RU2285044C2 - Novel cytochrome p-450 monooxygenases and their using for oxidation of organic compounds - Google Patents

Novel cytochrome p-450 monooxygenases and their using for oxidation of organic compounds Download PDF

Info

Publication number
RU2285044C2
RU2285044C2 RU2002105499/13A RU2002105499A RU2285044C2 RU 2285044 C2 RU2285044 C2 RU 2285044C2 RU 2002105499/13 A RU2002105499/13 A RU 2002105499/13A RU 2002105499 A RU2002105499 A RU 2002105499A RU 2285044 C2 RU2285044 C2 RU 2285044C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amino acid
monooxygenase
acid sequence
cytochrome
oxidation
Prior art date
Application number
RU2002105499/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002105499A (en
Inventor
Бернхард ХАУЭР (DE)
Бернхард ХАУЭР
Юерген ПЛЯЙСС (DE)
Юерген ПЛЯЙСС
Ульрих ШВАНЕБЕРГ (DE)
Ульрих ШВАНЕБЕРГ
Ютта ШМИТТ (DE)
Ютта ШМИТТ
Маркус ФИШЕР (DE)
Маркус Фишер
Рольф ШМИД (DE)
Рольф Шмид
Куинг-шан ЛИ (JP)
Куинг-шан ЛИ
Даниэль АППЕЛЬ (DE)
Даниэль АППЕЛЬ
Сабине ЛЮТЦ-ВАЛЬ (DE)
Сабине ЛЮТЦ-ВАЛЬ
Original Assignee
Басф Акциенгезельшафт
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
Priority claimed from DE19935115A external-priority patent/DE19935115A1/en
Priority claimed from DE19955605A external-priority patent/DE19955605A1/en
Application filed by Басф Акциенгезельшафт filed Critical Басф Акциенгезельшафт
Publication of RU2002105499A publication Critical patent/RU2002105499A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2285044C2 publication Critical patent/RU2285044C2/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

Abstract

FIELD: biotechnology, biochemistry, enzymes, microbiology.
SUBSTANCE: invention proposes a method for microbiological oxidation of N-, O- or S-heterocyclic mono- or multinuclear aromatic compounds. The method involves culturing the recombinant microorganism that expresses cytochrome P-450-dependent monooxygenase BM-3 from Bacillus megaterium with amino acid sequence represented in SEQ ID NO:2 that comprises at least one functional mutation in region 86-88 and, if necessary, at least one functional mutation in one of regions 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-170, 300-335 and 352-356. The prepared oxidation product is isolated from medium, Invention provides carrying out oxidation of organic compounds with enhanced degree of effectiveness.
EFFECT: enhanced effectiveness of enzymes.
17 cl, 1 tbl, 7 ex

Description

Настоящее изобретение касается новых цитохром Р450-монооксигеназ с измененной специфичностью субстрата, пригодных для окисления органических субстратов, например N-гетероциклических ароматических соединений, кодированных для этого последовательностей нуклеотидов, содержащих эту последовательность экспрессионных конструктов и векторов, и тем самым трансформированных микроорганизмов, способа микробиологического окисления различных органических субстратов, таких как N-гетероциклических ароматических соединений и, в частности, способа изготовления индиго и индирубина.The present invention relates to new cytochrome P450 monooxygenases with altered substrate specificity, suitable for the oxidation of organic substrates, for example, N-heterocyclic aromatic compounds encoded for this nucleotide sequence containing this sequence of expression constructs and vectors, and thus transformed microorganisms, a method of microbiological oxidation of various organic substrates, such as N-heterocyclic aromatic compounds and, in particular, ba manufacture of indigo and indirubin.

Энзимы с новыми функциями и свойствами могут быть получены или путем отсеивания природных проб или путем изменения белка известных энзимов. При определенных обстоятельствах последний метод может быть более предпочтительным в получении свойств, которые невероятны на пути природной селекции. Несмотря на различные попытки по созданию энзимов, до сих пор мало удачных исследований по стимулированию каталитической активности мутантов энзимов относительно определенного субстрата (1-10). В этих известных случаях субстраты структурно тесно связаны с природными субстратами соответствующего энзима. До сих пор нет сообщений об успешном создании энзимов, которые после модификации катализировали бы преобразование соединения, которое полностью отличается от природного субстрата энзима.Enzymes with new functions and properties can be obtained either by screening natural samples or by changing the protein of known enzymes. Under certain circumstances, the latter method may be preferable in obtaining properties that are unbelievable in the way of natural selection. Despite various attempts to create enzymes, there are still few successful studies on stimulating the catalytic activity of enzyme mutants relative to a specific substrate (1-10). In these known cases, the substrates are structurally closely related to the natural substrates of the corresponding enzyme. There are still no reports of the successful creation of enzymes that, after modification, would catalyze the conversion of a compound that is completely different from the natural substrate of the enzyme.

Выделенная из бактерии Bacillius megaterium цитохром Р450-монооксигеназа обычно катализирует субтерминальное гидроксилирование длинноцепочечных насыщенных кислот и соответствующих амидов и спиртов из них или эпоксидирование ненасыщенных длинноцепочечных жирных кислот со средней длиной цепи (11-13). Оптимальная длина цепи насыщенных жирных кислот составляет от 14 до 16 атомов углерода. Жирные кислоты с длиной цепи менее 12 не гидроксилируются (11).The cytochrome P450 monooxygenase isolated from the Bacillius megaterium bacterium usually catalyzes the subterminal hydroxylation of long chain saturated acids and their corresponding amides and alcohols or the epoxidation of medium chain unsaturated long chain fatty acids (11-13). The optimal chain length of saturated fatty acids is from 14 to 16 carbon atoms. Fatty acids with a chain length of less than 12 are not hydroxylated (11).

Структура гем-домена Р450 ВМ-3 определялась с помощью рентгеноструктурного анализа (14-16). Места связывания субстрата имеют форму длинного туннелевидного отверстия, которое от поверхности молекулы идет к гем-молекуле и ограничивается почти исключительно гидрофобными остатками аминокислот. Отдельные заряженные остатки на поверхности гем-домена являются остатками Arg47 и Туr51. Принимается, что они участвуют в связывании карбоксилатной группы субстрата путем образования водородной связи (14). Мутация Arg47 к Glu вызывает дезактивацию энзима арахидоновой кислоты (13), но повышает его активность в отношении С1214-соединений алкилтриметиламмиака. Использование субстрата для ароматических соединений, в частности для одно-, двух- или полициклических, в частности, гетероциклических ароматических углеводородов, алканов, алкенов, циклоалканов и циклоалкенов относительно этого энзима не было описано. До сих пор среди специалистов было принято, что иные, чем описанные здесь органические субстраты, как, например, индол, не могут быть субстратами по причине очевидных структурных различий с природными субстратами Р450 ВМ-3, в частности, из-за отсутствия функциональных групп, которые могли бы связывать вышеупомянутые остатки в кармане субстрата.The structure of the P450 BM-3 heme domain was determined using x-ray diffraction analysis (14-16). The binding sites of the substrate are in the form of a long tunnel-shaped opening, which goes from the surface of the molecule to the heme molecule and is limited almost exclusively to hydrophobic amino acid residues. Individual charged residues on the surface of the heme domain are Arg47 and Tur51 residues. It is assumed that they participate in the binding of the carboxylate group of the substrate by the formation of a hydrogen bond (14). The mutation of Arg47 to Glu causes the deactivation of the arachidonic acid enzyme (13), but increases its activity with respect to the C 12 -C 14 compounds of alkyltrimethylammonia. The use of a substrate for aromatic compounds, in particular for one-, two- or polycyclic, in particular heterocyclic aromatic hydrocarbons, alkanes, alkenes, cycloalkanes and cycloalkenes, has not been described with respect to this enzyme. Until now, it has been accepted among specialists that organic substrates other than those described here, such as indole, cannot be substrates due to obvious structural differences with the natural substrates P450 VM-3, in particular due to the lack of functional groups, which could bind the above residues in the pocket of the substrate.

Поэтому задачей настоящего изобретения является подготовка новых цитохром Р450 монооксигеназ с измененной специфичностью субстрата или измененным профилем субстрата. В частности, должны быть подготовлены мутанты моно-оксигеназы, которые в сравнении с немутировавшим природным энзимом должны быть энзиматически активны со структурно существенно отличающимися субстратами.Therefore, the objective of the present invention is the preparation of new cytochrome P450 monooxygenases with altered substrate specificity or altered substrate profile. In particular, mutants of mono-oxygenase must be prepared, which, in comparison with the non-mutated natural enzyme, must be enzymatically active with structurally significantly different substrates.

"Измененный профиль субстрата" следует отличать у заявляемых мутантов по отношению к природным энзимам. Для соответствующих мутантов наблюдается, в частности, улучшение реакционной способности, например повышение удельной активности (выраженной в нмоль преобразованного субстрата/в минуту/к нмоль энзима Р450), и/или, как минимум, кинетического параметра, выбранного среди Kcat, Km или Kcatm (например, как минимум, 1%, от 10% до 1000%, от 10% до 500% или от 10% до 100%) при преобразовании, как минимум, одного определенного в группах от а) до d) окисляемого соединения. Заявляемая реакция окисления охватывает энзимно-каталитическое окисление, как минимум, одного экзогенного (т.е. добавляемого в реакционную среду) или эндогенного (уже имеющегося в реакционной среде) соединения. В частности, заявляемая реакция окисления охватывает моно- или полигидроксилирование, как, например, моно- и/или дигидроксилирование по отношению к алифатической или ароматической С-Н-группе, или эпоксидирование по отношению к преимущественно неароматической С=С-группе. Возможны также комбинации вышеуказанных реакций. Непосредственный продукт реакции может преобразовываться, кроме того, в рамках неэнзиматической последовательной или побочной реакции. Комбинации такого рода энзиматических и неэнзиматических процессов также являются предметом изобретения."Modified substrate profile" should be distinguished from the claimed mutants in relation to natural enzymes. For the respective mutants, in particular, an improvement in reactivity is observed, for example, an increase in the specific activity (expressed in nmol of the converted substrate / per minute / k nmol of the P450 enzyme), and / or at least the kinetic parameter selected among K cat , K m or K cat / K m (for example, at least 1%, from 10% to 1000%, from 10% to 500%, or from 10% to 100%) when converting at least one defined in groups a) to d ) oxidizable compounds. The inventive oxidation reaction encompasses enzymatic-catalytic oxidation of at least one exogenous (i.e., added to the reaction medium) or endogenous (already existing in the reaction medium) compound. In particular, the claimed oxidation reaction encompasses mono- or polyhydroxylation, such as, for example, mono- and / or dihydroxylation with respect to an aliphatic or aromatic C-H group, or epoxidation with respect to a predominantly non-aromatic C = C group. Combinations of the above reactions are also possible. The direct reaction product can be converted, in addition, as part of a non-enzymatic sequential or adverse reaction. Combinations of this kind of enzymatic and non-enzymatic processes are also the subject of the invention.

Вышеупомянутые задачи неочевидным образом могут быть решены путем использования новых цитохром Р450-монооксигеназ, которые, например, способны окислять N-гетероциклические двух- или многозвенные ароматические соединения.The abovementioned problems can be solved in an unobvious way by using new cytochrome P450 monooxygenases, which, for example, are capable of oxidizing N-heterocyclic two- or multi-link aromatic compounds.

В частности, предметом изобретения являются такие монооксигеназы, у которых связывающая субстрат область способна путем местного специфичного мутагенеза функционально воспринимать новые, например, N-гетероциклические субстраты.In particular, the subject of the invention is such monooxygenases in which the substrate-binding region is capable of functionally perceiving new, for example, N-heterocyclic substrates, by local specific mutagenesis.

В предпочтительной форме выполнения изобретения новые монооксигеназы растворимы, т.е. существуют не в мембранно-связанной форме и в этой форме энзиматически активны.In a preferred embodiment of the invention, the novel monooxygenases are soluble, i.e. do not exist in membrane bound form and are enzymatically active in this form.

Заявляемые монооксигеназы преимущественно производны из цитохром Р450-монооксигеназы бактериального происхождения, как, в частности, производная из цитохром Р450-монооксигеназы ВМ-3 из Bacillicus megaterium с последовательностью аминокислот согласно SEQ ID NO:2, которая имеет, по меньшей мере, одну функциональную, т.е. способствующую окислению новых органических субстратов (см., в частности, определенные от а) до d) группы соединений), как, например, N-гетероциклические одно-, двух- или многозвенные ароматические соединения, мутацию в области последовательности аминокислот 172-224 (замкнутая область F/G), 39-43 (β-полоса 1), 48-52 (β-полоса 2), 67-70 (β-полоса 3), 330-335 (β-полоса 5), 352-356 (β-полоса 8), 73-82 (спираль 5), 86-88 (спираль 6).The inventive monooxygenases are mainly derived from cytochrome P450 monooxygenase of bacterial origin, such as, in particular, a derivative of cytochrome P450 monooxygenase BM-3 from Bacillicus megaterium with an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, which has at least one functional, t .e. contributing to the oxidation of new organic substrates (see, in particular, groups of compounds defined from a) to d), such as, for example, N-heterocyclic one-, two- or multi-link aromatic compounds, a mutation in the region of the amino acid sequence 172-224 (closed F / G region), 39-43 (β-band 1), 48-52 (β-band 2), 67-70 (β-band 3), 330-335 (β-band 5), 352-356 ( β-band 8), 73-82 (spiral 5), 86-88 (spiral 6).

Изготовленные согласно изобретению мутанты цитохром Р450-монооксигеназы предпочтительно, как минимум, способны к одной из следующих реакций:The cytochrome P450 monooxygenase mutants made according to the invention are preferably at least capable of one of the following reactions:

a) окисление в случае необходимости замещенных N-, О-, или S-гетероциклических одно-, двух- или многозвенных ароматических соединений;a) oxidizing, if necessary, substituted N-, O-, or S-heterocyclic single-, double- or multi-link aromatic compounds;

b) окисление в случае необходимости замещенных одно- или многозвенных ароматических углеводородов;b) oxidizing, if necessary, substituted single or multi-link aromatic hydrocarbons;

c) окисление неразветвленных или разветвленных алканов и алкенов иc) the oxidation of unbranched or branched alkanes and alkenes, and

d) окисление в случае необходимости замещенных циклоалканов и циклоалкенов.d) oxidizing optionally substituted cycloalkanes and cycloalkenes.

Предпочтительные мутанты монооксигеназы имеют, по меньшей мере, одну функциональную мутацию, в частности, замещение аминокислоты, как минимум, в одной из областей последовательности 73-82, 86-88 и 172-224. Так, например, Phe87 может быть замещена аминокислотой с алифатической боковой цепью, как, например, Ala, Val, Leu, в частности Val, Leu188 может быть замещен аминокислотой с амидной боковой цепью, как, например, Asn или, в частности, Gln; а Аlа74 может замещаться другой аминокислотой с алифатической боковой цепью, как, например, Val и, в частности, Gly.Preferred monooxygenase mutants have at least one functional mutation, in particular amino acid substitution in at least one of the regions of the sequence 73-82, 86-88 and 172-224. So, for example, Phe87 may be substituted by an amino acid with an aliphatic side chain, such as Ala, Val, Leu, in particular Val, Leu188 may be substituted by an amino acid with an amide side chain, such as Asn or, in particular, Gln; and Ala74 may be replaced by another amino acid with an aliphatic side chain, such as, for example, Val and, in particular, Gly.

