배양액을 50 ml의 마개가 있는 표준 실험실 튜브에 따라냈다. 자기 비드는 튜브를 30초 동안 50 ml 자기 장치 (도 9) 내에 삽입한 후 상등액을 따라내어 수거하였다. 이어서, 튜브를 자기장으로부터 제거하고, 자기 키틴 입자의 펠렛을 40 ml의 물로 세척하고 자기장에서 재단리하였다. 상기 세척 과정을 총 3회 반복한 후, 비드를 4개의 스크류 마개가 있는 미세원심분리관에 옮겼다. 결합된 HSA-CBD를 용출시키기 위해, 각각의 튜브 내의 비드를 디티오트레이톨을 함유하는 250 ml의 3X 단백질 로딩 버퍼 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)에 현탁시키고, 5분 동안 98℃에서 가열하였다. 5 ml의 각각의 샘플 내의 용출된 단백질을 10-20% SDS-PAGE 겔에서 분리시키고, 쿠마시 염색으로 가시화시켰다 (도 8). 용출된 HSA-CBD가 각각의 샘플에서 관찰되었고, 이는 자기 키틴 비드가 배양액의 성장 동안 또는 성장 후에 CBD-태깅된 단백질을 성공적으로 포획하였음을 나타낸다. 각각의 배양액 내의 포획된 HSA-CBD의 수율은 4 mg L-1로 추정되었다.Each culture was poured into a standard laboratory tube with 50 ml stopper. Magnetic beads were collected by draining the supernatant after inserting the tube into a 50 ml magnetic device (FIG. 9) for 30 seconds. The tube was then removed from the magnetic field and the pellets of magnetic chitin particles were washed with 40 ml of water and cut off in the magnetic field. After the washing process was repeated three times in total, the beads were transferred to a microcentrifuge tube with four screw caps. To elute bound HSA-CBD, the beads in each tube were suspended in 250 ml 3X protein loading buffer (New England Biolabs, Inc.) containing dithiothritol and heated at 98 ° C. for 5 minutes. It was. Eluted protein in 5 ml of each sample was separated on a 10-20% SDS-PAGE gel and visualized by Coomassie staining (FIG. 8). Eluted HSA-CBD was observed in each sample, indicating that magnetic chitin beads successfully captured CBD-tagged proteins during or after growth of the culture. The yield of HSA-CBD captured in each culture was estimated to be 4 mg L-1.

실시예Example 7: 분비된  7: secreted GluCGluC -- CBDCBD 단백질을 농축하기 위한 자화된 키틴  Magnetized Chitin for Concentrating Proteins 비드의Bead 사용 use

배양 배지로부터 CBD 융합 단백질을 농축시키는 자화된 비드의 능력을 시험하기 위해, 융합 단백질 (GluC-CBD, 여기서 GluC는 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus)로부터의 엔도프로테인 (endoprotein)임)을 코딩하는 DNA로 형질전환된 바실러스 서큘란스의 20 ml 철야 배양액을 125 ml 플라스크 내에서 성장시켰다. GluC를 코딩하는 DNA를 비. 서큘란스 CBD를 포함하는 플라스미드 pGNB5 내로 삽입하였다. 전능성 세포의 형질전환은 표준 기술을 사용하여 달성하였다 (Harwood and Cutting, Molecular Biological Methods, ed. John Wiley & Sons Ltd., New York, NY, pp. 33-35, 67, 1990). 비교를 위해, 4개의 배양액을 성장시켰는데, 하나는 GluC 엔도프로테아제를 발현하는 플라스미드를 포함하고, 3개는 융합 단백질 (GluC-CBD)에 대한 플라스미드를 포함하였다. 모든 실험에 대해, 5% 비드 부피를 배양액에 첨가하였다. 대조군으로서, 비특이적 결합을 조사하기 위해 GluC 구성체를 함유하는 배양액을 자기 비드의 존재 하에 철야 성장시켰다 (도 12, 레인 2). 인큐베이션 시간이 결합 능력에 영향을 주는지를 조사하기 위해, 자기 비드를 3개의 GluC-CBD 배양액에 상이한 시점에 첨가하였다. 배양액 1은 전체 성장 사이클 동안 비드의 존재 하에 진탕하면서 37℃에서 철야 성장시켰다 (도 12, 레인 3). 배양액 2의 경우, 자기 비드를 37℃에서 16시간 성장시킨 후 첨가하고, 진탕하면서 37℃에서 1시간 동안 인큐베이팅시켰다 (도 12, 레인 4). 배양액 3은 진탕하면서 37℃에서 철야 성장시키고, 세포는 원심분리 (10,000 rpm, 10분 동안)에 의해 제거하였다. 자기 비드를 상등액에 첨가하고, 실온에서 1시간 동안 진탕하면서 인큐베이팅하였다 (도 12, 레인 5). 모든 경우에, 비드는 자기 분리 랙 (뉴 잉글랜드 바이오랩스, 인크.)을 사용하여 수거하고, 10 ml LB 브로쓰로 3회, 이어서 10 ml의 1M NaCl로 2회 세척하였다. 비드를 1 ml의 1M NaCl에 현탁시키고, 1.5 ml 에펜도르프 튜브에 옮기고, 1분 동안 10,000 rpm에서 원심분리시켜 액체를 제거하였다. 비드를 DTT를 갖는 100 ml 3X SDS 샘플 버퍼에 현탁시키고, 5분 동안 비등시켜 단백질을 제거하였다. 