RU2139350C1 - Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid - Google Patents

Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid Download PDF

Info

Publication number
RU2139350C1
RU2139350C1 RU96104387/13A RU96104387A RU2139350C1 RU 2139350 C1 RU2139350 C1 RU 2139350C1 RU 96104387/13 A RU96104387/13 A RU 96104387/13A RU 96104387 A RU96104387 A RU 96104387A RU 2139350 C1 RU2139350 C1 RU 2139350C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adca
acid
acyl
carboxyethylthio
propionyl
Prior art date
Application number
RU96104387/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96104387A (en
Inventor
Ари Ланс Бовенберг Рулоф (NL)
Ари Ланс Бовенберг Рулоф
Питер Кукман Бертус (NL)
Питер Кукман Бертус
Хукема Андреас (NL)
Хукема Андреас
Метске Ван Дер Лан Ян (NL)
Метске Ван дер Лан Ян
Вервей Ян (NL)
Вервей Ян
Де Вром Эрик (NL)
Де Вром Эрик
Original Assignee
Гист-Брокейдс Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гист-Брокейдс Б.В. filed Critical Гист-Брокейдс Б.В.
Priority claimed from PCT/EP1994/002544 external-priority patent/WO1995004149A1/en
Publication of RU96104387A publication Critical patent/RU96104387A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2139350C1 publication Critical patent/RU2139350C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology, antibiotics. SUBSTANCE: invention presents the completed effective process for production and isolation of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl- -7-aminodeacetoxycephalosporanic acid using the transformant strain of Penicillium chrysogenum expressing expandase in combination with acyltransferase. Method involves the use of a 3,3-thiodipropionic acid as a precursor of by-side chain moiety. 7-Aminodeacetoxycephalosporanic acid is an intermediate compound in production of cephalosporines. EFFECT: increased productivity of strains. 5 cl, 8 dwg, 2 tbl, 5 ex

Description

Область изобретения и краткое описание известного уровня техники
Данное изобретение относится к процессу биосинтеза для получения и выделения 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты (7-АДЦК).
The scope of the invention and a brief description of the prior art
This invention relates to a biosynthesis process for the preparation and isolation of 7-aminodetacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA).

Беталактамные антибиотики образуют наиболее важную группу антибиотических соединений с длительной историей клинического применения. В этой группе выделяются пеницилины и цефалоспорины. Эти вещества природно продуцируются нитчатыми грибами Penicillium chrysogenum и Acreonium chrysogenum, соответственно. Betalactam antibiotics form the most important group of antibiotic compounds with a long history of clinical use. Penicillins and cephalosporins are released in this group. These substances are naturally produced by the filamentous fungi Penicillium chrysogenum and Acreonium chrysogenum, respectively.

В результате применения методов улучшения классического штамма уровни продукции антибиотиков Penicillinum chrysogenum и Acreonium chrysogenum заметно увеличены за последние десятилетия. С увеличением знаний о метаболических путях биосинтеза, приводящих к продукции пенициллинов и цефалоспиринов и приходом генной инженерии стали доступны новые средства повышения продуктивности штаммов и получения производных соединений in vivo. As a result of the application of methods for improving the classical strain, the production levels of the antibiotics Penicillinum chrysogenum and Acreonium chrysogenum are markedly increased over the past decades. With an increase in knowledge of the metabolic pathways of biosynthesis leading to the production of penicillins and cephalospirins and the advent of genetic engineering, new means have become available to increase the productivity of strains and to obtain derivatives of compounds in vivo.

Большая часть ферментов, участвующих в биосинтезе беталактамов, уже идентифицирована, и клонированы соответствующие им гены, что можно найти у Ingolia and Queener, Med. Res. Rev., 9 (1989), 245 - 264 (путь биосинтеза и ферменты), и Aharonowitz, Cohen, and Martin, Ann. Rev. Microbiol., 46 (1992), 461 - 495 (клонирование генов). Most of the enzymes involved in the biosynthesis of betalactams have already been identified and their corresponding genes have been cloned, as can be found in Ingolia and Queener, Med. Res. Rev. 9 (1989), 245-264 (biosynthesis pathway and enzymes), and Aharonowitz, Cohen, and Martin, Ann. Rev. Microbiol., 46 (1992), 461-495 (gene cloning).

Первыми двумя этапами в биосинтезе пенициллина у P.chrysogenum являются конденсация трех аминокислот L-5-амино-5-карбоксипентановой кислоты (L-α-аминоадипиновой кислоты) (A), L-цистеина (C) и L-валина (V) в трипептид LLD-ACV, с последующей циклизацией этого трипептида с образованием изопенициллина N. Это соединение содержит типичную беталактамную структуру. The first two steps in the biosynthesis of penicillin in P. chrysogenum are the condensation of the three amino acids L-5-amino-5-carboxypentanoic acid (L-α-aminoadipic acid) (A), L-cysteine (C) and L-valine (V) in LLD-ACV tripeptide, followed by cyclization of the tripeptide to form isopenicillin N. This compound contains a typical betalactam structure.

Третий этап включает замену гидрофильной боковой цепи из 1-5-амино-5-карбоксипентановой кислоты на гидрофобную боковую цепь путем воздействия фермента ацетилтрансферазы (AT). При промышленном способе производства пенициллина G боковой цепью выбора является фенилуксусная кислота (ФУ). В ЕР-А-0532341 раскрыто применение в качестве сырья для производства адипата (5-карбоксипентаноата). Включение этого субстрата приводит к образованию пенициллинового производного с 5-карбоксипентаноиловой боковой цепью, а именно 5-карбоксипентаноил-6-аминопенициллановой кислоты. Это включение происходит благодаря тому факту, что ацетилтрансфераза обладает доказанной широкой субстратной специфичностью (Behrens et al. , J. Biol. Chem. 175 (1948), 751 - 809; Cole, Process. Biochem. 1 (1966), 334 - 338; Ballio et al. . Nature 185 (1960), 97 - 99). Ферментативная реакция обмена, опосредуемая AT, происходит внутри клеточной органеллы, микротельца, как описано в ЕР-А-0448180. The third step involves replacing the hydrophilic side chain of 1-5-amino-5-carboxypentanoic acid with a hydrophobic side chain by exposure to the enzyme acetyltransferase (AT). In an industrial process for the production of penicillin G, the side chain of choice is phenylacetic acid (FU). EP-A-0532341 discloses the use as a raw material for the production of adipate (5-carboxypentanoate). The inclusion of this substrate leads to the formation of a penicillin derivative with a 5-carboxypentanoyl side chain, namely 5-carboxypentanoyl-6-aminopenicillanic acid. This inclusion is due to the fact that acetyltransferase has proven broad substrate specificity (Behrens et al., J. Biol. Chem. 175 (1948), 751 - 809; Cole, Process. Biochem. 1 (1966), 334 - 338; Ballio et al. Nature 185 (1960), 97-99). An enzymatic exchange reaction mediated by AT occurs within the cell organelle, the micro-body, as described in EP-A-0448180.

Цефалоспорины значительно более дорогостоящи, чем пенициллины. Одна из причин этого состоит в том, что некоторые цефалоспорины (например, цефалексин) получают из пенициллина путем ряда химических превращений. Другой причиной является то, что до сих пор ферментации могут подвергаться только цефалоспорины с D-5-амино-5-карбоксипентаноильной боковой цепью цефалоспорин C, несомненно, наиболее важный исходный материал в этом отношении, очень хорошо растворим в воде при любом pH, что подразумевает длительные и дорогие процессы выделения с использованием громоздкой и дорогостоящей колоночной технологии. Цефалоспорин С, полученный этим путем необходимо превращать в терапевтически применяемые цефалоспорины с помощью ряда химических и ферментативных превращений. Cephalosporins are significantly more expensive than penicillins. One of the reasons for this is that some cephalosporins (e.g. cephalexin) are obtained from penicillin through a series of chemical transformations. Another reason is that so far only cephalosporins with the D-5-amino-5-carboxypentanoyl side chain cephalosporin C can be fermented, undoubtedly the most important starting material in this regard, it is very soluble in water at any pH, which implies long and expensive extraction processes using bulky and expensive column technology. The cephalosporin C obtained in this way must be converted into therapeutically applicable cephalosporins using a series of chemical and enzymatic transformations.

Промежуточная 7-АДЦК в настоящее время производится с помощью химического получения производных пенициллина G. Необходимые этапы химического процесса получения 7-АДЦК включают увеличение 5-членной структуры пенициллинового кольца до 6-членной структуры цефалоспоринового кольца. Однако, фермент экспандаза из нитчатой бактерии Streptomyces clavuligerus может осуществлять подобные расширения кольца. При введении в P.chrysogenum он может превращать пенициллиновую кольцевую структуру в цефалоспориновую кольцевую структуру, как описано у Cantwell et al., Proс. R. Sос. Lond. в 248 (1992), 283 -289 и в EP-A-0532341 и ЕР-А-0540210. Фермент экспандаза хорошо охарактеризован (ЕР-А-0366354) как биохимически, так и функционально, так же как и соответствующий ему ген. Были описаны как физические карты гена cefE (ЕР-А-0233715), последовательность ДНК, так и исследования по трансформации P. chrysogenum с помощью cefE. Intermediate 7-ADCA is currently being produced by chemically preparing penicillin G derivatives. The necessary steps in the chemical process for producing 7-ADCA include increasing the 5-membered structure of the penicillin ring to the 6-membered structure of the cephalosporin ring. However, the enzyme expandase from the filamentous bacterium Streptomyces clavuligerus can carry out similar ring enlargements. When introduced into P. chrysogenum, it can convert the penicillin ring structure to a cephalosporin ring structure, as described by Cantwell et al., Proc. R. Sos. Lond. in 248 (1992), 283-289 and in EP-A-0532341 and EP-A-0540210. The expandase enzyme is well characterized (EP-A-0366354) both biochemically and functionally, as well as its corresponding gene. Physical maps of the cefE gene (EP-A-0233715), a DNA sequence, and studies of P. chrysogenum transformation using cefE have been described.

Еще одним источником подходящего фермента расширения кольца является нитчатая бактерия Nocardia lactamdurans (первоначально Streptomices lactamdurans). Описаны как биохимические свойства этого фермента, так и последовательность ДНК гена (Cortes, et al., J. Gen. Microbiol. 133 (1987), 3165 - 3174; and Coque et al., Mol. Gen. Genet. 236 (1993), 453 - 458, соответственно). Another source of a suitable ring expansion enzyme is the filamentous bacterium Nocardia lactamdurans (originally Streptomices lactamdurans). Both the biochemical properties of this enzyme and the DNA sequence of the gene are described (Cortes, et al., J. Gen. Microbiol. 133 (1987), 3165 - 3174; and Coque et al., Mol. Gen. Genet. 236 (1993) , 453 - 458, respectively).