Особенно предпочтительные мутанты монооксигеназы этого типа отличаются тем, что они имеют, по меньшей мере, одно- или многократные замещения аминокислот:Particularly preferred monooxygenase mutants of this type are characterized in that they have at least one or multiple amino acid substitutions:

1) Phe87Val;1) Phe87Val;

2) Phe87Val, Leu188Gln; или2) Phe87Val, Leu188Gln; or

3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly;3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly;

а также их функциональные эквиваленты. Числовое значение здесь обозначает позицию мутации; перед числовым значением стоит первоначальная, за числовым значением - нововведенная аминокислота.as well as their functional equivalents. The numerical value here denotes the position of the mutation; the numerical value is preceded by the initial, the numerical value is the newly introduced amino acid.

"Функциональные эквиваленты" или аналоги конкретно проявляющихся мутантов в этой связи - различные мутанты, которые в дальнейшем обладают желательной специфичностью субстрата в рамках, как минимум, одной вышеназванной реакции окисления а)-d), т.е., например, по отношению к гетероциклическим ароматическим углеводородам и, например, гидроксилируют индол, или в дальнейшем по сравнению с природными энзимами обнаруживают "измененный профиль субстрата"."Functional equivalents" or analogues of specifically manifested mutants in this regard are various mutants that subsequently possess the desired specificity of the substrate in the framework of at least one of the aforementioned oxidation reactions a) -d), i.e., for example, with respect to heterocyclic aromatic hydrocarbons and, for example, hydroxyl indole, or subsequently, compared with natural enzymes, they find a "modified substrate profile".

Под "функциональными эквивалентами" понимают в соответствии с изобретением также мутанты, которые обнаруживают, как минимум, в одной из вышеназванных позиций последовательности иное, чем конкретно названное замещение аминокислоты, но, несмотря на это, приводящее к мутанту, который также, как конкретно названные мутанты, по сравнению с природными энзимами демонстрируют "измененный профиль субстрата" и катализируют, как минимум, одну из вышеназванных реакций окисления. Функциональный эквивалент задается, в частности, также тогда, когда изменения в профиле субстрата качественно совпадают, т.е., например, когда одинаковые субстраты преобразуются с различной скоростью.According to the invention, “functional equivalents” also mean mutants that find, at least in one of the above positions of the sequence, other than the specifically named amino acid substitution, but despite this, leading to a mutant, which also, like the specifically named mutants , in comparison with natural enzymes, demonstrate a “modified substrate profile” and catalyze at least one of the above oxidation reactions. The functional equivalent is set, in particular, also when changes in the substrate profile qualitatively coincide, i.e., for example, when identical substrates are transformed at different rates.

"Функциональные эквиваленты" охватывают, конечно, также мутанты Р450-монооксигеназы, которые доступны путем мутации энзимов Р450 из других организмов тем же способом, как конкретно названные Р450 ВМ-3. Например, путем последовательного сравнения областей можно установить гомологичные регионы последовательностей. С помощью современных методов молекулярного моделирования тогда можно, основываясь на конкретных задачах изобретения, приняться за эквивалентные, влияющие на образец реакции мутации."Functional equivalents" encompass, of course, also mutants of P450 monooxygenase, which are accessible by mutating P450 enzymes from other organisms in the same manner as specifically named P450 BM-3. For example, by sequentially comparing regions, homologous regions of sequences can be established. Using modern methods of molecular modeling, then, based on the specific objectives of the invention, it is possible to tackle the equivalent mutations that affect the sample reaction.

"Функциональные эквиваленты" охватывают также мутанты, полученные путем одного или многих добавок, замещений, удалений и/или преобразований аминокислот, причем названные дополнительные изменения могут появляться в каждой позиции последовательности, пока они приводят к мутанту с измененным профилем субстрата в вышеозначенном смысле."Functional equivalents" also encompass mutants obtained by one or more additions, substitutions, deletions and / or transformations of amino acids, wherein said additional changes can occur at each position of the sequence as long as they lead to a mutant with a modified substrate profile in the above sense.

Окисляемые согласно изобретению субстраты группы а) в случае необходимости являются замещенными гетероциклическими одно-, двух- или многозвенными ароматическими соединениями; в частности, окисляемыми или гидроксилируемыми N-, О-, или S-гетероциклическими одно-, двух- или многозвенными ароматическими соединениями. Они охватывают преимущественно двух или трех, в частности двух, от четырех до семизвенных, в частности шести или пятизвенные конденсированные кольца, причем, как минимум, одно, преимущественно все кольца имеют ароматический вид и, как минимум, одно из ароматических колец несет в себе от одного до трех, преимущественно один N-, О- или S-гетероатом. В общей кольцевой структуре могут быть в случае необходимости один или два других одинаковых или различных гетероатома. Ароматические соединения могут нести также от 1 до 5 заместителей кольцевого углерода или гетероатомов. Примерами подходящих заместителей являются от С1- до С4-алкил, как метил, этил, n- или i-пропил, или n-, i- или t-бутил, или от С2- до С4-алкенил, как этенил, 1-пропенил, 2-пропенил, 1-бутенил, 2-бутенил или 3-бутенил, гидроксилы и галогены, как F, Cl или Br. Названные алкиловые или алкениловые заместители в случае необходимости могут иметь также кето- или альдегидную группу, как, например, пропан-2-он-3-ил, бутан-2-ол-4-ил, 3-бутен-2-ол-4-ил. Не ограничивающими примерами пригодных гетероциклических субстратов являются, в частности, двухзвенные гетероциклы, как индол, N-метилиндол и их аналоги, замещенные от одного до трех вышеопределенными заместителями атомов углерода, как, например, 5-хлор- или 5-бром-индол; а также хинолин и производные хинолина, как, например, 8-метилхинолин, 6-метилхинолин и хинальдин; бензотиофен и его аналоги, замещенные от одного до трех вышеопределенными заместителями атомов углерода.The substrates of group a) oxidizable according to the invention are optionally substituted heterocyclic single, double or multi-aromatic compounds; in particular, oxidizable or hydroxylated N-, O-, or S-heterocyclic one-, two- or multi-link aromatic compounds. They cover mainly two or three, in particular two, from four to seven, in particular six or five link condensed rings, with at least one, mainly all rings have an aromatic appearance and at least one of the aromatic rings carries from one to three, preferably one N-, O- or S-heteroatom. In the general ring structure, if necessary, there can be one or two other identical or different heteroatoms. Aromatic compounds may also carry from 1 to 5 ring carbon substituents or heteroatoms. Examples of suitable substituents are C 1 - to C 4 -alkyl, as methyl, ethyl, n- or i-propyl, or n-, i- or t-butyl, or C 2 - to C 4 -alkenyl, as ethenyl , 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl or 3-butenyl, hydroxyls and halogens such as F, Cl or Br. The aforementioned alkyl or alkenyl substituents, if necessary, may also have a keto or aldehyde group, such as, for example, propan-2-one-3-yl, butan-2-ol-4-yl, 3-buten-2-ol-4 -il. Non-limiting examples of suitable heterocyclic substrates are, in particular, two-unit heterocycles such as indole, N-methylindole and their analogs substituted with one to three above-mentioned substituents of carbon atoms, such as, for example, 5-chloro- or 5-bromo-indole; as well as quinoline and quinoline derivatives, such as, for example, 8-methylquinoline, 6-methylquinoline and quinaldine; benzothiophene and its analogues substituted with one to three of the above-mentioned substituents of carbon atoms.

Окисляемые согласно изобретению субстраты группы b) в случае необходимости являются замещенными одно- или многозвенными ароматическими углеводородами, как бензол и нафталин. Ароматические соединения в случае необходимости могут быть однократно или многократно замещенными и, например, иметь от 1 до 5 заместителей атомов углерода кольца. Примерами подходящих заместителей являются от C1- до С4-алкил, как метил, этил, н- или изопропил, или н-, изо- или трет-бутил, или от С2- до С4-алкенил, как этенил, 1-пропенил, 2-пропенил, 1-бутенил, 2-бутенил или 3-бутенил, гидроксилы и галогены, как F, Cl или Br. Названные алкиловые или алкениловые заместители в случае необходимости могут иметь также кето- или альдегидную группу, как, например, пропан-2-он-3-ил, бутан-2-ол-4-ил, 3-бутен-2-ол-4-ил. Ароматический углеводород в случае необходимости может быть конденсирован четырех-семичленным неароматическим кольцом. Неароматическое кольцо в случае необходимости может обнаруживать одну или две двойных связи С=С, одно или многократно быть замещено вышеупомянутыми заместителями и в случае необходимости нести один или два кольцевых гетероатома. Примерами особо употребительных ароматических углеводородов являются однозвенные, как кумол, а также двухзвенные субстраты, как инден и нафталин, а также замещенные от одного до трех вышеопределенными заместителями атомов углерода.Substrates of group b) oxidized according to the invention are optionally substituted with single or multi-link aromatic hydrocarbons, such as benzene and naphthalene. Aromatic compounds, if necessary, can be once or repeatedly substituted and, for example, have from 1 to 5 substituents of carbon atoms of the ring. Examples of suitable substituents are C 1 - to C 4 -alkyl, like methyl, ethyl, n- or isopropyl, or n-, iso- or tert-butyl, or from C 2 - to C 4 -alkenyl, like ethenyl, 1 propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl or 3-butenyl, hydroxyls and halogens such as F, Cl or Br. The aforementioned alkyl or alkenyl substituents, if necessary, may also have a keto or aldehyde group, such as, for example, propan-2-one-3-yl, butan-2-ol-4-yl, 3-buten-2-ol-4 -il. The aromatic hydrocarbon, if necessary, can be condensed with a four-seven-membered non-aromatic ring. The non-aromatic ring, if necessary, can detect one or two double bonds C = C, one or many times be replaced by the above substituents and, if necessary, carry one or two ring heteroatoms. Examples of particularly useful aromatic hydrocarbons are single-unit, such as cumene, as well as two-unit substrates, such as indene and naphthalene, as well as substituted by one to three of the above-mentioned substituents of carbon atoms.

Окисляемые согласно изобретению субстраты группы с) - неразветвленные или разветвленные алканы и алкены с 4-15, преимущественно 6-12 атомами углерода. В качестве примеров могут быть названы н-бутан, н-пентан, н-гексан, н-гептан, н-октан, н-нонан, н-декан, н-ундекан и н-додекан, а также одно- или многократно разветвленные аналоги этих соединений, как, например, аналоги соединений с 1-3 боковыми метильными группами; или однократно или многократно, например, однократно ненасыщенные аналоги вышеназванных алканов.The substrates of group c) oxidized according to the invention are unbranched or branched alkanes and alkenes with 4-15, mainly 6-12 carbon atoms. Examples include n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-undecane and n-dodecane, as well as single or multiple branched analogues these compounds, such as, for example, analogs of compounds with 1-3 lateral methyl groups; or once or repeatedly, for example, once unsaturated analogues of the above alkanes.

Окисляемыми согласно изобретению субстратами группы d) являются в случае необходимости замещенные циклоалканы и циклоалкены с 4-8 кольцевыми атомами углерода. Примеры такого рода представляют циклопентан, циклопентен, циклогексан, циклогексен, циклогептан и циклогептен. Кольцевая структура при этом может содержать один или несколько, например, от 1 до 5 заместителей согласно вышеуказанному определению для соединений группы а) и b). Неограничивающими примерами для этого являются иононы, как α-, β- и γ-иононы, а также соответствующие метилиононы и изометилиононы. Особенно предпочтительны α- и β-иононы.Substrates of group d) oxidizable according to the invention are optionally substituted cycloalkanes and cycloalkenes with 4-8 ring carbon atoms. Examples of this kind are cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, cycloheptane and cycloheptene. The ring structure may contain one or more, for example, from 1 to 5 substituents according to the above definition for compounds of group a) and b). Non-limiting examples for this are ionones, such as α-, β- and γ-ionones, as well as the corresponding methylionones and isomethylionones. Particularly preferred are α- and β-ionones.

Предметом изобретения являются также последовательности нуклеиновых кислот, кодированные для заявляемой монооксигеназы. Предпочтительные последовательности выведены из SEQ ID NO:1, которая, как минимум, имеет одно нуклеотидное замещение, ведущее к одной из вышеописанных функциональных аминокислотных мутаций. Предметом изобретения являются, кроме того, функциональные аналоги нуклеиновых кислот, получающиеся путем добавления, замещения, вставки и/или удаления одиночных или нескольких нуклеотидов, которые в дальнейшем кодируют монооксигеназу с желаемой специфичностью субстрата, как, например, с окисляющей индол активностью.The subject of the invention are also nucleic acid sequences encoded for the claimed monooxygenase. Preferred sequences are derived from SEQ ID NO: 1, which has at least one nucleotide substitution leading to one of the functional amino acid mutations described above. The subject of the invention is, in addition, functional analogs of nucleic acids obtained by the addition, substitution, insertion and / or removal of single or several nucleotides, which subsequently encode a monooxygenase with the desired substrate specificity, such as, for example, with indole oxidizing activity.

В соответствии с изобретением охватываются также такие последовательности нуклеотидов, которые включают так называемые немые мутации, или изменены соответственно использованию для кодировки специального организма происхождения или организма хозяина по сравнению с конкретно названной последовательностью, также как и предшествующие природные варианты. Изобретение охватывает, кроме того, также разновидности последовательностей нуклеиновых кислот, полученные путем дегенерации генетического кода (т.е. без изменения корреспондирующей последовательности аминокислот) или консервативного замещения нуклеотидов (т.е. корреспондирующие аминокислоты заменяются другими аминокислотами того же заряда, величины, полярности и/или растворимости), а также измененные путем добавления, вставки, инверсии или удаления нуклеотидов последовательности, которые кодируют заявляемую монооксигеназу "с измененным профилем субстрата", а также корреспондирующие комплементарные последовательности.In accordance with the invention, nucleotide sequences are also included that include the so-called mute mutations, or are altered accordingly to use for encoding a special organism of origin or a host organism compared to the specifically named sequence, as well as previous natural variants. The invention also encompasses varieties of nucleic acid sequences obtained by degeneration of the genetic code (i.e., without changing the corresponding amino acid sequence) or conservative substitution of nucleotides (i.e., the corresponding amino acids are replaced by other amino acids of the same charge, magnitude, polarity and / or solubility), as well as those altered by addition, insertion, inversion or removal of nucleotides, that encode the claimed monooxygenase "with changes profile of the substrate, as well as corresponding complementary sequences.

Предметом изобретения являются, кроме того, экспрессионные конструкты, содержащие при генетическом контроле регулятивных последовательностей нуклеиновых кислот, как минимум, одну кодирующую заявляемые мутанты последовательность нуклеиновых кислот, а также векторы, охватывающие, как минимум, один из этих экспрессионных конструктов.The subject of the invention is, in addition, expression constructs containing, during genetic control of regulatory nucleic acid sequences, at least one nucleic acid sequence encoding the claimed mutants, as well as vectors spanning at least one of these expression constructs.

