RU2423525C2 - New genes coding new proteolytic enzymes - Google Patents

New genes coding new proteolytic enzymes Download PDF

Info

Publication number
RU2423525C2
RU2423525C2 RU2006141342/10A RU2006141342A RU2423525C2 RU 2423525 C2 RU2423525 C2 RU 2423525C2 RU 2006141342/10 A RU2006141342/10 A RU 2006141342/10A RU 2006141342 A RU2006141342 A RU 2006141342A RU 2423525 C2 RU2423525 C2 RU 2423525C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protease
protein
proteases
sequence
seq
Prior art date
Application number
RU2006141342/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006141342A (en
Inventor
Люппо ЭДЕНС (NL)
Люппо Эденс
ДЕЙК Альбертус Алард ВАН (NL)
Дейк Альбертус Алард Ван
Филипп КРУБАЗИК (DE)
Филипп КРУБАЗИК
Кай АЛЬБЕРМАНН (DE)
Кай Альберманн
Алекс ШТОК (DE)
Алекс ШТОК
Эрик КИМПЕЛЬ (DE)
Эрик Кимпель
Забине КЛУГБАУЭР (DE)
Забине КЛУГБАУЭР
Кристиан ВАГНЕР (DE)
Кристиан Вагнер
Андреас ФРИТЦ (DE)
Андреас Фритц
ГУСТЕДТ Вильк ФОН (DE)
ГУСТЕДТ Вильк ФОН
Оливер ХАЙНРИХ (DE)
Оливер Хайнрих
Дитер МАЙЕР (DE)
Дитер Майер
Фабио СПРЕАФИКО (DE)
Фабио Спреафико
Ульрике ФОЛЬКЕРС (DE)
Ульрике Фолькерс
Сильвия ХОППЕР (DE)
Сильвия ХОППЕР
Вольфрам КЕММНЕР (DE)
Вольфрам Кеммнер
Памела ТАН (DE)
Памела Тан
Йозефине ШТИБЛЕР (DE)
Йозефине ШТИБЛЕР
Рихард АЛЬБАНГ (DE)
Рихард Альбанг
Original Assignee
ДСМ Ай Пи ЭССЕТС Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДСМ Ай Пи ЭССЕТС Б.В. filed Critical ДСМ Ай Пи ЭССЕТС Б.В.
Publication of RU2006141342A publication Critical patent/RU2006141342A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423525C2 publication Critical patent/RU2423525C2/en

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: recovered polynucleotide coding aminopeptidase containing a nucleotide sequence presented in the description is presented. Also, polynucleotide hybridised with said polynucleotide in the high stiffness environment is presented. An expression vector containing said polynucleotide, and an applicable host cell are described. Polypeptide related to the sequence presented in the description and being aminopeptidase is presented. A method of producing said polypeptide involving the stages of applicable host cell transformation by said polynucleotide or vector, cell cultivations in the medium adequate for said polynucleotide expression, and optional polypeptide purification from said cell or culture medium is offered. Besides, there has been described diagnostic technique for Aspergillus-infection in an organism involving the stages: a) recovery of a biological sample from said organism which is supposed to be Aspergillus infected, b) recovery of nucleic acid from said sample, c) determination whether said recovered nucleic acid contains polynucleotides hybridised with polynucleotide recovered from Aspergillus niger.
EFFECT: invention allows diagnosing Aspergillus-infection in the organism.
13 cl, 3 tbl, 11 ex

Description

Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к новым идентифицированным полинуклеотидным последовательностям, включающим гены, кодирующие новые протеазы, выделенные из Aspergillus niger. Настоящее изобретение относится к полноразмерной нуклеотидной последовательности указанных новых генов, к кДНК-последовательностям, включающим эти полноразмерные кодирующие последовательности новых протеаз, а также к аминокислотным последовательностям полноразмерных функциональных белков, а также к их фрагментам и вариантам. Настоящее изобретение также относится к способам использования этих ферментов в промышленности и к способам диагностики грибковых инфекций. Настоящее изобретение также относится к клеткам, трансформированным полинуклеотидом настоящего изобретения, и к клеткам, в которых протеаза настоящего изобретения является генетически модифицированной в целях усиления или снижения ее активности и/или уровня экспрессии.The present invention relates to new identified polynucleotide sequences, including genes encoding new proteases isolated from Aspergillus niger . The present invention relates to a full-sized nucleotide sequence of these new genes, to cDNA sequences including these full-length coding sequences of new proteases, as well as to amino acid sequences of full-sized functional proteins, as well as their fragments and variants. The present invention also relates to methods for using these enzymes in industry and to methods for diagnosing fungal infections. The present invention also relates to cells transformed with the polynucleotide of the present invention, and to cells in which the protease of the present invention is genetically modified in order to enhance or reduce its activity and / or expression level.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Протеолитические ферментыProteolytic enzymes

Белки могут рассматриваться как гетерополимеры, которые состоят из аминокислотных структурных элементов, соединенных пептидной связью. Повторяющимся элементом в белках является центральный атом альфа-углерода с аминогруппой и карбоксильной группой. Так называемая боковая цепь аминокислоты, за исключением глицина, замещает один из двух оставшихся атомов водорода у альфа-углерода. Боковая цепь аминокислоты делает центральный атом альфа-углерода асимметричным. В составе белков, в основном, обнаруживаются L-энантиомеры аминокислоты. Различные типы полимеризованных аминокислот определяют нижеследующими терминами. “Пептиды” представляют собой короткие цепи аминокислотных остатков с определенной последовательностью. Хотя, фактически, нельзя указать точно максимальное число остатков, однако этот термин обычно обозначает цепь, которая обладает свойствами, определяемыми, главным образом, ее аминокислотным составом, и которая не имеет фиксированной трехмерной конформации. Термин “полипептид” обычно используется для обозначения более длинных цепей, имеющих обычно определенную последовательность и длину, которая, в принципе, является достаточной для образования трехмерной структуры. Термин “белок” обычно означает полипептиды, встречающиеся в природе и имеющие определенную трехмерную структуру. В случае если главной функцией белков является катализ химической реакции, то обычно такие белки называют ферментами. Протеазами называют ферменты, которые катализируют гидролиз пептидной связи в (поли)пептидах и в белках.Proteins can be considered as heteropolymers, which consist of amino acid structural elements connected by a peptide bond. The repeating element in proteins is the central alpha-carbon atom with an amino group and a carboxyl group. The so-called amino acid side chain, with the exception of glycine, replaces one of the two remaining hydrogen atoms of alpha carbon. The amino acid side chain makes the central alpha carbon atom asymmetric. As a part of proteins, mainly L-enantiomers of amino acids are found. The various types of polymerized amino acids are defined in the following terms. “Peptides” are short chains of amino acid residues with a specific sequence. Although, in fact, it is impossible to specify exactly the maximum number of residues, this term usually refers to a chain that possesses properties determined mainly by its amino acid composition and which does not have a fixed three-dimensional conformation. The term “polypeptide” is usually used to mean longer chains having a generally defined sequence and length, which, in principle, is sufficient to form a three-dimensional structure. The term “protein” usually means polypeptides found in nature and having a certain three-dimensional structure. If the main function of proteins is the catalysis of a chemical reaction, then usually such proteins are called enzymes. Proteases are enzymes that catalyze the hydrolysis of a peptide bond in (poly) peptides and in proteins.

В физиологических условиях протеазы катализируют гидролиз пептидной связи. Международный союз по биохимии и молекулярной биологии (1984) рекомендует использовать термин “пептидаза” для подгруппы гидролазпептидной связи (подкласс Е.С.3.4). Термины “протеаза” и “пептидогидролаза” являются синонимами термина “пептидаза” и также могут быть использованы в настоящем описании. Протеазы включают два класса ферментов: эндопептидазы и экзопептидазы, которые расщепляют пептидные связи в определенных точках в белке и последовательно удаляют аминокислоты либо из N-, либо из С-конца соответственно. Термин “протеиназа” используется как синоним термина “эндопептидаза”. Пептидная связь может присутствовать в контексте ди-, три-, тетрапептидов, пептидов, полипептидов или белков. В основном, аминокислотные составы природных пептидов и полипептидов включают 20 различных аминокислот, которые имеют L-конфигурацию (за исключением глицина, у которого отсутствует хиральный центр). Однако протеолитическая активность протеаз не ограничивается пептидами, которые содержат лишь 20 природных аминокислот. Могут быть также расщеплены пептидные связи между так называемыми неприродными аминокислотами и пептидные связи между модифицированными аминокислотами или аминокислотными аналогами. Некоторые протеазы распознают D-энантиомеры аминокислот в некоторых положениях. В основном, значительная стереоселективность протеаз является очень важным фактором, который позволяет использовать их в способах химического разделения. Многие протеазы обладают другими представляющими интерес активностями, такими как эстеразная активность, тиолэстеразная активность и (де)амидазная активность. Эти вспомогательные активности обычно не ограничиваются лишь аминокислотами и могут быть с успехом использованы в реакциях биологических превращений в области тонкого химического синтеза.Under physiological conditions, proteases catalyze the hydrolysis of the peptide bond. The International Union for Biochemistry and Molecular Biology (1984) recommends the use of the term “peptidase” for a subgroup of hydrolazpeptide bonds (subclass E.C.3.4). The terms “protease” and “peptidohydrolase” are synonymous with the term “peptidase” and can also be used in the present description. Proteases include two classes of enzymes: endopeptidases and exopeptidases, which cleave peptide bonds at specific points in the protein and sequentially remove amino acids from either the N- or C-terminus, respectively. The term “proteinase” is used synonymously with the term “endopeptidase”. The peptide bond may be present in the context of di-, tri-, tetrapeptides, peptides, polypeptides or proteins. Basically, the amino acid compositions of natural peptides and polypeptides include 20 different amino acids that have an L configuration (with the exception of glycine, which lacks a chiral center). However, the proteolytic activity of proteases is not limited to peptides that contain only 20 natural amino acids. Peptide bonds between so-called unnatural amino acids and peptide bonds between modified amino acids or amino acid analogs can also be cleaved. Some proteases recognize the D-enantiomers of amino acids at certain positions. In general, the significant stereoselectivity of proteases is a very important factor that allows their use in chemical separation methods. Many proteases have other activities of interest, such as esterase activity, thiolesterase activity, and (de) amidase activity. These auxiliary activities are usually not limited to amino acids only and can be successfully used in biological transformation reactions in the field of fine chemical synthesis.

Особый интерес к протеазам нитчатых грибов, эукариотических микроорганизмов, вызван рядом причин. Очевидно, что основной процесс гидролитического расщепления пептидных связей в белках является дорогостоящим, и если он соответствующим образом не регулируется, то может оказывать негативное влияние на микроорганизм. Желаемое ограничение протеолитического действия может быть достигнуто посредством специфичности протеиназ; компартментализации протеаз и субстратов в клетке; модификации субстратов, распознаваемых соответствующими протеазами, регуляции посредством активации зимогенов и благодаря присутствию или отсутствию специфических ингибиторов, а также посредством регуляции экспрессии гена протеазы. В грибах протеазы также участвуют в других фундаментальных клеточных процессах, включая метаболизм внутриклеточного белка, процессинг, транслокацию, споруляцию, развитие и дифференцировку. Действительно, Aspergillus nidulans и Neurospora crassa были использованы как микроорганизмы-модели для анализа молекулярной основы ряда физиологических процессов и процессов развития. Их генетика открывает прямой доступ к биохимическим и генетическим исследованиям в определенных условиях питания и культивирования. Кроме того, была выделена большая группа грибов, патогенных для человека, крупного рогатого скота и сельскохозяйственных культур, и было высказано предположение, что в их патогенности (проникновение в организм хозяина, противодействие механизмам защиты хозяина и/или инфицирование в процессе питания) определенную роль играет протеолиз. Протеазы также часто используются в лабораторных, клинических и промышленных способах; при этом как микробные, так и немикробные протеазы широко используются в пищевой промышленности (в хлебопечении, пивоварении, в производстве сыра и в тендеризации мяса), в кожевенной промышленности и в промышленном производстве биологических детергентов (Aunstrup, 1980). В последнее время, в связи с промышленным применением некоторых нитчатых грибов, а в частности Aspergillus, в качестве хозяев для продуцирования гомологичных и гетерологичных белков, снова возрос интерес к грибковым протеазам (van Brunt, 1986ab). Протеазы часто затрудняют гетерологичную экспрессию и гомологичную сверхэкспрессию белков в грибах. В частности, на гетерологичную экспрессию негативно влияет протеолитическое расщепление продуктов экспрессии гомологичными протеазами. Указанный коммерческий интерес явился стимулом для детального исследования протеолитического спектра протеаз и конструирования дефицитных по протеазе штаммов, что привело к получению более глубоких знаний об экспрессии протеаз и их регуляции в указанных микроорганизмах. Поэтому в настоящее время назрела необходимость в идентификации и элиминации новых протеаз в нитчатых грибах.A special interest in the proteases of filamentous fungi, eukaryotic microorganisms, is caused by a number of reasons. Obviously, the main process of hydrolytic cleavage of peptide bonds in proteins is expensive, and if it is not properly regulated, it can have a negative effect on the microorganism. The desired limitation of proteolytic action can be achieved by the specificity of proteinases; compartmentalization of proteases and substrates in the cell; modification of substrates recognized by the corresponding proteases, regulation by activation of zymogens and due to the presence or absence of specific inhibitors, as well as by regulation of protease gene expression. In fungi, proteases also participate in other fundamental cellular processes, including intracellular protein metabolism, processing, translocation, sporulation, development and differentiation. Indeed, Aspergillus nidulans and Neurospora crassa were used as model microorganisms to analyze the molecular basis of a number of physiological and developmental processes. Their genetics provides direct access to biochemical and genetic research under certain nutritional and cultivation conditions. In addition, a large group of fungi pathogenic for humans, cattle, and crops was isolated, and it was suggested that their pathogenicity (penetration into the host organism, counteraction to the host defense mechanisms and / or infection during nutrition) plays a certain role proteolysis. Proteases are also often used in laboratory, clinical, and industrial processes; while both microbial and non-microbial proteases are widely used in the food industry (in baking, brewing, in the production of cheese and in the tendering of meat), in the leather industry and in the industrial production of biological detergents (Aunstrup, 1980). Recently, in connection with the industrial use of certain filamentous fungi, in particular Aspergillus , as hosts for the production of homologous and heterologous proteins, interest in fungal proteases has again increased (van Brunt, 1986ab). Proteases often impede heterologous expression and homologous overexpression of proteins in fungi. In particular, heterologous expression is adversely affected by proteolytic cleavage of expression products by homologous proteases. The indicated commercial interest was an incentive for a detailed study of the proteolytic spectrum of proteases and the construction of protease-deficient strains, which led to a deeper knowledge of the expression of proteases and their regulation in these microorganisms. Therefore, at present, there is a need to identify and eliminate new proteases in filamentous fungi.

Микроорганизмы, такие как, например, грибы, являются особенно подходящими для крупномасштабного продуцирования белков, а особенно, если такие белки секретируются в среду. В этих процессах продуцирования определенную роль играют протеолитические ферменты. С одной стороны, конкретные протеолитические ферменты, в основном, необходимы для “правильного” процессинга белка-мишени и благоприятного осуществления метаболических функций хозяина-продуцента. С другой стороны, протеолитическое расщепление может значительно снизить выход секретированных белков. Неправильная укладка в пути секреции может приводить к расщеплению внутриклеточными протеазами. В связи с этим при продуцировании гетерологичных белков могут возникнуть определенные трудности. Точные механизмы протеолитических процессов, которые ответственны за расщепление белков, которые отклоняются от секреторного пути в грибках, пока еще не совсем ясны. В эукариотах деградация клеточных белков достигается с использованием протеасомы и обычно осуществляется мечением разлагаемых белков убихитином. В грибках протеосомные и вакуолярные протеазы, вероятно, также являются кандидатами для протеолитического расщепления плохо уложенных секреторных белков. Протеолитическая деградация, вероятно, является цитоплазматической, но нельзя исключать и существование протеаз в эндоплазматическом ретикулуме. С точки зрения усовершенствования хозяйского штамма-продуцента, протеолитическая система может служить интересной целью для усовершенствования генетического конструирования и продуцирования штаммов. Дополнительные копии генов протеаз, сверхэкспрессия некоторых протеаз, модификация транскрипционной регуляции, а также “нокаут”-процедуры для делеции генов протеаз позволят лучше понять функции данной протеазы. Делеция генов, кодирующих протеазу, может служить ценной стратегией для модификации штамма-хозяина, осуществляется в целях увеличения выхода продуцирования гомологичных, а также гетерологичных белков.Microorganisms, such as, for example, fungi, are especially suitable for large-scale production of proteins, and especially if such proteins are secreted into the medium. In these production processes, proteolytic enzymes play a role. On the one hand, specific proteolytic enzymes are mainly necessary for the “correct” processing of the target protein and the favorable implementation of the metabolic functions of the producer host. On the other hand, proteolytic cleavage can significantly reduce the yield of secreted proteins. Incorrect folding along the secretion pathway can lead to cleavage by intracellular proteases. In this regard, certain difficulties may arise in the production of heterologous proteins. The exact mechanisms of proteolytic processes that are responsible for the breakdown of proteins that deviate from the secretory pathway in fungi are not yet entirely clear. In eukaryotes, cellular protein degradation is achieved using the proteasome and is usually carried out by labeling the degradable proteins with ubiquitin. In fungi, proteosomal and vacuolar proteases are also likely candidates for proteolytic cleavage of poorly laid secretory proteins. Proteolytic degradation is probably cytoplasmic, but the existence of proteases in the endoplasmic reticulum cannot be ruled out. From the point of view of improving the host producer strain, the proteolytic system can serve as an interesting goal for improving the genetic construction and production of strains. Additional copies of protease genes, overexpression of certain proteases, modification of transcriptional regulation, as well as knock-out procedures for deletion of protease genes will help to better understand the functions of this protease. The deletion of genes encoding a protease can serve as a valuable strategy for the modification of the host strain, is carried out in order to increase the yield of production of homologous as well as heterologous proteins.

Эукариотические микробные протеазы были описаны North (1982). Совсем недавно Suarez Rendueles и Wolf (1988) описали протеазы S. cerevisiae и их функции.Eukaryotic microbial proteases have been described by North (1982). More recently, Suarez Rendueles and Wolf (1988) described S. cerevisiae proteases and their functions.

Помимо гидролитического расщепления связей, протеазы могут также участвовать в образовании связей. В этом аспекте понятие “связи” включает не только пептидные и амидные связи, но также и сложноэфирные связи. Способность протеаз катализировать расщепление или образование конкретной связи, в первую очередь, зависит от термодинамики реакции. Такой фермент, как протеаза, не влияет на равновесие реакции. Равновесие реакции зависит от конкретных условий, при которых осуществляется данная реакция. В физиологических условиях термодинамика данных реакций может оказаться благоприятной для гидролиза пептида благодаря в высокой степени термодинамически стабильной структуре цвиттерионного продукта. Опираясь на физико-химические законы, влияющие на равновесие реакции, либо изменяя концентрации или природу реагентов и продуктов, либо подбирая кинетические параметры ферментативной реакции, можно использовать протеазы в целях синтеза пептидных связей. Добавление смешиваемых с водой органических растворителей приводит к снижению степени ионизации карбоксильного компонента и, тем самым, к повышению концентрации субстрата, доступного для реакции. Для увеличения выхода часто используют двухфазные системы, водные миметики, обращенные мицеллы, безводные среды или модифицированные амино- и карбоксильные группы, стимулирующие преципитацию продуктов. Если бы имелись в распоряжении протеазы с подходящими свойствами, то использование таких протеаз для синтеза дало бы значительные преимущества. Поскольку протеазы являются стереоселективными, а также региоселективными, то чувствительные группы на реагентах обычно не нуждаются в защите и эти реагенты необязательно должны быть оптически чистыми. Если условия ферментативного синтеза являются мягкими, то можно избежать рацемизации и разложения лабильных реагентов или продуктов. Кроме того, помимо связей между аминокислотами, соответствующим образом выбранные протеазы могут также связывать другие соединения, имеющие первичную аминогруппу, тиоловую группу или карбоксильную группу. Кроме того, некоторыми протеазами могут быть синтезированы сложные эфиры, тиоловые эфиры и амиды. Было показано, что протеазы обладают региоселективностью при ацилировании моно-, ди- и трисахаридов, нуклеозидов и рибофлавина. Проблемы, связанные со стабильностью, которые иногда возникают при жестких реакционных условиях, могут быть решены путем правильного подбора реагентов. Инкапсуляция и иммобилизация не только стабилизируют ферменты, но также позволяют легко отделить и выделить их из реакционной среды. Густота сшивок, обработка альдегидами или покрытие поверхности некоторыми полимерами, такими как декстраны, полиэтиленгликоль и полиимины, может значительно увеличить срок службы биокатализатора.In addition to hydrolytic cleavage of bonds, proteases can also participate in the formation of bonds. In this aspect, the term “bonds” includes not only peptide and amide bonds, but also ester bonds. The ability of proteases to catalyze the cleavage or formation of a specific bond, primarily depends on the thermodynamics of the reaction. An enzyme such as protease does not affect the balance of the reaction. The equilibrium of the reaction depends on the specific conditions under which this reaction is carried out. Under physiological conditions, the thermodynamics of these reactions may be favorable for the hydrolysis of the peptide due to the highly thermodynamically stable structure of the zwitterionic product. Based on the physicochemical laws that affect the equilibrium of the reaction, either by changing the concentration or nature of the reagents and products, or by selecting the kinetic parameters of the enzymatic reaction, proteases can be used to synthesize peptide bonds. The addition of organic solvents miscible with water leads to a decrease in the degree of ionization of the carboxyl component and, thereby, to an increase in the concentration of the substrate available for the reaction. To increase the yield, biphasic systems, aqueous mimetics, inverted micelles, anhydrous media, or modified amino and carboxyl groups that stimulate the precipitation of products are often used. If proteases with suitable properties were available, the use of such proteases for synthesis would provide significant advantages. Since proteases are stereoselective as well as regioselective, sensitive groups on reagents usually do not need protection and these reagents do not have to be optically pure. If the conditions of enzymatic synthesis are mild, then racemization and decomposition of labile reagents or products can be avoided. Furthermore, in addition to the bonds between amino acids, suitably selected proteases can also bind other compounds having a primary amino group, a thiol group or a carboxyl group. In addition, esters, thiol esters and amides can be synthesized by some proteases. It was shown that proteases have regioselectivity in the acylation of mono-, di- and trisaccharides, nucleosides and riboflavin. Problems associated with stability, which sometimes arise under severe reaction conditions, can be solved by the proper selection of reagents. Encapsulation and immobilization not only stabilize the enzymes, but also make it easy to separate and isolate them from the reaction medium. Density of crosslinking, aldehyde treatment or coating of the surface with certain polymers such as dextrans, polyethylene glycol and polyimines can significantly increase the life of the biocatalyst.

Природная роль протеазThe natural role of proteases

Традиционно протеазы считались протеолитическими ферментами, которые способны расщеплять белки на небольшие пептиды и/или аминокислоты и роль которых заключается в гидролизе пищевых белков или в участии в метаболизме клеточных белков. Кроме того, было показано, что протеазы также играют ключевые роли в клеточных процессах широкого ряда в соответствии с механизмами селективной модификации путем ограниченного протеолиза, а поэтому они обладают важными регуляторными функциями (Holzer & Tschensche 1979; Holzer & Heinrich, 1980). Предполагается, что специфичность протеиназы тесно связана с ее физиологической функцией и с типом ее экспрессии. Что касается функции конкретной протеазы, то ее локализация в большинстве случаев является очень важной; так, например, серия вакуолярных и периплазматических протеаз участвует в разложении белка, тогда как многие мембрано-ассоциированные протеазы играют важную роль в процессинге белка (Suarez Rendueles & Wolf, 1988). Различные роли протеаз во многих клеточных процессах могут быть подразделены на четыре основных функции протеаз: 1) деградация белка, 2) посттрансляционный процессинг и (ин)активация специфических белков, 3) морфогенез и 4) патогенез.Traditionally, proteases were considered proteolytic enzymes that are able to break down proteins into small peptides and / or amino acids and whose role is to hydrolyze food proteins or to participate in the metabolism of cellular proteins. In addition, it has been shown that proteases also play key roles in a wide range of cellular processes in accordance with the mechanisms of selective modification by limited proteolysis, and therefore they have important regulatory functions (Holzer & Tschensche 1979; Holzer & Heinrich, 1980). It is assumed that the specificity of the proteinase is closely related to its physiological function and to the type of its expression. As for the function of a particular protease, its localization in most cases is very important; for example, a series of vacuolar and periplasmic proteases is involved in protein degradation, while many membrane-associated proteases play an important role in protein processing (Suarez Rendueles & Wolf, 1988). The different roles of proteases in many cellular processes can be divided into four main functions of proteases: 1) protein degradation, 2) post-translational processing and (in) activation of specific proteins, 3) morphogenesis and 4) pathogenesis.

Очевидная роль протеаз в организмах, которые используют белок в качестве питательного источника, заключается в гидролизе питательных веществ. В грибах это должно приводить к их деградации за пределами клетки под действием внеклеточных протеаз с широкой специфичностью. Деградация белка также имеет важное значение для быстрого метаболизма клеточных белков и позволяет удалять из клетки ненужные белки и адаптировать их комплемент белка к изменению физиологических условий. Обычно протеазы с достаточно широкой специфичностью должны очень хорошо регулироваться для защиты клеточных белков, не являющихся белками-мишенями, от случайной деградации.The obvious role of proteases in organisms that use protein as a nutrient source is the hydrolysis of nutrients. In fungi, this should lead to their degradation outside the cell under the influence of extracellular proteases with broad specificity. Protein degradation is also important for the rapid metabolism of cellular proteins and allows you to remove unwanted proteins from the cell and adapt their protein complement to changing physiological conditions. Typically, proteases with sufficiently broad specificity should be very well regulated to protect cellular proteins that are not target proteins from accidental degradation.

В противоположность гидролизу синтез полипептидов происходит in vivo посредством АТФ-управляемого процесса на рибосоме. В конечном счете, последовательность, в которой аминокислоты являются связанными, определяется информацией, обеспечиваемой геномом. Этот процесс известен как транскрипция. Первичные продукты трансляции обычно являются более длинными, чем конечные функциональные продукты, и после транскрипции обычно необходим процессинг таких белков-предшественников под действием протеаз. Протеазы играют ключевую роль в созревании таких белков-предшественников и в образовании конечного функционального белка. В противоположность в высокой степени регулируемому “урезанию” и “реконструированию” белков протеазы могут оказывать в высокой степени деструктивное действие и могут приводить к полному разложению полипептидов на пептиды и аминокислоты. Для предотвращения такой свободной протеолитической активности, до того как это потребуется, протеазы должны подвергаться интенсивной регуляции. Многие протеазы синтезируются как более крупные предшественники, известные как зимогены, которые, при необходимости, становятся активированными. Следует отметить, что такая активация всегда происходит посредством протеолиза. Помимо прямого участия в процессинге, селективная активация и инактивация отдельных белков являются хорошо известными процессами, катализируемыми специфическими протеазами.In contrast to hydrolysis, the synthesis of polypeptides occurs in vivo through an ATP-driven process on the ribosome. Ultimately, the sequence in which amino acids are linked is determined by the information provided by the genome. This process is known as transcription. The primary translation products are usually longer than the final functional products, and after transcription, the processing of such precursor proteins by proteases is usually necessary. Proteases play a key role in the maturation of such precursor proteins and in the formation of the final functional protein. In contrast to the highly regulated “truncation” and “reconstruction” of proteins, proteases can have a highly destructive effect and can lead to the complete decomposition of polypeptides into peptides and amino acids. To prevent such free proteolytic activity, proteases must undergo intensive regulation before it is required. Many proteases are synthesized as larger precursors, known as zymogens, which, if necessary, become activated. It should be noted that such activation always occurs through proteolysis. In addition to direct participation in processing, the selective activation and inactivation of individual proteins are well-known processes catalyzed by specific proteases.

Очевидно, что селективность ограниченного протеолиза почти всегда наблюдается при взаимодействии протеиназа-субстрат. Эта специфичность может обеспечиваться протеолитическим ферментом, который распознает только специфические аминокислотные последовательности-мишени. С другой стороны, она также может быть обусловлена селективным воздействием на “сайт процессинга” при определенных условиях, таких как рН, ионная сила или вторичные модификации, что позволяет неспецифическим протеазам, тем или иными способом, катализировать в высокой степени специфическое событие. Примером события такого типа является активация вакуолярных зимогенов при ограниченном протеолизе.Obviously, the selectivity of limited proteolysis is almost always observed in the interaction of proteinase-substrate. This specificity can be provided by a proteolytic enzyme that recognizes only specific target amino acid sequences. On the other hand, it can also be due to the selective effect on the “processing site” under certain conditions, such as pH, ionic strength, or secondary modifications, which allows non-specific proteases, in one way or another, to catalyze a highly specific event. An example of this type of event is the activation of vacuolar zymogens with limited proteolysis.

Морфогенез или дифференциация могут быть определены как регулируемая серия событий, приводящих к переходу из одного состояния в организме в другое состояние. Хотя, во многих случаях, прямая взаимосвязь между протеазами и морфологическими эффектами не была установлена, однако имеются данные, которые позволяют предположить о значительной роли протеаз в морфогенезе грибов, то есть, помимо наблюдаемого интенсивного метаболизма белка в процессе дифференцировки, споруляции и прорастании спор, протеазы, очевидно, непосредственно участвуют в нормальных процессах, таких как ветвление кончиков гифов и образование перегородок (Deshpande, 1992).Morphogenesis or differentiation can be defined as a regulated series of events leading to the transition from one state in the body to another state. Although, in many cases, a direct relationship between proteases and morphological effects has not been established, however, there is evidence to suggest a significant role for proteases in the morphogenesis of fungi, that is, in addition to the observed intense protein metabolism in the process of differentiation, sporulation and germination of spores, proteases , obviously, are directly involved in normal processes, such as branching of the tips of hyphae and the formation of septa (Deshpande, 1992).

Считается, что виды Aspergillus, а в частности A.fumigatus и A.flavus, являются этиологическими факторами ряда заболеваний у человека и животных, называемых аспергиллезом (Bodey & Vartivarian, 1989). И снова было сделано предположение, что протеазы играют определенную роль в вирулентности A.fumigatus и A.flavus, подобно тому, как это наблюдалось во многих исследованиях по взаимосвязи секретированных протеаз и вирулентности бактерий. Действительно, большинство инфекций человека, вызываемых видами Aspergillus, характеризуются интенсивной деградацией паренхимы легкого, которая состоит, главным образом, из коллагена и эластина (Campbell et al., 1994). Исследования были направлены на изучение предполагаемой роли секретированных протеаз в вирулентности A.fumigatus и A.flavus, которые являются главными патогенами человека и, как известно, обладают эластинолитической и коллагеновой активностями (Kolattukudy et al., 1993). Было показано, что эти эластинолитические активности коррелируют in vitro с инфекционностью мышей (Kothary et al., 1984). Известно, что две секретированных протеазы, щелочная сериновая протеаза (ALP) и нейтральная металлопротеаза (МЕР), продуцируются A.fumigatus и A.flavus. Оба гена, кодирующие эти протеазы из A.fumigatus, были выделены, охарактеризованы и подвергнуты дизрупции (Reicherd et al., 1990; Tang et al., 1992, 1993; Jaton-Ogay et al., 1994). Однако было показано, что двойные alp-mep-мутанты по своей патогенности не отличаются от штаммов дикого типа. Поэтому был сделан вывод, что секретированные протеазы A.fumigatus, идентифицированные in vitro, не являются главными факторами для инвазии в ткань (Jaton Ogay et al., 1994). Хотя A.fumigatus ответственен за образование лишь небольшой части спор воздушной плесени, этот грибок чаще всего выделяется из легких и из мокроты (Schmitt et al., 1991). Другим объяснением вирулентности грибков может служить то, что условия в бронхах (температура и питательная среда) являются более благоприятными для паразитарного роста A.fumigatus. Следовательно, если защита хозяина от патогенов ослаблена в результате введения иммунодепрессантов или заболеваниями, такими как СПИД, то инвазивный аспергиллез может быть вызван факторами окружающей среды.Species of Aspergillus , in particular A. fumigatus and A. flavus , are believed to be the etiological factors of a number of diseases in humans and animals called aspergillosis (Bodey & Vartivarian, 1989). Again, it has been suggested that proteases play a role in the virulence of A. fumigatus and A. flavus , similar to what has been observed in many studies on the relationship of secreted proteases and virulence of bacteria. Indeed, most human infections caused by Aspergillus spp . Are characterized by intense degradation of the lung parenchyma, which consists mainly of collagen and elastin (Campbell et al., 1994). The studies were aimed at studying the alleged role of secreted proteases in the virulence of A. fumigatus and A. flavus , which are the main human pathogens and are known to have elastinolytic and collagenic activity (Kolattukudy et al., 1993). These elastinolytic activities have been shown to correlate in vitro with the infectivity of mice (Kothary et al., 1984). It is known that two secreted proteases, alkaline serine protease (ALP) and neutral metalloprotease (MEP), are produced by A. fumigatus and A. flavus . Both genes encoding these proteases from A. fumigatus were isolated, characterized, and disrupted (Reicherd et al., 1990; Tang et al., 1992, 1993; Jaton-Ogay et al., 1994). However, it was shown that double alp - mep mutants do not differ in their pathogenicity from wild-type strains. Therefore, it was concluded that secreted A. fumigatus proteases identified in vitro are not major factors for invasion of tissue (Jaton Ogay et al., 1994). Although A. fumigatus is responsible for the formation of only a small fraction of airborne mold spores, this fungus is most often secreted from the lungs and sputum (Schmitt et al., 1991). Another explanation for the virulence of fungi can be that the conditions in the bronchi (temperature and culture medium) are more favorable for the parasitic growth of A. fumigatus . Therefore, if the host’s defense against pathogens is weakened by the administration of immunosuppressants or diseases such as AIDS, then invasive aspergillosis can be caused by environmental factors.

Известны четыре главных класса протеаз, которые определяются главными функциональными группами в их активном сайте, а именно “сериновые”, “тиоловые” или “цистеиновые”, “аспарагиновые” или “карбоксильные” протеазы и “металлопротеазы”. Подробное описание этих больших и малых классов протеаз и неклассифицированных протеаз можно найти в “Methods in Enzymology”, part 244 and 248 (A.J.Barrett ed., 1994 and 1995).Four main classes of proteases are known, which are determined by the main functional groups in their active site, namely, “serine”, “thiol” or “cysteine”, “asparagine” or “carboxyl” proteases and “metalloproteases”. A detailed description of these large and small classes of proteases and unclassified proteases can be found in Methods in Enzymology, part 244 and 248 (A.J. Barrett ed., 1994 and 1995).

Специфичность протеазSpecificity of proteases

Помимо каталитического механизма действия протеаз, другим важным аспектом протеолитических ферментов является специфичность протеаз. Специфичность протеазы указывает на конкретные субстраты протеазы, которые, по всей вероятности, гидролизует данная протеаза. Двадцать природных аминокислот дают широкие возможности для конструирования пептидов. Например, с использованием двадцати аминокислот можно сконструировать примерно 400 дипептидов и 800 различных трипептидов и т.п. С использованием более длинных пептидов число возможных конструкций становится почти неограниченным. Некоторые протеазы гидролизуют только конкретные последовательности в высокой степени специфическом положении. Взаимодействие протеазы с пептидным субстратом может охватывать от одного до десяти аминокислотных остатков пептидного субстрата. В случае крупных белковых субстратов взаимодействовать с протеазами может даже большее число остатков субстрата. Однако это, вероятно, приводит к менее специфическим взаимодействиям с остатками протеазы, находящимися за пределами связывающего кармана активного центра. В основном, специфическое распознавание ограничивается линейным пептидом, который связывается в активном сайте протеазы.In addition to the catalytic mechanism of action of proteases, another important aspect of proteolytic enzymes is the specificity of proteases. The specificity of the protease indicates specific protease substrates, which, in all probability, this protease hydrolyzes. Twenty natural amino acids provide great opportunities for the construction of peptides. For example, using twenty amino acids, approximately 400 dipeptides and 800 different tripeptides and the like can be constructed. With the use of longer peptides, the number of possible constructs becomes almost unlimited. Some proteases hydrolyze only specific sequences in a highly specific position. The interaction of the protease with the peptide substrate may include from one to ten amino acid residues of the peptide substrate. In the case of large protein substrates, even a larger number of substrate residues can interact with proteases. However, this probably leads to less specific interactions with protease residues located outside the binding pocket of the active center. Basically, specific recognition is limited to a linear peptide that binds to the active site of the protease.

Номенклатура для описания взаимодействия субстрата с протеазой была разработана в 1967 году Schechter & Berger (Biochem. Biophys. Res. Com. 1967, 27, 157-162) и в настоящее время широко используется в литературе. Считается, что в этой системе аминокислотные остатки полипептидного субстрата связываются с так называемыми субсайтами в активном сайте. Для удобства эти субсайты на протеазе были обозначены S (для субсайтов), а соответствующие аминокислотные остатки были обозначены Р (для пептида). Аминокислотные остатки с N-концевой стороны от расщепляющейся связи были обозначены Р3, Р2, Р1, а остатки с С-концевой стороны были обозначены P1', P2', P3'. Остатки Р1 или Р1' представляют собой аминокислотные остатки, расположенные возле расщепляющейся связи. Остатки субстрата, расположенные около сайта расщепления, могут быть затем пронумерованы до Р8. Соответствующие субсайты на этой протеазе, которые комплементируют остатки, связывающиеся с субстратом, были пронумерованы S3, S2, S1, S1', S2', S3' и т.п. Предпочтительность субсайтов в сайте связывания с пептидом определяется предпочтением протеазы в расщеплении определенных специфических аминокислотных последовательностей в конкретном месте. Аминокислотная последовательность субстрата должна соответствовать предпочтительности, проявляемой субсайтами. Специфичность по отношению к определенному субстрату явно зависит от аффинности связывания с субстратом и от скорости, при которой эта расщепляемая связь гидролизуется. Поэтому специфичность протеазы к определенному субстрату обычно определяется отношением kcat/Km, которое более известно под термином “константа специфичности”. В этой константе специфичности, kcat означает скорость метаболизма, а Кm означает константу диссоциации.A nomenclature for describing the interaction of a substrate with a protease was developed in 1967 by Schechter & Berger (Biochem. Biophys. Res. Com. 1967, 27, 157-162) and is currently widely used in the literature. It is believed that in this system the amino acid residues of the polypeptide substrate bind to the so-called subsites in the active site. For convenience, these subsites on the protease were designated S (for subsites), and the corresponding amino acid residues were designated P (for peptide). Amino acid residues from the N-terminal side of the cleavage bond were designated P3, P2, P1, and residues from the C-terminal side were designated P1 ', P2', P3 '. Residues P1 or P1 ′ are amino acid residues located near the cleavable bond. Residues of the substrate located near the cleavage site can then be numbered to P8. The corresponding subsites on this protease, which complement the residues that bind to the substrate, were numbered S3, S2, S1, S1 ', S2', S3 ', etc. The preference of subsites at the peptide binding site is determined by the preference of the protease in the cleavage of specific specific amino acid sequences at a particular site. The amino acid sequence of the substrate should be consistent with the preference shown by the sub sites. The specificity with respect to a particular substrate clearly depends on the affinity of binding to the substrate and on the rate at which this cleavable bond hydrolyzes. Therefore, the specificity of the protease to a specific substrate is usually determined by the ratio kcat / Km, which is better known under the term “specificity constant”. In this specificity constant, kcat means metabolic rate, and Km means dissociation constant.

Помимо аминокислотных остатков, участвующих в катализе и связывании, протеазы содержат множество других основных аминокислотных остатков. Некоторые остатки имеют важное значение для укладки, некоторые остатки поддерживают всю трехмерную структуру протеазы, некоторые остатки могут участвовать в регуляции протеолитической активности, а некоторые остатки могут нацеливать протеазу на конкретный участок. Многие протеазы содержат, за пределами активного сайта, один или более сайтов связывания с ионами металлов. Эти ионы металлов, в большинстве случаев, играют определенную роль в стабилизации структуры. Кроме того, секретированные эукариотические микробные протеазы могут быть в высокой степени гликозилированы. При этом может происходить как N-, так и О-связанное гликозилирование. Гликозилирование может способствовать укладке белка, может повышать растворимость, а также предотвращать агрегацию и, таким образом, стабилизировать зрелый белок. Кроме того, степень гликозилирования может влиять на секрецию, а также на связывание с водой под действием белка.In addition to amino acid residues involved in catalysis and binding, proteases contain many other basic amino acid residues. Some residues are important for folding, some residues support the entire three-dimensional structure of the protease, some residues can be involved in the regulation of proteolytic activity, and some residues can target the protease to a specific site. Many proteases contain, outside the active site, one or more metal ion binding sites. These metal ions, in most cases, play a role in stabilizing the structure. In addition, secreted eukaryotic microbial proteases can be highly glycosylated. In this case, both N- and O-linked glycosylation can occur. Glycosylation can promote protein folding, increase solubility, and also prevent aggregation and thus stabilize mature protein. In addition, the degree of glycosylation can affect the secretion, as well as the binding to water under the action of protein.

Регуляция протеолитической активностиRegulation of proteolytic activity

Во избежание нежелательного протеолитического расщепления большое число протеаз подвергается интенсивной регуляции протеолитической активности. До определенной степени эта регуляция происходит на транскрипционном уровне. Так, например, в грибах транскрипция генов секретированной протеазы очевидно является чувствительной к внешним углеродным и азотным источникам, тогда как гены, кодирующие внутриклеточные протеазы, не являются чувствительными к таким источникам. Грибы чувствительны к внеклеточному рН, и некоторые гены регулируются рН. В этом процессе транскрипционные регуляторные белки играют решающую роль. Протеолитический процессинг таких регуляторных белков часто служит “переключателем”, который либо “включает”, либо “отключает” регуляторные белки.In order to avoid undesirable proteolytic cleavage, a large number of proteases undergo intensive regulation of proteolytic activity. To a certain extent, this regulation occurs at the transcriptional level. For example, in fungi, transcription of secreted protease genes is obviously sensitive to external carbon and nitrogen sources, while genes encoding intracellular proteases are not sensitive to such sources. Fungi are sensitive to extracellular pH, and some genes are regulated by pH. In this process, transcriptional regulatory proteins play a crucial role. The proteolytic processing of such regulatory proteins often serves as a “switch” that either “turns on” or “turns off” regulatory proteins.

Протеазы подвергаются внутримолекулярной, а также межмолекулярной регуляции. Это означает, что некоторые аминокислоты в молекуле протеолитического фермента играют главную роль в такой регуляции. Протеазы обычно синтезируются в виде более крупных предшественников, известных как зимогены, которые являются каталитически неактивными. Обычно удлинение пептидной цепи, которое делает протеазу-предшественника неактивной, локализуется у аминоконца данной протеазы. Этот предшественник больше известен как про-белок. Поскольку многие протеазы, процессированные таким способом, секретируются из клеток, то они, кроме того, содержат сигнальную последовательность (пре-последовательность) для того, чтобы полноразмерный предшественник синтезировался как пре-про-белок. Помимо того, что такая протеаза является неактивной, этот про-пептид часто играет важную роль в опосредовании укладки продукта. Примерами протеаз являются сериновые протеазы (альфалитическая протеаза, субтилизин, аквализин, прогормон-конвертаза), тиоловые протеазы (катепсин L и крузиан), аспарагиновая протеаза (протеиназа А и катепсин D) и металлопротеазы. Кроме того, про-пептид может играть определенную роль в клеточном транспорте либо отдельно, либо в сочетании с сигнальными пептидами. Он может облегчать взаимодействие с клеточными шаперонами, либо он может облегчать транспорт через мембрану. Размер удлиняющего участка в пре-про-белке-предшественнике может значительно варьироваться, от короткого пептидного фрагмента до полипептида, и этот участок может существовать в виде автономной единицы укладки. В частности, как наблюдается в большинстве случаев, эти более крупные удлиняющие участки являются сильными ингибиторами протеазы даже после отщепления от протеазы. Наблюдалось, что даже после отщепления такие про-пептиды могут способствовать соответствующей укладке протеазы. Можно предположить, что такие про-пептиды действуют как молекулярные шапероны и отдельная или совокупная ко-экспрессия таких про-пептидов может оказаться предпочтительной для продуцирования протеазы.Proteases undergo intramolecular as well as intermolecular regulation. This means that some amino acids in the molecule of the proteolytic enzyme play a major role in such regulation. Proteases are usually synthesized as larger precursors known as zymogens, which are catalytically inactive. Typically, an extension of the peptide chain that makes the precursor protease inactive is localized at the amino terminus of the protease. This precursor is better known as pro-protein. Since many proteases processed in this way are secreted from the cells, they also contain a signal sequence (pre-sequence) so that the full-sized precursor is synthesized as a pre-pro-protein. Besides the fact that such a protease is inactive, this pro-peptide often plays an important role in mediating product folding. Examples of proteases are serine proteases (alpha-lytic protease, subtilisin, aqualysine, prohormone convertase), thiol proteases (cathepsin L and cruzian), aspartic protease (proteinase A and cathepsin D), and metalloproteases. In addition, the pro-peptide can play a role in cell transport, either alone or in combination with signal peptides. It can facilitate interaction with cellular chaperones, or it can facilitate transport through the membrane. The size of the extension region in the pre-pro-protein precursor can vary significantly, from a short peptide fragment to a polypeptide, and this region can exist as an autonomous stacking unit. In particular, as is observed in most cases, these larger extension sites are strong protease inhibitors even after cleavage from the protease. It has been observed that even after cleavage, such pro-peptides can contribute to the corresponding folding of the protease. It can be assumed that such pro-peptides act as molecular chaperones and the separate or combined co-expression of such pro-peptides may be preferable for protease production.

В уровнях регуляции протеаз, которые секретируются в среду, и протеаз, которые остаются внутри клетки, имеется значительное различие. Обычно, после активации, протеазы, секретируемые в среду, больше не подвергаются регуляции, а поэтому они имеют относительно простую молекулярную структуру, состоящую из одного глобулярного модуля. Внутриклеточные протеазы должны подвергаться непрерывной регуляции во избежание повреждения клеток. В отличие от зимогенов секретируемых протеаз, в более сложных регуляторных протеазах, между сигнальной последовательностью и доменом активации зимогена протеолитического модуля могут быть введены очень крупные полипептидные сегменты. Исследование структуры и функции указывает на то, что такие непротеазные части могут участвовать во взаимодействиях с макроскопическими структурами, мембранами, кофакторами, субстратами, эффекторами, ингибиторами и ионами, которые регулируют активность и активацию протеолитического(их) модуля(ей) или его (их) зимогена(ов). Такие непротеолитические модули значительно варьируются по своим размерам и структурам. Многие из этих модулей могут существовать независимо от протеолитического модуля. Поэтому можно считать, что такие модули не зависят от структурных и функциональных единиц, которые являются автономными в отношении укладки. Ценность такой модульной организации заключается в том, что приобретение новых модулей может наделять протеазу-реципиента новой специфичностью связывания и может приводить к резкому изменению ее активности, регуляции и нацеливания. Принцип модульной организации протеолитических ферментов может быть также использован в методах молекулярной биологии для обеспечения новых взаимодействий, регуляции, специфичности и/или нацеливания путем “перетасовки” модулей. Хотя, в основном, такие дополнительные модули присутствуют как N- или С-концевые удлинения, однако наблюдались также крупные вставки во внешних петлях каталитического домена. Очевидно, что в этом случае также главная укладка протеазы представляет основную топологию для образования функциональной протеолитической молекулы и что эта вставка может рассматриваться как субструктура, уложенная на поверхности протеолитического модуля.There is a significant difference in the levels of regulation of proteases that are secreted into the environment and proteases that remain inside the cell. Usually, after activation, the proteases secreted into the medium no longer undergo regulation, and therefore they have a relatively simple molecular structure consisting of one globular module. Intracellular proteases must undergo continuous regulation to avoid cell damage. Unlike secreted protease zymogens, in more complex regulatory proteases, very large polypeptide segments can be introduced between the signal sequence and the zymogen activation domain of the proteolytic module. A study of the structure and function indicates that such non-protease parts can participate in interactions with macroscopic structures, membranes, cofactors, substrates, effectors, inhibitors and ions that regulate the activity and activation of the proteolytic module (s) or him (them) zymogen (s). Such non-proteolytic modules vary significantly in size and structure. Many of these modules can exist independently of the proteolytic module. Therefore, we can assume that such modules are independent of structural and functional units that are autonomous with respect to styling. The value of such a modular organization is that the acquisition of new modules can give the recipient protease a new binding specificity and can lead to a sharp change in its activity, regulation, and targeting. The principle of modular organization of proteolytic enzymes can also be used in molecular biology methods to provide new interactions, regulation, specificity and / or targeting by “shuffling” the modules. Although, basically, such additional modules are present as N- or C-terminal extensions, however, large inserts were also observed in the outer loops of the catalytic domain. It is obvious that in this case also the main protease folding represents the main topology for the formation of a functional proteolytic molecule and that this insert can be considered as a substructure laid on the surface of the proteolytic module.

Молекулярная структураMolecular structure

В принципе, главной темой обсуждения является модульная организация более крупных природных белков. В частности, в более крупных мультимодульных каркасах типичные протеолитические модули имеют размеры в среднем от 100 до 400 аминокислот. Это соответствует среднему размеру большинства глобулярных протеолитических ферментов, которые секретируются в среду. Как обсуждалось выше, полипептидными модулями являются полипептидные фрагменты, которые могут быть уложены и могут функционировать как независимые молекулы. Другим названием таких модулей является “домены”. Однако термин “домен” используется в более широком контексте, чем модуль. Используемый здесь термин “домен” обычно означает часть полипептидной цепи, которая имеет типичную топологию укладки в трехмерной структуре. В белке домены взаимодействуют на различных уровнях, но менее интенсивно, чем структурные элементы внутри доменов. В литературе также используются и другие термины, такие как субдомен и единица укладки. Фактически наблюдалось, что многие белки, которые имеют одни и те же конкретные функциональные группы, могут иметь одинаковые домены. Такие домены могут распознаваться по их первичной структуре, которая может иметь последовательности определенного типа, являющиеся характерными для данного домена. Типичными примерами являются мононуклеотид-связывающая складка; домены, связывающиеся с целлюлозой; мотив связывания ДНК “спираль-виток-спираль”; домены “цинковые пальцы”; ЕF-плечи; мембранные якори. Термин “модули” означает домены, которые, как предполагается, способны к автономной укладке и функции. Специалисту известны способы идентификации конкретных доменов в первичной структуре с использованием общедоступных компьютерных программ для указанной структуры и гомологичных последовательностей, происходящих от других организмов или видов.In principle, the main topic of discussion is the modular organization of larger natural proteins. In particular, in larger multimodular frameworks, typical proteolytic modules have an average size of 100 to 400 amino acids. This corresponds to the average size of most globular proteolytic enzymes that are secreted into the medium. As discussed above, polypeptide modules are polypeptide fragments that can be stacked and can function as independent molecules. Another name for such modules is “domains”. However, the term “domain” is used in a broader context than a module. As used herein, the term “domain” generally means a portion of a polypeptide chain that has a typical folding topology in a three-dimensional structure. In a protein, domains interact at various levels, but less intensively than structural elements within domains. Other terms are also used in the literature, such as a subdomain and a stacking unit. In fact, it has been observed that many proteins that have the same specific functional groups can have the same domains. Such domains can be recognized by their primary structure, which may have sequences of a certain type that are characteristic of a given domain. Typical examples are a mononucleotide binding fold; cellulose binding domains; DNA binding spiral-coil motif; zinc finger domains; EF shoulders; membrane anchors. The term “modules” means domains that are assumed to be capable of autonomous stacking and function. The specialist knows methods for identifying specific domains in the primary structure using generally available computer programs for the specified structure and homologous sequences originating from other organisms or species.

Хотя мультимодульные или мультидоменные белки могут представлять собой цепочку типа “нитки бус”, однако наблюдалась и значительно более сложная архитектура. В случае если на одной и той же полипептидной цепи присутствуют различные “бусинки”, то эти “бусинки” обычно называются модулями или доменами. Если “бусинки” не присутствуют на одной и той же полипептидной цепи, но образуют упорядоченную структуру посредством нековалентных взаимодействий, то в этом случае используют термин “субъединица”. Субъединицы могут транскрибироваться одним и тем же геном или различными генами. После транскрипции мультимодульный белок может подвергаться протеолитическому процессингу, приводящему к образованию множества субъединиц. Отдельные субъединицы могут состоять из множества доменов. В основном, более мелкие глобулярные белки, содержащие 100-300 аминокислот, обычно состоят только из одного домена.Although multimodular or multidomain proteins can be a string of beads, a much more complex architecture was observed. If different “beads” are present on the same polypeptide chain, then these “beads” are usually called modules or domains. If the “beads” are not present on the same polypeptide chain, but form an ordered structure through non-covalent interactions, then the term “subunit” is used. Subunits can be transcribed by the same gene or different genes. After transcription, a multimodular protein can undergo proteolytic processing, resulting in the formation of multiple subunits. Individual subunits may consist of multiple domains. Basically, smaller globular proteins containing 100-300 amino acids, usually consist of only one domain.

