RU2522479C1 - APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN - Google Patents

APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN Download PDF

Info

Publication number
RU2522479C1
RU2522479C1 RU2013105753/10A RU2013105753A RU2522479C1 RU 2522479 C1 RU2522479 C1 RU 2522479C1 RU 2013105753/10 A RU2013105753/10 A RU 2013105753/10A RU 2013105753 A RU2013105753 A RU 2013105753A RU 2522479 C1 RU2522479 C1 RU 2522479C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
aox1
pastoris
gene
his4
Prior art date
Application number
RU2013105753/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Владимирович Тюрин
Дмитрий Георгиевич Козлов
Сергей Эдуардович Чеперегин
Ирек Ильясович Губайдуллин
Борис Дмитриевич Ефремов
Федор Алексеевич Клебанов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП "ГосНИИгенетика")
Priority to RU2013105753/10A priority Critical patent/RU2522479C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522479C1 publication Critical patent/RU2522479C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: application of yeast strain Komagataella pastoris RNCIM Y-727 as the recipient to construction of producers of target protein is characterised, optionally comprising introduction of mutations into it, providing the use of auxotrophic selective markers.
EFFECT: solution can be applied in preparation of recombinant proteins without the use of methanol as inductor of gene expression.
8 dwg, 4 tbl, 10 ex

Description

Применение штамма дрожжей Komagataella pastoris в качестве реципиента для конструирования продуцентов целевого белкаThe use of the yeast strain Komagataella pastoris as a recipient for the construction of producers of the target protein

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологической промышленности, в частности к получению штамма метилотрофных дрожжей Komagataella pastoris, пригодного для конструирования на его основе штаммов-продуцентов, способных синтезировать целевой белок.The invention relates to biotechnology and the microbiological industry, in particular to the production of Komagataella pastoris strain of methylotrophic yeast, suitable for the construction of producer strains based on it, capable of synthesizing the target protein.

В настоящее время множество применяемых в фармацевтической отрасли субстанций получают методом микробиологического синтеза.Currently, many substances used in the pharmaceutical industry are obtained by microbiological synthesis.

Для осуществления экспрессии необходимо наличие следующей системы: разрешенного к применению одноклеточного или многоклеточного организма-реципиента, пригодного для трансформации вектором, включающим последовательность ДНК, кодирующую целевой белок, и вектора для трансформации, включающего все необходимые элементы (селективные маркеры, промоторы, терминаторы, и т.д.). Применяемые в настоящее время системы экспрессии можно подразделить на прокариотические (бактериальные) и эукариотические, представляющие собой клетки дрожжей, мицелярных грибов, насекомых и млекопитающих.The expression system requires the following system: an approved single-celled or multicellular recipient organism suitable for transformation with a vector including a DNA sequence encoding a target protein and a transformation vector with all necessary elements (selective markers, promoters, terminators, etc.) .d.). Currently used expression systems can be divided into prokaryotic (bacterial) and eukaryotic, which are cells of yeast, mycelium fungi, insects and mammals.

Каждая из систем имеет свои технологические и экономические достоинства и недостатки. Использование бактериальных систем экспрессии, например, наиболее часто используемой в биотехнологии системы экспрессии с использованием в качестве продуцента целевого белка рекомбинантного штамма бактерий E.coli, ограничивает спектр продуцируемых белков из-за невозможности воспроизвести все посттрансляционные модификации, характерные для эукариот, такие как гликозилирование, фосфорилирование, образование дисульфидных связей между цистеиновыми остатками, цис/транс-изомеризация пролина, и т.д. [1]. Также, при использовании бактерий E.coli в качестве продуцента целевого белка, часто сталкиваются со сложностями, связанными с рефолдингом (вследствие неправильного фолдинга в цитоплазме клетки и образования нерастворимых телец включения), что делает невозможным применение E.coli для биосинтеза многих белков [1]. Синтезированный клетками E.coli негликозилированный эритропоэтин (гликопротеин, стимулятор гемапоэза), стабильность и активность которого непосредственно зависит от гликозилирования, обладает значительно меньшей стабильностью по сравнению с эритропоэтином, секретируемым О-/N-гликозилированным клетками млекопитающих [2].Each of the systems has its own technological and economic advantages and disadvantages. The use of bacterial expression systems, for example, the expression system most often used in biotechnology using the recombinant bacterial strain of E. coli as the target protein producer, limits the spectrum of proteins produced due to the inability to reproduce all post-translational modifications characteristic of eukaryotes, such as glycosylation, phosphorylation the formation of disulfide bonds between cysteine residues, cis / trans isomerization of proline, etc. [one]. Also, when using E.coli bacteria as a producer of the target protein, they often face difficulties associated with refolding (due to improper folding in the cytoplasm of the cell and the formation of insoluble inclusion bodies), which makes it impossible to use E.coli for the biosynthesis of many proteins [1] . The non-glycosylated erythropoietin synthesized by E. coli cells (glycoprotein, a hemapoiesis stimulant), the stability and activity of which directly depends on glycosylation, has significantly lower stability compared to erythropoietin secreted by O- / N-glycosylated mammalian cells [2].

Использование для секреции целевых белков клеток млекопитающих, обеспечивающих все необходимые посттрансляционные модификации, приводит к увеличению стоимости продукции в связи с необходимостью использования сложного и дорогостоящего оборудования и питательных сред, для их культивирования [3]. Использование дрожжей в качестве продуцента целевых рекомбинантных белков является компромиссным и в некоторых случаях наиболее оптимальным решением. Дрожжи являются представителями эукариот и обладают способностью ко всем вышеперечисленным посттрансляционным модификациям, характерным для эукариотических клеток, включая также секрецию белков в культуральную среду. Выделение и очистка целевого рекомбинантного продукта существенно облегчена в связи с тем, что количество эндогенных секретируемых белков дрожжей сравнительно невелико [3].The use of mammalian cells for secretion of the target proteins, providing all the necessary post-translational modifications, leads to an increase in the cost of production due to the need to use complex and expensive equipment and culture media for their cultivation [3]. The use of yeast as a producer of target recombinant proteins is a compromise and, in some cases, the most optimal solution. Yeasts are representatives of eukaryotes and are capable of all of the above post-translational modifications characteristic of eukaryotic cells, including the secretion of proteins in the culture medium. Isolation and purification of the target recombinant product is significantly facilitated due to the fact that the amount of endogenous secreted yeast proteins is relatively small [3].

Интерес к продукции рекомбинантных белков с использованием систем экспрессии, основанных на метилотрофных дрожжах, в частности, рода Pichia, Komagataella или Hansenula [6] основан на ряде преимуществ этих систем как с научной, так и с технологический точки зрения.Interest in the production of recombinant proteins using expression systems based on methylotrophic yeast, in particular, of the genus Pichia, Komagataella, or Hansenula [6] is based on a number of advantages of these systems both from a scientific and a technological point of view.

