RU2291901C2 - Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material - Google Patents

Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material Download PDF

Info

Publication number
RU2291901C2
RU2291901C2 RU2003107846/13A RU2003107846A RU2291901C2 RU 2291901 C2 RU2291901 C2 RU 2291901C2 RU 2003107846/13 A RU2003107846/13 A RU 2003107846/13A RU 2003107846 A RU2003107846 A RU 2003107846A RU 2291901 C2 RU2291901 C2 RU 2291901C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polypeptide
sequence
polynucleotide
xylan
plant
Prior art date
Application number
RU2003107846/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003107846A (en
Inventor
ДЕН ХОМБЕРГ Йоханнес Петрус Теодорус Вильхельмус ВАН (NL)
ДЕН ХОМБЕРГ Йоханнес Петрус Теодорус Вильхельмус ВАН
ДЕР ЛАН Ян-Метске ВАН (NL)
ДЕР ЛАН Ян-Метске ВАН
Жан-Марк Жорж ДАРАН (FR)
Жан-Марк Жорж ДАРАН
Original Assignee
Басф Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Басф Акциенгезелльшафт filed Critical Басф Акциенгезелльшафт
Priority to RU2003107846/13A priority Critical patent/RU2291901C2/en
Publication of RU2003107846A publication Critical patent/RU2003107846A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2291901C2 publication Critical patent/RU2291901C2/en

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: food processing industry, biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to polypeptide having xylanase activity which is capable to decompose of cellulose extracts and plant materials. In another embodiment disclosed is polynucleotide encoding said polypeptide, as well as composition containing polypeptide of xylanase activity. Abovementioned polypeptide is useful in treatment of plant or xylan-containing material for preparation of bread and animal feedstuff.
EFFECT: enhanced assortment of xylanases useful in industry.
23 cl, 10 tbl, 12 ex

Description

Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к новым ксиланазам, к таким как ксиланазы из Talaromyces, и их использованию в разложении ксилана в целлюлозе. Ксиланазы находят применение в хлебопечении, в кормах для животных (для улучшения переработки кормов) и в производстве бумаги.The present invention relates to new xylanases, such as xylanases from Talaromyces, and their use in the decomposition of xylan in cellulose. Xylanases are used in bread baking, animal feed (to improve feed processing) and in paper production.

Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Состав клеточных стенок растений сложен и изменчив и содержит несколько углеводных биополимеров. Полисахариды главным образом находятся в форме длинных цепей целлюлозы (основной структурный компонент клеточной стенки растений), гемицеллюлозы (включающей в себя различные цепи β-ксилана, такие как ксилоглюканы), пектин и лигнин. Наиболее распространенными гемицеллюлозами являются ксиланы и их производные, такие как арабиноксилан и ксилогликан.The composition of the cell walls of plants is complex and variable and contains several carbohydrate biopolymers. Polysaccharides are mainly in the form of long chains of cellulose (the main structural component of the plant cell wall), hemicelluloses (including various β-xylan chains, such as xyloglucans), pectin and lignin. The most common hemicelluloses are xylans and their derivatives, such as arabinoxylan and xyloglycan.

Растительные гемицеллюлозы включают в себя ксилан, арабиноксилан, глюкуроноарабиноксилан и ксилоглюкан. Ксилан (CAS Registry No. 9014-63-5) состоит из основной цепи β-1,4-связанных D-ксилопиранозильных звеньев, необязательно замещенных боковыми цепями, такими как арабиноза и/или остатки глюкуроновой кислоты. Эта структура представляет собойPlant hemicelluloses include xylan, arabinoxylan, glucuronoarabinoxylan and xyloglucan. Xylan (CAS Registry No. 9014-63-5) consists of a backbone of β-1,4-linked D-xylopyranosyl units optionally substituted with side chains such as arabinose and / or glucuronic acid residues. This structure represents

→4)-β-D-Xylp-(1→4)-β-D-Xylp(2←1A)-(1→4)-β-D-Xylp-(1→4)-β-D-Xylp(3←1B)-(1→→ 4) -β-D-Xylp- (1 → 4) -β-D-Xylp (2 ← 1A) - (1 → 4) -β-D-Xylp- (1 → 4) -β-D-Xylp (3 ← 1B) - (1 →

(Xylp=ксилопиранозильное звено; A=α-(4-О)-метил-(D-глюкуронопиранозильное звено), иногда ацетил; и B=α-(L-арабинофуранозильное звено), иногда ацетил).(Xylp = xylopyranosyl link; A = α- (4-O) -methyl- (D-glucuronopyranosyl link), sometimes acetyl; and B = α- (L-arabinofuranosyl link), sometimes acetyl).

Ксиланы могут составлять более 30% сухого веса наземных растений. Следовательно, ксиланы представляют собой важный компонент материалов природных источников, которые используются в промышленном производстве, начиная от хлебопечения, улучшения кормов для животных до изготовления бумаги.Xylans can make up more than 30% of the dry weight of land plants. Therefore, xylans are an important component of natural source materials that are used in industrial production, from baking, improving animal feed to making paper.

Существует основное различие между однодольными растениями (например, злаковые и травы) и двудольными растениями (например, клевер, рапсовые и соевые) и между семенными и вегетативными частями растений. Однодольные растения характеризуются присутствием арабиноксилановых комплексов как главного каркаса гемицеллюлозы, а основной структурой гемицеллюлозы в двудольных растениях является ксилоглюкановый комплекс. В двудольных растениях обнаружены более высокие концентрации пектина, чем в однодольных растениях. Семена обычно имеют высокое содержание пептических веществ, но относительно низкое содержание целлюлозной ткани.There is a major difference between monocotyledonous plants (for example, cereals and herbs) and dicotyledonous plants (for example, clover, rapeseed and soybean) and between the seed and vegetative parts of plants. Monocotyledonous plants are characterized by the presence of arabinoxylan complexes as the main framework of hemicellulose, and the xyloglucan complex is the main structure of hemicellulose in dicotyledonous plants. In dicotyledonous plants, higher concentrations of pectin were found than in monocotyledonous plants. Seeds usually have a high content of peptic substances, but a relatively low content of cellulose tissue.

Ферменты, разлагающие целлюлозу, используют для обработки растительного материала в пищевых продуктах, а также при применении кормов или в качестве пищевых или кормовых добавок благодаря их способности действовать на основные компоненты клеточной стенки.Cellulose degrading enzymes are used to process plant material in food products, as well as when using fodder or as food or feed additives due to their ability to act on the main components of the cell wall.

Большинством ферментов, разлагающих целлюлозу, пригодных для промышленного применения, оказываются ксиланазы с относительно низкой молекулярной массой и умеренной стабильностью при высоких температурах. Однако для определенных применений желательно использовать ксиланазы с относительно высокой термостабильностью. В том случае, если ксиланазы применяются в качестве кормовых добавок для животных, тогда предпочтительна высокая термостабильность, поскольку в процессе гранулирования кормов для животных применяют высокие температуры.Most cellulose degrading enzymes suitable for industrial use are xylanases with relatively low molecular weight and moderate stability at high temperatures. However, for certain applications, it is desirable to use xylanases with relatively high thermal stability. If xylanases are used as feed additives for animals, then high thermal stability is preferable, since high temperatures are used in the process of granulating animal feed.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к новой ксиланазе, обладающей способностью расщеплять β-D-ксилан, который присутствует в растительном материале. Эта ксиланаза также может обладать способностью гидролизовать арабиноксилан (или иметь арабиноксиланазную активность) и арил-β-D-ксилопиранозид (или иметь ксилозидазную активность).The present invention relates to a novel xylanase having the ability to cleave β-D-xylan, which is present in plant material. This xylanase may also have the ability to hydrolyze arabinoxylan (or have arabinoxylanase activity) and aryl-β-D-xylopyranoside (or have xylosidase activity).

Соответственно настоящее изобретение относится к (изолированному) полипептиду β-ксиланазы, содержащему:Accordingly, the present invention relates to a (isolated) β-xylanase polypeptide comprising:

(i) аминокислотную последовательность SEQ ID No:2; или(i) the amino acid sequence of SEQ ID No: 2; or

(ii) вариант последовательности (i), обладающий способностью расщеплять β-D-ксилан; или(ii) a variant of the sequence (i) having the ability to cleave β-D-xylan; or

(iii) фрагмент последовательностей (i) или (ii), обладающий способностью расщеплять β-D-ксилан.(iii) a fragment of sequences (i) or (ii) having the ability to cleave β-D-xylan.

В соответствии с другим аспектом изобретение относится к полинуклеотиду, содержащему:In accordance with another aspect, the invention relates to a polynucleotide containing:

(a) последовательность нуклеиновых кислот SEQ ID No.1 или последовательность, кодирующую полипептид по данному изобретению;(a) a nucleic acid sequence of SEQ ID No.1 or a sequence encoding a polypeptide of the invention;

(b) последовательность, комплементарную, или гибридизующуюся с последовательностью, определенной в (а);(b) a sequence complementary or hybridizing to the sequence defined in (a);

(c) фрагмент последовательности (a) или (b);(c) a fragment of the sequence (a) or (b);

(d) последовательность, по меньшей мере, на 60% идентичную последовательности, определенной в (a), (b) или (c);(d) a sequence at least 60% identical to the sequence defined in (a), (b) or (c);

илиor

(e) последовательность, которая является генетически вырожденной по отношению к любой из последовательностей, определенных в (а)-(d).(e) a sequence that is genetically degenerate with respect to any of the sequences defined in (a) to (d).

Изобретение также относится к:The invention also relates to:

- вектору (например, экспрессирующему), включающему в себя полинуклеотид по данному изобретению и который может обладать способностью экспрессировать полипептид по данному изобретению;- a vector (eg, expressing) comprising a polynucleotide according to this invention and which may have the ability to express a polypeptide according to this invention;

- клеточной линии, включающей в себя вектор по данному изобретению;- a cell line comprising the vector of the invention;

- способу получения полипептида по данному изобретению, который включает в себя поддержание клеточной линии по данному изобретению в условиях, пригодных для экспрессии полипептида, и, если необходимо, выделение полипептида;- a method for producing a polypeptide according to this invention, which includes maintaining the cell line according to this invention under conditions suitable for expression of the polypeptide, and, if necessary, isolating the polypeptide;

- способу разложения β-D-ксилана, причем способ предусматривает взаимодействие материала, содержащего β-D-ксилан с полипептидом по данному изобретению; иa method for decomposing β-D-xylan, the method comprising reacting a material containing β-D-xylan with a polypeptide of the invention; and

- способу идентификации вещества, модулирующего активность ксиланазы, заключающемуся во взаимодействии полипептида по данному изобретению с тестируемым веществом в присутствии β-D-ксилана и наблюдении за активностью или обнаружении какого-либо изменения активности.- a method for identifying a substance that modulates the activity of xylanase, which consists in the interaction of the polypeptide of this invention with the test substance in the presence of β-D-xylan and observing the activity or detecting any change in activity.

Краткое описание последовательностейA brief description of the sequences

SEQ ID No.1 представляет собой последовательность ДНК, кодирующую ксиланазу по настоящему изобретению из Talaromyces emersonii;SEQ ID No.1 is a DNA sequence encoding a xylanase of the present invention from Talaromyces emersonii;

SEQ ID No.2 представляет собой аминокислотную последовательность ксиланазы; иSEQ ID No.2 represents the amino acid sequence of xylanase; and

SEQ ID Nos.3 и 4 синтетические праймеры ПЦР, гибридизующиеся с SEQ ID No.1.SEQ ID Nos. 3 and 4 synthetic PCR primers hybridizing with SEQ ID No.1.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A. ПолинуклеотидыA. Polynucleotides

Настоящее изобретение относится к полинуклеотиду (например, выделенному и/или очищенному), кодирующему полипептид по данному изобретению. Настоящее изобретение, таким образом, относится к полинуклеотиду, кодирующему ксиланазу, аминокислотная последовательность которой приведена в SEQ ID No.2 (как, например, зрелая последовательность из аминокислот 23-408). Далее, настоящее изобретение относится к полинуклеотиду, кодирующему полипептид, имеющий существенную гомологию аминокислотной последовательности к аминокислотной последовательности, приведенной в SEQ ID No.2. Также включен полинуклеотид, выбранный из:The present invention relates to a polynucleotide (e.g., isolated and / or purified) encoding a polypeptide of the invention. The present invention thus relates to a polynucleotide encoding xylanase, the amino acid sequence of which is shown in SEQ ID No.2 (such as, for example, a mature sequence of amino acids 23-408). Further, the present invention relates to a polynucleotide encoding a polypeptide having substantial homology of the amino acid sequence to the amino acid sequence shown in SEQ ID No.2. Also included is a polynucleotide selected from:

(a) полинуклеотида, включающего в себя нуклеотидную последовательность (например, полинуклеотиды 69-1224), приведенную в SEQ ID No.1, или комплементарную ей;(a) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence (eg, polynucleotides 69-1224) shown in SEQ ID No.1, or complementary to it;

(b) полинуклеотида, включающего в себя нуклеотидную последовательность, обладающую способностью (например, селективно) гибридизоваться с нуклеотидной последовательностью, приведенной в SEQ ID No.1, или с ее фрагментом;(b) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having the ability (for example, selectively) to hybridize with the nucleotide sequence shown in SEQ ID No.1, or with a fragment thereof;

(c) полинуклеотида, включающего в себя нуклеотидную последовательность, обладающую способностью (например, селективно) гибридизоваться с нуклеотидной последовательностью, которая комплементарна приведенной в SEQ ID No.1, или ее фрагментом; и/или(c) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having the ability (for example, selectively) to hybridize with a nucleotide sequence that is complementary to that shown in SEQ ID No.1, or a fragment thereof; and / or

(d) полинуклеотида, включающего в себя полинуклеотидную последовательность, которая является генетически вырожденной по отношению к полинуклеотиду, определенному в (a), (b) или (c).(d) a polynucleotide comprising a polynucleotide sequence that is genetically degenerate with respect to a polynucleotide as defined in (a), (b) or (c).

Полинуклеотид по данному изобретению также включает в себя полинуклеотид, который:The polynucleotide of this invention also includes a polynucleotide that:

(a) кодирует полипептид, обладающий ксиланазной активностью, причем полинуклеотид представляет собой:(a) encodes a polypeptide having xylanase activity, wherein the polynucleotide is:

(1) кодирующую последовательность SEQ ID No.1 (например, полинуклеотиды 69-1224);(1) the coding sequence of SEQ ID No.1 (e.g., polynucleotides 69-1224);

(2) последовательность, селективно гибридизующуюся с последовательностью, которая комплементарна определенной в (1); или(2) a sequence selectively hybridizing to a sequence that is complementary to that defined in (1); or

(3) последовательность, которая является генетически вырожденной по отношению к последовательности, определенной в (1) или (2); или(3) a sequence that is genetically degenerate with respect to the sequence defined in (1) or (2); or

(b) представляет собой последовательность, комплементарную полинуклеотиду, определенному в (a).(b) is a sequence complementary to a polynucleotide as defined in (a).

Ссылки на SEQ ID No.1 могут быть заменены зрелой кодирующей последовательностью (полинуклеотиды 69-1224), если иное не оговорено особо.References to SEQ ID No.1 may be replaced by a mature coding sequence (polynucleotides 69-1224), unless otherwise specified.

Гибридизующиеся последовательностиHybridizing Sequences

Термин «способный к гибридизации» означает, что полинуклеотид-мишень по данному изобретению может гибридизоваться с нуклеиновой кислотой, используемой в качестве зонда (например, нуклеотидная последовательность, приведенная в SEQ ID No.1, или ее фрагмент или последовательность, комплементарная ей) на уровне, значительно выше фонового. Данное изобретение также включает в себя нуклеотидные последовательности, кодирующие ксиланазу или ее варианты, а также и нуклеотидные последовательности, комплементарные им. Нуклеотидная последовательность может быть РНК или ДНК и, таким образом, включает в себя геномную ДНК, синтетическую ДНК или кДНК. Предпочтительно нуклеотидная последовательность представляет собой последовательность ДНК и более предпочтительно последовательность кДНК. Обычно полинуклеотид данного изобретения содержит непрерывную последовательность нуклеотидов, способную к гибридизации при селективных условиях с кодирующей последовательностью или последовательностью, комплементарной (например, зрелой) кодирующей последовательностью SEQ ID No.1. Такие нуклеотиды могут быть синтезированы в соответствии с методами, хорошо известными в данной области1.The term “capable of hybridization” means that the target polynucleotide of this invention can hybridize with the nucleic acid used as a probe (for example, the nucleotide sequence shown in SEQ ID No.1, or a fragment or sequence complementary to it) at the level significantly higher than the background. The invention also includes nucleotide sequences encoding xylanase or its variants, as well as nucleotide sequences complementary to them. The nucleotide sequence may be RNA or DNA, and thus includes genomic DNA, synthetic DNA, or cDNA. Preferably, the nucleotide sequence is a DNA sequence and more preferably a cDNA sequence. Typically, the polynucleotide of the present invention contains a continuous nucleotide sequence capable of hybridization under selective conditions with a coding sequence or a sequence complementary to (e.g., mature) the coding sequence of SEQ ID No.1. Such nucleotides can be synthesized in accordance with methods well known in the art. 1 .

Полинуклеотид данного изобретения может гибридизоваться с кодирующей последовательностью или с последовательностью, комплементарной (например, зрелой) кодирующей последовательности SEQ ID No.1 на уровне, значительно выше фонового. Фоновая гибридизация может происходить, например, из-за присутствия других кДНК в кДНК-библиотеке. Уровень сигнала (например, образуемый взаимодействием между полинуклеотидом данного изобретения и кодирующей последовательностью или последовательностью, комплементарной кодирующей последовательности) обычно, по меньшей мере, в 10 раз, предпочтительно, по меньшей мере, в 100 раз, выше, чем при взаимодействии между другими полинуклеотидами и (например, зрелой) кодирующей последовательностью SEQ ID No.1. Сила взаимодействия может быть измерена, например, с помощью радиоактивно меченного зонда, например 32P. Обычно селективная гибридизация может быть выполнена в условиях низкой жесткости (0,3 M хлорид натрия и 0,03 M цитрат натрия при приблизительно 40°C), средней жесткости (например, 0,3 M хлорида натрия и 0,03 M цитрата натрия при приблизительно 50°C) или высокой жесткости (например, 0,3 M хлорида натрия и 0,03 M цитрата натрия при приблизительно 60°C). Гибридизация может быть выполнена в любых подходящих условиях, известных в этой области1, и в качестве инструкции низкая жесткость может быть 2×SSC при 55°C, средняя жесткость может быть 0,5-1,0×SSC при 60°C и высокая жесткость может быть от 0,1 или 0,2×SSC при 60°C или выше (например, при 68°C), все при 0,5% SDS.The polynucleotide of the present invention can hybridize to a coding sequence or to a sequence complementary to (e.g., mature) the coding sequence of SEQ ID No.1 at a level well above the background. Background hybridization may occur, for example, due to the presence of other cDNAs in the cDNA library. The signal level (for example, generated by the interaction between the polynucleotide of the present invention and the coding sequence or a sequence complementary to the coding sequence) is usually at least 10 times, preferably at least 100 times, higher than when interacting between other polynucleotides and (e.g., mature) coding sequence of SEQ ID No.1. The strength of the interaction can be measured, for example, using a radiolabeled probe, for example 32 P. Typically, selective hybridization can be performed under conditions of low stringency (0.3 M sodium chloride and 0.03 M sodium citrate at approximately 40 ° C), medium stiffness (e.g. 0.3 M sodium chloride and 0.03 M sodium citrate at about 50 ° C) or high stiffness (e.g. 0.3 M sodium chloride and 0.03 M sodium citrate at about 60 ° C). Hybridization can be performed under any suitable conditions known in this field 1 , and as an instruction, low stiffness can be 2 × SSC at 55 ° C, average stiffness can be 0.5-1.0 × SSC at 60 ° C and high stiffness can be from 0.1 or 0.2 × SSC at 60 ° C or higher (for example, at 68 ° C), all at 0.5% SDS.

МодификацииModifications

Полинуклеотиды данного изобретения могут состоять из ДНК или РНК. Они могут быть одно- или двухцепочечными. Они также могут быть полинуклеотидами, которые содержат в себе один или несколько синтетических или модифицированных нуклеотидов. В существующем уровне техники известен ряд различных видов модификаций полинуклеотидов. Они включают в себя метилфосфонатные и фосфоротиоатные каркасы и/или добавление акридиновых или полилизиновых цепей на 3'- и/или 5'-концах молекулы. Для целей настоящего изобретения следует понимать, что полинуклеотиды, описанные здесь, могут быть модифицированы любыми способами, известными в данной области.Polynucleotides of the invention may be composed of DNA or RNA. They can be single or double stranded. They can also be polynucleotides that contain one or more synthetic or modified nucleotides. A number of different types of polynucleotide modifications are known in the art. These include methylphosphonate and phosphorothioate scaffolds and / or the addition of acridine or polylysine chains at the 3 ′ and / or 5 ′ ends of the molecule. For the purposes of the present invention, it should be understood that the polynucleotides described herein can be modified by any methods known in the art.

Следует понимать, что специалисты в данной области могут, используя обычные методики, произвести нуклеотидные замены, не влияющие на полипептидную последовательность, кодируемую полинуклеотидами данного изобретения, основываясь на частоте использования кодонов любого конкретного организма-хозяина, например, в котором экспрессируются полипептиды данного изобретения.It should be understood that specialists in this field can, using conventional techniques, make nucleotide substitutions that do not affect the polypeptide sequence encoded by the polynucleotides of the present invention, based on the frequency of use of the codons of any particular host organism, for example, in which the polypeptides of this invention are expressed.

Кодирующая последовательность (например, зрелая) SEQ ID No.1 может быть модифицирована нуклеотидными заменами, например, от или до 1, 2 или 3 до 10, 25, 50 или 100 замен. Альтернативно или дополнительно полинуклеотид может быть модифицирован одной или несколькими вставками, и/или делециями, и/или удлинением с одного или с обоих концов. Модифицированный полинуклеотид обычно кодирует полипептид, имеющий ксиланазную активность. Могут быть получены вырожденные замены и/или могут быть получены замены, приводящие в результате к консервативным заменам аминокислот, при которых транслируется модифицированная последовательность, например, как рассмотрено далее в отношении полипептидов.The coding sequence (eg, mature) of SEQ ID No.1 may be modified by nucleotide substitutions, for example, from or to 1, 2 or 3 to 10, 25, 50, or 100 substitutions. Alternatively or additionally, the polynucleotide may be modified with one or more inserts, and / or deletions, and / or extension at one or both ends. The modified polynucleotide typically encodes a polypeptide having xylanase activity. Degenerate substitutions can be obtained and / or substitutions can be obtained, resulting in conservative amino acid substitutions in which a modified sequence is translated, for example, as discussed further below with respect to polypeptides.

ГомологиHomologues

Нуклеотидная последовательность, обладающая способностью к селективной гибридизации с (например, последовательностью, комплементарной) кодирующей последовательностью ДНК SEQ ID No.1 (или нуклеотидами 69-1224) может иметь, по меньшей мере, 70%, по меньшей мере, 75%, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 98% или, по меньшей мере, 99% идентичность последовательности (или гомологию) к кодирующей последовательности SEQ ID No.1. Это может быть в области, по меньшей мере, из 20, предпочтительно, по меньшей мере, из 30 или 60, например, по меньшей мере, из 100, по меньшей мере, из 200, более предпочтительно, по меньшей мере, из 300 смежных нуклеотидов, или, оптимально, по всей длине SEQ ID No.1.A nucleotide sequence capable of selective hybridization with (for example, a complementary sequence) the DNA coding sequence of SEQ ID No.1 (or nucleotides 69-1224) may have at least 70%, at least 75%, at least at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% sequence identity (or homology) to the coding sequence of SEQ ID No.1. This can be in the region of at least 20, preferably at least 30 or 60, for example at least 100, at least 200, more preferably at least 300 adjacent nucleotides, or, optimally, along the entire length of SEQ ID No.1.

Любое сочетание вышеупомянутых степеней гомологии и минимального размера может быть использовано для определения полинуклеотидов данного изобретения, причем более жесткие сочетания (т.е. с большей гомологией на большей протяженности) предпочтительны. Так, например, один аспект данного изобретения образует полинуклеотид, представляющий собой, по меньшей мере, 80% или 90% гомолог по 25, предпочтительно по 30 нуклеотидам, как и полинуклеотид, представляющий собой, по меньшей мере, 90% гомолог по 40 нуклеотидам.Any combination of the aforementioned degrees of homology and the minimum size can be used to determine the polynucleotides of the present invention, with more stringent combinations (i.e., with greater homology over a longer extent) are preferred. So, for example, one aspect of the present invention forms a polynucleotide representing at least 80% or 90% homology at 25, preferably 30 nucleotides, as well as a polynucleotide representing at least 90% homology at 40 nucleotides.

Гомологи полинуклеотидной (или белковой) последовательности обычно имеют, по меньшей мере, 70% гомологию, предпочтительно, по меньшей мере, 80, 90%, 95%, 97% или 99% гомологию, например по области, по меньшей мере, 20, 25, 30, 100 более близких нуклеотидов (или аминокислот). Гомология может быть подсчитана на основании аминокислотной идентичности (иногда упоминаемой как «жесткая гомология»).Homologues of a polynucleotide (or protein) sequence typically have at least 70% homology, preferably at least 80, 90%, 95%, 97% or 99% homology, for example in the region of at least 20, 25 , 30, 100 closer nucleotides (or amino acids). Homology can be calculated based on amino acid identity (sometimes referred to as “tight homology”).

Например, UWGCG Package предлагает программу BESTFIT, которая может быть использована для подсчета гомологии (например, использованы ее настройки по умолчанию5). Алгоритмы PILEUP и BLAST могут быть использованы для подсчета гомологии или выравнивания последовательности (как, например, определение эквивалентных или аналогичных последовательностей, например, по настройке по умолчанию6,7).For example, the UWGCG Package offers a BESTFIT program that can be used to calculate homology (for example, its default settings of 5 are used ). The PILEUP and BLAST algorithms can be used to calculate homology or sequence alignment (such as determining equivalent or similar sequences, for example, with a default setting of 6.7 ).

Программное обеспечение для выполнения BLAST анализов доступно через Национальный Центр Биотехнологической Информации (http://www.ncbi.nhn.nih.gov/). Этот алгоритм заключается в первом определении пары последовательности высокой отметки (HSPs) путем определения коротких слов длины W в искомой последовательности, которые либо совпадают, либо удовлетворяют некоторой позитивно оцениваемой пороговой отметке T при выравнивании со словом той же длины в последовательности базы данных. T называется пороговой отметкой соседнего слова6,7. Эти исходные совпадения соседних слов действуют как затравка для инициации поиска для нахождения HSP, содержащих их. Совпадения слов распространены в обоих направлениях вдоль каждой последовательности настолько, насколько может быть увеличена кумулятивная отметка выравнивания. Удлинения при совпадениях слов в каждом направлении останавливаются когда: кумулятивная отметка выравнивания выпадает количеством Х из ее максимально достигаемого значения; кумулятивная отметка принимает значение нуля или ниже вследствие аккумуляции одного или нескольких остаточных выравниваний; или при достижении конца любой последовательности. Параметры алгоритма BLAST W, T и X определяют чувствительность и скорость выравнивания. Программа BLAST использует в качестве настроек по умолчанию длину слова (W) 11, оценку по матрице8 выравнивания BLOSUM62 (B) 50, математическое ожидание (E) 10, M=5, N=4, и сравнение обеих цепей.BLAST analysis software is available through the National Center for Biotechnology Information (http://www.ncbi.nhn.nih.gov/). This algorithm consists in the first determination of a pair of high-mark sequences (HSPs) by determining short words of length W in the desired sequence that either coincide or satisfy some positively estimated threshold mark T when aligned with a word of the same length in the database sequence. T is called the threshold mark of the neighboring word 6.7 . These original matches of neighboring words act as a seed to initiate a search to find the HSPs containing them. Word matches are common in both directions along each sequence as much as the cumulative alignment mark can be increased. Elongations when words coincide in each direction stop when: the cumulative alignment mark falls out by the quantity X from its maximum value; the cumulative mark takes a value of zero or lower due to the accumulation of one or more residual alignments or upon reaching the end of any sequence. The BLAST W, T, and X algorithm parameters determine the sensitivity and speed of alignment. The BLAST program uses the default word length (W) 11, BLOSUM62 (B) 50 alignment matrix score 8 , expectation (E) 10, M = 5, N = 4, and a comparison of both circuits.

Алгоритм BLAST проводит статистический анализ сходства между двумя последовательностями9. Одно измерение сходства, предлагаемое алгоритмом BLAST, представляет собой вероятность наименьшей суммы (P(N)), предусматривающее указание вероятности, при которой совпадение между двумя нуклеотидными или аминокислотными последовательностями произошло бы случайно. Например, последовательность, предположительно сходная с другой последовательностью, если вероятность наименьшей суммы в сравнении первой последовательности со второй последовательностью меньше, чем примерно 1, предпочтительно меньше чем примерно 0,1, более предпочтительно менее чем примерно 0,01 и наиболее предпочтительно менее чем 0,001.The BLAST algorithm performs a statistical analysis of the similarity between two sequences 9 . One measure of similarity proposed by the BLAST algorithm is the smallest sum probability (P (N)), which provides an indication of the probability that a match between two nucleotide or amino acid sequences would occur by chance. For example, a sequence presumably similar to another sequence if the probability of the smallest sum in comparing the first sequence with the second sequence is less than about 1, preferably less than about 0.1, more preferably less than about 0.01, and most preferably less than 0.001.

