RU2312145C2 - Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport - Google Patents

Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport Download PDF

Info

Publication number
RU2312145C2
RU2312145C2 RU2002101728/13A RU2002101728A RU2312145C2 RU 2312145 C2 RU2312145 C2 RU 2312145C2 RU 2002101728/13 A RU2002101728/13 A RU 2002101728/13A RU 2002101728 A RU2002101728 A RU 2002101728A RU 2312145 C2 RU2312145 C2 RU 2312145C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nucleic acid
mct
sequence
protein
amino acid
Prior art date
Application number
RU2002101728/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002101728A (en
Inventor
Маркус ПОМПЕЙУС (DE)
Маркус ПОМПЕЙУС
Буркхард КРЕГЕР (DE)
Буркхард КРЕГЕР
Хартвиг ШРЕДЕР (DE)
Хартвиг ШРЕДЕР
Оскар ЦЕЛЬДЕР (DE)
Оскар Цельдер
Грегор ХАБЕРХАУЕР (DE)
Грегор ХАБЕРХАУЕР
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
Publication of RU2002101728A publication Critical patent/RU2002101728A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312145C2 publication Critical patent/RU2312145C2/en

Links

Images

Classifications

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

Abstract

FIELD: biotechnology, molecular biology, genetic engineering, biochemistry.
SUBSTANCE: invention represents nucleic acids isolated from microorganism Corynebacterium glutamicum that encode a polypeptide eliciting CysQ activity. Also, invention relates to recombinant expressing vectors comprising such nucleic acid molecules, and to host-cells comprising these inserted expressing vectors. Also, invention relates to a method for preparing amino acids by culturing indicated cells. Invention provides expanding assortment of enzymes and to obtain amino acids.
EFFECT: enhanced effectiveness in preparing proteins, improved preparing method of amino acids.
36 cl, 4 tbl, 13 ex

Description

Родственные заявкиRelated Applications

Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США №60/141031, поданной 25 июня 1999 года. Данная заявка заявляет также приоритет заявки на патент Германии №19931454.3, поданной 8 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19931478.0, поданной 8 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19931563.9, поданной 8 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932122.1, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932124.8, поданной 9 июля 1999 года, заявки Германии на патент №19932125.6, поданной 9 июля 1999 года, заявки Германии на патент №19932128.0, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932180.9, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932182.5, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932190.6, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932191.4, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932209.0, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932212.0, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932227.9, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932228.7, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932229.5, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932230.9, поданной 9 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19932927.3, поданной 14 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19933005.0, поданной 14 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19933006.9, поданной 14 июля 1999 года, заявки на патент Германии №19940764.9, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940765.7, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940766.5, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940830.0, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940831.9, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940832.7, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19940833.5, поданной 27 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19941378.9, поданной 31 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19941379.7, поданной 31 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19941395.9, поданной 31 августа 1999 года, заявки на патент Германии №19942077.7, поданной 3 сентября 1999 года, заявки на патент Германии №19942078.5, поданной 3 сентября 1999 года, заявки на патент Германии №19942079.3, поданной 3 сентября 1999 года, и заявки на патент Германии №19942088.2, поданной 3 сентября 1999 года. Полные содержания всех вышеуказанных заявок включены здесь в виде ссылки.This application claims the priority of provisional patent application US No. 60/141031, filed June 25, 1999. This application also claims the priority of German patent application No. 19931454.3, filed July 8, 1999, German patent application No. 19931478.0, filed July 8, 1999, German patent application No. 199931563.9, filed July 8, 1999, German patent application No. 19932122.1 filed July 9, 1999, German patent application No. 19932124.8, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932125.6, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932128.0, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932180.9, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932182.5, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932190.6, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932191.4, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932209.0, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932212.0 filed July 9, 1999, German patent application No. 19932227.9, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932228.7, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932229.5, filed July 9, 1999, German patent application No. 19932230.9, filed July 9, 1999, German patent application No. 199932927.3, filed July 14, 1999, applications for German patent No. 19933005.0, filed July 14, 1999, German patent application No. 19933006.9, filed July 14, 1999, German patent application No. 199940764.9, filed August 27, 1999, German patent application No. 199940765.7, filed August 27, 1999, German patent application No. 19940766.5, filed August 27, 1999, German patent application No. 199940830.0, filed August 27, 1999, German patent application No. 199940831.9, filed August 27, 1999, German patent application No. 199940832.7, filed August 27, 1999 of the year, German patent application No. 19940833.5, filed August 27, 1999, application German patent No. 19941378.9, filed August 31, 1999, German patent application No. 19941379.7, filed August 31, 1999, German patent application No. 19941395.9, filed August 31, 1999, German patent application No. 19942077.7, filed September 3, 1999 German Patent Application No. 19942078.5, filed September 3, 1999, German Patent Application No. 19942079.3, filed September 3, 1999, and German Patent Application No. 19942088.2, filed September 3, 1999. The full contents of all the above applications are incorporated herein by reference.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Некоторые продукты и побочные продукты природно встречающихся метаболических процессов в клетках имеют применение в широком списке отраслей промышленности, в том числе в кормовой, пищевой, косметической и фармацевтической отраслях промышленности. Эти молекулы, совокупно называемые "химическими продуктами тонкого органического синтеза", включают органические кислоты, как входящие в состав белков (протеиногенные), так и не входящие в состав белков (непротеиногенные) аминокислоты, нуклеотиды и нуклеозиды, липиды и жирные кислоты, диолы, углеводы, ароматические соединения, витамины и кофакторы и ферменты. Их получение наиболее удобно выполнять посредством крупномасштабной культуры бактерий, разработанной для продуцирования и секреции больших количеств одной или более желаемых молекул. Одним особенно применимым организмом для этой цели является Corynebacterium glutamicum, грамположительная, не патогенная бактерия. Посредством отбора штаммов был получен ряд мутантных штаммов, которые продуцируют ряд желаемых соединений. Однако, отбор штаммов, улучшенных в отношении продуцирования конкретной молекулы, является трудоемким процессом, отнимающим много времени.Some products and by-products of naturally occurring metabolic processes in cells are used in a wide list of industries, including in the feed, food, cosmetic and pharmaceutical industries. These molecules, collectively called "fine chemicals", include organic acids, both protein (proteinogenic) and non-protein (non-proteinogenic) amino acids, nucleotides and nucleosides, lipids and fatty acids, diols, carbohydrates , aromatic compounds, vitamins and cofactors and enzymes. Their preparation is most conveniently accomplished through a large-scale bacterial culture designed to produce and secrete large quantities of one or more desired molecules. One particularly useful organism for this purpose is Corynebacterium glutamicum, a gram-positive, non-pathogenic bacterium. By selecting strains, a number of mutant strains were obtained that produce a number of desired compounds. However, the selection of strains improved with respect to the production of a particular molecule is a time-consuming process.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Данное изобретение представляет новые бактериальные молекулы нуклеиновых кислот, которые имеют множество применений. Эти применения включают идентификацию микроорганизмов, которые могут быть использованы для получения химических продуктов тонкого органического синтеза, модуляции образования химических продуктов тонкого органического синтеза в С. glutamicum или родственных бактериях, типирования или идентификации С. glutamicum или родственных бактерий, в качестве ссылочных точек для картирования генома С. glutamicum и в качестве маркеров для трансформации. Эти новые молекулы нуклеиновых кислот кодируют белки, называемые здесь белками конструирования мембран и мембранного транспорта (МСТ).The present invention provides novel bacterial nucleic acid molecules that have many uses. These applications include the identification of microorganisms that can be used to produce fine chemicals, modulate the formation of fine chemicals in C. glutamicum or related bacteria, typing or identifying C. glutamicum or related bacteria, as reference points for genome mapping C. glutamicum and as markers for transformation. These new nucleic acid molecules encode proteins called here membrane construction and membrane transport (MCT) proteins.

С. glutamicum является грамположительной, аэробной бактерией, которую обычно используют в промышленности для крупномасштабного получения множества химических продуктов тонкого органического синтеза, а также для расщепления углеводородов (например, в разливах нефти) и для окисления терпеноидов. Таким образом, молекулы нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения могут быть использованы для идентификации микроорганизмов, которые могут быть использованы для получения химических продуктов тонкого органического синтеза, например, посредством ферментационных процессов. Модуляция экспрессии нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения или модификация последовательности молекул нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения может использоваться для модуляции образования одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза из микроорганизма (например, для улучшения выхода или получения одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза из видов Corynebacterium или Brevibacterium).C. glutamicum is a gram-positive, aerobic bacterium that is commonly used in industry for large-scale production of many fine chemicals, as well as for the breakdown of hydrocarbons (for example, in oil spills) and for the oxidation of terpenoids. Thus, MCT nucleic acid molecules of the present invention can be used to identify microorganisms that can be used to produce fine chemicals, for example, by fermentation processes. Modulating the expression of the MCT nucleic acid of the present invention or modifying the sequence of the MCT nucleic acid molecules of the present invention can be used to modulate the formation of one or more fine chemicals from a microorganism (for example, to improve the yield or obtain one or more fine chemicals from a Corynebacterium species or Brevibacterium).

Нуклеиновые кислоты МСТ данного изобретения могут быть также использованы для идентификации организма как являющегося Corynebacterium glutamicum или близкородственной бактерией или для идентификации присутствия С. glutamicum или родственной бактерии в смешанной популяции микроорганизмов. Данное изобретение представляет последовательности нуклеиновых кислот ряда генов С. glutamicum; зондированием экстрагированной геномной ДНК культуры уникальной или смешанной популяции микроорганизмов при строгих условиях зондом, охватывающим участок гена С. glutamicum, который является уникальным в отношении этого организма, можно определить, присутствует ли данный организм. Хотя сама бактерия Corynebacterium glutamicum является непатогенной, она является родственной видам, патогенным в человеке, таким как Corynebacterium diphtheriae (возбудитель дифтерии); выявление таких организмов имеет важное клиническое значение.The MCT nucleic acids of the present invention can also be used to identify an organism as being Corynebacterium glutamicum or a closely related bacterium, or to identify the presence of C. glutamicum or a related bacterium in a mixed population of microorganisms. The present invention provides nucleic acid sequences of a number of C. glutamicum genes; by probing the extracted genomic DNA culture of a unique or mixed population of microorganisms under stringent conditions with a probe covering a portion of the C. glutamicum gene that is unique to this organism, it can be determined whether this organism is present. Although the bacterium Corynebacterium glutamicum itself is non-pathogenic, it is related to species pathogenic in humans, such as Corynebacterium diphtheriae (diphtheria causative agent); the identification of such organisms is of great clinical importance.

Молекулы нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения могут также служить в качестве ссылочных точек для картирования генома С. glutamicum или геномов родственных организмов. Подобным образом, эти молекулы, или их варианты или части, могут служить в качестве маркеров для генетически сконструированных видов Corynebacterium или Brevibacterium.The MCT nucleic acid molecules of the present invention can also serve as reference points for mapping the C. glutamicum genome or genomes of related organisms. Similarly, these molecules, or variants or parts thereof, can serve as markers for genetically engineered species of Corynebacterium or Brevibacterium.

Белки МСТ, кодируемые новыми молекулами нуклеиновых кислот данного изобретения, способны, например, выполнять функцию, участвующую в метаболизме (например, биосинтезе или расщеплении) соединений, необходимых для биосинтеза мембран, или способствовать трансмембранному транспорту одного или большего количества соединений в клетку или из клетки. При условии доступности клонирующих векторов для применения в Corynebacterium glutamicum, таких как векторы, описанные в Sinskey et al., U.S. Patent №4649119, и способов для генетической манипуляции С. glutamicum и родственных видов Brevibacterium (например, lactofermentum) (Yoshihama et al., J. Bacteriol. 162: 591-597 (1985); Katsumata et al., J. Bacteriol. 159: 306-311 (1984) и Santamaria et al., J. Gen. Microbiol. 130: 2237-2246 (1984)), молекулы нуклеиновых кислот данного изобретения могут быть использованы в генетической инженерии этого организма, чтобы сделать его лучшим или более эффективным продуцентом одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза. Это улучшенное продуцирование или улучшенная эффективность продуцирования химического продукта тонкого органического синтеза могут быть обусловлены прямым действием манипулирования геном данного изобретения или могут быть обусловлены непрямым действием такого манипулирования.MCT proteins encoded by the novel nucleic acid molecules of the invention are capable, for example, of performing a function involved in the metabolism (e.g., biosynthesis or cleavage) of compounds necessary for membrane biosynthesis, or of facilitating the transmembrane transport of one or more compounds to or from a cell. Subject to the availability of cloning vectors for use in Corynebacterium glutamicum, such as the vectors described in Sinskey et al., U.S. Patent No. 4,449,119, and methods for genetic manipulation of C. glutamicum and related Brevibacterium species (e.g., lactofermentum) (Yoshihama et al., J. Bacteriol. 162: 591-597 (1985); Katsumata et al., J. Bacteriol. 159 : 306-311 (1984) and Santamaria et al., J. Gen. Microbiol. 130: 2237-2246 (1984)), the nucleic acid molecules of this invention can be used in the genetic engineering of this organism to make it better or more effective producer of one or more fine chemicals. This improved production or improved production efficiency of a fine fusion chemical product may be due to the direct action of manipulating the gene of the present invention or may be due to the indirect effect of such manipulation.

Существует ряд механизмов, при помощи которых изменение белка МСТ данного изобретения может непосредственно влиять на выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования химического продукта тонкого органического синтеза из штамма С. glutamicum, включающего в себя такой измененный белок. Белки МСТ, участвующие в экспорте молекул химических продуктов тонкого органического синтеза из клетки, могут быть увеличены в числе или усилены в активности, так что большие количества этих соединений секретируются во внеклеточную среду, из которой они более легко извлекаются. Подобным образом, белки МСТ, участвующие в импорте питательных веществ, необходимых для биосинтеза одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза (например, фосфатных, сульфатных, азотсодержащих соединений и т.д.), могут быть увеличенными в концентрации или активности, так что эти предшественники, кофакторы или промежуточные соединения увеличиваются в концентрации в клетке. Далее, жирные кислоты и липиды сами являются желательными химическими продуктами тонкого органического синтеза; посредством оптимизации активности или увеличения числа одного или нескольких белков МСТ данного изобретения, участвующих в биосинтезе этих соединений, или посредством нарушения активности одного или нескольких белков МСТ, участвующих в расщеплении этих соединений, можно увеличить выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования молекул жирных кислот и липидов из С. glutamicum.There are a number of mechanisms by which a change in the MCT protein of the present invention can directly affect the yield, production and / or production efficiency of a fine chemicals from a C. glutamicum strain including such a modified protein. MCT proteins involved in the export of molecules of fine chemicals from the cell can be increased in number or enhanced in activity, so that large amounts of these compounds are secreted into the extracellular medium from which they are more easily extracted. Similarly, MCT proteins involved in the import of nutrients necessary for the biosynthesis of one or more fine chemicals (e.g. phosphate, sulfate, nitrogen-containing compounds, etc.) can be increased in concentration or activity, so these precursors, cofactors or intermediates increase in concentration in the cell. Further, fatty acids and lipids themselves are desirable fine chemicals; by optimizing the activity or increasing the number of one or more MCT proteins of the present invention involved in the biosynthesis of these compounds, or by disrupting the activity of one or more MCT proteins involved in the cleavage of these compounds, one can increase the yield, production and / or production efficiency of fatty acid molecules and lipids from C. glutamicum.

Мутагенез одного или нескольких генов МСТ данного изобретения может также приводить к белкам МСТ, имеющим измененные активности, которые опосредованно влияют на продуцирование одного или нескольких желательных химических продуктов тонкого органического синтеза из С. glutamicum. Например, белки МСТ данного изобретения, участвующие в экспорте отработанных продуктов клетки (возможно, увеличенных в количестве вследствие сверхпродуцирования желательного химического продукта тонкого органического синтеза), эффективно экспортируются, прежде чем они способны повредить нуклеотиды и белки в клетке (что уменьшало бы жизнеспособность данной клетки) или помешать биосинтетическим путям химических продуктов тонкого органического синтеза (что уменьшало бы выход, продуцирование или эффективность продуцирования желательного химического продукта тонкого органического синтеза). Далее, относительно большие внутриклеточные количества желательного химического продукта тонкого органического синтеза может само быть токсичным для клетки, так что посредством увеличения активности или числа переносчиков (транспортеров), способных экспортировать это соединение из клетки, можно увеличить жизнеспособность данной клетки в культуре, что, в свою очередь, приводит к большему числу клеток в культуре, продуцирующих желательный химический продукт тонкого органического синтеза. Белки МСТ данного изобретения могут быть подвергнуты манипулированию таким образом, что продуцируются относительно измененные количества различных молекул липидов и жирных кислот. Это может оказывать сильное влияние на состав липидов мембраны клетки. Поскольку каждый тип липида имеет различные физические свойства, изменение в липидном составе мембраны может существенно изменять текучесть мембраны. Изменения в текучести мембраны могут влиять на транспорт молекул через мембрану, а также на целостность клетки, причем оба эти свойства имеют сильное влияние на продуцирование химических продуктов тонкого органического синтеза из С. glutamicum в крупномасштабной ферментационной культуре.Mutagenesis of one or more MCT genes of the present invention can also lead to MCT proteins having altered activities that indirectly affect the production of one or more desired fine chemicals from C. glutamicum. For example, the MCT proteins of the present invention involved in the export of spent cell products (possibly increased in number due to overproduction of the desired chemical product of fine synthesis) are effectively exported before they can damage nucleotides and proteins in the cell (which would reduce the viability of the cell) or interfere with biosynthetic pathways of fine chemicals (which would reduce the yield, production or production efficiency th thin organic chemical synthesis). Further, relatively large intracellular amounts of the desired fine organic synthesis product may itself be toxic to the cell, so that by increasing the activity or the number of carriers (transporters) capable of exporting this compound from the cell, it is possible to increase the viability of the given cell in culture, which, in its in turn, leads to a greater number of cells in the culture producing the desired chemical product of fine organic synthesis. The MCT proteins of the present invention can be manipulated in such a way that relatively variable amounts of various lipid and fatty acid molecules are produced. This can have a strong effect on the lipid composition of the cell membrane. Since each type of lipid has different physical properties, a change in the lipid composition of the membrane can significantly change the fluidity of the membrane. Changes in membrane fluidity can affect the transport of molecules across the membrane, as well as cell integrity, both of which have a strong effect on the production of fine chemicals from C. glutamicum in a large-scale fermentation culture.

Данное изобретение представляет новые молекулы нуклеиновых кислот, которые кодируют белки, называемые здесь белками МСТ, которые способны, например, участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. Молекулы нуклеиновых кислот, кодирующие белок МСТ, называют здесь молекулами нуклеиновых кислот МСТ. В предпочтительном варианте белок МСТ участвует в метаболизме соединений, необходимых для построения (конструирования) клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. Примеры таких белков включают белки, кодируемые генами, представленными в таблице 1.The present invention provides novel nucleic acid molecules that encode proteins called MCT proteins, which are able, for example, to participate in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. Nucleic acid molecules encoding an MCT protein are referred to herein as MCT nucleic acid molecules. In a preferred embodiment, the MCT protein is involved in the metabolism of compounds necessary for the construction (construction) of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. Examples of such proteins include proteins encoded by the genes shown in table 1.

Таким образом, один аспект данного изобретения относится к выделенным молекулам нуклеиновых кислот (например, кДНК, ДНК или РНК), содержащим нуклеотидную последовательность, кодирующую белок МСТ или его биологически активные части, а также фрагментам нуклеиновых кислот, пригодным в качестве праймеров или гибридизационных зондов для обнаружения или амплификации МСТ-кодирующей нуклеиновой кислоты (например, ДНК или мРНК). В особенно предпочтительных вариантах выделенная молекула нуклеиновой кислоты содержит одну из нуклеотидных последовательностей, представленных в виде имеющих нечетные номера SEQ ID NO в Списке последовательностей (например, SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:7...), или кодирующий район или его комплемент одной из этих нуклеотидных последовательностей. В других особенно предпочтительных вариантах выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения содержит нуклеотидную последовательность, которая гибридизуется с нуклеотидной последовательностью или является по меньшей мере на приблизительно 50%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70%, 80% или 90% и даже более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичной нуклеотидной последовательности, представленной в виде имеющих нечетные номера SEQ ID NO в Списке последовательностей (например, SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:7...), или ее части. В других предпочтительных вариантах выделенная молекула нуклеиновой кислоты кодирует одну из аминокислотных последовательностей, представленных в виде имеющих четные номера SEQ ID NO в Списке последовательностей (например, SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8...). Предпочтительные белки МСТ данного изобретения также предпочтительно имеют по меньшей мере одну из описанных здесь активностей МСТ.Thus, one aspect of the present invention relates to isolated nucleic acid molecules (e.g., cDNA, DNA or RNA) containing the nucleotide sequence encoding the MCT protein or its biologically active parts, as well as nucleic acid fragments suitable as primers or hybridization probes for detecting or amplifying an MCT coding nucleic acid (e.g., DNA or mRNA). In particularly preferred embodiments, the isolated nucleic acid molecule contains one of the nucleotide sequences shown as having odd SEQ ID NOs in the Sequence List (e.g., SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 5 : 7 ...), or the coding region or its complement of one of these nucleotide sequences. In other particularly preferred embodiments, the isolated nucleic acid molecule of the invention comprises a nucleotide sequence that hybridizes with the nucleotide sequence or is at least about 50%, preferably at least about 60%, more preferably at least about 70%, 80 % or 90%, and even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more of a homologous nucleotide sequence represented as containing odd numbers of SEQ ID NO in the Sequence List (e.g., SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 ...), or parts thereof. In other preferred embodiments, the isolated nucleic acid molecule encodes one of the amino acid sequences shown as even-numbered SEQ ID NO in the Sequence List (e.g., SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 6 :8...). Preferred MCT proteins of the present invention also preferably have at least one of the MCT activities described herein.

В другом варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты кодирует белок или его часть, причем этот белок или его часть включает аминокислотную последовательность, которая является достаточно гомологичной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: в Списке последовательностей), например, достаточно гомологичной аминокислотной последовательности данного изобретения, так что этот белок или его часть сохраняет активность МСТ. Предпочтительно, белок или его часть, кодируемые этой молекулой нуклеиновой кислоты, сохраняют способность участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. В одном варианте белок, кодируемый указанной молекулой нуклеиновой кислоты, является по меньшей мере на приблизительно 50%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60% и более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70%, 80% или 90% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичным аминокислотной последовательности данного изобретения (например, полной аминокислотной последовательности, выбранной из аминокислотных последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: в Списке последовательностей). В другом предпочтительном варианте этот белок является полноразмерным белком С. glutamicum, который является по существу гомологичным полной аминокислотной последовательности данного изобретения (кодируемой открытой рамкой считывания, показанной в соответствующих имеющих нечетные номера SEQ ID NO в Списке последовательностей (например, SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:7...).In another embodiment, the isolated nucleic acid molecule encodes a protein or part thereof, the protein or part thereof comprising an amino acid sequence that is sufficiently homologous to the amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: in the Sequence List), for example, a sufficiently homologous amino acid sequence of the present invention, so that this protein or part thereof retains the activity of MCT. Preferably, the protein or part thereof encoded by this nucleic acid molecule retains the ability to participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. In one embodiment, the protein encoded by the indicated nucleic acid molecule is at least about 50%, preferably at least about 60%, and more preferably at least about 70%, 80%, or 90%, and most preferably at least approximately 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the amino acid sequence of the present invention (for example, a complete amino acid sequence selected from amino acid sequences having even numbers SEQ ID NO: in List p sequences). In another preferred embodiment, the protein is a full-length C. glutamicum protein that is substantially homologous to the complete amino acid sequence of the invention (encoded by the open reading frame shown in the corresponding odd-numbered SEQ ID NO in the Sequence List (e.g., SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 ...).

В другом предпочтительном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты происходит из С. glutamicum и кодирует белок (например, слитый белок МСТ), который включает биологически активный домен, который по меньшей мере на приблизительно 50% или более гомологичен одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения (например, последовательности одной из имеющих четные номера SEQ ID NO: в Списке последовательностей) и способен участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, или имеет одну или несколько активностей, представленных в таблице 1, и также включает гетерологичные последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие гетерологичные полипептид или регуляторные участки.In another preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule originates from C. glutamicum and encodes a protein (e.g., an MCT fusion protein) that includes a biologically active domain that is at least about 50% or more homologous to one of the amino acid sequences of the present invention (e.g., sequence of one of the even-numbered SEQ ID NO: in the Sequence List) and is able to participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in trans port molecules across these membranes, or has one or more activities set forth in Table 1, and also includes heterologous nucleic acid sequences encoding a heterologous polypeptide or regulatory regions.

В другом варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты имеет длину по меньшей мере 15 нуклеотидов и гибридизуется при строгих условиях с молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность данного изобретения (например, последовательность, имеющая нечетный номер SEQ ID NO: в Списке последовательностей). Предпочтительно, выделенная молекула нуклеиновой кислоты соответствует природно встречающейся молекуле нуклеиновой кислоты. Более предпочтительно, выделенная нуклеиновая кислота кодирует природно встречающийся белок МСТ С. glutamicum или его биологически активную часть.In another embodiment, the isolated nucleic acid molecule has a length of at least 15 nucleotides and hybridizes under stringent conditions to a nucleic acid molecule containing the nucleotide sequence of the present invention (for example, a sequence having an odd SEQ ID NO: in the Sequence List). Preferably, the isolated nucleic acid molecule corresponds to a naturally occurring nucleic acid molecule. More preferably, the isolated nucleic acid encodes a naturally occurring MCT protein of C. glutamicum or a biologically active portion thereof.

Другой аспект данного изобретения относится к векторам, например, рекомбинантным экспрессирующим векторам, содержащим молекулы нуклеиновых кислот данного изобретения, и клеткам-хозяевам, в которые были введены такие векторы. В одном варианте такую клетку-хозяина используют для получения белка МСТ культивированием клетки-хозяина в подходящей среде. Затем белок МСТ может быть выделен из этой среды или из клетки-хозяина.Another aspect of the invention relates to vectors, for example, recombinant expression vectors containing the nucleic acid molecules of the invention, and to host cells into which such vectors have been introduced. In one embodiment, such a host cell is used to produce MCT protein by culturing the host cell in a suitable medium. The MCT protein can then be isolated from this medium or from a host cell.

Еще один аспект данного изобретения относится к генетически измененному микроорганизму, в котором ген МСТ был введен или изменен. В одном варианте геном микроорганизма был изменен введением молекулы нуклеиновой кислоты данного изобретения, кодирующей последовательность МСТ дикого типа или мутированную последовательность МСТ, в качестве трансгена. В другом варианте эндогенный ген МСТ в геноме микроорганизма был изменен, например, функционально нарушен, гомологичной рекомбинацией с измененным геном МСТ. В другом варианте эндогенный или введенный ген МСТ в микроорганизме был изменен одной или несколькими точковыми мутациями, делециями или инверсиями, но все еще кодирует функциональный ген белка МСТ. Еще в одном варианте один или несколько регуляторных участков (например, промотор, репрессор или индуктор) гена МСТ в микроорганизме был изменен (например, делецией, укорочением, инверсией или точковой мутацией), так что экспрессия гена МСТ является модулированной. В предпочтительном варианте этот микроорганизм принадлежит к роду Corynebacterium или Brevibacterium, причем особенно предпочтительным является Corynebacterium glutamicum. В предпочтительном варианте этот микроорганизм используют также для получения желаемого соединения, такого как аминокислота, причем особенно предпочтительным является лизин.Another aspect of the present invention relates to a genetically modified microorganism in which the MCT gene has been introduced or modified. In one embodiment, the genome of the microorganism has been altered by introducing a nucleic acid molecule of the invention encoding a wild-type MCT sequence or a mutated MCT sequence as a transgene. In another embodiment, the endogenous MCT gene in the genome of the microorganism has been altered, for example, functionally disrupted, by homologous recombination with the altered MCT gene. In another embodiment, the endogenous or introduced MCT gene in the microorganism has been altered by one or more point mutations, deletions or inversions, but still encodes a functional MCT protein gene. In yet another embodiment, one or more regulatory regions (e.g., promoter, repressor or inducer) of the MCT gene in the microorganism has been altered (e.g., by deletion, shortening, inversion, or point mutation), so that the expression of the MCT gene is modulated. In a preferred embodiment, the microorganism belongs to the genus Corynebacterium or Brevibacterium, with Corynebacterium glutamicum being particularly preferred. In a preferred embodiment, the microorganism is also used to produce the desired compound, such as an amino acid, with lysine being particularly preferred.

В другом аспекте данное изобретение представляет способ идентификации присутствия или активности Corynebacterium diphtheriae в субъекте. Этот способ включает обнаружение одной или нескольких последовательностей нуклеиновых кислот или аминокислотных последовательностей данного изобретения (например, последовательностей, представленных в Списке последовательностей в виде SEQ ID NO:1-676), в субъекте, детектированием тем самым присутствия или активности Corynebacterium diphtheriae в субъекте.In another aspect, the invention provides a method for identifying the presence or activity of Corynebacterium diphtheriae in a subject. This method comprises detecting one or more nucleic acid sequences or amino acid sequences of the invention (e.g., sequences shown in SEQ ID NOS: 1-676) in a subject, thereby detecting the presence or activity of Corynebacterium diphtheriae in the subject.

Еще один аспект данного изобретения относится к выделенным белку МСТ или его части, например, его биологически активной части. В предпочтительном варианте выделенные белок МСТ или его часть может участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. В другом предпочтительном варианте выделенные белок МСТ или его часть являются достаточно гомологичными аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: в Списке последовательностей), так что этот белок или его часть сохраняет способность участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны.Another aspect of the present invention relates to an isolated MCT protein or part thereof, for example, a biologically active part thereof. In a preferred embodiment, the isolated MCT protein or part thereof can be involved in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. In another preferred embodiment, the isolated MCT protein or part thereof is sufficiently homologous to the amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: in the Sequence List), so that this protein or part thereof retains the ability to participate in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in transporting molecules through these membranes.

Данное изобретение представляет также выделенный препарат белка МСТ. В предпочтительных вариантах белок МСТ содержит аминокислотную последовательность данного изобретения (например, последовательность, имеющая четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей). В другом предпочтительном варианте данное изобретение относится к выделенному полноразмерному белку, который является по существу гомологичным полной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей) (кодируемому открытой рамкой считывания, приведенной в соответствующих имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей). Еще в одном варианте этот белок является по меньшей мере на приблизительно 50%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60% и более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70%, 80% или 90% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичным полной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей). В других вариантах выделенный белок МСТ содержит аминокислотную последовательность, которая является по меньшей мере на приблизительно 50% или более гомологичной одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей), и способен участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum в транспорте молекул через клеточную мембрану, или имеет одну или несколько активностей, приведенных в таблице 1.The present invention also provides an isolated MCT protein preparation. In preferred embodiments, the MCT protein contains the amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence Listing). In another preferred embodiment, the present invention relates to an isolated full-sized protein that is substantially homologous to the complete amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence List) (encoded by an open reading frame given in the corresponding odd-numbered SEQs ID NO: Sequence List). In yet another embodiment, the protein is at least about 50%, preferably at least about 60%, and more preferably at least about 70%, 80%, or 90%, and most preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the complete amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence Listing). In other embodiments, the isolated MCT protein contains an amino acid sequence that is at least about 50% or more homologous to one of the amino acid sequences of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence List), and is able to participate in the metabolism of compounds required for the construction of cell membranes in C. glutamicum in the transport of molecules across the cell membrane, or has one or more activities shown in table 1.

Альтернативно, выделенный белок МСТ может содержать аминокислотную последовательность, которая кодируется нуклеотидной последовательностью, которая гибридизуется, например, гибридизуется при строгих условиях, с нуклеотидной последовательностью, или является по меньшей мере на приблизительно 50%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70%, 80% или 90% и даже более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичной нуклеотидной последовательности одной из имеющих четные номера SEQ ID NO:, представленных в Списке последовательностей. Также предпочтительно, чтобы предпочтительные формы белков МСТ имели также одну или несколько из биологических активностей МСТ, описанных здесь.Alternatively, the isolated MCT protein may contain an amino acid sequence that is encoded by a nucleotide sequence that hybridizes, for example, hybridizes under stringent conditions, with a nucleotide sequence, or is at least about 50%, preferably at least about 60%, more preferably at least about 70%, 80% or 90%, and even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more of a homologous nucleotide sequence the characteristics of one of the even-numbered SEQ ID NO: represented in the Sequence Listing. It is also preferred that the preferred forms of MCT proteins also have one or more of the biological activities of MCT described herein.

Полипептид МСТ или его биологически активная часть могут быть функционально связаны с полипептидом не-МСТ с образованием слитого белка. В предпочтительных вариантах этот слитый белок имеет активность, которая отличается от активности одного белка МСТ. В других предпочтительных вариантах этот слитый белок участвует в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. В особенно предпочтительных вариантах интеграция этого слитого белка в клетку-хозяина модулирует продуцирование желаемого соединения из данной клетки.The MCT polypeptide or its biologically active part may be operably linked to a non-MCT polypeptide to form a fusion protein. In preferred embodiments, the fusion protein has an activity that is different from that of a single MCT protein. In other preferred embodiments, this fusion protein is involved in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. In particularly preferred embodiments, the integration of this fusion protein into the host cell modulates the production of the desired compound from the given cell.

В другом аспекте данное изобретение представляет способы скрининга молекул, которые модулируют активность белка МСТ, либо посредством взаимодействия с самим белком или субстратом или партнером связывания белка МСТ, либо посредством модуляции транскрипции или трансляции молекулы нуклеиновой кислоты МСТ данного изобретения.In another aspect, the invention provides methods for screening molecules that modulate the activity of an MCT protein, either by interacting with the protein itself or by the substrate or binding partner of the MCT protein, or by modulating the transcription or translation of the MCT nucleic acid molecule of the present invention.

Другой аспект данного изобретения относится к способу получения химического продукта тонкого органического синтеза. Этот способ предусматривает культивирование клетки, содержащей вектор, направляющий экспрессию молекулы нуклеиновой кислоты МСТ данного изобретения таким образом, что образуется химический продукт тонкого органического синтеза. В предпочтительном варианте этот способ дополнительно включает стадию получения клетки, содержащей такой вектор, в которой клетку трансфицируют вектором, направляющим экспрессию нуклеиновой кислоты МСТ. В другом предпочтительном варианте этот способ дополнительно предусматривает стадию извлечения химических продуктов тонкого органического синтеза из культуры. В особенно предпочтительном варианте эта клетка является клеткой из рода Corynebacterium или Brevibacterium или выбрана из штаммов, приведенных в таблице 3.Another aspect of the present invention relates to a method for producing a fine chemical product. This method involves culturing a cell containing a vector directing the expression of the MCT nucleic acid molecule of the present invention so that a fine organic synthesis product is formed. In a preferred embodiment, this method further comprises the step of producing a cell containing such a vector, wherein the cell is transfected with a vector directing the expression of the MCT nucleic acid. In another preferred embodiment, this method further comprises the step of recovering fine chemicals from the culture. In a particularly preferred embodiment, the cell is a cell of the genus Corynebacterium or Brevibacterium or is selected from the strains shown in Table 3.

Другой аспект данного изобретения относится к способам модуляции продуцирования молекулы из микроорганизма. Такие способы включают контактирование клетки с агентом, который модулирует активность белка МСТ или экспрессию нуклеиновой кислоты МСТ, так что связанная с клеткой активность является измененной относительно той же самой активности в отсутствие этого агента. В предпочтительном варианте клетку модулируют в отношении одного или нескольких метаболических путей С. glutamicum для компонентов клеточной мембраны или модулируют в отношении транспорта соединений через такие мембраны, так что выходы или скорость продуцирования желательного химического продукта тонкого органического синтеза этим микроорганизмом улучшается. Агент, который модулирует активность белка МСТ, может быть агентом, стимулирующим активность белка МСТ или экспрессию нуклеиновой кислоты МСТ. Примеры агентов, стимулирующих активность белка МСТ или экспрессию нуклеиновой кислоты МСТ, включают небольшие молекулы, активные белки МСТ и нуклеиновые кислоты, кодирующие белки МСТ, которые были введены в клетку. Примеры агентов, ингибирующих активность МСТ или экспрессию, включают небольшие молекулы и антисмысловые молекулы нуклеиновых кислот МСТ.Another aspect of the present invention relates to methods for modulating the production of a molecule from a microorganism. Such methods include contacting the cell with an agent that modulates the activity of the MCT protein or expression of the MCT nucleic acid, so that cell-related activity is altered relative to the same activity in the absence of this agent. In a preferred embodiment, the cell is modulated with respect to one or more C. glutamicum metabolic pathways for components of the cell membrane or modulated with respect to the transport of compounds across such membranes, so that the yields or production rate of the desired fine chemicals by this microorganism is improved. An agent that modulates the activity of the MCT protein may be an agent that stimulates the activity of the MCT protein or expression of the MCT nucleic acid. Examples of agents that stimulate the activity of the MCT protein or expression of the MCT nucleic acid include small molecules, active MCT proteins and nucleic acids encoding the MCT proteins that have been introduced into the cell. Examples of agents that inhibit MCT activity or expression include small molecules and antisense molecules of MCT nucleic acids.

Другой аспект данного изобретения относится к способам модуляции выходов желаемого соединения из клетки, включающим введение гена МСТ дикого типа или мутантного МСТ в клетку, либо сохраняемого на отдельной плазмиде, либо интегрируемого в геном клетки-хозяина. При интегрировании в геном такая интеграция может быть случайной или она может происходить посредством гомологичной рекомбинации, так что нативный ген заменяется вводимой копией, обусловливая модуляцию продуцирования желаемого соединения из этой клетки. В предпочтительном варианте указанные выходы увеличиваются. В другом предпочтительном варианте указанный химический продукт является химическим продуктом тонкого органического синтеза. В конкретном предпочтительном варианте указанный химический продукт тонкого органического синтеза является аминокислотой. В особенно предпочтительном варианте указанная аминокислота является L-лизином.Another aspect of the present invention relates to methods for modulating the yields of a desired compound from a cell, comprising introducing a wild-type or mutant MCT MCT gene into a cell, either stored on a separate plasmid or integrated into the genome of the host cell. When integrated into the genome, such integration may be random or it may occur through homologous recombination, so that the native gene is replaced by the introduced copy, causing modulation of the production of the desired compound from this cell. In a preferred embodiment, said yields are increased. In another preferred embodiment, the specified chemical product is a chemical product of fine organic synthesis. In a particular preferred embodiment, said fine fusion chemical is an amino acid. In a particularly preferred embodiment, said amino acid is L-lysine.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Данное изобретение представляет молекулы нуклеиновой кислоты и белка МСТ, которые участвует в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте соединений через эти мембраны. Молекулы данного изобретения могут быть использованы в модуляции получения химических продуктов тонкого органического синтеза из микроорганизмов, таких как С. glutamicum, непосредственно (например, когда сверхэкспрессия или оптимизация белка, участвующего в биосинтезе жирных кислот, оказывает прямое действие на выход, продуктивность и/или эффективность продуцирования жирных кислот из модифицированного С. glutamicum) или могут иметь опосредованное действие, которое тем не менее приводит к увеличению выхода, продуцирования и/или эффективности продуцирования желаемого соединения (например, когда модуляция метаболизма компонентов клеточной мембраны приводит к изменениям в выходе, продуцировании и/или эффективности продуцирования или составе клеточной мембраны, что, в свою очередь, влияет на продуцирование одного или большего количества химических продуктов тонкого органического синтеза). Аспекты данного изобретения дополнительно объясняются ниже.The present invention provides nucleic acid and MCT protein molecules that are involved in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of compounds through these membranes. The molecules of this invention can be used to modulate the production of fine chemicals from microorganisms, such as C. glutamicum, directly (for example, when overexpression or optimization of a protein involved in the biosynthesis of fatty acids has a direct effect on output, productivity and / or efficiency production of fatty acids from modified C. glutamicum) or may have an indirect effect, which nevertheless leads to an increase in the yield, production and / or effectiveness of odutsirovaniya desired compound (e.g., where modulation of the metabolism of cell membrane components results in changes in yield, production and / or efficiency of production or the composition of the cell membrane, which in turn affects the production of one or more fine chemicals products). Aspects of the present invention are further explained below.