Соответствующие изобретению конструкты охватывают промотор 5'-вверх по длине соответствующей кодирующей последовательности и терминаторную последовательность 3'-вниз по длине, а также, в случае необходимости, другие обычные регулятивные элементы, а именно оперативно связанные с кодирующей последовательностью. Под оперативным связыванием понимают последовательное расположение промотора, кодирующей последовательности, терминатора и, в случае необходимости, других регулятивных элементов такого рода, чтобы каждый из регулятивных элементов мог согласованно выполнять свою функцию при экспрессии кодирующей последовательности. Примерами оперативно связанных последовательностей являются последовательности мишеней, а также трансляционный усилитель, умножитель, сигналы полиаденилирования и другие. Другие регулятивные элементы охватывают селективный маркер, сигналы усиления, реплики и тому подобное.The constructs of the invention encompass the 5'-up promoter along the length of the corresponding coding sequence and the 3'-down terminator sequence along the length, as well as, if necessary, other conventional regulatory elements, namely, operatively linked to the coding sequence. By operative binding is meant the sequential arrangement of a promoter, a coding sequence, a terminator, and, if necessary, other regulatory elements of this kind, so that each of the regulatory elements can consistently perform its function in the expression of the coding sequence. Examples of operatively linked sequences are target sequences, as well as a translation amplifier, multiplier, polyadenylation signals, and others. Other regulatory elements include selective marker, gain signals, replicas, and the like.

Дополнительно к искусственным регуляционным последовательностям перед первоначальным структурным геном могут быть еще природная регуляционная последовательность. Путем генетического изменения эта природная регулировка может выключаться и повышать или понижать экспрессию гена. Конструкт гена может быть построен проще, что означает, что перед структурным геном не могут быть вставлены дополнительные регуляционные сигналы, а природный промотор со своей регулировкой не удаляется. Вместо этого природная регулировочная последовательность мутируется так, чтобы больше не нужно было регулировки, а экспрессия гена повышалась или понижалась. Последовательности нуклеиновых кислот могут содержаться в генном конструкте в одной или многих копиях.In addition to artificial regulatory sequences, there may still be a natural regulatory sequence in front of the original structural gene. Through genetic change, this natural regulation can turn off and increase or decrease gene expression. The gene construct can be constructed more simply, which means that no additional regulatory signals can be inserted in front of the structural gene, and the natural promoter with its regulation is not removed. Instead, the natural regulatory sequence is mutated so that no longer needs to be adjusted, and gene expression is increased or decreased. Nucleic acid sequences may be contained in a gene construct in one or many copies.

Примерами употребительных промоторов являются: cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacIg-, T7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, 1-PR или 1-PL-промоторы, которые находят применение преимущественно в грамотрицательных бактериях, а также грамположительные промоторы amy и SPO2, дрожжевые промоторы ADCl, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH или растительные промоторы CaMV/35S, SSU, OCS, lib4, usp, STLS1, B33, nos или убиквитиновые или фазеолиновые промоторы. Особенно предпочтительно применение индуцируемых промоторов, как, например, свето- и, особенно, термоиндуцированных промоторов, как PrPl. Принципиально, все природные промоторы могут применяться с их регулирующими последовательностями. Исходя из этого, могут также с выгодой применяться синтетические промоторы.Examples of useful promoters are: cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacIg-, T7-, T5-, T3-, gal-, trc- , ara-, SP6-, 1-PR or 1-PL-promoters, which are mainly used in gram-negative bacteria, as well as gram-positive promoters amy and SPO2, yeast promoters ADCl, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH or plant promoters CaMV / 35S, SSU, OCS, lib4, usp, STLS1, B33, nos or ubiquitin or phaseolin promoters. Especially preferred is the use of inducible promoters, such as, for example, light and, especially, thermally induced promoters, such as P r P l . Fundamentally, all natural promoters can be used with their regulatory sequences. Based on this, synthetic promoters can also be used to advantage.

Названные регуляторные последовательности должны обеспечивать целенаправленную экспрессию последовательностей нуклеиновых кислот и экспрессию протеинов. Это может, например, в зависимости от организма хозяина означать, что ген экспримируется или переэкспримируется только после индукции, или он тотчас экспримируется или переэкспримируется.Said regulatory sequences should provide targeted expression of nucleic acid sequences and expression of proteins. This, for example, may, depending on the host organism, mean that the gene is expressed or re-expressed only after induction, or it is immediately expressed or re-expressed.

Регуляторные последовательности, соответственно, факторы могут при этом преимущественно позитивно влиять на экспрессию и тем самым повышать или понижать ее. Таким образом, усиление регуляторных элементов может осуществляться преимущественно в плоскости транскрипции, причем применяются сильные транкскрипционные сигналы, как промоторы и/или "усилители". Наряду с этим возможно также усиление трансляции, причем, например, улучшается стабильность мРНК.Regulatory sequences, respectively, factors can predominantly positively influence expression and thereby increase or decrease it. Thus, amplification of regulatory elements can be carried out mainly in the transcription plane, and strong transcriptional signals, such as promoters and / or “amplifiers”, are used. Along with this, translation is also possible, and, for example, mRNA stability is improved.

Изготовление экспрессионной кассеты осуществляется путем слияния подходящего промотора с подходящей последовательностью нуклеотидов моноокисигеназы, а также сигналом терминатора или полиаденилирования. Для этого применяют доступную технику рекомбинации и клонирования, описанную в T.Maniatis, E.F.Frinsch, J.Sambrook, Manual Cloning: A Labaratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, Нью-Йорк (1989), а также в T.J SIlhavy, M.L.Berman, L.W.Enquist, Experiments with Gene fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, Нью-Йорк (1984), и в Ausubel, F.M. et al.. Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987).The expression cassette is made by fusing a suitable promoter with a suitable monooxygenase nucleotide sequence, as well as a terminator or polyadenylation signal. To do this, use the available recombination and cloning technique described in T. Maniatis, EFFrinsch, J. Sambrook, Manual Cloning: A Labaratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1989), as well as in TJ SIlhavy , MLBerman, LWEnquist, Experiments with Gene fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1984), and Ausubel, FM et al .. Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987).

Рекомбинантный конструкт нуклеиновой кислоты, соответственно, генный конструкт вводится для расширения в пригодный для этого организм хозяина преимущественным образом в специфическом для хозяина векторе, который делает возможным оптимальную экспрессию гена в хозяине. Векторы известны специалистам и могут быть взяты из "Cloning Vectors" (Pouwels P.H. et al., Hrsg, Elsevier, Амстердам - Нью-Йорк - Оксфорд, 1985). Под этими векторами кроме плазмидов следует понимать также все другие известные специалисту векторы, как, например, фаги, вирусы, как SV40, CMV (цитомегаловирус), бакуловирус и аденовирус, транспозонсы, IS-элементы (транспосабельные элементы), плазмиды, космиды и линейные или циркулярные ДНК. Эти векторы могут реплицироваться или автономно в организме хозяина, или хромосомно.A recombinant nucleic acid construct, respectively, a gene construct is introduced to expand into a suitable host organism in an advantageous manner in the host specific vector, which enables optimal expression of the gene in the host. Vectors are known to those skilled in the art and can be taken from "Cloning Vectors" (Pouwels P.H. et al., Hrsg, Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985). These vectors, in addition to plasmids, should also be understood as all other vectors known to the person skilled in the art, such as phages, viruses such as SV40, CMV (cytomegalovirus), baculovirus and adenovirus, transposons, IS elements (transposable elements), plasmids, cosmids and linear or circular DNA. These vectors can replicate either autonomously in the host organism, or chromosomally.

С помощью описанных в изобретении векторов производятся рекомбинантные микроорганизмы, которые трансформируются, например, как минимум, одним описанным в изобретении вектором и могут применяться для производства мутантов. Преимущественно вышеописанные описанные заявляемые рекомбинантные конструкты вводятся в пригодную для этого систему хозяина, затем экспримируются. При этом специалистами применяются преимущественно известные методы клонирования и трансфекции, чтобы вставить названные нуклеиновые кислоты в соответствующую экспрессионную систему для экспрессии. Пригодные системы описываются, например, в Carrent Protocols in Molecular Biology, F. Ausubel et al., Hrsg., Wiley Interscience, Нью-Йорк 1997.Using the vectors described in the invention, recombinant microorganisms are produced that are transformed, for example, by at least one vector described in the invention and which can be used to produce mutants. Advantageously, the above-described described inventive recombinant constructs are introduced into a suitable host system and then expressed. In this case, the specialists mainly use known methods of cloning and transfection in order to insert the named nucleic acids into the corresponding expression system for expression. Suitable systems are described, for example, in Carrent Protocols in Molecular Biology, F. Ausubel et al., Hrsg., Wiley Interscience, New York 1997.

В качестве организмов хозяина принципиально пригодны все организмы, которые делают возможной экспрессию заявляемых нуклеиновых кислот, вариантов их аллелей, их функциональных эквивалентов или производных. Под организмами хозяина следует понимать, например, бактерии, грибки, дрожжи, растительные или животные клетки. Предпочтительными организмами хозяина являются бактерии, как бактерии из рода Escherichia (например, Escherichia coli), стрептомицеты, бациллы или псевдомонады, эукариотические микроорганизмы, как Saccharimyces cerevisiae, Aspergillus, эукариотические клетки более высокого порядка животного или растительного происхождения, например, Sf9 или СНО.As organisms of the host, all organisms that make possible the expression of the claimed nucleic acids, variants of their alleles, their functional equivalents or derivatives are fundamentally suitable. Under the host organisms should be understood, for example, bacteria, fungi, yeast, plant or animal cells. Preferred host organisms are bacteria, such as bacteria from the genus Escherichia (e.g., Escherichia coli), streptomycetes, bacilli or pseudomonads, eukaryotic microorganisms, such as Saccharimyces cerevisiae, Aspergillus, higher-order eukaryotic cells of animal or plant origin, e.g., Sf9 or CHO.

При желании генный продукт можно вносить для экспрессии также в трансгенные организмы, как трансгенные животные, в частности, в мышей, овец или в трансгенные растения. В случае трансгенных организмов речь может идти также о так называемых Knock-Out животных или растениях, в которых был выключен корреспондирующий эндогенный ген, например, путем мутации или частичного или полного удаления.If desired, the gene product can be introduced for expression also in transgenic organisms, such as transgenic animals, in particular in mice, sheep or transgenic plants. In the case of transgenic organisms, we can also talk about the so-called Knock-Out animals or plants in which the corresponding endogenous gene was turned off, for example, by mutation or partial or complete removal.

Селекция успешно трансформированных организмов осуществляться маркерным геном, который также содержится в векторе или экспрессионной кассете. Примером таких маркерных генов являются гены стойкости к антибиотикам и к энзимам, которые катализируют цветную реакцию, вызывающую окраску трансформированных клеток. Последние могут тогда отбираться автоматически. Микроорганизмы, успешно трансформированные вектором, которые несут ген стойкости к антибиотикам (например, G418 или гидромицин), можно селектировать путем сред, содержащих антибиотики, или питательных почв. Маркерные белки, которые представлены на поверхности клеток, могут использоваться для селекции посредством аффинной хроматографии.Selection of successfully transformed organisms is carried out by a marker gene, which is also contained in a vector or expression cassette. An example of such marker genes are genes for resistance to antibiotics and enzymes that catalyze a color reaction that causes staining of transformed cells. The latter can then be selected automatically. Microorganisms successfully transformed with a vector that carry the antibiotic resistance gene (e.g. G418 or hydromycin) can be selected using antibiotic-containing media or nutrient soils. Marker proteins that are present on the surface of cells can be used for selection by affinity chromatography.

Комбинация организмов хозяев с векторами, подходящими для организмов, как то плазмиды, вирусы или фаги, например плазмиды с системой полимераза/промотор РНК, фаги λ, μ, или другие умеренные фаги или транспозонсы и/или другие имеющие преимущество регуляторные последовательности образует экспрессионную систему. Например, под понятием "экспрессионная система" следует понимать комбинацию из клеток млекопитающих, как СНО-клетки, и векторов, как вектор pcDNA3neo.The combination of host organisms with vectors suitable for organisms, such as plasmids, viruses or phages, for example plasmids with a polymerase / RNA promoter system, λ, μ phages, or other mild phages or transposons and / or other advantageous regulatory sequences forms an expression system. For example, the term "expression system" is understood to mean a combination of mammalian cells, like CHO cells, and vectors, like the pcDNA3neo vector.

Как уже упоминалось, генный продукт может преимущественно вводиться для экспресии в трансгенные животные, например в мышей, в овец или в трансгенные растения. Также возможно программировать свободные от клеток трансляционные системы с полученной из нуклеиновой кислоты РНК.As already mentioned, the gene product can advantageously be introduced for expression in transgenic animals, for example in mice, in sheep or in transgenic plants. It is also possible to program cell-free translation systems with nucleic acid derived RNA.

Дальнейшим предметом изобретения является способ изготовления заявляемой монооксигеназы, когда культивируют микроорганизм, производящий монооксигеназу, в случае необходимости индуцируют экспрессию монооксигеназы и выделяют монооксигеназу из культуры. Заявляемая монооксигеназа при необходимости может производиться в промышленных масштабах.A further subject of the invention is a method for the manufacture of the claimed monooxygenase, when the microorganism producing the monooxygenase is cultured, if necessary, the expression of the monooxygenase is induced and the monooxygenase is isolated from the culture. The inventive monooxygenase, if necessary, can be produced on an industrial scale.

Микроорганизмы могут культивироваться и ферментироваться известными способами. Бактерии могут размножаться, например, в ТВ- или LB-среде и при температуре от 20°С до 40°С и значении рН от 6 до 9. Подробно подходящие условия культивации описываются в T.Maniatis, E.F. Frinsch, J.Sambrook, Manual Cloning: A Labaratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, Нью-Йорк (1989).Microorganisms can be cultured and fermented by known methods. Bacteria can multiply, for example, in a TV or LB medium and at a temperature of from 20 ° C to 40 ° C and a pH value of from 6 to 9. Details of suitable cultivation conditions are described in T. Maniatis, E.F. Frinsch, J. Sambrook, Manual Cloning: A Labaratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1989).

В том случае, когда монооксигеназа не выделяется в культуральную среду, клетки разлагаются, а монооксигеназа добывается из лизата способом изоляции белка. Клетки могут разлагаться на выбор: высокочастотным ультразвуком, высоким давлением, как, например, в ячейке давления Френча, путем осмолиза, путем воздействия детергентов, литических энзимов или органических растворителей, с помощью гомогенизаторов или путем комбинации нескольких приведенных способов. Очистка монооксигеназы может быть достигнута такими известными хроматографическими способами, как хроматографией с молекулярным ситом (гелевая фильтрация), как хоматография Q-Sepharose, ионообменная хроматография и гидрофобная хроматография, а также другими обычными способами, как ультрафильтрование, кристаллизация, высаливание, диализ и нативный гелевый электрофорез. Подходящие способы описаны, например, в Cooper F.G., Biochemische arbeitsmenhoden, Verlag Walter de Gruyter, Berlin, New York или в Scopes R., Protein Purification, Springer Verlag, Нью-Йорк, Хайдельберг, Берлин.In the case when monooxygenase is not released into the culture medium, the cells decompose, and monooxygenase is extracted from the lysate by the method of protein isolation. Cells can be decomposed by choice: high-frequency ultrasound, high pressure, as, for example, in a French pressure cell, by osmolysis, by exposure to detergents, lytic enzymes or organic solvents, using homogenizers, or by a combination of several of the above methods. Monooxygenase purification can be achieved by known chromatographic methods such as molecular sieve chromatography (gel filtration), such as Q-Sepharose chromatography, ion exchange chromatography and hydrophobic chromatography, as well as other conventional methods such as ultrafiltration, crystallization, salting out, dialysis and native gel electrophoresis . Suitable methods are described, for example, in Cooper F.G., Biochemische arbeitsmenhoden, Verlag Walter de Gruyter, Berlin, New York or Scopes R., Protein Purification, Springer Verlag, New York, Heidelberg, Berlin.