Праймеры и зондыPrimers and probes

Полинуклеотиды по данному изобретению содержат и могут быть использованы в качестве праймера, например ПЦР праймера, праймера для реакции альтернативной амплификации, зонда, или эти полинуклеотиды могут быть клонированы в векторы. Такие праймеры, зонды и другие фрагменты составляют в длину, по меньшей мере, или вплоть до 20, 25, 30 или 40, например, по меньшей мере, 25, 30 или 40 нуклеотидов. Обычно они бывают до 30, 40, 50, 60, 70, 100, 150, 200 или 300 нуклеотидов в длину, или это число (даже вплоть до нескольких нуклеотидов как 5 или 10 нуклеотидов) короткой (например, зрелой) кодирующей последовательности SEQ ID No.1.The polynucleotides of this invention contain and can be used as a primer, for example, PCR primer, an alternative amplification reaction primer, probe, or these polynucleotides can be cloned into vectors. Such primers, probes, and other fragments are at least or up to 20, 25, 30, or 40, for example, at least 25, 30, or 40 nucleotides in length. Usually they are up to 30, 40, 50, 60, 70, 100, 150, 200 or 300 nucleotides in length, or this number (even up to several nucleotides like 5 or 10 nucleotides) of a short (e.g. mature) coding sequence of SEQ ID No.1.

В общем, праймеры будут получены синтетическими способами, включающими в себя пошаговое получение требуемой нуклеотидной последовательности по одному нуклеотиду за один цикл. Методики выполнения этого с использованием автоматизированных технологий легко доступны в данной области. Примеры праймеров по данному изобретению приведены в SEQ ID Nos. 3 и 4.In general, primers will be prepared by synthetic methods, including the step-by-step preparation of a desired nucleotide sequence of one nucleotide per cycle. Techniques for doing this using automated technologies are readily available in the art. Examples of primers of this invention are given in SEQ ID Nos. 3 and 4.

Более длинные полинуклеотиды обычно получают рекомбинантными способами, например с использованием ПЦР (полимеразно-цепной реакции) методик клонирования. Это включает в себя получение пары праймеров (например, приблизительно 15-30 нуклеотидов) к области ксиланазы, которую требуется клонировать, приведение праймеров в контакт с мРНК или кДНК, полученных из клетки-мишени (например, дрожжевой, бактериальной, растительной, прокариотической или грибковой), предпочтительно штамм Talaromyces, проведения полимеразно-цепной реакции в условиях, которые обеспечивают амплификацию требуемой области, выделение амплифицированного фрагмента (например, очисткой реакционной смеси на агарозном геле) и восстановление амплифицированной ДНК. Праймеры могут быть сконструированы с включением в них сайтов распознавания соответствующего фермента рестрикции, так что амплифицированная ДНК может быть клонирована в соответствующий вектор клонирования.Longer polynucleotides are usually obtained by recombinant methods, for example using PCR (polymerase chain reaction) cloning techniques. This includes obtaining a pair of primers (e.g., approximately 15-30 nucleotides) to the xylanase region to be cloned, contacting the primers with mRNA or cDNA derived from a target cell (e.g., yeast, bacterial, plant, prokaryotic or fungal ), preferably a Talaromyces strain, carrying out a polymerase chain reaction under conditions that amplify the desired region, isolate the amplified fragment (for example, by purifying the reaction mixture on an agarose gel) and restore amplified DNA. Primers can be designed to include recognition sites of the corresponding restriction enzyme, so that the amplified DNA can be cloned into the corresponding cloning vector.

Такие методики могут быть использованы для получения целой или части описанной здесь ксиланазной последовательности. Геномные клоны, соответствующие кДНК SEQ ID No. 1, или ген ксиланазы, содержащий, например, интронные и промоторные области также входят в данное изобретение и также могут быть получены аналогичным образом (например, рекомбинантные способы, ПЦР, методики клонирования), исходя из геномной ДНК из клеток грибов, дрожжей, бактерий, растений или прокариотов.Such techniques can be used to obtain the whole or part of the xylanase sequence described herein. Genomic clones corresponding to cDNA SEQ ID No. 1, or a xylanase gene containing, for example, intron and promoter regions are also included in this invention and can also be obtained in a similar way (for example, recombinant methods, PCR, cloning techniques), based on genomic DNA from cells of fungi, yeast, bacteria, plants or prokaryotes.

Полинуклеотиды или праймеры могут содержать распознаваемую метку, например радиоактивную или нерадиоактивную метку. Подходящие метки включают в себя радиоизотопы, такие как 32Р или 35S, ферментные метки, или другие белковые метки, такие как биотин. Такие метки могут быть добавлены к полинуклеотидам или праймерам по данному изобретению и могут быть обнаружены с использованием известных методик.Polynucleotides or primers may contain a recognizable label, for example a radioactive or non-radioactive label. Suitable labels include radioisotopes, such as 32 P or 35 S, enzyme labels, or other protein labels, such as biotin. Such labels can be added to the polynucleotides or primers of this invention and can be detected using known techniques.

Полинуклеотиды, меченые или немеченые, могут быть использованы в исследованиях, основанных на нуклеиновых кислотах, для обнаружения или секвенирования ксиланазы или ее вариантов в образце (например, в грибах). Такие исследования для обнаружения в основном включают в себя приведение образца (например, грибкового), (предположительно) содержащего ДНК, в контакт с зондом или праймером по данному изобретению в условиях гибридизации и обнаружение каких-либо дуплексов, образованных между зондом и нуклеиновой кислотой в образце. Такое обнаружение может быть осуществлено с использованием методик, таких как ПЦР, или иммобилизацией зонда на твердой подложке, удаление нуклеиновой кислоты, которая не гибридизовалась с зондом в образце, и затем выявление нуклеиновой кислоты, которая гибридизовалась с зондом. Альтернативно, нуклеиновая кислота образца может быть иммобилизована на твердой подложке, и может быть определено количество связавшегося зонда.Labeled or unlabeled polynucleotides can be used in nucleic acid-based studies to detect or sequence xylanase or its variants in a sample (e.g., fungi). Such detection studies mainly involve bringing a sample (e.g., fungal), (presumably) containing DNA, into contact with the probe or primer of this invention under hybridization conditions and detecting any duplexes formed between the probe and the nucleic acid in the sample . Such detection can be carried out using techniques such as PCR, or by immobilizing the probe on a solid support, removing a nucleic acid that does not hybridize with the probe in the sample, and then detecting a nucleic acid that hybridizes with the probe. Alternatively, the nucleic acid of the sample can be immobilized on a solid support, and the amount of probe bound can be determined.

Зонды по настоящему изобретению могут быть удобно упакованы в форме набора для исследования в подходящий контейнер. В этих наборах зонды могут быть связаны с твердой подложкой, если формат исследования, для которого сконструирован данный набор, требует такого связывания. Набор также может содержать реактивы для обработки исследуемых образцов, гибридизации зонда с нуклеиновой кислотой в образце, контрольные реактивы, инструкции и подобное.The probes of the present invention can conveniently be packaged in the form of a kit for research in a suitable container. In these kits, probes can be bound to a solid support if the research format for which the kit is designed requires such binding. The kit may also contain reagents for processing the test samples, hybridization of the probe with the nucleic acid in the sample, control reagents, instructions and the like.

Предпочтительно полинуклеотид по данному изобретению получен из того же организма, что и полипептид, такого как гриб, в частности гриба рода Talaromyces.Preferably, the polynucleotide of this invention is derived from the same organism as a polypeptide, such as a fungus, in particular a fungus of the genus Talaromyces.

Полинуклеотиды по данному изобретению также включают в себя варианты последовательности SEQ ID No.1, которые обладают ксиланазной активностью. Варианты могут быть образованы удлинениями, заменами и/или делециями и могут обладать способностью расщеплять β-D-ксилановый полимер.The polynucleotides of this invention also include sequence variants of SEQ ID No.1 that have xylanase activity. Variants may be formed by extensions, substitutions and / or deletions and may have the ability to cleave the β-D-xylan polymer.

Получение полинуклеотидовObtaining polynucleotides

Полинуклеотиды, не имеющие 100% идентичности с (например, зрелой кодирующей последовательностью) SEQ ID No.1, но подпадающие под объем притязаний данного изобретения, могут быть получены в соответствии с рядом способов. Так, варианты описанной здесь последовательности ксиланазы могут быть получены, например, зондированием библиотек геномной ДНК, полученных из ряда организмов, например тех, которые указаны в качестве источников полипептидов по данному изобретению. Кроме того, могут быть получены другие грибковые, растительные или прокариотические гомологи ксиланазы и такие гомологи, и их фрагменты в общем будут обладать способностью к гибридизации с SEQ ID No.1. Такая последовательность может быть получена зондированием библиотек кДНК или библиотек геномной ДНК из других видов, и зондирование таких библиотек зондами, содержащими всю последовательность или часть SEQ ID No.1 в условиях средней или высокой жесткости (как описано ранее). Зонды нуклеиновой кислоты, содержащие целую последовательность или часть SEQ ID No.1, могут быть использованы для зондирования библиотек кДНК из других видов, таких, которые описаны как источники для полипептидов по данному изобретению.Polynucleotides that do not have 100% identity with (for example, a mature coding sequence) SEQ ID No.1, but falling within the scope of the claims of the present invention, can be obtained in accordance with a number of methods. Thus, variants of the xylanase sequence described herein can be obtained, for example, by probing libraries of genomic DNA obtained from a number of organisms, for example, those indicated as sources of polypeptides of this invention. In addition, other fungal, plant, or prokaryotic xylanase homologs and such homologs, and fragments thereof, will generally be capable of hybridization with SEQ ID No.1. Such a sequence can be obtained by probing cDNA libraries or genomic DNA libraries from other species, and probing such libraries with probes containing the entire sequence or part of SEQ ID No.1 under medium or high stringency conditions (as described previously). Nucleic acid probes containing the whole sequence or part of SEQ ID No.1 can be used to probe cDNA libraries from other species, such as those described as sources for the polypeptides of this invention.

Межвидовые гомологи также могут быть получены с использованием вырожденной ПЦР, которая использует праймеры, сконструированные для последовательностей-мишеней в пределах вариантов и гомологов, кодирующих консервативные аминокислотные последовательности. Праймеры могут содержать одно или несколько вырожденных положений и будут использованы в условиях меньшей жесткости, чем та, которая используется для клонирования последовательностей с единой последовательностью праймеров против известных последовательностей.Interspecific homologues can also be obtained using degenerate PCR, which uses primers designed for target sequences within variants and homologues encoding conserved amino acid sequences. Primers may contain one or more degenerate positions and will be used under conditions of less stringency than that used to clone sequences with a single primer sequence against known sequences.

Альтернативно, такие полинуклеотиды могут быть получены сайт-направленным мутагенезом последовательностей ксиланазы или их вариантов. Это может быть применимо в тех случаях, когда, например, для последовательностей требуются молчащие замены кодонов в последовательностях для оптимизации преимущественности кодонов для конкретной клетки-хозяина, в которой экспрессируются полинуклеотидные последовательности. Другие изменения последовательностей могут требоваться для введения сайтов распознавания ферментов рестрикции или для изменения свойств или функций полипептидов, кодируемых полинуклеотидами.Alternatively, such polynucleotides can be obtained by site-directed mutagenesis of xylanase sequences or variants thereof. This may be applicable in cases where, for example, sequences require silent codon substitutions in sequences to optimize the predominance of codons for a particular host cell in which polynucleotide sequences are expressed. Other sequence changes may be required to introduce restriction enzyme recognition sites or to alter the properties or functions of polypeptides encoded by polynucleotides.

Данное изобретение относится к двухцепочечным полинуклеотидам, включающим в себя полинуклеотид по данному изобретению и комплементарный ему.This invention relates to double-stranded polynucleotides, including the polynucleotide of this invention and complementary to it.

Настоящее изобретение также относится к полинуклеотидам, кодирующим полипептиды данного изобретения, описанные ниже. Поскольку такие полинуклеотиды будут использованы в качестве последовательностей для рекомбинантного получения полипептидов по данному изобретению, то им необязательно обладать способностью к гибридизации с последовательностью SEQ ID No.1, хотя обычно это желательно. Иначе, такие полинуклеотиды могут быть помечены, использованы и изготовлены, как описано выше, если требуется. Фрагменты ДНК могут быть приготовлены с использованием ПЦР методики со специфическими праймерами.33,34 The present invention also relates to polynucleotides encoding the polypeptides of the present invention described below. Since such polynucleotides will be used as sequences for the recombinant production of the polypeptides of this invention, they do not need to be capable of hybridization with the sequence of SEQ ID No.1, although this is usually desirable. Otherwise, such polynucleotides may be labeled, used, and made as described above, if desired. DNA fragments can be prepared using PCR techniques with specific primers. 33.34

B. ПолипептидыB. Polypeptides

Настоящее изобретение относится к (например, существенно очищенной и/или выделенной) ксиланазе и ее вариантам. Полипептиды по данному изобретению могут, по существу, состоять из аминокислотной последовательности SEQ ID No.2, или ее части (такой, как зрелая последовательность с положения 23 до 408), или ее варианта. Полипептиды также могут кодироваться полинуклеотидами по данному изобретению, как описано выше. Ссылки на SEQ ID No.2 могут быть заменены только зрелой последовательностью (остатки Ala23 до Leu408), если в контексте не требуется другого.The present invention relates to (for example, substantially purified and / or isolated) xylanase and its variants. The polypeptides of this invention may essentially consist of the amino acid sequence of SEQ ID No.2, or part thereof (such as a mature sequence from positions 23 to 408), or a variant thereof. Polypeptides can also be encoded by the polynucleotides of this invention, as described above. References to SEQ ID No.2 can only be replaced by a mature sequence (residues Ala 23 to Leu 408 ), unless the context requires otherwise.

Полипептиды по данному изобретению могут быть активными в отношении как арабиноксилана, так и арил-β-D-ксилозидов (таких, которые имеют арабиноксиланазную и ксилозидазную активность).The polypeptides of this invention can be active against both arabinoxylan and aryl-β-D-xylosides (such as those having arabinoxylanase and xylosidase activity).

Полипептид по данному изобретению может быть в изолированной или существенно очищенной форме. Понятно, что полипептид может быть смешан с носителями или разбавителями, которые не будут мешать намеченным целям и/или функции полипептида, и все же будет считаться по существу выделенным. Обычно полипептид включают в препарат, в котором более чем 20%, например более чем 30%, 40%, 50%, 80%, 90%, 95% или 99% от веса полипептида в препарате составляет полипептид по данному изобретению. Эти препараты представляют собой относительно чистые соединения: для каких-то применений полипептид может составлять до 10%, 5%, 2%, 1% или даже не более чем 0,5% от композиции. Могут быть использованы обычные способы очистки и/или синтеза белков согласно данному изобретению1. Для некоторых составов (например, для нефармацевтического применения) количество присутствующего полипептида может быть небольшим, например от 0,01 до 10%, так например от 0,1 до 5%, или 2% или даже от 0,2 до 1%.The polypeptide of this invention may be in isolated or substantially purified form. It is understood that the polypeptide can be mixed with carriers or diluents that will not interfere with the intended goals and / or function of the polypeptide, and yet will be considered substantially isolated. Typically, a polypeptide is included in a preparation in which more than 20%, for example more than 30%, 40%, 50%, 80%, 90%, 95% or 99% by weight of the polypeptide in the preparation is the polypeptide of this invention. These drugs are relatively pure compounds: for some applications, the polypeptide can be up to 10%, 5%, 2%, 1%, or even not more than 0.5% of the composition. Conventional methods for purifying and / or synthesizing the proteins of this invention 1 can be used. For some formulations (for example, for non-pharmaceutical use), the amount of polypeptide present may be small, for example from 0.01 to 10%, for example from 0.1 to 5%, or 2%, or even from 0.2 to 1%.

Предпочтительно полипептид по данному изобретению может быть получен из микроорганизма, который обладает геном, кодирующим фермент с ксиланазной активностью. Более предпочтительным микроорганизмом является гриб и оптимально нитчатый гриб. Предпочтительными организмами являются, таким образом, организмы рода Talaromyces, такие виды как Talaromyces emersonii (например CBS 393.64 или 814.70).Preferably, the polypeptide of this invention can be obtained from a microorganism that has a gene encoding an enzyme with xylanase activity. A more preferred microorganism is a fungus and an optimally filamentous fungus. Preferred organisms are thus Talaromyces, such as Talaromyces emersonii (e.g., CBS 393.64 or 814.70).

АктивностьActivity

Полипептид по данному изобретению может иметь один или несколько из следующих признаков, а именно;The polypeptide of this invention may have one or more of the following features, namely;

(1) обладает β-D-ксиланазной активностью;(1) possesses β-D-xylanase activity;

(2) имеет оптимум pH в диапазоне от 2 до 6, так например от 3 до 5, оптимально от 3,5 до 5,0;(2) has an optimum pH in the range from 2 to 6, for example from 3 to 5, optimally from 3.5 to 5.0;

(3) имеет оптимальную активность при температуре от 50 до 95°C, так например от 70 до 90°C, оптимально от 75 до 85°C;(3) has optimal activity at a temperature of from 50 to 95 ° C, for example from 70 to 90 ° C, optimally from 75 to 85 ° C;

(4) имеет молекулярную массу (дегликозилированный) от 30 до 50 кДа, предпочтительно от 35 до 45 кДа, оптимально от 40 до 44 кДа или (гликозилированный) от 50 до 75 кДа, предпочтительно от 55 до 70 кДа, оптимально от 60 до 66 кДа; и/или(4) has a molecular weight (deglycosylated) from 30 to 50 kDa, preferably from 35 to 45 kDa, optimally from 40 to 44 kDa or (glycosylated) from 50 to 75 kDa, preferably from 55 to 70 kDa, optimally from 60 to 66 kDa; and / or

(5) имеет изоэлектрическую точку от 3,0 до 3,6.(5) has an isoelectric point from 3.0 to 3.6.

Полипептид может иметь активность EC.3.2.1.8. Предпочтительно полипептид из Семейства 10 (прежде F-тип).The polypeptide may have an EC.3.2.1.8 activity. Preferably a Family 10 polypeptide (formerly F type).

«Ксиланазная активность» определена как способность расщеплять целлюлозу или β-D-ксилановый полимер (например, обнаруженный в растениях, например овес или ячмень). Следовательно, такая активность позволяет расщеплять β-D-ксилан, как например между соседними ксилопиранозильными конечными или неконечными звеньями. Предпочтительно расщепление происходит по [ксилопиранозил (1→4) ксилопиранозильной] связи. Полипептид может предпочтительно расщеплять между двумя соседними (например, незамещенными) звеньями. Следовательно, может иметь эндоактивность (т.е. быть эндоксиланазой). Полимер-субстрат может быть или не быть замещенным. Он также может иметь экзоактивность (т.е. быть экзоксиланазой), такой как отщепление концевых ксилопиранозильных звеньев. Предпочтительно полипептид не обладает глюканазной активностью."Xylanase activity" is defined as the ability to cleave cellulose or a β-D-xylan polymer (for example, found in plants, such as oats or barley). Therefore, this activity allows the cleavage of β-D-xylan, such as between adjacent xylopyranosyl end or non-end units. Preferably, cleavage occurs at the [xylopyranosyl (1 → 4) xylopyranosyl] bond. The polypeptide may preferably cleave between two adjacent (e.g., unsubstituted) units. Therefore, it may have endoactivity (i.e., be endoxylanase). The substrate polymer may or may not be substituted. It may also have exoactivity (i.e., be exoxylanase), such as cleavage of terminal xylopyranosyl units. Preferably, the polypeptide does not exhibit glucanase activity.

Полипептиды по данному изобретению также могут быть активными (или проявлять активность) в отношении арабиноксилана. Арабиноксилан представляет собой подгруппу ксилана с L-арабино-фуранозильными боковыми цепями, связанными с C-2 или C-3, или и тем и другим вместе, ксилозных остатков главной цепи. Арабиноксилан имеет CAS Регистрационный №98513-12-3. Он может иметь структуру (1→4)-β-D-ксилана с 3-связанными α-L-арабинозными ветвями. Этот тип ксилана обычно встречается в ксилане овсяной шелухи.The polypeptides of this invention can also be active (or exhibit activity) against arabinoxylan. Arabinoxylan is a subgroup of xylan with L-arabino-furanosyl side chains linked to C-2 or C-3, or both, of the xylose residues of the main chain. Arabinoxylan has a CAS Registration No. 98513-12-3. It may have the structure of (1 → 4) -β-D-xylan with 3-linked α-L-arabinose branches. This type of xylan is commonly found in oat husk xylan.

Эта активность представляет собой способность гидролизовать необработанный арабиноксилан. Это означает, что арабиноксилан не был обработан или модифицирован, например, не был обработан арабинофуранозидазой. Этот фермент может удалять арабинозные боковые цепи. Полипептиды по данному изобретению способны гидролизовать (расщеплять) арабиноксилан, который не был предварительно обработан арабинофуранозидазой.This activity is the ability to hydrolyze untreated arabinoxylan. This means that arabinoxylan was not processed or modified, for example, was not treated with arabinofuranosidase. This enzyme can remove arabinose side chains. The polypeptides of this invention are able to hydrolyze (cleave) arabinoxylan that has not been pretreated with arabinofuranosidase.

Арабиноксилан встречается в овсяной шелухе, и в этом подробном описании активность полипептида (EXU, также как и PAHBAH активность) определена по арабиноксилану из пшеничной муки (с соотношением арабиноза:ксилоза 41:59). Исследование арабиноксилана (как субстрата) описано далее в примерах.Arabinoxylan is found in oat husk, and in this detailed description, polypeptide activity (EXU, as well as PAHBAH activity) is determined from wheat flour arabinoxylan (with an arabinose: xylose ratio of 41:59). The study of arabinoxylan (as a substrate) is described further in the examples.

Полипептиды по данному изобретению могут также иметь ксилозидазную активность, например обладать способностью гидролизовать замещенные (например, арил)-β-D-ксилозиды (также известные как ксилопиранозиды). Например, они могут быть способны к гидролизу 4-метилумбеллиферил-β-D-ксилопиранозида (CAS Регистрационный №6734-33-4, полученный из Sigma Chemical Co). Эта активность представляет собой способность высвобождать флуоресцентную метку из субстрата. Она также может гидролизовать (быть активной в отношении) 5-бромо-4-хлоро-3-индоксил-β-D-ксилопиранозида (CAS Регистрационный №207606-55-1). Это сочетание активности в отношении как арабиноксилана, так и арил-β-D-ксиланозида является необычным36,37 и является новым сочетанием активностей для полипептида, обладающего ксиланазной активностью.The polypeptides of this invention may also have xylosidase activity, for example, have the ability to hydrolyze substituted (e.g., aryl) -β-D-xylosides (also known as xylopyranosides). For example, they may be capable of hydrolysis of 4-methylumbelliferyl-β-D-xylopyranoside (CAS Registration No. 6734-33-4, obtained from Sigma Chemical Co). This activity is the ability to release a fluorescent label from a substrate. It can also hydrolyze (be active on) 5-bromo-4-chloro-3-indoxyl-β-D-xylopyranoside (CAS Registration No. 207606-55-1). This combination of activity against both arabinoxylan and aryl-β-D-xylanoside is unusual 36.37 and is a new combination of activities for a polypeptide having xylanase activity.

Варианты и гомологиVariants and homologues

Полипептид по данному изобретению может содержать аминокислотную последовательность, приведенную в SEQ ID No. 2, или существенно гомологичную последовательность, или фрагмент одной из двух последовательностей и может обладать ксиланазной активностью. Вообще, предпочтительна природная аминокислотная последовательность, показанная в SEQ ID No.2.The polypeptide of this invention may contain the amino acid sequence shown in SEQ ID No. 2, or a substantially homologous sequence, or a fragment of one of the two sequences and may have xylanase activity. In general, the naturally occurring amino acid sequence shown in SEQ ID No.2 is preferred.

В частности, полипептид по данному изобретению может содержать:In particular, the polypeptide of this invention may contain:

a. (зрелую) полипептидную последовательность SEQ ID No.2 (остатки с 23 по 408) или целую последовательность SEQ ID No.2;a. the (mature) polypeptide sequence of SEQ ID No.2 (residues 23 to 408) or the whole sequence of SEQ ID No.2;

b. природный вариант или его межвидовой гомолог; илиb. natural variant or its interspecific homologue; or

c. белок, по меньшей мере, с 70%, по меньшей мере, с 75%, по меньшей мере, с 80%, по меньшей мере, с 90%, по меньшей мере, с 95%, по меньшей мере, с 98% или, по меньшей мере, с 99% идентичностью последовательности к (a) или (b).c. protein with at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or with at least 99% sequence identity to (a) or (b).

Вариант может быть одним из встречающихся в природе, например в грибковых, бактериальных, дрожжевых или растительных клетках и который может функционировать в значительной мере сходным образом с белком SEQ ID No.2, например иметь ксиланазную активность. Подобным образом межвидовой гомолог белка будет представлять собой эквивалентный белок, который встречается в природе в другом виде и который может функционировать как ксиланаза. Варианты включают в себя аллельные варианты или из того же штамма, что и полипептид по данному изобретению, или из другого штамма, но того же рода, или того же вида.The variant may be one found in nature, for example in fungal, bacterial, yeast, or plant cells, and which may function substantially similarly to the protein of SEQ ID No.2, for example, have xylanase activity. Similarly, the interspecific protein homologue will be an equivalent protein that is found in nature in a different form and that can function as xylanase. Variants include allelic variants either from the same strain as the polypeptide of the present invention, or from another strain, but of the same genus, or of the same species.

Варианты и разновидности гомологов могут быть получены следующими способами, описанными здесь для получения полипептида SEQ ID No.2, выполнение таких способов на соответствующем источнике клеток, например бактериальной, дрожжевой, грибковой или растительной клетке. Также возможно использовать зонд, определенный выше, для зондирования библиотек, составленных из дрожжевых, бактериальных, грибковых или растительных клеток для получения клонов, включающих в себя варианты или межвидовые гомологи. На клоны можно воздействовать общепринятыми методиками для получения полипептида по данному изобретению, которые затем будут получены рекомбинатным или синтетическим известным способом.Variants and varieties of homologues can be obtained by the following methods described here to obtain the polypeptide SEQ ID No.2, the implementation of such methods on an appropriate source of cells, for example a bacterial, yeast, fungal or plant cell. It is also possible to use a probe as defined above to probe libraries composed of yeast, bacterial, fungal, or plant cells to produce clones that include variants or interspecies homologs. Clones can be influenced by conventional techniques to produce the polypeptide of the invention, which will then be prepared by recombinant or synthetic methods known per se.

Полипептид по данному изобретению предпочтительно имеет к ней, по меньшей мере, 70% идентичность последовательности к белку SEQ ID No.2, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 97% или, по меньшей мере, 99% идентичность последовательности, например по области, протяженностью, по меньшей мере, 40, 60, 100, 150, 200, 300 или 400 аминокислот или по всей длине SEQ ID No.2.The polypeptide of this invention preferably has at least 70% sequence identity to the protein of SEQ ID No.2, more preferably at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 97% or at least 99% sequence identity, for example, over a region of at least 40, 60, 100, 150, 200, 300, or 400 amino acids or the entire length of SEQ ID No.2.

Последовательность полипептида SEQ ID No.2 и вариантов и межвидовых гомологов может быть, следовательно, модифицирована для обеспечения полипептидов по данному изобретению. Может быть сделано, например от 1, 2 или 3 или до 10, 20, 30, 50 или 100 аминокислотных замен. Может быть произведено такое же число делеций или вставок. Эти изменения могут быть произведены за пределом областей, необходимых для функционирования полипептида, и также могут по-прежнему давать в результате активный фермент. Модифицированный полипептид в основном сохраняет активность ксиланазы.The sequence of the polypeptide SEQ ID No.2 and variants and interspecific homologs can therefore be modified to provide the polypeptides of this invention. Can be made, for example, from 1, 2 or 3, or up to 10, 20, 30, 50 or 100 amino acid substitutions. The same number of deletions or insertions can be made. These changes can be made outside the areas necessary for the functioning of the polypeptide, and can also still result in an active enzyme. The modified polypeptide mainly retains xylanase activity.

Полипептиды по данному изобретению включают в себя фрагменты вышеупомянутых полноразмерных полипептидов и их вариантов, включая в себя фрагменты последовательности, представленной в SEQ ID No.2. Такие фрагменты обычно сохраняют активность ксиланазы. Фрагменты могут составлять в длину, по меньшей мере, 50, 60, 70, 80, 100, 150, 200 или 250 аминокислот, или быть на это количество аминокислот короче полной длины последовательности (показанной в SEQ ID No.2). Фрагменты или варианты включают в себя или представляют связывающую β-D-ксилан область или расщепляющую β-D-ксилан область.The polypeptides of this invention include fragments of the aforementioned full-sized polypeptides and their variants, including fragments of the sequence shown in SEQ ID No.2. Such fragments usually retain xylanase activity. Fragments may be at least 50, 60, 70, 80, 100, 150, 200, or 250 amino acids in length, or be less than the full length of the sequence of amino acids (shown in SEQ ID No.2). Fragments or variants include or represent a β-D-xylan binding region or a β-D-xylan cleavage region.