I. Химические продукты тонкого органического синтезаI. Fine chemicals

Термин «химический продукт тонкого органического синтеза» является признанным в данной области и включает молекулы, продуцируемые организмом, которые имеют применения в различных отраслях промышленности, таких как, но не только, фармацевтическая, сельскохозяйственная и косметическая отрасли промышленности. Такие соединения включают органические кислоты, такие как винная кислота, итаконовая кислота и диаминопимелиновая кислота, как протеиногенные, так и непротеиногенные аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеозиды и нуклеотиды (описанные, например, в Kuninaka, А. (1996) Nucleotides and related compounds, p.561-612, in Biotechnology vol.6, Rehm et al., eds. VCH: Weinheim, и содержащихся в них ссылках), липиды, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты (например, арахидоновая кислота), диолы (например, пропандиол и бутандиол), углеводы (например, гиалуроновая кислота и трегалоза), ароматические соединения (например, ароматические амины, ванилин и индиго), витамины и кофакторы (описанные в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A27, "Vitamins", p.443-613 (1996) VCH: Weinheim и ссылках в них; и Ong, A.S., Niki, E. and Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health, and Disease" Proceedings of the UNESCO/Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia, and Society for Free Radical Research-Asia, held Sept.1-3, 1994 at Penang, Malaysia, AOCS Press, (1995)), ферменты, поликетиды (Cane et al., (1998) Science 282: 63-68) и все другие химические продукты, описанные в Gutcho (1983) Chemicals by Fermentation, Noyes Data Corporation, ISBN: 0818805086 и имеющихся в этой работе ссылках. Метаболизм и применения некоторых из этих химических продуктов тонкого органического синтеза дополнительно раскрываются ниже.The term "fine chemicals" is recognized in this field and includes molecules produced by the body, which have applications in various industries, such as, but not limited to, pharmaceutical, agricultural and cosmetic industries. Such compounds include organic acids such as tartaric acid, itaconic acid and diaminopimelic acid, both proteinogenic and non-proteinogenic amino acids, purine and pyrimidine bases, nucleosides and nucleotides (described, for example, in Kuninaka, A. (1996) Nucleotides and related compounds , p. 561-612, in Biotechnology vol. 6, Rehm et al., eds. VCH: Weinheim, and the references therein), lipids, saturated and unsaturated fatty acids (e.g., arachidonic acid), diols (e.g., propanediol and butanediol), carbohydrates (e.g. hyaluronic acid and trehalose), and aromatic compounds (e.g. aromatic amines, vanillin and indigo), vitamins and cofactors (described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A27, "Vitamins", p.443-613 (1996) VCH: Weinheim and references therein; and Ong, AS, Niki, E. and Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health, and Disease" Proceedings of the UNESCO / Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia, and Society for Free Radical Research-Asia, held Sept. 1-3, 1994 at Penang, Malaysia, AOCS Press, (1995)), enzymes, polyketides (Cane et al., (1998) Science 282: 63-68) and all other chemical products described in Gutcho (1983) ) Chemicals by Fermentation, Noyes Data Corporation, ISBN: 0818805086 and references cited therein. The metabolism and uses of some of these fine chemicals are further disclosed below.

А. Метаболизм и применения аминокислотA. Metabolism and use of amino acids

Аминокислоты составляют основные структурные единицы всех белков и как таковые являются важными для нормального клеточного функционирования во всех организмах. Термин «аминокислота» является признанным в данной области. Протеиногенные аминокислоты, которыми являются 20 видов, служат в качестве структурных единиц для белков, в которых они связаны пептидными связями, тогда как непротеиногенные аминокислоты (сотни которых известны) обычно не обнаруживаются в белках (см. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A2, p.57-97 VCH: Weinheim (1985)). Аминокислоты могут быть в D- или L-конфигурации, хотя L-аминокислоты являются обычно единственным типом, обнаруживаемым в природно встречающихся белках. Биосинтетические и пути разложения каждой из 20 протеиногенных аминокислот были хорошо охарактеризованы как в прокариотических, так и в эукариотических клетках (см., например, Stryer, L. Biochemistry, 3rd edition, pages 578-590 (1988)). «Незаменимые» аминокислоты (гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин), названные так, поскольку они обычно являются необходимыми в питании вследствие сложности их биосинтеза, легко превращаются посредством простых биосинтетических путей в остальные 11 «не-незаменимых» аминокислот (аланин, аргинин, аспарагин, аспартат, цистеин, глутамат, глутамин, глицин, пролин, серин и тирозин). Высшие животные действительно сохраняют способность синтезировать некоторые из этих аминокислот, но незаменимые аминокислоты должны предоставляться из пищевого рациона, для того, чтобы имел место нормальный синтез белков.Amino acids form the basic structural units of all proteins and, as such, are important for normal cellular functioning in all organisms. The term “amino acid” is recognized in the art. Proteinogenic amino acids, which are 20 species, serve as structural units for proteins in which they are linked by peptide bonds, while non-proteinogenic amino acids (hundreds of which are known) are usually not found in proteins (see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A2, p. 57-97 VCH: Weinheim (1985)). Amino acids can be in the D- or L-configuration, although L-amino acids are usually the only type found in naturally occurring proteins. Biosynthetic and degradation pathways of each of the 20 proteinogenic amino acids were well characterized in both prokaryotic and eukaryotic cells (see, for example, Stryer, L. Biochemistry, 3 rd edition, pages 578-590 (1988)). “Essential” amino acids (histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan and valine), named so, because they are usually necessary in the diet due to the complexity of their biosynthesis, are easily converted through the simple biosynthetic pathways into the remaining 11 "not “Essential” amino acids (alanine, arginine, asparagine, aspartate, cysteine, glutamate, glutamine, glycine, proline, serine and tyrosine). Higher animals do retain the ability to synthesize some of these amino acids, but essential amino acids must be provided from the diet in order for normal protein synthesis to take place.

Помимо их функции в биосинтезе белков, эти аминокислоты сами по себе представляют интерес, и было обнаружено, что многие из них имеют различные применения в кормовой, пищевой, химической, косметической, сельскохозяйственной и фармацевтической отраслях промышленности. Лизин является важной аминокислотой в питании не только человека, но также моногастрических животных (животных с однокамерным желудком), таких как домашняя птица и свинья. Глутамат наиболее часто используется в качестве вкусовой добавки (мононатрий-глутамат, MSG) и широко применяется в пищевой промышленности, так же как и аспартат, фенилаланин, глицин и цистеин. Глицин, L-метионин и триптофан используются в фармацевтической промышленности. Глутамин, валин, лейцин, изолейцин, гистидин, аргинин, пролин, серин и аланин применяют как в фармацевтической, так и в косметической промышленности. Треонин, триптофан и D/L-метионин являются общепринятыми пищевыми добавками (Leuchtenberger, W. (1996) Amino acids - technical production and use, p.466-502 in Rehm et al., (eds.) Biotechnology vol.6, chapter 14a, VCH: Weinheim). Кроме того, было обнаружено, что эти аминокислоты применимы в качестве предшественников для синтеза синтетических аминокислот и белков, таких как N-ацетилцистеин, S-карбоксиметил-L-цистеин, (S)-5-гидрокситриптофан и другие, описанные в Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A2, p.57-97 VCH: Weinheim, 1985.In addition to their function in protein biosynthesis, these amino acids are of interest in themselves, and it has been found that many of them have various uses in the feed, food, chemical, cosmetic, agricultural and pharmaceutical industries. Lysine is an important amino acid in the diet of not only humans, but also monogastric animals (animals with a single chamber stomach), such as poultry and pigs. Glutamate is most often used as a flavoring agent (monosodium glutamate, MSG) and is widely used in the food industry, as well as aspartate, phenylalanine, glycine and cysteine. Glycine, L-methionine and tryptophan are used in the pharmaceutical industry. Glutamine, valine, leucine, isoleucine, histidine, arginine, proline, serine and alanine are used in both the pharmaceutical and cosmetic industries. Threonine, tryptophan and D / L-methionine are common dietary supplements (Leuchtenberger, W. (1996) Amino acids - technical production and use, p. 466-502 in Rehm et al., (Eds.) Biotechnology vol. 6, chapter 14a, VCH: Weinheim). In addition, it has been found that these amino acids are useful as precursors for the synthesis of synthetic amino acids and proteins, such as N-acetylcysteine, S-carboxymethyl-L-cysteine, (S) -5-hydroxytryptophan and others described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A2, p. 57-97 VCH: Weinheim, 1985.

Биосинтез этих природных аминокислот в организмах, способных их продуцировать, таких как бактерии, был хорошо охарактеризован (в отношении обзора бактериального биосинтеза аминокислот и его регуляции см., например, Umbarger, H.E. (1978) Ann. Rev. Biochem. 47: 533-606). Глутамат синтезируется восстановительным аминированием α-кетоглутарата, промежуточного продукта цикла лимонной кислоты. Глутамин, пролин и аргинин, каждый, образуются затем из глутамата. Биосинтез серина является трехстадийным процессом, начинающимся с 3-фосфоглицерата (промежуточного продукта в гликолизе) и приводящим к этой аминокислоте после стадий окисления, переаминирования и гидролиза. Как цистеин, так и глицин образуются из серина; первый посредством конденсации гомоцистеина с серином, а последний переносом β-углеродного атома боковой цепи к тетрагидрофолату, в реакции, катализируемой серин-трансгидроксиметилазой. Фенилаланин и тирозин синтезируются из предшественников гликолитического и пентозофосфатного пути эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата в 9-стадийном биосинтетическом пути, который отличается только на конечных двух стадиях после синтеза префената. Триптофан также образуется из этих двух исходных молекул, но его синтез является 11-стадийным путем. Тирозин может быть также синтезирован из фенилаланина, в реакции, катализируемой фенилаланингидроксилазой. Аланин, валин и лейцин - все являются биосинтетическими продуктами пирувата, конечного продукта гликолиза. Аспартат образуется из оксалоацетата, промежуточного продукта цикла лимонной кислоты. Аспарагин, метионин, треонин и лизин, каждый, образуются преобразованием аспартата. Изолейцин образуется из треонина. Сложный 9-стадийный путь приводит к образованию гистидина из 5-фосфорибозил-1-пирофосфата, активированного сахара.The biosynthesis of these natural amino acids in organisms capable of producing them, such as bacteria, has been well characterized (for a review of bacterial amino acid biosynthesis and its regulation see, for example, Umbarger, HE (1978) Ann. Rev. Biochem. 47: 533-606 ) Glutamate is synthesized by reductive amination of α-ketoglutarate, an intermediate in the citric acid cycle. Glutamine, proline and arginine, each, are then formed from glutamate. Serine biosynthesis is a three-step process starting with 3-phosphoglycerate (an intermediate in glycolysis) and leading to this amino acid after the stages of oxidation, transamination and hydrolysis. Both cysteine and glycine are formed from serine; the former by condensation of homocysteine with serine, and the latter by transfer of the β-carbon atom of the side chain to tetrahydrofolate, in the reaction catalyzed by serine transhydroxymethylase. Phenylalanine and tyrosine are synthesized from the precursors of the glycolytic and pentose phosphate pathways of erythrose-4-phosphate and phosphoenolpyruvate in the 9-stage biosynthetic pathway, which differs only in the final two stages after the synthesis of prefenate. Tryptophan is also formed from these two starting molecules, but its synthesis is an 11-step route. Tyrosine can also be synthesized from phenylalanine, in a reaction catalyzed by phenylalanine hydroxylase. Alanine, valine, and leucine are all biosynthetic products of pyruvate, the end product of glycolysis. Aspartate is formed from oxaloacetate, an intermediate in the citric acid cycle. Asparagine, methionine, threonine, and lysine are each formed by the conversion of aspartate. Isoleucine is formed from threonine. A complex 9-stage pathway leads to the formation of histidine from 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate, activated sugar.

Аминокислоты в превышающем потребности белкового синтеза клетки количестве не могут запасаться и вместо этого разрушаются с образованием промежуточных продуктов для основных метаболических путей клетки (в отношении обзора см. Stryer, L. Biochemistry 3rd ed. Ch.21 "Amino Acid Degradation and. the Urea Cycle" p.495-516 (1998)). Хотя клетка способна превращать нежелательные аминокислоты в полезные метаболические промежуточные продукты, получение аминокислот является дорогостоящим в отношении энергии, молекул предшественников и ферментов, необходимых для их синтеза. Таким образом, неудивительно, что биосинтез аминокислот регулируется ингибированием по типу обратной связи, в котором присутствие конкретной аминокислоты служит для замедления или полной остановки ее собственного образования (в отношении обзора механизмов по типу обратной связи в путях биосинтеза аминокислот см. Stryer, L. Biochemistry 3rd ed. Ch.24: "Biosynthesis of Amino Acids and Heme" p.575-600 (1988)). Таким образом, выход любой конкретной аминокислоты лимитирован количеством этой аминокислоты, присутствующим в клетке.Amino acids in excess of the needs of the cell protein synthesis amount can not be stored, and instead are destroyed to form intermediates for the major metabolic pathways cells (for review see. Stryer, L. Biochemistry 3 rd ed. Ch.21 "Amino Acid Degradation and. The Urea Cycle "p. 495-516 (1998)). Although the cell is capable of converting unwanted amino acids into useful metabolic intermediates, the production of amino acids is expensive in terms of energy, precursor molecules and enzymes necessary for their synthesis. Thus, it is not surprising that amino acid biosynthesis is regulated by feedback inhibition, in which the presence of a particular amino acid serves to slow down or completely stop its own formation (for a review of feedback mechanisms in amino acid biosynthesis pathways, see Stryer, L. Biochemistry 3 rd ed. Ch.24: "Biosynthesis of Amino Acids and Heme" p. 575-600 (1988)). Thus, the yield of any particular amino acid is limited by the amount of this amino acid present in the cell.

В. Метаболизм и применения витаминов, кофакторов и нутрацевтических веществ (пищевых добавок)B. Metabolism and the use of vitamins, cofactors and nutraceuticals (food additives)

Витамины, кофакторы и нутрацевтические вещества (пищевые добавки) составляют другую группу молекул, которые высшие животные не синтезируют вследствие утраты способности их синтеза и которые, следовательно, должны приниматься животными с пищей, хотя они легко синтезируются другими организмами, такими как бактерии. Эти молекулы либо сами являются биологически активными веществами, либо они являются предшественниками биологически активных веществ, которые могут служить в качестве носителей электронов или промежуточных продуктов в многочисленных метаболических путях. Помимо их питательной ценности, эти соединения имеют также значительную промышленную ценность в качестве красящих агентов, антиоксидантов и катализаторов или других технологических вспомогательных средств. (В отношении обзора структуры, активности и промышленных применений этих соединений см., например, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins" vol.A27, p.443-613 VCH: Weinheim, 1996). Термин "витамин" является признанным в данной области и включает в себя питательные вещества, которые необходимы организму для нормального функционирования, но которые этот организм не может сам синтезировать. Группа витаминов может охватывать кофакторы и добавочные питательные (нутрацевтические) соединения (пищевые добавки). Термин "кофактор" включает в себя небелковые соединения, требуемые для того, чтобы имела место нормальная ферментативная активность. Такие соединения могут быть органическими или неорганическими; молекулы кофакторов данного изобретения являются предпочтительно органическими. Термин "нутрацевтическое вещество" включает в себя пищевые добавки, полезные для здоровья растений и животных, в частности, людей. Примерами таких молекул являются витамины, антиоксиданты и также некоторые липиды (например, полиненасыщенные жирные кислоты).Vitamins, cofactors and nutraceuticals (food additives) constitute another group of molecules that higher animals do not synthesize due to the loss of their synthesis ability and which, therefore, must be taken by animals with food, although they are easily synthesized by other organisms, such as bacteria. These molecules are either biologically active substances themselves, or they are precursors of biologically active substances that can serve as carriers of electrons or intermediates in numerous metabolic pathways. In addition to their nutritional value, these compounds also have significant industrial value as coloring agents, antioxidants and catalysts or other processing aids. (For a review of the structure, activity, and industrial uses of these compounds, see, for example, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins" vol. A27, p. 433-613 VCH: Weinheim, 1996). The term "vitamin" is recognized in this field and includes nutrients that the body needs for normal functioning, but which this body cannot synthesize itself. A group of vitamins may include cofactors and additional nutritional (nutraceutical) compounds (nutritional supplements). The term "cofactor" includes non-protein compounds required for normal enzymatic activity to take place. Such compounds may be organic or inorganic; The cofactor molecules of the present invention are preferably organic. The term "nutraceutical substance" includes nutritional supplements useful for the health of plants and animals, in particular humans. Examples of such molecules are vitamins, antioxidants, and also certain lipids (e.g. polyunsaturated fatty acids).

Биосинтез этих молекул в организмах, способных их продуцировать, таких как бактерии, был в значительной степени охарактеризован (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins" vol.A27, p.443-613, VCH: Weinheim, 1996; Michal, G. (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Ong, A.S., Niki, E and Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health, and Disease" Proceedings of the UNESCO/Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia, and Society for Free Radical Research-Asia, held Sept.1-3, 1994 at Penang, Malaysia, AOCS Press: Champaign, IL X, 374 S).The biosynthesis of these molecules in organisms capable of producing them, such as bacteria, has been largely characterized (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vitamins vol. A27, p. 433-613, VCH: Weinheim, 1996; Michal, G. ( 1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Ong, AS, Niki, E and Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health, and Disease" Proceedings of the UNESCO / Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia, and Society for Free Radical Research-Asia, held Sept. 1-3, 1994 at Penang, Malaysia, AOCS Press: Champaign, IL X, 374 S).

Тиамин (витамин B1) образуется химическим связыванием пиримидиновой и тиазоловой частей молекулы. Рибофлавин (витамин В2) синтезируется из гуанозин-5'-трифосфата (ГТФ) и рибозо-5'-фосфата. Рибофлавин, в свою очередь, используется для синтеза флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD). Семейство соединений, совокупно называемых «витамином Be» (например, пиридоксин, пиридоксамин, пиридоксаль-5'-фосфат и коммерчески используемый пиридоксингидрохлорид), включает соединения, являющиеся производными общей структурной единицы, 5-гидрокси-6-метилпиридина. Пантотенат (пантотеновая кислота, (R)-(+)-N-(2,4-дигидрокси-3,3-диметил-1-оксобутил)-β-аланин) может быть получен химическим синтезом или ферментацией. Конечные стадии в биосинтезе пантотената состоят из АТФ-управляемой конденсации β-аланина и пантоевой кислоты. Ферменты, ответственные за стадии биосинтеза для превращения в пантоевую кислоту, в β-аланин и для конденсации в пантотеновую кислоту, являются известными. Метаболически активной формой пантотената является Кофермент А, биосинтез которого протекает в виде 5 ферментативных стадий. Пантотенат, пиридоксаль-5'-фосфат, цистеин и АТФ являются предшественниками Кофермента А. Эти ферменты катализируют не только образование пантотената, но также образование (R)-пантоевой кислоты, (R)-пантолактона, (R)-пантенола (провитамина В5) (и его производных) и кофермента А.Thiamine (Vitamin B 1 ) is formed by chemical bonding of the pyrimidine and thiazole moieties. Riboflavin (vitamin B 2 ) is synthesized from guanosine 5'-triphosphate (GTP) and ribose-5'-phosphate. Riboflavin, in turn, is used to synthesize flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD). The family of compounds collectively referred to as “Vitamin Be” (eg, pyridoxine, pyridoxamine, pyridoxal-5′-phosphate and commercially used pyridoxine hydrochloride) includes compounds that are derivatives of a common structural unit, 5-hydroxy-6-methylpyridine. Pantothenate (pantothenic acid, (R) - (+) - N- (2,4-dihydroxy-3,3-dimethyl-1-oxobutyl) -β-alanine) can be obtained by chemical synthesis or fermentation. The final stages in pantothenate biosynthesis consist of ATP-controlled condensation of β-alanine and pantoic acid. Enzymes responsible for the biosynthesis steps for conversion to pantoic acid, β-alanine and for condensation to pantothenic acid are known. The metabolically active form of pantothenate is Coenzyme A, the biosynthesis of which proceeds in the form of 5 enzymatic stages. Pantothenate, pyridoxal-5'-phosphate, cysteine and ATP are the precursors of Coenzyme A. These enzymes catalyze not only the formation of pantothenate, but also the formation of (R) -pantoic acid, (R) -pantolactone, (R) -panthenol (provitamin B 5 ) (and its derivatives) and coenzyme A.

Биосинтез биотина из молекулы-предшественника пимелоил-КоА в микроорганизмах был подробно исследован, и были идентифицированы несколько участвующих в нем генов. Было обнаружено, что многие из соответствующих белков участвуют также в синтезе Fe-кластера и являются членами белков nifS-класса. Липоевую кислоту получают из октановой кислоты и она служит в качестве кофермента в энергетическом обмене, где становится частью пируватдегидрогеназного комплекса и α-кетоглутарат-дегидрогеназного комплекса. Фолаты являются группой веществ, которые все являются производными фолиевой кислоты, которая, в свою очередь, образуется из L-глутаминовой кислоты, п-аминобензойной кислоты и 6-метилптерина. Биосинтез фолиевой кислоты и ее производных, начинающийся с промежуточных продуктов метаболизма гуанозин-5'-трифосфата (ГТФ), L-глутаминовой кислоты и п-аминобензойной кислоты, был подробно исследован в некоторых микроорганизмах.The biosynthesis of biotin from the pimeloyl-CoA precursor molecule in microorganisms has been studied in detail, and several genes involved have been identified. It was found that many of the corresponding proteins are also involved in the synthesis of the Fe cluster and are members of the nifS class proteins. Lipoic acid is obtained from octanoic acid and it serves as a coenzyme in energy metabolism, where it becomes part of the pyruvate dehydrogenase complex and α-ketoglutarate-dehydrogenase complex. Folates are a group of substances that are all derivatives of folic acid, which, in turn, is formed from L-glutamic acid, p-aminobenzoic acid and 6-methylopterin. The biosynthesis of folic acid and its derivatives, starting with the intermediate products of metabolism of guanosine 5'-triphosphate (GTP), L-glutamic acid and p-aminobenzoic acid, has been studied in detail in some microorganisms.

Корриноиды (такие как кобаламины и, в частности, витамин В12) и порфирины принадлежат к группе химических продуктов, характеризующихся системой тетрапиролльного кольца. Биосинтез витамина B12 является достаточно сложным, так что он еще не был полностью охарактеризован, но многие участвующие в нем ферменты и субстраты в настоящее время известны. Никотиновая кислота (никотинат) и никотинамид являются производными пиридина, которые называют также "ниацином". Ниацин является предшественником важных коферментов НАД (никотинамидадениндинуклеотида) и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата) и их восстановленных форм.Corrinoids (such as cobalamins and, in particular, vitamin B 12 ) and porphyrins belong to the group of chemical products characterized by the tetrapyrrole ring system. The biosynthesis of vitamin B 12 is quite complex, so that it has not yet been fully characterized, but many of the enzymes and substrates involved in it are currently known. Nicotinic acid (nicotinate) and nicotinamide are pyridine derivatives, which are also called "niacin." Niacin is a precursor of the important coenzymes NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) and NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) and their reduced forms.

Крупномасштабное получение этих соединений в значительной степени основано на бесклеточных химических синтезах, хотя некоторые из этих химических продуктов были также получены крупномасштабным культивированием микроорганизмов, такие как рибофлавин, витамин В6, пантотенат и биотин. Только витамин B12 получают исключительно ферментацией вследствие сложности его синтеза. Методологии in vitro требуют значительных затрат материалов и времени, часто при высокой стоимости.The large-scale production of these compounds is largely based on cell-free chemical synthesis, although some of these chemical products have also been obtained by large-scale cultivation of microorganisms such as riboflavin, vitamin B 6 , pantothenate and biotin. Only vitamin B 12 is obtained exclusively by fermentation due to the complexity of its synthesis. In vitro methodologies require significant material and time, often at high cost.

С. Метаболизм и применения пуринов, пиримидинов, нуклеозидов и нуклеотидовC. Metabolism and uses of purines, pyrimidines, nucleosides and nucleotides

Гены метаболизма пуринов и пиримидинов и их соответствующие белки являются важными мишенями для терапии опухолевых заболеваний и вирусных инфекций. Термины "пурин" или "пиримидин" включают в себя азотистые основания, которые являются составляющими нуклеиновых кислот, коферментов и нуклеотидов. Термин "нуклеотид" включает в себя основные структурные единицы молекул нуклеиновых кислот, которые состоят из азотистого основания, пентозного сахара (в случае РНК этот сахар является рибозой; в случае ДНК этот сахар является D-дезоксирибозой) и фосфорной кислоты. Термин "нуклеозид" включает в себя молекулы, которые служат в качестве предшественников для нуклеотидов, но которые не содержат части, являющейся фосфорной кислотой, которую имеют нуклеотиды. Ингибированием биосинтеза этих молекул или их мобилизации для образования молекул нуклеиновых кислот можно ингибировать синтез РНК и ДНК; ингибированием этой активности нацеленным на раковые клетки образом можно ингибировать способность опухолевых клеток делиться и размножаться. Кроме того, имеются нуклеотиды, которые не образуют молекул нуклеиновых кислот, а служат в качестве запасов энергии (т.е. АМФ) или в качестве коферментов (т.е. FAD и NAD).Purine and pyrimidine metabolism genes and their corresponding proteins are important targets for the treatment of tumor diseases and viral infections. The terms “purine” or “pyrimidine” include nitrogenous bases, which are constituents of nucleic acids, coenzymes, and nucleotides. The term "nucleotide" includes the basic structural units of nucleic acid molecules, which consist of a nitrogenous base, pentose sugar (in the case of RNA, this sugar is ribose; in the case of DNA, this sugar is D-deoxyribose) and phosphoric acid. The term “nucleoside” includes molecules that serve as precursors for nucleotides, but which do not contain a phosphoric acid moiety that the nucleotides have. By inhibiting the biosynthesis of these molecules or their mobilization for the formation of nucleic acid molecules, one can inhibit the synthesis of RNA and DNA; by inhibiting this activity in a cancer cell-targeted manner, it is possible to inhibit the ability of tumor cells to divide and multiply. In addition, there are nucleotides that do not form nucleic acid molecules, but serve as energy stores (i.e., AMP) or as coenzymes (i.e., FAD and NAD).

В нескольких публикациях было описано применение этих химических продуктов для медицинских показаний, посредством влияния на метаболизм пуринов и/или пиримидинов (например, Christopherson, R.I. and Lyons, S.D. (1990) "Potent inhibitors of de novo pyrimidine and purine biosynthesis as chemotherapeutic agents." Med. Res. Reviews 10: 505-548). Исследования ферментов, участвующих в метаболизме пуринов и пиримидинов, было сосредоточено на развитии новых лекарственных средств, которые могут быть использованы, например, в качестве иммунодепрессантов или антипролиферантов (Smith, J.L., (1995) "Enzymes in nucleotide synthesis." Curr. Opin. Struct. Biol. 5: 752-757; (1995) Biochem. Soc. Transact. 23: 877-902). Однако, пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеозиды и нуклеотиды имеют другие применения: в качестве промежуточных продуктов в биосинтезе некоторых химических продуктов тонкого органического синтеза (например, тиамина, S-аденозилметионина, фолатов или рибофлавина), в качестве энергоносителей для клетки (например, АТФ или ГТФ) и для самих химических продуктов, обычно используемых в качестве усилителей аромата (например, ИМФ или ГМФ) или для некоторых медицинских применений (см., например, Kuninaka, A. (1996) Nucleotides and Related Compounds in Biotechnology vol.6, Rehm et al., eds. VCH: Weinheim, p.561-612). Кроме того, ферменты, участвующие в метаболизме пуринов, пиримидинов, нуклеозидов или нуклеотидов, все больше используются в качестве мишеней, против которых разрабатываются химические продукты для защиты урожая сельскохозяйственных культур, в том числе фунгициды, гербициды и инсектициды.Several publications have described the use of these chemical products for medical purposes by affecting the metabolism of purines and / or pyrimidines (e.g. Christopherson, RI and Lyons, SD (1990) "Potent inhibitors of de novo pyrimidine and purine biosynthesis as chemotherapeutic agents." Med. Res. Reviews 10: 505-548). Studies of enzymes involved in the metabolism of purines and pyrimidines have focused on the development of new drugs that can be used, for example, as immunosuppressants or antiproliferants (Smith, JL, (1995) "Enzymes in nucleotide synthesis." Curr. Opin. Struct Biol. 5: 752-757; (1995) Biochem. Soc. Transact. 23: 877-902). However, purine and pyrimidine bases, nucleosides and nucleotides have other uses: as intermediates in the biosynthesis of certain fine chemicals (e.g. thiamine, S-adenosylmethionine, folates or riboflavin), as energy carriers for a cell (e.g. ATP or GTP) and for the chemical products themselves, usually used as flavor enhancers (e.g., IMP or GMP), or for some medical applications (see, e.g., Kuninaka, A. (1996) Nucleotides and Related Compounds in Biotechnology vol. 6, Rehm et al ., eds. VCH: Weinheim, p. 561-612). In addition, the enzymes involved in the metabolism of purines, pyrimidines, nucleosides or nucleotides are increasingly being used as targets against which chemical products are being developed to protect crop yields, including fungicides, herbicides and insecticides.

Метаболизм этих соединений в бактериях был охарактеризован (в отношении обзора см., например, Zaikin, H. and Dixon, J.E. (1992) "de novo purine nucleotide biosynthesis", in: Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology, vol. 42, Academic Press: p. 259-287 и Michal, G. (1999) "Nucleotides and Nucleosides", Chapter 8 in: Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, Wiley: New York). Метаболизм пуринов был объектом интенсивного исследования и он является существенным для нормального функционирования клетки. Нарушенный метаболизм пуринов в высших животных может вызывать серьезное заболевание, такое как подагра. Пуриновые нуклеотиды синтезируются из рибозо-5-фосфата, в ряде стадий через промежуточное соединение инозин-5'-фосфат (ИМФ), приводя к образованию гуанозин-5'-монофосфата (ГМФ) или аденозин-5'-монофосфата (АМФ), из которых легко образуются трифосфатные формы, используемые в качестве нуклеотидов. Эти соединения используются также в качестве энергозапасов, и таким образом их разложением обеспечивается энергия для многих различных биохимических процессов в клетке. Биосинтез пиримидинов протекает посредством образования уридин-5'-монофосфата (УМФ) из рибозо-5-фосфата. УМФ, в свою очередь, превращается в цитидин-5'-трифосфат (ЦТФ). Дезоксиформы всех этих нуклеотидов образуются в одностадийной реакции восстановления из дифосфатрибозной формы нуклеотида в дифосфатную дезоксирибозную форму этого нуклеотида. При фосфорилировании эти молекулы способны участвовать в синтезе ДНК.The metabolism of these compounds in bacteria has been characterized (for a review see, for example, Zaikin, H. and Dixon, JE (1992) "de novo purine nucleotide biosynthesis", in: Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology, vol. 42, Academic Press: p. 259-287 and Michal, G. (1999) "Nucleotides and Nucleosides", Chapter 8 in: Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, Wiley: New York). Purine metabolism has been the subject of intensive research and is essential for the normal functioning of the cell. Impaired purine metabolism in higher animals can cause serious illness such as gout. Purine nucleotides are synthesized from ribose-5-phosphate, in a number of stages through the inosine-5'-phosphate (IMP) intermediate, leading to the formation of guanosine-5'-monophosphate (GMP) or adenosine-5'-monophosphate (AMP), from which triphosphate forms are easily formed, used as nucleotides. These compounds are also used as energy reserves, and thus their decomposition provides energy for many different biochemical processes in the cell. The biosynthesis of pyrimidines proceeds through the formation of uridine-5'-monophosphate (UMF) from ribose-5-phosphate. UMF, in turn, is converted to cytidine-5'-triphosphate (CTF). The deoxy forms of all these nucleotides are formed in a one-step reduction reaction from the diphosphatribose form of the nucleotide to the diphosphate deoxyribose form of this nucleotide. When phosphorylated, these molecules are able to participate in DNA synthesis.

D. Метаболизм и применения трегалозыD. Metabolism and the use of trehalose

Трегалоза состоит из двух молекул глюкозы, связанных в α,α-1,1-связи. Ее обычно используют в пищевой промышленности в качестве подслащивающего вещества, добавки для высушенных или замороженных пищевых продуктов и в напитках. Однако, она применяется также в фармацевтической, косметической и биотехнологической отраслях промышленности (см., например, Nishimoto et al., (1998) U.S. Patent №5759610; Singer, M.A. and Lindquist, S. (1998) Trends Biotech. 16: 460-467; Paiva, C.L.A. and Panek, A.D. (1996) Biotech. Ann. Rev.2: 293-314; и Shiosaka, M. (1997) J. Japan. 172: 97-102). Трегалоза образуется ферментами из многих микроорганизмов и природно высвобождается в окружающую среду, из которой она может быть собрана с использованием способов, известных в данной области.Trehalose consists of two glucose molecules linked in an α, α-1,1-bond. It is usually used in the food industry as a sweetener, additives for dried or frozen foods, and in drinks. However, it is also used in the pharmaceutical, cosmetic, and biotechnological industries (see, for example, Nishimoto et al., (1998) US Patent No. 5759610; Singer, MA and Lindquist, S. (1998) Trends Biotech. 16: 460- 467; Paiva, CLA and Panek, AD (1996) Biotech. Ann. Rev.2: 293-314; and Shiosaka, M. (1997) J. Japan. 172: 97-102). Trehalose is produced by enzymes from many microorganisms and is naturally released into the environment from which it can be collected using methods known in the art.

II. Биосинтез мембран и трансмембранный транспортII. Membrane biosynthesis and transmembrane transport

Клеточные мембраны обслуживают различные функции в клетке. Во-первых и прежде всего, мембрана дифференцирует содержимое клетки от окружающей среды, создавая таким образом целостность клетки. Мембраны могут также служить в качестве барьеров для вхождения вредных или нежелательных соединений, а также выхода желательных соединений. Клеточные мембраны являются по их природе непроницаемыми для необлегченной диффузии гидрофильных соединений, таких как белки, молекулы воды и ионы, вследствие их структуры: бислоя липидных молекул, в котором группы полярных головок обращены наружу (в направлении внешнего и внутреннего пространства клетки, соответственно), а неполярные хвосты обращены внутрь в центре бислоя, образуя гидрофобное основание (в отношении общего обзора структуры и функции мембран см. Gennis, R.B. (1989) Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg). Этот барьер позволяет клеткам поддерживать относительно более высокую концентрацию желательных соединений и относительно более низкую концентрацию нежелательных соединений, в сравнении с окружающей средой, так как диффузия этих соединений эффективно блокируется мембраной. Однако, мембрана представляет также эффективный барьер для импорта желательных соединений и экспорта отработанных молекул. Для преодоления этой трудности клеточные мембраны включают многочисленные типы белков-переносчиков (транспортеров), которые способны облегчать трансмембранный транспорт различных типов соединений. Существуют два основных класса этих транспортных белков: поры или каналы и переносчики (транспортеры). Первые являются интегральными мембранными белками, иногда комплексами белков, которые образуют регулируемое отверстие через мембрану. Эта регуляция, или «воротный механизм» является обычно специфическим в отношении транспортируемых порой или каналом молекул, что делает эти трансмембранные конструкции селективно проницаемыми для специфического класса субстратов; например, калиевый канал сконструирован таким образом, что только ионы, имеющие заряд и размер, аналогичные заряду и размеру калия, могут проходить через него. Белки каналов и пор склонны иметь дискретные гидрофобные и гидрофильные домены, так что гидрофобная поверхность белка может связываться с внутренней частью мембраны, тогда как гидрофильная поверхность выстилает внутреннее пространство канала, обеспечивая таким образом защищенную гидрофильную среду, через которую может проходить выбранная гидрофильная молекула. Многие такие поры/каналы известны в данной области, в том числе каналы для ионов калия, кальция, натрия и хлорида.Cell membranes serve various functions in the cell. First and foremost, the membrane differentiates the contents of the cell from the environment, thereby creating cell integrity. Membranes can also serve as barriers to entry of harmful or undesirable compounds, as well as the release of desired compounds. Cell membranes are, by their nature, impermeable to the uncomplicated diffusion of hydrophilic compounds, such as proteins, water molecules and ions, due to their structure: a bilayer of lipid molecules in which groups of polar heads are facing outward (in the direction of the outer and inner space of the cell, respectively), and non-polar tails face inward at the center of the bilayer, forming a hydrophobic base (for a general overview of membrane structure and function, see Gennis, RB (1989) Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg). This barrier allows cells to maintain a relatively higher concentration of the desired compounds and a relatively lower concentration of the undesirable compounds, compared to the environment, since the diffusion of these compounds is effectively blocked by the membrane. However, the membrane also provides an effective barrier to the import of desired compounds and the export of spent molecules. To overcome this difficulty, cell membranes include numerous types of carrier proteins (transporters) that are able to facilitate transmembrane transport of various types of compounds. There are two main classes of these transport proteins: pores or channels and carriers (transporters). The former are integral membrane proteins, sometimes complexes of proteins that form an adjustable hole through the membrane. This regulation, or “gate mechanism,” is usually specific for molecules transported by the pore or channel, which makes these transmembrane structures selectively permeable to a specific class of substrates; for example, the potassium channel is designed in such a way that only ions having a charge and size similar to the charge and size of potassium can pass through it. Channel and pore proteins tend to have discrete hydrophobic and hydrophilic domains, so that the hydrophobic surface of the protein can bind to the inside of the membrane, while the hydrophilic surface lines the interior of the channel, thereby providing a protected hydrophilic environment through which the selected hydrophilic molecule can pass. Many such pores / channels are known in the art, including channels for potassium, calcium, sodium, and chloride ions.

Эта опосредуемая порами и каналами система облегченной диффузии ограничена очень небольшими молекулами, такими как ионы, так как поры или каналы, достаточно крупные для прохождения целых белков посредством облегченной диффузии, были бы неспособны предотвращать прохождение также и более мелких гидрофильных молекул. Транспорт молекул посредством этого процесса называют иногда "облегченной диффузией", так как для этого транспорта необходима движущая сила градиента концентрации. Пермеазы также делают возможной облегченную диффузию более крупных молекул, таких как глюкоза или другие сахара, в клетку, когда концентрация этих молекул на одной стороне мембраны является более высокой, чем концентрация на другой стороне (также называемой "унипортом", т.е. транспортом одного растворенного вещества через мембрану). В противоположность порам или каналам, эти интегральные мембранные белки (часто имеющие 6-14 простирающихся через мембрану α-спиралей) не образуют открытых каналов через мембрану, а связываются с молекулой-мишенью на поверхности мембраны и затем подвергаются конформационному сдвигу, так что молекула-мишень высвобождается на противоположной стороне мембраны.This pore and channel mediated facilitated diffusion system is limited to very small molecules such as ions, since pores or channels large enough to allow whole proteins to pass through facilitated diffusion would be unable to prevent the passage of smaller hydrophilic molecules as well. Molecular transport through this process is sometimes called “facilitated diffusion”, since this transport requires a driving force in the concentration gradient. Permeases also allow facilitated diffusion of larger molecules, such as glucose or other sugars, into the cell when the concentration of these molecules on one side of the membrane is higher than the concentration on the other side (also called "uniport", i.e. transport of one solute through the membrane). In contrast to pores or channels, these integral membrane proteins (often having 6-14 α-helices extending through the membrane) do not form open channels through the membrane, but bind to the target molecule on the membrane surface and then undergo a conformational shift, so that the target molecule released on the opposite side of the membrane.

Однако, клеткам необходим импорт или экспорт молекул против существующего градиента концентрации ("активный транспорт"), ситуации, в которой не может происходить облегченная диффузия. Существует два основных механизма, используемых клетками для такого мембранного транспорта: симпорт или антипорт, и сопряженный с энергией транспорт, например, опосредованный АВС-транспортерами. Системы симпорта и антипорта сопрягают движение двух различных молекул через мембрану (посредством пермеаз, имеющих два отдельных сайта связывания для двух различных молекул); в симпорте, обе молекулы транспортируются в одном и том же направлении, тогда как в антипорте одна молекула импортируется, тогда как другая экспортируется. Это является энергетически возможным, так как одна из двух молекул движется в соответствии с градиентом концентрации, и это энергетически благоприятное событие допускается только при сопутствующем движении желательного соединения против преобладающего градиента концентрации. Отдельные молекулы могут транспортироваться через мембрану против градиента концентрации в использующем энергию процессе, например, процессе, используемом АВС-транспортерами. В этой системе транспортный белок, расположенный в мембране, имеет АТФ-связывающую кассету; при связывании молекулы-мишени АТФ превращается в АДФ+Pi, и полученное высвобождение энергии используется для проведения перемещения молекулы-мишени на противоположную сторону мембраны, облегченного этим транспортером. В отношении более подробных описаний всех этих транспортных систем см.: Bamberg, E. et al., (1993) "Charge transport of ion pumps on lipid bilayer membranes", Q. Rev. Biophys. 26: 1-25; Findlay, J.B.C. (1991) "Structure and function in membrane transport systems", Curr. Opin. Struct. Biol. 1:804-810; Higgins, C.F. (1992) "ABC transporters from microorganisms to man", Ann. Rev. Cell Biol. 8: 67-113; Gennis, R.B. (1989) "Pores, Channels and Transporters", in: Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, p.270-322; и Nikaido, H. and Saier, H. (1992) "Transport proteins in bacteria: common themes in their design", Science 258: 936-942, и содержащиеся в каждой из этих работ ссылки.However, cells need to import or export molecules against an existing concentration gradient (“active transport”), a situation in which facilitated diffusion cannot occur. There are two main mechanisms used by cells for such membrane transport: symport or antiport, and energy-coupled transport, for example, mediated by ABC transporters. The symport and antiport systems conjugate the movement of two different molecules through the membrane (through permeases having two separate binding sites for two different molecules); in simport, both molecules are transported in the same direction, while in the antiport one molecule is imported, while the other is exported. This is energetically possible, since one of the two molecules moves in accordance with the concentration gradient, and this energetically favorable event is allowed only with the concomitant movement of the desired compound against the prevailing concentration gradient. Individual molecules can be transported across the membrane against a concentration gradient in an energy-using process, for example, a process used by ABC transporters. In this system, a transport protein located in the membrane has an ATP-binding cassette; upon binding of the target molecule, ATP is converted to ADP + Pi, and the resulting energy release is used to move the target molecule to the opposite side of the membrane, facilitated by this transporter. For more detailed descriptions of all these transport systems, see: Bamberg, E. et al., (1993) "Charge transport of ion pumps on lipid bilayer membranes", Q. Rev. Biophys. 26: 1-25; Findlay, J.B.C. (1991) "Structure and function in membrane transport systems", Curr. Opin. Struct. Biol. 1: 804-810; Higgins, C.F. (1992) "ABC transporters from microorganisms to man", Ann. Rev. Cell Biol. 8: 67-113; Gennis, R.B. (1989) "Pores, Channels and Transporters", in: Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, p. 270-322; and Nikaido, H. and Saier, H. (1992) "Transport proteins in bacteria: common themes in their design", Science 258: 936-942, and the references contained in each of these works.