Молекулярная классификация протеолитических ферментовMolecular classification of proteolytic enzymes

В основном, протеазы классифицируют по их молекулярным свойствам или по их функциональным свойствам. Молекулярная классификация основана на первичной структуре протеазы. Первичная структура белка представляет его аминокислотную последовательность, которая может происходить от нуклеотидной последовательности соответствующего гена. Интенсивные исследования, касающиеся сходства первичных структур, могут привести к выявлению сходства каталитического механизма и других свойств, которые могут даже относиться к функциональным свойствам. Используемый здесь термин “семейство” означает группу протеаз, которые обнаруживают эволюционное родство, устанавливаемое исходя из сходства их первичных структур. Очевидно, что члены такого семейства произошли от одного и того же предшественника, но затем подверглись дивергенции в процессе эволюции. Кроме того, внутри семейства эти протеазы подразделяются на подгруппы по своим первичным структурам, которые были установлены путем более детального уточнения их последовательности, исходя из результатов сравнения подсемейств. Классификация по трехмерной укладке протеаз может включать вторичную структуру, третичную структуру и четвертичную структуру. В общих чертах, классификация по вторичной структуре ограничивается содержанием и приблизительной ориентацией элементов вторичной структуры. Сходство третичных структур позволяет идентифицировать суперсемейства или кланы. Суперсемейство или клан представляет собой группу семейств, которые, очевидно, имеют общего “предка”, поскольку они обнаруживают аналогичную 3-мерную укладку. В основном, трехмерная структура является более консервативной, чем первичная структура. Следовательно, сходство первичной структуры не всегда отражает аналогичные функциональные свойства. Действительно, функциональные свойства могут претерпевать значительные изменения, что может приводить к появлению новых представляющих интерес свойств. В настоящее время четвертичная структура не используется для классификации различных протеаз. Это может быть обусловлено некоторым смещением структурных баз данных в сторону простых глобулярных протеаз. Многие протеолитические системы, которые подвергаются активации, регуляции или сложным каскадам реакций, вероятно, состоят из множества доменов или субъединиц. Общие тенденции структурной организации таких протеазных систем могут приводить к новым типам классификации.Basically, proteases are classified by their molecular properties or by their functional properties. Molecular classification is based on the primary structure of the protease. The primary structure of a protein is its amino acid sequence, which may occur from the nucleotide sequence of the corresponding gene. Intensive studies regarding the similarity of primary structures can lead to the identification of similarities of the catalytic mechanism and other properties, which may even relate to functional properties. As used herein, the term “family” means a group of proteases that exhibit evolutionary kinship based on the similarity of their primary structures. Obviously, members of such a family descended from the same predecessor, but then underwent divergence in the process of evolution. In addition, within the family, these proteases are divided into subgroups according to their primary structures, which were established by a more detailed refinement of their sequence based on the results of comparing subfamilies. Three-dimensional folding of proteases may include a secondary structure, a tertiary structure, and a quaternary structure. In general terms, classification according to the secondary structure is limited by the content and approximate orientation of the elements of the secondary structure. The similarity of tertiary structures allows the identification of superfamilies or clans. A superfamily or clan is a group of families that obviously have a common “ancestor” because they exhibit a similar 3-dimensional styling. Basically, a three-dimensional structure is more conservative than the primary structure. Consequently, the similarity of the primary structure does not always reflect similar functional properties. Indeed, functional properties can undergo significant changes, which may lead to the emergence of new properties of interest. Currently, the quaternary structure is not used to classify various proteases. This may be due to some shift of structural databases towards simple globular proteases. Many proteolytic systems that undergo activation, regulation, or complex cascades of reactions are likely to consist of multiple domains or subunits. General trends in the structural organization of such protease systems may lead to new types of classification.

Классификация в соответствии со специфичностьюSpecificity classification

В отсутствие информации о последовательности протеаз они могут быть классифицированы по различным типам их функций. Классификация и названия ферментов в соответствии с реакциями, которые они катализируют, являются главным принципом в номенклатуре ферментов. Такой подход также основан на принципе ЕС-нумерации ферментов (Enzyme Nomenclature 1992 Academic Press, Orlando). Два типа протеаз (ЕС 3.4) могут быть определены в соответствии с номенклатурой ферментов Enzyme Nomenclature 1992, т.е. экзопептидазы (ЕС 3.4.11-19) и эндопептидазы (ЕС 3.4.21-24, 3.4.99). Эндопептидазы расщепляют пептидные связи на внутренних участках пептидной цепи, которые находятся далеко от ее конца. Экзопептидазы отщепляют остатки лишь от концов пептидной цепи. Экзопептидазы, действующие у свободного N-конца, могут высвобождать один аминокислотный остаток, дипептид или трипептид и называются соответственно аминопептидазами (ЕС 3.4.11), дипептидилпептидазами (ЕС 3.4.14) и трипептидилпептидазами (ЕС 3.3.14). Протеазы, запускающие процессинг пептида от карбоксильного конца, приводящий к высвобождению одной аминокислоты, называются карбоксипептидазами (ЕС 3.4.16-18). Пептидил-дипептидазы (ЕС 3.4.15) отщепляют дипептид от карбоксильного конца. Экзо- и эндопептидазы, в целом, представляют собой дипептидазы (ЕС 3.4.13), которые специфически расщепляют только дипептиды в их двух аминокислотных половинах. Омега-пептидазы (ЕС 3.4.19) удаляют концевые остатки, которые являются замещенными, циклическими или присоединены изопептидными связями.In the absence of information on the sequence of proteases, they can be classified according to various types of their functions. The classification and names of enzymes according to the reactions that they catalyze are the main principle in the nomenclature of enzymes. This approach is also based on the principle of EC-enumeration of enzymes (Enzyme Nomenclature 1992 Academic Press, Orlando). Two types of proteases (EC 3.4) can be determined according to the Enzyme Nomenclature 1992 enzyme nomenclature, i.e. exopeptidases (EC 3.4.11-19) and endopeptidases (EC 3.4.21-24, 3.4.99). Endopeptidases cleave peptide bonds in the internal regions of the peptide chain, which are far from its end. Exopeptidases cleave residues only from the ends of the peptide chain. Exopeptidases acting at the free N-terminus can release one amino acid residue, dipeptide or tripeptide and are called aminopeptidases (EC 3.4.11), dipeptidyl peptidases (EC 3.4.14) and tripeptidyl peptidases (EC 3.3.14), respectively. Proteases that trigger peptide processing from the carboxyl end, leading to the release of one amino acid, are called carboxypeptidases (EC 3.4.16-18). Peptidyl dipeptidases (EC 3.4.15) cleave the dipeptide from the carboxyl end. Exo- and endopeptidases, in general, are dipeptidases (EC 3.4.13), which specifically cleave only dipeptides in their two amino acid halves. Omega-peptidases (EC 3.4.19) remove terminal residues that are substituted, cyclic or attached by isopeptide bonds.

Помимо положения, в котором данная протеаза расщепляет пептидную цепь, для каждого типа протеаз возможно и дополнительное разделение в соответствии с природой предпочтительных аминокислотных остатков в субстрате. В основном, протеазы могут быть классифицированы по широкой, средней и узкой специфичности. Некоторые протеазы просто называют по специфическим белкам или полипептидам, которые они гидролизуют, например, кератиназа, коллагеназа, эластаза. Узкая специфичность может ограничиваться одной конкретной аминокислотой или одной конкретной последовательностью, которая может быть удалена или расщеплена, соответственно. Если протеаза обнаруживает особое предпочтение одной аминокислоте в Р1- или Р1'-положении, то название этой аминокислоты может быть ее определителем. Так, например, пролиламинопептидаза удаляет пролин из аминоконца пептида (пролин представляет собой остаток Р1). Х-Pro или пролин используются в том случае, если расщепляется связь на боковой иминоцепи этого пролина (пролин представляет собой остаток Р1'), например, пролинкарбоксипептидаза удаляет пролин у карбоксиконца. Пролилэндопептидаза (или Pro-Х) расщепляет в положении позади пролина, а пролинэндопептидаза (Х-Pro) расщепляет в положении впереди пролина. Аминокислотный остаток, находящийся перед расщепляемой пептидной связью, означает аминокислотный остаток, который вводит карбоксильную группу в пептидную связь. Аминокислотный остаток, находящийся позади расщепляемой пептидной связи, означает аминокислотный остаток, который вводит аминогруппу в пептидную связь. Согласно общепринятому соглашению, аминокислотная цепь простирается от аминоконца (начало) до карбоксиконца (конец), и в соответствии с этим осуществляют нумерацию аминокислот. Эндопротеазы могут также оказывать явное предпочтение конкретной аминокислоте в положении Р1 или Р1', например, глицилэндопептидаза, пептидиллизинэндопептидаза, глутамилэндопептидаза. Кроме того, протеазы могут оказывать предпочтение определенной группе аминокислот, которые обладают некоторым сходством. Такая группа предпочитаемых аминокислот может включать гидрофобные аминокислоты, только объемные гидрофобные аминокислоты, небольшие гидрофобные аминокислоты или только небольшие аминокислоты, крупные положительно заряженные аминокислоты и т.п. Помимо предпочтения к остаткам Р1 и Р1', может также наблюдаться особая или исключительная предпочтительность к остаткам, предпочитаемым другими субсайтами на данной протеазе. Такая множественная предпочтительность может приводить к тому, что протеазы будут в высокой степени специфичными только к последовательностям, которые одновременно удовлетворяют множеству требований к связыванию. Вообще говоря, следует отметить, что протеазы являются скорее неспецифическими ферментами. Даже очень специфическая протеаза может расщеплять пептиды, которые не являются объектом обычно наблюдаемого предпочтения протеазы. Кроме того, следует отметить, что на предпочтения протеаз могут влиять окружающие условия, такие как рН, температура, ионная сила, активность воды, присутствие растворителей, присутствие конкурирующих субстратов или ингибиторов. Окружающие условия могут влиять не только на протеазу, но и также на путь представления белкового субстрата протеазе.In addition to the position in which this protease cleaves the peptide chain, an additional separation is possible for each type of protease in accordance with the nature of the preferred amino acid residues in the substrate. Basically, proteases can be classified by broad, medium and narrow specificity. Some proteases are simply named for specific proteins or polypeptides that they hydrolyze, for example, keratinase, collagenase, elastase. Narrow specificity may be limited to one specific amino acid or one specific sequence, which can be removed or cleaved, respectively. If the protease exhibits a particular preference for one amino acid at the P1 or P1'-position, then the name of this amino acid may be its identifier. So, for example, prolylamine peptidase removes proline from the amino terminus of the peptide (proline is residue P1). X-Pro or proline is used if a bond is cleaved on the side imino chain of this proline (the proline is the P1 ′ residue), for example, proline carboxypeptidase removes proline from the carboxy terminus. Prolyl endopeptidase (or Pro-X) cleaves in the position behind the proline, and proline endopeptidase (X-Pro) cleaves in the position in front of the proline. An amino acid residue in front of a cleavable peptide bond means an amino acid residue that introduces a carboxyl group into the peptide bond. An amino acid residue located behind a cleaved peptide bond means an amino acid residue that introduces an amino group into the peptide bond. According to the generally accepted agreement, the amino acid chain extends from the amino terminus (beginning) to the carboxy terminus (end), and amino acids are numbered in accordance with this. Endoproteases may also have a clear preference for a particular amino acid at the P1 or P1 ′ position, for example, glycyl endopeptidase, peptidyl lysine endopeptidase, glutamyl endopeptidase. In addition, proteases may favor a specific group of amino acids that share some similarities. Such a group of preferred amino acids may include hydrophobic amino acids, only bulk hydrophobic amino acids, small hydrophobic amino acids or only small amino acids, large positively charged amino acids, and the like. In addition to the preference for residues P1 and P1 ', there may also be a particular or exceptional preference for residues preferred by other subsites on this protease. Such multiple preferences may result in proteases being highly specific only to sequences that simultaneously satisfy multiple binding requirements. In general, it should be noted that proteases are more likely non-specific enzymes. Even a very specific protease can cleave peptides that are not the subject of a commonly observed protease preference. In addition, it should be noted that protease preferences may be influenced by environmental conditions such as pH, temperature, ionic strength, water activity, the presence of solvents, the presence of competing substrates or inhibitors. Environmental conditions can affect not only the protease, but also the way the protein substrate is represented by the protease.

Классификация по каталитическому механизмуCatalytic classification

Протеазы могут быть классифицированы на основе их каталитических механизмов. Следует отметить, что для каждого каталитического механизма вышеуказанная классификация протеаз, основанная на их специфичности, приводит к последующему подразделению протеаз по механизму их действия. Известны четыре основных класса протеаз, которые были названы по их главным функциональным группам в активном сайте, а именно сериновые протеазы (ЕС 3.4.21 эндопептидаза, ЕС 3.4.16 карбоксипептидаза), тиоловые или цистеиновые протеазы (ЕС 3.4.22 эндопептидаза, ЕС 3.4.18 карбоксипептидаза), карбоксильная или аспарагиновая протеазы (ЕС 3.4.23 эндопептидаза) и металлопротеаза (ЕС 3.4.24 эндопептидаза, ЕС 3.4.18 карбоксипептидаза). Для членов каждого каталитического типа протеазы имеются характерные ингибиторы. Эти небольшие ингибиторы обратимо модифицируют аминокислотный остаток активного сайта протеазы. Так, например, сериновая протеаза инактивируется фенилметансульфонилфторидом (PMSF) и диизопропилфторфосфатом (DFP), которая реагирует с активным серином, тогда как хлорметилкетоновые производные реагируют с гистидином каталитической триады. Фосфорамидон и 1,10-фенантролин обычно ингибируют металлопротеазы. Ингибирование пепстатином обычно указывает на аспарагиновую протеазу. Е64 специфически ингибирует тиоловую протеазу. Амастатин и бестатин ингибируют различные аминопептидазы. При этом наблюдаются значительные различия в восприимчивости протеаз к ингибиторам, даже внутри одного каталитического класса. До некоторой степени это может быть связано со специфичностью протеазы. В случае, когда архитектура сайта связывания препятствует механизму, в соответствии с которым ингибитор воздействует на каталитический сайт, то такая протеаза “ускользает” от ингибирования, и идентификация по типу механизма ингибирования не может быть осуществлена. Так, например, химостатин является сильным ингибитором сериновой протеазы со специфичностью, подобной специфичности химотрипсина. Эластатинал ингибирует эластазоподобные сериновые протеазы и не реагирует с трипсином или химотрипсином; 4-амидо-PMSF (АРМSF) ингибирует только сериновые протеазы со специфичностью, подобной трипсину. Широкое обсуждение использования ингибиторов в классификации протеаз приводится в работах Barret and Salvesen, Proteinase Inhibitors, Elsevier Amstardam, 1986; Bond and Beynon (eds), Proteolytic Enzymes, A Practical Approach, IRL Press, Oxford, 1989; Methods in Enzymology, eds E.J.Barret, volume 244, 1994 and volume 248, 1995; E.Shaw, Cysteinyl proteinases and their selective inactivation, Adv Enzymol. 63:271-347 (1990).Proteases can be classified based on their catalytic mechanisms. It should be noted that for each catalytic mechanism, the above classification of proteases, based on their specificity, leads to the subsequent division of proteases according to their mechanism of action. Four main classes of proteases are known, which were named according to their main functional groups in the active site, namely serine proteases (EC 3.4.21 endopeptidase, EC 3.4.16 carboxypeptidase), thiol or cysteine proteases (EC 3.4.22 endopeptidase, EC 3.4. 18 carboxypeptidase), carboxylic or aspartic protease (EC 3.4.23 endopeptidase) and metalloprotease (EC 3.4.24 endopeptidase, EC 3.4.18 carboxypeptidase). For the members of each catalytic type of protease, there are characteristic inhibitors. These small inhibitors reversibly modify the amino acid residue of the active site of the protease. For example, the serine protease is inactivated by phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) and diisopropyl fluorophosphate (DFP), which reacts with active serine, while the chloromethyl ketone derivatives react with the histidine of the catalytic triad. Phosphoramidone and 1,10-phenanthroline usually inhibit metalloproteases. Pepstatin inhibition usually indicates an aspartic protease. E64 specifically inhibits thiol protease. Amastatin and bestatin inhibit various aminopeptidases. In this case, there are significant differences in the susceptibility of proteases to inhibitors, even within the same catalytic class. To some extent, this may be due to the specificity of the protease. In the case where the architecture of the binding site interferes with the mechanism according to which the inhibitor acts on the catalytic site, such a protease “escapes” the inhibition, and identification by the type of inhibition mechanism cannot be carried out. For example, chymostatin is a potent serine protease inhibitor with a specificity similar to that of chymotrypsin. Elastatin inhibits elastase-like serine proteases and does not react with trypsin or chymotrypsin; 4-amido-PMSF (APMSF) inhibits only serine proteases with trypsin-like specificity. A wide discussion of the use of inhibitors in the classification of proteases is given in Barret and Salvesen, Proteinase Inhibitors, Elsevier Amstardam, 1986; Bond and Beynon (eds), Proteolytic Enzymes, A Practical Approach, IRL Press, Oxford, 1989; Methods in Enzymology, eds EJBarret, volume 244, 1994 and volume 248, 1995; E. Shaw, Cysteinyl proteinases and their selective inactivation, Adv Enzymol. 63: 271-347 (1990).

Классификация по оптимальным условиям функционированияClassification by optimal operating conditions

Каталитический механизм действия протеаз и требования к их конформационной целостности определяют, главным образом, условия, при которых могут быть использованы данные протеазы. Установление оптимальных условий применения протеазы является главной задачей. Часто условия, при которых протеазы должны функционировать, не являются оптимальными, и необходимо найти компромисс между идеальными условиями для данного конкретного применения и условиями, которые должны быть наиболее подходящими для данной протеазы. Помимо конкретных свойств протеазы, следует также учесть, что презентация белковых субстратов зависит от условий, и, по существу, она также определяет условия, которые являются наиболее эффективными для протеолиза. Параметрами фермента, подходящего для его использования, являются, например, зависимость от рН, зависимость от температуры, чувствительность к ионам металла или зависимость от ионов металла, ионная сила, концентрация соли и совместимость с растворителем. Другим наиболее важным фактором является специфическая активность протеазы. Чем большую специфическую активность имеет данный фермент, тем меньше он нуждается в специфической конверсии. Чем ниже требования к ферменту, тем ниже его стоимость и ниже уровни белковых примесей.The catalytic mechanism of action of proteases and the requirements for their conformational integrity mainly determine the conditions under which these proteases can be used. Establishing optimal conditions for the use of protease is the main task. Often the conditions under which the proteases must function are not optimal, and a compromise must be found between the ideal conditions for a given particular application and the conditions that should be most suitable for a given protease. In addition to the specific properties of the protease, it should also be noted that the presentation of protein substrates depends on the conditions, and, in essence, it also determines the conditions that are most effective for proteolysis. The parameters of an enzyme suitable for its use are, for example, pH dependence, temperature dependence, sensitivity to metal ions or dependence on metal ions, ionic strength, salt concentration and solvent compatibility. Another most important factor is the specific activity of the protease. The greater the specific activity of a given enzyme, the less it needs a specific conversion. The lower the requirements for the enzyme, the lower its cost and lower levels of protein impurities.

рН является главным параметром, который определяет функционирование протеазы, используемой в определенных целях. Поэтому зависимость от рН является важным параметром для группы протеаз. Основными группами, на которые обычно делят протеазы, являются кислотные протеазы, нейтральные протеазы, щелочные протеазы и в высокой степени щелочные протеазы. Оптимальный рН соответствует протеолитическому механизму лишь до определенной степени, например, в большинстве случаев аспарагиновая протеаза оптимально действует лишь при кислотном рН; металлопротеазы и тиоловые протеазы оптимально действуют примерно от нейтрального до слабощелочного рН; сериновые протеазы являются активными, главным образом, в щелочной и высокощелочной среде. Для каждого класса протеаз известны исключения. Помимо этого, определенную роль играет активность воды в данной системе. Оптимальный рН протеазы определяется как диапазон рН, при котором данная протеза имеет оптимальную скорость гидролиза для большинства из ее субстратов в конкретной среде и в конкретных условиях. Этот диапазон может быть низким, например в одну рН-единицу, а также достаточно широким, в 3-4 единицы. В основном, оптимальный рН также зависит от природы белкового субстрата. Скорость функционального цикла протеазы, а также ее специфичность могут варьироваться в зависимости от рН. Для некоторых целей может оказаться желательным использовать протеазу при рН, значения которых далеки от оптимальных, например, в том случае, когда необходимо избежать продуцирования менее желательных пептидов. Такими менее желательными пептидами могут быть, например, очень короткие пептиды или пептиды, дающие горький привкус. Кроме того, более узкая специфичность может служить основанием для выбора условий, которые не соответствуют оптимальным условиям в отношении скорости функционального цикла. В зависимости от рН специфичность протеазы может быть узкой, например, она может расщеплять пептидную цепь лишь в одном конкретном положении впереди или позади конкретной аминокислоты, либо она может быть более широкой, например, когда протеаза расщепляет цепь во множестве положений, либо впереди или позади аминокислот множества типов. Действительно, зависимость от рН может служить важным инструментом для регуляции протеолитической активности в определенных целях. В случае, когда рН изменяется в процессе протеолиза, такой протеолиз может прекращаться спонтанно и не требует дополнительной обработки для инактивации протеазы. В некоторых случаях сам протеолиз может быть регулятором изменения рН.pH is the main parameter that determines the functioning of the protease used for certain purposes. Therefore, the dependence on pH is an important parameter for the protease group. The main groups that proteases are usually divided into are acid proteases, neutral proteases, alkaline proteases and highly alkaline proteases. The optimal pH corresponds to the proteolytic mechanism only to a certain extent, for example, in most cases, the aspartic protease optimally acts only at an acidic pH; metalloproteases and thiol proteases optimally act from about neutral to slightly alkaline pH; serine proteases are active mainly in alkaline and alkaline environments. Exceptions are known for each class of proteases. In addition, a certain role is played by the activity of water in this system. The optimal pH of the protease is defined as the pH range over which the prosthesis has the optimal hydrolysis rate for most of its substrates in a particular environment and in specific conditions. This range can be low, for example in one pH unit, and also quite wide, in 3-4 units. Basically, the optimal pH also depends on the nature of the protein substrate. The speed of the protease functional cycle, as well as its specificity, can vary with pH. For some purposes, it may be desirable to use a protease at a pH whose values are far from optimal, for example, when it is necessary to avoid the production of less desirable peptides. Such less desirable peptides can be, for example, very short peptides or peptides giving a bitter aftertaste. In addition, a narrower specificity can serve as the basis for the selection of conditions that do not correspond to optimal conditions with respect to the speed of the functional cycle. Depending on the pH, the specificity of the protease can be narrow, for example, it can split the peptide chain only in one specific position in front of or behind a specific amino acid, or it can be wider, for example, when the protease splits the chain in many positions, either in front or behind amino acids many types. Indeed, pH dependence can serve as an important tool for regulating proteolytic activity for specific purposes. In the case where the pH changes during proteolysis, such proteolysis may cease spontaneously and does not require additional processing to inactivate the protease. In some cases, proteolysis itself can be a regulator of pH changes.

При использовании протеаз очень важным фактором является их технологическая и функциональная стабильность. Поскольку стабильность протезы в значительной степени зависит от рабочей температуры, то этот параметр часто также называют термостабильностью. Вообще говоря, стабильность протеазы указывает на срок сохранения протеолитической активности протеазы в данных конкретных условиях. Такие конкретные условия могут включать условия ферментации, условия во время выделения и последующей обработки фермента, условия хранения, условия приготовления и функционирования фермента или условия его применения. В случае если конкретные условия включают стабильность при повышенных температурах, то такая стабильность, в основном, называется термостабильностью. Помимо общеизвестных причин инактивации фермента, таких как химическая модификация, развертывание молекулы фермента, ее агрегация и т.п., главная проблема заключается в том, что эти ферменты легко подвергаются аутодеградации. Поэтому при использовании протеаз оптимальная температура является важным параметром для группы протеаз. Хотя существуют различные определения, однако, с экономической точки зрения, наиболее часто используемым определением оптимальной температуры является температура, при которой протеаза является наиболее продуктивной для данной цели применения. Продуктивность протеазы зависит как от стабильности, так и от скорости ее функционального цикла. В то время как повышенная температура, в основном, увеличивает скорость цикла, быстрая инактивация приводит к снижению скорости цикла и, в конечном счете, к низкой продуктивности. Конформационная стабильность протеазы в данных условиях процесса будет определять ее максимальную рабочую температуру. Температура, при которой данная протеаза теряет свою активную конформацию, часто рассматривается как точка развертывания или плавления и может быть определена различными методами, например, с помощью ЯМР, спектроскопии кругового дихроизма, дифференциальной сканирующей калориметрии и т.п. Развертывание молекулы протеазы обычно сопровождается резким увеличением скорости ее аутодеградации.When using proteases, their technological and functional stability is a very important factor. Since the stability of the prosthesis is largely dependent on the working temperature, this parameter is often also called thermostability. Generally speaking, protease stability indicates the shelf life of the proteolytic activity of the protease under these specific conditions. Such specific conditions may include fermentation conditions, conditions during isolation and subsequent processing of the enzyme, storage conditions, conditions for preparation and functioning of the enzyme, or conditions for its use. If specific conditions include stability at elevated temperatures, then such stability is mainly called thermal stability. In addition to the well-known causes of inactivation of the enzyme, such as chemical modification, the deployment of the enzyme molecule, its aggregation, etc., the main problem is that these enzymes easily undergo autodegradation. Therefore, when using proteases, the optimal temperature is an important parameter for the protease group. Although there are various definitions, however, from an economic point of view, the most commonly used determination of the optimum temperature is the temperature at which the protease is the most productive for a given application. Protease productivity depends on both stability and the speed of its functional cycle. While elevated temperatures generally increase cycle speed, rapid inactivation leads to a decrease in cycle speed and, ultimately, to low productivity. The conformational stability of the protease under these process conditions will determine its maximum operating temperature. The temperature at which a given protease loses its active conformation is often regarded as a deployment or melting point and can be determined by various methods, for example, by NMR, circular dichroism spectroscopy, differential scanning calorimetry, etc. Deployment of the protease molecule is usually accompanied by a sharp increase in the rate of its autodegradation.

В случаях если требуются низкие температуры, то при выборе протеазы следует ориентироваться на ее высокую внутреннюю активность при низких или умеренных температурах. Поскольку при таких условиях инактивация протеазы происходит относительно медленно, то активность при этих условиях может в значительной степени определять ее продуктивность. В процессах, где активность протеазы требуется только в очень короткий период времени, стабильность протеазы может быть использована для “включения” или “отключения” протеазы. В этом случае вместо в высокой степени термостабильной протеазы может оказаться предпочтительней использовать более лабильную протеазу.In cases where low temperatures are required, then when choosing a protease, one should focus on its high internal activity at low or moderate temperatures. Since under such conditions protease inactivation is relatively slow, activity under these conditions can largely determine its productivity. In processes where protease activity is only required in a very short period of time, protease stability can be used to “enable” or “disable” the protease. In this case, instead of a highly thermostable protease, it may be preferable to use a more labile protease.

Другими параметрами окружающей среды, которые могут играть определенную роль в выборе подходящей протеазы, может быть ее чувствительность к солям. Совместимость с ионами металлов, которые часто присутствуют в низких концентрациях в различных природных веществах, может оказаться решающим фактором для некоторых применений. Что касается металлопротеаз, то некоторые ионы могут заменять каталитический ион металла и снижать или даже полностью подавлять активность протеазы. При некоторых применениях, для предотвращения утечки ионов металла, координированных с протеазой, необходимо добавить эти ионы металлов. Хорошо известно, что для поддержания стабильности фермента и сохранения срока его действия необходимо добавлять ионы кальция в целях предупреждения диссоциации кальция, связанного с белком.Other environmental parameters that may play a role in the selection of a suitable protease may be its sensitivity to salts. Compatibility with metal ions, which are often present in low concentrations in various natural substances, may be a decisive factor for some applications. As for metalloproteases, some ions can replace the catalytic metal ion and reduce or even completely inhibit protease activity. In some applications, to prevent leakage of metal ions coordinated with the protease, it is necessary to add these metal ions. It is well known that in order to maintain the stability of the enzyme and maintain its validity, it is necessary to add calcium ions in order to prevent the dissociation of calcium associated with the protein.

Большинство микроорганизмов обнаруживают определенную толерантность и адаптируются к изменениям условий окружающей среды. Следовательно, как было показано исходя из протеолитического спектра такого микроорганизма, он способен вырабатывать, по крайней мере, аналогичную толерантность. Такой протеолитический спектр может покрываться многими протеазами, которые в совокупности закрывают “окно” спектра, либо он только может покрываться несколькими протеазами широкого спектра. Если принять во внимание весь протеолитический спектр микроорганизма, то важное значение может иметь локализация.Most microorganisms exhibit a certain tolerance and adapt to changes in environmental conditions. Therefore, as was shown on the basis of the proteolytic spectrum of such a microorganism, it is capable of producing at least a similar tolerance. Such a proteolytic spectrum can be covered by many proteases, which together cover the “window” of the spectrum, or it can only be covered by several broad-spectrum proteases. If we take into account the entire proteolytic spectrum of the microorganism, then localization can be important.

Клеточная локализация и характеризация протеолитического процессинга и деградацииCellular localization and characterization of proteolytic processing and degradation

С точки зрения промышленного применения, протеазы, которые экскретируются из клетки, имеют конкретные преимущества в отношении крупномасштабной продуктивности и толерантности к стрессам, поскольку они являются жизнеспособными в отсутствие клеточной защиты. Большая группа клеточных протеаз может быть, кроме того, подразделена на растворимые и мембрано-ассоциированные протеазы. Группа мембрано-ассоциированных протеаз может включать протеазы, ассоциированные с мембраной как с внутренней, так и с внешней стороны. Внутриклеточные растворимые протеазы могут быть, кроме того, подразделены в соответствии со специфическими компартментами клетки, в которых они присутствуют. Поскольку клетка, до некоторой степени, защищает протеазы от воздействия внешней среды и поскольку клетка регулирует имеющиеся в ней условия, то внутриклеточная протеаза может оказаться более чувствительной к значительным изменениям условий окружающей среды, и, в этом случае, оптимальные параметры могут лучше коррелировать со специфическими условиями внутри клетки. Знание условий клеточного компартмента, в котором присутствует данная протеаза, может указывать на ее предпочтительность. Если внеклеточная протеаза, в основном, не требует какой-либо регуляции сразу после ее экскрекции из клетки, то внутриклеточные протеазы часто подвергаются более тонкому контролю и регуляции.From the point of view of industrial applications, proteases that are excreted from the cell have particular advantages in terms of large-scale productivity and stress tolerance, since they are viable in the absence of cellular protection. A large group of cellular proteases can also be subdivided into soluble and membrane-associated proteases. The group of membrane-associated proteases may include proteases associated with the membrane from both the inside and the outside. Intracellular soluble proteases can also be subdivided according to the specific compartments of the cells in which they are present. Since the cell, to some extent, protects the proteases from the external environment and since the cell regulates the conditions in it, the intracellular protease may be more sensitive to significant changes in environmental conditions, and, in this case, the optimal parameters can better correlate with specific conditions inside the cell. Knowledge of the conditions of the cell compartment in which this protease is present may indicate its preference. If the extracellular protease, basically, does not require any regulation immediately after its excretion from the cell, then intracellular proteases are often subjected to finer control and regulation.

Что касается функции конкретной протеазы, то ее локализация часто имеет очень важное значение, так, например, большое число вакуолярных и периплазматических протеаз участвует в разложении белка, тогда как мембрано-ассоциированные протеазы играют важную роль в процессинге белка (Suarez Rendueles & Wolf, 1988).Regarding the function of a particular protease, its localization is often very important, for example, a large number of vacuolar and periplasmic proteases are involved in protein degradation, while membrane-associated proteases play an important role in protein processing (Suarez Rendueles & Wolf, 1988) .

Полный обзор биологических свойств и эволюции протеаз был опубликован в работе van den Homberg: Thesis Landbouwuniversitet Wageningen: An analysis of proteolytic system in Aspergillus in order to improve protein production ISBN 90-5485-545-2, которая вводится в настоящее описание посредством ссылки.A complete review of the biological properties and evolution of proteases was published in van den Homberg: Thesis Landbouwuniversitet Wageningen: An analysis of proteolytic system in Aspergillus in order to improve protein production ISBN 90-5485-545-2, which is incorporated herein by reference.

Проблемы, связанные с использованием протеазProtease Use Concerns

Важной причиной интереса, проявляемого к микробным протеазам, являются проблемы, связанные с экспрессией протеаз в некоторых экспрессирующих хозяевах, используемых в отрасли промышленности, ориентированной на биологические процессы. В последние годы, в связи с возрастанием применения гетерологичных хозяев в целях продуцирования белков методами рекомбинантных ДНК, возникли определенные проблемы, поскольку, как оказалось, гетерологичные белки более подвержены протеолизу (Archer et al., 1992; van den Homberg et al., 1996b).An important reason for the interest in microbial proteases is the problems associated with the expression of proteases in some expression hosts used in the biological process industry. In recent years, due to the increasing use of heterologous hosts for the production of proteins by recombinant DNA methods, certain problems have arisen, since heterologous proteins have been shown to be more prone to proteolysis (Archer et al., 1992; van den Homberg et al., 1996b) .

Что касается применения S. cerevisiae, то еще в восьмидесятые годы возникли проблемы и трудности, связанные с использованием некоторых протеаз, а поэтому для решения этой проблемы был разработан способ, предусматривающий дизрупцию целевого гена-мишени. Во время секреции белок подвергается нескольким протеолитическим активностям, действующим на данном секреторном пути. Кроме того, у прототрофного микроорганизма, такого как Aspergillus, секретированный белок может подвергаться нескольким внеклеточным протеолитическим активностям.Regarding the use of S. cerevisiae , back in the eighties there were problems and difficulties associated with the use of certain proteases, and therefore, to solve this problem, a method was developed that provided for the disruption of the target target gene. During secretion, the protein undergoes several proteolytic activities that act on this secretory pathway. In addition, in a prototrophic microorganism such as Aspergillus , a secreted protein may undergo several extracellular proteolytic activities.

Проблема деградации гетерологически экспрессированных белков в Aspergillus хорошо освещена в литературе (van den Hombergh: Thesis Landbouwuniversitet Wageningen: An analysis of the proteolitic system in Aspergillus in order to improve protein production ISBN 90-5485-545-2), и сообщалось, что такая деградация наблюдалась при экспрессии коровьего прохимозина, человеческого интерферона α-2-tHA, GМCSF, IL6, лактоферрина, лизоцима куриного яичного белка, свиного рIА2, пектин-лиазы В A. niger, энтеротоксина В и β-глюкоронидазы E.coli и пектат-лиазы 3 Erwinia carobotovora.The degradation of heterologously expressed proteins in Aspergillus is well documented (van den Hombergh: Thesis Landbouwuniversitet Wageningen: An analysis of the proteolitic system in Aspergillus in order to improve protein production ISBN 90-5485-545-2), and it has been reported that such degradation observed with expression of bovine prochymosin, human interferon α-2-tHA, GMCSF, IL6, lactoferrin, chicken egg protein lysozyme, porcine pIA2, A. niger pectin lyase B, E. coli enterotoxin B and β-glucuronidase and pectate lyase 3 Erwinia carobotovora .

Проблема протеолиза может быть связана с несколькими стадиями продуцирования белка. Специалисты по биологическим процессам, которые сталкиваются с проблемой протеолиза, могут проводить обработку при низких температурах, осуществлять раннее выделение продукта и протеазы (протеаз) или использовать ингибиторы протеазы. Все это может приводить к успешному решению данной проблемы. Однако все эти трудности не могут быть полностью устранены, поскольку, в большинстве случаев, деградация происходит in vivo во время продуцирования белка.The problem of proteolysis can be associated with several stages of protein production. Biological process specialists who face the problem of proteolysis can process at low temperatures, carry out early isolation of the product and protease (s), or use protease inhibitors. All this can lead to a successful solution to this problem. However, all these difficulties cannot be completely eliminated, since, in most cases, degradation occurs in vivo during protein production.

Для осуществления регуляции протеолиза в клетке важно понять механизм запуска протеолиза. До определенной степени (гетерологичные) белки являются протеолитически чувствительными и распознаваемыми как аберрантные белки из-за их ошибочной укладки или, в случае правильной укладки, как “чужеродные” белки из-за того, что они не обладают важными для их стабильности признаками, которые являются специфическими для хозяина. Различные типы стрессов могут вызывать общее значительное увеличение протеолиза в клетке. Известными факторами увеличения скорости протеолиза являются клеточное “голодание” и различные типы стрессов (то есть повышение температуры, осмотический стресс, токсические вещества и экспрессия некоторых гетерологичных белков). Для успешного решения проблем, связанных с протеолизом in vivo, было предложено несколько способов, которые будут обсуждаться ниже. Однако авторы настоящего изобретения обращают внимание на то, что не может существовать абсолютно “непротеолитических клеток”, поскольку протеолиз под действием внутриклеточных протеаз является звеном многих важных метаболических и конститутивных реакций (реакций “домашнего хозяйства”). Поэтому снижение степени протеолиза всегда представляет собой процесс, в котором происходит изменение генетического фона, приводящее к снижению протеолитической активности, и этот процесс необходимо анализировать на возможные побочные эффекты, которые могут приводить к снижению продуцирования белка (например, на снижение скорости роста или споруляцию).To regulate proteolysis in the cell, it is important to understand the mechanism of triggering proteolysis. To a certain extent, (heterologous) proteins are proteolytically sensitive and recognizable as aberrant proteins due to their incorrect folding or, if correctly inserted, as “foreign” proteins because they do not possess traits that are important for their stability, which are specific to the host. Various types of stresses can cause an overall significant increase in proteolysis in the cell. Known factors for increasing the rate of proteolysis are cellular “starvation” and various types of stresses (that is, fever, osmotic stress, toxic substances, and the expression of certain heterologous proteins). To successfully solve the problems associated with in vivo proteolysis, several methods have been proposed, which will be discussed below. However, the authors of the present invention draw attention to the fact that absolutely “non-proteolytic cells” cannot exist, since proteolysis by intracellular proteases is a link in many important metabolic and constitutive reactions (“housekeeping” reactions). Therefore, a decrease in the degree of proteolysis is always a process in which a change in the genetic background leads to a decrease in proteolytic activity, and this process must be analyzed for possible side effects that can lead to a decrease in protein production (for example, a decrease in growth rate or sporulation).

Дизрупция протеаз, экспрессирующихся в нитчатых грибах-хозяевахDysfunction of proteases expressed in filamentous host fungi

Berka и сотрудниками (1990) было описано клонирование и дизрупция гена рерА А.awamori. Совсем недавно были описаны три дизруптированные аспартилпротеазы в A.niger. Были описаны дизруптанты как для основных внеклеточных аспартилпротеаз, так и для основных вакуолярных аспартилпротез. Двойные и тройные дизруптанты были генерированы посредством рекомбинации и протестированы на протеазный спектр, а также на экспрессию и секрецию пектинлиазы белка РЕLВ A.niger, который является очень чувствительным к протеолитической деградации (van den Hombergh et al., 1995). Дизрупция генов рерА и рерВ приводила к снижению активностей этих внеклеточных протеаз на 80% и на 6% соответственно. В дизруптанте ΔрерЕ, активности других (вакуолярных) протеаз были также значительно снижены, что обусловлено инактивацией протеолитического каскада реакций для других вакуолярных протеаз. Пониженные внеклеточные активности коррелировали со снижением уровня in vitro деградации РЕLВ и с увеличением уровня in vivo экспрессии реlВ (van den Hombergh et al., 1996f).Berka and colleagues (1990) described the cloning and dizruptsiya pep A gene A.awamori. More recently, three disruptive aspartyl proteases in A. niger have been described. Disruptants have been described for both major extracellular aspartyl proteases and major vacuolar aspartyl prostheses. Double and triple disruptants were generated by recombination and tested on the protease spectrum, as well as on the expression and secretion of pectin lyase of A. niger PELB protein, which is very sensitive to proteolytic degradation (van den Hombergh et al., 1995). The disruption of the and Bβ gene caused a decrease in the activity of these extracellular proteases by 80% and 6%, respectively. In the disruption Δ receptor E, the activities of other (vacuolar) proteases were also significantly reduced, due to the inactivation of the proteolytic cascade of reactions for other vacuolar proteases. Decreased extracellular activity correlated with a decrease in the level of in vitro degradation of PELB and an increase in the level of in vivo expression of PelB (van den Hombergh et al., 1996f).

Дефицитные по протеазе (prt) мутанты нитчатых грибов Protease deficient ( prt ) filamentous mushroom mutants

Несколько дефицитных по протеазе мутантов Aspergillus были исследованы на увеличение уровня продуцирования белка. Archer и сотрудниками был описан пониженный уровень протеолиза лизоцима куриного яичного белка в супернатантах prt-двойного мутанта A.niger, генерированного Mattern и сотрудниками (1992), и был сделан вывод, что хотя деградация имела место, однако она была значительно снижена. Van den Hombergh et al. (1995) показали, что in vitro-деградация РЕLВ A.niger была снижена у всех выделенных ими семи групп с prt-комплементацией. Фактически у prtВ-, prtF- и prtG-мутантов не наблюдалось какой-либо деградации. Недавно было показано, что экспрессия гена реlВ усиливалась у шести протестированных комплементированных групп (prtА-F), и самый высокий уровень экспрессии наблюдался у prtВ-, prtF- и prtG-мутантов. Помимо мутантов, дефицитных по одному гену, которые содержали остаточные внеклеточные протеолитические активности, варьирующиеся от 2% до 80% по сравнению с активностью дикого типа, были генерированы двойные мутанты посредством рекомбинации и дополнительных раундов мутагенеза. Такими способами были отобраны и охарактеризованы несколько двойных prt-мутантов, и было показано, что они обнаруживали еще более низкую степень деградации РЕLВ по сравнению с родительскими штаммами.Several protease-deficient Aspergillus mutants have been investigated to increase protein production. Archer and coworkers described a reduced level of proteolysis of chicken egg protein lysozyme in supernatants of the prt double mutant A. niger generated by Mattern and coworkers (1992), and it was concluded that although degradation did occur, it was significantly reduced. Van den Hombergh et al. (1995) showed that in vitro degradation of A. niger PELB was reduced in all the seven groups with prt complementation that they isolated. In fact, no degradation was observed in prt B-, prt F-, and prt G mutants. Recently, it was shown that the expression of the Rel b gene was enhanced in six tested complementary groups ( prt A-F), and the highest level of expression was observed in prt B, prt F and prt G mutants. In addition to single-gene deficient mutants that contained residual extracellular proteolytic activities ranging from 2% to 80% compared to wild-type activity, double mutants were generated through recombination and additional rounds of mutagenesis. Several double prt mutants were selected and characterized by such methods, and it was shown that they showed an even lower degree of degradation of PELB compared to the parent strains.

Кроме подавления протеазной активности посредством дизрупции или мутагенеза, снижение протеолиза может быть достигнуто посредством негативной регуляции ненужной протеолитической активности. Это может быть осуществлено путем генетической модификации промотора или других регуляторных последовательностей гена. Как было показано Fraissinet-Tachet и сотрудниками (1996), все внеклеточные протеазы в A.niger регулировались ингибированием углеродного катаболита и ингибированием азотного метаболита. Клеточное голодание также приводило к общему значительному увеличению уровня протеолиза в клетке, что имело важное значение для клеток, не содержащих питательные вещества, но содержащих белки, которые не являются необходимыми в условиях голодания или являются необходимыми только в небольших количествах. Сообщалось, что при использовании стратегий экспрессии, которые дают высокие уровни экспрессии на средах, содержащих высокие концентрации глюкозы и аммония, протеолиз снижался. Некоторые конститутивные гликолитические промоторы (gpd и pkiA) обеспечивают высокую степень экспрессии в этих условиях и могут быть также использованы для регуляции экспрессии (гетерологичного) гена при непрерывной ферментации. Тип принудительного клеточного голодания может в различной степени влиять на различные протеазы, что указывает на важность условий питания клетки в данном процессе в зависимости от типа протеолиза. Поэтому специфический протеолиз может быть индуцирован условиями субстратного ограничения, которые часто используются в процессах крупномасштабной промышленной ферментации.In addition to suppressing protease activity through disruption or mutagenesis, a decrease in proteolysis can be achieved by negatively regulating unnecessary proteolytic activity. This can be done by genetic modification of the promoter or other regulatory sequences of the gene. As shown by Fraissinet-Tachet et al. (1996), all extracellular proteases in A.niger were regulated by inhibition of carbon catabolite and inhibition of nitrogen metabolite. Cell starvation also led to an overall significant increase in the level of proteolysis in the cell, which was important for cells that did not contain nutrients, but contain proteins that are not necessary in fasting conditions or are necessary only in small quantities. It was reported that when using expression strategies that produce high levels of expression in media containing high concentrations of glucose and ammonium, proteolysis was reduced. Some constitutive glycolytic promoters ( gpd and pki A) provide a high degree of expression under these conditions and can also be used to regulate the expression of a (heterologous) gene during continuous fermentation. The type of forced cell starvation can affect various proteases to varying degrees, which indicates the importance of cell nutritional conditions in this process, depending on the type of proteolysis. Therefore, specific proteolysis can be induced by substrate restriction conditions, which are often used in large-scale industrial fermentation processes.

В настоящее время для решения проблемы, связанной с протеазой, обращаются к одной или более из вышеперечисленных стратегий. Однако остаточная протеолитическая активность еще неидентифицированных протеолитических ферментов пока составляет главную проблему для специалистов. Для дополнительного снижения уровня нежелательного протеолиза крайне необходимо идентифицировать новые протеазы, ответственные за деградацию гомологично и гетерологично экспрессированных белков. Настоящее изобретение относится к таким новым последовательностям генов протеазы, кодирующих новые протеазы. Как только станет известна первичная последовательность гена новой протеазы, то одна или более из вышеуказанных стратегий рекомбинантной ДНК могут быть использованы для продуцирования (нокаут)-мутантов со сниженной протеолитической активностью.Currently, one or more of the above strategies are being addressed to solve a protease problem. However, the residual proteolytic activity of still unidentified proteolytic enzymes is still the main problem for specialists. To further reduce the level of undesired proteolysis, it is imperative to identify new proteases responsible for the degradation of homologously and heterologically expressed proteins. The present invention relates to such new protease gene sequences encoding new proteases. As soon as the primary sequence of the new protease gene becomes known, one or more of the above recombinant DNA strategies can be used to produce (knockout) mutants with reduced proteolytic activity.

Несмотря на широкое применение протеаз в большинстве промышленных процессов, известные ферменты также имеют множество недостатков, касающихся, по крайней мере, одного из нижеследующих свойств.Despite the widespread use of proteases in most industrial processes, known enzymes also have many disadvantages regarding at least one of the following properties.

При добавлении в пищу животного обычно используемые протеазы не обладают достаточной резистентностью к расщепляющим ферментам, присутствующим в желудочно-кишечном (ЖК) тракте, например, свиньи или домашней птицы.When added to an animal’s food, the commonly used proteases do not have sufficient resistance to the degrading enzymes present in the gastrointestinal (GI) tract, such as pigs or poultry.

Что касается других аспектов, то имеющиеся ферменты не обладают достаточной устойчивостью к высоким температурам и высокому давлению, которые обычно используются во время операций вытеснения или осаждения.As for other aspects, the existing enzymes do not have sufficient resistance to high temperatures and high pressures, which are commonly used during displacement or precipitation operations.

Кроме того, обычно используемые ферменты недостаточно активны при рН в пределах 3-7, то есть в условиях приготовления многих пищевых продуктов и напитков, а также в ЖК-тракте большинства животных.In addition, the commonly used enzymes are not sufficiently active at a pH in the range of 3-7, that is, under the conditions of preparation of many foods and drinks, as well as in the LCD tract of most animals.

В соответствии с другим аспектом специфичность обычно используемых протеаз очень ограничена, что приводит к неспособности присутствующих ферментов разлагать или растворять некоторые “протеазо-резистентные” белки и, тем самым, к низкому выходу пептидов или аминокислот. Кроме того, протеазы с низкой специфичностью могут способствовать синтезу новых пептидов.In accordance with another aspect, the specificity of commonly used proteases is very limited, which leads to the inability of the present enzymes to decompose or dissolve some “protease-resistant” proteins and, thus, to a low yield of peptides or amino acids. In addition, low specificity proteases may contribute to the synthesis of new peptides.

Еще одним недостатком обычно используемых ферментов является их низкая специфическая активность.Another disadvantage of commonly used enzymes is their low specific activity.

Исходя из этого, очевидно, что в большинстве случаев требуется использование протеаз, которые являются более резистентными к пищеварительным ферментам, к высоким температурам и/или высокому давлению и которые обладают новыми специфичностями по отношению к сайтам гидролиза. Настоящее изобретение относится к таким ферментам.Based on this, it is obvious that in most cases the use of proteases is required, which are more resistant to digestive enzymes, to high temperatures and / or high pressure and which possess new specificities with respect to hydrolysis sites. The present invention relates to such enzymes.

Цель изобретенияThe purpose of the invention

Целью настоящего изобретения является получение новых полинуклеотидов, кодирующих новые протеазы. Другой целью настоящего изобретения является получение природных и рекомбинантно продуцируемых протеаз, а также рекомбинантных штаммов, продуцирующих эти протеазы. Такие штаммы могут быть также использованы для продуцирования продуктов в процессе классической ферментации с более высокой скоростью или с более высоким выходом. Еще одной целью настоящего изобретения является получение штамма нитчатых грибов, дефицитных по продуцированию протеаз настоящего изобретения. Такие штаммы могут быть использованы для более эффективного продуцирования гетерологичных или гомологичных белков. Настоящее изобретение также включает антитела и гибридные белки, а также способы получения и использование полинуклеотидов и полипептидов настоящего изобретения.An object of the present invention is to provide novel polynucleotides encoding novel proteases. Another objective of the present invention is to obtain natural and recombinantly produced proteases, as well as recombinant strains producing these proteases. Such strains can also be used to produce products in the classical fermentation process at a higher rate or in higher yield. Another objective of the present invention is to obtain a strain of filamentous fungi deficient in the production of proteases of the present invention. Such strains can be used to more efficiently produce heterologous or homologous proteins. The present invention also includes antibodies and fusion proteins, as well as methods for the preparation and use of polynucleotides and polypeptides of the present invention.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к новым полинуклеотидам, кодирующим новые протеазы.The present invention relates to new polynucleotides encoding new proteases.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к полинуклеотидам, имеющим нуклеотидную последовательность, которая гибридизуется (предпочтительно в условиях высокой жесткости) с последовательностью, соответствующей последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114. Кроме того, настоящее изобретение относится к нуклеиновым кислотам, которые приблизительно на 60%, предпочтительно на 65%, более предпочтительно на 70% и даже более предпочтительно на 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% гомологичны последовательностям, соответствующим последовательности, выбранной из группы, состоящей из последовательностей SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114.More specifically, the present invention relates to polynucleotides having a nucleotide sequence that hybridizes (preferably under high stringency conditions) with a sequence corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114. In addition, the present invention relates to nucleic acids, which are approximately 60%, preferably 65%, more preferably 70% and even more preferably 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97 %, 98% or 99% are homologous to sequences corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO : 114.

В более предпочтительном варианте настоящее изобретение относится к полинуклеотиду, выделенному из нитчатых грибов, предпочтительно из Aspergillus, а в частности из A.niger.In a more preferred embodiment, the present invention relates to a polynucleotide isolated from filamentous fungi, preferably from Aspergillus , and in particular from A. niger .

В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, содержащему последовательность нуклеиновой кислоты, кодирующую полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или его функциональный эквивалент.In one embodiment, the present invention relates to an isolated polynucleotide comprising a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, or a functional equivalent thereof.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, кодирующему, по крайней мере, один функциональный домен полипептида, соответствующего последовательности, выбранной из группы, состоящей из последовательностей SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171 или их функциональных эквивалентов.In another preferred embodiment, the present invention relates to an isolated polynucleotide encoding at least one functional domain of a polypeptide corresponding to a sequence selected from the group consisting of sequences SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171 or their functional equivalents.