Полипептиды по данному изобретению при необходимости могут быть получены синтетическими способами, хотя обычно их получают рекомбинантно, как описано ниже. Они могут быть модифицированы, например, путем добавления остатков гистидина или метки T7 для того, чтобы способствовать их идентификации или очистке, или путем добавления сигнальной последовательности, способствующей их секреции из клетки.The polypeptides of this invention, if necessary, can be obtained by synthetic methods, although they are usually obtained recombinantly, as described below. They can be modified, for example, by adding histidine residues or a T7 tag in order to facilitate their identification or purification, or by adding a signal sequence that facilitates their secretion from the cell.

Термин «варианты» относится к полипептидам, которые могут иметь такое же основное свойство или основную биологическую функцию, что и ксиланаза, и включают в себя аллельные варианты. Основным свойством ксиланазы является то, что она является ферментом, который может расщеплять 1→4 связи в β-D-ксилане. Полипептид, обладающий тем же основным свойством, что и ксиланаза, может быть идентифицирован исследованием разложения целлюлозы, как описано далее.The term "variants" refers to polypeptides that may have the same basic property or basic biological function as xylanase, and include allelic variants. The main property of xylanase is that it is an enzyme that can cleave 1 → 4 bonds in β-D-xylan. A polypeptide having the same basic property as xylanase can be identified by studying cellulose degradation, as described below.

Варианты SEQ ID No.2 также включают в себя последовательности, которые отличаются от SEQ ID No.2, но которые не обязательно происходят из природной ксиланазы. Эти варианты могут быть описаны как имеющие % гомологии к SEQ ID No.2 или имеющие ряд замен этой последовательности. Альтернативно, вариант может кодироваться полинуклеотидом, который гибридизуется с SEQ ID No.1.Variants of SEQ ID No.2 also include sequences that differ from SEQ ID No.2, but which do not necessarily come from natural xylanase. These options can be described as having% homology to SEQ ID No.2 or having a number of substitutions for this sequence. Alternatively, the variant may be encoded by a polynucleotide that hybridizes with SEQ ID No.1.

Варианты могут быть определены сходным образом для вариантов SEQ ID No.1. Следовательно, варианты могут содержать иную последовательность, происходящую из других штаммов Talaromyces. Другие варианты могут быть установлены из других штаммов Talaromyces путем поиска ксиланазной активности и клонирования и установления последовательности как раньше. Варианты могут содержать делеции, модификации или дополнения единичных аминокислот или групп аминокислот в пределах белковой последовательности, пока пептид сохраняет основную биологическую функцию ксиланазы.Variants may be similarly defined for variants of SEQ ID No.1. Therefore, the variants may contain a different sequence originating from other strains of Talaromyces. Other options can be established from other strains of Talaromyces by searching for xylanase activity and cloning and sequencing as before. Options may contain deletions, modifications or additions of single amino acids or groups of amino acids within the protein sequence, while the peptide retains the basic biological function of xylanase.

Могут быть произведены консервативные замены, например, согласно следующей таблице 10. Аминокислоты одного и того же блока во второй колонке и предпочтительно в одной и той же строке в третьей колонке могут быть заменены друг другом. Предпочтительно замены не влияют на укладку или активность полипептида.Conservative substitutions can be made, for example, according to the following table 10. The amino acids of the same block in the second column and preferably in the same line in the third column can be replaced by each other. Preferably, the substitutions do not affect the folding or activity of the polypeptide.

Таблица 10Table 10 АЛИФАТИЧЕСКИЕALIPHATIC НеполярныеNon-polar G A PG a p I L VI L V Полярные незаряженныеPolar uncharged C S T MC S T M N QN Q Полярные заряженные Polar charged D ED e K RK r АРОМАТИЧЕСКИЕAROMATIC H F W YH F W Y

МодификацииModifications

Полипептиды по данному изобретению могут быть химически модифицированы, например модифицированы посттрансляционно. Например, они могут быть гликозилированы (один или несколько раз, одним и тем же или различными сахарами) или содержать модифицированные аминокислотные остатки. Они также могут быть модифицированы добавлением остатков гистидина (способствующих их очистке) или добавлением сигнальной последовательности (для облегчения встраивания в клеточную мембрану). Полипептид может иметь одно или несколько (N) амино- или (C) карбокси- концевых удлинений, таких как аминоконцевые остатки метионина, (небольшой) линкерный пептид приблизительно до 20-25 остатков, или (небольшое) удлинение, облегчающее очистку, такое как полигистидин или метку Т7, антигенный эпитоп или (например, мальтозу) связывающий домен14 (например, на С-конце). Эти удлинения могут быть или могут не быть присоединены через линкер.The polypeptides of this invention can be chemically modified, for example, modified post-translationally. For example, they can be glycosylated (one or more times, with the same or different sugars) or contain modified amino acid residues. They can also be modified by adding histidine residues (to facilitate their purification) or by adding a signal sequence (to facilitate incorporation into the cell membrane). The polypeptide may have one or more (N) amino or (C) carboxy-terminal extensions, such as amino-terminal methionine residues, a (small) linker peptide of up to about 20-25 residues, or a (small) purification extension, such as polyhistidine or a T7 label, an antigenic epitope, or (e.g., maltose) binding domain 14 (e.g., at the C-terminus). These extensions may or may not be attached via the linker.

Полипептид по данному изобретению может быть помечен обнаруживаемой меткой. Обнаруживаемая метка может быть любой подходящей меткой, которая позволяет обнаружить полипептид. Подходящие метки включают в себя радиоизотопы, например 125I, 35S, ферменты, антитела, полинуклеотиды и линкеры, такие как биотин.The polypeptide of this invention may be labeled with a detectable label. A detectable label may be any suitable label that allows the detection of a polypeptide. Suitable labels include radioisotopes, for example 125 I, 35 S, enzymes, antibodies, polynucleotides and linkers, such as biotin.

Полипептиды могут быть модифицированы включением в них неприродных аминокислот или для повышения стабильности полипептида. В том случае, когда белки или пептиды получены синтетическими способами, такие аминокислоты могут быть введены в процессе синтеза. Белки или пептиды также могут быть модифицированы следующей синтетической или рекомбинантной обработкой.Polypeptides can be modified to include non-natural amino acids or to increase the stability of the polypeptide. In the case when proteins or peptides are obtained by synthetic methods, such amino acids can be introduced during the synthesis. Proteins or peptides can also be modified by the following synthetic or recombinant treatment.

Полипептиды по данному изобретению также могут быть получены с использованием или включением в них D-аминокислот. В таких случаях аминокислотные остатки могут быть связаны с использованием обычной последовательности N-C, как описано в этой заявке.The polypeptides of this invention can also be obtained using or incorporating D-amino acids in them. In such cases, amino acid residues can be linked using the usual N-C sequence as described in this application.

В данной области известен ряд модификаций боковых цепей, и они могут быть произведены с боковыми цепями белков или пептидов настоящего изобретения. Такие модификации включают в себя, например, модификации аминокислот путем восстановительного алкилирования путем взаимодействия с альдегидом с последующим восстановлением NaBH4, амидинирования метилацетимидатом или ацилирования уксусным ангидридом.A number of side chain modifications are known in the art and can be made with the side chains of the proteins or peptides of the present invention. Such modifications include, for example, amino acid modifications by reductive alkylation by reaction with an aldehyde followed by reduction of NaBH 4 , amidination with methylacetimidate or acylation with acetic anhydride.

Последовательности по настоящему изобретению также могут быть использованы в качестве исходного материала для конструирования ферментов «второго поколения». Ксиланазами «второго поколения» могут быть таковые, измененные с помощью мутагенеза (например, сайт-направленного мутагенеза), которые обладают свойствами, отличными от свойств ксиланаз дикого типа или рекомбинантных ксиланаз, например, полученных в соответствии с настоящим изобретением. Например, температура или оптимум pH, удельная активность, сродство к субстрату или термостабильность могут быть изменены для большего соответствия для применения в определенном технологическом процессе.The sequences of the present invention can also be used as starting material for the construction of "second generation" enzymes. “Second generation” xylanases may be those modified by mutagenesis (eg, site-directed mutagenesis) that have properties different from those of wild-type xylanases or recombinant xylanases, for example, obtained in accordance with the present invention. For example, the temperature or optimum pH, specific activity, affinity for the substrate, or thermal stability can be changed to better suit the application in a particular process.

Аминокислоты, необходимые для активности ксиланаз по данному изобретению и, следовательно, предпочтительные объекты для замен могут быть установлены в соответствии с методиками, известными в данной области, такими, как сайт-направленный мутагенез или аланин-сканирующий мутагенез10. В последней методике мутации вводят по каждому остатку в молекуле и полученные в результате мутантные молекулы исследуют на биологическую активность (например, ксиланазную активность) для определения аминокислотных остатков, которые важны для активности молекулы. Участки фермент-субстратного взаимодействия могут быть установлены путем анализа структуры кристалла, определяемой такими способами как ядерно-магнитный резонанс, кристаллография или фотоаффинное мечение11, 12, 13 или молекулярное моделирование.Amino acids necessary for the xylanase activity of this invention and therefore preferred substitutional objects can be established in accordance with techniques known in the art, such as site-directed mutagenesis or alanine-scanning mutagenesis 10 . In the latter technique, mutations are introduced for each residue in the molecule and the resulting mutant molecules are tested for biological activity (e.g., xylanase activity) to determine the amino acid residues that are important for the activity of the molecule. Plots of enzyme-substrate interaction can be established by analyzing the crystal structure, determined by such methods as nuclear magnetic resonance, crystallography or photoaffinity labeling 11, 12, 13 or molecular modeling.

Ожидается, что применение дрожжевых или грибных клеток-хозяев обеспечит посттрансляционные модификации (например, протеолитический процессинг, миристилирование, гликозилирование, усечение и фосфорилирование тирозина, серина или треонина), как потенциально необходимые для придания оптимальной биологической активности рекомбинантных продуктов экспрессии по данному изобретению.The use of yeast or fungal host cells is expected to provide post-translational modifications (e.g., proteolytic processing, myristylation, glycosylation, truncation and phosphorylation of tyrosine, serine or threonine) as potentially necessary to impart optimal biological activity to the recombinant expression products of this invention.

Полипептиды по данному изобретению могут быть получены в том виде, как они находятся вне их естественного клеточного окружения. Таким образом, они могут быть в значительной степени изолированы или очищены, как обсуждалось выше, или находиться в клетках, в которых они не встречаются в природе, например в клетках других видов грибов, животных, дрожжей или бактерий.The polypeptides of this invention can be obtained as they are outside their natural cellular environment. Thus, they can be substantially isolated or purified, as discussed above, or found in cells in which they are not found in nature, for example in cells of other species of fungi, animals, yeast or bacteria.

C. Рекомбинантные аспектыC. Recombinant aspects

Данное изобретение также относится к векторам, содержащим полинуклеотид по данному изобретению, включая клонирующие и экспрессирующие векторы, и способы культивирования, трансформирования или трансфицирования такими векторами в соответствующей клетке-хозяине, например в условиях, при которых происходит экспрессия полипептида по данному изобретению. Предложены также клетки-хозяева, содержащие полинуклеотид или вектор по данному изобретению, где полинуклеотид является гетерологичным к геному клетки-хозяина. Термин «гетерологичный» обычно в отношении к клетке-хозяину означает, что этот полинуклеотид не встречается в геноме клетки-хозяина в природе или что этот полипептид не продуцируется этой клеткой в природе. Предпочтительно клетка-хозяин представляет собой дрожжевую клетку, например дрожжевую клетку рода Kluyveromyces или Saccharomyces, или грибную клетку, например, рода Aspergillus.The invention also relates to vectors containing a polynucleotide of the invention, including cloning and expression vectors, and methods for culturing, transforming or transfecting such vectors in an appropriate host cell, for example, under conditions under which the expression of a polypeptide of the invention occurs. Also provided are host cells comprising a polynucleotide or a vector of the invention, wherein the polynucleotide is heterologous to the genome of the host cell. The term “heterologous” usually in relation to a host cell means that this polynucleotide does not occur in the genome of the host cell in nature or that this polypeptide is not produced by this cell in nature. Preferably, the host cell is a yeast cell, for example a yeast cell of the genus Kluyveromyces or Saccharomyces, or a fungal cell, for example, the genus Aspergillus.

Полинуклеотиды по данному изобретению могут быть включены в состав рекомбинантного реплицируемого вектора, например, клонирующего или экспрессирующего вектора. Этот вектор может быть использован для репликации нуклеиновой кислоты в совместимой клетке-хозяине. Следовательно, в дальнейшем варианте осуществления данное изобретение относится к способу получения полинуклеотидов по данному изобретению путем введения полинуклеотида по данному изобретению в реплицируемый вектор, введение этого вектора в совместимую клетку-хозяина и выращивание клетки-хозяина в условиях, которые обеспечивают репликацию этого вектора. Этот вектор может быть выделен из клетки-хозяина. Подходящие клетки-хозяева описаны ниже в связи с векторами экспрессии.Polynucleotides of the invention may be included in a recombinant replicable vector, for example, a cloning or expression vector. This vector can be used to replicate a nucleic acid in a compatible host cell. Therefore, in a further embodiment, this invention relates to a method for producing polynucleotides of this invention by introducing a polynucleotide of this invention into a replicable vector, introducing this vector into a compatible host cell and growing the host cell under conditions that allow replication of this vector. This vector can be isolated from the host cell. Suitable host cells are described below in connection with expression vectors.

ВекторыVectors

Полинуклеотид по данному изобретению может быть встроен в экспрессирующую кассету. Вектор, в который встроена экспрессирующая кассета или полинуклеотид по данному изобретению, может быть любым вектором, который удобно подвергнуть методикам рекомбинантных ДНК, и выбор вектора зачастую будет зависеть от клетки-хозяина, в которую его встраивают. Так, вектор может быть автономно реплицирующимся вектором, т.е. вектором, который существует как внехромосомный объект, репликация которого не зависит от репликации хромосом, например плазмида. С другой стороны, вектор после введения в клетку-хозяина может быть интегрирован в геном клетки-хозяина и реплицирован вместе с хромосомой(ами), в которую он был интегрирован.The polynucleotide of the invention may be inserted into an expression cassette. The vector into which the expression cassette or polynucleotide of the invention is inserted may be any vector that is conveniently subjected to recombinant DNA techniques, and the choice of vector will often depend on the host cell into which it is inserted. So, a vector can be an autonomously replicating vector, i.e. a vector that exists as an extrachromosomal object whose replication is independent of chromosome replication, for example, a plasmid. Alternatively, the vector, after being introduced into the host cell, can be integrated into the genome of the host cell and replicated along with the chromosome (s) into which it has been integrated.

Предпочтительно полинуклеотид по данному изобретению в векторе оперативно связан с регуляторной последовательностью, которая способна обеспечить экспрессию кодирующей последовательности клеткой-хозяином, т.e. вектор является вектором экспрессии. Термин «оперативно связан» относится к соединению, где описанные компоненты находятся во взаимосвязи, позволяющей им функционировать предназначенным им образом. Регуляторная последовательность, такая как промотор, энхансер или регулирующий экспрессию сигнал, «оперативно связанная» с кодирующей последовательностью, расположена таким образом, что экспрессия кодирующей последовательности достигается в условиях, совместимых с контрольными последовательностями, или последовательности расположены так, что они функционируют в соответствии со своим предназначением, например транскрипция начинается с промотора и продолжается по последовательности ДНК, кодирующей полипептид.Preferably, the polynucleotide of the invention in a vector is operatively linked to a regulatory sequence that is capable of providing expression of the coding sequence by a host cell, i.e. the vector is an expression vector. The term "operatively linked" refers to a compound where the described components are in a relationship that allows them to function in their intended way. A regulatory sequence, such as a promoter, enhancer or expression control signal, “operably linked” to a coding sequence, is positioned so that expression of the coding sequence is achieved under conditions compatible with the control sequences, or the sequences are arranged so that they function in accordance with their by destination, for example, transcription begins with the promoter and continues through the DNA sequence encoding the polypeptide.

Вектор может быть плазмидой, космидой, вирусным или фаговым вектором, обычно снабженным точкой начала репликации, необязательно промотором для экспрессии полинуклеотида и необязательно энхансером и/или регулятором промотора. Может присутствовать терминаторная последовательность, также может быть полиаденильная последовательность. Вектор может содержать один или несколько селектируемых маркерных генов, например ген устойчивости к ампициллину (в случае бактериальной плазмиды) или ген устойчивости к неомицину (для вектора млекопитающего). Векторы могут быть использованы in vitro, например, для получения РНК или использованы для трансфицирования или трансформирования клетки-хозяина. Они могут содержать два или несколько полинуклеотидов по данному изобретению, например, для сверхэкспрессии.The vector may be a plasmid, cosmid, viral or phage vector, typically provided with a replication origin, optionally a promoter for expression of the polynucleotide, and optionally an enhancer and / or promoter regulator. A terminator sequence may be present; there may also be a polyadenyl sequence. A vector may contain one or more selectable marker genes, for example, an ampicillin resistance gene (in the case of a bacterial plasmid) or a neomycin resistance gene (for a mammalian vector). Vectors can be used in vitro, for example, to obtain RNA, or used to transfect or transform a host cell. They may contain two or more polynucleotides of the invention, for example, for overexpression.

Последовательность ДНК, кодирующая полипептид, предпочтительно введена в подходящего хозяина как часть экспрессирующей кассеты (или конструкции), в которой последовательность ДНК оперативно связана с сигналами экспрессии, которые способны управлять экспрессией последовательности ДНК в клетках-хозяевах. Для трансформации подходящего хозяина экспрессирующей конструкцией доступны методики трансформации, которые хорошо известны специалистам в данной области3,4. Экспрессирующая конструкция может быть использована для трансформации хозяина как часть вектора, несущего селектируемый маркер, или экспрессирующая конструкция может быть ко-трансформирована как отдельная молекула вместе с вектором, несущим селектируемый маркер. Вектор может содержать один или несколько селектируемых маркерных генов.The DNA sequence encoding the polypeptide is preferably introduced into a suitable host as part of an expression cassette (or construct) in which the DNA sequence is operatively linked to expression signals that are capable of driving expression of the DNA sequence in the host cells. Transformation techniques that are well known to those skilled in the art 3.4 are available for transforming a suitable host with an expression construct. The expression construct can be used to transform the host as part of a vector that carries a selectable marker, or the expression construct can be co-transformed as a separate molecule along with a vector that carries a selectable marker. A vector may contain one or more selectable marker genes.

Предпочтительные селектируемые маркеры15,16, не ограничиваясь, включают в себя маркеры, восполняющие дефект клетки-хозяина или наделяющие устойчивостью к лекарственному средству. Они включают в себя, например, универсальные маркерные гены, которые могут быть использованы для трансформации большинства нитчатых грибов и дрожжей, такие как гены ацетамидазы или кДНК (amdS, niaD, facA гены или кДНК из A.nidulans, A.oryzae, или A.niger), или гены, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, такую как устойчивость к G418, гигромицину, блеомицину, канамицину, флеомицину или беномилу (benA). Альтернативно, могут быть использованы специально подобранные маркеры, такие как ауксотрофные маркеры, которые требуют соответствующие мутантные штаммы хозяина: например, URA3 (из S.cerevisiae или аналогичные гены из других дрожжей), pyrG или pyrA (из A.nidulans или A.niger), argB (из A.nidulans или A.niger) или trpC. В предпочтительном варианте осуществления селектируемый маркер удаляется из трансформированной клетки-хозяина после введения экспрессирующей конструкции так, чтобы получить трансформированные клетки-хозяева, способные продуцировать полипептид, который свободен от селектируемых маркерных генов21,22.Preferred breeding markers 15,16 , without limitation, include markers that make up for the defect of the host cell or endow with resistance to the drug. These include, for example, universal marker genes that can be used to transform most filamentous fungi and yeast, such as acetamidase or cDNA genes (amdS, niaD, facA genes or cDNAs from A. nidulans, A.oryzae, or A. niger), or genes that provide antibiotic resistance, such as resistance to G418, hygromycin, bleomycin, kanamycin, phleomycin or benomyl (benA). Alternatively, specially selected markers can be used, such as auxotrophic markers, which require the appropriate mutant host strains: for example, URA3 (from S. cerevisiae or similar genes from other yeast), pyrG or pyrA (from A. nidulans or A. niger) , argB (from A.nidulans or A.niger) or trpC. In a preferred embodiment, the selectable marker is removed from the transformed host cell after administration of the expression construct so as to obtain transformed host cells capable of producing a polypeptide that is free of selectable marker genes 21,22 .

Другие маркеры включают в себя АТФ синтетазу, субъединицу 9 (oliC), оротидин-5'-фосфатдекарбоксилазу (pvrA), бактериальный ген устойчивости к G418 (это также может быть использовано в дрожжах, но не в грибах), ген устойчивости к ампициллину (E.coli), ген устойчивости к неомицину (Bacillus) и ген uidA E.coli, кодирующий β-глюкуронидазу (GUS). Векторы могут быть использованы in vitro, например, получения РНК или использованы для трансфекции или трансформации клетки-хозяина.Other markers include ATP synthetase, subunit 9 (oliC), orotidine-5'-phosphate decarboxylase (pvrA), the bacterial gene for resistance to G418 (this can also be used in yeast, but not in fungi), the gene for resistance to ampicillin (E .coli), the neomycin resistance gene (Bacillus) and the E. coli uidA gene encoding β-glucuronidase (GUS). The vectors can be used in vitro, for example, to obtain RNA, or used to transfect or transform a host cell.

Для большинства нитчатых грибов и дрожжей вектор или экспрессирующая конструкция предпочтительно интегрированы в геном клетки-хозяина с получением стабильных трансформантов. Однако для некоторых дрожжей также доступны подходящие эписомальные векторы, в которые может быть включена экспрессирующая конструкция для стабильной высокопродуктивной экспрессии, их примеры включают в себя векторы, полученные из плазмид 2μ pKD1 Saccharomyces и Kluyveromyces соответственно, или векторы, содержащие последовательность АМА (например, АМА1 из Aspergillus3,20). В случае, когда экспрессирующие конструкции интегрированы в геном клеток-хозяев, конструкции или интегрированы в произвольные локусы в геноме, или в заранее установленные локусы-мишени, с использованием гомологичной рекомбинации, и в этом случае локусы-мишени предпочтительно содержат высокопродуктивный ген. Высокопродуктивный ген представляет собой ген, мРНК которого может составить, по меньшей мере, 0,01% от массы всей клеточной мРНК, например, в индуцированных условиях или альтернативно, ген, генный продукт которого может составить, по меньшей мере, 0,2% от массы общего клеточного белка, или в случае секретируемого генного продукта, может быть секретирован в концентрации, по меньшей мере, 0,05 г/л. Ряд примеров подходящих высокопродуктивных генов приводится ниже.For most filamentous fungi and yeast, the vector or expression construct is preferably integrated into the genome of the host cell to produce stable transformants. However, suitable episomal vectors are also available for some yeasts into which an expression construct for stable, highly productive expression can be included, examples thereof include vectors derived from 2μ pKD1 Saccharomyces and Kluyveromyces plasmids, respectively, or vectors containing the AMA sequence (e.g., AMA1 from Aspergillus 3.20 ). In the case where expression constructs are integrated into the genome of the host cells, the constructs are either integrated at arbitrary loci in the genome, or at predetermined target loci using homologous recombination, in which case the target loci preferably contain a highly productive gene. A highly productive gene is a gene whose mRNA can comprise at least 0.01% by weight of the total cellular mRNA, for example, under induced conditions, or alternatively, a gene whose gene product can be at least 0.2% of the mass of total cellular protein, or in the case of a secreted gene product, can be secreted at a concentration of at least 0.05 g / L. A number of examples of suitable highly productive genes are provided below.

Вектор или экспрессирующая конструкция для заданной клетки-хозяина может содержать следующие элементы, оперативно связанные друг с другом в следующем порядке от 5'-конца к 3'-концу относительно кодирующей цепи последовательности, кодирующей полипептид первого изобретения:A vector or expression construct for a given host cell may contain the following elements operably linked to each other in the following order from the 5 ′ end to the 3 ′ end relative to the coding chain of a sequence encoding a polypeptide of the first invention:

(1) промоторная последовательность, способная управлять транскрипцией последовательности ДНК, кодирующей полипептид в данной клетке-хозяине;(1) a promoter sequence capable of controlling transcription of a DNA sequence encoding a polypeptide in a given host cell;

(2) необязательно, сигнальная последовательность, способная управлять секрецией полипептида из данной клетки-хозяина в культуральную среду;(2) optionally, a signal sequence capable of controlling the secretion of a polypeptide from a given host cell into the culture medium;

(3) последовательность ДНК, кодирующая зрелую и предпочтительно активную форму полипептида;(3) a DNA sequence encoding a mature and preferably active form of a polypeptide;

и предпочтительно такжеand preferably also

(4) область терминации транскрипции (терминатор), способную прерывать транскрипцию ниже последовательности ДНК, кодирующей полипептид.(4) a transcription termination region (terminator) capable of interrupting transcription below a DNA sequence encoding a polypeptide.

Ниже последовательности ДНК, кодирующей полипептид, может располагаться 3'-нетранслируемая область, содержащая один или несколько сайтов терминации транскрипции (например, терминатор). Происхождение терминатора менее важно. Терминатор может, например, быть нативным к последовательности ДНК, кодирующей полипептид. Однако предпочтительно используют дрожжевой терминатор в дрожжевых клетках-хозяевах, а терминатор нитчатых грибов используют в клетках-хозяевах нитчатых грибов. Более предпочтительно, терминатор является эндогенным для клетки-хозяина (в которой экспрессируется последовательность ДНК, кодирующая полипептид).Below the DNA sequence encoding the polypeptide, there may be a 3'-untranslated region containing one or more transcription termination sites (e.g., terminator). The origin of the terminator is less important. A terminator may, for example, be native to a DNA sequence encoding a polypeptide. However, a yeast terminator is preferably used in yeast host cells, and a filamentous fungus terminator is used in filamentous host cells. More preferably, the terminator is endogenous to the host cell (in which the DNA sequence encoding the polypeptide is expressed).

Усиленная экспрессия полинуклеотида, кодирующего полипептид по данному изобретению, также может быть осуществлена путем выбора гетерологичных регуляторных областей, например, промотора, секреторной лидерной и/или терминаторной областей, которые могут служить для усиления экспрессии и при необходимости уровней секреции интересующего белка, из экспрессирующего хозяина и/или для обеспечения индуцибельного контроля экспрессии полипептида по данному изобретению.Enhanced expression of the polynucleotide encoding the polypeptide of this invention can also be accomplished by selecting heterologous regulatory regions, for example, a promoter, secretory leader and / or terminator regions, which can serve to enhance expression and, if necessary, secretion levels of the protein of interest from the expression host and / or to provide an inducible control of the expression of the polypeptide of this invention.

Помимо промотора, нативного к гену, кодирующему полипептид по данному изобретению, другие промоторы могут быть использованы для управления экспрессией полипептида по данному изобретению. Промотор может быть подобран по его эффективности в управлении экспрессией полипептида по данному изобретению в необходимом экспрессирующем хозяине.In addition to the promoter native to the gene encoding the polypeptide of this invention, other promoters can be used to control the expression of the polypeptide of this invention. The promoter can be selected for its effectiveness in controlling the expression of the polypeptide of this invention in the desired expression host.

Промоторы/энхансеры и другие регуляторные сигналы экспрессии могут быть выбраны совместимыми с клеткой-хозяином, для которой создан вектор экспрессии. Например, могут быть использованы прокариотические промоторы, в частности, подходящие для использования в штаммах E.coli. Когда экспрессию проводят в клетках млекопитающих, могут быть использованы промоторы млекопитающих. Также могут быть использованы тканеспецифичные промоторы, например гепатоцитарные клеточно-специфичные промоторы. Также могут быть использованы вирусные промоторы, например длинные терминальные повторы вируса мышиного лейкоза Moloney (MMLV LTR), промотор вируса саркомы Рауса (RSV) LTR промотор, SV40 (например, большой Т антиген) промотор, IE промотор цитомегаловируса человека (ЦМВ), промоторы вируса простого герпеса или аденовирусные промоторы, промоторы HSV, такие как промоторы HSV IE), или промоторы HPV, в частности, верхняя регуляторная область HPV (URR). Промоторы дрожжей включают в себя промоторы S. cerevisiae GAL4 и ADH, промоторы nmt 1 и adh S. pombe. Промоторы млекопитающих включают в себя промотор металлотионеина, который может быть индуцирован в ответ на тяжелые металлы, такие как кадмий, и β-актиновые промоторы. Тканеспецифичные промоторы, в частности эндотелиальные или нейрональные клеточно-специфические промоторы (например, DDAHI и DDAHII промоторы), особенно предпочтительны.Promoters / enhancers and other regulatory expression signals may be selected compatible with the host cell for which the expression vector has been created. For example, prokaryotic promoters can be used, in particular suitable for use in E. coli strains. When expression is performed in mammalian cells, mammalian promoters can be used. Tissue-specific promoters, for example, hepatocytic cell-specific promoters, can also be used. Viral promoters can also be used, for example, long terminal repeats of the Moloney mouse leukemia virus (MMLV LTR), Routh sarcoma virus (RSV) promoter LTR promoter, SV40 (e.g. large T antigen) promoter, IE human cytomegalovirus promoter (CMV), virus promoters herpes simplex or adenovirus promoters, HSV promoters, such as IE (HSV promoters), or HPV promoters, in particular the upper regulatory region of HPV (URR). Yeast promoters include S. cerevisiae GAL4 and ADH promoters, nmt 1 and adh S. pombe promoters. Mammalian promoters include a metallothionein promoter that can be induced in response to heavy metals such as cadmium and β-actin promoters. Tissue-specific promoters, in particular endothelial or neuronal cell-specific promoters (e.g., DDAHI and DDAHII promoters), are particularly preferred.