비드는 10,000 rpm에서 2분 동안 원심분리시켜 버퍼로부터 분리하였다. 샘플을 10-20% Tricine 겔 상에서 분석하고, 웨스턴 블로트에 의해 PVDF 멤브레인 상으로 전달하고, 쿠마시 블루로 염색하였다. 용출된 단백질의 정체는 N-말단 서열결정에 의해 확인하였다. 그 결과는 분비된 GluC-CBD 융합 단백질이 자기 키틴 비드에 의해 결합된 주요 단백질이고, SDS 샘플 버퍼 중에서 비등시킴으로써 효율적으로 용출될 수 있음을 나타낸다. 그 결과는 또한 비드가 그들의 효율을 변경시키지 않으면서 실험 동안 임의의 지점에서 첨가될 수 있음을 보여준다.To test the ability of magnetized beads to concentrate CBD fusion proteins from the culture medium, coding for fusion proteins (GluC-CBD, where GluC is an endoprotein from Staphylococcus aureus) 20 ml overnight cultures of Bacillus Circus transformed with the DNA to grow were grown in 125 ml flasks. Rain the DNA encoding GluC. Insertion was made into plasmid pGNB5 containing the circular CBD. Transformation of pluripotent cells was achieved using standard techniques (Harwood and Cutting, Molecular Biological Methods, ed. John Wiley & Sons Ltd., New York, NY, pp. 33-35, 67, 1990). For comparison, four cultures were grown, one containing plasmids expressing GluC endoprotease and three containing plasmids for fusion protein (GluC-CBD). For all experiments, 5% bead volume was added to the culture. As a control, cultures containing GluC constructs were grown overnight in the presence of magnetic beads to investigate nonspecific binding (FIG. 12, lane 2). To investigate if incubation time affects binding capacity, magnetic beads were added to three GluC-CBD cultures at different time points. Culture 1 was grown overnight at 37 ° C. with shaking in the presence of beads during the entire growth cycle (FIG. 12, lane 3). For culture 2, magnetic beads were grown after 16 hours at 37 ° C. and added and incubated for 1 hour at 37 ° C. with shaking (FIG. 12, lane 4). Culture 3 was grown overnight at 37 ° C. with shaking, and cells were removed by centrifugation (10,000 rpm, for 10 minutes). Magnetic beads were added to the supernatant and incubated with shaking for 1 hour at room temperature (FIG. 12, lane 5). In all cases, the beads were collected using a magnetic separation rack (New England Biolabs, Inc.) and washed three times with 10 ml LB broth and then twice with 10 ml of 1 M NaCl. The beads were suspended in 1 ml of 1M NaCl, transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube and centrifuged at 10,000 rpm for 1 minute to remove the liquid. Beads were suspended in 100 ml 3X SDS sample buffer with DTT and boiled for 5 minutes to remove protein. Beads were separated from the buffer by centrifugation at 10,000 rpm for 2 minutes. Samples were analyzed on 10-20% Tricine gels, transferred onto PVDF membrane by western blot and stained with Coomassie Blue. The identity of the eluted protein was confirmed by N-terminal sequencing. The results indicate that the secreted GluC-CBD fusion protein is the major protein bound by magnetic chitin beads and can be eluted efficiently by boiling in SDS sample buffer. The results also show that the beads can be added at any point during the experiment without changing their efficiency.