Синтез мембран является хорошо охарактеризованным процессом, в котором участвует ряд компонентов, наиболее важными из которых являются липидные молекулы. Синтез липидов может быть разделен на две части: синтез жирных кислот и их присоединение к sn-глицерол-3-фосфату и добавление или модификация полярной группы головки. Типичные липиды, используемые в бактериальных мембранах, включают фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды и фосфоглицериды. Синтез жирных кислот начинается с превращения ацетил-КоА либо в малонил-КоА ацетил-КоА-карбоксилазой, либо в ацетил-АСР ацетилтрансацилазой. После реакции конденсации эти две полученные молекулы образуют вместе ацетоацетил-АСР, который превращается посредством ряда реакций конденсации, восстановления и дегидратации с образованием молекулы жирной кислоты, имеющей желательную длину цепи. Образование ненасыщенных жирных кислот из таких молекул катализируется специфическими десатуразами либо аэробно, с использованием молекулярного кислорода, либо анаэробно (в отношении ссылки по синтезу жирных кислот см. F.C. Neidhardt et al. (1996) E. coli and Salmonella. ASM Press: Washington, D.C., p.612-636 и содержащиеся в этой работе ссылки; Lengeler et al. (eds) (1999) Biology of Procaryotes. Tieme: Stuttgart, New York, и содержащиеся в этой работе ссылки; и Magnuson, К. et al. (1993) Microbiological Reviews 57: 522-542, и ссылки в этих работах). Циклопропан-жирные кислоты (CFA) синтезируются специфической CFA-синтазой с использованием SAM в качестве ко-субстрата. Жирные кислоты с разветвленной цепью синтезируют из аминокислот с разветвленной цепью, которые деаминируют с получением 2-оксокислот с разветвленной цепью (см. Lengeler et al. (eds) (1999) Biology of Procaryotes. Thieme: Stuttgart, New York, и содержащиеся в этой работе ссылки). Другой существенной стадией в синтезе липидов является перенос жирных кислот на группы полярной головки при помощи, например, глицерофосфат-ацилтрансфераз. Комбинирование различных молекул-предшественников и биосинтетических ферментов приводит к получению различных молекул жирных кислот, которые оказывают сильное действие на состав мембраны.Membrane synthesis is a well-characterized process in which a number of components are involved, the most important of which are lipid molecules. The synthesis of lipids can be divided into two parts: the synthesis of fatty acids and their addition to sn-glycerol-3-phosphate and the addition or modification of the polar group of the head. Typical lipids used in bacterial membranes include phospholipids, glycolipids, sphingolipids and phosphoglycerides. The synthesis of fatty acids begins with the conversion of acetyl-CoA either to malonyl-CoA by acetyl-CoA-carboxylase, or to acetyl-ACP by acetyltransacylase. After the condensation reaction, these two molecules obtained form together acetoacetyl-ACP, which is converted through a series of condensation, reduction and dehydration reactions to form a fatty acid molecule with the desired chain length. The formation of unsaturated fatty acids from such molecules is catalyzed by specific desaturases either aerobically using molecular oxygen or anaerobically (for a link on the synthesis of fatty acids see FC Neidhardt et al. (1996) E. coli and Salmonella. ASM Press: Washington, DC , p.612-636 and the references contained in this work; Lengeler et al. (eds) (1999) Biology of Procaryotes. Tieme: Stuttgart, New York and the references contained in this work; and Magnuson, K. et al. ( 1993) Microbiological Reviews 57: 522-542, and references in these works). Cyclopropane fatty acids (CFA) are synthesized by specific CFA synthase using SAM as a co-substrate. Branched chain fatty acids are synthesized from branched chain amino acids which are deaminated to give branched chain 2-oxo acids (see Lengeler et al. (Eds) (1999) Biology of Procaryotes. Thieme: Stuttgart, New York, and contained therein link work). Another essential step in lipid synthesis is the transfer of fatty acids to groups of the polar head using, for example, glycerophosphate acyltransferases. The combination of various precursor molecules and biosynthetic enzymes leads to the production of various fatty acid molecules that have a strong effect on the composition of the membrane.

III. Элементы и способы изобретенияIII. Elements and methods of the invention

Данное изобретение основывается, по меньшей мере частично, на обнаружении новых молекул, называемых здесь молекулами нуклеиновых кислот и белковыми молекулами МСТ, которые регулируют продуцирование клеточных мембран в С. glutamicum и управляют движением молекул через такие мембраны. В одном варианте молекулы МСТ участвуют в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. В предпочтительном варианте активность молекул МСТ данного изобретения в отношении регуляции продуцирования компонентов мембран и мембранного транспорта оказывает воздействие на продуцирование желательного химического продукта тонкого органического синтеза этим организмом. В особенно предпочтительном варианте молекулы МСТ данного изобретения модулируются в активности таким образом, что метаболические пути С. glutamicum, которые регулируют белки МСТ данного изобретения, модулируются в отношении выхода, продуцирования и/или эффективности продуцирования, и транспорт соединений через мембраны изменяется в эффективности, что либо прямо, либо опосредованно модулирует выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования желаемого химического продукта тонкого органического синтеза С. glutamicum.The present invention is based, at least in part, on the discovery of new molecules, called here nucleic acid molecules and MCT protein molecules, which regulate the production of cell membranes in C. glutamicum and control the movement of molecules through such membranes. In one embodiment, MCT molecules are involved in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. In a preferred embodiment, the activity of the MCT molecules of the present invention in regulating the production of membrane components and membrane transport affects the production of the desired fine organic synthesis product by this organism. In a particularly preferred embodiment, the MCT molecules of the present invention are modulated in activity such that the C. glutamicum metabolic pathways that regulate the MCT proteins of the present invention are modulated with respect to yield, production and / or production efficiency, and the transport of compounds across membranes changes in efficiency, which either directly or indirectly modulates the yield, production, and / or production efficiency of the desired fine chemical C. glutamicum.

Выражение «белок МСТ» или «полипептид МСТ» включает белки, которые участвуют в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. Примеры белков МСТ включают белки, кодируемые генами МСТ, представленными в таблице 1 и имеющими нечетные номера SEQ ID NO:. Термины «ген МСТ» или «последовательность нуклеиновой кислоты МСТ» включают последовательности нуклеиновых кислот, кодирующих белок МСТ, которые состоят из кодирующего района, а также из соответствующих нетранслируемых 5'- и 3'-участков последовательности. Примеры генов МСТ включают гены, приведенные в таблице 1. Термины «продуцирование» или «продуктивность» являются признанными в данной области и включают в себя концентрацию продукта ферментации (например, желаемого химического продукта тонкого органического синтеза), образованного за конкретное время и в конкретном объеме ферментации (например, кг продукта в час на литр). Термин «эффективность продуцирования» включает в себя время, необходимое для конкретного уровня продуцирования, который должен быть достигнут (например, время, которое необходимо для клетки для достижения конкретной скорости выхода химического продукта тонкого органического синтеза). Термин «выход» или «выход продукт/углерод» является признанным в данной области и включает в себя эффективность превращения источника углерода в продукт (т.е. в химический продукт тонкого органического синтеза). Это обычно выражается как, например, кг продукта на кг источника углерода. Посредством увеличения выхода или продуцирования соединения количество извлеченных молекул этого соединения в конкретном количестве культуры на протяжении конкретного периода времени увеличивается. Термины «биосинтез» или «биосинтетический путь» являются признанными в данной области и включают в себя синтез соединения, предпочтительно органического соединения, клеткой из промежуточных соединений, который может включать в себя многостадийный и высокорегулируемый процесс. Термины «разложение» или «путь разложения» являются признанными в данной области и включают в себя распад соединения, предпочтительно органического соединения, клеткой до продуктов деградации (говоря в общем, меньших по размеру или менее сложных молекул), который может включать в себя многостадийный и высокорегулируемый процесс. Термин «метаболизм» является признанным в данной области и включает в себя всю сумму биохимических реакций, которые имеют место в организме. Тогда метаболизм конкретного соединения (например, метаболизм аминокислоты, например, глицина) включает в себя общие биосинтетические пути, пути модификации и разложения в клетке, связанные с этим соединением.The expression "MCT protein" or "MCT polypeptide" includes proteins that are involved in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. Examples of MCT proteins include proteins encoded by the MCT genes shown in Table 1 and having odd numbers SEQ ID NO :. The terms “MCT gene” or “MCT nucleic acid sequence” include nucleic acid sequences encoding the MCT protein, which consist of the coding region as well as the corresponding untranslated 5 ′ and 3 ′ regions of the sequence. Examples of MCT genes include the genes shown in table 1. The terms "production" or "productivity" are recognized in this field and include the concentration of the fermentation product (for example, the desired chemical product of fine synthesis) formed in a specific time and in a specific volume fermentation (for example, kg of product per hour per liter). The term “production efficiency” includes the time required for a particular level of production to be achieved (for example, the time it takes for a cell to achieve a specific yield of a fine organic chemical product). The term “yield” or “product / carbon yield” is recognized in the art and includes the efficiency of converting a carbon source into a product (ie, a fine organic chemical product). This is usually expressed as, for example, kg of product per kg of carbon source. By increasing the yield or production of a compound, the number of recovered molecules of this compound in a specific amount of culture over a specific period of time increases. The terms “biosynthesis” or “biosynthetic pathway” are recognized in the art and include the synthesis of a compound, preferably an organic compound, by a cell from intermediates, which may include a multi-step and highly regulated process. The terms “degradation” or “degradation pathway” are recognized in the art and include decomposition of a compound, preferably an organic compound, by a cell into degradation products (generally speaking, smaller or less complex molecules), which may include multi-step and highly regulated process. The term "metabolism" is recognized in this field and includes the entire amount of biochemical reactions that take place in the body. Then the metabolism of a particular compound (for example, the metabolism of an amino acid, for example, glycine) includes common biosynthetic pathways, modification and decomposition pathways in the cell associated with this compound.

В другом варианте, молекулы МСТ данного изобретения способны модулировать продуцирование желаемой молекулы, такой как химический продукт тонкого органического синтеза, в микроорганизме, таком как С. glutamicum. Существуют ряд механизмов, при помощи которых изменение белка МСТ данного изобретения может непосредственно влиять на выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования химического продукта тонкого органического синтеза из С. glutamicum, включающего такой измененный белок. Белки МСТ, участвующие в экспорте молекул химических продуктов тонкого органического синтеза из клетки, могут быть увеличенными в числе или активности, так что большие количества этих соединений секретируются во внеклеточную среду, из которой они могут быть более легко извлечены. Подобным образом, белки МСТ, участвующие в импорте питательных веществ, необходимых для биосинтеза одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза (например, фосфатных, сульфатных или азотсодержащих соединений и т.д.), могут быть увеличены в числе или активности, так что эти соединения-предшественники, соединения-кофакторы или промежуточные соединения увеличиваются в концентрации в клетке. Далее, сами жирные кислоты и липиды являются желательными химическими продуктами тонкого органического синтеза; оптимизацией активности или увеличением числа одного или нескольких белков МСТ данного изобретения, которые участвуют в биосинтезе этих соединений, или нарушением активности одного или нескольких белков МСТ, которые участвуют в разложении этих соединений, можно увеличивать выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования молекул жирных кислот и липидов из С. glutamicum.In another embodiment, the MCT molecules of the present invention are capable of modulating the production of the desired molecule, such as a fine chemical product, in a microorganism such as C. glutamicum. There are a number of mechanisms by which a change in the MCT protein of the present invention can directly affect the yield, production and / or production efficiency of a fine organic chemical product from C. glutamicum including such a modified protein. MCT proteins involved in the export of fine chemicals from cells can be increased in number or activity, so that large amounts of these compounds are secreted into the extracellular environment from which they can be more easily extracted. Similarly, MCT proteins involved in the import of nutrients necessary for the biosynthesis of one or more fine chemicals (e.g. phosphate, sulfate or nitrogen compounds, etc.) can be increased in number or activity, so these precursor compounds, cofactor compounds or intermediates increase in concentration in the cell. Further, fatty acids and lipids themselves are desirable fine chemicals; by optimizing the activity or increasing the number of one or more MCT proteins of the present invention that are involved in the biosynthesis of these compounds, or by disrupting the activity of one or more MCT proteins that are involved in the decomposition of these compounds, one can increase the yield, production and / or production efficiency of fatty acid molecules and lipids from C. glutamicum.

Мутагенез одного или более генов МСТ данного изобретения может также обуславливать наличие белков МСТ, имеющих измененные активности, которые опосредованно влияют на продуцирование одного или более желательных химических продуктов тонкого органического синтеза из С. glutamicum. Например, белки МСТ данного изобретения, участвующие в экспорте отработанных продуктов клетки, могут быть увеличены в количестве или активизированы таким образом, что отработанные продукты метаболизма клетки (возможно, увеличенных в количестве вследствие сверхпродуцирования желательного химического продукта тонкого органического синтеза), эффективно экспортируются, прежде чем они способны повредить нуклеотиды и белки в клетке (что уменьшало бы жизнеспособность данной клетки) или помешать биосинтетическим путям химических продуктов тонкого органического синтеза (что уменьшало бы выход, продуцирование или эффективность продуцирования желательного химического продукта тонкого органического синтеза). Далее, относительно большие внутриклеточные количества желательного химического продукта тонкого органического синтеза может само быть токсичным для клетки, так что посредством увеличения активности или числа транспортеров, способных экспортировать это соединение из клетки, можно увеличить жизнеспособность данной клетки в культуре, что, в свою очередь, приводит к большему числу клеток в культуре, продуцирующих желательный химический продукт тонкого органического синтеза. Белки МСТ данного изобретения могут быть подвергнуты манипулированию таким образом, что продуцируются относительные количества различных молекул липидов и жирных кислот. Это может оказывать сильное влияние на состав липидов мембраны клетки. Поскольку каждый тип липида имеет отличающиеся физические свойства, изменение в липидном составе мембраны может существенно изменять текучесть мембраны. Изменения в текучести мембраны могут влиять на транспорт молекул через мембрану, а также на целостность клетки, причем оба эти свойства имеют сильное влияние на продуцирование химических продуктов тонкого органического синтеза из С. glutamicum в крупномасштабной ферментационной культуре.Mutagenesis of one or more MCT genes of the present invention may also lead to the presence of MCT proteins having altered activities that indirectly affect the production of one or more desired fine chemicals from C. glutamicum. For example, MCT proteins of the present invention involved in the export of waste cell products can be increased in quantity or activated in such a way that the waste products of cell metabolism (possibly increased in number due to overproduction of the desired fine chemicals) are exported efficiently before they can damage nucleotides and proteins in the cell (which would reduce the viability of this cell) or interfere with the biosynthetic pathways of chemical products fine chemicals (which would reduce the yield, production or efficiency of production of the desired fine chemical organic synthesis). Further, relatively large intracellular amounts of the desired fine chemicals can itself be toxic to the cell, so that by increasing the activity or the number of transporters capable of exporting this compound from the cell, it is possible to increase the viability of the cell in culture, which in turn leads to to a larger number of cells in the culture producing the desired chemical product of fine organic synthesis. The MCT proteins of the present invention can be manipulated in such a way that relative amounts of different lipid and fatty acid molecules are produced. This can have a strong effect on the lipid composition of the cell membrane. Since each type of lipid has different physical properties, a change in the lipid composition of the membrane can significantly change the fluidity of the membrane. Changes in membrane fluidity can affect the transport of molecules across the membrane, as well as cell integrity, both of which have a strong effect on the production of fine chemicals from C. glutamicum in a large-scale fermentation culture.

Выделенные последовательности нуклеиновых кислот данного изобретения содержатся в геноме штамма Corynebacterium glutamicum, доступного в Американской Коллекции Типовых культур, с номером депонирования АТСС 13032. Нуклеотидная последовательность выделенных ДНК МСТ С. glutamicum и предсказанные аминокислотные последовательности белков МСТ С. glutamicum показаны в Списке последовательностей в виде имеющих нечетные номера SEQ ID NO: и четные номера SEQ ID NO:, соответственно. Были проведены компьютерные анализы, которые классифицировали и/или идентифицировали эти нуклеотидные последовательности как последовательности, кодирующие белки, участвующие в метаболизме компонентов клеточных мембран, или белки, участвующие в транспорте соединений через такие мембраны.The isolated nucleic acid sequences of the present invention are contained in the genome of the Corynebacterium glutamicum strain, available from the American Type Culture Collection, with an accession number of ATCC 13032. The nucleotide sequence of the isolated C. glutamicum MCT DNAs and the predicted amino acid sequences of C. glutamicum MCT proteins are shown in the List of sequences as having odd numbers SEQ ID NO: and even numbers SEQ ID NO :, respectively. Computer analyzes were performed that classified and / or identified these nucleotide sequences as sequences encoding proteins involved in the metabolism of cell membrane components, or proteins involved in the transport of compounds across such membranes.

Данное изобретение относится также к белкам, имеющим аминокислотную последовательность, которая является по существу гомологичной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей). В применении здесь, белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая является по существу гомологичной выбранной аминокислотной последовательности, является по меньшей мере на приблизительно 50% гомологичным выбранной аминокислотной последовательности, например, полной выбранной аминокислотной последовательности. Белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая является по существу гомологичной выбранной аминокислотной последовательности, может также быть по меньшей мере на приблизительно 50-60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60-70% и более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70-80%, 80-90% или 90-95% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичным выбранной аминокислотной последовательности.The present invention also relates to proteins having an amino acid sequence that is substantially homologous to the amino acid sequence of the present invention (for example, a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence Listing). As used herein, a protein having an amino acid sequence that is substantially homologous to a selected amino acid sequence is at least about 50% homologous to a selected amino acid sequence, for example, a complete selected amino acid sequence. A protein having an amino acid sequence that is substantially homologous to the selected amino acid sequence may also be at least about 50-60%, preferably at least about 60-70%, and more preferably at least about 70-80% , 80-90% or 90-95%, and most preferably at least about 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the selected amino acid sequence.

Белок МСТ или его биологически активная часть или биологически активный фрагмент данного изобретения может участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum, или в транспорте молекул через эти мембраны, или может иметь одну или большее количество активностей, приведенных в таблице 1.The MCT protein or its biologically active part or biologically active fragment of the present invention may participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum, or in the transport of molecules through these membranes, or may have one or more activities shown in table 1 .

Различные аспекты данного изобретения описаны с дополнительными подробностями в следующих подразделах:Various aspects of the present invention are described in further detail in the following subsections:

А. Выделенные молекулы нуклеиновых кислотA. Isolated nucleic acid molecules

Один аспект данного изобретения относится к выделенным молекулам нуклеиновых кислот, которые кодируют полипептиды МСТ или их биологически активные части, а также фрагментам нуклеиновых кислот, достаточным для применения в качестве гибридизационных зондов или праймеров для идендификации или амплификации кодирующей МСТ нуклеиновой кислоты (например, ДНК МСТ). В применении здесь, термин "молекула нуклеиновой кислоты" включает в себя молекулы ДНК (например, кДНК или геномную ДНК) и молекулы РНК (например, мРНК) и аналоги ДНК или РНК, полученные с использованием нуклеотидных аналогов. Этот термин включает в себя также нетранслируемую последовательность, локализованную по обоим 3'- и 5'-концам кодирующего участка этого гена: по меньшей мере приблизительно 100 нуклеотидов последовательности выше (против хода транскрипции) от 5'-конца кодирующего участка и по меньшей мере приблизительно 20 нуклеотидов ниже (по холу транскрипции) от 3'-конца кодирующего участка этого гена. Молекула нуклеиновой кислоты может быть одноцепочечной или двухцепочечной, но предпочтительно является двухцепочечной ДНК. "Выделенная" молекула нуклеиновой кислоты является молекулой нуклеиновой кислоты, которая отделена от других молекул нуклеиновых кислот, которые присутствуют в природном источнике этой нуклеиновой кислоты. Предпочтительно, "выделенная" нуклеиновая кислота не содержит последовательностей, которые природно фланкируют эту нуклеиновую кислоту (т.е. последовательностей, локализованных по 5'- и 3'-концам этой нуклеиновой кислоты) в геномной ДНК организма, из которого получена эта нуклеиновая кислота. Например, в различных вариантах выделенная молекула нуклеиновой кислоты МСТ может содержать менее, чем приблизительно 5 т.п.н., 4 т.п.н., 3 т.п.н., 2 т.п.н., 1 т.п.н., 0,5 т.п.н. или 0,1 т.п.н. нуклеотидных последовательностей, которые природно фланкируют эту молекулу нуклеиновой кислоты в геномной ДНК клетки, из которой получена эта нуклеиновая кислота (например, клетки С. glutamicum). Кроме того, "выделенная" молекула нуклеиновой кислоты, например, молекула ДНК, может по существу не содержать другого клеточного материала или культуральной среды при получении рекомбинантными способами или при химическом синтезе химических предшественников или других химических продуктов.One aspect of the present invention relates to isolated nucleic acid molecules that encode MCT polypeptides or their biologically active parts, as well as nucleic acid fragments sufficient for use as hybridization probes or primers to identify or amplify MCT-encoding nucleic acid (e.g., MCT DNA) . As used herein, the term “nucleic acid molecule” includes DNA molecules (eg, cDNA or genomic DNA) and RNA molecules (eg, mRNA) and DNA or RNA analogs obtained using nucleotide analogs. This term also includes an untranslated sequence located at both 3 ′ and 5 ′ ends of the coding region of this gene: at least about 100 nucleotides of the sequence above (against the transcription) from the 5 ′ end of the coding region and at least approximately 20 nucleotides lower (transcription) from the 3 ′ end of the coding region of this gene. The nucleic acid molecule may be single-stranded or double-stranded, but preferably is double-stranded DNA. An “isolated” nucleic acid molecule is a nucleic acid molecule that is separated from other nucleic acid molecules that are present in the natural source of that nucleic acid. Preferably, the "isolated" nucleic acid does not contain sequences that naturally flank this nucleic acid (i.e., sequences localized at the 5'- and 3'-ends of this nucleic acid) in the genomic DNA of the organism from which the nucleic acid is derived. For example, in various embodiments, an isolated MCT nucleic acid molecule may contain less than about 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 t bp, 0.5 bp or 0.1 kb nucleotide sequences that naturally flank this nucleic acid molecule in the genomic DNA of the cell from which the nucleic acid is derived (e.g., C. glutamicum cells). In addition, an “isolated” nucleic acid molecule, for example, a DNA molecule, may essentially not contain other cellular material or culture medium when produced by recombinant methods or in the chemical synthesis of chemical precursors or other chemical products.

Молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения, например, молекула нуклеиновой кислоты, имеющая нуклеотидную последовательность имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей, или ее часть, может быть выделена с использованием стандартных способов молекулярной биологии и информации последовательности, представленной здесь. Например, ДНК МСТ С. glutamicum может быть выделена из библиотеки С. glutamicum с использованием всей или части одной из имеющих нечетные номера SEQ ID NO: последовательностей Списка последовательностей в качестве гибридизационного зонда и стандартных способов гибридизации (например, описанных в Sambrook J., Fritsh, E.F., and Maniatis, Т. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Кроме того, молекула нуклеиновой кислоты, охватывающая полную последовательность или часть одной из последовательностей нуклеиновых кислот данного изобретения (например, имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), может быть выделена полимеразной цепной реакцией с использованием олигонуклеотидных праймеров, сконструированных на основе этой последовательности (например, молекула нуклеиновой кислоты, охватывающая всю последовательность или часть одной из последовательностей нуклеиновых кислот данного изобретения (например, имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), может быть выделена полимеразной цепной реакцией с использованием олигонуклеотидных праймеров, сконструированных на основе той же самой последовательности). Например, мРНК может быть выделена из нормальных эндотелиальных клеток (например, процедурой экстракции гуанидинийтиоцианатом Chirgwin et al. (1979) Biochemistry 18: 5294-5299), а ДНК может быть получена с использованием обратной транскриптазы (например, обратной транскриптазы Moloney MLV, доступной из Gibco/BRL, Bethesda, MD; или обратной транскриптазы AMV, доступной из Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL). Синтетические олигонуклеотидные праймеры для амплификации при помощи полимеразной цепной реакции могут быть сконструированы на основе одной из нуклеотидных последовательностей, показанных в Списке последовательностей. Нуклеиновая кислота данного изобретения может быть амплифицирована с использованием кДНК или, альтернативно, геномной ДНК, в качестве матрицы и подходящих олигонуклеотидных праймеров в соответствии со стандартными способами ПЦР-амплификации. Амплифицированная таким образом нуклеиновая кислота может быть клонирована в подходящий вектор и охарактеризована анализом последовательности ДНК. Кроме того, олигонуклеотиды, соответствующие нуклеотидной последовательности МСТ, могут быть получены стандартными синтетическими способами, например, с использованием автоматического ДНК-синтезатора.A nucleic acid molecule of the present invention, for example, a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence having odd numbers SEQ ID NO: A list of sequences, or a part thereof, can be isolated using standard molecular biology methods and sequence information provided herein. For example, C. glutamicum MCT DNA can be isolated from a C. glutamicum library using all or part of one of the odd-numbered SEQ ID NO: Sequence List sequences as a hybridization probe and standard hybridization methods (e.g., those described in Sambrook J., Fritsh , EF, and Maniatis, T. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). In addition, a nucleic acid molecule encompassing the entire sequence or part of one of the nucleic acid sequences of the present invention (e.g. having odd numbers SEQ ID NO: Sequence Listing) can be isolated by polymerase chain reaction using oligonucleotide primers designed based on this sequence ( for example, a nucleic acid molecule encompassing the entire sequence or part of one of the nucleic acid sequences of the present invention (n For example, having odd numbers SEQ ID NO: Sequence Listing) can be isolated by polymerase chain reaction using oligonucleotide primers designed on the basis of the same sequence). For example, mRNA can be isolated from normal endothelial cells (for example, Chirgwin et al. (1979) Biochemistry 18: 5294-5299 guanidinium thiocyanate extraction procedure), and DNA can be obtained using reverse transcriptase (e.g. Moloney MLV reverse transcriptase available from Gibco / BRL, Bethesda, MD; or AMV reverse transcriptase available from Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL). Synthetic oligonucleotide primers for amplification by polymerase chain reaction can be designed based on one of the nucleotide sequences shown in the List of sequences. The nucleic acid of the present invention can be amplified using cDNA or, alternatively, genomic DNA, as a template and suitable oligonucleotide primers in accordance with standard PCR amplification methods. The nucleic acid thus amplified can be cloned into a suitable vector and characterized by DNA sequence analysis. In addition, oligonucleotides corresponding to the nucleotide sequence of the MCT can be obtained by standard synthetic methods, for example, using an automatic DNA synthesizer.

В предпочтительном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения содержит одну из нуклеотидных последовательностей, показанных в Списке последовательностей. Последовательности нуклеиновых кислот данного изобретения, приведенные в Списке последовательностей, соответствуют ДНК МСТ Corynebacterium glutamicum данного изобретения. Эта ДНК содержит последовательности, кодирующие белки МСТ (т.е. "кодирующий участок", показанный в каждой имеющей нечетный номер SEQ ID NO: последовательности в Списке последовательностей), а также 5'-нетранслируемые последовательности и 3'-нетранслируемые последовательности, также показанные в каждой имеющей нечетный номер SEQ ID NO: последовательности в Списке последовательностей. Альтернативно, молекула нуклеиновой кислоты может содержать только кодирующий участок любой из последовательностей нуклеиновых кислот Списка последовательностей.In a preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention contains one of the nucleotide sequences shown in the Sequence Listing. The nucleic acid sequences of the present invention shown in the Sequence List correspond to the MCT DNA of Corynebacterium glutamicum of the present invention. This DNA contains sequences encoding MCT proteins (i.e., the "coding region" shown in each odd-numbered SEQ ID NO: sequences in the Sequence List), as well as 5'-untranslated sequences and 3'-untranslated sequences also shown in each odd-numbered SEQ ID NO: sequence in the Sequence List. Alternatively, the nucleic acid molecule may contain only the coding region of any of the nucleic acid sequences of the Sequence List.

Для целей данной заявки, должно быть понятно, что каждая из последовательностей нуклеиновых кислот или аминокислотных последовательностей, приведенных в Списке последовательностей, имеет идентифицирующий номер RXA, RXN, RXS или RXC, имеющий обозначение "RXA", "RXN", "RXS" или "RXC", с последующими 5 цифрами (т.е. RXA02099, RXN03097, RXS00148 или RXC01748). Каждая из этих последовательностей нуклеиновых кислот содержит до трех частей: верхний 5'-участок (против хода транскрипции), кодирующий участок и нижний участок (по ходу транскрипции). Каждый из этих трех участков идентифицирован тем же самым обозначением RXA, RXN, RXS или RXC для избежания путаницы. Тогда ссылка на "одну из имеющих нечетные номера последовательностей Списка последовательностей" относится к любой из последовательностей нуклеиновых кислот в Списке последовательностей, которые могут быть также различены отличающимися обозначениями RXA, RXN, RXS или RXC. Кодирующий участок каждой из этих последовательностей транслируется в соответствующую аминокислотную последовательность, которая также представлена в Списке последовательностей, в виде имеющих четные номера SEQ ID NO: непосредственно после соответствующей последовательности нуклеиновой кислоты. Например, кодирующий участок для RXA03097 представлен в SEQ ID NO:1, тогда как аминокислотная последовательность, которую он кодирует, представлена в виде SEQ ID NO:2. Последовательности молекул нуклеиновых кислот данного изобретения идентифицируются теми же самыми обозначениями RXA, RXN, RXS или RXC, что и молекулы аминокислот, которые они кодируют, так что они могут быть легко соотнесены друг с другом. Например, аминокислотные последовательности, обозначенные RXA02099, RXN03097, RXS00148 или RXC01748, являются трансляциями кодирующего участка нуклеотидных последовательностей молекул нуклеиновых кислот RXA02099, RXN03097, RXS00148 или RXC01748, соответственно. Соответствие между нуклеотидными и аминокислотными последовательностями RXA, RXN, RXS и RXC данного изобретения и соответствующими SEQ ID NO: показано в таблице 1. Например, как показано в таблице 1, нуклеотидная последовательность RXA00104 является SEQ ID NO:5, а аминокислотная последовательность RXA00104 является SEQ ID NO:6.For the purposes of this application, it should be understood that each of the nucleic acid sequences or amino acid sequences listed in the Sequence List has an RXA, RXN, RXS or RXC identification number, designated "RXA", "RXN", "RXS" or " RXC ", followed by 5 digits (i.e. RXA02099, RXN03097, RXS00148 or RXC01748). Each of these nucleic acid sequences contains up to three parts: the upper 5'-region (against the course of transcription), the coding region and the lower region (during the transcription). Each of these three sections is identified by the same designation as RXA, RXN, RXS or RXC to avoid confusion. Then the reference to “one of the odd-numbered Sequence List sequences” refers to any of the nucleic acid sequences in the Sequence List, which can also be distinguished by different designations RXA, RXN, RXS or RXC. The coding region of each of these sequences is translated into the corresponding amino acid sequence, which is also presented in the Sequence List in the form of even numbers SEQ ID NO: immediately after the corresponding nucleic acid sequence. For example, the coding region for RXA03097 is represented in SEQ ID NO: 1, while the amino acid sequence that it encodes is represented as SEQ ID NO: 2. The nucleic acid molecule sequences of this invention are identified by the same designations RXA, RXN, RXS or RXC as the amino acid molecules that they encode, so that they can be easily correlated with each other. For example, the amino acid sequences designated RXA02099, RXN03097, RXS00148 or RXC01748 are translations of the coding region of the nucleotide sequences of nucleic acid molecules RXA02099, RXN03097, RXS00148 or RXC01748, respectively. The correspondence between the nucleotide and amino acid sequences RXA, RXN, RXS and RXC of the present invention and the corresponding SEQ ID NO: are shown in table 1. For example, as shown in table 1, the nucleotide sequence of RXA00104 is SEQ ID NO: 5, and the amino acid sequence RXA00104 is SEQ ID NO: 6.

Несколько генов данного изобретения являются "F-обозначенными генами». F-обозначенный ген включает гены, представленные в таблице 1, которые имеют "F" перед обозначением RXA, RXN, RXS или RXC. Например, последовательность SEQ ID NO:11, обозначенная, как указано в таблице 1, как "F RXA02581", является F-обозначенным геном, как и SEQ ID NO:31, 33 и 43 (обозначенные в таблице 1 как "F RXA02487", "F RXA02490" и "F RXA02809", соответственно).Several genes of the present invention are “F-labeled genes.” The F-labeled gene includes genes shown in Table 1 that have an “F” before RXA, RXN, RXS or RXC. For example, the sequence SEQ ID NO: 11, indicated by as indicated in table 1, as "F RXA02581", is an F-designated gene, as well as SEQ ID NO: 31, 33 and 43 (indicated in table 1 as "F RXA02487", "F RXA02490" and "F RXA02809", respectively).

В одном варианте молекулы нуклеиновых кислот данного изобретения не включают молекулы нуклеиновых кислот, представленные в таблице 2. В случае гена dapD, последовательность для этого гена была опубликована Wehrmann, A., et al., (1998) J. Bacteriol. 180(12): 3159-3165. Однако, последовательность, полученная авторами данной заявки, является значительно более длинной, чем опубликованная версия. Авторы считают, что опубликованная версия основывается на неправильном стартовом (инициирующем) кодоне и, следовательно, представляет только фрагмент истинного кодирующего участка.In one embodiment, the nucleic acid molecules of the present invention do not include the nucleic acid molecules shown in Table 2. In the case of the dapD gene, the sequence for this gene was published by Wehrmann, A., et al., (1998) J. Bacteriol. 180 (12): 3159-3165. However, the sequence obtained by the authors of this application is significantly longer than the published version. The authors believe that the published version is based on an incorrect starting (initiating) codon and, therefore, represents only a fragment of the true coding region.

В другом предпочтительном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения содержит молекулу нуклеиновой кислоты, которая является комплементом одной из нуклеотидных последовательностей данного изобретения (например, последовательности, имеющей нечетный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей), или ее часть. Молекула нуклеиновой кислоты, которая комплементарна одной из нуклеотидных последовательностей данного изобретения, является последовательностью, которая достаточно комплементарна одной из нуклеотидных последовательностей в Списке последовательностей (например, последовательности, имеющей нечетный номер SEQ ID NO:), так что она может гибридизоваться с одной из нуклеотидных последовательностей данного изобретения с образованием в результате стабильного дуплекса.In another preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention comprises a nucleic acid molecule that is a complement of one of the nucleotide sequences of the present invention (for example, a sequence having an odd number SEQ ID NO: Sequence Listing), or part thereof. A nucleic acid molecule that is complementary to one of the nucleotide sequences of the present invention is a sequence that is sufficiently complementary to one of the nucleotide sequences in the Sequence List (for example, a sequence having an odd number SEQ ID NO :) so that it can hybridize with one of the nucleotide sequences of the present invention with the formation of a stable duplex.

Еще в одном предпочтительном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения содержит нуклеотидную последовательность, которая является по меньшей мере на приблизительно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% или 70%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% или 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% или 90%, или 91%, 92%, 94%, или даже более предпочтительно на по меньшей мере приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичной нуклеотидной последовательности данного изобретения (например, последовательности, имеющей нечетный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей), или ее часть. Подразумевается, что диапазоны и величины идентичности, промежуточные относительно указанных выше диапазонов (например, идентичные на 70-90% или идентичные на 80-95%), также охватываются данным изобретением. Например, подразумевается, что включены также диапазоны величин идентичности, использующие комбинацию любых из цитированных выше величин в качестве верхнего и/или нижнего пределов. В дополнительном предпочтительном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения содержит нуклеотидную последовательность, которая гибридизуется, например, гибридизуется при строгих условиях, с одной из нуклеотидных последовательностей данного изобретения или с ее частью.In another preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention contains a nucleotide sequence that is at least about 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59 % or 60%, preferably at least about 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% or 70%, more preferably at least about 71% , 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% or 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89 % or 90% or 91%, 92%, 94%, or even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous eotidnoy sequence of the invention (e.g., a sequence having odd number of SEQ ID NO: Sequence Listing), or a portion thereof. It is understood that ranges and values of identity intermediate between the above ranges (e.g., 70-90% identical or 80-95% identical) are also encompassed by this invention. For example, it is understood that ranges of identity values are also included using a combination of any of the values cited above as upper and / or lower limits. In a further preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention contains a nucleotide sequence that hybridizes, for example, hybridizes under stringent conditions, with one of the nucleotide sequences of the present invention or with a part thereof.

Кроме того, молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения может содержать только часть кодирующего участка последовательности одной из имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей, например, фрагмент, который может быть использован в качестве зонда или праймера, или фрагмента, кодирующего биологически активную часть белка МСТ. Эти нуклеотидные последовательности, определенные из клонирования генов МСТ из С. glutamicum, позволяют получать зонды и праймеры, сконструированные для применения в идентификации и/или клонировании МСТ-гомологов в других клеточных типах и организмах, а также МСТ-гомологов из других Corynebacteria или родственных видов. Зонд/праймер обычно содержит по существу очищенный олигонуклеотид. Олигонуклеотид обычно содержит участок нуклеотидной последовательности, который гибридизуется при строгих условиях по меньшей мере с приблизительно 12, предпочтительно приблизительно 25, более предпочтительно приблизительно 40, 50 или 75 последовательными нуклеотидами смысловой цепи одной из нуклеотидных последовательностей данного изобретения (например, последовательностей, имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), антисмысловой последовательностью одной из этих последовательностей или их природно встречающимися мутантами. Праймеры на основе нуклеотидной последовательности данного изобретения могут быть использованы в ПЦР-реакциях для клонирования МСТ-гомологов. Зонды на основе нуклеотидных последовательностей МСТ могут быть использованы для обнаружения транскриптов или геномных последовательностей, кодирующих те же самые или гомологичные белки. В предпочтительных вариантах такой зонд дополнительно содержит группу метки, присоединенную к нему, например, эта группа метки может быть радиоактивным изотопом, флуоресцентным соединением, ферментом или кофактором фермента. Такие зонды могут быть использованы как часть диагностического тест-набора для идентификации клеток, которые имеют нарушенную экспрессию белка МСТ, например, измерением уровня кодирующей МСТ нуклеиновой кислоты в пробе клеток, например, детектированием уровней мРНК МСТ, или определением, был ли геномный ген МСТ мутирован или делетирован.In addition, the nucleic acid molecule of the present invention may contain only part of the coding region of one of the odd numbers SEQ ID NO: Sequence List, for example, a fragment that can be used as a probe or primer, or a fragment encoding a biologically active part of the MCT protein . These nucleotide sequences, determined from cloning MCT genes from C. glutamicum, provide probes and primers designed for use in identifying and / or cloning MCT homologs in other cell types and organisms, as well as MCT homologs from other Corynebacteria or related species . The probe / primer typically contains a substantially purified oligonucleotide. An oligonucleotide typically contains a portion of a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to at least about 12, preferably about 25, more preferably about 40, 50 or 75 consecutive nucleotides of the sense strand of one of the nucleotide sequences of the invention (e.g., sequences having odd SEQ numbers ID NO: Sequence List), the antisense sequence of one of these sequences or their naturally occurring sequences utantines. The nucleotide sequence primers of this invention can be used in PCR reactions for cloning MCT homologs. MCT nucleotide sequence probes can be used to detect transcripts or genomic sequences encoding the same or homologous proteins. In preferred embodiments, such a probe further comprises a label group attached to it, for example, this label group can be a radioactive isotope, a fluorescent compound, an enzyme, or an enzyme cofactor. Such probes can be used as part of a diagnostic test kit to identify cells that have impaired expression of the MCT protein, for example, by measuring the level of the MCT coding nucleic acid in the cell sample, for example, by detecting the levels of MCT mRNA, or to determine if the genomic MCT gene has been mutated or deleted.