Более конкретно в ЕР-А-0532341 раскрывается использование in vivo фермента экспандазы в P.chrysogenum в сочетании с 5-карбоксипентаноиловой боковой цепью в качестве сырьевого источника, который используется как субстрат для ацетилтрансферазного фермента в P.chrysogenum. Это приводит к образованию 5-карбоксипентаноил-6-АПК, которая превращается с помощью фермента экспандазы, введенного в штамм P.chrysogenum, с получением 5-карбоксипентаноил-7-АДЦК. В конце предполагается удаление 5-карбоксипентаноиловой боковой цепи дающее 7-АДЦК в качестве конечного продукта. В патентной заявке ЕР-А-0540210 описывается сходный процесс получения 7-АДЦК, включающий дополнительные этапы превращения 3-метильной боковой цепи кольца АДЦК в 3-ацетоксиметильную боковую цепь АЦК. Однако в вышеуказанных патентных заявках не раскрывается эффективный и экономически эффективный процесс, потому что прежде всего не решена проблема своевременной экспрессии фермента экспандазы в клетке, сопутствующей экспрессии фермента ацетилтрансферазы. More specifically, EP-A-0532341 discloses the use of the in vivo expandase enzyme in P. chrysogenum in combination with the 5-carboxypentanoyl side chain as a feed source, which is used as a substrate for the acetyltransferase enzyme in P. chrysogenum. This leads to the formation of 5-carboxypentanoyl-6-APA, which is converted by the expandase enzyme introduced into the P. chrysogenum strain to give 5-carboxypentanoyl-7-ADCA. At the end, removal of the 5-carboxypentanoyl side chain is expected to give 7-ADCA as the final product. Patent application EP-A-0540210 describes a similar process for the preparation of 7-ADCA, including the additional steps of converting the 3-methyl side chain of the ADCC ring to the 3-acetoxymethyl side chain of the ACC. However, the above patent applications do not disclose an effective and cost-effective process, because the problem of timely expression of the expandase enzyme in the cell, concomitant expression of the acetyltransferase enzyme, has not been solved in the first place.

В отличие от этого данное изобретение представляет эффективный способ продукции 7-АДЦК, при котором экспандаза и ацетилтрансфераза экспрессируются одновременно. In contrast, this invention provides an efficient method for the production of 7-ADCA, in which expandase and acetyltransferase are expressed simultaneously.

Кроме того, применение нового предшественника боковой цепи, а именно, 3,3'-тиодипропионовой кислоты, также раскрывается в этом изобретении. Этот предшественник очень эффективно включается P.chrysogenum в соответствующие пенициллины, кольцо которых расширяется с помощью последующего действия фермента экспандазы. In addition, the use of a new side chain precursor, namely, 3,3'-thiodipropionic acid, is also disclosed in this invention. This precursor is very efficiently incorporated by P. chrysogenum into the corresponding penicillins, the ring of which is expanded by the subsequent action of the expandase enzyme.

В дополнение к этому, до сих пор не был описан эффективный способ выделения производного 7-АДЦК из ферментационной среды перед его деацилированием. Данное изобретение представляет эффективную процедуру экстракции растворителем для выделения производного 7-АДЦК. In addition to this, an effective method for isolating the 7-ADCA derivative from the fermentation medium before its deacylation has not yet been described. This invention provides an effective solvent extraction procedure for isolating the 7-ADCA derivative.

С помощью данного изобретения обеспечивается эффективный процесс получения 7-АДЦК, включающий этапы реакции, не раскрытые и не предложенные в прототипах до сих пор. Using this invention provides an effective process for producing 7-ADCC, including reaction steps not disclosed and not proposed in the prototypes so far.

Также, путем применения данного изобретения и аналогично описанию, данному в ЕР-А-0540210, по эффективному завершенному процессу таким путем можно получать 7-АЦК. Also, by applying the present invention and similarly to the description given in EP-A-0540210, by the efficiently completed process, in this way, 7-ACC can be obtained.

Кратное описание рисунков
Рис. 1: Функциональная карта плазмиды pMcTNE
Рис. 2: Функциональная карта плазмиды pMcTSE
Рис. 3: Функциональная карта плазмиды pMcTNde
Рис. 4: Функциональная карта плазмиды pGNETA
Рис. 5: Функциональная карта плазмиды pGNETA
Рис. 6: Функциональная карта плазмиды pANETA
Рис. 7: Функциональная карта плазмиды pASETA
Рис. 8: Последовательность ДНК Nocardia lactamdurans cefE (Coque et al. выше) (нижние строки) в сравнении с последовательностью продукта 1 ПЦР (верхние строки).
Brief description of the drawings
Fig. 1: Functional map of plasmid pMcTNE
Fig. 2: Functional map of plasmid pMcTSE
Fig. 3: Functional map of plasmid pMcTNde
Fig. 4: Functional map of the plasmid pGNETA
Fig. 5: Functional map of plasmid pGNETA
Fig. 6: Functional map of the plasmid pANETA
Fig. 7: Functional map of plasmid pASETA
Fig. 8: Nocardia lactamdurans cefE DNA sequence (Coque et al. Above) (bottom lines) compared to PCR product sequence 1 (top lines).

Краткое описание перечня последовательностей
Последовательности ИД NN с 1 по 13: олигонуклеотиды, использованные в конструировании кассеты экспрессии P.chrysogenum для генов cefE Streptomyces clavuligerus и Nocardia lactamdurans.
Summary of Sequence Listing
Sequences of NN IDs 1 through 13: oligonucleotides used in the construction of the P. chrysogenum expression cassette for the cefE genes Streptomyces clavuligerus and Nocardia lactamdurans.

Последовательность ИД N 14: последовательность ДНК cefE Nocardia lactamdurans (Coque et al., выше). ID 14 sequence: cefE DNA sequence of Nocardia lactamdurans (Coque et al., Supra).

Краткое описание изобретения
Данное изобретение, таким образом представляет способ получения и выделения 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты (7-АДЦК) путем:
а) трансформации штамма Penicillium chrysogenum с помощью гена экспандазы под транскрипционной и трансляционной регуляцией сигналов экспрессии нитчатого гриба;
b) ферментирования указанного штамма в культурной среде и добавления к указанной культуральной среде 3,3'-тиодипропионовой кислоты или ее соли или эфира, подходящего для получения 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-6-аминопенициллановой кислоты (3-(карбоксиэтилтио)пропионил-6-АПК), кольцо которых in situ расширяется с образованием 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК;
с) выделения 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК из ферментационного бульона;
d) дезацетилирования указанной 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК и
е) выделения кристаллической 7-АДЦК.
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention thus provides a process for the preparation and isolation of 7-aminodetacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA) by:
a) transformation of the Penicillium chrysogenum strain using the expandase gene under transcriptional and translational regulation of filamentous fungus expression signals;
b) fermenting said strain in a culture medium and adding 3,3'-thiodipropionic acid or a salt or ester thereof to said culture medium suitable for the preparation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-6-aminopenicillanic acid (3- (carboxyethylthio) propionyl-6 -APA), the ring of which in situ expands to form 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCC;
c) isolating 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA from the fermentation broth;
d) deacetylation of said 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADC; and
e) isolation of crystalline 7-ADCC.

Предпочтительно, стадия (е) является стадией фильтрации. Preferably, step (e) is a filtration step.

Предпочтительно, экспрессия гена экспандазы находится под транскрипционной и трансляционной регуляцией соответствующих контролирующих элементов АТ-гена, что обеспечивает одновременную координацию экспрессии указанных генов. Preferably, the expression of the expandase gene is under the transcriptional and translational regulation of the corresponding control elements of the AT gene, which ensures simultaneous coordination of the expression of these genes.

Предпочтительно, 3-(карбокоиэтилтио)пропионил-7-АДЦК выделяют из жидкой ферментационной среды путем экстрагирования фильтрата среды органическим растворителем, несмешиваемым с водой, при pH ниже примерно 4,5 и обратным экстрагированием тех же самых веществ водой при pH от 4 до 10. Preferably, 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA is isolated from the liquid fermentation medium by extracting the filtrate of the medium with an organic solvent immiscible with water at a pH below about 4.5 and back extraction of the same substances with water at a pH of from 4 to 10.

Кроме того, представлены вектор рекомбинантной ДНК, содержащей ДНК, кодирующую экспандазу, функционально связанную с транскрипционными и трансляционными контролирующими элементами АТ-гена P.chrysogenum или гена gpdA A. nidulans, и клетки-хозяева, трансформированные такой ДНК. In addition, a recombinant DNA vector containing DNA encoding an expandase functionally linked to transcriptional and translational control elements of the P. chrysogenum AT gene or A. nidulans gpdA gene, and host cells transformed with such DNA are provided.

Детальное описание изобретения
Данное изобретение относится к использованию функциональных генных конструкций в P.chrysogenum для расширения in vivo структуры пенициллинового кольца в сочетании c использованием нового субстрата для ферментов биосинтеза для образования производного ключевого промежуточного соединения в биосинтезе цефалоспоринов, 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты или 7-АДЦК. Это производное имеет такое химическое строение, которое дает возможность эффективной экстракции растворителем, обеспечивая таким образом экономически привлекательный процесс выделения.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
This invention relates to the use of functional gene constructs in P. chrysogenum to expand the in vivo structure of the penicillin ring in combination with the use of a new substrate for biosynthesis enzymes to form a derivative of the key intermediate in the biosynthesis of cephalosporins, 7-aminodetacetoxycephalosporanic acid or 7-ADCA. This derivative has a chemical structure that enables efficient solvent extraction, thereby providing an economically attractive isolation process.

Трансформация P. chrysogenum может, в принципе, достигаться с помощью различных средств доставки ДНК, такими, как опосредуемое PEC-Ca поглощение протопластов, электропорация или методы обстрела частицами и селекцией трансформантов. Смотрите, например. Van den Hondel en Punt, Gene Transfer and Vector Development for Filamentous Fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi (Peberly, Laten, Ogden, Bennet, eds.), Cambridge University Press (1991). Применение доминантных и недоминантных маркеров селекции было описано (Van den Hondel, выше). Были описаны маркеры селекции как гомологичного (происходящие из P.chrysogenum), так и гетерологичного (происходящие не из P.chrysogenum) происхождения. Transformation of P. chrysogenum can, in principle, be achieved using various DNA delivery vehicles, such as PEC-Ca-mediated uptake of protoplasts, electroporation or particle bombardment methods and selection of transformants. See for example. Van den Hondel en Punt, Gene Transfer and Vector Development for Filamentous Fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi (Peberly, Laten, Ogden, Bennet, eds.), Cambridge University Press (1991). The use of dominant and non-dominant selection markers has been described (Van den Hondel, supra). Selection markers of both homologous (originating from P. chrysogenum) and heterologous (originating not from P. chrysogenum) origin have been described.