Может быть использован ряд промоторов15,16, которые способны управлять транскрипцией в клетках-хозяевах по данному изобретению. Предпочтительно промоторная последовательность получена из высокопродуктивного гена, как определено предварительно. Примеры предпочтительных высокопродуктивных генов, из которых предпочтительно получать промоторы и/или которые содержатся в предпочтительных заранее определенных локусах мишенях для интегрирования экспрессирующих конструкций, включают в себя, не ограничиваясь, гены, кодирующие гликолитические ферменты, такие как триозофосфатные изомеразы (ТФИ), глицеральдегидфосфатдегидрогеназы (ГАФДГ), фосфоглицераткиназы (ФГК), пируваткиназы (ПИК или ПКИ), алкогольдегидрогеназы (АДГ), а также и гены, кодирующие амилазы, глюкоамилазы, протеазы, ксиланазы, целлобиогидролазы, β-галактозидазы, алкоголь(метанол)оксидазы, факторы элонгации и рибосомальные белки. Отдельные примеры соответствующих высокопродуктивных генов включают в себя, например, LAC4 ген из Kluyveromyces sp., метанолоксидазные гены (AOX и MOX) из Hansenula и Pichia, соответственно глюкоамилазные (glaA) гены из A-niger и A.awamori, A.oryzae TAKA-амилазный ген, A-nidulans gpdA ген и T.reesei целлобиогидролазные гены.A number of promoters 15.16 can be used that are capable of controlling transcription in the host cells of this invention. Preferably, the promoter sequence is derived from a highly productive gene, as previously determined. Examples of preferred highly productive genes from which it is preferable to obtain promoters and / or which are contained in preferred predetermined loci of targets for integrating expression constructs include, but are not limited to, genes encoding glycolytic enzymes, such as triose phosphate isomerases (TFIs), glyceraldehydrogen phosphate dehydrogenases (HAA). ), phosphoglycerate kinases (FHA), pyruvate kinases (PIK or PKI), alcohol dehydrogenases (ADH), as well as genes encoding amylases, glucoamylases, proteases, xyl nases, cellobiohydrolases, β-galactosidases, alcohol (methanol) oxidases, elongation factors and ribosomal proteins. Specific examples of corresponding highly productive genes include, for example, the LAC4 gene from Kluyveromyces sp., Methanol oxidase genes (AOX and MOX) from Hansenula and Pichia, respectively glucoamylase (glaA) genes from A-niger and A.awamori, A.oryzae TAKA- amylase gene, A-nidulans gpdA gene, and T.reesei cellobiohydrolase genes.

Примерами сильных конститутивных и/или индуцибельных промоторов, которые предпочтительны для использования в грибных экспрессирующих хозяевах15,16,35, являются промоторы, которые получены из генов грибов для ксиланазы (xlnA), фитазы, АТФ-синтетазы, субъединицы 9 (oliC), триозофосфатизомеразы (tpi), алкогольдегидрогеназы (AdhA) α-amylase (amy) амилоглюкозидазы (AG - из гена glaA), ацетамидазы (amdS) и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (gpd).Examples of strong constitutive and / or inducible promoters that are preferred for use in fungal expression hosts 15,16,35 are promoters derived from fungal genes for xylanase (xlnA), phytase, ATP synthetase, subunit 9 (oliC), triose phosphatisomerase (tpi), alcohol dehydrogenase (AdhA) α-amylase (amy) amyloglucosidase (AG - from the glaA gene), acetamidase (amdS) and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (gpd).

Примерами сильных дрожжевых промоторов являются промоторы, полученные из генов для алкогольдегидрогеназы, лактазы, 3-фосфоглицераткиназы и триозофосфатизомеразы.Examples of strong yeast promoters are promoters derived from genes for alcohol dehydrogenase, lactase, 3-phosphoglycerate kinase and triose phosphate isomerase.

Примерами сильных бактериальных промоторов являются α-амилаза и Spo2 промоторы, также как и промоторы из генов внеклеточной протеазы.Examples of strong bacterial promoters are α-amylase and Spo2 promoters, as well as promoters from extracellular protease genes.

Нативный промотор гена, кодирующего ксиланазу, может быть перенесен промотором, который регулируется иначе, чем нативный промотор.The native promoter of the xylanase-encoding gene can be transferred by a promoter that is regulated differently than the native promoter.

Промоторы, подходящие для клеток растений, включают в себя нопалинсинтазные (nos), октопинсинтазные (ocs), маннопинсинтазные (mas), малой субъединицы рибулозы (rubisco ssu), гистоновые, рисового актина, фазеолина, вируса мозаики цветной капусты (CMV) 35S и 19S и цирковирусные промоторы. Все эти промоторы легкодоступны в этой области.Promoters suitable for plant cells include nopalin synthase (nos), octopin synthase (ocs), mannopin synthase (mas), the small ribulose subunit (rubisco ssu), histone, rice actin, phaseolin, cauliflower mosaic virus and CMS 35 (19 CMV) and circovirus promoters. All of these promoters are readily available in this area.

Вектор также может включать в себя последовательности, фланкирующие полинуклеотид, индуцирующие образование РНК, которые включают в себя последовательности, гомологичные эукариотическим геномным последовательностям, предпочтительно геномным последовательностям млекопитающих или вирусным геномным последовательностям. Это также позволит встраивать полинуклеотиды по данному изобретению в геном эукариотических клеток или вирусов путем гомологичной рекомбинации. В частности, плазмидный вектор, содержащий экспрессирующую кассету, которую фланкируют вирусные последовательности, может быть использован для получения вирусного вектора, пригодного для доставки полинуклеотидов по данному изобретению в клетку млекопитающего. Другие примеры подходящих вирусных векторов включают в себя векторы вируса простого герпеса18,19 и ретровирусы, включая лентивирусы, аденовирусы, аденоассоциированные вирусы и вирусы HPV (такие как HPV-16 или HPV-18). Методики генного переноса с использованием этих вирусов известны специалистам в данной области. Ретровирусные векторы, например, могут быть использованы для стабильного интегрирования полинуклеотида, индуцирующего образование антисмысловой РНК в геноме клетки-хозяина. Дефектные по репликации аденовирусные векторы в противоположность этому остаются эписомальными и, следовательно, делают возможной транзиторную экспрессию.The vector may also include sequences flanking the polynucleotide inducing RNA formation, which include sequences homologous to eukaryotic genomic sequences, preferably mammalian genomic sequences or viral genomic sequences. This will also allow the polynucleotides of this invention to be inserted into the genome of eukaryotic cells or viruses by homologous recombination. In particular, a plasmid vector containing an expression cassette that the viral sequences are flanked can be used to produce a viral vector suitable for delivering polynucleotides of the invention to a mammalian cell. Other examples of suitable viral vectors include herpes simplex vectors 18.19 and retroviruses, including lentiviruses, adenoviruses, adeno-associated viruses and HPV viruses (such as HPV-16 or HPV-18). Gene transfer techniques using these viruses are known to those skilled in the art. Retroviral vectors, for example, can be used to stably integrate a polynucleotide that induces the formation of antisense RNA in the genome of a host cell. Replication-defective adenoviral vectors, in contrast, remain episomal and, therefore, allow transient expression.

Вектор может содержать полинуклеотид по данному изобретению, ориентированный в антисмысловом направлении для обеспечения образования антисмысловой РНК. Это может быть использовано для снижения, если требуется, уровней экспрессии полипептида.The vector may contain a polynucleotide according to this invention, oriented in the antisense direction to ensure the formation of antisense RNA. This can be used to reduce, if desired, expression levels of the polypeptide.

Клетки-хозяева и экспрессияHost Cells and Expression

Следующий аспект данного изобретения относится к способу получения полипептида в соответствии с данным изобретением, который включает в себя культивирование клетки-хозяина (например, трансформированной или трансфицированной вектором экспрессии, как описано выше) в условиях, обеспечивающих экспрессию (этим вектором) кодирующей последовательности, которая кодирует полипептид, и, необязательно, выделение экспрессированного полипептида. Полинуклеотиды по данному изобретению могут быть включены в состав рекомбинантного реплицируемого вектора, например вектора экспрессии. Вектор может быть использован для репликации нуклеиновой кислоты в совместимой клетке-хозяине. Таким образом, в следующем варианте осуществления изобретение относится к способу получения полинуклеотида по данному изобретению путем введения полинуклеотида по данному изобретению в реплицируемый вектор, введения этого вектора в совместимую клетку-хозяина и выращивания этой клетки-хозяина в условиях, способствующих репликации вектора. Вектор может быть выделен из клетки-хозяина. Подходящие клетки-хозяева включают в себя бактерии, такие как E.coli, дрожжи, клеточные линии млекопитающих и другие эукариотические клеточные линии, например клетки насекомых, такие как Sf9 клетки и клетки грибов (например, нитчатых).A further aspect of the present invention relates to a method for producing a polypeptide according to this invention, which comprises culturing a host cell (e.g., transformed or transfected with an expression vector as described above) under conditions that allow expression (by this vector) of a coding sequence that encodes a polypeptide; and, optionally, isolating an expressed polypeptide. Polynucleotides of the invention may be included in a recombinant replicable vector, for example, an expression vector. The vector can be used to replicate a nucleic acid in a compatible host cell. Thus, in a further embodiment, the invention relates to a method for producing a polynucleotide of the invention by introducing a polynucleotide of the invention into a replicable vector, introducing the vector into a compatible host cell and growing the host cell under conditions that facilitate replication of the vector. The vector may be isolated from the host cell. Suitable host cells include bacteria such as E. coli, yeast, mammalian cell lines and other eukaryotic cell lines, for example insect cells, such as Sf9 cells and fungal (e.g. filamentous) cells.

Предпочтительно полипептид получен как секретируемый белок, в этом случае последовательность ДНК, кодирующая зрелую форму полипептида в экспрессирующей конструкции, оперативно связана с последовательностью ДНК, кодирующей сигнальную последовательность. Предпочтительно сигнальная последовательность является нативной (гомологичной) последовательности ДНК, кодирующей полипептид. Альтернативно сигнальная последовательность является чужеродной (гетерологичной) последовательности ДНК, кодирующей полипептид, в этом случае сигнальная последовательность предпочтительно является эндогенной для клетки-хозяина, в которой экспрессируется последовательность ДНК. Примерами подходящих сигнальных последовательностей для дрожжевых клеток-хозяев являются сигнальные последовательности, происходящие из генов α-фактора дрожжей. Подобным образом подходящая сигнальная последовательность для клеток-хозяев нитчатых грибов представляет собой, например, сигнальную последовательность, происходящую из гена амилоглюкозидазы (AG) нитчатых грибов, например гена A.niger glaA. Она может быть использована в комбинации с амилоглюкозидазным (называемым также (глюко)амилазным) промотором, также как и в комбинации с другими промоторами. Гибридные сигнальные последовательности также могут быть использованы в контексте настоящего изобретения.Preferably, the polypeptide is obtained as a secreted protein, in which case the DNA sequence encoding the mature form of the polypeptide in the expression construct is operably linked to the DNA sequence encoding the signal sequence. Preferably, the signal sequence is a native (homologous) DNA sequence encoding a polypeptide. Alternatively, the signal sequence is a foreign (heterologous) DNA sequence encoding a polypeptide, in which case the signal sequence is preferably endogenous to the host cell in which the DNA sequence is expressed. Examples of suitable signal sequences for yeast host cells are signal sequences derived from yeast α-factor genes. Similarly, a suitable signal sequence for filamentous fungal host cells is, for example, a signal sequence derived from filamentous fungal amyloglucosidase (AG) gene, for example, A. niger glaA gene. It can be used in combination with an amyloglucosidase (also called (gluco) amylase) promoter, as well as in combination with other promoters. Hybrid signal sequences may also be used in the context of the present invention.

Предпочтительными гетерологичными секреторными лидерными последовательностями являются последовательности, происходящие из гена амилоглюкозидазы (AG) гриба (glaA - оба 18 и 24 аминокислотных варианта, например, из Aspergillus), гена α-фактора (дрожжи, например Saccharomyces и Kluyveromyces) или гена α-амилазы (Bacillus).Preferred heterologous secretory leader sequences are those derived from the fungus amyloglucosidase (AG) gene (glaA, both 18 and 24 amino acid variants, e.g., Aspergillus), the α-factor gene (yeast, e.g., Saccharomyces and Kluyveromyces), or the α-amylase gene ( Bacillus).

Векторами может быть трансформирована или трансфицирована подходящая клетка-хозяин, как описано выше, для обеспечения экспрессии полипептида по данному изобретению. Этот процесс может включать в себя культивирование клетки-хозяина, трансформированной вектором экспрессии, как описано выше в условиях, обеспечивающих экспрессию вектором кодирующей последовательности, кодирующей полипептид.The vectors can be transformed or transfected with a suitable host cell, as described above, to ensure expression of the polypeptide of this invention. This process may include culturing a host cell transformed with an expression vector as described above under conditions that allow the vector to express a coding sequence encoding a polypeptide.

Дальнейший аспект данного изобретения, следовательно, предлагает клетки-хозяева, трансформированные или трансфицированные, или содержащие полинуклеотид или вектор по данному изобретению. Предпочтительно полинуклеотид вводят в вектор для репликации и экспрессии полинуклеотида. Эти клетки выбирают совместимыми с указанным вектором и могут быть, например, прокариотическими (например, бактериальными), клетками грибов, дрожжей или растений.A further aspect of the invention therefore provides host cells transformed or transfected, or containing a polynucleotide or vector of the invention. Preferably, the polynucleotide is introduced into the vector for replication and expression of the polynucleotide. These cells are selected compatible with the specified vector and can be, for example, prokaryotic (eg bacterial), cells of fungi, yeast or plants.

Также может быть выбран гетерологичный хозяин, в котором полипептид по данному изобретению образуется в форме, по существу не содержащей других целлюлозоразлагающих ферментов. Это может быть достигнуто путем выбора хозяина, который обычно не образует такие ферменты, как, например, Kluyveromyces lactis.A heterologous host may also be selected in which the polypeptide of this invention is formed in a form substantially free of other cellulose-degrading enzymes. This can be achieved by selecting a host that usually does not form enzymes such as, for example, Kluyveromyces lactis.

Данное изобретение относится к способам получения полипептида по данному изобретению методами экспрессии рекомбинантной последовательности ДНК, кодирующей этот полипептид. С этой целью последовательность ДНК по данному изобретению может быть использована для амплификации генов и/или обмена сигналами экспрессии, таких как промоторы, секреторные сигнальные последовательности, чтобы добиться экономичного получения полипептида в подходящей гомологичной или гетерологичной клетке-хозяине. Гомологичная клетка-хозяин представляет собой клетку-хозяина, которая является клеткой того же вида или вариантом вида, из которого происходит последовательность ДНК.This invention relates to methods for producing a polypeptide according to this invention by methods of expression of a recombinant DNA sequence encoding this polypeptide. To this end, the DNA sequence of this invention can be used to amplify genes and / or exchange expression signals, such as promoters, secretory signal sequences, to achieve economical production of the polypeptide in a suitable homologous or heterologous host cell. A homologous host cell is a host cell that is a cell of the same species or variant of the species from which the DNA sequence originates.

Подходящими клетками-хозяевами предпочтительно являются прокариотические микроорганизмы, такие как бактерии, или более предпочтительно эукариотические организмы, например грибы, такие как дрожжи или нитчатые грибы, или растительные клетки. В основном дрожжевые клетки предпочтительнее, чем клетки грибов, поскольку с ними легче манипулировать. Однако некоторые белки либо плохо секретируются из дрожжей, либо в некоторых случаях не процессируются должным образом (например, гипергликозилирование у дрожжей). В этих случаях следует выбирать грибной организм-хозяин.Suitable host cells are preferably prokaryotic microorganisms, such as bacteria, or more preferably eukaryotic organisms, such as fungi, such as yeast or filamentous fungi, or plant cells. Basically, yeast cells are preferred over fungal cells, since they are easier to manipulate. However, some proteins are either poorly secreted from yeast, or in some cases are not processed properly (for example, hyperglycosylation in yeast). In these cases, the host mushroom organism should be selected.

Клетка-хозяин может сверхэкспрессировать полипептид, и методики для создания сверхэкспрессии хорошо известны3. Так, хозяин может иметь две или несколько копий кодирующего полинуклеотида (и вектор, следовательно, может иметь две или несколько копий соответственно).A host cell can overexpress a polypeptide, and techniques for overexpressing are well known 3 . Thus, the host may have two or more copies of the encoding polynucleotide (and the vector, therefore, may have two or more copies, respectively).

В качестве гетерологичных хозяев очень подходят бактерии из рода Bacillus из-за их способности секретировать белки в культуральную среду. Другими бактериями, пригодными в качестве хозяев, являются бактерии из родов Streptomyces и Pseudomonas. Предпочтительной дрожжевой клеткой-хозяином для экспрессии последовательности ДНК, кодирующей полипептид, является клетка родов Saccharomyces, Kluyveromyces, Hansenula, Pichia, Yarrowia и Schizosaccharomyces. Более предпочтительно дрожжевая клетка-хозяин выбрана из группы, состоящей из видов Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces lactis (также известный как Kluyveromyces marxianus вар. lactis), Hansenula polymorpha, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica и Schizosaccharomyces pombe.Bacteria from the genus Bacillus are very suitable as heterologous hosts because of their ability to secrete proteins into the culture medium. Other bacteria suitable as hosts are bacteria from the genera Streptomyces and Pseudomonas. A preferred yeast host cell for expressing a DNA sequence encoding a polypeptide is a cell of the genera Saccharomyces, Kluyveromyces, Hansenula, Pichia, Yarrowia and Schizosaccharomyces. More preferably, the yeast host cell is selected from the group consisting of species of Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces lactis (also known as Kluyveromyces marxianus var. Lactis), Hansenula polymorpha, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica and Schizosaccharomyces pombe.

Однако более предпочтительными являются грибные (например, нитчатые) клетки-хозяева. Предпочтительные клетки-хозяева нитчатых грибов выбраны из группы, состоящей из родов Aspergillus, Trichoderma, Fusarium, Disporotrichum, Penicillium, Acremonium, Neurospora, Thermoascus, Myceliophtora, Sporotrichum, Thielavia и Talaromyces. Клетка-хозяин из нитчатого гриба более предпочтительно является клеткой родов Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae, Aspergillus nidulans или видов из группы Aspergillus niger23. Они включают в себя, но не ограничены, Aspergillus niger, Aspergillus awamori, Aspergillus tubingensis, Aspergillus aculeatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus nidulans, Aspergillus japonicus, Aspergillus oryzae и Aspergillus ficuum, и, кроме того, состоящие из видов Trichoderma reesei, Fusarium graminearum, Penicillium chrysogenum, Acremonium alabamense, Neurospora crassa, Myceliophtora thermophilum, Sporotrichum cellulophilum, Disporotrichum dimorphosporum и Thielavia terrestris. Примерами предпочтительных экспрессирующих хозяев в пределах объема настоящего изобретения являются грибы, такие как Aspergillus виды24,25 и виды Trichoderma; бактерии, такие как виды Bacillus26,27, например Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, виды Pseudomonas; и дрожжей, как например, виды Kluyveromyces28, например Kluyveromyces lactis29 и виды Saccharomyces, например Saccharomyces cerevisiae.However, fungal (e.g. filamentous) host cells are more preferred. Preferred filamentous fungal host cells are selected from the group consisting of the genera Aspergillus, Trichoderma, Fusarium, Disporotrichum, Penicillium, Acremonium, Neurospora, Thermoascus, Myceliophtora, Sporotrichum, Thielavia and Talaromyces. A filamentous host cell is more preferably a cell of the genera Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae, Aspergillus nidulans, or species from the Aspergillus niger 23 group. These include, but are not limited to, Aspergillus niger, Aspergillus awamori, Aspergillus tubingensis, Aspergillus aculeatus, Aspergillus foetidus, Aspergillus nidulans, Aspergillus japonicus, Aspergillus oryzae, and Aspergillus ficumarium, ficumarium, ficumarium, reicium, Penicillium chrysogenum, Acremonium alabamense, Neurospora crassa, Myceliophtora thermophilum, Sporotrichum cellulophilum, Disporotrichum dimorphosporum and Thielavia terrestris. Examples of preferred expression hosts within the scope of the present invention are fungi, such as Aspergillus species 24.25 and Trichoderma species; bacteria, such as Bacillus species 26.27 , for example Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Pseudomonas species; and yeast, such as, for example, Kluyveromyces 28 species, for example Kluyveromyces lactis 29, and Saccharomyces species, for example Saccharomyces cerevisiae.

Клетки-хозяева по данному изобретению включают в себя клетки растений, и данное изобретение, следовательно, относится к трансгенным организмам, таким как растения и их части, которые содержат одну или несколько клеток данного изобретения. Эти клетки могут гетерологично экспрессировать полипептид по данному изобретению или могут гетерологично содержать один или несколько полинуклеотидов данного изобретения. Трансгенные (или генетически модифицированные) растения могут, следовательно, иметь встроенную (например, стабильно) в геном последовательность, кодирующую один или несколько полипептидов данного изобретения. Трансформация растительных клеток может быть выполнена с использованием известных методик, например с использованием плазмиды Ti или Ri из Agrobacterium tumefaciens. Эта плазмида (или вектор) может, следовательно, содержать последовательности, необходимые для инфицирования растений, могут быть применены производные Ti и/или Ri плазмид.The host cells of the present invention include plant cells, and the present invention therefore relates to transgenic organisms, such as plants and parts thereof, which contain one or more cells of the present invention. These cells may heterologously express the polypeptide of the invention or may heterologously contain one or more polynucleotides of the invention. Transgenic (or genetically modified) plants can therefore have a sequence (for example, stably) embedded in the genome encoding one or more polypeptides of the invention. Transformation of plant cells can be performed using known techniques, for example, using the plasmid Ti or Ri from Agrobacterium tumefaciens. This plasmid (or vector) may therefore contain the sequences necessary for infection of plants, derivatives of Ti and / or Ri plasmids can be used.

Альтернативно, может быть выполнено направленное инфицирование частей растений, как, например, листа, корня или стебля. При этой методике инфицированное растение может быть повреждено, например, разрезанием бритвой или прокалыванием растения иглой или натиранием абразивом. Затем повреждение иннокулируют Agrobacterium. Растение, или часть растения, может быть выращено на подходящей культуральной среде и развиться во взрослое растение. Регенерация трансформированных клеток в генетически модифицированные растения может быть осуществлена и использованием известных методик, например отбора трансформированных ростков с использованием антибиотиков и субкультивирования этих ростков в среде, содержащей соответствующие питательные вещества, гормоны растений и подобное17.Alternatively, targeted infection of parts of plants, such as, for example, a leaf, root, or stem, can be performed. With this technique, an infected plant can be damaged, for example, by cutting with a razor or by pricking a plant with a needle or rubbing it with an abrasive. Then damage is inoculated with Agrobacterium. A plant, or part of a plant, can be grown in a suitable culture medium and develop into an adult plant. The regeneration of transformed cells into genetically modified plants can also be carried out using known methods, for example, selection of transformed germs using antibiotics and subculturing of these germs in a medium containing appropriate nutrients, plant hormones, and the like 17 .

Культура клеток-хозяев и производство рекомбинантовHost cell culture and recombinant production

Данное изобретение также относится к клеткам, которые были модифицированы для экспрессирования ксиланазы или ее вариантов. Такие клетки включают в себя транзиторные или предпочтительно стабильные клеточные линии высших эукариотических клеток, таких как клетки млекопитающих или насекомых, низшие эукариотические клетки, как, например, клетки дрожжей и (например, нитчатых) грибов или прокариотические клетки, как, например, бактериальные клетки.This invention also relates to cells that have been modified to express xylanase or its variants. Such cells include transient or preferably stable cell lines of higher eukaryotic cells, such as mammalian or insect cells, lower eukaryotic cells, such as yeast and (for example, filamentous) fungi cells, or prokaryotic cells, such as bacterial cells.

Для белков данного изобретения также возможна временная экспрессия в клеточной линии или на мембране, как, например, в бакуловирусной экспрессирующей системе. Такие системы, которые адаптированы для экспрессии белков в соответствии с данным изобретением, также включены в объем настоящего изобретения.For the proteins of the present invention, transient expression in a cell line or on a membrane is also possible, such as, for example, in a baculovirus expression system. Such systems that are adapted for the expression of proteins in accordance with this invention are also included in the scope of the present invention.

В соответствии с настоящим изобретением получение полипептида данного изобретения может быть осуществлено путем культивирования микробиологических экспрессирующих хозяев, которые были трансформированы одним или несколькими полинуклеотидами настоящего изобретения, в обычной ферментативной питательной среде.In accordance with the present invention, the preparation of the polypeptide of the present invention can be carried out by culturing microbiological expression hosts that have been transformed with one or more polynucleotides of the present invention in a conventional enzymatic nutrient medium.

Рекомбинантные клетки-хозяева в соответствии с данным изобретением могут быть культивированы с использованием методик, известных в данной области. Для каждой комбинации промотора и клетки-хозяина доступны условия культивирования, способствующие экспрессии последовательности ДНК, кодирующей данный полипептид. После достижения требуемой клеточной плотности или титра полипептида культивирование останавливают и выделяют полипептид с использованием известных методик.Recombinant host cells in accordance with this invention can be cultured using techniques known in the art. For each combination of promoter and host cell, culture conditions are available that facilitate expression of the DNA sequence encoding the polypeptide. After reaching the desired cell density or titer of the polypeptide, the culture is stopped and the polypeptide is isolated using known techniques.

Ферментативная среда может включать в себя известную культуральную среду, содержащую источник углерода (например, глюкозу, мальтозу, меллас и т.д.), источник азота (например, сульфат аммония, нитрат аммония, хлорид аммония и т.п.), источник органического азота (например, дрожжевой экстракт, солодовый экстракт, пептон и т.д.) и источники неорганических питательных веществ (например, фосфата, магния, калия, цинка, железа и т.д.). Необязательно, может быть включен стимулятор (например, целлюлоза, пектин, мальтоза, мальтодекстрин или ксилогалактуронан).The enzyme medium may include a known culture medium containing a carbon source (e.g., glucose, maltose, mellas, etc.), a nitrogen source (e.g., ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride, etc.), an organic source nitrogen (e.g., yeast extract, malt extract, peptone, etc.); and sources of inorganic nutrients (e.g., phosphate, magnesium, potassium, zinc, iron, etc.). Optionally, a stimulant may be included (e.g., cellulose, pectin, maltose, maltodextrin, or xylogalacturonan).

Подбор соответствующей среды может быть основан на выборе экспрессирующего хозяина и/или основан на регуляторных требованиях экспрессирующей конструкции. Такие среды известны специалистам в данной области. Среда может, если требуется, содержать дополнительные компоненты, благоприятные для экспрессирующих хозяев более, чем для других потенциально загрязняющих микроорганизмов.Selection of an appropriate medium may be based on the choice of an expression host and / or based on the regulatory requirements of the expression construct. Such media are known to those skilled in the art. The medium may, if required, contain additional components that are more favorable for expression hosts than for other potentially contaminating microorganisms.

Ферментация может быть выполнена за период 0,5-30 дней. Это может быть серийный, непрерывный или серийно-подаваемый процесс, приемлемый при температуре в интервале от 0 до 45°C и, например, при pH между 2 и 10. Предпочтительными условиями ферментации являются температура в интервале от 20 до 37°C и/или pH между 3 и 9. Соответствующие условия обычно подбирают на основании выбора экспрессирующего хозяина и экспрессируемого белка.Fermentation can be performed over a period of 0.5-30 days. This may be a batch, continuous or batch process, acceptable at a temperature in the range from 0 to 45 ° C and, for example, at a pH between 2 and 10. Preferred fermentation conditions are a temperature in the range from 20 to 37 ° C and / or a pH between 3 and 9. Appropriate conditions are usually selected based on the choice of the expression host and the expressed protein.

После ферментации, если необходимо, клетки могут быть удалены из ферментного бульона способами центрифугирования или фильтрации. После остановки ферментации или после удаления клеток полипептид данного изобретения затем может быть извлечен и, если требуется, очищен и изолирован обычными методами.After fermentation, if necessary, cells can be removed from the fermentation broth by centrifugation or filtration. After stopping the fermentation or after removing the cells, the polypeptide of the invention can then be recovered and, if necessary, purified and isolated by conventional methods.

D. Применение ксиланазы и способы обработки растений или целлюлозо(например, ксилан)-содержащих материалов.D. The use of xylanase and methods for treating plants or cellulose (eg, xylan) -containing materials.