В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к гену протеазы, имеющему последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57. В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к полинуклеотиду, предпочтительно к кДНК, кодирующей протеазу A.niger, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или к вариантам или фрагментам этого полипептида. В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанная кДНК имеет последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114 или их функциональных эквивалентов.In a preferred embodiment, the present invention relates to a protease gene having a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57. In another aspect, the present invention relates to a polynucleotide, preferably to a cDNA encoding an A. niger protease selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, or to variants or fragments of this polypeptide. In a preferred embodiment, said cDNA has a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 or their functional equivalents.

Геномный клон, кодирующий полипептид настоящего изобретения, может быть также получен путем выбора подходящих зондов для специфической амплификации геномной области, соответствующей любой из последовательностей SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57 или ее фрагментов; гибридизации этого зонда в подходящих условиях с геномной ДНК, полученной из подходящего организма, такого как Aspergillus, например, A.niger, амплификации нужного фрагмента, например, с помощью ПЦР (полимеразная цепная реакция) с последующей очисткой и клонированием амплифицированного фрагмента.A genomic clone encoding the polypeptide of the present invention can also be obtained by selecting suitable probes for specific amplification of the genomic region corresponding to any of the sequences SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57 or fragments thereof; hybridization of this probe under suitable conditions with genomic DNA obtained from a suitable organism such as Aspergillus , e.g. A.niger , amplification of the desired fragment, for example, by PCR (polymerase chain reaction), followed by purification and cloning of the amplified fragment.

В еще более предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к полинуклеотиду, включающему кодирующую последовательность геномных полинуклеотидов настоящего изобретения, при этом предпочтительной является полинуклеотидная последовательность, выбранная из группы, состоящей из последовательностей SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114.In an even more preferred embodiment, the present invention relates to a polynucleotide comprising the coding sequence of the genomic polynucleotides of the present invention, with a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the sequences SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 being preferred.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к кДНК, полученной путем клонирования и экспрессии последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, в подходящем организме-хозяине, таком как A.niger.In another preferred embodiment, the present invention relates to cDNA obtained by cloning and expression of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57 in a suitable host organism such as A.niger .

Полипептид настоящего изобретения может также быть получен путем клонирования и экспрессии последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57 в подходящем организме-хозяине, таком как A.niger.The polypeptide of the present invention can also be obtained by cloning and expression of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57 in a suitable host organism such as A.niger .

Настоящее изобретение также относится к векторам, содержащим полинуклеотидную последовательность настоящего изобретения, и к праймерам, зондам и фрагментам, которые могут быть использованы для амплификации или для детекции ДНК настоящего изобретения.The present invention also relates to vectors containing the polynucleotide sequence of the present invention, and to primers, probes and fragments that can be used for amplification or for DNA detection of the present invention.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к вектору, в котором полинуклеотидная последовательность настоящего изобретения функционально связана с регуляторными последовательностями, подходящими для экспрессии кодируемой аминокислотной последовательности в подходящей клетке-хозяине, такой как A.niger или A.oryzea. Настоящее изобретение также относится к способам получения полинуклеотидов и векторов настоящего изобретения.In another preferred embodiment, the present invention relates to a vector in which the polynucleotide sequence of the present invention is operably linked to regulatory sequences suitable for expression of the encoded amino acid sequence in a suitable host cell, such as A.niger or A.oryzea . The present invention also relates to methods for producing polynucleotides and vectors of the present invention.

Кроме того, настоящее изобретение относится к рекомбинантно продуцированным клеткам-хозяевам, которые содержат гетерологичные или гомологичные полинуклеотиды настоящего изобретения.In addition, the present invention relates to recombinantly produced host cells that contain the heterologous or homologous polynucleotides of the present invention.

В одном из вариантов своего осуществления настоящее изобретение относится к рекомбинантным клеткам-хозяевам, где значительно снижена экспрессия протеазы настоящего изобретения или снижена ее активность или где указанная протеаза даже является инактивированной. Такие рекомбинанты особенно предпочтительны для экспрессии гомологичных или гетерологичных белков.In one embodiment, the present invention relates to recombinant host cells where the expression of the protease of the present invention is significantly reduced or its activity is reduced, or where said protease is even inactivated. Such recombinants are particularly preferred for the expression of homologous or heterologous proteins.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к рекомбинантным клеткам-хозяевам, в которых уровень экспрессии протеазы настоящего изобретения значительно увеличен или увеличена ее активность. Такие рекомбинанты являются особенно предпочтительными для экспрессии гомологичных или гетерологичных белков, созревание которых значительно затруднено в случае, когда требуемое протеолитическое расщепление становится скорость-ограничивающей стадией.In another embodiment, the present invention relates to recombinant host cells in which the level of expression of the protease of the present invention is significantly increased or its activity is increased. Such recombinants are particularly preferred for the expression of homologous or heterologous proteins, the maturation of which is significantly hindered when the required proteolytic cleavage becomes a speed-limiting step.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к рекомбинантно продуцированной клетке-хозяину, которая содержит гетерологичную или гомологичную ДНК настоящего изобретения, а предпочтительно ДНК, кодирующую белки, несущие сигнальные последовательности, где указанная клетка способна продуцировать функциональную протеазу настоящего изобретения, а предпочтительно сверхэкспрессировать протеазу настоящего изобретения, где указанная клетка является, например, штаммом Aspergillus, содержащим увеличенное число копий гена или кДНК настоящего изобретения.In another embodiment, the present invention relates to a recombinantly produced host cell that contains the heterologous or homologous DNA of the present invention, and preferably DNA encoding proteins that carry signal sequences, where the cell is capable of producing a functional protease of the present invention, and preferably overexpressing the protease of the present invention wherein said cell is, for example, a strain of Aspergillus, containing a large number of gene copies yl cDNA of the present invention.

В другом своем варианте настоящее изобретение относится к рекомбинантно продуцированной клетке-хозяину, которая содержит гетерологичную или гомологичную ДНК настоящего изобретения, где указанная клетка способна секретировать функциональную протеазу настоящего изобретения, а предпочтительно сверхэкспрессировать и секретировать протеазу настоящего изобретения, и где указанная клетка является, например, штаммом Aspergillus, содержащим увеличенное число копий гена или кДНК настоящего изобретения.In another embodiment, the present invention relates to a recombinantly produced host cell that contains the heterologous or homologous DNA of the present invention, wherein said cell is capable of secreting the functional protease of the present invention, and preferably overexpressing and secreting the protease of the present invention, and where said cell is, for example, Aspergillus strain containing an increased copy number of a gene or cDNA of the present invention.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к очищенному полипептиду. Полипептидами настоящего изобретения являются полипептиды, кодируемые полинуклеотидами настоящего изобретения. Особенно предпочтительным является полипептид, имеющий последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или его функциональные эквиваленты.In another aspect, the present invention relates to a purified polypeptide. The polypeptides of the present invention are polypeptides encoded by the polynucleotides of the present invention. Particularly preferred is a polypeptide having a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, or functional equivalents thereof.

Настоящее изобретение также относится к антителам, взаимодействующим с полипептидом настоящего изобретения. Эти антитела могут быть поликлональными, а предпочтительно моноклональными. Такие антитела являются особенно подходящими для очистки полипептидов настоящего изобретения.The present invention also relates to antibodies that interact with the polypeptide of the present invention. These antibodies may be polyclonal, and preferably monoclonal. Such antibodies are particularly suitable for purification of the polypeptides of the present invention.

В объем настоящего изобретения входят также гибридные белки, содержащие полипептид настоящего изобретения. Настоящее изобретение также относится к способам получения полипептидов настоящего изобретения.Hybrid proteins comprising the polypeptide of the present invention are also within the scope of the present invention. The present invention also relates to methods for producing the polypeptides of the present invention.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу диагностики аспергиллеза путем детекции присутствия полипептида настоящего изобретения или его функциональных эквивалентов либо путем детекции кДНК настоящего изобретения, или ее фрагментов, или функциональных эквивалентов.In addition, the present invention relates to a method for diagnosing aspergillosis by detecting the presence of a polypeptide of the present invention or its functional equivalents, or by detecting the cDNA of the present invention, or fragments thereof, or functional equivalents.

Настоящее изобретение также относится к использованию протеазы настоящего изобретения в описанном здесь промышленном способе.The present invention also relates to the use of the protease of the present invention in the industrial process described herein.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ПолинуклеотидыPolynucleotides

Настоящее изобретение относится к полинуклеотидам, кодирующим протеазы, имеющие аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или их функциональные эквиваленты. Последовательность этих генов определяют путем секвенирования геномного клона, полученного из Aspergillus niger. Настоящее изобретение относится к полинуклеотидным последовательностям, содержащим ген, кодирующий эти протеазы, а также к их полной кДНК-последовательности и ее кодирующей последовательности. В соответствии с этим настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, включающему нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114 или их функциональных эквивалентов.The present invention relates to polynucleotides encoding proteases having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 171, or functional equivalents thereof. The sequence of these genes is determined by sequencing a genomic clone derived from Aspergillus niger . The present invention relates to polynucleotide sequences containing a gene encoding these proteases, as well as their complete cDNA sequence and its coding sequence. Accordingly, the present invention relates to an isolated polynucleotide comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 or their functional equivalents.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, гибридизуемому в жестких условиях с полинуклеотидом, выбранным из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или с последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, предпочтительно в условиях высокой жесткости. Предпочтительно такие полинуклеотиды могут быть получены из нитчатых грибов, а в частности из Aspergillus niger. Более конкретно, настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, имеющему нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114.More specifically, the present invention relates to an isolated polynucleotide hybridizing under stringent conditions with a polynucleotide selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or with a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, preferably under high stringency conditions. Preferably, such polynucleotides can be obtained from filamentous fungi, and in particular from Aspergillus niger . More specifically, the present invention relates to an isolated polynucleotide having a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO : 114.

Настоящее изобретение также относится к выделенному полинуклеотиду, кодирующему, по крайней мере, один функциональный домен полипептида, имеющий последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171 или их функциональных эквивалентов.The present invention also relates to an isolated polynucleotide encoding at least one functional domain of a polypeptide having a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171 or their functional equivalents.

Используемые здесь термины “ген” и “рекомбинантный ген” означают молекулы нуклеиновой кислоты, которые могут быть выделены из хромосомной ДНК и которые включают открытую рамку считывания, кодирующую белок, например, протеазу A.niger. Ген может включать кодирующие последовательности, некодирующие последовательности, интроны или регуляторные последовательности. Кроме того, термин “ген” может означать выделенную молекулу нуклеиновой кислоты, определенную в настоящем описании изобретения.As used herein, the terms “gene” and “recombinant gene” mean nucleic acid molecules that can be isolated from chromosomal DNA and which include an open reading frame encoding a protein, for example, A. niger protease. A gene may include coding sequences, non-coding sequences, introns, or regulatory sequences. In addition, the term “gene” may mean an isolated nucleic acid molecule as defined in the present description of the invention.

Молекула нуклеиновой кислоты настоящего изобретения, такая как молекула нуклеиновой кислоты, имеющая нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114 или ее функциональных эквивалентов, может быть выделена стандартными методами, применяемыми в молекулярной биологии, и с использованием представленной здесь информации, относящейся к этой последовательности. Так, например, с использованием всей или части последовательности нуклеиновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57 или нуклеотидной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, в качестве гибридизационного зонда молекулы нуклеиновой кислоты настоящего изобретения могут быть выделены с использованием стандартной техники гибридизации и клонирования (например, как описано в Sambrook, J., Fritsh, E.F., & Maniatis T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd, ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).A nucleic acid molecule of the present invention, such as a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 or its functional equivalents, can be isolated by standard methods used in molecular biology, and using the information provided here related to this sequence. So, for example, using all or part of a nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57 or a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, as a hybridization probe, the nucleic acid molecules of the present invention can be isolated using standard hybridization and cloning techniques (e.g., as described in Sambrook, J., Fritsh, EF, & Maniatis T., 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, включающая всю или часть последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, может быть выделена с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием синтетических олигонуклеотидных праймеров, сконструированных на основе информации о последовательности, содержащейся в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114.In addition, a nucleic acid molecule comprising all or part of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 can be isolated by polymerase chain reaction (PCR) using synthetic oligonucleotide primers designed based on sequence information contained in a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114.

Нуклеиновая кислота настоящего изобретения может быть амплифицирована с использованием кДНК, мРНК или, альтернативно, геномной ДНК в качестве матрицы и с использованием соответствующих олигонуклеотидных праймеров в соответствии со стандартными методами ПЦР-амплификации. Амплифицированная таким образом нуклеиновая кислота может быть клонирована в соответствующий вектор и охарактеризована с помощью анализа ДНК-последовательности.The nucleic acid of the present invention can be amplified using cDNA, mRNA or, alternatively, genomic DNA as a template and using appropriate oligonucleotide primers in accordance with standard PCR amplification methods. The nucleic acid thus amplified can be cloned into the corresponding vector and characterized by DNA sequence analysis.

Кроме того, олигонуклеотиды, соответствующие нуклеотидным последовательностям настоящего изобретения или гибридизуемые с ними, могут быть получены стандартными методами синтеза, например, с использованием автоматического ДНК-синтезатора.In addition, oligonucleotides corresponding to the nucleotide sequences of the present invention or hybridizable with them can be obtained by standard methods of synthesis, for example, using an automatic DNA synthesizer.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения выделенная молекула нуклеиновой кислоты настоящего изобретения включает нуклеотидную последовательность, представленную в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114. Последовательность, выбранная из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, соответствует кодирующей области кДНК протеазы A.niger. Эта кДНК включает последовательности, кодирующие полипептид протеазы A.niger, имеющей последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171.In a preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention comprises a nucleotide sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114. A sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 corresponds to the coding region of the A. niger protease cDNA . This cDNA comprises sequences encoding A.niger protease polypeptide having a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения выделенная молекула нуклеиновой кислоты настоящего изобретения включает молекулу нуклеиновой кислоты, которая комплементарна нуклеотидной последовательности, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, или функциональному эквиваленту этих нуклеотидных последовательностей.In another preferred embodiment, the isolated nucleic acid molecule of the present invention includes a nucleic acid molecule that is complementary to the nucleotide sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57, or in a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, or the functional equivalent of these nucleotide sequences.

Молекула нуклеиновой кислоты, комплементарная другой нуклеотидной последовательности, представляет собой молекулу, которая по существу комплементарна другой нуклеотидной последовательности так, что может гибридизоваться с этой другой нуклеотидной последовательностью с образованием стабильного дуплекса.A nucleic acid molecule complementary to another nucleotide sequence is a molecule that is substantially complementary to another nucleotide sequence so that it can hybridize with this other nucleotide sequence to form a stable duplex.

В одном из аспектов настоящее изобретение относится к выделенным молекулам нуклеиновой кислоты, кодирующим полипептид настоящего изобретения или его функциональный эквивалент, такой как биологически активный фрагмент или домен, а также к молекулам нуклеиновой кислоты, подходящим для использования в качестве гибридизационных зондов в целях идентификации молекул нуклеиновой кислоты, кодирующих полипептид настоящего изобретения, и к фрагментам таких молекул нуклеиновой кислоты, подходящих для использования в качестве ПЦР-праймеров в целях амплификации или мутагенеза молекул нуклеиновой кислоты.In one aspect, the present invention relates to isolated nucleic acid molecules encoding a polypeptide of the present invention or its functional equivalent, such as a biologically active fragment or domain, as well as to nucleic acid molecules suitable for use as hybridization probes to identify nucleic acid molecules encoding the polypeptide of the present invention, and to fragments of such nucleic acid molecules suitable for use as PCR primers in amplification or mutagenesis of nucleic acid molecules.

Термины “выделенный полинуклеотид” или “выделенная нуклеиновая кислота” означают ДНК или РНК, не являющуюся непосредственно смежной с обеими кодирующими последовательностями, с которыми она является непосредственно смежной (с одной на 5'-конце и с другой на 3'-конце) в природном геноме организма, от которого она происходит. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения выделенная нуклеиновая кислота включает несколько или все 5'-некодирующие (например, промоторные) последовательности, которые являются непосредственно смежными с кодирующей последовательностью. Поэтому термин включает, например, рекомбинантную ДНК, которая встроена в вектор, в автономно реплицирующуюся плазмиду или вирус, или в геномную ДНК прокариота или эукариота, или которая существует в виде отдельной молекулы (например, в виде кДНК или фрагмента геномной ДНК, продуцируемых с помощью ПЦР или путем обработки рестриктазами), независимой от других последовательностей. Этот термин также включает рекомбинантную ДНК, которая является частью гибридного гена, кодирующего дополнительный полипептид, в основном, не содержащей клеточного материала, вирусного материала или культуральной среды (при продуцирования методами рекомбинантных ДНК), либо химических предшественников или других химических соединений (при химическом синтезе). Кроме того, термин “выделенный фрагмент нуклеиновой кислоты” означает фрагмент нуклеиновой кислоты, который обычно не встречается в виде фрагмента и не обнаруживается в природе.The terms “isolated polynucleotide” or “isolated nucleic acid” means DNA or RNA that is not directly adjacent to both coding sequences with which it is directly adjacent (from one at the 5'-end and the other at the 3'-end) in the natural the genome of the body from which it comes. Thus, in one embodiment of the invention, the isolated nucleic acid comprises some or all of the 5'-non-coding (eg, promoter) sequences that are directly adjacent to the coding sequence. Therefore, the term includes, for example, recombinant DNA that is embedded in a vector, in an autonomously replicating plasmid or virus, or in the genomic DNA of a prokaryote or eukaryote, or which exists as a separate molecule (for example, as a cDNA or a fragment of genomic DNA produced by PCR or by treatment with restriction enzymes) independent of other sequences. This term also includes recombinant DNA, which is part of a hybrid gene encoding an additional polypeptide, essentially free of cellular material, viral material or culture medium (when produced by recombinant DNA methods), or chemical precursors or other chemical compounds (in chemical synthesis) . In addition, the term “isolated nucleic acid fragment” means a nucleic acid fragment that usually does not occur as a fragment and is not found in nature.

Используемые здесь термины “полинуклеотид” или “молекулы нуклеиновой кислоты” означают молекулы ДНК (например, кДНК или геномную ДНК), молекулы РНК (например, мРНК) и аналоги ДНК или РНК, генерированные с использованием нуклеотидных аналогов. Молекула нуклеиновой кислоты может быть одноцепочечной или двухцепочечной, но предпочтительно, она представляет собой двухцепочечную ДНК. Нуклеиновая кислота может быть синтезирована с использованием олигонуклеотидных аналогов или производных (например, инозиновых или фосфортиоатных нуклеотидов). Такие олигонуклеотиды могут быть использованы, например, для получения нуклеиновых кислот, которые обладают измененной способностью к образованию пар оснований или повышенной резистентностью к нуклеазам.As used herein, the terms “polynucleotide” or “nucleic acid molecules” mean DNA molecules (eg, cDNA or genomic DNA), RNA molecules (eg, mRNA), and DNA or RNA analogs generated using nucleotide analogs. The nucleic acid molecule may be single-stranded or double-stranded, but preferably, it is a double-stranded DNA. A nucleic acid can be synthesized using oligonucleotide analogues or derivatives (e.g., inosine or phosphorothioate nucleotides). Such oligonucleotides can be used, for example, to produce nucleic acids that have an altered ability to form base pairs or increased resistance to nucleases.

В другом варианте осуществления изобретения настоящее изобретение относится к выделенной молекуле нуклеиновой кислоты, которая является антисмысловой по отношению к молекуле нуклеиновой кислоты протеазы, например, к кодирующей цепи молекулы нуклеиновой кислоты протеазы. В объем настоящего изобретения также входят комплементарные цепи описанных здесь молекул нуклеиновой кислоты.In another embodiment, the present invention relates to an isolated nucleic acid molecule that is antisense to a protease nucleic acid molecule, for example, to the coding chain of a protease nucleic acid molecule. The complementary strands of nucleic acid molecules described herein are also within the scope of the present invention.

Ошибки секвенированияSequencing Errors

Представленная здесь информация о последовательности не должна рассматриваться в узком смысле как требование включения ошибочно идентифицированных оснований. Описанные здесь конкретные последовательности могут быть с успехом использованы для выделения полного гена из нитчатых грибов, а в частности из A.niger, который, в свою очередь, может быть легко подвергнут последующему анализу последовательностей, идентифицируя тем самым ошибки секвенирования.The sequence information presented here should not be construed in the narrow sense as a requirement to include erroneously identified bases. The specific sequences described here can be successfully used to isolate a complete gene from filamentous fungi, and in particular from A. niger , which, in turn, can be easily subjected to subsequent sequence analysis, thereby identifying sequencing errors.

Если это не указано особо, то все нуклеотидные последовательности, определенные здесь путем секвенирования молекулы ДНК, были определены с использованием автоматического ДНК-секвенатора, и все аминокислотные последовательности полипептидов, кодируемые определенными здесь молекулами ДНК, были предсказаны посредством трансляции ДНК-последовательности, определенной выше. Поэтому, как известно специалистам, любая определенная здесь нуклеотидная последовательность для любой ДНК-последовательности, определенной таким автоматизированным способом, может содержать определенное число ошибок. Обычно нуклеотидные последовательности, определенные автоматизированным способом, по крайней мере, примерно на 90%, более предпочтительно, по крайней мере, примерно на 95%-99,9% идентичны реальной нуклеотидной последовательности секвенированной молекулы ДНК. Реальная последовательность может быть более точно определена другими способами, включая способы секвенирования ДНК вручную, хорошо известные специалистам. Как также известно специалистам, одна инсерция или делеция в определенной нуклеотидной последовательности по сравнению с фактической последовательностью, будет приводить к сдвигу рамки считывания при трансляции нуклеотидной последовательности, в результате чего предсказанная аминокислотная последовательность, кодируемая определенной нуклеотидной последовательностью, будет полностью отличаться от фактической аминокислотной последовательности, кодируемой секвенированной молекулой ДНК, начиная с точки такой инсерции или делеции.Unless otherwise indicated, all nucleotide sequences determined here by sequencing a DNA molecule were determined using an automatic DNA sequencer, and all amino acid sequences of the polypeptides encoded by the DNA molecules defined here were predicted by translation of the DNA sequence as defined above. Therefore, as is known to those skilled in the art, any nucleotide sequence defined herein for any DNA sequence determined in such an automated manner may contain a certain number of errors. Typically, nucleotide sequences determined by an automated method are at least about 90%, more preferably at least about 95% -99.9% identical to the actual nucleotide sequence of the sequenced DNA molecule. The actual sequence can be more accurately determined by other methods, including manual DNA sequencing methods well known to those skilled in the art. As is also known to those skilled in the art, a single insertion or deletion in a specific nucleotide sequence compared to the actual sequence will lead to a shift in the reading frame during translation of the nucleotide sequence, as a result of which the predicted amino acid sequence encoded by a specific nucleotide sequence will be completely different from the actual amino acid sequence, encoded by a sequenced DNA molecule, starting at the point of such insertion or deletion.

Каждый специалист может выявить такие неправильно идентифицированные основания и исправить такие ошибки.Each specialist can identify such incorrectly identified grounds and correct such errors.

Фрагменты нуклеиновых кислот, зонды и праймерыNucleic acid fragments, probes, and primers

Молекулы нуклеиновой кислоты настоящего изобретения могут включать только часть или фрагмент последовательности нуклеиновой кислоты, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, например, фрагмент, который может быть использован в качестве зонда или праймера, или фрагмент, кодирующий часть белка протеазы. Нуклеотидная последовательность, определенная в результате клонирования гена протеазы, и кДНК позволяет генерировать зонды и праймеры, сконструированные для идентификации и/или клонирования других членов семейства протеаз, а также гомологов протеаз других видов. Зонд/праймер обычно включает, по существу, очищенный олигонуклеотид, обычно содержащий область нуклеотидной последовательности, которая гибридизуется, предпочтительно, в условиях высокой жесткости, по крайней мере, примерно с 12 или 15, предпочтительно примерно 18 или 20, более предпочтительно примерно с 22 или 25, а наиболее предпочтительно примерно с 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или 75 нуклеотидами, или с более близко расположенными нуклеотидами нуклеотидной последовательности, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58-114, или их функциональных эквивалентов.The nucleic acid molecules of the present invention may include only a part or fragment of a nucleic acid sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, for example, a fragment that can be used as a probe or primer, or a fragment encoding a portion of a protease protein. The nucleotide sequence determined by cloning the protease gene and cDNA allows the generation of probes and primers designed to identify and / or clone other members of the protease family, as well as protease homologs of other species. The probe / primer typically includes a substantially purified oligonucleotide, typically containing a region of a nucleotide sequence that hybridizes, preferably under high stringency conditions, to at least about 12 or 15, preferably about 18 or 20, more preferably about 22 or 25, and most preferably with about 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 or 75 nucleotides, or with more closely spaced nucleotides of the nucleotide sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID N O: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58-114, or their functional equivalents.

Зонды, основанные на нуклеотидных последовательностях протеазы, могут быть использованы для детекции транскриптов или геномных последовательностей протеаз, кодирующих те же самые или гомологичные белки, происходящие, например, от других организмов. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения указанный зонд дополнительно включает присоединенную к нему группу-метку, например, такой группой-меткой может быть радиоизотоп, флуоресцентное соединение, фермент или кофактор фермента. Такие зонды могут быть также использованы как часть диагностического тест-набора для идентификации клеток, экспрессирующих белок протеазы.Probes based on protease nucleotide sequences can be used to detect transcripts or genomic protease sequences encoding the same or homologous proteins, originating, for example, from other organisms. In preferred embodiments of the invention, said probe further includes a tagging group attached thereto, for example, the tagging group may be a radioisotope, a fluorescent compound, an enzyme, or an enzyme cofactor. Such probes can also be used as part of a diagnostic test kit to identify cells expressing a protease protein.

Идентификация и гомологияIdentification and homology

Используемые здесь термины “гомология” или “процент идентичности” являются взаимозаменяемыми. В целях настоящего изобретения для определения процента идентичности двух аминокислотных последовательностей или двух последовательностей нуклеиновой кислоты было проведено оптимальное сравнение последовательностей (например, в последовательности первой аминокислотной последовательности или последовательности нуклеиновой кислоты могут быть введены “бреши” в целях ее оптимального сопоставления со второй аминокислотной последовательностью или последовательностью нуклеиновой кислоты). Затем было проведено сравнение аминокислотных остатков или нуклеотидов в соответствующих положениях аминокислот или в положениях нуклеотидов. Если положение в первой последовательности занято тем же самым аминокислотным остатком или нуклеотидом, как и в соответствующем положении второй последовательности, то эти молекулы являются идентичными в данном положении. Процент идентичности между двумя последовательностями представляет собой функцию числа идентичных положений для двух сравниваемых последовательностей (то есть % идентичности = число идентичных положений/общее число положений (то есть перекрывающихся положений)×100).As used herein, the terms “homology” or “percent identity” are used interchangeably. For the purposes of the present invention, to determine the percent identity of two amino acid sequences or two nucleic acid sequences, an optimal comparison of the sequences was carried out (for example, gaps may be introduced in the sequence of the first amino acid sequence or nucleic acid sequence in order to optimally compare it with the second amino acid sequence or sequence nucleic acid). Then, a comparison was made of amino acid residues or nucleotides at the corresponding amino acid positions or nucleotide positions. If the position in the first sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as in the corresponding position of the second sequence, then these molecules are identical in this position. The percent identity between two sequences is a function of the number of identical positions for the two sequences to be compared (i.e.,% identity = number of identical positions / total number of positions (i.e., overlapping positions) × 100).

Предпочтительно, чтобы эти две последовательности имели одинаковую длину.Preferably, these two sequences have the same length.

Каждому специалисту известно, что для определения гомологии между двумя последовательностями существуют несколько различных компьютерных программ. Так, например, сравнение последовательностей и определение процента идентичности между двумя последовательностями может быть осуществлено с помощью математического алгоритма. В предпочтительном варианте осуществления изобретения процент идентичности между двумя аминокислотными последовательностями определяют с использованием алгоритма Needleman & Wunsch (J. Mol. Biol. (48):444-453 (1970)), который был введен в программу GAP программного обеспечения GCG (доступного в http://www.gcg.com) с использованием либо матрицы Blossom 62, либо матрицы РАМ250 и с использованием веса “бреши” 16, 14, 12, 10, 8, 6 или 4 и веса длины 1, 2, 3, 4, 5 или 6. Для специалиста очевидно, что все эти различные параметры дают слегка отличающиеся результаты, но общий процент идентичности двух последовательностей значительно не меняется при использовании различных алгоритмов.Each specialist knows that to determine the homology between two sequences, there are several different computer programs. For example, comparison of sequences and determination of percent identity between two sequences can be carried out using a mathematical algorithm. In a preferred embodiment, the percent identity between two amino acid sequences is determined using the Needleman & Wunsch algorithm (J. Mol. Biol. (48): 444-453 (1970)), which was introduced into the GAP program GAP software (available at http : //www.gcg.com) using either the Blossom 62 matrix or the RAM250 matrix and using a “gap” weight of 16, 14, 12, 10, 8, 6 or 4 and a weight of length 1, 2, 3, 4, 5 or 6. It is obvious to the person skilled in the art that all these different parameters give slightly different results, but the overall percentage of identity is two x sequences is not significantly changed when using different algorithms.

В другом варианте осуществления изобретения процент идентичности между двумя нуклеотидными последовательностями определяют с использованием программы GAP, программного обеспечения GCG (доступного в http://www.gcg.com) с использованием матрицы NWSgapdna.СМР и с использованием веса “бреши” 40, 50, 60, 70 или 80 и веса длины 1, 2, 3, 4, 5 или 6. В другом варианте осуществления изобретения процент идентичности двух аминокислотных или нуклеотидных последовательностей определяют с использованием алгоритма E. Meyer & W. Miller (CABIOS, 4:11-17 (1989), который был включен в программу ALIGN (версия 2.0) (доступной в http://vega/igh.cnrs.fr/bin/align-guess.cgi), с использованием таблицы веса остатков РАМ120, штрафа на “брешь”-удлинение 12 и штрафа на “брешь-пропуск” 4.In another embodiment, the percent identity between two nucleotide sequences is determined using the GAP program, the GCG software (available at http://www.gcg.com) using the NWSgapdna.CMP matrix, and using a “gap” weight of 40, 50, 60, 70, or 80 and weights of length 1, 2, 3, 4, 5, or 6. In another embodiment, the percent identity of two amino acid or nucleotide sequences is determined using the algorithm of E. Meyer & W. Miller (CABIOS, 4: 11- 17 (1989), which was included in the ALIGN program ( version 2.0) (available at http: //vega/igh.cnrs.fr/bin/align-guess.cgi), using the table of the weight of residuals RAM120, a penalty for a “gap” -extraction 12 and a penalty for a “gap-pass” four.

Последовательности нуклеиновой кислоты и белка настоящего изобретения могут быть также использованы в качестве “запрашиваемой последовательности” для осуществления поиска в доступных базах данных, например, в целях идентификации других членов семейств или родственных последовательностей. Такой поиск может быть осуществлен с использованием программ NBLAST и XBLAST (версия 2.0), Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-10. Поиск нуклеотидов в BLAST может быть осуществлен с использованием программы NBLAST, метка для отсчета = 100, длина слова = 12 для получения нуклеотидных последовательностей, гомологичных молекулам нуклеиновой кислоты протеазы настоящего изобретения. Поиск белков в BLAST может быть осуществлен с использованием программы ХBLAST, метка для отсчета = 50, длина слова = 3 для получения аминокислотных последовательностей, гомологичных молекулам белка протеазы настоящего изобретения. Для осуществления сопоставления с введением “брешей” может быть использована программа BLAST с введенными “брешами”, как описано Altschul et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25(17):3389-3402. При применении программ BLAST и BLAST с введенными брешами могут быть использованы параметры соответствующих программ по умолчанию (например, XBLAST и NBLAST). См. http://www.ncbi.nim.nih.gov.The nucleic acid and protein sequences of the present invention can also be used as the “requested sequence” to search available databases, for example, to identify other family members or related sequences. Such a search can be carried out using the NBLAST and XBLAST programs (version 2.0), Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-10. Nucleotides can be searched in BLAST using the NBLAST program, reference label = 100, word length = 12 to obtain nucleotide sequences homologous to the protease nucleic acid molecules of the present invention. Search for proteins in BLAST can be performed using the XBLAST program, reference label = 50, word length = 3 to obtain amino acid sequences homologous to the protease protein molecules of the present invention. To make comparisons with the introduction of “gaps”, the BLAST program with the introduced “gaps” can be used, as described by Altschul et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25 (17): 3389-3402. When using the BLAST and BLAST programs with introduced gaps, the parameters of the corresponding default programs (for example, XBLAST and NBLAST) can be used. See http://www.ncbi.nim.nih.gov.

ГибридизацияHybridization

Используемый здесь термин “гибридизация” означает условия гибридизации и промывки, при которых нуклеотидные последовательности, являющиеся, по крайней мере, примерно на 50%, по крайней мере, примерно на 60%, по крайней мере, примерно на 70%, более предпочтительно, по крайней мере, на 80%, еще более предпочтительно, по крайней мере, примерно на 85-90%, а наиболее предпочтительно, по крайней мере, на 95% гомологичными друг другу, гибридизуются друг с другом.As used herein, the term “hybridization” means hybridization and washing conditions in which nucleotide sequences that are at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least about 85-90%, and most preferably at least 95% homologous to each other, hybridize to each other.

Предпочтительным неограничивающим примером таких условий гибридизации являются гибридизация в 6× хлориде натрия/цитрате натрия (SSC) приблизительно при 45°С с последующей одной или более промывками в 1×SSC, 0,1% ДСН при 50°С, предпочтительно при 55°С, более предпочтительно при 60°С, а еще более предпочтительно 65°С.A preferred non-limiting example of such hybridization conditions is hybridization in 6 × sodium chloride / sodium citrate (SSC) at approximately 45 ° C. followed by one or more washes in 1 × SSC, 0.1% SDS at 50 ° C., preferably at 55 ° C. , more preferably at 60 ° C, and even more preferably 65 ° C.

Условиями высокой жесткости являются, например, гибридизация при 68°С в 5×SSC/5× раствор Денхардта/1,0% ДСН и промывка при 0,2×SSC/0,1% ДСН при комнатной температуре. Альтернативно, промывка может быть осуществлена при 42°С.High stringency conditions are, for example, hybridization at 68 ° C in 5 × SSC / 5 × Denhardt's solution / 1.0% SDS and washing at 0.2 × SSC / 0.1% SDS at room temperature. Alternatively, washing may be carried out at 42 ° C.

Каждому специалисту известно, в каких случаях необходимо применять жесткие условия и условия высокой жесткости гибридизации. Дополнительную информацию о таких условиях можно найти в литературе, например, в руководстве Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, N.Y.; и Ausubel et al. (eds.), 1995, Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley & Sons, N.Y.).Each specialist knows in which cases it is necessary to apply stringent conditions and conditions of high stringency of hybridization. Further information on such conditions can be found in the literature, for example, in Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, N.Y .; and Ausubel et al. (eds.), 1995, Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley & Sons, N.Y.).

Само собой разумеется, что полинуклеотид, который гибридизуется только с poly(A)-последовательностью (такой как 3'-концевой poly(A)-хвост мРНК) или с комплементарным фрагментом из остатков Т (или U), не входит в полинуклеотид настоящего изобретения, используемый для специфической гибридизации с частью нуклеиновой кислоты настоящего изобретения, поскольку такой полинуклеотид должен гибридизоваться с любой молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей poly(A)-хвост, или с комплементарной последовательностью (например, с любым двухцепочечным ДНК-клоном).It goes without saying that a polynucleotide that hybridizes only with a poly (A) sequence (such as a 3'-terminal poly (A) tail of mRNA) or with a complementary fragment of T (or U) residues is not included in the polynucleotide of the present invention used for specific hybridization with a portion of the nucleic acid of the present invention, since such a polynucleotide must hybridize with any nucleic acid molecule containing a poly (A) tail, or with a complementary sequence (for example, with any double-stranded DNA clone )

Получение полноразмерной ДНК из других микроорганизмовObtaining full-sized DNA from other microorganisms

С применением обычной методики могут быть скринированы кДНК-библиотеки, сконструированные из других микроорганизмов, например, из нитчатых грибов, а в частности, из грибов вида Aspergillus.Using a conventional technique, cDNA libraries constructed from other microorganisms, such as filamentous fungi, and in particular, Aspergillus species, can be screened.

Так, например, штаммы Aspergillus могут быть скринированы на гомологичные полинуклеотиды протеазы с помощью Нозерн-блот-анализа. После детекции транскриптов, гомологичных полинуклеотидам настоящего изобретения, кДНК-библиотеки могут быть сконструированы из РНК, выделенной из соответствующего штамма, стандартными методами, хорошо известными специалистам. Альтернативно, вся геномная ДНК-библиотека может быть скринирована с использованием зонда, гибридизуемого с полинуклеотидом протеазы настоящего изобретения.For example, Aspergillus strains can be screened for homologous protease polynucleotides using Northern blot analysis. After detection of transcripts homologous to the polynucleotides of the present invention, cDNA libraries can be constructed from RNA isolated from the corresponding strain using standard methods well known in the art. Alternatively, the entire genomic DNA library can be screened using a probe hybridizable to the protease polynucleotide of the present invention.

Гомологичные генные последовательности могут быть выделены, например, посредством ПЦР с использованием двух олигонуклеотидных праймеров или двух пулов вырожденных олигонуклеотидных праймеров, сконструированных на основе описанных здесь нуклеотидных последовательностей.Homologous gene sequences can be isolated, for example, by PCR using two oligonucleotide primers or two pools of degenerate oligonucleotide primers constructed based on the nucleotide sequences described herein.

Матрицей для реакции может быть кДНК, полученная посредством обратной транскрипции мРНК, выделенной из штаммов, которые, как известно или как предполагается, экспрессируют полинуклеотид настоящего изобретения. ПЦР-продукт может быть субклонирован и секвенирован для гарантии того, что эти амплифицированные последовательности являются последовательностями нуклеиновой кислоты новой протеазы или ее функционального эквивалента.The matrix for the reaction may be cDNA obtained by reverse transcription of mRNA isolated from strains that are known or supposed to express the polynucleotide of the present invention. The PCR product can be subcloned and sequenced to ensure that these amplified sequences are nucleic acid sequences of a new protease or its functional equivalent.

ПЦР-фрагмент может быть затем использован для выделения полноразмерного кДНК-клона различными известными методами. Так, например, амплифицированный фрагмент может быть выделен и использован для скрининга бактериофага или космидной кДНК-библиотеки. Альтернативно, меченый фрагмент может быть использован для скрининга геномной библиотеки.The PCR fragment can then be used to isolate a full-sized cDNA clone by various known methods. For example, an amplified fragment can be isolated and used for screening a bacteriophage or cosmid cDNA library. Alternatively, the labeled fragment can be used to screen the genomic library.

Для выделения полноразмерных последовательностей кДНК из других микроорганизмов может быть использована ПЦР-технология. Так, например, РНК может быть выделена в соответствии со стандартными процедурами из подходящего клеточного или тканевого источника. Для запуска синтеза первой цепи реакция обратной транскрипции может быть осуществлена на РНК с использованием олигонуклеотидного праймера, специфичного, главным образом, к 5'-концу амплифицированного фрагмента.PCR technology can be used to isolate full-length cDNA sequences from other microorganisms. So, for example, RNA can be isolated in accordance with standard procedures from a suitable cellular or tissue source. To start the synthesis of the first chain, the reverse transcription reaction can be carried out on RNA using an oligonucleotide primer, specific, mainly to the 5'-end of the amplified fragment.

Полученный гибрид РНК/ДНК может быть затем “удлинен” (например, гуанинами) посредством стандартной терминальной трансферазной реакции, и этот гибрид может быть расщеплен РНКазой Н, после чего может быть запущен синтез второй цепи (например, с использованием поли-С-праймера). Таким образом, кДНК-последовательности, расположенные выше амплифицированного фрагмента, могут быть легко выделены. Обзор подходящих стратегий клонирования можно найти, например, у Sambrook et al., см., выше; и Ausubel et al., см. выше.The resulting RNA / DNA hybrid can then be “extended” (for example, with guanines) by a standard terminal transferase reaction, and this hybrid can be cleaved with RNase H, after which the second strand synthesis can be started (for example, using a poly-C primer) . Thus, cDNA sequences located above the amplified fragment can be easily isolated. A review of suitable cloning strategies can be found, for example, in Sambrook et al., See above; and Ausubel et al., see above.

ВекторыVectors

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к векторам, а предпочтительно, к экспрессирующим векторам, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую белок протеазы или его функциональный эквивалент. Используемый здесь термин “вектор” означает молекулу нуклеиновой кислоты, способную переносить другую нуклеиновую кислоту, к которой он был присоединен. Одним из типов векторов является “плазмида”, представляющая собой кольцевую двухцепочечную ДНК-петлю, в которую могут быть лигированы дополнительные ДНК-сегменты. Другим типом вектора является вирусный вектор, где добавочные ДНК-сегменты могут быть лигированы в вирусный геном. Некоторые векторы способны к автономной репликации в клетке-хозяине, в которую они введены (например, бактериальные векторы, имеющие бактериальный источник репликации, и эписомные векторы млекопитающих). Другие векторы (например, неэписомные векторы млекопитающих) интегрируются в геном клетки-хозяина после введения в эту клетку, и таким образом, реплицируются вместе с геномом хозяина. Кроме того, некоторые векторы способны направлять экспрессию генов, с которыми они функционально связаны. Такие векторы называются здесь “экспрессирующими векторами”. В основном, экспрессирующие векторы часто используются в технике рекомбинантных ДНК в форме плазмид. Термины “плазмида” и “вектор” могут быть взаимозаменяемыми, поскольку плазмида является наиболее распространенной формой вектора. Однако настоящее изобретение относится и к другим формам экспрессирующих векторов, таких как вирусные векторы (например, дефектные по репликации ретровирусы, аденовирусы и аденоассоциированные вирусы), которые обладают эквивалентными функциями.In another aspect, the present invention relates to vectors, and preferably, expression vectors containing a nucleic acid encoding a protease protein or its functional equivalent. As used herein, the term “vector” means a nucleic acid molecule capable of transferring another nucleic acid to which it has been attached. 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, where 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 source and episomal mammalian vectors). Other vectors (e.g., non-episomal mammalian vectors) are integrated into the genome of the host cell after introduction into the cell, and thus are replicated along with the host genome. In addition, some vectors are capable of directing the expression of genes with which they are functionally linked. Such vectors are referred to herein as “expression vectors”. Basically, expression vectors are often used in the technique of recombinant DNA in the form of plasmids. The terms “plasmid” and “vector” can be used interchangeably since plasmid is the most common form of vector. However, the present invention also relates to other forms of expression vectors, such as viral vectors (for example, replication defective retroviruses, adenoviruses and adeno-associated viruses) that have equivalent functions.

Рекомбинантные экспрессирующие векторы настоящего изобретения включают нуклеиновую кислоту настоящего изобретения в форме, подходящей для экспрессии этой нуклеиновой кислоты в клетке-хозяине, что означает, что этот рекомбинантный экспрессирующий вектор включает одну или более регуляторных последовательностей, выбранных в соответствии с используемыми для экспрессии клетками-хозяевами и функционально связанных с экспрессируемой последовательностью нуклеиновой кислоты. Используемый по отношению к рекомбинантному экспрессирующему вектору термин “функционально присоединенный” означает, что присутствующая в нем и представляющая интерес нуклеотидная последовательность присоединена к регуляторной последовательности(ям) способом, обеспечивающим экспрессию данной нуклеотидной последовательности (например, в in vitro системе транскрипции/трансляции или в клетке-хозяине, если указанный вектор введен в эту клетку-хозяина). Термин “регуляторная последовательность” означает промоторы, энхансеры и другие регулирующие экспрессию элементы (например, сигнал полиаденилирования). Такие регуляторные элементы описаны, например, Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Регуляторными последовательностями являются последовательности, которые направляют конститутивную экспрессию нуклеотидной последовательности в клетки-хозяева многих типов, и последовательности, которые направляют экспрессию нуклеотидной последовательности только в некоторые клетки-хозяева (например, тканеспецифические регуляторные последовательности). При этом следует отметить, что конструирование экспрессирующего вектора может зависеть от таких факторов, как выбор трансформируемой клетки-хозяина, уровень экспрессии нужного белка и т.п. Экспрессирующие векторы настоящего изобретения могут быть введены в клетки-хозяева, в результате чего они будут продуцировать белки или пептиды, кодируемые описанными здесь нуклеиновыми кислотами (например, белки протеаз, мутантные формы белков протеаз, их фрагменты, варианты или функциональные эквиваленты, гибридные белки и т.п.).Recombinant expression vectors of the present invention include a nucleic acid of the present invention in a form suitable for expression of the nucleic acid in a host cell, which means that this recombinant expression vector includes one or more regulatory sequences selected in accordance with the host cells used for expression and functionally linked to an expressed nucleic acid sequence. As used in relation to a recombinant expression vector, the term “operably linked” means that the nucleotide sequence present in it and of interest is attached to the regulatory sequence (s) in a manner that expresses the nucleotide sequence (for example, in an in vitro transcription / translation system or in a cell -host, if the specified vector is introduced into this host cell). The term “regulatory sequence” means promoters, enhancers, and other expression regulatory elements (eg, polyadenylation signal). Such regulatory elements are described, for example, by Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Regulatory sequences are sequences that direct the constitutive expression of a nucleotide sequence to many types of host cells, and sequences that direct the expression of a nucleotide sequence only to certain host cells (e.g., tissue-specific regulatory sequences). It should be noted that the construction 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, as a result of which they will produce proteins or peptides encoded by the nucleic acids described herein (e.g., protease proteins, mutant forms of protease proteins, fragments thereof, variants or functional equivalents, hybrid proteins, etc.). .P.).

Рекомбинантные экспрессирующие векторы настоящего изобретения могут быть сконструированы для экспрессии белков протеаз в прокариотических или в эукариотических клетках. Так, например, белки протеаз могут быть экспрессированы в бактериальных клетках, таких как E.coli, в клетках насекомых (с использованием бакуловирусных экспрессирующих векторов), в дрожжевых клетках или в клетках млекопитающих. Подходящие клетки-хозяева подробно обсуждаются в работе 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 с использованием промоторных регуляторных последовательностей Т7 и полимеразы Т7.Recombinant expression vectors of the present invention can be designed to express protease proteins in prokaryotic or eukaryotic cells. For example, protease proteins can be expressed in bacterial cells such as E. coli , in insect cells (using baculovirus expression vectors), in yeast cells or in mammalian cells. Suitable host cells are discussed in detail in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Alternatively, the recombinant expression vector can be transcribed and translated in vitro using the T7 promoter regulatory sequences and T7 polymerase.

Экспрессирующими векторами, используемыми в настоящем изобретении, являются хромосомные, эписомные и вирусные векторы, например, векторы, происходящие от бактериальных плазмид, бактериофага, дрожжевой эписомы, дрожжевых хромосомных элементов; вирусы, такие как бакуловирусы, паповавирусы, вакцинные вирусы, аденовирусы, вирусы оспы домашней птицы, псевдорабивирусы и ретровирусы, а также векторы, полученные из их комбинаций, такие как векторы, происходящие из плазмиды и бактериофаговых генетических элементов, таких как космиды и фагмиды.Expression vectors used in the present invention are chromosomal, episomal and viral vectors, for example, vectors derived from bacterial plasmids, bacteriophage, yeast episoma, yeast chromosome elements; viruses such as baculoviruses, papovaviruses, vaccine viruses, adenoviruses, poultry smallpox viruses, pseudo-rabiviruses and retroviruses, as well as vectors derived from their combinations, such as vectors derived from plasmids and bacteriophage genetic elements such as cosmids and phagemids.

ДНК-вставка должна быть функционально присоединена к подходящему промотору, такому как промоторы РL фага лямбда, промоторы lac, trp и tac E.coli, ранние и поздние промоторы SV40 и промоторы ретровирусных LТR и т.п. Специалистам хорошо известны и другие подходящие промоторы. В конкретном варианте осуществления изобретения предпочтительными являются промоторы, способные обеспечивать высокий уровень экспрессии протеаз в нитчатых грибах. Такие промоторы известны специалистам. Экспрессирующие конструкции могут содержать сайты инициации транскрипции, терминации транскрипции, а в транскрибированной области сайт связывания с рибосомой для трансляции. Кодирующая часть зрелых транскриптов, экспрессируемых этими конструкциями, включает сайт инициации трансляции АUG в начале последовательности и кодон терминации трансляции, расположенный в соответствующем положении у конца транслируемого полипептида.The DNA insert should be operably linked to a suitable promoter, such as PL promoters of the lambda phage, lac , trp, and E. coli tac promoters, early and late SV40 promoters, and retroviral LTR promoters and the like. Other suitable promoters are well known to those skilled in the art. In a particular embodiment, promoters capable of providing a high level of expression of proteases in filamentous fungi are preferred. Such promoters are known to those skilled in the art. Expression constructs may contain transcription initiation sites, transcription termination sites, and a ribosome binding site for translation in the transcribed region. The coding part of the mature transcripts expressed by these constructs includes the AUG translation initiation site at the beginning of the sequence and the translation termination codon located at the corresponding position at the end of the translated polypeptide.

Векторная ДНК может быть введена в прокариотические или эукариотические клетки стандартными методами трансформации или трансфекции. Используемые здесь термины “трансформация” и “трансфекция” означают ряд известных специалистам методов введения чужеродной нуклеиновой кислоты (например, ДНК) в клетку-хозяина, включая ко-преципитацию фосфатом кальция или хлоридом кальция, опосредованную DЕАЕ-декстраном трансфекцию, трансдукцию, инфицирование, липофекцию, опосредованную катионным липидом трансфекцию или электропорацию. Подходящие методы трансформации или трансфекции клеток-хозяев можно найти в руководстве у Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989), Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology (1986) и в других лабораторных руководствах.Vector DNA can be introduced into prokaryotic or eukaryotic cells by standard methods of transformation or transfection. As used herein, the terms “transformation” and “transfection” mean a number of methods known to those skilled in the art for introducing foreign nucleic acid (eg, DNA) into a host cell, including co-precipitation with calcium phosphate or calcium chloride, DEAE-dextran mediated transfection, transduction, infection, lipofection cationic lipid-mediated transfection or electroporation. Suitable methods for transforming or transfecting host cells can be found in the manual by Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989), Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology (1986) and other laboratory manuals .

Что касается стабильной трансфекции клеток млекопитающих, то известно, что лишь небольшая фракция клеток может интегрировать чужеродную ДНК в свой геном в зависимости от используемого экспрессирующего вектора и метода трансфекции. Для идентификации и отбора этих интегрантов ген, кодирующий селективный маркер (например, маркер резистентности к антибиотикам), обычно вводят в клетки-хозяева вместе с нужным геном. Предпочтительными селективными маркерами являются маркеры, которые придают резистентность к лекарственным средствам, таким как G418, гигромицин и метотрексат. Нуклеиновая кислота, кодирующая селективный маркер, может быть введена в клетку-хозяин на том же самом векторе, который кодирует белок протеазы, либо она может быть введена на отдельном векторе. Клетки, стабильно трансфицированные введенной нуклеиновой кислотой, могут быть идентифицированы путем отбора по резистентности к лекарственному средству (например, клетки, в которые был введен селективный маркерный ген, выживают, а другие клетки погибают).Regarding stable transfection of mammalian cells, it is known that only a small fraction of cells can integrate foreign DNA into their genome, depending on the expression vector used and the transfection method. To identify and select these integrants, a gene encoding a selective marker (for example, a marker of antibiotic resistance) is usually introduced into the host cells along with the desired gene. Preferred selective markers are markers that confer resistance to drugs such as G418, hygromycin and methotrexate. A nucleic acid encoding a selectable marker can be introduced into the host cell on the same vector that encodes the protease protein, or it can be introduced on a separate vector. Cells stably transfected with the introduced nucleic acid can be identified by drug resistance selection (for example, cells into which the selective marker gene has been introduced survive and other cells die).

Экспрессию белков в прокариотах, в большинстве случаев, осуществляют в клетках E.coli, включающих векторы, содержащие конститутивные или индуцибельные промоторы, регулирующие экспрессию гибридных или негибридных белков. Гибридные векторы присоединяют ряд аминокислот к кодируемому в нем белку, например, к аминоконцу рекомбинантного белка. Такие гибридные векторы обычно служат трем целям, а именно: 1) усиливают экспрессию рекомбинантного белка; 2) увеличивают растворимость рекомбинантного белка и 3) облегчают очистку рекомбинантного белка, действуя как лиганд в аффинной очистке. В большинстве случаев в гибридных экспрессирующих векторах сайт протеолитического расщепления вводят на стыке гибридной молекулы и рекомбинантного белка, что позволяет отделять рекомбинантный белок от гибридной молекулы, а затем проводят очистку этого гибридного белка. Такими ферментами и их последовательностями когнатного распознавания являются фактор Ха, тромбин и энтерокиназа.The expression of proteins in prokaryotes, in most cases, is carried out in E. coli cells, including vectors containing constitutive or inducible promoters that regulate the expression of hybrid or non-hybrid proteins. Hybrid vectors attach a number of amino acids to the protein encoded in it, for example, to the amino terminus of a recombinant protein. Such hybrid vectors usually serve three purposes, namely: 1) enhance expression of the recombinant protein; 2) increase the solubility of the recombinant protein; and 3) facilitate the purification of the recombinant protein, acting as a ligand in affinity purification. In most cases, in hybrid expression vectors, the proteolytic cleavage site is introduced at the junction of the hybrid molecule and the recombinant protein, which allows the recombinant protein to be separated from the hybrid molecule, and then the fusion protein is purified. Such enzymes and their cognitive recognition sequences are factor Xa, thrombin and enterokinase.

