RU2520738C2 - PHAGE φ-mru POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND THEIR APPLICATION - Google Patents

PHAGE φ-mru POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND THEIR APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
RU2520738C2
RU2520738C2 RU2010116162/10A RU2010116162A RU2520738C2 RU 2520738 C2 RU2520738 C2 RU 2520738C2 RU 2010116162/10 A RU2010116162/10 A RU 2010116162/10A RU 2010116162 A RU2010116162 A RU 2010116162A RU 2520738 C2 RU2520738 C2 RU 2520738C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phage
cell
polypeptide
sequence
seq
Prior art date
Application number
RU2010116162/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010116162A (en
Inventor
Эрих Хайнц АЛЬТЕРМАНН
Грэм Тревор ЭТТВУД
Синеад Кристин ЛИХИ
Вилльям Джон КЕЛЛИ
Роберт Старр РОНИМУС
Дун ЛИ
Чжанхао КУН
Линли Роуз СКОУФИЛД
Дебджит ДЕЙ
Кэтрин Мэри ТУТИЛЛ
Кэрри САН
Кристина Дайан МУН
Петрус Хендрикус ЯНССЕН
Original Assignee
Пасторал Гринхаус Гэз Рисерч Лимитед
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 Пасторал Гринхаус Гэз Рисерч Лимитед filed Critical Пасторал Гринхаус Гэз Рисерч Лимитед
Priority claimed from PCT/NZ2008/000248 external-priority patent/WO2009041831A1/en
Publication of RU2010116162A publication Critical patent/RU2010116162A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520738C2 publication Critical patent/RU2520738C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biochemistry, in particular to polypeptides, which are the inhibitors of methanogen cell and biological markers for detection of φmru phage, as well as polynucleotides, which code the said polypeptides. Disclosed are expression vectors and cloning vectors, which contain the said polynucleotides and host cells, containing the said vectors. Described are conjugated or fused molecules, which are the inhibitors of the methanogen cell and biological markers for detection of φmru phage, as well as antibodies, binding with the said polypeptides. Also disclosed is φmru phage, isolated with application of the described polypeptides. The invention also relates to pharmaceutical compositions and methods of inhibiting the methanogen cell with application of the described polypeptides, conjugated or fused molecules.
EFFECT: application of the invention makes it possible to lyse the methanogen cells inhibiting a paunch of ruminants, and/or deliver inhibitors of the methanogen cells.
24 cl, 8 dwg, 6 ex

Description

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS

По настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке США № 60/975104, поданной 25 сентября 2007, заявке США № 60/989840, поданной 22 ноября 2007, и заявке США № 60/989841, поданной 22 ноября 2007, содержания каждой из которых включено в настоящее описание в качестве ссылки в полном объеме.This application claims priority to US Application No. 60/975104, filed September 25, 2007, US Application No. 60/989840, filed November 22, 2007, and US Application No. 60/989841, filed November 22, 2007, the contents of each of which are incorporated into this application. description by reference in full.

Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к композициям и способам доставки ингибирующих молекул в микробные клетки, в частности метанопродуцирующие клетки. В особенности настоящее изобретение относится к новому фагу φmru, в том числе к индукции фага, фаговым частицам и фаговому геному, а также полипептидам фага, также как и полинуклеотидам, которые кодируют эти полипептиды. Настоящее изобретение также относится к векторам экспрессии и клеткам-хозяевам для получения этих полипептидов. Настоящее изобретение дополнительно относится к способам определения направленной доставки и ингибирования микробных клеток, в особенности метанопродуцирующих клеток, с использованием описанного фага, полипептидов, полинуклеотидов, векторов экспрессии и клеток-хозяев.The present invention relates to compositions and methods for the delivery of inhibitory molecules to microbial cells, in particular methane-producing cells. In particular, the present invention relates to a new phmru phage, including phage induction, phage particles and phage genome, as well as phage polypeptides, as well as polynucleotides that encode these polypeptides. The present invention also relates to expression vectors and host cells for the production of these polypeptides. The present invention further relates to methods for determining targeted delivery and inhibition of microbial cells, in particular methane producing cells, using the described phage, polypeptides, polynucleotides, expression vectors and host cells.

Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

В Новой Зеландии сельскохозяйственная деятельность является причиной большинства выбросов парниковых газов. Следовательно, уменьшение сельскохозяйственного выброса парниковых газов является важным для соблюдения обязательств Новой Зеландией Киотского протокола. В соответствии с этим протоколом требуется сократить парниковые газы до уровней 1990 к концу первого периода обязательства (2008-2012). К концу этого срока группы аграрного сектора и правительство Новой Зеландии утвердили исследовательский консорциум по парниковым газам (Pastoral Greenhouse Gas Research Consortium (PGGRC)) для установления способов уменьшения выбросов парниковых газов сельского хозяйства Новой Зеландии.In New Zealand, agricultural activity accounts for the majority of greenhouse gas emissions. Therefore, reducing agricultural greenhouse gas emissions is important for New Zealand's compliance with the Kyoto Protocol. Under this protocol, greenhouse gases are required to be reduced to 1990 levels by the end of the first commitment period (2008-2012). Towards the end of this period, the Agricultural Sector Groups and the Government of New Zealand approved the Pastoral Greenhouse Gas Research Consortium (PGGRC) to identify ways to reduce New Zealand's agricultural greenhouse gas emissions.

Важной частью деятельности PGGRC было исследование в отношении уменьшения выбросов метана с новозеландских пастбищ. Уменьшение выбросов метана от жвачных животных представляет коммерческий интерес по двум причинам. Во-первых, не соблюдение обязательств по Киотскому протоколу заставит правительство приобретать квоты на выброс углерода. В настоящее время стоимость этого оценивается в 350 миллионов $. Во-вторых, образование метана приводит к потере 8-12% общей энергии, производимой в рубце. Эта энергия могла быть использована вместо этого для улучшения продуктивности жвачного животного.An important part of PGGRC's activity was research on methane emissions from New Zealand pastures. Reducing methane emissions from ruminants is of commercial interest for two reasons. First, failure to comply with Kyoto obligations will force the government to acquire carbon credits. Currently, the cost of this is estimated at $ 350 million. Secondly, the formation of methane leads to a loss of 8-12% of the total energy produced in the rumen. This energy could be used instead to improve the productivity of the ruminant.

Метан продуцируется в рубце микроорганизмами, называемыми метанопродуцентами, которые являются частью таксономического типа Euryarchaeota в царстве Archaea. Большинство метаногенов растут в CO2 и H2, как единственных источниках энергии, но некоторые могут использовать для роста ацетат или метильные соединения. В рубце существует несколько различных родов метанопродуцентов archaea, но виды рода Methanobrevibacter, в особенности M. ruminantium и M. Smithii, считаются преобладающими метанопродуцентами у жвачных животных Новой Зеландии. M. ruminantium в настоящее время является предметом проекта секвенирования генома, финансируемого PGGRC. Этот проект представляет собой первое секвенирование генома метанопродуцентов рубца, и его целью является улучшение понимания биологии Methanobrevibacter для обнаружения мишеней для ингибирования образования метана.Methane is produced in the rumen by microorganisms called methane producers, which are part of the taxonomic type Euryarchaeota in the kingdom of Archaea . Most methanogens grow in CO 2 and H 2 as the only sources of energy, but some can use acetate or methyl compounds for growth. There are several different genera of archaea methanogen producers in the rumen, but species of the genus Methanobrevibacter , in particular M. ruminantium and M. Smithii, are considered to be the predominant methanogen producers in ruminants of New Zealand. M. ruminantium is currently the subject of a genome sequencing project funded by PGGRC. This project represents the first sequencing of the genome of rumen methane producers, and its goal is to improve understanding of the biology of Methanobrevibacter to detect targets for inhibiting the formation of methane.

Для уменьшения продукции метана в рубце требуется ингибирование метанопродуцентов или инактивация их пути образования метана. Способом ингибирования образования метана является доставка специфических ингибирующих молекул в клетки метанопродуцентов. Это может достигаться, например, путем применения таких средств, как бактериофаг, который специфически направлен на метанопродуценты. Были охарактеризованы некоторые фаги для метанопродуцентов нежвачных животных, но не было опубликованных сообщений о способности фага инфицировать или лизировать метанопродуценты рубца. Следовательно, было бы очень предпочтительным идентифицировать фаг, который обладает способностью инфицировать клетки метанопродуцентов и/или доставлять ингибиторы.Inhibition of methane producers or inactivation of their methane production pathway is required to reduce the production of methane in the rumen. A method of inhibiting the formation of methane is the delivery of specific inhibitory molecules into the cells of methane producers. This can be achieved, for example, by the use of agents such as a bacteriophage, which specifically targets methane producers. Some phages were described for methane producers of non-ruminant animals, but there were no published reports on the ability of the phage to infect or lyse scar methane producers. Therefore, it would be very preferable to identify a phage that has the ability to infect methane producer cells and / or deliver inhibitors.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Изобретение относится к выделенному фагу φmru, в том числе фаговой частице и/или фаговому геному, полученному целиком или частично, а также к выделенным полинуклеотидам и полипептидам этого фага, описанным подробно в настоящей заявке.The invention relates to an isolated phage φmru, including a phage particle and / or phage genome obtained in whole or in part, as well as to isolated polynucleotides and polypeptides of this phage, described in detail in this application.

Настоящее изобретение также относится к выделенному полипептиду, содержащему по меньшей мере одну фаговую аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69. В отдельном аспекте, этот полипептид содержит аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:2-5 и 62-68. В дополнительном аспекте этот полипептид содержит аминокислотную последовательность SEQ ID NO:63. В другом аспекте, этот полипептид представляет собой фрагмент, например, содержащий по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, продолжающуюся от остатков 32-186 последовательности SEQ ID NO:63.The present invention also relates to an isolated polypeptide containing at least one phage amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69. In a separate aspect, the polypeptide comprises an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5 and 62-68. In a further aspect, the polypeptide comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 63. In another aspect, the polypeptide is a fragment, for example, containing at least one amino acid sequence extending from residues 32-186 of the sequence SEQ ID NO: 63.

Настоящее изобретение дополнительно относится к выделенному полинуклеотиду, содержащему кодирующую последовательность по меньшей мере одного фагового полипептида. В одном аспекте, этот полинуклеотид содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69. В особом аспекте, полинуклеотид содержит кодирующую последовательность для последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:2-5 и 62-68. В дополнительном аспекте этот полинуклеотид содержит кодирующую последовательность для SEQ ID NO:63. В другом аспекте, полинуклеотид содержит фрагмент кодирующей последовательности, например по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, продолжающуюся от остатков 32-186 последовательности SEQ ID NO:63.The present invention further relates to an isolated polynucleotide comprising the coding sequence of at least one phage polypeptide. In one aspect, the polynucleotide comprises a coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69. In a particular aspect, the polynucleotide comprises a coding sequence for a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5 and 62-68. In a further aspect, the polynucleotide comprises a coding sequence for SEQ ID NO: 63. In another aspect, the polynucleotide comprises a fragment of a coding sequence, for example at least one amino acid sequence extending from residues 32-186 of the sequence SEQ ID NO: 63.

В дополнительном аспекте, настоящее изобретение относится к выделенному полинуклеотиду, содержащему последовательность нуклеиновой кислоты фага, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142. В особом аспекте, этот полинуклеотид содержит последовательность нуклеиновой кислоты, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:75-78 и 135-141, или в частности представляет собой SEQ ID NO:136. В другом аспекте, полинуклеотид представляет собой фрагмент или олигонуклеотид, содержащий, например, последовательность нуклеиновой кислоты, протяженностью от нуклеотидов 94-558 последовательности SEQ ID NO:136. Кроме того, изобретение охватывает выделенный полинуклеотид или его фрагмент, который гибридизируется с любой из последовательностей нуклеиновой кислоты SEQ ID NO:74-142. Настоящее изобретение дополнительно охватывает выделенный полинуклеотид, содержащий комплементарную, обратно комплементарную, обратную последовательность или их фрагменты, любой из последовательностей нуклеиновой кислоты.In a further aspect, the present invention relates to an isolated polynucleotide comprising a phage nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142. In a particular aspect, the polynucleotide comprises a nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 75-78 and 135-141, or in particular is SEQ ID NO: 136. In another aspect, the polynucleotide is a fragment or oligonucleotide containing, for example, a nucleic acid sequence extending from nucleotides 94-558 of the sequence SEQ ID NO: 136. In addition, the invention encompasses an isolated polynucleotide or fragment thereof that hybridizes with any of the nucleic acid sequences of SEQ ID NO: 74-142. The present invention further encompasses an isolated polynucleotide comprising a complementary, backward complementary, reverse sequence or fragments thereof, any of the nucleic acid sequences.

Настоящее изобретение относится к вектору экспрессии, содержащему полинуклеотид, содержащий кодирующую последовательность по меньшей мере одного фагового полипептида. В одном аспекте, вектор экспрессии содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из последовательностей SEQ ID NO:1-69. В особом аспекте, вектор экспрессии содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2-5 и 62-68. В дополнительном аспекте, вектор экспрессии содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности SEQ ID NO:63. В другом аспекте, вектор экспрессии содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, протяженностью от остатков 32-186 последовательности SEQ ID NO:63.The present invention relates to an expression vector containing a polynucleotide containing the coding sequence of at least one phage polypeptide. In one aspect, the expression vector comprises a coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of sequences of SEQ ID NO: 1-69. In a particular aspect, the expression vector comprises the coding sequence of at least one amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2-5 and 62-68. In a further aspect, the expression vector comprises the coding sequence of at least one amino acid sequence of SEQ ID NO: 63. In another aspect, the expression vector comprises a coding sequence of at least one amino acid sequence extending from residues 32-186 of the sequence SEQ ID NO: 63.

В качестве особого аспекта, настоящее изобретение относится к вектору экспрессии, который продуцирует фаг φmru, целиком или частично, как подробно описано в настоящей заявке. В частности, вектор экспрессии может продуцировать фаговые частицы, фаговый геном или модифицированный фаг, содержащий любые его изменения, производные, варианты или фрагменты.As a particular aspect, the present invention relates to an expression vector that produces a phage φmru, in whole or in part, as described in detail in this application. In particular, the expression vector may produce phage particles, a phage genome or a modified phage containing any changes, derivatives, variants or fragments thereof.

Настоящее изобретение также относится к клетке-хозяину, например микробной клетке-хозяину, содержащей по меньшей мере один вектор экспрессии.The present invention also relates to a host cell, for example, a microbial host cell containing at least one expression vector.

Настоящее изобретение в частности относится к антителу, индуцируемому в отношении полипептида, или полинуклеотида, описанного в настоящей заявке. В определенных аспектах, это антитело направлено по меньшей мере на одну полипептидую последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69 или его модифицированной последовательности. В альтернативных аспектах, антитело индуцировано в отношении по меньшей мере фрагмента полинуклеотида, выбранного из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, или его комплементарной или модифицированной последовательности. В другом аспекте, антитело содержит один или несколько слияний или конъюгатов по меньшей мере с одним клеточным ингибитором, например соединениями против образования метана (например, бромэтансульфоновой кислотой), антителами и фрагментами антител, литическими ферментами, пептид-нуклеиновыми кислотами, антимикробными пептидами и другими антибиотиками, описанными подробно в настоящей заявке.The present invention in particular relates to an antibody induced against a polypeptide or polynucleotide described in this application. In certain aspects, the antibody is directed to at least one polypeptide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69 or a modified sequence thereof. In alternative aspects, the antibody is induced against at least a polynucleotide fragment selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142, or a complementary or modified sequence thereof. In another aspect, the antibody contains one or more fusions or conjugates with at least one cellular inhibitor, for example, anti-methane compounds (e.g. bromoethanesulfonic acid), antibodies and antibody fragments, lytic enzymes, peptide nucleic acids, antimicrobial peptides and other antibiotics described in detail in this application.

Настоящее изобретение дополнительно относится к модифицированным фаговым полипептидам, например по меньшей мере одному из SEQ ID NO:1-69, включая биологически активные изменения, фрагменты, варианты и производные, описанные в настоящей заявке. Настоящее изобретение дополнительно относится к модифицированным антителам, например, направленным по меньшей мере на одну из последовательностей SEQ ID NO:1-69, включая биологически активные изменения, фрагменты, варианты и производные, описанные в настоящей заявке. Также описаны полинуклеотиды, кодирующие эти модифицированные полипептиды, а также изменения, фрагменты, варианты и производные описанных полинуклеотидов, векторы экспрессии, содержащие эти полинуклеотиды, и клетки-хозяева, содержащие эти векторы. В особых аспектах, в композициях и способах по изобретению используются эти модифицированные полинуклеотиды, или полипептиды, или соответствующие векторы экспрессии, или клетки-хозяева.The present invention further relates to modified phage polypeptides, for example at least one of SEQ ID NO: 1-69, including the biologically active changes, fragments, variants and derivatives described herein. The present invention further relates to modified antibodies, for example, directed to at least one of the sequences of SEQ ID NO: 1-69, including biologically active changes, fragments, variants and derivatives described in this application. Also described are polynucleotides encoding these modified polypeptides, as well as changes, fragments, variants and derivatives of the described polynucleotides, expression vectors containing these polynucleotides, and host cells containing these vectors. In particular aspects, the modified polynucleotides, or polypeptides, or corresponding expression vectors, or host cells are used in the compositions and methods of the invention.

Кроме того, настоящее изобретение относится к фаговым полипептидам, например по меньшей мере к полипептиду SEQ ID NO:1-69 или его модифицированным последовательностям, которые включают слияния или конъюгаты по меньшей мере с одним клеточным ингибитором, например соединениями против образования метана (например, бромэтансульфоновой кислотой), антителами и фрагментами антител, литическими ферментами, пептид-нуклеиновыми кислотами, антимикробными пептидами и другими антибиотиками, описанными подробно в настоящей заявке.In addition, the present invention relates to phage polypeptides, for example at least the polypeptide SEQ ID NO: 1-69 or its modified sequences, which include fusions or conjugates with at least one cellular inhibitor, for example compounds against the formation of methane (for example, bromoethanesulfonic acid), antibodies and antibody fragments, lytic enzymes, peptide-nucleic acids, antimicrobial peptides and other antibiotics described in detail in this application.

Изобретение относится к композиции, содержащей выделенный полипептид, например по меньшей мере полипептид SEQ ID NO:1-69, или его модифицированную последовательность. Настоящее изобретение дополнительно относится к композиции, содержащей антитело, например, направленное по меньшей мере на одну из SEQ ID NO:1-69, или их модифицированную последовательность. Также описана композиция, содержащая выделенный полинуклеотид, например по меньшей мере один из SEQ ID NO:74-142, или их комплементарную или модифицированную последовательность. Дополнительно описана композиция, которая содержит вектор экспрессии, или клетка-хозяин, содержащая вектор экспрессии, в соответствии с настоящим изобретением. Композиция может содержать любые биологически активные изменения, фрагменты, варианты и производные, описанные в настоящей заявке. Композиции могут содержать по меньшей мере один клеточный ингибитор (например, в виде слияния или конъюгата), и могут быть получены, например, в виде фармацевтических композиций или в виде добавок к пище, в частности компонентов кормов для жвачных животных.The invention relates to a composition containing an isolated polypeptide, for example at least the polypeptide SEQ ID NO: 1-69, or a modified sequence thereof. The present invention further relates to a composition comprising an antibody, for example, directed to at least one of SEQ ID NO: 1-69, or a modified sequence thereof. Also described is a composition containing an isolated polynucleotide, for example at least one of SEQ ID NO: 74-142, or a complementary or modified sequence thereof. Additionally described is a composition that contains an expression vector, or a host cell containing an expression vector, in accordance with the present invention. The composition may contain any biologically active changes, fragments, variants and derivatives described in this application. The compositions may contain at least one cellular inhibitor (for example, in the form of a fusion or conjugate), and can be obtained, for example, in the form of pharmaceutical compositions or as food additives, in particular feed components for ruminants.

Изобретение также относится к композиции по изобретению как части набора для направленной доставки, и/или ингибирования микробных клеток, в особенности клеток метанопродуцентов, в соответствии с описанными способами. Эти наборы содержат: a) по меньшей мере одну композицию, описанную в настоящей заявке; и b) необязательно, инструкции по применению, например, по направленной доставке в клетки или ингибированию клеточного роста, или репликации для метанопродуцентов или других микроорганизмов.The invention also relates to a composition according to the invention as part of a kit for the targeted delivery and / or inhibition of microbial cells, especially methanogen producing cells, in accordance with the described methods. These kits contain: a) at least one composition described herein; and b) optionally, instructions for use, for example, for targeted delivery to cells or inhibition of cell growth or replication for methane producers or other microorganisms.

Настоящее изобретение относится к способу получения фага, указанный способ предусматривает: a) культивирование вектора экспрессии или клетки-хозяина, содержащей вектор экспрессии, который содержит по меньшей мере часть фагового генома в условиях, подходящих для получения этого фага; и b) извлечение этого фага из культуры. В особых аспектах, этот фаг содержит по меньшей мере один полипептид, выбранный из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или их модифицированные последовательности. В дополнительных аспектах, этот фаг содержит по меньшей мере один полинуклеотид, выбранный из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, или их модифицированных последовательностей.The present invention relates to a method for producing a phage, said method comprising: a) culturing an expression vector or a host cell containing an expression vector that contains at least a portion of the phage genome under conditions suitable for producing this phage; and b) extracting this phage from the culture. In particular aspects, this phage contains at least one polypeptide selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or modified sequences thereof. In additional aspects, this phage contains at least one polynucleotide selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142, or their modified sequences.

Настоящее изобретение также относится к способу получения фагового полипептида, указанный способ предусматривает: a) культивирование вектора экспрессии или клетки-хозяина, содержащей вектор экспрессии, который содержит по меньшей мере часть кодирующей последовательности по меньшей мере одного фагового полипептида в условиях, подходящих для экспрессии этого полипептида; и b) извлечение этого полипептида из культуры. В особых аспектах, этот полипептид содержит по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или их модифицированных последовательностей.The present invention also relates to a method for producing a phage polypeptide, the method comprises: a) culturing an expression vector or a host cell containing an expression vector that contains at least part of the coding sequence of at least one phage polypeptide under conditions suitable for expression of the polypeptide ; and b) recovering the polypeptide from the culture. In particular aspects, the polypeptide comprises at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1-69, or modified sequences thereof.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу получения фагового полипептида, например по меньшей мере одного из SEQ ID NO:1-69, который содержит слияние или конъюгат по меньшей мере с одним клеточным ингибитором, например соединениями против образования метана (например, бромэтансульфоновой кислотой), антителами и фрагментами антител, литическими ферментами, пептид-нуклеиновыми кислотами, противомикробными пептидами и другими антибиотиками, подробно описанными в настоящей заявке. Такой способ предусматривает: a) культивирование вектора экспрессии или клетки-хозяина, содержащей вектор экспрессии, который содержит кодирующую последовательность по меньшей мере одного фагового полипептида в условиях, подходящих для экспрессии полипептида; b) образование фагового слияния или конъюгата (например, путем экспрессии слитой последовательности или химического конъюгата с клеточным ингибитором); и c) извлечение слияния или конъюгата. В особых аспектах, этот полипептид содержит по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или их модифицированные последовательности.The present invention additionally relates to a method for producing a phage polypeptide, for example at least one of SEQ ID NO: 1-69, which contains a fusion or conjugate with at least one cellular inhibitor, for example, compounds against the formation of methane (e.g. bromoethanesulfonic acid), antibodies and antibody fragments, lytic enzymes, peptide nucleic acids, antimicrobial peptides and other antibiotics described in detail in this application. Such a method comprises: a) culturing an expression vector or a host cell containing an expression vector that contains the coding sequence of at least one phage polypeptide under conditions suitable for expression of the polypeptide; b) the formation of phage fusion or conjugate (for example, by expression of a fused sequence or chemical conjugate with a cell inhibitor); and c) recovering a fusion or conjugate. In particular aspects, the polypeptide comprises at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1-69, or modified sequences thereof.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу ингибирования (например, роста или репликации) микробной клетки, в частности клетки метанопродуцента, предусматривающему: a) необязательно, получение или выделение по меньшей мере одного фагового полипептида; и b) контактирование клетки с фаговым полипептидом. В особом аспекте, полипептид содержит по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1-69, или ее модифицированную последовательность.In addition, the present invention relates to a method for inhibiting (for example, growth or replication) of a microbial cell, in particular a methanogen producer cell, comprising: a) optionally, obtaining or isolating at least one phage polypeptide; and b) contacting the cell with a phage polypeptide. In a particular aspect, the polypeptide comprises at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or a modified sequence thereof.

В качестве дополнительного признака настоящее изобретение также охватывает способ ингибирования (например, ингибирования роста или репликации) микробной клетки, в частности клетки метанопродуцентов, предусматривающий: a) необязательно, получение или выделение по меньшей мере одного фагового полипептида, который дополнительно содержит по меньшей мере один клеточный ингибитор; и b) контактирование клетки с фаговым полипептидом. В особом аспекте, полипептид содержит по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее модифицированной последовательности.As an additional feature, the present invention also encompasses a method of inhibiting (for example, inhibiting the growth or replication) of a microbial cell, in particular a methane producer cell, comprising: a) optionally, obtaining or isolating at least one phage polypeptide that further comprises at least one cellular inhibitor; and b) contacting the cell with a phage polypeptide. In a particular aspect, the polypeptide contains at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or a modified sequence thereof.

Настоящее изобретение также относится к способу определения и/или измерения уровней фага или соответствующего фагового полипептида или полинуклеотида, предусматривающему: 1) контактирование образца, полученного от индивида, с антителом, индуцированным в отношении фагового полипептида (например, по меньшей мере, одного из SEQ ID NO:1-69, или их модифицированных последовательностей) или соответствующего полинуклеотида; и 2) определение наличия или уровней антительного комплекса, образованного с полипептидом или полинуклеотидом в образце. Такие способы также могут быть использованы для определения и/или измерения уровней микробных клеток, в частности клеток метанопродуцентов.The present invention also relates to a method for determining and / or measuring levels of a phage or corresponding phage polypeptide or polynucleotide, comprising: 1) contacting a sample obtained from an individual with an antibody induced against a phage polypeptide (for example, at least one of SEQ ID NO: 1-69, or their modified sequences) or the corresponding polynucleotide; and 2) determining the presence or levels of an antibody complex formed with a polypeptide or polynucleotide in a sample. Such methods can also be used to determine and / or measure the levels of microbial cells, in particular methane producer cells.

Настоящее изобретение также относится к способу определения и/или измерения уровней фага или соответствующего фагового полинуклеотида (например, кодирующей последовательности фага), предусматривающему: 1) контактирование образца, полученного от индивида, с комплементарным полинуклеотидом (например, последовательностью, комплементарной любой из последовательностей SEQ ID NO:74-142, или их модифицированным последовательностям); и 2) определение наличия или уровней гибридизационного комплекса, образованного с фаговым полинуклеотидом в этом образце. Такие способы также могут быть использованы для определения и/или измерения уровней микробных клеток, в частности клеток метанопродуцентов.The present invention also relates to a method for determining and / or measuring levels of a phage or corresponding phage polynucleotide (e.g., a phage coding sequence), comprising: 1) contacting a sample obtained from an individual with a complementary polynucleotide (e.g., a sequence complementary to any of the SEQ ID sequences NO: 74-142, or their modified sequences); and 2) determining the presence or levels of a hybridization complex formed with a phage polynucleotide in this sample. Such methods can also be used to determine and / or measure the levels of microbial cells, in particular methane producer cells.

В особых аспектах, в способах по изобретению используются in vivo или in vitro компоненты экспрессии. В других аспектах, в способах используются полипептиды, продуцируемые рекомбинантными, синтетическими или полусинтетическими способами, или полипептиды, продуцируемые эндогенными способами.In particular aspects, the methods of the invention utilize in vivo or in vitro expression components. In other aspects, the methods utilize polypeptides produced by recombinant, synthetic or semi-synthetic methods, or polypeptides produced by endogenous methods.

Другие аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже.Other aspects and embodiments of the present invention are described below.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления и со ссылкой на чертежи.The present invention is described with reference to specific embodiments thereof and with reference to the drawings.

ФИГ. 1A-1B. M. ruminantium профаг φmru, демонстрирующий предполагаемые последовательности сайта интеграции attL и attR (ФИГ. 1A), прогнозируемые функциональные модули фага и генная структура (ФИГ. 1B).FIG. 1A-1B. M. ruminantium prophage φmru showing the putative sequences of the integration site att L and att R (FIG. 1A), predicted functional modules of the phage and gene structure (FIG. 1B).

Фиг. 1C: Индукция фага с помощью стерильного воздуха (окислительный стресс).FIG. 1C: Induction of phage using sterile air (oxidative stress).

Фиг. 1D: Начальная индукция фага с использованием митомицина C.FIG. 1D: Initial phage induction using mitomycin C.

Фиг. 1E: Агарозный гель-электрофорез ПЦР ампликонов индуцированного (кислородный стимул) и неиндуцированного M. ruminantium. Дорожки 2 и 4: 1 k.b. лестничный ДНК маркер от Invitrogen. Дорожки 1 и 3 представляют ПЦР с использованием пары праймеров R1F-L2R на ДНК, выделенной из индуцированных и неиндуцированных культур M. ruminantium, соответственно.FIG. 1E: Agarose gel electrophoresis of PCR-induced amplicons (oxygen stimulus) and non-induced M. ruminantium . Lanes 2 and 4: 1 kb ladder DNA marker from Invitrogen. Lanes 1 and 3 represent PCR using a pair of R1F-L2R primers on DNA isolated from induced and non-induced cultures of M. ruminantium , respectively.

ФИГ. 2. Открытая рамка считывания профага φmru, пояснения и комментарии.FIG. 2. Open reading frame of the prophage φmru, explanations and comments.

ФИГ. 3. Открытая рамка считывания профага φmru, пояснения, прогнозируемая функция и комментарии.FIG. 3. Open reading frame of the prophage φmru, explanations, predicted function and comments.

ФИГ. 4A-4B. M. ruminantium профаг φmru, информация о последовательности, включая кодирующие последовательности фага φmru (ФИГ. 4A), и аминокислотные последовательности фага φmru (ФИГ. 4B).FIG. 4A-4B. M. ruminantium prophage φmru, sequence information, including coding sequences of phage φmru (FIG. 4A), and amino acid sequences of phage φmru (FIG. 4B).

ФИГ. 5. Выравнивание последовательностей фага φmru ORF 2058 с PeiP из M. marburgensis и PeiW из M. wolfeii.FIG. 5. Alignment of the sequences of phage φmru ORF 2058 with PeiP from M. marburgensis and PeiW from M. wolfeii .

ФИГ. 6: Белковая последовательность logo последовательностей сигнального пептида из M. ruminantium, полученная с помощью LogoBar, демонстрирующая коровый консенсусный сигнал.FIG. 6: Protein sequence of logo signal peptide sequences from M. ruminantium obtained using LogoBar showing core consensus signal.

ФИГ. 7: Ингибирующее действие ORF 2058 на оставшиеся клетки M. ruminantium.FIG. 7: Inhibitory effect of ORF 2058 on remaining M. ruminantium cells.

ФИГ. 8: Ингибирующее действие ORF 2058 на рост клеток M. ruminantium и продукцию метана.FIG. 8: Inhibitory effect of ORF 2058 on M. ruminantium cell growth and methane production.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ОпределенияDefinitions

«Измененные» последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие фаговые полипептиды, в контексте настоящего изобретения, включают последовательности с делециями, вставками или заменами различных нуклеотидов, приводящие в результате к полинуклеотиду, который предпочтительно кодирует те же или функционально эквивалентные полипептиды. Кодируемый полипептид или антитело также может быть «измененным» и содержать делеции, вставки или замены аминокислотных остатков, которые дают молчащее изменение и приводят к функционально эквивалентному полипептиду. Преднамеренные аминокислотные замены могут быть сделаны на основе сходства в полярности, заряде, растворимости, гидрофобности, гидрофильности, и/или амфипатической природы остатков, при условии сохранения биологической активности (например, ассоциации с клеткой или проникновения в клетку или лизиса клетки), или иммунологической активности (например, одного или нескольких антителосвязывающих сайтов) этого полипептида. Например, отрицательно заряженные аминокислоты могут включать аспарагиновую и глутаминовую кислоту; положительно заряженные аминокислоты могут включать лизин и аргинин; и аминокислоты с незаряженными полярными концевыми группами, имеющими сходные значения гидрофобности, могут включать лейцин, изолейцин и валин, глицин и аланин, аспарагин и глутамин, серин и треонин, и фенилаланин и тирозин."Altered" nucleic acid sequences encoding phage polypeptides, in the context of the present invention, include sequences with deletions, insertions or substitutions of different nucleotides, resulting in a polynucleotide that preferably encodes the same or functionally equivalent polypeptides. The encoded polypeptide or antibody may also be “modified” and contain deletions, insertions or substitutions of amino acid residues that produce a silent change and result in a functionally equivalent polypeptide. Intentional amino acid substitutions can be made based on similarities in polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and / or amphipathic nature of the residues, while maintaining biological activity (e.g., association with the cell or penetration into the cell or cell lysis), or immunological activity (e.g., one or more antibody binding sites) of this polypeptide. For example, negatively charged amino acids may include aspartic and glutamic acid; positively charged amino acids may include lysine and arginine; and amino acids with uncharged polar terminal groups having similar hydrophobicity values may include leucine, isoleucine and valine, glycine and alanine, asparagine and glutamine, serine and threonine, and phenylalanine and tyrosine.

«Аминокислотная последовательность» в контексте настоящего изобретения, относится к олигопептиду, пептиду, полипептиду или белковой последовательности, или любым их фрагментам, и к природным, рекомбинантным, синтетическим или полусинтетическим молекулам. Последовательности по изобретению содержат по меньшей мере 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 100, 150, 200, 250 аминокислот, предпочтительно по меньшей мере 5-10, от 10-20, от 20-30, 30-40, 40-50, 50-100, 100-150, 150-200, или 200-250, или 250-4000 аминокислот, и предпочтительно сохраняют биологическую активность (например, ассоциацию с клеткой, проникновение в клетку или лизис клетки) или иммунологическую активность (например, один или несколько сайтов связывания с антителом) исходной последовательности. В тех случаях, когда «аминокислотная последовательность», цитируемая в настоящем описании, относится к аминокислотной последовательности молекулы природного полипептида, считается, что аминокислотная последовательность и подобные термины не ограничивают аминокислотную последовательность до полной, исходной аминокислотной последовательности, связанной с полноразмерной молекулой."Amino acid sequence" in the context of the present invention, refers to an oligopeptide, peptide, polypeptide or protein sequence, or any fragments thereof, and to natural, recombinant, synthetic or semi-synthetic molecules. The sequences of the invention contain at least 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 100, 150, 200, 250 amino acids, preferably at least 5-10, from 10-20, from 20-30, 30-40, 40-50, 50-100, 100-150, 150-200, or 200-250, or 250-4000 amino acids, and preferably retain biological activity (e.g., association with the cell, penetration into the cell or cell lysis) or immunological activity (for example, one or more antibody binding sites) of the original sequence. In cases where the “amino acid sequence” cited in the present description refers to the amino acid sequence of a molecule of a natural polypeptide, it is believed that the amino acid sequence and similar terms do not limit the amino acid sequence to the full, original amino acid sequence associated with the full-sized molecule.

«Амплификация» в контексте настоящего изобретения относится к получению дополнительных копий последовательности нуклеиновой кислоты и в основном проводится с помощью методик полимеразной цепной реакции (ПЦР), хорошо известных из уровня техники (Dieffenbach, C. W. and G. S. Dveksler (1995) PCR Primer, a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY)."Amplification" in the context of the present invention refers to the production of additional copies of the nucleic acid sequence and is mainly carried out using polymerase chain reaction (PCR) techniques well known in the art (Dieffenbach, CW and GS Dveksler (1995) PCR Primer, a Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY).

Термин «антитело» следует понимать в самом широком смысле и предполагается включение интактных моноклональных антител и поликлональных антител. Этот термин также охватывает фрагменты и производные антител, при условии, что они демонстрируют желаемую биологическую активность. Антитела охватывают молекулы иммуноглобулинов и иммунологически активные части молекул иммуноглобулинов (Ig), т.е. молекулы, которые содержат антигенсвязывающий сайт, который специфически связывается (иммунологически взаимодействует) с антигеном. Антитела включают, но не только, поликлональные, моноклональные, химерные, одноцепочечные, Fc, Fab, Fab', и Fab2 фрагменты и экспрессионную библиотеку Fab.The term “antibody” should be understood in its broadest sense and the inclusion of intact monoclonal antibodies and polyclonal antibodies is contemplated. The term also encompasses antibody fragments and derivatives, provided that they exhibit the desired biological activity. Antibodies encompass immunoglobulin molecules and immunologically active parts of immunoglobulin (Ig) molecules, i.e. molecules that contain an antigen-binding site that specifically binds (immunologically interacts) with the antigen. Antibodies include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, chimeric, single chain, Fc, Fab, Fab ', and Fab 2 fragments and the Fab expression library.