Особенно выгодно применять для изоляции рекомбинантного белка векторную систему или олигонуклеотиды, которые продлевают кДНК на определенную последовательность нуклеотидов и тем самым кодируют удлиненные полипептиды или смешанные белки, которые служат для более простой очистки. Соответствующие модификации такого рода являются, например, действующими как иммобилизатор так называемыми "тагами", как, например, известная как гексагистидиновый иммобилизатор модификация или эпитоп, который может распознаваться как антиген антител (описан, например, в Harlow E. and Lane D., 1988, Antibodies: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor (N.Y.) Press). Эти иммобилизаторы могут служить для связывания белка на твердых носителях, например полимерных матрицах, которые, например, могут быть засыпаны в хроматографическую колонку, или могут применяться на микротитровальной пластине, или на прочих носителях.It is especially advantageous to use a vector system or oligonucleotides for the isolation of a recombinant protein, which extend the cDNA by a specific nucleotide sequence and thereby encode extended polypeptides or mixed proteins, which serve for easier purification. Appropriate modifications of this kind are, for example, acting as an immobilizer, the so-called "tags", such as, for example, the modification known as the hexahistidine immobilizer or epitope, which can be recognized as an antibody antigen (described, for example, in Harlow E. and Lane D., 1988 Antibodies: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor (NY) Press). These immobilizers can serve to bind the protein on solid supports, for example polymer matrices, which, for example, can be embedded in a chromatographic column, or can be used on a microtiter plate, or other carriers.

Одновременно эти иммобилизаторы могут применяться для распознавания белков. Для распознавания белков могут применяться, кроме того, такие обычные маркеры, как флуоресцентные красители, энзимные маркеры, которые после реакции с субстратом образуют детектируемый продукт реакции, или радиоактивные маркеры самостоятельно или в комбинации с иммобилизаторами для дериватизации белков.At the same time, these immobilizers can be used to recognize proteins. For the recognition of proteins, in addition, conventional markers such as fluorescent dyes, enzyme markers, which, after reaction with the substrate, form a detectable reaction product, or radioactive markers alone or in combination with immobilizers for protein derivation can be used.

Изобретение касается, кроме того, способа микробиологического окисления органических соединений, как, например, N-гетероциклических одно-, двух- или многозвенных вышеопределенных ароматических соединений, которые отличаются тем, чтоThe invention also relates to a method for microbiological oxidation of organic compounds, such as, for example, N-heterocyclic one-, two- or multi-link aromatic compounds, which are characterized in that

а1) культивируют вышеопределенный рекомбинантный микроорганизм в культуре в присутствии экзогенного (внесенного извне) или образованного промежуточно окисляющего субстрата заявляемой монооксигеназы, преимущественно в присутствии кислорода (т.е. аэробно); илиA1) cultivate the above-defined recombinant microorganism in culture in the presence of an exogenous (externally introduced) or intermediate oxidizing substrate of the inventive monooxygenase, preferably in the presence of oxygen (i.e., aerobically); or

а2) инкубируют содержащую субстрат реакционную среду с заявляемым энзимом, преимущественно в присутствии кислорода и донора электронов; иA2) incubate the substrate-containing reaction medium with the claimed enzyme, mainly in the presence of oxygen and an electron donor; and

b) выделяют образовавшийся продукт окисления или последовательный продукт этого из среды.b) isolate the resulting oxidation product or a sequential product thereof from the medium.

Требуемый для преобразования кислород поступает в реакционную среду из окружающего воздуха или может вводиться, если требуется, известным способом.The oxygen required for the conversion is supplied to the reaction medium from ambient air or may be introduced, if required, in a known manner.

Предпочтительно окисляемый субстрат выбирается средиPreferably, the oxidizable substrate is selected among

a) в случае необходимости замещенных N-гетероциклических одно-, двух- или многозвенных вышеопределенных ароматических соединений;a) optionally substituted N-heterocyclic one-, two- or multi-link aromatic compounds as defined above;

b) в случае необходимости замещенных одно- или многозвенных ароматических углеводородов;b) optionally substituted single or multi-link aromatic hydrocarbons;

c) неразветвленных или разветвленных алканов и алкенов;c) unbranched or branched alkanes and alkenes;

d) в случае необходимости замещенных циклоалканов и циклоалкенов.d) optionally substituted cycloalkanes and cycloalkenes.

Предпочтительный вариант способа направлен на образование индиго/индирубина и отличается тем, что субстрат является промежуточно образованным в культуре индолом, и из культуральной среды выделяют образующийся индиго и/или индирубин, который был получен путем окисления промежуточно образующихся гидроксииндолов.A preferred embodiment of the method is directed to the formation of indigo / indirubin and is characterized in that the substrate is an indole intermediate formed in the culture, and the indigo and / or indirubin formed, which was obtained by oxidation of the intermediate hydroxyindoles, is isolated from the culture medium.

Если окисление по настоящему изобретению проводится с помощью рекомбинантного микроорганизма, то культивация микроорганизмов осуществляется преимущественно в присутствии кислорода в комплексной среде, как, например, ТВ- или LB-среда при температуре культивации примерно 20-40°С и значении рН от 6 до 9, пока не будет достигнута достаточная плотность клеток. Добавка экзогенного индола обычно не требуется, поскольку он образуется микроорганизмом как промежуточный продукт. При преобразовании других субстратов может однако требоваться добавка экзогенного субстрата. Чтобы можно было лучше управлять реакцией окисления, предпочтительно использование индуцируемого, в особенности, индуцируемого температурой промотора. При этом температуру повышают до точки индукции, например, 42°С при промоторе PrPl, поддерживают ее в течение достаточного времени, например от 1 до 10 или от 5 до 6 часов, для экспрессии активной монооксигеназы, а затем уменьшают температуру до 30-40°С. При этом культивация продолжается в присутствии кислорода от 12 часов до 3 дней. В частности, при окислении индола значение рН за счет добавки NaOH может повышаться, например, до 9-10, благодаря чему дополнительно способствуется образование индиго, соответственно, индирубина путем окисления на воздухе энзиматически образованных продуктов окисления 2- и 3-гидроксииндола.If the oxidation of the present invention is carried out using a recombinant microorganism, the cultivation of the microorganisms is carried out mainly in the presence of oxygen in a complex medium, such as, for example, a TV or LB medium at a cultivation temperature of about 20-40 ° C and a pH value of from 6 to 9, until a sufficient cell density is reached. The addition of exogenous indole is usually not required, since it is formed by the microorganism as an intermediate product. When converting other substrates, however, the addition of an exogenous substrate may be required. In order to better control the oxidation reaction, it is preferable to use an inducible, in particular, temperature-induced promoter. The temperature is raised to the point of induction, for example, 42 ° C with the promoter P r P l , it is maintained for a sufficient time, for example, from 1 to 10 or from 5 to 6 hours, for expression of active monooxygenase, and then the temperature is reduced to 30 -40 ° C. In this case, cultivation continues in the presence of oxygen from 12 hours to 3 days. In particular, during the oxidation of indole, the pH value due to the addition of NaOH can increase, for example, to 9-10, which additionally promotes the formation of indigo, respectively, indirubin by oxidation of the enzymatically formed oxidation products of 2- and 3-hydroxyindole in air.

Образование индиго/индирубина согласно настоящему изобретению поясняется следующей схемой реакции:The formation of indigo / indirubin according to the present invention is illustrated by the following reaction scheme:

Figure 00000001
Figure 00000001

Если окисление согласно изобретению, напротив, проводится с помощью очищенных или обогащенных мутантов энзима, то заявляемый энзим растворяют в содержащей экзогенный субстрат, например индол, среде (примерно 0,01-10 мМ, или 0,05-5 мМ) и проводят преобразование преимущественно в присутствии кислорода, при температуре примерно от 10°С до 50°С, например от 30°С до 40°С, и значении рН примерно от 6 до 9 (какое, например, устанавливается при 100-200 мМ фосфатного или ТРИС-буфера), а также в присутствии восстановителя, причем содержащая субстрат среда содержит, кроме того, по отношению к окисляемому субстрату примерно 1-100-кратный или 10-100-кратный молярный избыток восстановительных эквивалентов. Предпочтительным восстановителем является НАДФ. Добавка восстановителя может, в случае необходимости, осуществляться порциями.If the oxidation according to the invention, on the contrary, is carried out using purified or enriched enzyme mutants, then the claimed enzyme is dissolved in an exogenous substrate, for example indole, in a medium (about 0.01-10 mm, or 0.05-5 mm) in the presence of oxygen, at a temperature of from about 10 ° C to 50 ° C, for example from 30 ° C to 40 ° C, and a pH value of from about 6 to 9 (which, for example, is set at 100-200 mm phosphate or TRIS buffer ), as well as in the presence of a reducing agent, wherein the substrate-containing medium contains, rum addition, with respect to oxidizable substrate about 1-100 or 10-100-fold molar excess reducing equivalents. A preferred reducing agent is NADP. Additive reducing agent can, if necessary, be carried out in portions.

Аналогичным способом в качестве субстратов предпочтительны: н-гексан, н-октан, н-декан, н-додекан, кумол, 1-метилиндол, 5-Cl или Br-индол, инден, бензотриофен, α, β и γ-ионон, акридин, нафталин, 6-метил или 8-метилхинолин, хинолин и хинальдин.In a similar manner, n-hexane, n-octane, n-decane, n-dodecane, cumene, 1-methylindole, 5-Cl or Br-indole, indene, benzotriophene, α, β and γ-ionone, acridine are preferred as substrates , naphthalene, 6-methyl or 8-methylquinoline, quinoline and quinaldine.

Например, заявляемая энзиматическая реакция окисления может проводиться при следующих условиях:For example, the claimed enzymatic oxidation reaction may be carried out under the following conditions:

Концентрация субстрата:Substrate Concentration: от 0,01 до 20 мМfrom 0.01 to 20 mm Концентрация энзима:Enzyme Concentration: от 0,1 до 10 мг/мл0.1 to 10 mg / ml Температура реакции:Reaction temperature: от 10°С до 50°Сfrom 10 ° С to 50 ° С рН:pH: от 6 до 8from 6 to 8 Буфер:Buffer: от 0,05 до 0,2 М фосфата калия или ТРИС/HClfrom 0.05 to 0.2 M potassium phosphate or TRIS / HCl Донор электронов:Electron donor: предпочтительно добавляется порциями (начальная концентрация примерно от 0,1 до 2 мг/мл)preferably added in portions (initial concentration of about 0.1 to 2 mg / ml)

Перед началом реакции, например, путем добавки донора электронов (например, НАДФ) может проводиться краткосрочная (1-5 минут) предварительная инкубация (примерно 20-40°С). Преобразование осуществляется аэробно, в случае необходимости при дополнительном введении кислорода.Before starting the reaction, for example, by adding an electron donor (for example, NADPH), a short-term (1-5 minutes) preliminary incubation (approximately 20-40 ° C) can be carried out. The conversion is carried out aerobically, if necessary, with the additional introduction of oxygen.

При заявляемом способе окисления получающийся в реакционной среде или добавленный кислород расщепляется энзиматически и редуктивно. Требуемый восстановительный эквивалент поставляется добавляемым восстановительным средством (донором электронов).With the inventive oxidation method, the resulting oxygen or added oxygen is split enzymatically and reductively. The required reducing equivalent is supplied by an added reducing agent (electron donor).

Образующийся продукт окисления далее отделяется от среды и очищается обычным способом, как, например, путем экстракции или хроматографии.The resulting oxidation product is then separated from the medium and purified in the usual way, such as by extraction or chromatography.

Дальнейшими предметами изобретения являются биореакторы, включающие заявляемый энзим или заявляемый рекомбинантный организм в иммобилизированной форме.Further subjects of the invention are bioreactors comprising the claimed enzyme or the claimed recombinant organism in immobilized form.

Последний предмет изобретения касается применения заявляемой цитохром Р450-монооксигеназы или заявляемого вектора или микроорганизма для биологического окисления субстрата из групп a)-d), в частности, N-гетероциклических одно, двух или многозвенных ароматических соединений и, предпочтительно, для образования индиго и/или индирубина.The last subject of the invention relates to the use of the claimed cytochrome P450 monooxygenase or the claimed vector or microorganism for the biological oxidation of a substrate from groups a) -d), in particular, N-heterocyclic one, two or multi-link aromatic compounds and, preferably, for the formation of indigo and / or indirubin.

Предлагаемое изобретение более подробно описывается с учетом следующих примеров.The invention is described in more detail in light of the following examples.

Пример 1Example 1

Рандомизация специальных кодонов Р450 ВМ-3Randomization of special codons P450 VM-3

Опыты в существенной степени были проведены так, как описано в (19). Три позиции (Phe87, Leu188 и Аlа74) были рандомизированы с помощью местноспецифического мутагенеза с применением набора Stratagene QuikChange kit (Ла Джолла, Калифорния, США). В отдельных позициях были использованы следующие ПЦР-примеры:The experiments were largely carried out as described in (19). Three positions (Phe87, Leu188, and Ala74) were randomized using locally-specific mutagenesis using the Stratagene QuikChange kit (La Jolla, California, USA). The following PCR examples were used in individual positions:

Phe87: 5'-gcaggagacgggttgnnnacaagctggacg-3' (SEQ ID NO:3)Phe87: 5'-gcaggagacgggttgnnnacaagctggacg-3 '(SEQ ID NO: 3)

5'-cgtccagcttgtnnncaacccgtctcctgc-3' (SEQ ID NO:4)5'-cgtccagcttgtnnncaacccgtctcctgc-3 '(SEQ ID NO: 4)

Leu188: 5'-gaagcaatgaacaagnnncagcgagcaaatccag-3' (SEQ ID NO:5)Leu188: 5'-gaagcaatgaacaagnnncagcgagcaaatccag-3 '(SEQ ID NO: 5)

5'-ctggatttgctcgctgnnncttgttcattgcttc-3' (SEQ ID NO:6)5'-ctggatttgctcgctgnnncttgttcattgcttc-3 '(SEQ ID NO: 6)

Ala74: 5'-gctttgataaaaacttaaagtcaannncttaaatttgtacg-3' (SEQ ID NO:7)Ala74: 5'-gctttgataaaaacttaaagtcaannncttaaatttgtacg-3 '(SEQ ID NO: 7)

5'-cgtacaaatttaagnnnttgacttaagtttttatcaaagc-3' (SEQ ID NO:8)5'-cgtacaaatttaagnnnttgacttaagtttttatcaaagc-3 '(SEQ ID NO: 8)

Условия для ПЦР были для всех трех позиций идентичны. В частности, применялось по 50 мкл реакционного объема, 17,5 пмоль каждого примера, 20 пмоль шаблона плазмида ДНК, 3 ед. Pfu полимеразы и 3,25 нмоль для каждого dNTP (дезоксинуклеозид-5'-трифосфат). Реакция ПЦР была начата при 94°С/ 1 мин, а затем был 20 раз повторен следующий цикл: 94°С, 1 мин; 46°С, 2,5 мин; 72°С, 17 мин. После 20 циклов реакция была продолжена 15 мин при 72°С. После ПЦР шаблон ДНК реагировал с 20 ед. Dpni при 37°С в течение 3 часов. Далее трансформировались клетки E.coli DH5α. Трансформированные клетки E.coli DH5α размещались на агаровых LB-платах, которые содержали 150 мг/мл ампициллина. После этого 18 часов при 37°С производилась инкубация.The conditions for PCR were identical for all three positions. In particular, 50 μl of the reaction volume, 17.5 pmol of each example, 20 pmol of the DNA plasmid template, 3 units were used. Pfu polymerase and 3.25 nmol for each dNTP (deoxynucleoside-5'-triphosphate). The PCR reaction was started at 94 ° C / 1 min, and then the following cycle was repeated 20 times: 94 ° C, 1 min; 46 ° C, 2.5 min; 72 ° C, 17 min. After 20 cycles, the reaction was continued for 15 minutes at 72 ° C. After PCR, the DNA template reacted with 20 units. Dpni at 37 ° C for 3 hours. Next, E. coli DH5α cells were transformed. Transformed E. coli DH5α cells were placed on LB agar plates that contained 150 mg / ml ampicillin. After that, 18 hours at 37 ° C, incubation was performed.