Применение различных маркеров селекции трансформантов, гомологичных или гетерологичных, в присутствии или в отсутствии векторных последовательностей, физически связанных или нет с неселектируемой ДНК, при селекции трансформантов хорошо известно. The use of various selection markers of transformants, homologous or heterologous, in the presence or absence of vector sequences, physically or not physically associated with non-selectable DNA, in the selection of transformants is well known.

Предпочтительно, для селекции трансформантов P.chrysogenum используется гомологичный маркер селекции, чтобы ограничить количество гетерологичной ДНК, вводимой в P.chrysogenum. Наиболее предпочтительно использовать доминантный маркер селекции, который может селективно удаляться из трансформированного штамма, например, ген amdS A.nidulans или других нитчатых грибов (Европейская патентная заявка N 94201896.1). Эти предпочтительные характеристики маркера селекции трансформанта P.chrysogenum очень благоприятны для процесса и процедур регистрации продукта, так как в процессе не участвуют маркеры, связанные о антибиотикоусотойчивостью, или они не будут вводиться в окружающую среду. Preferably, a homologous selection marker is used to select P. chrysogenum transformants to limit the amount of heterologous DNA introduced into P. chrysogenum. It is most preferable to use a dominant selection marker that can be selectively removed from the transformed strain, for example, the A. nidulans amdS gene or other filamentous fungi (European Patent Application No. 94201896.1). These preferred characteristics of the P. chrysogenum transformant selection marker are very favorable for the product registration process and procedures, since the antibiotic resistance markers are not involved in the process or they will not be introduced into the environment.

При наиболее предпочтительном воплощении маркер селекции amdS, который может селективно удаляться из штамма, дает возможность повторных циклов трансформации с использованием той же самой доминантной селекции снова и снова. Это свойство освобождения от маркера селекции новых штаммов P. chrysogenum, экспрессирующих экспандазу, является определяющим для быстрой разработки высокопродуктивных штаммов по программе улучшения промышленных штаммов. In the most preferred embodiment, the amdS selection marker, which can be selectively removed from the strain, allows repeated transformation cycles using the same dominant selection again and again. This property of releasing from the marker of selection of new P. chrysogenum strains expressing expansion, is crucial for the rapid development of highly productive strains under the program for improving industrial strains.

Способность к реакции расширения кольца, опосредуемая ферментом экспандазой, вводится и экспрессируется таким путем в P.chrysogenum, например, штамм Wisconsin 54-1255. Эта реакция расширения кольца происходит также и в их мутантах, дающих увеличенный выход беталактамов. Должно быть понятно, что в этом случае характеристики среды должны быть слегка адаптированы для получения эффективного роста. The ability of the ring expansion reaction mediated by the expandase enzyme is introduced and expressed in this way in P. chrysogenum, for example, Wisconsin strain 54-1255. This ring expansion reaction also occurs in their mutants, giving an increased yield of betalactams. It should be understood that in this case, the characteristics of the medium must be slightly adapted to obtain effective growth.

Кроме того, ген cefE помещается под транскрипционный и трансляционный контроль соответствующих, контролирующих ген, элементов нитчатого гриба, предпочтительно происходящих из ацетилтрансферазного (AT) гена P.chrysogenum, что дает возможность их экспрессии в оптимальных временных рамках, синхронизированных с действием самого фермента ацетилтрансферазы. Эти меры являются решающими для эффективности реакции расширения кольца в пенициллиновой молекуле. In addition, the cefE gene is placed under transcriptional and translational control of the corresponding gene-controlling elements of the filamentous fungus, preferably originating from the acetyltransferase (AT) gene of P. chrysogenum, which makes it possible to express them in optimal time frames synchronized with the action of the acetyltransferase enzyme itself. These measures are crucial for the effectiveness of the ring expansion reaction in the penicillin molecule.

В дополнение к синхронизированной экспрессии генов, кодирующих экспандазу и трансферазу, могло быть благоприятным для разработки экономичного процесса производства совместное расположение части экспандазных ферментов с ацетилтрансферазой в микротельцах (внутриклеточная локализация ацетилтрансферазы). При этих предпочтительных осуществлениях будет очень сильно снижаться количество пенициллиновых побочных продуктов, которые не допускаются в конечном продукте 7-АДЦК регистрационными органами. In addition to the synchronized expression of genes encoding expandase and transferase, it could be favorable to develop a cost-effective production process by co-locating a portion of the expandase enzymes with acetyltransferase in microbodies (intracellular localization of acetyltransferase). With these preferred embodiments, the amount of penicillin by-products that are not allowed in the final product of the 7-ADCA by the registration authorities will be greatly reduced.

Резюмируя, в данном изобретении раскрывается, как действие фермента экспандазы, введенного в P.chrysogenum, может быть нацелено на расширение пенициллинового кольца на основе синхронизированной экспрессии. In summary, this invention discloses how the action of the expandase enzyme introduced into P. chrysogenum can be aimed at expanding the penicillin ring based on synchronized expression.

По этому изобретению промежуточные беталактамные соединения 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК продуцируются P.chrysogenum с помощью добавления 3,3'-тиодипропионовой кислоты или ее соли или эфира. Подходящими солями, например, являются соли натрия или калия. Они же эффективно выделяются из среды путем простой экстракции растворителем, например, следующим образом. According to this invention, 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA intermediate betalactam compounds are produced by P. chrysogenum by the addition of 3,3'-thiodipropionic acid or a salt or ester thereof. Suitable salts, for example, are sodium or potassium salts. They are effectively isolated from the medium by simple extraction with a solvent, for example, as follows.

Жидкая питательная среда отфильтровывается, и к фильтрату добавляется несмешиваемый с водой органический растворитель. pH доводится так, чтобы проэкстрагировать цефалоспорин из водного слоя. Диапазон pH должен находиться ниже 4,5; предпочтительно в интервале от 4 до 1, более предпочтительно - от 2 до 1. Таким образом цефалоспорин отделяется от многих посторонних примесей, присутствующих в ферментационной среде. Предпочтительно используется небольшой объем органического растворителя, что дает концентрированный раствор цефалоспорина и таким образом достигается снижение объемных скоростей потоков. Вторая возможность состоит в полной экстракции жидкой питательной среды при pH, равном 4 или ниже. Предпочтительно, жидкая питательная среда экстрагируется в интервале от 4 до 1 органическим растворителем, несмешиваемым с водой. The liquid culture medium is filtered off and an organic solvent immiscible with water is added to the filtrate. The pH is adjusted to extract cephalosporin from the aqueous layer. The pH range should be below 4.5; preferably in the range from 4 to 1, more preferably from 2 to 1. Thus, cephalosporin is separated from many foreign impurities present in the fermentation medium. A small volume of an organic solvent is preferably used, which gives a concentrated solution of cephalosporin, and thus a reduction in volumetric flow rates is achieved. A second possibility is to completely extract the liquid nutrient medium at a pH of 4 or lower. Preferably, the liquid nutrient medium is extracted in the range of 4 to 1 with an organic solvent immiscible with water.

Может использоваться любой растворитель, который не взаимодействует с молекулой цефалоспорина. Подходящими растворителями, например, являются бутилацетат, этилацетат, метилизобутилкетон, спирты, подобные бутанолу, и т. д. Предпочтительно используются 1-бутанол или изобутанол. Any solvent that does not interact with the cephalosporin molecule can be used. Suitable solvents, for example, are butyl acetate, ethyl acetate, methyl isobutyl ketone, alcohols like butanol, etc. 1-butanol or isobutanol are preferably used.

Затем цефалоспорин экстрагируется обратно водой при pH от 4 до 10, предпочтительно от 6 до 9. И снова конечный объем сильно снижается. Выделение может проводиться при температурах от 0 до 50oC, и предпочтительно при температурах окружающей среды.Then, cephalosporin is extracted back with water at a pH of from 4 to 10, preferably from 6 to 9. Again, the final volume is greatly reduced. The selection can be carried out at temperatures from 0 to 50 o C, and preferably at ambient temperatures.

Водный раствор цефалоспорина, полученный таким образом, обрабатывается соответствующим ферментом для удаления 3-(карбоксиэтилтио)пропиониловой боковой цепи и получения желаемой 7-АДЦК. The cephalosporin aqueous solution thus obtained is treated with an appropriate enzyme to remove the 3- (carboxyethylthio) propionyl side chain and obtain the desired 7-ADCA.

Предпочтительно используется иммобилизированный фермент, чтобы было возможно использовать фермент повторно. Методология получения таких частиц и иммобилизации ферментов была подробно описана в ЕР-А-0222462. pH водного раствора должен иметь значение, равное, например, от pH 4 до pH 9, при котором реакция деградации цефалоспорина минимизирована, а желаемое превращение с помощью фермента оптимально. Таким образом, фермент добавляется к водному раствору цефалоспорина при поддержании в то же время pH на соответствующем уровне с помощью, например, добавления неорганического основания, такого, как раствор гидроксида калия, или применения катионообменной смолы. Когда реакция завершается, иммобилизированный фермент удаляется фильтрованием. Другая возможность состоит в применении иммобилизованного фермента в колонке с фиксированным или ожиженным слоем, или использовании фермента в растворе и удалении продуктов с помощью мембранной фильтрации. Впоследствии реакционную смесь подкисляют в присутствии органического растворителя, несмешиваемого с водой. An immobilized enzyme is preferably used so that it is possible to reuse the enzyme. The methodology for producing such particles and immobilizing enzymes has been described in detail in EP-A-0222462. The pH of the aqueous solution should have a value equal, for example, from pH 4 to pH 9, at which the degradation reaction of cephalosporin is minimized, and the desired conversion with the enzyme is optimal. Thus, the enzyme is added to an aqueous solution of cephalosporin while maintaining the pH at an appropriate level by, for example, adding an inorganic base such as a potassium hydroxide solution or using a cation exchange resin. When the reaction is complete, the immobilized enzyme is removed by filtration. Another possibility is to use the immobilized enzyme in a fixed or fluidized bed column, or to use the enzyme in solution and remove products using membrane filtration. Subsequently, the reaction mixture is acidified in the presence of an organic solvent immiscible with water.