Молекулы антитела относятся к любому из классов IgG, IgM, IgA, IgE, и IgD, которые отличаются друг от друга природой тяжелой цепи, находящейся в молекуле. Эти молекулы также включают подклассы, такие как IgG1, IgG2, и другие. Легкая цепь может представлять собой каппа цепь или лямбда цепь. Ссылка в настоящем описании на антитела включает ссылку на все классы, подклассы и типы. Также включены химерные антитела, например моноклональные антитела или их фрагменты, которые специфичны более чем к одному источнику, например одной или более, последовательностям мыши, человека или жвачного животного. Дополнительно включены антитела верблюдовых или нанотела. Будет понятно, что каждая ссылка на «антитела» или любой подобный термин в настоящем описании включает интактные антитела, а также любые их фрагменты, измерения, производные или варианты.Antibody molecules belong to any of the classes of IgG, IgM, IgA, IgE, and IgD, which differ from each other by the nature of the heavy chain located in the molecule. These molecules also include subclasses such as IgG1, IgG2, and others. The light chain may be a kappa chain or a lambda chain. The reference in the present description to antibodies includes a reference to all classes, subclasses and types. Also included are chimeric antibodies, for example monoclonal antibodies or fragments thereof that are specific for more than one source, for example one or more, mouse, human, or ruminant sequences. Additionally included camelid antibodies or nanobodies. It will be understood that each reference to “antibodies” or any similar term in the present description includes intact antibodies, as well as any fragments, measurements, derivatives or variants thereof.

Термины «биологически активный» или «функциональный», в контексте настоящего описания, относятся к полипептиду, сохраняющему одну или несколько структурных, биологических или биохимических функций (например, ассоциацию с клеткой, проникновение в клетку или лизис клетки) последовательности.The terms “biologically active” or “functional”, as used herein, refer to a polypeptide that retains one or more structural, biological or biochemical functions (eg, association with a cell, penetration into a cell or lysis of a cell) of a sequence.

Термины «клеточный ингибитор» или «ингибитор», в контексте настоящего писания, относятся к средствам, которые снижают или блокируют рост или репликацию микробных клеток, в особенности клеток метанопродуцентов. Клеточный ингибитор может действовать для снижения или блокировки, например, клеточного деления. Ингибитор может снижать или блокировать, например, синтез ДНК, синтез РНК, синтез белка, или посттрансляционные модификации. Ингибитор также может снижать или блокировать активность ферментов, вовлеченных в каскад образования метана. Ингибитор может делать мишенью клетку для распознавания компонентами иммунной системы. Ингибирование клетки также включает уничтожение клетки и клеточную гибель, например, в результате лизиса, апоптоза, некроза, и т.д. Подходящие ингибиторы включают, но не только, соединения против образования метана (например, бромэтансульфоновую кислоту), антитела и фрагменты антител, лизирующие ферменты, пептид-нуклеиновые кислоты, антимикробные пептиды и другие антибиотики, подробно описанные в настоящей заявке.The terms “cell inhibitor” or “inhibitor,” as used herein, refer to agents that reduce or block the growth or replication of microbial cells, especially methane producing cells. A cell inhibitor can act to reduce or block, for example, cell division. An inhibitor can reduce or block, for example, DNA synthesis, RNA synthesis, protein synthesis, or post-translational modifications. An inhibitor can also reduce or block the activity of enzymes involved in the methane formation cascade. An inhibitor can target a cell for recognition by components of the immune system. Cell inhibition also includes cell killing and cell death, for example, by lysis, apoptosis, necrosis, etc. Suitable inhibitors include, but are not limited to, compounds against the formation of methane (e.g., bromoethanesulfonic acid), antibodies and antibody fragments that lyse enzymes, peptide nucleic acids, antimicrobial peptides and other antibiotics described in detail in this application.

Термины «комплементарный» или «комплементарность», в контексте настоящего изобретения, относятся к природному связыванию полинуклеотидов в пермиссивных солевых и температурных условиях путем спаривания оснований. Для последовательности A-G-T комплементарной последовательностью является T-C-A, обратно комплементарная последовательность представляет собой A-C-T, и обратная последовательность представляет собой T-G-A. Комплементарность между двумя одноцепочечными молекулами может быть частичной, при которой только некоторые из нуклеиновых кислот связываются, или может быть полной, когда существует абсолютная комплементарность между одноцепочечными молекулами. Степень комплементарности между цепями нуклеиновых кислот оказывает существенные воздействия на эффективность и прочность гибридизации между цепями нуклеиновых кислот. Это имеет особое значение в реакциях амплификации, которые зависят от связывания между цепями нуклеиновых кислот, и в создании и применении молекул ПНК.The terms “complementary” or “complementarity”, in the context of the present invention, refer to the natural binding of polynucleotides under permissive salt and temperature conditions by base pairing. For the A-G-T sequence, the complementary sequence is T-C-A, the backward complementary sequence is A-C-T, and the reverse sequence is T-G-A. The complementarity between two single-stranded molecules can be partial, in which only some of the nucleic acids bind, or can be complete when there is absolute complementarity between single-stranded molecules. The degree of complementarity between nucleic acid chains has significant effects on the efficiency and strength of hybridization between nucleic acid chains. This is of particular importance in amplification reactions, which depend on the binding between nucleic acid chains, and in the creation and use of PNA molecules.

Термин «производное» в контексте настоящего изобретения относится к химической модификации нуклеиновой кислоты, кодирующей фаговый полипептид, или нуклеиновой кислоты, комплементарной ей. Такие модификации включают, например, замену водорода алкилом, ацилом, или аминогруппой. В предпочтительных аспектах, производное нуклеиновой кислоты кодирует полипептид, который сохраняет биологическую или иммунологическую функцию природной молекулы. Производный полипептид представляет собой полипептид, который модифицирован путем гликозилирования, пэгилирования или любым аналогичным способом, который сохраняет одну или несколько биологических функций (например, ассоциацию с клеткой, проникновение в клетку или лизис клетки) или иммунологическую функцию последовательности, производным которой он является.The term "derivative" in the context of the present invention refers to the chemical modification of a nucleic acid encoding a phage polypeptide, or a nucleic acid complementary to it. Such modifications include, for example, replacing hydrogen with an alkyl, acyl, or amino group. In preferred aspects, the nucleic acid derivative encodes a polypeptide that retains the biological or immunological function of a naturally occurring molecule. A derived polypeptide is a polypeptide that is modified by glycosylation, pegylation, or any similar method that retains one or more biological functions (e.g., association with a cell, penetration into a cell, or lysis of a cell) or the immunological function of a sequence that it is derived from.

Термин «гомология» в контексте настоящего изобретения относится к степени комплементарности. Гомология может быть частичной (т.е. идентичность менее 100%) или полной (т.е. 100% идентичность). Частично комплементарную последовательность, которая по меньшей мере частично ингибирует гибридизацию идентичной последовательности с целевой нуклеиновой кислотой, называют с использованием функционального термина «по существу гомологичная». Ингибирование гибридизации полностью комплементарной последовательности с целевой последовательностью может быть исследовано с помощью гибридизационного анализа (Саузерн или нозерн блот, гибридизация в растворе и подобное) в условиях низкой жесткости. По существу гомологичная последовательность или гибридизационный зонд будет конкурировать за связывание или ингибировать связывание полностью гомологичной последовательности с целевой последовательностью в условиях низкой жесткости. Нельзя сказать, что условия низкой жесткости таковы, что допускается неспецифическое связывание; условия низкой жесткости требуют, чтобы связывание двух последовательностей друг с другом было специфичным (т.е. селективным) взаимодействием.The term "homology" in the context of the present invention refers to the degree of complementarity. Homology may be partial (i.e., identity less than 100%) or complete (i.e., 100% identity). A partially complementary sequence that at least partially inhibits the hybridization of an identical sequence with a target nucleic acid is called using the functional term “substantially homologous”. Inhibition of hybridization of a fully complementary sequence to a target sequence can be investigated by hybridization analysis (Southern or Northern blot, solution hybridization and the like) under conditions of low stringency. A substantially homologous sequence or hybridization probe will compete for or inhibit the binding of a fully homologous sequence to the target sequence under conditions of low stringency. This is not to say that low stringency conditions are such that non-specific binding is allowed; low stringency conditions require that the binding of two sequences to each other be a specific (i.e., selective) interaction.

Термин «гибридизация» в контексте настоящего изобретения относится к любому процессу, посредством которого цепь нуклеиновой кислоты связывается с комплементарной цепью посредством спаривания оснований.The term "hybridization" in the context of the present invention refers to any process by which a nucleic acid strand binds to a complementary strand via base pairing.

«Вставка» или «добавление» в контексте настоящего изобретение относится к изменению в аминокислотной или нуклеотидной последовательности, приводящему к добавлению одного или нескольких аминокислотных остатков или нуклеотидов, соответственно, по сравнению с природной молекулой.An “insertion” or “addition” in the context of the present invention refers to a change in an amino acid or nucleotide sequence resulting in the addition of one or more amino acid residues or nucleotides, respectively, compared to a natural molecule.

«Метанопродуцент» в контексте настоящего изобретения относится к микроорганизмам, которые продуцируют газ метан, которые включают Methanobrevibacter, Methanothermobacter, Methanomicrobium, Methanobacterium, и Methanosarcina. Характерные метанопродуценты включают, но не только, Methanobrevibacter ruminantium, Methanobrevibacter smithii, Methanobrevibacter acididurans, Methanobrevibacter thaueri, Methanobacterium bryantii, Methanobacterium formicicum, Methanothermobacter marburgensis, Methanothermobacter wolfeii, Methanosphaera stadtmanae, Methanomicrobium mobile, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanococcoides burtonii, и Methanolobus taylorii. Все рода и виды метанопродуцентов охватываются этим термином."Methanoproducer" in the context of the present invention refers to microorganisms that produce methane gas, which include Methanobrevibacter , Methanothermobacter , Methanomicrobium , Methanobacterium , and Methanosarcina . Typical metanoprodutsenty include, but not limited to, Methanobrevibacter ruminantium, Methanobrevibacter smithii, Methanobrevibacter acididurans, Methanobrevibacter thaueri, Methanobacterium bryantii, Methanobacterium formicicum, Methanothermobacter marburgensis, Methanothermobacter wolfeii, Methanosphaera stadtmanae, Methanomicrobium mobile, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanococcoides burtonii, and Methanolobus taylorii . All genders and species of methane producers are covered by this term.

«Микробные» клетки в контексте настоящего изобретения относятся к природным или генетически модифицированным микробным клеткам, в том числе архебактериям, таким как метанопродуценты, галофилы и термоацидофилы, и эубактериям, таким как цианобактерии, спирохеты, протеобактерии, а также грамположительным и грамотрицательным бактериям."Microbial" cells in the context of the present invention relate to natural or genetically modified microbial cells, including archebacteria, such as methanoproducers, halophiles and thermoacidophils, and eubacteria, such as cyanobacteria, spirochetes, proteobacteria, as well as gram-positive and gram-negative bacteria.

Термин «модифицированная» относится к измененным последовательностям и к фрагментам, вариантам и производным последовательностей, описанных в настоящем изобретении.The term “modified” refers to altered sequences and to fragments, variants and derivatives of the sequences described in the present invention.

«Последовательность нуклеиновой кислоты» или «нуклеотидная последовательность» в контексте настоящего изобретения относится к последовательности полинуклеотида, олигонуклеотида или их фрагментам, и к ДНК или РНК природного, рекомбинантного, синтетического или полусинтетического происхождения, которая может быть односпиральной или двухспиральной, и может представлять смысловую или антисмысловую цепь, и кодирующие или некодирующие области. Последовательности по настоящему изобретению наиболее предпочтительно включают последовательности, кодирующие полипептид, которые содержат по меньшей мере 12, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 300, 450, 600, 750 нуклеотидов, предпочтительно по меньшей мере 15-30, 30-60, 60-90, 90-120, 120-150, 150-300, 300-450, 450-600, или 600-750 нуклеотидов, или по меньшей мере 1000 нуклеотидов, или по меньшей мере 1500 нуклеотидов. Будет понятно, что каждая ссылка на «последовательность нуклеиновой кислоты» или «нуклеотидную последовательность» в настоящем изобретении будет включать исходную полноразмерную последовательность, а также любые ее комплементнарные последовательности, фрагменты, изменения, производные или варианты.A "nucleic acid sequence" or "nucleotide sequence" in the context of the present invention refers to a sequence of a polynucleotide, oligonucleotide or fragments thereof, and to DNA or RNA of natural, recombinant, synthetic or semi-synthetic origin, which may be single-stranded or double-stranded, and may be semantic or antisense strand, and coding or non-coding regions. The sequences of the present invention most preferably include sequences encoding a polypeptide that contain at least 12, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 300, 450, 600, 750 nucleotides, preferably in at least 15-30, 30-60, 60-90, 90-120, 120-150, 150-300, 300-450, 450-600, or 600-750 nucleotides, or at least 1000 nucleotides, or at least at least 1,500 nucleotides. It will be understood that each reference to a “nucleic acid sequence” or “nucleotide sequence” in the present invention will include the original full-length sequence, as well as any complementary sequences, fragments, changes, derivatives or variants thereof.

Термин «олигонуклеотид» относится к последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей по меньшей мере 6, 8, 10, 12, 15, 18, 21, 25, 27, 30 или 36 нуклеотидов, или по меньшей мере от 12 до 36 нуклеотидов, или по меньшей мере от 15 до 30 нуклеотидов, которая может быть использована, например, в ПЦР амплификации, секвенировании или гибридизационных анализах. В контексте настоящего изобретения олигонуклеотид по существу является эквивалентным терминам «амплимеры», «праймеры», «олигомеры», «олиги» и «зонды», как обычно определено в данной области.The term "oligonucleotide" refers to a nucleic acid sequence containing at least 6, 8, 10, 12, 15, 18, 21, 25, 27, 30 or 36 nucleotides, or at least 12 to 36 nucleotides, or at least at least 15 to 30 nucleotides, which can be used, for example, in PCR amplification, sequencing or hybridization assays. In the context of the present invention, the oligonucleotide is essentially equivalent to the terms “amplifiers”, “primers”, “oligomers”, “oligomers” and “probes”, as commonly defined in this field.

«Полипептид» в контексте настоящего изобретения относится к выделенным полипептидам по изобретению, полученным из любых видов, предпочтительно микробных, из любого источника, природного ли, синтетического, полусинтетического или рекомбинантного. В особенности фаговый полипептид может быть получен из клеток метанопродуцентов, таких как клетки Methanobrevibacter, в частности клеток M. ruminantium, или M. smithii. Для рекомбинантного получения полипептид по настоящему изобретению может быть получен из микробных или эукариотических клеток, например, Escherichia, Streptomyces, Bacillus, Salmonella, дрожжей, клеток насекомых, таких как Drosophila, клеток животных, таких как клетки COS и CHO, или клеток растений. Будет понятно, что каждая ссылка на «полипептид» в контексте настоящего изобретению будет включать исходную, полноразмерную последовательность, а также любые ее изменения, производные или варианты."Polypeptide" in the context of the present invention refers to the isolated polypeptides of the invention obtained from any species, preferably microbial, from any source, whether natural, synthetic, semisynthetic or recombinant. In particular, the phage polypeptide can be obtained from methanogen producing cells, such as Methanobrevibacter cells, in particular M. ruminantium , or M. smithii cells. For recombinant production, the polypeptide of the present invention can be obtained from microbial or eukaryotic cells, for example, Escherichia , Streptomyces , Bacillus , Salmonella , yeast, insect cells such as Drosophila , animal cells such as COS and CHO cells, or plant cells. It will be understood that each reference to a “polypeptide” in the context of the present invention will include an original, full-length sequence, as well as any changes, derivatives or variations thereof.

Термин «полинуклеотид», используемый в единственном или множественном числе, в основном относится к любой последовательности нуклеиновой кислоты, например любому полирибонуклеотиду или полидезоксирибонуклеотиду, которые могут представлять собой немодифицированную РНК или ДНК, или модифицированную РНК или ДНК. Этот термин включает, без ограничения, одноцепочечную и двухцепочечную ДНК, ДНК, содержащую односпиральные и двухспиральные области, односпиральную и двухспиральную РНК и РНК, содержащую односпиральные и двухспиральные области, гибридные молекулы, содержащие ДНК и РНК, которые могут быть односпиральными или, чаще, двухспиральными, или содержат односпиральные и двухспиральные области. Также включены РНК или ДНК, содержащие трехспиральные области, или как РНК, так и ДНК. В особенности включены мРНК, кДНК и геномные ДНК, и любые их фрагменты. Этот термин включает ДНК и РНК, которые содержат одно или несколько модифицированных оснований, таких как оснований, меченых тритием, или необычных оснований, таких как инозин. Полинуклеотиды по настоящему изобретению могут охватывать кодирующие или некодирующие последовательности, или смысловые или антисмысловые последовательности, или iРНК, такие как siРНК. Будет понятно, что каждая ссылка на «полинуклеотид» или подобный термин в контексте настоящего изобретения будет включать полноразмерные последовательности, а также любые их комплементарные последовательности, фрагменты, измерения, производные или варианты.The term “polynucleotide”, used in the singular or plural, generally refers to any nucleic acid sequence, for example, any polyribonucleotide or polydeoxyribonucleotide, which may be unmodified RNA or DNA, or a modified RNA or DNA. This term includes, without limitation, single-stranded and double-stranded DNA, DNA containing single-stranded and double-stranded regions, single-stranded and double-stranded RNA and RNA, containing single-stranded and double-stranded regions, hybrid molecules containing DNA and RNA, which can be single-stranded or, more often, double-stranded , or contain single and double helical regions. Also included are RNA or DNA containing three-helix regions, or both RNA and DNA. In particular, mRNA, cDNA and genomic DNA, and any fragments thereof are included. This term includes DNA and RNA that contain one or more modified bases, such as tritium labeled bases, or unusual bases, such as inosine. Polynucleotides of the present invention can encompass coding or non-coding sequences, or sense or antisense sequences, or iRNAs, such as siRNAs. It will be understood that each reference to a “polynucleotide” or similar term in the context of the present invention will include full-length sequences, as well as any complementary sequences, fragments, measurements, derivatives or variants thereof.

«Пептид-нуклеиновая кислота» или «ПНК» в контексте настоящего изобретения относится к антисмысловой молекуле, или противогенному средству, которая содержит основания, связанные через пептидный скелет."Peptide-nucleic acid" or "PNA" in the context of the present invention refers to an antisense molecule, or an antigenic agent that contains bases linked through a peptide backbone.

Термин «жвачное животное» в контексте настоящего изобретения относится к животным, у которых имеется рубец как особый тип пищеварительного органа. Жвачные животные включают, но не только, крупный рогатый скот, овец, коз, быков, лосей, карибу и оленей.The term "ruminant" in the context of the present invention refers to animals that have a scar as a special type of digestive organ. Ruminants include, but are not limited to, cattle, sheep, goats, bulls, moose, caribou, and deer.

Термины «условия жесткости» или «жесткость» в контексте настоящего изобретения относятся к условиям гибридизации, определяемым нуклеиновой кислотой, солью и температурой. Эти условия хорошо известны из уровня техники и могут быть изменены в порядке для идентификации или выявления идентичных или родственных полинуклеотидных последовательностей. Смотри, например, Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY, and Ausubel, F. M. et al. (1989) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY. Многочисленные эквивалентные условия, предусматривающие либо низкую, либо высокую жесткость, зависят от таких факторов, как длина и природа последовательности (ДНК, РНК, нуклеотидный состав), природы мишени (ДНК, РНК, нуклеотидный состав), окружающих условий (в растворе или иммобилизованы на твердом субстрате), концентрации солей или других компонентов (например, формамида, декстран сульфата и/или полиэтиленгликоля), и температуры реакций (в пределах интервала примерно от 5°C ниже температуры плавления зонда примерно до 20°C-25°C ниже температуры плавления). Один или несколько факторов могут быть изменены для создания условий либо низкой, либо высокой жесткости, отличных от перечисленных выше условий, но эквивалентных им.The terms “stringency conditions” or “stringency” in the context of the present invention refer to hybridization conditions defined by nucleic acid, salt and temperature. These conditions are well known in the art and can be modified in order to identify or identify identical or related polynucleotide sequences. See, for example, Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY, and Ausubel, F. M. et al. (1989) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY. Numerous equivalent conditions involving either low or high stringency depend on factors such as length and nature of the sequence (DNA, RNA, nucleotide composition), nature of the target (DNA, RNA, nucleotide composition), environmental conditions (in solution or immobilized on solid substrate), the concentration of salts or other components (e.g. formamide, dextran sulfate and / or polyethylene glycol), and the reaction temperature (within a range of about 5 ° C below the melting point of the probe to about 20 ° C-25 ° C below temperature ur melting). One or more factors can be modified to create conditions of either low or high rigidity, different from the conditions listed above, but equivalent to them.

Термин «индивид» включает людей и животных, не относящихся к людям. Животные, не относящиеся к людям, включают, но не только, птиц и млекопитающих, таких как жвачные животные, и, в частности, мышей, кроликов, кошек, собак, свиней, овец, коз, коров и лошадей.The term "individual" includes humans and animals that are not related to humans. Non-human animals include, but are not limited to, birds and mammals such as ruminants, and in particular mice, rabbits, cats, dogs, pigs, sheep, goats, cows and horses.

Термины «по существу очищенный» или «выделенный» в контексте настоящего изобретения относится к последовательностям нуклеиновых или аминокислот, которые выделены из их клеточной, рекомбинантной или синтетической среды, и по меньшей мере на 60% свободны, предпочтительно на 75% свободны, и наиболее предпочтительно по меньшей мере на 90% свободны или по меньшей мере на 99% свободны от других компонентов, с которыми они связаны в клеточной, рекомбинантной или синтетической среде.The terms "substantially purified" or "isolated" in the context of the present invention refers to nucleic or amino acid sequences that are isolated from their cellular, recombinant or synthetic medium, and are at least 60% free, preferably 75% free, and most preferably at least 90% free or at least 99% free of other components with which they are associated in a cellular, recombinant or synthetic medium.

«Трансформация» в контексте настоящего изобретения описывает процесс, посредством которого экзогенная ДНК входит и изменяет клетку-реципиент. Это может происходить в природных или искусственных условиях с использованием различных способов, хорошо известных в данной области. Трансформация может основываться на любом известном способе вставки последовательностей чужеродных нуклеиновых кислот в прокариотическую или эукариотическую клетку-хозяина. Способ выбирают, исходя из типа трансформируемой клетки-хозяина, и может включать, но не только, вирусное инфицирование, электропорацию, тепловой шок, липофекцию и бомбардировку частицами. Такие «трансформированные» клетки включают стабильно трансформированные клетки, в которых вставленная ДНК способна к репликации либо в виде автономно реплицирующейся плазмиды, либо как часть хромосомы хозяина. Они также включают клетки, которые транзиторно экспрессируют вставленную ДНК или РНК в течение ограниченных периодов времени."Transformation" in the context of the present invention describes a process by which exogenous DNA enters and modifies a recipient cell. This can occur under natural or artificial conditions using various methods well known in the art. The transformation may be based on any known method of inserting sequences of foreign nucleic acids into a prokaryotic or eukaryotic host cell. The method is selected based on the type of transformable host cell, and may include, but not limited to, viral infection, electroporation, heat shock, lipofection, and particle bombardment. Such "transformed" cells include stably transformed cells in which the inserted DNA is capable of replication either as an autonomously replicating plasmid or as part of a host chromosome. They also include cells that transiently express inserted DNA or RNA for limited periods of time.

«Вариант» полипептида в контексте настоящего изобретения относится к аминокислотной последовательности, которая изменена одной или несколькими аминокислотами. Вариант полинуклеотида изменен одним или несколькими нуклеотидами. Вариант может приводить к получению «консервативных» изменений, при которых замещенная аминокислота обладает аналогичными структурными или химическими свойствами, например замена лейцина изолейцином. Реже вариант может приводить к получению «неконсервативных» изменений, например замена глицина триптофаном. Аналогичные незначительные изменения также могут включать аминокислотные делеции или вставки, или и то, и другое. Руководство по определению, какие аминокислотные остатки могут быть заменены, вставлены или удалены без потери биологической или иммунологической активности, можно найти, используя компьютерные программы, хорошо известные в данной области, например программное обеспечение LASERGENE (DNASTAR).A “variant” of a polypeptide in the context of the present invention refers to an amino acid sequence that is altered by one or more amino acids. A polynucleotide variant is altered by one or more nucleotides. A variant may result in “conservative” changes in which a substituted amino acid has similar structural or chemical properties, for example, replacing leucine with isoleucine. Less commonly, an option may result in “non-conservative” changes, such as replacing glycine with tryptophan. Similar minor changes may also include amino acid deletions or insertions, or both. Guidance on determining which amino acid residues can be replaced, inserted or removed without loss of biological or immunological activity can be found using computer programs well known in the art, such as LASERGENE (DNASTAR) software.

Настоящее изобретение также охватывает варианты, которые по меньшей мере сохраняют одну биологическую активность (например, ассоциацию с клеткой, проникновение в клетку или лизис клетки) или иммунологическую активность полипептида. Предпочтительным вариантом является вариант, имеющий по существу такую же или функционально эквивалентную последовательность, например, по меньшей мере на 80%, и более предпочтительно по меньшей мере на 90%, идентичную описанной последовательности. Наиболее предпочтительным вариантом является вариант, последовательность которого по меньшей мере на 95%, по меньшей мере на 97%, по меньшей мере на 98%, по меньшей мере на 99%, по меньшей мере на 99,5%, по меньшей мере на 99,8%, или по меньшей мере на 99,9% идентична последовательности, описанной в настоящем изобретении. Процент идентичности определяется путем выравнивания двух сравниваемых последовательностей, как описано ниже, определения числа идентичных остатков в выровненной части, деления этого числа на общее число остатков в последовательности по изобретению (искомой), и умножения этого результата на 100. Подходящей программой выравнивания является AlignX (Vector NTI).The present invention also encompasses variants that at least retain one biological activity (e.g., association with a cell, penetration into a cell, or lysis of a cell) or immunological activity of a polypeptide. A preferred embodiment is one having substantially the same or functionally equivalent sequence, for example at least 80%, and more preferably at least 90%, identical to the described sequence. The most preferred option is one whose sequence is at least 95%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, at least 99.5%, at least 99 , 8%, or at least 99.9% identical to the sequence described in the present invention. The percentage of identity is determined by aligning the two compared sequences, as described below, determining the number of identical residues in the aligned part, dividing this number by the total number of residues in the sequence of the invention (desired), and multiplying this result by 100. A suitable alignment program is AlignX (Vector NTI).

Описание изобретенияDescription of the invention

Метан образуется в передней части пищеварительного тракта жвачных животных метанопродуцентами, которые действуют как конечные восстановители углерода в системе рубца. Многостадийный путь образования метана хорошо освещен, главным образом из изучения метанопродуцентов не жвачных животных, но адаптации, которые позволяют метанопродуцентам расти и персистировать в рубце, не совсем понятны. Methanobrevibacter ruminantium является известным метанопродуцентом у новозеландских жвачных животных. Как описано в настоящей заявке, размер генома M. ruminantium был секвенирован и было показано, что он составляет приблизительно 3,0 Mb, с содержанием GC 33,68%. Неожиданно было обнаружено, что геном M. ruminantium содержит профаговую последовательность (обозначенную φmru) с различными функциональными модулями, кодирующими интеграцию фага, репликацию ДНК и упаковку, капсидные белки, лизис и функции лизогенной конверсии.Methane is formed in the front of the digestive tract of ruminants by methane producers, which act as the final carbon reducers in the rumen system. The multi-stage pathway for methane production is well illuminated, mainly from the study of methane producers of non-ruminant animals, but the adaptations that allow methane producers to grow and persist in the rumen are not entirely understood. Methanobrevibacter ruminantium is a well-known methanogen producer in New Zealand ruminants. As described herein, the genome size of M. ruminantium was sequenced and it was shown to be approximately 3.0 Mb, with a GC content of 33.68%. It was unexpectedly discovered that the M. ruminantium genome contains a prophage sequence (designated φmru) with various functional modules encoding phage integration, DNA replication and packaging, capsid proteins, lysis and lysogenic conversion functions.

Фаг M. ruminantium был идентифицирован во время секвенирования с высокой пропускной способностью, когда было обнаружено, что область генома 30-40 Kb высоко представлена в секвенированных клонах. Это дает возможность предположить, что часть генома была представлена в более высоком числе копий, чем нормальный, и могла быть приписана репликации резидентного фага. Высоко представленная область была изучена, и подробные биоинформационные анализы предполагаемых присутствовавших открытых рамок считывания указывали на то, что она содержала фаг-подобные гены. Было показано, что область с низким содержанием GC, обнаруженная на дистальном конце фаговой последовательности (лизогенная конверсия), содержит прогнозируемую систему модификации ДНК под действием серы (dnd), которая может обеспечивать дополнительную модификацию ДНК хозяина или чужеродной ДНК. Профаговая последовательность M. ruminantium подробно описана в настоящей заявке. В различных аспектах настоящего изобретения профаговые полинуклеотиды и полипептиды могут быть использованы в качестве средств для ингибирования метанопродуцентов и/или образования метана в рубце, и для дальнейшего выяснения роли M. ruminantium в образовании метана.The M. ruminantium phage was identified during high throughput sequencing when it was found that the 30-40 Kb genome region was highly represented in sequenced clones. This suggests that part of the genome was represented in a higher number of copies than normal, and replication of the resident phage could be attributed. The highly represented region was studied, and detailed bioinformational analyzes of the alleged open reading frames present indicated that it contained phage-like genes. It has been shown that a low GC region found at the distal end of the phage sequence (lysogenic conversion) contains a predicted sulfur modification DNA system (dnd) that can provide additional modification to the host DNA or foreign DNA. The prophage sequence of M. ruminantium is described in detail in this application. In various aspects of the present invention, prophage polynucleotides and polypeptides can be used as agents for inhibiting methane producers and / or methane formation in the rumen, and to further clarify the role of M. ruminantium in methane formation.

Настоящее изобретение, следовательно, относится к фаговым полипептидам, в том числе те, которые содержат по меньшей мере одну из последовательностей SEQ ID NO:1-69, и их фрагментам, вариантам и производным. Настоящее изобретение также относится к применению этих полипептидов для направленной доставки и ингибирования микробных клеток, в особенности клетки метанопродуцентов. Настоящее изобретение дополнительно относится к применению полипептидов для ингибирования роста или репликации таких клеток. Полипептиды по настоящему изобретению могут быть экспрессированы и использованы в различных анализах для определения их биологической активности. Эти полипептиды могут быть использованы для крупномасштабного синтеза и протоколов выделения, например, для коммерческого получения. Такие полипептиды могут быть использованы для индукции антител, для выделения соответствующих последовательностей антител, и для количественного определения уровней аминокислотных последовательностей. Полипептиды по настоящему изобретению также могут быть использованы в качестве композиций, например фармацевтических композиций, и в качестве добавок к корму, например компонентов корма для жвачных животных. Полипептиды по настоящему изобретению также приносят пользу здоровью. В аспектах, связанных со здоровьем, ингибиторы метанопродуцентов могут быть использованы для возвращения энергии индивиду, которая обычно теряется в виде метана. В конкретных аспектах, устройства медленного высвобождения в рубце могут быть использованы совместно с полипептидами и композициями (например, фармацевтическими композициями и добавкам к кормам) по настоящему изобретению.The present invention, therefore, relates to phage polypeptides, including those that contain at least one of the sequences of SEQ ID NO: 1-69, and their fragments, variants and derivatives. The present invention also relates to the use of these polypeptides for targeted delivery and inhibition of microbial cells, in particular methane producing cells. The present invention further relates to the use of polypeptides for inhibiting the growth or replication of such cells. The polypeptides of the present invention can be expressed and used in various assays to determine their biological activity. These polypeptides can be used for large-scale synthesis and isolation protocols, for example, for commercial production. Such polypeptides can be used to induce antibodies, to isolate appropriate antibody sequences, and to quantify the levels of amino acid sequences. The polypeptides of the present invention can also be used as compositions, for example pharmaceutical compositions, and as feed additives, for example, feed components for ruminants. The polypeptides of the present invention also benefit health. In health-related aspects, methane-producing inhibitors can be used to restore energy to an individual, which is usually lost as methane. In specific aspects, rumen slow release devices can be used in conjunction with the polypeptides and compositions (e.g., pharmaceutical compositions and feed additives) of the present invention.

Полипептиды по настоящему изобретению содержат по меньшей мере одну последовательность, выбранную из группы, состоящей из: (a) полипептидов, содержащих по меньшей мере одну аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее фрагментов, вариантов или производных; (b) полипептидов, содержащих функциональный домен по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, и ее фрагментов и вариантов; и (c) полипептидов, содержащих по меньшей мере конкретно указанное количество смежных остатков по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее вариантов или производных. В одном варианте осуществления, изобретение относится к выделеному полипептиду, содержащему аминокислотную последовательность, по меньшей мере одну из SEQ ID NO:1-69. Все вместе эти последовательности в настоящем описании называются полипептидами по изобретению.The polypeptides of the present invention contain at least one sequence selected from the group consisting of: (a) polypeptides containing at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or fragments thereof, variants or derivatives; (b) polypeptides containing the functional domain of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, and fragments and variants thereof; and (c) polypeptides containing at least a specific amount of contiguous residues of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or variants or derivatives thereof. In one embodiment, the invention relates to an isolated polypeptide comprising an amino acid sequence of at least one of SEQ ID NO: 1-69. Together, these sequences are referred to herein as the polypeptides of the invention.

Настоящее изобретение также относится к полинуклеотидам, которые кодируют по меньшей мере один фаговый полипептид, в том числе SEQ ID NO:1-69, и их фрагментам, вариантам и производным. Настоящее изобретение также относится к применению этих полинуклеотидов для получения векторов экспрессии и клеток-хозяев для направленной доставки и ингибирования микробных клеток, в особенности клетки метанопродуцентов. Настоящее изобретение дополнительно охватывает применение этих полинуклеотидов для ингибирования роста или репликации таких клеток. Выделенные полинуклеотиды по настоящему изобретению также применимы в картировании генома, в физическом картировании и в клонировании генов более или менее родственного фага. Зонды, полученные с использованием полинуклеотидов по настоящему изобретению, могут быть использованы для выявления наличия и изучения профилей экспрессии генов в любом организме, имеющем достаточно гомологичные ДНК и РНК последовательности в их клетках, используя методики, которые хорошо известны в данной области, такие как слот-блоттинг или анализы на микрочипах. Праймеры, полученные с использованием полинуклеотидов по настоящему изобретению, могут быть использованы для секвенирования и ПЦР амплификаций. Полинуклеотиды по настоящему изобретению также могут быть использованы в качестве композиций, например фармацевтических композиций, и в качестве кормовых добавок, например компонентов корма для жвачных животных. Полинуклеотиды по настоящему изобретению также приносят пользу здоровью. Для такого применения полинуклеотиды могут быть представлены в виде векторов экспрессии или клеток-хозяев, содержащих векторы экспрессии. В конкретных аспектах, могут быть использованы устройства медленного высвобождения в рубце совместно с полинуклеотидами, векторами, клетками-хозяевами и композициями (например, фармацевтическими композициями и кормовыми добавками) по настоящему изобретению.The present invention also relates to polynucleotides that encode at least one phage polypeptide, including SEQ ID NO: 1-69, and fragments, variants and derivatives thereof. The present invention also relates to the use of these polynucleotides for the preparation of expression vectors and host cells for targeted delivery and inhibition of microbial cells, in particular methanogen producing cells. The present invention further encompasses the use of these polynucleotides to inhibit the growth or replication of such cells. The isolated polynucleotides of the present invention are also applicable in genome mapping, physical mapping, and in the cloning of genes of more or less related phage. The probes obtained using the polynucleotides of the present invention can be used to detect the presence and study of gene expression profiles in any organism that has sufficiently homologous DNA and RNA sequences in their cells using techniques that are well known in the art, such as slot microchip blotting or analysis. Primers prepared using the polynucleotides of the present invention can be used for sequencing and PCR amplifications. The polynucleotides of the present invention can also be used as compositions, for example pharmaceutical compositions, and as feed additives, for example, ruminant feed components. Polynucleotides of the present invention also benefit health. For such use, polynucleotides can be presented as expression vectors or host cells containing expression vectors. In specific aspects, rumen slow release devices may be used in conjunction with polynucleotides, vectors, host cells, and compositions (e.g., pharmaceutical compositions and feed additives) of the present invention.