Как было указано выше, экспрессирующие векторы, предпочтительно, содержат селективные маркеры. Такими маркерами являются ген дигидрофолатредуктазы или ген резистентности к неомицину для эукариотических клеточных культур и ген резистентности к тетрациклину или ампициллину для культивирования в E.coli и в других бактериях. Репрезентативными примерами подходящего хозяина являются бактериальные клетки, такие как E.coli, Streptomyces и Salmonella typhimurium; клетки грибов, такие как дрожжи; клетки насекомых, такие как Drosophila S2 и Spodoptera Sf9; клетки животных, такие как СНО, СОS и меланома Боуэса; и клетки растений. Подходящие культуральные среды и условия культивирования вышеуказанных клеток-хозяев известны специалистам.As indicated above, expression vectors preferably contain selective markers. Such markers are the dihydrofolate reductase gene or the neomycin resistance gene for eukaryotic cell cultures and the tetracycline or ampicillin resistance gene for cultivation in E. coli and other bacteria. Representative examples of a suitable host are bacterial cells such as E. coli , Streptomyces, and Salmonella typhimurium ; fungal cells such as yeast; insect cells such as Drosophila S2 and Spodoptera Sf9; animal cells such as CHO, COS and Bowes melanoma; and plant cells. Suitable culture media and culturing conditions of the above host cells are known to those skilled in the art.

Векторами, предпочтительными для использования в бактериях, являются векторы pQE70, pQE60 и PQE-9, поставляемые от Qiagen; векторы pBS, векторы Phagescript, векторы Bluescript, pNH8A, pNH16A, pNH18A, pNH46A, поставляемые от Stratagene; и ptrc99a, pKK223-3, pKK233-3, pDR540, pRIT5, поставляемые от Pharmacia. Предпочтительными эукариотическими векторами являются векторы PWLNEO, pSV2CAT, pOG44, pZT1 и pSG, поставляемые от Stratagene; и векторы pSVK3, pBРV, pMSG и pSVL, поставляемые от Pharmacia. Другие подходящие векторы хорошо известны специалистам.Vectors preferred for use in bacteria are the vectors pQE70, pQE60 and PQE-9, available from Qiagen; pBS vectors, Phagescript vectors, Bluescript vectors, pNH8A, pNH16A, pNH18A, pNH46A, available from Stratagene; and ptrc99a, pKK223-3, pKK233-3, pDR540, pRIT5, available from Pharmacia. Preferred eukaryotic vectors are the vectors PWLNEO, pSV2CAT, pOG44, pZT1 and pSG, available from Stratagene; and vectors pSVK3, pBPV, pMSG and pSVL, available from Pharmacia. Other suitable vectors are well known in the art.

Известными бактериальными промоторами, используемыми в настоящем изобретении, являются промоторы lacl и lacZ E.coli промоторы Т3 и Т7, промотор gpt, промоторы лямбда PR, промотор PL и промотор trp, промотор тимидинкиназы HSV, ранний и поздний промоторы SV40, промоторы LTR ретровирусов, таких как вирус саркомы Рауса (“RSV”), и промоторы металлотионеина, такие как промотор мышиного металлотионеина-1.Known bacterial promoters used in the present invention are the E. coli lacl and lacZ promoters, the T3 and T7 promoters, the gpt promoter, the PR lambda promoters, the PL promoter and the trp promoter, the HSV thymidine kinase promoter, SV40 early and late promoters, LTR promoters of retroviruses such like Routh sarcoma virus (“RSV”), and metallothionein promoters, such as the mouse metallothionein-1 promoter.

Транскрипция ДНК, кодирующей полипептиды настоящего изобретения, у высших эукариотов может быть усилена посредством введения в вектор энхансерной последовательности. Энхансеры являются цис-действующими элементами ДНК, которые обычно имеют длину приблизительно 10-300 п.н. и которые усиливают транскрипционную активность промотора в клетке-хозяине данного типа. Примерами энхансеров являются энхансер SV40, расположенный на позднем участке сайта инициации репликации и имеющий длину 100-270 п.н., энхансер раннего промотора цитомегаловируса, энхансер полиомы, расположенный на позднем участке сайта инициации репликации, и аденовирусные энхансеры.Transcription of DNA encoding the polypeptides of the present invention in higher eukaryotes can be enhanced by introducing an enhancer sequence into the vector. Enhancers are cis-acting DNA elements that typically have a length of approximately 10-300 bp. and which enhance the transcriptional activity of the promoter in a host cell of this type. Examples of enhancers are the SV40 enhancer located in the late portion of the replication initiation site and having a length of 100-270 bp, the cytomegalovirus early promoter enhancer, the polyoma enhancer located in the late portion of the replication initiation site, and adenovirus enhancers.

Для секреции транслированного белка в область просвета эндоплазматического ретикулума в периплазматическое пространство или во внеклеточное пространство, в экспрессируемый полипептид может быть введен соответствующий сигнал секреции. Эти сигналы могут быть эндогенными для полипептида, либо они могут быть гетерологичными.For secretion of the translated protein into the lumen of the endoplasmic reticulum into the periplasmic space or into the extracellular space, the corresponding secretion signal can be introduced into the expressed polypeptide. These signals may be endogenous to the polypeptide, or they may be heterologous.

Полипептид может экспрессироваться в модифицированной форме, такой как гибридный белок, и может включать не только сигналы секреции, но также и дополнительные гетерологичные функциональные области. Так, например, область, состоящая из других аминокислот, а в частности, заряженных аминокислот, может быть добавлена к N-концу данного полипептида для повышения его стабильности и устойчивости в клетке-хозяине в процессе очистки или в процессе последующей обработки и хранения. Кроме того, пептидные молекулы могут быть добавлены в полипептид для облегчения очистки.The polypeptide may be expressed in a modified form, such as a fusion protein, and may include not only secretion signals, but also additional heterologous functional regions. For example, a region consisting of other amino acids, and in particular charged amino acids, can be added to the N-terminus of a given polypeptide to increase its stability and stability in the host cell during purification or during subsequent processing and storage. In addition, peptide molecules can be added to the polypeptide to facilitate purification.

Полипептиды настоящего изобретенияThe polypeptides of the present invention

Настоящее изобретение относится к выделенному полипептиду, имеющему аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171; аминокислотную последовательность, получаемую путем экспрессии полинуклеотида настоящего изобретения, либо, в предпочтительном варианте изобретения, последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57 в соответствующем хозяине, а также аминокислотную последовательность, получаемую путем экспрессии полинуклеотидных последовательностей, выбранных из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114 в соответствующем хозяине. Кроме того, в объем настоящего изобретения входит пептид или полипептид, содержащий функциональный эквивалент вышеуказанных полипептидов. Вышеуказанные полипептиды, в целом, называются “полипептидами настоящего изобретения”.The present invention relates to an isolated polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171; the amino acid sequence obtained by expression of the polynucleotide of the present invention, or, in a preferred embodiment of the invention, a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57 in the corresponding host, as well as the amino acid sequence obtained by expression of polynucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114 in the corresponding host. In addition, a peptide or polypeptide comprising a functional equivalent of the above polypeptides is included within the scope of the present invention. The above polypeptides are generally referred to as “polypeptides of the present invention”.

Термины “пептид” и “олигопептид” рассматриваются как синонимы (в общепринятом смысле), и эти термины являются взаимозаменяемыми в зависимости от контекста, где требуется указать, что цепь состоит, по крайней мере, из двух аминокислот, связанных пептидильными связями. Используемый здесь термин “полипептид” означает цепи, содержащие более чем семь аминокислотных остатков. Все олигопептидные и полипептидные формулы или их последовательности записываются слева направо, в направлении от аминоконца к карбоксиконцу. Однобуквенный код используемых аминокислот хорошо известен специалистам, и его можно найти в руководстве Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).The terms “peptide” and “oligopeptide” are regarded as synonyms (in the common sense), and these terms are used interchangeably depending on the context where it is required to indicate that the chain consists of at least two amino acids linked by peptidyl bonds. As used herein, the term “polypeptide” means chains containing more than seven amino acid residues. All oligopeptide and polypeptide formulas or their sequences are written from left to right, in the direction from the amino terminus to the carboxy terminus. The single-letter code of the amino acids used is well known to those skilled in the art and can be found in the manual of Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).

Термин “выделенный” полипептид или белок означает полипептид или белок, экстрагированный из его природного окружения. Так, например, рекомбинантно продуцируемые полипептиды и белки, экспрессируемые в клетках-хозяевах, считаются выделенными в целях настоящего изобретения, так, как это было определено для нативных или рекомбинантных полипептидов, которые были по существу очищены любыми подходящими методами, такими как, например, метод одностадийной очистки, описанный Smith & Johnson, Gene 67:31-40 (1988).The term “isolated” polypeptide or protein means a polypeptide or protein extracted from its natural environment. Thus, for example, recombinantly produced polypeptides and proteins expressed in host cells are considered isolated for the purposes of the present invention, as was determined for native or recombinant polypeptides, which were essentially purified by any suitable methods, such as, for example, one-step purification described by Smith & Johnson, Gene 67: 31-40 (1988).

Протеазы настоящего изобретения могут быть выделены и очищены из рекомбинантных культур хорошо известными методами, включая преципитацию сульфатом аммония или этанолом, экстракцию кислотой, анионо- или катионообменную хроматографию, хроматографию на фосфоцеллюлозе, гидрофобную хроматографию взаимодействия, аффинную хроматографию, хроматографию на гидроксиаппатитах и хроматографию на лектине. Для очистки в аналитических целях наиболее предпочтительно использовать высокоэффективную жидкостную хроматографию (“ВЭЖХ”).The proteases of the present invention can be isolated and purified from recombinant cultures by well known methods, including precipitation with ammonium sulfate or ethanol, acid extraction, anion or cation exchange chromatography, phosphocellulose chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography, and hydroxyapatite chromatography. For analytical purification, it is most preferable to use high performance liquid chromatography (“HPLC”).

Полипептидами настоящего изобретения являются природные очищенные продукты, продукты химического синтеза и продукты, продуцируемые рекомбинантными методами из прокариотических или эукариотическмх хозяев, включая, например, бактериальные клетки, дрожжевые клетки, клетки высших растений, клетки насекомых и клетки млекопитающих. В зависимости от используемого хозяина в методах рекомбинантного продуцирования полипептиды настоящего изобретения могут быть гликозилированными или негликозилированными. Кроме того, полипептиды настоящего изобретения могут также включать модифицированный инициирующий метиониновый остаток, который, в некоторых случаях, образуется в результате клеточно-опосредованных процессов в хозяине.The polypeptides of the present invention are natural purified products, chemical synthesis products, and products produced by recombinant methods from prokaryotic or eukaryotic hosts, including, for example, bacterial cells, yeast cells, higher plant cells, insect cells and mammalian cells. Depending on the host used in recombinant production methods, the polypeptides of the present invention may be glycosylated or non-glycosylated. In addition, the polypeptides of the present invention may also include a modified initiating methionine residue, which, in some cases, is formed as a result of cell-mediated processes in the host.

Кроме того, белком настоящего изобретения может быть белок-предшественник, такой как зимоген; гибридный белок; и белок, полученный в виде про-последовательности или пре-про-последовательности либо в виде другой незрелой формы любого типа.In addition, the protein of the present invention may be a precursor protein, such as a zymogen; fusion protein; and a protein obtained as a pro-sequence or pre-pro-sequence or as another immature form of any type.

Фрагменты белковProtein fragments

Настоящее изобретение также относится к биологически активным фрагментам полипептидов настоящего изобретения.The present invention also relates to biologically active fragments of the polypeptides of the present invention.

Биологически активными фрагментами полипептидов настоящего изобретения являются полипептиды, включающие аминокислотные последовательности, которые по существу идентичны аминокислотной последовательности белка протеазы или происходят от этой последовательности (например, аминокислотной последовательности, содержащейся в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171), и которые включают меньшее число аминокислот, чем полноразмерный белок, и обладают, по крайней мере, одной биологической активностью, соответствующей активности полноразмерного белка. Обычно биологически активные фрагменты включают домен или мотив, обладающий, по крайней мере, одной активностью белка протеазы. Биологически активный фрагмент белка настоящего изобретения может представлять собой полипептид, который имеет длину, например, в 10, 25, 50, 100 или более аминокислот. Кроме того, другие биологически активные части, в которых делетированы другие области белка, могут быть получены рекомбинантными методами и оценены на одну или более биологических активностей, присущих нативной форме полипептида настоящего изобретения.Biologically active fragments of the polypeptides of the present invention are polypeptides comprising amino acid sequences that are substantially identical to or derived from the amino acid sequence of a protease protein (e.g., the amino acid sequence contained in a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171), and which include fewer amino acids than a full-sized protein, and have at least one biological activity, respectively constant activity of a full-sized protein. Typically, biologically active fragments include a domain or motif having at least one protease protein activity. The biologically active fragment of the protein of the present invention may be a polypeptide that has a length of, for example, 10, 25, 50, 100 or more amino acids. In addition, other biologically active parts in which other regions of the protein are deleted can be obtained by recombinant methods and evaluated for one or more biological activities inherent in the native form of the polypeptide of the present invention.

Настоящее изобретение также относится к фрагментам нуклеиновой кислоты, которые кодируют вышеописанные биологически активные фрагменты белка протеазы.The present invention also relates to nucleic acid fragments that encode the biologically active protease protein fragments described above.

Гибридные белкиHybrid proteins

Белки настоящего изобретения или их функциональные эквиваленты, например, их биологически активные части, могут быть функционально присоединены к непротеазному полипептиду (например, к гетерологичным аминокислотным последовательностям) с получением гибридных белков. Используемый здесь термин “химерный белок” или “гибридный белок” протеазы означает полипептид протеазы, функционально присоединенный к непротеазному полипептиду. Термин “протеазный полипептид” означает полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, соответствующую полипептидной последовательности настоящего изобретения, а термин “непротеазный полипептид” означает полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, соответствующую белку, который по существу не является гомологичным белку настоящего изобретения, например, белку, который отличается от протеазного белка и происходит от одного и того же или другого организма. В протеазном гибридном белке протеазный полипептид может соответствовать всему белку или части белка настоящего изобретения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения гибридный белок протеазы включает, по крайней мере, один биологически активный фрагмент белка настоящего изобретения. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения гибридный белок протеазы включает, по крайней мере, две биологически активных части белка настоящего изобретения. Используемый по отношению к гибридному белку термин “функционально присоединенный” указывает на то, что протеазный полипептид и непротеазный полипептид слиты друг с другом с сохранением рамки считывания. Непротеазный полипептид может быть слит с N-концом или с С-концом протеазного полипептида.The proteins of the present invention or their functional equivalents, for example, their biologically active parts, can be functionally linked to a non-protease polypeptide (for example, heterologous amino acid sequences) to produce fusion proteins. As used herein, the term “chimeric protein” or “fusion protein” of a protease means a protease polypeptide operably linked to a non-protease polypeptide. The term “protease polypeptide” means a polypeptide having an amino acid sequence corresponding to the polypeptide sequence of the present invention, and the term “non-protease polypeptide” means a polypeptide having an amino acid sequence corresponding to a protein that is not substantially homologous to a protein of the present invention, for example, a protein that differs from a protease protein and comes from the same or another organism. In a protease fusion protein, the protease polypeptide may correspond to all or part of the protein of the present invention. In a preferred embodiment, the protease fusion protein comprises at least one biologically active protein fragment of the present invention. In another preferred embodiment, the protease fusion protein comprises at least two biologically active portions of the protein of the present invention. As used with respect to a fusion protein, the term “operably linked” indicates that the protease polypeptide and non-protease polypeptide are fused to each other while maintaining a reading frame. The non-protease polypeptide may be fused to the N-terminus or the C-terminus of the protease polypeptide.

Так, например, в одном из вариантов осуществления изобретения гибридный белок представляет собой гибридный белок “GST-протеаза”, где указанные протеазные последовательности слиты с С-концом последовательностей GST.For example, in one embodiment, the fusion protein is a “GST protease” fusion protein, wherein said protease sequences are fused to the C-terminus of the GST sequences.

Такие гибридные белки могут облегчать очистку рекомбинантной протеазы. В другом варианте осуществления изобретения гибридным белком является протеазный белок, содержащий гетерологичную сигнальную последовательность у его N-конца. В некоторых клетках-хозяевах (например, в клетках млекопитающих и в дрожжевых клетках-хозяевах) экспрессия и/или секреция протеазы могут быть усилены с использованием гетерологичной сигнальной последовательности.Such fusion proteins may facilitate purification of the recombinant protease. In another embodiment, the fusion protein is a protease protein containing a heterologous signal sequence at its N-terminus. In some host cells (e.g., mammalian and yeast host cells), protease expression and / or secretion can be enhanced using a heterologous signal sequence.

В другом примере секреторная последовательность gp67 белка оболочки бакуловируса может быть использована как гетерологичная сигнальная последовательность (Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al., eds., John Wiley & Sons, 1992). Другими примерами эукариотических гетерологичных сигнальных последовательностей являются секреторные последовательности мелитина и щелочной фосфатазы плаценты человека (Stratagene; La Jolla, California). Еще в одном примере подходящими прокариотическими гетерологичными сигнальными последовательностями являются секреторный сигнал рhoA (Sambrook et al., см. выше) и секреторный сигнал белка А (Pharmacia Biotech; Piscataway, New Jersey).In another example, the secretory sequence of the gp67 baculovirus sheath protein can be used as a heterologous signal sequence (Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al., Eds., John Wiley & Sons, 1992). Other examples of eukaryotic heterologous signal sequences are human placenta melitin and alkaline phosphatase secretion sequences (Stratagene; La Jolla, California). In another example, suitable prokaryotic heterologous signal sequences are the secretory signal phoA (Sambrook et al., Supra) and the secretory signal of protein A (Pharmacia Biotech; Piscataway, New Jersey).

Сигнальная последовательность может быть использована для облегчения секреции и выделения белка или полипептида настоящего изобретения. Сигнальные последовательности обычно характеризуются коровыми гидрофобными аминокислотами, которые обычно отщепляются от зрелого белка в процессе секреции в одном или более событиях отщепления. Такие сигнальные пептиды содержат сайты процессинга, которые позволяют отщеплять сигнальную последовательность от зрелых белков, поскольку они проходят по секреторному пути. Сигнальная последовательность направляет секрецию белка, например, из эукариотического хозяина, в который был введен экспрессирующий вектор, а после этого или одновременно с этим сигнальная последовательность отщепляется. Затем белок может быть легко очищен от внеклеточной среды известными методами. Альтернативно, сигнальная последовательность может быть присоединена к нужному белку с использованием последовательности, которая облегчает очистку, например, с использованием домена GST. Так, например, последовательность, кодирующая полипептид, может быть слита с маркерной последовательностью, например, с последовательностью, кодирующей пептид, который облегчает очистку гибридного полипептида. В некоторых предпочтительных вариантах этого аспекта настоящего изобретения маркерная последовательность представляет собой гексагистидиновый пептид, такой как метка, присутствующая в векторе рQE (Qiagen, Inc.), и другие метки, многие из которых являются коммерчески доступными. Как, например, описано в работе Gentz et al., Proc.Natl. Acad. Sci., USA, 86:821-824 (1989), гексагистидин обеспечивает удобную очистку гибридного белка. Метка НА представляет собой другой пептид, используемый для очистки, который соответствует эпитопу, происходящему от белка гемаглютинина вируса гриппа, и который был описан, например, Wilson et al., Cell 37:767 (1984).The signal sequence can be used to facilitate the secretion and isolation of the protein or polypeptide of the present invention. Signal sequences are typically characterized by core hydrophobic amino acids, which are usually cleaved from a mature protein during secretion in one or more cleavage events. Such signal peptides contain processing sites that allow cleavage of the signal sequence from mature proteins as they pass along the secretory pathway. The signal sequence directs the secretion of the protein, for example, from a eukaryotic host into which the expression vector has been introduced, and then, or at the same time, the signal sequence is cleaved. Then the protein can be easily purified from the extracellular medium by known methods. Alternatively, the signal sequence can be attached to the desired protein using a sequence that facilitates purification, for example, using the GST domain. Thus, for example, a sequence encoding a polypeptide can be fused to a marker sequence, for example, a sequence encoding a peptide that facilitates the purification of a hybrid polypeptide. In some preferred embodiments of this aspect of the present invention, the marker sequence is a hexahistidine peptide, such as a label present in the pQE vector (Qiagen, Inc.), and other labels, many of which are commercially available. As, for example, described by Gentz et al., Proc.Natl. Acad. Sci., USA, 86: 821-824 (1989), hexahistidine provides convenient purification of the fusion protein. The HA tag is another peptide used for purification that corresponds to an epitope derived from the influenza virus hemaglutinin protein and which has been described, for example, by Wilson et al., Cell 37: 767 (1984).

Предпочтительно, химерный или гибридный белок протеазы настоящего изобретения получают с использованием стандартной техники рекомбинантных ДНК. Так, например, ДНК-фрагменты, кодирующие различные полипептидные последовательности, лигируют вместе в той же рамке считывания стандартными методами, например, с использованием затупленных или липких концов для лигирования, затем расщепляют рестриктазами с получением соответствующих концов и, если это необходимо, достраивают липкие концы, обрабатывают щелочной фосфатазой во избежание нежелательного присоединения и подвергают ферментативному лигированию. В другом варианте осуществления изобретения гибридный ген может быть синтезирован стандартными методами, включая методы с использованием автоматических ДНК-синтезаторов. Альтернативно, ПЦР-амплификация генных фрагментов может быть осуществлена с использованием “якорных” праймеров, сконструированных так, чтобы они были комплементарны выступающим концам, между двумя смежными генными фрагментами, которые могут быть затем гибридизированы и повторно амплифицированы с получением химерной генной последовательности (см., например, Current Protocols in Molecular Biology, eds. Ausubel et al., John Wiley & Sons, 1992). Кроме того, многие экспрессирующие векторы являются коммерчески доступными и кодируют гибридную часть (например, полипептид GST). Кодирующая протеазу нуклеиновая кислота может быть клонирована в указанный экспрессирующий вектор так, чтобы эта гибридная часть была присоединена к протеазному белку с сохранением рамки считывания.Preferably, the chimeric or fusion protease protein of the present invention is prepared using standard recombinant DNA techniques. For example, DNA fragments encoding different polypeptide sequences are ligated together in the same reading frame by standard methods, for example, using blunt or sticky ends for ligation, then digested with restrictase enzymes to obtain the corresponding ends and, if necessary, sticky ends are completed , treated with alkaline phosphatase to avoid unwanted addition and subjected to enzymatic ligation. In another embodiment, the fusion gene can be synthesized by standard methods, including methods using automated DNA synthesizers. Alternatively, PCR amplification of gene fragments can be carried out using “anchor” primers designed so that they are complementary to the protruding ends between two adjacent gene fragments, which can then be hybridized and re-amplified to obtain a chimeric gene sequence (see, e.g. Current Protocols in Molecular Biology, eds. Ausubel et al., John Wiley & Sons, 1992). In addition, many expression vectors are commercially available and encode a hybrid portion (e.g., GST polypeptide). A nucleic acid encoding a protease can be cloned into said expression vector so that this hybrid moiety is attached to the protease protein while maintaining a reading frame.

Функциональные эквивалентыFunctional Equivalents

Термины “функциональные эквиваленты” и “функциональные варианты” являются взаимозаменяемыми. Функциональные эквиваленты ДНК настоящего изобретения представляют собой выделенные ДНК-фрагменты, кодирующие полипептид, который обладает конкретной функцией определенной здесь протеазы A.niger. Функциональным эквивалентом полипептида настоящего изобретения является полипептид, который обладает, по крайней мере, одной функцией определенной здесь протеазы A.niger.The terms “functional equivalents” and “functional variants” are used interchangeably. The functional DNA equivalents of the present invention are isolated DNA fragments encoding a polypeptide that has the specific function of the A. niger protease defined herein. The functional equivalent of the polypeptide of the present invention is a polypeptide that has at least one function of the A. niger protease defined herein.

Функциональные эквиваленты белка или полипептида могут содержать лишь консервативные замены одной или более аминокислот в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или замены, инсерции или делеции заменимых аминокислот. В соответствии с этим заменимый аминокислотный остаток представляет собой остаток, который может быть заменен в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, без значительного изменения биологической функции. Так, например, предполагается, что особенно неподходящими для модификации являются консервативные аминокислотные остатки протеазных белков настоящего изобретения. Кроме того, консервативные аминокислоты в протеазных белках настоящего изобретения и в других протеазах также являются неподходящими для модификации.Functional equivalents of a protein or polypeptide may contain only conservative substitutions of one or more amino acids in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 171, or substitution, insertion, or deletion of replaceable amino acids. Accordingly, a substitutable amino acid residue is a residue that can be substituted in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 171, without significant change in biological function. For example, it is believed that the conserved amino acid residues of the protease proteins of the present invention are particularly unsuitable for modification. In addition, conservative amino acids in the protease proteins of the present invention and in other proteases are also not suitable for modification.

Термин “консервативная замена” означает замену, при которой аминокислотный остаток заменен аминокислотным остатком, имеющим аналогичную боковую цепь. Эти семейства аминокислот известны специалистам, и к ним относятся аминокислоты с основными боковыми цепями (например, лизин, аргинин и гистидин), с кислотными боковыми цепями (например, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота), с незаряженными полярными боковыми цепями (например, глицин, аспарагины, глутамин, серин, треонин, тирозин, цистеин), с неполярными боковыми цепями (например, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, фенилаланин, метионин, триптофан), с бета-разветвленными боковыми цепями (например, треонин, валин, изолейцин) и с ароматическими боковыми цепями (например, тирозин, фенилаланин, триптофан, гистидин).The term “conservative substitution” means a substitution in which the amino acid residue is replaced by an amino acid residue having a similar side chain. These families of amino acids are known to those skilled in the art, and include amino acids with major side chains (e.g., lysine, arginine and histidine), with acidic side chains (e.g., aspartic acid, glutamic acid), with uncharged polar side chains (e.g., glycine, asparagines , glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine), with non-polar side chains (e.g. alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), with beta-branched side chains (e.g. threonine, valine, isoleucine ) and with ar aromatic side chains (e.g. tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine).

Функциональные эквиваленты нуклеиновых кислот могут, в основном, содержать молчащие мутации или мутации, которые не изменяют биологическую функцию кодируемого полипептида. В соответствии с этим настоящее изобретение относится к молекулам нуклеиновой кислоты, кодирующим протеазные белки, которые содержат аминокислотные остатки, в основном, не влияющие на конкретную биологическую активность. Такие протеазные белки по своей аминокислотной последовательности отличаются от последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, однако они сохраняют, по крайней мере, одну биологическую активность. В одном из вариантов осуществления изобретения выделенная молекула нуклеиновой кислоты включает нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, где указанный белок содержит аминокислотную последовательность, по существу гомологичную, по крайней мере, примерно на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более аминокислотной последовательности, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171.Functional equivalents of nucleic acids can mainly contain silent mutations or mutations that do not alter the biological function of the encoded polypeptide. Accordingly, the present invention relates to nucleic acid molecules encoding protease proteins that contain amino acid residues that substantially do not affect a particular biological activity. Such protease proteins in their amino acid sequence differ from the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, however, they retain at least one biological activity. In one embodiment, the isolated nucleic acid molecule comprises a nucleotide sequence encoding a protein, wherein said protein contains an amino acid sequence substantially homologous to at least about 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85 %, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more of the amino acid sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171.

Так, например, руководство по осуществлению фенотипически молчащих аминокислотных замен можно найти в работе Bowie J.U. et al., Science, 247:1306-1310 (1990), где авторы указывают на то, что существует два основных метода исследования толерантности аминокислотной последовательности к заменам. Первый метод основан на процессе эволюции, в котором мутации либо приобретаются, либо подавляются в результате естественного отбора. Второй метод предусматривает генетическое конструирование для введения аминокислотных замен в конкретные положения клонированного гена, а также отбор или скрининг для идентификации последовательностей, которые сохраняют свои функциональные свойства. Как указывают авторы, эти исследования неожиданно выявили, что белки являются толерантными к аминокислотным заменам. Кроме того, авторы указывают, что эти замены вероятно являются допустимыми в определенном положении данного белка. Так, например, наиболее скрытым аминокислотным остаткам требуются неполярные боковые цепи, тогда как некоторые элементы поверхностных боковых цепей являются, в основном, консервативными. Другие такие фенотипически молчащие замены описаны, например, в работе Bowie et al., см. выше, и в указанных там ссылках.For example, guidance on phenotypically silent amino acid substitutions can be found in Bowie J.U. et al., Science, 247: 1306-1310 (1990), where the authors indicate that there are two main methods for studying the substitution tolerance of an amino acid sequence. The first method is based on the evolutionary process, in which mutations are either acquired or suppressed as a result of natural selection. The second method involves genetic engineering for introducing amino acid substitutions at specific positions of the cloned gene, as well as selection or screening to identify sequences that retain their functional properties. As the authors indicate, these studies unexpectedly revealed that proteins are tolerant to amino acid substitutions. In addition, the authors indicate that these substitutions are likely to be valid at a particular position in the protein. So, for example, the most hidden amino acid residues require non-polar side chains, while some elements of the surface side chains are mostly conservative. Other such phenotypically silent substitutions are described, for example, in Bowie et al., Supra, and in the references cited therein.

Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая протеазный белок, гомологичный белку, выбранному из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, может быть сконструирована путем введения одной или более нуклеотидных замен, добавлений или делеций в кодирующие нуклеотидные последовательности, выбранные из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранные из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, так, чтобы одна или более аминокислотных замен, делеций или инсерций были введены в кодируемый белок. Указанные мутации могут быть введены стандартными методами, такими как сайт-направленный мутагенез и ПЦР-опосредованный мутагенез.An isolated nucleic acid molecule encoding a protease protein homologous to a protein selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171 can be constructed by introducing one or more nucleotide substitutions, additions or deletions to the coding nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, so that one or more amino acid substitutions, deletions or insertions were introduced into the encoded protein. These mutations can be introduced by standard methods, such as site-directed mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis.

Термин “функциональные эквиваленты” также охватывает ортологи протеазного белка A.niger. Ортологи протеазного белка A.niger представляют собой белки, которые могут быть выделены из других штаммов или видов и которые обладают аналогичной или идентичной биологической активностью. Такие ортологи могут быть легко идентифицированы как содержащие аминокислотную последовательность, по существу гомологичную последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171.The term “functional equivalents” also encompasses orthologs of the protease protein A.niger . Orthologs of the protease protein A.niger are proteins that can be isolated from other strains or species and which have similar or identical biological activity. Such orthologs can be easily identified as containing an amino acid sequence essentially homologous to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171.

Используемый здесь термин “по существу гомологичный” относится к первой аминокислотной или нуклеотидной последовательности, которая содержит достаточное или минимальное число аминокислот или нуклеотидов, идентичных или эквивалентных (например, с аналогичной боковой цепью) аминокислотам или нуклеотидам второй аминокислотной или нуклеотидной последовательности, так, чтобы указанные первая и вторая аминокислотная или нуклеотидная последовательности имели общий домен. Например, аминокислотные или нуклеотидные последовательности, которые содержат общий домен, идентичный примерно на 60%, предпочтительно на 65%, более предпочтительно на 70%, а еще более предпочтительно на 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99%, и являются, как определено выше, достаточно идентичными.As used herein, the term “substantially homologous” refers to a first amino acid or nucleotide sequence that contains a sufficient or minimum number of amino acids or nucleotides identical or equivalent (eg, with a similar side chain) to amino acids or nucleotides of a second amino acid or nucleotide sequence, such that the first and second amino acid or nucleotide sequences had a common domain. For example, amino acid or nucleotide sequences that contain a common domain that is approximately 60% identical, preferably 65%, more preferably 70%, and even more preferably 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96 %, 97%, 98% or 99%, and are, as defined above, fairly identical.

Кроме того, в объем настоящего изобретения входят нуклеиновые кислоты, кодирующие другие члены протеазного семейства, которые имеют нуклеотидную последовательность, отличающуюся от последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114. Кроме того, в объем настоящего изобретения входят нуклеиновые кислоты, кодирующие протеазные белки от других видов, которые имеют нуклеотидную последовательность, отличающуюся от последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114.In addition, nucleic acids encoding other members of the protease family that have a nucleotide sequence different from a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group are within the scope of the present invention. consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114. In addition, nucleic acids encoding protease proteins from other species that have a nucleotide sequence different from the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114.

Молекулы нуклеиновой кислоты, соответствующие вариантам (например, природным аллельным вариантам) и гомологам ДНК протеазы настоящего изобретения, могут быть выделены исходя из их гомологии по отношению к описанным здесь нуклеиновым кислотам протеазы, с использованием описанной здесь кДНК или их подходящих фрагментов, в качестве гибридизационного зонда в соответствии со стандартными методами гибридизации, предпочтительно, в условиях гибридизации высокой жесткости.Nucleic acid molecules corresponding to variants (e.g., natural allelic variants) and DNA protease homologs of the present invention can be isolated based on their homology to the protease nucleic acids described herein, using the cDNA described herein or their suitable fragments as a hybridization probe in accordance with standard hybridization methods, preferably under hybridization conditions of high stringency.

Специалистам известно, что помимо использования природных аллельных вариантов последовательности протеазы, в нуклеотидные последовательности, содержащиеся в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, могут быть внесены модификации, которые приводят к изменениям в аминокислотной последовательности белка протеазы, но не оказывают заметного влияния на функцию протеазного белка.Specialists know that in addition to using natural allelic variants of the protease sequence, the nucleotide sequences contained in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO : 58 - SEQ ID NO: 114, modifications may be made that result in changes in the amino acid sequence of the protease protein, but do not significantly affect the function of the protease protein.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к улучшенным протеазным белкам. “Улучшенные” протеазные белки представляют собой белки, которые обладают, по крайней мере, одной улучшенной биологической активностью. Такие белки могут быть получены путем введения неспецифических мутаций по всей кодирующей последовательности протеазы или ее части, например, методом насыщающего мутагенеза, и полученные мутанты могут быть рекомбинантно экспрессированы и скринированы на их биологическую активность. Так, например, в литературе описаны стандартные анализы для измерения ферментативной активности протеаз, и улучшенные таким образом белки могут быть легко отобраны.In another aspect, the present invention relates to improved protease proteins. “Improved” protease proteins are proteins that have at least one improved biological activity. Such proteins can be obtained by introducing non-specific mutations along the entire coding sequence of the protease or its part, for example, by saturation mutagenesis, and the obtained mutants can be recombinantly expressed and screened for their biological activity. Thus, for example, standard analyzes for measuring the enzymatic activity of proteases are described in the literature, and thus improved proteins can be easily selected.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения протеазный белок имеет аминокислотную последовательность, соответствующую последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171. В другом варианте осуществления изобретения полипептид протеазы, в основном, гомологичен аминокислотной последовательности, соответствующей последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, и сохраняет, по крайней мере, одну биологическую активность полипептида, соответствующего последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115-171, но при этом он отличается по своей аминокислотной последовательности, что обусловлено природными изменениями или мутагенезом, как описано выше.In a preferred embodiment, the protease protein has an amino acid sequence corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171. In another embodiment, the protease polypeptide is substantially homologous to an amino acid sequence corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 to SEQ ID NO: 171, and retains at least one biological activity of the polypeptide corresponding to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115-171, but it differs in its amino acid sequence due to natural changes or mutagenesis, as described above.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения протеазный белок имеет аминокислотную последовательность, кодируемую выделенным фрагментом нуклеиновой кислоты, способным гибридизоваться с нуклеиновой кислотой соответствующей последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58 - SEQ ID NO:114, предпочтительно, в условиях гибридизации высокой жесткости.In another preferred embodiment, the protease protein has an amino acid sequence encoded by an isolated nucleic acid fragment capable of hybridizing with a nucleic acid of the corresponding sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58 - SEQ ID NO: 114, preferably under conditions of hybridization of high stringency.

В соответствии с этим протеазный белок представляет собой белок, включающий аминокислотную последовательность, которая, по крайней мере, примерно на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологична аминокислотной последовательности, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, и сохраняет, по крайней мере, одну функциональную активность полипептида, соответствующего последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171.Accordingly, a protease protein is a protein comprising an amino acid sequence that is at least about 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97 %, 98%, 99% or more homologous to the amino acid sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, and retains at least one functional activity of the polypeptide corresponding to the sequence, selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171.

Функциональные эквиваленты белка настоящего изобретения могут быть также идентифицированы, например, путем скрининга комбинаторных библиотек мутантов, например усеченных мутантов белка настоящего изобретения, на протеазную активность. В одном из вариантов осуществления изобретения генеририруют дискретную библиотеку вариантов путем комбинаторного мутагенеза на уровне нуклеиновой кислоты. Такая дискретная библиотека вариантов может быть продуцирована, например, путем ферментативного лигирования смеси синтетических олигонуклеотидов в генную последовательность, так, чтобы вырожденная серия потенциальных белковых последовательностей экспрессировалась в виде отдельных полипептидов или, альтернативно, в виде набора более крупных гибридных белков (например, для фагового представления). Для продуцирования библиотек потенциальных вариантов полипептидов настоящего изобретения из вырожденной олигонуклеотидной последовательности может быть использован ряд методов. Методы синтеза вырожденных олигонуклеотидов известны специалистам (см. например, Narang (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).The functional equivalents of the protein of the present invention can also be identified, for example, by screening combinatorial libraries of mutants, for example, truncated protein mutants of the present invention, for protease activity. In one embodiment, a discrete library of variants is generated by combinatorial mutagenesis at the nucleic acid level. Such a discrete library of variants can be produced, for example, by enzymatically ligating a mixture of synthetic oligonucleotides into a gene sequence so that a degenerate series of potential protein sequences is expressed as individual polypeptides or, alternatively, as a set of larger fusion proteins (e.g., for phage presentation ) A number of methods can be used to produce libraries of potential variants of the polypeptides of the present invention from a degenerate oligonucleotide sequence. Methods for the synthesis of degenerate oligonucleotides are known to those skilled in the art (see e.g. Narang (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 последовательности полипептида настоящего изобретения могут быть использованы для генерирования дискретной популяции полипептидов в целях скрининга для последующего отбора вариантов. Так, например, библиотека фрагментов кодирующей последовательности может быть генерирована путем обработки двухцепочечного ПЦР-фрагмента нужной кодирующей последовательности нуклеазой в условиях, при которых на одну молекулу приходится только один однонитевый разрыв (“ник”); путем денатурации двухцепочечной ДНК; ренатурации ДНК с образованием двухцепочечной ДНК, которая может включать смысловую/антисмысловую пары от различных ник-продуктов; удаления одноцепочечных фрагментов из вновь образованных дуплексов путем обработки нуклеазой S1; и лигирования полученной библиотеки фрагментов в экспрессирующий вектор. Таким методом может быть получена экспрессионная библиотека, которая кодирует N-концевые и внутренние фрагменты нужного белка различных размеров.In addition, libraries of fragments of the coding sequence of the polypeptide of the present invention can be used to generate a discrete population of polypeptides for screening for subsequent selection of options. So, for example, a library of fragments of a coding sequence can be generated by processing a double-stranded PCR fragment of the desired coding sequence with nuclease under conditions in which only one single-strand break (“nick”) falls on one molecule; by denaturing double stranded DNA; DNA renaturation with the formation of double-stranded DNA, which may include sense / antisense pairs from various nick products; removing single-stranded fragments from newly formed duplexes by treatment with S1 nuclease; and ligating the resulting library of fragments into an expression vector. Using this method, an expression library can be obtained that encodes the N-terminal and internal fragments of the desired protein of various sizes.

Специалистам известны несколько методов скрининга генных продуктов комбинаторных библиотек, полученных посредством точковых мутаций с усечением, и скрининга кДНК-библиотек генных продуктов, имеющих выбранное свойство. Методы, подходящие для высокоэффективных анализов и наиболее широко используемые для скрининга крупных генных библиотек, обычно предусматривают клонирование генной библиотеки в реплицируемые экспрессирующие векторы, трансформацию соответствующих клеток полученной библиотекой векторов и экспрессию комбинированных генов в условиях, при которых детекция нужной активности облегчает выделение вектора, включающего ген, продукты которого были детектированы. Рекурсивный множественный мутагенез (RЕМ), который представляет собой способ увеличения частоты функциональных мутантов в библиотеках, может быть использован в комбинации со скрининг-анализами для идентификации вариантов белка настоящего изобретения (Аrkin & Yourvan (1992) Proc.Natl. Acad. Sci., USA, 89:7811-7815; Delgrave et al. (1993), Protein Engineering 6(3):327-331).Several methods for screening gene products of combinatorial libraries obtained by truncated point mutations and screening cDNA libraries of gene products having a selected property are known to those skilled in the art. Methods suitable for high-performance assays and most commonly used for screening large gene libraries typically include cloning the gene library into replicable expression vectors, transforming the corresponding cells with the resulting vector library, and expressing the combined genes under conditions in which the detection of the desired activity facilitates the isolation of a vector including the gene whose products have been detected. Recursive multiple mutagenesis (REM), which is a method of increasing the frequency of functional mutants in libraries, can be used in combination with screening assays to identify protein variants of the present invention (Arkin & Yourvan (1992) Proc.Natl. Acad. Sci., USA 89: 7811-7815; Delgrave et al. (1993), Protein Engineering 6 (3): 327-331).

Помимо последовательности протеазного гена, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-SEQ ID NO:57, для специалиста очевидно, что в данной популяции может присутствовать полиморфизм ДНК-последовательности, который может приводить к изменениям в аминокислотной последовательности протеазного белка. Такой генетический полиморфизм может присутствовать в клетках различных популяций или внутри одной популяции, что обусловлено природной аллельной вариацией. Аллельные варианты могут также включать функциональные эквиваленты.In addition to the protease gene sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-SEQ ID NO: 57, it is obvious to a person skilled in the art that DNA polymorphism may be present in this population, which can lead to changes in the amino acid sequence protease protein. Such genetic polymorphism may be present in cells of different populations or within the same population, due to natural allelic variation. Allelic variants may also include functional equivalents.

Фрагменты полинуклеотида настоящего изобретения могут также включать полинуклеотиды, которые не кодируют функциональные полипептиды. Такие полинуклеотиды могут функционировать как зонды или праймеры для ПЦР-реакции. Такие полинуклеотиды могут быть также использованы в том случае, если желательно предотвратить функциональную активность протеазы в конкретном организме (“нокаут”-мутанты).Fragments of a polynucleotide of the present invention may also include polynucleotides that do not encode functional polypeptides. Such polynucleotides may function as probes or primers for the PCR reaction. Such polynucleotides can also be used if it is desirable to prevent the functional activity of the protease in a particular organism (“knockout” mutants).

Нуклеиновые кислоты настоящего изобретения независимо от того, кодируют ли они функциональные или нефункциональные полипептиды, могут быть использованы в качестве гибридизационных зондов или праймеров полимеразной цепной реакции (ПЦР). Использование молекул нуклеиновой кислоты настоящего изобретения, которые не кодируют полипептид, обладающий протеазной активностью, включает, помимо прочего, (1) выделение гена, кодирующего протеазный белок, или его аллельных вариантов из кДНК-библиотеки, например, из других организмов, не являющихся A.niger; (2) in situ гибридизацию (например, FISH) с препаратами метафазной хромосомы в целях обеспечения точной хромосомной локализации гена протеазы, как описано Verma et al., Human Chromosomes: A Manual of Basic Techniques, Pergamon Press, New York (1988); (3) Нозерн-блот-анализ для детекции экспрессии мРНК протеазы в специфических тканях и/или клетках и (4) возможное использование зондов и праймеров в качестве диагностического инструмента для анализа на присутствие нуклеиновой кислоты, гибридизуемой с протеазным зондом в данном биологическом образце (например, в ткани).The nucleic acids of the present invention, whether they encode functional or non-functional polypeptides, can be used as hybridization probes or primers for the polymerase chain reaction (PCR). The use of nucleic acid molecules of the present invention that do not encode a polypeptide having protease activity includes, but is not limited to, (1) isolating a gene encoding a protease protein or its allelic variants from a cDNA library, for example, from other organisms other than A. niger ; (2) in situ hybridization (e.g., FISH) with metaphase chromosome preparations to ensure accurate chromosome localization of the protease gene, as described by Verma et al., Human Chromosomes: A Manual of Basic Techniques, Pergamon Press, New York (1988); (3) Northern blot analysis to detect protease mRNA expression in specific tissues and / or cells; and (4) the possible use of probes and primers as a diagnostic tool for analyzing the presence of a nucleic acid hybridizing with a protease probe in a given biological sample (e.g. in tissue).

В объем настоящего изобретения также входит способ получения функционального эквивалента гена протеазы или кДНК. Такой способ предусматривает получение меченого зонда, который включает выделенную нуклеиновую кислоту, кодирующую всю или часть последовательности, соответствующей последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, или ее варианта; скрининг библиотеки фрагментов нуклеиновых кислот с использованием меченого зонда в условиях, позволяющих проводить гибридизацию зонда с фрагментами нуклеиновых кислот в библиотеке с образованием дуплексов нуклеиновых кислот; и продуцирование полноразмерной генной последовательности из фрагментов нуклеиновых кислот в любом меченом дуплексе с получением гена, родственного гену протеазы.A method for preparing a functional equivalent of a protease gene or cDNA is also within the scope of the present invention. Such a method involves the preparation of a labeled probe that comprises an isolated nucleic acid encoding all or part of a sequence corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, or a variant thereof; screening a library of nucleic acid fragments using a labeled probe under conditions that allow hybridization of the probe with nucleic acid fragments in the library to form nucleic acid duplexes; and producing a full-sized gene sequence from nucleic acid fragments in any labeled duplex to produce a gene related to the protease gene.

В одном из вариантов изобретения нуклеиновая кислота протеазы настоящего изобретения, по крайней мере, примерно на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологична последовательности нуклеиновой кислоты, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1 - SEQ ID NO:57, или последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:58-SEQ ID NO:114, или комплементарных им последовательностей.In one embodiment of the invention, the protease nucleic acid of the present invention is at least about 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to the nucleic acid sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 57, or a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 58-SEQ ID NO: 114, or its complementary sequences.

В другом предпочтительном варианте полипептид протеазы, по крайней мере, на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичен аминокислотной последовательности, представленной в последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171.In another preferred embodiment, the protease polypeptide is at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96% , 97%, 98%, 99% or more is homologous to the amino acid sequence represented in the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171.

Клетки-хозяеваHost cells

В другом варианте своего осуществления настоящее изобретение относится к клеткам, например, к трансформированным клеткам-хозяевам или к рекомбинантным клеткам-хозяевам, которые содержат нуклеиновую кислоту, входящую в объем настоящего изобретения. Термин “трансформированная клетка” или “рекомбинантная клетка” означает клетку (или ее предшественник), в которую, методами рекомбинантных ДНК, введена нуклеиновая кислота настоящего изобретения. Прокариотическими и эукариотическими клетками являются, например, бактерии, грибы, дрожжи и т.п., а особенно предпочтительными клетками являются клетки нитчатых грибов, а в частности, Aspergillus niger.In another embodiment, the present invention relates to cells, for example, transformed host cells or to recombinant host cells that contain a nucleic acid within the scope of the present invention. The term “transformed cell” or “recombinant cell” means a cell (or its precursor) into which, using recombinant DNA methods, the nucleic acid of the present invention has been introduced. Prokaryotic and eukaryotic cells are, for example, bacteria, fungi, yeast and the like, and cells of filamentous fungi, in particular Aspergillus niger , are particularly preferred.

Клетка-хозяин может быть выбрана так, чтобы в ней осуществлялась модуляция экспрессии встроенных последовательностей либо осуществлялась модификация и процессинг генного продукта в соответствии со специфическим желаемым механизмом. Такие модификации (например, гликозилирование) и процессинг (например, отщепление) белковых продуктов могут облегчать оптимальное функционирование белка.The host cell can be selected so that it modulates the expression of the inserted sequences or modifies and processes the gene product in accordance with the specific desired mechanism. Such modifications (e.g., glycosylation) and processing (e.g., cleavage) of protein products may facilitate the optimal functioning of the protein.

Различные клетки-хозяева имеют характерные и специфические механизмы посттрансляционного процессинга и модификации белков и генных продуктов. Соответствующие клеточные линии или системы хозяев, известные специалистам в области молекулярной биологии и/или микробиологии, могут быть выбраны так, чтобы они обеспечивали нужную и правильную модификацию и процессинг экспрессируемого чужеродного белка. Для этой цели могут быть использованы эукариотические клетки-хозяева, обладающие клеточным механизмом, обеспечивающим соответствующий процессинг первичного транскрипта, гликозилирование и фосфорилирование генного продукта. Такие клетки-хозяева хорошо известны специалистам.Various host cells have characteristic and specific mechanisms of post-translational processing and modification of proteins and gene products. Appropriate cell lines or host systems known to those skilled in the field of molecular biology and / or microbiology can be selected so as to provide the desired and correct modification and processing of the expressed foreign protein. For this purpose, eukaryotic host cells with a cellular mechanism providing the appropriate processing of the primary transcript, glycosylation and phosphorylation of the gene product can be used. Such host cells are well known in the art.

Клетками-хозяевами также являются, но не ограничиваются ими, клеточные линии млекопитающих, такие как СНО, VЕRO, ВНК, НеLa, СОS, МDCK, 293, 3Т3, WI38 и клеточные линии хороидного сплетения.Host cells also include, but are not limited to, mammalian cell lines such as CHO, VERO, BHK, HeLa, COS, MDKK, 293, 3T3, WI38, and choroid plexus cell lines.

Если необходимо, то полипептиды настоящего изобретения могут быть продуцированы с помощью стабильно трансфецированной клеточной линии. Существует ряд векторов, подходящих для стабильной трансфекции клеток млекопитающих и доступных специалистам, и известны методы конструирования таких клеточных линий, описанные, например, Ausubel et al. (см. выше).If necessary, the polypeptides of the present invention can be produced using stably transfected cell lines. There are a number of vectors suitable for stable transfection of mammalian cells and available to those skilled in the art, and methods for constructing such cell lines are described, for example, described by Ausubel et al. (see above).

АнтителаAntibodies

Кроме того, настоящее изобретение относится к антителам, таким как моноклональные или поликлональные антитела, которые специфически связываются с белками протеазы настоящего изобретения.In addition, the present invention relates to antibodies, such as monoclonal or polyclonal antibodies, which specifically bind to the protease proteins of the present invention.

Используемые здесь термины “антитело” (Ab) или “моноклональное антитело” (mAb) означают интактные молекулы, а также фрагменты антител (такие как, например, Fab- и F(ab')2-фрагменты), которые способны специфически связываться с протеазным белком. Fab- и F(ab')2-фрагменты не содержат Fc-фрагмент интактного антитела; быстрее выводятся из кровотока и могут иметь меньшую степень неспецифического связывания, чем интактное антитело (Wahl et al., J. Nucl. Med. 24:316-325 (1983)). А поэтому указанные фрагменты являются предпочтительными.As used herein, the terms “antibody” (Ab) or “monoclonal antibody” (mAb) mean intact molecules as well as antibody fragments (such as, for example, Fab and F (ab ') 2 fragments) that are capable of specifically binding to a protease protein. Fab and F (ab ') 2 fragments do not contain an Fc fragment of an intact antibody; more rapidly excreted from the bloodstream and may have a lower degree of nonspecific binding than an intact antibody (Wahl et al., J. Nucl. Med. 24: 316-325 (1983)). Therefore, these fragments are preferred.

Антитела настоящего изобретения могут быть получены любыми методами. Так, например, клетки, экспрессирующие протеазный белок или его антигенный фрагмент, могут быть введены животному для стимуляции продуцирования сыворотки, содержащей поликлональные антитела. В предпочтительном методе получают и очищают препарат протеазного белка, который, по существу не содержит природных примесей. Затем такой препарат вводят животному для продуцирования поликлональной антисыворотки с более высокой специфической активностью.Antibodies of the present invention can be obtained by any methods. Thus, for example, cells expressing a protease protein or antigenic fragment thereof can be administered to an animal to stimulate the production of serum containing polyclonal antibodies. In a preferred method, a protease protein preparation is prepared and purified that is substantially free of natural impurities. Then, such a preparation is administered to an animal to produce a polyclonal antiserum with higher specific activity.