Подходящие ферменты, например, получаются из микроорганизма Pseudomonas SY77, имеющего мутацию в одной или более позиций: 62, 177, 178 и 179. Также могут использоваться ферменты из других микроорганизмов Pseudomonas, предпочтительно Pseudomonas SE83, имеющих, произвольно, мутацию одной или более позиций, соответствующих 62, 177, 178 и 179 у Pseudomonas SY77. После доведения pH до примерно от 0,1 до 1,5 слои разделяются и pH водного слоя доводится до примерно 2 - 5. Кристаллическая 7-АДЦК затем отфильтровывается. Suitable enzymes, for example, are obtained from a Pseudomonas SY77 microorganism having a mutation in one or more positions: 62, 177, 178 and 179. Enzymes from other Pseudomonas microorganisms, preferably Pseudomonas SE83, having, optionally, a mutation of one or more positions, can also be used. corresponding to 62, 177, 178 and 179 in Pseudomonas SY77. After adjusting the pH to about 0.1 to 1.5, the layers are separated and the pH of the aqueous layer is adjusted to about 2-5. The crystalline 7-ADCA is then filtered off.

Деацилирование может также выполняться химически, известным образом, например, через образование иминохлоридной боковой цепи путем добавления пентахлорида фосфора при температуре ниже 10oC и затем изобутанола при температуре окружающей среды или ниже.Deacylation can also be carried out chemically, in a known manner, for example, through the formation of an iminochloride side chain by adding phosphorus pentachloride at a temperature below 10 ° C. and then isobutanol at ambient temperature or below.

Следующие примеры предлагаются в качестве иллюстрации, но не для ограничения. The following examples are offered by way of illustration, but not limitation.

Пример 1
Экспрессия гена cefE Streptomyces и Nocardia в Penicillium chrysogenum
а. Общие процедуры клонирования гена и генной трансформации
В данной заявке используются обычные методики, используемые в процедурах клонирования гена. Эти методики включают полимеразные цепные реакции (ПЦР), синтез синтетических олигонуклеотидов, анализ нуклеотидной последовательности ДНК, ферментативное лигирование и рестрикцию ДНК, субклонирование вектора в Е. coli, трансформацию и селекцию трансформантов, выделение и очистку ДНК, характеристику ДНК с помощью блот-анализа по Саузерну и меченых 32P зондов, мечение ДНК 32P путем случайного примирования. Все эти методики очень хорошо известны в этой области технологии и соответственно описаны во многих источниках. Смотрите, например, Sambrook et al.. Molecular Cloning:, a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, U.S.A. (1989), Innes et al., PCR protocols, a Guide to Metods and Applications, Academic Press (1990), and McPherson et al., PCR, a Practical Approach, IRL Press (1991).
Example 1
Expression of the cefE Streptomyces and Nocardia gene in Penicillium chrysogenum
a. General gene cloning and gene transformation procedures
This application uses the usual techniques used in gene cloning procedures. These techniques include polymerase chain reactions (PCR), synthetic oligonucleotide synthesis, DNA nucleotide sequence analysis, enzymatic ligation and DNA restriction, vector subcloning in E. coli, transformation and selection of transformants, DNA isolation and purification, DNA characterization using blot analysis by blot analysis Southern and 32 P-labeled probes, labeling 32 P DNA by random priming. All these techniques are very well known in this field of technology and are accordingly described in many sources. See, e.g., Sambrook et al. Molecular Cloning :, a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, USA (1989), Innes et al., PCR protocols, a Guide to Methods and Applications, Academic Press (1990), and McPherson et al., PCR, a Practical Approach, IRL Press (1991).

Общие процедуры, использованные при трансформации нитчатых грибов и селекции трансформантов включает получение протопластов грибов, перенос ДНК и режим регенерации протопластов, очистку и определение свойств трансформантов. Все эти процедуры хорошо известны в этой области знаний и очень хорошо документированы в: Finkelstein and Ball (eds), Bio- technology of Filamentous Fungi, technology and products, Butterworth-Heinemann (1992); Bennet and Lasure (eds). More Gene Manipulations in Fungi, Academic Press (1991); Turner, in Puhler (ed.), Biotechnology, second completely revised edition, VCH (1992). General procedures used in the transformation of filamentous fungi and selection of transformants include obtaining protoplasts of fungi, DNA transfer and protoplast regeneration mode, purification and determination of the properties of transformants. All of these procedures are well known in this field of knowledge and are very well documented in: Finkelstein and Ball (eds), Bio-technology of Filamentous Fungi, technology and products, Butterworth-Heinemann (1992); Bennet and Lasure (eds). More Gene Manipulations in Fungi, Academic Press (1991); Turner, in Puhler (ed.), Biotechnology, second completely revised edition, VCH (1992).

Более конкретные применения технологии клонирования генов и генной трансформации в отношении Penicillinum chrysogenum очень хорошо документированы у Bennet and Lasure (выше) и Finkelstein and Ball (выше). More specific applications of gene cloning technology and gene transformation for Penicillinum chrysogenum are very well documented by Bennet and Lasure (above) and Finkelstein and Ball (above).

- Синтетические ДНК олигонуклеотидов синтезированы с использованием коммерческого синтезатора ДНК (Applied Biosistems, CA, U.S.A.) в соответствии с инструкциями производителя. - Synthetic oligonucleotide DNAs were synthesized using a commercial DNA synthesizer (Applied Biosistems, CA, U.S.A.) in accordance with the manufacturer's instructions.

- ПЦР выполняется с использованием коммерческого автоматического аппарата для ПЦР (Perkin Elmer, U.S.A.) и ДНК-полимеразы (Perkin Elmer) по инструкции производителя. - PCR is performed using a commercial automatic PCR apparatus (Perkin Elmer, U.S.A.) and DNA polymerase (Perkin Elmer) according to the manufacturer's instructions.

- Процедуру hGC PCR (Dutton et al., Nucleic Acids Res. 21, (no 12) (1993) 2953 - 2954) использовали, чтобы сделать возможной амплификацию кодирующих областей cefE хромосомной ДНК N. lactamdurans и S. clavuligerus. - The hGC PCR procedure (Dutton et al., Nucleic Acids Res. 21, (no 12) (1993) 2953-2954) was used to allow amplification of the cefE coding regions of the chromosomal DNA of N. lactamdurans and S. clavuligerus.

- Ферменты рестрикции и другие ферменты для модификации ДНК получены из BRL (MD, U.S.A.) и использовались в соответствии с инструкциями производителя. - Restriction enzymes and other enzymes for DNA modification obtained from BRL (MD, U.S.A.) and used in accordance with the manufacturer's instructions.

- Вектор pBluescript® E.coli получен от Stratagene (CA, U.S.A.).- Vector pBluescript ® E. coli obtained from Stratagene (CA, USA).

- Другие использованные химреактивы все имеют аналитическую чистоту и получены от разных поставщиков. - The other chemicals used are all of analytical purity and obtained from different suppliers.

- Анализ нуклеотидной последовательности ДНК выполняли с использованием аппарата для автоматического анализа последовательности ДНК (Applied Biosistems), основанного на детекции специфичной для последовательности флюоресцентной метки в соответствии с инструкциями производителя. - DNA nucleotide sequence analysis was performed using an apparatus for automatic DNA sequence analysis (Applied Biosistems), based on the detection of a sequence-specific fluorescent label in accordance with the manufacturer's instructions.

b. Культивирование микроорганизмов
Streptomyсes clavuligerus ATCC 27064 выращивается в трипсинизированном соевом бульоне (Difco). Хромосомная ДНК этого штамма использована для выделения гена cefE (Kovacevic et al., J. Bacteriol. (1989), 754 - 760).
b. Microorganism cultivation
Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 is grown in trypsinized soy broth (Difco). The chromosomal DNA of this strain was used to isolate the cefE gene (Kovacevic et al., J. Bacteriol. (1989), 754-760).

Nocardia lactamdurans ATCC 27382 также выращивается в трипсинизированном соевом бульоне (Difco). Хромосомная ДНК этого штамма использована для выделения гена cefE (Coque et. al., выше). Nocardia lactamdurans ATCC 27382 is also grown in trypsinized soy broth (Difco). The chromosomal DNA of this strain was used to isolate the cefE gene (Coque et. Al., Supra).

Penicillium chrysogenum Wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) выращивается в полной среде YPD (YPD; 1% дрожжевой экстракт, 2% пептона, 2% глюкозы). Хромосомная ДНК этого штамма использована для выделения 5' и 3' регуляторных областей гена penDE, необходимых для экспрессии гена cefE. Penecillium chrуsogenun ATCC 28089 также используется в качестве хозяина для экспериментов с трансформацией геном cefE. Пригодны также другие штаммы Penicillium chrisogenum, включая мутанты штамма Wisconsin 54-1255, дающие увеличенный выход беталактамов. В зависимости от использованного маркера селекции трансформанта могут использоваться штаммы P.chrysogenum, содержащие мутации в pyrG, niaD или facA гене. Эти мутантные штаммы могут быть получены с помощью методов, хорошо известных в этой области технологии (Cantoral, Bio/Technol. 5 (1987), 494 - 497; Gouka et al., J. Biotechn. 20 (1991), 189 - 200; and Gouka et al, Appl. Microbiol. Biotechnol. (1993), 514 - 519). Penicillium chrysogenum Wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) is grown in complete YPD medium (YPD; 1% yeast extract, 2% peptone, 2% glucose). The chromosomal DNA of this strain was used to isolate the 5 'and 3' regulatory regions of the penDE gene necessary for expression of the cefE gene. Penecillium chrúsogenun ATCC 28089 is also used as a host for experiments with transformation of the cefE gene. Other strains of Penicillium chrisogenum are also suitable, including mutants of the Wisconsin strain 54-1255 giving an increased yield of betalactams. Depending on the transformant selection marker used, P. chrysogenum strains containing mutations in the pyrG, niaD or facA gene can be used. These mutant strains can be obtained using methods well known in the art (Cantoral, Bio / Technol. 5 (1987), 494–497; Gouka et al., J. Biotechn. 20 (1991), 189–200; and Gouka et al, Appl. Microbiol. Biotechnol. (1993), 514-519).

Культивирование P.chrysogenum для образования протопластов, используемых при трансформации, также производилось в среде YPD. Cultivation of P. chrysogenum to form the protoplasts used in the transformation was also performed in YPD medium.

Хорошо известно, что процедуры образования протопластов и регенерации могут слегка отличаться в зависимости от конкретного использования штамма Penicillium chrysogenum и примененной процедуры селекции трансформанта. It is well known that protoplast formation and regeneration procedures may vary slightly depending on the specific use of the Penicillium chrysogenum strain and the transformant selection procedure used.