Полинуклеотиды по настоящему изобретению содержат по меньшей мере одну последовательность, выбранную из группы, состоящей из: (a) последовательностей, содержащих кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее фрагментов или вариантов; (b) комплементарных последовательностей, обратных последовательностей и обратно комплементарных кодирующим последовательностям по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее фрагментов или вариантов; (c) открытых рамок считывания, содержащихся в кодирующей последовательности по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, и их фрагментов и вариантов; (d) функциональных доменов кодирующей последовательности по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, и ее фрагментов и вариантов; и (e) последовательностей, содержащих по меньшей мере конкретно указанное количество смежных остатков кодирующей последовательности по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69, или ее вариантов. В одном варианте осуществления, настоящее изобретение охватывает выделенный полинуклеотид, содержащий кодирующую последовательность по меньшей мере одной аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:1-69.The polynucleotides of the present invention contain at least one sequence selected from the group consisting of: (a) sequences containing the coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or fragments thereof or options; (b) complementary sequences, reverse sequences, and backward complementary to coding sequences of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or fragments or variants thereof; (c) open reading frames contained in the coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, and fragments and variants thereof; (d) functional domains of the coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, and fragments and variants thereof; and (e) sequences containing at least a specific amount of contiguous residues of a coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69, or variants thereof. In one embodiment, the present invention encompasses an isolated polynucleotide comprising the coding sequence of at least one amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-69.

Полинуклеотиды по настоящему изобретению содержат по меньшей мере одну последовательность, выбранную из группы, состоящей из: (a) последовательностей, содержащих по меньшей мере одну последовательность нуклеиновой кислоты, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, или ее фрагментов или вариантов; (b) комплементарных последовательностей, обратных последовательностей и обратно комплементарных последовательностей кодирующей последовательности по меньшей мере одной последовательности нуклеиновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, или ее фрагментов или вариантов; (c) открытых рамок считывания, содержащихся в последовательности нуклеиновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, и их фрагментов и вариантов; (d) функциональных доменов кодирующей последовательности по меньшей мере одной последовательности нуклеиновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, и ее фрагментов и вариантов; и (e) последовательностей, содержащих по меньшей мере конкретно указанное количество смежных остатков по меньшей мере одной последовательности нуклеиновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO:74-142, или ее вариантов. Также представлены олигонуклеотидные зонды и праймеры и их варианты, полученные из любой из описанных последовательностей. Все эти полинуклеотиды и олигонуклеотиды в контексте настоящей заявки вместе называются полинуклеотидами по настоящему изобретению.The polynucleotides of the present invention contain at least one sequence selected from the group consisting of: (a) sequences containing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142, or fragments thereof, or options; (b) complementary sequences, reverse sequences, and reverse complementary sequences of a coding sequence of at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142, or fragments or variants thereof; (c) open reading frames contained in a nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 74-142, and fragments and variants thereof; (d) functional domains of the coding sequence of at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 74-142, and fragments and variants thereof; and (e) sequences containing at least a specific amount of contiguous residues of at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74-142, or variants thereof. Also presented are oligonucleotide probes and primers and their variants derived from any of the described sequences. All of these polynucleotides and oligonucleotides in the context of this application are collectively referred to as polynucleotides of the present invention.

Специалистам в данной области будет понятно, что как результат вырожденности генетического кода может быть получено множество нуклеотидных последовательностей, кодирующих полипептиды по настоящему изобретению, до некоторой степени несущие минимальную гомологию в отношении нуклеотидных последовательностей любого известного и природного гена. Следовательно, в настоящем изобретении рассматриваются все без исключения возможные варианты нуклеотидной последовательности, которая могла быть получена путем выбора сочетаний, исходя из возможных выборов кодонов. Эти сочетания получают в соответствии со стандартным триплетным генетическим кодом бактерий, применительно к природным аминокислотным последовательностям, и все такие варианты считаются описанными особо.It will be understood by those skilled in the art that as a result of the degeneracy of the genetic code, a plurality of nucleotide sequences encoding the polypeptides of the present invention can be obtained, to some extent carrying minimal homology with respect to the nucleotide sequences of any known and natural gene. Therefore, the present invention considers all, without exception, possible variants of the nucleotide sequence that could be obtained by selecting combinations based on possible choices of codons. These combinations are obtained in accordance with the standard triplet genetic code of bacteria, as applied to natural amino acid sequences, and all such variants are considered described separately.

Нуклеотидные последовательности, которые кодируют фаговые полипептиды, или их фрагменты или варианты, предпочтительно способны гибридизироваться с нуклеотидной последовательностью природной последовательности в соответственно выбранных условиях жесткости. Однако может быть предпочтительным получить нуклеотидные последовательности, кодирующие полипептид или его фрагмент или производное, обладающие по существу иной частотой использования кодона. Кодоны могут быть выбраны для повышения скорости, при которой экспрессия этого полипептида происходит в конкретном прокариотическом или эукариотическом хозяине в соответствии с частотой, с которой конкретные кодоны используются этим хозяином. Например, кодоны могут быть оптимизированы для экспрессии в E. coli в соответствии с известными способами. Другие причины для изменения в значительной степени нуклеотидной последовательности, кодирующей полипептиды и ее производные без изменения кодируемых аминокислотных последовательностей, включают получение РНК транскриптов, обладающих более желаемыми свойствами, такими как более длительный период полужизни, чем у транскриптов, полученных из природной последовательности.The nucleotide sequences that encode phage polypeptides, or fragments or variants thereof, are preferably capable of hybridizing to the nucleotide sequence of a natural sequence under suitably selected stringency conditions. However, it may be preferable to obtain nucleotide sequences encoding a polypeptide or fragment or derivative thereof having a substantially different codon usage frequency. Codons can be selected to increase the rate at which expression of this polypeptide occurs in a particular prokaryotic or eukaryotic host in accordance with the frequency with which specific codons are used by that host. For example, codons can be optimized for expression in E. coli in accordance with known methods. Other reasons for substantially altering the nucleotide sequence encoding the polypeptides and its derivatives without altering the encoded amino acid sequences include obtaining RNA transcripts having more desirable properties, such as a longer half-life, than transcripts derived from a natural sequence.

Настоящее изобретение также охватывает получение последовательностей ДНК, или их фрагментов, которые кодируют полипептиды, или их фрагменты или варианты, исключительно путем синтетической химии. После получения синтетическая последовательность может быть встроена в любой из многих доступных векторов экспрессии и клеточные системы с использованием реактивов, которые хорошо известны в данной области. Более того, синтетическая химия может быть использована для введения мутаций в последовательность, кодирующую полипептид, или любые их варианты или фрагменты. Изобретение также охватывает полинуклеотидные последовательности, которые способны гибридизироваться с заявленными нуклеотидными последовательностями, и, в частности, показанными в SEQ ID NO:74-149, или их комплементарными последовательностями, в различных условиях жесткости, как описано у Wahl, G. M. и S. L. Berger (1987; Methods Enzymol. 152:399-407) и Kimmel, A. R. (1987; Methods Enzymol. 152:507-511).The present invention also encompasses the production of DNA sequences, or fragments thereof, that encode polypeptides, or fragments or variants thereof, exclusively by synthetic chemistry. Once obtained, the synthetic sequence can be integrated into any of the many available expression vectors and cell systems using reagents that are well known in the art. Moreover, synthetic chemistry can be used to introduce mutations into a sequence encoding a polypeptide, or any variants or fragments thereof. The invention also encompasses polynucleotide sequences that are capable of hybridizing with the claimed nucleotide sequences, and in particular those shown in SEQ ID NO: 74-149, or their complementary sequences, under various stringency conditions, as described by Wahl, GM and SL Berger (1987 ; Methods Enzymol. 152: 399-407) and Kimmel, AR (1987; Methods Enzymol. 152: 507-511).

Способы секвенирования ДНК, которые хорошо известны и в основном доступны в данной области, могут быть использованы для практического осуществления любого из вариантов осуществления настоящего изобретения. В способах могут использоваться такие ферменты, как Klenow фрагмент ДНК полимеразы I, SEQUENASE (U.S. Biochemical Corp, Cleveland, OH), Taq полимераза (Perkin Elmer), термостабильная T7 полимераза Amersham Pharmacia Biotech (Piscataway, NJ), или сочетания полимераз и корректирующих экзонуклеаз, таких как находящиеся в системе ELONGASE Amplification System, продаваемой Life Technologies (Gaithersburg, MD). Предпочтительно, этот процесс автоматизирован такими устройствами, как Hamilton Micro Lab 2200 (Hamilton, Reno, NV), Peltier Thermal Cycler (PTC200; MJ Research, Watertown, MA) ABI Catalyst и 373 и 377 DNA Sequencers (Perkin Elmer), или Genome Sequencer 20TM (Roche Diagnostics).DNA sequencing methods that are well known and generally available in the art can be used to practice any of the embodiments of the present invention. Enzymes such as Klenow DNA polymerase I fragment, SEQUENASE (US Biochemical Corp, Cleveland, OH), Taq polymerase (Perkin Elmer), thermostable T7 polymerase Amersham Pharmacia Biotech (Piscataway, NJ), or a combination of polymerases and correcting exonucleases can be used in the methods. such as those on the ELONGASE Amplification System sold by Life Technologies (Gaithersburg, MD). Preferably, this process is automated by devices such as Hamilton Micro Lab 2200 (Hamilton, Reno, NV), Peltier Thermal Cycler (PTC200; MJ Research, Watertown, MA) ABI Catalyst and 373 and 377 DNA Sequencers (Perkin Elmer), or Genome Sequencer 20 TM (Roche Diagnostics).

Последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующие эти полипептиды, могут быть удлинены с использованием неполной нуклеотидной последовательности и с применением различных способов, известных в данной области для выявления вышележащих последовательностей, таких как промоторы и регуляторные элементы и нижележащие элементы, такие как терминаторы и некодирующие РНК структуры. Например, в одном способе, который может быть применен, ПЦР «сайт-рестрикции», используются универсальные праймеры для поиска неизвестной последовательности, смежной с известным локусом (Sarkar, G. (1993) PCR Methods Applic. 2:318-322). В частности, геномную ДНК сначала амплифицировали в присутствии праймера к линкерной последовательности и праймера, специфичного для известного участка. Амплифицированные последовательности затем подвергали второму раунду ПЦР с тем же линкерным праймером и другим специфичным праймером, находящимся внутри первого. Продукты каждого раунда ПЦР транскрибированы с подходящей РНК-полимеразой с последующим использованием обратной транскриптазы.Nucleic acid sequences encoding these polypeptides can be extended using an incomplete nucleotide sequence and using various methods known in the art to detect upstream sequences, such as promoters and regulatory elements and downstream elements, such as terminators and non-coding RNA structures. For example, in one method that can be used, restriction site PCR, universal primers are used to search for an unknown sequence adjacent to a known locus (Sarkar, G. (1993) PCR Methods Applic. 2: 318-322). In particular, genomic DNA was first amplified in the presence of a primer to a linker sequence and a primer specific for a known site. The amplified sequences were then subjected to a second round of PCR with the same linker primer and another specific primer located inside the first. The products of each round of PCR are transcribed with a suitable RNA polymerase followed by reverse transcriptase.

Другим подходящим способом является обратная ПЦР, также называемая IPCR (смотри, например, Ochman H, Gerber AS, Hartl DL. Genetics. 1988 Nov;120(3):621-3). Обратная ПЦР может быть использована в тех случаях, когда известна только одна внутренная последовательность целевой ДНК. Метод обратной ПЦР включает серии расщеплений и самолигирований с ДНК, разрезаемой эндонуклеазой рестрикции. Это разрезание приводит к тому, что известная последовательность оказывается на обоих концах неизвестных последовательностей. В соответствии с этим способом целевую ДНК легко разрезать на меньшие фрагменты в несколько тысяч оснований путем расщепления рестриктазами. Затем индуцируют самолигирование при низких концентрациях, вызывая перестройку фосфатного скелета и получение кольцевого ДНК продукта лигирования. Затем целевую ДНК подвергают рестрикционному расщеплению, используя известную эндонуклеазу. В результате в пределах известной внутренней последовательности происходит разрез, порождая линейный продукт с известными терминальными последовательностями. Этот продукт можно затем использовать для стандартной ПЦР, проводимой с праймерами, комплементарными известным внутренним последовательностям.Another suitable method is reverse PCR, also called IPCR (see, for example, Ochman H, Gerber AS, Hartl DL. Genetics. 1988 Nov; 120 (3): 621-3). Reverse PCR can be used in cases where only one internal sequence of the target DNA is known. The reverse PCR method involves a series of cleavages and self-ligations with DNA cut by a restriction endonuclease. This cutting leads to the fact that the known sequence is at both ends of the unknown sequences. In accordance with this method, the target DNA is easily cut into smaller fragments of several thousand bases by restriction enzyme digestion. Self-ligation is then induced at low concentrations, causing the rearrangement of the phosphate skeleton and the generation of ring DNA of the ligation product. The target DNA is then subjected to restriction digestion using known endonuclease. As a result, a cut occurs within a known internal sequence, generating a linear product with known terminal sequences. This product can then be used for standard PCR carried out with primers complementary to known internal sequences.

Системы капиллярного электрофореза, которые являются коммерчески доступными, могут быть использованы для анализа размера или подтверждения нуклеотидной последовательности секвенирования или продуктов ПЦР. В частности, в капиллярном секвенировании могут использоваться текучие полимеры для электрофоретического разделения, четыре различных флуоресцентных красителя (по одному на каждый нуклеотид), которые активируются лазером, и определение испускаемых длин волн с помощью телекамеры на приборах с зарядовой связью. Выходная/интенсивность светового излучения может быть преобразована в электрический сигнал с использованием соответствующего программного обеспечения (например, GENOTYPER и Sequence NAVIGATOR, Perkin Elmer) и весь процесс от загрузки образцов до компьютерного анализа и электронного отображения данных может контролироваться компьютером. Капиллярный электрофорез особенно предпочтителен для секвенирования небольших частей ДНК, которые могут находиться в ограниченных количествах в конкретном образце.Capillary electrophoresis systems that are commercially available can be used to analyze the size or confirmation of the nucleotide sequence of sequencing or PCR products. In particular, in capillary sequencing, flowing polymers for electrophoretic separation, four different fluorescent dyes (one for each nucleotide) that are activated by a laser, and the determination of the emitted wavelengths using a charge-coupled camera can be used. The output / light intensity can be converted into an electrical signal using appropriate software (e.g. GENOTYPER and Sequence NAVIGATOR, Perkin Elmer) and the entire process from loading samples to computer analysis and electronic data display can be controlled by a computer. Capillary electrophoresis is particularly preferred for sequencing small parts of DNA, which may be in limited quantities in a particular sample.

В последнее время появилось пиросеквенирование, как эффективная методика секвенирования. См., например, Ronaghi, M. et al. 1996. Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release. Anal. Biochem. 242: 84-89; Ronaghi, M. et al. 1998. A sequencing method based on real-time pyrophosphate. Science 281: 363-365; Ronaghi, M. et al. 1999. Analyses of secondary structures in DNA by pyrosequencing. Anal. Biochem. 267: 65-71; Ronaghi 2001. Genome Res. Vol. 11, Issue 1, 3-11; Nyrén The history of pyrosequencing. Methods Mol Biol. 2007;373:1-14. Пиросеквенирование имеет преимущества в точности, гибкости, параллельной обработке данных, и может быть легко автоматизировано. Более того, эта методика обходится без необходимости в меченых праймерах, меченых нуклеотидах и гель-электрофорезе. В соответствии с этим способом полимераза катализирует включение нуклеотидов в цепь нуклеиновой кислоты. В результате такого включения высвобождаются молекулы пирофосфата и впоследствии превращаются под действием сульфурилазы в АТФ. Свечение образуется в люциферазной реакции, во время которой окисляется молекула люциферина. После добавления каждого нуклеотида проводят стадию промывания для возможности многократного добавления. Нуклеотиды непрерывно разрушаются под действием нуклеотид-разрушающего фермента, позволяя добавлять последующий нуклеотид. Пиросеквенирование с успехом применялось в качестве платформы для крупномасштабного секвенирования, в том числе геномного и метагеномного анализа (см., например, The Genome Sequencer FLX™ от 454 Life Sciences/Roche).Recently, pyrosequencing has emerged as an effective sequencing technique. See, for example, Ronaghi, M. et al. 1996. Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release. Anal. Biochem. 242: 84-89; Ronaghi, M. et al. 1998. A sequencing method based on real-time pyrophosphate. Science 281: 363-365; Ronaghi, M. et al. 1999. Analyses of secondary structures in DNA by pyrosequencing. Anal. Biochem. 267: 65-71; Ronaghi 2001. Genome Res. Vol. 11, Issue 1, 3-11; Nyrén The history of pyrosequencing. Methods Mol Biol. 2007; 373: 1-14. Pyrosequencing has advantages in accuracy, flexibility, parallel data processing, and can be easily automated. Moreover, this technique dispenses with the need for labeled primers, labeled nucleotides and gel electrophoresis. In accordance with this method, polymerase catalyzes the incorporation of nucleotides into the nucleic acid chain. As a result of this inclusion, pyrophosphate molecules are released and subsequently converted under the action of sulfurylase into ATP. Glow is formed in the luciferase reaction, during which the luciferin molecule is oxidized. After the addition of each nucleotide, a washing step is carried out to allow multiple additions. Nucleotides are continuously destroyed by the action of a nucleotide-degrading enzyme, allowing you to add a subsequent nucleotide. Pyrosequencing has been successfully used as a platform for large-scale sequencing, including genomic and metagenomic analysis (see, for example, The Genome Sequencer FLX ™ from 454 Life Sciences / Roche).

Система “SOLiDTM System” также была разработана для секвенирования (см., например, Applied Biosystems. Application Fact Sheet for the SOLiD™ System. Foster City, CA). Эта методика основана на последовательном лигировании олигонуклеотидов, меченных красителем, с клонально амплифицированными фрагментами ДНК, соединенными с магнитными бусами. В этом способе последовательность ДНК получают путем измерения серийного лигирования. Реакция лигирования основана на распознавании зонда, не последовательного добавления, и, следовательно, менее подвержена накоплению ошибок. Природа химизма фактически устраняет возможность случайных вставок или делеций. Стадия лигирования и обработка фосфатазой нелигированных зондов предотвращает сдвиг фаз. Дополнительно, после семи циклов лигирования исходный праймер удаляют из матрицы и новый праймер гибридизируется в позиции n-1. Использование этой фазы «перезапуска» позволяет снизить системный шум и позволяет читать более длинные последовательности. Кроме того, двухосновное кодирование используют для проведения различия между ошибками измерения в отличие от истинных полиморфизмов. Изменения в одном положении идентифицируются как случайные ошибки и могут быть удалены с помощью программного обеспечения при анализе данных. В качестве аналитической платформы система SOLiDTM System имеет применение в крупномасштабном секвенировании, цифровой генной экспрессии, ChIP и исследованиях метилирования, и особенно применима для выявления геномных вариантов.The SOLiD System has also been developed for sequencing (see, for example, Applied Biosystems. Application Fact Sheet for the SOLiD ™ System. Foster City, CA). This technique is based on the sequential ligation of dye-labeled oligonucleotides with clonal amplified DNA fragments connected to magnetic beads. In this method, the DNA sequence is obtained by measuring serial ligation. The ligation reaction is based on the recognition of the probe, not sequential addition, and, therefore, less prone to error accumulation. The nature of chemism virtually eliminates the possibility of random insertions or deletions. The ligation step and the phosphatase treatment of non-ligated probes prevents phase shift. Additionally, after seven ligation cycles, the original primer is removed from the matrix and the new primer hybridizes at position n-1. Using this “restart” phase reduces system noise and allows you to read longer sequences. In addition, dibasic coding is used to distinguish between measurement errors in contrast to true polymorphisms. Changes in one position are identified as random errors and can be removed using software when analyzing data. As an analytical platform, the SOLiD TM System is used in large-scale sequencing, digital gene expression, ChIP and methylation studies, and is especially useful for identifying genomic variants.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, полинуклеотиды или их фрагменты, которые кодируют полипептиды, могут быть использованы в рекомбинантных молекулах ДНК для направления экспрессии полипептидов или их фрагментов или вариантов, в соответствующих клетках-хозяевах. Вследствие присущей генетическому коду вырожденности могут быть получены другие последовательности ДНК, которые кодируют по существу такую же или функционально эквивалентную аминокислотную последовательность, и эти последовательности могут быть использованы для клонирования и экспрессии фаговых полипептидов. Нуклеотидные последовательности по настоящему изобретению могут быть сконструированы с использованием способов, в основном известных в данной области для изменения последовательностей, кодирующих аминокислоты, по целому ряду причин, в том числе, но не только, изменения, которые модифицируют клонирование, процессинг и/или экспрессию генного продукта. ДНК шаффлинг путем случайной фрагментации и ПЦР пересборки фрагментов гена и синтетических олигонуклеотидов могут быть использованы для конструирования нуклеотидных последовательностей. Например, сайт-направленный мутагенез может быть использован для вставки новых сайтов рестрикции, изменения профилей гликозилирования, изменения предпочтения кодонов, введения мутаций, и так далее.In another embodiment of the present invention, polynucleotides or fragments thereof that encode polypeptides can be used in recombinant DNA molecules to direct expression of the polypeptides or fragments or variants thereof in appropriate host cells. Due to the inherent degeneracy of the genetic code, other DNA sequences can be obtained that encode essentially the same or functionally equivalent amino acid sequence, and these sequences can be used for cloning and expression of phage polypeptides. The nucleotide sequences of the present invention can be constructed using methods generally known in the art for changing amino acid coding sequences for a variety of reasons, including but not limited to modifications that modify the cloning, processing and / or expression of gene product. DNA shuffling by random fragmentation and PCR reassembly of gene fragments and synthetic oligonucleotides can be used to construct nucleotide sequences. For example, site-directed mutagenesis can be used to insert new restriction sites, change glycosylation profiles, change codon preferences, introduce mutations, and so on.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, природные, модифицированные или рекомбинантные последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующие полипептиды, могут быть лигированы с гетерологичной последовательностью для кодирования слитого белка. Например, может быть целесообразным кодировать химерную последовательность, которая может распознаваться коммерчески доступным антителом. Слитый белок также может быть сконструирован, таким образом, чтобы содержать сайт расщепления, распложенный между полипептидом по изобретению и гетерологичной последовательностью белка, таким образом, чтобы полипептид можно было отщепить и очистить от гетерологичной части.In another embodiment of the present invention, natural, modified, or recombinant nucleic acid sequences encoding polypeptides can be ligated to a heterologous sequence to encode a fusion protein. For example, it may be appropriate to encode a chimeric sequence that can be recognized by a commercially available antibody. A fusion protein can also be designed to contain a cleavage site between the polypeptide of the invention and the heterologous protein sequence, so that the polypeptide can be cleaved and purified from the heterologous portion.

В другом варианте осуществления, последовательности, кодирующие полипептиды, могут быть синтезированы, целиком или частично, с помощью химических способов, хорошо известных в данной области (см. Caruthers, M. H. et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser. 215-223, Horn, T. et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser. 225-232). Альтернативно, сам полипептид может быть получен с помощью химических способов для синтеза аминокислотной последовательности или ее фрагмента. Например, полипептидный синтез можно проводить с использованием различных твердофазных способов (Roberge, J. Y. et al. (1995) Science 269:202-204; Merrifield J. (1963) J. Am. Chem. Soc. 85:2149-2154) и автоматизированный синтез может достигаться, например, с помощью синтезатора пептидов “ABI 431A Peptide Synthesizer” (Perkin Elmer). Различные фрагменты полипептидов могут быть химически синтезированы отдельно и объединены с использованием химических способов для получения полноразмерной молекулы.In another embodiment, the sequences encoding the polypeptides can be synthesized, in whole or in part, using chemical methods well known in the art (see Caruthers, MH et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser. 215 223, Horn, T. et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser. 225-232). Alternatively, the polypeptide itself can be obtained using chemical methods to synthesize an amino acid sequence or fragment thereof. For example, polypeptide synthesis can be carried out using various solid phase methods (Roberge, JY et al. (1995) Science 269: 202-204; Merrifield J. (1963) J. Am. Chem. Soc. 85: 2149-2154) and automated synthesis can be achieved, for example, using the peptide synthesizer “ABI 431A Peptide Synthesizer” (Perkin Elmer). Various fragments of the polypeptides can be chemically synthesized separately and combined using chemical methods to obtain a full-sized molecule.

Вновь синтезированный полипептид может быть выделен с помощью препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (например, Creighton, T. (1983) Proteins Structures and Molecular Principles, WH Freeman and Co., New York, NY). Состав синтетических полипептидов может быть подтвержден с помощью аминокислотного анализа или секвенирования (например, с помощью методики расщепления по Эдману; Creighton, supra). Дополнительно, аминокислотная последовательность полипептида, или любая ее часть, может быть изменена во время прямого синтеза и/или объединена с помощью химических способов с последовательностями из других белков, или любыми их частями, для получения варианта молекулы.The newly synthesized polypeptide can be isolated using preparative high performance liquid chromatography (e.g. Creighton, T. (1983) Proteins Structures and Molecular Principles, WH Freeman and Co., New York, NY). The composition of synthetic polypeptides can be confirmed by amino acid analysis or sequencing (for example, using the Edman cleavage technique; Creighton, supra). Additionally, the amino acid sequence of the polypeptide, or any part thereof, can be changed during direct synthesis and / or combined using chemical methods with sequences from other proteins, or any parts thereof, to obtain a variant of the molecule.

Для экспрессии биологически активных полипептидов нуклеотидные последовательности, кодирующие полипептид или функциональные эквиваленты, могут быть встроены в соответствующий вектор экспрессии, т.е. вектор, который содержит необходимые элементы для транскрипции и трансляции встроенной кодирующей последовательности. Способы, которые хорошо известны специалистам в данной области, могут быть использованы для конструирования векторов экспрессии, содержащих последовательности, кодирующие этот полипептид и соответствующие транскрипционные и трансляционные контрольные элементы. Эти способы включают in vitro технологии рекомбинантных ДНК, синтетические способы, и генетическую рекомбинацию in vivo. Такие технологии описаны у Sambrook, J. et al. (2001) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY, и Ausubel, F. M. et al. (2007) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY.For the expression of biologically active polypeptides, nucleotide sequences encoding a polypeptide or functional equivalents can be inserted into the corresponding expression vector, i.e. a vector that contains the necessary elements for transcription and translation of the built-in coding sequence. Methods that are well known to those skilled in the art can be used to construct expression vectors containing sequences encoding this polypeptide and the corresponding transcriptional and translational control elements. These methods include in vitro recombinant DNA technologies, synthetic methods, and in vivo genetic recombination. Such technologies are described by Sambrook, J. et al. (2001) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY, and Ausubel, FM et al. (2007) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY.

Целый ряд векторов экспрессии/систем хозяев может быть использован для содержания и экспрессии последовательностей, кодирующих полипептиды по изобретению. Они включают, но не только, микроорганизмы, такие как бактерии, трансформированные рекомбинантным бактериофагом, плазмиду или векторы экспрессии космидной ДНК; дрожжи, трансформированные дрожжевыми векторами экспрессии; клеточные системы насекомых, инфицированных вирусными векторами экспрессии (например, бакуловирусом); системы клеток растений, трансформированных вирусными векторами экспрессии (например, вирусом мозаики цветной капусты, CaMV; вирусом табачной мозаики, TMV) или бактериальными векторами экспрессии (например, Ti или pBR322 плазмидами); или системы клеток животных. Для бактерий подходящие плазмиды включают pET, pRSET, pTrcHis2, и pBAD плазмиды от Invitrogen, pET и pCDF плазмиды от Novagen, и DirectorTM плазмиды от Sigma-Aldrich. Для метанопродуцентов подходящие плазмиды включают, но не только, pME2001, pMV15, и pMP1. В частности, Escherichia coli может быть использована с вектором экспрессии pET. Настоящее изобретение не ограничивается использованным вектором экспрессии или клеткой-хозяином.A variety of expression vectors / host systems can be used to contain and express sequences encoding the polypeptides of the invention. They include, but are not limited to microorganisms, such as bacteria transformed with a recombinant bacteriophage, a plasmid or cosmid DNA expression vectors; yeast transformed with yeast expression vectors; cellular systems of insects infected with viral expression vectors (e.g., baculovirus); plant cell systems transformed with viral expression vectors (e.g., cauliflower mosaic virus, CaMV; tobacco mosaic virus, TMV) or bacterial expression vectors (e.g. Ti or pBR322 plasmids); or animal cell systems. For bacteria, suitable plasmids include pET, pRSET, pTrcHis2, and pBAD plasmids from Invitrogen, pET and pCDF plasmids from Novagen, and Director TM plasmids from Sigma-Aldrich. For methane producers, suitable plasmids include, but are not limited to, pME2001, pMV15, and pMP1. In particular, Escherichia coli can be used with the pET expression vector. The present invention is not limited to the expression vector used or the host cell.

«Контрольные элементы» или «регуляторные последовательности» представляют собой нетранслируемые области векторов-энхансеров, промоторов 5' и 3' нетранслируемых областей, которые взаимодействуют с клеточными белками хозяина для осуществления транскрипции и трансляции. Такие элементы могут варьировать по силе и специфичности. В зависимости от используемой векторной системы и хозяина может быть использовано любое количество подходящих транскрипционных и трансляционных элементов, в том числе конститутивных и индуцибельных промоторов. Например, при клонировании в бактериальные системы, могут быть использованы индуцибельные промоторы, такие как гибридный lacZ промотор BLUESCRIPT фагемиды (Stratagene, LaJolla, CA) или pSPORT1 плазмиды (Life Technologies) и подобные. Полигедриновый промотор бакуловируса может быть использован в клетках насекомых. Промоторы или энхансеры, полученные из геномов клеток растений (например, теплового шока, RUBISCO, и гены запасных белков) или из вирусов растений (например, вирусные промоторы или лидерные последовательности) могут быть клонированы в этот вектор.“Control elements” or “regulatory sequences” are untranslated regions of enhancer vectors, 5 ′ and 3 ′ promoters of untranslated regions that interact with host cell proteins to transcribe and translate. Such elements may vary in strength and specificity. Depending on the vector system and host used, any number of suitable transcriptional and translational elements, including constitutive and inducible promoters, can be used. For example, when cloning into bacterial systems, inducible promoters, such as the hybrid lacZ promoter BLUESCRIPT phagemids (Stratagene, LaJolla, CA) or pSPORT1 plasmids (Life Technologies) and the like, can be used. The polyhedrin promoter of baculovirus can be used in insect cells. Promoters or enhancers derived from plant cell genomes (e.g., heat shock, RUBISCO, and storage protein genes) or from plant viruses (e.g., viral promoters or leader sequences) can be cloned into this vector.

В бактериальных системах количество векторов экспрессии может быть выбрано в зависимости от применения этого полипептида. Например, в тех случаях, когда необходимы большие количества полипептида, могут быть использованы векторы, которые направляют высокий уровень экспрессии слитых белков, которые легко очистить. Такие векторы включают, но не только, многофункциональные E. coli клонирующие и экспрессирующие векторы, такие как BLUESCRIPT (Stratagene), в которых последовательность, кодирующая полипептид, может быть лигирована в вектор в рамке с последовательностями для аминоконцевого Met и последующих 7 остатков β-галактозидазы, так, чтобы образовался гибридный белок; pIN векторы (Van Heeke, G. и S. M. Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264:5503-5509); и подобные.In bacterial systems, the number of expression vectors can be selected depending on the use of this polypeptide. For example, in cases where large quantities of the polypeptide are needed, vectors that direct a high level of expression of fusion proteins that are easy to clean can be used. Such vectors include, but are not limited to, multifunctional E. coli cloning and expression vectors, such as BLUESCRIPT (Stratagene), in which the sequence encoding the polypeptide can be ligated into a vector in a frame with sequences for amino-terminal Met and subsequent 7 residues of β-galactosidase so that a fusion protein is formed; pIN vectors (Van Heeke, G. and SM Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264: 5503-5509); and the like.

pGEX векторы (Promega, Madison, WI) также могут быть использованы для экспрессии полипептидов в виде слитых белков с глутатион S-трансферазой (GST). В основном такие слитые белки являются растворимыми и могут быть легко очищены от лизированных клеток путем адсорбции на глутатион-агарозные бусы с последующей элюцией в присутствии свободного глутатиона. Белки, полученные в таких системах, могут быть созданы содержащими сайты расщепления гепарин, тромбин или фактор Xa протеазой, так, чтобы клонированный полипептид, представляющий интерес, мог быть освобожден от GST части по желанию. В дрожжах, Saccharomyces cerevisiae, может быть использован ряд векторов, содержащих конститутивные или индуцибельные промоторы, такие как альфа фактор, алкогольоксидаза, и PGH. Для обзора смотри Ausubel et al. (supra) и Grant et al. (1987) Methods Enzymol. 153:516-544.pGEX vectors (Promega, Madison, WI) can also be used to express polypeptides as fusion proteins with glutathione S-transferase (GST). Basically, such fusion proteins are soluble and can be easily purified from lysed cells by adsorption on glutathione-agarose beads, followed by elution in the presence of free glutathione. Proteins obtained in such systems can be created containing heparin, thrombin or factor Xa cleavage sites with a protease, so that the cloned polypeptide of interest can be freed from the GST portion as desired. In yeast, Saccharomyces cerevisiae , a number of vectors containing constitutive or inducible promoters such as alpha factor, alcohol oxidase, and PGH can be used. For a review, see Ausubel et al. (supra) and Grant et al. (1987) Methods Enzymol. 153: 516-544.

Специфические сигналы инициации также могут быть использованы для достижения более эффективной трансляции последовательностей, кодирующих полипептиды по изобретению. Такие сигналы включают стартовый кодон ATG и смежные последовательности. В случаях, когда последовательности, кодирующие полипептиды, их стартовый кодон и вышележащие последовательности встроены в соответствующий вектор экспрессии, дополнительные транскрипционные или трансляционные контрольные сигналы могут не понадобиться. Однако в случаях, когда встроена только кодирующая последовательность, или ее фрагмент, должны быть предоставлены экзогенные трансляционные контрольные сигналы, включая стартовый кодон ATG. Более того, стартовый кодон должен находиться в правильной рамке считывания для обеспечения трансляции всей вставки. Экзогенные трансляционные элементы и стартовые кодоны могут быть различного происхождения, как природного, так и синтетического. Эффективность экспрессии может быть увеличена путем включения энхансеров, которые соответствуют используемой конкретной клеточной системе, такие, которые описаны в литературе (Scharf, D. et al. (1994) Results Probl. Cell Differ. 20:125-162).Specific initiation signals can also be used to achieve more efficient translation of sequences encoding the polypeptides of the invention. Such signals include the ATG start codon and adjacent sequences. In cases where the sequences encoding the polypeptides, their start codon and overlying sequences are inserted into the corresponding expression vector, additional transcriptional or translational control signals may not be necessary. However, in cases where only the coding sequence, or a fragment thereof, is inserted, exogenous translational control signals, including the ATG start codon, must be provided. Moreover, the start codon must be in the correct reading frame to ensure translation of the entire insert. Exogenous translation elements and starting codons can be of various origins, both natural and synthetic. Expression efficiency can be increased by including enhancers that are appropriate for the particular cell system used, such as those described in the literature (Scharf, D. et al. (1994) Results Probl. Cell Differ. 20: 125-162).

Кроме того, штамм клетки-хозяина может быть выбран по его способности модулировать экспрессию встроенных последовательностей или процессировать экспрессированный полипептид желаемым образом. Такие модификации последовательности включают, но не только, ацетилирование, карбоксилирование, гликозилирование, фосфорилирование, липидирование и ацилирование. Посттрансляционный процессинг, который расщепляет «препро» форму полипептида, также может быть использован для облегчения правильного встраивания, образования складчатой структуры и/или функции. Различные клетки-хозяева, которые имеют специфический клеточный механизм и характерные механизмы посттрансляционных активностей, доступны из Американской коллекции типовых культур (ATCC; Bethesda, MD) и могут быть выбраны для обеспечения правильной модификации и процессинга последовательности. Особые клетки-хозяева включают, но не только, клетки метанопродуценты, такие как клетки Methanobrevibacter, в частности клетки M. ruminantium, или M. smithii. Клетки-хозяева, представляющие интерес, включают, например, Rhodotorula, Aureobasidium, Saccharomyces, Sporobolomyces, Pseudomonas, Erwinia и Flavobacterium; или другие организмы, такие как Escherichia, Lactobacillus, Bacillus, Streptomyces, и подобные. Особые клетки-хозяева включают Escherichia coli, которая особенно подходит для использования в настоящем изобретении, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus thuringiensis, Bacillus subtilis, Streptomyces lividans, и подобные.In addition, the strain of the host cell can be selected by its ability to modulate the expression of the inserted sequences or process the expressed polypeptide in the desired manner. Such sequence modifications include, but are not limited to, acetylation, carboxylation, glycosylation, phosphorylation, lipidation and acylation. Post-translational processing, which cleaves the “prepro” form of the polypeptide, can also be used to facilitate proper incorporation, the formation of a folded structure and / or function. Various host cells that have a specific cellular mechanism and characteristic mechanisms of post-translational activities are available from the American Type Culture Collection (ATCC; Bethesda, MD) and can be selected to ensure the correct modification and processing of the sequence. Specific host cells include, but are not limited to, methanogen producing cells, such as Methanobrevibacter cells, in particular M. ruminantium , or M. smithii cells. Host cells of interest include, for example, Rhodotorula , Aureobasidium , Saccharomyces , Sporobolomyces , Pseudomonas , Erwinia and Flavobacterium ; or other organisms such as Escherichia , Lactobacillus , Bacillus , Streptomyces , and the like. Particular host cells include Escherichia coli , which is particularly suitable for use in the present invention, Saccharomyces cerevisiae , Bacillus thuringiensis , Bacillus subtilis , Streptomyces lividans , and the like.