Культуру метилотрофных дрожжей выращивают в ферментерах до более высоких плотностей, по сравнению с традиционно-используемыми дрожжами Saccharomyces cerevisiae, что позволяет получить более высокий уровень продукции целевого белка [5]. Метилотрофные дрожжи обладают одними из самых мощных в природе промоторов. Их отличает также альтернативный механизм гликозилирования белков, позволяющий синтезировать низкоиммуногенный целевой белок.The culture of methylotrophic yeast is grown in fermenters to higher densities compared to the traditionally used Saccharomyces cerevisiae yeast, which allows to obtain a higher level of production of the target protein [5]. Methylotrophic yeast has some of the most powerful promoters in nature. They are also distinguished by an alternative mechanism of protein glycosylation, which allows the synthesis of a low immunogenic target protein.

Наиболее часто используемыми промоторами для регуляции экспрессии гетерологичных генов являются АОХ1 (промотор алкоголь оксидазы), GAP (промотор глицеральдегид 3-фосфат дегидрогеназы), FLD (промотор формальдегид дегидрогеназы), FDH (промотор формиат дегидрогеназы), DHAS (дигидроксиацетон синтазы) [9]. Известно, что промоторы АОХ1, FLD и FDH индуцируются в ответ на присутствие в питательной среде метанола или олеата. При росте культуры на глицерин- или глюкозо-содержащей среде, перечисленные промоторы репрессированы [11]. При истощении основного источника углерода промотор АОХ1 находится в дерепрессированном состоянии, при этом его активность составляет 1-2% от активности в индуцированном состоянии [12]. GAP считается конститутивным промотором, т.е. индуцирован при росте культуры на многих субстратах, включая глицерин, глюкозу.The most commonly used promoters for regulating the expression of heterologous genes are AOX1 (alcohol oxidase promoter), GAP (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase promoter), FLD (formaldehyde dehydrogenase promoter), FDH (dehydrogenase formate promoter), DHAS (dihydroxy 9 synacetone). The AOX1, FLD, and FDH promoters are known to be induced in response to the presence of methanol or oleate in the culture medium. When the culture grows on a glycerol- or glucose-containing medium, the listed promoters are repressed [11]. When the main carbon source is depleted, the AOX1 promoter is in a de-repressed state, while its activity is 1-2% of the activity in the induced state [12]. GAP is considered a constitutive promoter, i.e. induced by the growth of culture on many substrates, including glycerin, glucose.

Существенным преимуществом метилотрофных дрожжей является уровень и качество N-гликозилирования белков. Так, в клетках P.pastoris размер углеводных цепочек составляет в среднем 8-12 остатков маннозы, и концевым остатком является низкоиммуногенный α-1,2 маннозный остаток, тогда как сахаромицеты секретируют обычно гораздо более тяжело гликозилированный белок, содержащий до 100-150 остатков на одну цепочку, концевым остатком в которой оказывается высокоиммуногенный α-1,3 маннозный остаток.A significant advantage of methylotrophic yeast is the level and quality of N-glycosylation of proteins. So, in P. pastoris cells, the size of the carbohydrate chains is on average 8-12 mannose residues, and the terminal residue is a low immunogenic α-1,2 mannose residue, whereas saccharomycetes usually secrete a much more heavily glycosylated protein containing up to 100-150 residues per one chain, with a terminal residue of which is a highly immunogenic α-1,3 mannose residue.

С помощью экспрессионных систем на различных метилотрофных дрожжах, получено множество субстанций для фармацевтической промышленности: поверхностный антиген гепатита В (субстанция для вакцины), антистатин, эпидермальный ростовой фактор, гирудин, α1-урокиназа, эндотелиальный ростовой фактор и др. [3]. Первый разрешенный к использованию продукт получил регистрацию FDA в декабре 2009 года.Using expression systems on various methylotrophic yeasts, many substances were obtained for the pharmaceutical industry: hepatitis B surface antigen (substance for vaccine), antistatin, epidermal growth factor, hirudin, α1-urokinase, endothelial growth factor, etc. [3]. The first approved product was registered with the FDA in December 2009.

В качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения рассмотрим штамм метилотрофных дрожжей Komagataella pfaffii NRRL Y-48124. Штамм GS115 (фенотип his-; Invitrogen, США), являющийся его производным, широко используют в качестве экспрессионной системы, в биотехнологии [4]. Экспрессионная система на основе этого штамма позволяет получать целевые белки с высоким выходом, при использовании индуцируемого метанолом промотора алкоголь оксидазы АОХ1, привлекательность которого заключается не только в его активности, но и в его строгой регуляции [12]. В отличие от некоторых сильных промоторов S.cerevisiae, которые имеют базальный уровень экспрессии на репрессирующих субстратах, промотор АОХ1 полностью репрессирован при росте на средах, содержащих такие репрессирующие субстраты, как глюкоза или глицерин или этанол [12]. Строгая регуляция промотора является важным фактором при экспрессии целевых генов, кодирующих токсичные для клетки белки.As the closest analogue of the claimed invention, consider a strain of methylotrophic yeast Komagataella pfaffii NRRL Y-48124. Strain GS115 (phenotype his - ; Invitrogen, USA), which is its derivative, is widely used as an expression system in biotechnology [4]. An expression system based on this strain allows one to obtain target proteins with a high yield when using the methanol-induced alcohol oxidase promoter AOX1, the attractiveness of which lies not only in its activity, but also in its strict regulation [12]. Unlike some strong S. cerevisiae promoters, which have a basal expression level on repressive substrates, the AOX1 promoter is completely repressed upon growth on media containing repressive substrates such as glucose or glycerol or ethanol [12]. Strict regulation of the promoter is an important factor in the expression of target genes encoding cell toxic proteins.

При использовании штамма GS115 получены такие продукты как гранулоцит-колониестимулирующий фактор в количестве до 131 мг на 1 л культуральной жидкости [6] и рекомбинантный хепсидин в количестве до 100 мг на 1 л культуральной жидкости [7]. Недостатком данного штамма является способность экспрессировать ген целевого белка, находящийся под контролем промотора АОХ1, только в присутствии индуктора-метанола, который является токсичным и легко-воспламеняющимся веществом [21], [22].Using strain GS115, such products as granulocyte-colony stimulating factor in an amount of up to 131 mg per 1 liter of culture fluid [6] and recombinant hepsidin in an amount of up to 100 mg per 1 liter of culture fluid [7] were obtained. The disadvantage of this strain is the ability to express the target protein gene under the control of the AOX1 promoter only in the presence of a methanol inducer, which is a toxic and flammable substance [21], [22].