Е. coli WK6 (Zell and Fritz, EMBO J. 6 (1987), 1809 - 1815), XLI-Blue (Stratagene) и HB101 (Boyer and Roulland-Dussoix, J. Mol. Biol., 41 (1969), 459; Bolivar and Backman, Messages Ensymol. 68 (1979), 2040) сохранялись и культивировались с помощью использования стандартной среды для культивирования Е. coli (Sambrook, выше). E. coli WK6 (Zell and Fritz, EMBO J. 6 (1987), 1809 - 1815), XLI-Blue (Stratagene) and HB101 (Boyer and Roulland-Dussoix, J. Mol. Biol., 41 (1969), 459 ; Bolivar and Backman, Messages Ensymol. 68 (1979), 2040) were preserved and cultured using standard E. coli culture medium (Sambrook, supra).

с. Культивирование кассет экспрессии cefE
Кассеты экспрессии cefE перечислены в таблице 1, которая также объясняет номенклатуру, которая была использована для этих плазмид.
with. Cultivation of cefE expression cassettes
CefE expression cassettes are listed in Table 1, which also explains the nomenclature that was used for these plasmids.

Опубликованные нуклеотидные последовательности гена cefE S.clavuligerus (Kovacevic, выше); гена cefE N.lactamdurans (Coque, выше); гена gpdA A.nidulans (Punt et al, Gene 69 (1988)); и гена penDE P.chrysogenum (Barredo et al. , Gene 83 (1989), 291 - 300; Dies et al., Mol. Gen. Genet. 218 (1989), были использованы для создания синтетических олигонуклеотидов, перечисленных в таблице II. Published nucleotide sequences of the S. clavuligerus cefE gene (Kovacevic, supra); cefE gene N. lactamdurans (Coque, supra); A. nidulans gpdA gene (Punt et al, Gene 69 (1988)); and the penDE gene of P. chrysogenum (Barredo et al., Gene 83 (1989), 291-300; Dies et al., Mol. Gen. Genet. 218 (1989), were used to create the synthetic oligonucleotides listed in Table II.

c1.. Конструирование плазмид экспрессии cefE E.coli pMCTSE и pMCTNE
ПЦР, 1: cefE N.lactamdurans
В первой ПЦР с использованием хромосомной ДНК N.lactamdurans и олигонуклеотидов 1 и 2, была получена открытая рамка считывания cfeE N.lactamdurans в виде продукта ПЦР 0,9 kb, содержащего уникальный сайт рестрикции Ndel на 5'-конце и уникальный сайт Xbal на 3'-конце.
c1 .. Construction of E. coli cefE expression plasmids pMCTSE and pMCTNE
PCR, 1: cefE N. lactamdurans
In the first PCR using chromosomal DNA N.lactamdurans and oligonucleotides 1 and 2, an open reading frame of cfeE N.lactamdurans was obtained as a 0.9 kb PCR product containing a unique Ndel restriction site at the 5'-end and a unique Xbal site at 3 '-end.

ПЦР, 2: cefE S.clavuligerus
Во второй ПЦР с использованием хромосомной ДНК S.clavuligerus и олигонуклеотидов 3 и 4 была получена открытая рамка считывания cefE S.clavuligerus в виде продукта ПЦР в 0,9 kb, также содержащего уникальный сайт рестрикции NdeI на 5'-конце и уникальный сайт рестрикции Xbal на 3'-конце.
PCR 2: cefE S. clavuligerus
In the second PCR using S. clavuligerus chromosomal DNA and oligonucleotides 3 and 4, an open reading frame of S. clavuligerus cefE was obtained as a 0.9 kb PCR product also containing a unique NdeI restriction site at the 5'-end and a unique Xbal restriction site at the 3'-end.

С целью получения экспрессии генов cefE и E.coli и определения характеристик продуктов ПЦР с помощью анализа последовательности ДНК, продукты ПЦР 1 и 2 клонировали в векторе pMCTNde, производный от рMC-5 (Stanssens et al., Nucleic Acids Res, 17 (1989), 4441), Плазмида pMCTNde получена из рМC5-8 (Европейская патентная заявка N 0351029) путем встройки фрагмента, кодирующего tac-промотор с последующим сайтом RBS и клонирующим сайтом Ndel (рис . 3). In order to obtain expression of cefE and E. coli genes and characterize PCR products using DNA sequence analysis, PCR products 1 and 2 were cloned into pMCTNde vector derived from pMC-5 (Stanssens et al., Nucleic Acids Res, 17 (1989) , 4441), Plasmid pMCTNde was obtained from pMC5-8 (European Patent Application No. 0351029) by inserting a fragment encoding the tac promoter followed by the RBS site and the Ndel cloning site (Fig. 3).

Продукты ПЦР 1 и 2 расщепляли с помощью NdeI и XbaI и лигировали в расщепленный NdeI-XbaI вектор pMCTNde. Смесь лигирования использовали для трансформации E. coli WK6. Трансформанты отбирали по резистентности к хлорамфениколу. Эти транcформанты использовали для изоляции плазмидной ДНК. Вставку кассет экспрессии cefE сначала анализировали с помощью расщепления реcтрикционным ферментом на предсказанную генерацию рестрикционных фрагментов. Плазмиды, содержащие предсказанные сайты для рестрикционных ферментов окончательно проанализированы с помощью автоматического анализа последовательности ДНК,
Последовательность ДНК открытой рамки считывания cefE S.clavuligerus в плазмиде pMCTSE (рис .2) была на 100% идентична опубликованной последовательности (Kovacevic, выше).
PCR products 1 and 2 were digested with NdeI and XbaI and ligated into the pooled NdeI-XbaI vector pMCTNde. The ligation mixture was used to transform E. coli WK6. Transformants were selected for chloramphenicol resistance. These transformants were used to isolate plasmid DNA. The insertion of cefE expression cassettes was first analyzed by digestion with a restriction enzyme to predict the generation of restriction fragments. Plasmids containing the predicted restriction enzyme sites are finally analyzed by automatic DNA sequence analysis,
The DNA sequence of the open reading frame of cefE S. clavuligerus in plasmid pMCTSE (Fig. 2) was 100% identical to the published sequence (Kovacevic, supra).

Последовательность ДНК (рис. 8) всех клонов, которые были проанализированы, содержащая открытую рамку считывания cefE N.lactamdurans, отличалась от опукликованной последовательности (Coque, выше). The DNA sequence (Fig. 8) of all the clones that were analyzed containing the open reading frame of cefE N. lactamdurans differed from the nucleated sequence (Coque, supra).

Аминокислотная последовательность, произведенная из опубликованного гена cefE N.lactamdurans имеет пролин в положении аминокислоты 41 (смотрите Посл. ИД N 14). Этот пролин опущен в клонах, которые получены при ПЦР 1. Эта плазмида названа pMCTNE (рис. 1). The amino acid sequence derived from the published cefE gene N. lactamdurans has a proline at amino acid position 41 (see Last ID N 14). This proline is omitted in clones obtained by PCR 1. This plasmid is named pMCTNE (Fig. 1).

с2. Конструирование плазмид экспрессии cefE P. chrysogenum
ПЦР, 3: промотор gpdA
При этой третьей ПЦР с использованием пламидной ДНК pAN7-1 (Punt et al., Gene 56 (1987) 117 - 124), содержащей ген hph E.coli под контролем промотора gpdA A. nidulans и олигонуклеотиды 5 и 6, был проучен промотор gpdA в виде продукта ПЦР 0,9 kb, содержащий единственный сайт рестрикции EcoRI на 5'-конце и единственный сайт NdeI на 3'-конце.
c2. Construction of plasmids for expression of cefE P. chrysogenum
PCR 3: gpdA promoter
In this third PCR using pAN7-1 plasmid DNA (Punt et al., Gene 56 (1987) 117 - 124) containing the E. coli hph gene under the control of the A. nidulans gpdA promoter and oligonucleotides 5 and 6, the gpdA promoter was learned as a 0.9 kb PCR product containing a single EcoRI restriction site at the 5'-end and a single NdeI site at the 3'-end.

ПЦР, 4: промотор AT
В четвертой ПЦР хромосомная ДНК P.chrysogenum и олигонуклеотиды 7 и 8 были использованы для получения AT промоторного фрагмента, равного 1,5 kb, который также содержит единственный сайт рестрикции EcoRI на 5'-конце и единственный сайт NdeI на 3'-конце.
PCR 4: AT promoter
In the fourth PCR, P. chrysogenum chromosomal DNA and oligonucleotides 7 and 8 were used to obtain an AT promoter fragment of 1.5 kb, which also contains a single EcoRI restriction site at the 5'-end and a single NdeI site at the 3'-end.

ПЦР, 5: AT терминатор и 3'-конец гена cefE
N.lactamdurans.
PCR 5: AT terminator and 3'-end of the cefE gene
N.lactamdurans.

В пятой ПЦР была получена 0,5 kb терминаторная область penDE (AT) с использованием хромосомной ДНК P.chrysogenum и олигонуклеотидов 9 и 10, и 11 и 10, соответственно. Эти продукты ПЦР содержат, таким образом, 3'-концевую последовательность гена cefE с или без сигнала нацеливания к микротельцу, состоящего из C-концевой аминокислотной последовательности ARL (Muller et al., Biochimica et Biophysica Acta 1116 (1992), 210 - 213). In the fifth PCR, 0.5 kb of the penDE terminator region (AT) was obtained using P. chrysogenum chromosomal DNA and oligonucleotides 9 and 10, and 11 and 10, respectively. These PCR products thus contain the 3'-terminal sequence of the cefE gene with or without a targeting signal to the microbody consisting of the C-terminal amino acid sequence of ARL (Muller et al., Biochimica et Biophysica Acta 1116 (1992), 210 - 213) .

Олигонуклеотиды сконструированы таким образом, что единственный сайт BspEl встраивается на 5'-конце продукта ПЦР и единственный сайт SpeI вводится на 3'-конце продукта ПЦР. Oligonucleotides are designed so that a single BspEl site is inserted at the 5'-end of the PCR product and a single SpeI site is introduced at the 3'-end of the PCR product.