Существуют некоторые методики введения нуклеиновых кислот в эукариотические клетки, культивированные in vitro. Эти методики включают химические способы (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84:7413 7417 (1987); Bothwell et al., Methods for Cloning and Analysis of Eukaryotic Genes, Eds., Jones and Bartlett Publishers Inc., Boston, Mass. (1990), Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, New York, NY (1992); и Farhood, Annal. NY Acad. Sci., 716:23 34 (1994)), применение протопластов (Bothwell, supra) или электрических импульсов (Vatteroni et al., Mutn. Res., 291:163 169 (1993); Sabelnikov, Prog. Biophys. Mol. Biol., 62: 119 152 (1994); Bothwell et al., supra; и Ausubel et al., supra), применение аттенуированных вирусов (Davis et al., J. Virol. 1996, 70(6), 3781 3787; Brinster et al. J. Gen. Virol. 2002, 83(Pt 2), 369 381; Moss, Dev. Biol. Stan., 82:55 63 (1994); and Bothwell et al., supra), а также физические способы (Fynan et al., supra; Johnston et al., Meth. Cell Biol., 43(Pt A):353 365 (1994); Bothwell et al., supra; and Ausubel et al., supra).There are several techniques for introducing nucleic acids into eukaryotic cells cultured in vitro . These techniques include chemical methods (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84: 7413 7417 (1987); Bothwell et al., Methods for Cloning and Analysis of Eukaryotic Genes, Eds., Jones and Bartlett Publishers Inc., Boston, Mass. (1990), Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, New York, NY (1992); and Farhood, Annal. NY Acad. Sci., 716: 23 34 (1994)), the use of protoplasts (Bothwell, supra) or electrical impulses (Vatteroni et al., Mutn. Res., 291: 163 169 (1993); Sabelnikov, Prog. Biophys. Mol. Biol., 62: 119 152 (1994); Bothwell et al., Supra; and Ausubel et al., Supra), the use of attenuated viruses (Davis et al., J. Virol. 1996, 70 (6), 3781 3787; Brinster et al. J. Gen Virol. 2002, 83 (Pt 2), 369 381; Moss, Dev. Biol. Stan., 82:55 63 (1994); and Bothwell et al., Supra), as well as physical methods (F ynan et al., supra; Johnston et al., Meth. Cell Biol., 43 (Pt A): 353 365 (1994); Bothwell et al., supra; and Ausubel et al., supra).

Успешная доставка нуклеиновых кислот в ткани животных может достигаться с помощью катионных липосом (Watanabe et al., Mol. Reprod. Dev., 38:268 274 (1994)), прямой инъекцией “голой” ДНК или РНК в мышечную ткань животного (Robinson et al., Vacc., 11:957 960 (1993); Hoffman et al., Vacc. 12:1529 1533; (1994); Xiang et al., Virol., 199:132 140 (1994); Webster et al., Vacc., 12:1495 1498 (1994); Davis et al., Vacc., 12:1503 1509 (1994); Davis et al., Hum. Molec. Gen., 2:1847 1851 (1993); Dalemans et al. Ann NY Acad. Sci. 1995, 772, 255 256. Conry, et al. Cancer Res. 1995, 55(7), 1397-1400), и эмбрионы (Naito et al., Mol. Reprod. Dev., 39:153 161 (1994); и Burdon et al., Mol. Reprod. Dev., 33:436 442 (1992)), внутримышечной инъекцией самореплицирующихся РНК вакцин (Davis et al., J Virol 1996, 70(6), 3781 3787; Balasuriya et al. Vaccine 2002, 20(11 12), 1609 1617) или внутрикожной инъекцией ДНК, используя технологию «генной пушки» (Johnston et al., supra).Successful delivery of nucleic acids to animal tissue can be achieved using cationic liposomes (Watanabe et al., Mol. Reprod. Dev., 38: 268 274 (1994)), by direct injection of naked DNA or RNA into the muscle tissue of the animal (Robinson et al., Vacc., 11: 957 960 (1993); Hoffman et al., Vacc. 12: 1529 1533; (1994); Xiang et al., Virol., 199: 132 140 (1994); Webster et al. , Vacc., 12: 1495 1498 (1994); Davis et al., Vacc., 12: 1503 1509 (1994); Davis et al., Hum. Molec. Gen., 2: 1847 1851 (1993); Dalemans et al. Ann NY Acad. Sci. 1995, 772, 255 256. Conry, et al. Cancer Res. 1995, 55 (7), 1397-1400), and embryos (Naito et al., Mol. Reprod. Dev., 39: 153 161 (1994); and Burdon et al., Mol. Reprod. Dev., 33: 436 442 (1992)), by intramuscular injection of self-replicating RNA vaccines (Davis et al., J Virol 199 6, 70 (6), 3781 3787; Balasuriya et al. Vaccine 2002, 20 (11 12), 1609 1617) or by intracutaneous injection of DNA using the gene gun technology (Johnston et al., Supra).

Целый ряд протоколов для определения и измерения экспрессии полипептидов по изобретению, с использованием либо поликлональных, либо моноклональных антител, специфичных к этому белку, известен из уровня техники. Примеры включают твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA), радиоиммуноанализ (RIA), и активированную флуоресценцией сортировку клеток (FACS). Иммунологический анализ на основе моноклональных антител с двумя сайтами может быть использован с моноклональными антителами, реакционно-способными в отношении двух неинтерферирующих эпитопов полипептида, но также может быть использован анализ конкурентного связывания. Эти и другие анализы описаны, среди прочего, у Hampton, R. et al. (1990; Serological Methods, a laboratory Manual, APS Press, St Paul, MN) и Maddox, D. E. et al. (1983; J. Exp. Med. 158:1211-1216).A number of protocols for determining and measuring the expression of the polypeptides of the invention using either polyclonal or monoclonal antibodies specific for this protein are known in the art. Examples include enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), radioimmunoassay (RIA), and fluorescence-activated cell sorting (FACS). An immunological analysis based on monoclonal antibodies with two sites can be used with monoclonal antibodies reactive against two non-interfering epitopes of the polypeptide, but competition binding assays can also be used. These and other assays are described, inter alia, by Hampton, R. et al. (1990; Serological Methods, a laboratory Manual, APS Press, St Paul, MN) and Maddox, D. E. et al. (1983; J. Exp. Med. 158: 1211-1216).

Целый ряд меток и способов конъюгации известен специалистам в данной области и может быть использован в различных анализах нуклеиновых кислот и аминокислот. Способы получения меченых гибридизационных или ПЦР зондов для выявления последовательностей, связанных с полинуклеотидами, включают олигомечение, ник-трансляцию, концевое мечение или ПЦР амплификацию с использованием меченого нуклеотида. Альтернативно, последовательности, кодирующие полипептиды, или любые их фрагменты или варианты, могут быть клонированы в вектор для получения мРНК зонда. Такие векторы известны в данной области, являются коммерчески доступными и могут быть использованы для синтеза РНК зондов in vitro путем добавления соответствующей РНК полимеразы, такой как T7, T3 или SP6 и меченых нуклеотидов. Эти методики можно проводить, используя целый ряд коммерчески доступных наборов Amersham Pharmacia Biotech, Promega, и US Biochemical. Подходящие репортерные молекулы или метки, которые могут быть использованы для облегчения выявления, включают радионуклиды, ферменты, флуоресцентные, хемилюминесцентные или хромогенные агенты, такие как субстраты, кофакторы, ингибиторы, магнитные частицы и подобные.A number of labels and conjugation methods are known to those skilled in the art and can be used in various nucleic acid and amino acid analyzes. Methods for producing labeled hybridization or PCR probes for detecting sequences associated with polynucleotides include oligolabeling, nick translation, end tagging, or PCR amplification using labeled nucleotide. Alternatively, sequences encoding the polypeptides, or any fragments or variants thereof, can be cloned into a vector to obtain a probe mRNA. Such vectors are known in the art, are commercially available, and can be used to synthesize RNA probes in vitro by adding the appropriate RNA polymerase, such as T7, T3 or SP6 and labeled nucleotides. These techniques can be carried out using a variety of commercially available kits from Amersham Pharmacia Biotech, Promega, and US Biochemical. Suitable reporter molecules or labels that can be used to facilitate detection include radionuclides, enzymes, fluorescent, chemiluminescent, or chromogenic agents such as substrates, cofactors, inhibitors, magnetic particles, and the like.

Векторы экспрессии или клетки-хозяева, трансформированные векторами экспрессии, могут быть реплицированы в условиях, подходящих для экспрессии и извлечения полипептида из культуры. Эта культура может содержать компоненты для in vitro или in vivo экспрессии. Компоненты in vitro экспрессии включают компоненты для лизатов ретикулоцитов кролика, лизаты E. coli, и экстракты зародышей пшеницы, например системы Expressway™ или RiPs от Invitrogen, системы GenelatorTM от iNtRON Biotechnology, EcoPro™ или системы STP3™ от Novagen, системы TNT® Quick Coupled от Promega, и системы EasyXpress от QIAGEN. Полипептиды, полученные из культуры, могут быть секретированы или содержаться внутриклеточно в зависимости от используемой последовательности и/или вектора. В конкретных аспектах, векторы экспрессии, которые кодируют фаговый полипептид, могут быть сконструированы так, чтобы они содержали сигнальные последовательности, которые непосредственно секретируют этот полипептид через прокариотическую или эукариотическую клеточную мембрану.Expression vectors or host cells transformed with expression vectors can be replicated under conditions suitable for expression and extraction of the polypeptide from the culture. This culture may contain components for in vitro or in vivo expression. Components in vitro expression include components for rabbit reticulocyte lysate, lysates of E. coli, and wheat germ extracts, e.g. Expressway ™ system or RiPs from Invitrogen, Genelator TM system from iNtRON Biotechnology, EcoPro ™ or STP3 ™ system from Novagen, TNT® Quick system Coupled by Promega, and EasyXpress by QIAGEN. Polypeptides derived from culture may be secreted or intracellularly contained depending on the sequence and / or vector used. In specific aspects, expression vectors that encode a phage polypeptide can be designed to contain signal sequences that directly secrete this polypeptide through a prokaryotic or eukaryotic cell membrane.

Другие конструкции могут включать аминокислотный домен, который будет облегчать очистку полипептида. Такие домены включают, но не только, металл хелатирующие пептиды, такие как модули гистидин-трипрофан (например, 6X-HIS (SEQ ID NO: 150)), которые позволяют проводить очистку на иммобилизованных металлах, домены белка А, которые позволяют проводить очистку на иммобилизованном иммуноглобулине, и домен, используемый в системе удлинения/аффинной очистки FLAG® (Immunex Corp., Seattle, WA). Подходящие эпитопные метки включают 3XFLAG®, HA, VSV-G, V5, HSV, GST, GFP, MBP, GAL4, и β-галактозидазу. Подходящие плазмиды включают плазмиды, содержащие биотиновую метку (например, PinPoint™ плазмиды от Promega), кальмодулин связывающий белок (например, pCAL плазмиды от Stratagene), стрептавидин связывающий белок (например, InterPlay™ плазмиды от Stratagene), метку c-myc или FLAG® (например, плазмиды иммунопреципитации от Sigma-Aldrich), или гистидиновую метку (например, QIAExpress плазмиды от QIAGEN).Other constructs may include an amino acid domain that will facilitate the purification of the polypeptide. Such domains include, but are not limited to, metal chelating peptides, such as histidine-triprofan modules (e.g. 6X-HIS (SEQ ID NO: 150)), which allow purification on immobilized metals, protein A domains, which allow purification on immobilized immunoglobulin; and the domain used in the FLAG® extension / affinity purification system (Immunex Corp., Seattle, WA). Suitable epitope labels include 3XFLAG®, HA, VSV-G, V5, HSV, GST, GFP, MBP, GAL4, and β-galactosidase. Suitable plasmids include plasmids containing a biotin tag (e.g., PinPoint ™ plasmids from Promega), calmodulin binding protein (e.g. pCAL plasmids from Stratagene), streptavidin binding protein (e.g. InterPlay ™ plasmids from Stratagene), c-myc or FLAG® tag (e.g., Sigma-Aldrich immunoprecipitation plasmids), or a histidine tag (e.g., QIAExpress plasmid from QIAGEN).

Для облегчения очистки векторы экспрессии могут содержать расщепляемую линкерную последовательность, например, специфичную в отношении фактора Xa или энтерокиназы (Invitrogen, San Diego, CA). Например, этот вектор может включать один или более линкеров между доменом очистки и полипептидом. Один такой вектор экспрессии обеспечивает экспрессию слитого белка, содержащего полипептид по настоящему изобретению, и нуклеиновую кислоту, кодирующую 6 остатков гистидина, стоящих впереди тиоредоксина или сайта расщепления энтерокиназой. Остатки гистидина облегчают очистку на IMAC (аффинная хроматография с иммобилизованным ионом металла, описанная у Porath, J. et al. (1992) Prot. Exp. Purif. 3: 263-281), тогда как сайт расщепления энтерокиназой обеспечивает средство очистки полипептида из слитого белка. Рассмотрение векторов, которые содержат слитые белки, представлено у Kroll, D. J. et al. (1993; DNA Cell Biol. 12:441-453).To facilitate purification, the expression vectors may contain a cleavable linker sequence, for example, specific for factor Xa or enterokinase (Invitrogen, San Diego, CA). For example, this vector may include one or more linkers between the purification domain and the polypeptide. One such expression vector provides expression of a fusion protein containing a polypeptide of the present invention and a nucleic acid encoding 6 histidine residues upstream of a thioredoxin or enterokinase cleavage site. Histidine residues facilitate IMAC purification (affinity chromatography with immobilized metal ion described by Porath, J. et al. (1992) Prot. Exp. Purif. 3: 263-281), while the enterokinase cleavage site provides a means for purifying the fusion polypeptide squirrel. A review of vectors that contain fusion proteins is presented by Kroll, D. J. et al. (1993; DNA Cell Biol. 12: 441-453).

Антитела по настоящему изобретению могут быть получены с использованием способов, в основном известных из уровня техники, например, для использования в очистке или диагностических способах. В частности, полипептиды или полинуклеотиды могут быть использованы для получения антител в соответствии с общеизвестными протоколами. Такие антитела могут включать, но не только, поликлональные, моноклональные, химерные и одноцепочечные антитела, Fab фрагменты и фрагменты, полученные с помощью Fab экспрессионной библиотеки. Нейтрализующие антитела (т.е., антитела, которые ингибируют функцию) являются особенно предпочтительными для использования в настоящем изобретении.Antibodies of the present invention can be obtained using methods generally known in the art, for example, for use in purification or diagnostic methods. In particular, polypeptides or polynucleotides can be used to produce antibodies in accordance with well-known protocols. Such antibodies may include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, chimeric and single chain antibodies, Fab fragments and fragments obtained using the Fab expression library. Neutralizing antibodies (i.e., antibodies that inhibit function) are particularly preferred for use in the present invention.

Для получения антител различные хозяева, в том числе козы, кролики, крысы, мыши, люди и другие, могут быть иммунизированы путем введения полипептида, полинуклеотида или любого их фрагмента, который обладает иммуногенными свойствами. В зависимости от типа хозяина могут быть использованы различные адъюванты для усиления иммунологической реакции. Такие адъюванты включают, но не только, адъювант Фрейнда, минеральные гели, такие как гидроксид алюминия, и поверхностно-активные вещества, такие как лизолецитин, полиолы плюрониловые полиолы, полианионы, пептиды, масляные эмульсии, гемоцианин лимфы улитки и динитрофенол. Среди адъювантов, используемых у людей, особенно предпочтительными являются БЦЖ (бациллы Кальмета-Герена) и Corynebacterium parvum.For the production of antibodies, various hosts, including goats, rabbits, rats, mice, humans, and others, can be immunized by administering a polypeptide, polynucleotide, or any fragment thereof that has immunogenic properties. Depending on the type of host, various adjuvants may be used to enhance the immunological response. Such adjuvants include, but are not limited to, Freund's adjuvant, mineral gels, such as aluminum hydroxide, and surfactants, such as lysolecithin, polyols, pluronyl polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, cochlear lymphocytes hemocyanin and dinitrophenol. Among the adjuvants used in humans, BCG (Calmett-Guerin bacilli) and Corynebacterium parvum are particularly preferred.

Предпочтительно, чтобы полипептиды или фрагменты, используемые для индукции антител, имели аминокислотную последовательность, содержащую по меньшей мере пять аминокислот, и более предпочтительно по меньшей мере 10 аминокислот. Также предпочтительно, чтобы они были идентичны части аминокислотной последовательности природного белка, и они могли содержать всю аминокислотную последовательность небольшой природной молекулы. Короткие отрезки аминокислот могут быть слиты с таковыми другого белка, например гемоцианином лимфы улитки, и антителом, полученным против этой химерной молекулы.Preferably, the polypeptides or fragments used for the induction of antibodies have an amino acid sequence containing at least five amino acids, and more preferably at least 10 amino acids. It is also preferred that they are identical to part of the amino acid sequence of a natural protein, and that they can contain the entire amino acid sequence of a small natural molecule. Short stretches of amino acids can be fused with those of another protein, such as snail lymph hemocyanin, and an antibody obtained against this chimeric molecule.

Моноклональные антитела могут быть получены с использованием любой методики, которая обеспечивает получение молекул антител с помощью стабильной клеточной линии в культуре. Эти методики включают, но не только, гибридомную технологию, гибридомную технологию В-клеток человека и EBV-гибридомную технологию (Kohler, G. et al. (1975) Nature 256:495-497; Kozbor, D. et al. (1985) J. Immunol. Methods 81:31-42; Cote, R. J. et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. 80:2026-2030; Cole, S. P. et al. (1984) Mol. Cell Biol. 62:109-120). Антитела также могут быть получены путем индукции in vivo продукции в популяции лимфоцитов или путем скрининга библиотек иммуноглобулинов или панелей высокоспецифичных связывающих реагентов, как описано в литературе (Orlandi, R. et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. 86:3833-3837; Winter, G. et al. (1991) Nature 349:293-299).Monoclonal antibodies can be obtained using any technique that provides for the production of antibody molecules using a stable cell line in culture. These techniques include, but are not limited to, hybridoma technology, human B cell hybridoma technology, and EBV hybridoma technology (Kohler, G. et al. (1975) Nature 256: 495-497; Kozbor, D. et al. (1985) J. Immunol. Methods 81: 31-42; Cote, RJ et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. 80: 2026-2030; Cole, SP et al. (1984) Mol. Cell Biol. 62: 109-120). Antibodies can also be obtained by inducing in vivo production in a lymphocyte population or by screening immunoglobulin libraries or panels of highly specific binding reagents, as described in the literature (Orlandi, R. et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. 86: 3833 -3837; Winter, G. et al. (1991) Nature 349: 293-299).

Кроме того, могут быть использованы методики для очистки «химерных антител», например объединение генов антител для получения молекулы с соответствующей антигенной специфичностью и биологической активностью (Morrison, S. L. et al. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81:6851-6855; Neuberger, M.S. et al. (1984) Nature 312:604-608; Takeda, S. et al. (1985) Nature 314:452-454). Альтернативно, методики, описанные для получения одноцепочечных антител, могут быть адаптированы с использованием способов, известных в данной области, для получения специфичных одноцепочечных антител. Антитела с родственной специфичностью, но другого идиотипного состава, могут быть получены путем цепьевого шаффлинга из случайных комбинаторных библиотек иммуноглобулинов (Burton D. R. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88:11120-3).In addition, techniques can be used to purify “chimeric antibodies,” for example, combining antibody genes to produce molecules with appropriate antigenic specificity and biological activity (Morrison, SL et al. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81: 6851- 6855; Neuberger, MS et al. (1984) Nature 312: 604-608; Takeda, S. et al. (1985) Nature 314: 452-454). Alternatively, the techniques described for preparing single chain antibodies can be adapted using methods known in the art to produce specific single chain antibodies. Antibodies with related specificity, but of a different idiotype composition, can be obtained by chain shuffling from random combinatorial libraries of immunoglobulins (Burton D. R. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88: 11120-3).

Специалистам в данной области, к которой относится настоящее изобретение, будут понятны термины «диатела» и «триатела». Они представляют собой молекулы, которые содержат вариабельный домен тяжелой цепи (VH), соединенный с вариабельным доменом легкой цепи (VL) коротким пептидным линкером, который является слишком коротким, чтобы была возможность образования пары между двумя доменами на одной и той же цепи. Это способствует спариванию с комплементарными доменами одной или нескольких других цепей, и стимулирует образование димерных или тримерных молекул с двумя или более функциональными антигенсвязывающими сайтами. Полученные в результате молекулы антител могут быть моноспецифичными или мультиспецифичными (например, биспецифичными в случае диател). Такие молекулы антител могут быть получены из двух или более антител с использованием методологии, стандартной в области, к которой относится настоящее изобретение; например, как описано у Todorovska et al. (Design and application of diabodies, triabodies and tetrabodies for cancer targeting. J. Immunol. Methods. 2001 Feb 1;248(1-2):47-66).Specialists in this field to which the present invention relates, the terms "diatel" and "triatel" will be understood. They are molecules that contain a heavy chain variable domain (VH) coupled to a light chain variable domain (VL) by a short peptide linker that is too short to allow pairing between two domains on the same chain. This promotes pairing with the complementary domains of one or more other chains, and stimulates the formation of dimeric or trimeric molecules with two or more functional antigen-binding sites. The resulting antibody molecules can be monospecific or multispecific (for example, bispecific in the case of diabodies). Such antibody molecules can be obtained from two or more antibodies using a methodology standard in the field to which the present invention relates; for example, as described by Todorovska et al. (Design and application of diabodies, triabodies and tetrabodies for cancer targeting. J. Immunol. Methods. 2001 Feb 1; 248 (1-2): 47-66).

Также могут быть получены фрагменты антител, которые содержат специфические сайты связывания. Например, такие фрагменты включают, но не только, F(ab')2 фрагменты, которые могут быть получены путем расщепления пепсином молекулы антитела, и Fab фрагменты, которые могут быть получены путем восстановления дисульфидных мостиков фрагментов F(ab')2. Альтернативно, экспрессионные библиотеки Fab могут быть сконструированы для возможности быстро и несложно осуществлять идентификацию моноклональных Fab фрагментов с желаемой специфичностью (Huse, W. D. et al. (1989) Science 254:1275-1281).Antibody fragments that contain specific binding sites can also be obtained. For example, such fragments include, but are not limited to, F (ab ') 2 fragments that can be obtained by pepsin cleavage of the antibody molecule, and Fab fragments that can be obtained by restoring the disulfide bridges of F (ab') 2 fragments. Alternatively, Fab expression libraries can be designed to be able to quickly and easily identify monoclonal Fab fragments with the desired specificity (Huse, WD et al. (1989) Science 254: 1275-1281).

Различные иммуноанализы могут быть использованы для скрининга для идентификации антител, обладающих специфичностью связывания. Многочисленные протоколы для конкурентного связывания или количественных радиоиммуноанализов с использованием либо поликлональных, либо моноклональных антител с установленными специфичностями хорошо известны в данной области. Такие иммуноанализы обычно включают измерение образования комплекса между полипептидом или полинуклеотидом и специфичным к нему антителом. Иммунологический анализ на основе моноклональных антител с двумя сайтами с использованием моноклональных антител, реакционно-способных в отношении двух неинтерферирующих эпитопов, является предпочтительным, но также может быть использован анализ конкурентного связывания (Maddox, supra).Various immunoassays can be used for screening to identify antibodies with binding specificity. Numerous protocols for competitive binding or quantitative radioimmunoassays using either polyclonal or monoclonal antibodies with established specificities are well known in the art. Such immunoassays typically include measuring the formation of a complex between a polypeptide or polynucleotide and an antibody specific for it. Immunological analysis based on monoclonal antibodies with two sites using monoclonal antibodies reactive against two non-interfering epitopes is preferred, but a competitive binding assay (Maddox, supra) can also be used.

Фаговые полипептиды, описанные в настоящем изобретении, обладают способностью к направленной доставке, проникновению и/или ингибированию клеток, и также подходят в качестве молекул носителей для доставки дополнительных ингибирующих молекул в микробные клетки. Химические реакции для соединения аминокислот и соединений хорошо разработаны и ряд различных типов молекул может быть соединен с полипептидами. Самые распространенные способы соединения основываются на наличии свободных амино (альфа-амино или Lys), сульфгидрильных (Cys), или карбоксильных групп (Asp, Glu, или альфа-карбоксил). Способы соединения могут быть использованы для соединения полипептида с клеточным ингибитором через карбокси- или аминоконцевой остаток. В некоторых случаях последовательность включает многочисленные остатки, которые могут взаимодействовать выбранным химизмом. Это может быть использовано для получения мультимеров, содержащих более одного клеточного ингибитора. Альтернативно, полипептид может быть укорочен или выбран таким образом, чтобы реакционно-способные остатки были расположены либо на амино, либо на карбоксильном конце последовательности.The phage polypeptides described in the present invention are capable of targeted delivery, penetration and / or inhibition of cells, and are also suitable as carrier molecules for the delivery of additional inhibitory molecules to microbial cells. The chemical reactions for combining amino acids and compounds are well developed and a number of different types of molecules can be combined with polypeptides. The most common connection methods are based on the presence of free amino (alpha-amino or Lys), sulfhydryl (Cys), or carboxyl groups (Asp, Glu, or alpha-carboxyl). Connection methods can be used to connect a polypeptide to a cellular inhibitor via a carboxy or amino terminal residue. In some cases, the sequence includes numerous residues that may interact with the selected chemistry. This can be used to obtain multimers containing more than one cellular inhibitor. Alternatively, the polypeptide may be shortened or selected so that reactive residues are located either at the amino or carboxyl end of the sequence.

Например, репортерная молекула, такая как флуоресцеин, может быть специально включена в остаток лизина (Ono et al., 1997) с использованием N-α-Fmoc--1-(4,4-диметил-2,6 диоксоциклогекс-1-илиден-3-метилбутил)-L-лизина во время полипептидного синтеза. После синтеза сложные эфиры 5- и 6-карбоксифлуоресцеинсукцинимидила могут быть соединены, после чего 4,4-диметил-2,6 диоксоциклогекс-1-илиден удаляют путем обработки гидразином. Следовательно, соединение ингибирующей молекулы с фаговым полипептидом может осуществляться путем включения остатка лизина в полипептидную последовательность, затем взаимодействием с подходящим производным клеточным ингибитором.For example, a reporter molecule, such as fluorescein, can be specifically included in the lysine residue (Ono et al., 1997) using N - α -Fmoc- -1- (4,4-dimethyl-2,6 dioxocyclohex-1- ylidene-3-methylbutyl) -L-lysine during polypeptide synthesis. After synthesis, 5- and 6-carboxyfluoresceinsuccinimidyl esters can be combined, after which 4,4-dimethyl-2,6 dioxocyclohex-1-ylidene is removed by treatment with hydrazine. Therefore, the coupling of an inhibitory molecule with a phage polypeptide can be accomplished by incorporating a lysine residue in the polypeptide sequence, then by reaction with a suitable derivative cell inhibitor.

Также может быть использован EDC (1-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида гидрохлорид) или карбодиимидный способ соединения. Карбодиимиды могут активировать карбоксильные группы боковой цепи аспарагиновой и глутаминовой кислоты, а также карбоксиконцевую группу, чтобы сделать их реакционно-способными участками для соединения с первичными аминами. Активированные полипептиды перемешивают с клеточным ингибитором для получения конечного конъюгата. Если клеточный ингибитор активирован первым, методом EDC клеточный ингибитор будет соединяться через N-концевой альфа-амин и, возможно, через амин в боковой цепи Lys, если присутствует в последовательности.An EDC (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride) or carbodiimide compound method can also be used. Carbodiimides can activate the carboxyl groups of the side chain of aspartic and glutamic acid, as well as the carboxy-terminal group, to make them reactive sites for connection with primary amines. The activated polypeptides are mixed with a cellular inhibitor to obtain the final conjugate. If the cell inhibitor is activated first, the EDC method will connect the cell inhibitor via the N-terminal alpha-amine and, possibly, through the amine in the Lys side chain, if present in the sequence.

Сложный эфир м-малеимидобензоил-N-гидроксисукцинимида (MBS) представляет собой гетеробифункциональный реагент, который может быть использован для соединения полипептидов с клеточными ингибиторами через цистеины. Соединение происходит с тиоловой группой остатков цистеина. Если выбранная последовательность не содержит Cys, обычным является расположение остатка Cys на N- или C-конце для получения высококонтролируемого соединения полипептида с клеточным ингибитором. Для целей синтеза для цистеина может быть целесообразным расположение на N-конце полипептида. MBS особенно подходит для использования в настоящем изобретении.M-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS) is a heterobifunctional reagent that can be used to couple polypeptides to cell inhibitors via cysteines. The connection occurs with the thiol group of cysteine residues. If the selected sequence does not contain Cys, it is common to place the Cys residue at the N- or C-terminus to produce a highly controlled polypeptide compound with a cell inhibitor. For synthesis purposes for cysteine, it may be appropriate to position the polypeptide at the N-terminus. MBS is particularly suitable for use in the present invention.

Глутаральдегид может быть использован в качестве бифункционального связующего реагента, который соединяет два соединения через их аминогруппы. Глутаральдегид обеспечивает спейсер высокой гибкости между полипептидом и клеточным ингибитором для подходящей презентации. Глутаральдегид является очень реакционно-способным соединением и будет взаимодействовать с Cys, Tyr, и His до ограниченной степени. Способ глутаральдегидных сшивок особенно подходит в тех случаях, когда полипептид содержит только одну свободную аминогруппу на его аминоконце. В тех случаях, когда полипептид содержит более одной свободной аминогруппы, могут быть образованы крупные мультимерные комплексы.Glutaraldehyde can be used as a bifunctional binding reagent that connects two compounds through their amino groups. Glutaraldehyde provides a highly flexible spacer between the polypeptide and the cell inhibitor for a suitable presentation. Glutaraldehyde is a very reactive compound and will interact with Cys, Tyr, and His to a limited extent. The glutaraldehyde crosslinking method is particularly suitable when the polypeptide contains only one free amino group at its amino terminus. In cases where the polypeptide contains more than one free amino group, large multimeric complexes can be formed.

В одном аспекте, полипептиды по настоящему изобретению могут быть слиты (например, путем клонирования внутри рамки) или сшиты (например, путем химического соединения) с клеточными ингибиторами, такими как антимикробные средства. Среди этих средств включены антимикробные пептиды, например бактерицидный/усиливающий проницаемость белок, катионные антимикробные белки, лизозимы, лактоферрины и кателицидины (например, из нейтрофилов; см., например, Hancock and Chapple, 1999, Antimicrob. Agents Chemother. 43:1317-1323; Ganz and Lehrer, 1997, Curr. Opin. Hematol. 4:53-58; Hancock et al., 1995, Adv. Microb. Physiol. 37:135-175). Антимикробные пептиды дополнительно включают дефенсины (например, из эпителиальных клеток или нейтрофилов) и тромбоцитарные микробиоцидные белки (см., например, Hancock and Chapple, 1999, Antimicrob. Agents Chemother.43:1317-1323). Дополнительные антимикробные пептиды включают, но не только, грамицидин S, бацитрацин, полимиксин B, тахиплезин, бактенецин (например, бактенецин крупного рогатого скота), раналексин, цекропин A, индолицидин (например, индолицидин крупного рогатого скота), и низин (например, бактериальный низин).In one aspect, the polypeptides of the present invention can be fused (for example, by cloning within the frame) or crosslinked (for example, by chemical bonding) with cellular inhibitors, such as antimicrobial agents. Among these agents are antimicrobial peptides, for example a bactericidal / penetration enhancing protein, cationic antimicrobial proteins, lysozymes, lactoferrins and cathelicidins (for example, from neutrophils; see, for example, Hancock and Chapple, 1999, Antimicrob. Agents Chemother. 43: 1317-1323. ; Ganz and Lehrer, 1997, Curr. Opin. Hematol. 4: 53-58; Hancock et al., 1995, Adv. Microb. Physiol. 37: 135-175). Antimicrobial peptides further include defensins (for example, from epithelial cells or neutrophils) and platelet microbiocidal proteins (see, for example, Hancock and Chapple, 1999, Antimicrob. Agents Chemother. 43: 1317-1323). Additional antimicrobial peptides include, but are not limited to, gramicidin S, bacitracin, polymyxin B, tachyplezin, bactenecin (e.g., cattle bactenecin), ranalexin, cecropin A, indolicidin (e.g., cattle indolicidin), and nisin (e.g., bacterial lowlands).

В качестве противомикробных средств также включены ионофоры, которые облегчают перенос иона (например, натрия) через липидный барьер, такой как клеточная мембрана. Двумя ионофорными соединениями, особенно подходящими для настоящего изобретения, являются RUMENSINTM (Eli Lilly) и Lasalocid (Hoffman LaRoche). Другие ионофоры включают, но не только, салиномицин, авопарцин, аридцин и актапланин. Другие противомикробные средства включают пенициллин, Monensin™ и азитромицин, метронидазол, стрептомицин, канамицин и пенициллин, а также, в целом, ß-лактамы, аминогликозиды, макролиды, хлорамфеникол, новобиоцин, рифампин и флуорохинолоны (смотри, например, Horn et al., 2003, Applied Environ. Microbiol. 69:74-83; Eckburg et al., 2003, Infection Immunity 71:591-596; Gijzen et al., 1991, Applied Environ. Microbiol. 57:1630-1634; Bonelo et al., 1984, FEMS Microbiol. Lett. 21:341-345; Huser et al., 1982, Arch. Microbiol. 132:1-9; Hilpert et al., 1981, Zentbl. Bakteriol. Mikrobiol. Hyg. 1 Abt Orig. C 2:21-31).Ionophores are also included as antimicrobials, which facilitate the transfer of an ion (e.g., sodium) through a lipid barrier, such as a cell membrane. Two ionophore compounds particularly suitable for the present invention are RUMENSIN (Eli Lilly) and Lasalocid (Hoffman LaRoche). Other ionophores include, but are not limited to, salinomycin, avoparcin, aridcin, and actaplanin. Other antimicrobial agents include penicillin, Monensin ™ and azithromycin, metronidazole, streptomycin, kanamycin and penicillin, as well as, in general, ß-lactams, aminoglycosides, macrolides, chloramphenicol, novobiocin, rifampin and fluoroquinolones (see e.g. 2003, Applied Environ. Microbiol. 69: 74-83; Eckburg et al., 2003, Infection Immunity 71: 591-596; Gijzen et al., 1991, Applied Environ. Microbiol. 57: 1630-1634; Bonelo et al. 1984, FEMS Microbiol. Lett. 21: 341-345; Huser et al., 1982, Arch. Microbiol. 132: 1-9; Hilpert et al., 1981, Zentbl. Bakteriol. Mikrobiol. Hyg. 1 Abt Orig . C 2: 21-31).

Особенно эффективными ингибиторами являются соединения, которые блокируют или препятствуют образованию метана, в том числе бромэтансульфоновая кислота, например 2-бромэтансульфоновая кислота (BES) или их соли, например натриевая соль. Молибдат натрия (Mo) является ингибитором восстановления сульфата, и может быть использован с бромэтансульфоновой кислотой. Другие соединения против метанообразования включают, но не только, нитрат, формиат, метилфторид, хлороформ, хлоралгидрат, сульфат натрия, этилен и ненасыщенные углеводороды, ацетилен, жирные кислоты, такие как линолевая и цис-олеиновая кислота, насыщенные жирные кислоты, такие как бегеновая и стеариновая кислота, а также лумазин (например, 2,4-птеридиндион). Дополнительные соединения включают 3-бромпропансульфонат (BPS), пропионовую кислоту и этил 2-бутиноат.Particularly effective inhibitors are compounds that block or inhibit the formation of methane, including bromoethanesulfonic acid, for example 2-bromoethanesulfonic acid (BES), or their salts, for example sodium salt. Sodium molybdate (Mo) is an inhibitor of sulfate reduction, and can be used with bromoethanesulfonic acid. Other anti-methane compounds include, but are not limited to, nitrate, formate, methyl fluoride, chloroform, chloral hydrate, sodium sulfate, ethylene and unsaturated hydrocarbons, acetylene, fatty acids such as linoleic and cis-oleic acid, saturated fatty acids such as behenic and stearic acid, as well as lumazine (for example, 2,4-pteridinedione). Additional compounds include 3-bromopropanesulfonate (BPS), propionic acid, and ethyl 2-butinoate.