Пример 2Example 2

Экспрессия и очистка Р450 ВМ-3 и ее мутантов и производство синего пигментаExpression and purification of P450 VM-3 and its mutants and production of blue pigment

Ген Р450 ВМ-3 и его мутанты был экспримированы под контролем сильного температурно-индуцированного промотора PRPL плазмида pCYTEXP1 в E.coli DH5α, как уже описано (20). Колонии были взяты стерильным зубчатым отборником и перенесены на микротитровальные пластины с 96 ячейками, содержащими 200 мкл среды ТВ и 100 мкг/мл ампициллина на ячейку. После этого всю ночь при 37°С производилась инкубация. 40 мкл клеточной культуры каждой ячейки были затем переведены в культуральную пробирку, которая содержала 2 мл ТВ-среды со 100 мкг/мл ампициллина. После этого в течение 2 часов проводилась культивация при 37°С. Затем для индукции температура повышалась до 42°С на 6 часов. После этого культивация продолжалась всю ночь при 37°С, причем был получен голубой пигмент.The P450 VM-3 gene and its mutants were experimentally controlled by the strong temperature-induced promoter P R P L plasmid pCYTEXP1 in E. coli DH5α, as already described (20). The colonies were taken with a sterile toothed sampler and transferred to microtiter plates with 96 cells containing 200 μl of TB medium and 100 μg / ml ampicillin per cell. After that, incubation was performed all night at 37 ° C. 40 μl of the cell culture of each cell were then transferred to a culture tube that contained 2 ml of TB medium with 100 μg / ml ampicillin. After this, cultivation was carried out for 2 hours at 37 ° C. Then, for induction, the temperature increased to 42 ° C for 6 hours. After this, cultivation continued all night at 37 ° C, whereby a blue pigment was obtained.

Препаративное изготовление энзима или голубого пигмента проводилось исходя из 300 мл клеточной культуры (OD578 нм=0,8-1,0). Для изоляции энзима клетки подвергались центрифугированию 10 мин при 4000 об/мин, затем ресуспендировались в 0,1 М КхPO4-буфере, рН 7,4. Охлажденные до льда клетки осторожно разлагались с помощью прибора Branson Sonifiers W25 (Дайтцебах, Германия) при выходной мощности 80 Вт путем трехкратного облучения по 2 мин. Суспензии были центрифугированы 20 мин при 32750 g. Сырой экстракт был использован для определения активности, соответственно, для очистки энзима. Очистка энзима осуществлялась, как описано в (21), на что здесь производится настоятельная ссылка. Концентрация очищенного энзима определялась с учетом разницы в экстинкции при 450 и 490 нм, как уже описано в (11), с применением коэффициента экстинкции ε=91 мМ-1см-1.Preparative production of the enzyme or blue pigment was carried out on the basis of 300 ml of cell culture (OD 578 nm = 0.8-1.0). To isolate the enzyme, the cells were centrifuged for 10 min at 4000 rpm, then resuspended in 0.1 M K x PO 4 buffer, pH 7.4. Cells cooled to ice were carefully decomposed using a Branson Sonifiers W25 device (Daitsebach, Germany) at an output power of 80 W by irradiating three times for 2 min each. Suspensions were centrifuged for 20 min at 32750 g. The crude extract was used to determine activity, respectively, to purify the enzyme. The enzyme was purified as described in (21), to which reference is made here. The concentration of the purified enzyme was determined by considering the difference in absorbance at 450 and 490 nm, as already described in (11) using the extinction coefficient of ε = 91 mM -1 cm -1.

Пример 3Example 3

Выделение мутантов, которые производят большие количества голубого пигментаIsolation of mutants that produce large quantities of blue pigment

Из каждой позиции были выделены соответственно 100 колоний мутантов, которые были получены путем рандомизации кодона соответствующей позиции. Эти колонии были культивированы в культуральных пробирках для производства голубого пигмента. После промывки клеток водой и многих медленных шагов центрифугирования (500 об/мин) голубой пигмент был экстрагирован диметилсульфоксидом (ДМСО). Растворимость голубого пигмента в ДМСО была наибольшей. Абсорбция экстракта была определена в области 677 нм. Те мутанты, которые производили наибольшее количество пигмента по отношению ко всем мутантам определенной позиции, были использованы для секвентирования ДНК (набор ABI DNA Sequenzierungs-Kit; ABI PrismTM 377 DNA Sequencer) и, кроме того, применялись как шаблон для местноспецифического рандомизированного мутагенеза.From each position, 100 mutant colonies were allocated, respectively, which were obtained by randomizing the codon of the corresponding position. These colonies were cultured in culture tubes for the production of blue pigment. After washing the cells with water and many slow centrifugation steps (500 rpm), the blue pigment was extracted with dimethyl sulfoxide (DMSO). The solubility of blue pigment in DMSO was greatest. The absorption of the extract was determined at 677 nm. Those mutants that produced the greatest amount of pigment with respect to all mutants of a certain position were used for DNA sequencing (ABI DNA Sequenzierungs-Kit; ABI Prism TM 377 DNA Sequencer) and, in addition, were used as a template for locally-specific randomized mutagenesis.

Пример 4Example 4

Тест на активность для гидроксилирования индолаActivity Test for Indole Hydroxylation

Активность гидроксилирования индола проверялась в растворе, который содержал 8 мкл раствора индола 10-500 мМ в ДМСО, 850 мкл буфера ТРИС/HCl (0,1 М, рН 8,2) и 0,6 нмоль Р450 ВМ-3 природного типа или мутантов в конечном объеме 1 мл. Смесь была предварительно инкубирована в течение 9 мин, прежде чем запускалась реакция путем добавки 50 мкл водного 1 мМ раствора НАДФ. Реакция прекращалась через 20 с путем добавления 60 мкл 1,2 М КОН. В течение 5-30 с (при аэробных условиях) энзимные продукты были полностью переведены в индиго ([Δ2,2'-бииндолин]-3,3'-дион) и индирубин ([Δ2,2'-бииндолин]-3,3'-дион). Продукты индиго были определены путем их абсорбции в области 670 нм. Градуировочный график для чистого индиго на этой длине волны дает коэффициент экстинкции 3,9 мМ-1см-1. Линейный ход градуировочного графика получен для производства индиго через время реакции в 40 с при применении 0,6 нмоль природного типа, соответственно, мутанта Р450 ВМ-3 и от 0,05 до 5,0 мМ индола. Индирубин имеет очень слабую абсорбцию при 670 нм, а образовавшиеся количества индирубина значительно меньше, чем количество идиго. При определении кинетических параметров образование индирубина не учитывалось. Потребление НАДФ определялось путем измерения в области 340 нм и расчета с использованием коэффициента экстинкции 6,2 мМ-1см-1, как описано в (17).Indole hydroxylation activity was tested in a solution that contained 8 μl of a 10-500 mM indole solution in DMSO, 850 μl TRIS / HCl buffer (0.1 M, pH 8.2) and 0.6 nmol P450 VM-3 natural or mutants in a final volume of 1 ml. The mixture was preincubated for 9 minutes before the reaction was started by adding 50 μl of an aqueous 1 mM NADP solution. The reaction was stopped after 20 s by adding 60 μl of 1.2 M KOH. Within 5-30 s (under aerobic conditions), the enzyme products were completely converted to indigo ([Δ2,2'-biindolin] -3,3'-dione) and indirubin ([Δ2,2'-biindolin] -3,3 '-dion). Indigo products were determined by their absorption at 670 nm. The calibration curve for pure indigo at this wavelength gives an extinction coefficient of 3.9 mM -1 cm -1. The linear course of the calibration curve was obtained for the production of indigo through a reaction time of 40 s using 0.6 nmol of the natural type, respectively, of the mutant P450 VM-3 and from 0.05 to 5.0 mM indole. Indirubin has a very weak absorption at 670 nm, and the resulting amounts of indirubin are much less than the amount of idigo. In determining the kinetic parameters, the formation of indirubin was not taken into account. NADP consumption was determined by measuring in the region of 340 nm and calculating using an extinction coefficient of 6.2 mM -1 cm -1 , as described in (17).

Пример 5Example 5

Очистка индиго и индирубинаPurification of indigo and indirubin

После промывки клеток водой и повторяющимся центрифугированием при 500 g образовавшийся голубой остаток экстрагировался тетрагидрофураном (ТГФ). Экстракт выпаривался почти до сухого состояния, и красный пигмент многократно экстрагировался абсолютным этанолом. Оставшееся голубое твердое вещество было растворено в ТГФ и анализировалось методом тонкослойной хроматографии (TLC). Раствор этанола был испарен и очищен с помощью силикагелевой хроматографии (DC 60, Мерк, Дармштадт, Германия; 2 см × 30 см), прежде чем она была промыта ТГФ и петролейным эфиром в соотношении 1:2. Полученный красный раствор был выпарен и анализировался методом TLC. Абсорбционные спектры голубого и красного пигмента были получены с помощью спектрофотометра Ultraspec 3000 (Фармасия, Уппсала, Швеция) в области от 400 до 800 нм. Кроме того, голубой и красный краситель анализировался с помощью масс-спектроскопии и ЯМР-спектроскопии.After washing the cells with water and repeated centrifugation at 500 g, the resulting blue residue was extracted with tetrahydrofuran (THF). The extract was evaporated almost to a dry state, and the red pigment was repeatedly extracted with absolute ethanol. The remaining blue solid was dissolved in THF and analyzed by thin layer chromatography (TLC). The ethanol solution was evaporated and purified by silica gel chromatography (DC 60, Merck, Darmstadt, Germany; 2 cm × 30 cm) before it was washed with THF and petroleum ether in a 1: 2 ratio. The resulting red solution was evaporated and analyzed by TLC. The absorption spectra of blue and red pigment were obtained using an Ultraspec 3000 spectrophotometer (Pharmasia, Uppsala, Sweden) in the region from 400 to 800 nm. In addition, the blue and red dye was analyzed using mass spectroscopy and NMR spectroscopy.

Результаты экспериментовExperiment Results

1. Повышение производства голубого пигмента путем мутагенеза Р450 ВМ-31. Increased production of blue pigment by mutagenesis P450 VM-3

Природный Р450 ВМ-3 не обладает способностью производства голубого содержащего индиго пигмента, соответственно, промежуточных продуктов - 2-, соответственно, 3-гидроксихинола. Чтобы получить достаточное количество голубого пигмента, Р450 ВМ-3 был подвергнут целенаправленному преобразованию. Все мутанты, которые производят голубой пигмент, были секвенсированы. Было установлено, что мутировала, как минимум, одна из трех следующих позиций: Phe87, Leu188 и Аlа74. Поэтому принималось, что эти три позиции играют решающую роль для активности Р450 ВМ-3 при производстве голубого пигмента. Из структуры гем-домена цитохрома Р450 ВМ-3, комплексированного пальмитоолеиновой кислотой, видно, что Phe87 предохраняет субстрат от ближнего сдвига гем-группы (14). Мутант Phe87Val обнаруживает высокую регио- и стереоселективность при эпоксидации (14S, 15R)-арахидоновой кислоты (13), а мутант Phe87Ala перемещает позицию гидроксилирования ω-1, ω-2 и ω-3 (22). Позиция 87 была поэтому выбрана первой для местно-специфического рандомизированного мутагенеза с помощью ПЦР. В пробирочных культурах было получено 7 колоний, которые после индукции производили незначительное количество голубого пигмента. Колония, которая производила наибольшее количество голубого пигмента, была выбрана для секвенсирования ДНК. Данные секвенции давали замещение Phe87 на Val. Мутант Phe87Val был в итоге применен как шаблон на втором круге местно-специфического рандомизированного мутагенеза в позиции Leu188. Структура гем-домена, комплексированного пальмитоолеиновой кислотой показывает, что репозиционирование F- и G-спирали приводит остаток Leu188 в прямой контакт с субстратом (14). Поэтому эта позиция может играть важную роль в связывании или ориентировании субстрата. После проведения второго скрининга наблюдалась 31 колония, которая производила голубой пигмент. Мутант, который производил наибольшее количество пигмента, содержал замещения Phe87Val и Leu188Gln. Этот мутант был в итоге мутирован в позиции Аlа74 в третьем проходе местно-специфического рандомизированного мутагенеза. При этом получали трехкратные мутанты F87L188A74 (Phe87Val, Leu188Gln и Ala74Gly), которые производили многие мг голубого пигмента в двухлитровой колбе, содержащей 300 мл ТВ-среды. Этого количества было достаточно для выделения и определения голубого пигмента.Natural P450 BM-3 does not have the ability to produce blue indigo pigment, respectively, intermediate products - 2-, respectively, 3-hydroxyquinol. To obtain a sufficient amount of blue pigment, P450 BM-3 was subjected to targeted conversion. All mutants that produce the blue pigment have been sequenced. It was found that at least one of the following three positions mutated: Phe87, Leu188 and Ala74. Therefore, it was assumed that these three positions play a decisive role for the activity of P450 VM-3 in the production of blue pigment. From the structure of the heme domain of cytochrome P450 BM-3, complexed with palmitooleic acid, it can be seen that Phe87 protects the substrate from the near shift of the heme group (14). The Phe87Val mutant exhibits high regio- and stereoselectivity during epoxidation of (14S, 15R) -arachidonic acid (13), and the Phe87Ala mutant moves the hydroxylation positions ω-1, ω-2, and ω-3 (22). Position 87 was therefore selected first for locally-specific randomized mutagenesis using PCR. In test cultures, 7 colonies were obtained which, after induction, produced a small amount of blue pigment. The colony that produced the most blue pigment was selected for DNA sequencing. These sequences gave the substitution of Phe87 on Val. The Phe87Val mutant was eventually used as a template on the second round of locally-specific randomized mutagenesis at position Leu188. The structure of the heme domain complexed with palmitooleic acid shows that repositioning of the F and G helices leads the Leu188 residue to direct contact with the substrate (14). Therefore, this position can play an important role in binding or orienting the substrate. After a second screening, 31 colonies were observed that produced blue pigment. The mutant that produced the most pigment contained the substitutions Phe87Val and Leu188Gln. This mutant was eventually mutated at position Ala74 in the third pass of locally-specific randomized mutagenesis. Three-fold F87L188A74 mutants (Phe87Val, Leu188Gln and Ala74Gly) were obtained, which produced many mg of blue pigment in a two-liter flask containing 300 ml of TV medium. This amount was enough to isolate and determine the blue pigment.