Санитарно-гигиенические требования к организации и проведению работ с метанолом накладывают серьезные ограничения на использование данного вещества в биотехнологическом производстве [16]. В связи с этим, представляется важным найти решение, которое, с одной стороны, позволило бы использовать метилотрофные дрожжи для продукции целевого белка; а с другой стороны, позволило бы не использовать метанол в качестве индуктора для экспрессии генов этого белка.Sanitary and hygienic requirements for the organization and conduct of work with methanol impose serious restrictions on the use of this substance in biotechnological production [16]. In this regard, it seems important to find a solution that, on the one hand, would allow the use of methylotrophic yeast for the production of the target protein; on the other hand, it would allow not using methanol as an inducer for gene expression of this protein.

Задача заявляемого изобретения - расширить арсенал метилотрофных дрожжей, пригодных для конструирования на их основе штаммов-продуцентов, способных экспрессировать целевой белок.The task of the invention is to expand the arsenal of methylotrophic yeast, suitable for the construction on their basis of producer strains capable of expressing the target protein.

Задача решена путем применения штамма дрожжей Komagataella pastoris ВКПМ Y-727 в качестве реципиента для конструирования на его основе штаммов-продуцентов, способных экспрессировать целевой белок, как в присутствии индуктора-метанола, так и в его отсутствии.The problem was solved by using the Komagataella pastoris VKPM Y-727 yeast strain as a recipient for constructing producer strains based on it, capable of expressing the target protein, both in the presence of the methanol inducer and in its absence.

Получение и таксономическая характеристика штамма К.pastoris ВКПМ Y-727Obtaining and taxonomic characteristics of the strain K. pastoris VKPM Y-727

Отвечающий вышеупомянутым требованиям штамм найден путем скрининга во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ). Принадлежность штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 к метилотрофным дрожжам рода Komagataella подтверждена при помощи ростовых тестов на соответствующих субстратах - метаноле, глицерине, олеате, и др. Кроме ростовых тестов, проведено молекулярно-генетическое сравнение по следующим маркерам: нуклеотидная последовательность домена D1/D2 26S субъединицы рибосомальной РНК, нуклеотидная последовательность промотора гена алкоголь оксидазы (АОХ1). Сравнение с соответствующими нуклеотидными последовательностями штамма К.pfaffii (NRRL Y-48124) и его производного GS115 (Invitrogen, США) показало гомологию на уровне 98%.A strain meeting the above requirements was found by screening in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM). The belonging of the strain K. pastoris VKPM Y-727 to methylotrophic yeast of the genus Komagataella was confirmed by growth tests on the corresponding substrates - methanol, glycerin, oleate, etc. In addition to growth tests, a molecular genetic comparison was performed for the following markers: nucleotide sequence of domain D1 / D2 26S subunit of ribosomal RNA, nucleotide sequence of the alcohol oxidase gene promoter (AOX1). Comparison with the corresponding nucleotide sequences of the strain K. pfaffii (NRRL Y-48124) and its derivative GS115 (Invitrogen, USA) showed a 98% homology.

Морфологические признаки:Morphological features:

При культивировании при температуре 28°С в течение 48 часов на агаризованной среде YPD следующего состава (мас.%): пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, глюкоза - 2, агар - 2, вода - остальное, клетки имеют овальную форму, 3-4 мкм в диаметре. Клетки почкуются. Почкование истинное, многостороннее. Истинного мицелия не образуют.When cultivated at a temperature of 28 ° C for 48 hours on an agarized YPD medium of the following composition (wt.%): Peptone - 2, yeast extract - 1, glucose - 2, agar - 2, water - the rest, the cells are oval, 3 -4 microns in diameter. Cells are budded. The budding is true, many-sided. True mycelium is not formed.

Колонии имеют следующий вид:Colonies are as follows:

1) на агаризованной среде YPD колонии светло-бежевого цвета с ровным краем, матовой поверхностью, линзовидным профилем и пастообразной консистенцией;1) on an agarized YPD medium, colonies of light beige with a smooth edge, matte surface, lenticular profile and pasty consistency;

Рост в жидкой среде YPD состава (мас.%): пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, глюкоза - 2, вода - остальное, при 28°С в течение 24 ч культивирования - жидкость мутная, осадок белый, коагуляции не наблюдается, пристеночных пленок не образует.Growth in a liquid medium YPD composition (wt.%): Peptone - 2, yeast extract - 1, glucose - 2, water - the rest, at 28 ° C for 24 hours of cultivation, the liquid is cloudy, the precipitate is white, coagulation is not observed, parietal does not form films.

Физиолого-биохимические признаки: факультативный анаэроб. Температура роста - 20-33°С (оптимум - 28°С). рН среды культивирования - 4,8-7,4 (оптимум - 6,0).Physiological and biochemical signs: optional anaerobic. The growth temperature is 20-33 ° C (optimum is 28 ° C). The pH of the culture medium is 4.8-7.4 (optimum is 6.0).

Ассимиляция источников углерода: утилизирует глюкозу, глицерин, метанол, олеат, сорбитол, рамнозу. Не утилизирует галактозу, ксилозу, арабинозу.Assimilation of carbon sources: utilizes glucose, glycerin, methanol, oleate, sorbitol, rhamnose. It does not utilize galactose, xylose, arabinose.

Ассимиляция источников азота: утилизирует аминокислоты, сернокислый аммоний, азотнокислый аммоний.Assimilation of nitrogen sources: utilizes amino acids, ammonium sulfate, ammonium nitrate.

Хранение: при температуре -70°С в 30% водном растворе глицерина. Возможно хранение на агаризованной среде YPD в течение 3 месяцев при +4°С.Storage: at a temperature of -70 ° C in a 30% aqueous solution of glycerol. Storage on an agarized YPD medium is possible for 3 months at + 4 ° C.

Регуляторные элементыRegulatory elements

Секвенированы следующие последовательности генома штамма К.pastoris. ВКПМ Y-727:The following sequences of the genome of the strain K. pastoris are sequenced. VKPM Y-727:

Промотор алкоголь оксидазы АОХ1 штамма К.pastoris. ВКПМ Y-727 [SEQ ID N1] отличается от промотора штамма - ближайшего аналога следующими нуклеотидными заменами: G->A в положении 5, С->А в положении 9, Т->А в положении 11, A->G в положении 98, G->A в положении 131, делецией G в положении 132-133, делецией С в положении 170-171, С->Т в положении 201, G->A в положении 206, делецией СС в положении 311-312, Т->А в положении 354, A->G в положении 380, G-A в положении 482, С->Т в положении 568, Т->А в положении 582, А->Т в положении 611.Alcohol oxidase promoter AOX1 strain K.pastoris. VKPM Y-727 [SEQ ID N1] differs from the promoter of the strain, the closest analogue, by the following nucleotide substitutions: G-> A at position 5, C-> A at position 9, T-> A at position 11, A-> G at position 98, G-> A at position 131, deletion G at position 132-133, deletion C at position 170-171, C-> T at position 201, G-> A at position 206, deletion of SS at position 311-312, T-> A at position 354, A-> G at position 380, GA at position 482, C-> T at position 568, T-> A at position 582, A-> T at position 611.