Дополнительно включенными в качестве противомикробных агентов являются литические ферменты, в том числе фаговый лизозим, эндолизин, лизоцим, лизин, фаговый лизин, мурализин, мурамидаза, и виролизин. Подходящие ферменты демонстрируют способность к гидролизу специфических связей в клеточной стенке бактерий. Конкретные литические ферменты включают, но не только, глюкозаминидазы, которые гидролизуют гликозидные связи между аминосахарами (например, N-ацетилмураминовой кислотой и N-ацетилглюкозамином) пептидогликана, амидазы, которые расщепляют N-ацетилмурамоил-L-аланинамидную связь между гликановой цепью и поперечно-сшивающим пептидом, и эндопептидазы, которые гидролизуют межпептидную связь (например, цистеиновые эндопептидазы), и эндоизопептидазы, которые воздействуют на псевдомуреин метанопродуцентов семейства Methanobacteriacaea.Additionally included as antimicrobial agents are lytic enzymes, including phage lysozyme, endolysin, lysozyme, lysine, phage lysine, muralizin, muramidase, and virolisin. Suitable enzymes demonstrate the ability to hydrolyze specific bonds in the bacterial cell wall. Specific lytic enzymes include, but are not limited to, glucosaminidases, which hydrolyze glycosidic bonds between amino sugars (e.g., N-acetylmuramic acid and N-acetylglucosamine) of peptidoglycan, amidases that cleave the N-acetylmuramoyl-L-alaninamide cross-linking glycane chain a peptide, and endopeptidases that hydrolyze the interpeptide bond (for example, cysteine endopeptidases), and endo isopeptidases that act on the pseudo-murein of methanogen producers of the Methanobacteriacaea family.

Полипептиды, кодируемые ORF 2058 или ORF 2055, подробно описанные в настоящей заявки и ниже, применимы в качестве литических ферментов, специфичных в отношении метанопродуцентов в рубце. Природные ферменты могут быть получены из свежих φmru-лизированных клеток M. ruminantium. Альтернативно, ORF 2058 или ORF 2055 могут быть клонированы в вектор экспрессии в гетероличном хозяине, таком как Escherichia coli. Это осуществлялось ранее с PeiP и PeiW, и было показано, что рекомбинантные белки являются активными в отношении клеточных стенок Methanothermobacter в редуцирующих условиях (Luo et al., 2002). ORF 2058 или ORF 2055 литические ферменты или любые другие литические ферменты могут быть использованы в композициях, например, в качестве кормовой добавки для жвачных животных, или могут быть включены в капсулу медленного высвобождения или болюсное устройство для доставки на протяжении длительного периода времени в рубце. Литические ферменты могут быть использованы либо в сочетании, либо последовательно с другим(и) ингибитором(ами) образования метана во избежание адаптации метанопродуцентов хозяина и резистентности к ферментам. Случайные и/или направленные мутации в ферментах также могут быть использованы во избежание адаптациии. Литические/лизогенные компоненты переключения (например, ORF 1981 и ORF 1983-ORF 1986) могут быть использованы аналогичным образом, что и литические ферменты.The polypeptides encoded by ORF 2058 or ORF 2055, described in detail herein and below, are useful as lytic enzymes specific for rumen methane producers. Natural enzymes can be obtained from fresh φmru-lysed M. ruminantium cells. Alternatively, ORF 2058 or ORF 2055 can be cloned into an expression vector in a heterologous host, such as Escherichia coli . This was done previously with PeiP and PeiW, and it was shown that the recombinant proteins are active against the cell walls Methanothermobacter under reducing conditions (Luo et al., 2002). ORF 2058 or ORF 2055 lytic enzymes or any other lytic enzymes can be used in compositions, for example, as a feed additive for ruminants, or can be included in a slow release capsule or bolus device for delivery over an extended period of time in the rumen. Lithium enzymes can be used either in combination or sequentially with other methane production inhibitor (s) to avoid adaptation of the host methane producers and resistance to the enzymes. Random and / or directed mutations in enzymes can also be used to avoid adaptation. The lytic / lysogenic switching components (e.g. ORF 1981 and ORF 1983-ORF 1986) can be used in the same way as lytic enzymes.

Дополнительно, ПНК включены в качестве противомикробных средств. ПНК представляют собой гибридные пептид-нуклеиновые кислоты, в которых фосфатный скелет был заменен ахиральным и нейтральным скелетом, образованным из N-(2-аминоэтил)-глициновых единиц (смотри, например, Eurekah Bioscience Collection. PNA and Oligonucleotide Inhibitors of Human Telomerase. G. Gavory and S. Balasubramanian, Landes Bioscience, 2003). Основания A, G, T, C присоединяются к аминоазоту скелета через метиленкарбонильные связи (P.E. Nielsen et al., Science 1991. 254: 1497-1500; M. Egholm et al., Nature 1993. 365: 566-568). ПНК связывают комплементарные последовательности с высокой специфичностью и более высокой аффинностью относительно аналогичных ДНК или РНК (M. Egholm et al., supra). Гибриды ПНК/ДНК или ПНК/РНК также демонстрируют более высокую термическую стабильность по сравнению с соответствующими дуплексами ДНК/ДНК или ДНК/РНК (M. Egholm et al., supra). ПНК также обладают высокой химической и биологической стабильностью вследствие неприродного амидного скелета, который не распознается нуклеазами или протеазами (V. Demidov et al., Biochem Pharmacol 1994. 48: 1310-1313). Обычно ПНК представляют собой по меньшей мере 5 оснований в длину, и включают концевой лизин. ПНК могут быть пэгилированы для дополнительного увеличения продолжительности их жизни (Nielsen, P. E. et al. (1993) Anticancer Drug Des. 8:53-63).Additionally, PNA are included as antimicrobial agents. PNAs are hybrid peptide nucleic acids in which the phosphate backbone has been replaced by an achiral and neutral backbone formed from N- (2-aminoethyl) glycine units (see, for example, Eurekah Bioscience Collection. PNA and Oligonucleotide Inhibitors of Human Telomerase. G Gavory and S. Balasubramanian, Landes Bioscience, 2003). Bases A, G, T, C are attached to the amino nitrogen of the skeleton via methylene carbonyl bonds (P.E. Nielsen et al., Science 1991. 254: 1497-1500; M. Egholm et al., Nature 1993. 365: 566-568). PNAs bind complementary sequences with high specificity and higher affinity for similar DNA or RNA (M. Egholm et al., Supra). PNA / DNA or PNA / RNA hybrids also exhibit higher thermal stability than the corresponding DNA / DNA or DNA / RNA duplexes (M. Egholm et al., Supra). PNA also have high chemical and biological stability due to the unnatural amide skeleton, which is not recognized by nucleases or proteases (V. Demidov et al., Biochem Pharmacol 1994. 48: 1310-1313). Typically, PNAs are at least 5 bases in length, and include terminal lysine. PNAs can be pegylated to further increase their lifespan (Nielsen, P. E. et al. (1993) Anticancer Drug Des. 8: 53-63).

В одном конкретном аспекте, полипептиды по изобретению могут быть слиты (например, клонированием внутри рамки) или сшиты (например, путем химического соединения) с клеточными ингибиторами, такими как антитела или их фрагменты. Антитела или фрагменты антител могут быть направлены на микробные клетки или конкретно клетки метанопродуцентов, или один или несколько компонентов клетки. Например, белки клеточной поверхности, например внеклеточные рецепторы, могут быть мишенью. Включены молекулы иммуноглобулинов и иммунологически активные части молекул иммуноглобулинов (Ig), т.е. молекул, которые содержат антигенсвязывающий сайт, который специфически связывается (иммунологически взаимодействует) с антигеном.In one particular aspect, the polypeptides of the invention can be fused (e.g., by cloning within the frame) or crosslinked (e.g., by chemical coupling) with cellular inhibitors, such as antibodies or fragments thereof. Antibodies or antibody fragments can be directed to microbial cells, or specifically methanogen producing cells, or one or more cell components. For example, cell surface proteins, such as extracellular receptors, may be targeted. Included are immunoglobulin molecules and immunologically active parts of immunoglobulin (Ig) molecules, i.e. molecules that contain an antigen-binding site that specifically binds (immunologically interacts) with the antigen.

Полипептиды по изобретению находят практическое применение в направленной доставке в микробную клетку, в частности клетку метанопродуцента. В некоторых аспектах, полипептиды могут быть использованы для соединения или связывания с клеточной стенкой или мембраной, проникновения в клетку и/или ингибирования роста или репликации клетки. Как таковые полипептиды могут быть использованы для транзиторного или длительного присоединения к клетке, или для пенетрации клеточной стенки или мембраны и/или накопления во внеклеточном окружении. Понятно, что фаговые полипептиды, а также соответствующие полинуклеотиды, векторы экспрессии, клетки-хозяева и антитела по изобретению могут быть использованы для направления на различные микроорганизмы, например Methanobrevibacter ruminantium, который является основным метанопродуцентом у жвачных животных, и Methanobrevibacter smithii, который является основным метанопродуцентом у людей. Для осуществления направленного действия микробную клетку можно привести в контакт с фаговым полипептидом, выделенным из одного или нескольких природных источников, или полученным с помощью векторов экспрессии и/или клеток-хозяев, или синтетической или полусинтетической химии, как подробно описано в настоящей заявке. Для усиления проникновения полипептид может быть слит или сшит с одной или несколькими сигнальными последовательностями (предсказанная консенсусная последовательность: [ML]KKKK[K]{0,1}X{0,9}[IL][IFL][IL][IL][IS][LIA]X{0,4}[LIVF][LIAV][LI][ILV][LAIV][ILFV][LIVF][SAL][ILV][GSA][AS][VAI][SA]A (SEQ ID NO: 151), смотри ФИГ. 6. Смотри также Pérez-Bercoff, Å., Koch, J. and Bürglin, T.R. (2006) LogoBar: bar graph visualization of protein logos with gaps. Bioinformatics 22, 112-114. В конкретных аспектах, полипептид доставляется индивидам в виде композиции, подробно описанной в настоящей заявке, например, посредством использования устройства для медленного высвобождения у жвачных животных.The polypeptides of the invention find practical use in targeted delivery to a microbial cell, in particular a methanogen producer cell. In some aspects, the polypeptides can be used to connect or bind to a cell wall or membrane, penetrate the cell and / or inhibit cell growth or replication. As such, the polypeptides can be used for transient or prolonged attachment to the cell, or for penetration of the cell wall or membrane and / or accumulation in the extracellular environment. It is understood that phage polypeptides, as well as corresponding polynucleotides, expression vectors, host cells, and antibodies of the invention can be used to target various microorganisms, for example Methanobrevibacter ruminantium , which is the main methane producer in ruminants, and Methanobrevibacter smithii , which is the main methane producer in people. For targeted action, the microbial cell can be brought into contact with a phage polypeptide isolated from one or more natural sources, or obtained using expression vectors and / or host cells, or synthetic or semi-synthetic chemistry, as described in detail in this application. To enhance penetration, the polypeptide may be fused or linked to one or more signal sequences (predicted consensus sequence: [ML] KKKK [K] {0,1} X {0.9} [IL] [IFL] [IL] [IL] [IS] [LIA] X {0.4} [LIVF] [LIAV] [LI] [ILV] [LAIV] [ILFV] [LIVF] [SAL] [ILV] [GSA] [AS] [VAI] [SA ] A (SEQ ID NO: 151), see FIGURE 6. See also Pérez-Bercoff, Å., Koch, J. and Bürglin, TR (2006) LogoBar: bar graph visualization of protein logos with gaps. Bioinformatics 22, 112 -114. In specific aspects, the polypeptide is delivered to individuals in the form of the composition described in detail in this application, for example, by using a device for slow release ruminant animals.

В некоторых вариантах осуществления, полипептид слит или сшит с клеточным ингибитором, например, соединением против образования метана (например, бромэтансульфоновой кислотой), антителом или фрагментом антитела, литическим ферментом, пептид-нуклеиновой кислотой, антимикробным пептидом, или другим антибиотиком. Этот полипептид-ингибитор доставляется индивиду в виде композиции для ингибирования роста и/или репликации микробных клеток, в частности клеток метанопродуцентов. Эта композиция содержит, например: a) выделенный фаг, фаговую частицу, фаговый геном или их изменение, фрагмент, вариант или производное; b) выделенный фаговый полипептид, или его изменение, фрагмент, вариант или производное; с) выделенный полинуклеотид, или его изменение, фрагмент, вариант или производное; d) вектор экспрессии, содержащий этот полинуклеотид; или e) клетку-хозяина, содержащую этот вектор экспрессии. Композиции по изобретению могут быть особым образом упакованы как часть наборов для направленной доставки, проникновения и/или ингибирования микробных клеток, в особенности клеток метанопродуцентов, в соответствии с описанными способами. Эти наборы содержат по меньшей мере одну композицию, представленную в настоящем описании и инструкции по применению для направленной доставки или проникновения в клетки или ингибирования клеточного роста или репликации метанопродуцентов или других микроорганизмов.In some embodiments, the polypeptide is fused or crosslinked with a cellular inhibitor, for example, an anti-methane compound (e.g., bromoethanesulfonic acid), an antibody or antibody fragment, a lytic enzyme, a peptide nucleic acid, an antimicrobial peptide, or other antibiotic. This inhibitor polypeptide is delivered to the individual in the form of a composition for inhibiting the growth and / or replication of microbial cells, in particular methane producing cells. This composition contains, for example: a) an isolated phage, phage particle, phage genome or a change thereof, fragment, variant or derivative; b) an isolated phage polypeptide, or a change, fragment, variant or derivative thereof; c) an isolated polynucleotide, or a change, fragment, variant or derivative thereof; d) an expression vector containing this polynucleotide; or e) a host cell containing this expression vector. The compositions of the invention may be specially packaged as part of kits for the targeted delivery, penetration and / or inhibition of microbial cells, especially methanogen producing cells, in accordance with the described methods. These kits contain at least one composition provided herein and instructions for use for targeted delivery or penetration into cells or inhibition of cell growth or replication of methane producers or other microorganisms.

В качестве дополнительного варианта осуществления изобретение относится к фармацевтической композиции в сочетании с фармацевтически приемлемым носителем для использования с любым из способов, описанных выше. Такие фармацевтические композиции могут содержать фаговый полипептид в сочетании с клеточным ингибитором. Альтернативно, фармацевтические композиции могут содержать вектор экспрессии или клетку-хозяина, подробно описанные в настоящей заявке. Композиции могут быть введены отдельно или в сочетании по меньшей мере с одним другим средством, таким как стабилизирующее соединение, которое может быть введено в любом стерильном, биосовместимом фармацевтическом носителе, в том числе, но не только, физиологическом растворе, забуференном физиологическом растворе, декстрозе или воде. Композиции можно вводить индивиду отдельно или в сочетании с другими средствами, лекарствами (например, противомикробными средствами), или гормонами.As an additional embodiment, the invention relates to a pharmaceutical composition in combination with a pharmaceutically acceptable carrier for use with any of the methods described above. Such pharmaceutical compositions may contain a phage polypeptide in combination with a cellular inhibitor. Alternatively, the pharmaceutical compositions may contain an expression vector or a host cell, described in detail in this application. The compositions may be administered alone or in combination with at least one other agent, such as a stabilizing compound, which may be administered in any sterile, biocompatible pharmaceutical carrier, including, but not limited to, physiological saline, buffered saline, dextrose, or water. Compositions can be administered to an individual alone or in combination with other agents, drugs (eg, antimicrobials), or hormones.

Помимо активных ингредиентов эти фармацевтические композиции могут содержать подходящие фармацевтически приемлемые носители, содержащие эксципиенты и вспомогательные вещества, которые облегчают обработку активных соединений в препараты, которые могут быть использованы фармацевтически. Дополнительные подробности по технологии получения и введения можно найти в последней редакции Remington's Pharmaceutical Sciences (Maack Publishing Co., Easton, PA). Фармацевтические композиции, используемые в настоящем изобретении, могут быть введены любыми путями, включая, но не только, пероральный, внутривенный, внутримышечный, внутриартериальный, интрамедуллярный, интратекальный, внутрижелудочковый, чрескожный, подкожный, внутрибрюшинный, интраназальный, энтеральный, местный, подъязычный или ректальный способ.In addition to the active ingredients, these pharmaceutical compositions may contain suitable pharmaceutically acceptable carriers containing excipients and excipients that facilitate the processing of the active compounds into preparations that can be used pharmaceutically. Further details on the production and administration technology can be found in the latest edition of Remington's Pharmaceutical Sciences (Maack Publishing Co., Easton, PA). The pharmaceutical compositions used in the present invention can be administered by any means, including, but not limited to, oral, intravenous, intramuscular, intra-arterial, intramedullary, intrathecal, intraventricular, percutaneous, subcutaneous, intraperitoneal, intranasal, enteric, local, sublingual or .

Фармацевтические композиции для перорального введения могут быть получены с использованием фармацевтически приемлемых носителей, хорошо известных из уровня техники, в дозах, подходящих для перорального введения. Такие носители позволяют получать фармацевтические композиции в виде таблеток, пилюль, драже, капсул, жидкостей, гелей, сиропов, суспензий и подобного для приема внутрь. Фармацевтические препараты для перорального применения могут быть получены путем объединения активных соединений с твердым эксципиентом, необязательно измельчения полученной в результате смеси, и обработки смеси гранул, с последующим добавлением подходящих вспомогательных веществ, при желании, для получения таблеток или ядер драже. Подходящими эксципиентами являются углеводные или белковые наполнители, такие как сахара, в том числе лактоза, сахароза, маннитол или сорбитол; крахмал из кукурузы, пшеницы, риса, картофеля, или других растений; целлюлоза, например метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза или карбоксиметилцеллюлоза натрия; камеди, в том числе аравийская и трагакантовая; и белки, такие как желатин и коллаген. При желании могут быть добавлены дезинтегранты или солюбилизаторы, такие как поперечносшитый поливинилпирролидон, агар, альгиновая кислота, или ее соль, такая как альгинат натрия.Pharmaceutical compositions for oral administration can be prepared using pharmaceutically acceptable carriers well known in the art at dosages suitable for oral administration. Such carriers provide pharmaceutical compositions in the form of tablets, pills, dragees, capsules, liquids, gels, syrups, suspensions, and the like for oral administration. Pharmaceutical preparations for oral administration can be obtained by combining the active compounds with a solid excipient, optionally grinding the resulting mixture, and processing the mixture of granules, followed by the addition of suitable excipients, if desired, to obtain tablets or dragee cores. Suitable excipients are carbohydrate or protein excipients, such as sugars, including lactose, sucrose, mannitol or sorbitol; starch from corn, wheat, rice, potatoes, or other plants; cellulose, for example methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose or sodium carboxymethyl cellulose; gums, including Arabian and tragacanth; and proteins such as gelatin and collagen. If desired, disintegrants or solubilizers, such as crosslinked polyvinylpyrrolidone, agar, alginic acid, or a salt thereof, such as sodium alginate can be added.

Фармацевтические препараты, которые могут быть использованы перорально, включают капсулы, удобные для глотания, изготовленные из желатина, а также мягкие, запечатанные капсулы, изготовленные из желатина, и покрытие, такое как глицерин или сорбит. Удобные для глотания капсулы могут содержать активные ингредиенты, смешанные с наполнителем или связующими, такими как лактоза или крахмалы, смазывающие вещества, такие как тальк или стеарат магния, и, необязательно, стабилизаторы. В мягких капсулах активные соединения могут быть растворены или суспендированы в подходящих жидкостях, таких как жирные масла, жидкость или жидкий полиэтиленгликоль со стабилизаторами или без них. Ядра драже могут быть использованы в сочетании с подходящими покрытиями, такими как концентрированные растворы сахаров, которые также могут содержать аравийскую камедь, тальк, поливинилпирролидон, карбопол гель, полиэтиленгликоль и/или диоксид титана, растворы глазури и подходящие органические растворители или смеси растворителей. Красители или пигменты могут быть добавлены к покрытиям таблеток или драже для идентификации продукта или для характеристики количества активного вещества, т.е. дозы.Pharmaceutical formulations that can be used orally include easy-to-swallow capsules made from gelatin, as well as soft, sealed capsules made from gelatin, and a coating such as glycerol or sorbitol. Easy-to-swallow capsules may contain active ingredients mixed with a filler or binders, such as lactose or starches, lubricants, such as talc or magnesium stearate, and, optionally, stabilizers. In soft capsules, the active compounds may be dissolved or suspended in suitable liquids, such as fatty oils, liquid or liquid polyethylene glycol with or without stabilizers. Dragee cores may be used in combination with suitable coatings, such as concentrated sugar solutions, which may also contain gum arabic, talc, polyvinylpyrrolidone, carbopol gel, polyethylene glycol and / or titanium dioxide, glaze solutions and suitable organic solvents or solvent mixtures. Dyes or pigments may be added to the tablets or dragee coatings to identify the product or to characterize the amount of active substance, i.e. doses.

Фармацевтические композиции, подходящие для парентерального введения, могут быть получены в водных растворах, предпочтительно в физиологически совместимых буферах, таких как раствор Хэнкса, раствор Рингера, или физиологически забуференный солевой раствор. Водные инъекционные суспензии могут содержать вещества, которые повышают вязкость суспензии, такие как карбоксиметилцеллюлоза натрия, сорбит или декстран. Дополнительно, суспензии активных соединений могут быть получены в виде соответствующих масляных инъекционных суспензий. Подходящие липофильные растворители или носители включают жирные масла, такие как кунжутное масло, или сложные эфиры синтетических жирных кислот, такие как этилолеат или триглицериды, или липосомы. Нелипидные поликатионные аминополимеры также могут быть использованы для доставки. Необязательно суспензия также может содержать подходящие стабилизаторы или средства, которые повышают растворимость соединений для возможности получать растворы высокой концентрации. Для местного или назального введения в композиции используют пенетранты, соответствующие конкретному барьеру, подлежащему пенетрации. Такие пенетранты в основном известны из уровня техники.Pharmaceutical compositions suitable for parenteral administration can be prepared in aqueous solutions, preferably in physiologically compatible buffers, such as Hanks's solution, Ringer's solution, or physiologically buffered saline. Aqueous injection suspensions may contain substances that increase the viscosity of the suspension, such as sodium carboxymethyl cellulose, sorbitol or dextran. Additionally, suspensions of the active compounds may be prepared as appropriate oily injection suspensions. Suitable lipophilic solvents or carriers include fatty oils, such as sesame oil, or synthetic fatty acid esters, such as ethyl oleate or triglycerides, or liposomes. Non-lipid polycationic amino polymers can also be used for delivery. Optionally, the suspension may also contain suitable stabilizers or agents that increase the solubility of the compounds to enable the preparation of high concentration solutions. For topical or nasal administration, penetrants corresponding to the particular barrier to be penetrated are used in the compositions. Such penetrants are generally known in the art.

Фармацевтические композиции по настоящему изобретению могут быть получены способом, известным в данной области, например путем обычного перемешивания, растворения, грануляции, изготовления драже, отмучивания, эмульгирования, инкапсулирования, включения, или процессами лиофилизации. Фармацевтическая композиция может быть представлена в виде соли и может быть образована со многими кислотами, в том числе, но не только, соляной, серной, уксусной, молочной, винной, яблочной, янтарной и т.д. Соли имеют тенденцию быть более растворимыми в водных или других протонных растворителях, чем соответствующие формы свободных оснований. В других случаях предпочтительным препаратом может быть лиофилизированный порошок, который может содержать любое или все из следующего: 1-50 мМ гистидина, 0,1%-2% сахарозы и 2-7% маннитола, при pH в интервале от 4,5 до 5,5, объединенный с буфером до использования. После получения фармацевтических композиций они могут быть помещены в соответствующий контейнер и снабжены этикеткой для лечения указанного состояния. Для применения композиции по изобретению такая этикетка содержала бы количество, частоту и способ введения.The pharmaceutical compositions of the present invention can be obtained by a method known in the art, for example by conventional mixing, dissolving, granulating, making dragees, eluting, emulsifying, encapsulating, incorporating, or lyophilizing processes. The pharmaceutical composition can be presented in the form of salt and can be formed with many acids, including, but not limited to, hydrochloric, sulfuric, acetic, dairy, tartaric, malic, succinic, etc. Salts tend to be more soluble in aqueous or other protic solvents than the corresponding free base forms. In other cases, the preferred preparation may be lyophilized powder, which may contain any or all of the following: 1-50 mM histidine, 0.1% -2% sucrose and 2-7% mannitol, at a pH in the range from 4.5 to 5 5 combined with buffer prior to use. After receiving the pharmaceutical compositions, they can be placed in an appropriate container and labeled for the treatment of this condition. For use of the composition of the invention, such a label would contain an amount, frequency and route of administration.

Фармацевтические композиции, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают композиции, в которых активные ингредиенты содержатся в эффективном количестве для достижения заданной цели. Для любого соединения терапевтически эффективную дозу можно определить сначала либо в клеточных исследованиях, например в микробных клетках, или, в частности, в клетках метанопродуцентов, или на животных моделях, обычно мышах, кроликах, собаках или свиньях, или у жвачных видов животных, таких как овцы, крупный рогатый скот, олени и козы. Животная модель также может быть использована для определения подходящего диапазона концентраций и пути введения. Такая информация затем может быть использована для определения подходящих доз и путей введения индивиду. Нормальные количества дозы могут варьировать от 0,1 до 100000 микрограммов, вплоть до суммарной дозы около 1 г, или более, в зависимости от пути введения. Руководство, касающееся конкретных доз и способов доставки, представлено в литературе и в основном доступно для специалистов, практикующих в данной области. Специалисты в данной области будут использовать другие составы для полинуклеотидов, чем для полипептидов. Аналогично, доставка полинуклеотидов или полипептидов будет индивиду для конкретных клеток, условий, локализаций и т.д.Pharmaceutical compositions suitable for use in the present invention include compositions in which the active ingredients are contained in an effective amount to achieve the intended purpose. For any compound, a therapeutically effective dose can be determined first either in cell studies, for example in microbial cells, or in particular in methane producer cells, or in animal models, usually mice, rabbits, dogs or pigs, or in ruminant animals such as sheep, cattle, deer and goats. An animal model can also be used to determine the appropriate concentration range and route of administration. Such information can then be used to determine appropriate doses and routes of administration to the individual. Normal dose amounts can vary from 0.1 to 100,000 micrograms, up to a total dose of about 1 g or more, depending on the route of administration. Guidance on specific dosages and delivery methods is provided in the literature and is generally available to practitioners in the art. Specialists in this field will use other compositions for polynucleotides than for polypeptides. Similarly, the delivery of polynucleotides or polypeptides will be individual for specific cells, conditions, locations, etc.

Известны лекарственные средства на основе фагов, и способы получения таких композиций опубликованы в уровне техники. Фаговые лекарственные средства были описаны, например, для направленной доставки к Staphylococcus (например, S. aureus), Pseudomonas (например, P. aeruginosa), Escherichia (например, E. coli), Klebsiella (например, K. ozaenae, K. rhinoscleromatis scleromatis и K. pneumonia), Proteus, Salmonella, Shigella (смотри, например, Carlton, R.M. (1999). Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 47: 267-274; Liu, J. et al. (2004). Nat. Biotechnol. 22, 185-191; Projan, S. (2004). Nat. Biotechnol. 22, 167-168; Sulakvelidze, A., Alavidze, Z. and Morris, J. G. (2001). Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 45 (3): 649-659; Weber-Dabrowska, Mulczyk, M. and Gorski, A. (2000). Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 48: 547-551). Фаговые лекарственные средства обладают присущими им преимуществами по сравнению с традиционными противомикробными средствами в том, что фаг является высокоспецифичным и не поражает нормальную микрофлору организма человека; фаг не инфицирует эукариотические клетки, и не имеет известных серьезных побочных эффектов; фаг может локализоваться в месте инфекции; и фаг может реплицироваться экспоненциально, поэтому требуется только небольшая доза лекарственных средств, и в основном низкая стоимость (смотри, например, Sulakvelidze et al., supra). Для текущего обзора смотри Fischetti VA, Nelson D, Schuch R. Reinventing phage therapy: are the parts greater than the sum? Nat Biotechnol. 2006 Dec;24(12):1508-11.Phage-based drugs are known, and methods for preparing such compositions are published in the art. Phage drugs have been described, for example, for targeted delivery to Staphylococcus (e.g. S. aureus ), Pseudomonas (e.g. P. aeruginosa ), Escherichia (e.g. E. coli ), Klebsiella (e.g. K. ozaenae , K. rhinoscleromatis scleromatis and K. pneumonia ), Proteus , Salmonella , Shigella (see, for example, Carlton, RM (1999). Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 47: 267-274; Liu, J. et al. (2004). Nat. Biotechnol 22, 185-191; Projan, S. (2004). Nat. Biotechnol. 22, 167-168; Sulakvelidze, A., Alavidze, Z. and Morris, JG (2001). Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 45 (3 ): 649-659; Weber-Dabrowska, Mulczyk, M. and Gorski, A. (2000). Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 48: 547-551). Phage drugs have their inherent advantages over traditional antimicrobials in that the phage is highly specific and does not affect the normal microflora of the human body; the phage does not infect eukaryotic cells, and has no known serious side effects; the phage can be localized at the site of infection; and the phage can replicate exponentially, therefore only a small dose of drugs is required, and generally low cost (see, for example, Sulakvelidze et al., supra). For a current review, see Fischetti VA, Nelson D, Schuch R. Reinventing phage therapy: are the parts greater than the sum? Nat Biotechnol. 2006 Dec; 24 (12): 1508-11.

Лекарственные средства на основе пептидов и полипептидов были описаны, например, для денилейкина, дифитокса, октеотида, вапреотида, ланреотида, пептидов серий RC-3940, декапептила, лупрона, золадекса, цетрореликса (см., например, Lu et al., 2006, AAPS J 8:E466-472), гемоцидинов, стафопенов (смотри, например, Dubin et al., 2005, Acta Biochemica Polonica, 52:633-638), а также индолицидина, дефенсинов, лантибиотиков, микроцидина B17, гистатинов и маганина (смотри, например, Yeaman and Yount, 2003, Pharmacol Rev 55:27-55). Общее руководство по пептидным и полипептидным лекарственным средствам также можно найти у Degim et al., 2007, Curr Pharm Des 13:99-117 и Shai et al., 2006, Curr Prot Pept Sci, 7:479-486. Одобренные в последнее время лекарственные средства на основе пептидов включают Hematide™ (синтетическое средство на пептидной основе, стимулирующее эритропоэз, Affymax, Inc.), эксенатид (синтетический экзендин-4, Amylin/Eli Lilly), натрекор (незиритид, натриуретический пептид, Scios), пленаксис (абареликс, Praecis Pharmaceuticals), и SecreFlo (секретин, Repligen).Peptide and polypeptide-based drugs have been described, for example, for denileukin, diphitox, octeotide, vapreotide, lanreotide, peptides of the RC-3940 series, decapeptyl, lupron, zoladex, cetrorelix (see, for example, Lu et al., 2006, AAPS J 8: E466-472), hemocidins, staphopenes (see, e.g., Dubin et al., 2005, Acta Biochemica Polonica, 52: 633-638), as well as indolicidin, defensins, lantibiotics, B17 microcidin, histatin and maganine (see e.g., Yeaman and Yount, 2003, Pharmacol Rev 55: 27-55). General guidance on peptide and polypeptide drugs can also be found in Degim et al., 2007, Curr Pharm Des 13: 99-117 and Shai et al., 2006, Curr Prot Pept Sci, 7: 479-486. Recently approved peptide-based drugs include Hematide ™ (a peptide-based synthetic drug, stimulating erythropoiesis, Affymax, Inc.), exenatide (synthetic exendin-4, Amylin / Eli Lilly), natrekor (neziritide, natriuretic peptide, Scios) , plenaxis (Abarelix, Praecis Pharmaceuticals), and SecreFlo (secretin, Repligen).

Точная доза будет определяться практикующим специалистом с учетом факторов, связанных с индивидом, для которого требуется лечение. Дозу и введение устанавливают для обеспечения достаточных уровней активного агента или для поддержания желаемого эффекта. Факторы, которые могут быть приняты во внимание, включают тяжесть патологического состояния, общее состояние здоровья индивида, возраст, массу тела и пол индивида, рацион питания, время и частоту введения, сочетание(я) лекарственных средств, реакции чувствительности и толерантности/ответа на лечение. Фармацевтические композиции длительного действия можно вводить каждые 3 - 4 дня, каждую неделю или однократно каждые две недели в зависимости от периода полужизни и скорости выведения конкретной композиции.The exact dose will be determined by the practitioner taking into account factors associated with the individual for whom treatment is required. Dose and administration are established to provide sufficient levels of the active agent or to maintain the desired effect. Factors that can be taken into account include the severity of the pathological condition, the general health of the individual, age, body weight and gender of the individual, diet, time and frequency of administration, combination (s) of drugs, sensitivity and tolerance / response to treatment . Long-acting pharmaceutical compositions can be administered every 3 to 4 days, every week or once every two weeks, depending on the half-life and the rate of excretion of a particular composition.

Особенно подходят для композиций по изобретению (например, фармацевтических композиций) составы или механизмы медленного высвобождения. Например, внутрирубцовые устройства включают, но не только, Time Capsule™ Bolus от Agri-Feeds Ltd., New Zealand, первоначально разработанные в AgResearch Ltd., New Zealand, как описано в WO 95/19763 и NZ 278977, и CAPTEC фирмой Nufarm Health & Sciences, отделом Nufarm Ltd., Auckland, New Zealand, как описано в AU 35908178, PCT/AU81/100082, и Laby et al., 1984, Can. J. Anim. Sci. 64 (Suppl.), 337-8, каждая из которых включена в настоящее описание в качестве ссылки. В качестве конкретного примера, устройство может включать пружину и поршень, который проталкивает композицию к отверстию на конце сосуда.Especially suitable for the compositions of the invention (e.g., pharmaceutical compositions) are slow release formulations or mechanisms. For example, intra-scar devices include, but are not limited to, Time Capsule ™ Bolus from Agri-Feeds Ltd., New Zealand, originally developed by AgResearch Ltd., New Zealand, as described in WO 95/19763 and NZ 278977, and CAPTEC by Nufarm Health & Sciences, a division of Nufarm Ltd., Auckland, New Zealand, as described in AU 35908178, PCT / AU81 / 100082, and Laby et al., 1984, Can. J. Anim. Sci. 64 (Suppl.), 337-8, each of which is incorporated herein by reference. As a specific example, the device may include a spring and a piston that pushes the composition toward the hole at the end of the vessel.

В качестве дополнительного варианта осуществления, настоящее изобретение относится к композиции для водной добавки, например орошающей композиции или кормовой добавки, например добавки к корму для жвачных животных, для использования с любым из способов, рассмотренных выше. В конкретных аспектах, кормовая добавка содержит по меньшей мере одно съедобное растительное вещество и пептид или полипептид по настоящему изобретению. Альтернативно, кормовая добавка содержит по меньшей мере одно съедобное растительное вещество и полипептид или пептид, или полинуклеотид, кодирующий пептид или полипептид, описанный в настоящей заявке, например, в виде вектора экспрессии или клетки-хозяина, содержащей вектор экспрессии. В частности, композиция дополнительно включает клеточный ингибитор, слитый или соединенный с полученной в результате последовательностью. Предпочтительный растительный материал включает любой из сена, травы, зерна или кормовой крупы, например бобовые, сено, травяное сено, кукурузный силос, силос из злаковых культур, бобовый силос, кукурузное зерно, овес, ячмень, дробину, пивную дробину, соевую муку и муку из семян хлопчатника. В частности, силос из злаковых культур применим в качестве кормовой композиции для жвачных животных. Растительный материал может быть генетически модифицирован таким образом, чтобы он содержал один или несколько компонентов по изобретению, например один или несколько полипептидов или пептидов, полинуклеотидов или векторов.As a further embodiment, the present invention relates to a composition for an aqueous additive, for example an irrigation composition or a feed additive, for example a feed for ruminants, for use with any of the methods discussed above. In specific aspects, the feed additive comprises at least one edible plant substance and the peptide or polypeptide of the present invention. Alternatively, the feed additive contains at least one edible plant substance and a polypeptide or peptide or polynucleotide encoding the peptide or polypeptide described herein, for example, as an expression vector or a host cell containing an expression vector. In particular, the composition further includes a cell inhibitor fused or linked to the resulting sequence. Preferred plant material includes any of hay, grass, grain or forage cereals, for example legumes, hay, grass hay, corn silage, cereal silo, bean silo, corn grain, oats, barley, grains, beer grains, soy flour and flour from cotton seeds. In particular, cereal silage is useful as a feed composition for ruminants. The plant material can be genetically modified so that it contains one or more components of the invention, for example, one or more polypeptides or peptides, polynucleotides or vectors.

В другом варианте осуществления, антитела, которые индуцируются в отношении полипептидов или полинуклеотидов по настоящему изобретению, могут быть использованы для определения присутствия микроорганизмов, в особенности метанопродуцентов, или в анализах для мониторинга уровней таких микроорганизмов. Антитела, подходящие для диагностических целей, могут быть получены таким же образом, как описано выше. Диагностические исследования включают способы, в которых используется антитело и метка для выявления полипептида в жидкостях организма человека или экстрактах клеток или тканей. Антитела могут быть использованы с модификацией или без модификации и могут быть помечены путем соединения их либо ковалентно, либо нековалентно, с репортерной молекулой. Может быть использован целый ряд репортерных молекул, которые известны из уровня техники, некоторые из которых описаны выше.In another embodiment, antibodies that are induced against the polypeptides or polynucleotides of the present invention can be used to determine the presence of microorganisms, especially methane producers, or in assays to monitor the levels of such microorganisms. Antibodies suitable for diagnostic purposes can be obtained in the same manner as described above. Diagnostic tests include methods that use an antibody and label to detect a polypeptide in human body fluids or extracts of cells or tissues. Antibodies can be used with or without modification and can be labeled by combining them either covalently or non-covalently with a reporter molecule. A variety of reporter molecules that are known in the art can be used, some of which are described above.