Полипептиды данного изобретения, обладающие ксиланазной активностью, могут быть использованы для обработки грибного или растительного материала, включающего в себя растительную массу или растительные экстракты. Например, они могут быть использованы для обработки зерна, овощей, фруктов или из экстрактов. Удобно, если полипептид данного изобретения объединен с подходящим (твердым или жидким) носителями или разбавителями, включающими в себя буферы, для образования композиции/ферментного препарата. Этот полипептид может быть прикреплен к или связан с носителем, например иммобилизован на твердой фазе. Следовательно, настоящее изобретение предлагает в дальнейшем аспекте композицию, содержащую полипептид данного изобретения. Это может быть форма, пригодная для упаковки, транспортировки и/или хранения предпочтительно в тех случаях, когда сохранена ксиланазная активность. Композиции могут быть пастой, жидкостью, эмульсией, порошком, хлопьями, гранулой, шариком или другой формой.The polypeptides of the present invention having xylanase activity can be used to process fungal or plant material, including plant mass or plant extracts. For example, they can be used to process grain, vegetables, fruits, or from extracts. Conveniently, the polypeptide of this invention is combined with suitable (solid or liquid) carriers or diluents, including buffers, to form a composition / enzyme preparation. This polypeptide may be attached to or bound to a carrier, for example, immobilized on a solid phase. Therefore, the present invention provides in a further aspect a composition comprising a polypeptide of the present invention. This may be a form suitable for packaging, transportation and / or storage, preferably in cases where xylanase activity is maintained. The compositions may be a paste, liquid, emulsion, powder, cereal, granule, ball, or other form.

Кроме того, композиция может содержать дополнительные ингредиенты, такие как, один или несколько, ферменты, например пектиназы, включая эндоарабиназы и рамногалактуроназу, целлюлазы, (другие) ксиланазы, галактуроназы, маннаназы и/или ксилоглюканазы. Полипептид обычно стабильно формулирован либо в жидкой, либо в сухой форме. Обычно продукт изготовлен как композиция, которая необязательно включает в себя, например, стабилизирующий буфер и/или консервант. Композиции могут также включать в себя другие ферменты, способные разлагать растительный материал или целлюлозу, например другие целлюлазы, например (β-D-)глюканазы. Для определенных применений может быть предпочтительна иммобилизация фермента на твердой матрице или инкорпорация на или внутри частиц твердого носителя. Композиция также может включать в себя ряд других ферментов, разлагающих растительный материал, например целлюлазы или другие пектиназы.In addition, the composition may contain additional ingredients, such as one or more enzymes, for example pectinases, including endoarabinases and ramnogalacturonase, cellulases, (other) xylanases, galacturonases, mannanases and / or xyloglucanases. The polypeptide is usually stably formulated in either liquid or dry form. Typically, the product is formulated as a composition, which optionally includes, for example, a stabilizing buffer and / or preservative. The compositions may also include other enzymes capable of degrading plant material or cellulose, for example, other cellulases, for example (β-D-) glucanases. For certain applications, immobilization of the enzyme on a solid matrix or incorporation on or within the particles of a solid carrier may be preferred. The composition may also include a number of other enzymes that decompose plant material, such as cellulases or other pectinases.

Полипептиды и композиции данного изобретения могут быть, следовательно, использованы в способах обработки растительного материала для разложения или модифицирования целлюлозных компонентов (например, ксилана) клеточных стенок растительного или грибного материала. Таким образом, в дальнейшем аспекте настоящее изобретение относится к способу разложения или модифицирования растительных клеток, этот способ включает в себя взаимодействие растительной или грибной клетки с полипептидом или композицией данного изобретения.The polypeptides and compositions of this invention can therefore be used in methods of processing plant material to decompose or modify cellulosic components (eg, xylan) of cell walls of plant or fungal material. Thus, in a further aspect, the present invention relates to a method for the decomposition or modification of plant cells, this method includes the interaction of a plant or fungal cell with a polypeptide or composition of the present invention.

Данное изобретение также относится к способу обработки растительного материала, который включает в себя взаимодействие растительного материала с полипептидом или композицией данного изобретения для разложения или модифицирования целлюлозы в (растительном) материале. Предпочтительно растительный материал представляет собой растительную массу или растительный экстракт, как, например, соки.The present invention also relates to a method for processing plant material, which comprises reacting the plant material with a polypeptide or composition of the invention to decompose or modify cellulose in a (plant) material. Preferably, the plant material is a plant mass or a plant extract, such as, for example, juices.

В частности, разложение предпочтительно включает в себя расщепление ксилановых субъединиц целлюлозного компонента клеточных стенок растений. Предпочтительно растительный материал представляет собой злаковые, овощи, фрукты или овощную или фруктовую пульпу или экстракт. Настоящее изобретение, более того, предлагает обработанный растительный материал, полученный взаимодействием растительного материала с полипептидом или композицией данного изобретения.In particular, decomposition preferably includes the cleavage of xylan subunits of the cellulosic component of plant cell walls. Preferably, the plant material is cereal, vegetables, fruits, or vegetable or fruit pulp or extract. The present invention further provides treated plant material obtained by reacting the plant material with a polypeptide or composition of the invention.

Настоящее изобретение также относится к способу снижения вязкости растительных экстрактов, который предусматривает взаимодействие растительного экстракта с полипептидом или композицией данного изобретения в количестве, эффективном для разложения целлюлозы (или ксилана), содержащейся в растительном экстракте.The present invention also relates to a method for reducing the viscosity of plant extracts, which comprises reacting the plant extract with the polypeptide or composition of the present invention in an amount effective to decompose the cellulose (or xylan) contained in the plant extract.

Растительные или целлюлозосодержащие материалы включают в себя растительную пульпу, части растений и растительные экстракты. В контексте данного изобретения экстракт из растительного материала представляет собой любое вещество, которое может быть получено из растительного материала путем экстракции (механической и/или химической), обработки или другими разделяющими методиками. Экстрактом может быть сок, нектар, основа или концентраты, полученные из них. Растительный материал может включать в себя, или быть полученным из овощей, например моркови, сельдерея, лука, бобов или бобовых растений (сои, соевых бобов, гороха) или фруктов, например семечковых или семенных фруктов (яблок, груш, айвы и т.п.), винограда, томатов, цитрусовых (апельсинов, лимонов, лайм, мандаринов), дынь, сливы, вишни, черной смородины, красной смородины, малины, клубники, клюквы, ананаса и других тропических фруктов, деревьев и их частей (например, пыльцы из хвойных деревьев) или злаковых (овса, ячменя, пшеницы, кукурузы, риса). Этот материал (гидролизованный) также может быть сельскохозяйственными отходами, такими как пульпа сахарной свеклы, кочерыжка кукурузного початка, солома пшеницы, скорлупа (земляного) ореха, или повторно используемыми материалами, например бумагой (макулатурой).Plant or cellulosic materials include plant pulp, plant parts, and plant extracts. In the context of the present invention, an extract from plant material is any substance that can be obtained from plant material by extraction (mechanical and / or chemical), treatment, or other separating techniques. The extract may be juice, nectar, base or concentrates obtained from them. Plant material may include, or be obtained from vegetables, such as carrots, celery, onions, beans or legumes (soybeans, soybeans, peas) or fruits, such as pome fruits or seeds (apples, pears, quinces, etc. .), grapes, tomatoes, citrus fruits (oranges, lemons, limes, tangerines), melons, plums, cherries, black currants, red currants, raspberries, strawberries, cranberries, pineapples and other tropical fruits, trees and their parts (for example, pollen from conifers) or cereals (oats, barley, wheat, corn, rice). This material (hydrolyzed) can also be agricultural waste, such as sugar beet pulp, corn cobs, wheat straw, shells (peanuts), or recycled materials such as paper (waste paper).

Полипептиды данного изобретения, следовательно, могут быть использованы для обработки растительного материала, включающего в себя растительную пульпу или растительные экстракты. Они также могут быть использованы для обработки жидких или твердых кормов или съедобных пищевых ингредиентов, или быть использованы при экстракции кофе, растительных масел, крахмала или как сгуститель в пищевых продуктах.The polypeptides of this invention, therefore, can be used to process plant material, including plant pulp or plant extracts. They can also be used to process liquid or solid feed or edible food ingredients, or can be used to extract coffee, vegetable oils, starch, or as a thickener in foods.

Обычно полипептиды данного изобретения используются в качестве композиции/ферментного препарата, как описано выше. Как правило, композиции будут добавлены к растительной пульпе, полученной, например, механической обработкой, такой как дробленый или молотый растительный материал. Инкубация композиции с растением, как правило, будет проведена в течение времени от 10 минут до 5 часов, как, например, от 30 минут до 2 часов, предпочтительно в течение приблизительно 1 часа. Температура обработки предпочтительно составляет 10-55°C, например от 15 до 25°C, оптимально примерно 20°C, и может использовать 10-300 г, предпочтительно 30-70 г, оптимально примерно 50 г фермента на тонну обрабатываемого материала. Все используемые фермент(ы) или их композиции могут быть добавлены последовательно или одновременно с растительной пульпой. В зависимости от состава ферментного препарата растительный материал сначала может быть размочен (например, для пюре) или разжижен. С использованием полипептидов данного изобретения могут быть улучшены параметры обработки, такие как эффективность экстракции, вязкость экстракта и/или качество экстракта.Typically, the polypeptides of this invention are used as a composition / enzyme preparation, as described above. Typically, the compositions will be added to the plant pulp obtained, for example, by machining, such as crushed or ground plant material. Incubation of the composition with the plant will typically be carried out over a period of from 10 minutes to 5 hours, such as, for example, from 30 minutes to 2 hours, preferably for about 1 hour. The processing temperature is preferably 10-55 ° C, for example from 15 to 25 ° C, optimally about 20 ° C, and 10-300 g, preferably 30-70 g, optimally about 50 g of enzyme per ton of material to be processed can be used. All used enzyme (s) or their compositions can be added sequentially or simultaneously with plant pulp. Depending on the composition of the enzyme preparation, the plant material may first be soaked (for example, for mashed potatoes) or liquefied. Using the polypeptides of the present invention, processing parameters such as extraction efficiency, viscosity of the extract and / or quality of the extract can be improved.

Альтернативно или дополнительно к вышесказанному полипептид данного изобретения может быть добавлен к необработанному соку, полученному из прессованной или разжиженной растительной мякоти. Обработка неочищенного сока будет выполнена подобным образом для растительной мякоти в отношении дозы, температуры и времени выдерживания. Кроме того, могут быть включены другие ферменты, как, например, рассмотренные ранее. Обычные условия инкубации описаны в предыдущем разделе. Необработанный сок, однократно инкубированный с полипептидами данного изобретения, затем центрифугируют или (ультра)фильтруют с получением конечного продукта.Alternatively or in addition to the foregoing, the polypeptide of the present invention may be added to untreated juice obtained from pressed or liquefied plant flesh. Processing of the crude juice will be performed similarly for the vegetable flesh in terms of dose, temperature and holding time. In addition, other enzymes may be included, such as those previously discussed. Typical incubation conditions are described in the previous section. The raw juice, incubated once with the polypeptides of this invention, is then centrifuged or (ultra) filtered to give the final product.

После обработки полипептидом по данному изобретению (конечный) продукт может быть обработан нагреванием, например, при 100°C в период времени от 1 минуты до 1 часа в условиях для частичной или полной инактивации полипептида(ов) данного изобретения.After treatment with the polypeptide of this invention, the (final) product can be heat treated, for example, at 100 ° C for a period of time from 1 minute to 1 hour under conditions for partial or complete inactivation of the polypeptide (s) of the present invention.

Композиция, содержащая полипептид данного изобретения, также может быть использована во время приготовления фруктовых или овощных пюре.A composition comprising a polypeptide of the invention can also be used during the preparation of fruit or vegetable purees.

Полипептид данного изобретения также может быть использован в пивоварении, изготовлении вина, перегонке или хлебопечении. Кроме того, он может быть использован при изготовлении спиртных напитков, таких как вино и пиво. Например, он может улучшать фильтруемость или прозрачность (пива, сусла или вина). Белок может способствовать удалению растворенных органических веществ из бульона или культуральной среды, например, в тех случаях, когда отходы перегонного завода органического происхождения биопревращаемы в микробиологическую биомассу. Ксиланаза может улучшать фильтруемость и/или снижать вязкость в сиропах глюкозы, таких как из злаковых, полученных путем разжижения (например, α-амилазой).The polypeptide of this invention can also be used in brewing, wine making, distillation or baking. In addition, it can be used in the manufacture of alcoholic beverages such as wine and beer. For example, it can improve filterability or transparency (beer, wort or wine). Protein can contribute to the removal of dissolved organic substances from the broth or culture medium, for example, in cases where the waste from a distillation plant of organic origin is bioconverted into microbiological biomass. Xylanase can improve filterability and / or lower viscosity in glucose syrups, such as from cereals obtained by thinning (for example, α-amylase).

В хлебопечении полипептид может улучшать структуру теста, изменять его липкость или эластичность, улучшать объем батона и/или структуру хлебного мякиша или придавать лучшие структурные характеристики, как, например, ломкость, крошимость или качество хлебного мякиша. Полипептид может быть добавлен в количествах от 100 до 3000, так, например, от 150 до 2000, оптимально от 200 до 1600 EXU/кг муки.In bread baking, the polypeptide can improve the structure of the dough, change its stickiness or elasticity, improve the loaf volume and / or structure of the bread crumb, or impart better structural characteristics, such as brittleness, crumble, or quality of the bread crumb. The polypeptide can be added in amounts from 100 to 3000, for example, from 150 to 2000, optimally from 200 to 1600 EXU / kg of flour.

Полипептиды находят применение в различных областях промышленности благодаря ксиланазной активности. Эти области могут включать в себя не только производство алкоголя, но и также в биометилировании, изготовлении хлеба и хлебопечении, в гигиене полости рта (например, композиции для зубов или полости рта), при обработке или производстве кожи, при производстве бумаги, фармацевтических препаратов, в чае, в производстве или обработке тканей и при обработке отходов. Один аспект данного изобретения представляет собой, следовательно, корм или продукты питания, содержащие полипептид, такие как алкогольные напитки, хлеб, тесто или чай. Полипептид может быть формулирован в подходящие композиции для любого из этих применений. Полипептид может находиться в водной композиции (например, горячей воде), предпочтительно с одним или несколькими фунгицидами, для обработки растительного материала (например, луковиц), особенно для проверки паразитических насекомых, клещей и нематод. Так как полипептиды данного изобретения обладают способностью разлагать ксилан, они могут быть добавлены к пище или продуктам питания (например, потребляемым людьми). Данное изобретение также включает в себя фармацевтические и ветеринарные композиции, которые содержат полипептид данного изобретение и фармацевтически или ветеринарно приемлемые носители.Polypeptides are used in various industries due to xylanase activity. These areas may include not only alcohol production, but also in biomethylation, bread making and baking, in oral hygiene (for example, compositions for teeth or oral cavity), in the processing or manufacture of leather, in the manufacture of paper, pharmaceuticals, in tea, in the manufacture or processing of fabrics, and in the processing of waste. One aspect of the present invention is therefore a food or food product containing a polypeptide, such as alcoholic beverages, bread, dough or tea. The polypeptide may be formulated in suitable compositions for any of these uses. The polypeptide may be present in an aqueous composition (e.g., hot water), preferably with one or more fungicides, for treating plant material (e.g., bulbs), especially for testing parasitic insects, ticks and nematodes. Since the polypeptides of this invention have the ability to decompose xylan, they can be added to food or food (for example, consumed by people). The invention also includes pharmaceutical and veterinary compositions that comprise a polypeptide of the invention and pharmaceutically or veterinarily acceptable carriers.

Полипептиды данного изобретения также могут проявлять противогрибковую активность. Они могут обладать способностью разлагать клеточные стенки грибов и, следовательно, могут быть использованы для лизиса клеточных стенок грибов, для раскрытия клеток. Это может высвобождать внутриклеточные белки. Таким образом данные полипептиды могут быть использованы для приготовления дрожжевых и/или грибных экстрактов.The polypeptides of this invention can also exhibit antifungal activity. They may have the ability to decompose the cell walls of fungi and, therefore, can be used to lysis the cell walls of fungi, to open cells. This can release intracellular proteins. Thus, these polypeptides can be used to prepare yeast and / or mushroom extracts.

E. Корма для животныхE. Animal feed

Данное изобретение дополнительно относится к продуктам питания или кормовым составам для животных или добавкам, содержащим один или несколько полипептидов данного изобретения. Полипептид может находиться в корме в концентрации, отличной от его естественной концентрации. Предпочтительные количества составляют 0,6-35, такие как 1,5-15, предпочтительно 3-15 мг на кг корма. Подходяще полипептид данного изобретения находится в корме от 1000 до 50000 EXU/кг корма, так, например, от 2500 до 25000 EXU/кг, оптимально от 5000 до 20000 EXU/кг.This invention additionally relates to food or animal feed formulations or additives containing one or more polypeptides of the present invention. The polypeptide may be present in the feed at a concentration different from its natural concentration. Preferred amounts are 0.6-35, such as 1.5-15, preferably 3-15 mg per kg of feed. Suitably, the polypeptide of the invention is in the feed of from 1,000 to 50,000 EXU / kg of feed, for example from 2,500 to 25,000 EXU / kg, optimally from 5,000 to 20,000 EXU / kg.

Данное изобретение также относится к способу получения кормовой композиции для животных, этот способ включает в себя добавление к одному (или нескольким) пищевому веществу(ам) или ингредиенту(ам), содержащему(им) ксилан, полипептида по данному изобретению. Данные полипептиды могут быть добавлены к кормовой композиции для животных отдельно от кормовых веществ или ингредиентов, в отдельности или комбинации с другими кормовыми добавками. Данный полипептид может быть существенной частью одного или нескольких кормовых веществ или ингредиентов.This invention also relates to a method for producing a feed composition for animals, this method includes adding to one (or several) food substance (s) or ingredient (s) containing (x) xylan, a polypeptide according to this invention. These polypeptides can be added to the animal feed composition separately from the feed substances or ingredients, individually or in combination with other feed additives. This polypeptide may be an essential part of one or more feed substances or ingredients.

Полипептиды данного изобретения также могут быть добавлены к кормам для животных, богатым целлюлозой для улучшения разрушения клеточной стенки растения, приводя к улучшенному усвоению животными растительных питательных веществ. Полипептиды данного изобретения могут быть добавлены к корму или силосу, если предпочтительны предварительное размачивание или жидкое питание. Преимущественно полипептиды данного изобретения могут продолжать разлагать целлюлозу в корме in vivo. Полипептиды данного изобретения, основанные на грибах, в частности, в основном имеют более низкий оптимум рН и обладают способностью высвобождать важные питательные вещества в такую кислотную среду, как в желудке животного. Данное изобретение, таким образом, также рассматривает корма (например, для животных) или продукты питания, содержащие один или несколько полипептидов данного изобретения.The polypeptides of this invention can also be added to animal feed rich in cellulose to improve the destruction of the cell wall of the plant, leading to improved assimilation of animal plant nutrients. The polypeptides of this invention may be added to the feed or silage if pre-soaking or liquid feeding is preferred. Advantageously, the polypeptides of this invention can continue to degrade cellulose in feed in vivo. Mushroom-based polypeptides of the present invention, in particular, generally have a lower optimum pH and have the ability to release important nutrients into an acidic environment such as in an animal’s stomach. The invention thus also contemplates feeds (for example, for animals) or food products containing one or more polypeptides of the invention.

Полипептиды данного изобретения также могут быть использованы при производстве заменителей молока из соевых бобов. Эти заменители молока могут употребляться как людьми, так и животными. Типичной проблемой при производстве этих заменителей молока является высокая вязкость кашицы соевых бобов, что в результате приводит к необходимости нежелательного разбавления кашицы до концентрации сухого твердого вещества от 10 до 15%. Ферментный препарат, содержащий полипептид данного изобретения, может быть добавлен к или во время обработки кашицы, позволяя проводить обработку при более высоких концентрациях (обычно от 40 до 50%) сухого твердого вещества. Данные ферменты могут быть использованы при приготовлении приятных на вкус продуктов, например, из соевых бобов.The polypeptides of this invention can also be used in the manufacture of milk substitutes from soybeans. These milk substitutes can be consumed by both humans and animals. A typical problem in the production of these milk substitutes is the high viscosity of the soybean pulp, which results in the need for undesirable dilution of the pulp to a dry solids concentration of 10 to 15%. An enzyme preparation containing the polypeptide of the present invention can be added to or during the processing of the slurry, allowing treatment to be carried out at higher concentrations (usually from 40 to 50%) of the dry solid. These enzymes can be used in the preparation of tasty products, for example, from soybeans.

Данная композиция дополнительно может содержать (в частности, в случае формулирования для использования в кормах для животных) один или несколько ионофоров, окислителей, поверхностно-активных веществ, «rumen protected» аминокислоты, усилителей ферментов или ферментов, которые могут образовываться естественным путем в желудочно-кишечном тракте накормленных животных.This composition may additionally contain (in particular, in the case of formulations for use in animal feed) one or more ionophores, oxidizing agents, surfactants, “rumen protected” amino acids, enzyme enhancers or enzymes that can be formed naturally in the gastrointestinal tract intestinal tract of fed animals.

В случае добавления к кормам (включая силос) для жвачных или моногастральных животных (например, домашней птицы или домашней свиньи) корма могут содержать злаковые, такие как ячмень, пшеница, кукуруза, рожь или овес или побочные продукты злаковых, такие как пшеничные отруби или кукурузные отруби, или другие растительные материалы, такие как соевые бобы и другие бобовые. Данный фермент(ы) может(гут) значительно улучшать разрушение клеточных стенок растений, что приводит к лучшему усвоению растительных питательных веществ животными. И, как следствие, могут быть улучшены темп роста и/или переработка корма. Полипептиды данного изобретения могут быть добавлены к корму (напрямую или в качестве добавки или компонента) или могут быть добавлены вместо обработанного кормового компонента (например, целлюлоза/ксилан).When added to ruminants or monogastric animals (e.g. poultry or domestic pigs) (including silage), the feed may contain cereals such as barley, wheat, corn, rye or oats, or cereal by-products such as wheat bran or corn bran, or other plant materials such as soybeans and other legumes. This enzyme (s) can (gut) significantly improve the destruction of the cell walls of plants, which leads to better absorption of plant nutrients by animals. And, as a result, the growth rate and / or processing of feed can be improved. The polypeptides of this invention can be added to the feed (directly or as an additive or component) or can be added instead of the processed feed component (e.g. cellulose / xylan).

Данные белки могут снижать вязкость корма (содержащего ксилан): белки могут продолжать гидролиз ксилана in vivo. Белки данного изобретения, в частности, являются применимыми для кормов для животных, поскольку остаются активными в условиях высокой кислотности, таких как в желудке животных.These proteins can reduce the viscosity of the feed (containing xylan): the proteins can continue the hydrolysis of xylan in vivo. The proteins of the present invention, in particular, are applicable to animal feed, as they remain active under conditions of high acidity, such as in the stomach of animals.

Особенно предпочтительным способом для (экзогенного) добавления модифицированной ксиланазы является добавление полипептида данного изобретения в качестве трансгенного растительного материала и/или (например, трансгенных) семян. Следовательно, данный полипептид синтезирован посредством гетерологичной генной экспрессии, например ген, кодирующий требуемый фермент, может быть клонирован в растительный вектор экспрессии в условиях, подходящих для растительных сигналов экспрессии, например тканеспецифичный промотор, такой как специфический промотор семян. Вектор экспрессии, содержащий ген, кодирующий полипептид, может быть впоследствии трансформирован в растительные клетки, и трансформированные клетки могут быть отобраны для регенерации в целые растения. Полученные таким образом трансгенные растения могут быть выращены и собраны, и части растений, содержащие гетерологичный (данному растению) полипептид, могут быть включены в состав одной из композиций, либо как таковые, либо после дальнейшей обработки. Известны общепринятые способы для (гетерологичной) экспрессии ферментов в (трансгенных) растениях, включая способы для семяспецифической экспрессии ферментов30. Данный гетерологичный полипептид может содержаться в семени трансгенного растения, или он может содержаться в других частях растения, таких как корни, стебли, листья, древесина, цветы, кора и/или плоды. Растение может быть однодольным или двудольным. Подходящие растения включают в себя злаковые, такие как овес, ячмень, пшеница, кукуруза и рис. Предпочтительно полинуклеотид данного изобретения стабильно включен в геном растения.A particularly preferred method for (exogenously) adding a modified xylanase is to add a polypeptide of the invention as a transgenic plant material and / or (for example, transgenic) seeds. Therefore, the polypeptide is synthesized by heterologous gene expression, for example, a gene encoding the desired enzyme can be cloned into a plant expression vector under conditions suitable for plant expression signals, for example, a tissue-specific promoter, such as a specific seed promoter. An expression vector containing a gene encoding a polypeptide can subsequently be transformed into plant cells, and transformed cells can be selected for regeneration into whole plants. The transgenic plants thus obtained can be grown and harvested, and plant parts containing a heterologous (given plant) polypeptide can be included in one of the compositions, either as such or after further processing. Conventional methods are known for (heterologous) expression of enzymes in (transgenic) plants, including methods for seed-specific expression of enzymes 30 . This heterologous polypeptide may be contained in the seed of a transgenic plant, or it may be contained in other parts of the plant, such as roots, stems, leaves, wood, flowers, bark and / or fruits. The plant may be monocotyledonous or dicotyledonous. Suitable plants include cereals such as oats, barley, wheat, corn, and rice. Preferably, the polynucleotide of the invention is stably incorporated into the plant genome.

Добавление полипептида в виде трансгенного растительного материала, например, в трансгенных семенах может потребовать обработки растительного материала так, чтобы сделать фермент доступным, или, по меньшей мере, улучшить его доступность. Такие методики обработки могут включать в себя разнообразные механические (например, размалывающие и/или измельчающие) методики или термомеханические обработки, такие как экструзия или экспансия.Adding a polypeptide in the form of transgenic plant material, for example, in transgenic seeds, may require processing the plant material to make the enzyme available, or at least improve its availability. Such processing techniques may include a variety of mechanical (e.g., grinding and / or grinding) techniques or thermomechanical treatments, such as extrusion or expansion.

Настоящее изобретение, следовательно, также относится к способу активизации роста и/или переработки корма у моногастральных или нежвачных животных, данный способ включает в себя кормление животных полипептидом по данному изобретению. Подходящие животные включают в себя сельскохозяйственных животных, моногастральных и/или нежвачных животных, таких как свиньи (или поросята), домашняя птица (такая как цыплята, индейки), телята или водные (например, морские) животные (например, рыба).The present invention, therefore, also relates to a method of promoting growth and / or processing of food in monogastric or non-ruminant animals, this method includes feeding the animals with the polypeptide of this invention. Suitable animals include farm animals, monogastric and / or non-ruminant animals such as pigs (or piglets), poultry (such as chickens, turkeys), calves, or aquatic (e.g., marine) animals (e.g., fish).

Изучение ферментов, разлагающих целлюлозуStudying cellulose degrading enzymes

Также в пределах настоящего изобретения находится применение полипептидов в соответствии с данным изобретением для скрининговых методов для определения веществ, которые могут действовать как антагонисты, которые могут модулировать ксиланазу. В общих чертах такие скрининговые методы могут предусматривать взаимодействие полипептида данного изобретения с тестируемым веществом и затем измерение активности или инкубирование полипептида данного изобретения с тестируемым веществом и затем выявление какого-либо изменения активности ксиланазы. Также могут быть определены действующие вещества, связывающиеся с полипептидом данного изобретения путем исследования связывания.Also within the scope of the present invention is the use of the polypeptides of the invention for screening methods for determining substances that can act as antagonists that can modulate xylanase. In general terms, such screening methods may include reacting a polypeptide of the invention with a test substance and then measuring the activity or incubating the polypeptide of the invention with a test substance and then detecting any change in xylanase activity. The active substances that bind to the polypeptide of the present invention can also be determined by binding studies.

Модулятор активности может быть установлен путем взаимодействия клеток, экспрессирующих полипептид данного изобретения, с исследуемым веществом и наблюдением эффекта, опосредованного полипептидами. Клетки, экпрессирующие полипептид, могут находиться in vitro, и предпочтительно исследование проводят in vitro с использованием клеток, экспрессирующих рекомбинантный полипептид.An activity modulator can be established by reacting cells expressing a polypeptide of the invention with a test substance and observing an effect mediated by the polypeptides. Cells expressing the polypeptide may be in vitro, and preferably the study is carried out in vitro using cells expressing the recombinant polypeptide.

Исследования и субстраты, описанные здесь, позволили установить и подтвердить ксиланазную активность. Эти исследования могут быть использованы для выявления других ферментов, разлагающих целлюлозу, например, с ксиланазной активностью. Субстрат, который может быть использован для этого исследования, может содержать ксилан.The studies and substrates described here have established and confirmed xylanase activity. These studies can be used to identify other enzymes that decompose cellulose, for example, with xylanase activity. The substrate that can be used for this study may contain xylan.

Другой аспект данного изобретения относится к исследованию для определения или выявления полипептида, который обладает способностью разлагать целлюлозу. Активность может быть ксиланазной, или может быть пектинлиазной, полигалактуроназной, эстеразной, целлюлазной, ксилоглюканазной, галактоназной, арабинаназной или рамногалактуроназной. Данное исследование может включать в себя:Another aspect of the present invention relates to a study to determine or detect a polypeptide that has the ability to degrade cellulose. The activity may be xylanase, or may be pectinlyase, polygalacturonase, esterase, cellulase, xyloglucanase, galactonase, arabinanase or rhamnogalacturonase. This study may include:

(a) обеспечение в качестве субстрата для кандидатного вещества (обычно полипептида), подходящего субстрата (как описано); и(a) providing, as a substrate for the candidate substance (usually a polypeptide), a suitable substrate (as described); and

(b) взаимодействие субстрата с кандидатным веществом и обнаружение, образуются ли какие-либо продукты ксиланазной активности.(b) the interaction of the substrate with the candidate substance and detecting whether any xylanase activity products are formed.