2. Выделение и определение голубого пигмента2. Isolation and determination of blue pigment

После промывки клеток голубой остаток был экстрагирован ТГФ и проанализирован методом тонкослойной хроматографии. Голубой пигмент был разделен на быстро продвигающиеся голубые компоненты и медленно продвигающиеся красные компоненты. Оба компонента имеют такие же параметры подвижности, как компоненты пробы коммерческого индиго.After washing the cells, the blue residue was extracted with THF and analyzed by thin layer chromatography. The blue pigment was divided into fast moving blue components and slowly moving red components. Both components have the same mobility parameters as the commercial indigo sample components.

После очистки были зарегистрированы абсорбционные спектры обоих компонентов в ДМСО. Голубой компонент имеет такой же спектр, как проба коммерческого индиго. Очищенные голубые и красные компоненты, соответственно, были проанализированы с помощью масс-спектрометрии. Масс-спектры обоих пигментов имеют сильный ионно-молекулярный пик при m/z=262 и 2 фрагментарных пика при m/z=234 и 205 (относительная интенсивность, соответственно, 10%). Этот образец типичен для индигоидных соединений. Элементарный состав этих ионов был определен с помощью масс-спектроскопии высокого разрешения как C16H10N2O2, C15H10N2O, соответственно, С14H9N2. Это также характерно для структур индигоидных типов. Тем самым голубой пигмент был определен как индиго, а красный - как индирубин. Для подтверждения структуры был проверен ЯМР обоих пигментов в растворе ДМСО-D6. Результаты совпадают с литературными данными.After purification, the absorption spectra of both components in DMSO were recorded. The blue component has the same spectrum as a commercial indigo sample. The purified blue and red components, respectively, were analyzed using mass spectrometry. The mass spectra of both pigments have a strong ion-molecular peak at m / z = 262 and 2 fragment peaks at m / z = 234 and 205 (relative intensity, respectively, 10%). This sample is typical of indigo compounds. The elemental composition of these ions was determined using high resolution mass spectroscopy as C 16 H 10 N 2 O 2 , C 15 H 10 N 2 O, respectively, C 14 H 9 N 2 . This is also characteristic of structures of indigo types. Thus, blue pigment was identified as indigo, and red as indirubin. To confirm the structure, the NMR of both pigments in a DMSO-D 6 solution was checked. The results are consistent with published data.

3. Производство индиго с изолированными энзимами3. Indigo production with isolated enzymes

Известно, что индиго может быть получен из индола путем микробиологической трансформации (24-26). Однако ни одна из этих микробиологических систем не содержит монооксигеназы Р450. Согласно изобретению, прежде всего, должна быть определена каталитическая активность чистого энзима по отношению к индолу. Мутант F87L188A74 был смешан с индолом. Не наблюдалось никакой цветной реакции. Только после добавки НАДФ в реакционную смесь примерно через 20 мин образовался голубой пигмент. Путем доведения значения рН реакционной смеси до значения 11, через 30 с после добавления НАДФ, в течение нескольких секунд стала видна синяя окраска. Контрольные опыты с применением природного Р450 ВМ-3 были всегда отрицательны, даже при применении повышенных концентраций энзима, индола и НАДФ. Голубой пигмент был экстрагирован этилацетатом и проанализирован методом тонкослойной хроматографии. Голубой пигмент снова разделился на быстро продвигающийся голубой и медленно продвигающийся красный компонент. Рентгенофлуоресцентные значения и абсорбционные спектры были идентичны тем же значениям, что и в экстракте ферментационного бульона. Мутанты F87L188A74 Р450 ВМ-3 представляют собой гидроксилазу индола.It is known that indigo can be obtained from indole by microbiological transformation (24-26). However, none of these microbiological systems contains P450 monooxygenase. According to the invention, first of all, the catalytic activity of a pure enzyme with respect to indole must be determined. The mutant F87L188A74 was mixed with indole. No color reaction was observed. Only after adding NADP to the reaction mixture after about 20 minutes did a blue pigment form. By adjusting the pH of the reaction mixture to 11, 30 seconds after the addition of NADP, a blue color became visible within a few seconds. Control experiments using natural P450 VM-3 were always negative, even when using elevated concentrations of the enzyme, indole, and NADP. The blue pigment was extracted with ethyl acetate and analyzed by thin layer chromatography. The blue pigment is again divided into a rapidly advancing blue and slowly advancing red component. X-ray fluorescence values and absorption spectra were identical to the same values as in the fermentation broth extract. Mutants F87L188A74 P450 BM-3 are indole hydroxylase.

До сих пор было описано только 2 пути энзиматической трансформации индола в индиго. Один путь катализирует с помощью диоксигеназы, второй - стирол-монооксигеназы (24, 25). Стехиометрия НАДФ в обоих случаях составляет 2. Поэтому было принято, что в противоположность диоксигеназе заявляемые мутанты F87L188A74 индола гидроксилируются только в одной позиции, чтобы образовать оксиндол (2 гидроксииндол) или индоксил (3-гидроксииндол).So far, only 2 pathways of enzymatic transformation of indole into indigo have been described. One pathway catalyzes with the help of dioxygenase, the second one - styrene monooxygenase (24, 25). The stoichiometry of NADP in both cases is 2. Therefore, it was accepted that, in contrast to dioxigenase, the claimed indole mutants F87L188A74 are hydroxylated in only one position to form oxindole (2 hydroxyindole) or indoxyl (3-hydroxyindole).

4. Кинетические параметры гидроксилирования индола4. Kinetic parameters of indole hydroxylation

Для определения кинетических параметров гидроксилирования индола использовались чистые пробы природного энзима Р450 ВМ-3 и мутантов Leu188Gln, Phe87Val, F87L188 и F87L188A74. Результаты представлены в нижеследующей Табл.1.To determine the kinetic parameters of indole hydroxylation, pure samples of the natural enzyme P450 BM-3 and mutants Leu188Gln, Phe87Val, F87L188, and F87L188A74 were used. The results are presented in the following Table 1.

Таблица 1.
Кинетические параметры гидроксилирования индола мутантов Р450 ВМ-3
Table 1.
Kinetic parameters of hydroxylation of indole mutants P450 VM-3
МутантыMutants Kcat(c-1)K cat (c -1 ) Кm (мМ)K m (mm) Kcat/Km (M-1c-1)K cat / K m (M -1 s -1 ) WTWt -а) - a) -- -- Leu188GlnLeu188Gln н.о.b) but. b) н.о.but. н.о.but. Phe87ValPhe87val 2,03 (0,14)2.03 (0.14) 17,0 (1,0)17.0 (1.0) 119119 F87L188F87L188 2,28 (0,16)2.28 (0.16) 4,2 (0,4)4.2 (0.4) 543543 F87L188A74F87L188A74 2,73 (0,16)2.73 (0.16) 2,0 (0,2)2.0 (0.2) 13651365 а) активности не наблюдалось
b) не определено (активность была слишком незначительной чтобы ее можно было измерить)
a) no activity was observed
b) not determined (activity was too small to be measurable)

Даже при избытке очищенного энзима и высокой концентрации индола природный энзим не в состоянии окислить индол. Мутант Leu188Gln обнаруживает незначительную активность. Мутант Phe87Val имеет каталитическую активность 119 М-1с-1 для гидроксилирования индола. Каталитическая эффективность двойных мутантов F87L188 (Phe87Val, Leu188Gln) повышается до 543 М-1с-1 и была повышена за счет введения других замещений Ala74Gly до 1365 М-1с-1. Значения Kcat повышаются от Phe87Val к трехкратным мутантам на, примерно, 35%, в то время как значения Кm уменьшаются примерно в 7 раз. Это указывает на то, что Ala74Gly и Leu188Gln участвуют в связывании субстрата.Even with an excess of purified enzyme and a high concentration of indole, the natural enzyme is not able to oxidize indole. The Leu188Gln mutant exhibits negligible activity. The Phe87Val mutant has a catalytic activity of 119 M -1 s -1 for hydroxylation of indole. The catalytic efficiency of the F87L188 double mutants (Phe87Val, Leu188Gln) was increased to 543 M -1 s -1 and was increased due to the introduction of other Ala74Gly substitutions to 1365 M -1 s -1 . K cat values increase from Phe87Val to triplicate mutants by about 35%, while K m values decrease by about 7 times. This indicates that Ala74Gly and Leu188Gln are involved in substrate binding.

Доля обратимости индола (Kcat=2,73 с-1) для трехкратных мутантов F87L188A74 более чем в 10 раз выше, чем для большинства энзимов Р450 (18).The reversibility fraction of indole (K cat = 2.73 s -1 ) for the three-fold F87L188A74 mutants is more than 10 times higher than for most P450 enzymes (18).

Пример 6Example 6

Гидроксилирование н-октана модифицированной цитохром Р450-монооксигеназыHydroxylation of n-octane with modified cytochrome P450 monooxygenase

Преобразование было проведено с помощью мутанта монооксигеназы Р450 ВМ-3, который содержит следующие мутации: Phe87Val, Leu188Gln, Ala74Gly.The transformation was carried out using the mutant monooxygenase P450 BM-3, which contains the following mutations: Phe87Val, Leu188Gln, Ala74Gly.

В качестве субстрата был выбран н-октан. Для гидроксилирования н-октана применялся следующий реакционный набор:N-octane was chosen as a substrate. The following reaction set was used for the hydroxylation of n-octane:

мутанты Р450 ВМ-3:mutants P450 VM-3: 17,5 мг (лиофилизат)17.5 mg (lyophilisate) буфер:buffer: 961 мл (буфер из фосфата калия, 50 мМ, рН 7,5)961 ml (potassium phosphate buffer, 50 mM, pH 7.5) субстрат:substrate: 50 мкл раствора 60 мМ (в ацетоне)50 μl of a solution of 60 mm (in acetone) температура:temperature: 25°С25 ° C

Лиофилизат энзима был растворен в 500 мкл буфера и сразу с субстратом и буфером был инкубирован 5 мин при комнатной температуре. Затем последовало добавление 300 мкл раствора НАДФ (5 мг/мл). Добавление НАДФ повторялось дважды. Ход реакции контролировался путем измерения абсорбции на 340 нм, благодаря чему можно было наблюдать уменьшение НАДФ. НАДФ при этом добавляли по 300 мкл, поскольку высокая концентрация НАДФ ведет к дезактивации энзима. Затем для выделения продукта реакционный раствор был экстрагирован 3 раза по 5 мл диэтилэфира. Объединенные органические фазы высушивались с помощью MgSO4 и собирались. Затем продукты были проанализированы методами тонкослойной хроматографии (DC), газовой хроматографии с масс-спектроскопическим окончанием (GC/MS) и ЯМР.The enzyme lyophilisate was dissolved in 500 μl of buffer and immediately with the substrate and buffer was incubated for 5 min at room temperature. Then followed by the addition of 300 μl of a NADP solution (5 mg / ml). The addition of NADP was repeated twice. The progress of the reaction was monitored by measuring absorbance at 340 nm, so that a decrease in NADP could be observed. In this case, 300 μl was added to NADP, since a high concentration of NADP leads to deactivation of the enzyme. Then, to isolate the product, the reaction solution was extracted 3 times with 5 ml of diethyl ether. The combined organic phases were dried with MgSO 4 and collected. The products were then analyzed by thin layer chromatography (DC), gas chromatography with mass spectroscopic completion (GC / MS) and NMR.

GC/MS - анализ реакционной смеси дал следующие результаты:GC / MS - analysis of the reaction mixture gave the following results:

СоединениеCompound Rt (мин)1) Rt (min) 1) Конверсия (%)Conversion (%) 4-октанол4-octanol 13,5113.51 3737 3-октанол3-octanol 14,0814.08 4747 2-октанол2-octanol 14,2614.26 1616 1) Температурная программа: 40°С 1 мин изотерм/ 3 °С/мин 95°С/10 °С/мин 275°С; Аппаратура Finnigan MAT 95; GC: HP 5890 серия II щелевой инжектор; колонка: HP-5MS (метилсилоксан) 30 м × 0,25 мм; несущий газ: 0,065 мл/мин Не. 1) Temperature program: 40 ° С 1 min isotherms / 3 ° С / min 95 ° С / 10 ° С / min 275 ° С; Finnigan MAT 95 hardware; GC: HP 5890 Series II Slit Injector; column: HP-5MS (methylsiloxane) 30 m × 0.25 mm; carrier gas: 0.065 ml / min He.

Продукт извлечения не был найден.An extraction product was not found.

Пример 7Example 7

Гидроксилирование ароматических углеводородов, гетероароматических углеводородов, соединений триметилциклогексенилаHydroxylation of aromatic hydrocarbons, heteroaromatic hydrocarbons, trimethylcyclohexenyl compounds

а) Пример 6 был повторен, однако при этом вместо н-октана в качестве субстрата был взят нафталин. Продуктами оказались 1-нафтанол и цис-1,2-дигидрокси-1,2-дигидронафталин. Введенный нафталин преобразовывался на 88%.a) Example 6 was repeated, but instead of n-octane, naphthalene was taken as a substrate. The products were 1-naphthanol and cis-1,2-dihydroxy-1,2-dihydronaphthalene. Introduced naphthalene was converted by 88%.

Анализ реакций нафталинаAnalysis of naphthalene reactions

GC: Gc :

Аппаратура: Carlo Erba Strumentazion тип HRGC 4160 на колоночном инжекторе; колонка: DB5 30 м × 0,2 мм; материал: 5% дифенил - 95% диметилполисилоксан; несущий газ: 0,5 бар Н2; температурная программа: 40°С 1 мин изотерм/10°С/мин до 300°С; Rt (1-нафтанол)=16,68.Instrumentation: Carlo Erba Strumentazion type HRGC 4160 on a column injector; column: DB5 30 m × 0.2 mm; material: 5% diphenyl - 95% dimethylpolysiloxane; carrier gas: 0.5 bar H 2 ; temperature program: 40 ° С 1 min isotherms / 10 ° С / min up to 300 ° С; Rt (1-naphthanol) = 16.68.

ЯМР:NMR:

Были идентифицированы 1-нафтанол и цис-1,2-дигидрокси-1,2-дигидронафталин.1-naphthanol and cis-1,2-dihydroxy-1,2-dihydronaphthalene were identified.

b) Пример 6 был повторен, однако при этом вместо н-октана в качестве субстрата был взят 8-метилхинолин. В качестве главного продукта был идентифицирован 5-гидрокси-8-метилхинолин, кроме других производных (соотношение продукта 5:1). Введенный продукт преобразовывался на 35%.b) Example 6 was repeated, however, instead of n-octane, 8-methylquinoline was taken as a substrate. As the main product, 5-hydroxy-8-methylquinoline was identified, among other derivatives (product ratio 5: 1). The introduced product was converted by 35%.

c) Пример 6 был повторен, однако при этом вместо н-октана в качестве субстрата был взят α-ионон. В качестве главного продукта был идентифицирован 3-гидрокси-α-ионон, кроме других производных (соотношение продукта 76:24). Введенный продукт преобразовывался на 60%.c) Example 6 was repeated, however, instead of n-octane, α-ionone was taken as a substrate. As the main product, 3-hydroxy-α-ionone was identified, among other derivatives (product ratio 76:24). The introduced product was converted by 60%.

d) Пример 6 был повторен, однако при этом вместо н-октана в качестве субстрата был взят кумол (изо-пропилбензол). Были идентифицированы 5 продуктов моногидроокиси и один продукт дигидроокиси. Введенный продукт преобразовывался на 70%.d) Example 6 was repeated, however, instead of n-octane, cumene (iso-propylbenzene) was taken as a substrate. Five monohydroxide products and one dihydroxide product were identified. The introduced product was converted by 70%.