В наиболее предпочтительном способе антителами настоящего изобретения являются моноклональные антитела (или их фрагменты, связывающиеся с протеазным белком). Такие моноклональные антитела могут быть получены с использованием гибридомной техники (Kohler et al., Nature 256:495 (1975); Kohler et al., Eur. J. Immunol. 6:511 (1976); Hammerling et al., Monoclonal Antibodies and T-Cell Hybridomas, Elsevier, N.Y., pp. 563-681 (1981)). В основном, такие процедуры предусматривают иммунизацию животного (предпочтительно, мыши) антигеном протеазного белка или клеткой, экспрессирующей протеазный белок. Спленоциты таких мышей выделяют и подвергают слиянию с подходящей миеломной клеточной линией. В соответствии с настоящим изобретением может быть использована любая подходящая миеломная клеточная линия, однако предпочтительно использовать родительскую миеломную клеточную линию (SР2O), имеющуюся в Американской коллекции типовых культур, Роквилл, шт. Мэриленд. После слияния полученные гибридомные клетки выдерживают в селективной среде НАТ, а затем клонируют путем ограниченного разведения, как описано Wands et al. (Gastro-enterology, 80:225-232 (1981)). Гибридомные клетки, полученные посредством такого отбора, затем анализируют для идентификации клонов, которые секретируют антитела, способные связываться с антигеном протеазного белка. Вообще говоря, эти полипептиды могут быть присоединены к белку-носителю, такому как КLН, как описано Ausubel et al. (см. выше), смешаны с адъювантом и инъецированы млекопитающему-хозяину.In a most preferred method, the antibodies of the present invention are monoclonal antibodies (or fragments thereof that bind to a protease protein). Such monoclonal antibodies can be obtained using the hybridoma technique (Kohler et al., Nature 256: 495 (1975); Kohler et al., Eur. J. Immunol. 6: 511 (1976); Hammerling et al., Monoclonal Antibodies and T-Cell Hybridomas, Elsevier, NY, pp. 563-681 (1981)). In general, such procedures include immunizing an animal (preferably a mouse) with a protease protein antigen or a cell expressing a protease protein. Splenocytes of such mice are isolated and fused to a suitable myeloma cell line. Any suitable myeloma cell line can be used in accordance with the present invention, however, it is preferable to use the parent myeloma cell line (SP 2 O) available from the American Type Culture Collection, Rockville, pc. Maryland. After fusion, the resulting hybridoma cells were incubated in a selective NAT medium and then cloned by limited dilution, as described by Wands et al. (Gastro-enterology, 80: 225-232 (1981)). Hybridoma cells obtained by this selection are then analyzed to identify clones that secrete antibodies capable of binding to the protease protein antigen. Generally speaking, these polypeptides can be attached to a carrier protein, such as KLH, as described by Ausubel et al. (see above), mixed with adjuvant and injected into the host mammal.

В частности, различные животные-хозяева могут быть иммунизованы путем инъекции нужного полипептида. Примерами подходящих животных-хозяев являются кролики, мыши, морские свинки и крысы. Для повышения иммунологического ответа могут быть использованы различные адъюванты в зависимости от вида хозяина, включая, но не ограничиваясь ими, адъювант Фрейнда (полный и неполный), адъювант на основе минеральных гелей, такой как гидроксид алюминия, поверхностно-активные вещества, такие как лизолецитин, полиолы-плюроники, полианионы, пептиды, масляные эмульсии, гемоцианин лимфы улитки, динитрофенол, БЦЖ (бацилла Кальмета-Герена) и Corynebacterium parvum. Поликлональные антитела представляют собой гетерогенные популяции молекул антител, присутствующих в сыворотке иммунизированных животных.In particular, various host animals can be immunized by injection of the desired polypeptide. Examples of suitable host animals are rabbits, mice, guinea pigs and rats. Various adjuvants may be used to enhance the immunological response depending on the type of host, including, but not limited to, Freund's adjuvant (complete and incomplete), mineral gel adjuvants such as aluminum hydroxide, surfactants such as lysolecithin, pluronic polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, snail lymph hemocyanin, dinitrophenol, BCG (Calmet-Guerin Bacillus) and Corynebacterium parvum . Polyclonal antibodies are heterogeneous populations of antibody molecules present in the serum of immunized animals.

Такими антителами может быть любой иммуноглобулин классов IgG, IgМ, IgЕ, IgА, IgD и любого из их подклассов. Гибридомы, продуцирующие mAb настоящего изобретения, могут быть культивированы in vitro или in vivo.Such antibodies can be any immunoglobulin of classes IgG, IgM, IgE, IgA, IgD and any of their subclasses. Hybridomas producing the mAbs of the present invention can be cultured in vitro or in vivo .

После продуцирования поликлональные или моноклональные антитела тестируют на специфическое распознавание протеазного полипептида или его функционального эквивалента в иммуноанализе, таком как Вестерн-блот-анализ или анализ на иммунопреципитацию с использованием стандартной техники, например, описанной Ausubel et al. (см. выше). В настоящем изобретении могут быть использованы антитела, которые специфически связываются с протеазными белками или с их функциональными эквивалентами. Так, например, такие антитела могут быть использованы в иммуноанализе для детекции протеазы в патогенных или непатогенных штаммах Aspergillus (например, в экстрактах Aspergillus).After production, polyclonal or monoclonal antibodies are tested for specific recognition of the protease polypeptide or its functional equivalent in an immunoassay, such as Western blot analysis or immunoprecipitation analysis using standard techniques, such as those described by Ausubel et al. (see above). Antibodies that specifically bind to protease proteins or their functional equivalents can be used in the present invention. For example, such antibodies can be used in an immunoassay to detect protease in pathogenic or non-pathogenic strains of Aspergillus (for example, in Aspergillus extracts).

Антитела настоящего изобретения предпочтительно продуцируют с использованием полипептидных фрагментов протеазы, которые, вероятно, также являются антигенными, на что указывает такой критерий, как высокая частота заряженных остатков. Например, такие фрагменты могут быть генерированы стандартными ПЦР-методами, а затем клонированы в экспрессирующий вектор рGEX (Ausubel et al., см. выше). Затем гибридные белки могут быть экспрессированы в E.coli и очищены с использованием аффинной матрицы с глутатион-агарозой, как описано Ausubel et al. (см. выше). Если необходимо, то для каждого белка могут быть генерированы несколько (например, два или три) гибридов, и каждый гибрид может быть инъецирован, по крайней мере, двум кроликам. Антисыворотка может быть продуцирована путем последовательных инъекций, обычно, по крайней мере, трех бустер-инъекций. В основном, антисыворотку оценивают на ее способность к иммунопреципитации рекомбинантного полипептида протеазы или его функциональных эквивалентов, тогда как несвязанные белки могут служить в качестве контроля для оценки специфичности иммунной реакции.Antibodies of the present invention are preferably produced using polypeptide fragments of the protease, which are probably also antigenic, as indicated by a criterion such as a high frequency of charged residues. For example, such fragments can be generated by standard PCR methods and then cloned into the pGEX expression vector (Ausubel et al., Supra). Fusion proteins can then be expressed in E. coli and purified using a glutathione agarose affinity matrix as described by Ausubel et al. (see above). If necessary, for each protein several (for example, two or three) hybrids can be generated, and each hybrid can be injected into at least two rabbits. An antiserum can be produced by successive injections, usually at least three booster injections. Basically, an antiserum is evaluated for its ability to immunoprecipitate a recombinant protease polypeptide or its functional equivalents, while unbound proteins can serve as a control to assess the specificity of the immune response.

Альтернативно, методы, описанные для продуцирования одноцепочечных антител (в патентах США № 4946778 и 4704692), могут быть адаптированы для продуцирования одноцепочечных антител против протеазного полипептида или его функциональных эквивалентов. Существуют коммерчески доступные наборы для генерирования и скрининга библиотек фагового представления, поставляемые, например, фирмой Pharmacia.Alternatively, the methods described for the production of single chain antibodies (US Pat. Nos. 4,946,778 and 4,704,692) can be adapted to produce single chain antibodies against the protease polypeptide or its functional equivalents. There are commercially available phage presentation library generation and screening kits available, for example, from Pharmacia.

Кроме того, примеры методов и реагентов, особенно подходящих для использования в генерировании и скрининге библиотеки представления антител, можно найти, например, в патенте США № 5223409; в публикации РСТ № WO 92/18619; в публикации РСТ № WO 91/17271; в публикации РСТ № WO 20791; в публикации РСТ № WO 92/20791; в публикации РСТ № WO 92/15679; в публикации РСТ № WO 93/01288; в публикации РСТ № WO 92/01047; в публикации РСТ № WO 92/09690; в публикации РСТ № WO 90/02809; Fuchs et al. (1991) Bio/Technology, 9:1370-1372; Hay et al. (1992) Hum. Antibod. Hybridomas, 3:81-85; Huse et al. (1989) Science 246:1275-1281; Griffiths et al. (1993) EMBO J. 12:725-734.In addition, examples of methods and reagents particularly suitable for use in generating and screening an antibody presentation library can be found, for example, in US Pat. No. 5,223,409; PCT Publication No. WO 92/18619; PCT Publication No. WO 91/17271; PCT Publication No. WO 20791; PCT Publication No. WO 92/20791; PCT Publication No. WO 92/15679; PCT Publication No. WO 93/01288; PCT Publication No. WO 92/01047; PCT Publication No. WO 92/09690; PCT Publication No. WO 90/02809; Fuchs et al. (1991) Bio / Technology, 9: 1370-1372; Hay et al. (1992) Hum. Antibod Hybridomas 3: 81-85; Huse et al. (1989) Science 246: 1275-1281; Griffiths et al. (1993) EMBO J. 12: 725-734.

Поликлональные и моноклональные антитела, которые специфически связываются с полипептидами протеазы или с их функциональными эквивалентами, могут быть использованы, например, для детекции экспрессии гена протеазы или его функциональных эквивалентов, например, в другом штамме Aspergillus.Polyclonal and monoclonal antibodies that specifically bind to protease polypeptides or their functional equivalents can be used, for example, to detect expression of a protease gene or its functional equivalents, for example, in another Aspergillus strain.

Так, например, полипептид протеазы может быть легко детектирован в стандартных иммуноанализах клеток или экстрактов Aspergillus. Примерами подходящих анализов являются, но не ограничиваются ими, Вестерн-блоттинг, ELISA, радиоиммуноанализы и т.п.For example, a protease polypeptide can be easily detected in standard immunoassays of cells or Aspergillus extracts. Examples of suitable assays include, but are not limited to, Western blotting, ELISA, radioimmunoassays, and the like.

Термин “специфическое связывание” означает, что антитело распознает конкретный антиген и связывается с ним, например, полипептид протеазы, и, по существу, не распознает другие неродственные молекулы в образце и не связывается с ними.The term “specific binding” means that the antibody recognizes a specific antigen and binds to it, for example, a protease polypeptide, and, essentially, does not recognize other unrelated molecules in the sample and does not bind to them.

Антитела могут быть очищены, например, методами аффинной хроматографии, в которых полипептидный антиген иммобилизован на смоле.Antibodies can be purified, for example, by affinity chromatography methods in which the polypeptide antigen is immobilized on a resin.

Антитело, направленное против полипептида настоящего изобретения (например, моноклональное антитело), может быть использовано для выделения полипептида стандартными методами, такими как аффинная хроматография или иммунопреципитация. Кроме того, такое антитело может быть использовано в целях детекции белка (например, в клеточном лизате или в клеточном супернатанте) для оценки уровня и характера экспрессии этого полипептида. Эти антитела могут быть также использованы в диагностических целях для мониторинга уровня белков в клетках или в тканях, как часть процедуры клинического тестирования, например, для определения эффективности данной схемы лечения или для установления диагноза аспергиллеза.An antibody directed against a polypeptide of the present invention (e.g., a monoclonal antibody) can be used to isolate a polypeptide by standard methods, such as affinity chromatography or immunoprecipitation. In addition, such an antibody can be used to detect a protein (for example, in a cell lysate or in a cell supernatant) to evaluate the level and nature of expression of this polypeptide. These antibodies can also be used for diagnostic purposes to monitor the level of proteins in cells or tissues, as part of a clinical testing procedure, for example, to determine the effectiveness of a given treatment regimen or to establish a diagnosis of aspergillosis.

Детекция может быть облегчена путем связывания антитела с детектируемым веществом. Примерами детектируемых веществ являются различные ферменты, простетические группы, флуоресцентные материалы, люминесцентные материалы, биолюминесцентные материалы и радиоактивные материалы. Примерами подходящих ферментов являются пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза, β-галактозидаза или ацетилтрансфераза; примерами подходящих флуоресцентных материалов являются умбеллиферон, флуоресцеин, флуоресцеинизотиоцианат, родамин, дихлортриазиниламинфлуоресцеин, данзилхлорид или фикоэритрин; примером люминесцентного материала является люминол; примерами биолюминесцентных материалов являются люцифераза, люциферин и экворин, а подходящими примерами радиоактивных материалов являются 125I, 131I, 35S или 3Н.Detection can be facilitated by binding the antibody to a detectable substance. Examples of detectable substances are various enzymes, prosthetic groups, fluorescent materials, luminescent materials, bioluminescent materials and radioactive materials. Examples of suitable enzymes are horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, β-galactosidase or acetyltransferase; examples of suitable fluorescent materials are umbelliferone, fluorescein, fluoresceinisothiocyanate, rhodamine, dichlorotriazinylamine fluorescein, danzyl chloride or phycoerythrin; an example of a luminescent material is luminol; examples of bioluminescent materials are luciferase, luciferin and equorin, and suitable examples of radioactive materials are 125 I, 131 I, 35 S or 3 N.

Предпочтительными эпитопами, охватываемыми антигенным пептидом, являются области, локализованные на поверхности белка, например, гидрофильные области. Графики гидрофобности белков настоящего изобретения могут быть использованы для идентификации гидрофобных участков. Антигенный пептид белка настоящего изобретения включает, по крайней мере, 7 (предпочтительно 10, 15, 20 или 30) смежных аминокислотных остатков аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:115 - SEQ ID NO:171, и содержит эпитоп белка, который стимулирует продуцирование антител против пептида, образующих специфический иммунный комплекс с белком.Preferred epitopes encompassed by the antigenic peptide are regions located on the surface of the protein, for example, hydrophilic regions. The hydrophobicity plots of the proteins of the present invention can be used to identify hydrophobic regions. The antigenic protein peptide of the present invention includes at least 7 (preferably 10, 15, 20 or 30) contiguous amino acid residues of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 115 - SEQ ID NO: 171, and contains an epitope of the protein , which stimulates the production of antibodies against the peptide, forming a specific immune complex with a protein.

Предпочтительными эпитопами, охватываемыми антигенным пептидом, являются области протеазы, которые локализованы на поверхности белка, например гидрофильные области, гидрофобные области, альфа-области, бета-области, спиральные области, области витка и гибкие области.Preferred epitopes encompassed by the antigenic peptide are protease regions that are localized on the surface of the protein, such as hydrophilic regions, hydrophobic regions, alpha regions, beta regions, helical regions, turn regions, and flexible regions.

ИммуноанализыImmunoassays

Качественное или количественное определение полипептида настоящего изобретения в биологическом образце может быть осуществлено любым известным методом. Техника с использованием антител является особенно предпочтительной для оценки конкретных уровней полипептидов в биологическом образце.Qualitative or quantitative determination of the polypeptide of the present invention in a biological sample can be carried out by any known method. An antibody technique is particularly preferred for evaluating specific levels of polypeptides in a biological sample.

При этом специфическое распознавание осуществляется “первым” антителом (поликлональным или моноклональным антителом), а во вторичной системе детекции могут быть использованы антитела, конъюгированные с флуоресцентными веществами, ферментами, или другие конъюгированные “вторые” антитела. В результате получают иммунокомплекс.In this case, specific recognition is carried out by the “first” antibody (polyclonal or monoclonal antibody), and antibodies conjugated with fluorescent substances, enzymes, or other conjugated “second” antibodies can be used in the secondary detection system. The result is an immunocomplex.

В соответствии с этим настоящее изобретение относится к способу диагностики Aspergillus-инфекции у определенного организма, включающему стадии:In accordance with this, the present invention relates to a method for the diagnosis of Aspergillus infection in a particular organism, comprising the steps of:

- выделения биологического образца из указанного организма, который, как предполагается, инфицирован Aspergillus,- isolation of a biological sample from the specified organism, which is supposed to be infected with Aspergillus ,

- взаимодействия указанного биологического образца с антителом настоящего изобретения,- the interaction of the specified biological sample with the antibody of the present invention,

- оценки на образование иммунокомплексов.- assessment of the formation of immunocomplexes.

Для высвобождения белка в целях проведения Вестерн-блот-анализа или дот/блот-анализа ткани могут также быть экстрагированы, например, мочевиной и нейтральным детергентом. Эта техника может быть также применена и к физиологическим жидкостям.To release protein for Western blot analysis or dot / blot analysis, tissues can also be extracted, for example, with urea and a neutral detergent. This technique can also be applied to physiological fluids.

Другими методами на основе антител, используемыми для детекции экспрессии гена протеазы, являются иммуноанализы, такие как твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA) и радиоммуноанализ (РИА). Так, например, моноклональные антитела, специфичные к протеазе, могут быть использованы в качестве иммуноабсорбента и в качестве меченного ферментом зонда для детекции и количественной оценки протеазного белка. Количество протеазного белка, присутствующего в данном образце, может быть вычислено по количеству белка, присутствующему в стандартном препарате, с использованием компьютерного алгоритма линейной регрессии. В другом ELISA-анализе могут быть использованы два различных специфических моноклональных антитела для детекции протеазного белка в биологической жидкости. В этом анализе одно из антител используется в качестве иммуноабсорбента, а другое - в качестве меченного ферментом зонда.Other antibody-based methods used to detect protease gene expression are immunoassays, such as enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and radio immunoassay (RIA). For example, protease-specific monoclonal antibodies can be used as an immunoabsorbent and as an enzyme-labeled probe for the detection and quantification of a protease protein. The amount of protease protein present in a given sample can be calculated from the amount of protein present in a standard preparation using a linear regression computer algorithm. In another ELISA assay, two different specific monoclonal antibodies can be used to detect a protease protein in a biological fluid. In this assay, one of the antibodies is used as an immunoabsorbent, and the other as an enzyme-labeled probe.

Вышеуказанные методы могут быть осуществлены, в основном, в виде “одностадийного” или “двухстадийного” анализа. “Одностадийный анализ” предусматривает контактирование протеазного белка с иммобилизованным антителом без промывки и контактирование этой смеси с меченым антителом. “Двухстадийный анализ” предусматривает промывку, а затем контактирование этой смеси с меченым антителом. Могут быть также использованы и другие подходящие методы. Обычно оказывается предпочтительным иммобилизовать один компонент аналитической системы на носителе, что позволяет другим компонентам этой системы вступать в контакт с указанным компонентом и легко выделяться из образца.The above methods can be implemented mainly in the form of a “one-stage” or “two-stage” analysis. “One-step analysis” involves contacting the protease protein with an immobilized antibody without washing and contacting this mixture with a labeled antibody. A “two step analysis” involves washing and then contacting this mixture with a labeled antibody. Other suitable methods may also be used. It is usually preferable to immobilize one component of the analytical system on a carrier, which allows other components of this system to come into contact with the specified component and easily stand out from the sample.

Подходящими ферментными метками являются, например, метки, происходящие от оксидазной группы, которая катализирует продуцирование перекиси водорода посредством взаимодействия с субстратом. Активность оксидазной метки может быть проанализирована путем измерения концентрации перекиси водорода, образованной посредством взаимодействия меченного ферментом антитела с субстратом.Suitable enzyme labels are, for example, labels derived from an oxidase group that catalyzes the production of hydrogen peroxide by reaction with a substrate. The activity of an oxidase tag can be analyzed by measuring the concentration of hydrogen peroxide formed by the interaction of an enzyme-labeled antibody with a substrate.

Помимо ферментов, другими подходящими метками являются радиоизотопы, такие как йод (125I, 121I), углерод (14C), сера (35S), тритий (3Н), индий (112In) и технеций (99mТс), а также флуоресцентные метки, такие как флуоресцеин и родамин, и биотин.In addition to enzymes, other suitable labels are radioisotopes such as iodine ( 125 I, 121 I), carbon ( 14 C), sulfur ( 35 S), tritium ( 3 N), indium ( 112 In) and technetium ( 99m Tc), as well as fluorescent labels such as fluorescein and rhodamine, and biotin.

Специфическое связывание тестируемого соединения с полипептидом протеазы может быть детектировано, например, in vitro, путем обратимой или необратимой иммобилизации протеазного полипептида на субстрате, например, на поверхности лунки 96-луночного полистиролового микротитрационного планшета. Методы иммобилизации полипептидов и других небольших молекул хорошо известны специалистам. Так, например, микротитрационные планшеты могут быть сенсибилизированы полипептидом протеазы путем добавления в каждую лунку полипептида в растворе (обычно в концентрации от 0,05 до 1 мг/мл в объеме 1-100 мкл) и инкубирования этих планшетов при температуре в пределах от комнатной температуры до 37°С в течение 0,1-36 часов. Полипептиды, не связанные с планшетом, могут быть удалены путем “вытряхивания” избытка раствора из планшетов, с последующей промывкой планшета (однократной или многократной) водой или буфером. Обычно полипептид содержится в воде или в буфере. Затем планшет промывают буфером, не содержащим связанного полипептида. Для блокирования сайтов, связывающихся со свободным белком на планшетах, эти планшеты блокируют белком, который не является родственным связанному полипептиду. Например, подходящим для этой цели является 300 мкл бычьего сывороточного альбумина (ВSA) в концентрации 2 мг/мл в Трис-HCl. Подходящими субстратами являются субстраты, которые содержат определенный сшивающий химический агент (например, пластиковые субстраты, такие как полистироловые, стироловые или, например, полипропиленовые субстраты от Corning Costar Corp. (Cambridge, MA). Если необходимо, то в качестве субстрата может быть использована гранулированная частица, например, гранулированная агароза или гранулированная сефароза.Specific binding of the test compound to the protease polypeptide can be detected, for example, in vitro , by reversibly or irreversibly immobilizing the protease polypeptide on a substrate, for example, on the surface of a well of a 96-well polystyrene microtiter plate. Methods for immobilizing polypeptides and other small molecules are well known in the art. So, for example, microtiter plates can be sensitized with a protease polypeptide by adding to each well a polypeptide in solution (usually at a concentration of 0.05 to 1 mg / ml in a volume of 1-100 μl) and incubating these plates at a temperature ranging from room temperature up to 37 ° C for 0.1-36 hours. Polypeptides not associated with the plate can be removed by “shaking out” the excess solution from the plate, followed by washing the plate (single or multiple) with water or buffer. Typically, the polypeptide is contained in water or in buffer. Then the tablet is washed with a buffer that does not contain a bound polypeptide. To block sites that bind to free protein on the tablets, these plates are blocked with a protein that is not related to the associated polypeptide. For example, 300 μl of bovine serum albumin (BSA) at a concentration of 2 mg / ml in Tris-HCl is suitable for this purpose. Suitable substrates are substrates that contain a specific crosslinking chemical agent (for example, plastic substrates such as polystyrene, styrene or, for example, polypropylene substrates from Corning Costar Corp. (Cambridge, MA). If necessary, granular can be used as a substrate a particle, for example, granular agarose or granular sepharose.

Связывание тестируемых соединений с полипептидами настоящего изобретения может быть детектировано любым из известных методов. Так, например, в иммуноанализе может быть использовано специфическое антитело. Если необходимо, то это антитело может быть помечено (например, флуоресцентной меткой или радиоизотопом) и детектировано прямым методом (см., например, West & McMahon J. Cell. Biol. 74:264, 1977). Альтернативно, для детекции может быть использовано “второе” антитело (например, меченое антитело, которое связывается с Fc-частью анти-АN97 антитела). В альтернативном методе детекции протеазный полипептид подвергают мечению (например, мечению протеазного полипептида радиоизотопом, флуорофором, хромофором или т.п.) и эту метку детектируют. В еще одном способе полипептид протеазы продуцируют в виде гибридного белка, который может быть оптически детектирован, например, с белком, флуоресцирующим в зеленом диапазоне спектра (который может быть детектирован при УФ-излучении). В альтернативном методе полипептид протеазы может быть ковалентно присоединен к ферменту или слит с ферментом, обладающим детектируемой ферментативной активностью, таким как пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза, альфа-галактозидаза или глюкозооксидаза. Гены, кодирующие все указанные ферменты, были клонированы и легко доступны каждому специалисту. Если необходимо, то гибридный белок может включать антиген, и такой антиген может быть детектирован и измерен с использованием поликлонального или моноклонального антитела стандартными методами. Подходящими антигенами являются ферменты (например, пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза и α-галактозидаза) и неферментные полипептиды (например, сывороточные белки, такие как ВSA и глобулины, а также молочные белки, такие как казеины).The binding of test compounds to the polypeptides of the present invention can be detected by any of the known methods. So, for example, a specific antibody can be used in an immunoassay. If necessary, this antibody can be labeled (e.g., with a fluorescent label or radioisotope) and detected by the direct method (see, for example, West & McMahon J. Cell. Biol. 74: 264, 1977). Alternatively, a “second” antibody can be used for detection (for example, a labeled antibody that binds to the Fc portion of an anti-AN97 antibody). In an alternative detection method, the protease polypeptide is tagged (e.g., tagged with a radioactive isotope, fluorophore, chromophore or the like) and the label is detected. In yet another method, the protease polypeptide is produced as a fusion protein that can be optically detected, for example, with a protein that fluoresces in the green spectrum (which can be detected by UV radiation). In an alternative method, the protease polypeptide may be covalently attached to an enzyme or fused to an enzyme having detectable enzymatic activity, such as horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, alpha-galactosidase or glucose oxidase. Genes encoding all of these enzymes have been cloned and readily available to every person skilled in the art. If necessary, the fusion protein may include an antigen, and such an antigen can be detected and measured using a polyclonal or monoclonal antibody by standard methods. Suitable antigens are enzymes (e.g., horseradish peroxidase, alkaline phosphatase and α-galactosidase) and non-enzymatic polypeptides (e.g., whey proteins such as BSA and globulins, as well as milk proteins such as caseins).

Эпитопы, антигены и иммуногеныEpitopes, antigens and immunogens

В другом аспекте настоящее изобретение относится к пептиду или полипептиду, содержащему эпитопнесущую часть полипептида настоящего изобретения. Эпитоп этой части полипептида представляет собой иммуногенный или антигенный эпитоп полипептида настоящего изобретения. Термин “иммуногенный эпитоп” определяют как часть белка, которая вырабатывает гуморальный ответ в том случае, если весь белок является иммуногенным. Очевидно, что эти иммуногенные эпитопы ограничены на молекуле несколькими локусами. С другой стороны, область молекулы белка, с которой может связываться антитело, определяют как “антигенный эпитоп”. Число иммуногенных эпитопов белка обычно меньше, чем число антигенных эпитопов. См., например, Geysen H.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:3998-4002 (1984).In another aspect, the present invention relates to a peptide or polypeptide comprising an epitope-carrying portion of a polypeptide of the present invention. The epitope of this portion of the polypeptide is the immunogenic or antigenic epitope of the polypeptide of the present invention. The term “immunogenic epitope” is defined as the part of a protein that produces a humoral response if all of the protein is immunogenic. Obviously, these immunogenic epitopes on a molecule are limited to several loci. On the other hand, the region of a protein molecule that an antibody can bind to is defined as an “antigenic epitope”. The number of immunogenic protein epitopes is usually less than the number of antigenic epitopes. See, for example, Geysen H.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 3998-4002 (1984).

Что касается выбора пептидов или полипептидов, несущих антигенный эпитоп (то есть содержащих область молекулы белка, с которой может связываться антитело), то специалистам хорошо известно, что относительно короткие синтетические пептиды, имитирующие часть последовательности белка, обычно способны продуцировать антисыворотку, которая реагирует с частично имитированным белком. См. например, Sutcliffe J.G. et al., Science 219:660-666 (1984). Пептиды, способные продуцировать реагирующую с белком сыворотку и часто представленные в первичной последовательности белка, могут быть охарактеризованы в соответствии с простыми химическими правилами и не ограничиваются ни иммунодоминантными областями интактного белка (то есть иммуногенными эпитопами), ни амино- или карбоксиконцами. Пептиды, которые являются в высокой степени гидрофобными, и пептиды, состоящие из шести или менее остатков, обычно являются неэффективными в индуцировании антител, связывающихся с имитированным белком, тогда как более длинные растворимые пептиды, особенно пептиды, содержащие пролиновые остатки, обычно являются эффективными. Sutcliffe et al., см.выше. Так, например, 18-20 пептидов, сконструированных в соответствии с вышеуказанными руководствами и содержащих 8-39 остатков, охватывающих 75% последовательности полипептидной цепи гемагглютинина НАI вируса гриппа, индуцировали антитела, которые реагировали с белком НАI или с интактным вирусом; а пептиды 12/12, происходящие от полимеразы MuLV, и пептид 18/18, происходящий от гликопротеина рабивируса, индуцировали антитела, которые осаждали соответствующие белки.Regarding the choice of peptides or polypeptides that carry an antigenic epitope (i.e., containing a region of a protein molecule that an antibody can bind to), it is well known to those skilled in the art that relatively short synthetic peptides that mimic part of a protein sequence are usually capable of producing an antiserum that reacts partially simulated protein. See, for example, Sutcliffe J.G. et al., Science 219: 660-666 (1984). Peptides capable of producing a protein-reactive serum and often presented in the primary protein sequence can be characterized according to simple chemical rules and are not limited to either immunodominant regions of an intact protein (i.e. immunogenic epitopes) or amino or carboxy terminus. Peptides that are highly hydrophobic, and peptides consisting of six or less residues, are usually ineffective in inducing antibodies that bind to the simulated protein, while longer soluble peptides, especially peptides containing proline residues, are usually effective. Sutcliffe et al., Supra. So, for example, 18-20 peptides designed in accordance with the above guidelines and containing 8-39 residues, covering 75% of the sequence of the hemagglutinin HAI polypeptide chain of the influenza virus, induced antibodies that reacted with the HAI protein or with the intact virus; and peptides 12/12 derived from MuLV polymerase and peptide 18/18 derived from rabivirus glycoprotein induced antibodies that precipitated the corresponding proteins.

Пептиды и полипептиды настоящего изобретения, несущие антигенный эпитоп, могут быть использованы для продуцирования антител, включая моноклональные антитела, которые специфически связываются с полипептидом настоящего изобретения. Таким образом, большая часть гибридом, полученных путем слияния клеток селезенки, взятых у доноров, иммунизованных пептидом, несущим антигенный эпитоп, обычно секретирует антитело, реагирующее с нативным белком. Sutcliffe et al., см.выше, 663. Антитела, продуцируемые антигенным эпитопом, несущим пептиды или полипептиды, могут быть использованы для детекции имитированного белка, а антитела против различных пептидов могут быть использованы для слежения за “судьбой” различных участков белков-предшественников, которые подвергаются посттрансляционному процессингу. Пептиды и антитела против пептидов могут быть использованы в различных качественных или количественных анализах в целях определения имитированного белка, например, в анализах на конкурентное связывание, поскольку, как было показано, даже короткие пептиды (например, состоящие приблизительно из 9 аминокислот) могут связываться и замещать более крупные пептиды в иммунопреципитационных анализах. См. например, Wilson I.A. et al., Cell 37:767-778, at 777 (1984). Антитела против пептидов настоящего изобретения могут быть также использованы для очистки имитированного белка, например, путем адсорбционной хроматографии методами, хорошо известными специалистам.Peptides and polypeptides of the present invention carrying an antigenic epitope can be used to produce antibodies, including monoclonal antibodies that specifically bind to the polypeptide of the present invention. Thus, most hybridomas obtained by fusion of spleen cells from donors immunized with a peptide carrying an antigenic epitope usually secrete an antibody that reacts with the native protein. Sutcliffe et al., Supra, 663. Antibodies produced by an antigenic epitope carrying peptides or polypeptides can be used to detect an imitated protein, and antibodies against different peptides can be used to track the “fate” of different regions of the precursor proteins, which undergo post-translational processing. Peptides and antibodies against peptides can be used in various qualitative or quantitative assays to determine the mimic protein, for example, competitive binding assays, since it has been shown that even short peptides (for example, consisting of approximately 9 amino acids) can bind and replace larger peptides in immunoprecipitation assays. See, for example, Wilson I.A. et al., Cell 37: 767-778, at 777 (1984). Antibodies against the peptides of the present invention can also be used to purify a simulated protein, for example, by adsorption chromatography by methods well known in the art.

Антигенные эпитопнесущие пептиды и полипептиды настоящего изобретения, сконструированные в соответствии с вышеуказанными инструкциями, содержат последовательность, состоящую, по крайней мере, из семи, более предпочтительно, по крайней мере, из девяти, а наиболее предпочтительно примерно из 15-30 аминокислот, присутствующих в аминокислотной последовательности полипептида настоящего изобретения. Однако пептиды или полипептиды, включающие более крупную часть аминокислотной последовательности полипептида настоящего изобретения, содержащую примерно от 30 до 50 аминокислот или имеющую любую длину, включая полную аминокислотную последовательность полипептида настоящего изобретения также рассматриваются как эпитопнесущие пептиды или полипептиды настоящего изобретения и могут быть использованы для индуцирования антител, реагирующих с имитированным белком. Предпочтительно, аминокислотную последовательность эпитопнесущего пептида выбирают так, чтобы она обеспечивала хорошую растворимость в водных растворителях (то есть так, чтобы эта последовательность включала относительно гидрофильные остатки и, предпочтительно, в основном, не содержала в высокой степени гидрофобных остатков); а особенно предпочтительными являются последовательности, содержащие пролиновые остатки.Antigenic epitope-carrying peptides and polypeptides of the present invention, constructed in accordance with the above instructions, contain a sequence consisting of at least seven, more preferably at least nine, and most preferably about 15-30 amino acids present in the amino acid polypeptide sequences of the present invention. However, peptides or polypeptides comprising a larger portion of the amino acid sequence of the polypeptide of the present invention, containing from about 30 to 50 amino acids or having any length, including the full amino acid sequence of the polypeptide of the present invention are also considered epitope-carrying peptides or polypeptides of the present invention and can be used to induce antibodies reacting with simulated protein. Preferably, the amino acid sequence of the epitope-carrying peptide is chosen so that it provides good solubility in aqueous solvents (that is, so that this sequence includes relatively hydrophilic residues and, preferably, mainly does not contain a high degree of hydrophobic residues); and particularly preferred are sequences containing proline residues.

Эпитопнесущие пептиды и полипептиды настоящего изобретения могут быть продуцированы любым стандартным способом получения пептидов или полипептидов, включая рекомбинантные методы с использованием молекул нуклеиновой кислоты настоящего изобретения. Так, например, короткая эпитопнесущая аминокислотная последовательность может быть слита с более крупным действующим как носитель полипептидом в процессе рекомбинантного продуцирования и рекомбинантной очистки, а также в процессе иммунизации для продуцирования антител против пептидов.The epitope-carrying peptides and polypeptides of the present invention can be produced by any standard method for producing peptides or polypeptides, including recombinant methods using the nucleic acid molecules of the present invention. For example, a short epitope-carrying amino acid sequence can be fused to a larger carrier-acting polypeptide in the process of recombinant production and recombinant purification, as well as in the immunization process to produce antibodies against peptides.

Эпитопнесущие пептиды могут быть также синтезированы известными методами химического синтеза. Так, например, Houghten описал простой метод синтеза большого числа пептидов, таких как 10-20 мг из 248 различных пептидов, состоящих из 13 остатков и представляющих собой варианты сегмента полипептида НАI, которые отличаются на одну аминокислоту и которые были получены и охарактеризованы (в анализах по связыванию типа ELISA) за менее чем четыре недели. Houghten R.A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:5131-5135 (1985). Этот процесс “одновременного синтеза множества пептидов (SMPS)” был подробно описан в патенте США № 4631211, Houghten et al. (1986). В этой процедуре отдельные смолы для твердофазного синтеза различных пептидов содержатся в отдельных проницаемых для растворителя пакетах, что позволяет оптимально проводить много идентичных повторяющихся стадий в твердофазных методах.Epitope-carrying peptides can also be synthesized by known chemical synthesis methods. For example, Houghten described a simple method for the synthesis of a large number of peptides, such as 10-20 mg from 248 different peptides, consisting of 13 residues and representing variants of the HAI polypeptide segment, which differ by one amino acid and which were obtained and characterized (in the analyzes ELISA binding) in less than four weeks. Houghten R.A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 5131-5135 (1985). This process of “simultaneous synthesis of multiple peptides (SMPS)” was described in detail in US patent No. 4631211, Houghten et al. (1986). In this procedure, individual resins for the solid-phase synthesis of various peptides are contained in separate solvent-permeable bags, which allows many identical repeating steps to be carried out optimally in solid-state methods.

Осуществляемая вручную процедура позволяет одновременно проводить 500-1000 или более синтезов. Houghten et al., см.выше, 5134.A manual procedure allows 500-1000 or more syntheses to be performed simultaneously. Houghten et al., Supra, 5134.

Эпитопнесущие пептиды и полипептиды настоящего изобретения используются для индуцирования антител в соответствии с методами, хорошо известными специалистам. См., например, Sutcliffe et al., см. выше; Wilson et al., см. выше; Chow M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:910-914; и Bittle, F.J. et al., J. Gen. Virol. 66:2347-2354 (1985).Epitope-carrying peptides and polypeptides of the present invention are used to induce antibodies in accordance with methods well known in the art. See, for example, Sutcliffe et al., See above; Wilson et al., Supra; Chow M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 910-914; and Bittle, F.J. et al., J. Gen. Virol. 66: 2347-2354 (1985).

В общих чертах, животные могут быть иммунизованы свободным пептидом; однако титр антитела против пептида может быть повышен путем связывания пептида с макромолекулярным носителем, таким как гемоцианин лимфы улитки (КLH) или столбнячный токсоид. Так, например, пептиды, содержащие цистеин, могут быть связаны с носителем посредством линкера, такого как малеимидобензоил-N-гидроксисукцинимидоэфир (МВS), а другие пептиды могут быть связаны с носителем посредством более общего связывающего агента, такого как глутаральдегид.In general terms, animals can be immunized with a free peptide; however, the anti-peptide antibody titer can be increased by binding the peptide to a macromolecular carrier such as cochlear lymphocyte hemocyanin (KLH) or tetanus toxoid. For example, peptides containing cysteine can be coupled to the carrier via a linker, such as maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimidoester (MBS), and other peptides can be coupled to the carrier via a more general binding agent, such as glutaraldehyde.

Животных, таких как кролики, крысы и мыши, иммунизируют либо свободными, либо связанными с носителем пептидами, например, путем внутрибрюшинной и/или внутрикожной инъекции эмульсий, содержащих 10 мкг пептида или белка-носителя и адъюванта Фрейнда. Может оказаться необходимым введение нескольких бустер-инъекций, например, через интервалы времени примерно в две недели, для получения нужного титра антитела против пептида, которое может быть детектировано, например, с помощью ELISA-анализа с использованием свободного пептида, адсорбированного на твердой поверхности. Титр антител против пептида в сыворотке иммунизованного животного может быть увеличен путем отбора антител против пептида, например, посредством адсорбции к пептиду на твердом носителе и элюирования отобранных антител в соответствии с методами, хорошо известными специалистам.Animals, such as rabbits, rats, and mice, are immunized with either free or carrier-bound peptides, for example, by intraperitoneal and / or intradermal injection of emulsions containing 10 μg of peptide or carrier protein and Freund's adjuvant. It may be necessary to administer several booster injections, for example, at intervals of about two weeks, to obtain the desired antibody titer against the peptide, which can be detected, for example, by ELISA analysis using a free peptide adsorbed on a solid surface. The anti-peptide antibody titer in the serum of the immunized animal can be increased by selecting anti-peptide antibodies, for example, by adsorption to the peptide on a solid support and eluting the selected antibodies in accordance with methods well known in the art.

Иммуногенные эпитопнесущие пептиды настоящего изобретения, то есть те части белка, которые вырабатывают гуморальный ответ, если весь белок является иммуногеном, идентифицируют методами, известными специалистам. Так, например, Geysen et al., 1984, см. выше, описал процедуру быстрого конкурентного синтеза на твердых носителях сотен пептидов с чистотой, достаточной для реакции в твердофазном иммуноферментном анализе. Взаимодействие синтезированных пептидов с антителами может быть затем легко детектировано без их отделения от носителя. В этом способе пептид, несущий иммуногенный эпитоп нужного белка, может быть идентифицирован стандартными методами, известными специалистам. Так, например, локализация иммунологически важного эпитопа в оболочечном белке вируса ящура с разрешением в семь аминокислот была определена Geysen и др. путем синтеза перекрывающейся серии из всех 208 возможных гексапептидов, покрывающих всю последовательность белка из 213 аминокислот. Затем была синтезирована полная серия пептидов с заменами, в которой все 20 аминокислот, в свою очередь, были заменены в каждом положении внутри эпитопа, и были определены конкретные аминокислоты, сообщающие специфичность для реакции с антителом. Таким образом, пептидные аналоги эпитопнесущих пептидов настоящего изобретения могут быть легко получены указанным методом. В патенте США № 4708781, Geysen (1987), кроме того, описан способ идентификации пептида, несущего иммуногенный эпитоп нужного белка.The immunogenic epitope-carrying peptides of the present invention, that is, those parts of a protein that produce a humoral response if the entire protein is an immunogen, are identified by methods known to those skilled in the art. For example, Geysen et al., 1984, supra, described a procedure for the rapid competitive synthesis on solid supports of hundreds of peptides with a purity sufficient for the reaction in enzyme-linked immunosorbent assay. The interaction of the synthesized peptides with antibodies can then be easily detected without separating them from the carrier. In this method, a peptide carrying an immunogenic epitope of the desired protein can be identified by standard methods known to those skilled in the art. For example, the localization of the immunologically important epitope in the envelope protein of foot and mouth disease virus with a resolution of seven amino acids was determined by Geysen et al. By synthesizing an overlapping series of all 208 possible hexapeptides covering the entire protein sequence of 213 amino acids. Then, a complete series of substitution peptides was synthesized, in which all 20 amino acids, in turn, were replaced at each position within the epitope, and specific amino acids were identified that reported specificity for the reaction with the antibody. Thus, peptide analogs of the epitope carrying peptides of the present invention can be easily obtained by this method. In US patent No. 4708781, Geysen (1987), in addition, describes a method for identifying a peptide that carries an immunogenic epitope of the desired protein.

Кроме того, в патенте США № 5194392, Geysen (1990) описан общий метод детекции или определения последовательности мономеров (аминокислот или других соединений), представляющей собой топологический эквивалент эпитопа (то есть “мимотоп”), который является комплементарным конкретному паратопу (ангигенсвязывающему сайту) нужного антитела. Более конкретно, в патенте США № 4433092, Geysen (1989) описан способ детекции или определения последовательности мономеров, которая представляет собой топографический эквивалент лиганда, комплементарный конкретному лигандсвязывающему сайту нужного конкретного рецептора. Аналогичным образом, в патенте США № 5480971, Houghten, R.A. et al. (1996), относящемся к смесям пералкилированных олигопептидов, описаны линейные пералкилированные С1-С7-алкил-олигопептиды; наборы и библиотеки таких пептидов, а также методы использования таких наборов и библиотек олигопептидов для определения последовательности пералкилированного олигопептида, который связывается преимущественно с нужной молекулой-акцептором. Таким образом, непептидные аналоги эпитопнесущих пептидов настоящего изобретения также могут быть рутинно изготовлены этими методами.In addition, US Pat. No. 5,194,392 to Geysen (1990) describes a general method for detecting or determining the sequence of monomers (amino acids or other compounds), which is the topological equivalent of an epitope (that is, a mimotope) that is complementary to a particular paratope (angigen binding site) the desired antibody. More specifically, US Pat. No. 4,433,092 to Geysen (1989) describes a method for detecting or determining the sequence of monomers, which is the topographic equivalent of a ligand complementary to a particular ligand binding site of a particular receptor. Similarly, in US patent No. 5480971, Houghten, R.A. et al. (1996) relating to mixtures of peralkylated oligopeptides, linear peralkylated C1-C7 alkyl oligopeptides are described; kits and libraries of such peptides, as well as methods for using such kits and libraries of oligopeptides to determine the sequence of a peralkylated oligopeptide that binds predominantly to the desired acceptor molecule. Thus, non-peptide analogs of the epitope-carrying peptides of the present invention can also be routinely made by these methods.

Подавление или снижение протеазной активностиSuppression or reduction of protease activity

Настоящее изобретение также относится к способам продуцирования мутантной клетки, полученной из родительской клетки, которые включают дизрупцию или делецию последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей протеазу или ее регуляторную последовательность, что приводит к образованию мутантной клетки, продуцирующей меньшее количество протеазы, чем родительская клетка.The present invention also relates to methods for producing a mutant cell derived from a parent cell, which include disruption or deletion of a nucleic acid sequence encoding a protease or its regulatory sequence, which leads to the formation of a mutant cell producing less protease than the parent cell.

Конструирование штаммов, которые имеют пониженную протеазную активность, может быть, в основном, осуществлено путем модификации или инактивации последовательности нуклеиновой кислоты, необходимой для экспрессии протеазной активности в клетке. Модифицируемая или инактивируемая последовательность нуклеиновой кислоты может представлять собой, например, последовательность нуклеиновой кислоты, кодирующую протеазу или ее часть, играющую важную роль для обеспечения протеазной активности, либо эта последовательность нуклеиновой кислоты может обладать регуляторной функцией, необходимой для экспрессии протеазы из кодирующей последовательности нуклеиновой кислоты. Примером такой регуляторной или контрольной последовательности может быть промоторная последовательность или ее функциональная часть, то есть часть, которая является достаточной для влияния на экспрессию протеазы. Другими регуляторными последовательностями для возможной модификации являются, но не ограничиваются ими, лидерная последовательность, последовательность полиаденилирования, пропептидная последовательность, сигнальная последовательность и сайт терминации.The construction of strains that have reduced protease activity can be mainly carried out by modifying or inactivating the nucleic acid sequence necessary for expression of protease activity in the cell. A modifiable or inactivable nucleic acid sequence may be, for example, a nucleic acid sequence encoding a protease or part thereof that plays an important role in providing protease activity, or this nucleic acid sequence may have the regulatory function necessary for expression of a protease from a nucleic acid encoding sequence. An example of such a regulatory or control sequence may be a promoter sequence or its functional part, that is, a part that is sufficient to influence protease expression. Other regulatory sequences for possible modification include, but are not limited to, a leader sequence, a polyadenylation sequence, a propeptide sequence, a signal sequence, and a termination site.

Модификация или инактивация последовательности нуклеиновой кислоты может быть осуществлена путем мутагенеза данной клетки и отбора клеток, в которых способность к продуцированию протеазы была снижена или подавлена. Мутагенез, который может быть специфическим или неспецифическим, может быть осуществлен, например, с использованием подходящего физического или химического мутагенизирующего агента, с использованием подходящего олигонуклеотида или путем ПРЦ-генерированного мутагенеза ДНК-последовательности. Кроме того, мутагенез может быть осуществлен с использованием любой комбинации таких мутагенизирующих агентов. Примерами физических или химических мутагенизирующих агентов, подходящих для использования в настоящем изобретении, являются ультрафиолетовое (УФ) излучение, гидроксиламин, N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин (MNNG), О-метилгидроксиламин, азотистая кислота, этилметансульфонат (EMS), бисульфит натрия, муравьиная кислота и нуклеотидные аналоги. При использовании таких агентов мутагенез обычно осуществляют посредством инкубирования мутагенизированной клетки в присутствии выбранного мутагенизирующего агента в подходящих условиях и отбора клеток, обладающих пониженной протеазной активностью или не экспрессирующих такую протеазную активность.Modification or inactivation of the nucleic acid sequence can be accomplished by mutagenesis of a given cell and selection of cells in which the ability to produce a protease has been reduced or suppressed. Mutagenesis, which may be specific or non-specific, can be carried out, for example, using a suitable physical or chemical mutagenizing agent, using a suitable oligonucleotide or by PCR-generated mutagenesis of a DNA sequence. In addition, mutagenesis can be carried out using any combination of such mutagenizing agents. Examples of physical or chemical mutagenizing agents suitable for use in the present invention are ultraviolet (UV) radiation, hydroxylamine, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), O-methylhydroxylamine, nitrous acid, ethyl methanesulfonate (EMS) , sodium bisulfite, formic acid and nucleotide analogues. When using such agents, mutagenesis is usually carried out by incubating the mutagenized cell in the presence of the selected mutagenizing agent under suitable conditions and selecting cells that have reduced protease activity or do not express such protease activity.

Модификация или инактивация продуцирования протеазы настоящего изобретения может быть осуществлена путем введения, замены или удаления одного или более нуклеотидов в последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей протеазу, или в регуляторном элементе, необходимом для ее транскрипции или трансляции. Так, например, нуклеотиды могут быть встроены или удалены так, чтобы это приводило к введению стоп-кодона, удалению старт-кодона или к изменению открытой рамки считывания. Такая модификация или инактивация может быть осуществлена с помощью сайт-направленного мутагенеза или ПЦР-генерированного мутагенеза методами, известными специалистам.Modification or inactivation of the protease production of the present invention can be carried out by introducing, replacing or removing one or more nucleotides in the nucleic acid sequence encoding the protease, or in the regulatory element necessary for its transcription or translation. So, for example, nucleotides can be inserted or deleted so that this leads to the introduction of a stop codon, removal of the start codon or to a change in the open reading frame. Such modification or inactivation can be carried out using site-directed mutagenesis or PCR-generated mutagenesis by methods known in the art.

Хотя, в принципе, модификация может быть осуществлена in vivo, то есть непосредственно в клетке, экспрессирующей модифицируемую последовательность нуклеиновой кислоты, предпочтительно, чтобы модификация была осуществлена in vitro, как описано ниже.Although, in principle, the modification can be carried out in vivo , that is, directly in the cell expressing the modified nucleic acid sequence, it is preferable that the modification was carried out in vitro , as described below.

Примером подходящего пути инактивации или снижения продуцирования протеазы выбранной клеткой-хозяином является способ, основанный на замене гена или прерывания гена. Так, например, в способе прерывания гена последовательность нуклеиновой кислоты, соответствующую эндогенному гену или фрагменту нужного гена, подвергают мутагенезу in vitro с продуцированием дефектной последовательности нуклеиновой кислоты, которую затем трансформируют в клетку-хозяина с продуцированием дефектного гена. Посредством гомологичной рекомбинации дефектная последовательность нуклеиновой кислоты заменяет эндогенный ген или фрагмент гена. Может оказаться желательным, чтобы дефектный ген или генный фрагмент также кодировал маркер, который может быть использован для отбора трансформантов, в которых ген, кодирующий протеазу, был модифицирован или разрушен.An example of a suitable way to inactivate or reduce protease production by a selected host cell is a method based on gene replacement or gene disruption. So, for example, in a gene interruption method, a nucleic acid sequence corresponding to an endogenous gene or a fragment of a desired gene is subjected to in vitro mutagenesis to produce a defective nucleic acid sequence, which is then transformed into a host cell to produce a defective gene. Through homologous recombination, a defective nucleic acid sequence replaces an endogenous gene or gene fragment. It may be desirable for the defective gene or gene fragment to also encode a marker that can be used to select transformants in which the gene encoding the protease has been modified or destroyed.

Альтернативно, модификация или инактивация последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующая протеазу настоящего изобретения, может быть осуществлена известными методами с использованием антисмысловой нуклеотидной последовательности, комплементарной последовательности, кодирующей протеазу. Более конкретно, продуцирование протеазы клеткой может быть снижено или подавлено посредством введения нуклеотидной последовательности, комплементарной последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей протеазу, которая может транскрибироваться в клетке и способна гибридизоваться с мРНК протеазы, продуцированной в этой клетке. В условиях, позволяющих комплементарной антисмысловой нуклеотидной последовательности гибридизоваться с мРНК протеазы, количество транслируемой таким образом протеазы снижается или подавляется.Alternatively, the modification or inactivation of the nucleic acid sequence encoding the protease of the present invention can be carried out by known methods using the antisense nucleotide sequence complementary to the protease encoding sequence. More specifically, the production of a protease by a cell can be reduced or suppressed by introducing a nucleotide sequence complementary to a protease encoding nucleic acid sequence that can be transcribed in a cell and capable of hybridizing with the mRNA of the protease produced in that cell. Under conditions that allow a complementary antisense nucleotide sequence to hybridize with protease mRNA, the amount of protease translated in this way is reduced or suppressed.