Вышеуказанные исследования могут быть использованы для определения модуляторов ксиланазной активности. Такие вещества могут снижать размягчение фруктов, что может придать лучший вкус и улучшить цвет фруктов и также может продлить срок хранения и/или транспортировки. Таким образом, эти исследования могут быть использованы для определения ингибиторов полипептидов данного изобретения, которые могут быть способны препятствовать размягчению фруктов.The above studies can be used to determine the modulators of xylanase activity. Such substances can reduce the softening of fruits, which can give a better taste and improve the color of fruits and can also extend the shelf life and / or transport. Thus, these studies can be used to identify inhibitors of the polypeptides of this invention, which may be able to inhibit the softening of fruits.

Предпочтительными особенностями и характеристиками одного аспекта данного изобретения являются применимость к другим аспектам mutatis mutandis.Preferred features and characteristics of one aspect of the present invention are applicability to other aspects of mutatis mutandis.

Данное изобретение теперь будет описано с ссылкой на следующие примеры, которые предназначены для иллюстрации, но не для ограничения.The invention will now be described with reference to the following examples, which are intended to illustrate, but not to limit.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Общие методикиGeneral techniques

Стандартные методики молекулярного клонирования, такие как выделение ДНК, гель электрофорез, ферментативные рестрикционные модификации нуклеиновых кислот, Саузерн анализы, трансформация E.coli, colony lifts и гибридизация на фильтре и т.д., проводили с использованием стандартных методик1,2. Синтетические олигодезоксинуклеотиды были получены из ISOGEN Bioscience (Maarssen, Нидерланды). Анализы последовательностей ДНК проводили на ДНК секвенсере Applied Biosystems 373A согласно инструкциям.Standard molecular cloning techniques, such as DNA isolation, gel electrophoresis, enzymatic restriction modifications of nucleic acids, Southern analyzes, transformation of E. coli, colony lifts and filter hybridization, etc., were performed using standard methods 1,2 . Synthetic oligodeoxynucleotides were obtained from ISOGEN Bioscience (Maarssen, Netherlands). DNA sequence analyzes were performed on an Applied Biosystems 373A DNA sequencer according to the instructions.

Маркирование и гибридизации ДНК выполняли согласно ECLТМ прямого маркирования нуклеиновой кислоты и детекционных систем (Amersham LIFE SCIENCE, Little Chalfont, England) или в соответствии со стандартными методиками радиоактивного маркирования1.DNA labeling and hybridization was performed according to ECL direct labeling of nucleic acid and detection systems (Amersham LIFE SCIENCE, Little Chalfont, England) or in accordance with standard radioactive labeling methods 1 .

ПРИМЕР 1: выделение РНК из T. emersonii и синтезирование кДНКEXAMPLE 1: isolation of RNA from T. emersonii and cDNA synthesis

T.emersonii штамм CBS 393.64 ферментировали в ксилан-индуцирующих условиях. В отдельные моменты времени собирали мицелий и культуральный супернатант методом фильтрации с использованием Miracloth filtration wrap. Мицелий хорошо промывали деминерализованной водой и выжимали в бумажные полотенца для удаления избытка воды. Мицелий выбранных моментов времени (основанных на измерениях целлюлазы в культуральных супернатантах) немедленно замораживали в жидком азоте и измельчали в мелкий порошок с использованием ступки и пестика. Полученный в результате порошок переносили в стерильную 50 мл пробирку и взвешивали: на каждые 1-1,2 г мицелия добавляли 10 мл реактива TRIzol (Gibco/BRL) (максимально 25 мл на пробирку). Порошок мицелия сразу же растворяли интенсивным перемешиванием (вихревое, 1 мин), с последующей 5-минутной инкубацией при комнатной температуре с периодическим перемешиванием. Добавляли 0,2 (оригинал TRIzol) объема хлороформа (следовательно, 2 мл на каждые 10 мл изначально использованного TRIzol), перемешивали интенсивным вращением и оставляли при комнатной температуре на 10 минут. Впоследствии смесь центрифугировали при 4°C, 6000 g в течение 30 минут. Верхнюю водную фазу переносили в чистую пробирку и всю РНК осаждали добавлением 0,5 (исходного TRIzol) объема изопропилового спирта (следовательно, 5 мл изопропилового спирта на каждые 10 мл изначально используемого TRIzol). Через 10 минут осаждения при комнатной температуре РНК извлекали центрифугированием в течение 30 минут при 6000 g. После удаления супернатанта осадок РНК промывали одним объемом 70% этанола. После удаления этанола осадок РНК высушивали на воздухе. Высушенный осадок РНК растворяли в 3 мл GTS буфером (100 мМ Трис-Cl, pH 7,5, 4M тиоцианатом гуанидина, 0,5% лаурилсаркозинатом натрия). 10 мкл раствора РНК использовали для определения качества и концентрации нуклеиновых кислот.T.emersonii strain CBS 393.64 was fermented under xylan-inducing conditions. At certain points in time, mycelium and culture supernatant were collected by filtration using Miracloth filtration wrap. The mycelium was washed well with demineralized water and squeezed into paper towels to remove excess water. The mycelium of selected times (based on measurements of cellulase in culture supernatants) was immediately frozen in liquid nitrogen and ground into a fine powder using a mortar and pestle. The resulting powder was transferred into a sterile 50 ml tube and weighed: for every 1-1.2 g of mycelium, 10 ml of TRIzol reagent (Gibco / BRL) was added (maximum 25 ml per tube). The mycelium powder was immediately dissolved by vigorous stirring (vortex, 1 min), followed by 5-min incubation at room temperature with periodic stirring. 0.2 (original TRIzol) of chloroform volume was added (therefore, 2 ml for every 10 ml of the originally used TRIzol), mixed by vigorous rotation and left at room temperature for 10 minutes. Subsequently, the mixture was centrifuged at 4 ° C, 6000 g for 30 minutes. The upper aqueous phase was transferred to a clean tube and all RNA was precipitated by adding 0.5 (starting TRIzol) volume of isopropyl alcohol (therefore, 5 ml of isopropyl alcohol for every 10 ml of TRIzol originally used). After 10 minutes of precipitation at room temperature, RNA was recovered by centrifugation for 30 minutes at 6000 g. After removal of the supernatant, the RNA pellet was washed with one volume of 70% ethanol. After ethanol was removed, the RNA pellet was air dried. The dried RNA pellet was dissolved in 3 ml of GTS buffer (100 mM Tris-Cl, pH 7.5, 4M guanidine thiocyanate, 0.5% sodium lauryl sarcosinate). 10 μl of RNA solution was used to determine the quality and concentration of nucleic acids.

Проводили Нозерн анализ3 и выделенную РНК в дальнейшем очищали.1,3 Для выделения мРНК использовали видоизмененный протокол (с использованием безнапорного потока вместо центрифугирования) PHARMACIA набора для очистки (Cat no. 27-9258-02).3 Для синтеза кДНК использовали STRATAGENE cDNA Synthesis KIT в соответствии с инструкциями производителя, за исключением ряда критериев оптимальности для использования векторов pGBFIN со значительными изменениями, как было описано ранее.3 Northern analysis 3 was performed and the isolated RNA was further purified. 1.3 A modified protocol (using pressureless flow instead of centrifugation) of the PHARMACIA purification kit (Cat no. 27-9258-02) was used to isolate mRNA. 3 For the synthesis of cDNA, STRATAGENE cDNA Synthesis KIT was used in accordance with the manufacturer's instructions, with the exception of a number of optimality criteria for using pGBFIN vectors with significant changes, as described previously. 3

Количество синтезированной кДНК оценивали ТСА преципитацией и впоследствии анализировали с помощью электрофореза в щелочном агарозном геле.3 The amount of synthesized cDNA was evaluated by TCA precipitation and subsequently analyzed by alkaline agarose gel electrophoresis. 3

ПРИМЕР 2: Получение библиотек кДНК из мРНК T. emersoniiEXAMPLE 2: Obtaining cDNA libraries from T. emersonii mRNA

Пул кДНК, полученный в Примере 1, затупляли, лигирован с адаптерами и расщеплен ферментом рестрикции.3 The cDNA pool obtained in Example 1 was blunted, ligated with adapters, and digested with restriction enzyme. 3

Клонирование кДНК в вектор экспрессии pGBFIN-113 требует присутствия сайта EcoRI на 5'- and сайта XhoI на 3'-конце кДНК. Следовательно, используемые праймерные олигонуклеотиды первой цепи и адаптерные последовательности (Pharmacia) были выбраны согласно предварительным условиям, установленным для вектора экспрессии.Cloning of cDNA into the pGBFIN-11 3 expression vector requires the presence of an EcoRI site at the 5 ′ and XhoI site at the 3 ′ end of the cDNA. Therefore, the primer first chain oligonucleotides used and the adapter sequences (Pharmacia) were selected according to the preconditions set for the expression vector.

Полученные кДНК разделяли фракционированием по размеру через SEPHAROSE CL-2B матрицу, исходя из размера, полученные индивидуальные пулы анализировали посредством неденатурирующего гель-электрофореза.3 Два пула кДНК, полученные путем отсеканий при 0,5 т.п.н. и 1,0 т.п.н. соответственно, были отобраны для конструирования библиотеки кДНК в pGBFIN-11. Для pGBFIN-11 готовили пул расщепленного по двум цепям (EcoRI-XhoI) pGBFIN-11 вектора (фоновое лигирование <1%). Отобранные пулы кДНК лигировали в pGBFIN-11 вектор и трансформировали в E.coli XL10-Gold бактериальные клетки для генерирования двух праймерных кДНК библиотек. Трансформационные частоты двух пулов были >1,0×106.The resulting cDNAs were separated by size fractionation through a SEPHAROSE CL-2B matrix, based on size, the individual pools obtained were analyzed by non-denaturing gel electrophoresis. 3 Two pools of cDNA obtained by clipping at 0.5 TPN and 1.0 kb respectively, were selected to construct a cDNA library in pGBFIN-11. For pGBFIN-11, a pool of two-chain split (EcoRI-XhoI) pGBFIN-11 vector was prepared (background ligation <1%). Selected cDNA pools were ligated into the pGBFIN-11 vector and bacterial cells were transformed into E. coli XL10-Gold to generate two primer cDNA libraries. The transformation frequencies of the two pools were> 1.0 × 10 6 .

Из фракции обеих E.coli библиотек кДНК случайным образом отбирали клоны и выделяли плазмидную ДНК. Анализ этой плазмидной ДНК показал, что обе библиотеки кДНК имели процентное содержание вставок между 90 и 95%.Clones were randomly selected from the fraction of both E. coli cDNA libraries and plasmid DNA was isolated. Analysis of this plasmid DNA showed that both cDNA libraries had a percentage insert between 90 and 95%.

Кроме того, colony lifts проводили из фракции библиотеки generated filters, впоследствии гибридизовали с геном T.emersonii gpdA, кодирующим ген глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы. Далее, выделяли плазмидную ДНК и посредством рестрикционного анализа было показано, что все плазмиды содержали единичные вставки в правильной ориентации. Секвенирование 5'-концов кДНК в пределах T.emersonii gpdA показало, что содержание плазмид составило >85% полной длины.In addition, colony lifts were carried out from the generated filters library fraction, subsequently hybridized with the T.emersonii gpdA gene encoding the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene. Next, plasmid DNA was isolated and, by restriction analysis, it was shown that all plasmids contained single inserts in the correct orientation. Sequencing of the 5 'ends of cDNA within T.emersonii gpdA showed that the plasmid content was> 85% of the total length.

ПРИМЕР 3: Трансформация экспрессирующей библиотеки в A.nigerEXAMPLE 3: Transformation of an Expression Library in A.niger

Из библиотеки кДНК E.coli выделяли ДНК, как описано ранее. Общую плазмидную ДНК расщепляли в течение 4 часов при 37°C с NotI для удаления плазмидных последовательностей, происходящих из E.coli. После очистки ДНК растворяли в стерильной деминерализованной воде.DNA was isolated from the E. coli cDNA library as previously described. Total plasmid DNA was digested for 4 hours at 37 ° C with NotI to remove plasmid sequences derived from E. coli. After purification, DNA was dissolved in sterile demineralized water.

Проводили3 множественные трансформации A.niger DS2978 с использованием от 1,5×107 до 3,0×107 протопластов и 10 мкг плазмидной ДНК на трансформацию. Трансформанты отбирали по наличию amdS маркера селекции путем выращивания на ацетамиде, как единственном источнике азота. Так как и amdS селектируемый маркер и экспрессирующая кассета кДНК присутствуют на интегрирующем фрагменте, выращивание на ацетамиде является указанием на наличие экспрессирующей кассеты кДНК. 3 multiple transformations of A.niger DS2978 were performed using from 1.5 × 10 7 to 3.0 × 10 7 protoplasts and 10 μg of plasmid DNA per transformation. Transformants were selected by the presence of an amdS selection marker by growing on acetamide as the sole nitrogen source. Since both the amdS selectable marker and the cDNA expression cassette are present on the integrating fragment, growth on acetamide is an indication of the presence of the cDNA expression cassette.

После приблизительно 7-10 дней инкубации при 30°C были очищены 10000 трансформантов: трансформанты Aspergillus niger были перенесены автоматизированно (FlexysTM colony picker automater) из трансформационных чашек на 96-луночные MTP делительные диски Master Plates (MPs), содержащих 150 мкл на лунку затвердевшей селективной среды (SM) (на 1000 мл: 0,52 г KCl, 1,52 г K2HPO4, 0,52 г MgSO4, 20 г глюкозы, 1 г ацетамида, 0,1 M MES буфера, 15 г агара, 1 мл раствора микроэлементов (содержащий на литр: 2,2 г ZnSO4/7H2О, 1.1 г H3BO3, 0,5 г FeSO4/7H2О, 0,17 г CoCl2/6H2O, 0,16 г CuSO4/5H2О, 0,15 г NaMoO4/2H2O, 5,0 г EDTA, pH 6,5) pH 5,5. Трансформантов выращивали на SM в течение 5 дней при 34°C. И генерированную таким образом группу MPs использовали для инокулирования MTPs для выращивания и последующего выявления фермента и дублирующие чашки (BPs) библиотеки кДНК хранили при -80°C.After approximately 7-10 days of incubation at 30 ° C, 10,000 transformants were purified: Aspergillus niger transformants were transferred automatically (Flexys colony picker automater) from the transformation plates to 96-well MTP Master Plates (MPs) containing 150 μl per well solidified selective medium (SM) (per 1000 ml: 0.52 g KCl, 1.52 g K 2 HPO 4 , 0.52 g MgSO 4 , 20 g glucose, 1 g acetamide, 0.1 M MES buffer, 15 g agar, 1 ml of a trace element solution (containing per liter: 2.2 g of ZnSO 4 / 7H 2 O, 1.1 g of H 3 BO 3 , 0.5 g of FeSO 4 / 7H 2 O, 0.17 g of CoCl 2 / 6H 2 O , 0.16g CuSO 4 / 5H 2 O, 0.15g NaMoO 4 / 2H 2 O, 5,0 g EDTA, pH 6,5) pH 5,5. Transformants growing and SM for 5 days at 34 ° C. And thus the generated group MPs was used to inoculate MTPs for cultivation and subsequent identification of enzyme and duplicate plates (BPs) cDNA library stored at -80 ° C.

ПРИМЕР 4: Анализ экспрессирующей библиотеки T.emersoniiEXAMPLE 4: Analysis of the expression library T.emersonii

5-дневные ростки MPs использовали в качестве реплицируемого контроля и реплики располагали на чашках со свежей селективной средой, содержащих 0,075% AZCL-ксилана (содержащий на литр: 0,52 г KCl, 1,52 г K2HPO4, 0,52 г MgSO4, 20 г глюкозы, 1 г ацетамида, 0,1 M MES буфера, 15 г агара, 1 мл раствора микроэлементов (на 1 литр: 2,2 г ZnSO4/7H2О, 1,1 г H3BO3, 0,5 г FeSO4/7H2О, 0,17 г CoCl2/6Н2О, 0,16 г CuSO4/5H2O, 0,15 г NaMoO4/2Н2О, 5,0 г EDTA, pH 6,5) pH 5,5, 0,75 г AZCL-ксилана (Megazyme, Australia).5-day-old sprouts of MPs were used as a replicated control and replicas were placed on plates with fresh selective medium containing 0.075% AZCL-xylan (containing per liter: 0.52 g KCl, 1.52 g K 2 HPO 4 , 0.52 g MgSO 4 , 20 g glucose, 1 g acetamide, 0.1 M MES buffer, 15 g agar, 1 ml trace element solution (per liter: 2.2 g ZnSO 4 / 7H 2 O, 1.1 g H 3 BO 3 0.5 g FeSO 4 / 7H 2 O, 0.17 g CoCl 2 / 6H 2 O, 0.16 g CuSO 4 / 5H 2 O, 0.15 g NaMoO 4 / 2H 2 O, 5.0 g EDTA , pH 6.5) pH 5.5, 0.75 g of AZCL-Xylan (Megazyme, Australia).

Однократно инокулированные чашки инкубировали при 34°C в течение 48 часов и затем в течение 6 часов при 65°C. Чашки просматривали до и после высокотемпературной инкубации. Позитивные колонии, проявляющие ксиланазную активность, показывали размытый голубой ореол.Once inoculated plates were incubated at 34 ° C for 48 hours and then for 6 hours at 65 ° C. Cups were viewed before and after high temperature incubation. Positive colonies exhibiting xylanase activity showed a blurred blue halo.

Позитивные ксиланазные клоны после первого отбора пересеивали на свежую среду SM и выращивали в течение 5 дней при температуре 34°C. Полученные таким образом контрольные чашки затем реплицировали на селективной среде и на среде, содержащей 0,075% (масс/об) AZCL-ксилана (Megazyme). AZCL-ксилановые чашки обрабатывали, как описано ранее.After the first selection, positive xylanase clones were seeded onto fresh SM medium and grown for 5 days at 34 ° C. The control plates thus obtained were then replicated on selective medium and on a medium containing 0.075% (w / v) AZCL-xylan (Megazyme). AZCL xylan plates were treated as previously described.

Чашки с SM инкубировали в течение 48 часов при 34°C и затем наполняли доверху агаром, содержащим ксилан овсяной шелухи (5 г агарозы, 0,5 г ксилана овсяной шелухи (Sigma ref: X0627)), приготовленного в 1 литре 50 мМ фосфатного буфера (pH 7). По затвердении верхнего слоя агара чашки помещали на 4 часа при 65°C. Для визуализации активности чашки окрашивали раствором Конго красного (10 г Конго красного на 1 литр фосфатного буфера pH 7,0) в течение 15 минут. Красящий раствор отбрасывали и чашки промывали 1 M NaCl. Этот этап промывки повторяли дважды. Позитивные колонии проявлялись образованием бледного ореола просветления на фоне (Конго) красного. В результате были обнаружены 9 ксиланаза позитивных клонов.SM dishes were incubated for 48 hours at 34 ° C and then top-filled with oat husk xylan (5 g agarose, 0.5 g oat husk xylan (Sigma ref: X0627)) prepared in 1 liter of 50 mM phosphate buffer (pH 7). Upon hardening of the top layer of agar, the plates were placed for 4 hours at 65 ° C. To visualize the activity, the plates were stained with a solution of Congo red (10 g Congo red per 1 liter of phosphate buffer pH 7.0) for 15 minutes. The staining solution was discarded and the plates were washed with 1 M NaCl. This washing step was repeated twice. Positive colonies showed the formation of a pale halo of enlightenment against a background of (Congo) red. As a result, 9 xylanase positive clones were detected.

Ксиланаза продуцирующие трансформанты Aspergillus, как определено в исследовании ксиланазы на чашках, выращивали в шейкере для ферментации3. Образцы среды получали через 5 дней ферментации и анализировали на ксиланазную активность следующим образом.Xylanase-producing Aspergillus transformants, as defined in the xylanase plate assay, were grown in a fermentation shaker 3 . Samples of the medium were obtained after 5 days of fermentation and analyzed for xylanase activity as follows.

Супернатант (предварительно разбавленный в случае необходимости) разбавляют 5 раз в 0,25 M ацетатно-натриевым буфером, pH 4,5. 20 мкл разбавленного супернатанта переносили на микротитратные чашки и добавляли 50 мкл субстрата (4% (масс/об) Remazol Brilliant Blue RBB-Xylan (растворенный при 70°C в деминерализованной воде) и тщательно перемешивали пипетированием вверх и вниз. Реакционную смесь инкубировали в течение 30 минут при комнатной температуре. Реакцию останавливали добавлением 200 мкл 96% этанола и инкубировали в течение 10 минут при комнатной температуре. После окончания реакции микротитратные чашки центрифугировали в течение 10 минут при 2500 rpm в центрифуге Beckman GPK при комнатной температуре. 100 мкл супернатанта переносили на новую микротитратную чашку и поглощение голубого цвета измеряли спектрофотометрически при 620 нм в Anthosreader (Proton and Wilton). Удельную активность вычисляют по калибровочной кривой с использованием ксиланазного стандарта, растворенного в 0,25 M ацетатнатриевом буфере pH 4,5.The supernatant (previously diluted if necessary) is diluted 5 times with 0.25 M sodium acetate buffer, pH 4.5. 20 μl of the diluted supernatant was transferred to microtiter plates and 50 μl of substrate (4% (w / v) Remazol Brilliant Blue RBB-Xylan (dissolved at 70 ° C. in demineralized water) was added and thoroughly mixed by pipetting up and down.The reaction mixture was incubated for 30 minutes at room temperature. The reaction was stopped by adding 200 μl of 96% ethanol and incubated for 10 minutes at room temperature. After completion of the reaction, the microtiter plates were centrifuged for 10 minutes at 2500 rpm in a Beckman GPK centrifuge at room temperature. 100 μl of the supernatant was transferred to a new microtiter plate and the absorbance of blue was measured spectrophotometrically at 620 nm in Anthosreader (Proton and Wilton). The specific activity was calculated by a calibration curve using a xylanase standard dissolved in 0.25 M acetate pH 4.5 buffer .

ПРИМЕР 5: Генетический анализ позитивных трансформантовEXAMPLE 5: Genetic analysis of positive transformants

Позитивные (повторно подтвержденные) трансформанты, определенные в примере 4, выращивали на жидкой среде, мицелий собирали и выделяли общую (хромосомную) ДНК с использованием Puregene Isolation System (Biozym B.V.) для выделения ДНК из нитчатых грибов. Выделение ДНК и очистку проводили с соответствии с протоколом поставщика, но немного измененным: повторили стадии 3 и 4 преципитации белка.The positive (re-confirmed) transformants defined in Example 4 were grown in liquid medium, the mycelium was collected and the total (chromosome) DNA was isolated using the Puregene Isolation System (Biozym B.V.) to isolate DNA from filamentous fungi. DNA isolation and purification was carried out in accordance with the supplier's protocol, but slightly modified: stages 3 and 4 of protein precipitation were repeated.

Хромосомную ДНК использовали в качестве контроля в ПЦР с использованием праймеров 12207 (SEQ ID No.4) и 11937 (SEQ ID No.3) для амплификации вставки (вставок), находящихся в экспрессирующей кассете интегрированных в хромосомную ДНК.Chromosomal DNA was used as a control in PCR using primers 12207 (SEQ ID No.4) and 11937 (SEQ ID No.3) for amplification of the insert (s) located in the expression cassette integrated into the chromosomal DNA.

Направление ПЦР на трансформанты проводили в соответствии с адаптированной версией известного протокола4 за исключением того, что полученный мицелий впоследствии обрабатывали GlucanexTM (Novo Nordisk) с концентрацией 5 мг/мл вместо NOVOzyme.PCR was directed to transformants in accordance with an adapted version of the known protocol 4 except that the resulting mycelium was subsequently treated with Glucanex (Novo Nordisk) at a concentration of 5 mg / ml instead of NOVOzyme.

ПЦР содержали буфер eLONGaseTM B (Life Technologies, Breda, The Netherlands), dNTPs (200 мкМ каждого), 1 мкл eLONGaseTM Enzyme Mix, 1-5 мкл контроля, и 10-30 пмоль каждого олиго, в конечном объеме 50 мкл. Оптимальные количества олиго определяли экспериментально для каждой полученной группы. В среднем использовали от 10 до 30 пмоль. Реакции проводили при следующих условиях цикла: 1×(2 мин) 94°C, 35×(1 мин 94°C, 1 мин 55°C, 6 мин 72°C), 1×(7 мин 72°C). Образцы помещали на агарозные гели для анализа продуктов ПЦР.PCRs contained eLONGase B buffer (Life Technologies, Breda, The Netherlands), dNTPs (200 μM each), 1 μl of eLONGase TM Enzyme Mix, 1-5 μl of control, and 10-30 pmol of each oligo, in a final volume of 50 μl. Optimal amounts of oligo were determined experimentally for each group obtained. On average, 10 to 30 pmol was used. The reactions were carried out under the following cycle conditions: 1 × (2 min) 94 ° C, 35 × (1 min 94 ° C, 1 min 55 ° C, 6 min 72 ° C), 1 × (7 min 72 ° C). Samples were placed on agarose gels for analysis of PCR products.

Полученный таким образом продукт ПЦР субклонировали в E.coli pcr2.1 клонирующий вектор (Invitrogen, согласно инструкциям поставщика), плазмиды pGBXEA-1. Штамм E.coli, принявший плазмиду pGBXEA-1, был депонирован в Centraal Bureau voor Schimmelcultures, Baarn, Нидерланды, под инвентарным номером CBS 102183.The PCR product thus obtained was subcloned into an E. coli pcr2.1 cloning vector (Invitrogen according to the supplier's instructions), plasmid pGBXEA-1. The E. coli strain that received the plasmid pGBXEA-1 was deposited with the Centraal Bureau voor Schimmelcultures, Baarn, the Netherlands, under accession number CBS 102183.

Субклонированный продукт ПЦР секвенировали. Полученная в результате нуклеотидная последовательность кодирующей области изображена в SEQ ID No.1 и выведенная аминокислотная последовательность белка в SEQ ID No.2. Этот белок был назван XEA.The subcloned PCR product was sequenced. The resulting nucleotide sequence of the coding region is depicted in SEQ ID No.1 and the deduced amino acid sequence of the protein in SEQ ID No.2. This protein was called XEA.

ПРИМЕР 6: Характеристика ксиланазы Talaroymyces emersoniiEXAMPLE 6: Characterization of xylanase Talaroymyces emersonii

Определение эндоксиланазной единицы (EXU) для данного описания.The definition of endoxylanase unit (EXU) for this description.

Единицу ксиланазной активности (EXU) определяют как количество фермента (endoI эндо-1,4-β-ксиланаза из Asp.niger31), которое высвобождает 4,53 мкмоль восстанавливающихся сахаров (измененное как ксилозные эквиваленты) в минуту в условиях исследования. Условия исследования включают в себя:A xylanase activity unit (EXU) is defined as the amount of an enzyme (endoI endo-1,4-β-xylanase from Asp.niger 31 ) that releases 4.53 μmol of recovered sugars (changed as xylose equivalents) per minute under study conditions. Research conditions include:

5 мг/мл арабиноксилана из пшеничной муки (Megazyme, Australia, 2/11 Ponderosa Parade, Warriewood NSW 2101) в 100 мМ цитратнатриевом буфере (pH 3,5), температура 40°C, при продолжительности реакции 60 минут. Реакции останавливали добавлением 1 M NaOH. Определение проводили колориметрически при 420 нм после инкубации образцов с Fe-III-гексацианидом в течение 15 минут в кипящей воде. Гексацианоферратный реактив готовили растворением 1,17 г KFe(CN) и 19,5 г безводного карбоната натрия в 1 литре воды.5 mg / ml arabinoxylan from wheat flour (Megazyme, Australia, 2/11 Ponderosa Parade, Warriewood NSW 2101) in 100 mM citrate buffer (pH 3.5), temperature 40 ° C, with a reaction time of 60 minutes. Reactions were stopped by the addition of 1 M NaOH. The determination was carried out colorimetrically at 420 nm after incubation of the samples with Fe-III-hexacyanide for 15 minutes in boiling water. Hexacyanoferrate reagent was prepared by dissolving 1.17 g of KFe (CN) and 19.5 g of anhydrous sodium carbonate in 1 liter of water.

Вискозиметрическое исследованиеViscometric examination

В дополнение к вышеуказанному абсолютному определению активности ксиланазы могут быть использованы соответствующие способы, которые применяют для снижения вязкости раствора арабиноксилана пшеницы (Megazyme, Australia, 2/11 Ponderosa Parade, Warriewood NSW 2101) при добавлении определенного количества фермента. Арабиноксилан пшеницы растворяли в 0,425 M цитратнатриевом буфере (pH 3,5) до концентрации 8,3 мг/мл. Субстрат инкубировали при 55°C в течение 10 минут. Затем добавляли небольшое количество фермента (в интервале 0,01-0,05 единиц/мл) и проводили реакцию. После 60 минут продолжительности реакции определяли вязкость образца по сравнению с соответствующим образцом, который инкубировали с эндоксиланазным стандартом Aspergillus niger31 известной ЭКЕ активностью. Абсолютные активности в ЭКЕ для стандарта определяли методом восстанавливающихся сахаров с использованием Fe-III-гексацианида, как описано выше. Вязкость определяли вручную с использованием аппарата падения вязкой капли Haake.In addition to the above absolute determination of xylanase activity, appropriate methods can be used that are used to lower the viscosity of wheat arabinoxylan solution (Megazyme, Australia, 2/11 Ponderosa Parade, Warriewood NSW 2101) by adding a certain amount of enzyme. Wheat arabinoxylan was dissolved in 0.425 M citrate buffer (pH 3.5) to a concentration of 8.3 mg / ml. The substrate was incubated at 55 ° C for 10 minutes. Then a small amount of the enzyme was added (in the range of 0.01-0.05 units / ml) and the reaction was carried out. After 60 minutes of reaction time, the viscosity of the sample was determined compared to the corresponding sample, which was incubated with the Aspergillus niger 31 endoxylanase standard of known ECE activity. The absolute activity in ECE for the standard was determined by the method of reducing sugars using Fe-III-hexacyanide, as described above. Viscosity was determined manually using a Haake viscous drop apparatus.