실시예Example 8:  8: 루시퍼라제의Luciferase 생산 및 키틴  Production and chitin 비드로부터From beads 그의 용출 His dissolution

야생형 케이. 락티스 CBD를 코딩하는 유전자를 벡터 pKLAC1의 NotI/StuI 제한 부위 내로 클로닝하여 벡터 pKLAC1-KlCBD를 생성시켰다. 이어서, Gaussia 루시퍼라제 (GLuc)를 코딩하는 유전자를 벡터 pKLAC1-KlCBD의 XhoI/NotI 제한 부위 내로 클로닝하여, 벡터 유래 분비 시그날을 갖는 N-말단 융합체 및 KlCBD 유전자를 갖는 C-말단 융합체를 생성시켰다. 상기 구성체를 선형화시키고, 케이. 락티스 전능성 세포 내로 형질전환시켰다. GLuc-KlCDB를 분비하는 케이. 락티스 세포로부터 얻은 1 리터의 소비된 배양 배지를 20 ml 베드 부피의 키틴 비드와 1시간 동안 실온에서 혼합하였다. 키틴 비드를 컬럼 내에 붓고, 후속적으로 10 컬럼 부피 (200 ml)의 물로 세척하였다. 결합된 단백질은 20 mM NaOH로 용출시켰다. 4 ml 용출 분획을, 컬럼으로부터 도입할 때 용리액을 중화시키도록 1 ml 1M Tris-Cl pH 7.5를 함유하는 튜브 내에 수집하였다. 25 마이크로리터의 각각의 용출된 분획의 40배 희석액을 루시퍼라제 활성 (RLU (상대 광 단위)로 표현됨)에 대해 분석하였다. 도 13은 활성 GLuc가 분획 2 내지 10에서 용출되었고, 분획 3, 4 및 5에서 최고 활성이 발견되었음을 보여준다. Wild type K. The gene encoding Lactis CBD was cloned into the NotI / StuI restriction site of vector pKLAC1 to generate vector pKLAC1-KlCBD. The gene encoding Gaussia luciferase (GLuc) was then cloned into the XhoI / NotI restriction site of the vector pKLAC1-KlCBD to produce an N-terminal fusion with the vector-derived secretion signal and a C-terminal fusion with the KlCBD gene. Linearize the constructs; Transformed into lactis pluripotent cells. K secreting GLuc-KlCDB. One liter of spent culture medium obtained from lactis cells was mixed with 20 ml bed volume of chitin beads for 1 hour at room temperature. Chitin beads were poured into the column and subsequently washed with 10 column volumes (200 ml) of water. The bound protein was eluted with 20 mM NaOH. A 4 ml elution fraction was collected in a tube containing 1 ml 1M Tris-Cl pH 7.5 to neutralize the eluent when introduced from the column. A 40-fold dilution of each eluted fraction of 25 microliters was analyzed for luciferase activity (expressed in RLU (relative light units)). 13 shows that active GLuc eluted in fractions 2 to 10 and the highest activity was found in fractions 3, 4 and 5.