Ряд протоколов для измерения уровней полипептида или полинуклеотида известен в данной области (например, ELISA, RIA, FACS, и блоттинг, такой как Саузерн, Нозерн, Вестерн блоттинг), и обеспечивают основу для определения наличия или уровней микроорганизма, в особенности метанопродуцентов. Нормальные или стандартные уровни установлены путем объединения жидкостей организма или клеточных экстрактов, взятых у здоровых индивидов, например здоровых людей или жвачных животных, с антителом в условиях, подходящих для образования комплекса. Величина стандартного комплексообразования может быть определена количественно различными способами, но предпочтительно фотометрическим способом. Количества полипептида или полинуклеотида, экспрессируемого у индивида, и в обработанных образцах (например, образцах от индивидов, прошедших обработку) сравнивают со стандартными значениями. Отклонение между стандартными значениями и значениями, полученными у индивида, устанавливает параметры для определения присутствия или уровней микроорганизма.A number of protocols for measuring levels of a polypeptide or polynucleotide are known in the art (e.g., ELISA, RIA, FACS, and blotting, such as Southern, Northern, Western blotting), and provide a basis for determining the presence or levels of a microorganism, especially methane producers. Normal or standard levels are established by combining body fluids or cell extracts taken from healthy individuals, such as healthy people or ruminants, with the antibody under conditions suitable for complex formation. The value of the standard complexation can be determined quantitatively by various methods, but preferably by a photometric method. The amounts of the polypeptide or polynucleotide expressed in the individual and in the processed samples (for example, samples from the individuals treated) are compared with standard values. The deviation between the standard values and the values obtained from the individual sets the parameters for determining the presence or levels of the microorganism.

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения, полинуклеотиды могут быть использованы для диагностических целей с использованием конкретных гибридизационных и/или амплификационных методик. Полинуклеотиды, которые могут быть использованы, включают олигонуклеотиды, комплементарные РНК и ДНК молекулы и ПНК. Полинуклеотиды могут быть использованы для выявления и количественного анализа генной экспрессии в образцах, в которых экспрессия может коррелировать с присутствием или уровнями микроорганизма. Диагностический анализ может быть использован для проведения различия между отсутствием, присутствием и изменением уровней микроорганизмов и для мониторинга уровней во время терапевтического вмешательства.In a specific embodiment of the present invention, polynucleotides can be used for diagnostic purposes using specific hybridization and / or amplification techniques. Polynucleotides that may be used include oligonucleotides, complementary RNAs and DNA molecules and PNAs. Polynucleotides can be used to identify and quantify gene expression in samples in which expression may correlate with the presence or levels of the microorganism. Diagnostic analysis can be used to distinguish between the absence, presence and change of levels of microorganisms and to monitor levels during therapeutic intervention.

В одном аспекте, гибридизация с ПЦР зондами может быть использована для идентификации последовательностей нуклеиновых кислот, в особенности геномных последовательностей, которые кодируют полипептиды по настоящему изобретению. Специфичность зонда, получен ли он из высокоспецифичной области, например 10 уникальных нуклеотидов в 5' регуляторной области, или менее специфичной области, например в 3'-кодирующей области, и жесткости гибридизации или амплификации (максимальной, высокой, промежуточной или низкой) будет определять, идентифицирует ли зонд только природные последовательности, аллели, или родственные последовательности. Зонды также могут быть использованы для выявления родственных последовательностей, и предпочтительно должны содержать по меньшей мере 50% нуклеотидов из любой из кодирующих последовательностей. Гибридизационные зонды предмета изобретения могут представлять собой ДНК или РНК и происходить из нуклеотидной последовательности SEQ ID NO:74-142, или комплементов, или их модифицированных последовательностей, или из геномных последовательностей, включая промотор, энхансерные элементы, и интроны природной последовательности.In one aspect, hybridization with PCR probes can be used to identify nucleic acid sequences, especially genomic sequences that encode the polypeptides of the present invention. The specificity of the probe, whether it is obtained from a highly specific region, for example 10 unique nucleotides in the 5 ′ regulatory region, or a less specific region, for example in the 3 ′ coding region, and the stringency of hybridization or amplification (maximum, high, intermediate or low) will determine whether the probe identifies only natural sequences, alleles, or related sequences. Probes can also be used to detect related sequences, and preferably should contain at least 50% of the nucleotides from any of the coding sequences. Hybridization probes of the subject invention can be DNA or RNA and originate from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 74-142, or complement, or their modified sequences, or from genomic sequences, including the promoter, enhancer elements, and introns of the natural sequence.

Способы получения специфических гибридизационных зондов для ДНК включают клонирование последовательностей нуклеиновой кислоты в векторы для получения зондов мРНК. Такие векторы известны из уровня техники, коммерчески доступны и могут быть использованы для синтеза РНК зондов in vitro путем добавления соответствующих РНК полимераз и соответствующих меченых нуклеотидов. Гибридизационные зонды могут быть мечены рядом репортерных групп, например радионуклидами, такими как 32P или 35S, или ферментными метками, такими как щелочная фосфатаза, соединенная с зондом через системы соединения авидин/биотин, и подобные. Полинуклеотиды могут быть использованы в Саузерн или нозерн анализе, дот-блоттинге или других мембранных методиках; в ПЦР методах; или в тест-полосках, стержнях, ELISA анализах, или микрочипах с использованием жидкостей или тканей из биоптатов индивида для выявления присутствия или уровней микроорганизма. Такие качественные и количественные способы известны в данной области.Methods for producing specific DNA hybridization probes include cloning nucleic acid sequences into vectors to obtain mRNA probes. Such vectors are known in the art, commercially available, and can be used for in vitro synthesis of RNA probes by adding the corresponding RNA polymerases and the corresponding labeled nucleotides. Hybridization probes can be labeled with a number of reporter groups, for example, radionuclides, such as 32 P or 35 S, or enzyme labels, such as alkaline phosphatase, coupled to the probe via avidin / biotin coupling systems, and the like. Polynucleotides can be used in Southern or Northern analysis, dot blotting or other membrane techniques; in PCR methods; or in test strips, rods, ELISA assays, or microarrays using liquids or tissues from an individual's biopsy specimens to detect the presence or levels of the microorganism. Such qualitative and quantitative methods are known in the art.

В особом аспекте, последовательности нуклеиновой кислоты могут применяться в различных анализах, меченые стандартными способами и добавленные в жидкость или образец ткани от индивида в условиях, подходящих для гибридизации и/или амплификации. После соответствующего периода инкубирования образец промывают, и сигнал измеряют и сравнивают со стандартной величиной. Если величина сигнала в тестируемом образце значительно изменяется по сравнению с величиной сигнала контрольного образца, присутствие измененных уровней нуклеотидных последовательностей в образце указывает на присутствие или уровни микроорганизма. Такие анализы также могут быть использованы для оценки эффективности конкретного режима лечения в исследованиях на животных, в клинических испытаниях или при мониторинге лечения индивида.In a particular aspect, nucleic acid sequences can be used in various assays, labeled by standard methods and added to a liquid or tissue sample from an individual under conditions suitable for hybridization and / or amplification. After an appropriate incubation period, the sample is washed and the signal is measured and compared with a standard value. If the signal value in the test sample varies significantly compared to the signal value of the control sample, the presence of altered levels of nucleotide sequences in the sample indicates the presence or levels of the microorganism. Such analyzes can also be used to evaluate the effectiveness of a particular treatment regimen in animal studies, in clinical trials, or when monitoring an individual’s treatment.

Для обеспечения основы для диагностики присутствия или уровней микроорганизма устанавливают нормальный или стандартный профиль экспрессии. Это может осуществляться путем объединения жидкостей организма или клеточных экстрактов, взятых от здоровых индивидов, с полинуклеотидом или его фрагментом, в условиях, подходящих для гибридизации и/или амплификации. Стандартные уровни могут быть количественно определены путем сравнения уровней, полученных от здоровых индивидов, с уровнями из эксперимента, в котором используется известное количество по существу очищенного полинуклеотида. Стандартные значения, полученные из нормальных образцов, можно сравнить со значениями, полученными из образцов от индивидов, прошедших обработку против микробного роста. Отклонение между стандартными значениями и значениями индивида используют для установления присутствия или уровней микроорганизма.To provide a basis for diagnosing the presence or levels of a microorganism, a normal or standard expression profile is established. This can be done by combining body fluids or cell extracts taken from healthy individuals with a polynucleotide or fragment thereof, under conditions suitable for hybridization and / or amplification. Standard levels can be quantified by comparing levels obtained from healthy individuals with levels from an experiment in which a known amount of substantially purified polynucleotide is used. The standard values obtained from normal samples can be compared with the values obtained from samples from individuals who underwent treatment against microbial growth. The deviation between the standard values and the values of the individual is used to establish the presence or levels of the microorganism.

После идентификации микроорганизма и начала осуществления протокола обработки гибридизацию и/или амплификационные анализы можно повторять регулярно для определения начала снижения уровня экспрессии у индивида по сравнению с уровнем, который наблюдается у нормального индивида. Результаты, полученные из последующих анализов, могут быть использованы для демонстрации эффективности лечения на протяжении периода времени в интервале от нескольких дней до месяцев.After the microorganism has been identified and the treatment protocol has been started, hybridization and / or amplification analyzes can be repeated regularly to determine if the expression level begins to decrease in an individual compared to that observed in a normal individual. The results obtained from subsequent analyzes can be used to demonstrate the effectiveness of treatment over a period of time ranging from several days to months.

Конкретные диагностические применения для олигонуклеотидов, полученных из последовательностей нуклеиновых кислот, могут включать применение ПЦР. Такие олигомеры могут быть синтезированы химически, получены ферментативно или получены in vitro. Олигомеры предпочтительно будут состоять из двух нуклеотидных последовательностей, одной со смысловой ориентацией (5'.→.3') и другой с антисмысловой ориентацией (3'.→.5'), применяемых в оптимизированных условиях для идентификации специфической нуклеотидной последовательности или состояния. Те же два олигомера, набор олигомеров для гнездовой ПЦР или даже вырожденный пул олигомеров можно использовать в менее строгих условиях для выявления и/или количественного анализа близкородственных ДНК или РНК последовательностей.Specific diagnostic applications for oligonucleotides derived from nucleic acid sequences may include the use of PCR. Such oligomers can be synthesized chemically, obtained enzymatically or obtained in vitro . Oligomers will preferably consist of two nucleotide sequences, one with a sense orientation (5 '. → .3') and the other with an antisense orientation (3 '. → .5') used under optimized conditions to identify a specific nucleotide sequence or state. The same two oligomers, a set of oligomers for nested PCR, or even a degenerate pool of oligomers can be used under less stringent conditions to identify and / or quantify closely related DNA or RNA sequences.

Способы, которые также могут быть использованы для количественного анализа экспрессии, включают радиоактивно меченные или биотинилированные нуклеотиды, ко-амплификацию контрольной нуклеиновой кислоты и стандартные кривые, на которые интреполированы результаты экспериментов (Melby, P. C. et al. (1993) J. Immunol. Methods, 159:235-244; Duplaa, C. et al. (1993) Anal. Biochem. 229-236). Скорость количественного анализа многочисленных образцов может быть увеличена путем проведения этого исследования в формате ELISA, где олигомер, представляющий интерес, находится в различных разведениях и спектрофотометрический или колориметрический ответ дает быстрое количественное определение.Methods that can also be used for quantitative analysis of expression include radioactively labeled or biotinylated nucleotides, co-amplification of a control nucleic acid, and standard curves on which experimental results are interpolated (Melby, PC et al. (1993) J. Immunol. Methods, 159: 235-244; Duplaa, C. et al. (1993) Anal. Biochem. 229-236). The speed of quantitative analysis of multiple samples can be increased by conducting this study in the ELISA format, where the oligomer of interest is in various dilutions and the spectrophotometric or colorimetric response gives a quick quantitative determination.

В дополнительных вариантах осуществления, олигонуклеотиды или более длинные фрагменты, полученные из любых полинуклеотидов, описанных в настоящей заявке, могут быть использованы в качестве мишеней в микрочипе. Микрочип может быть использован для мониторинга уровня экспрессии огромного числа генов одновременно (для получения образа транскрипта), и для идентификации генетических вариантов, мутаций и полиморфизмов. Эта информация может быть использована для определения функции гена, для понимания генетической основы заболевания, для диагностики заболевания и для развития и мониторинга активностей терапевтических средств. В одном варианте осуществления, микрочип получают и используют в соответствии со способами, известными в данной области, например, описанными в заявке PCT WO 95/11995 (Chee et al.), Lockhart, D. J. et al. (1996; Nat. Biotech. 14: 1675-1680) и Schena, M. et al. (1996; Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 10614-10619).In further embodiments, oligonucleotides or longer fragments derived from any polynucleotides described herein can be used as targets in a microchip. The microchip can be used to monitor the expression level of a huge number of genes simultaneously (to obtain a transcript image), and to identify genetic variants, mutations, and polymorphisms. This information can be used to determine gene function, to understand the genetic basis of a disease, to diagnose a disease, and to develop and monitor the activities of therapeutic agents. In one embodiment, a microchip is prepared and used in accordance with methods known in the art, for example, those described in PCT Application WO 95/11995 (Chee et al.), Lockhart, D. J. et al. (1996; Nat. Biotech. 14: 1675-1680) and Schena, M. et al. (1996; Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 10614-10619).

В одном аспекте олигонуклеотиды могут быть синтезированы на поверхности микрочипа, с использованием методики химического соединения и прибора чернильно-струйного нанесения, например, описанного в заявке PCT WO95/251116 (Baldeschweiler et al.). В другом аспекте матрица «с координатной сеткой», аналогичная дот или слот блоту (HYBRIDOT apparatus, Life Technologies), может быть использована для систематизирования и соединения фрагментов кДНК или олигонуклеотидов с поверхностью субстрата, с использованием вакуумной системы, термического, УФ, механического способа или способа химического связывания. Еще в одном аспекте матрица может быть получена вручную, или путем использования доступных устройств, материалов и приборов (в том числе многоканальных микродозаторов или робототехнических инструментов; Brinkmann, Westbury, N.Y.) и может содержать, например, 24, 48, 96, 384, 1024, 1536 или 6144 пятен или лунок (например, в виде многолуночного планшета), или более, или любую другую кратную величину от 2 до 1000000, которая подходит для эффективного использования коммерчески доступного применения технических средств.In one aspect, oligonucleotides can be synthesized on the surface of a microarray using a chemical coupling technique and an inkjet application device, such as described in PCT Application WO95 / 251116 (Baldeschweiler et al.). In another aspect, a “grid” matrix similar to a dot or slot blot (HYBRIDOT apparatus, Life Technologies) can be used to systematize and connect fragments of cDNA or oligonucleotides to a substrate surface using a vacuum system, thermal, UV, mechanical method, or chemical bonding method. In another aspect, the matrix can be obtained manually, or by using available devices, materials, and devices (including multichannel microdosing or robotic tools; Brinkmann, Westbury, NY) and may contain, for example, 24, 48, 96, 384, 1024 , 1536 or 6144 spots or holes (for example, in the form of a multi-well plate), or more, or any other multiple of from 2 to 1,000,000, which is suitable for the effective use of commercially available use of technical means.

Для проведения анализа образца с использованием микрочипов полинуклеотиды экстрагируют из биологического образца. Биологические образцы могут быть получены из любой жидкости организма (крови, мочи, слюны, мокроты, желудочного сока и т.д.), культивированных клеток, биоптатов или других тканевых препаратов. Для получения зондов, полинуклеотиды, экстрагированные из образца, используют для получения последовательностей нуклеиновых кислот, которые комплементарны нуклеиновым кислотам на микрочипе. Если микрочип состоит из кДНК, антисмысловые РНК являются подходящими зондами. Следовательно, в одном аспекте, мРНК используют для получения кДНК, которая в свою очередь и в присутствии флуоресцентных нуклеотидов используется для получения фрагментов или антисмысловых РНК зондов. Эти флуоресцентно меченные зонды инкубируют с микрочипом так, чтобы последовательности зонда гибридизировались с кДНК олигонуклеотидами микрочипа. В другом аспекте последовательности нуклеиновых кислот, используемые в качестве зондов, могут содержать полинуклеотиды, фрагменты и комплементарные или антисмысловые последовательности, полученные с использованием ферментов рестрикции, ПЦР способов и наборов олигомечения (Amersham Pharmacia Biotech), хорошо известных в области гибридизационной технологии.To analyze a sample using microarrays, polynucleotides are extracted from a biological sample. Biological samples can be obtained from any body fluid (blood, urine, saliva, sputum, gastric juice, etc.), cultured cells, biopsy specimens, or other tissue preparations. To obtain probes, polynucleotides extracted from a sample are used to obtain nucleic acid sequences that are complementary to nucleic acids on a microchip. If the microchip consists of cDNA, antisense RNAs are suitable probes. Therefore, in one aspect, mRNA is used to produce cDNA, which in turn, and in the presence of fluorescent nucleotides, is used to obtain fragments or antisense RNA probes. These fluorescently labeled probes are incubated with the microchip so that the probe sequences hybridize with the cDNA of the microchip oligonucleotides. In another aspect, the nucleic acid sequences used as probes may contain polynucleotides, fragments, and complementary or antisense sequences obtained using restriction enzymes, PCR methods, and oligolabeling kits (Amersham Pharmacia Biotech) well known in the field of hybridization technology.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, полипептиды по изобретению или их функциональные или иммуногенные фрагменты или олигопептиды могут быть использованы для скрининга библиотек соединений в любом из целого ряда способов скрининга лекарственных средств. Фрагмент, используемый в таком скрининге, может быть свободным в растворе, фиксирован на твердой подложке, перенесен на клеточную поверхность или расположен внутриклеточно. Можно измерить образование связывающих комплексов между полипептидом и тестируемым веществом.In another embodiment of the present invention, the polypeptides of the invention or their functional or immunogenic fragments or oligopeptides can be used to screen libraries of compounds in any of a variety of drug screening methods. The fragment used in such a screening can be free in solution, fixed on a solid substrate, transferred to the cell surface or located intracellularly. The formation of binding complexes between the polypeptide and the test substance can be measured.

Одна методика скрининга лекарственных средств, которая может быть использована, предусматривает высокопроизводительный скрининг соединений, имеющих аффинность связывания в отношении полипептида, представляющего интерес, как описано в опубликованной заявке PCT WO 84/03564. В этом способе большое количество различных небольших тестируемых соединений синтезируют на твердом субстрате, например пластиковых штифтах, или некоторых других поверхностях. Тестируемые соединения приводят во взаимодействие с полипептидом, или его фрагментами, и промывают. Связанный полипептид затем выявляют способами, хорошо известными в данной области. Очищенный полипептид также может быть нанесен непосредственно на планшеты для использования в упомянутых выше способах скрининга лекарственных средств. Альтернативно, не нейтрализующие антитела могут быть использованы для захвата полипептида и иммобилизации его на твердой подложке.One drug screening technique that can be used involves high throughput screening for compounds having binding affinity for a polypeptide of interest, as described in PCT published application WO 84/03564. In this method, a large number of various small test compounds are synthesized on a solid substrate, for example plastic pins, or some other surfaces. Test compounds are reacted with the polypeptide, or fragments thereof, and washed. The bound polypeptide is then detected by methods well known in the art. The purified polypeptide can also be applied directly to tablets for use in the aforementioned drug screening methods. Alternatively, non-neutralizing antibodies can be used to capture the polypeptide and immobilize it on a solid support.

В другом способе, можно использовать конкурентные анализы для скрининга лекарственных средств, в которых нейтрализующие антитела, способные связываться с полипептидом, специфически конкурируют с тестируемым соединением за связывание с этим полипептидом. Таким образом, антитела могут быть использованы для выявления присутствия тестируемого соединения, которое делит с антителом один или несколько антигенсвязывающих сайтов.In another method, competitive assays can be used to screen drugs in which neutralizing antibodies capable of binding to the polypeptide specifically compete with the test compound for binding to the polypeptide. Thus, antibodies can be used to detect the presence of a test compound that shares one or more antigen binding sites with an antibody.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Примеры, описанные в настоящей заявке, предназначены для иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения. Другие варианты осуществления, способы и типы анализов находятся в пределах компетенции специалистов в области молекулярной диагностики и не нуждаются в подробном описании. Другие варианты осуществления в объеме уровня техники считаются частью этого изобретения.The examples described in this application are intended to illustrate embodiments of the present invention. Other options for implementation, methods and types of analysis are within the competence of specialists in the field of molecular diagnostics and do not need a detailed description. Other embodiments within the scope of the prior art are considered part of this invention.

ПРИМЕР 1: оценка размера геномаEXAMPLE 1: estimation of genome size

Штамм Methanobrevibacter ruminantium M1T (DSM1093) выращивали в среде BY+ (минимальная среда, Joblin et al., 1990), которая состоит из [г/л] NaCl (1), KH2PO4 (0,5), (NH4)2SO4 (0,25), CaCL2·2H2O (0,13), MgSO4·7H2O (0,2), K2HPO4 (1), осветленной рубцовой жидкости (300 мл) dH2O (360 мл), NaHCO3 (5), резазурина (0,2 мл), L-цистеин-HCl (0,5), экстракта дрожжей (2), и раствора следовых элементов Balch (10 мл) (добавленные следовые элементы; Balch et al., 1979), который состоит из (г/л) нитрилтрехуксусной кислоты (1,5), MgSO4·7H2O (3), MnSO4·H2O (0,5), NaCl (1), FeSO4·7H2O (0,1), CoCl2·6H2O (0,1), CaCl2 (0,1), ZnSO4·7H2O (0,1), CuSO4·5H2O (0,01), AlK(SO4)2·12H2O (0,01), H3BO3 (0,01), Na2MoO4·2H2O (0,01), NiSO4·6H2O (0,03), Na2SeO3 (0,02), и Na2Wo4·2H2O (0,02). Геномную ДНК экстрагировали путем замораживания клеточного дебриса в жидком N2 и измельчали, используя предварительно охлажденную стерильную ступку и пестик. Гомогенаты клеток погружали в агарозные пробки, и последующие манипуляции проводили в этих пробках для уменьшения физической фрагментации геномной ДНК. Расщепления проводили эндонуклеазами рестрикции, и фрагменты ДНК отделяли, используя гель-электрофорез в градиенте пульсирующего поля (PFGE).The Methanobrevibacter ruminantium M1 T strain (DSM1093) was grown in BY + medium (minimal medium, Joblin et al., 1990), which consists of [g / L] NaCl (1), KH 2 PO 4 (0.5), (NH 4 ) 2 SO 4 (0.25), CaCL 2 · 2H 2 O (0.13), MgSO 4 · 7H 2 O (0.2), K 2 HPO 4 (1), clarified scar fluid (300 ml) dH 2 O (360 ml), NaHCO 3 (5), resazurin (0.2 ml), L-cysteine-HCl (0.5), yeast extract (2), and Balch trace element solution (10 ml) (added trace elements; Balch et al., 1979), which consists of (g / l) nitrile triacetic acid (1.5), MgSO 4 · 7H 2 O (3), MnSO 4 · H 2 O (0.5), NaCl ( 1), FeSO 4 · 7H 2 O (0,1), CoCl 2 · 6H 2 O (0,1), CaCl 2 (0,1), ZnSO 4 · 7H 2 O (0,1), CuSO 4 · 5H 2 O (0.01), AlK (SO 4 ) 2 · 12H 2 O (0.01), H 3 BO 3 (0.01), Na 2 MoO 4 · 2H 2 O (0.01), N iSO 4 · 6H 2 O (0.03), Na 2 SeO 3 (0.02), and Na 2 Wo 4 · 2H 2 O (0.02). Genomic DNA was extracted by freezing cell debris in liquid N 2 and ground using a pre-chilled sterile mortar and pestle. Cell homogenates were immersed in agarose plugs, and subsequent manipulations were performed in these plugs to reduce the physical fragmentation of genomic DNA. Cleavages were performed with restriction endonucleases, and DNA fragments were separated using pulsed field gradient gel electrophoresis (PFGE).

ПРИМЕР 2: клонирование и секвенирование ДНКEXAMPLE 2: DNA cloning and sequencing

ДНК генома M. ruminantium была секвенирована Agencourt Biosciences Corporation (Massachusetts, USA) с помощью клонирующего подхода стохастических геномных фрагментов (Fleischmann et al., 1995) и Macrogen Corporation (Rockville, MD, USA) с помощью пиросеквенирования. Вкратце, библиотеки ДНК M. ruminantium конструировали в Escherichia coli путем случайного физического разрушения геномной ДНК и отделения фрагментов гель-электрофорезом. Крупные фрагменты в диапазоне 40 Kb извлекали из геля и использовали для получения крупной вставочной фосмидной библиотеки. Фрагменты ДНК в диапазоне от 2 до 4 Kb извлекали и использовали для получения небольшой вставочной плазмидной библиотеки. Клоны, полученные как из больших, так и из небольших вставочных библиотек, выращивали, и их фосмидную или плазмидную ДНК извлекали и секвенировали, используя технологию высокопроизводительного секвенирования. Достаточное количество клонов секвенировали для получения теоретического 8 кратного охвата генома M. ruminantium. Пиросеквенирование проводили на произвольно расщепленных фрагментах геномной ДНК с получением конечного теоретического 10 кратного охвата.The DNA of the M. ruminantium genome was sequenced by Agencourt Biosciences Corporation (Massachusetts, USA) using the cloning approach of stochastic genomic fragments (Fleischmann et al., 1995) and Macrogen Corporation (Rockville, MD, USA) using pyrosequencing. Briefly, M. ruminantium DNA libraries were constructed in Escherichia coli by random physical destruction of genomic DNA and separation of fragments by gel electrophoresis. Large fragments in the range of 40 Kb were extracted from the gel and used to obtain a large insert phosmide library. DNA fragments in the range from 2 to 4 Kb were extracted and used to obtain a small insert plasmid library. Clones obtained from both large and small insertion libraries were grown, and their phosmid or plasmid DNA was recovered and sequenced using high-throughput sequencing technology. A sufficient number of clones was sequenced to obtain a theoretical 8-fold coverage of the M. ruminantium genome. Pyrosequencing was performed on randomly split genomic DNA fragments with a final theoretical 10-fold coverage.

ПРИМЕР 3: сборка и описание последовательности профагаEXAMPLE 3: assembly and description of the sequence of prophage

Последовательности ДНК выравнивали для нахождения перекрываний последовательностей и собирали в непрерывные (контиг) последовательности, используя Paracel Genome Assembler (Paracel Inc, CA, USA) и Staden package (Staden et al., 1998), в сочетании с последовательностью как из стандартных, так и инвертированных ПЦР. Контиги анализировали, используя искатель открытой рамки считывания (ORF) GLIMMER (Gene Locator Interpolated Markov Model ER, Delcher et al., 1999), и каждую ORF анализировали, с помощью BLASTP с разрывами (Basic Local Alignment Search Tool (Altschul et al., 1997) относительно пополняемых нуклеотидных и белковых баз данных Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Контиги из 8-кратной предварительной последовательности соединяли случайным образом путем искусственного соединения последовательностей для получения «псевдомолекулы», и представляли на рассмотрение в Институт геномных исследований (TIGR, DC, USA) для автоаннотации. Контиги, собранные в результате 10-кратного пиросеквенирования, повторно анализировали с помощью GLIMMER, и ORF автоаннотировали с использованием GAMOLA (Global Annotation of Multiplexed On-site Blasted DNA sequences; Altermann and Klaenhammer, 2003). ORF классифицировали по функции, используя базу данных кластеров ортологичных белков (COG) (порог 1e-02) (hypertext transfer protocol://world wide web.pnas.org/cgi/content/full/102/11/3906; Tatusov et al., 2001).DNA sequences were aligned to find overlapping sequences and assembled into continuous (contig) sequences using the Paracel Genome Assembler (Paracel Inc, CA, USA) and the Staden package (Stadenet al.,1998), in combination with a sequence of both standard and inverted PCR. The contigs were analyzed using an open reading frame finder (ORF) GLIMMER (GeneLocatorInterpolatedMarkovModelER Delcher et al., 1999), and each ORF was analyzed using BLASTP with gaps (BasicLocalAlignmentSearchTool (Altschul et al., 1997) regarding the replenished nucleotide and protein databases of the National Center for Biotechnological Information (NCBI). Contigs from an 8-fold preliminary sequence were randomly joined by artificial sequence linking to obtain a “pseudomolecule,” and submitted to the Institute for Genomic Research (TIGR, DC, USA) for auto annotation. Contigs collected by 10-fold pyrosequencing were re-analyzed using GLIMMER, and ORFs were auto-annotated using GAMOLA (Global Annotation of Multiplexed On-site Blasted DNA sequences; Altermann and Klaenhammer, 2003). ORFs were classified by function using an orthologous protein (COG) cluster database (threshold 1e-02) (hypertext transfer protocol: // world wide web.pnas.org/cgi/content/full/102/11/3906; Tatusov et al., 2001).

Белковые мотивы определяли с помощью HMMER (hypertext transfer protocol://hmmer.wustl.edu), используя библиотеки PFAM HMM и TIGRFAM, и общее и локальное выравнивание (hypertext transfer protocol://pfam.wustl.edu) и стандартные и фрагментарные модели TIGRFAM HMM (hypertext transfer protocol://world wide web.tigr.org/TIGRFAMs), соответственно (порог 1e-02). тРНК идентифицировали, используя TRNASCAN-SE (Lowe and Eddy, 1997), и нуклеотидные повторы идентифицировали, используя пакет программ KODON (Applied Maths, Austin, TX, USA) и REPUTER (Kurtz and Schleiermacher, 1999). Автоматизированные аннотации впоследствии верифицировали вручную. Геномный атлас визуализаций составляли, используя GENEWIZ (Jensen et al., 1999), и структуры ключевых данных получали с помощью специальных алгоритмов собственной разработки. Путь реконструкций из прогнозируемого M. ruminantium ORFеома проводили в сочетании с KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, Kanehisa et al., 2004) базы данных «on-line», используя программное обеспечение собственной разработки (PathwayVoyager; Altermann and Klaenhammer, 2005).Protein motifs were determined using HMMER (hypertext transfer protocol: //hmmer.wustl.edu), using the PFAM HMM and TIGRFAM libraries, and general and local alignment (hypertext transfer protocol: //pfam.wustl.edu) and standard and fragment models TIGRFAM HMM (hypertext transfer protocol: // world wide web.tigr.org/TIGRFAMs), respectively (threshold 1e-02). tRNAs were identified using TRNASCAN-SE (Lowe and Eddy, 1997), and nucleotide repeats were identified using the KODON software package (Applied Maths, Austin, TX, USA) and REPUTER (Kurtz and Schleiermacher, 1999). Automated annotations were subsequently verified manually. A genomic atlas of visualizations was compiled using GENEWIZ (Jensen et al., 1999), and key data structures were obtained using proprietary algorithms. The reconstruction path from the predictedM. ruminantium ORFeoma was performed in combination with KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, Kanehisa et al., 2004) on-line databases using proprietary software (PathwayVoyager; Altermann and Klaenhammer, 2005).

ПРИМЕР 4: результаты сиквенса и анализEXAMPLE 4: sequence results and analysis

Оценка размера генома M. ruminantium путем расщепления ферментами рестрикции геномной ДНК, и определение размеров фрагментов посредством PFGE, показала одну хромосому приблизительно 2,5-2,9 Mb. Начальное секвенирование больших и маленьких вставочных клонов (6 кратный приблизительный охват) и сборка последовательности в контиги показали, что область генома 40 Kb была высоко представлена (>20 раз), особенно в пределах небольшой вставочной библиотеки. Возможно, это имело место вследствие высокого числа плазмидных копий (хотя внехромосомных ДНК идентифицировано не было) или лизогенного бактериофага, который реплицировался во время роста культуры, используемой для экстрагирования ДНК. Из-за этого большого искажения последовательности проводили дополнительное секвенирование (2-кратный теоретический охват генома) только для небольших вставочных клонов с получением на выходе конечного 8-кратного охвата в результате секвенирования по Сенгеру. 8-кратную фазовую последовательность собирали в 756 контигов, которые соединялись посредством 105 каркасов. Дальнейшее пиросеквенирование проводили до дополнительного ~10-кратного охвата и включения этих последовательностей в сборку, приводящую в результате к количеству контигов, снижающемуся до 27. Последующее закрытие разрывов, с использованием технологий инвертированной ПЦР и ПЦР длинных фрагментов, снижало количество контигов до 14 с оставшейся одной неправильной сборкой.Estimation of the genome size of M. ruminantium by digestion with restriction enzymes of genomic DNA, and the determination of fragment sizes by PFGE, showed one chromosome of approximately 2.5-2.9 Mb. Initial sequencing of large and small insertion clones (6-fold approximate coverage) and sequence assembly into contigs showed that the 40 Kb genome region was highly represented (> 20 times), especially within a small insertion library. Perhaps this was due to the high number of plasmid copies (although no extrachromosomal DNA was identified) or the lysogenic bacteriophage that replicated during the growth of the culture used for DNA extraction. Due to this large distortion of the sequence, additional sequencing (2-fold theoretical genome coverage) was performed only for small insertion clones with a final 8-fold coverage resulting from Senger sequencing. The 8-fold phase sequence was assembled into 756 contigs, which were connected via 105 scaffolds. Further pyrosequencing was carried out until an additional ~ 10-fold coverage and inclusion of these sequences in the assembly, resulting in the number of contigs decreasing to 27. Subsequent closure of the breaks using inverted PCR and PCR technology of long fragments, reduced the number of contigs to 14 with the remaining one improper assembly.

Во время фазы высокопроизводительного секвенирования стандартная ошибка наблюдалась при охвате последовательности в отношении области (~50 тыс. осн.) значительно более высокого содержания G+C, непосредственно прилегающей к области низкого содержания G+C (~12 Kb). Анализ последовательности генома с помощью GAMOLA и GeneWiz привел к открытию выступающей высоко-GC области, расположенной непосредственно прилегающей к большому низко-GC пику. Подробные анализы области с высоким содержанием G+C показали наличие генных продуктов со сходствами с интегразой, подобной фаговой, большой субъединицей фаговой терминазой, фаговым портальным белком, капсидным белком фага, и прогнозируемой пептидазой, действующей как фаговый лизин (ФИГ. 3). Эти генные продукты использовали в качестве якорных точек для всей структуры предполагаемого профага M. ruminantium, названного φmru. На основе анализа вторичных структур ДНК были идентифицированы вероятные сайты интеграции attL и attR (ФИГ. 1A). Интеграция фага в сайте att по-видимому имеет поврежденный предполагаемый мембранный белок, кодируемый ORF 1980 и 2069, и этот ген может содержать в себе исходный сайт интеграции для генома фага φmru, attB.During the high-throughput sequencing phase, the standard error was observed when the sequence was covered with respect to the region (~ 50 kb) of a significantly higher G + C content immediately adjacent to the low G + C region (~ 12 Kb). Genome sequence analysis using GAMOLA and GeneWiz led to the discovery of a prominent high-GC region located immediately adjacent to the large low-GC peak. Detailed analyzes of a region with a high G + C content showed the presence of gene products with similarities to integrase like phage, large subunit of phage terminal, phage portal protein, capsid protein of phage, and predicted peptidase acting as phage lysine (FIG. 3). These gene products were used as anchor points for the entire structure of the putative M. ruminantium prophage, named φmru. Based on the analysis of the secondary structures of DNA, the probable integration sites att L and att R were identified (FIG. 1A). The phage integration at the att site appears to have a damaged putative membrane protein encoded by ORF 1980 and 2069, and this gene may contain the original integration site for the phage genome φmru, attB .