В одном варианте молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения кодирует белок или его часть, которые включают аминокислотную последовательность, которая является достаточно гомологичной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), так что этот белок или его часть сохраняет способность участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. В применении здесь, термин "достаточно гомологичные" относится к белкам или их частям, которые имеют аминокислотные последовательности, которые включают минимальное число идентичных или эквивалентных (например, аминокислотный остаток, который имеет такую же боковую цепь, что и аминокислотный остаток в последовательности одной из имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей) аминокислотных остатков относительно аминокислотной последовательности данного изобретения, так что этот белок или его часть способны участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. Белковые члены таких метаболических путей компонентов мембран или систем мембранного транспорта, как описано здесь, могут играть роль в продуцировании и секреции одного или более химических продуктов тонкого органического синтеза. Примеры таких активностей также описаны здесь. Таким образом, "функция белка МСТ" вносит вклад, прямо или опосредованно, в выход, продуктивность и/или эффективность продуцирования одного или более химических продуктов тонкого органического синтеза. Примеры активностей белков МСТ приведены в таблице 1.In one embodiment, the nucleic acid molecule of the present invention encodes a protein or part thereof that includes an amino acid sequence that is sufficiently homologous to the amino acid sequence of the present invention (for example, sequences having even numbers SEQ ID NO: Sequence List), so that the protein or part thereof retains the ability to participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. As used herein, the term “sufficiently homologous” refers to proteins or parts thereof that have amino acid sequences that include a minimum number of identical or equivalent (for example, an amino acid residue that has the same side chain as the amino acid residue in the sequence of one of even numbers SEQ ID NO: Sequence Listing) of amino acid residues relative to the amino acid sequence of the present invention, so that this protein or part thereof is able to participate in the tabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. Protein members of such metabolic pathways of membrane components or membrane transport systems, as described herein, may play a role in the production and secretion of one or more fine chemicals. Examples of such activities are also described here. Thus, the "function of the MCT protein" contributes, directly or indirectly, to the yield, productivity and / or efficiency of the production of one or more chemical products of fine organic synthesis. Examples of MCT protein activities are shown in table 1.

В другом варианте этот белок является по меньшей мере на приблизительно 50-60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60-70% и более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70-80%, 80-90%, 90-95% и наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичным полной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательности из имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей).In another embodiment, the protein is at least about 50-60%, preferably at least about 60-70%, and more preferably at least about 70-80%, 80-90%, 90-95%, and most preferably at least about 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the complete amino acid sequence of the present invention (for example, sequences from even numbers SEQ ID NO: Sequence Listing).

Части белков, кодируемые молекулами нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения, являются предпочтительно биологически активными частями одного из белков МСТ. В применении здесь, термин "биологически активная часть белка МСТ" включает часть, например, домен/мотив, белка МСТ, которая участвует в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, или имеет активность, приведенную в таблице 1. Для определения, может ли белок МСТ или его биологически активная часть участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, может быть выполнен анализ ферментативной активности. Такие способы анализов хорошо известны в данной области специалистам с обычной квалификацией в данной области, как подробно описано в примере 8 раздела иллюстрации примерами.The portions of the proteins encoded by the MCT nucleic acid molecules of the present invention are preferably biologically active parts of one of the MCT proteins. As used herein, the term “biologically active portion of the MCT protein” includes a portion, for example, a domain / motif, of the MCT protein, which is involved in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes, or has activity shown in table 1. To determine whether the MCT protein or its biologically active part can participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes, Enzymatic activity assay. Such assay methods are well known in the art to those of ordinary skill in the art, as described in detail in Example 8 of the Examples section.

Дополнительные фрагменты нуклеиновых кислот, кодирующие биологически активные части белка МСТ, могут быть получены выделением части одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения (например, последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей), экспрессией кодируемой части белка или пептида МСТ (например, рекомбинантной экспрессией in vitro) и оценкой активности кодируемой части этого белка или пептида МСТ.Additional nucleic acid fragments encoding the biologically active portions of the MCT protein can be obtained by isolating a portion of one of the amino acid sequences of the present invention (e.g., a sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence Listing), expression of the encoded portion of the protein or MCT peptide (e.g., recombinant by in vitro expression) and evaluation of the activity of the encoded portion of this protein or MCT peptide.

Далее, данное изобретение охватывает молекулы нуклеиновых кислот, которые отличаются от нуклеотидных последовательностей данного изобретения (например, последовательности, имеющей нечетный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей) (или их части) вследствие вырожденности генетического кода и, следовательно, кодируют тот же самый белок МСТ, что и кодируемый нуклеотидными последовательностями данного изобретения. В другом варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения имеет нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, имеющий аминокислотную последовательность, показанную в Списке последовательностей (например, имеющую четный номер SEQ ID NO:). Еще в одном варианте молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения кодирует полноразмерный белок С. glutamicum, который является по существу гомологичным аминокислотной последовательности данного изобретения (кодируемой открытой рамкой считывания, показанной в имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей).Further, the present invention encompasses nucleic acid molecules that differ from the nucleotide sequences of the present invention (for example, a sequence having an odd number SEQ ID NO: Sequence List) (or parts thereof) due to the degeneracy of the genetic code and, therefore, encode the same MCT protein as encoded by the nucleotide sequences of the present invention. In another embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention has a nucleotide sequence encoding a protein having the amino acid sequence shown in the Sequence List (for example, having an even number SEQ ID NO :). In yet another embodiment, the nucleic acid molecule of the invention encodes a full-length C. glutamicum protein that is substantially homologous to the amino acid sequence of the invention (encoded by the open reading frame shown in odd numbers SEQ ID NO: Sequence Listing).

Специалисту в данной области должно быть понятно, что в одном варианте последовательности данного изобретения не должны включать последовательности предыдущего уровня техники, такие как последовательности Genbank, приведенные в таблицах 2 или 4, которые были известны до данного изобретения. В одном варианте данное изобретение включает нуклеотидные и аминокислотные последовательности, имеющие процентную идентичность относительно нуклеотидной или аминокислотной последовательности данного изобретения, более высокую, чем у последовательностей предыдущего уровня техники (например, последовательности Genbank (или белка, кодируемого такой последовательностью), приведенных в таблицах 2 или 4). Например, данное изобретение включает нуклеотидную последовательность, которая является более, чем на 38%, и/или по меньшей мере на 38% идентичной нуклеотидной последовательности, обозначенной RXA01420 (SEQ ID NO:7), нуклеотидную последовательность, которая является более, чем на 43%, и/или по меньшей мере на 43% идентичной нуклеотидной последовательности, обозначенной RXA00104 (SEQ ID NO:5), и нуклеотидную последовательность, которая является более, чем на 45%, и/или по меньшей мере на 45% идентичной нуклеотидной последовательности, обозначенной RXA02173 (SEQ ID NO:25). Специалист с обычной квалификацией в данной области сможет рассчитать низший предел процентной идентичности для любой конкретной последовательности данного изобретения исследованием оценок рассчитанной с использованием программы GAP процентной идентичности, приведенных в таблице 4 для каждого из трех наивысших совпадений для конкретной последовательности, и вычитанием наивысшей рассчитанной с использованием программы GAP процентной идентичности из 100 процентов. Специалисту в данной области будет также понятно, что последовательности нуклеиновых кислот и аминокислотные последовательности, имеющие процентные идентичности, большие, чем нижний предел, рассчитанный таким образом (например, по меньшей мере на 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% или 70%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% или 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% или 90%, или 91%, 92%, 94%, или даже более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более идентичные), также охватываются данным изобретением.The person skilled in the art should understand that in one embodiment, the sequences of the present invention should not include sequences of the prior art, such as the Genbank sequences shown in tables 2 or 4, which were known prior to this invention. In one embodiment, the invention includes nucleotide and amino acid sequences having a percent identity with respect to the nucleotide or amino acid sequence of the present invention that is higher than the sequences of the prior art (for example, the Genbank sequence (or the protein encoded by such a sequence) shown in tables 2 or four). For example, the invention includes a nucleotide sequence that is more than 38% and / or at least 38% identical to the nucleotide sequence designated RXA01420 (SEQ ID NO: 7), a nucleotide sequence that is more than 43 %, and / or at least 43% of the identical nucleotide sequence designated RXA00104 (SEQ ID NO: 5), and a nucleotide sequence that is more than 45% and / or at least 45% identical to the nucleotide sequence designated RXA02173 (SEQ ID NO: 25). One of ordinary skill in the art will be able to calculate the lowest percent identity limit for any particular sequence of the invention by examining the percent identity estimates calculated using the GAP program given in Table 4 for each of the three highest matches for a particular sequence and subtracting the highest calculated using the program GAP percent identity of 100 percent. One skilled in the art will also understand that nucleic acid and amino acid sequences having percent identities are larger than the lower limit thus calculated (e.g., at least 50%, 51%, 52%, 53%, 54% , 55%, 56%, 57%, 58%, 59% or 60%, preferably at least about 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69 % or 70%, more preferably at least about 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% or 80%, 81%, 82%, 84% , 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, or 91%, 92%, 94%, or even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more identical) are also encompassed by this invention.

Специалистам в данной области должно быть понятно, что, кроме нуклеотидных последовательностей МСТ С. glutamicum, приведенных в Списке последовательностей в виде имеющих нечетные номера SEQ ID NO:, в популяции (например, в популяции С. glutamicum), могут существовать полиморфизмы последовательности ДНК, которые приводят к заменам в аминокислотных последовательностях белков МСТ. Такой генетический полиморфизм в гене МСТ может существовать среди индивидуумов в популяции вследствие природной изменчивости. В применении здесь, термины "ген" и "рекомбинантный ген" относятся к молекулам нуклеиновых кислот, содержащих открытую рамку считывания, кодирующую белок МСТ, предпочтительно белок МСТ С. glutamicum. Такие природные вариации могут обычно приводить к 1-5% дисперсии в нуклеотидной последовательности гена МСТ. Подразумевается, что любые и все такие вариации нуклеотидов и полученные полиморфизмы аминокислот в МСТ, которые являются результатом природной изменчивости и которые не изменяют функциональную активность белков МСТ, входят в объем данного изобретения.Specialists in this field should be clear that, in addition to the nucleotide sequences of MCT C. glutamicum, shown in the List of sequences in the form of odd numbers SEQ ID NO: in the population (for example, in the C. glutamicum population), DNA sequence polymorphisms may exist, which lead to substitutions in the amino acid sequences of MCT proteins. Such genetic polymorphism in the MCT gene may exist among individuals in a population due to natural variation. As used herein, the terms “gene” and “recombinant gene” refer to nucleic acid molecules containing an open reading frame encoding an MCT protein, preferably C. glutamicum MCT protein. Such natural variations can usually result in 1-5% dispersion in the nucleotide sequence of the MCT gene. It is understood that any and all such nucleotide variations and the resulting amino acid polymorphisms in MCTs that are the result of natural variation and that do not alter the functional activity of MCT proteins are included in the scope of this invention.

Молекулы нуклеиновых кислот, соответствующие природным вариантам и не относящимся к С. glutamicum гомологам ДНК МСТ С. glutamicum данного изобретения, могут быть выделены на основе их гомологии описанной здесь нуклеиновой кислоте МСТ С. glutamicum с использованием ДНК С. glutamicum или ее части в качестве гибридизационного зонда в соответствии со стандартными способами гибридизации при строгих условиях гибридизации. Таким образом, в другом варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения имеет длину по меньшей мере 15 нуклеотидов и гибридизуется при строгих условиях с молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность, имеющую нечетный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей. В других вариантах эта нуклеиновая кислота имеет длину по меньшей мере 30, 50, 100, 250 или более нуклеотидов. В применении здесь, термин "гибридизуется при строгих условиях" относится к условиям гибридизации и промывки, при которых нуклеотидные последовательности, по меньшей мере на 60% гомологичные друг другу, обычно остаются гибридизованными друг с другом. Предпочтительно, эти условия являются такими, что последовательности, по меньшей мере приблизительно на 65%, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 70% и даже более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 75% или более гомологичные друг другу, обычно остаются гибридизованными друг с другом. Такие строгие условия известны специалистам в данной области и могут быть найдены в Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. Предпочтительным, неограничительным примером строгих условий гибридизации являются условия гибридизации в 6Х смеси хлорид натрия/цитрат натрия (SSC) при приблизительно 45°С с последующими одной или несколькими промывками в 0,2×SSC, 0,1 ДСН при 50-65°С. Предпочтительно, выделенная молекула нуклеиновой кислоты данного изобретения, которая гибридизуется при строгих условиях с нуклеотидной последовательностью данного изобретения, соответствует природно встречающейся молекуле нуклеиновой кислоты. В применении здесь, «природно встречающейся» молекулой нуклеиновой кислоты называют молекулу РНК или ДНК, имеющую нуклеотидную последовательность, которая встречается в природе (например, кодирует природный белок). В одном варианте эта нуклеиновая кислота кодирует природный белок МСТ С. glutamicum.Nucleic acid molecules corresponding to natural variants and not related to C. glutamicum homologs of MCT C. glutamicum MCT DNA of the present invention can be isolated on the basis of their homology to the C. glutamicum MCT nucleic acid described herein using C. glutamicum DNA or part thereof as a hybridization probe according to standard hybridization methods under stringent hybridization conditions. Thus, in another embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention has a length of at least 15 nucleotides and hybridizes under stringent conditions to a nucleic acid molecule containing a nucleotide sequence having an odd SEQ ID NO: Sequence Number. In other embodiments, the nucleic acid has a length of at least 30, 50, 100, 250, or more nucleotides. As used herein, the term “hybridizes under stringent conditions” refers to hybridization and washing conditions in which nucleotide sequences that are at least 60% homologous to each other typically remain hybridized to each other. Preferably, these conditions are such that the sequences of at least about 65%, more preferably at least about 70% and even more preferably at least about 75% or more homologous to each other, usually remain hybridized to each other . Such stringent conditions are known to those skilled in the art and can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. A preferred, non-restrictive example of stringent hybridization conditions is hybridization conditions in a 6X sodium chloride / sodium citrate (SSC) mixture at approximately 45 ° C followed by one or more washes in 0.2 × SSC, 0.1 SDS at 50-65 ° C. Preferably, the isolated nucleic acid molecule of the invention, which hybridizes under stringent conditions to the nucleotide sequence of the invention, corresponds to a naturally occurring nucleic acid molecule. As used herein, a “naturally occurring” nucleic acid molecule is an RNA or DNA molecule having a nucleotide sequence that is found in nature (eg, encodes a natural protein). In one embodiment, this nucleic acid encodes a natural C. glutamicum MCT protein.

Специалисту в данной области будет также понятно, что кроме природно встречающихся вариантов последовательности МСТ, которые могут существовать в популяции, в нуклеотидную последовательность данного изобретения могут быть введены изменения посредством мутации, что приведет к изменениям в аминокислотной последовательности кодируемого белка МСТ, без изменения функциональной способности белка МСТ. Например, в нуклеотидной последовательности данного изобретения могут быть произведены замены нуклеотидов, приводящие к заменам аминокислот в «не-незаменимых» аминокислотных остатках. «Ненезаменимым» аминокислотным остатком является остаток, который может быть изменен в сравнении с последовательностью дикого типа одного из белков МСТ (например, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей) без изменения активности указанного белка МСТ, тогда как "незаменимый" аминокислотный остаток является необходимым для активности белка МСТ. Однако, другие аминокислотные остатки (например, остатки, которые являются неконсервативными или только полуконсервативными в домене, имеющем активность МСТ) могут не быть незаменимыми для активности и, следовательно, будут, вероятно, доступными для изменения без изменения активности МСТ.One skilled in the art will also understand that, in addition to naturally occurring variants of the MCT sequence that may exist in a population, changes by mutation can be introduced into the nucleotide sequence of the present invention, which will lead to changes in the amino acid sequence of the encoded MCT protein, without changing the functional ability of the protein MST For example, nucleotide substitutions can be made in the nucleotide sequence of the present invention, resulting in amino acid substitutions in the “non-essential” amino acid residues. An “irreplaceable” amino acid residue is a residue that can be changed in comparison with the wild-type sequence of one of the MCT proteins (for example, having even numbers of SEQ ID NO: Sequence List) without changing the activity of the indicated MCT protein, while the “irreplaceable” amino acid residue is necessary for the activity of the MCT protein. However, other amino acid residues (for example, residues that are non-conservative or only semi-conservative in a domain having MCT activity) may not be indispensable for activity and, therefore, will likely be available for change without changing the activity of MCT.

Таким образом, другой аспект данного изобретения относится к молекулам нуклеиновых кислот, кодирующим белки МСТ, которые содержат изменения в аминокислотных остатках, которые являются не-незаменимыми для активности МСТ. Такие белки МСТ отличаются по аминокислотной последовательности от последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей, но все еще сохраняют по меньшей мере одну из описанных здесь активностей МСТ. В одном варианте выделенная молекула нуклеиновой кислоты содержит нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, который содержит аминокислотную последовательность, по меньшей мере на приблизительно 50% гомологичную аминокислотной последовательности данного изобретения, и способен участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, или имеет одну или несколько активностей, приведенных в таблице 1. Предпочтительно, белок, кодируемый этой молекулой нуклеиновой кислоты, является по меньшей мере на приблизительно 50-60% гомологичным аминокислотной последовательности одной из имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 60-70% гомологичным одной из этих последовательностей, даже более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 70-80%, 80-90%, 90-95% гомологичным одной из этих последовательностей, и наиболее предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 96%, 97%, 98% или 99% гомологичным одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения.Thus, another aspect of the present invention relates to nucleic acid molecules encoding MCT proteins that contain changes in amino acid residues that are not indispensable for MCT activity. Such MCT proteins differ in amino acid sequence from sequences having even numbers SEQ ID NO: Sequence List, but still retain at least one of the MCT activities described herein. In one embodiment, the isolated nucleic acid molecule contains a nucleotide sequence encoding a protein that contains at least about 50% amino acid sequence homologous to the amino acid sequence of the present invention and is able to participate in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in transporting molecules through these membranes, or has one or more of the activities shown in table 1. Preferably, the protein encoded by this a nucleic acid molecule is at least about 50-60% homologous to the amino acid sequence of one of the odd numbers SEQ ID NO: Sequence List, more preferably at least about 60-70% homologous to one of these sequences, even more preferably at least about 70-80%, 80-90%, 90-95% homologous to one of these sequences, and most preferably at least about 96%, 97%, 98% or 99% homologous to one of the amino acid sequences the sequences of this invention.

Для определения процентной гомологии двух аминокислотных последовательностей (например, одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения и ее мутантной формы) или двух нуклеиновых кислот, эти последовательности сопоставляют для целей оптимального сравнения (например, в последовательность одного белка или нуклеиновой кислоты могут быть введены гэпы (бреши) для оптимального сопоставления с другим белком или другой нуклеиновой кислотой). Затем сравнивают аминокислотные остатки или нуклеотиды в соответствующих положениях аминокислот или нуклеотидов. Когда положение в одной последовательности (например, в одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения) занято тем же самым аминокислотным остатком или нуклеотидом, что и соответствующее положение в другой последовательности (например, в мутантной форме этой аминокислотной последовательности), тогда эти молекулы являются гомологичными в данном положении (т.е., в применении здесь, "гомология" аминокислоты или нуклеиновой кислоты эквивалентна "идентичности" аминокислоты или нуклеиновой кислоты). Процентная гомология между двумя последовательностями является функцией числа идентичных положений, общих у двух последовательностей (т.е. %-ная гомология=число идентичных положений/общее число положений×100).To determine the percent homology of two amino acid sequences (for example, one of the amino acid sequences of the present invention and its mutant form) or two nucleic acids, these sequences are compared for optimal comparison (for example, gaps (gaps) can be introduced into the sequence of a single protein or nucleic acid for optimal comparison with another protein or other nucleic acid). Then compare amino acid residues or nucleotides at the corresponding positions of amino acids or nucleotides. When a position in one sequence (for example, in one of the amino acid sequences of the present invention) is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in another sequence (for example, in a mutant form of this amino acid sequence), then these molecules are homologous in this position (ie, as used herein, the “homology” of an amino acid or nucleic acid is equivalent to the “identity” of an amino acid or nucleic acid). Percent homology between two sequences is a function of the number of identical positions common to two sequences (i.e.,% homology = number of identical positions / total number of positions × 100).

Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая белок МСТ, гомологичный последовательности белка данного изобретения (например, последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), может быть создана введением одной или более нуклеотидных замен, добавлений или делеций в нуклеотидную последовательность данного изобретения, так что одна или более замен, добавлений или делеций аминокислот вводятся в кодируемый белок. Мутации могут быть введены в одну из нуклеотидных последовательностей данного изобретения стандартными способами, такими как сайт-направленный мутагенез и ПЦР-опосредованный мутагенез. Предпочтительно, производят консервативные замены аминокислот в одном или более предсказанных не-незаменимых аминокислотных остатках. "Консервативной заменой аминокислоты" является замена, в которой аминокислотный остаток заменяют аминокислотным остатком, имеющим сходную боковую цепь. Семейства аминокислотных остатков, имеющих сходные боковые цепи, известны из уровня техники. Эти семейства включают аминокислоты с основными боковыми цепями (например, лизин, аргинин, гистидин), кислотными боковыми цепями (например, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота), незаряженными полярными боковыми цепями (например, глицин, аспарагин, глутамин, серин, треонин, тирозин, цистеин), неполярными боковыми цепями (например, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, фенилаланин, метионин, триптофан), бета-разветвленными боковыми цепями (например, треонин, валин, изолейцин) и ароматическими боковыми цепями (например, тирозин, фенилаланин, триптофан, гистидин). Таким образом, предсказанный не-незаменимый аминокислотный остаток в белке МСТ предпочтительно заменяют другим аминокислотным остатком из того же самого семейства боковых цепей. Альтернативно, в другом варианте мутации могут быть введены случайным образом вдоль всей или части кодирующей последовательности МСТ, например, насыщающим мутагенезом, и полученные мутанты могут быть подвергнуты скринингу на активность МСТ, описанную здесь, для идентификации мутантов, которые сохраняют активность МСТ. После мутагенеза одной из нуклеотидных последовательностей, имеющей нечетный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей, кодируемый белок может быть экспрессирован рекомбинантно, и активность этого белка может быть определена с использованием, например, анализов, описанных здесь (см. пример 8 раздела "Примеры").An isolated nucleic acid molecule encoding an MCT protein homologous to a protein sequence of the invention (for example, sequences having even numbers SEQ ID NO: Sequence Listing) can be created by introducing one or more nucleotide substitutions, additions or deletions to the nucleotide sequence of the invention, so that one or more substitutions, additions or deletions of amino acids are introduced into the encoded protein. Mutations can be introduced into one of the nucleotide sequences of the present invention by standard methods, such as site-directed mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis. Preferably, conservative amino acid changes are made at one or more predicted non-essential amino acid residues. A “conservative amino acid substitution” is a substitution in which an amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. Families of amino acid residues having similar side chains are known in the art. These families include amino acids with major side chains (e.g., lysine, arginine, histidine), acidic side chains (e.g., aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar side chains (e.g., glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine), non-polar side chains (e.g. alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (e.g. threonine, valine, isoleucine) and aromatic side chains (e.g. tyrosine, phenyl alanine, tryptophan, histidine). Thus, the predicted non-essential amino acid residue in the MCT protein is preferably replaced by another amino acid residue from the same family of side chains. Alternatively, in another embodiment, mutations may be introduced randomly along all or part of the MCT coding sequence, for example, saturating mutagenesis, and the resulting mutants may be screened for MCT activity described herein to identify mutants that retain MCT activity. After mutagenesis of one of the nucleotide sequences having an odd number SEQ ID NO: Sequence List, the encoded protein can be expressed recombinantly, and the activity of this protein can be determined using, for example, the assays described here (see Example 8 of the Examples section) .

Кроме молекул нуклеиновых кислот, кодирующих описанные выше белки МСТ, другой аспект данного изобретения относится к выделенным молекулам нуклеиновых кислот, которые являются антисмысловыми по отношению к ним. "Антисмысловая" нуклеиновая кислота содержит нуклеотидную последовательность, которая комплементарна "смысловой" нуклеиновой кислоте, кодирующей белок, например, комплементарна кодирующей цепи двухцепочечной молекулы кДНК или комплементарна последовательности мРНК. Таким образом, антисмысловая нуклеиновая кислота может связываться водородной связью со смысловой нуклеиновой кислотой. Антисмысловая нуклеиновая кислота может быть комплементарной полной кодирующей цепи МСТ или только ее части. В одном варианте антисмысловая молекула нуклеиновой кислоты является антисмысловой относительно "кодирующего участка" кодирующей цепи нуклеотидной последовательности, кодирующей белок МСТ.In addition to the nucleic acid molecules encoding the MCT proteins described above, another aspect of the present invention relates to isolated nucleic acid molecules that are antisense to them. An "antisense" nucleic acid contains a nucleotide sequence that is complementary to a "sense" nucleic acid encoding a protein, for example, complementary to the coding chain of a double-stranded cDNA molecule or complementary to an mRNA sequence. Thus, an antisense nucleic acid can be hydrogenated to a sense nucleic acid. The antisense nucleic acid may be complementary to the entire MCT coding chain, or only part thereof. In one embodiment, the antisense nucleic acid molecule is antisense with respect to the “coding region” of the coding strand of the nucleotide sequence encoding the MCT protein.

Термин "кодирующий участок" относится к участку нуклеотидной последовательности, содержащей кодоны, которые транслируются в аминокислотные остатки (например, полный кодирующий участок SEQ ID NO:5 (RXA00104) содержит нуклеотиды 1-756). В другом варианте антисмысловая молекула нуклеиновой кислоты является антисмысловой относительно «некодирующего участка» кодирующей цепи нуклеотидной последовательности, кодирующей МСТ. Термин «некодирующий участок» относится к 5'- и 3'-последовательностям, которые фланкируют кодирующий участок, которые не транслируются в аминокислоты (т.е. их называют также 5'- и 3'-нетранслируемыми участками).The term "coding region" refers to a region of a nucleotide sequence containing codons that are translated into amino acid residues (for example, the complete coding region of SEQ ID NO: 5 (RXA00104) contains nucleotides 1-756). In another embodiment, the antisense nucleic acid molecule is antisense with respect to the "non-coding region" of the coding strand of the nucleotide sequence encoding MCT. The term "non-coding region" refers to 5'- and 3'-sequences that flank the coding region that are not translated into amino acids (i.e., they are also called 5'- and 3'-untranslated regions).

При наличии последовательностей кодирующей цепи, кодирующих МСТ, описанных здесь (например, последовательности, представленные в имеющих нечетные номера SEQ ID NO: в Списке последовательностей), антисмысловые нуклеиновые кислоты данного изобретения могут быть сконструированы согласно правилам спаривания оснований Уотсона и Крика. Антисмысловая молекула нуклеиновой кислоты может быть комплементарна полному кодирующему участку мРНК МСТ, но более предпочтительно она является олигонуклеотидом, который является антисмысловым относительно только части кодирующего или некодирующего участка мРНК МСТ. Например, антисмысловой олигонуклеотид может быть комплементарным участку, окружающему стартовый сайт трансляции мРНК МСТ. Антисмысловой олигонуклеотид может иметь длину, например, приблизительно 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50 нуклеотидов. Антисмысловая нуклеиновая кислота данного изобретения может быть сконструирована при помощи химического синтеза и реакциями ферментативного лигирования с использованием процедур, известных в данной области. Например, антисмысловая нуклеиновая кислота (например, антисмысловой олигонуклеотид) может быть химически синтезирована с использованием природно встречающихся нуклеотидов или разнообразно модифицированных нуклеотидов, сконструированных для увеличения биологической стабильности этих молекул или для увеличения физической стабильности дуплекса, образуемого между антисмысловой и смысловой нуклеиновыми кислотами, например, могут быть использованы фосфоротиоатные производные и замещенные акридином нуклеотиды. Примеры модифицированных нуклеотидов, которые могут быть использованы для получения антисмысловой нуклеиновой кислоты, включают 5-фторурацил, 5-бромурацил, 5-хлорурацил, 5-иодурацил, гипоксантин, ксантин, 4-ацетилцитозин, 5-(карбоксигидроксиметил)урацил, 5-карбоксиметиламинометил-2-тиоуридин, 5-карбоксиметиламинометилурацил, дигидроурацил, бета-D-галактозилквеозин, инозин, N6-изопентениладенин, 1-метилгуанин, 1-метилинозин, 2,2-диметилгуанин, 2-метиладенин, 2-метилгуанин, 3-метилцитозин, 5-метилцитозин, N6-аденин, 7-метилгуанин, 5-метиламинометилурацил, 5-метоксиаминометил-2-тиоурацил, бета-D-маннозилквеозин, 5'-метоксикарбоксиметилурацил, 5-метоксиурацил, 2-метилтио-N6-изопентениладенин, урацил-5-оксиуксусную кислоту (v), вибутоксозин, псевдоурацил, квеозин, 2-тиоцитозин, 5-метил-2-тиоурацил, 2-тиоурацил, 4-тиоурацил, 5-метилурацил, метиловый эфир урацил-5-оксиуксусной кислоты, урацил-5-оксиуксусную кислоту (v), 5-метил-2-тиоурацил, 3-(3-амино-3-N-2-карбоксипропил)урацил, (acp3)w и 2,6-диаминопурин. Альтернативно, антисмысловая нуклеиновая кислота может быть получена биологически с использованием экспрессирующего вектора, в который была субклонирована нуклеиновая кислота в антисмысловой ориентации (т.е. РНК, транскрибированная со встроенной нуклеиновой кислоты, будет иметь антисмысловую ориентацию относительно представляющей интерес нуклеиновой кислоты-мишени, описанной далее в следующем подразделе).If there are MCT coding chain sequences described herein (for example, sequences shown in odd numbers SEQ ID NO: in the Sequence Listing), the antisense nucleic acids of this invention can be constructed according to Watson and Crick base pairing rules. The antisense nucleic acid molecule may be complementary to the complete coding region of the MCT mRNA, but more preferably it is an oligonucleotide that is antisense relative to only part of the coding or non-coding region of the MCT mRNA. For example, the antisense oligonucleotide may be complementary to the region surrounding the start site of translation of the MCT mRNA. The antisense oligonucleotide may have a length of, for example, approximately 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, or 50 nucleotides. The antisense nucleic acid of the present invention can be constructed by chemical synthesis and enzymatic ligation reactions using procedures known in the art. For example, an antisense nucleic acid (e.g., an antisense oligonucleotide) can be chemically synthesized using naturally occurring nucleotides or variously modified nucleotides designed to increase the biological stability of these molecules or to increase the physical stability of the duplex formed between antisense and sense nucleic acids, for example, phosphorothioate derivatives and acridine substituted nucleotides should be used. Examples of modified nucleotides that can be used to produce an antisense nucleic acid include 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlororacil, 5-iodouracil, hypoxanthin, xanthine, 4-acetylcytosine, 5- (carboxyhydroxymethyl) uracil, 5-carboxymethyl 2-thiouridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, beta-D-galactosylqueosine, inosine, N6-isopentenyladenine, 1-methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylguanine, 3 methylcytosine, N6-adenine, 7-methylguanine, 5-methylaminomethyl sludge, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouracil, beta-D-mannosylqueosine, 5'-methoxycarboxymethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyladenine, uracil-5-hydroxyacetic acid (v), pivutuoxinosine, 2, vibutoxinosine, -thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, methyl ester of uracil-5-hydroxyacetic acid, uracil-5-hydroxyacetic acid (v), 5-methyl-2-thiouracil, 3- (3-amino-3-N-2-carboxypropyl) uracil, (acp3) w and 2,6-diaminopurine. Alternatively, an antisense nucleic acid can be biologically produced using an expression vector into which the nucleic acid has been subcloned in the antisense orientation (i.e., RNA transcribed from the inserted nucleic acid will have an antisense orientation relative to the target nucleic acid of interest, described below in the next subsection).

Молекулы антисмысловых нуклеиновых кислот данного изобретения обычно вводят в клетку или генерируют in situ таким образом, что они гибридизуются или связываются с клеточной мРНК и/или геномной ДНК, кодирующей белок МСТ, для ингибирования посредством этого экспрессии белка, например, посредством ингибирования транскрипции и/или трансляции. Гибридизация может происходить посредством общепринятой комплементарности нуклеотидов с образованием стабильного дуплекса или, например, в случае антисмысловой молекулы нуклеиновой кислоты, которая связывается с ДНК-дуплексами, через специфические взаимодействия в большой бороздке двойной спирали. Антисмысловая молекула может быть модифицирована таким образом, что она специфически связывается с рецептором или антигеном, экспрессируемым на поверхности выбранной клетки, например, посредством связывания молекулы антисмысловой нуклеиновой кислоты с пептидом или антителом, которые связываются с рецептором поверхности клетки или антигеном. Молекула антисмысловой нуклеиновой кислоты может также доставляться в клетки с использованием описанных здесь векторов. Для получения достаточных внутриклеточных концентраций антисмысловых молекул предпочтительными являются векторные конструкции, в которые молекулу антисмысловой нуклеиновой кислоты помещают под контроль сильного, предпочтительно, прокариотического, вирусного или эукариотического промотора.The antisense nucleic acid molecules of the invention are typically introduced into a cell or generated in situ such that they hybridize or bind to cellular mRNA and / or genomic DNA encoding the MCT protein to inhibit protein expression through this, for example, by transcription inhibition and / or broadcasts. Hybridization can occur through universally accepted complementarity of nucleotides to form a stable duplex, or, for example, in the case of an antisense nucleic acid molecule that binds to DNA duplexes through specific interactions in a large groove in the double helix. An antisense molecule can be modified so that it specifically binds to a receptor or antigen expressed on the surface of a selected cell, for example, by binding an antisense nucleic acid molecule to a peptide or antibody that binds to a cell surface receptor or antigen. An antisense nucleic acid molecule can also be delivered to cells using the vectors described herein. To obtain sufficient intracellular concentrations of antisense molecules, vector constructs are preferred in which the antisense nucleic acid molecule is placed under the control of a strong, preferably prokaryotic, viral or eukaryotic promoter.

Еще в одном варианте молекула антисмысловой нуклеиновой кислоты данного изобретения является α-аномерной молекулой нуклеиновой кислоты. α-Аномерная молекула нуклеиновой кислоты образует специфические двухцепочечные гибриды с комплементарной РНК, в которых, в противоположность обычным β-единицам, цепи идут параллельно друг другу (Gaultier et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15:6625-6641). Молекула антисмысловой нуклеиновой кислоты может также содержать 2'-о-метилрибонуклеотид (Inoue et al. (1987) Nucleic Acids Res.15: 6131-6148) или химерный аналог РНК-ДНК (Inoue et al. (1987) FEBS Lett. 215: 327-330).In yet another embodiment, the antisense nucleic acid molecule of the present invention is an α-anomeric nucleic acid molecule. The α-anomeric nucleic acid molecule forms specific double-stranded hybrids with complementary RNAs, in which, in contrast to the usual β-units, the chains run parallel to each other (Gaultier et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15: 6625-6641). An antisense nucleic acid molecule may also contain a 2'-o-methylribonucleotide (Inoue et al. (1987) Nucleic Acids Res.15: 6131-6148) or a chimeric RNA DNA analog (Inoue et al. (1987) FEBS Lett. 215: 327-330).

Еще в одном варианте антисмысловая нуклеиновая кислота данного изобретения является рибозимом. Рибозимы являются каталитическими молекулами РНК с рибонуклеазной активностью, которые способны расщеплять одноцепочечную нуклеиновую кислоту, такую как мРНК, к которой они имеют комплементарный участок. Таким образом, рибозимы (например, молотоголовые рибозимы (описанные в Haselhoff and Gerlach (1988) Nature 334:585-591)) могут быть использованы для каталитического расщепления мРНК-транскриптов МСТ с ингибированием тем самым трансляциии мРНК МСТ. Рибозим, имеющий специфичность в отношении кодирующей МСТ нуклеиновой кислоты, может быть сконструирован на основе нуклеотидной последовательности описанной здесь ДНК МСТ (т.е. SEQ ID NO:5 (RXA00104)). Например, может быть сконструировано производное РНК Tetrahymena L-19 IVS, в котором нуклеотидная последовательность активного сайта является комплементарной нуклеотидной последовательности, которая должна быть расщепелена в кодирующей МСТ мРНК. См., например, Cech et al. U.S. Patent №4987071 и Cech et al. U.S. Patent №5116742. Альтернативно, мРНК МСТ может быть использована для отбора каталитической РНК, имеющей специфическую рибонуклеазную активность, из пула молекул РНК. См., например, Bartel, D. and Szostak, J.W. (1993) Science 261: 1411-1418.In yet another embodiment, the antisense nucleic acid of the present invention is a ribozyme. Ribozymes are catalytic ribonuclease RNA molecules that are capable of cleaving a single-stranded nucleic acid, such as mRNA, to which they have a complementary region. Thus, ribozymes (e.g., hammer-headed ribozymes (described in Haselhoff and Gerlach (1988) Nature 334: 585-591)) can be used for catalytic cleavage of MCT mRNA transcripts, thereby inhibiting translation of MCT mRNA. A ribozyme having specificity for the MCT encoding nucleic acid can be constructed based on the nucleotide sequence of the MCT DNA described herein (i.e., SEQ ID NO: 5 (RXA00104)). For example, a Tetrahymena L-19 IVS RNA derivative can be constructed in which the nucleotide sequence of the active site is complementary to the nucleotide sequence that must be cleaved in the MCT coding mRNA. See, for example, Cech et al. U.S. Patent No. 4987071 and Cech et al. U.S. Patent No. 5116742. Alternatively, MCT mRNA can be used to select catalytic RNA having specific ribonuclease activity from a pool of RNA molecules. See, for example, Bartel, D. and Szostak, J.W. (1993) Science 261: 1411-1418.

Альтернативно, экспрессия гена МСТ может ингибироваться нацеливающими нуклеотидными последовательностями, комплементарными регуляторному району нуклеотидной последовательности МСТ (например, промотору и/или энхансерам МСТ) с образованием тройных спиральных структур, которые препятствуют транскрипции гена МСТ в клетках-мишенях. См., в общем, Helene, С. (1991) Anticancer Drug Des. 6(6): 569-84; Helene, С. et al. (1992) Ann. N.Y. Acad. Sci. 660:27-36; и Maher, L.J. (1992) Bioassays 14(12):807-15.Alternatively, expression of the MCT gene can be inhibited by targeting nucleotide sequences complementary to the regulatory region of the MCT nucleotide sequence (e.g., the promoter and / or enhancers of the MCT) with the formation of triple helical structures that inhibit transcription of the MCT gene in target cells. See, in general, Helene, C. (1991) Anticancer Drug Des. 6 (6): 569-84; Helene, C. et al. (1992) Ann. N.Y. Acad. Sci. 660: 27-36; and Maher, L.J. (1992) Bioassays 14 (12): 807-15.

В. Рекомбинантные экспрессирующие векторы и клетки-хозяеваB. Recombinant Expression Vectors and Host Cells

Другой аспект данного изобретения относится к векторам, предпочтительно экспрессирующим векторам, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую белок МСТ (или его часть). В применении здесь, термин "вектор" относится к молекуле нуклеиновой кислоты, способной переносить другую нуклеиновую кислоту, с которой она была связана. Одним типом вектора является "плазмида", которая является кольцевой двухцепочечной ДНК-петлей, в которую могут быть лигированы дополнительные сегменты ДНК. Другим типом вектора является вирусный вектор, причем дополнительные сегменты ДНК могут быть лигированы в вирусный геном. Некоторые векторы способны к автономной репликации в клетке-хозяине, в который их вносят (например, бактериальные векторы, имеющие бактериальный сайт инициации репликации, и эписомные векторы млекопитающих). Другие векторы (например, не-эписомные векторы млекопитающих) интегрируются в геном клетки-хозяина при введении в клетку-хозяина и поэтому реплицируются вместе с геномом хозяина. Кроме того, некоторые векторы способны управлять экспрессией генов, с которыми они функционально связаны. Такие векторы называют здесь "экспрессирующими векторами". Обычно, экспрессирующие векторы, используемые в способах рекомбинантных ДНК, часто находятся в форме плазмид. В данном описании термины "плазмида" и "вектор" используются взаимозаменяемо, так как плазмида является наиболее обычно используемой формой вектора. Однако, данное изобретение предполагает включение таких других форм экспрессирующих векторов, как вирусные векторы (например, ретровирусы с дефектной репликацией, аденовирусы и аденоассоциированные вирусы), которые выполняют эквивалентные функции.Another aspect of the present invention relates to vectors, preferably expressing vectors containing a nucleic acid encoding an MCT protein (or part thereof). As used herein, the term “vector” refers to a nucleic acid molecule capable of transferring another nucleic acid to which it has been linked. One type of vector is a "plasmid", which is a circular double-stranded DNA loop into which additional DNA segments can be ligated. Another type of vector is a viral vector, wherein additional DNA segments can be ligated into the viral genome. Some vectors are capable of autonomous replication in the host cell into which they are introduced (for example, bacterial vectors having a bacterial replication origin and episomal mammalian vectors). Other vectors (e.g., non-episomal mammalian vectors) integrate into the genome of the host cell when introduced into the host cell and therefore replicate along with the host genome. In addition, some vectors are able to control the expression of genes with which they are functionally linked. Such vectors are referred to herein as “expression vectors”. Typically, expression vectors used in recombinant DNA methods are often in the form of plasmids. As used herein, the terms “plasmid” and “vector” are used interchangeably since the plasmid is the most commonly used form of the vector. However, the invention contemplates the inclusion of other forms of expression vectors such as viral vectors (e.g., defective replication retroviruses, adenoviruses and adeno-associated viruses) that perform equivalent functions.