Промотор глицеральдегидфосфат дегидрогеназы GAP штамма К.pastoris. ВКПМ Y-727 [SEQ ID N2] отличается от промотора штамма - ближайшего аналога следующими нуклеотидными заменами: G->A в положении 61, С->Т в положении 86, А->С в положении 180, С->Т в положении 201, Т->С в положении 202, А в положении 209, A-G в положении 211, Т->С в положении 240, делецией СТ в положении 243-244, A->G в положении 275, G->А в положении 413, Т->С в положении 450.The promoter glyceraldehyde phosphate dehydrogenase GAP strain K. pastoris. VKPM Y-727 [SEQ ID N2] differs from the promoter of the strain, the closest analogue, by the following nucleotide substitutions: G-> A at position 61, C-> T at position 86, A-> C at position 180, C-> T at position 201, T-> C at position 202, A at position 209, AG at position 211, T-> C at position 240, deletion of CT at position 243-244, A-> G at position 275, G-> A at position 413, T -> C at position 450.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

Фиг.1 Электрофореграмма клеточных лизатов штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 и K.pfaffii GS115Figure 1 Electrophoregram of cell lysates of the strain K. pastoris VKPM Y-727 and K.pfaffii GS115

Стрелками указан сигнал, которому соответствует фермент алкоголь оксидаза. The arrows indicate the signal to which the alcohol oxidase enzyme corresponds.

Дорожки с №№1-7 соответствуютLanes No. 1-7 correspond

1. Молекулярный маркер, 70 кДа1. Molecular marker, 70 kDa

2. Среда YPD, штамм К.pastoris. ВКПМ Y-7272. YPD medium, strain K. pastoris. VKPM Y-727

3. Среда YPD, штамм K.pfaffii GS1153. YPD medium, strain K.pfaffii GS115

4. Среда YPM, штамм К.pastoris ВКПМ Y-7274. YPM medium, strain K. pastoris VKPM Y-727

5. Среда YPM, штамм K.pfaffii GS1155. YPM medium, strain K.pfaffii GS115

6. Среда YP, штамм К.pastoris. ВКПМ Y-7276. Medium YP, strain K. pastoris. VKPM Y-727

7. Среда YP, штамм K.pfaffii GS1157. YP medium, strain K.pfaffii GS115

Фиг.2 Уровень активности бета-галактозидазы, продуцируемой клетками штамма К.pastoris. ВКПМ Y-727 и штамма K.pfaffii GS115Figure 2 The level of activity of beta-galactosidase produced by cells of the strain K. pastoris. VKPM Y-727 and strain K.pfaffii GS115

На диаграмме приведены измерения активности бета-галактозидазы при росте культур на трех различных средах: YP (имитирующая истощение источника углерода), YPM (содержащая метанол в качестве индуктора и источника углерода), YPD (содержащая глюкозу в качестве источника углерода, являющуюся репрессором промотора АОХ).The diagram shows measurements of beta-galactosidase activity during crop growth on three different media: YP (simulating depletion of a carbon source), YPM (containing methanol as an inductor and carbon source), YPD (containing glucose as a carbon source, which is a repressor of the AOX promoter) .

По вертикальной оси - шкала активности в Миллеровых единицах [Rose, Botstein et al.].The vertical axis is the activity scale in Miller units [Rose, Botstein et al.].

Темные столбцы соответствуют активности фермента в лизате клеток штамма K.pastoris ВКПМ Y-727, светлые столбцы соответствуют активности фермента в лизате клеток штамма K.pfaffii GS115.The dark columns correspond to the enzyme activity in the cell lysate of the K.pastoris strain VKPM Y-727, the light columns correspond to the enzyme activity in the cell lysate of the K.pfaffii GS115 strain.

На диаграмме планками отображено стандартное отклонение по результатам измерения активности у двух клонов.The bar plots show the standard deviation according to the results of measuring activity in two clones.

Фиг.3 Карта плазмиды 81-29. Линеаризованный фрагмент для трансформацииFigure 3 Map of plasmid 81-29. Linearized Transformation Fragment

HIS4-5' - 5'-область гена HIS4HIS4-5 '- 5'-region of the HIS4 gene

HIS4-3' - 3'-область гена HIS4HIS4-3 '- 3'-region of the HIS4 gene

URA3-pich - ген URA3URA3-pich - URA3 gene

ORI - бактериальный репликонORI - bacterial replicon

APR - ген бета-лактамазыAP R - beta-lactamase gene

MluI, BamHI - сайты рестрикции соответствующих рестриктазMluI, BamHI - restriction sites of the corresponding restriction enzymes

Ту6-fragm - элементы, клонированные из области Ту6 ретротранспозона Ту1Tu6-fragm - elements cloned from the Tu6 region of the Tu1 retrotransposon

Фиг.4 Карта плазмиды 85-011. Линеаризованный фрагмент для трансформацииFigure 4 Map of plasmid 85-011. Linearized Transformation Fragment

ARG4-5' - 5'-область гена ARG4ARG4-5 '- 5'-region of the ARG4 gene

ARG4-3' - 3'-область гена ARG4ARG4-3 '- 3'-region of the ARG4 gene

URA3-pich - ген URA3URA3-pich - URA3 gene

Prom - регуляторный элемент гена URA3Prom - regulatory element of the URA3 gene

ORI - бактериальный репликонORI - bacterial replicon

APR - ген бета-лактамазыAP R - beta-lactamase gene

MluI, BamHI - сайты рестрикции соответствующих рестриктазMluI, BamHI - restriction sites of the corresponding restriction enzymes

Фиг.5 Карта плазмиды 86-011. Линеаризованный фрагмент для трансформацииFigure 5 Map of plasmid 86-011. Linearized Transformation Fragment

ADE2-5' - 5'-область гена ADE2ADE2-5 '- 5'-region of the ADE2 gene

ADE2-3' - 3'-область гена ADE2ADE2-3 '- 3'-region of the ADE2 gene

URA3-pich - ген URA3URA3-pich - URA3 gene

Prom - регуляторный элемент гена URA3Prom - regulatory element of the URA3 gene

ORI - бактериальный репликонORI - bacterial replicon

APR - ген бета-лактамазыAP R - beta-lactamase gene

MluI, BamHI - сайты рестрикции соответствующих рестриктазMluI, BamHI - restriction sites of the corresponding restriction enzymes

Фиг.6аFiga

Продукция сывороточного альбумина (HSA), нормированная на объем культуральной жидкостиSerum Albumin Production (HSA) normalized to culture fluid volume

По вертикальной оси - количество HSA в мг на 1 л культуральной жидкости.The vertical axis shows the amount of HSA in mg per 1 liter of culture fluid.