Общая структура (ФИГ. 1B) и последовательность ДНК (ФИГ. 4A) φmru были определены исходя из общепризнанной модульной структуры фаговых геномов, объединенных со сходствами с последовательностью и функциональными базами данных. Смотри, например, Altermann E, Klein JR, Henrich B. Primary structure and features of the genome of the Lactobacillus gasseri temperate bacteriophage (phi)adh. Gene. 1999 Aug 20;236(2):333-46; Desiere F, Lucchini S, Canchaya C, Ventura M, Brüssow H. Antonie Van Leeuwenhoek. Comparative genomics of phages and prophages in lactic acid bacteria. 2002 Aug;82(1-4):73-91. Прогнозируемый ORFеом фага φmru был успешно классифицирован на модули, кодирующие фаговую интеграцию, репликацию ДНК и упаковку, фаговые структурные белки и литическую кассету, и приблизительно 40% фаговых ORF были охарактеризованы функционально. Терминатор-подобная структура в большой некодирующей области (244 пар нуклеотидов), фланкированная большим количеством прямых и непрямых повторов, и определенная в модуле репликации ДНК, была охарактеризована как предполагаемая точка начала репликации ДНК. Было прогнозировано несколько генов в пределах геномной последовательности фага на антисмысловой цепи, и они совпадали с областями с низким содержанием GC. Следует определить, инактивируют ли эти гены функцию фага, или указывают на неправильную сборку в фаговом геноме.The general structure (FIG. 1B) and the DNA sequence (FIG. 4A) φmru were determined based on the generally recognized modular structure of phage genomes combined with similarities to the sequence and functional databases. See, for example, Altermann E, Klein JR, Henrich B. Primary structure and features of the genome of the Lactobacillus gasseri temperate bacteriophage (phi) adh. Gene. 1999 Aug 20; 236 (2): 333-46; Desiere F, Lucchini S, Canchaya C, Ventura M, Brüssow H. Antonie Van Leeuwenhoek. Comparative genomics of phages and prophages in lactic acid bacteria. 2002 Aug; 82 (1-4): 73-91. The predicted phage ORM phage φmru has been successfully classified into modules encoding phage integration, DNA replication and packaging, phage structural proteins and the cassette, and approximately 40% of phage ORFs have been functionally characterized. A terminator-like structure in a large non-coding region (244 nucleotide pairs), flanked by a large number of direct and indirect repeats, and defined in the DNA replication module, was characterized as the putative start point for DNA replication. Several genes were predicted within the antisense strand genomic sequence of the phage, and they coincided with regions with a low GC content. It should be determined whether these genes inactivate phage function, or indicate an incorrect assembly in the phage genome.

Было обнаружено, что область с низким содержанием GC между предполагаемым фаговым лизином и attR содержит в себе систему модификации ДНК под действием серы, dnd (разрушение во время электрофореза), в том числе рестрикцию II типа m6 аденин ДНК метилтрансферазы и транскрипционный регулятор, вероятно являющийся специфичным в отношении системы dnd. Более того, некодирующие структуры РНК были идентифицированы как в пределах фагового генома, так и фланкирующие его. В пределах предполагаемого модуля репликации ДНК был идентифицирован rbcL. rbcL представляет 5' UTR РНК стабилизирующий элемент из Chlamydomonas reinhardtii. Считается, что это семейство вовлечено в стабилизацию гена rbcL, который кодирует большую субъединицу рибулоза-1,5-бифосфаткарбоксилазы. Мутации в этом семействе могут приводить к 50-кратному усилению разрушения транскрипта.It was found that the region with a low GC content between the putative phage lysine and att R contains a DNA modification system under the influence of sulfur, dnd (destruction during electrophoresis), including restriction of type II m6 adenine methyltransferase DNA and a transcriptional regulator, probably specific to the dnd system. Moreover, non-coding RNA structures were identified both within the phage genome and flanking it. Within the putative DNA replication module, rbcL was identified. rbcL is a 5 'UTR RNA stabilizing element from Chlamydomonas reinhardtii . It is believed that this family is involved in the stabilization of the rbcL gene, which encodes the large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase. Mutations in this family can lead to a 50-fold increase in transcript destruction.

Было идентифицировано три интронных структуры I группы, фланкирующих фаговый геном. Каталитические интроны I группы представляют собой большие рибозимы автономного сплайсинга. Они катализируют свое собственное вырезание из мРНК, тРНК и рРНК предшественников в целом ряде организмов. Вторичная коровая структура состоит из 9 парных областей (P1-P9). Они кратны по существу двум доменам - домену P4-P6 (образованному из стекинга P5, P4, P6 и P6a спиралей) и домену P3-P9 (образованному из P8, P3, P7 и P9 спиралей). Вторичная структура, отмеченная для этого семейства, представляет только это консервативное ядро. Каталитические интроны I группы зачастую имеют длинные ORF, встроенные в петлевые области. Эти некодирующие структуры РНК расположены в некодирующих областях между вышележащей ORF 1980 (SEQ ID NO:74), нижележащей ORF 2065 (SEQ ID NO:141) и attR и выше ORF 2069 (SEQ ID NO:142).Three intron structures of group I were identified, flanking the phage genome. The catalytic introns of group I are large ribozymes of autonomous splicing. They catalyze their own excision from mRNA, tRNA and rRNA precursors in a number of organisms. The secondary crustal structure consists of 9 paired regions (P1-P9). They are multiples of essentially two domains — the P4-P6 domain (formed from stacking of P5, P4, P6 and P6a helices) and the P3-P9 domain (formed from P8, P3, P7 and P9 helices). The secondary structure noted for this family represents only this conservative core. The catalytic introns of group I often have long ORFs built into the loop regions. These non-coding RNA structures are located in non-coding regions between the overlying ORF 1980 (SEQ ID NO: 74), the underlying ORF 2065 (SEQ ID NO: 141) and attR and above ORF 2069 (SEQ ID NO: 142).

ПРИМЕР 5A: фаговые геныEXAMPLE 5A: phage genes

Открытие профаговой последовательности в пределах геномной последовательности M. ruminantium было неожиданным. Ранее не сообщалось о том, что штамм M1 Methanobrevibacter ruminantium (DSM 1093) является восприимчивым либо к литическому, либо лизогенному фагу, хотя имелись сообщения о фаге, идентифицированном для других видов Methanobrevibacter (Baresi и Bertani, 1984; Knox и Harris, 1986). Последовательность профага φmru существенно выше по содержанию G+C, чем окружающий геном M. ruminantium, что говорит о том, что она происходит из другого организма. Наблюдаемые уровни гомологии не дают возможности предположить очевидного хозяина, из которого она происходит, и указывают на то, что φmru не похож на любой другой фаг, с которым сталкивались до настоящего времени.The discovery of the prophage sequence within the genomic sequence of M. ruminantium was unexpected. Previously, it was not reported that the M1 strain Methanobrevibacter ruminantium (DSM 1093) is susceptible to either lytic or lysogenic phage, although there have been reports of a phage identified for other Methanobrevibacter species (Baresi and Bertani, 1984; Knox and Harris, 1986). The sequence of the prophage φmru is significantly higher in G + C content than the surrounding M. ruminantium genome, which suggests that it originates from another organism. The observed homology levels make it impossible to suggest the obvious host from which it originates, and indicate that φmru is not like any other phage encountered so far.

ДНК последовательность φmru встроена в пределах предполагаемого мембранного белка M. ruminantium и фланкирована ДНК последовательностями с вторичными структурами, сопоставимыми с сайтами attL и attR. Несмотря на отсутствие строгой гомологии с другими известными белками, все характеристики функциональных модулей фага могли быть идентифицированы в последовательности φmru. Интересной особенностью этой последовательности является область с низким содержанием G+C на 3' конце, которая демонстрирует гомологию с белками, вовлеченными в систему модификации ДНК под действием серы (dnd). Эти гены расположены выше сайта присоединения attR φmru и, следовательно, вероятно внесены в геном M. ruminantium во время интеграции фага. Эта область кодирует несколько dnd ассоциированных ORF (dnd 1, 2 и 3), и субъединицу метилазы II типа наряду с предполагаемым регулятором транскрипции.The φmru DNA sequence is inserted within the putative M. ruminantium membrane protein and is flanked by DNA sequences with secondary structures comparable to attL and attR sites . Despite the lack of strict homology with other known proteins, all characteristics of phage functional modules could be identified in the φmru sequence. An interesting feature of this sequence is a region with a low G + C content at the 3 'end, which demonstrates homology with proteins involved in the DNA modification system under the influence of sulfur (dnd). These genes are located above the attR φmru attachment site and are therefore likely introduced into the M. ruminantium genome during phage integration. This region encodes several dnd-associated ORFs (dnd 1, 2, and 3), and a type II methylase subunit along with the putative transcriptional regulator.

Фенотип dnd делает чувствительным его ДНК к разрушению во время электрофореза. Анализы соответствующих функций dnd ORF навели на мысль о включении серы или серусодержащего вещества в геном хозяина. Также было открыто, что фенотип Dnd существует в ДНК широкораспространенных бактериальных видов различного происхождения и различной среды обитания. Аналогично организованные генные кластеры были обнаружены в нескольких бактериальных геномах, представляющих различные роды, и в eДНК морских организмов, давая возможность предположить, что такая модификация является широкораспространенным феноменом. Было продемонстрировано, что совпадение между фенотипом Dnd и модификацией ДНК под действием серы имеет место в нескольких характерных бактериальных геномах при проведении экспериментов in vivo (35)S-мечения (Zhou X, He X, Liang J, Li A, Xu T, Kieser T, Helmann JD, Deng Z. A novel DNA modification by sulphur. Mol Microbiol. 2005 Sep;57(5):1428-38).The dnd phenotype makes its DNA susceptible to degradation during electrophoresis. Analysis of the corresponding functions of the dnd ORF suggested the inclusion of sulfur or a sulfur-containing substance in the host genome. It has also been discovered that the Dnd phenotype exists in the DNA of widespread bacterial species of various origins and different habitats. Similarly organized gene clusters were found in several bacterial genomes representing different genera and in eDNA of marine organisms, suggesting that such a modification is a widespread phenomenon. It has been demonstrated that the coincidence between the Dnd phenotype and the modification of DNA under the influence of sulfur occurs in several characteristic bacterial genomes during in vivo (35) S-labeling experiments (Zhou X, He X, Liang J, Li A, Xu T, Kieser T , Helmann JD, Deng Z. A novel DNA modification by sulphur. Mol Microbiol. 2005 Sep; 57 (5): 1428-38).

Системы R\M II типа являются самыми простыми и наиболее распространенными. Вместо того, чтобы действовать в виде комплекса, метилтрансферазу и эндонуклеазу кодируют в виде двух отдельных белков и они действуют независимо. Отсутствует специфичный белок. Оба белка распознают один и тот же сайт узнавания, и следовательно, конкурируют за активность. Метилтрансфераза действует как мономер, метилирующий дуплекс на одной цепи за один раз. Эндонуклеаза действует как гомодимер, который облегчает расщепление обеих цепей. Расщепление происходит в определенном положении, близком к последовательности распознавания, или в ее пределах. В этот момент не ясно, как предполагаемая функциональная активность действует вместе с системой dnd. Тем не менее, ясно, что фаг подходит в качестве носителя для доставки генов. В частности, область лизогенной конверсии может быть использована в качестве места замещения гена.R \ M type II systems are the simplest and most common. Instead of acting as a complex, methyltransferase and endonuclease are encoded as two separate proteins and they act independently. There is no specific protein. Both proteins recognize the same recognition site, and therefore compete for activity. Methyl transferase acts as a monomer methylating duplex on one chain at a time. Endonuclease acts as a homodimer that facilitates the cleavage of both chains. The splitting occurs in a certain position close to the recognition sequence, or within it. At this point, it is not clear how the proposed functional activity acts with the dnd system. However, it is clear that the phage is suitable as a carrier for gene delivery. In particular, the lysogenic conversion region can be used as a gene substitution site.

Вероятно, что система dnd была перенесена в M. ruminantium посредством фага. Как таковая роль dnd системы φmru в защите или модификации M. ruminantium или чужеродной ДНК неизвестна. Другой интересной особенностью последовательности φmru является число ORF, кодируемых на антисмысловой цепи. Эти ORF соответствуют областям с низким содержанием GC и имеют слабые BLAST соответствия с белками из целого ряда организмов. Это могло навести на мысль, что эти гены были накоплены в пределах генома φmru со времени его интеграции в M. ruminantium. Не ясно, представляют ли эти ORF непрерывное накопление вставок, которые могут случайно приводить к инактивации фага и доместикации, или является ли φmru полностью активным.It is likely that the dnd system was transferred to M. ruminantium via phage. As such, the role of the dnd of the φmru system in the protection or modification of M. ruminantium or foreign DNA is unknown. Another interesting feature of the φmru sequence is the number of ORFs encoded on the antisense chain. These ORFs correspond to low GC regions and have weak BLAST correspondences with proteins from a number of organisms. This could suggest that these genes have been accumulated within the φmru genome since its integration into M. ruminantium . It is not clear whether these ORFs represent a continuous accumulation of inserts that can inadvertently lead to phage inactivation and domestication, or whether φmru is fully active.

Один ген φmru, представляющий особый интерес для минимизации метана, представляет собой ORF2058, расположенную в лизирующей кассете. ORF 2058 описана как пептидаза и обладает соответствием семейства белков (Pfam) (Балл:-13,7, величина E:0,00054) с семейством белков пептидазы C39. Эти белки представляют собой цистеинпептидазы и являются частью более крупной группы CA пептидаз, как определено с помощью базы данных по пептидазам MEROPS (Rawlings et al., 2006). Семейство пептидаз C39 обычно связано с ABC транспортерами, и они функционируют в качестве протеаз созревания во время секреции и процессинга бактериоцинов. Группа CA пептидаз также включает вирусные цистеинэндопептидазы, такие как эндоизопептидазы простейших фагов C71, которые расщепляют поперечносшитые пептиды клеточной стенки простейших. Клеточные стенки метанопродуцирующих простейших, принадлежащие семейству Methanobacteriales, содержат параллельные цепи псевдомуреина, полимер N-ацетил-L-талосаминуриновой кислоты, поперечно-сшитой пептидом. Псевдомуреинэндоизопептидазы C71 способны расщеплять пептидные поперечные сшивки клеточной стенки простейших и лизировать эти клетки.One φmru gene of particular interest for minimizing methane is ORF2058 located in the lysis cassette. ORF 2058 is described as peptidase and has the correspondence of the protein family (Pfam) (Score: -13.7, E-value: 0.00054) with the C39 peptidase protein family. These proteins are cysteine peptidases and are part of a larger group of CA peptidases, as determined using the MEROPS peptidase database (Rawlings et al., 2006). The C39 peptidase family is usually associated with ABC transporters, and they function as maturation proteases during the secretion and processing of bacteriocins. The CA peptidase group also includes viral cysteine endopeptidases, such as C71 protozoan endoisopeptidases, which cleave cross-linked protozoa of the protozoan cell wall. The cell walls of methane-producing protozoa, belonging to the Methanobacteriales family , contain parallel chains of pseudomurein, a polymer of N- acetyl-L-thalosaminuric acid, cross-linked with a peptide. Pseudomureinendoisopeptidases C71 are able to cleave peptide cross-linking of the protozoa cell wall and lyse these cells.

Исходя из положения и синтении с псевдомуреинэндоизопептидазой из Methanothermobacter marburgensis фага ΨM2 (ФИГ. 3), ORF 2058 может играть роль гена лизина метанопродуцента, который кодирует литический фермент, вовлеченный в лизис клеточной стенки до высвобождения фагового потомства. Выравнивание ORF 2058 с PeiP из M. marburgensis и PeiW из M. wolfeii (ФИГ. 5) показывает низкую общую гомологию между этими белками. Однако существует сохранение остатков гистидина и аспарагиновой кислоты, вовлеченных в каталитическую триаду эндоизопептидазы, и остаток цистеина в ORF 2058 расположен вблизи сохраненного цистеина PeiP и PeiW, который создает третий консервативный сайт каталитической триады (Makarova et al., 1999, Luo et al., 2002). Более того, мотив Gly-His-Tyr, окружающий каталитический остаток His в PeiP и PeiW, также обнаружен в ORF 2058. Эти наблюдения указывают на то, что ORF 2058 представляет собой ген лизина φmru, который функционирует для лизиса клеток M. ruminantium во время литического цикла фага. Различия, наблюдаемые между ORF 2058 и PeiP и PeiW, могут отражать различные пептидные поперечные сшивки клеточной стенки простейших и, следовательно, субстратную специфичность.Based on the position and synteny with pseudo- mureinendoisopeptidase from Methanothermobacter marburgensis of phage ΨM2 (FIG. 3), ORF 2058 can play the role of a methane producer lysine gene that encodes a lytic enzyme involved in lysis of the cell wall before phage progeny are released. The alignment of ORF 2058 with PeiP from M. marburgensis and PeiW from M. wolfeii (FIG. 5) shows a low overall homology between these proteins. However, there is conservation of histidine and aspartic acid residues involved in the catalytic triad of endoisopeptidase, and the cysteine residue in ORF 2058 is located near the stored cysteine PeiP and PeiW, which creates the third conserved site of the catalytic triad (Makarova et al ., 1999, Luo et al ., 2002 ) Moreover, the Gly-His-Tyr motif surrounding His catalytic residue in PeiP and PeiW is also found in ORF 2058. These observations indicate that ORF 2058 is a φmru lysine gene that functions to lyse M. ruminantium cells during lytic cycle of phage. The differences observed between ORF 2058 and PeiP and PeiW may reflect different peptide cross-linking of the protozoan cell wall and, therefore, substrate specificity.

ПРИМЕР 5B: индукция фагаEXAMPLE 5B: phage induction

Methanobrevibacter ruminantium штамм M1T (DSM1093) выращивали на среде BY+ (основная среда, Joblin et al., 1990), которая состоит из [г/л] NaCl (1), KH2PO4 (0,5), (NH4)2SO4 (0,25), CaCL2·2H2O (0,13), MgSO4·7H2O (0,2), K2HPO4 (1), осветленной жидкости рубца (300 мл), dH2O (360 мл), NaHCO3 (5), резазурина (0,2 мл), L-цистеин-HCl (0.5), экстракта дрожжей (2), и раствора микроэлементов по Balch (10 мл) (добавленные микроэлементы; Balch et al., 1979), который состоит из (г/л) нитрилтрехуксусной кислоты (1,5), MgSO4·7H2O (3), MnSO4·H2O (0,5), NaCl (1), FeSO4·7H2O (0,1), CoCl2·6H2O (0,1), CaCl2 (0,1), ZnSO4·7H2O (0,1), CuSO4·5H2O (0,01), AlK(SO4)2·12H2O (0,01), H3BO3 (0,01), Na2MoO4·2H2O (0,01), NiSO4·6H2O (0,03), Na2SeO3 (0,02), и Na2Wo4·2H2O (0,02). Methanobrevibacter ruminantium strain M1 T (DSM1093) was grown on BY + medium (basic medium, Joblin et al., 1990), which consists of [g / L] NaCl (1), KH 2 PO 4 (0.5), (NH 4 ) 2 SO 4 (0.25), CaCL 2 · 2H 2 O (0.13), MgSO 4 · 7H 2 O (0.2), K 2 HPO 4 (1), clarified rumen fluid (300 ml), dH 2 O (360 ml), NaHCO 3 (5), resazurin (0.2 ml), L-cysteine-HCl (0.5), yeast extract (2), and Balch trace element solution (10 ml) (added trace elements; Balch et al., 1979), which consists of (g / l) nitrile triacetic acid (1.5), MgSO 4 · 7H 2 O (3), MnSO 4 · H 2 O (0.5), NaCl (1) , FeSO 4 · 7H 2 O (0,1), CoCl 2 · 6H 2 O (0,1), CaCl 2 (0,1), ZnSO 4 · 7H 2 O (0,1), CuSO 4 · 5H 2 O (0.01), AlK (SO 4 ) 2 · 12H 2 O (0.01), H 3 BO 3 (0.01), Na 2 MoO 4 · 2H 2 O (0.01), NiSO 4 · 6H 2 O (0, 03), Na 2 SeO 3 (0.02), and Na 2 Wo 4 · 2H 2 O (0.02).

При оптических плотностях (OD), измеренных при длине волны 600 (OD600), между 0,10 и 0,14, M. ruminantium стимулировали 1 мл и 2 мл стерильного воздуха (~160-320 мкл кислорода), соответственно (Фигура 1C) и 2 мкг/мл митомицина С (Фигура 1D). Характерные кривые лизиса можно было наблюдать для обоих стимулов, с латентным периодом ~90 мин для воздушного стимула. Начальные результаты для стимуляции митомицином С показывают очень короткий латентный период. Для верификации исключения фага из генома хозяина было создано 2 олигонуклеотида, обращенных к обоим сайтам присоединения фага, соответственно (R1F: caaagagagattaaagaagcagacg; SEQ ID NO:146 и L2R agtagtgttggaatcagtgaaaagg; SEQ ID NO:147). Эта пара праймеров только продуцирует ампликон, если фаговый геном рециркулирует после исключения.At optical densities (OD) measured at a wavelength of 600 (OD 600 ) between 0.10 and 0.14, M. ruminantium was stimulated with 1 ml and 2 ml of sterile air (~ 160-320 μl of oxygen), respectively (Figure 1C ) and 2 μg / ml mitomycin C (Figure 1D). Characteristic lysis curves could be observed for both stimuli, with a latent period of ~ 90 min for an air stimulus. Initial results for mitomycin C stimulation show a very short latency period. In order to verify the exclusion of phage from the host genome, 2 oligonucleotides were generated that are facing both phage attachment sites, respectively (R1F: caaagagagattaaagaagcagacg; SEQ ID NO: 146 and L2R agtagtgttggaatcagtgaaaagg; SEQ ID NO: 147). This pair of primers only produces amplicon if the phage genome recycles after exclusion.

На Фигуре 1E показаны эксперименты исходного исключения, когда M. ruminantium стимулировали воздухом. После индукции был обнаружен отчетливый и однозначно идентифицируемый ампликон ожидаемого размера, указывающий на состоявшееся исключение и рециркуляризацию. Аналогичная, хоть и более слабая, полоса также была обнаружена в неиндуцированных клетках M. ruminantium, указывающая на то, что φmru обладает способностью к спонтанному исключению во время нормального нестимулированного роста.Figure 1E shows initial exclusion experiments when M. ruminantium was stimulated with air. After induction, a distinct and unambiguously identifiable amplicon of the expected size was detected, indicating the completed exclusion and recirculation. A similar, albeit weaker, band was also found in uninduced M. ruminantium cells, indicating that φmru is capable of spontaneous exclusion during normal unstimulated growth.

ПРИМЕР 5C: биологические исследования литических ферментовEXAMPLE 5C: biological studies of lytic enzymes

Полипептид, кодируемый ORF 2058, используется в качестве литического фермента, специфичного в отношении метанопродуцентов рубца, и был субклонирован в векторе экспрессии E. coli для получения рекомбинантного белка. ORF 2058 была амплифицирована с помощью ПЦР с использованием праймеров Mbbrum11for22 (1122For, cac cat ggt tag att cag cag aga c; SEQ ID NO:148) и Mbbrum11rev22 (1122Rev, tca tgc agg aca gac aac ata gta g; SEQ ID NO:149) в объеме реакционной смеси 150 мкл, содержащей: 121,5 нг геномной ДНК штамма М1 M. ruminantium; 0,2 мкМ праймеров 1122For и 1122Rev;15 мкл буфера Accuprime Pfx (с dNTPs, InVitrogen); 2,4 мкл Accuprime Pfx (InVitrogen). Условия ПЦР представляли собой 2 мин при 95°C начальной денатурации с последующими 35 циклами 15 секунд при 95°C, 30 секунд при 55°C и 40 секунд при 68°C. Конечное удлинение не использовалось. Продукт ПЦР очищали и количественно анализировали, используя Nanodrop (Thermo Scientific, GA, USA).The polypeptide encoded by ORF 2058 is used as a lytic enzyme specific for rumen methane producers and has been subcloned into an E. coli expression vector to produce a recombinant protein. ORF 2058 was amplified by PCR using Mbbrum11for22 primers (1122For, cac cat ggt tag att cag cag aga c; SEQ ID NO: 148) and Mbbrum11rev22 (1122 Rev, tca tgc agg aca gac aac ata gta g; SEQ ID NO: 149 ) in the volume of the reaction mixture, 150 μl, containing: 121.5 ng of genomic DNA of M. ruminantium strain M1; 0.2 μM of 1122For and 1122Rev primers; 15 μl of Accuprime Pfx buffer (with dNTPs, InVitrogen); 2.4 μl Accuprime Pfx (InVitrogen). PCR conditions were 2 min at 95 ° C for initial denaturation followed by 35 cycles of 15 seconds at 95 ° C, 30 seconds at 55 ° C, and 40 seconds at 68 ° C. Final elongation was not used. The PCR product was purified and quantitatively analyzed using Nanodrop (Thermo Scientific, GA, USA).

ORF 2058 клонирование: ПЦР-амплифицированную ORF 2058 клонировали либо в pET 100, либо pET 151-D Topo векторы (InVitrogen) в соответствии с рекомендациями производителя, и трансформировали в химически компетентные клетки TOP 10 (InVitrogen). Трансформанты анализировали с помощью метода молекулярных колоний ПЦР, и плазмидную ДНК очищали и секвенировали. Были выбраны клоны с последовательностями ДНК, соответствующими последовательностям ORF 2058.ORF 2058 cloning: PCR-amplified ORF 2058 was cloned into either pET 100 or pET 151-D Topo vectors (InVitrogen) according to the manufacturer's recommendations and transformed into chemically competent TOP 10 cells (InVitrogen). Transformants were analyzed using the method of molecular colonies by PCR, and plasmid DNA was purified and sequenced. Clones with DNA sequences corresponding to ORF 2058 sequences were selected.

ORF 2058 экспрессия: плазмидную ДНК из клонов, содержащих верифицированные ORF 2058 вставки, трансформировали путем электропорации в электрокомпетентные клетки BL21* или Rosetta 2. Было обнаружено, что самые лучшие условия роста для экспрессии растворимого белка ORF 2058 в среде LB, с индукцией, проводимой между 0,48-0,6 поглощением при 600 нм, используя 0,5 мМ IPTG и непрерывный рост приблизительно в течение шести часов при 30°C. Затем клетки собирали центрифугированием и замораживали при -20ºC.ORF 2058 expression: plasmid DNA from clones containing verified ORF 2058 inserts was transformed by electroporation into electrocompetent BL21 * or Rosetta 2 cells. It was found that the best growth conditions for the expression of soluble ORF 2058 protein in LB medium, with induction between 0.48-0.6 absorbance at 600 nm using 0.5 mM IPTG and continuous growth for approximately six hours at 30 ° C. Then the cells were harvested by centrifugation and frozen at -20ºC.

Лизис клеток: клеточный дебрис размораживали и ресуспендировали в следующем буфере (pH 7,5): 300 мМ NaCl, 2 мМ DTT, 10 мМ имидазола, 20 мМ Tris, 20% глицерина, 1% Triton-X, 5 мМ CaCl2, и 10 иМ MgCl2. Лизоцим добавляли до конечной концентрации 1 мг/мл, с последующим инкубированием на льду с осторожным перемешиванием в течение 30 мин. ДНазу I и РНазу I добавляли каждую до конечной концентрации 5 мкг/мл с последующим инкубированием на льду с осторожным перемешиванием в течение 30 мин. Клеточный лизат центрифугировали при 12000 об/мин в течение 15 мин, и сырой лизат фильтровали через фильтр 0,8 мкм.Cell lysis: cell debris was thawed and resuspended in the following buffer (pH 7.5): 300 mM NaCl, 2 mM DTT, 10 mM imidazole, 20 mM Tris, 20% glycerol, 1% Triton-X, 5 mM CaCl 2 , and 10 IM MgCl 2 . Lysozyme was added to a final concentration of 1 mg / ml, followed by incubation on ice with gentle stirring for 30 minutes. DNase I and RNase I were each added to a final concentration of 5 μg / ml, followed by incubation on ice with gentle stirring for 30 minutes. The cell lysate was centrifuged at 12,000 rpm for 15 minutes, and the crude lysate was filtered through a 0.8 μm filter.

Никель-аффинная хроматография: профильтрованный супернатант в результате процедуры лизиса клеток наносили на 80 мл никель-аффинную колонку и элюировали, используя 20 мМ - 250 мМ градиент имидазола в следующем буфере (pH 7,5): 300 мМ NaCl, 2 мМ DTT, 20 мМ Tris, и 20% глицерина. Фракции, элюированные с колонки, содержащие экспрессированный белок ORF 2058, концентрировали, используя фильтровальную ячейку Millipore ультра с мембраной, отделяющей молекулярную массу 10000 кДа. Конструкцию ORF 2058 в pET100, экспрессированную в клетках E. coli BL21*, элюировали с никелевой колонки следующим буфером для элюции, pH 8,2 (20 мМ Tris, 250 мМ имидазол, 300 мМ NaCl, 10 мМ b-меркаптоэтанол, 10% глицерин), и фермент хранили в буфере, в который добавляли дополнительно глицерин и дитиотреитол до достижения конечной концентрации 40% глицерина, 1 мМ дитиотреитола, pH 8,2.Nickel affinity chromatography: the filtered supernatant as a result of cell lysis was applied to an 80 ml nickel affinity column and eluted using a 20 mM - 250 mM imidazole gradient in the following buffer (pH 7.5): 300 mM NaCl, 2 mM DTT, 20 mM Tris, and 20% glycerol. Fractions eluted from the column containing ORF 2058 expressed protein were concentrated using a Millipore ultra filter cell with a membrane separating 10,000 kDa. The ORF 2058 construct in pET100 expressed in E. coli BL21 * cells was eluted from the nickel column with the following elution buffer, pH 8.2 (20 mM Tris, 250 mM imidazole, 300 mM NaCl, 10 mM b-mercaptoethanol , 10% glycerol ), and the enzyme was stored in a buffer to which glycerol and dithiothreitol were additionally added until a final concentration of 40% glycerol, 1 mM dithiothreitol, pH 8.2 was reached.

Обессоливание: обессоливание концентрированного белка, экспрессированного с конструкции pET 151 в клетках Rosetta 2, проводили, используя 250 мл BioGel P6 DG (BioRad, CA, USA) колонку со следующим буфером (pH 7,0):20 мМ MOPS, 1 мМ DTT, 300 мМ NaCl, и 20% глицерина. Фракции с колонки концентрировали, как описано выше, и конечный образец фильтровали и быстро замораживали в жидком азоте до хранения при -20°C.Desalination: desalination of the concentrated protein expressed from pET 151 construct in Rosetta 2 cells was performed using a 250 ml BioGel P6 DG (BioRad, CA, USA) column with the following buffer (pH 7.0): 20 mM MOPS, 1 mM DTT, 300 mM NaCl, and 20% glycerol. Column fractions were concentrated as described above, and the final sample was filtered and quickly frozen in liquid nitrogen until storage at -20 ° C.

Лизис полученных в результате клеток M. ruminantium: пять мл культур M. ruminantium M1 (DSM 1093) выращивали в среде BY+ в пробирках Hungate до поздней логарифмической фазы, и клетки собирали центрифугированием пробирок Hungate при 5000×g при комнатной температуре в течение 30 минут. Пробирки перемещали в анаэробную камеру (атмосфера 95% CO2- 5% H2, Coy Laboratory Products, MI, USA), в которой супернатант отбрасывали и клетки из 10 мл культуры ресуспендировали в 1 мл буфера MOPS pH 6,8 (50 мМ MOPS, 5 мМ CaCl2, 1 мМ дитиотреитола). Клеточную суспензию доводили до OD (600 нм) ~0,12 путем разведения дополнительным количеством буфера MOPS.Lysis of the resulting M. ruminantium cells: five ml of cultures of M. ruminantium M1 (DSM 1093) were grown in BY + medium in Hungate tubes until the late logarithmic phase, and cells were collected by centrifuging Hungate tubes at 5000 × g at room temperature for 30 minutes. The tubes were transferred to an anaerobic chamber (atmosphere 95% CO 2 - 5% H 2 , Coy Laboratory Products, MI, USA), in which the supernatant was discarded and cells from 10 ml of culture were resuspended in 1 ml of MOPS buffer pH 6.8 (50 mM MOPS 5 mM CaCl 2, 1 mM dithiothreitol). The cell suspension was adjusted to OD (600 nm) ~ 0.12 by dilution with additional MOPS buffer.

Стандартизованную клеточную суспензию (50 мкл) помещали в микротитровальный планшет и добавляли различные концентрации литического фермента ORF 2058 (полученного из конструкции pET 100), и общий объем реакционной смеси доводили до 250 мл буфером. Смеси клеток и белка инкубировали при 37ºC и записывали показания OD. Действие добавления фермента (мкг фермента, добавленного на исследование) на оставшиеся клетки M. ruminantium показано на ФИГ. 7. Добавления фермента снижали показатели OD 600 нм суспендированных клеток дозозависимым образом по сравнению с контрольными клетками без добавления фермента. Это указывает на то, что литический фермент ORF 2058 обладает способностью поражать и лизировать оставшиеся клетки M. ruminantium в анаэробных условиях.A standardized cell suspension (50 μl) was placed in a microtiter plate and various concentrations of the lytic enzyme ORF 2058 (obtained from pET 100 construct) were added and the total volume of the reaction mixture was adjusted to 250 ml with buffer. Mixtures of cells and protein were incubated at 37 ° C and OD readings were recorded. The effect of adding the enzyme (μg of the enzyme added to the study) on the remaining M. ruminantium cells is shown in FIG. 7. Enzyme additions reduced OD 600 nm of suspended cells in a dose-dependent manner compared to control cells without enzyme addition. This indicates that the lytic enzyme ORF 2058 has the ability to infect and lyse the remaining M. ruminantium cells under anaerobic conditions.

Лизис растущих клеток M. ruminantium: M. ruminantium выращивали в среде RM02. Среда RM02 была составлена из следующих ингредиентов (г/л): KH2PO4 (1,4), (NH4)2SO4 (0,6), KCl (1,5), раствор микроэлементов SL10 (1 мл), раствор селенит/вольфрама, (1 мл), 0,1% (масс./об.) раствора резазурина (4 капли). Компоненты перемешивали и кипятили в условиях без O2 100% CO2, и охлаждали на ледяной бане при барботировании 100% CO2. После охлаждения добавляли NaHCO3 (4,2 г) и L-цистеин ·HCl·H2O (0,5 г), и 9,5 мл среды помещали в пробирки Hungate при газировании пробирок 100% CO2. Пробирки автоклавировали и хранили в темноте в течение 24 часов до использования. Перед инокуляцией добавляли NoSubRFV (0,5 мл на пробирку, содержащую субстраты, экстракт дрожжей, витамины). После инокуляции пробирки газировали 80% CO2/20% H2 до 25 фунтов/дюйм2. M. ruminantium выращивали до середины логарифмического роста (OD 600 нм ~0,1), в этой точке к культурам добавляли литический фермент ORF 2058 (полученный из клона pET 151 D Topo) в различных концентрациях. Инкубирование культур продолжали и регистрировали показания OD. Действие добавления фермента на рост и образование мембраны M. ruminantium (% образования мембраны относительно недобавленного контроля после 217 часов роста показан в скобках) показано на ФИГ. 8. Результаты показывают, что литический фермент ORF 2058 значительно влияет на рост M. ruminantium дозозависимым образом, снижая OD 600 нм растущих культур в течение 2 часов добавления. Два самых высоких уровня добавления фермента также снижали образование мембраны до степени, сходной с таковой при добавлении хлороформа (добавлении 100 мкл/10 мл культуры).Lysis of growing M. ruminantium cells: M. ruminantium was grown in RM02 medium. RM02 medium was composed of the following ingredients (g / l): KH 2 PO 4 (1,4), (NH 4 ) 2 SO 4 (0,6), KCl (1,5), trace element solution SL10 (1 ml) solution of selenite / tungsten, (1 ml), 0.1% (w / v) solution of resazurin (4 drops). The components were mixed and boiled under conditions without O 2 100% CO 2 , and cooled in an ice bath while sparging 100% CO 2 . After cooling, NaHCO 3 (4.2 g) and L-cysteine · HCl · H 2 O (0.5 g) were added, and 9.5 ml of the medium was placed in Hungate tubes when the tubes were aerated with 100% CO 2 . The tubes were autoclaved and stored in the dark for 24 hours prior to use. Before inoculation, NoSubRFV was added (0.5 ml per tube containing substrates, yeast extract, vitamins). After inoculation, the tubes were gassed with 80% CO 2/20% H 2 and 25 lbs / in2. M. ruminantium was grown until the middle of logarithmic growth (OD 600 nm ~ 0.1); at this point, the lytic enzyme ORF 2058 (obtained from clone pET 151 D Topo) was added to the cultures at various concentrations. Incubation of the cultures was continued and OD readings were recorded. The effect of the addition of the enzyme on the growth and formation of the membrane of M. ruminantium (% membrane formation relative to the non-added control after 217 hours of growth is shown in parentheses) is shown in FIG. 8. The results show that the lytic enzyme ORF 2058 significantly affects the growth of M. ruminantium in a dose-dependent manner, reducing the OD 600 nm of growing cultures within 2 hours of addition. The two highest levels of enzyme addition also reduced membrane formation to a degree similar to that with the addition of chloroform (adding 100 μl / 10 ml of culture).

ПРИМЕР 6: общие сведенияEXAMPLE 6: General Information

Неожиданным открытием в результате секвенирования генома M. ruminantium было присутствие последовательности профага. Анализ геномной последовательности идентифицировал область с необычно высоким содержанием GC, которая содержала ряд генов, родственных фаговым. Вся структура предполагаемого профага была идентифицирована с помощью дополнительных биоинформационных анализов и обозначена как φmru. Приблизительно 40% фаговых генов были отнесены к дискретным функциональным группам, включающим интеграцию фага, репликацию и упаковку ДНК, фаговые структурные белки и лизис. Было обнаружено, что последовательности ДНК, фланкирующие фаговый геном, представляют потенциальные сайты для интеграции фага (attL и attR). The unexpected discovery of M. ruminantium genome sequencing was the presence of a prophage sequence. Genomic sequence analysis identified an area with an unusually high GC content that contained a number of phage related genes. The entire structure of the proposed prophage was identified using additional bioinformation analyzes and designated as φmru. About 40% of phage genes were assigned to discrete functional groups, including phage integration, DNA replication and packaging, phage structural proteins and lysis. It has been found that DNA sequences flanking the phage genome represent potential sites for phage integration (attL and attR).