<110> New England Biolabs, Inc. Taron, Christopher H. Colussi, Paul H. <120> Methods and Compositions for Concentrating Secreted Recombinant Protein <130> NEB-247-PKR <150> 60/690,470 <151> 2005-06-14 <150> PCT/US2005/035697 <151> 2005-10-03 <150> 60/616,420 <151> 2004-10-06 <160> 20 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 98 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 1 ccagtaatgc aactatcaat cattgtgtta aactggtcac cagaaataca agatatcaaa 60 aattactaat actaccataa gccatcatca tatcgaag 98 <210> 2 <211> 104 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 2 ccaaactagc gtatccggtt ggattattgt tttcgatatc gaaatcgaaa ccatcgacga 60 cagcagtgtc gaatggtctt tccccggggt gggcgaagaa ctcc 104 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 3 gggcacaaca atggcagg 18 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 4 gcctctccac ccaagcggc 19 <210> 5 <211> 36 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 5 ggcggatccg ccaccatgtt tcaccctcgt ttactt 36 <210> 6 <211> 34 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 6 acatgcatgc ctagaagacg acgtcgggtt tcaa 34 <210> 7 <211> 20 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 7 Phe Asp Ile Asn Ala Lys Asp Asn Val Ala Val Tyr Trp Gly Gln Ala 1 5 10 15 Ser Ala Ala Thr 20 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> artificial <220> <223> priimer <400> 8 ggaagatctg actcctgggc tgttacaaga 30 <210> 9 <211> 43 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 9 ataagaatgc ggccgcctag aagacgacgt cgggtttcaa ata 43 <210> 10 <211> 39 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 10 ccgctcgaga aaagagatgc acacaagagt gaggttgct 39 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 11 cgcggatcct aagcctaagg cagcttgact tgc 33 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 12 ggaagatcta cgacaaatcc tggtgtatcc gct 33 <210> 13 <211> 43 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 13 ataagaatgc ggccgcttat tgaagctgcc acaaggcagg aac 43 <210> 14 <211> 57 <212> PRT <213> artificial <220> <223> Type 2 chitin-binding domain consensus sequence <400> 14 Gln Asp Cys Thr Asn Ala Leu Asp Gly Leu Tyr Ala Leu Gly Glu Cys 1 5 10 15 Glu Pro Gln Phe Leu Thr Cys Ser Gly Gly Ile Ala Arg Ile Met Asp 20 25 30 Cys Pro Ala Asp Leu Ile Tyr Asn Glu Pro Leu Leu Ile Cys Asp Trp 35 40 45 Arg His Asn Val Ile Gly Cys Glu Gly 50 55 <210> 15 <211> 48 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 15 Cys Ser Asp Gly Glu Ile Ser Cys Thr Ala Asp Gly Lys Ile Ala Ile 1 5 10 15 Cys Asn Tyr Gly Ala Trp Val Tyr Thr Glu Cys Ala Ala Gly Thr Thr 20 25 30 Cys Phe Ala Tyr Asp Ser Gly Asp Ser Val Tyr Thr Ser Cys Asn Phe 35 40 45 <210> 16 <211> 64 <212> PRT <213> Cladosporium fulvum <400> 16 Thr Lys Cys Met Gly Pro Lys Asp Cys Leu Tyr Pro Asn Pro Asp Ser 1 5 10 15 Cys Thr Thr Tyr Ile Gln Cys Val Pro Leu Asp Glu Val Gly Asn Ala 20 25 30 Lys Pro Val Val Lys Pro Cys Pro Lys Gly Leu Gln Trp Asn Asp Asn 35 40 45 Val Gly Lys Lys Trp Cys Asp Tyr Pro Asn Leu Ser Thr Cys Pro Val 50 55 60 <210> 17 <211> 68 <212> PRT <213> Ralstonia solanacearum <400> 17 Phe Lys Cys Pro Ala Pro Ser Gly Arg Tyr Leu Val Asp Asp Gly Thr 1 5 10 15 Asn Asn Arg Gly Pro Asn Gln Val Pro Arg Thr Asn Cys Thr Arg Ala 20 25 30 Tyr Ala Val Cys Asp Ala Gln Ser His Ala Thr Leu Asp His Cys Pro 35 40 45 Ser Gly Gln Val Phe Asp Lys Arg Phe Ser Thr Cys Val Val Lys Asp 50 55 60 Ala Cys Asp Glu 65 <210> 18 <211> 54 <212> PRT <213> Caenorhabditis elegans <400> 18 Phe Lys Cys Thr Lys Asp Gly Phe Phe Gly Val Pro Ser Asp Cys Leu 1 5 10 15 Lys Phe Ile Arg Cys Val Asn Gly Ile Ser Tyr Asn Phe Glu Cys Pro 20 25 30 Asn Gly Leu Ser Phe His Ala Asp Thr Met Met Cys Asp Arg Pro Asp 35 40 45 Pro Ser Lys Cys Ala Lys 50 <210> 19 <211> 48 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 19 Cys Ala Gly Arg Ala Asn Gly Leu Tyr Pro Val Ala Asn Asn Arg Asn 1 5 10 15 Ala Phe Trp His His Cys Val Asn Gly Val Thr Tyr Gln Gln Asn Cys 20 25 30 Gln Ala Gly Leu Val Phe Asp Thr Ser Cys Asp Cys Cys Asn Trp Ala 35 40 45 <210> 20 <211> 52 <212> PRT <213> Drosophila melanogaster <400> 20 Leu Glu Cys Thr Glu Gly Asp Tyr Tyr Pro His Arg Asn Cys Arg Lys 1 5 10 15 Tyr Tyr Ile Cys Asn Lys Ala Leu Val Pro Ser Glu Cys Gly Gly Asp 20 25 30 Leu His Trp Asp Gly Ile Lys Lys Leu Cys Asp Trp Pro Glu Asn Val 35 40 45 Gln Cys Val Thr 50                           <110> New England Biolabs, Inc.        Taron, Christopher H.        Colussi, Paul H.   <120> Methods and Compositions for Concentrating Secreted Recombinant        Protein <130> NEB-247-PKR <150> 60 / 690,470 <151> 2005-06-14 <150> PCT / US2005 / 035697 <151> 2005-10-03 <150> 60 / 616,420 <151> 2004-10-06 <160> 20 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 98 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 1 ccagtaatgc aactatcaat cattgtgtta aactggtcac cagaaataca agatatcaaa 60 aattactaat actaccataa gccatcatca tatcgaag 98 <210> 2 <211> 104 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 2 ccaaactagc gtatccggtt ggattattgt tttcgatatc gaaatcgaaa ccatcgacga 60 cagcagtgtc gaatggtctt tccccggggt gggcgaagaa ctcc 104 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 3 gggcacaaca atggcagg 18 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 4 gcctctccac ccaagcggc 19 <210> 5 <211> 36 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 5 ggcggatccg ccaccatgtt tcaccctcgt ttactt 36 <210> 6 <211> 34 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 6 acatgcatgc ctagaagacg acgtcgggtt tcaa 34 <210> 7 <211> 20 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 7 Phe Asp Ile Asn Ala Lys Asp Asn Val Ala Val Tyr Trp Gly Gln Ala 1 5 10 15 Ser Ala Ala Thr             20 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> artificial <220> <223> priimer <400> 8 ggaagatctg actcctgggc tgttacaaga 30 <210> 9 <211> 43 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 9 ataagaatgc ggccgcctag aagacgacgt cgggtttcaa ata 43 <210> 10 <211> 39 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 10 ccgctcgaga aaagagatgc acacaagagt gaggttgct 39 