ПЦР, 6: AT терминатор и 3'-конец гена cefE S.clavuligerus
В этой шестой ПЦР была получена 0,5 kb терминаторная область penDE (AT) с использованием хромосомной ДНК P.chrysogenum и олигонуклеотидов 12 и 10, и 13 и 10, соответственно. Эти продукты ПЦР, таким образом, содержат 3'-концевую последовательность гена cefE S.clavuligerus с или без сигнала нацеливания к микротельцу, состоящего из C-концевой аминокислотной последовательности SKL (De Hoop et al., Biochem. J. 286 (1992), 657 - 669).
PCR 6: AT terminator and 3'-end of the cefE gene of S. clavuligerus
In this sixth PCR, a 0.5 kb penDE terminator region (AT) was obtained using P. chrysogenum chromosomal DNA and oligonucleotides 12 and 10, and 13 and 10, respectively. These PCR products thus contain the 3'-terminal sequence of the cefE gene of S. clavuligerus with or without a targeting signal to the microbody consisting of the SKL C-terminal amino acid sequence (De Hoop et al., Biochem. J. 286 (1992), 657-669).

Олигонуклеотиды сконструированы так, что единственный сайт рестрикции BqlI вводится на 5'-конце продукта ПЦР и единственный сайт SpeI получается на 3'-конце этого продукта ПЦР. Oligonucleotides are designed so that a single BqlI restriction site is introduced at the 5'-end of the PCR product and a single SpeI site is obtained at the 3'-end of this PCR product.

С целью получения экспрессии генов cefE в P.chrysogenum промотор gpdA и фрагмент промотора AT лигировали к фрагментам cefE из плазмид pMCTNE и pMCTSE. Эти лигированные фрагменты клонировали в вектор pBluescript II KS. In order to obtain expression of cefE genes in P. chrysogenum, the gpdA promoter and the AT promoter fragment were ligated to cefE fragments from plasmids pMCTNE and pMCTSE. These ligated fragments were cloned into the pBluescript II KS vector.

Продукт ПЦР 3 расщепляли EcoRI и Ndel. pMCTNE и pMCTSE расщепляли с помощью NdeI и XbaI. Фрагменты рестрикции разделяли с помощью электрофореза в агарозном геле. Кодирующие фрагменты 0,9 kb cefE очищали из агарозного геля. Промоторный фрагмент EcoRI-Ndel лигировали вместе с фрагментами NdeI-XbaI cefE в расщепленный EcoRI-XbaI вектор pBluescript II KS. Таким образом были получены следующие плазмиды: pGSE и pGNE. The PCR 3 product was digested with EcoRI and Ndel. pMCTNE and pMCTSE were digested with NdeI and XbaI. Restriction fragments were separated by agarose gel electrophoresis. The coding fragments of 0.9 kb cefE were purified from agarose gel. The EcoRI-Ndel promoter fragment was ligated together with NdeI-XbaI cefE fragments into EcoRI-XbaI digested pBluescript II KS vector. Thus, the following plasmids were obtained: pGSE and pGNE.

Для получения оптимальной экспрессии генов cefE в P.chrysogenum мы выбрали клонирование сигнальной последовательности терминации AT после генов cefE в плазмидах экспрессии Penicillium, упомянутых выше. To obtain optimal expression of cefE genes in P. chrysogenum, we selected the cloning of the AT termination signal sequence after cefE genes in the Penicillium expression plasmids mentioned above.

pGNETA-pGNEWA
Продукты ПЦР 5 расщепляли с помощью BspEI и SpeI и лигировали в расщепленный BspEI и SpeI вектор pGNE. Смеси лигирования использовали для трансформации E. coli НВ101. Трансформанты отбирали по устойчивости к ампициллину. Плазмиды, выделенные из этих трансформантов, охарактеризовывали с помощью анализа фрагментов рестрикции и затем с помощью анализа последовательности ДНК. Таким образом были получены следующие плазмиды: pGNEWA и pGNETA (рис. 4).
pGNETA-pGNEWA
PCR 5 products were digested with BspEI and SpeI and ligated into the digested BspEI and SpeI pGNE vector. Ligation mixtures were used to transform E. coli HB101. Transformants were selected for ampicillin resistance. Plasmids isolated from these transformants were characterized by analysis of restriction fragments and then by DNA sequence analysis. Thus, the following plasmids were obtained: pGNEWA and pGNETA (Fig. 4).

pGSETA-pGSEWA
Продукты ПЦР 6 расщепляли с помощью BqlI и SpeI и лигировали в расщепленный BqlI и SpeI вектор pGSE. Смеси лигирования использовали для трансформации E. coli НВ101. Трансформанты отбирали по устойчивости к ампициллину. Выделенные из этих трансформантов плазмиды также охарактеризовывали с помощью анализа фрагментов рестрикции и затем анализа последовательности ДНК. Таким образом были получены следующие плазмиды: pGSWA и pGSETA (рис. 5).
pGSETA-pGSEWA
PCR 6 products were digested with BqlI and SpeI and ligated into the digested BqlI and SpeI pGSE vector. Ligation mixtures were used to transform E. coli HB101. Transformants were selected for ampicillin resistance. Plasmids isolated from these transformants were also characterized by analysis of restriction fragments and then DNA sequence analysis. Thus, the following plasmids were obtained: pGSWA and pGSETA (Fig. 5).

pANETA, pANEWA и pASETA и pASEWA
Плазмиды pGNETA, pGNEWA, pGSETA и pGSEWA расщепляли с помощью EcoRI и NdeI. Фрагменты рестрикции разделяли с помощью электрофореза в агарозном геле и из геля очищали фрагменты 4.5 kb.
pANETA, pANEWA and pASETA and pASEWA
Plasmids pGNETA, pGNEWA, pGSETA and pGSEWA were digested with EcoRI and NdeI. Restriction fragments were separated by agarose gel electrophoresis and 4.5 kb fragments were purified from the gel.

Продукт ПЦР 4 расщепляли с помощью EcoRI и NdeI и лигировали с очищенными фрагментами, упомянутыми выше. После трансформации лигированных смесей в E.coli НВ101, трансформанты отбирали по резистентности к ампициллину. The PCR 4 product was digested with EcoRI and NdeI and ligated to the purified fragments mentioned above. After transformation of the ligation mixtures into E. coli HB101, transformants were selected for ampicillin resistance.

Трансформанты подращивали и выделяли их плазмиды и характеризовали с помощью анализа фрагментов рестрикции и окончательно - с помощью анализа последовательности ДНК. Таким образом были получены желаемые конструкции, а именно pANETA (рис. 6), pANEWA, pASETA (рис. 7) и pASEWA. Transformants were grown and their plasmids were isolated and characterized by analysis of restriction fragments and, finally, by DNA sequence analysis. Thus, the desired designs were obtained, namely pANETA (Fig. 6), pANEWA, pASETA (Fig. 7) and pASEWA.

d. Трансформация P.chrysogenum
Использована процедура трансформации протопластов, опосредуемой Ca-PEG.
d. Transformation of P. chrysogenum
The protoplast transformation procedure mediated by Ca-PEG was used.

По методам, описанным у Cantoral (смотрите выше), Gouka et al. (J.Biotechn., смотрите выше) и Gouka et al. (Appl. Miсrobiol. Biotechnol., смотрите выше) для трансформации штамма P.chrysogenum использовали целую плазмиду или очищенный полигенный экспрессирующий кластер cefE (лишенный векторных последовательностей E.coli) с генами pyrG, niaD, facA или amdS (Beri et al., Curr. Genet. 11 (1987) 639 - 641), соответственно, в качестве маркеров селекции. According to the methods described by Cantoral (see above), Gouka et al. (J. Biotechn., See above) and Gouka et al. (Appl. Mirobiol. Biotechnol., See above) to transform the P. chrysogenum strain, a whole plasmid or purified cefE expression polygenic cluster (lacking E. coli vector sequences) with pyrG, niaD, facA or amdS genes (Beri et al., Curr. Genet. 11 (1987) 639 - 641), respectively, as selection markers.

Путем использования гомологичных маркеров селекции pyrG, niaD или facA, в чистой форме, лишенных векторных последовательностей E.coli, были получены трансформированные штаммы P.chrysogenum, которые не содержат бактериальных генов резистентности. By using homologous selection markers of pyrG, niaD or facA, in pure form, devoid of E. coli vector sequences, transformed P. chrysogenum strains that do not contain bacterial resistance genes were obtained.

В Европейской патентной заявке N 94201896.1 описывается метод получения рекомбинантных штаммов, лишенных генов маркеров селекции. Этот метод был успешно использован на трансформантах P.chrysogenum, содержащих ген A.nidulans amdS в качестве доминантного маркера селекции. European Patent Application No. 94201896.1 describes a method for producing recombinant strains lacking selection marker genes. This method has been successfully used on P. chrysogenum transformants containing the A. nidulans amdS gene as a dominant selection marker.

В таком случае единственными элементами гетерологического происхождения являются кодирующая область cefE 0,9 kb и, произвольно, промоторная область 0,9 kb gpdA. In this case, the only elements of heterologous origin are the 0.9 kb cefE coding region and, optionally, the 0.9 kb gpdA promoter region.

е. Анализ трансформантов
Трансформанты P. chrysogenum очищаются путем повторного культивирования на селективной среде. Единичные устойчивые колонии использованы для приготовления агаровых косяков для получения спор и для проверки на трансформанты, содержащие кассету экспрессии cefE. Кипячение фрагмента свежего мицелия из трансформантов на агаровой пластинке использовали для получения достаточного количества матричной ДНК для эффективной проверки сотен трансформантов на присутствие гена cefE с использованием методики ПЦР. (Seth, Fungal Genetis Conference, Asilomar (1991), Fungal Genetics Newsletter 38, 55). Действуя таким образом установили эффективность трансформации.
e. Analysis of transformants
Transformants of P. chrysogenum are purified by re-cultivation on selective medium. Single resistant colonies were used to prepare agar stocks for obtaining spores and for testing for transformants containing the cefE expression cassette. The boiling of a fragment of fresh mycelium from transformants on an agar plate was used to obtain a sufficient amount of template DNA to efficiently test hundreds of transformants for the presence of the cefE gene using the PCR technique. (Seth, Fungal Genetis Conference, Asilomar (1991), Fungal Genetics Newsletter 38, 55). Acting in this way established the effectiveness of the transformation.

Отбор трансформантов также выполняли, применяя биологическое исследование. Трансформанты подращивали на агаризованной среде, которая содержала выбираемые предшественники боковой цепи. E.coli ESS2231 использовали в качестве индикаторной бактерии в кроющем слое агара, который также содержал Бактопеназу, чтобы было возможно отдифференцировать продукцию пенициллина и цефалоспорина по методам, хорошо известным в этой области науки и описанным, например, у Guttierez et al., Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 56 - 64. The selection of transformants was also performed using biological research. Transformants were grown on an agar medium that contained selectable side chain precursors. E. coli ESS2231 was used as an indicator bacterium in the topcoat of agar, which also contained Bactopenase, so that it was possible to differentiate the production of penicillin and cephalosporin according to methods well known in this field of science and described, for example, by Guttierez et al., Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 56 - 64.