По-видимому, фаг сам встроился в предполагаемый мембранный белок M. ruminantium, который, вероятно, содержит первоначальный сайт интеграции метанопродуцента для генома фага φmru, attB. Более того, считается, что структура, подобная терминатору, обнаруженная в пределах модуля репликации ДНК, представляет точку начала репликации ДНК фага. Область с низким содержанием GC на 3' конце фагового генома содержит то, что по-видимому является системой модификации ДНК под действием серы, включая ген, который вероятно контролирует экспрессию системы dnd. Эти гены, вероятно, были внесены в геном M. ruminantium во время интеграции фага и их роль в отношении модификации фага, ДНК хозяина или чужеродной ДНК остается выяснить. Сохранение dnd системы M ruminantium дает возможность предположить, что она приносит пользу хозяину. Однако роль dnd системы φmru в модификации M. ruminantium или чужеродной ДНК остается в стадии исследования.Apparently, the phage itself integrated into the putative membrane protein.M. ruminantium,which probably contains the initial site for the integration of methanogen producer for the phmru phage genome,attB.Moreover, it is believed that a terminator-like structure found within the DNA replication module represents the origin of phage DNA replication. The low GC region at the 3 'end of the phage genome contains what appears to be a sulfur modification system for DNA, including a gene that probably controls the expression of the dnd system. These genes were probably introduced into the M. genome.ruminantiumduring phage integration, their role in modifying phage, host DNA or foreign DNA remains to be determined. Saving dnd systemM ruminantiummakes it possible to assume that it benefits the owner. However, the role of the dnd system φmru in the modificationM. ruminantiumor foreign DNA remains under investigation.

Другой интересной особенностью последовательности φmru является ряд генов, кодируемых на антисмысловой цепи, которые соответствуют областям с низким содержанием GC, и имеют слабые соответствия с белками из целого ряда организмов. Это дает возможность предположить, что эти гены накопились в пределах генома φmru с момента его интеграции в M. ruminantium и может быть, что эти гены представляют непрерывное накопление вставок, которые могли случайно привести к инактивации фага и доместикации фага. Высокое содержание GC в последовательности фага φmru по сравнению с геномом M. ruminantium дает возможность предположить, что она происходит из другого организма. Однако предыдущий хозяин не является очевидным, поскольку белки φmru оказываются до некоторой степени уникальными по сравнению с другими фагами, встречающимися до настоящего времени.Another interesting feature of the φmru sequence is a number of genes encoded on the antisense strand that correspond to regions with a low GC content and have weak correspondences with proteins from a number of organisms. This suggests that these genes have accumulated within the φmru genome since its integration intoM. ruminantiumand it may be that these genes represent a continuous accumulation of inserts that could accidentally lead to inactivation of the phage and domestication of the phage. High GC content in the phmru phage sequence compared to the genomeM. ruminantium gives the opportunity to suggest that it comes from another organism. However, the previous host is not obvious, because the φmru proteins are to some extent unique compared to other phages encountered to date.

Гены φmru, представляющие особый интерес в отношении уменьшения метана, представляют собой гены, расположенные в пределах литической кассеты. Один ген в частности кодирует белок, обладающий сходством с семейством пептидаз C39. Это семейство пептидаз включает, среди прочих, вирусные цистеинэндопептидазы, такие как фаговые эндоизопептидазы C71 простейших, которые расщепляют поперечно сшивающие пептиды псевдомуреина, который составляет клеточные стенки Methanobrevibacter. Исходя из локализации гена в пределах фагового генома и синтении с эндоизопептидазами псевдомуреина из других фаговых геномов метанопродуцентов, не находящихся в рубце, этот ген может играть роль в качестве гена лизина, кодирующего литический фермент, вовлеченный в лизис клетки до высвобождения потомства фага. Этот ген и кодируемый им фермент представляют очевидный интерес в качестве контрольного механизма для M. ruminantium и других метанопродуцентов рубца со сходными клеточными стенками.The φmru genes of particular interest in methane reduction are genes located within the lytic cassette. One gene in particular encodes a protein that is similar to the C39 family of peptidases. This family of peptidases includes, among others, viral cysteine endopeptidases, such as phage endoisopeptidases C71 protozoa, which cleave the cross-linking peptides of pseudomurein, which makes up the cell walls of Methanobrevibacter . Based on the localization of the gene within the phage genome and the synthesis of endogenous pseudomurein from other phage genomes of methane producers that are not in the rumen, this gene can play a role as a lysine gene encoding the lytic enzyme involved in cell lysis before phage progeny are released. This gene and the enzyme encoded by it are of obvious interest as a control mechanism for M. ruminantium and other rumen methane producers with similar cell walls.

Фаги жвачных животных и их ферменты, которые вовлечены в лизис клеток-хозяев, представляют большие возможности для контролирования как популяций метанопродуцентов, так и других членов сообщества (бактерий, простейших и грибов) в рубце. Кроме того, возможно идентифицировать ключевые мишени ферментов хозяина, которые чувствительны к ингибированию под действием фаговых белков, через понимание жизненных циклов фага. Авторы изобретения провели исследования состава фага рубца у коров, овец и оленей, и показали, что они демонстрируют изменение во времени в числе и типе. Также были идентифицированы изоляты метанопродуцентов Новой Зеландии, на которые оказывает воздействие фаг. Чистые культуры метанопродуцентов были использованы для оценки литических ферментов фага, и были разработаны методики на основе культур и на основе ПЦР для скрининга нового фага. Было показано, что очищенный фаг из образцов рубца поддается случайному анализу ДНК последовательности, которая позволяет обнаружить ферменты профага.Ruminant phages and their enzymes, which are involved in the lysis of host cells, present great opportunities for controlling both populations of methane producers and other community members (bacteria, protozoa, and fungi) in the rumen. In addition, it is possible to identify key targets of host enzymes that are sensitive to inhibition by phage proteins through an understanding of the phage's life cycles. The inventors conducted studies of the composition of the rumen phage in cows, sheep and deer, and showed that they demonstrate a change in time in number and type. New Zealand methane-producing isolates that are affected by phage have also been identified. Pure cultures of methane producers were used to evaluate the lytic enzymes of the phage, and culture-based and PCR-based techniques were developed to screen for the new phage. It was shown that the purified phage from scar samples lend themselves to random DNA analysis of a sequence that allows the detection of prophage enzymes.

Существует несколько преимуществ для использования фага или его ферментов в методиках минимизации воздействия на окружающую среду для снижения выбросов метана. Фаги являются природными компонентами микробиологического сообщества в рубце, и, следовательно, не должны рассматриваться как антибактериальное лечение (могли бы легко преодолеть любые регуляторные ограничения). Фаги обычно специфичны в отношении узкого диапазона хозяев, потенциально давая возможность селективно направлять их на метанопродуцентов. Фаговая терапия в настоящее время рассматривается как лечение для организмов, резистентных к антибиотикам, и в основном считается безопасной. После получения фаг обычно является относительно стабильным. Введение штаммов метанопродуцентов в рубец, которые подвергаются воздействию фага, могло бы оказывать длительные лечебные эффекты, в частности, если инокуляция проходит в раннем возрасте (например, у молодых овечек и телят). Известно, что некоторые метанопродуценты либо содержат фаговые геномы, чувствительные к литическому фагу, либо подвергаются автолизису (напоминающие литические ферменты), в том числе Methanobrevibacter smithii (штамм PS), Methanobacterium bryantii и Methanobrevibacter штамм MF-1. Одним заметным примером фага, используемого для ингибирования проблематичных с точки зрения сельского хозяйства, является использование фага для направленной доставки в Escherichia coll. 0157:H7.There are several advantages to using phage or its enzymes in minimizing environmental impact techniques to reduce methane emissions. Phages are natural components of the microbiological community in the rumen, and therefore should not be considered as antibacterial treatment (they could easily overcome any regulatory restrictions). Phages are usually specific for a narrow range of hosts, potentially making it possible to selectively target them to methane producers. Phage therapy is currently considered a treatment for antibiotic-resistant organisms and is generally considered safe. After receipt, the phage is usually relatively stable. The introduction of strains of methanoproducers into the rumen, which are exposed to phage, could have long-term therapeutic effects, in particular, if inoculation takes place at an early age (for example, in young lambs and calves). It is known that some methane producers either contain phage genomes that are sensitive to lytic phage or undergo autolysis (resembling lytic enzymes), including Methanobrevibacter smithii (strain PS), Methanobacterium bryantii, and Methanobrevibacter strain MF-1. One notable example of a phage used to inhibit agriculturally problematic phages is the use of phage for targeted delivery to Escherichia coll. 0157: H7.

Methanobrevibacter ruminantium выбрали для секвенирования генома вследствие доминирования в рубце при различных условиях питания (исходя из данных культивирования и молекулярного определения), доступности культур, удобства для рутинного выращивания в условиях лаборатории, и сравнительно большого количества предварительных исследований и первоисточников, доступных по этому организму. Настоящее изобретение представляет важные данные в отношении генома M. ruminantium и составляет подробную картину этого фага в рубце. Последовательность профага φmru предоставляет специфические реагенты для ингибирования M. ruminantium и для дальнейших генетических манипуляций для содействия в определении функции гена. Этот фаг может быть использован для блокирования консервативных функций/компонентов среди метанопродуцентов для предотвращения или уменьшения образования метана в рубце. Methanobrevibacter ruminantium was chosen for genome sequencing due to dominance in the rumen under various nutritional conditions (based on cultivation data and molecular determination), accessibility of cultures, convenience for routine cultivation in a laboratory, and a relatively large number of preliminary studies and primary sources available for this organism. The present invention provides important data regarding the M. ruminantium genome and provides a detailed picture of this phage in the rumen. The prophage sequence φmru provides specific reagents for inhibiting M. ruminantium and for further genetic manipulations to aid in determining gene function. This phage can be used to block conservative functions / components among methane producers to prevent or reduce the formation of methane in the rumen.

СсылкиReferences

Altermann E, Klaenhammer TR (2005) PathwayVoyager: pathway mapping using the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database. BMC Genomics 6:60-66.Altermann E, Klaenhammer TR (2005) Pathway Voyager: pathway mapping using the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database. BMC Genomics 6: 60-66.

Altermann, E Klaenhammer TR (2003) GAMOLA: a new local solution for sequence annotation and analyzing draft and finished prokaryotic genomes. OMICS: A journal of integrative biology 7, 161-169.Altermann, E Klaenhammer TR (2003) GAMOLA: a new local solution for sequence annotation and analyzing draft and finished prokaryotic genomes. OMICS: A journal of integrative biology 7 , 161-169.

Altschul SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ (1997) Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Research 25, 3389-3402.Altschul SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ (1997) Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Research 25, 3389-3402.

Balch WE, Fox GE, Magrum LJ, Woese CR, Wolfe RS (1979) Methanogens: reevaluation of a unique biological group. Microbiological Reviews 43, 260-296.Balch WE, Fox GE, Magrum LJ, Woese CR, Wolfe RS (1979) Methanogens: reevaluation of a unique biological group. Microbiological Reviews 43 , 260-296.

Baresi, L. and Bertani, G. 1984. Isolation of a bacteriophage for a methanogenic bacterium. In Abstracts of the Annual Meeting of the American Society for Microbiology. Washington DC: American Society for Microbiology, p. 133.Baresi, L. and Bertani, G. 1984. Isolation of a bacteriophage for a methanogenic bacterium. In Abstracts of the Annual Meeting of the American Society for Microbiology . Washington DC: American Society for Microbiology, p. 133.

Bickle, T. A. and D. H. Kruger. 1993. Biology of DNA restriction. Microbiol. Rev. 57:434-450.Bickle, T. A. and D. H. Kruger. 1993. Biology of DNA restriction. Microbiol. Rev. 57: 434-450.

Bult CJ, et al. (1996) Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcus jannaschii. Science 273, 1058-1073.Bult CJ, et al. (1996) Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcus jannaschii . Science 273 , 1058-1073.

Coutinho PM, Henrissat B (1999) Carbohydrate-active enzymes: an integrated database approach. In 'Recent Advances in Carbohydrate Bioengineering' (Eds HJ Gilbert, G Davies, B Henrissat and B Svensson) pp. 3-12 (The Royal Society of Chemistry, Cambridge) (Carbohydrate Active Enzymes database, http://www.cazy.org/).Coutinho PM, Henrissat B (1999) Carbohydrate-active enzymes: an integrated database approach. In 'Recent Advances in Carbohydrate Bioengineering' (Eds HJ Gilbert, G Davies, B Henrissat and B Svensson) pp. 3-12 (The Royal Society of Chemistry, Cambridge) (Carbohydrate Active Enzymes database, http://www.cazy.org/).

Delcher AL, Harmon D, Kasif S, White O, Salzberg SL (1999) Improved microbial gene identification with GLIMMER. Nucleic Acids Research 27, 4636-4641.Delcher AL, Harmon D, Kasif S, White O, Salzberg SL (1999) Improved microbial gene identification with GLIMMER. Nucleic Acids Research 27 , 4636-4641.

Fleischmann, RD, et al. (1995) Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd. Science 269, 496-512.Fleischmann, RD, et al. (1995) Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd. Science 269 , 496-512.

Fricke WF, Seedorf H, Henne A, Kruer M, Liesegang H, Hedderich R, Gottschalk G, Thauer RK (2006) The genome sequence of Methanosphaera stadtmanae reveals why this human intestinal archaeon is restricted to methanol and H2 for methane formation and ATP synthesis. Journal of Bacteriology 188, 642-658.Fricke WF, Seedorf H, Henne A, Kruer M, Liesegang H, Hedderich R, Gottschalk G, Thauer RK (2006) The genome sequence of Methanosphaera stadtmanae reveals why this human intestinal archaeon is restricted to methanol and H 2 for methane formation and ATP synthesis. Journal of Bacteriology 188 , 642-658.

Godde JS, Bickerton A (2006) The repetitive DNAe called CRISPRs and their associated genes: evidence of horizontal transfer among prokaryotes. Journal of Molecular Evolution 62, 718-729.Godde JS, Bickerton A (2006) The repetitive DNAe called CRISPRs and their associated genes: evidence of horizontal transfer among prokaryotes. Journal of Molecular Evolution 62, 718-729.

Haft DH, Selengut J, Mongodin EF, Nelson KE (2005) A guild of 45 CRISPR-associated (Cas) protein families and multiple CRISPR/Cas subtypes exist in prokaryotic genomes. PLoS Computational Biology 1:474-483Haft DH, Selengut J, Mongodin EF, Nelson KE (2005) A guild of 45 CRISPR-associated (Cas) protein families and multiple CRISPR / Cas subtypes exist in prokaryotic genomes. PLoS Computational Biology 1: 474-483

Jansen R, Embden JD, Gaastra W, Schouls LM (2002) Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes. Molecular Microbiology 43, 1565-1575.Jansen R, Embden JD, Gaastra W, Schouls LM (2002) Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes. Molecular Microbiology 43, 1565-1575.

Jansen R, van Embden JD, Gaastra W, Schouls LM (2002) Identification of a novel family of sequence repeats among prokaryotes. OMICS: A journal of integrative biology 6, 23-33.Jansen R, van Embden JD, Gaastra W, Schouls LM (2002) Identification of a novel family of sequence repeats among prokaryotes. OMICS: A journal of integrative biology 6 , 23-33.

Jensen LJ, Friis C, Ussery DW (1999) Three views of microbial genomes. Research in Microbiology 150, 773-777.Jensen LJ, Friis C, Ussery DW (1999) Three views of microbial genomes. Research in Microbiology 150, 773-777.

Joblin KN, Naylor GE, Williams AG (1990) Effect of Methanobrevibacter smithii on xylanolytic activity of anaerobic ruminal fungi. Applied and Environmental Microbiology 56, 2287-2295.Joblin KN, Naylor GE, Williams AG (1990) Effect of Methanobrevibacter smithii on xylanolytic activity of anaerobic ruminal fungi. Applied and Environmental Microbiology 56 , 2287-2295.

Kanehisa M, Goto S, Kawashima S, Okuno Y, Hattori M (2004) The KEGG resource for deciphering the genome. Nucleic Acids Research 32, D277-D280.Kanehisa M, Goto S, Kawashima S, Okuno Y, Hattori M (2004) The KEGG resource for deciphering the genome. Nucleic Acids Research 32, D277-D280.

Kiener, A., Konig, H., Winter, J. and Leisinger, T. 1987. Purification and use of Methanobacterium wolfeii pseudomurein endopeptidase for lysis of Methanobacterium thermoautotrophicum . J. Bacteriol. 169, 1010-1016.Kiener, A., Konig, H., Winter, J. and Leisinger, T. 1987. Purification and use of Methanobacterium wolfeii pseudomurein endopeptidase for lysis of Methanobacterium thermoautotrophicum . J. Bacteriol. 169, 1010-1016.

Knox, M. R. and Harris, J. E. 1986. Isolation and characterisation of a bacteriophage of Methanobrevibacter smithii. In Abstracts of the XIV International Congress on Microbiology. Manchester: International Union of Microbiological Societies.Knox, MR and Harris, JE 1986. Isolation and characterization of a bacteriophage of Methanobrevibacter smithii . In Abstracts of the XIV International Congress on Microbiology . Manchester: International Union of Microbiological Societies.

Kurtz S, Schleiermacher C (1999) REPuter: fast computation of maximal repeats in complete genomes. Bioinformatics 15, 426-427.Kurtz S, Schleiermacher C (1999) REPuter: fast computation of maximal repeats in complete genomes. Bioinformatics 15, 426-427.

Lowe TM, Eddy SR (1997) tRNAscan-SE: a program for improved detection of transfer RNA genes in genomic sequence. Nucleic Acids Research 25, 955-964.Lowe TM, Eddy SR (1997) tRNAscan-SE: a program for improved detection of transfer RNA genes in genomic sequence. Nucleic Acids Research 25, 955-964.

Loenen, W. and N. Murray. 1986. Modification enhancement by restriction alleviation protein (Ra1) of bacteriophage lambda. J. Mol. Biol. 190:11-22.Loenen, W. and N. Murray. 1986. Modification enhancement by restriction alleviation protein (Ra1) of bacteriophage lambda. J. Mol. Biol. 190: 11-22.

Lucchini, S., F. Desiere, and H. Brussow. 1999. Comparative genomics of Streptococcus thermophilus phage species supports a modular evolution theory. J. Virol. 73:8647-8656.Lucchini, S., F. Desiere, and H. Brussow. 1999. Comparative genomics of Streptococcus thermophilus phage species supports a modular evolution theory. J. Virol. 73: 8647-8656.

Luo, Y. N., Pfister, P., Leisinger, T. and Wasserfallen, A. 2002. Pseudomurein endoisopeptidases PeiW and PeiP, two moderately related members of a novel family of proteases produced in Methanothermobacter strains. FEMS Microbiol. Lett. 208, 47-51.Luo, YN, Pfister, P., Leisinger, T. and Wasserfallen, A. 2002. Pseudomurein endoisopeptidases PeiW and PeiP, two moderately related members of a novel family of proteases produced in Methanothermobacter strains . FEMS Microbiol. Lett. 208, 47-51.

Makarova, K. S., Aravind, L. and Koonin, E. V. 1999. A superfamily of archaeal, bacterial, and eukaryotic proteins homologous to animal transglutaminases. Protein Sci. 8, 1714-1719.Makarova, K. S., Aravind, L. and Koonin, E. V. 1999. A superfamily of archaeal, bacterial, and eukaryotic proteins homologous to animal transglutaminases. Protein Sci. 8, 1714-1719.

Makarova KS, Grishin NV, Shabalina, SA, Wolf YI, Koonin EV (2006) A putative RNA-interference-based immune system in prokaryotes: computational analysis of the predicted enzymatic machinery, functional analogies with eukaryotic RNAi, and hypothetical mechanisms of action. Biology Direct 1:7-32.Makarova KS, Grishin NV, Shabalina, SA, Wolf YI, Koonin EV (2006) A putative RNA-interference-based immune system in prokaryotes: computational analysis of the predicted enzymatic machinery, functional analogies with eukaryotic RNAi, and hypothetical mechanisms of action. Biology Direct 1: 7-32.

New Zealand Statistics 2005 (www.stats.govt.nz)New Zealand Statistics 2005 (www.stats.govt.nz)

New Zealand's Greenhouse Gas Inventory 1990 - 2004. The National Inventory Report and Common Reporting Format. (2006) Ministry for the Environment. http://www.mfe.govt.nz/publications/climate/nir-apr06/nir-apr06.pdf.New Zealand's Greenhouse Gas Inventory 1990-2004. The National Inventory Report and Common Reporting Format. (2006) Ministry for the Environment. http://www.mfe.govt.nz/publications/climate/nir-apr06/nir-apr06.pdf.

Reeve JN, Nolling J Morgan RM, Smith DR (1997) Methanogenesis: genes, genomes and who's on first? Journal of Bacteriology 179, 5975-5986.Reeve JN, Nolling J Morgan RM, Smith DR (1997) Methanogenesis: genes, genomes and who's on first? Journal of Bacteriology 179 , 5975-5986.

Rawlings, N. D., Morton, F. R. and Barrett, A. J. 2006. MEROPS: the peptidase database. Nucleic Acids Res. 34, D270-D272.Rawlings, ND, Morton, FR and Barrett, AJ 2006. MEROPS : the peptidase database. Nucleic Acids Res. 34, D270-D272.

Samuel BS, Hansen EE, Manchester JK, Coutinho PM, Henrissat B, Fulton R, Latreille P, Kim K, Wilson RK, Gordon JI (2007) Genomic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104, 10643-10648.Samuel BS, Hansen EE, Manchester JK, Coutinho PM, Henrissat B, Fulton R, Latreille P, Kim K, Wilson RK, Gordon JI (2007) Genomic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104 , 10643-10648.

Smith DR, et al. (1997) Complete genome sequence of Methanobacterium thermoautotrophicum H: Functional analysis and comparative genomics. Journal of Bacteriology 179, 7135-7155.Smith DR, et al. (1997) Complete genome sequence ofMethanobacterium thermoautotrophicumH: Functional analysis and comparative genomics.Journal of bacteriology 179, 7135-7155.

Smith PH, Hungate RE (1958) Isolation and characterization of Methanobacterium ruminantium n. sp. Journal of Bacteriology 75, 713-718.Smith PH, Hungate RE (1958) Isolation and characterization of Methanobacterium ruminantium n. sp. Journal of Bacteriology 75, 713-718.

Staden R, Beal KF, Bonfield JK (1998) The Staden Package. Methods in Molecular Biology: Bioinformatics Methods and Protocols 132, 115-130.Staden R, Beal KF, Bonfield JK (1998) The Staden Package. Methods in Molecular Biology: Bioinformatics Methods and Protocols 132 , 115-130.

Tatusov RL, Natale DA, Garkavtsev IV, Tatusova TA, Shankavaram UT, Rao BS, Kiryutin B, Galperin MY, Fedorova ND, Koonin EV (2001) The COG database: new developments in phylogenetic classification of proteins from complete genomes Nucleic Acids Research 29, 22-28.Tatusov RL, Natale DA, Garkavtsev IV, Tatusova TA, Shankavaram UT, Rao BS, Kiryutin B, Galperin MY, Fedorova ND, Koonin EV (2001) The COG database: new developments in phylogenetic classification of proteins from complete genomes Nucleic Acids Research 29 , 22-28.

Все публикации и патенты, упомянутые в представленном выше описании, включены в качестве ссылки.All publications and patents mentioned in the above description are incorporated by reference.

Там где ссылка представленного выше описания дана к целым числам, имеющим известные эквиваленты, эти эквиваленты включены как отдельно указанные. Хотя настоящее изобретение было описано применительно к особенно предпочтительным вариантам осуществления, должно быть понятно, что настоящее изобретение, как заявлено, не должно ненадлежащим образом ограничиваться такими особыми вариантами осуществления. Понятно, что дополнительные модификации могут быть проведены в отношении настоящего изобретения, как описано в настоящей заявке, без отклонения от сущности и объема изобретения.Where reference to the above description is given to integers having known equivalents, these equivalents are included as separately indicated. Although the present invention has been described in relation to particularly preferred embodiments, it should be understood that the present invention, as claimed, should not be inappropriately limited to such specific embodiments. It is understood that further modifications may be made with respect to the present invention, as described herein, without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (24)

1. Выделенный полипептид, который является ингибитором клетки метанопродуцента и биологическим маркером для детекции фага φmru, и который характеризуется: а) аминокислотной последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5; b) аминокислотной последовательностью, которая по меньшей мере на 90% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5; или с) аминокислотной последовательностью, которая по меньшей мере на 80% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5.1. The selected polypeptide, which is an inhibitor of methanogen producer cells and a biological marker for detection of phage φmru, and which is characterized by: a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5; b) an amino acid sequence that is at least 90% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5; or c) an amino acid sequence that is at least 80% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5. 2. Выделенный полипептид, который является ингибитором клетки метанопродуцента и биологическим маркером для детекции фага φmru, и который характеризуется: а) аминокислотной последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72; b) аминокислотной последовательностью, которая по меньшей мере на 90% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72; или с) аминокислотной последовательностью, которая по меньшей мере на 80% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72.2. The selected polypeptide, which is an inhibitor of methanogen producer cells and a biological marker for detection of phage φmru, and which is characterized by: a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68 69 and 72; b) an amino acid sequence that is at least 90% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 and 72; or c) an amino acid sequence that is at least 80% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 and 72. 3. Выделенный полинуклеотид, который кодирует полипептид, который является ингибитором клетки метанопродуцента и биологическим маркером для детекции фага φmru, и который характеризуется: а) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5; b) нуклеотидной последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 75-78; c) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 90% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5; или d) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 80% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2-5, или е) последовательностью, комплементарной последовательности по любому из пп. (а) - (d).3. An isolated polynucleotide that encodes a polypeptide that is an inhibitor of a methane producer cell and a biological marker for detecting phmru phage, and which is characterized by: a) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5; b) a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 75-78; c) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that is at least 90% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5; or d) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that is at least 80% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2-5, or e) a sequence complementary to the sequence of any one of claims. (a) - (d). 4. Выделенный полинуклеотид, который кодирует полипептид, который является ингибитором клетки метанопродуцента и биологическим маркером для детекции фага φmru, и который характеризуется: а) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72; b) нуклеотидной последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 74, 79-134, 135, 136, 137-141 и 142; c) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 90% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72; или d) нуклеотидной последовательностью, которая кодирует аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 80% идентична последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 и 72, или е) нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности по любому из пп. (а) - (d). 4. An isolated polynucleotide that encodes a polypeptide that is an inhibitor of a methane producer cell and a biological marker for detecting phmru phage, and which is characterized by: a) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6- 61, 62, 63, 64-68, 69 and 72; b) a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 74, 79-134, 135, 136, 137-141 and 142; c) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that is at least 90% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 and 72; or d) a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that is at least 80% identical to the sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, 6-61, 62, 63, 64-68, 69 and 72, or e) a nucleotide sequence complementary to a sequence according to any one of paragraphs. (a) - (d). 5. Клонирующий вектор, содержащий полинуклеотид по п.3 или 4.5. Cloning vector containing a polynucleotide according to claim 3 or 4. 6. Клонирующий вектор, содержащий полинуклеотид, который кодирует полипептид по п.1 или 2.6. Cloning vector containing a polynucleotide that encodes a polypeptide according to claim 1 or 2. 7. Вектор экспрессии, содержащий полинуклеотид по п.3 или 4.7. The expression vector containing the polynucleotide according to claim 3 or 4. 8. Вектор экспрессии, содержащий полинуклеотид, который кодирует полипетид по п.1 или 2. 8. An expression vector containing a polynucleotide that encodes a polypeptide according to claim 1 or 2. 9. Клетка-хозяин для продукции полипептида по п.1 или 2, где клетка содержит вектор по пп.6, 8.9. The host cell for the production of the polypeptide according to claim 1 or 2, where the cell contains a vector according to claims 6, 8. 10. Клетка-хозяин для продукции полинуклеотида по п.3 или 4, где клетка содержит вектор по пп.5, 7.10. The host cell for the production of polynucleotide according to claim 3 or 4, where the cell contains a vector according to claims 5, 7. 11. Клетка-хозяин для репликации вектора по любому из пп.5-8, которая является прокариотической клеткой или клеткой метанопродуцента, содержащая вектор по пп.5-8. 11. A host cell for replicating a vector according to any one of claims 5 to 8, which is a prokaryotic cell or methanogen producer cell containing the vector according to claims 5-8. 12. Клетка-хозяин по п.11, которая представляет собой Escherichia coli или Methanobrevibacter ruminantium, включая Methanobrevibacter ruminantium штамм M1T (DSM1093).12. The host cell according to claim 11, which is Escherichia coli or Methanobrevibacter ruminantium, including Methanobrevibacter ruminantium strain M1 T (DSM1093). 13. Конъюгированная молекула или слитая молекула, которая является ингибитором клетки метанопродуцента и биологическим маркером для детекции фага φmru, содержащая полипептид по п.1 или 2, или полинуклеотид по п.3 или 4.13. A conjugated molecule or a fusion molecule that is an inhibitor of a methane producer cell and a biological marker for detecting a phmru phage containing the polypeptide according to claim 1 or 2, or a polynucleotide according to claim 3 or 4. 14. Конъюгированная молекула или слитая молекула, которая является ингибитором клетки метанопродуцента и содержит полипептид по п.1 или 2, и которая дополнительно содержит соединение против образования метана, сигнальную последовательность, антитело или фрагмент антитела, пептид-нуклеиновую кислоту, антимикробный пептид, или антибиотик. 14. A conjugated molecule or fusion molecule that is an inhibitor of a methane producer cell and contains a polypeptide according to claim 1 or 2, and which further comprises a compound against the formation of methane, a signal sequence, an antibody or antibody fragment, a peptide nucleic acid, an antimicrobial peptide, or an antibiotic . 15. Антитело или фрагмент антитела, которое связывается с пептидом по п.1 или 2, полученное с помощью полипептида по п.1 или 2.15. The antibody or antibody fragment that binds to the peptide according to claim 1 or 2, obtained using the polypeptide according to claim 1 or 2. 16. Антитело или фрагмент антитела по п.15, которое является моноклональным. 16. The antibody or antibody fragment of claim 15, which is monoclonal. 17. Выделенный фаг φmru, который выделен с помощью биологического маркера по пп.1-4, который является ингибитором клетки метанопродуцента и содержит а) по меньшей мере один полипептид по п.1 или 2; или b) по меньшей мере один полинуклеотид по п.3 или 4. 17. The isolated phage φmru, which is isolated using a biological marker according to claims 1 to 4, which is an inhibitor of a methane producer cell and contains a) at least one polypeptide according to claim 1 or 2; or b) at least one polynucleotide according to claim 3 or 4. 18. Фармацевтическая композиция для ингибирования клетки метанопродуцента, содержащая эффективное количество а) полипептида по п.1 или 2; b) полинуклеотида по п.3 или 4; с) вектора по любому из пп.5-8; или d) фага по п.17.18. A pharmaceutical composition for inhibiting a methane producer cell, comprising an effective amount of a) a polypeptide according to claim 1 or 2; b) a polynucleotide according to claim 3 or 4; c) a vector according to any one of claims 5 to 8; or d) phage according to claim 17. 19. Способ ингибирования клетки метанопродуцента, включающий: а) необязательно, получение или выделение полипептида по п.1 или 2; и b) контактирование клетки с полипептидом по п.1 или 2.19. A method of inhibiting a methanogen producer cell, comprising: a) optionally, preparing or isolating a polypeptide according to claim 1 or 2; and b) contacting the cell with the polypeptide according to claim 1 or 2. 20. Способ ингибирования клетки метанопродуцента, включающий: а) необязательно, получение или выделение конъюгированной молекулы или слитой молекулы по п.13 или 14; и b) приведение в контакт клетки с конъюгированной молекулой или слитой молекулой по п.13 или 14.20. A method of inhibiting a methanogen producer cell, comprising: a) optionally, producing or isolating a conjugated molecule or fusion molecule according to claim 13 or 14; and b) contacting the cell with the conjugated molecule or fusion molecule of claim 13 or 14. 21. Способ ингибирования клетки метанопродуцента, включающий: а) необязательно, получение или выделение фага по п.17; и b) приведение в контакт клетки с фагом по п.17. 21. A method of inhibiting a methanogen producer cell, comprising: a) optionally, producing or isolating a phage according to claim 17; and b) contacting the cell with the phage according to claim 17. 22. Способ по любому из пп.19-21, в котором клетка является клеткой метанопродуцента жвачного животного или получена у жвачного животного. 22. The method according to any one of claims 19-21, wherein the cell is a ruminant methane producer cell or obtained from a ruminant. 23. Способ по п.22, в котором клетка представляет собой Methanobrevibacter ruminantium.23. The method of claim 22, wherein the cell is Methanobrevibacter ruminantium. 24. Способ по п.23, в котором клетка представляет собой Methanobrevibacter ruminantium штамм M1T (DSM1093). 24. The method according to item 23, in which the cell is a Methanobrevibacter ruminantium strain M1 T (DSM1093).
RU2010116162/10A 2007-09-25 2008-09-25 PHAGE φ-mru POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND THEIR APPLICATION RU2520738C2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97510407P 2007-09-25 2007-09-25
US60/975,104 2007-09-25
US98984007P 2007-11-22 2007-11-22
US98984107P 2007-11-22 2007-11-22
US60/989,841 2007-11-22
US60/989,840 2007-11-22
PCT/NZ2008/000248 WO2009041831A1 (en) 2007-09-25 2008-09-25 PHAGE ϕ-MRU POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND USES THEREOF

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010116162A RU2010116162A (en) 2011-11-10
RU2520738C2 true RU2520738C2 (en) 2014-06-27

Family

ID=44996578

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116165/10A RU2526511C2 (en) 2007-09-25 2008-09-25 Cell-penetrating peptides and polypeptides for microorganism cells
RU2010116162/10A RU2520738C2 (en) 2007-09-25 2008-09-25 PHAGE φ-mru POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND THEIR APPLICATION

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116165/10A RU2526511C2 (en) 2007-09-25 2008-09-25 Cell-penetrating peptides and polypeptides for microorganism cells

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BRPI0817228A2 (en)
RU (2) RU2526511C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792235C2 (en) * 2016-12-20 2023-03-21 Филип Моррис Продактс С.А. Plants with a shorter flowering time

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116940369A (en) * 2020-09-08 2023-10-24 居里公司 Compositions and methods of use thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0724454A1 (en) * 1993-10-19 1996-08-07 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method for improving utilisation of nutrients by ruminant or ruminant-like animals
US5985907A (en) * 1998-08-12 1999-11-16 Health Research, Inc. Method for inhibiting growth of methanogens
US6797466B1 (en) * 1996-08-22 2004-09-28 The Institute For Genomic Research Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcus jannaschii

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU700356B2 (en) * 1994-06-24 1999-01-07 Yes Technologies Method and apparatus for extracting precious metals from their ores and the product thereof
US6617156B1 (en) * 1997-08-15 2003-09-09 Lynn A. Doucette-Stamm Nucleic acid and amino acid sequences relating to Enterococcus faecalis for diagnostics and therapeutics
RU2269525C2 (en) * 2000-08-10 2006-02-10 Бритиш Биотех Фармасьютикалс Лимитед Antibacterial agent
AU2002306849A1 (en) * 2001-03-21 2002-10-08 Elitra Pharmaceuticals, Inc. Identification of essential genes in microorganisms

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0724454A1 (en) * 1993-10-19 1996-08-07 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method for improving utilisation of nutrients by ruminant or ruminant-like animals
US6797466B1 (en) * 1996-08-22 2004-09-28 The Institute For Genomic Research Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcus jannaschii
US5985907A (en) * 1998-08-12 1999-11-16 Health Research, Inc. Method for inhibiting growth of methanogens

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВОЛОВА Т.Г., Биотехнология, Новосибирск, Изд. Сибирского отделения РАН, 1999 г *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792235C2 (en) * 2016-12-20 2023-03-21 Филип Моррис Продактс С.А. Plants with a shorter flowering time

Also Published As

Publication number Publication date
RU2526511C2 (en) 2014-08-20
RU2010116165A (en) 2011-11-10
RU2010116162A (en) 2011-11-10
BRPI0817228A2 (en) 2015-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10995120B2 (en) Vaccines and vaccine components for inhibition of microbial cells
RU2520738C2 (en) PHAGE φ-mru POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND THEIR APPLICATION
AU2014213519B2 (en) Vaccines and vaccine components for inhibition of microbial cells
Class et al. Patent application title: PHAGE &phgr; MRU POLYNUCLEOTIDES AND POLYPEPTIDES AND USES THEREOF
AU2019203617A1 (en) Vaccines and vaccine components for inhibition of microbial cells
AU2014210647A1 (en) Phage phimru polynucleotides and polypeptides and uses thereof
ALTERMANN et al. Patent 2700164 Summary

Legal Events

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

Effective date: 20180926