ЛитератураLiterature

1. Yano, Т., Oue, S. и Kagamiyama, H. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5511-5515.1. Yano, T., Oue, S. and Kagamiyama, H. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5511-5515.

2. Zhang, J.-H., Dawes, G. и Stenner, W.P.C. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 4504-4509.2. Zhang, J.-H., Dawes, G. and Stenner, W.P.C. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 4504-4509.

3. Wan, L., Twitchett, M.B., Eitis, L.D., Mauk, А.G. и Smith, M. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci USA 95, 12825-12831.3. Wan, L., Twitchett, M.B., Eitis, L.D., Mauk, A.G. and Smith, M. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci USA 95, 12825-12831.

4. Cronin, C.N. (1998) J. Biol. Chem. 273, 24465-24469.4. Cronin, C.N. (1998) J. Biol. Chem. 273, 24465-24469.

5. Wilks, H.M., Hart, К-W., Feeney, R., Dunn, C.R., Muirhead, H., Chia, W.N., Barstow, D.A., Atkinson, Т., Clarke, A.R., Holbrook, I.J. (1988) Science 242, 1541-1544.5. Wilks, H. M., Hart, K-W., Feeney, R., Dunn, C. R., Muirhead, H., Chia, W. N., Barstow, D. A., Atkinson, T., Clarke, A. R., Holbrook, I.J. (1988) Science 242, 1541-1544.

6. Hedstrom, L., Szilagyi, L., Rutter, W.J. (1992) Science 255, 1249-1253.6. Hedstrom, L., Szilagyi, L., Rutter, W.J. (1992) Science 255, 1249-1253.

7. Tucker, C.L., Hurley, J.H., Miller, T.R. и Hurley, I.B. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5993-5997.7. Tucker, C. L., Hurley, J. H., Miller, T. R. and Hurley, I.B. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5993-5997.

8. Quemeneur, E., Moutiez, J.-B.C. и Menez, A. (1998) Mature (London) 391, 301-303.8. Quemeneur, E., Moutiez, J.-B.C. and Menez, A. (1998) Mature (London) 391, 301-303.

9. Marsden, A-F.A., Wilkinson, В., Cortes, J., Dunster, N.J., Staunton, I Leadlay, P.F. (1998) Science 279, 199-201.9. Marsden, A-F.A., Wilkinson, B., Cortes, J., Dunster, N.J., Staunton, I Leadlay, P.F. (1998) Science 279, 199-201.

10. Chen, R., Greer, А., и Dean, A.M. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 11666-11670.10. Chen, R., Greer, A., and Dean, A.M. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 11666-11670.

11. Boddupalli, S.S., Estabrook, R.W. и Peterson, J.A. (1990) J. Biol. Chem. 265, 4233-4239.11. Boddupalli, S.S., Estabrook, R.W. and Peterson, J.A. (1990) J. Biol. Chem. 265, 4233-4239.

12. Capdevila, J.H., Wie, S., Helvig, C., Faick, J.R., Belosludtsev, Y., Truan, G., Graham-Lorence, S.E. и Peterson, J.A. (1996) J. Biol. Chem. 271, 22663-22671.12. Capdevila, J.H., Wie, S., Helvig, C., Faick, J.R., Belosludtsev, Y., Truan, G., Graham-Lorence, S.E. and Peterson, J.A. (1996) J. Biol. Chem. 271, 22663-22671.

13. Graham-Lorence, S., Truan, G., Peterson, J.A., Flack, J.R., Wel S., Helvig, C., Capdevilla, J.H. (1997) J. Biol. Chem. 272, 1127-1135.13. Graham-Lorence, S., Truan, G., Peterson, J.A., Flack, J.R., Wel S., Helvig, C., Capdevilla, J.H. (1997) J. Biol. Chem. 272, 1127-1135.

14. Li, H, Poulos, T.L. (1997) Nat. Structural Biol., 4, 45 140-146.14. Li, H, Poulos, T.L. (1997) Nat. Structural Biol., 4, 45 140-146.

15. Ravichandran, K.G., Sekhar, S., Boddupalli, S., Hasemann, C.A., Peterson, J.A., Deisenhofer, 1 (1993) Science 261, 731-736.15. Ravichandran, K.G., Sekhar, S., Boddupalli, S., Hasemann, C.A., Peterson, J.A., Deisenhofer, 1 (1993) Science 261, 731-736.

16. Modi S., Sutcliffe, M.J, Primrose, W.U., Lian, L.-Y., Roberts, G.C.K (1996) Nat. Structural Biol. 3, 414-417.16. Modi S., Sutcliffe, M.J., Primrose, W.U., Lian, L.-Y., Roberts, G.C.K (1996) Nat. Structural Biol. 3, 414-417.

17. Oliver, C.F., Modl S., Primrose, W.U., Lian, L.Y. и Roberts, G.C. K (1997) Bio-chem. J 327, 537-544.17. Oliver, C.F., Modl S., Primrose, W.U., Lian, L.Y. and Roberts, G.C. K (1997) Bio-chem. J 327, 537-544.

18. Guengerich, F.G. (1991) J. Biol. Chem. 266, 10019-10022.18. Guengerich, F.G. (1991) J. Biol. Chem. 266, 10019-10022.

19. Cherry, J.R., Lamsa, M.H., Schneider, P., Vind, J., Svendsen, A., Jones, А. и Pedersen, A.H. (1999) Nature Biotechnology 17, 379-384.19. Cherry, J.R., Lamsa, M.H., Schneider, P., Vind, J., Svendsen, A., Jones, A. and Pedersen, A.H. (1999) Nature Biotechnology 17, 379-384.

20. Schwaneberg, U., Schmidt-Dannert, C., Schmitt, J. и Schmid, R.D. (1999) Anal. Biochem. 269, 359-366.20. Schwaneberg, U., Schmidt-Dannert, C., Schmitt, J. and Schmid, R.D. (1999) Anal. Biochem. 269, 359-366.

21. Schwaneberg, U., Sprauer, A.L., Schmidt-Dannert, С. и Schmid, R.D. J of Chromatogr. A, in press.21. Schwaneberg, U., Sprauer, A. L., Schmidt-Dannert, C. and Schmid, R. D. J of Chromatogr. A, in press.

22. Oliver, C.F., Modi, S., Sutcliffe, M.J., Primrose, W.U., Lian, L.Y. и Roberts, G.C.K (1997) Biochemistry 36, 25 1567-1572.22. Oliver, C.F., Modi, S., Sutcliffe, M.J., Primrose, W.U., Lian, L.Y. and Roberts, G. C. K. (1997) Biochemistry 36, 25 1567-1572.

23. Hart, S., Koch. K.R. и Woods, D.R. (1992) J. Gen. Microbiol. 138, 211-216.23. Hart, S., Koch. K.R. and Woods, D.R. (1992) J. Gen. Microbiol. 138, 211-216.

24. Murdock, D., Ensley, B.D., Serdar, С. и Thalen, M. (1993) Bio/Technology 11, 381-385.24. Murdock, D., Ensley, B.D., Serdar, C. and Thalen, M. (1993) Bio / Technology 11, 381-385.

25. O'Connor, ICE., Dobson, A-W. и Hartmans, S. (1997) Appl. Environ. Microbiol. 63, 4287-4291.25. O'Connor, ICE., Dobson, A-W. and Hartmans, S. (1997) Appl. Environ. Microbiol. 63, 4287-4291.

26. Eaton, R.W. и Chapman, P.J. (1995) J. Bacteriol. 177, 6983-6988.26. Eaton, R.W. and Chapman, P.J. (1995) J. Bacteriol. 177, 6983-6988.

Claims (20)