Темный столбец соответствует количеству HSA в культуральной жидкости штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Светлый столбец соответствует количеству HSA в культуральной жидкости штамма K.pfaffii GS115. Планками отображено стандартное отклонение по измерениям у двух клонов.The dark column corresponds to the amount of HSA in the culture fluid of K. pastoris strain VKPM Y-727. The light column corresponds to the amount of HSA in the culture fluid of the K.pfaffii GS115 strain. The bars display the standard deviation for the measurements of two clones.

ФИГ.6бFIG.6b

Продукция сывороточного альбумина (HSA), нормированная на единицу оптической плотностиSerum Albumin Production (HSA) normalized to optical density unit

По вертикальной оси - количество HSA в мг на единицу оптической плотности культуры (OD=1 при λ=600 нм).The vertical axis shows the amount of HSA in mg per unit optical density of the culture (OD = 1 at λ = 600 nm).

Темный столбец соответствует количеству HSA в культуральной жидкости штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Светлый столбец соответствует количеству HSA в культуральной жидкости штамма K.pfaffii GS115. Планками отображено стандартное отклонение по измерениям у двух клонов.The dark column corresponds to the amount of HSA in the culture fluid of K. pastoris strain VKPM Y-727. The light column corresponds to the amount of HSA in the culture fluid of the K.pfaffii GS115 strain. The bars display the standard deviation for the measurements of two clones.

Фиг.7аFiga

Активность инулазы, продуцируемой сравниваемыми штаммами под контролем промотора GAPThe activity of inulase produced by the compared strains under the control of the GAP promoter

По вертикальной оси - активность инулазы в единицах активности на 1 мл культуральной жидкости на единицу оптической плотности культуры (OD=1 при λ=600 нм).The vertical axis shows the activity of inulase in units of activity per 1 ml of culture fluid per unit optical density of the culture (OD = 1 at λ = 600 nm).

Темный столбец соответствует активности инулазы в культуральной жидкости штамма K.pastoris ВКПМ Y-727. Светлый столбец соответствует активности инулазы в культуральной жидкости штамма K.pfaffii GS115. Планками отображено стандартное отклонение по измерениям у двух клонов.The dark column corresponds to the activity of inulase in the culture fluid of the strain K.pastoris VKPM Y-727. The light column corresponds to the activity of inulase in the culture fluid of the strain K.pfaffii GS115. The bars display the standard deviation for the measurements of two clones.

Фиг.7бFigb

Активность инулазы, продуцируемой сравниваемыми штаммами под контролем промотора АОХ1The activity of inulase produced by the compared strains under the control of the AOX1 promoter

По вертикальной оси - активность инулазы в единицах активности на 1 мл культуральной жидкости на единицу оптической плотности культуры (OD=1 при λ=600 нм).The vertical axis shows the activity of inulase in units of activity per 1 ml of culture fluid per unit optical density of the culture (OD = 1 at λ = 600 nm).

Темный столбец соответствует активности инулазы в культуральной жидкости штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Светлый столбец соответствует активности инулазы в культуральной жидкости штамма K.pfaffii GS115. Планками отображено стандартное отклонение по измерениям у двух клонов.The dark column corresponds to the activity of inulase in the culture fluid of the strain K. pastoris VKPM Y-727. The light column corresponds to the activity of inulase in the culture fluid of the strain K.pfaffii GS115. The bars display the standard deviation for the measurements of two clones.

Фиг.8Fig. 8

Продукция поверхностного антигена гепатита В (HBsAg)Hepatitis B Surface Antigen Production (HBsAg)

По вертикальной оси - количество HBsAg в мкг на 100 единиц оптической плотности культуры (при λ=600 нм).The vertical axis shows the amount of HBsAg in μg per 100 units of optical density of the culture (at λ = 600 nm).

Темный столбец соответствует количеству HBsAg в лизате клеток штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Светлый столбец соответствует количеству HBsAg в лизате клеток штамма K.pfaffii GS115. Планками отображено стандартное отклонение по измерениям у двух клонов.The dark column corresponds to the amount of HBsAg in the lysate of the cells of the strain K. pastoris VKPM Y-727. The light column corresponds to the amount of HBsAg in the lysate of cells of the strain K.pfaffii GS115. The bars display the standard deviation for the measurements of two clones.

Пример 1. Подтверждение автоиндукции промотора АОХ1 у штамма К.pastoris ВКПМ Y-727Example 1. Confirmation of auto-induction of the promoter AOX1 strain K. pastoris VKPM Y-727

Для подтверждения индукции промотора АОХ1 у штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 без использования метанола, в условиях истощения углеродного субстрата, проведен эксперимент; в качестве контрольного штамма использован штамм К.pfaffii GS115.To confirm the induction of the AOX1 promoter in the K.pastoris VKPM Y-727 strain without using methanol, under the conditions of depletion of the carbon substrate, an experiment was conducted; As a control strain, K.pfaffii GS115 strain was used.

Анализируемые штаммы инокулированы в пробирки со средой трех видов YPD - с репрессирующим промотор АОХ1 источником углерода - глюкозой, YPM следующего состава (мас.%) (пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, метанол - 0,5, вода - остальное) - с индуцирующим АОХ1 источником углерода - метанолом, YP (мас.%) (пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, вода - остальное) - без источника углерода. В логарифмической фазе роста образцы клеточного лизата культуры из каждой пробирки проанализированы с помощью электрофореза в денатурирующих восстанавливающих условиях в 12% полиакриламидном геле [Laemmli., 1970]. Результат представлен на электрофореграмме (фиг.1).The analyzed strains were inoculated into test tubes with a medium of three types of YPD - with a repressing AOX1 promoter carbon source - glucose, YPM of the following composition (wt.%) (Peptone - 2, yeast extract - 1, methanol - 0.5, water - the rest) - s AOX1-inducing carbon source - methanol, YP (wt.%) (peptone - 2, yeast extract - 1, water - the rest) - without a carbon source. In the logarithmic growth phase, cell culture lysate samples from each tube were analyzed by electrophoresis under denaturing reducing conditions in a 12% polyacrylamide gel [Laemmli., 1970]. The result is presented on an electrophoregram (figure 1).