Рекомбинантные экспрессирующие векторы данного изобретения содержат нуклеиновую кислоту данного изобретения в форме, пригодной для экспрессии этой нуклеиновой кислоты в клетке-хозяине, что означает, что эти рекомбинантные экспрессирующие векторы включают одну или более регуляторных последовательностей, выбранных на основе используемых для экспрессии клеток-хозяев, которые функционально связаны с экспрессируемой последовательностью нуклеиновой кислоты. В рекомбинантном экспрессирующем векторе, "функционально связанные" означает, что представляющая интерес нуклеотидная последовательность связана с регуляторной последовательностью (регуляторными последовательностями) таким образом, что возможна экспрессия этой нуклеотидной последовательности (например, в системе транскрипции/трансляции in vitro или в клетке-хозяине, при введении этого вектора в клетку-хозяина). Термин "регуляторная последовательность" включает промоторы, энхансеры и другие элементы регуляции экспрессии (например, сигналы полиаденилирования). Такие регуляторные последовательности описаны, например, в Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Регуляторные последовательности включают последовательности, которые управляют конститутивной экспрессией нуклеотидной последовательности во многих типах клетки-хозяина и которые управляют экспрессией нуклеотидной последовательности только в определенных клетках-хозяевах. Предпочтительными регуляторными последовательностями являются, например, промоторы, такие как cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacIq-, T7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, arny, SPO2, λ-РR- или λ PL, которые используют предпочтительно в бактериях. Дополнительными регуляторными последовательностями являются, например, промоторы из дрожжей и грибов, такие как ADC1, MFα, AC, Р-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH, промоторы из растений, такие как CaMV/35S, SSU, OCS, lib4, usp, STLS1, B33, nos или убиквитин- или фазеолин-промоторы. Можно также использовать синтетические промоторы. Специалисту в данной области будет понятно, что конструкция экспрессирующего вектора может зависеть от таких факторов, как выбор трасформируемой клетки-хозяина, уровень экспрессии желаемого белка и т.д. Экспрессирующие векторы данного изобретения могут быть введены в клетки-хозяева для получения при помощи них белков или пептидов, в том числе слитых белков или пептидов, кодируемых нуклеиновыми кислотами, описанными здесь (например, белков МСТ, мутантных форм белков МСТ, слитых белков и т.д.).The recombinant expression vectors of the present invention contain the nucleic acid of the present invention in a form suitable for expression of the nucleic acid in the host cell, which means that these recombinant expression vectors include one or more regulatory sequences selected based on the expression of the host cells, which functionally linked to an expressed nucleic acid sequence. In a recombinant expression vector, “operably linked” means that the nucleotide sequence of interest is linked to a regulatory sequence (regulatory sequences) such that expression of the nucleotide sequence is possible (for example, in an in vitro transcription / translation system or in a host cell, when introducing this vector into the host cell). The term "regulatory sequence" includes promoters, enhancers and other elements of regulation of expression (eg, polyadenylation signals). Such regulatory sequences are described, for example, in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Regulatory sequences include sequences that control the constitutive expression of the nucleotide sequence in many types of host cells and which control the expression of the nucleotide sequence only in specific host cells. Preferred regulatory sequences are, for example, promoters such as cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacI q -, T7-, T5-, T3- , gal-, trc-, ara-, SP6-, arny, SPO2, λ-P R - or λ P L , which are preferably used in bacteria. Additional regulatory sequences are, for example, yeast and fungal promoters, such as ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH, plant promoters, such as CaMV / 35S, SSU, OCS, lib4 , usp, STLS1, B33, nos or ubiquitin or phaseolin promoters. Synthetic promoters may also be used. One skilled in the art will understand that the design of the expression vector may depend on factors such as the choice of the transformed host cell, the level of expression of the desired protein, etc. The expression vectors of the present invention can be introduced into host cells to produce proteins or peptides, including fusion proteins or peptides encoded by the nucleic acids described herein (e.g., MCT proteins, mutant forms of MCT proteins, fusion proteins, etc.). d.).

Рекомбинантные экспрессирующие векторы данного изобретения могут быть сконструированы для экспрессии белков МСТ в прокариотических или эукариотических клетках. Например, гены МСТ могут быть экспрессированы в бактериальных клетках, таких как С. glutamicum, клетках насекомых (с использованием бакуловирусных экспрессирующих векторов), дрожжах и других грибных клетках (см. Romanes, M.A. et al. (1992) "Foreign gene expression in yeast: a review". Yeast 8: 423-488; van den Hondel, C.A.M.J.J. et al. (1991) "Heterologous gene expression in filamentous fungi" in: More Gene Manipulations in Fungi, J.W.Bennet and L.L.Lasure, eds., p.396-428: Academic Press: San Diego; и van den Hondel, C.A.M.J.J. and Punt, P.J. (1991) "Gene transfer systems and vektor development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, J.F. et al., eds., p.1-28, Cambridge University Press: Cambridge), водорослях и клетках многоклеточных растений (см. Schmidt, R. and Willmitzer, L. (1988) High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants" Plant Cell Rep.: 583-586) или клетках млекопитающих. Подходящие клетки-хозяева обсуждаются дополнительно в Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Альтернативно, рекомбинантный экспрессирующий вектор может быть транскрибирован и транслирован in vitro, например, с использованием промоторных регуляторных последовательностей Т7 и полимеразы Т7.Recombinant expression vectors of the present invention can be designed to express MCT proteins in prokaryotic or eukaryotic cells. For example, MCT genes can be expressed in bacterial cells such as C. glutamicum, insect cells (using baculovirus expression vectors), yeast, and other fungal cells (see Romanes, MA et al. (1992) "Foreign gene expression in yeast : a review ". Yeast 8: 423-488; van den Hondel, CAMJJ et al. (1991)" Heterologous gene expression in filamentous fungi "in: More Gene Manipulations in Fungi, JW Bennet and LLLasure, eds., p. 396-428: Academic Press: San Diego; and van den Hondel, CAMJJ and Punt, PJ (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, JF et al., Eds ., p.1-28, Cambridge University Press: Cambridge), algae and multicellular plant cells (c . Schmidt, R. and Willmitzer, L. (1988) High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants "Plant Cell Rep .: 583-586), or mammalian cells. Suitable host cells are discussed further in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Alternatively, the recombinant expression vector may be transcribed and translated in vitro, for example, using the T7 promoter regulatory sequences and T7 polymerase.

Экспрессию белков в прокариотах наиболее часто проводят с векторами, содержащими конститутивные или индуцибельные промоторы, направляющие экспрессию слитых или неслитых белков. Слитые векторы добавляют ряд аминокислот к кодируемому в них белку, обычно к амино-концу рекомбинантного белка, но также и к С-концу, или сливают с подходящими участками в белке. Такие слитые векторы обычно служат для достижения трех целей: 1) для увеличения экспрессии рекомбинантного белка; 2) для увеличения растворимости рекомбинантного белка и 3) для того, чтобы способствовать очистке рекомбинантного белка посредством действия в качестве лиганда в аффинной очистке. Часто, в слитых экспрессирующих векторах, вводится сайт протеолитического расщепления в месте соединения слитой части молекулы и рекомбинантного белка для обеспечения возможности отделения рекомбинантного белка от слитой части молекулы после очистки слитого белка. Такие ферменты и их родственные последовательности узнавания включают фактор Ха, тромбин и энтерокиназу.The expression of proteins in prokaryotes is most often carried out with vectors containing constitutive or inducible promoters that direct the expression of fused or non-fused proteins. Fusion vectors add a number of amino acids to the protein encoded therein, usually to the amino terminus of the recombinant protein, but also to the C-terminus, or fuse with suitable sites in the protein. Such fusion vectors typically serve three purposes: 1) to increase the expression of a recombinant protein; 2) to increase the solubility of the recombinant protein; and 3) in order to facilitate the purification of the recombinant protein by acting as a ligand in affinity purification. Often, in fusion expression vectors, a proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the fusion portion of the molecule and the recombinant protein to allow separation of the recombinant protein from the fusion portion of the molecule after purification of the fusion protein. Such enzymes and their related recognition sequences include factor Xa, thrombin and enterokinase.

Типичные слитые экспрессирующие векторы включают pGEX (Pharmacia Biotech Inc; Smith, D.B. and Johnson, K.S. (1988) Gene 67:31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) и pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), которые сливают глутатион S-трансферазу (GST), мальтозу Е-связывающий белок, или белок А, соответственно, с рекомбинантным белком-мишенью. В одном варианте кодирующую последовательность белка МСТ клонируют в экспрессирующий вектор pGEX для создания вектора, кодирующего слитый белок, содержащий, от N-конца к С-концу, GST-сайт расщепления тромбином-Х белок. Этот слитый белок может быть очищен аффинной хроматографией с использованием глутатион-агарозной смолы. Рекомбинантный белок МСТ, не слитый с GST, может быть извлечен расщеплением слитого белка тромбином.Typical fusion expression vectors include pGEX (Pharmacia Biotech Inc; Smith, DB and Johnson, KS (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), which fusion of glutathione S-transferase (GST), maltose E-binding protein, or protein A, respectively, with the recombinant target protein. In one embodiment, the MCT protein coding sequence is cloned into a pGEX expression vector to create a vector encoding a fusion protein containing, from the N-terminal to the C-terminal, a GST thrombin-X protein cleavage site. This fusion protein can be purified by affinity chromatography using glutathione agarose resin. Recombinant MCT protein not fused to GST can be recovered by cleaving the fusion protein with thrombin.

Примеры подходящих индуцибельных неслитых экспрессирующих векторов Е. coli включают pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69:301-315), pLG338, pACYC184, pBR322, pUC18, pUC19, рКС30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III113-B1, λgt11, pBdC1 и pET 11d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 60-89; и Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018). Экспрессия гена-мишени из вектора pTrc основана на транскрипции РНК-полимеразой хозяина от гибридного trp-lac слитого промотора. Экспрессия гена-мишени из вектора pET 11d основана на транскрипции от слитого промотора gn10-lac T7, опосредованной коэкспрессируемой вирусной РНК-полимеразой (gnl Т7). Эта вирусная полимераза поставляется штаммами-хозяевами BL21(DE3) или HMS174(DE3) из резидентного профага λ, несущего ген gnl T7 под транскрипционным контролем промотора lacUV 5. Для трансформации других разновидностей бактерий, могут быть выбраны соответствующие векторы. Например, известно, что плазмиды pIJ101, pIJ364, pIJ702 и pIJ361 применимы в трансформации Streptomyces, тогда как плазмиды pUB110, рС194 или pBD214 пригодны для трансформации видов Bacillus. Несколько плазмид, применимых в переносе генетической информации в Corynebacterium, включают рНМ1519, pBL1, p3A77 или pAJ667 (Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).Examples of suitable inducible non-fused E. coli expression vectors include pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69: 301-315), pLG338, pACYC184, pBR322, pUC18, pUC19, pKS30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III113-B1, λgt11, pBdC1 and pET 11d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 60-89; and Pouwels et al. , (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018). The expression of the target gene from the pTrc vector is based on transcription of the host RNA polymerase from the hybrid trp-lac fusion promoter. The expression of the target gene from the vector pET 11d is based on transcription from the gn10-lac T7 fusion promoter mediated by coexpressed viral RNA polymerase (gnl T7). This viral polymerase is supplied by host strains BL21 (DE3) or HMS174 (DE3) from resident prophage λ carrying the T7 gnl gene under the transcriptional control of the lacUV 5 promoter. Appropriate vectors can be selected to transform other bacterial species. For example, it is known that plasmids pIJ101, pIJ364, pIJ702 and pIJ361 are applicable in Streptomyces transformation, while plasmids pUB110, pC194 or pBD214 are suitable for transformation of Bacillus species. Several plasmids useful in transferring genetic information to Corynebacterium include pHM1519, pBL1, p3A77, or pAJ667 (Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).

Одна стратегия максимизации экспрессии рекомбинантного белка состоит в экспрессии этого белка в бактерии-хозяине с нарушенной способностью протеолитически расщеплять рекомбинантный белок (Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 119-128). Другая стратегия состоит в изменении последовательности нуклеиновой кислоты, которая должна быть встроена в экспрессирующий вектор, таким образом, что индивидуальные кодоны для каждой аминокислоты являются кодонами, преимущественно используемыми в бактерии, выбранной для экспрессии, такой как С. glutamicum (Wada et al. (1992) Nucleic Acids Res. 20:2111-2118). Такое изменение последовательностей нуклеиновых кислот данного изобретения может проводиться стандартными способами синтеза ДНК.One strategy for maximizing the expression of a recombinant protein is to express the protein in a host bacterium with impaired proteolytic cleavage of the recombinant protein (Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 119-128 ) Another strategy is to change the nucleic acid sequence that must be inserted into the expression vector so that the individual codons for each amino acid are codons primarily used in the bacteria selected for expression, such as C. glutamicum (Wada et al. (1992 ) Nucleic Acids Res. 20: 2111-2118). Such a change in the nucleic acid sequences of the present invention can be carried out by standard DNA synthesis methods.

В другом варианте экспрессирующий белок МСТ вектор является дрожжевым экспрессирующим вектором. Примеры векторов для экспрессии в дрожжах S. cerevisiae включают pYepSec1 (Baldari, et al., (1987) EMBO J. 6:229-234), 2 μ, pAG-1, Yep6, Yep13, pEMBLYe23, pMFa (Kurjan and Herskowitz, (1982) Cell 30:933-943), pJRY88 (Schuiz et al., (1987) Gene 54:113-123) и pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Векторы и способы конструирования векторов, пригодных для применения в других грибах, таких как нитчатые грибы, включают способы и векторы, подробно описанные в van den Hondel, C.A.M.J.J. and Punt, P.J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, J.F. Peberdy, et al., eds., p.1-28, Cambridge University Press: Cambridge, и Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).In another embodiment, the MCT protein expression vector is a yeast expression vector. Examples of vectors for expression in S. cerevisiae yeast include pYepSec1 (Baldari, et al., (1987) EMBO J. 6: 229-234), 2 μ, pAG-1, Yep6, Yep13, pEMBLYe23, pMFa (Kurjan and Herskowitz, (1982) Cell 30: 933-943), pJRY88 (Schuiz et al., (1987) Gene 54: 113-123) and pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Vectors and methods for constructing vectors suitable for use in other fungi, such as filamentous fungi, include methods and vectors described in detail in van den Hondel, C.A.M.J.J. and Punt, P.J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, JF Peberdy, et al., Eds., P. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge, and Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).

Альтернативно, белки МСТ могут экспрессироваться в клетках насекомых с использованием бакуловирусных экспрессирующих векторов. Бакуловирусные векторы, пригодные для экспрессии белков в культивируемых клетках насекомых (например, в клетках Sf9), включают серию рАС (Smith et al., (1983) Mol. Cell Biol. 3:2156-2165) и ряд pVL (Lucklow and Summers (1989) Virology 170:31-39).Alternatively, MCT proteins can be expressed in insect cells using baculovirus expression vectors. Baculovirus vectors suitable for expression of proteins in cultured insect cells (e.g., Sf9 cells) include the pAC series (Smith et al., (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and the pVL series (Lucklow and Summers ( 1989) Virology 170: 31-39).

В другом варианте белки МСТ данного изобретения могут экспрессироваться в клетках одноклеточных растений (таких как водоросли) и в растительных клетках из высших растений (например, семенных растений, таких как сельскохозяйственные культуры). Примеры экспрессирующих векторов растений включают векторы, подробно описанные в Becker, D., Kemper, E., Schell, J. and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left border", Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197; и Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acid. Res. 12: 8711-8721, и включают pLGV23, pGHlac+, pBIN19, pAK2004 и pDH51 (Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).In another embodiment, the MCT proteins of the present invention can be expressed in cells of unicellular plants (such as algae) and in plant cells from higher plants (e.g., seed plants, such as crops). Examples of plant expression vectors include vectors described in detail in Becker, D., Kemper, E., Schell, J. and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left border", Plant Mol . Biol. 20: 1195-1197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acid Res. 12: 8711-8721, and include pLGV23, pGHlac +, pBIN19, pAK2004 and pDH51 (Pouwels et al., (1985) Cloning Vectors, Elsevier: New York IBSN 0 444 904018).

Еще в одном варианте нуклеиновая кислота данного изобретения экспрессируется в клетках млекопитающих с использованием экспрессирующего вектора млекопитающего. Примеры экспрессирующих векторов млекопитающих включают pCDM8 (Seed, В. (1987) Nature 329:840) и pMT2PC (Kaufman et al., (1987) EMBO J. 6:187-195). При использовании в клетках млекопитающего регуляторные функции этого экспрессирующего вектора часто обеспечиваются вирусными регуляторными элементами. Например, обычно используемые промоторы происходят из полиомы, аденовируса 2, цитомегаловируса и вируса обезьян 40. В отношении подходящих экспрессирующих систем для прокариотических и эукариотических клеток см. главы 16 и 17 Sambrook J., Fritsh, E.F., and Maniatis, T. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989.In yet another embodiment, the nucleic acid of the invention is expressed in mammalian cells using a mammalian expression vector. Examples of mammalian expression vectors include pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) and pMT2PC (Kaufman et al., (1987) EMBO J. 6: 187-195). When used in mammalian cells, the regulatory functions of this expression vector are often provided by viral regulatory elements. For example, commonly used promoters come from polyoma, adenovirus 2, cytomegalovirus, and monkey virus 40. For suitable expression systems for prokaryotic and eukaryotic cells, see chapters 16 and 17 of Sambrook J., Fritsh, EF, and Maniatis, T. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989.

В другом варианте рекомбинантный экспрессирующий вектор млекопитающих способен направлять экспрессию нуклеиновой кислоты преимущественно в конкретном типе клеток (например, используют тканеспецифические регуляторные элементы для экспрессии нуклеиновой кислоты). Тканеспецифические регуляторные элементы известны в данной области. Неограничивающие примеры подходящих тканеспецифических промоторов включают промотор альбумина (печеночно-специфический; Pinkert et al., (1987) Genes Dev. 1:268-277), лимфоидно-специфические промоторы (Calame and Eaton (1988) Adv. Immunol. 43:235-275), в частности, промоторы Т-клеточных рецепторов (Winoto and Baltimore (1989) EMBO J. 8:729-733) и иммуноглобулинов (Banerji et al., (1983) Cell 33:729-740; Queen and Baltimore (1983) Cell 33:741-748), нейрон-специфические промоторы (например, промотор нейрофиламента; Byrne and Ruddle (1989) PNAS 86:5473-5477), специфические для поджелудочной железы промоторы (Ed-lund et al. (1985) Science 230:912-916) и специфические для молочной железы промоторы (например, промотор молочной сыворотки; Патент США №4 873 316 и Публикация Европейской заявки №264 166). Включены также регулируемые стадией развития промоторы, например, мышиные промоторы hox (Kessel and Gruss (1990) Science 249:374-379) и промотор α-фетопротеина (Campes and Tilghman (1989) Genes Dev. 3:537-546).In another embodiment, the mammalian recombinant expression vector is capable of directing nucleic acid expression predominantly in a particular type of cell (e.g., tissue-specific regulatory elements are used to express nucleic acid). Tissue-specific regulatory elements are known in the art. Non-limiting examples of suitable tissue-specific promoters include the albumin promoter (liver-specific; Pinkert et al., (1987) Genes Dev. 1: 268-277), lymphoid-specific promoters (Calame and Eaton (1988) Adv. Immunol. 43: 235- 275), in particular, promoters of T-cell receptors (Winoto and Baltimore (1989) EMBO J. 8: 729-733) and immunoglobulins (Banerji et al., (1983) Cell 33: 729-740; Queen and Baltimore (1983 ) Cell 33: 741-748), neuron-specific promoters (e.g., neurofilament promoter; Byrne and Ruddle (1989) PNAS 86: 5473-5477), pancreatic-specific promoters (Ed-lund et al. (1985) Science 230 : 912-916) and specific for milk oh gland promoters (e.g., milk whey promoter; U.S. Patent №4 873 316 and European Application Publication №264 166). Stage-regulated promoters are also included, for example, hox mouse promoters (Kessel and Gruss (1990) Science 249: 374-379) and the α-fetoprotein promoter (Campes and Tilghman (1989) Genes Dev. 3: 537-546).

Далее, данное изобретение представляет рекомбинантный экспрессирующий вектор, содержащий молекулу ДНК данного изобретения, клонированную в этот экспрессирующий вектор в антисмысловой ориентации. Т.е., эта молекула ДНК функционально связана с регуляторной последовательностью таким образом, что возможна экспрессия (транскрипцией этой молекулы ДНК) молекулы РНК, которая является антисмысловой относительно мРНК МСТ. Могут быть выбраны регуляторные последовательности, функционально связанные с нуклеиновой кислотой, клонированной в антисмысловой ориентации, которые направляют непрерывную экспрессию этой антисмысловой молекулы РНК в многочисленных клеточных типах, например, вирусные промоторы и/или энхансеры, или могут быть выбраны регуляторные последовательности, которые направляют конститутивную, тканеспецифическую или специфическую для определенного типа клеток экспрессию антисмысловой РНК. Антисмысловой экспрессирующий вектор может быть в форме рекомбинантной плазмиды, фагмиды или аттенуированного вируса, в котором антисмысловые нуклеиновые кислоты продуцируются под контролем высокоэффективного регуляторного участка, активность которого может определяться типом клеток, в которые вводят этот вектор. В отношении обсуждения регуляции экспрессии генов с использованием антисмысловых генов см. Weintraub, H. et al., Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis. Reviews - Trends in Genetics, Vol.1(1) 1986.Further, the present invention provides a recombinant expression vector comprising a DNA molecule of the invention cloned into this expression vector in an antisense orientation. That is, this DNA molecule is functionally linked to a regulatory sequence in such a way that expression (transcription of this DNA molecule) of an RNA molecule is possible, which is antisense with respect to MCT mRNA. Regulatory sequences functionally linked to an antisense cloned nucleic acid that directs the continuous expression of this antisense RNA molecule in multiple cell types can be selected, for example, viral promoters and / or enhancers, or regulatory sequences can be selected that direct the constitutive, tissue-specific or specific for a particular type of cell expression of antisense RNA. The antisense expression vector may be in the form of a recombinant plasmid, phagemid or attenuated virus in which antisense nucleic acids are produced under the control of a highly efficient regulatory region, the activity of which can be determined by the type of cells into which this vector is introduced. For a discussion of the regulation of gene expression using antisense genes, see Weintraub, H. et al., Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis. Reviews - Trends in Genetics, Vol. 1 (1) 1986.

Другой аспект данного изобретения относится к клеткам-хозяевам, в которые вводили рекомбинантный экспрессирующий вектор данного изобретения. Термины «клетка-хозяин» и «рекомбинантная клетка-хозяин» используются здесь взаимозаменяемо. Понятно, что такие термины относятся не только к конкретной рассматриваемой клетке, но и к потомству или потенциальному потомству такой клетки. Поскольку некоторые модификации могут встречаться в последующих поколениях вследствие мутации или влияний окружающей среды, такое потомство на самом деле может не быть идентичным родительской клетке, но оно все-таки включено в рамки этого термина, в применении здесь.Another aspect of the invention relates to host cells into which a recombinant expression vector of the invention has been introduced. The terms “host cell” and “recombinant host cell” are used interchangeably herein. It is clear that such terms refer not only to the particular cell under consideration, but also to the offspring or potential offspring of such a cell. Since some modifications may occur in subsequent generations due to mutations or environmental influences, such offspring may not actually be identical to the parent cell, but it is nevertheless included in the scope of this term, as used here.

Клетка-хозяин может быть любой прокариотической или эукариотической клеткой. Например, белок МСТ может быть экспрессирован в бактериальных клетках, таких как С. glutamicum, клетках насекомых, клетках дрожжей или млекопитающих (таких как клетки яичника Китайского хомячка (СНО) или клетки COS). Другие подходящие клетки-хозяева известны специалисту в данной области. Микроорганизмы, родственные Corynebacterium glutamicum, которые могут быть легко использованы в качестве клеток-хозяев для молекул нуклеиновых кислот и белков данного изобретения, приведены в таблице 3.The host cell may be any prokaryotic or eukaryotic cell. For example, MCT protein can be expressed in bacterial cells such as C. glutamicum, insect cells, yeast or mammalian cells (such as Chinese hamster ovary (CHO) cells or COS cells). Other suitable host cells are known to those skilled in the art. Microorganisms related to Corynebacterium glutamicum, which can be easily used as host cells for the nucleic acid molecules and proteins of the present invention, are shown in table 3.

Вектор ДНК может быть введен в прокариотические или эукариотические клетки посредством общепринятых способов трансформации или трансфекции. В применении здесь, термины "трансформация" и "трансфекция", "конъюгация" и "трансдукция" относятся к различным признанным в данной области способам введения чужеродной нуклеиновой кислоты (например, линейной ДНК или РНК (например, линеаризованного вектора или генной конструкции отдельно без вектора) или нуклеиновой кислоты в форме вектора (например, плазмиды, фага, фазмиды, фагмиды, транспозона или другой ДНК) в клетку-хозяина, в том числе совместным осаждением фосфатом кальция или хлоридом кальция, опосредованной ДЭАЭ-декстраном трансфекцией, липофекцией, естественной конкуренцией химически опосредованным переносом или электропорацией. Подходящие способы для трансформации или трансфекции клеток-хозяев могут быть найдены в Sambrook, et al., (Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) и других лабораторных руководствах-справочниках.The DNA vector can be introduced into prokaryotic or eukaryotic cells by conventional methods of transformation or transfection. As used herein, the terms "transformation" and "transfection", "conjugation" and "transduction" refer to various recognized methods in the art for introducing foreign nucleic acid (e.g., linear DNA or RNA (e.g., linearized vector or gene construct separately without a vector) ) or a nucleic acid in the form of a vector (e.g., plasmid, phage, phasmid, phagemid, transposon or other DNA) into the host cell, including co-precipitation of calcium phosphate or calcium chloride mediated by DEAE-dextran transfec iey, lipofection, natural competition chemically mediated transfer, or electroporation. Suitable methods for transforming or transfecting host cells can be found in Sambrook, et al., (Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) and other laboratory reference manuals.

В отношении стабильной трансфекции клеток млекопитающих известно, что, в зависимости от используемого экспрессирующего вектора и способа трансфекции, только небольшая фракция клеток может интегрировать чужеродную ДНК в их геном. Для идентификации и отбора этих интегрантов ген, который кодирует селектируемый маркер (например, ген устойчивости к антибиотикам), вводят обычно в клетки-хозяева вместе с представляющим интерес геном. Предпочтительные селектируемые маркеры включают маркеры, придающие устойчивость к лекарственным средствам, таким как G418, гигромицин и метотрексат. Нуклеиновая кислота, кодирующая селектируемый маркер, может быть введена в клетку-хозяина на том же самом векторе, что и вектор, кодирующий белок МСТ, или может быть введена на отдельном векторе. Клетки, стабильно трансфицированные введенной нуклеиновой кислотой, могут быть идентифицированы отбором с лекарственным средством (например, клетки, которые включили ген селектируемого маркера, выживают, тогда как другие клетки погибают).With respect to stable transfection of mammalian cells, it is known that, depending on the expression vector used and the transfection method, only a small fraction of cells can integrate foreign DNA into their genome. To identify and select these integrants, a gene that encodes a selectable marker (e.g., an antibiotic resistance gene) is usually introduced into the host cells along with the gene of interest. Preferred breeding markers include markers that confer resistance to drugs such as G418, hygromycin and methotrexate. A nucleic acid encoding a selectable marker may be introduced into the host cell on the same vector as the vector encoding the MCT protein, or may be introduced on a separate vector. Cells stably transfected with the introduced nucleic acid can be identified by drug selection (for example, cells that included the selectable marker gene survive while other cells die).

Для создания гомологичного рекомбинантного микроорганизма получают вектор, который содержит по меньшей мере часть гена МСТ, в который была введена делеция, добавление или замена, для изменения посредством этого, например, функционального нарушения, гена МСТ. Предпочтительно, этот ген является геном МСТ Corynebacterium glutamicum, но он может быть гомологом из родственной бактерии или даже из млекопитающего, дрожжей или насекомого. В предпочтительном варианте этот вектор конструируют таким образом, что, при гомологичной рекомбинации, эндогенный ген МСТ функционально разрушается (т.е. уже больше не кодирует функциональный белок; этот вектор называют также «нокаут»-вектором). Альтернативно, вектор может быть сконструирован таким образом, что, при гомологичной рекомбинации, эндогенный ген МСТ мутируется или иным образом изменяется, но все еще кодирует функциональный белок (например, регуляторный участок против хода транскрипции может быть изменен для изменения посредством этого экспрессии эндогенного белка МСТ). В векторе гомологичной рекомбинации, изменяемая часть гена МСТ фланкирована на ее 5'- и 3'-концах дополнительной нуклеиновой кислотой гена МСТ, чтобы сделать возможной гомологичную рекомбинацию между экзогенным геном МСТ, переносимым этим вектором, и эндогенным геном МСТ в микроорганизме. Дополнительная фланкирующая нуклеиновая кислота МСТ имеет достаточную длину для успешной гомологичной рекомбинации с эндогенным геном. Обычно, несколько т.п.н. фланкирующей ДНК (как на 5'-, так и на 3'-концах) включают в этот вектор (см., например, Thomas, K.R. and Capecchi, M.R. (1987) Cell 51: 503 в отношении описания векторов гомологичной рекомбинации). Вектор вводят в микроорганизм (например, электропорацией), и клетки, в которых введенный ген МСТ был гомологично рекомбинирован с эндогенным геном МСТ, отбирают с использованием известных в данной области способов.To create a homologous recombinant microorganism, a vector is obtained that contains at least a portion of the MCT gene into which a deletion, addition or substitution has been introduced, thereby changing, for example, a functional disorder, the MCT gene. Preferably, this gene is the Corynebacterium glutamicum MCT gene, but it can be a homolog from a related bacterium or even from a mammal, yeast or insect. In a preferred embodiment, this vector is designed in such a way that, upon homologous recombination, the endogenous MCT gene is functionally destroyed (that is, it no longer encodes a functional protein; this vector is also called a knockout vector). Alternatively, the vector can be designed in such a way that, by homologous recombination, the endogenous MCT gene mutates or otherwise changes, but still encodes a functional protein (for example, the regulatory region against the course of transcription can be changed to change through this expression of the endogenous MCT protein) . In the homologous recombination vector, the variable part of the MCT gene is flanked at its 5'- and 3'-ends with additional nucleic acid of the MCT gene to enable homologous recombination between the exogenous MCT gene carried by this vector and the endogenous MCT gene in the microorganism. The additional flanking MCT nucleic acid is of sufficient length for successful homologous recombination with the endogenous gene. Usually, a few kb flanking DNA (at both the 5'- and 3'-ends) are included in this vector (see, for example, Thomas, K.R. and Capecchi, M.R. (1987) Cell 51: 503 for a description of homologous recombination vectors). The vector is introduced into the microorganism (for example, by electroporation), and cells in which the introduced MCT gene has been homologously recombined with the endogenous MCT gene are selected using methods known in the art.

В другом варианте могут быть получены рекомбинантные микроорганизмы, которые содержат выбранные системы, которые делают возможной регулируемую экспрессию введенного гена. Например, включение гена МСТ на векторе, с помещением его под контроль lac-оперона делает возможной экспрессию гена МСТ только в присутствии IPTG. Такая регуляторная система хорошо известна в данной области.In another embodiment, recombinant microorganisms can be obtained that contain selected systems that enable controlled expression of the introduced gene. For example, the inclusion of the MCT gene on a vector, placing it under the control of the lac operon, makes it possible to express the MCT gene only in the presence of IPTG. Such a regulatory system is well known in the art.

В другом варианте эндогенный ген МСТ в клетке-хозяине разрушают (например, гомологичной рекомбинацией или другими генетическими способами, известными в данной области), так что экспрессия его белкового продукта не происходит. В другом варианте эндогенный или введенный ген МСТ в клетке-хозяине был изменен одной или более точковыми мутациями, делециями или инверсиями, но все еще кодирует функциональный белок МСТ. Еще в одном варианте один или более регуляторных участков (например, промотор, репрессор или индуктор) гена МСТ в микроорганизме был изменен (например, делецией, укорочением, инверсией или точковой мутацией), так что экспрессия гена МСТ является модулированной. Специалисту в данной области будет понятно, что клетки-хозяева, содержащие более чем одну из описанных модификаций гена и белка МСТ, могут быть легко получены с использованием способов данного изобретения, и подразумевается, что они включены в данное изобретение.In another embodiment, the endogenous MCT gene in the host cell is destroyed (for example, by homologous recombination or other genetic methods known in the art), so that expression of its protein product does not occur. In another embodiment, the endogenous or introduced MCT gene in the host cell has been altered by one or more point mutations, deletions or inversions, but still encodes a functional MCT protein. In yet another embodiment, one or more regulatory regions (e.g., promoter, repressor or inducer) of the MCT gene in the microorganism has been altered (e.g., by deletion, shortening, inversion, or point mutation), so that the expression of the MCT gene is modulated. One skilled in the art will recognize that host cells containing more than one of the described modifications of the MCT gene and protein can be easily obtained using the methods of the invention, and it is intended that they be included in the invention.

Клетка-хозяин данного изобретения, например, прокариотическая или эукариотическая клетка-хозяин в культуре, может быть использована для продуцирования (т.е. экспрессии) белка МСТ. Таким образом, данное изобретение представляет, далее, способы получения белков МСТ с использованием клеток-хозяев данного изобретения. В одном варианте этот способ включает культивирование клетки-хозяина данного изобретения (в которую был введен рекомбинантный экспрессирующий вектор, кодирующий белок МСТ, или в геном которой был введен ген, кодирующий белок МСТ дикого типа или измененный белок МСТ) в подходящей среде до тех пор, пока не продуцируется белок МСТ. В другом варианте этот способ дополнительно включает выделение белков МСТ из среды или из клетки-хозяина.A host cell of the invention, for example, a prokaryotic or eukaryotic host cell in culture, can be used to produce (i.e. express) an MCT protein. Thus, the invention further provides methods for producing MCT proteins using host cells of the invention. In one embodiment, the method comprises culturing a host cell of the invention (into which a recombinant expression vector encoding an MCT protein has been introduced, or into the genome of which a gene encoding a wild-type MCT protein or an altered MCT protein has been introduced) in a suitable medium until until MCT protein is produced. In another embodiment, this method further comprises isolating MCT proteins from the medium or from the host cell.

С. Выделенные белки МСТC. Isolated MST Proteins

Другой аспект данного изобретения относится к выделенным белкам МСТ и их биологически активным частям. "Выделенный" или "очищенный" белок или его биологически активная часть по существу не содержит клеточного материала при получении способами рекомбинантных ДНК или при химическом синтезе химических предшественников или других химических продуктов. Выражение "по существу не содержащие клеточного материала" включает препараты белка МСТ, в которых белок отделен от клеточных компонентов клеток, в которых он природно или рекомбинантно продуцировался. В одном варианте выражение "по существу не содержащие клеточного материала" включает препараты белка МСТ, имеющие менее, чем приблизительно 30% (по сухому весу) белка не-МСТ (называемого здесь также "загрязняющим (примесным) белком"), более предпочтительно менее, чем приблизительно 20% белка не-МСТ, еще более предпочтительно менее, чем приблизительно 10% белка не-МСТ, и наиболее предпочтительно менее, чем приблизительно 5% белка не-МСТ. При рекомбинантном получении белка МСТ или его биологически активной части он предпочтительно является по существу не содержащим культуральной среды, т.е. культуральная среда представляет менее, чем приблизительно 20%, более предпочтительно менее, чем приблизительно 10%, и наиболее предпочтительно менее, чем приблизительно 5% объема препарата белка. Выражение "по существу не содержащие химических предшественников или других химических продуктов" включает препараты белка МСТ, в которых этот белок отделен от химических предшественников или других химических продуктов, которые участвуют в синтезе этого белка. В одном варианте выражение "по существу не содержащие химических предшественников или других химических продуктов" включает препараты белка МСТ, имеющие менее, чем приблизительно 30% (по сухому весу) химических предшественников или химических продуктов не-МСТ, более предпочтительно менее, чем приблизительно 20% химических предшественников или химических продуктов не-МСТ, еще более предпочтительно менее, чем приблизительно 10% химических предшественников или химических продуктов не-МСТ, и наиболее предпочтительно менее, чем приблизительно 5% химических предшественников или химических продуктов не-МСТ. В предпочтительных вариантах выделенные белки или их биологически активные части не содержат загрязняющих (примесных) белков из того же самого организма, из которого получен белок МСТ. Обычно такие белки получают рекомбинантной экспрессией, например, белка МСТ С. glutamicum, в микроорганизме, например, С. glutamicum.Another aspect of the invention relates to isolated MCT proteins and their biologically active parts. The "isolated" or "purified" protein or its biologically active part essentially does not contain cellular material when produced by recombinant DNA methods or in the chemical synthesis of chemical precursors or other chemical products. The expression “substantially free of cellular material” includes MCT protein preparations in which the protein is separated from the cellular components of cells in which it is naturally or recombinantly produced. In one embodiment, the term “substantially free of cellular material” includes MCT protein preparations having less than about 30% (dry weight) of a non-MCT protein (also referred to as a “contaminant (impurity) protein”), more preferably less than about 20% non-MCT protein, even more preferably less than about 10% non-MCT protein, and most preferably less than about 5% non-MCT protein. In the recombinant preparation of the MCT protein or its biologically active part, it is preferably substantially free of culture medium, i.e. the culture medium represents less than about 20%, more preferably less than about 10%, and most preferably less than about 5% of the volume of the protein preparation. The expression "substantially free of chemical precursors or other chemical products" includes MCT protein preparations in which the protein is separated from chemical precursors or other chemical products that are involved in the synthesis of this protein. In one embodiment, the term “substantially free of chemical precursors or other chemical products” includes MCT protein preparations having less than about 30% (dry weight) non-MCT chemical precursors or chemical products, more preferably less than about 20% chemical precursors or non-MCT chemical products, even more preferably less than about 10% of non-MCT chemical precursors or chemical products, and most preferably less than about 5% of chemical precursors or non-MCT chemical products. In preferred embodiments, the isolated proteins or their biologically active parts do not contain contaminating (impurity) proteins from the same organism from which the MCT protein is obtained. Typically, such proteins are obtained by recombinant expression, for example, C. glutamicum MCT protein, in a microorganism, for example C. glutamicum.

Выделенный белок МСТ или его часть данного изобретения может участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, или имеет одну или более активностей, приведенных в таблице 1. В предпочтительных вариантах этот белок или его часть содержит аминокислотную последовательность, которая является достаточно гомологичной аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей), так что этот белок или его часть сохраняет способность участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны. Часть этого белка является предпочтительно биологически активной частью, как описано здесь. В другом предпочтительном варианте белок МСТ данного изобретения имеет аминокислотную последовательность, представленную в виде имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей. Еще в одном предпочтительном варианте белок МСТ имеет аминокислотную последовательность, которая кодируется нуклеотидной последовательностью, которая гибридизуется, например, гибридизуется при строгих условиях, с нуклеотидной последовательностью данного изобретения (например, последовательностей, имеющих нечетные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей). Еще в одном предпочтительном варианте белок МСТ имеет аминокислотную последовательность, которая кодируется нуклеотидной последовательностью, которая является по меньшей мере на приблизительно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% или 70%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% или 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% или 90%, или 91%, 92%, 94%, или даже более предпочтительно на по меньшей мере приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичной нуклеотидной последовательности данного изобретения, или ее часть. Подразумевается, что диапазоны и величины идентичности, промежуточные относительно указанных выше диапазонов (например, идентичные на 70-90% или идентичные на 80-95%), также охватываются данным изобретением. Например, подразумевается, что включены также диапазоны величин идентичности, использующие комбинацию любых из цитированных выше величин в качестве верхнего и/или нижнего пределов. Предпочтительные белки МСТ данного изобретения также предпочтительно обладают по меньшей мере одной из описанных здесь активностей МСТ. Например, предпочтительный белок МСТ данного изобретения включает аминокислотную последовательность, кодируемую нуклеотидной последовательностью, которая гибридизуется, например, гибридизуется при строгих условиях, с нуклеотидной последовательностью данного изобретения, и может участвовать в метаболизме соединений, необходимых для конструирования клеточных мембран в С. glutamicum или в транспорте молекул через эти мембраны, или имеет одну или несколько активностей, приведенных в таблице 1.The isolated MCT protein or part of this invention can participate in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes, or has one or more activities shown in Table 1. In preferred embodiments, this protein or its the portion contains an amino acid sequence that is sufficiently homologous to the amino acid sequence of the present invention (e.g., sequences having even numbers SEQ ID NO: Sequence List functions), so that this protein or its part retains the ability to participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in C. glutamicum or in the transport of molecules through these membranes. A portion of this protein is preferably a biologically active portion, as described herein. In another preferred embodiment, the MCT protein of the present invention has an amino acid sequence represented as even-numbered SEQ ID NO: Sequence Listing. In another preferred embodiment, the MCT protein has an amino acid sequence that is encoded by a nucleotide sequence that hybridizes, for example, hybridizes under stringent conditions, to the nucleotide sequence of the present invention (for example, sequences having odd numbers SEQ ID NO: Sequence Listing). In another preferred embodiment, the MCT protein has an amino acid sequence that is encoded by a nucleotide sequence that is at least about 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% or 60%, preferably at least about 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% or 70%, more preferably at least about 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% or 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, or 91%, 92%, 94%, or even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the cleotide sequence of the present invention, or part thereof. It is understood that ranges and values of identity intermediate between the above ranges (e.g., 70-90% identical or 80-95% identical) are also encompassed by this invention. For example, it is understood that ranges of identity values are also included using a combination of any of the values cited above as upper and / or lower limits. Preferred MCT proteins of the present invention also preferably possess at least one of the MCT activities described herein. For example, a preferred MCT protein of the present invention includes an amino acid sequence encoded by a nucleotide sequence that hybridizes, for example, hybridizes under stringent conditions, with the nucleotide sequence of the present invention, and can be involved in the metabolism of compounds necessary for constructing cell membranes in C. glutamicum or in transport molecules through these membranes, or has one or more activities shown in table 1.