При этом, предпочтительно, чтобы клетка, модифицированная способами настоящего изобретения, имела микробное происхождение, например, происходила от грибкового штамма, подходящего для продуцирования нужных белковых продуктов, являющихся гомологичными либо гетерологичными для данной клетки.Moreover, it is preferable that the cell modified by the methods of the present invention have a microbial origin, for example, comes from a fungal strain suitable for producing the desired protein products that are homologous or heterologous to the cell.

Кроме того, настоящее изобретение относится к мутантной клетке, полученной из родительской клетки и включающей дизрупцию или делецию в последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей протеазу, или в регуляторной последовательности, в результате чего эта мутантная клетка продуцирует меньшее количество протеазы, чем родительская клетка.In addition, the present invention relates to a mutant cell derived from a parent cell and comprising disruption or deletion in a nucleic acid sequence encoding a protease or in a regulatory sequence, as a result of which this mutant cell produces less protease than the parent cell.

Полученные таким образом дефицитные по протеазе мутантные клетки являются особенно подходящими в качестве клеток-хозяев, используемых для экспрессии гомологичных и/или гетерологичных полипептидов. Поэтому настоящее изобретение относится к способам продуцирования гомологичного или гетерологичного полипептида, включающим (а) культивирование мутантной клетки в условиях, подходящих для продуцирования полипептида, и (b) выделение полипептида. В контексте настоящего описания используемый здесь термин “гетерологичные полипептиды” означает полипептиды, которые не являются нативными для клетки-хозяина; нативный белок, в который были внесены модификации для изменения нативной последовательности, или нативный белок, экспрессия которого была количественно изменена путем модификации клетки-хозяина методами рекомбинантных ДНК.Thus obtained protease-deficient mutant cells are particularly suitable as host cells used to express homologous and / or heterologous polypeptides. Therefore, the present invention relates to methods for producing a homologous or heterologous polypeptide, comprising (a) culturing a mutant cell under conditions suitable for producing a polypeptide, and (b) isolating the polypeptide. As used herein, the term “heterologous polypeptides” means polypeptides that are not native to the host cell; a native protein that has been modified to modify the native sequence, or a native protein whose expression has been quantified by modifying the host cell by recombinant DNA methods.

Способы настоящего изобретения для продуцирования, по существу, не содержащего протеазы продукта представляют особый интерес для продуцирования эукариотических полипептидов, в частности, грибковых белков, таких как ферменты. Дефицитные по протеазе клетки могут быть также использованы для экспрессии гетерологичных белков, представляющих интерес для пищевой или фармацевтической промышленности.The methods of the present invention for the production of a substantially protease-free product are of particular interest for the production of eukaryotic polypeptides, in particular fungal proteins, such as enzymes. Protease deficient cells can also be used to express heterologous proteins of interest to the food or pharmaceutical industries.

Использование протеаз в промышленном производствеThe use of proteases in industrial production

Настоящее изобретение также относится к использованию протеазы настоящего изобретения в некоторых способах, применяемых в промышленности и в фармацевтике. Несмотря на многолетний опыт применения этих способов, протеаза настоящего изобретения имеет ряд значительных преимуществ по сравнению с ферментами, используемыми в настоящее время. В зависимости от конкретного применения такими преимуществами могут быть такие факторы, как более низкая себестоимость продукта, более высокая специфичность к субстрату, более низкая антигенность, меньший уровень нежелательных побочных эффектов, более высокие выходы при продуцировании в подходящем микроорганизме, более подходящие диапазоны рН и температур, лучшие вкусовые качества конечного продукта, а также более высокое качество пищи и ее кошерность.The present invention also relates to the use of the protease of the present invention in certain methods used in industry and in pharmaceuticals. Despite many years of experience using these methods, the protease of the present invention has a number of significant advantages compared to the currently used enzymes. Depending on the particular application, such advantages may include factors such as lower product costs, higher substrate specificity, lower antigenicity, lower levels of undesirable side effects, higher yields when produced in a suitable microorganism, more suitable pH and temperature ranges, better taste of the final product, as well as higher quality food and its kosher.

В крупномасштабном промышленном производстве кормов или пищевых продуктов протеолитические ферменты обычно используются для улучшения таких параметров, как растворимость белка, выходы продуктов экстракции, вязкость или вкус, консистенция, питательная ценность, минимизация антигенности или уровня вредных факторов, цвет или функциональность, а также для улучшения технологических параметров, таких как фильтруемость белкового сырья. Для этих применений белковое сырье может быть получено от животного или растения, и его примерами могут служить растительные белки, такие как белок сои, глютен пшеницы, белок семян рапса, белок гороха, белок люцерны, белок подсолнечника, белок бобовых растений, белок хлопчатника или кунжута, белок кукурузы, белок ячменя, белок сорго, картофельный белок, рисовый белок, белки кофе и белки животного происхождения, такие как молочный белок (например, казеин, белок молочной сыворотки), яичный белок, рыбный белок, мясной белок, включая желатин, коллаген, белок крови (например, гемоглобин), белки волос, перьев и рыбной муки.In large-scale industrial production of feed or food products, proteolytic enzymes are usually used to improve parameters such as protein solubility, yield of extraction products, viscosity or taste, texture, nutritional value, minimizing antigenicity or level of harmful factors, color or functionality, as well as to improve technological parameters, such as filterability of protein raw materials. For these applications, protein feed can be obtained from an animal or plant, and plant proteins such as soy protein, wheat gluten, rapeseed protein, pea protein, alfalfa protein, sunflower protein, legume protein, cotton or sesame protein can serve as examples thereof. , corn protein, barley protein, sorghum protein, potato protein, rice protein, coffee proteins and animal proteins such as milk protein (e.g. casein, whey protein), egg white, fish protein, meat protein, including gelatin, call gene, blood protein (e.g. hemoglobin), hair proteins, feathers and fish meal.

Важное свойство протеаз настоящего изобретения заключается в том, что они действуют при оптимальном диапазоне рН и оптимальной температуре, которые идеально подходят для различных целей. Так, например, для минимизации риска возникновения микробных инфекций многие крупномасштабные процессы желательно проводить при относительно высоких температурах обработки, т.е. при 50°С или выше. Некоторые протеазы настоящего изобретения удовлетворяют этим требованиям, но при этом они не обладают чрезмерной термостабильностью, такой, которая противостояла бы всем попыткам инактивировать этот фермент путем дополнительной тепловой обработки. Последний из указанных отличительных признаков позволяет осуществлять продуцирование, которое дает конечные продукты, не содержащие остаточной протеолитической активности. Аналогичным образом, многие корма и пищевые продукты имеют слабокислотные значения рН, а поэтому для их обработки предпочтительно использовать протеазы с оптимальным кислотным рН или почти нейтральным рН. Протеаза настоящего изобретения также удовлетворяет этим требованиям.An important property of the proteases of the present invention is that they operate at an optimal pH range and optimum temperature, which are ideal for various purposes. So, for example, to minimize the risk of microbial infections, many large-scale processes are preferably carried out at relatively high processing temperatures, i.e. at 50 ° C or higher. Some proteases of the present invention satisfy these requirements, but they do not have excessive thermal stability, such as would resist all attempts to inactivate this enzyme by additional heat treatment. The last of these distinguishing features allows for production, which gives the final products that do not contain residual proteolytic activity. Similarly, many feeds and food products have slightly acidic pH values, and therefore, it is preferable to use proteases with an optimal acidic pH or an almost neutral pH to process them. The protease of the present invention also satisfies these requirements.

Специфичность эндопротеаз обычно определяют по предпочтительному расщеплению связей между карбоксилом аминокислотного остатка в положении Р1 и аминогруппой этого остатка в положении Р1' соответственно. Предпочтительность может определяться преимущественно либо Р1 (например, положительно заряженными остатками в субстратах для трипсина), либо Р1' (например, гидрофобными остатками при расщеплении термолизином), либо Р1 и Р2 (например, специфическими расщеплениями связей между двумя положительно заряженными остатками сериновой эндопротеазой мозгового вещества надпочечника). В некоторых случаях более удаленные остатки могут определять предпочтительность расщепления, например, Р2 является предпочтительным для стрептококковой пептидазы А. Известно, что некоторые остатки негативно влияют на отщепление, и также хорошо известно, что пролиновые связи в положении Р1' резистентны к действию многих протеаз. Большинство эндопротеаз расщепляют преимущественно либо в гидрофобном окружении, либо поблизости от отрицательно заряженных остатков. Так, например, используемые в промышленности эндопротеазы, такие как химотрипсин (полученный из бычьей поджелудочной железы) или субтилизин, нейтральная металлоэндопротеаза или термолизин (полученный из видов Bacillus), имеют тенденцию к расщеплению на участке “позади” гидрофобных аминокислот, таких как -Phe, -Leu и -Tyr. Другими используемыми в промышленности эндопротеазами являются трипсин (полученный из бычьей поджелудочной железы), расщепляющий преимущественно позади -Arg и -Lys, и папаин (сложная смесь различных ферментов, включая протеазы, полученные из плодов папайи), расщепляющий преимущественно позади -Arg. В противоположность этому, пептидные связи, образованные небольшими по размеру остатками, такими как Ala, Gly, Ser, Thr, а также Ile и Pro являются плохими субстратами (Keil B. et al., Protein Seq Data Anal. (1993), 5; 401-407). Такая ситуация создает определенные трудности для фармацевтической промышленности, а именно в производстве пищевых продуктов и напитков, в сельском хозяйстве и в химической промышленности. Протеаза настоящего изобретения обладает необычной предпочтительностью в расщеплении.The specificity of endoproteases is usually determined by the preferred cleavage of the bonds between the carboxyl of the amino acid residue at position P1 and the amino group of this residue at position P1 ', respectively. Preference can be determined predominantly either by P1 (e.g., positively charged residues in trypsin substrates), or P1 '(e.g., hydrophobic residues when cleaved by thermolysin), or P1 and P2 (e.g., specific cleavage of bonds between two positively charged residues of a serine endoprotease of the brain substance adrenal gland). In some cases, more distant residues may determine cleavage preference, for example, P2 is preferred for streptococcal peptidase A. Some residues are known to adversely affect cleavage, and it is also well known that proline bonds at position P1 'are resistant to many proteases. Most endoproteases are cleaved predominantly either in a hydrophobic environment or in the vicinity of negatively charged residues. For example, endoproteases used in industry, such as chymotrypsin (derived from bovine pancreas) or subtilisin, neutral metalloendoprotease or thermolysin (obtained from Bacillus species), tend to cleave hydrophobic amino acids, such as -Phe, in the area behind. -Leu and -Tyr. Other endoproteases used in industry are trypsin (derived from bovine pancreas), which cleaves predominantly behind -Arg and -Lys, and papain (a complex mixture of various enzymes, including proteases derived from papaya fruit), which predominantly cleaves behind -Arg. In contrast, peptide bonds formed by small residues such as Ala, Gly, Ser, Thr, as well as Ile and Pro are poor substrates (Keil B. et al., Protein Seq Data Anal. (1993), 5; 401-407). This situation creates certain difficulties for the pharmaceutical industry, namely in the production of food and beverages, in agriculture and in the chemical industry. The protease of the present invention has an unusual preference for cleavage.

Экзопептидазы действуют только вблизи концов полипептидных цепей. Такое действие пептидаз у свободного N-конца приводит к высвобождению одного аминокислотного остатка (так называемых аминопептидаз), или дипептида, или трипептида (так называемых дипептидилпептидаз и трипептидилпептидаз). Такое действие пептидаз у свободного С-конца приводит к высвобождению одного аминокислотного остатка (так называемых карбоксипептидаз) или дипептида (так называемых пептидил-дипептидаз). По своему каталитическому механизму карбоксипептидазы можно разделить на три группы, а именно карбоксипептидазы серинового типа, металлокарбоксипептидазы и карбоксипептидазы цистеинового типа. Другие экзопептидазы являются специфичными для дипептидов (так называемые дипептидазы) или способными расщеплять пептидные связи, не являющиеся связями альфа-карбоксильных или альфа-аминогрупп (так называемые омега-пептидазы). Примерами таких новых омега-пептидаз являются пироглутамилпептидаза и ацитаминоацилпептидаза, идентифицированные в настоящем изобретении (см. таблицу 1, гены 18 и 45 соответственно).Exopeptidases act only near the ends of the polypeptide chains. Such an action of peptidases at the free N-terminus results in the release of one amino acid residue (the so-called aminopeptidases), or a dipeptide, or a tripeptide (the so-called dipeptidyl peptidases and tripeptidyl peptidases). Such an action of peptidases at the free C-terminus leads to the release of one amino acid residue (the so-called carboxypeptidases) or a dipeptide (the so-called peptidyl dipeptidases). According to their catalytic mechanism, carboxypeptidases can be divided into three groups, namely, serine-type carboxypeptidases, metallocarboxypeptidases, and cysteine-type carboxypeptidases. Other exopeptidases are specific for dipeptides (the so-called dipeptidases) or capable of cleaving peptide bonds that are not bonds of alpha-carboxyl or alpha-amino groups (so-called omega-peptidases). Examples of such new omega-peptidases are pyroglutamyl peptidase and acytinoacyl peptidase identified in the present invention (see table 1, genes 18 and 45, respectively).

Типичными примерами промышленного применения, которое зависит от использования чистых эндопротеаз и в котором протеаза настоящего изобретения может, как предполагается, обладать превосходными свойствами, являются обработка материалов растительного или животного происхождения. Эти стадии обработки могут быть предназначены для модификации большого массива характеристик сырого материала или (частично) очищенной белковой фракции. Так, например, эти стадии обработки могут быть осуществлены для максимизации растворимости продукта, фильтруемости, способности к выделению, выходов белка после экстракции и его усвояемости или для минимизации токсичности, постороннего привкуса и вязкости. Кроме того, такая обработка может быть направлена на изменение физико-химических свойств сырого материала или очищенного (или частично очищенного) белка. Эти преимущества могут быть использованы не только в тех случаях, когда эндопротеаза настоящего изобретения применяется для облегчения обработки в промышленном производстве, но также в случаях, когда применяется в качестве активного ферментного компонента в корме для животных. В частности, эндопротеаза настоящего изобретения может быть использована в качестве улучшителя хлеба в хлебопекарной промышленности, например, для замедления черствения хлеба или для уменьшения вязкости теста. Либо эндопротеаза может быть использована в пивоваренной и винодельческой промышленности для предупреждения или для минимизации образования нежелательных белковых помутнений. Альтернативно, она может быть использована в пивоваренной промышленности для оптимизации выходов продуктов экстракции белка зерновых, используемых для получения сусла. Кроме того, она может быть также преимущественно использована в молочной промышленности в качестве агента свертывания молока с улучшенными свойствами или для оптимизации текстурирования, пенообразования или свертывающих свойств различных компонентов молока. Другим применением новой протеазы настоящего изобретения в молочной промышленности является ее использование для приготовления модифицированных ферментированных сыров (МФС).Typical examples of industrial applications that depend on the use of pure endoproteases and in which the protease of the present invention is expected to have superior properties are the processing of materials of plant or animal origin. These processing steps can be designed to modify a large array of raw material characteristics or (partially) purified protein fractions. For example, these processing steps can be carried out to maximize product solubility, filterability, release ability, protein yields after extraction and digestibility, or to minimize toxicity, extraneous taste and viscosity. In addition, such processing can be aimed at changing the physicochemical properties of the raw material or purified (or partially purified) protein. These advantages can be used not only in cases where the endoprotease of the present invention is used to facilitate processing in industrial production, but also in cases where it is used as an active enzyme component in animal feed. In particular, the endoprotease of the present invention can be used as a bread improver in the baking industry, for example, to slow down stale bread or to reduce the viscosity of the dough. Or endoprotease can be used in the brewing and wine industries to prevent or minimize the formation of unwanted protein clouding. Alternatively, it can be used in the brewing industry to optimize the yields of cereal protein extraction products used to produce wort. In addition, it can also be advantageously used in the dairy industry as a milk coagulation agent with improved properties or to optimize the texturing, foaming or coagulation properties of various milk components. Another application of the new protease of the present invention in the dairy industry is its use for the preparation of modified fermented cheeses (MFS).

Кроме того, различные белковые субстраты могут быть подвергнуты воздействию эндопротеазы настоящего изобретения обычно в комбинации с другими протеолитическими ферментами с получением гидролизатов, предназначенных для использования в медицинских и в немедицинских целях. Неожиданно было обнаружено, что эндопротеаза настоящего изобретения является эффективной для осуществления полного гидролиза белкового субстрата, такого, что при нем полностью гидролизуются даже части, резистентные к протеазе, и, кроме того, было неожиданно обнаружено, что эта эндопротеаза также обладает активностью, направленной на минимизацию аллергенности конечного гидролизата или на подавление образования горького привкуса.In addition, various protein substrates can be exposed to the endoprotease of the present invention, usually in combination with other proteolytic enzymes to produce hydrolysates intended for use in medical and non-medical purposes. It was unexpectedly discovered that the endoprotease of the present invention is effective for the complete hydrolysis of the protein substrate, such that even protease-resistant parts are completely hydrolyzed, and in addition, it was unexpectedly found that this endoprotease also has activity aimed at minimizing allergenicity of the final hydrolyzate or to suppress the formation of a bitter taste.

Более конкретно, эндопротеаза настоящего изобретения отличается своими предпочтениями в расщеплении необычных пептидных связей белков, особенно в аминокислотных остатках небольшого размера, таких как Ala, Gly, Ser и Thr, или в остатках Ile и Pro, в положении Р1 или в Р1' (Keil B. et al., Protein Seq Data Anal. (1993) 5; 401-407). В результате этого полученные фракции белковых исходных материалов, которые оказались резистентными к гидролизу после использования известных эндопротеаз, могут быть растворены и гидролизованы с помощью эндопротеазы настоящего изобретения. Неограничивающими примерами таких резистентных к протеазе фракций являются так называемые экстензины в растительных материалах, коллаген, желатин, а также специфические молочные компоненты в материалах животного происхождения.More specifically, the endoprotease of the present invention is distinguished by its preferences in cleaving unusual protein peptide bonds, especially in small amino acid residues such as Ala, Gly, Ser and Thr, or in Ile and Pro residues, at position P1 or at P1 '(Keil B . et al., Protein Seq Data Anal. (1993) 5; 401-407). As a result of this, the obtained fractions of protein starting materials that are resistant to hydrolysis after using known endoproteases can be dissolved and hydrolyzed using the endoprotease of the present invention. Non-limiting examples of such protease-resistant fractions are so-called extensins in plant materials, collagen, gelatin, as well as specific dairy components in animal materials.

Различные пищевые продукты, такие как соевые бобы, содержат ингибиторы трипсина. Эти белки ингибируют трипсиновую активность в желудочно-кишечном тракте, например, у свиней и домашних птиц. Эта ингибирующая трипсин активность приводит к недостаточной усвояемости белка этими животными, а поэтому к увеличению отходов и к повышению материальных затрат. Эта проблема может быть частично решена поджариванием соевых бобов при высоких температурах. В соевых бобах были идентифицированы ингибиторы трипсина двух различных типов, а именно ингибиторы трипсина Боумана-Бирка и ингибиторы трипсина Куница.Various foods, such as soybeans, contain trypsin inhibitors. These proteins inhibit trypsin activity in the gastrointestinal tract, for example, in pigs and poultry. This trypsin-inhibiting activity leads to insufficient protein digestibility by these animals, and therefore to an increase in waste and an increase in material costs. This problem can be partially solved by frying soybeans at high temperatures. Two different types of trypsin inhibitors have been identified in soybeans, namely Bowman-Birk trypsin inhibitors and Kunitz trypsin inhibitors.

Настоящее изобретение также относится к альтернативному пути разрушения трипсин-ингибирующей активности при поджаривании, который обеспечивается цистеиновыми протеазами (ЕС 3.4.22, таблица 1), способными расщеплять пептидные связи лейцин 176 - аспартат 177 возле карбоксильного конца ингибитора трипсина Куница (как описано Wilson (1988), CRC Critical Reviews in Biotechnology 8(3):197-216). Такой путь приводит к инактивации указанного ингибитора трипсина в сое. Было неожиданно обнаружено, что цистеиновые протеазы, секретируемые грибами Aspergillus niger, удовлетворяют этим критериям гораздо лучше, чем аналогичные ферменты, происходящие от других организмов.The present invention also relates to an alternative way of destroying trypsin-inhibitory activity during frying, which is provided by cysteine proteases (EC 3.4.22, table 1), capable of cleaving peptide bonds leucine 176 - aspartate 177 near the carboxyl end of the Kunitz trypsin inhibitor (as described by Wilson (1988 ), CRC Critical Reviews in Biotechnology 8 (3): 197-216). This pathway leads to the inactivation of the indicated trypsin inhibitor in soy. It was unexpectedly discovered that cysteine proteases secreted by Aspergillus niger fungi satisfy these criteria much better than similar enzymes originating from other organisms.

Протеазы также широко используются в производстве сыра. При производстве сыра молоко для сыроделия необходимо подвергать свертыванию для того, чтобы отделить сырные вещества от молочной сыворотки, например, казеин. Были описаны некоторые ферменты свертывания молока, называемые также коагулянтами, и такими ферментами являются (коровий) химозин, коровий пепсин, свиной пепсин, а также микробные ферменты, такие как протеаза Rhizomucor miehei, протеаза Rhizomucor pusillus и протеаза Cryptonectria parasitica. Химозин может быть получен из желудка теленка, но он также может продуцироваться микробами, например, Kluyveromyces lactis. Все эти ферменты характеризуются тем, что они обладают специфичностью к пептидной связи между остатком 105 (фенилаланин) и остатком 106 (метионин) или к связи, смежной со связью в ĸ-казеине. Это означает, что при использовании таких ферментов в производстве сыра ĸ-казеин расщепляется на стыке между пара-ĸ-казеином и макропептидной частью, называемой гликомакропептидом (GМР) и несущей отрицательные заряды. Если макропептид диффундирует в молочную сыворотку, то его стабилизирующее действие на растворимость казеиновых мицелл утрачивается, и эти казеиновые мицеллы могут начать агрегироваться после достаточного гидролиза каппа-казеина. Подробное описание ферментативного свертывания молока можно найти, например, у D.G. Dalgleish, Advanced Dairy Chemistry, vol.1 ed. by P.F. Fox, Elsevier, London, 1992.Proteases are also widely used in the production of cheese. In the production of cheese, milk for cheese making must be coagulated in order to separate cheese from milk whey, such as casein. Some milk coagulation enzymes, also called coagulants, have been described, and these enzymes are (bovine) chymosin, bovine pepsin, pork pepsin, as well as microbial enzymes such as Rhizomucor miehei protease, Rhizomucor pusillus protease and Cryptonectria parasitica protease . Chymosin can be obtained from the calf’s stomach, but it can also be produced by microbes, such as Kluyveromyces lactis . All these enzymes are characterized by the fact that they have specificity for the peptide bond between residue 105 (phenylalanine) and residue 106 (methionine) or to a bond adjacent to the bond in ĸ-casein. This means that when using such enzymes in the production of cheese, ĸ-casein is cleaved at the junction between the para-ĸ-casein and the macropeptide part, called glycomacropeptide (GMP), which carries negative charges. If the macropeptide diffuses into whey, then its stabilizing effect on the solubility of casein micelles is lost, and these casein micelles can begin to aggregate after sufficient hydrolysis of kappa-casein. A detailed description of the enzymatic coagulation of milk can be found, for example, in DG Dalgleish, Advanced Dairy Chemistry, vol. 1 ed. by PF Fox, Elsevier, London, 1992.

Используемые в настоящее время коагулянты позволяют получить достаточно высокий выход сыра, однако следует учесть, что это обусловлено огромными объемами производимого сыра, и увеличение выхода на величину порядка одной десятой процента может дать ощутимую экономическую выгоду. Следовательно, в настоящее время имеется крайняя необходимость в получении коагулянтов, дающих увеличение (даже небольшое) выхода.The coagulants currently used make it possible to obtain a sufficiently high yield of cheese, however, it should be taken into account that this is due to the huge volumes of cheese produced, and an increase in output by about one tenth of a percent can give tangible economic benefits. Therefore, there is currently an urgent need for coagulants giving an increase (even a small) yield.

Коагулянты характеризуются своей высокой специфичностью к субстрату, которая обычно зависит от рН и температуры. В обычных процессах производства сыра рН может изменяться от начального значения 6,3 до более низких значений в пределах 4,5-5,5, причем конечное значение рН зависит от условий, используемых в процессе приготовления сыра. Некоторые коагулянты являются более восприимчивыми к изменениям рН, чем другие. Так, например, протеаза Rhizomucor pusillus является более чувствительной к изменениям рН, чем хитозин. Помимо рН, на специфичность протеазы могут влиять и другие параметры, такие как температура и содержание воды. Хорошо известно, что большинство коагулянтов обнаруживают изменение специфичности к субстрату с изменением рН, что приводит к изменению протеолитической активности на последних стадиях приготовления сыра. Также очень хорошо известно, что коагулянты отличаются по степени протеолиза казеина; и, кроме того, они могут обнаруживать различия в типах пептидов, продуцируемых в процессе протеолиза. Они являются важными факторами в процессе созревания сыра и могут влиять на свойства сыра, такие как вкус, запах и консистенция. В некоторых случаях коагулянты продуцируют нежелательные эффекты, такие как появление горького привкуса, вызываемого пептидами, или постороннего привкуса. Кроме того, изменение протеолитической специфичности может приводить к снижению выхода. Пепсин, хорошо известный компонент, присутствующий во многих препаратах коровьего химозина, является примером протеазы, которая дает более низкие выходы и худшие вкусовые эффекты, чем чистый химозин. Поэтому необходимо получить коагулянты, которые придавали бы сыру новую улучшенную консистенцию и вкус. Такие новые коагулянты будут приводить к ускоренному формированию вкусовых характеристик и профилей консистенции, ассоциированных с созреванием сыра, что может дать ощутимую экономическую выгоду.Coagulants are characterized by their high specificity for the substrate, which usually depends on pH and temperature. In conventional cheese production processes, the pH can vary from an initial value of 6.3 to lower values in the range of 4.5-5.5, the final pH value depending on the conditions used in the cheese preparation process. Some coagulants are more susceptible to pH changes than others. For example, the protease Rhizomucor pusillus is more sensitive to pH changes than chitosin. In addition to pH, other parameters, such as temperature and water content, can influence protease specificity. It is well known that most coagulants exhibit a change in substrate specificity with a change in pH, which leads to a change in proteolytic activity in the final stages of cheese preparation. It is also very well known that coagulants differ in the degree of proteolysis of casein; and, in addition, they can detect differences in the types of peptides produced during proteolysis. They are important factors in the ripening process of the cheese and can affect the properties of the cheese, such as taste, smell and texture. In some cases, coagulants produce undesirable effects, such as the appearance of a bitter taste caused by peptides or an extraneous taste. In addition, a change in proteolytic specificity can lead to a decrease in yield. Pepsin, a well-known component found in many preparations of bovine chymosin, is an example of a protease that produces lower yields and poorer flavoring effects than pure chymosin. Therefore, it is necessary to obtain coagulants that would give the cheese a new improved texture and taste. Such new coagulants will lead to an accelerated formation of taste characteristics and consistency profiles associated with the ripening of cheese, which can give tangible economic benefits.

Хорошо известно, что свободные аминокислоты имеют очень важное значение для формирования вкуса и запаха. В частности, аминокислоты лейцин, фенилаланин, метионин и валин играют важную роль в образовании компонентов типичного сырного вкуса и запаха. Превращение свободных аминокислот происходит посредством ферментации под действием микроорганизмов, которые добавляют в процессе приготовления сыра к соединениям, формирующим нужный запах и вкус, таким как метандиол, диметилдисульфид, метилпропановая кислота и метилпропаналь. Экзопептидазы играют важную роль в образовании свободных аминокислот. Однако они могут быть эффективными только в том случае, если они действуют совместно с эндопротеазой соответствующей специфичности. В приготовлении сыров могут быть использованы соответствующие комбинации экзо- и эндопептидаз, в результате чего могут быть получены сыры с новыми и улучшенными вкусовыми качествами.It is well known that free amino acids are very important for the formation of taste and smell. In particular, the amino acids leucine, phenylalanine, methionine and valine play an important role in the formation of the components of a typical cheese flavor and odor. The conversion of free amino acids occurs through fermentation under the influence of microorganisms, which are added during the preparation of cheese to compounds that form the desired smell and taste, such as methanediol, dimethyldisulfide, methylpropanoic acid and methylpropanal. Exopeptidases play an important role in the formation of free amino acids. However, they can only be effective if they act together with an endoprotease of appropriate specificity. In the preparation of cheeses, appropriate combinations of exo- and endopeptidases can be used, as a result of which cheeses with new and improved palatability can be obtained.

Ферменты настоящего изобретения могут быть использованы для гидролиза белковых материалов животного происхождения, таких как цельное молоко, сепарированное молоко, казеин, белок молочной сыворотки или смеси казеина и белка молочной сыворотки. Такие смеси казеина и белка молочной сыворотки могут быть использованы, например, в отношениях, соответствующих отношениям, обнаруживаемым в человеческом молоке. Кроме того, смесь ферментов настоящего изобретения может быть использована для гидролиза белковых материалов растительного происхождения, таких как, например, глютен пшеницы, солодовый или несолодовый ячмень или другие злаки, используемые для производства пива, соевое молоко, его концентраты или изоляты, белок кукурузы, его концентраты или изоляты и рисовые белки.The enzymes of the present invention can be used to hydrolyze protein materials of animal origin, such as whole milk, separated milk, casein, whey protein or a mixture of casein and whey protein. Such mixtures of casein and whey protein can be used, for example, in relationships corresponding to those found in human milk. In addition, the enzyme mixture of the present invention can be used to hydrolyze proteinaceous materials of plant origin, such as, for example, wheat gluten, malt or non-malt barley or other cereals used for the production of beer, soy milk, its concentrates or isolates, corn protein, its concentrates or isolates and rice proteins.

Что касается крупномасштабного промышленного производства, некоторые применения основаны на использовании только эндопротеаз, тогда как другие применения основаны, в основном, на комбинациях эндопротеаз и экзопротеаз. Типичными примерами процессов, зависящих от использования чистых эндопротеаз, в которых протеазы настоящего изобретения могут обладать превосходной продуктивностью, являются такие процессы, как обработка белков сои, гороха или зерновых для минимизации вязкости или оптимизации пенообразования или других физико-химических свойств; использование улучшителей хлеба в хлебопекарной промышленности, которое также способствует снижению вязкости теста; использование технологических добавок в пивоварении и винодельческой промышленности, которое способствует предотвращению белковых помутнений или оптимизации выхода после экстракции зерновых; использование кормовых добавок в производстве биокормов, которое способствует усилению внутрикишечной абсорбции или модуляции микробной активности в кишечнике; использование технологических добавок в молочной промышленности, которое способствует оптимизации свертывания, пенообразования или свертывающих свойств различных компонентов молока. Кроме того, для специфических сегментов рынка молочные или соевые белки или коллаген подвергают действию протеаз в целях продуцирования так называемых гидролизатов белка. Хотя гидролизаты этих белков, в основном, применяются для изготовления продуктов детского питания и пищевых продуктов для госпитализированных больных, однако они могут быть также предназначены для индивидуумов, не нуждающихся в медицинской помощи, таких как спортсмены или люди, находящиеся на диете для похудения, и являются объектом быстро растущего спроса на рынке. Во всех этих применениях гидролизаты белков обладают такими весьма привлекательными свойствами, как пониженная аллергенность, улучшенная усвояемость в желудочно-кишечном тракте, низкий уровень химического разложения нужных аминокислот, таких как глутамин и цистеин, и, наконец, отсутствие белкового осадка в кислых напитках во время продолжительного хранения. Все эти преимущества могут быть объединены, если гидролизат представляет собой смесь ди- и трипептидов. Однако все современные коммерчески доступные гидролизаты получают с использованием комбинации нескольких эндопротеаз. Этот последний способ дает неоднородное и неполное разложение белка. Для получения нужной смеси ди- и трипептидов было бы идеальным использовать в процессе гидролиза комбинацию различных ди- и трипептидилпептидаз. К сожалению, известно лишь несколько ферментов пищевого назначения и микроорганизмов, приемлемых для использования в промышленности, не говоря уже о ферментах, фактически доступных для использования в промышленности. В соответствии с настоящим изобретением несколько широко используемых ди- и трипептидилпептидаз может быть получено экономически выгодным способом и в относительно чистом виде. Предпочтительными являются такие ди- и трипептидилпептидазы, которые обладают низкой селективностью по отношению к расщепляемому субстрату, то есть обладают предпочтением лишь к расщеплению минимального числа аминокислотных остатков. Предпочтительными являются комбинации таких ди- и трипептидилпептидаз, которые гидролизуют высокий процент природных пептидных связей. Несмотря на такую высокую активность по отношению к природным пептидным связям, полный гидролиз всех аминокислот зависит от природы ди- и трипептидилпептидаз. Предпочтительными также являются ди- и трипептидилпептидазы, которые обладают оптимальной активностью при рН 4-8 и имеют адекватную термостабильность. Адекватная термостабильность означает, что, по крайней мере, 40%, предпочтительно, по крайней мере, 60%, а более предпочтительно 70-100% начальной гидролитической активности сохраняется после нагревания фермента вместе с субстратом в течение 1 часа при 50°С.For large-scale industrial production, some applications are based on the use of endoproteases alone, while other applications are mainly based on combinations of endoproteases and exoproteases. Typical examples of processes that rely on the use of pure endoproteases in which the proteases of the present invention can have excellent productivity are processes such as treating soy, pea or cereal proteins to minimize viscosity or optimize foaming or other physicochemical properties; the use of bread improvers in the baking industry, which also helps to reduce the viscosity of the dough; the use of technological additives in the brewing and wine industries, which helps prevent protein clouding or optimize yield after grain extraction; the use of feed additives in the production of bio-feed, which helps to increase the intestinal absorption or modulation of microbial activity in the intestine; the use of technological additives in the dairy industry, which helps to optimize the coagulation, foaming or coagulation properties of various components of milk. In addition, for specific market segments, milk or soy proteins or collagen are exposed to proteases in order to produce so-called protein hydrolysates. Although the hydrolysates of these proteins are mainly used for the manufacture of baby food and food products for hospitalized patients, they can also be intended for individuals who do not need medical attention, such as athletes or people on a diet for weight loss, and are An object of rapidly growing market demand. In all these applications, protein hydrolysates have such very attractive properties as reduced allergenicity, improved digestibility in the gastrointestinal tract, low level of chemical decomposition of the desired amino acids, such as glutamine and cysteine, and, finally, the absence of protein precipitate in acidic drinks during long-term storage. All these advantages can be combined if the hydrolyzate is a mixture of di- and tripeptides. However, all modern commercially available hydrolysates are prepared using a combination of several endoproteases. This latter method gives heterogeneous and incomplete decomposition of the protein. To obtain the desired mixture of di- and tripeptides, it would be ideal to use a combination of different di- and tripeptidyl peptidases in the hydrolysis process. Unfortunately, there are only a few food-grade enzymes and microorganisms suitable for industrial use, not to mention those actually available for industrial use. In accordance with the present invention, several widely used di- and tripeptidyl peptidases can be obtained in a cost-effective way and in relatively pure form. Preferred are those di- and tripeptidyl peptidases that have a low selectivity for cleavable substrate, that is, they prefer only to cleave a minimum number of amino acid residues. Combinations of those di- and tripeptidyl peptidases that hydrolyze a high percentage of naturally occurring peptide bonds are preferred. Despite such high activity with respect to natural peptide bonds, the complete hydrolysis of all amino acids depends on the nature of di- and tripeptidyl peptidases. Di- and tripeptidyl peptidases, which have optimal activity at pH 4-8 and have adequate thermal stability, are also preferred. Adequate thermal stability means that at least 40%, preferably at least 60%, and more preferably 70-100% of the initial hydrolytic activity is retained after heating the enzyme together with the substrate for 1 hour at 50 ° C.

Хотя процесс, направленный на эффективное продуцирование смесей ди- или трипептидов, зависит от доступности ферментов настоящего изобретения, однако начальным ферментом для инкубирования с белковым субстратом обычно является эндопротеаза. Предпочтительной эндопротеазой с широким спектром эндопептидазной активности, подходящей для данного случая, является, например, субтилизин (Delvolase от DSM), нейтральная металлопротеаза (нейтраза от NOVO) или термолизин (термоаза от Daiwa Kasei), применяемый в условиях, близких к нейтральным, и пепсин или аспегиллопепсин (например, Sumizyme AP от Shin Nihon, Japan), применяемый в кислых условиях. Целью этого начального расщепления является повышение растворимости, снижение вязкости и снижение термоосаждающей способности смеси воды и белка. Кроме того, эта предварительная обработка эндонуклеазой имеет важное значение для создания достаточных начальных точек для ди- и трипептидилпептидаз и приводит к ускорению процесса образования ди- или трипептида. Протеаза, используемая для устранения горечи гидролизата, может быть, но необязательно, включена в эту стадию рассматриваемого способа или позже вместе с ди- и трипептидилпептидазами.Although a process aimed at efficiently producing mixtures of di- or tripeptides depends on the availability of the enzymes of the present invention, the endoprotease is usually the initial enzyme for incubation with a protein substrate. A preferred endoprotease with a wide range of endopeptidase activity suitable for this case is, for example, subtilisin (Delvolase from DSM), neutral metalloprotease (neutral from NOVO) or thermolysin (thermase from Daiwa Kasei) used under conditions close to neutral, and pepsin or aspegillopepsin (e.g., Sumizyme AP from Shin Nihon, Japan) used under acidic conditions. The purpose of this initial cleavage is to increase solubility, lower viscosity, and decrease the heat-shrinkability of a mixture of water and protein. In addition, this pretreatment with an endonuclease is important to create sufficient starting points for di- and tripeptidyl peptidases and accelerates the formation of a di- or tripeptide. The protease used to eliminate the bitterness of the hydrolyzate may be, but is not necessarily, included in this step of the process under consideration or later together with di- and tripeptidyl peptidases.

Главной целью использования последних гидролизатов является минимизация аллергенности продукта или стимуляция усвояемости в желудочно-кишечном тракте. При продуцировании таких гидролизатов использование дипептидил- и трипептидилпептидаз является особенно важным и представляет собой эффективный способ продуцирования гидролизатов.The main purpose of using the latest hydrolysates is to minimize the allergenicity of the product or to stimulate digestibility in the gastrointestinal tract. In the production of such hydrolysates, the use of dipeptidyl and tripeptidyl peptidases is particularly important and is an effective way to produce hydrolysates.

Другое применение в производстве пищевых продуктов и кормов, в основном, основано на комбинациях одной или более эндопротеаз с одной или более экзопротеазами. Такие комбинации эндопротеазы с экзопротеазой обычно используются в промышленности для улучшения таких параметров, как вкус и цвет конечного продукта. Основанием для этого является то, что образование вкуса и цвета зависит, главным образом, от присутствия свободных аминокислот. Свободные аминокислоты могут продуцироваться не только протеазами, такими как карбоксипептидазы и аминопептидазы, но также и пептидилдипептидазами. При комбинировании с эндопротеазами или даже с дипептидил- или трипептидилпептидазами карбоксипептидазы, аминопептидазы и пептидилдипептидазы могут продуцировать большее количество свободных аминокислот за меньший период времени. Однако во всех этих процессах неконтролируемое высвобождение аминокислот или даже небелковых компонентов должно быть предотвращено для минимизации нежелательных побочных реакций.Another application in the production of food and feed is mainly based on combinations of one or more endoproteases with one or more exoproteases. Such combinations of endoprotease with exoprotease are commonly used in industry to improve parameters such as taste and color of the final product. The reason for this is that the formation of taste and color depends mainly on the presence of free amino acids. Free amino acids can be produced not only by proteases, such as carboxypeptidases and aminopeptidases, but also peptidyldipeptidases. When combined with endoproteases or even with dipeptidyl or tripeptidyl peptidases, carboxypeptidases, aminopeptidases and peptidyl dipeptidases can produce more free amino acids in a shorter period of time. However, in all these processes, the uncontrolled release of amino acids or even non-protein components must be prevented to minimize unwanted side reactions.

При этом свободные аминокислоты сами по себе могут продуцировать ряд вкусовых ощущений, и эти вкусовые ощущения являются самыми главными (горький, сладкий, кислый и “умами”), однако для различения этих вкусов необходима очень высокая концентрация аминокислот. Несмотря на высокие пороговые значения, свободные аминокислоты способны создавать значительные сенсорные эффекты при более низких концентрациях благодаря ряду усиливающих вкус механизмов. Одним из этих механизмов является комбинирование свободных аминокислот с сахарами в так называемых реакциях Майяра. По сравнению со свободными аминокислотами эти продукты Майяра с очень сложным букетом вкуса и запаха могут вырабатываться с пороговыми значениями, которые на несколько порядков величины ниже, чем те, которые вырабатываются свободными аминокислотами. Продукты Майяра могут образовываться при повышенных температурах, обычно во время кулинарной обработки, выпекания или жарки при приготовлении пищевых продуктов или кормов. Во время такой обработки развивается цвет и большой букет ароматов. В этих реакциях, на первой стадии, аминогруппы реагируют с восстанавливающими соединениями, что в конечном счете приводит к осуществлению целого каскада реакций. Аминосоединениями, преимущественно присутствующими в пищевых продуктах или в кормах, являются свободные аминокислоты, которые высвобождаются из белкового сырья различными протеазами, а необходимыми восстанавливающими соединениями являются, главным образом, восстанавливающие сахара. Отсюда следует, что для минимизации постороннего привкуса, который генерируется в процессе проведения последующих стадий нагревания, как, например, в процессе распылительной сушки или стерилизации, необходимо предотвратить нежелательное высвобождение аминокислот и сахаров во время обработки сырья. Это лишний раз указывает на то, что желательно использовать ферменты настоящего изобретения, которые имеют высокую степень чистоты и низкую себестоимость.At the same time, free amino acids by themselves can produce a number of taste sensations, and these taste sensations are the most important (bitter, sweet, sour and “umami”), but a very high concentration of amino acids is necessary to distinguish between these tastes. Despite the high threshold values, free amino acids are able to create significant sensory effects at lower concentrations due to a number of taste-enhancing mechanisms. One of these mechanisms is the combination of free amino acids with sugars in the so-called Maillard reactions. Compared to free amino acids, these Maillard products with a very complex bouquet of taste and smell can be produced with threshold values that are several orders of magnitude lower than those produced by free amino acids. Maillard products can form at elevated temperatures, usually during cooking, baking, or frying when cooking food or feed. During this treatment, color and a large bouquet of aromas develop. In these reactions, in the first stage, amino groups react with reducing compounds, which ultimately leads to the implementation of a cascade of reactions. Amino compounds predominantly present in foods or feeds are free amino acids that are released from proteinaceous materials by various proteases, and the necessary reducing compounds are mainly reducing sugars. It follows that to minimize the extraneous taste that is generated during the subsequent heating stages, such as during spray drying or sterilization, it is necessary to prevent the undesired release of amino acids and sugars during processing of raw materials. This once again indicates that it is desirable to use the enzymes of the present invention, which have a high degree of purity and low cost.

Помимо реакций Майяра, аминокислоты могут также подвергаться важным химическим превращениям при комнатной температуре. Более поздними типами превращения являются процессы, зависящие от ферментов, и процессы, общие для всех ферментированных пищевых продуктов, такие как созревание пива, йогурта и сыра, а также процессы созревания мяса и вина. В этих процессах ферментации свободные аминокислоты высвобождаются из сырьевого материала, используемого протеазами или протеолитическими ферментами, присутствующими в используемом сыром материале или микробной закваске. Затем в фазе созревания свободные аминокислоты под действием микробной метаболической активности превращаются в свои производные, имеющие повышенные сенсорные свойства. Так, например, L-лейцин, L-изолейцин и L-валин при пивном брожении способствуют образованию ценных сивушных спиртов, таких как амиловые спирты и изобутанол. Аналогичным образом было установлено, что сырные летучие вещества, такие как метанэтиол и диметилдисульфид, указывают на присутствие в сыре метионина, а метилпропановая кислота и метилпропаналь - на присутствие валина. И наконец, свободная аминокислота глутамат может давать эффект усиления приятного пряного вкуса в результате ее синергического действия вместе с продуктами расщепления РНК, так называемыми 5'-рибонуклеотидами. Известно, что при комбинировании с соответствующими концентрациями 5'-рибонуклеотидов, таких как 5'-ИМФ и 5'-ГМФ, порог детекции образования вкуса “умами”, генерируемого глутаматом, снижается почти на два порядка величины.In addition to Maillard reactions, amino acids can also undergo important chemical transformations at room temperature. Later types of conversion are enzyme-dependent processes and processes common to all fermented foods, such as the maturation of beer, yogurt and cheese, as well as the maturation of meat and wine. In these fermentation processes, free amino acids are released from the raw material used by the proteases or proteolytic enzymes present in the used raw material or microbial starter. Then, in the ripening phase, free amino acids under the influence of microbial metabolic activity turn into their derivatives having enhanced sensory properties. So, for example, L-leucine, L-isoleucine and L-valine during beer fermentation contribute to the formation of valuable fusel alcohols, such as amyl alcohols and isobutanol. Similarly, it was found that cheese volatile substances such as methanethiol and dimethyl disulfide indicate the presence of methionine in the cheese, and methylpropanoic acid and methylpropanal indicate the presence of valine. And finally, the free amino acid glutamate can give the effect of enhancing a pleasant spicy taste as a result of its synergistic action together with RNA cleavage products, the so-called 5'-ribonucleotides. It is known that when combined with appropriate concentrations of 5'-ribonucleotides, such as 5'-IMP and 5'-GMF, the threshold for detection of taste formation by umami generated by glutamate is reduced by almost two orders of magnitude.

Для получения явно выраженных и точно определенных вкусовых эффектов во всех этих процедурах белковые субстраты должны быть гидролизованы с использованием комбинации эндо- и экзопротеаз, где, по крайней мере, одна эндо- или экзопротеаза, а предпочтительно как эндопротеаза, так и экзопротеаза, являются очищенными и предпочтительно селективными по отношению к конкретной серии аминокислот или, преимущественно, расщепляют предпочтительные аминокислоты. Такие предпочтительные протеазы характеризуются высокой селективностью по отношению к аминокислотным последовательностям, которые могут быть расщеплены ферментами, относящимися к категории Aspergillus, известными как “матуразы” и представляющими особую ценность.To obtain distinct and well-defined taste effects in all of these procedures, protein substrates must be hydrolyzed using a combination of endo- and exoproteases, where at least one endo- or exoprotease, and preferably both endoprotease and exoprotease, are purified and preferably selective with respect to a particular series of amino acids or, preferably, preferred amino acids are cleaved. Such preferred proteases are highly selective for amino acid sequences that can be cleaved by Aspergillus enzymes, known as “maturases” and of particular value.

Помимо использования в пищевой промышленности и в производстве кормов, протеазы обычно также применяются в химической и фармацевтической промышленности, а также в производстве диагностических реагентов и средств личной гигиены. В производстве средств личной гигиены протеазы используются для получения пептидов, которые добавляют в различные продукты для улучшения таких свойств, как чувствительность и глянцевитость кожи, или для защиты кожи. Кроме того, наблюдается новая тенденция к непосредственному местному применению протеаз. Аналогичным образом этот фермент может быть использован в кожевенной промышленности, и главной целью такого применения является очистка, удаление шерсти с кожи и умягчение кожи.Besides being used in the food and feed industries, proteases are also commonly used in the chemical and pharmaceutical industries, as well as in the production of diagnostic reagents and personal care products. In the manufacture of personal care products, proteases are used to produce peptides that are added to various products to improve properties such as skin sensitivity and gloss, or to protect the skin. In addition, there is a new trend in the direct local use of proteases. Similarly, this enzyme can be used in the leather industry, and the main purpose of this application is to clean, remove wool from the skin and soften the skin.

В химической и фармацевтической промышленности протеазы рассматриваются как важный инструмент для продуцирования ценных ингредиентов или промежуточных соединений. В этих областях промышленности протеазы используются не только благодаря их гидролитической активности, но также благодаря их способности к синтезу пептидов из природных или неприродных аминокислот. Последний из возможных вариантов применения был явно продемонстрирован возможностью синтезировать аспартам из структурных элементов, состоящих из аминокислот, с использованием эндопротеазы, такой как термолизин.In the chemical and pharmaceutical industries, proteases are seen as an important tool for the production of valuable ingredients or intermediates. In these industries, proteases are used not only because of their hydrolytic activity, but also because of their ability to synthesize peptides from natural or unnatural amino acids. The last possible use has been clearly demonstrated by the ability to synthesize aspartame from structural elements consisting of amino acids using an endoprotease such as thermolysin.

В отличие от условий, используемых при производстве пищевых продуктов и кормов, для осуществления нужного химического превращения очень важными факторами являются стерео- и региоселективность протеаз, хотя в этом случае могут потребоваться нестандартные реакционные условия. Типичными примерами применения протеаз в такой промышленности является использование эндопротеаз, аминопептидаз, а также карбоксипептидаз при продуцировании различных промежуточных соединений в целях получения лекарственных средств, таких как инсулин, антибиотики, ренин и АСЕ-ингибиторы. Обзор такого применения представлен в Industrial Biotransformations, A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Wiley-VCH; ISBH 3-527-30094-5.In contrast to the conditions used in the production of food and feed, the stereoselectivity and regioselectivity of proteases are very important for the desired chemical transformation, although in this case non-standard reaction conditions may be required. Typical examples of the use of proteases in such an industry are the use of endoproteases, aminopeptidases, as well as carboxypeptidases in the production of various intermediates for the manufacture of drugs such as insulin, antibiotics, renin and ACE inhibitors. A review of this application is presented in Industrial Biotransformations, A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey, Wiley-VCH; ISBH 3-527-30094-5.

Что касается нужной специфичности, стерео- и региоселективности, то важными преимуществами протеазы настоящего изобретения является отсутствие побочных эффектов и резистентности к необычным реакционным условиям, таким как высокие концентрации растворителя, и повышенная продуктивность.With regard to the desired specificity, stereo- and regioselectivity, the important advantages of the protease of the present invention is the absence of side effects and resistance to unusual reaction conditions, such as high solvent concentrations, and increased productivity.

С фармацевтической точки зрения, роль протеаз представлена в широком ряде работ Martindale, “The Extra Pharmacopoeia” (Pharmaceutical Press, London, UK). Кроме того, важная роль высокоспецифических протеаз в регуляции всех видов биологических процессов подтверждается тем фактом, что многие гормоны становятся активными только после процессинга, главным образом, неактивной молекулы-предшественника указанной протеазой с очень высокой специфичностью. Ингибиторы, которые являются активными по отношению к некоторым категориям таких специфических протеаз, были использованы при разработке всех видов новых лекарственных средств. Следовательно, новые и эффективные ингибиторы протеазы могут быть идентифицированы с использованием описанных здесь последовательностей.From a pharmaceutical point of view, the role of proteases is presented in a wide range of works by Martindale, “The Extra Pharmacopoeia” (Pharmaceutical Press, London, UK). In addition, the important role of highly specific proteases in the regulation of all types of biological processes is confirmed by the fact that many hormones become active only after processing, mainly, an inactive precursor molecule by this protease with very high specificity. Inhibitors that are active against certain categories of such specific proteases have been used in the development of all kinds of new drugs. Therefore, new and effective protease inhibitors can be identified using the sequences described here.

Полное описание каждого цитируемого здесь документа вводится в настоящую заявку посредством ссылки.A complete description of each document cited herein is incorporated into this application by reference.