Из данных, представленных на электрофореграмме, по интенсивности сигнала на уровне 70 кДа, что соответствует молекулярной массе алкоголь оксидазы [13], можно судить об активности промотора алкоголь оксидазы в соответствующих условиях культивирования клеток. На Фиг.1 видно, что ген АОХ1 не экспрессируется при росте на среде с глюкозой (дорожки №2, 3), и экспрессируется при росте на среде с метанолом у обоих штаммов (дорожки №4, 5), а также экспрессируется у штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 при росте на среде YP, то есть в условиях отсутствия углеродного субстрата. В последнем случае, уровень экспрессии составляет 60-70% от уровня экспрессии на среде с метанолом (в индуцированном состоянии), что подтверждает активацию промотора АОХ1 у штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 в условиях роста, имитирующих истощение углеродного субстрата, без использования метанола.From the data presented on the electrophoregram, the signal intensity at the level of 70 kDa, which corresponds to the molecular weight of alcohol oxidase [13], can be used to judge the activity of the alcohol oxidase promoter under appropriate cell culture conditions. Figure 1 shows that the AOX1 gene is not expressed when growing on a medium with glucose (lanes No. 2, 3), and is expressed when growing on a medium with methanol in both strains (tracks No. 4, 5), and is also expressed in strain K .pastoris VKPM Y-727 upon growth on YP medium, i.e. in the absence of a carbon substrate. In the latter case, the expression level is 60-70% of the expression level on a medium with methanol (in the induced state), which confirms the activation of the AOX1 promoter in the K. pastoris VKPM Y-727 strain under growth conditions that mimic the depletion of the carbon substrate without using methanol .

Пример 2. Сравнение силы промоторов АОХ1 из штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 и из контрольного штамма K.pfaffii GS115Example 2. Comparison of the strength of promoters AOX1 from the strain K. pastoris VKPM Y-727 and from the control strain K.pfaffii GS115

Каждый из промоторов АОХ1 из штаммов К.pastoris ВКПМ Y-727 и К.pfaffii GS115 независимо друг от друга клонирован в плазмиду, содержащую ген Lac-Z (бета-галактозидазы) для оценки силы промотора АОХ1 каждого из анализируемых штаммов на основании активности продуцируемого сконструированными штаммами фермента бета-галактозидазы.Each of the AOX1 promoters from K. pastoris VKPM Y-727 and K.pfaffii GS115 strains was independently cloned into a plasmid containing the Lac-Z (beta-galactosidase) gene to evaluate the strength of the AOX1 promoter of each of the analyzed strains based on the activity produced by the constructed beta-galactosidase enzyme strains.

Для этого сконструированы штаммы К.pastoris Y-727/pINT-G418-AOX1Y727-LacZ и K.pfaffii GS115/pINT-G418-AOX1GS115-LacZ - продуценты бета-галактозидазы.To this end, strains of K. pastoris Y-727 / pINT-G418-AOX1 Y727- LacZ and K.pfaffii GS115 / pINT-G418-AOX1 GS115- LacZ, beta-galactosidase producers, were constructed.

Конструирование плазмидConstruction of plasmids

Сконструированы две плазмиды: плазмида pINT-G418-AOX1Y727-LacZ, предназначенная для интеграции в геном штамма К.pastoris ВКПМ Y-727, и плазмида pINT-G418-AOX1GS115-LacZ, предназначенная для интеграции в геном штамма K.pfaffii GS115. Обе плазмиды содержат элементы, необходимые для их амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для проведения последующей процедуры трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена Lac-Z (бета-галактозидазы), вектора содержат следующие элементы: ген neo - аминогликозид 3'-фосфотрансферазы, ген устойчивости к антибиотику G418 и канамицину [18], находящийся под контролем промотора ADH1 - в качестве селективного маркера (промотор ADH1 получили с помощью ПЦР, в качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма S.cerevisiae YBS618, праймеры prADH1-5'-aaagatctccatccttttgttgtttcc, prADH1-3'-cttgattgtatatgagata); ген Lac-Z [17], находящийся под контролем промотора АОХ1727 (для штамма Y727) либо AOXGS115 (штамма GS115), клонированного из штамма К.pastoris ВКПМ Y-727, либо из штамма K.pfaffii GS115, соответственно, терминатор АОХ1. Промотор АОХ1727 и AOXGS115 получали при помощи ПЦР, в качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 либо K.pfaffii GS115, соответственно. Праймеры pr1_AOX1 (5'-ttcgtcgactaacatccaaagacgaaaggtt), pr2_AOX1 (5'-aaggtaccagatctagccatggtttggatccttcgaataattagttgttttttgatcttctcaa). Терминатор АОХ1 получали при помощи ПЦР, в качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 либо K.pfaffii GS115, соответственно, праймеры prAOXter-5' aatctcgaggattccagaatgccatttgcct, prAOXter3' gttgacgcgtgcacaaacgaacgtctcactt. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. Для получения линеаризованных частей плазмид, предназначенных для процесса трансформации, исходные плазмиды pINT-С418-AOX1Y727-LacZ и pINT-G418-AOX1GS115-LacZ обработаны эндонуклеазой рестрикции MluI (Thermo Fisher Scientific Inc.).Two plasmids were constructed: the plasmid pINT-G418-AOX1 Y727- LacZ, intended for integration into the genome of the strain K. pastoris VKPM Y-727, and the plasmid pINT-G418-AOX1 GS115- LacZ, designed for integration into the genome of the strain K.pfaffii GS115. Both plasmids contain the elements necessary for their amplification in E. coli cells: beta-lactamase gene (as a selective marker), bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. For the subsequent transformation of yeast cells and expression of the target Lac-Z gene (beta-galactosidase), the vectors contain the following elements: neo gene - aminoglycoside 3'-phosphotransferase, antibiotic resistance gene G418 and kanamycin [18], which is controlled by the ADH1 promoter - as a selective marker (the ADH1 promoter was obtained by PCR, the genomic DNA of the strain S. cerevisiae YBS618, primers prADH1-5'-aaagatctccatccttttgttgtttcc, prADH1-3'-cttgattgtatatgagata were used as a template); the Lac-Z gene [17], which is controlled by the AOX1 727 promoter (for strain Y727) or AOX GS115 (strain GS115), cloned from the K. pastoris strain VKPM Y-727, or from the K.pfaffii GS115 strain, respectively, the AOX1 terminator . The promoter AOX1 727 and AOX GS115 were obtained by PCR; the genomic DNA of the strain K. pastoris VKPM Y-727 or K.pfaffii GS115, respectively, was used as a template. Primers pr1_AOX1 (5'-ttcgtcgactaacatccaaagaggaaaggtt), pr2_AOX1 (5'-aaggtaccagatctagccatggtttggatccttcgaataattagttgttttttgatcttctcaa). The AOX1 terminator was obtained by PCR; the genomic DNA of the strain K. pastoris VKPM Y-727 or K.pfaffii GS115, respectively, prAOXter-5 'aatctcgaggattccagaatgccatttgcct, prAOXter3' gttgacgcgtgcacaacgg, were used as a template. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. To obtain linearized portions of plasmids intended for the transformation process, the original plasmids pINT-C418-AOX1 Y727- LacZ and pINT-G418-AOX1 GS115 -LacZ were digested with MluI restriction endonuclease (Thermo Fisher Scientific Inc.).