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 11 cgcggatcct aagcctaagg cagcttgact tgc 33 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 12 ggaagatcta cgacaaatcc tggtgtatcc gct 33 <210> 13 <211> 43 <212> DNA <213> artificial <220> <223> primer <400> 13 ataagaatgc ggccgcttat tgaagctgcc acaaggcagg aac 43 <210> 14 <211> 57 <212> PRT <213> artificial <220> <223> Type 2 chitin-binding domain consensus sequence <400> 14 Gln Asp Cys Thr Asn Ala Leu Asp Gly Leu Tyr Ala Leu Gly Glu Cys 1 5 10 15 Glu Pro Gln Phe Leu Thr Cys Ser Gly Gly Ile Ala Arg Ile Met Asp             20 25 30 Cys Pro Ala Asp Leu Ile Tyr Asn Glu Pro Leu Leu Ile Cys Asp Trp         35 40 45 Arg His Asn Val Ile Gly Cys Glu Gly     50 55 <210> 15 <211> 48 <212> PRT <213> Kluyveromyces lactis <400> 15 Cys Ser Asp Gly Glu Ile Ser Cys Thr Ala Asp Gly Lys Ile Ala Ile 1 5 10 15 Cys Asn Tyr Gly Ala Trp Val Tyr Thr Glu Cys Ala Ala Gly Thr Thr             20 25 30 Cys Phe Ala Tyr Asp Ser Gly Asp Ser Val Tyr Thr Ser Cys Asn Phe         35 40 45 <210> 16 <211> 64 <212> PRT <213> Cladosporium fulvum <400> 16 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Pro Asp         35 40 45 Pro Ser Lys Cys Ala Lys     50 <210> 19 <211> 48 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 19 Cys Ala Gly Arg Ala Asn Gly Leu Tyr Pro Val Ala Asn Asn Arg Asn 1 5 10 15 Ala Phe Trp His His Cys Val Asn Gly Val Thr Tyr Gln Gln Asn Cys             20 25 30 Gln Ala Gly Leu Val Phe Asp Thr Ser Cys Asp Cys Cys Asn Trp Ala         35 40 45 <210> 20 <211> 52 <212> PRT <213> Drosophila melanogaster <400> 20 Leu Glu Cys Thr Glu Gly Asp Tyr Tyr Pro His Arg Asn Cys Arg Lys 1 5 10 15 Tyr Tyr Ile Cys Asn Lys Ala Leu Val Pro Ser Glu Cys Gly Gly Asp             20 25 30 Leu His Trp Asp Gly Ile Lys Lys Leu Cys Asp Trp Pro Glu Asn Val         35 40 45 Gln Cys Val Thr     50

Claims (28)

(a) 키틴-결합 도메인(CBD)과 표적 단백질을 포함하는 융합 단백질을 코딩하는 DNA를 포함하는 벡터로 숙주 발현 세포를 형질전환시키고; (a) transforming host expressing cells with a vector comprising a DNA encoding a fusion protein comprising a chitin-binding domain (CBD) and a target protein; (b) 숙주 발현 세포에서 융합 단백질을 발현시키고, 숙주 발현 세포로부터 융합 단백질을 분비시키고; (b) expressing the fusion protein in the host expressing cell and secreting the fusion protein from the host expressing cell; (c) 비-변성 조건 하에 목적하는 버퍼 부피 내로 용출될 수 있는 상기 분비된 융합 단백질을 CBD에 의해 키틴 제제에 결합시켜 분비된 재조합 단백질의 농축된 제제를 얻는 것을 포함하는, 분비된 재조합 단백질의 농축된 제제를 얻는 방법.(c) binding the secreted fusion protein to the chitin preparation by CBD, which can be eluted into the desired buffer volume under non-denaturing conditions, to obtain a concentrated formulation of secreted recombinant protein. Method of obtaining a concentrated formulation. 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 벡터가 셔틀(shuttle) 벡터인 방법. The method of claim 1 wherein the vector in step (a) is a shuttle vector. 제2항에 있어서, 벡터 내의 표적 단백질을 코딩하는 DNA가 이. 콜라이 내에서는 전사 불활성(transcriptionally silent)이고 숙주 발현 세포 내에서는 전사 활성인 방법. The method of claim 2, wherein the DNA encoding the target protein in the vector is E. coli. Transcriptionally inactive in E. coli and transcriptional activity in host expressing cells. 