Таблица 1Table 1 Номер SEQ IDSEQ ID Функция кодируемого белкаEncoded protein function Номер ЕСEU number ГенGene кДНКcDNA БелокProtein 1one 5858 115115 Пепсин А3 Pepsin A 3 ЕС3.4.23.1EC3.4.23.1 22 5959 116116 МеталлопротеазаMetalloprotease ЕС3.4.24.56EC3.4.24.56 33 6060 117117 АциламиноацилпептидазаAcylaminoacyl peptidase ЕС3.4.19.1EC3.4.19.1 4four 6161 118118 ТрипептидиламинопептидазаTripeptidylamine Peptidase ЕС3.4.14.-EC3.4.14.- 55 6262 119119 Сериновая карбоксипептидазаSerine Carboxypeptidase ЕС3.4.16.6EC3.4.16.6 66 6363 120120 Сериновая эндопротеазаSerine Endoprotease ЕС3.4.21.-EC3.4.21.- 77 6464 121121 Карбоксипептидаза YCarboxypeptidase Y ЕС3.4.16.5EC3.4.16.5 88 6565 122122 Аспергиллопепсин II-гом.Aspergillopepsin II. ЕС3.4.23.19EC3.4.23.19 99 6666 123123 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 1010 6767 124124 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 11eleven 6868 125125 Аспергиллопепсин II-гом.Aspergillopepsin II. ЕС3.4.23.19EC3.4.23.19 1212 6969 126126 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 1313 7070 127127 МеталлопротеазаMetalloprotease ЕС3.4.24.-EC3.4.24.- 14fourteen 7171 128128 Аспергиллопепсин IAspergillopepsin I ЕС3.4.23.18EC3.4.23.18 15fifteen 7272 129129 Пепсиноген ЕPepsinogen E ЕС3.4.23.25EC3.4.23.25 1616 7373 130130 Аспергиллопепсин I-гом.Aspergillopepsin I-hom. ЕС3.4.23.18EC3.4.23.18 1717 7474 131131 Аспергиллопепсин IIAspergillopepsin II ЕС3.4.23.19EC3.4.23.19 18eighteen 7575 132132 Пиро-Glu-пептидазаPyro-glu-peptidase ЕС3.4.19.3EC3.4.19.3 1919 7676 133133 ДипептидилпептидазаDipeptidyl peptidase ЕС3.4.14.2EC3.4.14.2 20twenty 7777 134134 Секретируемая аминопептидазаSecreted aminopeptidase ЕС3.4.11.10EC3.4.11.10 2121 7878 135135 Щелочная D-пептидазаAlkaline D-peptidase ЕС3.4.16.4EC3.4.16.4 2222 7979 136136 КарбоксипептидазаCarboxypeptidase ЕС3.4.16.1EC3.4.16.1 2323 8080 137137 КарбоксипептидазаCarboxypeptidase ЕС3.4.16.1EC3.4.16.1 2424 8181 138138 Карбоксипептидаза-IICarboxypeptidase-II ЕС3.4.16.1EC3.4.16.1 2525 8282 139139 Аспарагиновая протеазаAspartic protease ЕС3.4.23.-EC3.4.23.- 2626 8383 140140 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 2727 8484 141141 КарбоксипептидазаCarboxypeptidase ЕС3.4.16.1EC3.4.16.1 2828 8585 142142 Цистеиновая протеиназаCysteine proteinase ЕС3.4.22.-EC3.4.22.- 2929th 8686 143143 МеталлокарбоксипептидазаMetallocarboxypeptidase ЕС3.4.17.-EC3.4.17.- 30thirty 8787 144144 Субтилизин-гом.Subtilisin-hom. ЕС3.4.21.62EC3.4.21.62 3131 8888 145145 Карбоксипептидаза YCarboxypeptidase Y ЕС3.4.16.5EC3.4.16.5 3232 8989 146146 МеталлопротеазаMetalloprotease ЕС3.4.24.-EC3.4.24.- 3333 9090 147147 Карбоксипептидаза YCarboxypeptidase Y ЕС3.4.16.5EC3.4.16.5 3434 9191 148148 МеталлопротеазаMetalloprotease ЕС3.4.24.-EC3.4.24.- 3535 9292 149149 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 3636 9393 150150 Аспарагиновая протеазаAspartic protease ЕС3.4.23.24EC3.4.23.24 3737 9494 151151 Аспарагиновая протеазаAspartic protease ЕС3.4.23.24EC3.4.23.24 3838 9595 152152 Пепсин А3 Pepsin A 3 ЕС3.4.23.1EC3.4.23.1 3939 9696 153153 Аспарагиновая протеазаAspartic protease ЕС3.4.23.24EC3.4.23.24 4040 9797 154154 Аспарагиновая протеазаAspartic protease ЕС3.4.23.24EC3.4.23.24 4141 9898 155155 КехKeh ЕС3.4.21.61EC3.4.21.61 4242 9999 156156 Сериновая протеазаSerine protease ЕС3.4.21.-EC3.4.21.- 4343 100one hundred 157157 ГлутамилэндопротеазаGlutamyl Endoprotease ЕС3.4.21.82EC3.4.21.82 4444 101101 158158 Аспергиллопепсин II-гом.Aspergillopepsin II. ЕС3.4.23.19EC3.4.23.19 4545 102102 159159 АциламиноацилпептидазаAcylaminoacyl peptidase ЕС3.4.19.1EC3.4.19.1 4646 103103 160160 ТрипептидиламинопептидазаTripeptidylamine Peptidase ЕС3.4.14.-EC3.4.14.- 4747 104104 161161 Сериновая карбоксипептидазаSerine Carboxypeptidase ЕС3.4.16.6EC3.4.16.6 4848 105105 162162 Gly-X-карбоксипептидазаGly-X-carboxypeptidase ЕС3.4.17.4EC3.4.17.4 4949 106106 163163 Аспарагиновая протеиназаAspartic Proteinase ЕС3.4.23.-EC3.4.23.- 50fifty 107107 164164 ТрипептидилпептидазаTripeptidyl peptidase ЕС3.4.14.9EC3.4.14.9 5151 108108 165165 Карбоксипептидаза-ICarboxypeptidase-I ЕС3.4.16.1EC3.4.16.1 5252 109109 166166 Сериновая карбоксипептидазаSerine Carboxypeptidase ЕС3.4.16.6EC3.4.16.6 5353 110110 167167 Сериновая карбоксипептидазаSerine Carboxypeptidase ЕС3.4.16.6EC3.4.16.6 5454 111111 168168 Секретируемая аминопептидазаSecreted aminopeptidase ЕС3.4.11.10EC3.4.11.10 5555 112112 169169 ПролилэндопептидазаProlyl endopeptidase ЕС3.4.21.26EC3.4.21.26 5656 113113 170170 Аспергиллопепсин I - гом.Aspergillopepsin I - hom. ЕС3.4.23.18EC3.4.23.18 5757 114114 171171 АминопептидазаAminopeptidase ЕС3.4.11.-EC3.4.11.-

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

Анализ на протеолитическую активность и специфичностьAnalysis for proteolytic activity and specificity

Специфичность протезы может быть исследована с использованием различных пептидных субстратов. Синтетические субстраты широко используются для детекции протеолитических ферментов в скрининге, в ферментации, в процессе выделения, для анализа ферментативной активности, для определения концентраций фермента, для исследования специфичности или для исследования взаимодействия с ингибиторами. Пептидные п-нитроанилиды, предпочтительно, используют для анализа протеазной активности, и поскольку такая активность может непрерывно прослеживаться, то это позволяет проводить кинетические измерения. Мониторинг расщепления пептидных п-нитроанилидов может быть осуществлен путем измерения увеличения адсорбции при 410 нм после высвобождения 4-нитроанилида. Паранитроанилидные субстраты обычно используются для сериновой и цистеиновой протеаз. Кроме того, используются тиоэфиры пептидов и производные 7-амино-п-метилкумариновых пептидов. Тиоэфиры пептидов являются очень чувствительными субстратами для сериновой протеазы и металлопротеаз, которые имеют относительно высокую скорость функционального цикла, поскольку тиоэфирная связь расщепляется легче, чем амидная связь. Расщепление тиоэфиров может прослеживаться с использованием тиолового реагента, такого как 4,4-дитиопиридин (324 нм) или 5,5-дитиобис-2-нитробензойной кислоты (405 нм). Такая же повышенная скорость функционального цикла обычно наблюдается при расщеплении сложноэфирных связей по сравнению со скоростью при расщеплении амидных связей. Наиболее хорошо известными субстратами для анализа эстеразной активности протеаз являются производные п-нитрофенола. Высвобождение п-нитрофенола может прослеживаться при различных длинах волн в зависимости от используемого рН; так, например, при почти нейтральном рН используется длина волны 340 нм, а при рН выше 9 мониторинг проводят примерно при 405 нм. Кроме того, мониторинг гидролиза сложных эфиров может также осуществляться путем титрования с использованием оборудования рН-стата. В случае качественного измерения эстеразной активности могут быть использованы рН-чувствительные красители.The specificity of prostheses can be investigated using various peptide substrates. Synthetic substrates are widely used for the detection of proteolytic enzymes in screening, in fermentation, during the isolation process, for the analysis of enzymatic activity, for determination of enzyme concentrations, for specificity studies, or for studies of interactions with inhibitors. Peptide p-nitroanilides are preferably used for the analysis of protease activity, and since such activity can be continuously monitored, this allows kinetic measurements. The cleavage of peptide p-nitroanilides can be monitored by measuring the increase in adsorption at 410 nm after the release of 4-nitroanilide. Paranitroanilide substrates are commonly used for serine and cysteine proteases. In addition, peptide thioethers and derivatives of 7-amino-p-methylcoumarin peptides are used. Peptide thioesters are very sensitive substrates for serine protease and metalloproteases, which have a relatively high speed of the functional cycle, since the thioether bond cleaves more easily than the amide bond. Thioether cleavage can be traced using a thiol reagent such as 4,4-dithiopyridine (324 nm) or 5,5-dithiobis-2-nitrobenzoic acid (405 nm). The same increased speed of the functional cycle is usually observed with the cleavage of ester bonds compared with the speed with cleavage of amide bonds. The most well-known substrates for the analysis of esterase activity of proteases are derivatives of p-nitrophenol. The release of p-nitrophenol can be observed at different wavelengths depending on the pH used; for example, at an almost neutral pH, a wavelength of 340 nm is used, and at a pH above 9, monitoring is performed at about 405 nm. In addition, monitoring the hydrolysis of esters can also be carried out by titration using pH-stat equipment. In the case of a qualitative measurement of esterase activity, pH-sensitive dyes can be used.

В качестве альтернативы, пептиды могут быть присоединены к флуоресцентной уходящей группе. Протеолиз сопровождается увеличением флуоресценции при мониторинге на соответствующих длинах волн. Наиболее часто используются пептидил-2-нафтиламиды и пептидил-4-метил-7-кумариламиды. Высвобождение, например, 7-амино-4-метилкумарина измеряли при длине волны возбуждения 350 нм и при длине волны излучения 460 нм. Использование 7-амино-4-трифторметилкумарина имеет то преимущество, что в нем уходящая группа является хромогенной (поглощение на 380 нм), а также флуорогенной (возбужение на 400 нм, излучение на 505 нм). Если необходимо, чтобы на обеих сторонах расщепляемой связи присутствовала аминокислота, то может оказаться полезным введение группы, которая будет гасить флуоресценцию. Общие свойства таких субстратов заключаются в том, что в них флуоресцентная донорная группа отделяется от акцепторной группы пептидной последовательностью, которая действует как гаситель флуоресценции. Расщепление пептидной связи между гасящей группой и флуорофором может приводить к значительному усилению флуоресценции. Было описано несколько пар “донор-акцептор”, включая о-аминобензойную кислоту (Abz), используемую в качестве донора, и 2,4-динитрофенил (Dnp), используемый в качестве акцептора, или 5-[(2'-аминоэтил)амино]нафталинсульфоновую кислоту (EDANS), используемую в качестве донора, и 4-[[4'-(диметиламино]фенил]азо]бензойную кислоту (DABCYL), используемую в качестве акцептора. Abz/EDDnp представляет собой наиболее подходящую пару “донор-акцептор”, поскольку после полного гидролиза интенсивность флуоресценции увеличивается в 7-100 раз, а спектр поглощения EDDnp не изменяется с изменением рН. Кроме того, пептидная последовательность может содержать до 10 остатков, но при этом теряет свое гасящее действие. По мере увеличения размера соединяющих пептидов положение данной расщепляемой связи может стать менее специфическим. Поэтому помимо установления события протеолиза может оказаться необходимым проведение дополнительного анализа этих продуктов. Это может быть осуществлено с помощью анализа и выделения продуцированных пептидов с помощью ВЭЖХ и определения аминокислотной последовательности этих фрагментов. Кроме того, пептидный состав гидролизата может быть непосредственно проанализирован комбинированным методом с использованием ВЭЖХ/масс-спектроскопии.Alternatively, the peptides may be attached to a fluorescent leaving group. Proteolysis is accompanied by an increase in fluorescence when monitored at appropriate wavelengths. The most commonly used are peptidyl-2-naphthylamides and peptidyl-4-methyl-7-coumarilamides. The release of, for example, 7-amino-4-methylcoumarin was measured at an excitation wavelength of 350 nm and an emission wavelength of 460 nm. The use of 7-amino-4-trifluoromethylcoumarin has the advantage that the leaving group is chromogenic (absorbance at 380 nm), as well as fluorogenic (excitation at 400 nm, radiation at 505 nm). If it is necessary that an amino acid is present on both sides of the cleavable bond, it may be useful to introduce a group that will quench fluorescence. The general properties of such substrates are that in them the fluorescent donor group is separated from the acceptor group by a peptide sequence that acts as a fluorescence quencher. Cleavage of the peptide bond between the quenching group and the fluorophore can lead to a significant increase in fluorescence. Several donor-acceptor pairs have been described, including o-aminobenzoic acid (Abz) used as a donor and 2,4-dinitrophenyl (Dnp) used as an acceptor, or 5 - [(2'-aminoethyl) amino ] naphthalenesulfonic acid (EDANS) used as a donor, and 4 - [[4 '- (dimethylamino] phenyl] azo] benzoic acid (DABCYL) used as an acceptor. Abz / EDDnp is the most suitable donor-acceptor pair ”, Because after complete hydrolysis, the fluorescence intensity increases by 7-100 times, and the absorption spectrum of EDDnp does not change The peptide sequence may contain up to 10 residues, but at the same time lose its quenching effect. As the size of the connecting peptides increases, the position of this cleavable bond may become less specific. Therefore, in addition to establishing a proteolysis event, it may be necessary to carry out additional analysis of these products.This can be done by analyzing and isolating the produced peptides using HPLC and determining the amino acid sequence of these fragment ov. In addition, the peptide composition of the hydrolyzate can be directly analyzed by a combined method using HPLC / mass spectroscopy.

Помимо использования пептидов определенной последовательности, для исследования специфичности протеазы могут быть также использованы библиотеки синтетических пептидов. Пептиды были синтезированы с помощью твердофазного синтеза рандомизированным или полурандомизированным способом. Так, например, Meldal et al. (PNAS USA 91, 3314, 1994) сообщают о получении семейства субстратов для протеаз путем присоединения Н-Lys(Abz)-смолы, удлинения смолы пептидами длиной до 6 аминокислот и, наконец, присоединения Tyr(NO2) к этим пептидам. Каждая гранула смолы имеет уникальную последовательность, и после обработки протеазами наиболее чувствительные гранулы становятся флуоресцентными по мере высвобождения Tyr(NО2)-содержащего пептида. Анализ последовательности этих пептидов на их чувствительность будет давать информацию о специфичности протеазы.In addition to using peptides of a specific sequence, synthetic peptide libraries can also be used to study protease specificity. Peptides were synthesized using solid-phase synthesis in a randomized or semi-randomized manner. For example, Meldal et al. (PNAS USA 91, 3314, 1994) report the preparation of a family of substrates for proteases by attaching an H-Lys (Abz) resin, lengthening the resin with peptides up to 6 amino acids in length, and finally attaching Tyr (NO 2 ) to these peptides. Each resin granule has a unique sequence, and after treatment with proteases, the most sensitive granules become fluorescent as the Tyr (NO 2 ) -containing peptide is released. An analysis of the sequence of these peptides for their sensitivity will provide information on the specificity of the protease.

Протеазная активность обычно выражается в единицах. Вообще говоря, “международная стандартная единица” (МЕ) определяется как количество фермента, которое в определенных условиях переносит один микромоль субстрата в минуту. В частности, что касается протеаз, то МЕ должна соответствовать гидролизу одного микромоля пептидной связи в минуту. Однако, в случае протеазы, отклонения в определении ее единиц от международного стандарта является скорее правилом, чем исключением. В случае пептидов-моделей, которые специфически расщепляются по одной связи, вычисление МЕ является узко направленной процедурой, а для белковых субстратов, где расщепление данной протеазой может осуществляться в различных положениях и в различной степени, может быть принято другое определение, существенно отличающееся от стандартного. Помимо используемого определения единиц активности, любой эксперимент по гидролизу требует адекватного описания условий, при которых проводят измерения этих единиц. Такие условия включают, например, концентрацию субстрата, отношение “фермент-субстрат”, рН и температуру. Типичные анализы для определения специфической активности протеаз включают использование белкового субстрата, такого как, например, денатурированный гемоглобин, инсулин или казеин. Полипептидный субстрат расщепляется протеазой при фиксированных условиях в течение строго определенного промежутка времени. Нерасщепленные и крупные полипептиды осаждают с использованием ТСА и ТСА-растворимый продукт оценивают путем измерения оптической плотности при 220 или 280 нм либо путем титрования растворимых пептидов фолиновым реагентом, нингидрином, фтор-2,4-динитробензолом/данзилхлоридом, методом с использованием TNBS или флуоресцеина. Вместо мечения продукта после гидролиза могут быть также использованы полипептидные субстраты, которые были уже помечены специфическими красителями или флуорофорами, такими как, например, флуоресцеин. Помимо стандартных методов, аминокислотный анализ может быть осуществлен с использованием стандартных лабораторных анализаторов. Для оценки распределения по размерам пептидов, генерированных протеазой, могут быть осуществлены эксперименты с использованием гель-хроматографии. Помимо этого, для лучшего выделения типов пептидов, генерируемых протеазой, может быть использована ВЭЖХ с применением обращенно-фазовой техники. Ход гидролиза белковых субстратов обычно оценивают по степени гидролиза или DH. В случае использования рН-стата для слежения за ходом гидролиза DН может определяться исходя из поглощения основания в процессе гидролиза (Enzymatic Hydrolysis of Food Protein, J. Adler-Nissen, 1986, Elsevier Applied Science Publishers LTD). DН означает различные полезные функциональные свойства гидролизата, такие как растворимость, эмульгирующая способность, пенообразование и стабильность к пенообразованию, увеличение в объеме при взбивании, органолептические качества. Кроме того, важным параметром пищевых гидролизатов является вкус. Горечь может оказаться главной проблемой при использовании гидролизатов белка. Завершение реакции гидролиза может быть осуществлено путем изменения рН, термоинактивации и применения денатурирующих агентов, таких как ДСН, ацетонитрил и т.п.Protease activity is usually expressed in units. Generally speaking, an “international standard unit” (ME) is defined as the amount of an enzyme that, under certain conditions, transfers one micromole of substrate per minute. In particular, with regard to proteases, ME should correspond to the hydrolysis of one micromole of peptide bond per minute. However, in the case of a protease, deviations in the definition of its units from the international standard are the rule rather than the exception. In the case of model peptides that specifically cleave on one bond, the calculation of ME is a narrowly targeted procedure, and for protein substrates where cleavage by this protease can be carried out in different positions and to different degrees, another definition can be adopted that differs significantly from the standard one. Besides the definition of activity units used, any hydrolysis experiment requires an adequate description of the conditions under which these units are measured. Such conditions include, for example, substrate concentration, enzyme-substrate ratio, pH and temperature. Typical assays to determine the specific activity of proteases include the use of a protein substrate, such as, for example, denatured hemoglobin, insulin or casein. The polypeptide substrate is cleaved by a protease under fixed conditions for a strictly defined period of time. Unsplit and large polypeptides are precipitated using TCA, and the TCA-soluble product is evaluated by measuring the optical density at 220 or 280 nm or by titration of soluble peptides with folin reagent, ninhydrin, fluoro-2,4-dinitrobenzene / danzil chloride, using the method of TNBS or fluorescein. Instead of labeling the product after hydrolysis, polypeptide substrates that have already been labeled with specific dyes or fluorophores, such as, for example, fluorescein, can also be used. In addition to standard methods, amino acid analysis can be carried out using standard laboratory analyzers. To assess the size distribution of the peptides generated by the protease, experiments using gel chromatography can be performed. In addition, HPLC using reverse phase techniques can be used to better isolate the types of peptides generated by the protease. The course of hydrolysis of protein substrates is usually evaluated by the degree of hydrolysis or DH. In the case of using a pH-stat to monitor the progress of hydrolysis, DH can be determined based on the absorption of the base during hydrolysis (Enzymatic Hydrolysis of Food Protein, J. Adler-Nissen, 1986, Elsevier Applied Science Publishers LTD). DN means various useful functional properties of the hydrolyzate, such as solubility, emulsifying ability, foaming and foam stability, increase in volume when whisking, organoleptic qualities. In addition, taste is an important parameter of food hydrolysates. Bitterness can be a major problem when using protein hydrolysates. The completion of the hydrolysis reaction can be carried out by changing the pH, thermal inactivation and the use of denaturing agents such as SDS, acetonitrile, etc.

Полипептиды, представленные в таблице 1, были экспрессированы и, по крайней мере, частично очищены стандартными методами, известными специалистам. Эти полипептиды были проанализированы, по крайней мере, одним из способов, описанных выше, и было обнаружено, что они обладают активностями, перечисленными в таблице 1.The polypeptides shown in table 1 were expressed and at least partially purified by standard methods known in the art. These polypeptides were analyzed by at least one of the methods described above, and it was found that they have the activities listed in table 1.

Пример 2Example 2

Прямое определение отношения kcat/Кm для субстратов протеазыDirect determination of the kcat / Km ratio for protease substrates

Для мониторинга ферментативной активности в процессе очистки, для определения концентрации субстрата, для определения констант ингибирования или для исследования специфичности к субстрату были использованы синтетические субстраты. Определение отношения kcat/Кm позволяет измерить специфичность к субстрату. Оно также позволяет проводить сравнение специфичностей различных субстратов для одного и того же фермента или сравнение скоростей гидролиза различными ферментами, расщепляющими один и тот же субстрат. Это отношение представляет собой константу скорости, выражаемую в единицах второго порядка, и определяется как 1/(концентрация · время). Субстраты, имеющие отношение kcat/Кm в пределах 10,5-10,6 М-1·сек-1, считаются очень хорошими субстратами, то есть обладающими хорошей аффинностью и быстрым функциональным циклом. Однако некоторые субстраты могут быть очень специфичными, то есть иметь значения kcat/Кm, составляющие порядка 10,4 М-1·сек-1.Synthetic substrates were used to monitor the enzymatic activity during the purification process, to determine the concentration of the substrate, to determine the inhibition constants, or to study the substrate specificity. Determination of the kcat / Km ratio allows the measurement of substrate specificity. It also allows comparisons of the specificities of different substrates for the same enzyme or a comparison of the hydrolysis rates of different enzymes that cleave the same substrate. This ratio is a rate constant expressed in second order units and is defined as 1 / (concentration · time). Substrates having a kcat / Km ratio in the range of 10.5-10.6 M -1 · sec -1 are considered very good substrates, that is, having good affinity and a fast functional cycle. However, some substrates can be very specific, that is, have kcat / Km values of about 10.4 M -1 · sec -1 .

Отношение kcat/Кm может быть вычислено после определения отдельных параметров. В этом случае Кm и Vm могут быть определены из различных линейных кривых (построенных, например, методом Ханса или Корниша-Боудена) или методом нелинейной регрессии. Известно, что Vm=kcat·Et (где Et означает конечную концентрацию активного фермента), а следовательно, kcat=Vm/Et. Определение отношения kcat/Кm описанным выше методом может быть затруднено, если происходит ингибирование продукта или субстрата либо если субстрат осаждается при высокой концентрации. Однако можно получить точное значение отношения kcat/Кm в условиях реакции первого порядка, то есть когда концентрация субстрата значительного ниже расчетного Кm. В этих условиях уравнение Михаэлиса-Ментена: v=(Vm·S)/(Кm+S) имеет вид:The ratio kcat / Km can be calculated after determining the individual parameters. In this case, Km and Vm can be determined from various linear curves (constructed, for example, by the Hans or Cornish-Bowden method) or by the nonlinear regression method. It is known that Vm = kcat · Et (where Et means the final concentration of the active enzyme), and therefore, kcat = Vm / Et. Determination of the kcat / Km ratio by the method described above can be difficult if the product or substrate is inhibited or if the substrate precipitates at a high concentration. However, it is possible to obtain the exact value of the kcat / Km ratio under first-order reaction conditions, that is, when the substrate concentration is significantly lower than the calculated Km. Under these conditions, the Michaelis-Menten equation: v = (Vm · S) / (Кm + S) has the form:

v=(Vm·S)/Кm, если S << Кmv = (Vm · S) / Km, if S << Кm

или v=(Vm/Кm)·S= kobs·S=-dS/dt,or v = (Vm / Km); S = kobs; S = -dS / dt,

и после интегрирования получают: lnS=-kobs·t+lnSо, где Sо означает исходную концентрацию субстрата, а S означает концентрацию субстрата в данный момент времени. Скорость пропорциональна концентрации субстрата. Другими словами, гидролиз субстрата протекает в соответствии с реакцией первого порядка, где kobs - константа скорости первого порядка: kobs=Vm/Кm=(kcat·Et)/Кm, если Vm=kcat·Et. Непрерывная регистрация гидролиза субстрата дает возможность для графического определения kobs по кривой зависимости lnS от времени. Отношение kcat/Кm просто определяют исходя из kobs, при условии, что известна концентрация активного фермента:and after integration get: lnS = -kobs · t + lnSо, where So means the initial concentration of the substrate, and S means the concentration of the substrate at a given time. The speed is proportional to the concentration of the substrate. In other words, the hydrolysis of the substrate proceeds in accordance with a first-order reaction, where kobs is the first-order rate constant: kobs = Vm / Кm = (kcat · Et) / Кm, if Vm = kcat · Et. Continuous registration of substrate hydrolysis makes it possible to graphically determine kobs from the curve of lnS versus time. The ratio kcat / Km is simply determined based on kobs, provided that the concentration of the active enzyme is known:

kcat/Кm=kobs/Et.kcat / Km = kobs / Et.

Метод анализа: использование начальной концентрации исходного субстрата, составляющей намного ниже расчетного Кm, и низкой концентрации фермента позволяет регистрировать ход гидролиза субстрата. Исходя из этого, для генерирования продукта получают кривую первого порядка. После полного гидролиза субстрата оптическая плотность (или единицы флуоресценции) продукта может быть точно определена исходя из Sо, ибо Pt=So·kobs определяется из кривой зависимости lnS от времени, или альтернативно, она может быть определена с использованием программы подбора кривой по точкам (Enzfitter, SigmaPlot...).Analysis method: the use of an initial concentration of the initial substrate, which is much lower than the calculated Km, and a low concentration of the enzyme allows us to record the course of substrate hydrolysis. Based on this, a first-order curve is obtained to generate the product. After complete hydrolysis of the substrate, the optical density (or fluorescence units) of the product can be accurately determined on the basis of So, because Pt = So · kobs is determined from the time dependence of lnS, or alternatively, it can be determined using the point curve program (Enzfitter , SigmaPlot ...).

NВ: Следует помнить, что необходимо вычислить концентрацию субстрата для данного момента времени исходя из концентрации продукта (S=Sо-Р), поскольку зависимость Р от времени не дает правильного значения kobs (dP/dt=kobs·S не интегрируется аналогичным образом).NB: It should be remembered that it is necessary to calculate the concentration of the substrate for a given point in time based on the concentration of the product (S = So-P), since the dependence of P on time does not give the correct value kobs (dP / dt = kobs · S is not integrated in a similar way).

Альтернативно, можно измерить последовательные величины t1/2 (полупериод) исходя из кривой продуцирования продукта в процессе реакции первого порядка:Alternatively, successive t 1/2 values (half period) can be measured from the product production curve during the first order reaction:

t1/2=ln2/kobs=0,693/kobs, а kobs=0,693/t1/2 t 1/2 = ln2 / kobs = 0.693 / kobs, and kobs = 0.693 / t 1/2

Использование этого метода позволяет контролировать истинное затухание первого порядка (идентичные величины для последовательных значений t1/2).Using this method allows you to control the true attenuation of the first order (identical values for successive values of t 1/2 ).

Пример 3Example 3

Инактивация генов протеазы в Aspergillus Inactivation of protease genes in Aspergillus

Наиболее подходящим способом инактивации генов протеазы в геноме Aspergillus является техника генной замены (так называемая “одностадийная дизрупция гена”). Принципы этой техники описаны Rothstein R.J., Meth. Enzymol. 101, p.202, 1983. В основном, эта техника основана на гомологичной рекомбинации трансформированных ДНК-фрагментов с геномной ДНК клеток грибов. Посредством двойного кроссинговера инактивируемый ген заменяется (частично) ДНК-фрагментом, которым трансформируется клетка. Предпочтительно трансформирующий ДНК-фрагмент содержит селективный маркерный ген Aspergillus niger. Модификацию ДНК и генерирование инактивирующей конструкции осуществляют, в основном, с использованием общих методов молекулярной биологии. Сначала геномную ДНК выделяют из штамма Aspergillus niger, который затем используют для инактивации гена протеазы. Геномная ДНК A.niger может быть выделена любыми описанными методами, например, методом, описанным Graaff et al. (1988) Curr. Genet. 13, 315-321, и методами, хорошо известными специалистам. Эту геномную ДНК используют в качестве матрицы для амплификации фланкирующих областей гена протеазы посредством полимеразной цепной реакции (ПЦР; Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). Термин “фланкирующие области” означает некодирующие области, расположенные выше и ниже инактивируемого гена протеазы. Предпочтительно, чтобы каждая фланкирующая область имела длину более 1,0 т.п.н.The most suitable method for inactivating protease genes in the Aspergillus genome is the technique of gene replacement (the so-called “one-step gene disruption”). The principles of this technique are described by Rothstein RJ, Meth. Enzymol. 101, p.202, 1983. Basically, this technique is based on homologous recombination of transformed DNA fragments with the genomic DNA of fungal cells. Through double crossing over, the inactivated gene is replaced (partially) by the DNA fragment that transforms the cell. Preferably, the transforming DNA fragment contains the Aspergillus niger selective marker gene. DNA modification and the generation of an inactivating construct are carried out mainly using general methods of molecular biology. First, genomic DNA is isolated from a strain of Aspergillus niger , which is then used to inactivate the protease gene. A.niger genomic DNA can be isolated by any of the methods described, for example, by the method described by Graaff et al. (1988) Curr. Genet. 13, 315-321, and methods well known in the art. This genomic DNA is used as a template for amplification of the flanking regions of the protease gene by polymerase chain reaction (PCR; Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). The term “flanking regions” means non-coding regions located above and below the inactivated protease gene. Preferably, each flanking region has a length of more than 1.0 TPN

Для осуществления ПЦР-амплификации каждой фланкирующей области в качестве праймеров использовали два одноцепочечных ДНК-олигонуклеотида. Для 5'-фланкирующей области использовали один праймер гомологичной ДНК-последовательности, расположенной выше инициирующего кодона кодирующей последовательности гена протеазы. Предпочтительно, чтобы гомологичная область была локализована на участке, расположенном более чем на 1,0 т.п.н. выше сайта инициации трансляции. Второй праймер был гомологичен комплементарной и инвертированной ДНК-последовательности, расположенной непосредственно выше кодирующей последовательности гена протеазы.For the PCR amplification of each flanking region, two single-stranded DNA oligonucleotides were used as primers. For the 5'-flanking region, one primer of the homologous DNA sequence located above the initiation codon of the coding sequence of the protease gene was used. Preferably, the homologous region is localized in a region located more than 1.0 kb. above the translation initiation site. The second primer was homologous to the complementary and inverted DNA sequence located immediately above the coding sequence of the protease gene.

Для 3'-фланкирующей области использовали один праймер, который был гомологичен ДНК-последовательности, расположенной непосредственно ниже кодирующей последовательности гена протеазы. Второй праймер был гомологичен комплементарной и инвертированной ДНК-последовательности, локализованной, предпочтительно, на участке, расположенном более чем на 1,0 т.п.н. ниже кодирующей последовательности гена протеазы.For the 3'-flanking region, one primer was used that was homologous to the DNA sequence located immediately below the coding sequence of the protease gene. The second primer was homologous to the complementary and inverted DNA sequence, localized, preferably, in the area located more than 1.0 TPN below the coding sequence of the protease gene.

ДНК-последовательность, включенная во все праймеры и гомологичная геному A.niger, должна иметь длину минимум 15 нуклеотидов, а предпочтительно более чем 18 нуклеотидов. В основном, все праймеры должны содержать ДНК-последовательность, кодирующую сайт распознавания для подходящих рестриктирующих ферментов, расположенный выше последовательности, гомологичной геному A.niger. Эти дополнительные сайты распознавания облегчают процесс клонирования.The DNA sequence, included in all primers and homologous to the A.niger genome, should have a length of at least 15 nucleotides, and preferably more than 18 nucleotides. Basically, all primers should contain a DNA sequence encoding a recognition site for suitable restriction enzymes, located above the sequence homologous to the A.niger genome. These additional recognition sites facilitate the cloning process.

Праймеры и геномную ДНК A.niger использовали в ПЦР-реакции в условиях, известных специалистам. Температура отжига праймеров может быть вычислена для части ДНК-последовательности, которая гомологична геному A.niger. Оба фрагмента, содержащие 5'-фланкирующую область и 3'-фланкирующую область, клонировали в вектор, который может быть реплицирован в E.coli с использованием общих методов молекулярной биологии. Затем ген, который может быть использован в качестве селективного маркера в Aspergillus niger, клонировали между двумя фланкирующими областями. Как правило, маркерный ген находится под контролем промотора, который регулирует экспрессию в A.niger, а предпочтительно эндогенного промотора A.niger. Ориентация вставки маркерного гена, предпочтительно, совпадает с ориентацией исходного гена протеазы. Конечный инактивирующий фрагмент содержит 5'-фланкирующую область, селективный маркерный ген, предпочтительно, находящийся под контролем эндогенного промотора A.niger, и 3'-фланкирующую область, причем все они имеют одно и то же направление и одну и ту же ориентацию. ДНК конечной конструкции клонируют в вектор, который может реплицироваться в E.coli. A.niger primers and genomic DNA were used in the PCR reaction under conditions known to those skilled in the art. The primer annealing temperature can be calculated for the part of the DNA sequence that is homologous to the A.niger genome. Both fragments containing the 5'-flanking region and the 3'-flanking region were cloned into a vector that can be replicated in E. coli using general molecular biology techniques. Then the gene, which can be used as a selective marker in Aspergillus niger , was cloned between two flanking regions. Typically, the marker gene is under the control of a promoter that regulates expression in A.niger , and preferably the endogenous A.niger promoter. The orientation of the insertion of the marker gene preferably coincides with the orientation of the original protease gene. The final inactivating fragment contains a 5'-flanking region, a selective marker gene, preferably under the control of the endogenous A.niger promoter, and a 3'-flanking region, all of which have the same direction and the same orientation. The final construct DNA is cloned into a vector that can replicate in E. coli .

Инактивирующую конструкцию расщепляют подходящими рестриктазами для удаления векторных последовательностей E.coli и инактивирующий фрагмент выделяют стандартными методами (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). И наконец, Aspergillus niger трансформируют инактивирующим фрагментом с использованием метода, описанного в литературе, например, метода, описанного Kusters-van Someren et al. (1991) Curr. Genet. 20, 293-299. Трансформированные клетки отбирают путем высевания смеси для трансформации на чашки с агаром, которые являются селективными в отношении роста штаммов Aspergillus niger, экспрессирующих маркерный ген. После очистки трансформированных штаммов Aspergillus путем высевания реплик ряд репрезентативных штаммов анализируют методом Саузерн-блоттинга с использованием стандартной методики (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). Для этого геномную ДНК мицелия трансформированных штаммов выделяют и расщепляют подходящими рестриктазами. Рестрикционные фрагменты разделяют с использованием электрофореза на агарозном геле, подвергают блоттингу на нитроцеллюлозных мембранах и зондируют меченым фрагментом маркерного гена. Гибридизацию и промывку осуществляют в жестких условиях. Подходящими считаются штаммы, которые содержат меченые рестрикционные фрагменты нужной длины. Этим методом могут быть отобраны штаммы A.niger, содержащие нужный инактивированный ген протеазы.The inactivating construct is cleaved with suitable restriction enzymes to remove E. coli vector sequences and the inactivating fragment is isolated by standard methods (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). Finally, Aspergillus niger is transformed with an inactivating fragment using the method described in the literature, for example, the method described by Kusters-van Someren et al. (1991) Curr. Genet. 20, 293-299. Transformed cells are selected by plating the transformation mixture on agar plates that are selective for the growth of Aspergillus niger strains expressing the marker gene. After purification of the transformed Aspergillus strains by plating replicas, a number of representative strains were analyzed by Southern blotting using a standard technique (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). For this, the genomic DNA of the mycelium of the transformed strains is isolated and digested with suitable restriction enzymes. Restriction fragments are separated using agarose gel electrophoresis, blotted on nitrocellulose membranes and probed with a labeled fragment of the marker gene. Hybridization and washing are carried out in harsh conditions. Suitable strains are those that contain labeled restriction fragments of the desired length. Using this method, A.niger strains containing the desired inactivated protease gene can be selected.

Пример 4Example 4

Выделение протеаз с помощью ионообменной хроматографииIsolation of proteases by ion exchange chromatography

Небольшие количества протеазы, кодируемой описанной здесь нуклеотидной последовательностью, получали путем конструирования экспрессирующей плазмиды, содержащей релевантную ДНК-последовательность; трансформирования штамма A.niger плазмидой; и культивирования штамма A.niger в подходящей среде. После сбора бульона, не содержащего контаминирующих клеток, нужная протеаза может быть очищена.Small amounts of the protease encoded by the nucleotide sequence described herein were obtained by constructing an expression plasmid containing the relevant DNA sequence; transforming A.niger strain with a plasmid; and culturing A.niger strain in a suitable medium. After collecting the broth that does not contain contaminating cells, the desired protease can be purified.

Для выделения протеазы, кодируемой рассматриваемой нуклеотидной последовательностью, по существу в чистой форме могут быть использованы различные стратегии. Все эти стратегии хорошо описаны в соответствующей научной литературе (см., например, руководство “Protein Purification Handbook, 18-1132-29, Edition AA, Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden). В этом руководстве также описана процедура, подходящая для очистки протеаз из комплексных смесей. Важно то, что подходящий анализ является доступным и селективным в отношении свойств рассматриваемых ферментов. Для протеаз обычно используется хромогенный, синтетический пептидный субстрат, описанный в примере 1. Такие пептидные субстраты могут быть селективными для эндопротеаз, карбоксипептидаз, аминопептидаз или омегапептидаз. В примере 11 описана селективность для специфической трипептидилпептидазы. Протеазы с нужной специфичностью могут быть отобраны путем выбора соответствующих аминокислотных остатков в релевантном синтетическом пептиде.Various strategies can be used to isolate the protease encoded by the nucleotide sequence in question in essentially pure form. All of these strategies are well described in the relevant scientific literature (see, for example, the Protein Purification Handbook, 18-1132-29, Edition AA, Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden). This manual also describes a procedure suitable for purifying proteases from complex mixtures. It is important that a suitable assay is available and selective with respect to the properties of the enzymes in question. For proteases, the chromogenic, synthetic peptide substrate described in Example 1 is usually used. Such peptide substrates can be selective for endoproteases, carboxypeptidases, aminopeptidases or omega-peptidases. Example 11 describes selectivity for a specific tripeptidyl peptidase. Proteases with the desired specificity can be selected by selecting the appropriate amino acid residues in the relevant synthetic peptide.

Сначала необходимо определить, секретируется ли данная протеаза в среду, так как в зависимости от экспрессионной системы, выбранной для продуцирования протеазы, она может секретироваться из клетки либо содержаться в клетке. Если протеаза секретируется в ферментационную среду, то продуцирующие клетки или фрагменты этих клеток необходимо удалить путем центрифугирования или фильтрации, а полученную прозрачную или осветленную среду можно использовать как исходный материал для последующей очистки. В случаях если рассматриваемая протеаза не секретируется, то продуцирующие клетки необходимо подвергнуть дизрупции для выделения протеазы. В таких случаях собранную клеточную массу тщательно измельчают с использованием абразива, размалывают в шаровой мельнице, подвергают ультразвуковой обработке и обработке на прессе Френча или в гомогенизаторе Мэнтона-Голина, а затем фильтруют или центрифугируют. В случае если данная протеаза является гидрофобной или мембрано-ассоциированной, то перед стадией фильтрования или центрифугирования может оказаться необходимым добавление неионогенного детергента для солюбилизации протеазы.First, it is necessary to determine whether a given protease is secreted into the medium, since depending on the expression system selected for the production of the protease, it can be secreted from the cell or contained in the cell. If the protease is secreted into the fermentation medium, the producing cells or fragments of these cells must be removed by centrifugation or filtration, and the obtained clear or clarified medium can be used as a starting material for subsequent purification. In cases where the protease in question is not secreted, then the producing cells must be subjected to disruption to isolate the protease. In such cases, the collected cell mass is carefully ground using an abrasive, milled in a ball mill, subjected to ultrasonic treatment and processing on a French press or in a Manton-Golin homogenizer, and then filtered or centrifuged. If this protease is hydrophobic or membrane-associated, before the stage of filtration or centrifugation, it may be necessary to add a nonionic detergent to solubilize the protease.

Для получения неизвестных протеаз, по существу в чистом виде, после стадии осветления может быть осуществлена трехфазная стратегия очистки. Во всех или в некоторых из этих трех фаз может оказаться необходимым добавление детергента.To obtain unknown proteases, essentially in pure form, a three-phase purification strategy can be implemented after the clarification step. In all or some of these three phases, it may be necessary to add detergent.

В первой фазе, или в фазе иммобилизации, нужную протеазу выделяют, частично очищают и концентрируют. В последующей промежуточной фазе очистки большую часть всего объема примесей удаляют, а в конечной фазе очистки удаляют следовые количества оставшихся примесей более крупных близкородственных веществ и фермент растворяют в нужном буфере. Специалист может в зависимости от природы и физических свойств исследуемой протеазы оптимизировать эти три фазы, используя слегка модифицированные варианты различных связывающихся с белком материалов и изменяя до определенной степени условия. Однако во всех случаях необходимо проводить селективный аналитический тест, поскольку это дает возможность осуществлять непрерывный мониторинг возрастающей активности очищенного протеолитического фермента. Аналитические тесты, подходящие для этих целей, предусматривают использование хромогенных пептидных субстратов, упомянутых выше.In the first phase, or in the phase of immobilization, the desired protease is isolated, partially purified and concentrated. In the subsequent intermediate purification phase, most of the total volume of impurities is removed, and in the final purification phase, trace amounts of the remaining impurities of larger closely related substances are removed and the enzyme is dissolved in the desired buffer. The specialist can, depending on the nature and physical properties of the studied protease, optimize these three phases using slightly modified versions of various materials that bind to the protein and change the conditions to a certain extent. However, in all cases, it is necessary to conduct a selective analytical test, since this makes it possible to continuously monitor the increasing activity of the purified proteolytic enzyme. Analytical tests suitable for these purposes involve the use of the chromogenic peptide substrates mentioned above.

В первой иммобилизирующей фазе очистки предпочтительно использовать сильную ионообменную смолу анионного типа для осветления и обессоливания фермент-содержащей среды. Для гарантии связывания нужной протеолитической активности со смолой проводят тест при трех или четырех различных значениях рН среды и смолы в условиях низкой проводимости. В этих тестах смолу всегда уравновешивают буфером с такими же значениями рН и проводимости, как и в ферментсодержащей среде. Затем среду наносят на колонку в условиях рН, которые, как было показано, позволяют осуществлять адекватное связывание протеазы со смолой, то есть так, чтобы ни одна из нужных ферментативных активностей не была обнаружена в проходящей среде. Затем нужную ферментативную активность элюируют из ионообменной смолы с использованием непрерывного солевого градиента, где градиентное элюирование начинают с уравновешивающего смолу буфера и заканчивают тем же самым буфером, в который добавляют 1 моль/литр NаСl. В соответствии с данным анализом элюированные фракции, содержащие нужную активность, собирают, а затем приготавливают для дополнительной стадии очистки. Проведение этой дополнительной стадии очистки зависит от чистоты нужного фермента в собранной фракции: если он почти чистый, то необходимо проводить дополнительную адекватную стадию гель-фильтрации; а если не является достаточно чистым, то необходимо проводить хроматографию на гидрофобной смоле, а затем стадию гель-фильтрации.In the first immobilizing purification phase, it is preferable to use a strong anionic ion exchange resin to clarify and desalinate the enzyme-containing medium. To ensure the binding of the desired proteolytic activity to the resin, a test is carried out at three or four different pH values of the medium and the resin under conditions of low conductivity. In these tests, the resin is always equilibrated with a buffer with the same pH and conductivity as in the enzyme-containing medium. Then the medium is applied to the column under pH conditions, which, as has been shown, allow adequate protease binding to the resin, that is, so that none of the desired enzymatic activities are detected in the passing medium. The desired enzymatic activity is then eluted from the ion exchange resin using a continuous salt gradient, where gradient elution is started with a resin balancing buffer and terminated with the same buffer to which 1 mol / liter NaCl is added. According to this analysis, the eluted fractions containing the desired activity are collected and then prepared for an additional purification step. Carrying out this additional stage of purification depends on the purity of the desired enzyme in the collected fraction: if it is almost pure, then it is necessary to carry out an additional adequate stage of gel filtration; and if it is not pure enough, then it is necessary to carry out chromatography on a hydrophobic resin, and then the gel filtration step.

Хроматографию на гидрофобной смоле осуществляли сначала путем увеличения содержания соли в собранной фракции, полученной с ионообменной смолы, до 4 моль/литр NаСl, с последующим удалением любого образовавшегося осадка. Если полученная осветленная фракция не содержит нужной активности, то эта активность, очевидно, присутствует в осадке и не может быть выделена в по существу чистой форме. Если в данном анализе полученная прозрачная фракция продолжает обладать нужной активностью, то эту жидкость наносят на фенилсефарозную смолу (Pharmacia), уравновешенную в буфере с высокой концентрацией соли, имеющем идентичные рН и проводимость. Если фракция с нужной ферментативной активностью связывается с фенилсефарозной смолой, то эту фракцию элюируют непрерывным градиентом со снижением содержания соли, а затем промывкой, не содержащей соли, и если необходимо, хаотропным агентом. Как было описано ранее, фракции, полученные градиентным элюированием фракции и проявляющие активность в анализе, собирали и в конце подвергали гель-фильтрации. Если фракция с нужной ферментативной активностью не связывается с фенилсефарозной смолой, то в этом случае присутствует много примесей, а поэтому для получения нужной протеолитической активности, присутствующей в пустом объеме колонки, требуется проведение лишь дополнительных стадий ультрафильтрации в целях получения активности в более концентрированной форме, которую затем наносят на колонку для гель-фильтрации. Колоночная гель-хроматография позволяет не только удалять следовые примеси, но также вводить фермент в буфер, который необходим для последующего использования.Chromatography on a hydrophobic resin was first carried out by increasing the salt content in the collected fraction obtained from the ion exchange resin to 4 mol / liter NaCl, followed by the removal of any precipitate formed. If the obtained clarified fraction does not contain the desired activity, then this activity is obviously present in the precipitate and cannot be isolated in essentially pure form. If in this analysis the obtained transparent fraction continues to possess the desired activity, then this liquid is applied to a phenylsepharose resin (Pharmacia), balanced in a buffer with a high concentration of salt, having the same pH and conductivity. If a fraction with the desired enzymatic activity binds to a phenylsepharose resin, this fraction is eluted with a continuous gradient with a decrease in salt content, and then with a salt-free wash and, if necessary, a chaotropic agent. As described previously, the fractions obtained by gradient elution of the fraction and showing activity in the analysis were collected and finally subjected to gel filtration. If the fraction with the desired enzymatic activity does not bind to the phenylsepharose resin, then in this case there are many impurities, and therefore, to obtain the desired proteolytic activity present in the empty column volume, only additional ultrafiltration steps are required to obtain activity in a more concentrated form, which then applied to a gel filtration column. Column gel chromatography allows not only to remove trace impurities, but also to enter the enzyme into the buffer, which is necessary for subsequent use.

Хотя этот метод является, в основном, подходящим для выделения и очистки протеазы настоящего изобретения, однако в примере 4 описан более специфический способ выделения. В этом примере описано выделение протеазы Aspergillus с использованием иммобилизованного бацитрацина, пептида-антибиотика, который, как известно, селективно взаимодействует с протеазами различных типов.Although this method is mainly suitable for the isolation and purification of the protease of the present invention, however, Example 4 describes a more specific isolation method. This example describes the isolation of Aspergillus protease using immobilized bacitracin, an antibiotic peptide that is known to selectively interact with various types of proteases.

Пример 5Example 5

Выделение протеаз с помощью аффинной хроматографииAffinity Protease Isolation

Альтернативным методом очистки небольших количеств протеазы является аффинная хроматография. Для получения протеазы в очищенной форме 100 миллилитров культуры выращивали в хорошо проветриваемой шейкерной колбе. После центрифугирования для удаления любого нерастворимого вещества супернатант наносили на 40-миллилитровую колонку с бацитрацином-сефарозой, уравновешенную 0,05 моль/литр ацетата натрия, рН 5,0. Протеазы, связанные с колонкой, элюировали ацетатным буфером, в который было добавлено 1 моль/литр NаСl и 10% (об./об.) изопропанола (J. Appl. Biochem. 1983, pp.420-428). Активные фракции собирали, диализовали против дистиллированной воды и наносили на 20-миллилитровую колонку с бацитрацином-сефарозой, после чего снова уравновешивали ацетатным буфером. Как и ранее, элюирование осуществляли с использованием ацетатного буфера, в который были добавлены NаСl и изопропанол. Активные фракции, то есть фракции, проявляющие нужные активности, собирали, диализовали против 5 миллимоль/литр ацетатного буфера, рН 5,0, а затем концентрировали путем ультрафильтрации на мембране Amicon РМ-10. Для получения по существу чистой протеазы концентрированную жидкость хроматографировали на колонке с супердексом 75, уравновешенной 0,05 моль/литр натрийацетатного буфера, рН 5,0, в который было добавлено 0,5 моль/литр NаСl. Последующие эксперименты, проводимые с использованием очищенного фермента путем электрофореза на ПАГ, могут подтвердить, совпадает ли его молекулярная масса с молекулярной массой, предсказанной исходя из имеющихся данных о последовательности. Конечное подтверждение может быть получено путем проведения анализа неполной, N-концевой аминокислотной последовательности.An alternative method for purifying small amounts of protease is affinity chromatography. To obtain protease in purified form, 100 milliliters of culture were grown in a well-ventilated shaker flask. After centrifugation, to remove any insoluble matter, the supernatant was applied to a 40 ml bacitracin-sepharose column, equilibrated with 0.05 mol / liter sodium acetate, pH 5.0. Proteases associated with the column were eluted with acetate buffer to which 1 mol / liter NaCl and 10% (v / v) isopropanol were added (J. Appl. Biochem. 1983, pp. 420-428). Active fractions were collected, dialyzed against distilled water and applied to a 20 ml bacitracin-sepharose column, after which they were again equilibrated with acetate buffer. As before, elution was carried out using an acetate buffer to which NaCl and isopropanol were added. Active fractions, i.e. fractions exhibiting the desired activity, were collected, dialyzed against 5 mmol / liter acetate buffer, pH 5.0, and then concentrated by ultrafiltration on an Amicon PM-10 membrane. To obtain a substantially pure protease, the concentrated liquid was chromatographed on a Superdex 75 column equilibrated with 0.05 mol / liter sodium acetate buffer, pH 5.0, to which 0.5 mol / liter NaCl was added. Subsequent experiments using purified enzyme by PAG electrophoresis can confirm whether its molecular weight matches the molecular weight predicted from the available sequence data. Final confirmation can be obtained by analyzing an incomplete, N-terminal amino acid sequence.

Пример 6Example 6

Свойства новой цистеиновой протеазы, происходящей от A.niger Properties of a new cysteine protease derived from A.niger

В этом примере ген Aspergillus № 28 клонировали и сверхэкспрессировали в A.niger, как описано выше. Полученный фермент очищали в соответствии с процедурами, описанными в примере 4, и использовали для разрушения трипсин-ингибирующей активности соевых бобов в различных условиях. В качестве эталонных материалов использовали папаин и бромелаин. Бромелаин был получен от фирмы Sigma, а папаин был получен от фирмы DSM Food Specialties Business Unit Beverage Ingredients, PO Box 1, 2600 MA Delft, the Netherlands.In this example, Aspergillus No. 28 gene was cloned and overexpressed in A.niger as described above. The obtained enzyme was purified in accordance with the procedures described in example 4, and used to destroy the trypsin-inhibiting activity of soybeans under various conditions. Papain and bromelain were used as reference materials. Bromelain was obtained from Sigma, and papain was obtained from DSM Food Specialties Business Unit Beverage Ingredients, PO Box 1, 2600 MA Delft, the Netherlands.

Ингибирование трипсина измеряли методом, описанным Kakade M.L., Rackis, J.J., McGhee, J.E. & Puski, G. (1974): J. Cereal Chemistry 51:376-382. Для измерения активности трипсина осуществляли расщепление субстрата N-бензоил-L-аргинин-п-нитроанилина на N-бензоил-L-аргинин и п-нитроанилин. Трипсин закупали у British Drug Houses Ltd и получали из коровьей поджелудочной железы, содержащей более чем 0,54 единиц Anson на грамм продукта. Соевый ингибитор Куница получали от Sigma.Trypsin inhibition was measured by the method described by Kakade M.L., Rackis, J.J., McGhee, J.E. & Puski, G. (1974): J. Cereal Chemistry 51: 376-382. To measure trypsin activity, the substrate N-benzoyl-L-arginine-p-nitroaniline was split into N-benzoyl-L-arginine and p-nitroaniline. Trypsin was purchased from British Drug Houses Ltd and obtained from bovine pancreas containing more than 0.54 Anson units per gram of product. The marten soy inhibitor was obtained from Sigma.