1. Способ микробиологического окисления N-, О- или S-гетероциклических одно-, или многоядерных ароматических соединений, отличающийся тем, что1. The method of microbiological oxidation of N-, O- or S-heterocyclic mono- or multinuclear aromatic compounds, characterized in that а1) культивируют рекомбинантный микроорганизм, который экспримирует цитохром Р450-монооксигеназу бактериального происхождения в культуральной среде в присутствии экзогенного или промежуточно образующегося субстрата; илиA1) cultivate a recombinant microorganism that expresses cytochrome P450-monooxygenase of bacterial origin in a culture medium in the presence of an exogenous or intermediate forming substrate; or а2) инкубируют содержащую субстрат реакционную среду с цитохром Р450-монооксигеназой бактериального происхождения;A2) incubate the substrate-containing reaction medium with cytochrome P450-monooxygenase of bacterial origin; b) выделяют образовавшийся продукт окисления или его производный продукт из среды,b) isolate the resulting oxidation product or its derivative from the medium, причем монооксигеназа является производной от цитохром Р450-монооксигеназы ВМ-3 из Bacillus megaterium с аминокислотной последовательностью согласно SEQ ID NO:2, которая имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в области аминокислотной последовательности 86-88 и, при необходимости, дополнительно имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 и 352-356.moreover, monooxygenase is a derivative of cytochrome P450-monooxygenase BM-3 from Bacillus megaterium with the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, which has at least one functional mutation in the region of amino acid sequence 86-88 and, if necessary, additionally, at least one functional mutation in one of the regions of the amino acid sequence 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 and 352-356. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экзогенный или промежуточно образующийся субстрат выбирают среди незамещенных или замещенных N-, О- или S-гетероциклических одно-, или многоядерных ароматических соединений.2. The method according to claim 1, characterized in that the exogenous or intermediate-forming substrate is selected among unsubstituted or substituted N-, O- or S-heterocyclic mono- or multinuclear aromatic compounds. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют мутант, имеющий, по меньшей мере, следующие одно- или многократные замещения аминокислот:3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that they use a mutant having at least the following single or multiple amino acid substitutions: 1) Phe87Val;1) Phe87Val; 2) Phe87Val, Leu188Gln; или2) Phe87Val, Leu188Gln; or 3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly.3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве экзогенного субстрата, как минимум одно соединение из группы незамещенных или замещенных N-, О- или S-гетероциклических одно-, двух- или многоядерных ароматических соединений, добавляют в среду, а окисление проводят путем энзиматического преобразования содержащей субстрат среды в присутствии кислорода при температуре примерно от 20°С до 40°С, и значении рН примерно от 6 до 9, причем содержащая субстрат среда содержит, кроме того, по отношению к субстрату примерно 10-100-кратный молярный избыток восстановительных эквивалентов.4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as an exogenous substrate, at least one compound from the group of unsubstituted or substituted N-, O- or S-heterocyclic mono-, dual- or multicore aromatic compounds is added into the medium, and the oxidation is carried out by enzymatic conversion of the substrate-containing medium in the presence of oxygen at a temperature of from about 20 ° C to 40 ° C, and a pH value of from about 6 to 9, and the medium containing the substrate contains, in addition, about 10-100 molar zbytok reducing equivalents. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве экзогенного субстрата используют соединение, выбранное среди следующих: индола, 1-метилиндола, 5-хлор- или бром-индола, индена, бензотиофена, акридина, 6-метил- или 8-метилхинолина, хинолина и хинальдина.5. The method according to claim 4, characterized in that as an exogenous substrate use a compound selected among the following: indole, 1-methylindole, 5-chloro or bromo-indole, indene, benzothiophene, acridine, 6-methyl- or 8 -methylquinoline, quinoline and quinaldine. 6. Способ микробиологического окисления незамещенных или замещенных одно- или многоядерных ароматических углеводородов, линейных или разветвленных алканов и алкенов или незамещенных или замещенных циклоалканов и циклоалкенов, отличающийся тем, что6. The method of microbiological oxidation of unsubstituted or substituted mono- or multinuclear aromatic hydrocarbons, linear or branched alkanes and alkenes, or unsubstituted or substituted cycloalkanes and cycloalkenes, characterized in that а1) культивируют рекомбинантный производящий цитохром Р450-монооксигеназу микроорганизм в культуральной среде в присутствии экзогенного, или промежуточного образующегося субстрата; илиA1) cultivate a recombinant cytochrome P450 monooxygenase producing microorganism in a culture medium in the presence of an exogenous or intermediate forming substrate; or а2) инкубируют содержащую субстрат реакционную среду с цитохром Р450-монооксигеназой, способной к окислению вышеупомянутых соединений; иA2) incubate the substrate-containing reaction medium with cytochrome P450 monooxygenase capable of oxidizing the aforementioned compounds; and b) выделяют образовавшийся продукт окисления или его производный продукт из среды,b) isolate the resulting oxidation product or its derivative from the medium, причем монооксигеназа является способной к окислению вышеупомянутых соединений и является производной от цитохром Р450-монооксигеназы ВМ-3 из Bacillus megaterium с аминокислотной последовательностью согласно SEQ ID NO:2, которая имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в области аминокислотной последовательности 86-88 и, при необходимости, дополнительно имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 и 352-356.moreover, monooxygenase is capable of oxidizing the aforementioned compounds and is a derivative of cytochrome P450-monooxygenase BM-3 from Bacillus megaterium with the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, which has at least one functional mutation in the region of amino acid sequence 86-88 and if necessary, additionally has at least one functional mutation in one of the regions of the amino acid sequence 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 and 352-356. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что экзогенный или промежуточно образующийся субстрат выбирают среди b) незамещенных или замещенных одно- или многоядерных ароматических углеводородов; c) линейных или разветвленных алканов и алкенов; d) незамещенных или замещенных циклоалканов и циклоалкенов.7. The method according to claim 6, characterized in that the exogenous or intermediate-forming substrate is selected among b) unsubstituted or substituted mono- or multicore aromatic hydrocarbons; c) linear or branched alkanes and alkenes; d) unsubstituted or substituted cycloalkanes and cycloalkenes. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что используют мутант, имеющий, по меньшей мере, следующие одно- или многократные замещения аминокислот:8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that they use a mutant having at least the following single or multiple amino acid substitutions: 1) Phe87Val;1) Phe87Val; 2) Phe87Val, Leu188Gln; или2) Phe87Val, Leu188Gln; or 3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly.3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly. 9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что в качестве экзогенного субстрата выбирают, как минимум, одно соединение среди определенных выше групп незамещенных или замещенных одно- или многоядерных ароматических углеводородов, линейных или разветвленных алканов или алкенов и незамещенных или замещенных циклоалканов и циклоалкенов, добавляют в среду, а окисление проводят путем энзиматического преобразования содержащей субстрат среды в присутствии кислорода при температуре примерно от 20°С до 40°С и значении рН примерно от 6 до 9, причем содержащая субстрат среда содержит, кроме того, по отношению к субстрату примерно 10-100-кратный молярный избыток восстановительных эквивалентов.9. The method according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least one compound is selected as an exogenous substrate from the groups of unsubstituted or substituted mono- or multinuclear aromatic hydrocarbons defined above, linear or branched alkanes or alkenes and unsubstituted or substituted cycloalkanes and cycloalkenes are added to the medium, and oxidation is carried out by enzymatic conversion of the substrate containing medium in the presence of oxygen at a temperature of from about 20 ° C to 40 ° C and a pH value of from about 6 to 9, pr than the substrate containing medium contains, in addition, with respect to the substrate about 10-100-fold molar excess of reduction equivalents. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве экзогенного субстрата используют соединение, выбранное среди следующих: н-гексана, н-октана, н-декана, н-додекана, кумола, α-, β- и γ-ионона и нафталина.10. The method according to claim 9, characterized in that as an exogenous substrate using a compound selected among the following: n-hexane, n-octane, n-decane, n-dodecane, cumene, α-, β- and γ-ionone and naphthalene. 11. Способ микробиологического производства индиго и/или индирубина, отличающийся тем, что а1) культивируют рекомбинантный микроорганизм, производящий в культуральной среде окисляющую индол цитохром Р450-монооксигеназу, в присутствии экзогенного, или промежуточно образующегося индола; или а2) инкубируют содержащую индол реакционную среду с цитохром Р450-монооксигеназой, окисляющей индол, и b) выделяют образовавшийся продукт окисления или его последовательный продукт из среды, причем монооксигеназа является производной от цитохром Р450-монооксигеназы ВМ-3 из Bacillus megaterium с аминокислотной последовательностью согласно SEQ ID NO:2, которая имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в области аминокислотной последовательности 86-88 и, при необходимости, дополнительно имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 и 352-356.11. A method of microbiological production of indigo and / or indirubin, characterized in that a1) cultivates a recombinant microorganism producing an indole oxidizing cytochrome P450 monooxygenase in a culture medium in the presence of an exogenous or intermediate indole; or a2) the indole-containing reaction medium is incubated with cytochrome P450 monooxygenase oxidizing indole, and b) the resulting oxidation product or its sequential product is isolated from the medium, the monooxygenase being a derivative of cytochrome P450 monooxygenase BM-3 from Bacillus megaterium according to the amino acid sequence SEQ ID NO: 2, which has at least one functional mutation in the region of amino acid sequence 86-88 and, if necessary, additionally has at least one functional mutation in one regions of amino acid sequence 73-82, 172-224, 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 and 352-356. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что из среды выделяют образовавшийся индиго и/или индирубин, полученный путем окисления промежуточно образующегося индола.12. The method according to claim 11, characterized in that the resulting indigo and / or indirubin obtained by oxidation of the intermediate indole is isolated from the medium. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что окисление индола проводят путем культивирования микроорганизма в присутствии кислорода при температуре примерно 20-40°С и значении рН от 6 до 9.13. The method according to p. 12, characterized in that the oxidation of indole is carried out by culturing the microorganism in the presence of oxygen at a temperature of about 20-40 ° C and a pH value of from 6 to 9. 14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что используют мутант, имеющий, по меньшей мере, следующие одно- или многократные замещения аминокислот:14. The method according to one of claims 11 to 13, characterized in that a mutant is used having at least the following single or multiple amino acid substitutions: 1) Phe87Val;1) Phe87Val; 2) Phe87Val, Leu188Gln; или2) Phe87Val, Leu188Gln; or 3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly.3) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly. 15. Цитохром Р450-монооксигеназа, которая способна, как минимум, к одной из следующих реакций: a) окисление незамещенных или замещенных N-, О-, или S-гетероциклических одно-, двух- или многоядерных ароматических соединений; b) окисление незамещенных или замещенных одно- или многоядерных ароматических углеводородов; c) окисление линейных или разветвленных алканов и алкенов и d) окисление незамещенных или замещенных циклоалканов и циклоалкенов,15. Cytochrome P450-monooxygenase, which is capable of at least one of the following reactions: a) oxidation of unsubstituted or substituted N-, O-, or S-heterocyclic mono-, dual- or multicore aromatic compounds; b) the oxidation of unsubstituted or substituted mono- or multicore aromatic hydrocarbons; c) the oxidation of linear or branched alkanes and alkenes; and d) the oxidation of unsubstituted or substituted cycloalkanes and cycloalkenes, причем монооксигеназа является производной от цитохром Р450-монооксигеназы ВМ-3 из Bacillus megaterium с аминокислотной последовательностью согласно SEQ ID NO:2, которая имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в области аминокислотной последовательности 86-88 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 73-82 и 172-224 и, при необходимости, дополнительно имеет одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 и 352-356.moreover, monooxygenase is a derivative of cytochrome P450-monooxygenase BM-3 from Bacillus megaterium with an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, which has at least one functional mutation in the region of amino acid sequence 86-88 and at least one functional a mutation in one of the regions of the amino acid sequence 73-82 and 172-224 and, if necessary, additionally has one functional mutation in one of the regions of the amino acid sequence 39-43, 48-52, 67-70, 330-335 and 352-356. 16. Монооксигеназа по п.15, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в области аминокислотной последовательности 86-88 и имеет, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из областей аминокислотной последовательности 73-82 и 172-224.16. Monooxygenase according to claim 15, characterized in that it has at least one functional mutation in the region of amino acid sequence 86-88 and has at least one functional mutation in one of the regions of amino acid sequence 73-82 and 172 -224. 17. Монооксигеназа по п.15, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, многократные замещения аминокислот:17. Monooxygenase according to claim 15, characterized in that it has at least multiple amino acid substitutions: a) Phe87Val, Leu188Gln; илиa) Phe87Val, Leu188Gln; or b) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly,b) Phe87Val, Leu188Gln; Ala74Gly, а также их функциональные эквиваленты, которые способны, как минимум, к одной из вышеуказанных реакций окисления.as well as their functional equivalents, which are capable of at least one of the above oxidation reactions. Приоритет по пунктам:Priority on points: 27.07.1999 - п.15 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам а)- и d), кроме окисления О-гетероциклических ароматических соединений, и которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74-188 и, при необходимости, дополнительно имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 354;07.27.1999 - p.15 of the claims in the part of Cytochrome P450-monoxygenase, which is capable of at least one of the reactions under subparagraphs a) - and d), except for the oxidation of O-heterocyclic aromatic compounds, and which has a functional mutation at the position amino acid sequence 87 and at least one functional mutation at one of the positions of amino acid sequence 74-188 and, if necessary, additionally has a functional mutation at the position of amino acid sequence 354; п.16 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам a)-d) п.15 формулы, кроме окисления О-гетероциклических ароматических соединений, и которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74 и 188;claim 16 in the Cytochrome P450 monooxygenase part, which is capable of at least one of the reactions according to subparagraphs a) -d) claim 15, except for the oxidation of O-heterocyclic aromatic compounds, and which has a functional mutation at the amino acid position sequences 87 and at least one functional mutation at one of the positions of amino acid sequence 74 and 188; п.17 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы согласно подпункту а) или b), которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам a)-d) пункта 15 формулы, кроме окисления O-гетероциклических ароматических соединений.17 of the claims in the Cytochrome P450 monooxygenase part according to subparagraph a) or b), which is capable of at least one of the reactions of subparagraphs a) -d) of paragraph 15 of the formula, except for the oxidation of O-heterocyclic aromatic compounds. 18.01.1999 - пп.1-5 формулы изобретения в части микробиологического окисления N-гетероциклических многоядерных ароматических соединений;01/18/1999 - claims 1-5 of the claims in terms of microbiological oxidation of N-heterocyclic multinuclear aromatic compounds; пп.11-14 формулы изобретения;PP.11-14 claims; п.15 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна к окислению N-гетероциклических двух- или многоядерных ароматических соединений по подпункту а), за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74 и 188 и, при необходимости, дополнительно имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 354;p. 15 of the claims in the part of Cytochrome P450 monooxygenase, which is capable of oxidizing N-heterocyclic two- or multicore aromatic compounds according to subparagraph a), with the exception of Cytochrome P450 monooxygenase, which has a functional mutation at the amino acid sequence 87 and at least at least one functional mutation at one of the positions of amino acid sequence 74 and 188 and, if necessary, additionally has a functional mutation at the position of amino acid sequence 354; п.16 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, к окислению N-гетероциклических двух- или многоядерных ароматических соединений по подпункту а) п.15 формулы, за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74 и 188.p. 16 of the claims in the part of Cytochrome P450 monooxygenase, which is capable of oxidizing N-heterocyclic two- or multicore aromatic compounds according to subparagraph a) of clause 15 of the formula, with the exception of Cytochrome P450 monooxygenase, which has a functional mutation at the amino acid sequence position 87 and at least one functional mutation in one of the positions of the amino acid sequence 74 and 188. 20.03.2000 согласно дате подачи заявки DE 10014085.8, поданной в Патентное ведомство Германии - пп.1-5 формулы изобретения в части микробиологического окисления О-, или S-гетероциклических одно- или многоядерных ароматических соединений и окисления N-гетероциклических одноядерных ароматических соединений;03/20/2000 according to the filing date of DE 10014085.8, filed with the German Patent Office - claims 1-5 of the claims in terms of microbiological oxidation of O- or S-heterocyclic mono- or multicore aromatic compounds and oxidation of N-heterocyclic mononuclear aromatic compounds; пп.6-10 формулы изобретения;claims 6-10 of the claims; п.15 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам a)-d), за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам а)-d), кроме окисления О-гетероциклических ароматических соединений, и которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74 и 188 и, при необходимости, дополнительно имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 354 и за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, к окислению N-гетероциклических двух- или многоядерных ароматических соединений по подпункту а);p. 15 of the claims in the part of Cytochrome P450-monooxygenase, which is capable of at least one of the reactions under subparagraphs a) -d), with the exception of Cytochrome P450-monooxygenase, which is capable of at least one of the reactions of subparagraphs a ) -d), in addition to the oxidation of O-heterocyclic aromatic compounds, and which has a functional mutation at the position of amino acid sequence 87 and at least one functional mutation at one of the positions of amino acid sequence 74 and 188 and, if necessary, additionally has a function an ionic mutation at the position of amino acid sequence 354 and with the exception of Cytochrome P450 monooxygenase, which is capable of oxidizing N-heterocyclic bicarbonyl or multinuclear aromatic compounds according to subparagraph a); п.16 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам a)-d) п.15 формулы, за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, как минимум, к одной из реакций по подпунктам а)-d) п.15 формулы, кроме окисления О-гетероциклических ароматических соединений, и которая имеет функциональную мутацию в позиции аминокислотной последовательности 87 и, по меньшей мере, одну функциональную мутацию в одной из позиций аминокислотной последовательности 74 и 188 и за исключением Цитохром Р450-монооксигеназы, которая способна, к окислению N-гетероциклических двух- или многоядерных ароматических соединений по подпункту а);claim 16 in the Cytochrome P450 monooxygenase part, which is capable of at least one of the reactions according to subparagraphs a) -d) claim 15, except for Cytochrome P450-monooxygenase, which is capable of at least one of reactions according to subparagraphs a) to d) of clause 15 of the formula, in addition to the oxidation of O-heterocyclic aromatic compounds, and which has a functional mutation at the position of amino acid sequence 87 and at least one functional mutation at one of the positions of amino acid sequence 74 and 188 and except for cytochro m P450-monooxygenase, which is capable of oxidizing N-heterocyclic binders or multicore aromatic compounds according to subparagraph a); п.17 формулы изобретения в части Цитохром Р450-монооксигеназы согласно подпункту а) или b), которая способна, к окислению О-гетероциклических ароматических соединений.17 a claim in the Cytochrome P450 monooxygenase portion according to subparagraph a) or b), which is capable of oxidizing O-heterocyclic aromatic compounds.
RU2002105499/13A 1999-07-27 2000-07-27 Novel cytochrome p-450 monooxygenases and their using for oxidation of organic compounds RU2285044C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19935115.5 1999-07-27
DE19935115A DE19935115A1 (en) 1999-07-27 1999-07-27 Cytochrome P450 monooxygenase for oxidizing organic compounds, useful especially for converting indole to indigo, has wide substrate range
DE19955605A DE19955605A1 (en) 1999-11-18 1999-11-18 Cytochrome P450 monooxygenase for oxidizing organic compounds, useful especially for converting indole to indigo, has wide substrate range
DE19955605.9 1999-11-18
DE10014085.8 2000-03-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002105499A RU2002105499A (en) 2003-08-27
RU2285044C2 true RU2285044C2 (en) 2006-10-10

Family

ID=37435704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105499/13A RU2285044C2 (en) 1999-07-27 2000-07-27 Novel cytochrome p-450 monooxygenases and their using for oxidation of organic compounds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2285044C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625224C2 (en) * 2011-11-01 2017-07-12 Фирмениш Са Cytochrome p450 and its application for enzymatic oxidation of terpenes
RU2654670C2 (en) * 2013-09-19 2018-05-21 Фирмениш Са Method for producing fragrant alcohols

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625224C2 (en) * 2011-11-01 2017-07-12 Фирмениш Са Cytochrome p450 and its application for enzymatic oxidation of terpenes
RU2654670C2 (en) * 2013-09-19 2018-05-21 Фирмениш Са Method for producing fragrant alcohols

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU780694B2 (en) Novel cytochrome p450 monooxygenases and their use for oxidizing organic compounds
Gillam et al. Formation of indigo by recombinant mammalian cytochrome P450
Maurer et al. Immobilisation of P450 BM‐3 and an NADP+ cofactor recycling system: Towards a technical application of heme‐containing monooxygenases in fine chemical synthesis
CA2378615C (en) Modified cytochrome p450 monooxygenases
Kim et al. In vitro characterization of CYP102G4 from Streptomyces cattleya: A self-sufficient P450 naturally producing indigo
JP3045540B2 (en) Enzymes and their use in drug detection
Schumacher et al. Degradation of alicyclic molecules by Rhodococcus ruber CD4
CN105358687A (en) Designer cells for enantioselective reduction of ketones and use thereof in efficient production of enantioenriched alcohols
RU2285044C2 (en) Novel cytochrome p-450 monooxygenases and their using for oxidation of organic compounds
US7553648B2 (en) Cytochrome P450 monooxygenases consisting of thermophilic bacteria
BOTT et al. Microbial metabolism of quinoline and related compounds. V. Degradation of 1 H-4-oxoquinoline by Pseudomonas putida 33/1
CA1130739A (en) Lactate oxidase, process for manufacture thereof and analytical method and kit for the use of the same
US5834297A (en) Method for production of indigo and indirubin dyes
Kagami et al. Protein engineering on biphenyl dioxygenase for conferring activity to convert 7-hydroxyflavone and 5, 7-dihydroxyflavone (chrysin)
JP4800000B2 (en) Process for producing modified aromatic ring dioxygenase and hydroxylated flavone compounds
DE10014085A1 (en) Cytochrome P450 monooxygenase for oxidizing organic compounds, useful especially for converting indole to indigo, has wide substrate range
EP0932662B1 (en) Microorganisms with ability to degrade indole and extracts therefrom having indole oxidase activity
JPS63251082A (en) Production of nadh oxidase
JP2001069974A (en) Amino acid oxidase for l-tryptophan and its production
FR2519649A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING TYRAMINE OXIDASE
JP2003070493A (en) Method of producing shikimic acid using acetobacter and quinate dehydrogenase
CN110317849A (en) A method of preparing (S) -1,2,3,4- tetrahydroisoquinoline -1- formic acid and its derivative
Vilker et al. Bacterial Cytochrome P-450 Enzymes and Reactions on Immobilized Electrodes. I. Preliminary Studies
DE19955605A1 (en) Cytochrome P450 monooxygenase for oxidizing organic compounds, useful especially for converting indole to indigo, has wide substrate range

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 28-2006 FOR TAG: (57)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190728