В других вариантах белок МСТ является по существу гомологичным аминокислотной последовательности данного изобретения (например, последовательностей, имеющих четные номера SEQ ID NO: Списка последовательностей) и сохраняет функциональную активность белка одной из аминокислотных последовательностей данного изобретения, несмотря на то, что он отличается по аминокислотной последовательности вследствие природной изменчивости или мутагенеза, как описано подробно в подразделе I выше. Таким образом, в другом варианте белок МСТ является белком, который содержит аминокислотную последовательность, которая является по меньшей мере на приблизительно 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% или 60%, предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% или 70%, более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% или 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% или 90%, или 91%, 92%, 94%, или даже более предпочтительно по меньшей мере на приблизительно 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичной полной аминокислотной последовательности данного изобретения, и который имеет по меньшей мере одну из описанных здесь активностей МСТ. Подразумевается, что диапазоны и величины идентичности, промежуточные относительно указанных выше диапазонов (например, идентичные на 70-90% или идентичные на 80-95%), также охватываются данным изобретением. Например, подразумевается, что включены также диапазоны величин идентичности, использующие комбинацию любых из цитированных выше величин в качестве верхнего и/или нижнего пределов. В другом варианте данное изобретение относится к полноразмерному белку С. glutamicum, который является по существу гомологичным полной аминокислотной последовательности данного изобретения.In other embodiments, the MCT protein is substantially homologous to the amino acid sequence of the present invention (e.g., sequences having even numbers SEQ ID NO: Sequence List) and retains the functional activity of the protein of one of the amino acid sequences of the present invention, despite the fact that it differs in amino acid sequence due to natural variation or mutagenesis, as described in detail in subsection I above. Thus, in another embodiment, the MCT protein is a protein that contains an amino acid sequence that is at least about 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59% or 60%, preferably at least about 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69% or 70%, more preferably at least about 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% or 80%, 81%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, or 91%, 92%, 94%, or even more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the complete amino acid sequence the identity of the present invention, and which has at least one of the MCT activities described herein. It is understood that ranges and values of identity intermediate between the above ranges (e.g., 70-90% identical or 80-95% identical) are also encompassed by this invention. For example, it is understood that ranges of identity values are also included using a combination of any of the values cited above as upper and / or lower limits. In another embodiment, this invention relates to a full-sized protein of C. glutamicum, which is essentially homologous to the complete amino acid sequence of the present invention.

Биологически активные части белка МСТ включают пептиды, содержащие аминокислотные последовательности, полученные из аминокислотной последовательности белка МСТ, например, аминокислотной последовательности, имеющей четный номер SEQ ID NO: Списка последовательностей, или аминокислотную последовательность белка, гомологичного белку МСТ, которая содержит меньше аминокислот, чем полноразмерный белок МСТ или полноразмерный белок, который гомологичен белку МСТ, и проявляют по меньшей мере одну активность белка МСТ. Обычно, биологически активные части (пептиды, например, пептиды, которые имеют длину, например, 5, 10, 15, 20, 30, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 50, 100 или более аминокислот) содержат домен или мотив с по меньшей мере одной активностью белка МСТ. Кроме того, другие биологически активные части, в которых делетированы другие участки этого белка, могут быть получены рекомбинантными способами и оценены на одну или несколько описанных здесь активностей. Предпочтительно, биологически активные части белка МСТ включают один или несколько доменов/мотивов или их частей, имеющих биологическую активность.The biologically active portions of the MCT protein include peptides containing amino acid sequences derived from the amino acid sequence of the MCT protein, for example, the amino acid sequence having an even number SEQ ID NO: Sequence List, or the amino acid sequence of a protein homologous to the MCT protein that contains fewer amino acids than full length MCT protein or a full-sized protein that is homologous to the MCT protein and exhibit at least one activity of the MCT protein. Typically, biologically active parts (peptides, for example, peptides that are 5, 10, 15, 20, 30, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 50, 100, or more amino acids in length) contain a domain or a motive with at least one activity of the MCT protein. In addition, other biologically active parts in which other regions of this protein are deleted can be obtained by recombinant methods and evaluated for one or more of the activities described herein. Preferably, the biologically active portions of the MCT protein include one or more domains / motifs or portions thereof having biological activity.

Белки МСТ предпочтительно получают способами рекомбинантных ДНК. Например, молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую этот белок, клонируют в экспрессирующий вектор (как описано выше), экспрессирующий вектор вводят в клетку-хозяин (как описано выше) и белок МСТ экспрессируется в клетке-хозяине. Затем белок МСТ может быть выделен из клеток с использованием подходящей схемы очистки при помощи стандартных способов очистки белков. Альтернативно рекомбинантной экспрессии, белок, полипептид или пептид МСТ может быть синтезирован химически при помощи стандартных способов синтеза пептидов. Кроме того, нативный белок МСТ может быть выделен из клеток (например, эндотелиальных клеток), например, с использованием анти-МСТ-антитела, которое может быть получено стандартными способами, использующими белок МСТ или его фрагмент данного изобретения.MCT proteins are preferably obtained by recombinant DNA methods. For example, a nucleic acid molecule encoding this protein is cloned into an expression vector (as described above), the expression vector is introduced into the host cell (as described above) and the MCT protein is expressed in the host cell. MCT protein can then be isolated from cells using an appropriate purification scheme using standard protein purification methods. Alternatively, by recombinant expression, the MCT protein, polypeptide or peptide can be chemically synthesized using standard peptide synthesis techniques. In addition, native MCT protein can be isolated from cells (eg, endothelial cells), for example, using an anti-MCT antibody, which can be obtained by standard methods using the MCT protein or a fragment of this invention.

Данное изобретение представляет также химерные или слитые белки МСТ. В применении здесь, "химерный белок" или "слитый белок" МСТ содержит полипептид МСТ, функционально связанный с полипептидом не-МСТ. "Полипептид МСТ" обозначает полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, соответствующую белку МСТ, тогда как "полипептид не-МСТ" обозначает полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, соответствующую белку, который не является по существу гомологичным белку МСТ, например, белку, который отличается от белка МСТ и который получен из того же самого или другого организма. В слитом белке, термин "функционально связанный" означает, что полипептид МСТ и полипептид не-МСТ слиты в рамке считывания друг с другом. Полипептид не-МСТ может быть слит с N-концом или С-концом полипептида МСТ. Например, в одном варианте слитый белок является слитым белком GST-MCT, в котором последовательности МСТ слиты с С-концом последовательностей GST. Такие слитые белки могут облегчать очистку рекомбинантных белков МСТ. В другом варианте слитый белок является белком МСТ, содержащим гетерологичную сигнальную последовательность на его N-конце. В некоторых клетках-хозяевах (например, в клетках-хозяевах млекопитающих) экспрессия и/или секреция белка МСТ может быть увеличена посредством применения гетерологичной сигнальной последовательности.The invention also provides chimeric or fused MCT proteins. As used herein, an “MCA chimeric protein” or “fusion protein” comprises an MCT polypeptide operably linked to a non-MCT polypeptide. "MCT polypeptide" refers to a polypeptide having an amino acid sequence corresponding to an MCT protein, while "non-MCT polypeptide" refers to a polypeptide having an amino acid sequence corresponding to a protein that is not substantially homologous to an MCT protein, for example, a protein that is different from a protein MCT and which is derived from the same or another organism. In a fusion protein, the term “operably linked” means that the MCT polypeptide and the non-MCT polypeptide are fused in reading frame to each other. The non-MCT polypeptide may be fused to the N-terminus or C-terminus of the MCT polypeptide. For example, in one embodiment, the fusion protein is a GST-MCT fusion protein in which the MCT sequences are fused to the C-terminus of the GST sequences. Such fusion proteins may facilitate the purification of recombinant MCT proteins. In another embodiment, the fusion protein is an MCT protein containing a heterologous signal sequence at its N-terminus. In some host cells (e.g., mammalian host cells), expression and / or secretion of the MCT protein can be increased by using a heterologous signal sequence.

Предпочтительно, химерный или слитый белок МСТ данного изобретения получают стандартными способами рекомбинантных ДНК. Например, фрагменты ДНК, кодирующие различные полипептидные последовательности, лигируют вместе в рамке считывания в соответствии с общепринятыми способами, например, посредством использования тупых концов или ступенчатых концов для лигирования, расщепления рестриктазами для обеспечения подходящих концов, достраивания липких концов, если нужно, обработки щелочной фосфатазой для избежания нежелательного связывания и ферментативного лигирования. В другом варианте слитый ген может быть синтезирован общепринятыми способами, в том числе с использованием автоматических синтезаторов ДНК. Альтернативно, может быть проведена ПЦР-амплификация фрагментов гена с использованием якорных праймеров, которые вызывают появление выступов между двумя последовательными генными фрагментами, которые могут быть затем подвергнуты отжигу и повторно амплифицированы с образованием химерной последовательности гена (см., например, Current Protocols in Molecular Biology, eds. Ausubel et al., John Wiley and Sons: 1992). Кроме того, коммерчески доступными являются многие экспрессирующие векторы, которые уже кодируют необходимую для слияния часть (например, полипептид GST). Кодирующая МСТ нуклеиновая кислота может быть клонирована в такой экспрессирующий вектор таким образом, что сливаемая часть связывается в рамке считывания в белком МСТ.Preferably, the chimeric or fusion protein of the MCT of the present invention is obtained by standard recombinant DNA methods. For example, DNA fragments encoding different polypeptide sequences are ligated together in a reading frame in accordance with generally accepted methods, for example, by using blunt ends or step ends for ligation, cleavage with restrictase enzymes to provide suitable ends, completion of sticky ends, if necessary, treatment with alkaline phosphatase to avoid unwanted binding and enzymatic ligation. In another embodiment, the fused gene can be synthesized by conventional methods, including using automatic DNA synthesizers. Alternatively, PCR amplification of gene fragments can be carried out using anchor primers that cause protrusions between two consecutive gene fragments, which can then be annealed and re-amplified to form a chimeric gene sequence (see, for example, Current Protocols in Molecular Biology , eds. Ausubel et al., John Wiley and Sons: 1992). In addition, many expression vectors that already encode the part necessary for fusion (for example, the GST polypeptide) are commercially available. The MCT-encoding nucleic acid can be cloned into such an expression vector such that the fusion portion binds to the reading frame in the MCT protein.

Гомологи белка МСТ могут быть получены мутагенезом, например, дискретной точковой мутацией или укорочением белка МСТ. В применении здесь, термин «гомолог» относится к вариантной форме белка МСТ, которая действует как агонист или антагонист активности белка МСТ. Агонист белка МСТ может сохранять по существу те же самые биологические активности, или субпопуляцию биологических активностей белка МСТ. Антагонист белка МСТ может ингибировать одну или более активностей природно встречающейся формы белка МСТ, например, конкурентным связыванием со стоящим ниже или выше по ходу процесса членом метаболического каскада компонентов клеточных мембран, который включает белок МСТ, или связыванием с белком МСТ, который медиирует транспорт соединений через такие мембраны, предотвращая тем самым осуществление транслокации.Homologs of the MCT protein can be obtained by mutagenesis, for example, discrete point mutation or shortening of the MCT protein. As used herein, the term “homologue” refers to a variant form of the MCT protein that acts as an agonist or antagonist of the activity of the MCT protein. An MCT protein agonist can retain essentially the same biological activities, or a subpopulation of biological activities of the MCT protein. An MCT protein antagonist can inhibit one or more activities of a naturally occurring form of MCT protein, for example, by competitively linking to a lower or higher member of the metabolic cascade of cell membrane components, which includes the MCT protein, or by binding to the MCT protein, which mediates the transport of compounds through such membranes, thereby preventing translocation.

В альтернативном варианте гомологи белка МСТ могут быть идентифицированы скринингом комбинаторных библиотек мутантов, например, укороченных мутантов, белка МСТ на агонистическую или антагонистическую активность относительно белка МСТ. В одном варианте смешанная библиотека вариантов МСТ генерируется комбинаторным мутагенезом на уровне нуклеиновых кислот и кодируется библиотекой смешанных (разнообразных) генов. Смешанная библиотека вариантов МСТ может быть получена, например, ферментативным лигированием смеси синтетических олигонуклеотидов в последовательности генов таким образом, что вырожденный набор потенциальных последовательностей МСТ может экспрессироваться в виде индивидуальных полипептидов, или альтернативно в виде набора более крупных слитых белков (например, для фаг-дисплея (фагового представления)), содержащих в них ряд последовательностей МСТ. Существуют различные способы, которые могут быть использованы для получения библиотек потенциальных гомологов МСТ из вырожденной олигонуклеотидной последовательности. Химический синтез вырожденной последовательности гена может проводиться в автоматическом синтезаторе ДНК, и синтетический ген затем лигируют в подходящий экспрессирующий вектор. Применение вырожденного набора генов позволяет обеспечить, в одной смеси, все последовательности, кодирующие желаемый набор потенциальных последовательностей МСТ. Способы синтеза вырожденных олигонуклеотидов известны в данной области (см., например, Narang, S.A. (1983) Tetrahedron 39:3; Itakura et al., (1984) Annu. Rev. Biochem. 53:323; Itakura et al., (1984) Science 198:1056; Ike et al., (1983) Nucleic Acid Res.11:477.Alternatively, homologs of the MCT protein can be identified by screening combinatorial libraries of mutants, for example, truncated mutants, of the MCT protein for agonistic or antagonistic activity against the MCT protein. In one embodiment, a mixed library of MCT variants is generated by combinatorial mutagenesis at the nucleic acid level and encoded by a library of mixed (diverse) genes. A mixed library of MCT variants can be obtained, for example, by enzymatically ligating a mixture of synthetic oligonucleotides in a gene sequence so that a degenerate set of potential MCT sequences can be expressed as individual polypeptides, or alternatively as a set of larger fusion proteins (e.g., for phage display (phage representation)) containing a number of MCT sequences in them. There are various methods that can be used to obtain libraries of potential homologues of MCT from a degenerate oligonucleotide sequence. Chemical synthesis of a degenerate gene sequence can be carried out in an automatic DNA synthesizer, and the synthetic gene is then ligated into a suitable expression vector. The use of a degenerate set of genes makes it possible to provide, in one mixture, all sequences encoding the desired set of potential MCT sequences. Methods for the synthesis of degenerate oligonucleotides are known in the art (see, e.g., Narang, SA (1983) Tetrahedron 39: 3; Itakura et al., (1984) Annu. Rev. Biochem. 53: 323; Itakura et al., (1984 ) Science 198: 1056; Ike et al., (1983) Nucleic Acid Res. 11: 477.

Кроме того, библиотеки фрагментов кодирующей белок МСТ последовательности могут быть использованы для генерирования смешанной популяции фрагментов МСТ для скрининга и последующего отбора гомологов белка МСТ. В одном варианте библиотека фрагментов кодирующей последовательности может быть получена обработкой двухцепочечного ПЦР-фрагмента кодирующей МСТ последовательности нуклеазой в условиях, в которых происходит образование одноцепочечных разрывов только приблизительно один раз на молекулу, денатурацией двухцепочечной ДНК, ренатурацией этой ДНК с образованием двухцепочечной ДНК, которая может включать в себя смысловые/антисмысловые пары из различных разорванных продуктов, удалением одноцепочечных частей из повторно образованных дуплексов обработкой нуклеазой S1 и лигированием полученной библиотеки фрагментов в экспрессирующий вектор. При помощи этого способа может быть получена экспрессионная библиотека, которая кодирует N-концевые, С-концевые и внутренние фрагменты различного размера белка МСТ.In addition, libraries of fragments of the MCT protein coding sequence can be used to generate a mixed population of MCT fragments for screening and subsequent selection of homologues of the MCT protein. In one embodiment, a library of fragments of the coding sequence can be obtained by processing a double-stranded PCR fragment of the MCT coding sequence with a nuclease under conditions in which the formation of single-strand breaks occurs only approximately once per molecule, denaturation of the double-stranded DNA, renaturation of this DNA with the formation of double-stranded DNA, which may include semantic / antisense pairs from various torn products, by removing single-chain parts from re-formed dupes eksov treatment with S1 nuclease, and ligating the resulting fragment library into an expression vector. Using this method, an expression library can be obtained that encodes the N-terminal, C-terminal and internal fragments of various sizes of the MCT protein.

Несколько способов известны в данной области для скрининга генных продуктов комбинаторных библиотек, приготовленных с использованием точковых мутаций или укорочения, и для скрининга библиотек кДНК на генные продукты, имеющие выбранное свойство. Такие способы можно приспособить для быстрого скрининга библиотек генов, генерируемых комбинаторным мутагенезом гомологов МСТ. Наиболее широко распространенные способы, которые поддаются высокопроизводительному анализу, для скрининга больших библиотек генов, обычно включают клонирование библиотеки генов в реплицируемые экспрессирующие векторы, трансформацию подходящих клеток полученной библиотекой векторов и экспрессию комбинаторных генов в условиях, в которых обнаружение желаемой активности облегчает выделение вектора, кодирующего ген, продукт которого был детектирован. Рекурсивный комплексный мутагенез (REM), новый способ, который усиливает частоту встречаемости функциональных мутантов в библиотеках, может быть использован в сочетании с анализами скрининга для идентификации гомологов МСТ (Arkin and Yourvan (1992) PNAS 89:7811-7815; Delgrave et al., (1993) Protein Engineeribg 6(3):327-331).Several methods are known in the art for screening gene products of combinatorial libraries prepared using point mutations or shortening, and for screening cDNA libraries for gene products having a selected property. Such methods can be adapted for rapid screening of gene libraries generated by combinatorial mutagenesis of MCT homologs. The most common high-throughput assay methods for screening large gene libraries typically include cloning a gene library into replicable expression vectors, transforming suitable cells with a resulting vector library, and expressing combinatorial genes under conditions in which the detection of the desired activity facilitates the isolation of the vector encoding the gene whose product has been detected. Recursive complex mutagenesis (REM), a new method that enhances the frequency of occurrence of functional mutants in libraries, can be used in combination with screening assays to identify homologs of MCTs (Arkin and Yourvan (1992) PNAS 89: 7811-7815; Delgrave et al., (1993) Protein Engineeribg 6 (3): 327-331).

В другом варианте анализы на основе клеток могут быть использованы для анализа смешанной библиотеки МСТ с применением способов, хорошо известных в данной области.In another embodiment, cell-based assays can be used to analyze a mixed MCT library using methods well known in the art.

D. Применения и способы изобретенияD. Applications and methods of the invention

Молекулы нуклеиновых кислот, белки, белковые гомологи, слитые белки, праймеры, векторы и клетки-хозяева, описанные здесь, могут быть использованы в одном или большем количестве из следующих способов: идентификации С. glutamicum и родственных организмов; картировании геномов организмов, родственных С. glutamicum; идентификации и локализации представляющих интерес последовательностей С. glutamicum; эволюционных исследований; определении участков белка МСТ, необходимых для функции; модуляции активности белка МСТ, модуляции метаболизма одного или более компонентов клеточных мембран; модуляции трансмембранного транспорта одного или нескольких соединений и модуляции клеточного продуцирования желаемого соединения, такого как химический продукт тонкого органического синтеза.Nucleic acid molecules, proteins, protein homologs, fusion proteins, primers, vectors and host cells described herein can be used in one or more of the following methods: identification of C. glutamicum and related organisms; mapping of the genomes of organisms related to C. glutamicum; identification and localization of sequences of interest C. glutamicum; evolutionary research; identification of sections of the MCT protein necessary for function; modulating the activity of MCT protein; modulating the metabolism of one or more components of cell membranes; modulating the transmembrane transport of one or more compounds; and modulating the cell production of the desired compound, such as a fine chemicals.

Молекулы нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения имеют множество применений. Во-первых, они могут быть использованы для идентификации организма как являющегося Corynebacterium glutamicum или близкородственным ему организмом. Они могут быть также использованы для идентификации присутствия С. glutamicum или родственного ему организма в смешанной популяции микроорганизмов. Данное изобретение представляет последовательности нуклеиновых кислот ряда генов С. glutamicum; зондированием экстрагированной геномной ДНК культуры уникальной или смешанной популяции микроорганизмов при строгих условиях зондом, охватывающим участок гена С. glutamicum, который является уникальным в отношении этого организма, можно определить, присутствует ли данный организм.MCT nucleic acid molecules of the present invention have many uses. Firstly, they can be used to identify the organism as being Corynebacterium glutamicum or a closely related organism. They can also be used to identify the presence of C. glutamicum or a related organism in a mixed population of microorganisms. The present invention provides nucleic acid sequences of a number of C. glutamicum genes; by probing the extracted genomic DNA culture of a unique or mixed population of microorganisms under stringent conditions with a probe covering a portion of the C. glutamicum gene that is unique to this organism, it can be determined whether this organism is present.

Хотя сама бактерия Corynebacterium glutamicum является непатогенной, она является родственной патогенным видам, таким как Corynebacterium diphtheriae. Corynebacterium diphtheriae является возбудителем дифтерии, быстро развивающейся, острой, протекающей с повышением температуры инфекции, которая включает как местную, так и системную патологию. В этом заболевании местное повреждение развивается в верхних дыхательных путях и включает некротическое повреждение эпителиальных клеток; бациллы секретируют токсин, который диссеминируется через это повреждение к дистальным чувствительным тканям тела. Дегенеративные изменения, вызываемые ингибированием белкового синтеза в этих тканях, которые включают сердце, мышцы, периферические нервы, надпочечники, почки, печень и селезенку, приводят к системной патологии этого заболевания. Дифтерия продолжает встречаться с высокой частотой во многих частях света, в том числе в Африке, Азии, Восточной Европе и независимых государствах бывшего Советского Союза. Продолжающиеся эпидемии дифтерии в двух последних районах привели по меньшей мере к 5000 случаям со смертельным исходом с 1990 года.Although the bacterium Corynebacterium glutamicum is non-pathogenic, it is related to pathogenic species such as Corynebacterium diphtheriae. Corynebacterium diphtheriae is a causative agent of diphtheria, a rapidly developing, acute, proceeding with increasing temperature of infection, which includes both local and systemic pathology. In this disease, local damage develops in the upper respiratory tract and includes necrotic damage to epithelial cells; Bacilli secrete a toxin that is disseminated through this damage to the distal sensitive tissues of the body. Degenerative changes caused by inhibition of protein synthesis in these tissues, which include the heart, muscles, peripheral nerves, adrenal glands, kidneys, liver and spleen, lead to systemic pathology of this disease. Diphtheria continues to occur with high frequency in many parts of the world, including Africa, Asia, Eastern Europe and the independent states of the former Soviet Union. Ongoing diphtheria epidemics in the last two areas have resulted in at least 5,000 fatalities since 1990.

В одном варианте данное изобретение представляет способ идентификации присутствия или активности Corynebacterium glutamicum в субъекте. Этот способ включает обнаружение одной или большего количества последовательностей нуклеиновых кислот или аминокислотных последовательностей данного изобретения (например, последовательностей, приведенных в имеющих нечетные или четные номера SEQ ID NO:, соответственно, в Списке последовательностей) в субъекте, с обнаружением посредством этого присутствия или активности Corynebacterium diphtheriae в этом субъекте. С. glutamicum и С. diphtheriae являются родственными бактериями, и многие из молекул нуклеиновых кислот и белковых молекул в С. glutamicum являются гомологичными молекулам нуклеиновых кислот и белковым молекулам Corynebacterium diphtheriae и, следовательно, могут быть использованы для обнаружения Corynebacterium diphtheriae в субъекте.In one embodiment, the invention provides a method for identifying the presence or activity of Corynebacterium glutamicum in a subject. This method comprises detecting one or more nucleic acid or amino acid sequences of the invention (e.g., sequences shown in odd or even numbers of SEQ ID NO: respectively in the List of Sequences) in a subject, thereby detecting the presence or activity of Corynebacterium diphtheriae in this subject. C. glutamicum and C. diphtheriae are related bacteria, and many of the nucleic acid molecules and protein molecules in C. glutamicum are homologous to nucleic acid molecules and protein molecules of Corynebacterium diphtheriae and therefore can be used to detect Corynebacterium diphtheriae in a subject.

Молекулы нуклеиновых кислот и белковые молекулы данного изобретения могут также служить в качестве маркеров для специфических участков генома. Это находит применение не только в картировании генома, но также для функциональных исследований белков С. glutamicum. Например, для идентификации участка генома, с которым связывается конкретный связывающий ДНК С. glutamicum белок, геном С. glutamicum можно было бы подвергнуть расщеплению и фрагменты можно было бы инкубировать с ДНК-связывающим белком. Фрагменты, которые связывают этот белок, могут быть дополнительно зондированы молекулами нуклеиновых кислот данного изобретения, предпочтительно с легко обнаруживаемыми метками; связывание такой молекулы нуклеиновой кислоты с фрагментом генома позволяет определить местоположение этого фрагмента на карте генома С. glutamicum и, при проведении этого много раз с различными ферментами, облегчает быстрое определение последовательности нуклеиновой кислоты, с которой связывается данный белок. Далее, молекулы нуклеиновых кислот данного изобретения могут быть достаточно гомологичными последовательностям родственных видов, так что эти молекулы нуклеиновых кислот могут служить в качестве маркеров для конструирования геномной карты в родственных бактериях, таких как Brevibacterium lactofermentum.The nucleic acid molecules and protein molecules of the present invention may also serve as markers for specific regions of the genome. This finds application not only in genome mapping, but also for functional studies of C. glutamicum proteins. For example, to identify the portion of the genome to which a particular C. glutamicum DNA binding protein binds, the C. glutamicum genome could be cleaved and fragments could be incubated with the DNA binding protein. Fragments that bind this protein can be further probed with the nucleic acid molecules of the present invention, preferably with easily detectable labels; the binding of such a nucleic acid molecule to a fragment of the genome allows you to determine the location of this fragment on the map of the C. glutamicum genome and, when carried out many times with various enzymes, facilitates the rapid determination of the nucleic acid sequence to which this protein binds. Further, the nucleic acid molecules of the present invention can be sufficiently homologous to sequences of related species, so that these nucleic acid molecules can serve as markers for constructing a genomic map in related bacteria, such as Brevibacterium lactofermentum.

Молекулы нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения применимы также для эволюционных исследований и исследований структуры белков. Метаболические и транспортные процессы, в которых участвуют молекулы данного изобретения, используется в большом разнообразии прокариотических и эукариотических клеток; посредством сравнения последовательностей молекул нуклеиновых кислот данного изобретения с молекулами нуклеиновых кислот, кодирующими сходные ферменты из других организмов, может оцениваться эволюционное родство этих организмов. Подобным образом, такое сравнение позволяет оценить, какие участки этой последовательности являются консервативными, а какие не являются консервативными, что может способствовать определению тех участков этого белка, которые являются незаменимыми для функционирования данного фермента. Этот тип определения является ценным для исследований по конструированию белков и может дать указание на то, какой белок может выносить условия мутагенеза без утраты функции.MCT nucleic acid molecules of the invention are also applicable to evolutionary studies and protein structure studies. The metabolic and transport processes in which the molecules of this invention are involved are used in a wide variety of prokaryotic and eukaryotic cells; by comparing the sequences of the nucleic acid molecules of the present invention with nucleic acid molecules encoding similar enzymes from other organisms, the evolutionary affinity of these organisms can be estimated. Similarly, such a comparison allows us to evaluate which parts of this sequence are conservative and which are not conservative, which can help to determine those parts of this protein that are indispensable for the functioning of this enzyme. This type of determination is valuable for protein engineering research and may provide an indication of which protein can tolerate mutagenesis conditions without loss of function.

Манипулирование молекулами нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения может приводить к получению белков МСТ, имеющих функциональные различия в сравнении с белками МСТ дикого типа. Эти белки могут быть улучшены по эффективности или активности, могут присутствовать в более высоких количествах в клетке, чем обычно, или могут иметь уменьшенную эффективность или активность.Manipulation of MCT nucleic acid molecules of the present invention can lead to the production of MCT proteins having functional differences compared to wild-type MCT proteins. These proteins may be improved in efficiency or activity, may be present in higher amounts in the cell than usual, or may have reduced efficiency or activity.

Данное изобретение представляет способы для скрининга молекул, которые модулируют активность белка МСТ, либо посредством взаимодействия с самим этим белком или субстратом или партнером связывания белка МСТ, либо модуляцией транскрипции или трансляции молекулы нуклеиновой кислоты МСТ данного изобретения. В таких способах микроорганизм, экспрессирующий один или более белков МСТ данного изобретения, контактируют с одним или более испытуемыми соединениями и оценивают действие каждого тест-соединения на активность или на уровень экспрессии данного белка МСТ.The present invention provides methods for screening molecules that modulate the activity of an MCT protein, either by interacting with the protein itself or the substrate or the MCT protein binding partner, or by modulating the transcription or translation of the MCT nucleic acid molecule of the present invention. In such methods, a microorganism expressing one or more MCT proteins of the present invention is contacted with one or more test compounds and the effect of each test compound on the activity or expression level of the given MCT protein is evaluated.

Существует ряд механизмов, при помощи которых белок МСТ данного изобретения может непосредственно влиять на выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования химического продукта тонкого органического синтеза из штамма С. glutamicum, несущего такой измененный белок. Извлечение химических продуктов тонкого органического синтеза из крупномасштабных культур С. glutamicum значительно улучшается, если С. glutamicum секретирует эти желательные соединения, так как такие соединения могут быть легко очищены из культуральной среды (в противоположность экстракции из массы клеток С. glutamicum). Посредством увеличения либо числа, либо активности молекул-транспортеров, которые экспортируют химические продукты тонкого органического синтеза из клетки, можно увеличить количество продуцируемого химического продукта тонкого органического синтеза, который присутствует во внеклеточной среде, обеспечивая более легкие сбор и очистку. Напротив, для эффективного сверхпродуцирования одного или нескольких химических продуктов тонкого органического синтеза могут требоваться увеличенные количества кофакторов, молекул-предшественников и промежуточных соединений для подходящих биосинтетических путей. Таким образом, увеличением числа и/или активности белков-транспортеров, участвующих в импорте питательных веществ, таких как источники углерода (т.е. сахаров), источники азота (т.е. аминокислоты, соли аммония), фосфат и сера, можно улучшать продуцирование химического продукта тонкого органического синтеза вследствие устранения каких-либо лимитирующих факторов в питательных веществах в биосинтетическом процессе. Далее, жирные кислоты и липиды сами являются желательными химическими продуктами тонкого органического синтеза, так что оптимизацией активности или увеличением числа одного или нескольких белков МСТ данного изобретения, которые участвуют в биосинтезе этих соединений, или нарушением активности одного или нескольких белков МСТ, которые участвуют в разложении этих соединений, можно увеличивать выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования молекул жирных кислот и липидов из С. glutamicum.There are a number of mechanisms by which the MCT protein of the present invention can directly affect the yield, production and / or production efficiency of a fine chemicals from a C. glutamicum strain carrying such an altered protein. Extraction of fine chemicals from large-scale cultures of C. glutamicum is significantly improved if C. glutamicum secretes these desired compounds, since such compounds can be easily purified from the culture medium (as opposed to extraction from the mass of C. glutamicum cells). By increasing either the number or activity of transporter molecules that export fine chemicals from the cell, it is possible to increase the amount of fine chemicals that are present in the extracellular medium, providing easier collection and purification. In contrast, effective overproduction of one or more fine chemicals may require increased amounts of cofactors, precursor molecules, and intermediates for suitable biosynthetic pathways. Thus, by increasing the number and / or activity of transporter proteins involved in the import of nutrients such as carbon sources (i.e. sugars), nitrogen sources (i.e. amino acids, ammonium salts), phosphate and sulfur, it is possible to improve the production of a chemical product of fine organic synthesis due to the elimination of any limiting factors in nutrients in the biosynthetic process. Further, fatty acids and lipids themselves are desirable fine chemicals, so optimizing the activity or increasing the number of one or more MCT proteins of this invention that are involved in the biosynthesis of these compounds, or disrupting the activity of one or more MCT proteins that are involved in decomposition of these compounds, it is possible to increase the yield, production and / or production efficiency of fatty acid and lipid molecules from C. glutamicum.

Конструирование одного или более генов МСТ данного изобретения может также приводить к белкам МСТ, имеющим измененные активности, которые косвенно влияют на продуцирование одного или более химических продуктов тонкого органического синтеза из С. qlutamicum. Например, нормальные биохимические процессы метаболизма приводят к продуцированию разнообразных отработанных продуктов (например, пероксида водорода и других реакционноспособных разновидностей кислорода), которые могут активно взаимодействовать с теми же самыми метаболическими процессами (например, известно, что пероксинитрит осуществляет нитрование боковых цепей тирозина, инактивируя некоторые ферменты, имеющие в активном сайте тирозин (Groves, J.T. (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3(2): 226-235). Хотя эти отработанные продукты обычно экскретируются, штаммы С. glutamicum, используемые для крупномасштабного ферментативного производства, являются оптимизированными в отношении сверхпродуцирования одного или более химических продуктов тонкого органического синтеза и, следовательно, могут продуцировать больше продуктов-отходов, чем это является типичным для С. glutamicum дикого типа. Оптимизацией активности одного или более белков МСТ данного изобретения, участвующих в экспорте молекул-отходов, можно улучшать жизнеспособность клетки и поддерживать эффективную метаболическую активность. Присутствие высоких внутриклеточных уровней желаемого химического продукта тонкого органического синтеза может быть также фактически токсичным для клетки, так что увеличением способности этой клетки секретировать эти соединения можно улучшить жизнеспособность клетки.The construction of one or more MCT genes of the present invention can also lead to MCT proteins having altered activities that indirectly affect the production of one or more fine chemicals from C. qlutamicum. For example, normal biochemical metabolic processes lead to the production of various waste products (for example, hydrogen peroxide and other reactive oxygen species) that can actively interact with the same metabolic processes (for example, peroxynitrite is known to nitrate side chains of tyrosine, inactivating some enzymes having tyrosine in the active site (Groves, JT (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3 (2): 226-235). Although these waste products are usually excreted, C. glutamicum s used for large-scale enzymatic production are optimized for overproduction of one or more fine chemicals and therefore can produce more waste products than is typical for wild-type C. glutamicum. more MCT proteins of the present invention involved in the export of waste molecules can improve cell viability and maintain effective metabolic activity. The presence of high intracellular levels of the desired fine chemicals can also be virtually toxic to the cell, so increasing cell viability can be improved by increasing the ability of this cell to secrete these compounds.

Далее, белки МСТ данного изобретения могут быть подвергнуты манипулированию таким образом, что относительные количества различных молекул липидов и жирных кислот изменяются. Это может оказывать сильное влияние на состав липидов мембраны клетки. Поскольку каждый тип липида имеет различные физические свойства, изменение в липидном составе мембраны может существенно изменять текучесть мембраны. Изменения в текучести мембраны могут влиять на транспорт молекул через мембрану, что, как объяснялось ранее, может модифицировать экспорт продуктов-отходов или продуцируемого химического продукта тонкого органического синтеза или импорт необходимых питательных веществ. Такие изменения текучести мембраны могут также сильно влиять на целостность клетки; клетки с относительно более слабыми мембранами являются более чувствительными в среде крупномасштабного ферментера к механическим стрессам, которые могут повреждать или убивать клетку. При манипулировании белками МСТ, участвующими в продуцировании жирных кислот и липидов для построения мембран, таким образом, что полученная мембрана имеет состав мембраны, более адаптируемый к условиям окружающей среды, существующим в настоящее время в культурах, используемых для производства химических продуктов тонкого органического синтеза, большая доля клеток С. glutamicum будет выживать и размножаться. Более высокие количества клеток С. glutamicum в культуре будут давать более высокие выходы, продуцирование или эффективность продуцирования химического продукта тонкого органического синтеза из данной культуры.Further, the MCT proteins of the present invention can be manipulated such that the relative amounts of different lipid and fatty acid molecules change. This can have a strong effect on the lipid composition of the cell membrane. Since each type of lipid has different physical properties, a change in the lipid composition of the membrane can significantly change the fluidity of the membrane. Changes in membrane fluidity can affect the transport of molecules across the membrane, which, as explained earlier, can modify the export of waste products or produced fine chemicals or the import of essential nutrients. Such changes in membrane fluidity can also greatly affect cell integrity; cells with relatively weaker membranes are more sensitive in the environment of a large-scale fermenter to mechanical stresses that can damage or kill the cell. When manipulating MCT proteins involved in the production of fatty acids and lipids for constructing membranes, so that the resulting membrane has a membrane composition that is more adaptable to environmental conditions that currently exist in cultures used for the production of fine chemicals the proportion of C. glutamicum cells will survive and multiply. Higher numbers of C. glutamicum cells in the culture will give higher yields, production or production efficiency of a fine chemical product from a given culture.

Вышеупомянутые стратегии мутагенеза для белков МСТ с целью получения увеличенных выходов химического продукта тонкого органического синтеза из С. glutamicum не должны рассматриваться как органичительные; вариации в таких стратегиях будут вполне очевидными специалисту с обычной квалификацией в данной области. С использованием таких стратегий и посредством включения описанных здесь механизмов молекулы нуклеиновых кислот и белков данного изобретения могут быть использованы для генерирования С. glutamicum или родственных штаммов бактерий, экспрессирующих мутированные молекулы нуклеиновых кислот и белков МСТ, так что выход, продуцирование и/или эффективность продуцирования желаемого соединения улучшается. Это желаемое соединение может быть любым природным продуктом, продуцируемым С. glutamicum, который включает конечные продукты путей биосинтеза и промежуточные продукты природно встречающихся метаболических путей, а также молекулы, которые не встречаются природно в метаболизме С. glutamicum, но которые продуцируются штаммом С. glutamicum данного изобретения.The aforementioned mutagenesis strategies for MCT proteins in order to obtain enhanced yields of fine chemicals from C. glutamicum should not be considered organic; variations in such strategies will be readily apparent to those of ordinary skill in the art. Using such strategies and by incorporating the mechanisms described here, the nucleic acid and protein molecules of the present invention can be used to generate C. glutamicum or related bacterial strains expressing mutated nucleic acid and MCT proteins, so that the desired production, production and / or production efficiency is desired connection is improving. This desired compound can be any natural product produced by C. glutamicum, which includes end products of biosynthesis pathways and intermediates of naturally occurring metabolic pathways, as well as molecules that are not found naturally in the metabolism of C. glutamicum, but which are produced by the C. glutamicum strain of this inventions.