Трансформация и культивированиеTransformation and cultivation

В результате проведения процесса трансформации по стандартному протоколу [16] и отбора трансформантов получили 2 штамма продуцента бета-галактозидазы: К.pastoris Y-727/pINT-G418-AOX1Y727-LacZ и контрольный K.pfaffii GS115/pINT-G418-AOX1GS115-LacZ, в которых ген Lac-Z (бета-галактозидазы) находится под контролем промоторов АОХ1, клонированных из соответствующих сравниваемых штаммов. Затем выбрали по 2 клона каждого штамма. Инокулят анализируемых клонов поместили в пробирки с 5 мл среды трех видов YPD с репрессирующим АОХ1 источником углерода - глюкозой, YPM - с индуцирующим АОХ1 источником углерода - метанолом, YP - без источника углерода. Культуру выращивали в ротационном шейкере-термостате (250 об/мин), при температуре 28°С. По истечении 14 часов клетки отделяли центрифугированием в настольной центрифуге, при 3000 g и разрушали с помощью стеклянных шариков для получения клеточного лизата [Miller et al.].As a result of the transformation process according to the standard protocol [16] and the selection of transformants, 2 strains of beta-galactosidase producer were obtained: K. pastoris Y-727 / pINT-G418-AOX1 Y727- LacZ and control K.pfaffii GS115 / pINT-G418-AOX1 GS115 -LacZ, in which the Lac-Z (beta-galactosidase) gene is under the control of AOX1 promoters cloned from the respective compared strains. Then 2 clones of each strain were selected. The inoculum of the analyzed clones was placed in test tubes with 5 ml of medium of three types of YPD with a repressing AOX1 carbon source - glucose, YPM - with an AOX1-inducing carbon source - methanol, YP - without a carbon source. The culture was grown in a rotary shaker-thermostat (250 rpm), at a temperature of 28 ° C. After 14 hours, the cells were separated by centrifugation in a benchtop centrifuge, at 3000 g, and destroyed using glass beads to obtain a cell lysate [Miller et al.].

Оценка уровня активности бета-галактозидазыBeta-Galactosidase Activity Assessment

Оценку уровня активности бета-галактозидазы, содержащейся в клеточном лизате анализируемых штаммов, осуществляли известным методом [Rose, Botstein et al.]. Из приведенных в таблице 1 и на фиг.2 данных видно, что активность бета-галактозидазы из клеточного лизата культуры штамма К.pastoris Y-727/pINT-G418-AOX1Y727-LacZ, выращенной на среде YP (без углеродного субстрата и индуктора-метанола), составляет около 70% активности бета-галактозидазы из лизата этой же культуры, выращенной на среде YPM (содержащей метанол). Это позволяет сделать вывод о том, что промотор АОХ1 в клетках К.pastoris Y-727 активирован как в присутствии индуктора-метанола, так и в его отсутствии, в отличие от экспрессионной системы контрольного штамма - ближайшего аналога K.pfaffii GS115. Уровень синтеза бета-галактозидазы у обоих штаммов в присутствии метанола отличается незначительно в пользу штамма K.pastoris ВКПМ Y-727.Assessment of the level of activity of beta-galactosidase contained in the cell lysate of the analyzed strains was carried out by a known method [Rose, Botstein et al.]. From the data shown in table 1 and figure 2, it is seen that the activity of beta-galactosidase from the cell lysate of the culture of the strain K. pastoris Y-727 / pINT-G418-AOX1 Y727- LacZ grown on YP medium (without carbon substrate and inductor methanol), accounts for about 70% of the activity of beta-galactosidase from a lysate of the same culture grown on YPM medium (containing methanol). This allows us to conclude that the AOX1 promoter in K. pastoris Y-727 cells is activated both in the presence and absence of a methanol inducer, in contrast to the expression system of the control strain, the closest analogue of K.pfaffii GS115. The level of synthesis of beta-galactosidase in both strains in the presence of methanol differs slightly in favor of the K.pastoris VKPM Y-727 strain.

Таблица 1Table 1 Активность бета-галактозидазы (М.Е.)Beta-Galactosidase Activity (M.E.) Штамм/СредаStrain / Medium YPYp YPMYpm YPDYpd К.pastoris Y-727/pINT-G418-AOX1Y727-LacZK. pastoris Y-727 / pINT-G418-AOX1 Y727- LacZ 1784,01784.0 2668,02668,0 0,00,0 1613,01613.0 2124,02124.0 0,00,0 СреднееAverage 1698,51698.5 2396,02396.0 0,00,0 Ср. кв. откл.Wed sq. off 120,9120.9 284,7284.7 0,00,0 K.pfaffii GS115/pINT-G418-AOX1GS115-LacZK.pfaffii GS115 / pINT-G418-AOX1 GS115- LacZ 621,0621.0 2205,02205.0 0,00,0 988,0988.0 2541,02541.0 0,00,0 СреднееAverage 804,5804.5 2373,02373.0 0,00,0 Ср. кв. откл.Wed sq. off 259,5259.5 237,6237.6 0,00,0

Пример 3. Получение штамма К.pastoris Y727ura3mut Example 3. Obtaining strain K. pastoris Y727ura3 mut

Конструирование плазмиды pURA3delConstruction of plasmids pURA3del

Вектор содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Ген URA3 получили при помощи ПЦР, используя в качестве матрицы геномную ДНК данного штамма, и праймеры pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct), pr2_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct). Полученный с помощью ПЦР ген клонировали в плазмиду. Далее в полученной плазмиде была искусственно нарушена рамка считывания гена URA3. После обработки плазмиды рестриктазой MluI получали фрагмент, содержащий фланги гена URA3, так, что при интеграции данного фрагмента в геном трансформируемого штамма инактивировался нативный ген URA3, что приводило к мутации штамма по синтезу урацила.The vector contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. The URA3 gene was obtained by PCR using the genomic DNA of this strain as a template, and primers pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct), pr2_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct). The gene obtained by PCR was cloned into a plasmid. Further, the reading frame of the URA3 gene was artificially violated in the obtained plasmid. After treatment of the plasmid with the restriction enzyme MluI, a fragment containing the flanks of the URA3 gene was obtained, so that when this fragment was integrated into the genome of the transformable strain, the native URA3 gene was inactivated, which led to the mutation of the strain by uracil synthesis.