Анализ активности восстанавливающихся сахаровAnalysis of the activity of reducing sugars

Ферментативную активность согласно XPU определению измеряли путем определения восстанавливающихся сахаров с использованием гидразида 4-гидроксибензойной кислоты (PAHBAH). Одна XPU активности определена как количество фермента, требуемого для высвобождения одного мкмоль восстанавливающихся сахаров, образующихся в минуту из арабиноксилана пшеницы при рН 5,0 и 60°C в течение 15 минут, с использованием калибровочной кривой D(+)ксилозы. Это модифицированное известное исследование32 проводят с реактивом PAHBAH следующим образом: 0,05 M трицитрата натрия, 0,1 M Na2SO3, 0,02 M CaCl2, 0,5 M NaOH и 0,1 M гидразида п-гидроксибензойной кислоты (PAHBAH). Конечный рН составил 12. Реактив, содержащий PAHBAH в щелочном растворе, хранили при комнатной температуре, использовали в течение одного дня. Поглощение измеряли при 420 нм. Контроль готовили добавлением 100 мкл 0,1 М ацетатнатриевого буфера вместо раствора фермента. Активность ксиланазы исследовали смешиванием 100 мкл (разбавленного) раствора фермента с 400 мкл 0,35% арабиноксилана пшеницы (Megazyme) в 0,1 M ацетатнатриевом буфере (pH 5,0). Пробирки Эппендорф с субстратом предварительно инкубировали в течение 5 минут при 60°C. Реакцию запускают добавлением раствора фермента. Через 15 минут добавление 1,0 мл PAHBAH-реактива заканчивает реакцию. Пробирки Эппендорф нагревали в течение 5 минут при 100°C и затем охлаждали на льду. Образцы центрифугировали при соответствующей скорости для осаждения любых твердых материалов, например 1 минуту при полной скорости в Beckman Microfuge E. Поглощение измеряли при 420 нм. Контроль готовили добавлением 100 мкл вместо раствора фермента. Интервал измерения составляет 0,01-0,1 XPU/мл.Enzymatic activity according to XPU determination was measured by determining reducing sugars using 4-hydroxybenzoic acid hydrazide (PAHBAH). One XPU activity is defined as the amount of enzyme required to release one μmol of reducing sugars generated per minute from wheat arabinoxylan at pH 5.0 and 60 ° C for 15 minutes using the D (+) xylose calibration curve. This modified known study 32 is carried out with PAHBAH reagent as follows: 0.05 M sodium tricitrate, 0.1 M Na 2 SO 3 , 0.02 M CaCl 2 , 0.5 M NaOH and 0.1 M p-hydroxybenzoic acid hydrazide (PAHBAH). The final pH was 12. A reagent containing PAHBAH in an alkaline solution was stored at room temperature, used for one day. The absorption was measured at 420 nm. The control was prepared by adding 100 μl of 0.1 M sodium acetate buffer instead of the enzyme solution. Xylanase activity was investigated by mixing 100 μl of a (diluted) enzyme solution with 400 μl of 0.35% wheat arabinoxylan (Megazyme) in 0.1 M acetate-sodium buffer (pH 5.0). Eppendorf tubes with substrate were preincubated for 5 minutes at 60 ° C. The reaction is started by adding an enzyme solution. After 15 minutes, the addition of 1.0 ml of PAHBAH reagent completes the reaction. Eppendorf tubes were heated for 5 minutes at 100 ° C and then cooled on ice. Samples were centrifuged at the appropriate speed to precipitate any solid materials, for example 1 minute at full speed in a Beckman Microfuge E. Absorption was measured at 420 nm. The control was prepared by adding 100 μl instead of the enzyme solution. The measurement interval is 0.01-0.1 XPU / ml.

Очистка ксиланазыXylanase Purification

10,45 г сульфата аммония добавляли к 43 мл свободного от клеток бульона и доставляли на Ethyl SepharoseTM колонку с использованием Äkta explorer 100 (Pharmacia Biotech) Column: 15 ETH Source (code 17-0146-01, Pharmacia Biotech) (D=1,6 см, l=4,8 см, V=9,6 мл). Колонку уравновешивали 100 мМ ацетатом натрия и 40% насыщенным сульфатом аммония рН 5,0. Элюцию проводили линейным градиентом, сводящимся к 100 мМ ацетата натрия (рН 5,0) в 20 объемах колонки. Размер фракции: 5 мл. Скорость потока: 10 мл/минуту. Наблюдаемые длины волн: 280, 254, 214 нм. Фракции проверяли на ксиланазу и анализировали на ВЭЖХ - по размеру молекул (SEC).10.45 g of ammonium sulfate was added to 43 ml of cell-free broth and delivered to an Ethyl Sepharose TM column using a Äkta explorer 100 (Pharmacia Biotech) Column: 15 ETH Source (code 17-0146-01, Pharmacia Biotech) (D = 1 6 cm, l = 4.8 cm, V = 9.6 ml). The column was equilibrated with 100 mM sodium acetate and 40% saturated ammonium sulfate pH 5.0. Elution was carried out by a linear gradient, which was reduced to 100 mM sodium acetate (pH 5.0) in 20 column volumes. Fraction Size: 5 ml. Flow rate: 10 ml / min. Observed wavelengths: 280, 254, 214 nm. Fractions were checked for xylanase and analyzed by HPLC - by molecular size (SEC).

Наиболее чистые фракции ксиланазы добавляли к Сефакрил S200 колонке согласно следующим условиям. Оборудование Äkta explorer 100 (Pharmacia Biotech). Колонка: HiPrep 16/60 Sephacryl S200 HR (Pharmacia Biotech). Уравновешивание и элюцию проводили 100 мМ ацетатом натрия (pH 5,0). Скорость потока: 1 мл/мин. Размер фракции 4 мл. Наблюдаемые длины волн: 280, 254, 214 нм. Чистоту элюентных фракций анализировали ВЭЖХ-SEC, SDS-ПАГЭ и простым ПАГЭ.The purest xylanase fractions were added to the Sephacryl S200 column according to the following conditions. Equipment Äkta explorer 100 (Pharmacia Biotech). Column: HiPrep 16/60 Sephacryl S200 HR (Pharmacia Biotech). Balancing and elution was performed with 100 mM sodium acetate (pH 5.0). Flow rate: 1 ml / min. The fraction size is 4 ml. Observed wavelengths: 280, 254, 214 nm. The purity of the eluent fractions was analyzed by HPLC-SEC, SDS-PAGE and simple PAGE.

Концентрация белкаProtein concentration

Концентрацию белка определяли измерением OD280. (Зрелая) ксиланаза из T.emersonii содержит 11 Trp остатков (положения 72, 108, 115, 121, 148, 300, 302, 308, 322, 377 и 385) и 23 Tyr остатка (положения 36, 51, 109, 141, 146, 161, 167, 169, 174, 192, 193, 196, 200, 218, 281, 306, 316, 326, 332, 348, 395, 403 и 404). Вычисленный коэффициент молярной экстинкции составил 89530 M-1·см-1. Молекулярная масса составила 41,637 г/моль. OD280 для 1 мг/мл XEA составил 2,15.Protein concentration was determined by measuring OD280. The (mature) xylanase from T. emersonii contains 11 Trp residues (positions 72, 108, 115, 121, 148, 300, 302, 308, 322, 377 and 385) and 23 Tyr residues (positions 36, 51, 109, 141, 146, 161, 167, 169, 174, 192, 193, 196, 200, 218, 281, 306, 316, 326, 332, 348, 395, 403 and 404). The calculated molar extinction coefficient was 89530 M -1 · cm -1 . The molecular weight was 41.637 g / mol. OD280 for 1 mg / ml XEA was 2.15.

Удельная активность ксиланазы из T.emersonii (XEA)The specific activity of xylanase from T. emersonii (XEA)

Удельную активность определяли с использованием PAHBAH метода восстанавливающихся сахаров при 40°C и 60°C. Удельная активность ксиланазы для XEA составила 150 XPU и 500 XPU при указанных двух температурах соответственно (таблица 11). Концентрацию белка определяли путем анализа ОП 280.Specific activity was determined using the PAHBAH method of reducing sugars at 40 ° C and 60 ° C. The specific xylanase activity for XEA was 150 XPU and 500 XPU at the indicated two temperatures, respectively (table 11). Protein concentration was determined by analysis of OD 280.

Таблица 11Table 11 Температура (°C)Temperature (° C) Удельная активность (XPU/мг)Specific Activity (XPU / mg) 4040 150150 6060 500500

N-концевая последовательностьN-terminal sequence

Обнаружили, что N-концевая аминокислотная последовательность очищенной зрелой XEA представляет собой:Found that the N-terminal amino acid sequence of purified mature XEA is:

Ala-Gly-Leu-Asn-Thr-Ala (в зрелой последовательности первый остаток Ala представляет собой Ala23 в SEQ ID No.2).Ala-Gly-Leu-Asn-Thr-Ala (in the mature sequence, the first Ala residue is Ala 23 in SEQ ID No.2).

Изоэлектрическая точка (ИЭТ)Isoelectric point (IET)

Оборудование: Phast system (Pharmacia Biotech), IEF 3-9 Phastgels (Pharmacia Biotech). Гели пропускали и окрашивали (кумасси) в соответствии со стандартными протоколами Phast system, предоставляемыми производителями. ИЭТ, определенная изоэлектрофокусированием, с использованием PhastGel IEF3-9 составила примерно 3,3.Equipment: Phast system (Pharmacia Biotech), IEF 3-9 Phastgels (Pharmacia Biotech). Gels were passed and stained (Coomassie) in accordance with standard Phast system protocols provided by manufacturers. The IET determined by isoelectric focusing using PhastGel IEF3-9 was approximately 3.3.

Молекулярная массаMolecular mass

SDS-PAGE электорофорез проводили с использованием Phast system (Pharmacia Biotech), Phastgels (Pharmacia Biotech), SDS-буферных полос/нативных буферных полос (Pharmacia Biotech).SDS-PAGE electrophoresis was performed using the Phast system (Pharmacia Biotech), Phastgels (Pharmacia Biotech), SDS buffer strips / native buffer strips (Pharmacia Biotech).

Обработка образцов: один объем буфера (500 мМ Трис-HCl pH 6,8, 10% SDS, 0,1% бромофенольный синий) смешивали с 4 объемами образца и кипятили в течение 3 минут. Гели пропускали и окрашивали (кумасси или серебро) в соответствии со стандартными методами Phast system. Молекулярный вес на основании SDS-PAGE с использованием маркеров молекулярного веса (Pharmacia) составил примерно 63 кД. Молекулярная масса, вычисленная на основании аминокислотного состава, составила 41637 Дальтон.Sample processing: one volume of buffer (500 mM Tris-HCl pH 6.8, 10% SDS, 0.1% bromophenol blue) was mixed with 4 volumes of the sample and boiled for 3 minutes. The gels were passed and stained (Coomassie or silver) in accordance with standard Phast system methods. The molecular weight based on SDS-PAGE using molecular weight markers (Pharmacia) was approximately 63 kD. The molecular weight calculated on the basis of the amino acid composition was 41,637 Daltons.

Кроме того, молекулярную массу определяли проникающей гель- хроматографией с использованием стандартов молекулярной массы для гель-фильтрации (BIORAD, cat. no.151-1901). Молекулярная масса, определенная посредством высокоэффективной-SEC, составила 42 кД. (HP-SEC проводили с использованием TSK G3000SW (cat. no 05103, Toso Haas) колонка. Образцы элюировали в 0,1 М фосфате натрия (pH 7) при 1 мл/мин при комнатной температуре. Определение выполняли при 280 нм). Высокая молекулярная масса, как наблюдали по SDS-PAGE, кажется завышенной. Вероятной причиной этого является гликозилирование ксиланазы.In addition, molecular weight was determined by permeation gel chromatography using molecular weight standards for gel filtration (BIORAD, cat. No.151-1901). The molecular weight determined by high-performance SEC was 42 kD. (HP-SEC was performed using a TSK G3000SW (cat. No 05103, Toso Haas) column. Samples were eluted in 0.1 M sodium phosphate (pH 7) at 1 ml / min at room temperature. Determination was performed at 280 nm). The high molecular weight, as observed by SDS-PAGE, seems overpriced. A likely cause of this is glycosylation of xylanase.

ДегликозилированиеDeglycosylation

5 мкл очищенного фермента (ca. 5 мг/мл) смешивали с 20 мкл 0,5% SDS и 25 мкл 1% меркаптоэтанола. Смесь кипятили в течение 4 минут. После охлаждения добавляли 20 мкл N-гликозидазы F (500 U/мл) и 20 мкл 3% Тритона Х-100 в 1 М фосфатнатриевом буфере (pH 7,0). Затем инкубировали в течение ночи при 37°C и дегликозилирование анализировали посредством SDS-PAGE. Аминокислотная последовательность предлагает 2 сайта гликозилирования (Asn56 и Asn123, см. SEQ ID No.2).5 μl of purified enzyme (ca. 5 mg / ml) was mixed with 20 μl of 0.5% SDS and 25 μl of 1% mercaptoethanol. The mixture was boiled for 4 minutes. After cooling, 20 μl of N-glycosidase F (500 U / ml) and 20 μl of 3% Triton X-100 in 1 M phosphate-sodium buffer (pH 7.0) were added. It was then incubated overnight at 37 ° C and deglycosylation was analyzed by SDS-PAGE. The amino acid sequence offers 2 glycosylation sites (Asn 56 and Asn 123 , see SEQ ID No.2).

SDS-PAGE показывает, что N-гликозидаза F, обработанная ксиланазой, перемещается далее, и молекулярная масса является ниже, чем у необработанной или предварительно обработанной (прокипяченной с SDS и β-меркаптоэтанолом) ксиланазы. Таким образом, неожиданно высокая молекулярная масса, наблюдаемая при SDS-PAGE, возможно, вызвана гликозилированием.SDS-PAGE shows that xylanase-treated N-glycosidase F moves further and the molecular weight is lower than that of untreated or pre-treated (boiled with SDS and β-mercaptoethanol) xylanase. Thus, the unexpectedly high molecular weight observed with SDS-PAGE is possibly due to glycosylation.

pH- и температурный профильpH and temperature profile

Бесклеточный бульон анализировали на ксиланазную активность при различных рН и температурах. Ксиланазную активность анализировали методом восстанавливающихся сахаров с использованием PAHBAH при pH 4 при различных температурах (см. таблицу 1A) или при 60°C при различных рН (таблица 1B). Таблица 1А показывает, что температурный оптимум XEA составляет примерно 80°C. Таблица 1 В показывает, что оптимум рН XEA находится между pH 4 и pH 5 (представлены 2 колонки цифр, поскольку эксперименты проводили дважды).Cell-free broth was analyzed for xylanase activity at various pH and temperatures. Xylanase activity was analyzed by the method of reducing sugars using PAHBAH at pH 4 at various temperatures (see table 1A) or at 60 ° C at different pH (table 1B). Table 1A shows that the temperature optimum of XEA is approximately 80 ° C. Table 1B shows that the optimum pH of XEA is between pH 4 and pH 5 (2 columns of numbers are shown since experiments were performed twice).

Таблица 1A
Температурная зависимость ксиланазы
Table 1A
Temperature dependence of xylanase
Температура
(°C)
Temperature
(° C)
Активность (мкМ ксилозы/15 мин)Activity (μM xylose / 15 min) Относительная
активность (%)
Relative
activity (%)
30thirty 20-3020-30 1010 4040 40-5040-50 1919 50fifty 90-10090-100 4040 6060 120-130120-130 5252 7070 195-205195-205 8383 8080 235-245235-245 100one hundred 9090 65-7565-75 2929th

Таблица 1B
pH зависимость
Table 1B
pH dependence
рНpH Активность
(мкМ ксилозы/15 мин)
Activity
(μM xylose / 15 min)
Активность
(мкМ ксилозы/15 мин)
Activity
(μM xylose / 15 min)
3,03.0 118,1118.1 123,4123,4 3,53,5 141,8141.8 127,8127.8 4,04.0 145,2145.2 148,3148.3 4,54,5 140,8140.8 149,1149.1 5,05,0 117,9117.9 124,8124.8 5,55.5 91,791.7 99,199.1 6,06.0 57,357.3 60,160.1

ТермостабильностьThermal stability

Дифференциальный сканирующий калориметрический (ДСК) анализ температуры разворачиванияDifferential Scanning Calorimetric (DSC) scan temperature analysis

Температуру разворачивания XEA определяли с использованием ДСК. Использованные условия измерения были с ацетатом натрия (pH 5), 2-4 мг/мл и скорость нагревания 2,5°C/мин. Обнаружили, что температура разворачивания (Td) XEA составляет 80,1°C.The XEA sweep temperature was determined using DSC. The measurement conditions used were with sodium acetate (pH 5), 2-4 mg / ml and a heating rate of 2.5 ° C / min. Found that the deployment temperature (Td) of XEA is 80.1 ° C.

Измерение T50T50 measurement

T50 представляет собой температуру, при которой остается 50% остаточная активность после 20 минут инкубации и, таким образом, это измерение на термостабильность. T50 инкубации проводили следующим образом. Образец ксиланазы разводили так, что конечная концентрация ксиланазы находилась в пределах измеряемого интервала для PAHBAH теста (XPU единицы). Затем образец разводили 0,1 М ацетатнатриевым буфером (pH 5,0), содержащим 1 мг/мл БСА во избежание неспецифического связывания и денатурации на поверхности пробирок. Буфер предварительно нагревали при 60, 70, 80, 85 и 90°C в термомиксерах в течение 5 минут и затем добавляли ксиланазу. Образцы нагревали в течение 20 минут и охлаждали на льду. Активность измеряли с использованием PAHBAH теста.T50 is the temperature at which 50% residual activity remains after 20 minutes of incubation and, thus, this is a measurement of thermal stability. T50 incubations were performed as follows. The xylanase sample was diluted so that the final xylanase concentration was within the measurement range for the PAHBAH test (XPU units). The sample was then diluted with 0.1 M acetate-sodium buffer (pH 5.0) containing 1 mg / ml BSA to avoid nonspecific binding and denaturation on the surface of the tubes. The buffer was preheated at 60, 70, 80, 85, and 90 ° C in thermal mixers for 5 minutes and then xylanase was added. Samples were heated for 20 minutes and cooled on ice. Activity was measured using the PAHBAH test.

В таблице 2 показано процентное соотношение остаточной активности по отношению с неинкубированным контролем после 20 минут инкубации при данной температуре. Из этой таблицы может быть получена T50: она составила 82°C.Table 2 shows the percentage of residual activity relative to unincubated control after 20 minutes of incubation at this temperature. T50 can be obtained from this table: it was 82 ° C.

Таблица 2
Термостабильность XEA ксиланазы
table 2
Thermostability of XEA Xylanase
Температура (°C)Temperature (° C) Остаточная активность (%)Residual Activity (%) 4040 100one hundred 50fifty 104104 6060 103103 7070 9999 7575 9090 8080 8585 8585 88 9090 1one

Кроме того, значения T50 измерили при различных рН и в присутствии EDTA. Результаты представлены в таблице 3.In addition, T50 values were measured at various pH and in the presence of EDTA. The results are presented in table 3.

Таблица 3
Установление влияния pH ионов металла на стабильность XEA
Table 3
Establishing the effect of pH of metal ions on XEA stability
pHpH T50 (°C)T50 (° C) 33 7373 3,53,5 7777 4four 8080 4,54,5 8080 55 8181 5 (+EDTA)5 (+ EDTA) 8181 66 7575 71 7 1 <72<72 81 8 1 <72<72 1 pH 7 и 8: слишком незначительное число результатов обработки данных в области низкой температуры 1 pH 7 and 8: Too few low-temperature data processing results

XEA является наиболее стабильной в области рН от рН 4 до рН 5. Ниже pH 3,5 и выше pH 5,5 термостабильность начинает ухудшаться, но остается значительно лучше, чем у большинства известных в настоящее время грибных ксиланаз. Присутствие EDTA не влияет на T50. Это означает, что стабильность XEA независима от положительных ионов металлов, которые комплексованы EDTA.XEA is the most stable in the pH range from pH 4 to pH 5. Below pH 3.5 and above pH 5.5, thermal stability begins to deteriorate, but remains much better than most currently known fungal xylanases. The presence of EDTA does not affect the T50. This means that the stability of XEA is independent of the positive metal ions that are complexed by EDTA.

ПРИМЕР 7: Применение Talaromyces ксиланазы (XEA) при кормлении животныхEXAMPLE 7: Use of Talaromyces Xylanase (XEA) in Animal Feeding

Испытание проводили с использованием самцов бройлеров (Cobb). С 1-дневного до 5-дневного возраста их держали в небольших загонах и предлагали коммерческий корм бройлер-стартер. В возрасте 5 дней животных случайным образом распределяли по 54 клеткам на основании их индивидуального веса. В одну клетку поселили 15 бройлеров с 5-19-дневного возраста. На 19 день количество животных в одной клетке уменьшили до 12. Шесть клеток выделили на один режим. С этого момента клетка представляет собой экспериментальную единицу, это означает, что было 6 повторений на один режим.The test was performed using male broilers (Cobb). From 1 day to 5 days of age, they were kept in small pens and offered commercial feed for the broiler starter. At the age of 5 days, animals were randomly assigned to 54 cells based on their individual weight. 15 broilers from 5-19 days of age were placed in one cage. On day 19, the number of animals in one cage was reduced to 12. Six cells were allocated to one mode. From this moment on, the cell is an experimental unit, which means that there were 6 repetitions per mode.

Клетки устанавливали в искусственно отапливаемом, освещенном и проветриваемом бройлерном жилище с использованием трехзвенной системы клеток. Каждая клетка имела площадь 0,98 м2, проволочный пол. Помещение было освещено 24 часа/день, но интенсивность света постепенно снижали в процессе испытания. Также постепенно снижали температуру: с 28°C на протяжении первой недели до 23°C во время последней недели. Влажность во время исследования поддерживали приблизительно при 60%. Животных вакцинировали в соответствии с обычной программой вакцинации против инфекционного бронхита и заболевания Нью Кастла.Cells were set up in an artificially heated, lit and ventilated broiler house using a three-link cell system. Each cell had an area of 0.98 m 2 , wire floor. The room was lit 24 hours / day, but the light intensity was gradually reduced during the test. The temperature was also gradually reduced: from 28 ° C during the first week to 23 ° C during the last week. Humidity during the study was maintained at approximately 60%. Animals were vaccinated according to the routine vaccination program against infectious bronchitis and New Castle disease.

В испытание было включено девять режимов. К корму, основанному на пшенице (см. таблицу 4), фермент не добавляли (контроль), или добавляли количество, равное приблизительно 2500, 5000, 10000 или 25000 EXU/кг корма либо эндоксиланазы Talaromyces (XEA), либо эндоксиланазы Aspergillus niger (EndoI, эндо-1,4-β-эндоксиланазы31, коммерчески доступной из DSM N.V., Agri Ingredients, Delft, Нидерланды) в качестве контроля. Ферменты добавляли в корм в виде гранулированного продукта, который подмешивали в заранее приготовленную смесь до смешивания ее с кормом. Корма предлагали животным ad libitum в виде шариков. В процессе изготовления шариков температура шариков не превышала приблизительно 70°C. Воду также не ограничивали.The test included nine modes. No enzyme was added to the wheat-based feed (see table 4) (control), or an amount of approximately 2500, 5000, 10000 or 25000 EXU / kg of feed or Talaromyces endoxylanase (XEA) or Aspergillus niger endoxylanase (EndoI) was added. , endo-1,4-β-endoxylanase 31 , commercially available from DSM NV, Agri Ingredients, Delft, Netherlands) as a control. Enzymes were added to the feed in the form of a granular product, which was mixed into a pre-prepared mixture until it was mixed with the feed. Feed was offered to animals ad libitum in the form of balls. During the manufacture of the balls, the temperature of the balls did not exceed approximately 70 ° C. Water was also not limited.

Прирост массы тела (ПМТ) и коэффициент переработки корма (КПК) определяли в течение периода с 5-19-дневного возраста до 5-33-дневного возраста. The increase in body weight (PMT) and the coefficient of feed processing (CPC) were determined during the period from 5-19 days of age to 5-33 days of age.

Таблица 4
Кормовая композиция и содержание основных питательных веществ
Table 4
Feed composition and essential nutrient content
ИнгредиентIngredient Содержание (%)Content (%) Пшеница Wheat 50,050,0 Рожь Rye 10,010.0 Соевая мукаSoya flour 20,020,0 Необезжиренные соевые бобы (подсушенные)Fat-free soybeans (dried) 1,51,5 Маниока Cassava 1,691,69 Мясо и костная мукаMeat and bone meal 5,55.5 Рыбная мукаFish flour 2,02.0 Смешанный животный жирMixed animal fat 6,06.0 Минеральная и витаминная смесь* Mineral and Vitamin Blend * 1,01,0 Известняк Limestone 0,850.85 Монофосфат кальция Calcium monophosphate 0,750.75 СольSalt 0,30.3 L-лизин.HClL-lysine.HCl 0,160.16 DL-метионинDL-methionine 0,220.22 L-треонинL-threonine 0,030,03 MEбройлеров (MJ/кг)ME broilers (MJ / kg) 12,012.0 Неочищенный белок (%)Crude protein (%) 21,421,4 Неочищенный жир (%)Crude fat (%) 8,58.5 Легкоусвояемый лизин (%)Easily digestible lysine (%) 1,061.06 Легкоусвояемый метионин+цистеин (%)Easily digestible methionine + cysteine (%) 0,780.78 * Пища содержала уровни витаминов и микропримеси минералов, как принято в Нидерландах. К пище не добавляли ни антибиотиков, ни кокцидиостатиков. * The food contained levels of vitamins and trace minerals, as is customary in the Netherlands. Neither antibiotics nor coccidiostatics were added to the food.

Результаты этого испытания представлены в таблице 5, которая показывает средний ПМТ и КПК бройлеров в двух периодах. Ферментные добавки показаны в активных единицах (EXU). Так как возрастает ПМТ, то КПК снижается, поскольку КПК представляет собой количество корма (г), необходимое для прироста. The results of this test are presented in table 5, which shows the average PMT and PDA of broilers in two periods. Enzyme supplements are shown in active units (EXU). As the PMT increases, the CPC decreases, since the CPC is the amount of feed (g) needed for growth.

Таблица 5Table 5 ПМТ (г/птица)PMT (g / bird) КПК(г/г)PDA (g / g) 5-19 дней5-19 days 5-33 дня5-33 days 5-19 дней5-19 days 5-33 дня5-33 days КонтрольThe control 647647 16651665 1,4861,486 1,7491,749 Talaromyces (XEA, по изобретению)Talaromyces (XEA, according to the invention) +2500 EXU/кг+2500 EXU / kg 668668 16961696 1,4471,447 1,6661,666 +5000 EXU/кг+5000 EXU / kg 683683 17571757 1,4191,419 1,6471,647 +10000 EXU/кг+10000 EXU / kg 662662 17361736 1,4441,444 1,6731,673 +25000 EXU/кг+25000 EXU / kg 676676 17311731 1,4291,429 1,6561,656 Aspergillus niger EndoI (для сравнения)Aspergillus niger EndoI (for comparison) +2500 EXU/кг+2500 EXU / kg 682682 17421742 1,4401,440 1,6591,659 +5000 EXU/кг+5000 EXU / kg 682682 17301730 1,4581,458 1,7041,704 +10000 EXU/кг+10000 EXU / kg 672672 16861686 1,4171,417 1,6621,662 +25000 EXU/кг+25000 EXU / kg 696696 17431743 1,4661,466 1,6851,685

В обоих случаях прирост и КПК значительно улучшились (P<0,05) для кормов, содержащих ферменты, в обоих случаях после 14 дней экспериментального периода, как и после всего экспериментального периода. Наблюдались незначительные различия между различными дозами, но XEA фермента была такой хорошей (если не лучше чем) коммерчески доступного фермента.In both cases, the growth and CPC significantly improved (P <0.05) for feed containing enzymes, in both cases after 14 days of the experimental period, as well as after the entire experimental period. There were slight differences between the different doses, but the XEA enzyme was such a good (if not better than) commercially available enzyme.