Этот ингибитор трипсина предварительно инкубировали при концентрации 2 мг/мл с вышеупомянутыми ферментами сериновыми протеазами при рН 3 в 50 мМ Nа-ацетатного буфера с последующей оценкой ингибирования трипсина. Ферменты добавляли в отношении ферментный белок:ингибитор трипсина, 1:100 (мас./мас.). В качестве негативного контроля для ферментов служил альбумин. Остаточную трипсиновую активность измеряли после инкубирования в течение 3 часов при 37оС. Результаты представлены в таблице 2.This trypsin inhibitor was preincubated at a concentration of 2 mg / ml with the aforementioned serine protease enzymes at pH 3 in 50 mM Na-acetate buffer, followed by an assessment of trypsin inhibition. Enzymes were added in relation to the enzyme protein: trypsin inhibitor, 1: 100 (w / w). Albumin served as a negative control for the enzymes. The residual trypsin activity was measured after incubation for 3 hours at 37 C. The results are shown in Table 2.

Таблица 2
Действие различных цистеиновых протеаз
на ферментативную инактивацию ингибитора трипсина Куница, выделенного из соевых бобов
table 2
The effect of various cysteine proteases
for enzymatic inactivation of the marten trypsin inhibitor isolated from soybeans
Тестируемый ферментTest enzyme Остаточная актив-ность TI (%)Residual Activity TI (%) Остаточная активность TI после обработки пепсиномResidual TI Activity After Pepsin Treatment Остаточная активность TI после термообработки при 75°СResidual TI activity after heat treatment at 75 ° C Остаточная активность TI после термообработки при 90°СResidual TI activity after heat treatment at 90 ° C ПапаинPapain 2525 5555 7878 9595 БромелаинBromelain 30thirty 6262 8686 9999 A.nigerA.niger 2626 2626 2828 3535 Альбумин (контроль)Albumin (control) 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred TI: активность ингибитора трипсинаTI: trypsin inhibitor activity

Эксперименты повторяли в присутствии пепсина в процессе предварительного инкубирования цистеиновых протеаз с ингибитором трипсина. Пепсин добавляли в конечной концентрации 1,3 мг/мл. Результаты представлены в столбце 3.The experiments were repeated in the presence of pepsin during the preliminary incubation of cysteine proteases with a trypsin inhibitor. Pepsin was added at a final concentration of 1.3 mg / ml. The results are presented in column 3.

Другие серии экспериментов осуществляли для оценки термостабильности. Цистеиновые протеазы инкубировали при 75 и 90°С в течение 5 минут, а затем добавляли ферменты для предварительного инкубирования с ингибиторами трипсина. Результаты представлены столбцами 4 и 5.Other series of experiments were carried out to evaluate thermal stability. Cysteine proteases were incubated at 75 and 90 ° C for 5 minutes, and then enzymes were added to pre-incubate with trypsin inhibitors. The results are presented in columns 4 and 5.

Эти результаты ясно продемонстрировали превосходную активность новых цистеиновых протеаз Aspergillus niger по сравнению с уже известными цистеиновыми протеазами, используемыми для инактивации ингибиторов трипсина в корме для животных.These results clearly demonstrated the superior activity of the new Aspergillus niger cysteine proteases compared to the already known cysteine proteases used to inactivate trypsin inhibitors in animal feed.

Пример 7Example 7

Экзопептидазы, стимулирующие созревание сыра и формирование сырного вкусаExopeptidases that stimulate the ripening of cheese and the formation of cheese flavor

Аминопетидазы, кодируемые генами № 20 и 54 (см. таблицу 1), были сверхэкспрессированы в A.niger методами, описанными выше. Очистку этих ферментов осуществляли в соответствии с процедурами, описанными в примере 4. Активность образцов очищенного фермента определяли при рН 7,2 в водном фосфатном буфере (50 мМ), содержащем паранитроанилидное производное ряда гидрофобных аминокислот (3 мМ) в качестве субстрата. Превращение субстрата аминопептидазой оценивали путем мониторинга изменения оптической плотности при 400 нм в результате превращения субстрата, при этом в качестве контроля использовали раствор, не содержащий фермента. Активность (А) вычисляли как изменение OD в минуту и выражали, например, как единицы Phe-АР, Leu-АР или Val-АР в зависимости от используемого субстрата. Нормальное молоко для производства сыра инокулировали заквасочной культурой Delvo-tecтм DX 31 (DSM Food Specialities Delft, The Netherlands) для получения сыра типа Гауда, а свертывание осуществляли с использованием средних доз коагулянта (50 IMCU на литр сыропригодного молока). Кроме того, к двум экспериментальным сырам добавляли 25 Phe-единиц каждой экзопротеазы, тогда как контроль не содержал ни одной экзопротеазы. Параметры, используемые при получении обоих сыров, соответствовали параметрам, применяемым в производстве полутвердых сыров. При этом в образовании вкуса и аромата между экспериментальными сырами и контрольным сыром наблюдались различия, а именно экспериментальные сыры приобретали большинство из своих органолептических свойств через три (3) недели, тогда как контрольный сыр приобретал аналогичные свойства через шесть (6) недель. Было показано, что у экспериментальных сыров уровень свободных аминокислот через три недели был в два раза выше, а через шесть недель созревания сыра он был снова сравнимым. Анализ аминокислот осуществляли методом Picotag, Waters (Milford MA, USA).Aminopetidases encoded by genes No. 20 and 54 (see table 1) were overexpressed in A.niger by the methods described above. The purification of these enzymes was carried out in accordance with the procedures described in example 4. The activity of the samples of the purified enzyme was determined at pH 7.2 in aqueous phosphate buffer (50 mm) containing a paranitroanilide derivative of a number of hydrophobic amino acids (3 mm) as a substrate. The conversion of the substrate by aminopeptidase was evaluated by monitoring the change in absorbance at 400 nm as a result of the conversion of the substrate, and an enzyme-free solution was used as a control. Activity (A) was calculated as the change in OD per minute and expressed, for example, as units of Phe-AP, Leu-AP or Val-AP depending on the substrate used. Normal cheese production milk was inoculated with a starter culture Delvo-tec tm DX 31 (DSM Food Specialties Delft, The Netherlands) to produce Gouda type cheese, and coagulation was performed using medium doses of coagulant (50 IMCU per liter of cheese-suitable milk). In addition, 25 Phe units of each exoprotease were added to the two experimental cheeses, while the control did not contain a single exoprotease. The parameters used in the preparation of both cheeses corresponded to the parameters used in the production of semi-hard cheeses. At the same time, differences were observed in the formation of taste and aroma between experimental cheeses and control cheese, namely experimental cheeses acquired most of their organoleptic properties after three (3) weeks, while control cheese acquired similar properties after six (6) weeks. It was shown that in experimental cheeses, the level of free amino acids was three times higher after three weeks, and after six weeks of ripening, it was again comparable. Amino acid analysis was performed by the method of Picotag, Waters (Milford MA, USA).

Эти данные позволяют предположить, что продукт был готов для продажи на три недели раньше и при этом по своему качеству он не уступал качеству нормального сыра. Органолептичесие свойства экспериментальных сыров отличались от органолептических свойств контрольного сыра тем, что в противоположность контрольному сыру у экспериментальных сыров в присутствии аминопептидазы пропадал слабо выраженный слегка горьковатый привкус. Было обнаружено, что консистенция этих сыров также была несколько более нежной.These data suggest that the product was ready for sale three weeks earlier and at the same time it was not inferior in quality to the quality of normal cheese. The organoleptic properties of the experimental cheeses differed from the organoleptic properties of the control cheese in that, in contrast to the control cheese, a slightly bitter aftertaste disappeared in the presence of aminopeptidase in the experimental cheeses. It was found that the consistency of these cheeses was also somewhat more tender.

Пример 8Example 8

Новая специфичность протеазы, кодируемой геном 55The new specificity of the protease encoded by gene 55

Как объяснялось выше, некоторые белки могут быть резистентны к ферментативному гидролизу, что обусловлено конкретным аминокислотным составом или наличием специфических третичных структур. В таких случаях количество пептидов, которые присутствуют в этих резистентных к протеазе белках и которые могут быть солюбилизированы, может быть резко увеличено с использованием протеаз, обладающих новыми специфичностями.As explained above, some proteins may be resistant to enzymatic hydrolysis, due to the specific amino acid composition or the presence of specific tertiary structures. In such cases, the number of peptides that are present in these protease-resistant proteins and which can be solubilized can be dramatically increased using proteases with new specificities.

Бета-казеин представляет собой белок, имеющий очень ограниченную третичную структуру, но исключительно высокий уровень пролиновых остатков. Многие протеазы не могут расщеплять пролинсодержащие последовательности, а поэтому гидролиз бета-казеина известными протеазами дает гидролизат, относительно обогащенный крупными резистентными к протеазе пептидами. Эти резистентные пептиды могут быть ответственны за ряд нежелательных свойств гидролизата. Так, например, хорошо известно, что эти более крупные пептиды обладают относительно сильным действием с точки зрения аллергенности и имеют горький привкус. Более того, эти пептиды резистентны к последующему разложению на свободные аминокислоты, а поэтому в некоторых процессах присутствие этих крупных резистентных к протеазам пептидов равносильно потере выхода. Следовательно, доступность и использование протеаз, способных расщеплять резистентные к протеазе части белков, будет значительно способствовать техническому прогрессу и получению экономической выгоды.Beta casein is a protein with a very limited tertiary structure, but an exceptionally high level of proline residues. Many proteases cannot cleave proline-containing sequences, and therefore hydrolysis of beta-casein with known proteases yields a hydrolyzate relatively enriched in large protease-resistant peptides. These resistant peptides may be responsible for a number of undesirable hydrolyzate properties. For example, it is well known that these larger peptides have a relatively strong effect in terms of allergenicity and have a bitter aftertaste. Moreover, these peptides are resistant to subsequent degradation into free amino acids, and therefore, in some processes, the presence of these large protease-resistant peptides is equivalent to a loss of yield. Consequently, the availability and use of proteases capable of cleaving protease-resistant portions of proteins will significantly contribute to technological progress and economic benefits.

Бета-казеин представляет собой одну из главных казеиновых фракций коровьего молока. Этот белок был хорошо охарактеризован с точки зрения аминокислотной последовательности и является коммерчески доступным почти в чистой форме. По существу, бета-казеин представляет собой превосходный тест-субстрат, используемый для исследования взаимосвязи между сайтами расщепления ферментом и длиной различных пептидов, образованных в процессе ферментативного гидролиза.Beta casein is one of the main casein fractions of cow's milk. This protein has been well characterized in terms of amino acid sequence and is commercially available in almost pure form. Essentially, beta-casein is an excellent test substrate used to study the relationship between enzyme cleavage sites and the length of various peptides formed during enzymatic hydrolysis.

В этом примере продемонстрировано, что, несмотря на широкий спектр расщепления эндопротеазы субтилизина, добавление в высокой степени специфичного фермента, такого как пролилэндопептидаза, кодируемого геном 55 (см. таблицу 1), оказывает огромное воздействие на размер образуемых фрагментов бета-казеина.This example demonstrates that, despite the wide range of subtilisin endoprotease cleavage, the addition of a highly specific enzyme, such as prolyl endopeptidase encoded by gene 55 (see Table 1), has a huge effect on the size of the formed beta-casein fragments.

Бета-казеин коровьего молока (лиофилизованного, по существу, не содержащего соли сухого молока), содержащего, по крайней мере, 90% бета-казеина, был закуплен у Sigma. Субтилизин, выделенный из B.licheniformis (Delvolase ®, 560000 DU на грамм), был закуплен у DSM Food Specialities (Seclin, France). Пролин-специфическую эндопептидазу, кодируемую геном 55, сверхэкспрессировали в A.niger и очищали с использованием процедур, описанных в примере 4.Beta casein of cow's milk (lyophilized, substantially salt free milk powder) containing at least 90% beta casein was purchased from Sigma. Subtilisin isolated from B.licheniformis (Delvolase®, 560,000 DU per gram) was purchased from DSM Food Specialties (Seclin, France). The proline-specific endopeptidase encoded by gene 55 was overexpressed in A. niger and purified using the procedures described in example 4.

Порошок бета-казеина растворяли в концентрации 10 мас.% вместе с 0,1 мас.% порошка Delvolaseтм в 0,1 моль/литр фосфатного буфера рН 7,0. После инкубирования в течение 24 часов при 45°С в водяной бане со встряхиванием реакцию прекращали путем нагревания раствора в течение 15 минут при 90°С. К одной половине раствора (1 мл, содержащего 100 миллиграммов бета-казеина) добавляли 100 микролитров пролин-специфической протеазы и реакцию продолжали еще 24 часа при 45°С. После еще одного теплового шока при 90°С образцы материала бета-казеина, обработанного Delvolaseтм и Delvolaseтм + пролин-специфической протеазой, анализировали с использованием ЖХ/МС-оборудования для исследования точного распределения пептидов по размеру в двух образцах.Beta casein powder was dissolved in a concentration of 10 wt.% Together with 0.1 wt.% Delvolase powder in 0.1 mol / liter of phosphate buffer pH 7.0. After incubation for 24 hours at 45 ° C in a water bath with shaking, the reaction was stopped by heating the solution for 15 minutes at 90 ° C. To one half of the solution (1 ml containing 100 milligrams of beta-casein) was added 100 microliters of proline-specific protease and the reaction was continued for another 24 hours at 45 ° C. After another heat shock at 90 ° C, samples of beta-casein material treated with Delvolase and Delvolase + proline-specific protease were analyzed using LC / MS equipment to study the exact size distribution of the peptides in two samples.

ЖХ/МС-анализLC / MS analysis

Характеризацию гидролизатов ферментного белка, продуцированного с использованием смеси ферментов настоящего изобретения, осуществляли с помощью ВЭЖХ с применением масс-спектрометра с ионной ловушкой (ThermoquestTM, Breda, The Netherlands), подсоединенного к насосу Р4000 (ThermoquestTM, Breda, The Netherlands). Полученные пептиды разделяли на колонке PEPMAP C18 300A (MIC-15-03-C18-PM, LC Packings, Amsterdam, The Netherlands), элюируя градиентом 0,1% муравьиной кислоты в воде Milli Q (Millipore, Bedford, MA, USA; раствор А) и 0,1% муравьиной кислоты в ацетонитриле (раствор В). Это градиентное элюирование начинали со 100% раствора А, с увеличением до 70% раствора В за 45 минут, и поддерживали при таком соотношении еще в течение 5 минут. Используемый объем инъекции составлял 50 микролитров, скорость потока составляла 50 микролитров в минуту, а температура колонки поддерживалась при 30°С. Концентрация белка инъецированного образца составляла приблизительно 50 микрограммов/миллилитр.The enzyme protein hydrolysates produced using the enzyme mixture of the present invention were characterized by HPLC using an ion trap mass spectrometer (Thermoquest TM , Breda, The Netherlands) connected to a P4000 pump (Thermoquest TM , Breda, The Netherlands). The resulting peptides were separated on a PEPMAP C18 300A column (MIC-15-03-C18-PM, LC Packings, Amsterdam, The Netherlands), eluting with a gradient of 0.1% formic acid in Milli Q water (Millipore, Bedford, MA, USA; solution A) and 0.1% formic acid in acetonitrile (solution B). This gradient elution was started with 100% solution A, increasing to 70% solution B in 45 minutes, and maintained at this ratio for another 5 minutes. The injection volume used was 50 microliters, the flow rate was 50 microliters per minute, and the column temperature was maintained at 30 ° C. The protein concentration of the injected sample was approximately 50 micrograms / milliliter.

Подробная информация об отдельных пептидах была получена с использованием алгоритма “зависимости от сканирования” MS/MS, который представляет собой характеристический алгоритм для масс-спектрометра с ионной ловушкой. После полного сканирующего анализа проводили сканирующий анализ путем масштабирования для определения заряда наиболее сильного иона в пределах всей сканируемой массы. Последующий MS/MS-анализ более позднего иона давал информацию о неполной пептидной последовательности, которая может быть использована для поиска в базе данных с использованием приложения SEQUEST от Xcalibur Bioworks (ThermoquestTM, Breda, The Netherlands). Используемые банки данных были взяты из банка данных OWL.fasta, доступного в NCBI (Национальный центр биотехнологической информации) и содержащего белки, представляющие интерес для используемого приложения.Detailed information on individual peptides was obtained using the MS / MS scan-dependent algorithm, which is a characteristic algorithm for an ion trap mass spectrometer. After a complete scanning analysis, a scanning analysis was performed by scaling to determine the charge of the strongest ion within the entire scanned mass. Subsequent MS / MS analysis of the later ion yielded incomplete peptide sequence information that could be used to search the database using the SEQUEST application from Xcalibur Bioworks (Thermoquest TM , Breda, The Netherlands). The data banks used were taken from the OWL.fasta data bank, available at the NCBI (National Center for Biotechnological Information) and containing proteins of interest to the application used.

С использованием этой техники как способа сканирования в качестве пептидов, подходящих для последующего анализа путем МS-секвенирования, рассматривались только пептиды, имеющие массу в пределах приблизительно 400-2000 Да.Using this technique as a scanning method, only peptides having a weight in the range of about 400-2000 Da were considered as peptides suitable for subsequent analysis by MS sequencing.

Ангиотензин (М=1295,6) использовали для настройки оптимальной чувствительности в режиме МS и для оптимальной фрагментации в режиме МS/МS, при осуществлении непрерывной инфузии 60 мкг/мл, что приводило, главным образом, к получению двухзарядного и трехзарядного ионов в режиме МS и оптимальной энергии столкновения примерно 35% в режиме МS/МS.Angiotensin (M = 1295.6) was used to adjust the optimal sensitivity in the MS mode and for optimal fragmentation in the MS / MS mode, with continuous infusion of 60 μg / ml, which mainly led to the production of doubly charged and triply charged ions in the MS mode and an optimal collision energy of approximately 35% in MS / MS mode.

В образце, расщепляемом только Delvolase, LC/МS/МS-анализ позволил идентифицировать 40 пептидов, охватывающих различные части молекулы бета-казеина. Все вместе эти пептиды составляют 79% от общей последовательности бета-казеина. Было установлено, что пептиды длиной в пределах от 2 до 23 аминокислотных остатков имеют отличающееся время удерживания на колонке С18. Было обнаружено, что в целом <15% пептидов имели размер менее 6 аминокислот. В образце, расщепленном DelvolaseТМ и пролин-специфической протеазой, также образовывалось большое количество пептидов, идентифицируемых в бета-казеине. Все вместе эти пептиды охватывали >50% всей последовательности белка бета-казеина. В указанном образце распределение пептидов по размерам было достаточно гомогенным, поскольку эти пептиды имели длину только в пределах от 2 до 6 остатков. Полученные результаты показали, что гидролизат, полученный с использованием пролин-специфической протеазы, содержал большую фракцию пептидов, имеющих 2-6 аминокислот, что указывало на явно положительный эффект совместного инкубирования с эндопротеазой, обладающей необычной специфичностью. Из этих экспериментов также очевидно, что эндопротеаза, кодируемая геном 55, представляет собой эндопротеазу, которая расщепляет пептидную цепь у карбоксиконца пролинового остатка.In a Delvolase-only digested sample, LC / MS / MS analysis identified 40 peptides spanning various parts of the beta-casein molecule. Together, these peptides account for 79% of the total beta casein sequence. It was found that peptides ranging in length from 2 to 23 amino acid residues have different retention times on the C18 column. It was found that in total <15% of the peptides were less than 6 amino acids in size. In the sample digested with Delvolase and a proline-specific protease, a large number of peptides identified in beta-casein were also formed. Together, these peptides covered> 50% of the entire beta-casein protein sequence. In the indicated sample, the size distribution of the peptides was quite homogeneous, since these peptides only had a length of 2 to 6 residues. The results showed that the hydrolyzate obtained using a proline-specific protease contained a large fraction of peptides having 2-6 amino acids, which indicated a clearly positive effect of co-incubation with an endoprotease with unusual specificity. It is also apparent from these experiments that the endoprotease encoded by gene 55 is an endoprotease that cleaves the peptide chain at the carboxy-terminus of the proline residue.

Пример 9Example 9

Селективное высвобождение специфических аминокислот для стимуляции формирования вкусаSelective release of specific amino acids to stimulate the formation of taste

Свободные аминокислоты, такие как лейцин и фенилаланин, не только участвуют в реакциях Майяра, но также являются предшественниками, образующими нужные запахи при ферментации различных пищевых продуктов. Для стимуляции образования таких запахов в процессе ферментации пищевых продуктов или в процессе нагревания, жарки или выпекания пищевых продуктов может оказаться предпочтительным вводить в эти продукты гидролизат белка, который содержит относительно высокие уровни указанных специфических аминокислот в свободной форме. В данном примере авторы описывают получение дрожжевых экстрактов, селективно обогащенных лейцином и фенилаланином. Такое обогащение достигается путем комбинирования эндопротеазы, обладающей предпочтением к расщеплению выбранного ряда аминокислотных остатков, с экзопротеазой, которая обладает предпочтением к высвобождению аналогичного ряда аминокислотных остатков. Такое предпочтение указанной эндопротеазы должно соответствовать предпочтению используемой экзопротеазы. Так, например, авторами было установлено, что аминопептидазы, кодируемые генами 20 и 54 (см. таблицу 1), обладают определенным предпочтением к высвобождению лейциновых и фенилаланиновых остатков, которое совпадает с предпочтением термолизина в его гидролизующем действии. Карбоксипептидазы, кодируемые генами 23 и 24, обладают предпочтением к высвобождению аргининовых и лизиновых остатков, которое совпадает с предпочтением трипсина в его гидролизующем действии. Карбоксипептидаза, кодируемая геном 5, обладает в высокой степени необычным предпочтением к высвобождению глицина и может быть объединена с некоторыми эндопротеазами, присутствующими в папаине. Карбоксипептидаза, кодируемая геном 51, способна удалять остатки глутамата, и эта способность совпадает со способностью глутамат-специфичной протеазы, кодируемой геном 43.Free amino acids, such as leucine and phenylalanine, not only participate in Maillard reactions, but are also precursors that form the necessary odors during the fermentation of various foods. To stimulate the formation of such odors during the fermentation of food products or during the heating, frying or baking of food products, it may be preferable to introduce a protein hydrolyzate into these products that contains relatively high levels of these specific free-form amino acids. In this example, the authors describe the preparation of yeast extracts selectively enriched in leucine and phenylalanine. Such enrichment is achieved by combining an endoprotease, which has a preference for cleaving a selected series of amino acid residues, with an exoprotease, which has a preference for the release of a similar series of amino acid residues. Such a preference for said endoprotease should correspond to the preference for the exoprotease used. For example, the authors found that aminopeptidases encoded by genes 20 and 54 (see table 1) have a definite preference for the release of leucine and phenylalanine residues, which coincides with the preference for thermolysin in its hydrolyzing action. Carboxypeptidases encoded by genes 23 and 24 have a preference for the release of arginine and lysine residues, which coincides with the preference for trypsin in its hydrolyzing action. The carboxypeptidase encoded by gene 5 has a highly unusual preference for glycine release and can be combined with some endoproteases present in papain. The carboxypeptidase encoded by gene 51 is capable of removing glutamate residues, and this ability coincides with the ability of the glutamate-specific protease encoded by gene 43.

Известно, что эндопротеаза термолизин (имеющаяся в продаже под названием термоаза) С180, поставляемая фирмой Daiwa Kasei KK (Osaka, Japan), расщепляет пептидные связи со стороны аминоконца объемных гидрофобных аминокислот, таких как Leu и Phe. Для высвобождения обработанных таким образом аминокислот из уже образованных пептидов авторами были использованы аминопептидазы, кодируемые генами №№ 20 и 54 (см. таблицу 1). Эти гены были сверхэкспрессированы в A.niger описанными ранее методами, а очистку указанных ферментов осуществляли в соответствии с процедурами, описанными в примере 4.The thermolysin endoprotease (commercially available under the name of thermoase) C180, available from Daiwa Kasei KK (Osaka, Japan), is known to cleave peptide bonds from the amino terminus of bulky hydrophobic amino acids such as Leu and Phe. The authors used aminopeptidases encoded by genes Nos. 20 and 54 to release the amino acids thus treated from the already formed peptides (see Table 1). These genes were overexpressed in A.niger by previously described methods, and the purification of these enzymes was carried out in accordance with the procedures described in example 4.

Очевидно, что для высвобождения лейцина и фенилаланина и, насколько это возможно, без сопутствующего высвобождения нежелательных аминокислот, с использованием этой комбинации ферментов, очевидно, необходимо правильно выбрать условия, используемые в процессе ферментативного гидролиза. Кроме того, присутствующие в дрожжах эндогенные (и вероятно неспецифические) протеазы, должны быть инактивированы. После проведения ряда тест-инкубирований был разработан протокол, в котором использовались эти два новых фермента и который неожиданно обнаруживал селективное и эффективное высвобождение лейцина и фенилаланина из дрожжевых белков.Obviously, for the release of leucine and phenylalanine and, as far as possible, without the concomitant release of undesirable amino acids, using this combination of enzymes, it is obviously necessary to correctly select the conditions used in the process of enzymatic hydrolysis. In addition, endogenous (and probably non-specific) proteases present in yeast must be inactivated. After a series of test incubations, a protocol was developed that utilized these two new enzymes and which unexpectedly detected selective and effective release of leucine and phenylalanine from yeast proteins.

Для инактивации дрожжевых эндогенных протеаз дрожжевую суспензию выдерживали в течение 5 минут при 95°С. Затем эту суспензию быстро охлаждали до нужной температуры и рН доводили до 7,0 с использованием 4н NаОН. Дрожжи, термолизин и одну из аминопептидаз инкубировали одновременно в условиях, описанных ниже. После теплового шока рН 2000 миллилитров дрожжевой суспензии доводили до 7,0, после чего добавляли 680 миллиграммов термоазы и после перемешивания добавляли очищенную аминопептидазу. Эту смесь инкубировали при перемешивании при 50°С в течение 3 часов и центрифугировали. Для подавления всех ферментативных активностей рН супернатанта доводили до 4 и подвергали дополнительной тепловой обработке в течение 45 минут при 95°С. После дополнительного центрифугирования из супернатанта брали образец для аминокислотного анализа. Осажденное или нерастворенное вещество удаляли центрифугированием в течение 15 минут при 3500 об/мин в мегацентрифуге Hereaus Megafuge 2.0R. Супернатант удаляли и замораживали при -20°С. Сразу после оттаивания образцы супернатанта анализировали на содержание аминокислот методом Picotag, Waters (Milford MA, USA).To inactivate yeast endogenous proteases, the yeast suspension was kept for 5 minutes at 95 ° C. Then this suspension was quickly cooled to the desired temperature and the pH was adjusted to 7.0 using 4n NaOH. Yeast, thermolysin, and one of the aminopeptidases were incubated simultaneously under the conditions described below. After heat shock, the pH of 2000 milliliters of yeast suspension was adjusted to 7.0, after which 680 milligrams of thermoase was added and, after stirring, purified aminopeptidase was added. This mixture was incubated with stirring at 50 ° C. for 3 hours and centrifuged. To suppress all enzymatic activities, the pH of the supernatant was adjusted to 4 and subjected to additional heat treatment for 45 minutes at 95 ° C. After additional centrifugation, a sample was taken from the supernatant for amino acid analysis. Precipitated or undissolved material was removed by centrifugation for 15 minutes at 3500 rpm in a Hereaus Megafuge 2.0R mega-centrifuge. The supernatant was removed and frozen at -20 ° C. Immediately after thawing, supernatant samples were analyzed for amino acid content by the method of Picotag, Waters (Milford MA, USA).

В этих аминокислотных анализах значения для Trp и Cys опускали, а значения для Asp и Asn суммировали с получением одной величины. В соответствии с этими данными в полученном гидролизате отношение аланина к лейцину (21,3:11,7) составляло 1:0,5. Коммерчески доступные дрожжевые гидролизаты обычно имели отношение аланина к лейцину 1:0,3.In these amino acid analyzes, the values for Trp and Cys were omitted, and the values for Asp and Asn were summed to give a single value. In accordance with these data, the ratio of alanine to leucine (21.3: 11.7) in the obtained hydrolyzate was 1: 0.5. Commercially available yeast hydrolysates typically had an alanine to leucine ratio of 1: 0.3.

Во втором эксперименте получали дрожжевой экстракт, который был обогащен свободным глутаматом. Для достижения этого были использованы эндопротеаза (кодируемая геном № 43 согласно таблице 1), обладающая предпочтением к расщеплению у С-конца глутаматных остатков, и карбоксипептидаза (кодируемая геном № 51 согласно таблице 1), способная удалять обработанные ею глутаматные остатки. Эндопротеаза, кодируемая геном 43, и карбоксипептидаза, кодируемая геном 51 (см. таблицу 1), были сверхэкспрессированы в A.niger методами, описанными ранее. Очистку этих ферментов проводили в соответствии с процедурами, описанными в примере 4.In a second experiment, a yeast extract was obtained that was enriched with free glutamate. To achieve this, an endoprotease (encoded by gene No. 43 according to table 1) was used, which has a preference for cleavage at the C-terminus of glutamate residues, and carboxypeptidase (encoded by gene No. 51 according to table 1), capable of removing the glutamate residues treated with it. The endoprotease encoded by gene 43 and the carboxypeptidase encoded by gene 51 (see table 1) were overexpressed in A. niger by the methods described previously. Purification of these enzymes was carried out in accordance with the procedures described in example 4.

Главная роль свободного глутамата в ряде процессов образования запахов хорошо описана, и известно, что MSG, натриевая соль глутаминовой кислоты, является единственным и самым важным компонентом, способствующим усилению вкуса.The main role of free glutamate in a number of odor-forming processes is well described, and it is known that MSG, the glutamic acid sodium salt, is the single and most important ingredient in enhancing taste.

В этом примере рН 200 мл дрожжевой суспензии, подвергнутой тепловому шоку, доводили до 8,0, а затем добавляли очищенный ферментный продукт, кодируемый геном 43, и смесь инкубировали в течение 4 часов при 50°С. Затем рН понижали до 5,0 и суспензию центрифугировали. К 100 миллилитрам супернатанта добавляли очищенный генный продукт гена 51. Инкубирование с этой карбоксипептидазой проводили в течение 30 минут при 50°С и при постоянной коррекции рН. После прекращения инкубирования фермента путем тепловой обработки в течение 5 минут при 95°С полученный материал снова центрифугировали (см. выше) и брали образец для аминокислотного анализа.In this example, a pH of 200 ml of the heat-shocked yeast suspension was adjusted to 8.0, and then the purified enzyme product encoded by gene 43 was added and the mixture was incubated for 4 hours at 50 ° C. Then the pH was lowered to 5.0 and the suspension was centrifuged. The purified gene product of gene 51 was added to 100 milliliters of the supernatant. Incubation with this carboxypeptidase was carried out for 30 minutes at 50 ° C and with constant pH correction. After the incubation of the enzyme was stopped by heat treatment for 5 minutes at 95 ° C, the obtained material was again centrifuged (see above) and a sample was taken for amino acid analysis.

В соответствии с данными, полученными для аминокислот, в продуцированном гидролизате отношение аланина к глутамату (30,0:48,7) составляло 1:1,6. Коммерчески доступные дрожжевые гидролизаты обычно имели отношение аланина к глутамату 1:1.In accordance with the data obtained for amino acids, in the hydrolyzate produced, the ratio of alanine to glutamate (30.0: 48.7) was 1: 1.6. Commercially available yeast hydrolysates typically have a 1: 1 ratio of alanine to glutamate.

Пример 10Example 10

Органолептическая оценка дрожжевых гидролизатов, обогащенных специфическими аминокислотамиOrganoleptic evaluation of yeast hydrolysates enriched in specific amino acids

Для подтверждения того, что гидролизат белка настоящего изобретения, обогащенный специфическими аминокислотами, может генерировать специфические запахи, был проведен ряд экспериментов с использованием дрожжевых гидролизатов, описанных в предыдущем примере. Для этой цели получали более крупные фрагменты этих гидролизатов и лиофилизовали. Свойства полученных порошков сравнивали со свойствами коммерчески доступного дрожжевого экстракта (Gistex LS, поставляемый фирмой DSM Food Specialties, Delft, The Netherlands) в стандартизированной смеси при нескольких реакционных условиях. Стандартизированная смесь содержала один из гидролизатов, смесь оснований и воду.To confirm that the protein hydrolyzate of the present invention enriched with specific amino acids can generate specific odors, a series of experiments were performed using the yeast hydrolysates described in the previous example. For this purpose, larger fragments of these hydrolysates were obtained and lyophilized. The properties of the obtained powders were compared with the properties of a commercially available yeast extract (Gistex LS, supplied by DSM Food Specialties, Delft, The Netherlands) in a standardized mixture under several reaction conditions. The standardized mixture contained one of the hydrolysates, a mixture of bases and water.

Смесь оснований содержала 22 грамма порошка (Maxarome Plus Powder) (специализированного дрожжевого экстракта с высоким содержанием природных нуклеотидов, также поставляемого фирмой DSM Food Specialties), 29,2 грамма глюкозы, 9 граммов жира REFEL-F (гидрогенизированного соевого масла, поставляемого фирмой Barentz, Hoofddorp, The Netherlands) и 0,2 грамма стеароиллактилата кальция (эмульгатора, поставляемого фирмой Abitec, Northampton, UK), тщательно перемешанных в ступке.The base mixture contained 22 grams of powder (Maxarome Plus Powder) (a specialized natural high nucleotide yeast extract, also available from DSM Food Specialties), 29.2 grams of glucose, 9 grams of REFEL-F fat (hydrogenated soybean oil supplied by Barentz, Hoofddorp, The Netherlands) and 0.2 grams of calcium stearoyl lactylate (emulsifier supplied by Abitec, Northampton, UK), thoroughly mixed in a mortar.

Все стандартизированные смеси, содержали 5 граммов порошкообразного дрожжевого гидролизата (то есть материала, обогащенного либо лейцином, либо глутаматом, либо коммерчески доступным дрожжевым экстрактом), 3 грамма смеси оснований и 3 грамма воды. После тщательного перемешивания эти три суспензии подвергали тепловой обработке в различных режимах, то есть либо выдерживали в течение 65 минут при 90-95°С в реакционном сосуде (жидкостная реакция), либо сушили под давлением 20 миллибар при 120°С в вакуумной печи (реакция вакуумной жарки), либо нагревали в открытом реакционном сосуде при 120°С в течение 10 минут после выпаривания всей воды (реакция жарки).All standardized mixtures contained 5 grams of powdered yeast hydrolyzate (i.e., material enriched with either leucine, or glutamate, or a commercially available yeast extract), 3 grams of a base mixture, and 3 grams of water. After thorough mixing, these three suspensions were subjected to heat treatment in various modes, that is, they were either kept at 90-95 ° С for 65 minutes in a reaction vessel (liquid reaction) or dried under a pressure of 20 mbar at 120 ° С in a vacuum oven (reaction vacuum frying), or heated in an open reaction vessel at 120 ° C for 10 minutes after evaporation of all water (frying reaction).

После тепловой обработки все три продукта оценивали на цвет в диапазоне от темно-коричневого до почти черного. В случае реакции вакуумной жарки были использованы только слабо окрашенные верхние слои. Оценку вкуса нагретого продукта проводили путем измельчения почерневших слоев с получением тонкодисперсных порошков и растворения этих порошков до концентрации 2% (мас./мас.) в воде, содержащей 0,6% (мас./мас.) NаСl. Дегустационные наблюдения представлены в таблице 3.After heat treatment, all three products were evaluated for color in the range from dark brown to almost black. In the case of the vacuum frying reaction, only slightly colored upper layers were used. The taste of the heated product was evaluated by grinding the blackened layers to obtain fine powders and dissolving these powders to a concentration of 2% (w / w) in water containing 0.6% (w / w) NaCl. Tasting observations are presented in table 3.

Таблица 3Table 3 КонтрольThe control ЛейцинLeucine ГлутаматGlutamate ЖидкостьLiquid Бульон, легкое обжариваниеBroth, easy frying Холодный чай, цветочный запах, дрожжевой вкусIced tea, floral scent, yeast flavor Вкус крепкого бульона, мясной вкус, дрожжевой вкус The taste of strong broth, meat taste, yeast taste Вакуумная жаркаVacuum frying Подгорание, картофель-фриBurning, french fries Терпкость, вкус бобов, дрожжевой вкусTartness, Bean Flavor, Yeast Flavor Подгорание, бульон, дрожжевой вкусBurning, broth, yeast flavor ЖаркаFrying Сильное обжаривание, бульон, умамиStrong roasting, broth, umami Слабое обжаривание, цветочный запах, умамиWeak frying, floral smell, umami Обжаривание, вкус крепкого бульона, более выраженный вкус умами Frying, the taste of strong broth, a more pronounced taste by the minds

Пример 11Example 11

Неаллергенные гидролизаты белка молочной сыворотки, образованные трипептидилпептидазамиNon-allergenic whey protein hydrolysates formed by tripeptidyl peptidases

Дипептидилпептидазы, кодируемые генами 19 и 55, а также трипептидилпептидазы, кодируемые генами 4, 9, 10, 12, 26, 35, 46 и 50 (см. таблицу 1), были сверхпродуцированы, как описано выше, и они могут быть очищены методами, описанными в примере 4. После очистки оптимальный рН и термостабильность каждого отдельного фермента могут быть установлены любыми доступными методами, известными специалистам. Кроме того, специфичность каждого отдельного фермента может быть определена методами, описанными в примере 1. Селективность трипептидилпептидаз проиллюстрирована в следующем эксперименте.The dipeptidyl peptidases encoded by genes 19 and 55, as well as tripeptidyl peptidases encoded by genes 4, 9, 10, 12, 26, 35, 46 and 50 (see table 1), were overproduced as described above, and they can be purified by methods, described in example 4. After purification, the optimal pH and thermal stability of each individual enzyme can be established by any available methods known to specialists. In addition, the specificity of each individual enzyme can be determined by the methods described in example 1. The selectivity of tripeptidyl peptidases is illustrated in the following experiment.

Фермент, кодируемый геном 12, сверхпродуцировали в клетке-хозяине Aspergillus niger и очищали в соответствии с процедурами, описанными в примере 4. Полученный таким образом фермент инкубировали при рН 5 и при 50°С с различными синтетическими хромогенными субстратами, то есть Ala-Ala-Phe-рNA и Ala-Phe-рNA (оба поставлялись фирмой Bachem, Switserland). Инкубирование с субстратом Ala-Ala-Phe-рNA приводило к значительному увеличению оптической плотности при 410 нм, тогда как инкубирование с Ala-Phe-рNA не давало такого эффекта. Это наблюдение ясно продемонстрировало, что трипептидилпептидазы отщепляют трипептиды и не проявляют аминопептидазной активности, которая может приводить к нежелательному увеличению числа свободных аминокислот.The enzyme encoded by gene 12 was overproduced in the Aspergillus niger host cell and purified in accordance with the procedures described in Example 4. The enzyme thus obtained was incubated at pH 5 and at 50 ° C. with various synthetic chromogenic substrates, that is, Ala-Ala- Phe-pNA and Ala-Phe-pNA (both supplied by Bachem, Switserland). Incubation with Ala-Ala-Phe-pNA substrate led to a significant increase in optical density at 410 nm, while incubation with Ala-Phe-pNA did not give such an effect. This observation clearly demonstrated that tripeptidyl peptidases cleave tripeptides and do not exhibit aminopeptidase activity, which can lead to an undesirable increase in the number of free amino acids.

Кроме того, фермент, кодируемый геном 12, проявляет благоприятные свойства ферментативной стабильности, как было показано в следующем эксперименте. Четыре образца фермента инкубировали при рН 5 в течение одного часа при 0, 40, 50 и 60°С соответственно. Затем каждый образец фермента инкубировали с вышеуказанным субстратом Ala-Ala-Phe-рNA в цитратном буфере при рН 5 и остаточную активность в каждом отдельном образце определяли путем измерения увеличения оптической плотности при 410 нм. При 0°С образец проявлял 100%-ную активность, при 40°С образец проявлял 96%-ную остаточную активность, при 50°С образец проявлял 92%-ную остаточную активность, а при 60°С образец проявлял 88%-ную остаточную активность.In addition, the enzyme encoded by gene 12 exhibits favorable enzymatic stability properties, as shown in the following experiment. Four enzyme samples were incubated at pH 5 for one hour at 0, 40, 50 and 60 ° C, respectively. Then, each enzyme sample was incubated with the above Ala-Ala-Phe-pNA substrate in citrate buffer at pH 5 and the residual activity in each individual sample was determined by measuring the increase in optical density at 410 nm. At 0 ° C, the sample showed 100% activity, at 40 ° C the sample showed 96% residual activity, at 50 ° C the sample showed 92% residual activity, and at 60 ° C the sample showed 88% residual activity.

В обычном способе получения гидролизата с высоким содержанием трипептидов белок молочной сыворотки (WРС 75) может быть растворен/суспендирован в концентрации 100 граммов белка/литр в водной среде, имеющей рН 8,5. Первый фермент инкубировали с субтилизином, эндопротеазой широкого спектра (Delvolase®, 560000 DU на грамм, от DSM). После предварительного расщепления молочной сыворотки этим ферментом, взятым в концентрации 0,5% фермента на грамм белка, в течение 2 часов при 60°С смесь подвергали тепловой обработке для инактивации используемой эндопротеазы. Затем температуру доводили до 50°С, добавляли трипептидилпептидазу и всю смесь инкубировали до получения нужного уровня трипептидов. Последующие стадии обработки полученного таким образом гидролизата будут зависеть от цели конкретного применения, но они могут также включать микрофильтрацию или центрифугирование с последующим выпариванием и распылительной сушкой.In a conventional method for producing a high tripeptide hydrolyzate, whey protein (WPC 75) can be dissolved / suspended at a concentration of 100 grams of protein / liter in an aqueous medium having a pH of 8.5. The first enzyme was incubated with subtilisin, a broad spectrum endoprotease (Delvolase®, 560,000 DU per gram, from DSM). After preliminary splitting of the whey with this enzyme, taken at a concentration of 0.5% of the enzyme per gram of protein, for 2 hours at 60 ° C, the mixture was subjected to heat treatment to inactivate the endoprotease used. Then, the temperature was brought to 50 ° C, tripeptidyl peptidase was added, and the whole mixture was incubated to obtain the desired level of tripeptides. The subsequent processing steps of the hydrolyzate thus obtained will depend on the purpose of the particular application, but they may also include microfiltration or centrifugation, followed by evaporation and spray drying.

Claims (13)

1. Выделенный полинуклеотид, кодирующий аминопептидазу, гибридизующийся в условиях высокой жесткости с последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:57 и 114.1. The selected polynucleotide encoding aminopeptidase, hybridizing under high stringency conditions with a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 57 and 114. 2. Выделенный полинуклеотид по п.1, полученный из нитчатых грибов.2. The selected polynucleotide according to claim 1, obtained from filamentous fungi. 3. Выделенный полинуклеотид по п.2, полученный из A.niger.3. The selected polynucleotide according to claim 2, obtained from A.niger. 4. Выделенный полинуклеотид, кодирующий аминопептидазу, содержащую аминокислотную последовательность, соответствующую последовательности SEQ ID NO:171.4. The selected polynucleotide encoding an aminopeptidase containing the amino acid sequence corresponding to the sequence of SEQ ID NO: 171. 5. Выделенный полинуклеотид, кодирующий аминопептидазу, содержащий нуклеотидную последовательность, соответствующую последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:57 и 114.5. An isolated polynucleotide encoding an aminopeptidase containing a nucleotide sequence corresponding to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 57 and 114. 6. Экспрессионный вектор, содержащий полинуклеотидную последовательность по любому из пп.1-5.6. The expression vector containing the polynucleotide sequence according to any one of claims 1 to 5. 7. Экспрессионный вектор по п.6, отличающийся тем, что указанная полинуклеотидная последовательность по любому из пп.1-5, функционально связана с регуляторными последовательностями, подходящими для экспрессии указанной полинуклеотидной последовательности в подходящей клетке-хозяине.7. The expression vector according to claim 6, characterized in that the polynucleotide sequence according to any one of claims 1 to 5, is functionally linked to regulatory sequences suitable for expression of the specified polynucleotide sequence in a suitable host cell. 8. Экспрессионный вектор по п.7, отличающийся тем, что указанной подходящей клеткой-хозяином являются нитчатые грибы.8. The expression vector according to claim 7, characterized in that said suitable host cell are filamentous fungi. 9. Выделенный полипептид, представляющий собой аминопептидазу, соответствующий последовательности SEQ ID NO:171, который можно получить путем экспрессии полинуклеотида по пп.1-5 или вектора по пп.6-8 в соответствующей клетке-хозяине.9. The selected polypeptide, which is an aminopeptidase, corresponding to the sequence of SEQ ID NO: 171, which can be obtained by expression of the polynucleotide according to claims 1-5 or the vector according to claims 6-8 in the corresponding host cell. 10. Выделенный полипептид по п.9, полученный из Aspergillus niger.10. The selected polypeptide according to claim 9, obtained from Aspergillus niger. 11. Способ получения полипептида по любому из п.9 или 10, предусматривающий стадии трансформации подходящей клетки-хозяина выделенным полинуклеотидом по любому из пп.1-5 или вектором по любому из пп.6-8, культивирования указанной клетки в условиях, подходящих для экспрессии указанного полинуклеотида, и, необязательно, очистку полипептида из указанной клетки или культуральной среды.11. A method of producing a polypeptide according to any one of claims 9 or 10, comprising the steps of transforming a suitable host cell with an isolated polynucleotide according to any one of claims 1-5 or a vector according to any one of claims 6-8, culturing said cell under conditions suitable for expressing said polynucleotide; and optionally purifying the polypeptide from said cell or culture medium. 12. Рекомбинантная клетка-хозяин, экспрессирующая полипептид по любому из п.9 или 10, содержащая полинуклеотид по любому из пп.1-5 или вектор по любому из пп.6-8.12. A recombinant host cell expressing a polypeptide according to any one of claims 9 or 10, containing a polynucleotide according to any one of claims 1 to 5, or a vector according to any one of claims 6 to 8. 13. Способ диагностики Aspergillus-инфекции в организме, предусматривающий стадии:
a. выделения биологического образца из указанного организма, который, как предполагается, инфицирован Aspergillus,
b. выделения нуклеиновой кислоты из указанного образца,
c. определения, содержит ли указанная выделенная нуклеиновая кислота полинуклеотиды, гибридизующиеся с полинуклеотидом по любому из пп.1-5.
13. A method for diagnosing Aspergillus infection in the body, comprising the steps of:
a. isolating a biological sample from said organism, which is believed to be infected with Aspergillus,
b. isolation of nucleic acid from the specified sample,
c. determining whether said isolated nucleic acid contains polynucleotides hybridizing with the polynucleotide according to any one of claims 1 to 5.
RU2006141342/10A 2001-02-23 2002-02-22 New genes coding new proteolytic enzymes RU2423525C2 (en)

Applications Claiming Priority (82)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01200658 2001-02-23
EP01200660 2001-02-23
EP01200660.7 2001-02-23
EP01200658.1 2001-02-23
EP01200657.3 2001-02-23
EP01200719 2001-02-26
EP01200707.6 2001-02-26
EP01200719.1 2001-02-26
EP01200708.4 2001-02-26
EP01200707 2001-02-26
EP01200706.8 2001-02-26
EP01000075.0 2001-03-28
EP01000075 2001-03-28
EP01000080 2001-03-28
EP01000084.2 2001-03-28
EP01000080.0 2001-03-28
EP01000078.4 2001-03-28
EP01000088.3 2001-03-28
EP01000085.9 2001-03-28
EP01000085 2001-03-28
EP01000087.5 2001-03-28
EP01000088 2001-03-28
EP01000162 2001-05-21
EP01000160.0 2001-05-21
EP01000166 2001-05-21
EP01000159 2001-05-21
EP01000166.7 2001-05-21
EP01000165.9 2001-05-21
EP01000162.6 2001-05-21
EP01000168.3 2001-05-21
EP01000159.2 2001-05-21
EP01000156.8 2001-05-21
EP01000225.1 2001-06-20
EP01000229.3 2001-06-20
EP01000225 2001-06-20
EP01000238.4 2001-06-21
EP01000234.3 2001-06-21
EP01000242 2001-06-21
EP01000240.0 2001-06-21
EP01000234 2001-06-21
EP01000242.6 2001-06-21
EP01000244.2 2001-06-21
EP01000237.6 2001-06-21
EP01000238 2001-06-21
EP01000246.7 2001-06-21
EP01000246 2001-06-21
EP01000285.5 2001-07-12
EP01000280.6 2001-07-12
EP01000286.3 2001-07-12
EP01000287 2001-07-12
EP01000285 2001-07-12
EP01000287.1 2001-07-12
EP01000321 2001-07-30
EP01000320.0 2001-07-30
EP01000321.8 2001-07-30
EP01000327.5 2001-07-30
EP01000323 2001-07-30
EP01000323.4 2001-07-30
EP01000322.6 2001-07-30
EP01000341 2001-08-02
EP01000343.2 2001-08-02
EP01000344.0 2001-08-02
EP01000341.6 2001-08-02
EP01000342.4 2001-08-02
EP01000343 2001-08-02
EP01000357 2001-08-09
EP01000357.2 2001-08-09
EP01000374.7 2001-08-16
EP01000377 2001-08-16
EP01000377.0 2001-08-16
EP01000483.6 2001-09-20
EP01000478.6 2001-09-20
EP01000483 2001-09-20
EP01000554.4 2001-10-22
EP01000556.9 2001-10-22
EP01000553 2001-10-22
EP01000553.6 2001-10-22
EP01000552.8 2001-10-22
EP01000557.7 2001-10-22
EP01000558.5 2001-10-22
EP01204464.0 2001-11-15
EP01205117.3 2001-12-21

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128421/13A Division RU2296160C2 (en) 2001-02-23 2002-02-22 New genes encoding new proteolytic enzymes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006141342A RU2006141342A (en) 2008-05-27
RU2423525C2 true RU2423525C2 (en) 2011-07-10

Family

ID=35364415

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128421/13A RU2296160C2 (en) 2001-02-23 2002-02-22 New genes encoding new proteolytic enzymes
RU2006141342/10A RU2423525C2 (en) 2001-02-23 2002-02-22 New genes coding new proteolytic enzymes

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128421/13A RU2296160C2 (en) 2001-02-23 2002-02-22 New genes encoding new proteolytic enzymes

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2296160C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798281C1 (en) * 2022-04-11 2023-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии-МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ-МВА имени К.И. Скрябина) Set of sequences of primers and allele-specific probes for simultaneous genodiagnosis of four mutant alleles of beta-casein in cattle

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0707497A2 (en) * 2006-02-06 2011-05-10 Dsm Ip Assets Bv unpublished oxidoreductases and their uses
MX2011009586A (en) 2009-03-24 2012-01-12 Meito Sangyo Kk Improved type milk-clotting protease derived from a microorganism.
JP6856551B2 (en) * 2015-06-22 2021-04-07 セーホーエル.ハンセン アクティーゼルスカブ Chymosin mutant with improved properties

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798281C1 (en) * 2022-04-11 2023-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии-МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ-МВА имени К.И. Скрябина) Set of sequences of primers and allele-specific probes for simultaneous genodiagnosis of four mutant alleles of beta-casein in cattle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006141342A (en) 2008-05-27
RU2003128421A (en) 2005-03-10
RU2296160C2 (en) 2007-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7323327B2 (en) Genes encoding novel proteolytic enzymes
AU2002308306A1 (en) Genes encoding proteolytic enzymes from aspargilli
US20090275079A1 (en) Novel genes encoding novel proteolytic enzymes
CA2430893C (en) Protein hydrolysates enriched in peptides having a carboxy terminal proline residue
EP2283129B1 (en) Proline-specific protease from penicillium chrysogenum
AU2002234561A1 (en) Protein hydrolysates enriched in peptides having a carboxy terminal proline residue
RU2423525C2 (en) New genes coding new proteolytic enzymes
AU2008202554C1 (en) Novel genes encoding novel proteolytic enzymes
ES2368285T3 (en) NEW GENES THAT CODIFY NEW PROTEOLITHIC ENZYMES.
NZ560367A (en) Novel genes encoding novel proteolytic enzymes
NZ547005A (en) Proteases from Aspergillus niger
KR20030080229A (en) Novel genes encoding novel proteolytic enzymes
ZA200305182B (en) Protein hydrolysates enriched in peptides having a carboxy terminal proline residue.
AU2002216089B2 (en) Prolyl endoprotease from aspergillus niger
AU2002216089A1 (en) Prolyl endoprotease from aspergillus niger

Legal Events

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

Effective date: 20130223