Данное изобретение иллюстрируется далее следующими примерами, которые не должны рассматриваться как ограничивающие. Содержания всех ссылок, патентных заявок, патентов, опубликованных патентных заявок, таблиц и Списка последовательностей, цитируемые в данной заявке, включены здесь в качестве ссылки.The invention is further illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting. The contents of all references, patent applications, patents, published patent applications, tables and the List of sequences cited in this application are hereby incorporated by reference.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1: Получение общей геномной ДНК Corynebacterium glutamicum ATCC 13032Example 1: Obtaining the total genomic DNA of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032

Культуру Corynebacterium glutamicum (ATCC 13032) выращивали в течение ночи при 30°С с сильным встряхиванием в среде BHI (Difco). Клетки собирали центрифугированием, супернатант отбрасывали и клетки ресуспендировали в 5 мл буфера-I (5% исходного объема культуры - все указанные объемы рассчитывали для 100 мл объема культуры). Состав буфера-I: 140,34 г/л сахарозы, 2,46 г/л MgSO4×7Н2O, 10 мл/л раствор К2HPO4 (100 г/л, доведенный до рН 6,7 с помощью КОН), 50 мл/л концентрата М12 (10 г/л (NH4)2SO4, 1 г/л NaCl, 2 г/л MgSO4×7Н2О, 0,2 г/л CaCl2, 0,5 г/л дрожжевого экстракта (Difco), 10 мл/л смеси микроэлементов (200 мг/л FeSO4×Н2О, 10 мг/л ZnSO4×7Н2О, 3 мг/л MnCl2×4Н2О, 30 мг/л Н3ВО3, 20 мг/л CoCl2×6Н2О, 1 мг/л NiCl2×6H2O, 3 мг/л Na2MoO4×2Н2О, 500 мг/л комплексообразующего агента (ЭДТА или лимонная кислота), 100 мл/л смеси витаминов (0,2 мг/л биотина, 0,2 мг/л фолиевой кислоты, 20 мг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мг/л рибофлавина, 40 мг/л Са-пантотената, 140 мг/л никотиновой кислоты, 40 мг/л пиридоксолгидрохлорида, 200 мг/л миоинозита). К этой суспензии добавляли лизоцим до конечной концентрации 2,5 мг/мл. После приблизительно 4 часов инкубации при 37°С клеточную стенку разрушали и полученные протопласты собирали центрифугированием. Осадок промывали один раз 5 мл буфера-I и один раз 5 мл ТЭ-буфера (10 мМ Трис-HCl, 1 мМ ЭДТА, рН 8). Осадок ресуспендировали в 4 мл ТЭ-буфера и добавляли 0,5 мл раствора ДСН (10%) и 0,5 мл раствора NaCl (5 М). После добавления протеиназы К до конечной концентрации 200 мкг/мл суспензию инкубировали в течение приблизительно 18 часов при 37°С. ДНК очищали экстракцией фенолом, смесью фенол-хлороформ-изоамиловый спирт и смесью хлороформ-изоамиловый спирт с использованием обычных процедур. Затем ДНК осаждали добавлением 1/50 объема 3 М ацетата натрия и 2 объемов этанола с последующими 30-минутной инкубацией при -20°С и 30-минутным центрифугированием при 12000 об/мин в высокоскоростной центрифуге с использованием ротора SS34 (Sorvall). ДНК растворяли в 1 мл ТЭ-буфера, содержащего 20 мкг/мл РНКазы А, и диализовали при 4°С против 1000 мл ТЭ-буфера в течение по меньшей мере 3 часов. Это время буфер заменяли 3 раза. К аликвотам 0,4 мл диализованного раствора ДНК добавляли 0,4 мл 2 М LiCl и 0,8 мл этанола. После 30 мин инкубации при -20°С ДНК собирали центрифугированием (13000 об/мин, Biofuge Fresco, Heraeus, Hanau, Germany). Осадок ДНК растворяли в ТЭ-буфере. ДНК, полученную этой процедурой, можно было использовать для всех целей, в том числе для Саузерн-блоттинга или конструирования геномных библиотек.A culture of Corynebacterium glutamicum (ATCC 13032) was grown overnight at 30 ° C with vigorous shaking in BHI medium (Difco). Cells were collected by centrifugation, the supernatant was discarded, and the cells were resuspended in 5 ml of buffer-I (5% of the initial culture volume — all indicated volumes were calculated for 100 ml of culture volume). The composition of buffer-I: 140.34 g / l sucrose, 2.46 g / l MgSO 4 × 7H 2 O, 10 ml / l K 2 HPO 4 solution (100 g / l, adjusted to pH 6.7 using KOH ), 50 ml / l of M12 concentrate (10 g / l (NH 4 ) 2 SO 4 , 1 g / l NaCl, 2 g / l MgSO 4 × 7Н 2 О, 0.2 g / l CaCl 2 , 0.5 g / l yeast extract (Difco), 10 ml / l trace element mixture (200 mg / l FeSO 4 × H 2 O, 10 mg / l ZnSO 4 × 7Н 2 О, 3 mg / l MnCl 2 × 4Н 2 О, 30 mg / L H 3 BO 3 , 20 mg / L CoCl 2 × 6H 2 O, 1 mg / L NiCl 2 × 6H 2 O, 3 mg / L Na 2 MoO 4 × 2H 2 O, 500 mg / L complexing agent ( EDTA or citric acid), 100 ml / l of a mixture of vitamins (0.2 mg / l biotin, 0.2 mg / l folic acid, 20 mg / l p-aminobenzoic acid, 20 mg / l riboflavin, 40 mg / l Ca pantothen ata, 140 mg / l nicotinic acid, 40 mg / l pyridoxol hydrochloride, 200 mg / l myoinositol) Lysozyme was added to this suspension to a final concentration of 2.5 mg / ml After approximately 4 hours of incubation at 37 ° C, the cell wall was destroyed and The obtained protoplasts were collected by centrifugation.The pellet was washed once with 5 ml of buffer-I and once with 5 ml of TE-buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8). The precipitate was resuspended in 4 ml of TE buffer and 0.5 ml of SDS solution (10%) and 0.5 ml of NaCl solution (5 M) were added. After proteinase K was added to a final concentration of 200 μg / ml, the suspension was incubated for approximately 18 hours at 37 ° C. DNA was purified by phenol extraction, a phenol-chloroform-isoamyl alcohol mixture, and a chloroform-isoamyl alcohol mixture using conventional procedures. DNA was then precipitated by adding 1/50 volume of 3 M sodium acetate and 2 volumes of ethanol, followed by 30 minutes incubation at -20 ° C and 30 minutes centrifugation at 12,000 rpm in a high speed centrifuge using an SS34 rotor (Sorvall). DNA was dissolved in 1 ml TE-buffer containing 20 μg / ml RNase A and dialyzed at 4 ° C against 1000 ml TE-buffer for at least 3 hours. This time, the buffer was replaced 3 times. Aliquots of 0.4 ml of dialyzed DNA solution were added with 0.4 ml of 2 M LiCl and 0.8 ml of ethanol. After 30 min incubation at -20 ° C, DNA was collected by centrifugation (13000 rpm, Biofuge Fresco, Heraeus, Hanau, Germany). The DNA pellet was dissolved in TE buffer. The DNA obtained by this procedure could be used for all purposes, including Southern blotting or the construction of genomic libraries.

Пример 2: Конструирование геномных библиотек Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 в Escherichia coliExample 2: Construction of genomic libraries of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 in Escherichia coli

С использованием ДНК, полученной, как описано в примере 1, космидные и плазмидные библиотеки конструировали в соответствии с известными и хорошо установленными способами (см., например, Sambrook et al. (1989) "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press или Ausubel, F.M. et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons).Using DNA obtained as described in Example 1, cosmid and plasmid libraries were constructed according to known and well established methods (see, for example, Sambrook et al. (1989) "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press or Ausubel, FM et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons).

Можно использовать любую плазмиду или космиду. Особенно применимыми были плазмиды pBR322 (Sutcliffe, J.G. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75:3737-3741); pACYC177 (Change and Cohen (1978) J. Bacteriol. 134:1141-1156), плазмиды серии pBS (pBSSK+, pBSSK- и другие; Stratagene, La Jolla, USA) или космиды в виде SuperCos1 (Stratagene, La Jolla, USA) или Lorist6 (Gibson, T.J., Rosenthal A. and Waterson, R.H. (1987) Gene 53:283-286. Библиотеки генов специально для применения в С. glutamicum могут быть сконструированы с использованием плазмиды pSL109 (Lee, H.-S. and A.J.Sinskey (1994) J. Microbiol. Biotechnol. 4: 256-263).Any plasmid or cosmid can be used. Plasmids pBR322 (Sutcliffe, J.G. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75: 3737-3741) were particularly useful; pACYC177 (Change and Cohen (1978) J. Bacteriol. 134: 1141-1156), pBS series plasmids (pBSSK +, pBSSK- and others; Stratagene, La Jolla, USA) or cosmids as SuperCos1 (Stratagene, La Jolla, USA) or Lorist6 (Gibson, TJ, Rosenthal A. and Waterson, RH (1987) Gene 53: 283-286. Gene libraries specifically for use in C. glutamicum can be constructed using the plasmid pSL109 (Lee, H.-S. and AJ Sinskey (1994) J. Microbiol. Biotechnol. 4: 256-263).

Пример 3: Секвенирование и вычислительный функциональный анализ ДНКExample 3: Sequencing and computational functional DNA analysis

Геномные библиотеки, описанные в примере 2, использовали для секвенирования ДНК в соответствии со стандартными способами, в частности, при помощи способа терминации цепи с использованием установки для секвенирования ABI377 (см., например, Fleischman, R.D. et al., (1995) "Whole-genom Random Sequencing and Assembly of Haemophilus Influenzae Rd., Science, 269:496-512). Использовали секвенирующие праймеры со следующими последовательностями: 5'-GGAAACAGTATGACCATG-3' (SEQ ID NO:677) или 5'-GTAAAACGACGGCCAGT-3' (SEQ ID NO:678).The genomic libraries described in Example 2 were used for DNA sequencing in accordance with standard methods, in particular using a chain termination method using an ABI377 sequencing apparatus (see, for example, Fleischman, RD et al., (1995) "Whole -Genom Random Sequencing and Assembly of Haemophilus Influenzae Rd., Science, 269: 496-512) Sequencing primers were used with the following sequences: 5'-GGAAACAGTATGACCATG-3 '(SEQ ID NO: 677) or 5'-GTAAAACGACGGGCCAGT-3' (SEQ ID NO: 678).

Пример 4: Мутагенез in vivoExample 4: In vivo Mutagenesis

Мутагенез in vivo Corynebacterium glutamicum может проводиться пассажем ДНК плазмиды (или другого вектора) через Е. coli или другие микроорганизмы (например, виды Bacillus или дрожжи, такие как Saccharomyces cerevisiae), у которых была нарушена их способность поддерживать целостность их генетической информации. Типичные мутированные штаммы имеют мутации в генах для системы репарации ДНК (например, mutHLS, mutD, mutt, и т.д.; в отношении ссылки см. Rupp, W.D. (1996) DNA repair mechanisms, in: Escherichia coli and Salmonella, p.2277-2294, ASM, Washington). Такие штаммы хорошо известны специалисту в данной области. Применение таких штаммов иллюстрируется, например, в Greener, A. and Callahan, M. (1994) Strategies 7: 32-34.In vivo mutation of Corynebacterium glutamicum can be performed by passage of plasmid DNA (or another vector) through E. coli or other microorganisms (e.g., Bacillus species or yeast, such as Saccharomyces cerevisiae), which have impaired their ability to maintain the integrity of their genetic information. Typical mutated strains have mutations in genes for a DNA repair system (e.g., mutHLS, mutD, mutt, etc .; for reference, see Rupp, WD (1996) DNA repair mechanisms, in: Escherichia coli and Salmonella, p. 2277-2294, ASM, Washington). Such strains are well known to the person skilled in the art. The use of such strains is illustrated, for example, in Greener, A. and Callahan, M. (1994) Strategies 7: 32-34.

Пример 5: Перенос ДНК между Escherichia coli и Corynebacterium glutamicumExample 5: DNA Transfer between Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum

Некоторые виды Corynebacterium и Brevibacterium содержат эндогенные плазмиды (например, рНМ1519 или pBL1), которые реплицируются автономно (в отношении обзора см, например, Martin, J.F. et al. (1987) Biotechnology, 5:137-146). Челночные векторы для Escherichia coli и Corynebacterium glutamicum могут быть легко сконструированы с использованием стандартных векторов для Е. coli (Sambrook et al. (1989) "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press или Ausubel, F.M. et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons), к которым добавляют сайт инициации репликации (ориджин) и подходящий маркер из Corynebacterium glutamicum. Такие сайты инициации репликации предпочтительно берутся из эндогенных плазмид, выделенных из видов Corynebacterium и Brevibacterium. Особенно применимы в качестве маркеров трансформации для этих видов гены устойчивости к канамицину (такие, как полученные из транспозонов Tn5 или Tn903) или к хлорамфениколу (Winnacker, E.L. (1987) "From Genes to Clones - Introduction to Gene Technology, VCH, Weinheim). В литературе имеются многочисленные примеры конструирования большого разнообразия челночных векторов, которые реплицируются как в Е. coli, так и в С. glutamicum и которые могут быть использованы для нескольких целей, в том числе для сверхэкспрессии генов (в отношении ссылки см, например, Yoshihama, M. et al. (1985) J. Bacteriol. 162:591-597, Martin, J.F. et al. (1987) Biotechnology, 5:137-146 и Eikmanns, B.J. et al. (1991) Gene, 102:93-98).Some species of Corynebacterium and Brevibacterium contain endogenous plasmids (e.g., pHM1519 or pBL1) that replicate autonomously (for a review see, e.g., Martin, J.F. et al. (1987) Biotechnology, 5: 137-146). Shuttle vectors for Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum can be easily constructed using standard vectors for E. coli (Sambrook et al. (1989) "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press or Ausubel, FM et al. ( 1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and Sons), to which a replication initiation site (origin) and a suitable marker from Corynebacterium glutamicum are added. Such replication initiation sites are preferably taken from endogenous plasmids isolated from Corynebacterium and Brevibacterium species. Especially applicable as transformation markers for these species are the genes for resistance to kanamycin (such as those obtained from transposons Tn5 or Tn903) or to chloramphenicol (Winnacker, EL (1987) "From Genes to Clones - Introduction to Gene Technology, VCH, Weinheim). There are numerous examples in the literature of constructing a wide variety of shuttle vectors that are replicated both in E. coli and C. glutamicum and which can be used for several purposes, including for overexpression of genes (for reference, see, for example, Yoshihama, M. et al. (1985) J. Bacteriol. 162: 591-597, Martin, JF et al. (1987) Biotechnology, 5: 137-146 and Eikmanns, B. J. et al. (1991) Gene, 102: 93-98).

С использованием стандартных способов можно клонировать представляющий интерес ген в один из описанных выше челночных векторов и вводить такие гибридные векторы в штаммы Corynebacterium glutamicum. Трансформация С. glutamicum может быть достигнута трансформацией протопластов (Kastsumata, R. et al. (1984) J. Bacteriol. 159306-311), электропорацией (Liebl, E. et al. (1989) FEMS Microbiol. Letters, 53:399-403) и в случаях, когда используют специальные векторы, также конъюгацией (как описано, например, в Schafer, A. et al. (1990) J. Bacteriol. 172:1662-1666). Можно также переносить челночные векторы для С. glutamicum в Е. coli получением плазмидной ДНК из С. glutamicum (с использованием стандартных способов, хорошо известных в данной области) и трансформацией ее в Е. coli. Эту стадию трансформации можно проводить с использованием стандартных способов, но предпочтительно использовать Мсг-недостаточный штамм Е. coli, такой как NM522 (Gough and Murray (1983) J. Mol. Biol. 166:1-19).Using standard methods, it is possible to clone a gene of interest into one of the shuttle vectors described above and introduce such hybrid vectors into Corynebacterium glutamicum strains. Transformation of C. glutamicum can be achieved by transformation of protoplasts (Kastsumata, R. et al. (1984) J. Bacteriol. 159306-311), electroporation (Liebl, E. et al. (1989) FEMS Microbiol. Letters, 53: 399- 403) and in cases where special vectors are used, also by conjugation (as described, for example, in Schafer, A. et al. (1990) J. Bacteriol. 172: 1662-1666). Shuttle vectors for C. glutamicum in E. coli can also be transferred by obtaining plasmid DNA from C. glutamicum (using standard methods well known in the art) and transforming it into E. coli. This transformation step can be carried out using standard methods, but it is preferable to use a Mgg-deficient strain of E. coli, such as NM522 (Gough and Murray (1983) J. Mol. Biol. 166: 1-19).

Гены могут быть сверхэкспрессированы в штаммах С. glutamicum с использованием плазмид, содержащих pCG1 (патент США №4617267) или ее фрагменты, и необязательно ген устойчивости к канамицину из TN903 (Grindley, N.D. and Joyce, C.M. (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77(12): 7176-7180). Кроме того, гены могут быть сверхэкспрессированы в штаммах С. glutamicum с использованием плазмиды pSL109 (Lee, H.-S. and A.J.Sinskey (1994) J. Microbiol. Biotechnol. 4: 256-263).Genes can be overexpressed in C. glutamicum strains using plasmids containing pCG1 (US Pat. No. 4,617,267) or fragments thereof, and optionally the kanamycin resistance gene from TN903 (Grindley, ND and Joyce, CM (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77 (12): 7176-7180). In addition, genes can be overexpressed in C. glutamicum strains using the plasmid pSL109 (Lee, H.-S. and A.J.Sinskey (1994) J. Microbiol. Biotechnol. 4: 256-263).

Помимо применения реплицирующихся плазмид, сверхэкспрессия генов может быть также достигнута интеграцией их в геном. Геномная интеграция в С. glutamicum или других видах Corynebacterium или Brevibacterium может выполняться хорошо известными способами, такими как гомологичная рекомбинация с участком (участками) генома, опосредованная рестрикционными эндонуклеазами интеграция (REMI) (см., например, патент DE Patent 19823834), или посредством использования транспозонов. Можно также модулировать активность представляющего интерес гена модификацией регуляторных участков (например, промотора, репрессора и/или энхансера) посредством модификации последовательности, инсерцией или делецией с использованием сайт-направленных способов (таких как гомологичная рекомбинация) или способов на основе случайных событий (таких как транспозонный мутагенез или REMI). Последовательности нуклеиновых кислот, которые функционируют как терминаторы транскрипции, могут быть также встроены по положению 3' от кодирующего участка одного или более генов данного изобретения; такие терминаторы хорошо известны в данной области и описаны, например, в Winnacker, E.L. (1987) "From Genes to Clones - Introduction to Gene Technology, VCH, Weinheim.In addition to the use of replicating plasmids, overexpression of genes can also be achieved by integrating them into the genome. Genomic integration in C. glutamicum or other species of Corynebacterium or Brevibacterium can be accomplished by well-known methods, such as homologous recombination with a portion (s) of the genome, mediated by restriction endonuclease integration (REMI) (see, for example, DE Patent 19823834), or use of transposons. You can also modulate the activity of a gene of interest by modifying regulatory regions (e.g., promoter, repressor and / or enhancer) by modifying the sequence, insertion or deletion using site-directed methods (such as homologous recombination) or random-based methods (such as transposon mutagenesis or REMI). Nucleic acid sequences that function as transcription terminators can also be inserted at position 3 ′ from the coding region of one or more genes of the present invention; such terminators are well known in the art and are described, for example, in Winnacker, E.L. (1987) "From Genes to Clones - Introduction to Gene Technology, VCH, Weinheim.

Пример 6: Оценка экспрессии мутантного белкаExample 6: Assessment of Expression of Mutant Protein

Наблюдения активности мутированного белка в трансформированной клетке-хозяине основываются на том факте, что мутантный белок экспрессируется сходным образом и в сходном количестве в сравнении с белком дикого типа. Применимым способом для определения уровня транскрипции мутантного гена (индикатора количества мРНК, доступного для трансляции генного продукта) является проведение Нозерн-блоттинга (в отношении ссылки см., например, Ausubel, F.M. et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", Wiley; New York), в котором праймер, сконструированный для связывания с представляющим интерес геном, метят детектируемой меткой (обычно радиоактивной или хемилюминесцентной), так что при экстракции общей РНК культуры организма, подвергании ее электрофорезу на геле, переносе на стабильный матрикс и инкубировании с этим зондом связывание и количество связывания этого зонда указывает на присутствие, а также показывает количество мРНК для этого гена. Эта информация показывает степень транскрипции мутантного гена. Общая клеточная РНК может быть получена из Corynebacterium glutamicum при помощи нескольких способов, которые хорошо известны в данной области, например, описанных в Bormann, E.R. et al. (1992) Mol. Microbiol. 6: 317-326.Observations of the activity of a mutated protein in a transformed host cell are based on the fact that a mutant protein is expressed in a similar manner and in a similar amount compared to a wild-type protein. A suitable method for determining the level of transcription of a mutant gene (an indicator of the amount of mRNA available for translation of a gene product) is Northern blotting (for reference, see, for example, Ausubel, FM et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", Wiley; New York), in which a primer designed to bind to the gene of interest is labeled with a detectable label (usually radioactive or chemiluminescent), so that when the total RNA of an organism is extracted, subjected to gel electrophoresis, transferred to a stable mat Rix and incubation with this probe, the binding and amount of binding of this probe indicates the presence, and also shows the amount of mRNA for this gene. This information shows the degree of transcription of the mutant gene. Total cellular RNA can be obtained from Corynebacterium glutamicum using several methods that are well known in the art, such as those described in Bormann, E.R. et al. (1992) Mol. Microbiol. 6: 317-326.

Для оценки присутствия или относительного количества белка, транслируемого из этой мРНК, могут быть использованы стандартные способы, такие как Вестерн-блоттинг (см., например, Ausubel, F.M. et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", Wiley: New York). В этом способе экстрагируют общие клеточные белки, разделяют их гель-электрофорезом, переносят на матрикс, такой как нитроцеллюлоза, и инкубируют с зондом, таким как антитело, которое специфически связывается с желаемым белком. Этот зонд обычно является меченым хемилюминесцентной или колорметрической меткой, которая может легко детектироваться. Присутствие и количество наблюдаемой метки показывает присутствие и количество желаемого мутантного белка, присутствующего в данной клетке.Standard methods such as Western blotting (see, for example, Ausubel, FM et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", Wiley: New, can be used to assess the presence or relative amount of protein translated from this mRNA. York). In this method, common cellular proteins are extracted, separated by gel electrophoresis, transferred to a matrix, such as nitrocellulose, and incubated with a probe, such as an antibody that specifically binds to the desired protein. This probe is usually a labeled chemiluminescent or colorimetric label that can be easily detected. The presence and amount of the observed label indicates the presence and amount of the desired mutant protein present in the cell.

Пример 7: Культивирование генетически модифицированного Corynebacterium glutamicum - среды и условия культурыExample 7: Cultivation of genetically modified Corynebacterium glutamicum - culture medium and conditions

Генетически модифицированные Corynebacteria культивируют в синтетических или природных средах для выращивания. Ряд различных сред для выращивания для Corynebacteria являются как хорошо известными, так и легко доступными (Lieb et al. (1989) Appl. Microbiol. Biotechnol., 32:205-210; von der Osten et al. (1998) Biotechnology Letters, 11:11-16; Patent DE 4120867; Liebl (1992) "The Genus Corynebacterium, in: The Procaryotes, Volume II, Balows, A. et al., eds. Springer-Verlag). Эти среды состоят из одного или более источников углерода, источников азота, неорганических солей, витаминов и микроэлементов. Предпочтительными источниками углерода являются сахара, такие как моно-, ди- или полисахариды. Например, очень хорошими источниками углерода являются глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза, рибоза, сорбоза, рибулоза, лактоза, мальтоза, сахароза, рафиноза, крахмал или целлюлоза. Сахар можно также предоставлять в среду через комплексные соединения, такие как мелассы или другие побочные продукты очистки сахаров. Предпочтительно, можно также предоставлять смеси различных источников углерода. Другими возможными источниками углерода являются спирты и органические кислоты, такие как метанол, этанол, уксусная кислота или молочная кислота. Источниками азота обычно являются органические или неорганические соединения азота или материалы, содержащие эти соединения. Примеры источников азота включают газообразный аммиак или аммониевые соли, такие как NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4OH, нитраты, мочевина, аминокислоты или комплексные источники азота, такие как жидкий кукурузный экстракт, соевая мука, соевый белок, дрожжевой экстракт, мясной экстракт и другие.Genetically modified Corynebacteria are cultured in synthetic or natural growth media. A number of different growth media for Corynebacteria are both well known and readily available (Lieb et al. (1989) Appl. Microbiol. Biotechnol., 32: 205-210; von der Osten et al. (1998) Biotechnology Letters, 11 : 11-16; Patent DE 4120867; Liebl (1992) "The Genus Corynebacterium, in: The Procaryotes, Volume II, Balows, A. et al., Eds. Springer-Verlag). These media consist of one or more carbon sources sources of nitrogen, inorganic salts, vitamins, and trace elements. Preferred carbon sources are sugars such as mono-, di- or polysaccharides. For example, glucose, fructose, manno are very good sources of carbon. for, galactose, ribose, sorbose, ribulose, lactose, maltose, sucrose, raffinose, starch or cellulose. Sugar can also be provided to the medium through complex compounds such as molasses or other sugar refining by-products. Preferably, mixtures of various sources can also be provided. other possible carbon sources are alcohols and organic acids such as methanol, ethanol, acetic acid or lactic acid. Sources of nitrogen are usually organic or inorganic nitrogen compounds or materials containing these compounds. Examples of nitrogen sources include gaseous ammonia or ammonium salts, such as NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 OH, nitrates, urea, amino acids or complex nitrogen sources, such as liquid corn extract, soy flour, soy protein, yeast extract, meat extract and others.

Соединения, являющиеся неорганическими солями, которые могут быть включены в эти среды, включают хлоридные, фосфористые или сульфатные соли кальция, магния, натрия, кобальта, молибдена, калия, марганца, цинка, меди и железа. Хелатообразующие соединения могут быть добавлены к среде для поддержания ионов металлов в растворе. Особенно применимые хелатообразующие соединения включают дигидроксифенолы, такие как катехин или прокатехуат, или органические кислоты, такие как лимонная кислота. Для этих сред является типичным, что они также содержат другие факторы роста, такие как витамины или стимуляторы роста, примеры которых включают биотин, рибофлавин, тиамин, фолиевую кислоту, никотиновую кислоту, пантотенат и пиридоксин. Факторы роста и соли часто происходят из комплексных компонентов для сред, таких как дрожжевой экстракт, мелассы, жидкий кукурузный экстракт и другие. Точный состав соединений сред сильно зависит от конкретного эксперимента и решение о составе принимается для каждого особого случая. Информация об оптимизации сред доступна в руководстве "Applied Microbiol. Physiology. A Practical Approach (eds. P.M.Rhodes, P.F.Stanbury, IRL Press (1997) pp.53-73, ISBN 0 19 963577 3). Возможен также выбор сред для выращивания от коммерческих поставщиков, таких как стандарт 1 (Merck) или BHI (инфузионный раствор для мозга и сердца, Difco) или другие.Compounds which are inorganic salts that may be included in these media include chloride, phosphorous or sulfate salts of calcium, magnesium, sodium, cobalt, molybdenum, potassium, manganese, zinc, copper and iron. Chelating compounds can be added to the medium to maintain metal ions in solution. Particularly useful chelating compounds include dihydroxyphenols, such as catechin or procathechate, or organic acids, such as citric acid. It is typical of these media that they also contain other growth factors, such as vitamins or growth stimulants, examples of which include biotin, riboflavin, thiamine, folic acid, nicotinic acid, pantothenate and pyridoxine. Growth factors and salts often come from complex components for media, such as yeast extract, molasses, liquid corn extract and others. The exact composition of the compounds of the media is highly dependent on the particular experiment, and the composition decision is made for each special case. Information on environmental optimization is available in the Applied Microbiol. Physiology. A Practical Approach (eds. PMRhodes, PF Stanbury, IRL Press (1997) pp. 53-73, ISBN 0 19 963577 3). commercial suppliers such as Standard 1 (Merck) or BHI (infusion solution for the brain and heart, Difco) or others.

Все компоненты среды стерилизуют либо нагреванием (20 мин при 1/5 бар и 121°С), либо стерильным фильтрованием. Эти компоненты могут стерилизоваться в начале культивирования или они могут необязательно добавляться непрерывно или периодически.All components of the medium are sterilized either by heating (20 min at 1/5 bar and 121 ° C), or by sterile filtration. These components may be sterilized at the beginning of cultivation or they may optionally be added continuously or intermittently.

Условия культивирования определяют отдельно для каждого эксперимента. Температура должна быть в диапазоне между 15°С и 45°С. Температура может поддерживаться на постоянном уровне или может меняться во время эксперимента. рН Среды должен быть в диапазоне 5-8,5, предпочтительно около 7,0, и может поддерживаться добавлением буферов к средам. Примером буфера для этой цели является калий-фосфатный буфер. Альтернативно или одновременно могут быть использованы синтетические буферы, такие как MOPS, HEPES, ACES и другие. Можно также поддерживать постоянный рН культуры добавлением NaOH или NH4OH во время культивирования. При использовании комплексных компонентов среды, таких как дрожжевой экстракт, необходимость в дополнительных буферах может уменьшаться вследствие того факта, что многие соединения комплекса имеют высокие буферные способности. При использовании ферментера для культивирования микроорганизмов рН может регулироваться при помощи газообразного аммиака.Cultivation conditions are determined separately for each experiment. The temperature should be between 15 ° C and 45 ° C. The temperature may be kept constant or may vary during the experiment. The pH of the medium should be in the range of 5-8.5, preferably about 7.0, and can be maintained by the addition of buffers to the media. An example of a buffer for this purpose is potassium phosphate buffer. Alternatively or simultaneously, synthetic buffers such as MOPS, HEPES, ACES and others can be used. You can also maintain a constant pH of the culture by adding NaOH or NH 4 OH during cultivation. When using complex components of the environment, such as yeast extract, the need for additional buffers may be reduced due to the fact that many compounds of the complex have high buffering capabilities. When using a fermenter for the cultivation of microorganisms, the pH can be adjusted using gaseous ammonia.

Время инкубации обычно находится в диапазоне от нескольких часов до нескольких дней. Это время выбрано для получения возможности накопления максимального количества продукта в бульоне. Описанные эксперименты с культивированием могут проводиться в различных сосудах, таких как микротитрационные планшеты, стеклянные пробирки, стеклянные колбы или металлические ферментеры разных размеров. Для скрининга большого количества клонов микроорганизмы должны культивироваться в микротитрационных планшетах, стеклянных пробирках или встряхиваемых колбах с перегородками или без перегородок. Предпочтительно, используют встряхиваемые колбы на 100 мл, заполненные 10% (по объему) требующейся среды для выращивания. Колбы должны встряхиваться на ротационном шейкере (амплитуда 25 мм) с использованием диапазона скоростей 100-300 об/мин. Потери, связанные с испарением, могут быть уменьшены поддержанием влажной атмосферы; альтернативно должна проводиться математическая коррекция на потери от испарения.The incubation time is usually in the range from several hours to several days. This time is chosen to allow the accumulation of the maximum amount of product in the broth. The described culture experiments can be carried out in various vessels, such as microtiter plates, glass tubes, glass flasks or metal fermenters of different sizes. For screening a large number of clones, microorganisms should be cultured in microtiter plates, glass tubes or shaken flasks with or without septa. Preferably, 100 ml shaken flasks are used, filled with 10% (by volume) of the required growth medium. The flasks should be shaken on a rotary shaker (amplitude 25 mm) using a speed range of 100-300 rpm. Evaporation losses can be reduced by maintaining a humid atmosphere; alternatively, mathematical correction for evaporation losses should be carried out.

При испытании генетически модифицированных клонов должен также испытываться немодифицированный контрольный клон или контрольный клон, содержащий основную плазмиду без какой-либо вставки. Среду инокулируют до OD600 0,5-1,5 с использованием клеток, выращенных на чашках с агаром, таких как СМ-чашки (10 г/л глюкозы, 2,5 г/л NaCl, 2 г/л мочевины, 10 г/л полипептона, 5 г/л дрожевого экстракта, 5 г/л мясного экстракта, 22 г/л агара, рН 6,8 с 2 М NaOH), которые инкубировали при 30°С. Инокуляцию сред выполняют либо введением суспензии клеток С. glutamicum в солевом растворе из СМ-чашек, либо добавлением жидкой предварительной культуры этой бактерии.When testing genetically modified clones, an unmodified control clone or control clone containing the main plasmid without any insertion should also be tested. The medium is inoculated to OD 600 0.5-1.5 using cells grown on agar plates, such as CM plates (10 g / l glucose, 2.5 g / l NaCl, 2 g / l urea, 10 g / l polypeptone, 5 g / l yeast extract, 5 g / l meat extract, 22 g / l agar, pH 6.8 with 2 M NaOH), which were incubated at 30 ° C. Inoculation of the media is carried out either by introducing a suspension of C. glutamicum cells in saline from CM plates or by adding a liquid pre-culture of this bacterium.

Пример 8 - Анализ in vitro функции мутантных белковExample 8 - Analysis of in vitro function of mutant proteins

Определение активностей и кинетических параметров ферментов является хорошо разработанным в данной области. Эксперименты для определения активности любого конкретного измененного фермента должны выполняться относительно удельной активности фермента дикого типа, что находится вполне в рамках способностей специалиста в данной области. Обзоры по ферментам вообще, а также конкретные детали, касающиеся структуры, кинетики, принципов, способов, применений и примеров для определения активностей многих ферментов, могут быть найдены в следующих ссылках: Dixon, M. and Webb, B.C., (1979) Enzymes, Longmans: London; Fersht, (1985) Enzyme Structure and Mechanism, Freeman: New York; Walsh, (1979) Enzymatic Reaction Mechanisms. Freeman: San Francisco; Price, N.C., Stevens, L. (1982) Fundamentals of Enzymology, Oxford Univ, Press: Oxford; Boyer, P.O., ed. (1983) The Enzymes, 3rd ed. Academic Press: New York; Bisswanger, H., (1994) Enzymkinetik, 2nd ed. VCH: Weinheim (IBSN 3527300325); Bergmeyer, H.U., Bergmeyer, J., Grassi, M., eds. (1983-1986) Methods of Enzymatic Analysis, 3rd ed., vol.I-XII, Verlag Chemie: Weinheim; и Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1987) vol.A9, "Enzymes", VCH: Weinheim, p.352-363.The determination of the activities and kinetic parameters of enzymes is well developed in the art. Experiments to determine the activity of any particular altered enzyme should be performed relative to the specific activity of the wild-type enzyme, which is well within the capabilities of one skilled in the art. Reviews of enzymes in general, as well as specific details regarding the structure, kinetics, principles, methods, applications, and examples for determining the activity of many enzymes, can be found in the following references: Dixon, M. and Webb, BC, (1979) Enzymes, Longmans : London; Fersht, (1985) Enzyme Structure and Mechanism, Freeman: New York; Walsh, (1979) Enzymatic Reaction Mechanisms. Freeman: San Francisco; Price, NC, Stevens, L. (1982) Fundamentals of Enzymology, Oxford Univ, Press: Oxford; Boyer, PO, ed. (1983) The Enzymes, 3 rd ed. Academic Press: New York; Bisswanger, H., (1994) Enzymkinetik, 2 nd ed. VCH: Weinheim (IBSN 3527300325); Bergmeyer, HU, Bergmeyer, J., Grassi, M., eds. (1983-1986) Methods of Enzymatic Analysis, 3 rd ed., Vol. I-XII, Verlag Chemie: Weinheim; and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1987) vol. A9, "Enzymes", VCH: Weinheim, p. 352-363.

Активность белков, которые связываются с ДНК, может быть измерена несколькими установленными способами, такими как анализы смещения полос ДНК (также называемые гель-ретардационными анализами (анализами замедления миграции в геле)). Действие таких белков на экспрессию других молекул может быть измерено с использованием анализов с репортерными генами (например, описанными в Kolmar, H. et al. (1995) EMBO J. 14: 3895-3904 и цитируемых в этой работе ссылках). Тест-системы с репортерными генами хорошо известны и разработаны для применений как в прокариотических, так и эукариотических клетках, с использованием ферментов, таких как бета-галактозидаза, зеленый флуоресцентный белок и некоторые другие.The activity of proteins that bind to DNA can be measured by several established methods, such as DNA band shift assays (also called gel retardation assays (gel migration retardation assays)). The effect of such proteins on the expression of other molecules can be measured using assays with reporter genes (for example, described in Kolmar, H. et al. (1995) EMBO J. 14: 3895-3904 and references cited in this work). Test systems with reporter genes are well known and developed for applications in both prokaryotic and eukaryotic cells, using enzymes such as beta-galactosidase, green fluorescent protein and some others.

Определение активности белков мембранного транспорта может проводиться в соответствии со способами, такими как способы, описанные в Gennis, R.B. (1989) "Pores, Channels and Transporters", in Biomemranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, p.85-137; 199-234 и 270-322.Determining the activity of membrane transport proteins can be carried out in accordance with methods such as the methods described in Gennis, R.B. (1989) "Pores, Channels and Transporters", in Biomemranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, p. 85-137; 199-234 and 270-322.

Пример 9: Анализ влияния мутантных белков на продуцирование желаемого продуктаExample 9: Analysis of the effect of mutant proteins on the production of the desired product

Влияние генетической модификации в С. glutamicum на продуцирование желаемого соединения (такого как аминокислота) может быть оценено культивированием модифицированного микроорганизма при подходящих условиях (таких как условия, описанные выше) и анализом среды и/или клеточного компонента на увеличенное продуцирование желаемого продукта (т.е. аминокислоты). Такие способы анализа являются хорошо известными специалисту в данной области и включают спектроскопию, тонкослойную хроматографию, способы окрашивания разного рода, ферментативные и микробиологические способы и аналитическую хроматографию, например, высокоэффективную жидкостную хроматографию (см., например, Ullmann, Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A2, p.89-90 и p.443-613, VCH: Weinheim (1985); Fallen, A. et al., (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, vol.17; Rehm et al. (1993) Biotechnology, vol.3, Chapter III: "Product recovery and purification", page 469-714, VCH: Weinheim; Belter, P.A. et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, J.F. and Cabral, J.M.S. (1992) Recovery processes for biological materials, John Wiley and Sons; Shaeiwitz, J.A. and Henry, J.D. (1988) Biochemical separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.B3, Chapter 11, page 1-27, VCH: Weinheim; и Dechow, F.J. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications).The effect of genetic modification in C. glutamicum on the production of the desired compound (such as an amino acid) can be assessed by culturing the modified microorganism under suitable conditions (such as the conditions described above) and analyzing the medium and / or cell component for increased production of the desired product (i.e. amino acids). Such assay methods are well known to those skilled in the art and include spectroscopy, thin layer chromatography, various kinds of staining methods, enzymatic and microbiological methods, and analytical chromatography, for example, high performance liquid chromatography (see, for example, Ullmann, Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A2, p. 89-90 and p. 433-613, VCH: Weinheim (1985); Fallen, A. et al., (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, vol .17; Rehm et al. (1993) Biotechnology, vol. 3, Chapter III: "Product recovery and purification", page 469-714, VCH: Weinheim; Belter, PA et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, JF and Cabral, JMS (1992) Recovery processes for biological materials, John Wiley and Sons; Shaeiwitz, JA and Henry, JD (1988) Biochemical separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. B3, Chapter 11, page 1-27, VCH: Weinheim; and Dechow, F.J. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications).

Кроме измерения конечного продукта ферментации, можно также анализировать другие компоненты метаболических путей, используемых для продуцирования желаемого соединения, такие как промежуточные продукты и побочные продукты, для определения общей эффективности продуцирования соединения. Способы анализа включают измерения уровней питательных веществ в среде (например, сахаров, углеводородов, источников азота, фосфата и других ионов), измерения состава биомассы и роста, анализ продуцирования обычных метаболитов биосинтетических путей и измерение газов, продуцируемых во время ферментации. Стандартные способы для этих измерений описаны в "Applied Microbiol. Physiology. A Practical Approach (eds. P.M.Rhodes and P.F.Stanbury, eds., IRL Press p.103-129; и 165-192 (ISBN 0 199635773) и цитируемые ссылки.In addition to measuring the final fermentation product, you can also analyze other components of the metabolic pathways used to produce the desired compound, such as intermediates and by-products, to determine the overall production efficiency of the compound. Analysis methods include measuring the levels of nutrients in the medium (for example, sugars, hydrocarbons, sources of nitrogen, phosphate and other ions), measuring the composition of biomass and growth, analyzing the production of common metabolites of biosynthetic pathways, and measuring the gases produced during fermentation. Standard methods for these measurements are described in Applied Microbiol. Physiology. A Practical Approach (eds. P. M. Rhodes and P. F. Stanbury, eds., IRL Press p. 103-129; and 165-192 (ISBN 0 199635773) and references cited.

Пример 10: Очистка желаемого продукта из культуры С. glutamicumExample 10: Purification of the desired product from a culture of C. glutamicum

Извлечение желаемого продукта из клеток С. glutamicum или супернатанта описанной выше культуры может быть выполнено различными способами, хорошо известными в данной области. Если желаемый продукт не секретируется из клеток, клетки могут быть собраны из культуры низкоскоростным центрифугированием, эти клетки могут быть лизированы стандартными способами, такими как механические способы или обработка ультразвуком. Клеточный дебрис удаляют центрифугированием, а фракцию супернатанта, содержащую растворимые белки, сохраняют для последующей очистки желаемого соединения. Если продукт секретируется из клеток С. glutamicum, то эти клетки удаляют из культуры низкоскоростным центрифугированием, а фракцию супернатанта сохраняют для последующей очистки.The recovery of the desired product from C. glutamicum cells or the supernatant of the culture described above can be accomplished by various methods well known in the art. If the desired product is not secreted from the cells, the cells can be harvested from the culture by low-speed centrifugation, these cells can be lysed by standard methods, such as mechanical methods or sonication. Cell debris is removed by centrifugation, and the supernatant fraction containing soluble proteins is stored for subsequent purification of the desired compound. If the product is secreted from C. glutamicum cells, these cells are removed from the culture by low-speed centrifugation, and the supernatant fraction is stored for subsequent purification.

Фракцию супернатанта из любого способа очистки подвергают хроматографии с подходящей смолой, в которой либо желаемая молекула удерживается на хроматографической смоле, тогда как примеси в пробе не удерживаются, либо примеси удерживаются этой смолой, тогда как проба не удерживается. Такие стадии хроматографии могут быть повторены, если требуется, с использованием той же самой смолы или отличающихся смол. Специалист в данной области должен быть вполне сведущим в выборе подходящих хроматографических смол и в их наиболее эффективном применении для конкретной подлежащей очистке молекулы. Очищенный продукт может быть сконцентрирован фильтрованием или ультрафильтрацией и может храниться при температуре, при которой стабильность этого продукта является максимизированной.The supernatant fraction from any purification method is subjected to chromatography with a suitable resin, in which either the desired molecule is retained on the chromatographic resin, while impurities are not retained in the sample, or impurities are retained by this resin, while the sample is not retained. Such chromatography steps may be repeated, if necessary, using the same resin or different resins. One skilled in the art should be well-versed in the selection of suitable chromatographic resins and in their most effective application for the particular molecule to be purified. The purified product can be concentrated by filtration or ultrafiltration and can be stored at a temperature at which the stability of this product is maximized.

Имеется большое число способов очистки, известных в данной области, и предыдущий способ очистки не должен рассматриваться как ограничивающий изобретение. Такие способы очистки описаны, например, в Bailey, J.E. and Oilis, D.F. Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill: New York (1986).There are a large number of cleaning methods known in the art, and the previous cleaning method should not be construed as limiting the invention. Such purification methods are described, for example, in Bailey, J.E. and Oilis, D.F. Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill: New York (1986).