ПРИМЕР 8: Хлебопекарная характеристика эндоксиланазы Talaromyces emersonii (XEA)EXAMPLE 8: Bakery Characterization of Talaromyces emersonii Endoxylanase (XEA)

Получение формованного хлеба в стандартном хлебопекарном процессе осуществляли смешиванием 3500 г пшеничной муки (смесь пшеничной муки 80% Колибри и 20% Ибис (Meneba, Голландия) примерно при 21°C), 77 г прессованных дрожжей (Konings), 70 г соли, 25 ppm аскорбиновой кислоты, 10 ppm грибной α-амилазы FermizymeTMР200, (DSM N.V., Bakery Ingredients, Delft, Нидерланды) и различных количеств эндоксиланазного ХЕА фермента и 203 мл воды (8-15°C) в спиральном миксере (Hobart) в течение 2 минут (на 1 скорости) и в течение 6 минут (на 2 скорости) с расходом энергии 125 Втч (Ватт-часов). Температура теста составила 28°C. Пригодность теста к обработке машинным способом определялась вручную квалифицированным пекарем.Molded bread was prepared in a standard baking process by mixing 3500 g of wheat flour (a mixture of wheat flour 80% Hummingbird and 20% Ibis (Meneba, Holland) at about 21 ° C), 77 g of pressed yeast (Konings), 70 g of salt, 25 ppm ascorbic acid, 10 ppm Fermizyme P 200 fungal α-amylase, (DSM NV, Bakery Ingredients, Delft, Netherlands) and various amounts of endoxylanase XEA enzyme and 203 ml of water (8-15 ° C) in a spiral mixer (Hobart) for 2 minutes (at 1 speed) and for 6 minutes (at 2 speeds) with an energy consumption of 125 Wh (Watt-hours). The test temperature was 28 ° C. The suitability of the test for processing by machine was determined manually by a qualified baker.

Непосредственно после перемешивания тесто разделяли на 6 кусков, по 875 г каждый, округляли и давали подойти в течение 35 минут в специализированном шкафу при 34°C и 85% ОВ (относительной влажности). В конце этого периода тесту придавали форму и гранулировали и окончательно давали подойти 75 минут в специализированном шкафу при 38°C и 87% ОВ. Впоследствии полностью подошедшее тесто выпекали в электроплите при 210°C в течение 30 минут. После охлаждения до комнатной температуры объемы батонов хлеба определяли методом the rape seed displacement. После 16-24 часов хранения в запечатанных полиэтиленовых пакетах при комнатной температуре качество хлебного мякиша оценивалось квалифицированным пекарем. Результаты показаны в таблице 6.Immediately after mixing, the dough was divided into 6 pieces, 875 g each, rounded and allowed to come up for 35 minutes in a specialized cabinet at 34 ° C and 85% RH (relative humidity). At the end of this period, the test was shaped and granulated and finally allowed to come up 75 minutes in a specialized cabinet at 38 ° C and 87% RH. Subsequently, the fully matched dough was baked in an electric stove at 210 ° C for 30 minutes. After cooling to room temperature, the volume of loaves of bread was determined by the rape seed displacement method. After 16-24 hours of storage in sealed plastic bags at room temperature, the quality of bread crumb was evaluated by a qualified baker. The results are shown in table 6.

Таблица 6Table 6 Доза
XEA
(EXU/кг муки)
Dose
XEA
(EXU / kg flour)
Объем
батона
(мл)(%)
Volume
loaf
(ml) (%)
Разделывание
теста
Butchering
test
Пекарные
характеристики
(шкала 0-10)
Bakery
characteristics
(scale 0-10)
Качество
мякиша
(шкала 0-10)
Quality
crumb
(scale 0-10)
00 41234123 100one hundred Легко,
не липкое
Easily,
not sticky
66 66
176176 44204420 107107 Легко,
не липкое
Easily,
not sticky
77 77
527527 47564756 115115 Легко,
не липкое
Easily,
not sticky
7,57.5 77
15811581 47944794 116116 Легко, чуть-
чуть липкое
Easy little
slightly sticky
7,57.5 7,57.5

Качество теста было хорошее. Только при самой высокой дозе эндоксиланазы XEA испытывалась незначительная липкость при разделывании теста. Однако эта незначительная липкость не влияла на пригодность теста к машинной обработке. Все тесто, содержащее эндоксиланазную XEA, было очень эластичным и легким для обработки.The quality of the test was good. Only at the highest dose of XEA endoxylanase did you experience slight stickiness when cutting the dough. However, this slight stickiness did not affect the suitability of the dough for machine processing. The whole dough containing endoxylanase XEA was very flexible and easy to handle.

По этим результатам хлебопечения был сделан вывод о том, что эндоксиланазная ХЕА является очень эффективной для улучшения качества хлеба, как в показателях объема батона, так и в показателях качества хлебного мякиша. Несмотря на большие объемы батонов структура хлебного мякиша оставалась равномерной и высокого качества.Based on these bakery results, it was concluded that endoxylanase XEA is very effective in improving the quality of bread, both in terms of loaf volume and in the quality of bread crumb. Despite the large volumes of loaves, the structure of the bread crumb remained uniform and of high quality.

ПРИМЕР 9 и СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 10: Сравнение пекарной характеристики Talaromyces emersonii фермента (XEA) с эндоксиланазой из Asp.nigerEXAMPLE 9 and COMPARATIVE EXAMPLE 10: Comparison of the baking characteristics of Talaromyces emersonii enzyme (XEA) with endoxylanase from Asp.niger

Пекарную характеристику of XEA сравнивали при производстве голландского формованного хлеба с используемой в настоящее время грибной эндоксиланазой из Aspergillus niger. Эту A.niger эндоксиланазу поставляли в чистой коммерчески доступной форме, т.е. FermizymeTM HSP6000. FermizymeTM HSP представляет собой хороший фермент для применения при изготовлении хлеба, но он может приводить к липкости теста и не всегда обеспечивает значительное увеличение объема батона.The baking performance of XEA was compared in the production of Dutch molded bread to the currently used mushroom endoxylanase from Aspergillus niger. This A.niger endoxylanase was supplied in pure commercially available form, i.e. Fermizyme TM HSP 6000 . Fermizyme TM HSP is a good enzyme for use in making bread, but it can lead to sticky dough and does not always provide a significant increase in loaf volume.

Повторили в точности процесс примера 7, за исключением того, что использовали различные количества либо эндоксиланазы ХЕА, либо FermizymeTM HSP6000. The process of Example 7 was repeated exactly, except that various amounts of either XEA endoxylanase or Fermizyme TM HSP 6000 were used.

Результаты показаны в таблице 7.The results are shown in table 7.

Таблица 7Table 7 № примераExample No. Доза
(EXU/кг
муки)
Dose
(EXU / kg
flour)
Объем батона
(мл) (%)
Loaf volume
(ml) (%)
Разделывание
теста
Butchering
test
Ломкость и
крошимость
(шкала 0-10)
Brittleness and
crumbling
(scale 0-10)
Качество
мякиша (шкала 0-10)
Quality
crumb (0-10 scale)
9:
эндоксиланаза
XEA
9:
endoxylanase
XEA
00 41704170 100one hundred Хорошее, не липкоеGood not sticky 66 66
264264 44304430 106106 Хорошее,
не липкое
Good
not sticky
6,56.5 7,57.5
528528 46474647 111111 Хорошее,
не липкое
Good
not sticky
77 7,57.5
10561056 47614761 114114 Эластичное,
не липкое
Elastic
not sticky
7,57.5 88
15841584 48804880 117117 Эластичное, немного недопеченное, не липкоеStretchy, slightly baked, non-sticky 5#5# 7,57.5 10:
FermizymeТМ
HSP6000
10:
Fermizyme TM
HSP 6000
00 41704170 100one hundred Хорошее,
не липкое
Good
not sticky
66 66
264264 43044304 103103 Эластичное,
не липкое
Elastic
not sticky
6,56.5 66
528528 43554355 104104 Эластичное,
немного
липкое
Elastic
Little
sticky
6,56.5 77
10561056 45394539 109109 Эластичное,
липкое,
немного
недопеченное
Elastic
sticky
Little
unbaked
77 7,57.5
15841584 46984698 113113 Эластичное,
липкое,
немного
недопеченное
Elastic
sticky
Little
unbaked
7,57.5 88
# объем батона был слишком большой, поэтому хлебу придали форму гриба.# the volume of the loaf was too large, so the bread was shaped like a mushroom.

Из полученных результатов ясно, что эндоксиланаза XEA не приводит к липкости теста и объем батона увеличен в большей степени, чем полученный введением FermizymeTM HSP. Более того, для обычного объема батона требовалась мука с меньшими единицами/кг эндоксиланазы в случае применения ХЕА вместо Fermizyme™ HSP. Ломкость и качество нарезания были сходны при равнозначных объемах. Структура хлебного мякиша, полученная добавлением XEA, была, по меньшей мере, такой же хорошей, как полученная использованием FermizymeTM HSP.From the results obtained, it is clear that XEA endoxylanase does not lead to stickiness of the test and the loaf volume is increased to a greater extent than that obtained by the introduction of Fermizyme TM HSP. Moreover, for a typical loaf volume, flour with lower units / kg of endoxylanase was required when using XEA instead of Fermizyme ™ HSP. The brittleness and quality of cutting were similar at equal volumes. The crumb structure obtained by the addition of XEA was at least as good as that obtained using Fermizyme TM HSP.

В общем, эндоксиланаза XEA решает некоторые проблемы, связанные с тестом и изготовлением хлеба при использовании FermizymeTM HSP. У теста не появлялось липкости, объемы полученных батонов были больше и структура хлебного мякиша, несмотря на более большие объемы оставалась равномерной и высокого качества.In general, XEA endoxylanase solves some of the problems associated with dough and bread making using Fermizyme TM HSP. The dough did not appear sticky, the volumes of loaves obtained were larger and the structure of the bread crumb remained uniform and of high quality despite the larger volumes.

ПРИМЕР 11: Испытание стабильности гранулированияEXAMPLE 11: Testing the stability of the granulation

Кукурузный крахмал (4543 г) помещали в ErwekaTM Z-тестомесилку. Затем к крахмалу добавляли 1069 г ультрафильтрата из ферментатора, содержащего ксиланазу по данному изобретению (порция XEA 502-8m, содержащая 43553 EXU/г и 6,7% сухого вещества) при перемешивании до получения сырой смеси, содержащей около 15000 EXU/г (при высушивании до 94% сухого вещества). После добавления жидкости смесь оставляли еще на 10 минут.Corn starch (4543 g) was placed in an Erweka TM Z-mixer. Then, 1069 g of the ultrafiltrate from the fermenter containing xylanase according to this invention (a portion of XEA 502-8m containing 43553 EXU / g and 6.7% dry matter) was added to starch with stirring until a crude mixture containing about 15000 EXU / g (at drying to 94% dry matter). After adding the liquid, the mixture was left for another 10 minutes.

В вакуумной сушке (40°C) смесь сушили в течение 12 часов до получения 94,5% сухого вещества. Затем измельчали в мельнице ErwekaTM Freewitt через 1-мм решетку. Это был пример 11 A.In a vacuum dryer (40 ° C), the mixture was dried for 12 hours to obtain 94.5% dry matter. It was then ground in an Erweka TM Freewitt mill through a 1 mm grate. This was an example of 11 A.

Тот же самый способ повторили с использованием LyxasanTM Batch OP 0036 (содержащую эндо-1,4-β-эндоксиланазу31, коммерчески доступную из DSM N.V., Agri Ingredients, Delft, Нидерланды). К 5885 г крахмала добавляли 1984 г УФ (ультрафильтрата) с 42550 EXU/г и 3,7% сухого вещества. Эту смесь сушили до содержания 94% сухого вещества и измельчали, как в примере 11A (это составляет сравнительный пример 11B).The same method was repeated using Lyxasan Batch OP 0036 (containing endo-1,4-β-endoxylanase 31 , commercially available from DSM NV, Agri Ingredients, Delft, Netherlands). To 5885 g of starch was added 1984 g of UV (ultrafiltrate) with 42550 EXU / g and 3.7% dry matter. This mixture was dried to 94% dry matter and crushed, as in Example 11A (this constitutes Comparative Example 11B).

Третий образец представляет собой коммерчески покрытый продукт, называемый Biofeed Wheat CT, который коммерчески доступен из Novo Nordisk, Дания. Он содержит ксиланазу G-типа из Thermomyces lanuginosis и имеет жировое покрытие (сравнительный пример 11C).The third sample is a commercially available product called Biofeed Wheat CT, which is commercially available from Novo Nordisk, Denmark. It contains G-type xylanase from Thermomyces lanuginosis and has a fat coating (comparative example 11C).

Все три образца тестировали в исследовании гранулирования при трех различных температурах. К корму для животных (состав показан в таблице 8 ниже) добавляли ферментную смесь в двух различных концентрациях, 0,24% (11A) и 0,1% (11B, 11C). После перемешивания корм нагревали водяным паром в кондиционере до 65°C, 75°C или 85°C и впоследствии гранулировали через 65-мм решето с отверстиями 5 мм в диаметре. Сразу же охлаждали. Затем измеряли остаточную активность в шариках, и результаты тестов на стабильность показаны в таблице 9.All three samples were tested in a granulation study at three different temperatures. An enzyme mixture was added to the animal feed (composition shown in table 8 below) in two different concentrations, 0.24% (11A) and 0.1% (11B, 11C). After mixing, the feed was heated with steam in an air conditioner to 65 ° C, 75 ° C or 85 ° C and subsequently granulated through a 65 mm sieve with holes 5 mm in diameter. Chilled immediately. Then, the residual activity in the beads was measured, and the results of the stability tests are shown in Table 9.

Таблица 8
Состав корма для животных
Table 8
The composition of animal feed
СырьеRaw materials Содержание (%)Content (%) Кукуруза Corn 20,0020.00 Пшеница Wheat 30,0030.00 Соевые бобы (температурно обработанные)Soybeans (heat treated) 10,0010.00 Соевые бобы (мука) (46,7 cp)Soybeans (flour) (46.7 cp) 22,5022.50 ТапиокаTapioca 5,075.07 Рыбная мука (70% cp)Fishmeal (70% cp) 1,501,50 Перьевая мука (гидролизованная)Feather meal (hydrolyzed) 1,001.00 Соевое масло Soybean oil 1,301.30 Животный жир Animal fat 4,504,50 Витамин/Минеральная смесь (кукуруза)Vitamin / Mineral Mixture (Corn) 1,001.00 Лиместон Lemeston 1,3001,300 Монофосфат кальция Calcium monophosphate 1,201.20 СольSalt 0,320.32 L-лизин L-lysine 0,120.12 DL-метионин DL-methionine 0,190.19

Таблица 9
Стабильность ферментов при гранулировании
Table 9
The stability of enzymes during granulation
Остаточная Residual Пример 11АExample 11A Сравнительный Comparative СравнительныйComparative активность(%)activity(%) пример 11Bexample 11B пример 11Cexample 11C 65°C65 ° C 8484 6464 8686 75°C75 ° C 8282 1616 8383 85°C85 ° C 6666 4four 5656

Как видно, стабильность при высокой температуре (85°C) XEA белка по данному изобретению показала более хорошие результаты, чем продаваемый в настоящее время коммерческий продукт.As can be seen, the stability at high temperature (85 ° C) of the XEA protein according to this invention showed better results than the currently sold commercial product.

ПРИМЕР 12: Активность в отношении арил-β-D-ксилозидовEXAMPLE 12: Activity against aryl-β-D-xylosides

Два субстрата 5-бром-4-хлор-3-индоксил-β-D-ксилопиранозид (CAS Reg No.207606-55-1, также называемый X-b-D-xyl) и 4-умбеллиферил-β-D-ксилопиранозид (CAS Reg No.6734-33-4, также называемый 4-MU-b-D-xyl) использовали для скрининга ксилозидазной активности. Их добавляли непосредственно в среду. Штаммы, составляющие библиотеку, располагали на 96-луночном планшете. Таким способом контрольную чашку легко реплицировали на среде определения. Библиотеку выращивали на селективной среде (0,52 г/л KCl, 1,52 г/л K2HPO4, 0,52 г/л MgSO4, 2% глюкозы, 10 мМ ацетамида, 1/1000 микроэлементов (2,2 г ZnSO4/7H2О, 1,1 г H3BO3, 0,5 г FeSO4/7H2О, 0,17 г CoCl2/6H2О, 0,16 г CuSO4/5H2О, 0,15 г NaMoO4/2H2О, 5,0 г EDTA, pH доводят до 6,5 с помощью KOH и стерилизованного фильтра 0,45 мкм), pH доведено с помощью KOH (10 н до 6), содержащий либо X-b-D-xyl, либо 4-MU-b-D-xyl (в концентрациях 200 мг/л и 150 мг/л соответственно). X-b-D-xyl предварительно растворяли в минимальном объеме диметилформамида (ДМФ). Планшеты инкубировали при 33°C в течение 48 часов и затем инкубировали в течение 6 часов при 65°C. Планшеты оценивали до и после 6-часовой 65°C инкубации. X-xyl планшеты анализировали сразу на основании наличия (или отсутствия) бирюзово-голубой зоны, наличие которой было обнаружено. Определение ксилозидазной активности на 4-MU-xyl планшетах проверяли путем установки планшета под ультрафиолетовый свет с длиной волны 310 нм. Позитивные клоны появлялись окруженные голубой флюоресцентной зоной.Two substrates 5-bromo-4-chloro-3-indoxyl-β-D-xylopyranoside (CAS Reg No.207606-55-1, also called XbD-xyl) and 4-umbelliferyl-β-D-xylopyranoside (CAS Reg No .6734-33-4, also called 4-MU-bD-xyl) was used to screen for xylosidase activity. They were added directly to the medium. The strains making up the library were located on a 96-well plate. In this way, the control plate was easily replicated on the determination medium. The library was grown on selective medium (0.52 g / L KCl, 1.52 g / L K 2 HPO 4 , 0.52 g / L MgSO 4 , 2% glucose, 10 mM acetamide, 1/1000 trace elements (2.2 g ZnSO 4 / 7H 2 O, 1.1 g H 3 BO 3 , 0.5 g FeSO 4 / 7H 2 O, 0.17 g CoCl 2 / 6H 2 O, 0.16 g CuSO 4 / 5H 2 O, 0.15 g NaMoO 4 / 2H 2 O, 5.0 g EDTA, pH adjusted to 6.5 with KOH and a sterilized 0.45 μm filter), pH adjusted using KOH (10 N to 6) containing either XbD -xyl or 4-MU-bD-xyl (at 200 mg / L and 150 mg / L, respectively). XbD-xyl was pre-dissolved in a minimum volume of dimethylformamide (DMF). The plates were incubated at 33 ° C for 48 hours and then incubated for 6 hours n at 65 ° C. The plates were evaluated before and after 6-hour incubation at 65 ° C. X-xyl plates were analyzed immediately based on the presence (or absence) of a turquoise blue zone, the presence of which was detected. Determination of xylosidase activity on 4-MU-xyl the tablets were checked by installing the tablet under ultraviolet light with a wavelength of 310 nm. Positive clones appeared surrounded by a blue fluorescent zone.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006

Claims (23)

1.Полипептид, обладающий активностью ксиланазы, содержащий1. The polypeptide having xylanase activity, containing (i) аминокислотную последовательность с 23 по 408 аминокислоту SEQ ID No. 2; или(i) amino acid sequence 23 to 408 of amino acid SEQ ID No. 2; or (ii) вариант (i), обладающий способностью расщеплять ксилан, при этом, по меньшей мере, на 70% он идентичен аминокислотной последовательности с 23 по 408 аминокислоту SEQ ID No. 2; или(ii) option (i) having the ability to cleave xylan, while at least 70% it is identical to the amino acid sequence from 23 to 408 amino acid SEQ ID No. 2; or (iii) фрагмент (i) или (ii), обладающий способностью расщеплять ксилан.(iii) a fragment of (i) or (ii) having the ability to cleave xylan. 2. Полипептид по п.1, в котором вариант (ii), по меньшей мере, на 80% идентичен аминокислотной последовательности с 23 по 408 аминокислоту SEQ ID No. 2 и/или фрагменту (iii) длиной, по меньшей мере, 150 аминокислот.2. The polypeptide according to claim 1, in which option (ii) is at least 80% identical to the amino acid sequence from 23 to 408 amino acid SEQ ID No. 2 and / or a fragment (iii) of at least 150 amino acids in length. 3. Полипептид по п.1 или 2, расщепляющий (1→4) связи или смежные ксилопиранозильные единицы в β-D-ксилане.3. The polypeptide according to claim 1 or 2, cleaving (1 → 4) bonds or adjacent xylopyranosyl units in β-D-xylan. 4. Полипептид по одному из пп.1-3, обладающий арабиноксилазной и ксилозидазной активностью.4. The polypeptide according to one of claims 1 to 3, having arabinoxylase and xylosidase activity. 5. Полипептид по одному из пп.1-4, полученный из гриба или организма рода Talaromyces, например, вида Talaromyces emersonii.5. The polypeptide according to one of claims 1 to 4, obtained from a fungus or organism of the genus Talaromyces, for example, the species Talaromyces emersonii. 6. Полинуклеотид, кодирующий полипептид, обладающий активностью ксиланазы, содержащий6. Polynucleotide encoding a polypeptide having xylanase activity, containing (a) нуклеотидную последовательность SEQ ID No.1 или последовательность, кодирующую полипептид по одному из пп.1-4;(a) the nucleotide sequence of SEQ ID No.1 or a sequence encoding a polypeptide according to one of claims 1 to 4; (b) последовательность, комплементарную последовательности, или гибридизующуюся в жестких условиях с последовательностью по подпункту (а);(b) a sequence complementary to the sequence or hybridizing under stringent conditions with the sequence of subparagraph (a); (c) фрагмент длиной, по меньшей мере, 100 нуклеотидов последовательности по подпунктам (а) или (b);(c) a fragment with a length of at least 100 nucleotides of the sequence according to subparagraphs (a) or (b); (d) последовательность, по меньшей мере, на 70% идентичная последовательности по подпунктам (а), (b) или (с); или(d) a sequence that is at least 70% identical to the sequence of subparagraphs (a), (b) or (c); or (e) последовательность, генетически вырожденная по отношению к одной из последовательностей по подпунктам (a)-(d).(e) a sequence genetically degenerate with respect to one of the sequences of subparagraphs (a) to (d). 7. Полинуклеотид по п.6, в котором фрагмент по подпункту (с) имеет длину, по меньшей мере, 200 оснований и/или идентичность по подпункту (d) составляет, по меньшей мере, 80%.7. The polynucleotide of claim 6, wherein the fragment of subparagraph (c) has a length of at least 200 bases and / or the identity of subparagraph (d) is at least 80%. 8. Полинуклеотид по п.7, содержащий8. The polynucleotide according to claim 7, containing (а) последовательность, кодирующую полипептид, обладающий ксиланазной активностью, представляющую собой:(a) a sequence encoding a polypeptide having xylanase activity, which is: (1) кодирующую последовательность нуклеотидов с 69 по 1224 последовательности SEQ ID No.1;(1) the coding sequence of nucleotides 69 to 1224 of the sequence of SEQ ID No.1; (2) последовательность, которая в жестких условиях гибридизуется с комплементарной последовательностью по подпункту (1); или(2) a sequence that, under stringent conditions, hybridizes with the complementary sequence of subparagraph (1); or (3) последовательность, генетически вырожденная по отношению к последовательности по подпунктам (1) или (2); или(3) a sequence genetically degenerate with respect to the sequence of subparagraphs (1) or (2); or (b) последовательность, комплементарная полинуклеотиду по подпункту (а).(b) a sequence complementary to the polynucleotide of subparagraph (a). 9. Полинуклеотид по одному из пп.6-8, представляющий собой последовательность ДНК.9. The polynucleotide according to one of claims 6 to 8, which is a DNA sequence. 10. Вектор экспрессии, содержащий полинуклеотид по одному из пп.6-9.10. An expression vector containing a polynucleotide according to one of claims 6 to 9. 11. Вектор по п.10, оперативно связанный с регуляторной последовательностью.11. The vector of claim 10, operatively associated with a regulatory sequence. 12. Способ получения полипептида по одному из пп.1-5, включающий в себя культивирование клетки-хозяина, содержащей в качестве гетерологичной последовательности полинуклеотид по одному из пп.6-9, в условиях, обеспечивающих экспрессию полипептида.12. A method for producing a polypeptide according to one of claims 1 to 5, comprising culturing a host cell containing, as a heterologous sequence, a polynucleotide according to one of claims 6 to 9, under conditions ensuring expression of the polypeptide. 13. Способ по п.12, в котором клетка-хозяин представляет собой клетку-хозяин, экспрессирующую в качестве гетерологичного белка полипептид по одному из пп.1-5.13. The method according to item 12, in which the host cell is a host cell expressing as a heterologous protein a polypeptide according to one of claims 1 to 5. 14. Способ по п.12, в котором клетка-хозяин представляет собой клетку-хозяин, трансформированную последовательностью ДНК по п.9 или вектором по п.10.14. The method of claim 12, wherein the host cell is a host cell transformed with the DNA sequence of claim 9 or the vector of claim 10. 15. Композиция, обладающая активностью ксиланазы, содержащая активное вещество и обычные носители или разбавители, отличающаяся тем, что в качестве активного вещества она содержит полипептид по одному из пп.1-5.15. A composition having xylanase activity, containing the active substance and conventional carriers or diluents, characterized in that it contains the polypeptide according to one of claims 1 to 5 as an active substance. 16. Композиция по п.15, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полипептид, обладающий целлюлазной, эндоарабинаназной, рамногалактуроназной или полигалактуроназной активностью.16. The composition according to p. 15, characterized in that it further comprises a polypeptide having cellulase, endoarabinanase, ramogalacturonase or polygalacturonase activity. 17. Способ обработки растительного или ксилансодержащего материала, включающий в себя контактирование указанного материала с полипептидом по одному из пп.1-5 или композицией по п.15 или 16.17. A method of processing a plant or xylan-containing material, comprising contacting said material with a polypeptide according to one of claims 1 to 5 or a composition according to claim 15 or 16. 18. Способ по п.17, в котором контактирование направлено на разложение, гидролиз или модифицирование ксилана в указанном материале или разрушение или модификацию клеточных стенок растительного материала.18. The method according to 17, in which the contacting is directed to the decomposition, hydrolysis or modification of xylan in the specified material or the destruction or modification of the cell walls of plant material. 19. Способ по п.17, в котором контактирование направлено на расщепление ксиланопиранозильных или β-D-ксилановых субъединиц указанного материала.19. The method according to 17, in which the contacting is directed to the cleavage of xylanopyranosyl or β-D-xylan subunits of the specified material. 20. Способ по п.17, в котором контактирование направлено на снижение вязкости или улучшение прозрачности или фильтруемости указанного материала.20. The method according to 17, in which the contacting is aimed at reducing the viscosity or improving the transparency or filterability of the specified material. 21. Обработанный материал, получаемый контактированием растительного или ксилансодержащего материала с полипептидом по одному из пп.1-5, или композицией по п.15 или 16.21. The processed material obtained by contacting a plant or xylan-containing material with a polypeptide according to one of claims 1 to 5, or a composition according to claim 15 or 16. 22. Корм для животных, содержащий ингредиенты из группы, включающей белки, углеводы, жиры, витамины, микроэлементы и их смеси, а также полипептид по одному из пп.1-5.22. Animal feed containing ingredients from the group of proteins, carbohydrates, fats, vitamins, trace elements and mixtures thereof, as well as the polypeptide according to one of claims 1 to 5. 23. Хлеб, содержащий полипептид по одному из пп.1-5.23. Bread containing a polypeptide according to one of claims 1 to 5.
RU2003107846/13A 2000-09-21 2000-09-21 Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material RU2291901C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107846/13A RU2291901C2 (en) 2000-09-21 2000-09-21 Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107846/13A RU2291901C2 (en) 2000-09-21 2000-09-21 Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003107846A RU2003107846A (en) 2004-08-20
RU2291901C2 true RU2291901C2 (en) 2007-01-20

Family

ID=37774792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003107846/13A RU2291901C2 (en) 2000-09-21 2000-09-21 Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2291901C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525669C2 (en) * 2008-06-06 2014-08-20 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Detergent composition containing version of family 44 xyloglucanase
RU2606766C2 (en) * 2009-11-06 2017-01-10 Агривида, Инк. Plants expressing cell wall degrading enzymes and expression vectors
US10006038B2 (en) 2009-11-06 2018-06-26 Agrivida, Inc. Consolidated pretreatment and hydrolysis of plant biomass expressing cell wall degrading enzymes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SARASWAT VIBHOR et al. Purification, characterization and substrate specificities of xylanase isoenzymes from Melanocarpus albomyces IIS 68. Bioscience, biotechnology and biochemistry. Vol. 64, no.6, June 2000 (2000-06), p.1173-1180. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525669C2 (en) * 2008-06-06 2014-08-20 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Detergent composition containing version of family 44 xyloglucanase
RU2606766C2 (en) * 2009-11-06 2017-01-10 Агривида, Инк. Plants expressing cell wall degrading enzymes and expression vectors
RU2658779C1 (en) * 2009-11-06 2018-06-22 Агривида, Инк. Plants expressing cell wall degrading enzymes and expression vectors
US10006038B2 (en) 2009-11-06 2018-06-26 Agrivida, Inc. Consolidated pretreatment and hydrolysis of plant biomass expressing cell wall degrading enzymes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7514110B1 (en) Talaromyces xylanases
RU2321635C2 (en) Talaromyces emersonii beta-glucanases
AU2000277798A1 (en) Talaromyces xylanases
AU717284B2 (en) Polypeptides having phytase activity and nucleic acids encoding same
JP4421596B2 (en) Enzyme mixture
AU2020203266B2 (en) Protein
AU2021201263B2 (en) Methods for improving by-products from fermentation processes using xylanase
EP1184460A1 (en) Modified fungal xylanases
RU2291901C2 (en) Polypeptide and composition having xylanase activity, polypeptide application, polynucleotide encoding polypeptide, expression vector containing polynucleotide, method for production of polynucleotide, and method for treatment of plant or xylan-containing material

Legal Events

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

Effective date: 20190922