제2항에 있어서, 셔틀 벡터가 변형된 LAC4 프로모터를 갖는 것인 방법. The method of claim 2, wherein the shuttle vector has a modified LAC4 promoter. 제4항에 있어서, 셔틀 벡터가 pKlAC1인 방법. The method of claim 4, wherein the shuttle vector is pKlAC1. 제1항에 있어서, 숙주 발현 세포가 키티나제-결핍 세포인 방법. The method of claim 1, wherein the host expressing cells are chitinase-deficient cells. 제3항에 있어서, 숙주 발현 세포가 효모 세포인 방법. The method of claim 3, wherein the host expressing cells are yeast cells. 제5항에 있어서, 효모 세포가 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 야로위아(Yarrowia), 피치아(Pichia), 한세눌라(Hansenula) 및 사카로마이세스(Saccharomyces) 종 중에서 선택된 단일종인 방법. The method of claim 5, wherein the yeast cell is a single species selected from Kluyveromyces, Yarrowia, Pichia, Hansenula, and Saccharomyces species. 제7항에 있어서, 숙주 발현 세포가 클루이베로마이세스인 방법. 8. The method of claim 7, wherein the host expressing cell is Kluyveromyces. 제9항에 있어서, 클루이베로마이세스가 클루이베로마이세스 마르시아누스 변종 프라질리스(Kluyveromyces marxianus variety fragilis) 또는 락티스(lactis)인 방법. 10. The method of claim 9, wherein the Cluyveromyces is Cluyveromyces marxianus variety fragilis or lactis. 제1항에 있어서, 숙주 발현 세포가 배양액 내에 존재하여, 융합 단백질이 배양 배지 내로 분비되는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the host expressing cells are present in the culture such that the fusion protein is secreted into the culture medium. 제11항에 있어서, 배양 동안 배양 배지에 키틴을 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법. The method of claim 11, further comprising adding chitin to the culture medium during the culture. 제12항에 있어서, 키틴이 멸균된 것인 방법. The method of claim 12, wherein the chitin is sterile. 제1항 또는 제11항에 있어서, 키틴이 배양 후 혼합물에 첨가되는 것인 방법. The method of claim 1 or 11, wherein the chitin is added to the mixture after incubation. 제1항 또는 제13항에 있어서, 키틴이 코팅, 콜로이드, 비드, 컬럼, 매트릭스, 시트 및 멤브레인 중에서 선택되는 형태로 존재하는 것인 방법. The method of claim 1 or 13, wherein the chitin is in the form selected from coatings, colloids, beads, columns, matrices, sheets and membranes. 제1항 또는 제13항에 있어서, 키틴이 키틴 비드이고, 비드가 다공성 또는 비-다공성인 방법. The method of claim 1 or 13, wherein the chitin is chitin beads and the beads are porous or non-porous. 제16항에 있어서, 키틴 비드가 자화된 것인(magnetized) 방법. The method of claim 16, wherein the chitin beads are magnetized. 제17항에 있어서, 단계 (d)에서 키틴에 결합된 융합 단백질을 회수하는 단계가 자기력을 적용하는 것을 추가로 포함하는 것인 방법. 18. The method of claim 17, wherein recovering the fusion protein bound to the chitin in step (d) further comprises applying a magnetic force. 제1항에 있어서, 융합 단백질의 키틴에 대한 결합이 가역적이어서, 융합 단백질이 결합을 위한 조건과 상이한 비-변성 조건 하에 키틴으로부터 방출될 수 있는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the binding of the fusion protein to chitin is reversible such that the fusion protein can be released from the chitin under non-denaturing conditions that differ from the conditions for binding. (a) (i) 효모 숙주 세포의 게놈 내로 통합될 수 있고, (ii) 키틴 결합 도메 인과 표적 단백질을 포함하는 융합 단백질을 코딩하는 DNA를 포함하는 셔틀 벡터를 제공하고; providing a shuttle vector comprising (a) (i) can be