Споры использовали для посева P.chrysogenum в культуральную среду, как описано в разделе d. После 72 часов культивирования (при 25oC) из мицелия выделяют хромосомную ДНК. ДНК расщепляют рестрикционным ферментом с распознаваемой последовательностью в 6 п.о., подобным EcoRI или PstI.Spores were used for plating P. chrysogenum into the culture medium as described in section d. After 72 hours of cultivation (at 25 ° C.), chromosomal DNA is isolated from the mycelium. DNA is digested with a 6 bp restriction enzyme, similar to EcoRI or PstI.

Фрагменты ДНК разделяли с помощью электрофореза в агарозном геле и переносили на нейлоновые мембраны Gene screen (New England Nuclear). Блоттинг по Саузерну проводили гибридизацией с меченным 32P продуктом ПЦР 2 в качестве пробы для последовательностей гена cefE. Мечение 32P очищенного продукта ПЦР 2 достигается с помощью мечения случайным примированием в присутствии α32P дЦТФ при использовании коммерческого набора для мечения (Boeringer Mannheim).DNA fragments were separated by agarose gel electrophoresis and transferred to Gene screen (New England Nuclear) nylon membranes. Southern blotting was performed by hybridization with a 32 P-labeled PCR 2 product as a sample for cefE gene sequences. Labeling 32 P of purified PCR 2 product is accomplished by random priming labeling in the presence of α 32 P dTCP using a commercial labeling kit (Boeringer Mannheim).

Трансформанты, содержащие кодирующую последовательность cefE, испытаны на экспрессию продукта гена cefE, называемую здесь экспандазной активностью. Transformants containing the cefE coding sequence were tested for expression of the cefE gene product, referred to herein as expandase activity.

Отобранные транcформанты культивируются в среде для продукции пенициллина (смотрите пример 2). Selected transformants are cultured in penicillin production medium (see example 2).

В эксперименте по оценке протекания процесса во времени образцы мицелия - отбирали через 48, 72 и 96 часов ферментации. Готовятся экстракты мицелия, и экспандазная активность определяется в неочищенных экстрактах, как описано у Rollins et al., Can. J. Microbiol. 34 (1988), 1196 - 1202. Трансформанты с экспандазной активностью испытывали на ацилтрансферазную активность также методами описанными у Alvares et al., Antimicrob. Agent Chem. 31 (1987), 1675 - 1682). In an experiment to evaluate the progress of the process over time, mycelium samples were taken after 48, 72, and 96 hours of fermentation. Mycelium extracts are prepared, and expandase activity is determined in the crude extracts as described by Rollins et al., Can. J. Microbiol. 34 (1988), 1196-1202. Transformants with expandase activity were tested for acyltransferase activity also by the methods described by Alvares et al., Antimicrob. Agent Chem. 31 (1987), 1675 - 1682).

По этим анализам отбирали трансформанты с различными уровнями ацитрансферазной и экспандазной ферментативной активности для ферментативной продукции производных 7-АДЦК. Transformants with different levels of acitransferase and expandase enzymatic activity for the enzymatic production of 7-ADCA derivatives were selected from these analyzes.

Пример 2
Ферментативное получение 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК и ее выделение
P. chrysogenum штамм Wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) трансформируется с помощью одной из конструкций ДНК, как описано в примере 1 и засевается в концентрации 2•106 конидий/мл в посевную среду, состоящую из (г/л): глюкозы, 30; (NH4SO4, 10; KH2PO4, 10; раствора микроэлементов I (MgSO4•7H2O, 25; FeSO4•7H2O, 10; CuSO4••5H2O, 0,5; ZnSO4•7H2O, 2; Na2SO4, 50; MnSO4•H2O, 2; CaCl2•2H2O, 5), 10 (мл/л) (pH до стерилизации 6,5).
Example 2
Enzymatic preparation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA and its isolation
P. chrysogenum strain Wisconsin 54-1255 (ATCC 28089) is transformed using one of the DNA constructs, as described in example 1, and inoculated at a concentration of 2 • 10 6 conidia / ml inoculated medium consisting of (g / l): glucose, thirty; (NH 4 SO 4 , 10; KH 2 PO 4 , 10; trace element solution I (MgSO 4 • 7H 2 O, 25; FeSO 4 • 7H 2 O, 10; CuSO 4 •• 5H 2 O, 0.5; ZnSO 4 • 7H 2 O, 2; Na 2 SO 4 , 50; MnSO 4 • H 2 O, 2; CaCl 2 • 2H 2 O, 5), 10 (ml / l) (pH 6.5 before sterilization).

Посевную культуру инкубировали в течение 48 - 72 часов при 25-30oC и затем используют для засева 10-20 объемов производственной среды, содержащей (г/л) лактозы, 80; мальтозы, 20; CaSO4, 4; мочевины, 3; MgSO4•7H2O, 2; KH2PO4, 7; NaCl, 0,5; (NH4)2SO4, 6; FeSO4•7H20, 0,1; 3,3'-тиодипропионовой кислоты, 5; раствор микроэлементов II (CuSO4•5H2O, 0,5; ZnSO4•7H20, 2; MnSO4•H2O, 2; Na2SO4, 50), 10 (мл/л) (pH до стерилизации 5,5-6,0). Затем инкубация продолжается в течение еще 96-120 часов.The seed culture was incubated for 48 - 72 hours at 25-30 o C and then used for sowing 10-20 volumes of production medium containing (g / l) lactose, 80; maltose, 20; CaSO 4 , 4; urea, 3; MgSO 4 • 7H 2 O, 2; KH 2 PO 4 , 7; NaCl, 0.5; (NH 4 ) 2 SO 4 , 6; FeSO 4 • 7H 2 0, 0.1; 3,3'-thiodipropionic acid, 5; trace element solution II (CuSO 4 • 5H 2 O, 0.5; ZnSO 47H 2 0, 2; MnSO 4 • H 2 O, 2; Na 2 SO 4 , 50), 10 (ml / l) (pH to sterilization 5.5-6.0). Then the incubation continues for another 96-120 hours.

В конце производственной ферментации мицелий отделяется центрифугированием или фильтрованием, и 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК анализируют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке с обращенной фазой. Использован аппарат для ВЭЖХ Beckman System Gold, состоящий из программируемой системы для растворителей 168, автоматического пробоотборника модели 507, диодно-сетчатого детектора модели 168 и системы показателей System Gold (5.10). В качестве стационарной фазы использовали две (2) катриджных колонки Chromspher C18 (100 х 3 мм, Chrompack) в ряд. Подвижная фаза состоит из линейного градиента от 100% 0.07М фосфатного буфера pH 4,8 до 25% ацетонитрила и 75% фосфатного буфера pH 4,8 через 15 минут при скорости потока, равной 0,5 мл/мин. Продукция 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК определяется количественно при 260 нм с использованием 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК в качестве вещества для сравнения. At the end of production fermentation, the mycelium is separated by centrifugation or filtration, and 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA is analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) on a reverse phase column. The Beckman System Gold HPLC apparatus was used, consisting of a programmable solvent system 168, an automatic sampler Model 507, a diode mesh detector Model 168, and a System Gold scorecard (5.10). As the stationary phase, two (2) Chromspher C18 cartridge columns (100 x 3 mm, Chrompack) in a row were used. The mobile phase consists of a linear gradient from 100% 0.07M phosphate buffer pH 4.8 to 25% acetonitrile and 75% phosphate buffer pH 4.8 after 15 minutes at a flow rate of 0.5 ml / min. The production of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA is quantified at 260 nm using 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA as a reference substance.

Идентичность пика подтверждается путем сравнения кривых ультрафиолетового и ЯМР спектров. The identity of the peak is confirmed by comparing the curves of the ultraviolet and NMR spectra.

После фильтрования жидкой питательной среды к фильтрату добавляется примерно 0,1 объема 1-бутанола. Значение pH доводится до 2 с помощью разбавленной хлористоводородной кислоты, и смесь перемешивается в течение 5 минут при комнатной температуре. После разделения органический слой или выпаривается или используется далее для химического дезацилирования (пример 3) или обратно экстрагируется объемом воды, равным 0,33 с pH 8 и далее используется при ферментативном дезацилировании (пример 4). After filtering the liquid culture medium, approximately 0.1 volumes of 1-butanol are added to the filtrate. The pH was adjusted to 2 with dilute hydrochloric acid, and the mixture was stirred for 5 minutes at room temperature. After separation, the organic layer is either evaporated or further used for chemical deacylation (example 3) or is back extracted with a volume of water equal to 0.33 with a pH of 8 and then used for enzymatic deacylation (example 4).

Пример 3
Дезацилирование 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК
К смеси 3 г (8 ммолей) 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК, 3,5 мл (36 ммолей) N,N-диметиланилина, 13 мл метиленхлорида и при комнатной температуре добавляется 2,6 мл (12 ммоль) триметилхлорсилана. После перемешивания в течение 30 минут реакционную смесь охлаждают до примерно -50oC и добавляют 1,8 г (8,5 ммоля) пентахлорида фосфора, все сразу. Температура поддерживается на уровне -40oC в течение двух часов и затем реакционную смесь охлаждают до -65oC. Затем ее обрабатывают 12 мл (137 ммолей) изобутанола с такой скоростью, чтобы температура не повышалась свыше -40oC. После дополнительного перемешивания в течение двух часов раствор выливают в 15 мл воды и потом сразу добавляют 5 мл 4,5 N аммиака. pH доводится до 4 путем медленного добавления твердого бикарбоната аммония. После охлаждения до 5oC смесь фильтруют и кристаллическую 7-АДЦК промывают 5 мл водного ацетона (1:1) и отделяют.
Example 3
Deacylation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADC
To a mixture of 3 g (8 mmol) of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA, 3.5 ml (36 mmol) of N, N-dimethylaniline, 13 ml of methylene chloride, and 2.6 ml (12 mmol) of trimethylchlorosilane is added at room temperature . After stirring for 30 minutes, the reaction mixture was cooled to about -50 ° C and 1.8 g (8.5 mmol) of phosphorus pentachloride were added, all at once. The temperature is maintained at -40 o C for two hours and then the reaction mixture is cooled to -65 o C. Then it is treated with 12 ml (137 mmol) of isobutanol at such a rate that the temperature does not rise above -40 o C. After further stirring for two hours, the solution is poured into 15 ml of water and then 5 ml of 4.5 N ammonia are immediately added. The pH is adjusted to 4 by slowly adding solid ammonium bicarbonate. After cooling to 5 ° C., the mixture was filtered and the crystalline 7-ADCA was washed with 5 ml of aqueous acetone (1: 1) and separated.