Идентичность и чистота выделенных соединений могут оцениваться способами, стандартными в данной области. Они включают высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ), спектроскопические способы, способы окрашивания, тонкослойную хроматографию, NIRS, ферментативный анализ или микробиологические способы. Такие способы анализа рассматриваются в Patek et al. (1994) App. Environ. Microbiol. 60: 133-140; Malakhova et al. (1996) Biotekhnologiya 11: 27-32 и Schmidt et al. (1998) Bioprocess Engineer, 19: 67-70, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, (1996) vol. A27, VCH: Weinheim, p.89-90, p.521-540, p.540-547, p.559-566, 575-581 и р.581-587; Michal, G. (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Fallen, A. et al.(1987) Applications of HPLC in Biochemistry in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, vol.17.The identity and purity of the isolated compounds can be evaluated by methods standard in the art. These include high performance liquid chromatography (HPLC), spectroscopic methods, staining methods, thin layer chromatography, NIRS, enzymatic analysis or microbiological methods. Such analysis methods are discussed in Patek et al. (1994) App. Environ. Microbiol. 60: 133-140; Malakhova et al. (1996) Biotekhnologiya 11: 27-32 and Schmidt et al. (1998) Bioprocess Engineer, 19: 67-70, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, (1996) vol. A27, VCH: Weinheim, p.89-90, p.521-540, p.540-547, p.559-566, 575-581 and p.581-587; Michal, G. (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Fallen, A. et al. (1987) Applications of HPLC in Biochemistry in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, vol. 17.

Пример 11: Анализ последовательностей генов изобретенияExample 11: Analysis of the gene sequences of the invention

Сравнение последовательностей и определение процента гомологии между двумя последовательностями являются известными в данной области способами и могут быть выполнены с использованием математического алгоритма, такого как алгоритм Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-68, модифицированный, как описано в Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-77. Такой алгоритм включен в программы NBLAST и XBLAST (версия 2.0) Altschul, et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-10. blast-поиски нуклеотидов могут выполняться с программой NBLAST, оценка=100, длина слова=12, для получения нуклеотидных последовательностей, гомологичных молекулам нуклеиновых кислот МСТ данного изобретения, blast-поиски белков могут выполняться с программой XBLAST, оценка=50, длина слова=3, для получения аминокислотных последовательностей, гомологичных молекулам белка МСТ данного изобретения. Для получения имеющих гэпы сопоставлений для целей сравнения может быть использована программа Gapped BLAST, описанная в Altschul, et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25(17): 3389-3402. При использовании программ BLAST и Gapped BLAST специалист в данной области должен знать, как оптимизировать параметры этой программы (например, XBLAST и NBLAST) для конкретной анализируемой последовательности.Comparison of sequences and determination of percent homology between two sequences are methods known in the art and can be performed using a mathematical algorithm such as Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-68, modified as described in Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873-77. Such an algorithm is included in the NBLAST and XBLAST (version 2.0) programs of Altschul, et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-10. blast searches for nucleotides can be performed with the NBLAST program, score = 100, word length = 12, to obtain nucleotide sequences homologous to the MCT nucleic acid molecules of the present invention, blast searches for proteins can be performed with the XBLAST program, score = 50, word length = 3 , to obtain amino acid sequences homologous to the molecules of the MCT protein of the present invention. To obtain gapped comparisons for comparison purposes, the Gapped BLAST program described in Altschul, et al. Can be used. (1997) Nucleic Acids Res. 25 (17): 3389-3402. When using the BLAST and Gapped BLAST programs, one skilled in the art should know how to optimize the parameters of this program (for example, XBLAST and NBLAST) for a particular sequence being analyzed.

Другим примером математического алгоритма, используемого для сравнения последовательностей, является алгоритм Meyers and Miller (1998) Comput. Appl. Biosci. 4: 11-17). Такой алгоритм включен в программу ALIGN (версия 2.0), которая является частью GCG-пакета программ сопоставления последовательностей. При использовании программы ALIGN для сравнения аминокислотных последовательностей могут быть использованы таблица РАМ120 остатков весовых коэффициентов, штраф длины гэпа 12 и штраф гэпа 4. Дополнительные алгоритмы для анализа последовательностей известны в данной области и включают ADVANCE и ADAM, описанные в Torelli and Robotti (1994) Comput. Appl. Biosci. 10:3-5; и FASTA, описанную в Pearson and Lipman (1988) P.N.A.S. 85:2444-8.Another example of a mathematical algorithm used to compare sequences is the Meyers and Miller (1998) Comput algorithm. Appl. Biosci. 4: 11-17). Such an algorithm is included in the ALIGN program (version 2.0), which is part of the GCG package of sequence matching programs. When using the ALIGN program, the PAM120 table of weight residues, a gap length penalty of 12, and a gap gap of 4 can be used to compare amino acid sequences. Additional algorithms for sequence analysis are known in the art and include ADVANCE and ADAM described in Torelli and Robotti (1994) Comput . Appl. Biosci. 10: 3-5; and FASTA described in Pearson and Lipman (1988) P.N.A.S. 85: 2444-8.

Определение процента гомологии между двумя аминокислотными последовательностями может также выполняться с использованием программы GAP GCG-пакета программ (доступной в http://www.gcg.com), использующей либо матрицу Blosum 62, либо матрицу РАМ250 и весовой коэффициент гэпа 12, 10, 8, 6 или 4 и весовой коэффициент длины 1, 3 или 4. Процент гомологии между двумя последовательностями нуклеиновых кислот может быть определен с использованием программы GAP в GCG-пакете программ, с применением стандартных параметров, таких как весовой коэффициент гэпа 50 и весовой коэффициент длины 3.Determining the percent homology between two amino acid sequences can also be performed using the GAP program of the GCG software package (available at http://www.gcg.com) using either the Blosum 62 matrix or the PAM250 matrix and a gap weight of 12, 10, 8 , 6 or 4 and a weight coefficient of length 1, 3 or 4. The percentage of homology between two nucleic acid sequences can be determined using the GAP program in the GCG software package using standard parameters such as a gap weight of 50 and a weight coefficient Ient of length 3.

Сравнительный анализ последовательностей генов данного изобретения с последовательностями, присутствующими в Genbank, выполняли с использованием способов, известных в данной области (см., например, Bexevanis and Oullette, eds. (1998) Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins. John Wiley and Sons: New York). Последовательности генов данного изобретения сравнивали с генами, присутствующими в Genbank, в трехстадийном процессе. В первой стадии выполняли анализ BLASTN (например, локальный анализ сопоставления) для каждой из последовательностей данного изобретения в отношении нуклеотидных последовательностей, присутствующих в Genbank, и высшие 500 совпадений использовали для дальнейшего анализа. Последующий поиск FASTA (например, объединенный локальный и общий анализ сопоставления, в котором сопоставляли лимитированные участки этих последовательностей) проводили на этих 500 совпадениях. Каждую последовательность гена данного изобретения затем сопоставляли в целом с каждым из наивысших трех совпадений FASTA с использованием программы GAP в GCG-пакете программ (с использованием стандартных параметров). Для получения точных результатов длину последовательностей, извлеченных из Genbank, корректировали относительно длины исследуемых последовательностей при помощи способов, хорошо известных в данной области. Результаты этого анализа приведены в таблице 4. Полученная информация идентична информации, которая была бы получена, если бы проводили только анализ GAP (общий) на каждом из генов данного изобретения в сравнении с каждой из ссылочных последовательностей в Genbank, но требовалось значительно уменьшенное время вычисления в сравнении со временем вычисления анализа GAP (общего) с широкой базой данных. Последовательности данного изобретения, для которых не получали сопоставлений выше величин отсечения, показаны в таблице 4 отсутствием информации сопоставления. Кроме того, специалисту в данной области будет понятно, что проценты гомологии сопоставления GAP, приведенные в таблице 4 под заголовком «%-ная гомология (GAP)», перечислены в Европейском цифровом формате, где "," (запятая) обозначает десятичную точку. Например, величина "40,345" в этом столбце обозначает именно "40,345%".A comparative analysis of the gene sequences of this invention with sequences present in Genbank was performed using methods known in the art (see, for example, Bexevanis and Oullette, eds. (1998) Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins. John Wiley and Sons: New York). The gene sequences of the present invention were compared with genes present in Genbank in a three-step process. In a first step, BLASTN analysis (e.g., local matching analysis) was performed for each of the sequences of the present invention with respect to the nucleotide sequences present in Genbank, and the higher 500 matches were used for further analysis. A subsequent FASTA search (for example, a combined local and general comparison analysis in which limited portions of these sequences were compared) was performed on these 500 matches. Each gene sequence of the present invention was then compared generally to each of the highest three FASTA matches using the GAP program in the GCG software package (using standard parameters). To obtain accurate results, the length of the sequences extracted from Genbank was adjusted relative to the length of the studied sequences using methods well known in the art. The results of this analysis are shown in Table 4. The information obtained is identical to the information that would be obtained if only a GAP analysis (general) were performed on each of the genes of this invention in comparison with each of the reference sequences in Genbank, but significantly reduced calculation time in Comparing with the calculation time of the GAP analysis (general) with a wide database. The sequences of this invention for which no comparisons were obtained above the cutoff values are shown in Table 4 by the absence of matching information. In addition, one of skill in the art will understand that the percentages of GAP matching homology given in Table 4 under the heading “% Homology (GAP)” are listed in European digital format, where “,” (comma) indicates a decimal point. For example, the value “40.345” in this column means “40.345%”.

Пример 12: Конструирование и эксплуатация микроматриц ДНКExample 12: Design and operation of DNA microarrays

Последовательности данного изобретения могут быть дополнительно использованы в конструировании и применении микроматриц ДНК (конструирование, методология и применения матриц ДНК хорошо известны в данной области и описаны, например, в Schena, M. et al. (1995) Science 270: 467-470, Wodicka, L. et al. (1997) Nature Biotechnology 15: 1359-1367; DeSaizieu, A. et al. (1998) Nature Biotechnology 16: 45-48 и DaRisi, J.L. et al. (1997) Science 278: 680-686).The sequences of this invention can be further used in the construction and use of DNA microarrays (the construction, methodology and applications of DNA matrices are well known in the art and are described, for example, in Schena, M. et al. (1995) Science 270: 467-470, Wodicka , L. et al. (1997) Nature Biotechnology 15: 1359-1367; DeSaizieu, A. et al. (1998) Nature Biotechnology 16: 45-48 and DaRisi, JL et al. (1997) Science 278: 680-686 )

Микроматрицы ДНК являются твердыми или гибкими подложками, состоящими из нитроцеллюлозы, нейлона, стекла, силикона или других материалов. Молекулы нуклеиновых кислот могут быть присоединены к поверхности упорядоченным образом. После подходящего мечения другие нуклеиновые кислоты или смеси нуклеиновых кислот могут быть гибридизованы с иммобилизованными молекулами нуклеиновых кислот, и метка может быть использована для мониторинга и измерения индивидуальных интенсивностей сигнала гибридизованных молекул в определенных участках. Эта методология позволяет проводить одновременное определение относительного или абсолютного количества всех или выбранных нуклеиновых кислот в нанесенной пробе или смеси нуклеиновых кислот. Таким образом, микроматрицы ДНК позволяют проводить анализ экспрессии множественных (до 6800 или более) нуклеиновых кислот параллельно (см., например, Schena, M. (1996) BioEssays 18(5): 427-431).DNA microarrays are solid or flexible substrates consisting of nitrocellulose, nylon, glass, silicone or other materials. Nucleic acid molecules can be attached to the surface in an ordered manner. After suitable labeling, other nucleic acids or mixtures of nucleic acids can be hybridized with immobilized nucleic acid molecules, and the label can be used to monitor and measure individual signal intensities of the hybridized molecules in specific areas. This methodology allows the simultaneous determination of the relative or absolute amount of all or selected nucleic acids in an applied sample or mixture of nucleic acids. Thus, DNA microarrays allow analysis of the expression of multiple (up to 6800 or more) nucleic acids in parallel (see, for example, Schena, M. (1996) BioEssays 18 (5): 427-431).

Последовательности данного изобретения могут быть использованы для конструирования олигонуклеотидных праймеров, которые способны амплифицировать определенные участки одного или более генов С. glutamicum посредством реакции амплификации нуклеиновых кислот, такой как полимеразная цепная реакция. Выбор и конструирование 5'- или 3'-олигонуклеотидных ПЦР-праймеров или подходящих линкеров делают возможным ковалентное присоединение полученных продуктов к поверхности среды-носителя, описанной выше (и описанной также, например, Schena, M. (1995) Science 270: 467-470).The sequences of the present invention can be used to construct oligonucleotide primers that are capable of amplifying specific regions of one or more C. glutamicum genes through a nucleic acid amplification reaction, such as a polymerase chain reaction. The selection and construction of 5'- or 3'-oligonucleotide PCR primers or suitable linkers makes it possible to covalently attach the obtained products to the surface of the carrier medium described above (and also described, for example, Schena, M. (1995) Science 270: 467- 470).

Микроматрицы нуклеиновых кислот могут быть также сконструированы синтезом олигонуклеотидов in situ, как описано Wodicka, L. et al. (1997) Nature Biotechnology 15: 1359-1367. При помощи фотолитографических способов точно определенные участки матрицы экспонируются свету. Защитные группы, которые являются фотолабильными, активируются посредством этого и подвергаются добавлению нуклеотидов, тогда как участки, которые маскированы от света, не подвергаются никакой модификации. Последующие циклы защиты и активации светом делают возможным синтез различных олигонуклеотидов в определенных положениях. Небольшие, определенные участки генов данного изобретения могут быть синтезированы на микроматрицах посредством твердофазного синтеза олигонуклеотидов.Nucleic acid microarrays can also be constructed by in situ synthesis of oligonucleotides, as described by Wodicka, L. et al. (1997) Nature Biotechnology 15: 1359-1367. Using photolithographic methods, precisely defined areas of the matrix are exposed to light. Protective groups that are photolabile are activated by this and are subject to the addition of nucleotides, while sites that are masked from light do not undergo any modification. Subsequent cycles of protection and light activation make possible the synthesis of various oligonucleotides in certain positions. Small, specific regions of the genes of this invention can be synthesized on microarrays through solid-phase synthesis of oligonucleotides.

Молекулы нуклеиновых кислот данного изобретения, присутствующие в пробе или смеси нуклеотидов, могут быть гибридизованы с микроматрицами. Эти молекулы нуклеиновых кислот могут быть помечены в соответствии со стандартными способами. Вкратце, молекулы нуклеиновых кислот (например, молекулы мРНК или молекулы ДНК) метят включением изотопно или флуоресцентно меченых нуклеотидов, например, во время обратной транскрипции или синтеза ДНК. Гибридизация меченых нуклеиновых кислот с микроматрицами описана (например, в Schena, M. et al. (1995) supra; Wodicka, L. et al. (1997) supra и DeSaizieu, A. et al. (1998) supra). Детектирование и количественное определение гибридизованной молекулы выполняются в соответствии со специфической включенной меткой. Радиоактивные метки могут быть детектированы, например, как описано в Schena, M. et al. (1995 supra), а флуоресцентные метки могут быть детектированы, например, по способу Shalon et al. (1996) Genome Research 6: 639-645).The nucleic acid molecules of the invention present in a sample or mixture of nucleotides can be hybridized with microarrays. These nucleic acid molecules can be labeled in accordance with standard methods. Briefly, nucleic acid molecules (e.g., mRNA molecules or DNA molecules) are labeled by incorporation of isotopically or fluorescently labeled nucleotides, for example, during reverse transcription or DNA synthesis. Hybridization of labeled nucleic acids with microarrays is described (e.g., in Schena, M. et al. (1995) supra; Wodicka, L. et al. (1997) supra and DeSaizieu, A. et al. (1998) supra). Detection and quantification of a hybridized molecule is performed according to the specific label included. Radioactive labels can be detected, for example, as described in Schena, M. et al. (1995 supra), and fluorescence labels can be detected, for example, by the method of Shalon et al. (1996) Genome Research 6: 639-645).

Применение последовательностей данного изобретения к технологии микроматриц ДНК, как описано выше, делает возможным сравнительный анализ различных штаммов С. glutamicum или других Corynebacteria. Например, исследования вариаций между штаммами на основе профилей индивидуальных транскриптов и идентификация генов, которые являются важными для специфических и/или желательных свойств штаммов, таких как патогенность, продуктивность и устойчивость к стрессам, облегчаются методологиями микроматриц нуклеиновых кислот. Сравнения профиля экспрессии генов данного изобретения в ходе реакции ферментации также являются возможными с использованием технологии матриц нуклеиновых кислот.The application of the sequences of the present invention to DNA microarray technology, as described above, allows a comparative analysis of different strains of C. glutamicum or other Corynebacteria. For example, studies of variations between strains based on individual transcript profiles and identification of genes that are important for the specific and / or desirable properties of strains, such as pathogenicity, productivity, and stress tolerance, are facilitated by nucleic acid microarray methodologies. Comparisons of the gene expression profile of the present invention during the fermentation reaction are also possible using nucleic acid matrix technology.

Пример 13: Анализ динамики клеточных популяций белков (протеомики)Example 13: Analysis of the dynamics of cell populations of proteins (proteomics)

Гены, композиции и способы данного изобретения могут применяться для исследования взаимодействий и динамики популяций белков, называемой "протеомикой". Представляющие интерес популяции белков включают, но не ограничиваются, общую популяцию белков С. glutamicum (например, в сравнении с популяциями белков других организмов), белки, которые являются активными при специфических условиях окружающей среды или метаболических условиях (например, во время ферментации, при высокой или низкой температуре или при высоком или низком рН), или другие белки, которые являются активными во время конкретных фаз роста и развития.The genes, compositions and methods of the present invention can be used to study the interactions and dynamics of populations of proteins called “proteomics”. Protein populations of interest include, but are not limited to, the general population of C. glutamicum proteins (e.g., compared to populations of proteins from other organisms), proteins that are active under specific environmental or metabolic conditions (e.g., during fermentation, at high or low temperature or at high or low pH), or other proteins that are active during specific phases of growth and development.

Популяции белков можно анализировать разнообразными хорошо известными способами, такими как гель-электрофорез. Клеточные белки могут быть получены, например, лизисом или экстракцией, и могут быть отделены друг от друга с использованием различных электрофоретических способов. Электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (электрофорез в ДСН-ПААГ) разделяет белки в значительной степени на основе их молекулярной массы. Электрофорез в полиакриламидном геле с изоэлектрическим фокусированием (ИЭФ-электрофорез в ПААГ) разделяет белки по их изоэлектрической точке (которая отражает не только аминокислотную последовательность, но также посттрансляционные модификации данного белка). Другим, более предпочтительным способом анализа белков является последовательная комбинация ИЭФ-электрофореза в ПААГ и электрофореза в ДСН-ПААГ, известная как 2-D-гель-электрофорез (описанная, например, в Hermann et al. (1998) Electrophoresis 19: 3217-3221; Fountoulakis et al. (1998) Electrophoresis 18: 1184-1192; Antelmann et al. (1997) Electrophoresis 19:1193-1202; Langen et al. (1997) Electrophoresis 18: 1451-1463). Другие способы разделения могут быть также использованы для разделения белков, такие как капиллярный гель-электрофорез; подобные способы хорошо известны в данной области.Protein populations can be analyzed by a variety of well-known methods, such as gel electrophoresis. Cellular proteins can be obtained, for example, by lysis or extraction, and can be separated from each other using various electrophoretic methods. Polyacrylamide gel electrophoresis with sodium dodecyl sulfate (SDS-PAGE electrophoresis) separates proteins largely based on their molecular weight. Isoelectric focusing polyacrylamide gel electrophoresis (IAG electrophoresis in PAGE) separates proteins by their isoelectric point (which reflects not only the amino acid sequence, but also post-translational modifications of this protein). Another, more preferred method for protein analysis is the sequential combination of IEP-PAGE and SDS-PAGE, known as 2-D gel electrophoresis (described, for example, in Hermann et al. (1998) Electrophoresis 19: 3217-3221 ; Fountoulakis et al. (1998) Electrophoresis 18: 1184-1192; Antelmann et al. (1997) Electrophoresis 19: 1193-1202; Langen et al. (1997) Electrophoresis 18: 1451-1463). Other separation methods may also be used to separate proteins, such as capillary gel electrophoresis; similar methods are well known in the art.

Белки, разделенные с использованием этих методологий, могут быть визуализированы стандартными способами, такими как окрашивание или мечение. Подходящие красители известны в данной области и включают Кумасси бриллиантовый синий, содержащий серебро краситель (серебряный краситель) или флуоресцентные красители, такие как Sypro Ruby (Molecular Probes). Включение радиоактивно меченых аминокислот или других белковых предшественников (например, 35S-метионина, 35S-цистеина, 14С-меченых аминокислот, 15N-аминокислот, 15NO3 или 15NH4+ или 13С-меченых аминокислот) в среду С. glutamicum позволяет проводить мечение белков из этих клеток перед их разделением. Подобным образом могут быть использованы флуоресцентные метки. Меченые белки могут быть экстрагированы, выделены и разделены в соответствии с описанными ранее способами.Proteins separated using these methodologies can be visualized by standard methods such as staining or labeling. Suitable dyes are known in the art and include Coomassie brilliant blue, containing silver dye (silver dye) or fluorescent dyes such as Sypro Ruby (Molecular Probes). The inclusion of radioactively labeled amino acids or other protein precursors (e.g., 35 S-methionine, 35 S-cysteine, 14 C-labeled amino acids, 15 N-amino acids, 15 NO 3 or 15 NH 4 + or 13 C-labeled amino acids) in medium C glutamicum allows the labeling of proteins from these cells before separation. Similarly, fluorescent labels can be used. Labeled proteins can be extracted, isolated and separated in accordance with previously described methods.

Белки, визуализированные этими способами, можно дополнительно анализировать посредством измерения количества используемых красителя или метки. Количество конкретного белка может быть определено количественно с использованием, например, оптических методов и может сравниваться с количеством других белков в том же самом геле или в других гелях. Сравнения белков на гелях могут производиться, например, оптическим сравнением, спектроскопией, сканированием изображений и анализом гелей или посредством применения фотографических пленок и экранов. Такие способы хорошо известны в данной области.Proteins visualized by these methods can be further analyzed by measuring the amount of dye or label used. The amount of a particular protein can be quantified using, for example, optical methods and can be compared with the amount of other proteins in the same gel or in other gels. Comparisons of proteins on gels can be made, for example, by optical comparison, spectroscopy, image scanning and gel analysis, or through the use of photographic films and screens. Such methods are well known in the art.

Для определения идентичности любого конкретного белка могут быть использованы прямое секвенирование или другие стандартные способы. Например, может быть использовано секвенирование N- и/или С-концевых аминокислот (например, разложение по Эдману), а также масс-спектрометрия (а именно, способах MALDI или ESI (см., например, Langen et al. (1997) Electrophoresis 18: 1184-1192)). Белковые последовательности, представленные здесь, могут быть использованы для идентификации белков С. glutamicum при помощи этих способов.Direct sequencing or other standard methods can be used to determine the identity of any particular protein. For example, sequencing of N- and / or C-terminal amino acids (e.g., Edman decomposition), as well as mass spectrometry (namely, MALDI or ESI methods (see, e.g., Langen et al. (1997) Electrophoresis, can be used). 18: 1184-1192)). The protein sequences provided herein can be used to identify C. glutamicum proteins using these methods.

Информация, полученная этими способами, может быть использована для сравнения параметров присутствия белков, активности или модификации между различными пробами из различных биологических условий (например, различных организмов, временных точек ферментации, условий сред или различных биотопов, среди прочих). Данные, полученные только из таких экспериментов, или в комбинации с другими способами, могут быть использованы для различных применений, например, для сравнения поведения различных организмов в конкретной (например, метаболической) ситуации, для увеличения продуктивности штаммов, которые продуцируют химические продукты тонкого органического синтеза, или для увеличения эффективности продуцирования химических продуктов тонкого органического синтеза.The information obtained by these methods can be used to compare the parameters of the presence of proteins, activity or modification between different samples from different biological conditions (for example, different organisms, temporary fermentation points, environmental conditions or different biotopes, among others). Data obtained only from such experiments, or in combination with other methods, can be used for various applications, for example, to compare the behavior of different organisms in a specific (e.g., metabolic) situation, to increase the productivity of strains that produce fine chemicals , or to increase the efficiency of the production of fine chemicals.

ЭквивалентыEquivalents

Специалистам в данной области будут очевидны многие эквиваленты или они будут способны получить с использованием не большего труда, чем этого требует рутинное экспериментирование, многочисленные эквиваленты относительно конкретных вариантов описанного здесь изобретения. Предполагается, что такие эквиваленты охватываются следующей формулой изобретения.Many equivalents will be apparent to those skilled in the art or they will be able to obtain, using no more labor than routine experimentation, numerous equivalents relative to the specific embodiments of the invention described herein. Such equivalents are intended to be encompassed by the following claims.

Claims (43)

1. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты Corynebacterium glutamicum, содержащая нуклеотидную последовательность SEQ ID NO:5, или комплементарную ей последовательность, где указанная молекула кодирует полипептид, обладающий активностью cysQ.1. An isolated Corynebacterium glutamicum nucleic acid molecule containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, or a sequence complementary to it, wherein the molecule encodes a polypeptide having cysQ activity. 2. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, которая кодирует полипептид, содержащий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6 и обладающий активностью cysQ, или комплементарную ей последовательность.2. The selected nucleic acid molecule that encodes a polypeptide containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 and having cysQ activity, or a sequence complementary to it. 3. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, которая кодирует природный аллельный вариант полипептида, содержащего аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6, и обладающий активностью cysQ, или комплементарную ей последовательность.3. An isolated nucleic acid molecule that encodes a natural allelic variant of a polypeptide containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 and having cysQ activity, or a sequence complementary to it. 4. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая нуклеотидную последовательность, которая по меньшей мере на 50% идентична всей нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:5 или комплементарной ей последовательности, где указанная молекула кодирует полипептид, обладающий активностью cysQ.4. The selected nucleic acid molecule containing a nucleotide sequence that is at least 50% identical to the entire nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or its complementary sequence, where the specified molecule encodes a polypeptide having cysQ activity. 5. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая по меньшей мере 15 последовательно расположенных нуклеотидов нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:5 или комплементарной ей последовательности, где указанная молекула кодирует пептид, обладающий активностью cysQ.5. The selected nucleic acid molecule containing at least 15 consecutive nucleotides of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or its complementary sequence, where the specified molecule encodes a peptide having cysQ activity. 6. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая молекулу нуклеиновой кислоты по любому из пп.1-5 и нуклеотидную последовательность, кодирующую гетерологичный полипептид.6. The selected nucleic acid molecule containing the nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 5 and a nucleotide sequence encoding a heterologous polypeptide. 7. Рекомбинантный вектор экспрессии, содержащий молекулу нуклеиновой кислоты по любому из пп.1-6 и одну или несколько регуляторных последовательностей.7. Recombinant expression vector containing a nucleic acid molecule according to any one of claims 1 to 6 and one or more regulatory sequences. 8. Рекомбинантный вектор по п.7, который является плазмидой.8. The recombinant vector according to claim 7, which is a plasmid. 9. Способ получения рекомбинантной клетки-хозяина, предусматривающий трансфекцию клетки-хозяина вектором экспрессии по п.7 или 8.9. A method of obtaining a recombinant host cell, comprising transfection of the host cell with the expression vector according to claim 7 or 8. 10. Способ по п.9, где указанная клетка является микроорганизмом.10. The method according to claim 9, where the specified cell is a microorganism. 11. Способ по п.10, где указанная клетка принадлежит роду Corynebacterium или Brevibacterium.11. The method of claim 10, wherein said cell belongs to the genus Corynebacterium or Brevibacterium. 12. Способ по п.9, где экспрессия указанной молекулы нуклеиновой кислоты приводит к модуляции продукции аминокислоты.12. The method according to claim 9, where the expression of the specified nucleic acid molecule modulates the production of amino acids. 13. Способ по п.12, где указанная аминокислота является протеиногенной или непротеиногенной аминокислотой.13. The method of claim 12, wherein said amino acid is a proteinogenic or non-proteinogenic amino acid. 14. Способ получения рекомбинантной клетки-хозяина, предусматривающий трансфецирование клетки-хозяина молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность SEQ ID NO:5, где молекула нуклеиновой кислоты имеет одну или несколько модификаций нуклеиновой кислоты по сравнению с последовательностью SEQ ID NO:5 и где молекула нуклеиновой кислоты кодирует пептид, обладающий cysQ активностью.14. A method of producing a recombinant host cell, comprising transfecting the host cell with a nucleic acid molecule containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, where the nucleic acid molecule has one or more modifications of the nucleic acid compared to the sequence of SEQ ID NO: 5 and where the molecule The nucleic acid encodes a peptide having cysQ activity. 15. Способ получения рекомбинантной клетки-хозяина, предусматривающий трансфецирование клетки-хозяина молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность SEQ ID NO:5, где регуляторная область молекулы нуклеиновой кислоты модифицирована относительно регуляторной области этой молекулы дикого типа и где молекула нуклеиновой кислоты кодирует полипептид, обладающий активностью cysQ.15. A method of producing a recombinant host cell, comprising transfecting the host cell with a nucleic acid molecule containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, where the regulatory region of the nucleic acid molecule is modified relative to the regulatory region of this wild-type molecule and where the nucleic acid molecule encodes a polypeptide having cysQ activity. 16. Способ получения полипептида, предусматривающий культивирование рекомбинантной клетки-хозяина, трансфецированной вектором по п.7 в подходящей культуральной среде с получением полипептида, обладающего активностью cysQ.16. A method for producing a polypeptide comprising culturing a recombinant host cell transfected with the vector of claim 7 in a suitable culture medium to produce a polypeptide having cysQ activity. 17. Выделенный полипептид, содержащий аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6, где указанный полипептид обладает активностью cysQ.17. The selected polypeptide containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, where the specified polypeptide has cysQ activity. 18. Выделенный полипептид, содержащий природный аллельный вариант полипептида, содержащего указанную аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6, где указанный природный аллельный вариант обладает активностью cysQ.18. The selected polypeptide containing a natural allelic variant of the polypeptide containing the specified amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, where the specified natural allelic variant has cysQ activity. 19. Выделенный полипептид, который кодируется молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность, которая по меньшей мере на 50% идентична полноразмерной последовательности нуклеиновой кислоты с последовательностью SEQ ID NO:5, где указанный полипептид обладает активностью cysQ.19. The selected polypeptide, which is encoded by a nucleic acid molecule containing a nucleotide sequence that is at least 50% identical to the full-length nucleic acid sequence with the sequence SEQ ID NO: 5, where the specified polypeptide has cysQ activity. 20. Выделенный полипептид, содержащий аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 50% идентична полноразмерной аминокислотной последовательности SEQ ID NO:6, где указанный полипептид обладает активностью cysQ.20. The selected polypeptide containing an amino acid sequence that is at least 50% identical to the full-sized amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, where the specified polypeptide has cysQ activity. 21. Выделенный полипептид, содержащий фрагмент полипептида, содержащего аминокислотную последовательность SEQ ID NO:6, где указанный полипептидный фрагмент сохраняет активность cysQ.21. The selected polypeptide containing a fragment of a polypeptide containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, where the specified polypeptide fragment retains cysQ activity. 22. Выделенный полипептид, кодируемый молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей нуклеотидную последовательность SEQ ID NO:5, где указанный полипептид обладает активностью cysQ.22. The selected polypeptide encoded by a nucleic acid molecule containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, where the specified polypeptide has cysQ activity. 23. Выделенный полипептид по любому из пп.17-22, дополнительно содержащий гетерологичные аминокислотные последовательности.23. An isolated polypeptide according to any one of claims 17 to 22, further comprising heterologous amino acid sequences. 24. Способ получения аминокислоты, предусматривающий культивирование рекомбинантной клетки-хозяина, трансфецированной вектором по п.7, при котором продуцируется аминокислота.24. A method for producing an amino acid, comprising culturing a recombinant host cell transfected with the vector of claim 7, wherein the amino acid is produced. 25. Способ по п.24, где указанный способ дополнительно предусматривает стадию выделения аминокислоты из указанной культуры.25. The method according to paragraph 24, where the specified method further comprises the step of isolating the amino acid from the specified culture. 26. Способ по п.24, где указанная клетка принадлежит роду Corynebacterium или Brevibacterium.26. The method according to paragraph 24, where the specified cell belongs to the genus Corynebacterium or Brevibacterium. 27. Способ по п.24, где указанная клетка выбрана из группы, состоящей из Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium herculis, Corynebacterium lilium, Corynebacterium acetoacidophilum, Corynebacterium acetoglutamicum, Corynebacterium acetophilum, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium fujiokense, Corynebacterium nitrilophilus, Brevibacterium ammoniagenes, Brevibacterium butanicum, Brevibacterium divaricatum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium healii, Brevibacterium ketoglutamicum, Brevibacterium ketosoreductum, Brevibacterium lactofermentum, Brevibacterium linens, Brevibacterium paraffinolyticum и штаммы, представленные в таблице 3.27. The method of claim 24, wherein said cell is selected from the group consisting of Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium herculis, Corynebacterium lilium, Corynebacterium acetoacidophilum, Corynebacterium acetoglutamicum, Corynebacterium acetophilum, Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium fujiokense, Corynebacterium nitrilophilus, Brevibacterium ammoniagenes, Brevibacterium butanicum, Brevibacterium divaricatum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium healii, Brevibacterium ketoglutamicum, Brevibacterium ketosoreductum, Brevibacterium lactofermentum, Brevibacterium linens, Brevibacterium paraffinolyticum and the strains shown in Table 3. 28. Способ по п.24, где экспрессия молекулы нуклеиновой кислоты из указанного вектора приводит к модуляции продукции указанной аминокислоты.28. The method according to paragraph 24, where the expression of a nucleic acid molecule from the specified vector leads to modulation of the production of the specified amino acids. 29. Способ по п.24, где указанная аминокислота является протеиногенной или непротеиногенной аминокислотой.29. The method according to paragraph 24, where the specified amino acid is a proteinogenic or non-proteinogenic amino acid. 30. Способ по п.24, где указанная аминокислота выбрана из группы, состоящей из лизина, глутамата, глутамина, аланина, аспартата, глицина, серина, треонина, метионина, цистеина, валина, лейцина, изолейцина, аргинина, пролина, гистидина, тирозина, фенилаланина и триптофана.30. The method according to paragraph 24, where the specified amino acid is selected from the group consisting of lysine, glutamate, glutamine, alanine, aspartate, glycine, serine, threonine, methionine, cysteine, valine, leucine, isoleucine, arginine, proline, histidine, tyrosine , phenylalanine and tryptophan. 31. Способ получения аминокислоты, предусматривающий культивирование клетки, геномная ДНК которой была изменена введением нуклеиновой кислоты по любому из пп.1-6.31. A method of producing an amino acid comprising culturing a cell whose genomic DNA has been altered by introducing a nucleic acid according to any one of claims 1 to 6. 32. Способ диагностики Corynebacterium diphtheriae in vitro, предусматривающий детектирование по меньшей мере одной молекулы нуклеиновой кислоты по пп.1-5 или по меньшей мере одной молекулы полипептида по пп.17-22, то есть диагностику или определение активности Corynebacterium diphtheriae in vitro.32. A method of diagnosing Corynebacterium diphtheriae in vitro, comprising detecting at least one nucleic acid molecule according to claims 1-5 or at least one polypeptide molecule according to claims 17-22, that is, diagnosing or determining the activity of Corynebacterium diphtheriae in vitro. 33. Способ по п.32, где диагностику или определение активности Corynebacterium diphtheriae проводят в образце, взятом у пациента.33. The method according to p, where the diagnosis or determination of the activity of Corynebacterium diphtheriae is carried out in a sample taken from a patient. 34. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая фрагмент из по меньшей мере 15 последовательных нуклеотидов нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:5 или комплементарной ей последовательности, где указанная молекула нуклеиновой кислоты используется в качестве зонда.34. The selected nucleic acid molecule containing a fragment of at least 15 consecutive nucleotides of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or its complementary sequence, where the specified nucleic acid molecule is used as a probe. 35. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая фрагмент из по меньшей мере 15 последовательных нуклеотидов нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:5 или комплементарной ей последовательности, где указанная молекула нуклеиновой кислоты используется в качестве антисмысловой молекулы.35. The selected nucleic acid molecule containing a fragment of at least 15 consecutive nucleotides of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or its complementary sequence, where the specified nucleic acid molecule is used as an antisense molecule. 36. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, содержащая фрагмент из по меньшей мере 15 последовательных нуклеотидов нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:5 или комплементарной ей последовательности, где указанная молекула нуклеиновой кислоты используется в качестве праймера.36. The selected nucleic acid molecule containing a fragment of at least 15 consecutive nucleotides of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 or its complementary sequence, where the specified nucleic acid molecule is used as a primer. Приоритеты по пунктам:Priorities for items: 25.06.1999 по пп.1-36;06/25/1999 according to claims 1-36; 08.07.1999 по пп.1-36;07/08/1999 according to claims 1-36; 09.07.1999 по пп.1-36;07/09/1999 according to claims 1-36; 14.07.1999 по пп.1-36;07/14/1999 according to claims 1-36; 27.08.1999 по пп.1-36;08/27/1999 according to claims 1-36; 31.08.1999 по пп.1-36;08/31/1999 according to claims 1-36; 03.09.1999 по пп.1-36.09/03/1999 according to claims 1-36.
RU2002101728/13A 1999-06-25 2000-06-23 Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport RU2312145C2 (en)

Applications Claiming Priority (53)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14103199P 1999-06-25 1999-06-25
US60/141,031 1999-06-25
DE19931454 1999-07-08
DE19931563 1999-07-08
DE19931454.3 1999-07-08
DE19931563.9 1999-07-08
DE19931478.0 1999-07-08
DE19932125.6 1999-07-09
DE19932227.9 1999-07-09
DE19932230.9 1999-07-09
DE19932128.0 1999-07-09
DE19932229.5 1999-07-09
DE19932124 1999-07-09
DE19932122.1 1999-07-09
DE19932209.0 1999-07-09
DE19932182.5 1999-07-09
DE19932228 1999-07-09
DE19932180.9 1999-07-09
DE19932212.0 1999-07-09
DE19932230 1999-07-09
DE19932191 1999-07-09
DE19932182 1999-07-09
DE19932124.8 1999-07-09
DE19932228.7 1999-07-09
DE19932128 1999-07-09
DE19932191.4 1999-07-09
DE19932190.6 1999-07-09
DE19932212 1999-07-09
DE19933005.0 1999-07-14
DE19933006.9 1999-07-14
DE19933005 1999-07-14
DE19932927.3 1999-07-14
DE19940765.7 1999-08-27
DE19940830.0 1999-08-27
DE19940833.5 1999-08-27
DE19940764 1999-08-27
DE19940766 1999-08-27
DE19940766.5 1999-08-27
DE19940831 1999-08-27
DE19940833 1999-08-27
DE19940764.9 1999-08-27
DE19940832.7 1999-08-27
DE19940831.9 1999-08-27
DE19941379.7 1999-08-31
DE19941395.9 1999-08-31
DE19941378.9 1999-08-31
DE19941379 1999-08-31
DE19942079 1999-09-03
DE19942077 1999-09-03
DE19942077.7 1999-09-03
DE19942078.5 1999-09-03
DE19942088.2 1999-09-03
DE19942079.3 1999-09-03

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120505/13A Division RU2005120505A (en) 1999-06-25 2005-07-01 CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM GENES ENCODING PROTEINS PARTICIPATING IN MEMBRANE SYNTHESIS AND MEMBRANE TRANSPORT

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002101728A RU2002101728A (en) 2005-12-10
RU2312145C2 true RU2312145C2 (en) 2007-12-10

Family

ID=37760939

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002101728/13A RU2312145C2 (en) 1999-06-25 2000-06-23 Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport
RU2005120505/13A RU2005120505A (en) 1999-06-25 2005-07-01 CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM GENES ENCODING PROTEINS PARTICIPATING IN MEMBRANE SYNTHESIS AND MEMBRANE TRANSPORT

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120505/13A RU2005120505A (en) 1999-06-25 2005-07-01 CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM GENES ENCODING PROTEINS PARTICIPATING IN MEMBRANE SYNTHESIS AND MEMBRANE TRANSPORT

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2312145C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREW F.NEUWALD cysQ, a gene needed for cysteine synthesis in Escherichia coli K-12 only during aerobic growth. J Bacteriol. 1992 Jan; 174(2):415-25. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002101728A (en) 2005-12-10
RU2005120505A (en) 2007-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100834991B1 (en) Corynebacterium Glutamicum Genes Encoding Metabolic Pathway Proteins
US7273721B2 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport
KR100856512B1 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in carbon metabolism and energy production
KR100834989B1 (en) Corynebacterium Glutamicum Genes Encoding Proteins Involved in Membrane Synthesis and Membrane Transport
KR100834986B1 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding stress, resistance and tolerance proteins
JP2007267744A (en) Corynebacterium glutamicum gene encoding phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system protein
US7393675B2 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in carbon metabolism and energy production
RU2321634C2 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins taking part in carbon metabolism and energy production
RU2312145C2 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport
RU2304616C2 (en) Corynebacterium clutamicum genes encoding proteins participating in homeostasis and adaptation
EP1634952A2 (en) Corynebacterium glutamicum genes encoding proteins involved in membrane synthesis and membrane transport
EP1661987A1 (en) Corynebacterium glutamicum gene encoding phosphoenolpyruvate carboxykinase

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20081118

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

Effective date: 20120624