integrated into the genome of a yeast host cell and (ii) a DNA encoding a fusion protein comprising a chitin binding domain and a target protein; (b) 효모 숙주 발현 세포에서 융합 단백질을 발현시키기 위해 키티나제 결핍 숙주 발현 세포를 셔틀 벡터로 형질전환시키고, 숙주 발현 세포로부터 융합 단백질을 분비시키고; (b) transforming the chitinase deficient host expressing cells with a shuttle vector to express the fusion protein in yeast host expressing cells and secreting the fusion protein from the host expressing cells; (c) 분비된 융합 단백질을 CBD에 의해 키틴 제제에 결합시켜 분비된 단백질의 농축된 제제를 얻는 것(c) binding the secreted fusion protein to the chitin preparation by CBD to obtain a concentrated formulation of secreted protein 을 포함하는, 분비된 재조합 단백질의 농축된 제제를 얻는 방법. A method of obtaining a concentrated formulation of secreted recombinant protein comprising a. 키티나제-음성 표현형을 특징으로 하는 클루이베로마이세스 세포의 제제로서, 상기 표현형은 분비되는 키티나제를 발현하는 키티나제 유전자의 돌연변이의 결과이고, 상기 제제는 야생형 클루이베로마이세스 세포와 유사한 세포 밀도로까지 성장할 수 있는 것인 제제. A preparation of Cluiveromyces cells characterized by a chitinase-negative phenotype, wherein the phenotype is the result of mutation of a chitinase gene expressing secreted chitinase, the preparation having a cell density similar to that of wild type Cluiberomyces cells Formulation that can grow to furnace. 제21항에 있어서, 추가로 재조합 단백질을 발현하고 분비할 수 있는 클루이베로마이세스 세포의 제제. 22. The preparation of cluyveromyces cells according to claim 21, which is further capable of expressing and secreting recombinant proteins. 제22항에 있어서, 발현이 LAC4 프로모터 또는 그의 변형물에 의해 조절되는 것인 클루이베로마이세스 세포의 제제. 23. The preparation of Kluyveromyces cells according to claim 22, wherein the expression is regulated by a LAC4 promoter or a variant thereof. 제21항에 있어서, 이. 콜라이 내에서 실질적으로 단백질을 발현하지 않으면서 클루이베로마이세스 내에서 단백질을 발현시키기 위한 변형된 Lac4 프로모터를 갖는 셔틀 벡터를 포함하는 클루이베로마이세스 세포의 제제. The method of claim 21, wherein: A preparation of a Kluyveromyces cell comprising a shuttle vector with a modified Lac4 promoter for expressing the protein in Kluyveromyces without substantially expressing the protein in E. coli. 제22항에 있어서, 셔틀 벡터가 pKLACI인 클루이베로마이세스 세포의 제제. The preparation of Kluyveromyces cells according to claim 22, wherein the shuttle vector is pKLACI. 제21항에 있어서, 클루이베로마이세스의 성장 및(또는) 유지가 가능한 배양 배지를 추가로 포함하고, 배양 배지가 멸균 키틴을 추가로 포함하는 것인 클루이베로마이세스 세포의 제제. 22. The preparation of Cluyveromyces cells according to claim 21, further comprising a culture medium capable of growing and / or maintaining Cluyveromyces, wherein the culture medium further comprises sterile chitin. 제26항에 있어서, 멸균 키틴이 자기 비드(magnetic bead) 형태인 클루이베로마이세스 세포의 제제. 27. The preparation of Cluyveromyces cells according to claim 26, wherein the sterile chitin is in the form of magnetic beads. 제21항에 있어서, 제제가 용기 내에 담기고, 상기 용기가 자석을 포함하거나 키틴 비드에 가역적으로 결합하기 위해 자석과 접촉할 수 있는 것인 클루이베로마이세스 세포의 제제. 22. The preparation of Cluyveromyces cells according to claim 21, wherein the preparation is contained in a container, the container being able to contact the magnet to include a magnet or to reversibly bind to chitin beads.
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