Пример 4
Ферментативное деацилирование 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК с использованием мутантной ацилазы Pseudomonas SY77
Превращение 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК выполняется в одну энзиматическую стадию с использованием специфической ацилазы, которая производится из ацилазы Pseudomonas SY77 путем направленного на определенную область мутагенеза. Конструирование и идентификация мутантной ацилазы Pseudomonas SY77 с улучшенной активностью в отношении 3-(карбоксиэтилтио)пропионильной боковой цепи было описано в EP-A-0453048. В мутанте тирозин в положении 178 в альфа-субъединице ацилазы Pseudomonas SY77 заменен на гистидин. Мутантная ацилаза продуцируется E.coli. Клетки собираются центрифугированием и снова суспендируются в 10 мМ фосфатном буфере pH 7,4, содержащем 140 мМ NaCl. Затем клетки разрушают ультразвуком. После удаления клеточных остатков собирали супернатанты, обладающие ацилазной активностью. Дальнейшую очистку ацилазы выполняли с помощью ряда этапов хроматографии:
(1) ионообменной хроматографии на Q-сефазоре с быстрым протеканием при pH 8,8;
(2) хроматография гидрофобного взаимодействия на фенилсефарозе; и
(3) гельпроникающей хроматографии на колонке с сефакрилом.
Example 4
Enzymatic deacylation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA using the mutant acylase Pseudomonas SY77
The conversion of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA is carried out in a single enzymatic step using specific acylase, which is produced from Pseudomonas SY77 acylase by targeting a specific area of mutagenesis. The construction and identification of the Pseudomonas SY77 mutant acylase with improved activity on the 3- (carboxyethylthio) propionyl side chain has been described in EP-A-0453048. In the mutant, tyrosine at position 178 in the alpha subunit of the acylase of Pseudomonas SY77 is replaced by histidine. Mutant acylase is produced by E. coli. Cells are harvested by centrifugation and resuspended in 10 mM phosphate buffer pH 7.4 containing 140 mM NaCl. Then the cells are destroyed by ultrasound. After removal of cell debris, supernatants with acylase activity were collected. Further purification of the acylase was performed using a number of chromatographic steps:
(1) ion exchange chromatography on a Q-sephazor with fast flow at pH 8.8;
(2) chromatography of hydrophobic interaction on phenylsepharose; and
(3) Sephacryl gel column chromatography.

Очищенную ацилазу иммобилизировали на частицах, состоящих из смеси желатина и хитозана. Частицы обрабатывали глутаральдегидом непосредственно перед добавлением фермента. Purified acylase was immobilized on particles consisting of a mixture of gelatin and chitosan. Particles were treated with glutaraldehyde just before the enzyme was added.

Превращение 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК выполняли в реакторе с мешалкой. Сначала в реактор добавляют водный раствор цефалоспорина. Затем температура раствора доводится до 30oC при постоянном перемешивании и pH фиксируется на 8 с помощью гидроксида калия. Затем добавляется иммобилизированный фермент и превращение начинается. Во время превращения pH в реакторе непрерывно контролируется и поддерживается на 8. 3,3'-тиодипропионовая кислота, которая освобождается при реакции, титруется КОН. Количество КОН, которое добавляется, суммируется и регистрируется на записывающем устройстве с плоским стендом. Превращение контролируется путем отбора образцов из реактора, которые анализируются на 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК и 7-АДЦК с помощью ВЭЖх, как описано в примере 2.The conversion of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA was performed in a stirred reactor. First, an aqueous solution of cephalosporin is added to the reactor. Then the temperature of the solution is brought to 30 o C with constant stirring and the pH is fixed at 8 with potassium hydroxide. Then the immobilized enzyme is added and the conversion begins. During the conversion, the pH in the reactor is continuously monitored and maintained at 8. 3.3'-thiodipropionic acid, which is released during the reaction, is titrated with KOH. The amount of KOH that is added, added, and recorded on a flat-panel recorder. The conversion is controlled by sampling from the reactor, which are analyzed for 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA and 7-ADCC using HPLC, as described in example 2.

Когда реакция завершена, иммобилизированный фермент удаляется фильтрованием и pH фильтрата доводится до 1, тогда как фильтрат содержит бутилацетат. Слои разделяются, и pH водной фазы, которая содержит 7-АДЦК, доводится до 3. Кристаллическая 7-АДЦК затем отфильтровывается. When the reaction is complete, the immobilized enzyme is removed by filtration and the pH of the filtrate is adjusted to 1, while the filtrate contains butyl acetate. The layers are separated, and the pH of the aqueous phase, which contains 7-ADCA, is adjusted to 3. The crystalline 7-ADCA is then filtered off.

Пример 5
Ферментативное деацилирование 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК с использованием ацилазы Pseudomonas SE83
Превращение 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК выполняется, как и в примере 4, однако при использовании в качестве ацилазы ацилазы Pseudomonas SE83 с получением того же самого результата.
Example 5
Enzymatic deacylation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA using Pseudomonas a83 acylase
The conversion of 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA is carried out as in Example 4, however, when using the Pseudomonas SE83 acylase as the acylase to obtain the same result.

Claims (5)

1. Способ получения и выделения 7-Аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты (7-АДЦК) путем а/ трансформации штамм Penicillium chrysogenum геном экспандазы под контролем транскрипционных и трансляционных сигнальных последовательностей экспрессии нитчатых грибов, б/ выращивания указанного штамма в культуральной среде и добавления в указанную среду N-ацил предшественника боковой цепи или его соли или эфира, пригодных для образования N-ацил-6-аминопенициллановой кислоты (N-ацил-6-АПК), кольцо которой in situ расширяется с образованием N-ацил-7-АДЦК, в/ выделения N-ацил-7-АДЦК из ферментационной среды, г/ деацилирования указанной N-ацил-7-АДЦК и д/ выделения кристаллической 7-АДЦК, отличающийся тем, что N-ацил предшественник боковой цепи представляет собой 3,3'-тиодипропионовую кислоту, пригодную для образования 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-6-АПК, кольцо которой in situ расширяется с образованием 3-(карбоксиэтилтио)пропионил-7-АДЦК. 1. The method of obtaining and isolation of 7-aminodetacetoxycephalosporanic acid (7-ADCA) by a / transformation of the Penicillium chrysogenum strain of the expandase gene under the control of transcriptional and translational signal sequences of expression of filamentous fungi, b / growing the specified strain in culture medium and adding N- to the indicated medium acyl of the side chain precursor or a salt or ester thereof suitable for the formation of N-acyl-6-aminopenicillanic acid (N-acyl-6-APA), the ring of which in situ expands to form N-acyl-7-ADCA, iv I N-acyl-7-ADCA from the fermentation medium, g / deacylation of the indicated N-acyl-7-ADCA and d / isolation of crystalline 7-ADCA, characterized in that the N-acyl side chain precursor is 3,3'-thiodipropionic an acid suitable for the formation of 3- (carboxyethylthio) propionyl-6-APA, the ring of which in situ expands to form 3- (carboxyethylthio) propionyl-7-ADCA. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный штамм Penicillium chrysogenum трансформируется геном экспандазы под контролем транскрипционных и трансляционных сигнальных последовательностей экспрессии гена АТ. 2. The method according to p. 1, characterized in that said Penicillium chrysogenum strain is transformed by the expandase gene under the control of transcriptional and translational signal sequences of the AT gene expression. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что стадия (д) является стадией фильтрации. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that stage (d) is a filtration stage. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что стадия (в) является стадией фильтрации, и с экстрагированием фильтрата жидкой питательной среды органическим растворителем, не смешиваемым с водой при pH ниже примерно 4,5, и обратным экстрагированием тех же веществ водой при pH от 4 до 10. 4. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that stage (c) is a filtration step, and with extracting the filtrate of the liquid nutrient medium with an organic solvent not miscible with water at a pH below about 4.5, and back extraction of the same substances with water at a pH of 4 to 10. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что ген экспандазы получен из Streptomyces clavuligerus или Nocardia lactamdurans. 5. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the expandase gene is obtained from Streptomyces clavuligerus or Nocardia lactamdurans.
RU96104387/13A 1993-07-30 1994-07-29 Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid RU2139350C1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP93202260 1993-07-30
EP93202260.1 1993-07-30
EP93203695.7 1993-12-24
PCT/EP1994/002544 WO1995004149A1 (en) 1993-07-30 1994-07-29 Process for the efficient production of 7-adca via 3-(carboxyethylthio)propionyl-7-adca

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96104387A RU96104387A (en) 1998-05-10
RU2139350C1 true RU2139350C1 (en) 1999-10-10

Family

ID=8214016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96104387/13A RU2139350C1 (en) 1993-07-30 1994-07-29 Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2139350C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5726032A (en) Process for the efficient production of 7-ADCA via 2-(carboxyethylthio)acetyl-7-ADCA and 3-(carboxymethylthio)propionyl-7-ADCA
RU2230790C2 (en) Method for widening 5-membered ring of compound beta-lactam to 6-membered cephem
EP0711348B1 (en) Process for the efficient production of 7-adca via 3-(carboxyethylthio)propionyl-7-adca
JP2000342289A (en) Isolation of gene for biologically synthesizing penicillin
US5919680A (en) Process for the production of SSC's via expandase activity on penicillin G
JP2954601B2 (en) Methods for isolating and using biosynthetic or regulatory genes to increase secondary metabolite production
RU2139350C1 (en) Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 3-(carboxyethylthio)-propionyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid
RU2139349C1 (en) Method of effective production of 7-aminodeacetoxycephalosporanic acid through 2-(carboxyethylthio)-acetyl-7-amino- -deacetoxycephalosporanic acid and 3-(carboxymethylthio)- -propionyl-7-aminodeacetoxycephalosporanic acid
EP0716698B1 (en) Process for the efficient production of 7-ADCA via 2-(carboxyethylthio)acetyl-7-ADCA and 3-(carboxymethylthio)propionyl-7-ADCA
EP0444758A1 (en) Method for modification of ACV synthetase and use of the modified enzyme for production of beta-lactam antibiotics
EP1675946A1 (en) Process for producing penicillin
JPH09503907A (en) Effective method for producing 7-ADCA via 2- (carboxyethylthio) acetyl-7-ADCA and 3- (carboxymethylthio) propionyl-7-ADCA

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050730