Трансформация и отбор трансформантовTransformation and selection of transformants

Исходный штамм К.pastoris ВКПМ Y-727 трансформировали полученным фрагментом плазмиды pURA3del с целью получения мутантных клонов по гену URA3, кодирующего оротидин-5-фосфат декарбоксилазу, фермент, участвующий в синтезе de novo пиримидиновых оснований. Отбор мутантных клонов проводили на селективных чашках YPD, содержащих 5-фтороротидиновую кислоту (5'-FOA), в концентрации 500 мкг/мл агаризованной среды. В результате селекции было отобрано 5 клонов, обладавших способностью расти в присутствии данной концентрации 5-фтороротидиновой кислоты. Способность роста в присутствии данного субстрата связана с вероятной мутацией в гене URA3, продукт которого - оротидин-5-фосфат декарбоксилаза, не обладает активностью и не расщепляет субстрат (5'-FOA) с освобождением токсичного для клетки фтора. Полученные мутанты обладали фенотипом ura-. Отобранные клоны были проверены на способность роста на минимальной агаризованной среде YNB состава (мас.%) (0,17 yeast nitrogen base (Difco), 0,5 сульфат аммония, 0,4 глюкоза, 2 агароза, остальное - вода) с добавлением урацила в концентрации 50 мкг/мл среды. По всем морфологическим признакам полученные мутанты не отличались от клонов исходного штамма.The original K. pastoris strain VKPM Y-727 was transformed with the obtained fragment of plasmid pURA3del to obtain mutant clones for the URA3 gene encoding orotidine-5-phosphate decarboxylase, an enzyme involved in the de novo synthesis of pyrimidine bases. Mutant clones were selected on selective YPD plates containing 5-fluorotididic acid (5'-FOA) at a concentration of 500 μg / ml agar medium. As a result of selection, 5 clones were selected that possessed the ability to grow in the presence of a given concentration of 5-fluororotidic acid. The growth ability in the presence of this substrate is associated with a probable mutation in the URA3 gene, the product of which is orotidine-5-phosphate decarboxylase, is not active and does not cleave the substrate (5'-FOA) with the release of fluorine toxic to cells. The obtained mutants possessed the ura - phenotype. The selected clones were tested for growth ability on a minimal agarized YNB medium of the composition (wt.%) (0.17 yeast nitrogen base (Difco), 0.5 ammonium sulfate, 0.4 glucose, 2 agarose, the rest is water) with the addition of uracil at a concentration of 50 μg / ml of medium. According to all morphological characteristics, the obtained mutants did not differ from the clones of the original strain.

Пример 4. Получение штамма К.pastoris Y-727ura3muthis4ΔExample 4. Obtaining strain K. pastoris Y-727ura3 mut his4Δ

Конструирование плазмиды 81-29Construction of plasmids 81-29

Вектор 81-29 содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Ген HIS4 амплифицировали при помощи ПЦР. В качестве матрицы использовали геномную ДНК из штамма К.pastoris ВКПМ Y-727, праймеры: pr1_HIS4 (5'-ttcactcgtggatctataattgaacatgacatttcccttgctacct); pr2_HIS4 (5'-agatgccggttagatctatcgaat). Полученный с помощью ПЦР ген клонировали в исходную плазмиду. Ген URA3 получили при помощи ПЦР, используя в качестве матрицы геномную ДНК данного штамма, и праймеры pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct), pr2_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct). Экспрессия клонированного в плазмиду гена URA3 находится под контролем эндогенного промотора URA3. Ген URA3 с промотором фланкирован последовательностями из области, кодирующей белок ТуА ретротранспозона Ту1, клонированными из дрожжей S.cerevisiae [19]. Полученную конструкцию вставили в середину гена HIS4 (уже клонированного в плазмиду), так, что она оказалась в окружении 5' и 3' областей гена HIS4. Данная конструкция направляет интеграцию в локус HIS4, после обработки плазмиды эндонуклеазами рестрикции MluI, BamHI (Thermo Fisher Scientific Inc.) см. (Фиг.2). Таким образом, при трансформации ауксотрофного штамма К.pastoris Y-727ura3mut линеаризованным фрагментом вектора 81-29, в результате гомологичной рекомбинации между эндогенным локусом HIS4 и данным фрагментом, фланкированным 5'- и 3'-областями гена HIS4, происходит встраивание линеаризованного фрагмента плазмиды с замещением нативного гена HIS4.Vector 81-29 contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. The HIS4 gene was amplified by PCR. As the matrix used genomic DNA from a strain of K. pastoris VKPM Y-727, primers: pr1_HIS4 (5'-ttcactcgtggatctataattgaacatgacatttcccttgctacct); pr2_HIS4 (5'-agatgccggttagatctatcgaat). The gene obtained by PCR was cloned into the original plasmid. The URA3 gene was obtained by PCR using the genomic DNA of this strain as a template, and primers pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct), pr2_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct). The expression of the plasmid cloned URA3 gene is controlled by the endogenous URA3 promoter. The URA3 gene with the promoter is flanked by sequences from the region encoding the TuA protein of the Tu-1 retrotransposon cloned from S. cerevisiae yeast [19]. The resulting construct was inserted into the middle of the HIS4 gene (already cloned into the plasmid), so that it was surrounded by 5 'and 3' regions of the HIS4 gene. This design directs integration into the HIS4 locus, after processing the plasmid with restriction endonucleases MluI, BamHI (Thermo Fisher Scientific Inc.) see (Figure 2). Thus, during the transformation of the auxotrophic strain K. pastoris Y-727ura3 mut with a linearized fragment of vector 81-29, as a result of homologous recombination between the endogenous HIS4 locus and this fragment flanked by the 5 ′ and 3 ′ regions of the HIS4 gene, the linearized plasmid fragment is inserted with the replacement of the native HIS4 gene.

В результате получен линеаризованный фрагмент вектора 81-29, содержащий ген URA3, фланкированный последовательностями из ретротранспозона Ту1, которые в свою очередь фланкированы 5' и 3' областями гена HIS4, клонированного из штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Использование областей из ретротранспозона Ту1 обеспечивает выщепление нуклеотидной последовательности, заключенной между ними, что и будет использовано после трансформации.The result was a linearized fragment of vector 81-29 containing the URA3 gene flanked by sequences from the Tu1 retrotransposon, which in turn are flanked by the 5 'and 3' regions of the HIS4 gene cloned from the K. pastoris strain VKPM Y-727. The use of regions from the Tu1 retrotransposon ensures cleavage of the nucleotide sequence enclosed between them, which will be used after transformation.

Трансформация штамма К.pastoris Y-727ura3mut Transformation of the strain K. pastoris Y-727ura3 mut

Полученный ауксотрофный штамм К.pastoris Y727ura3mut (пример 3) трансформировали линеаризованным фрагментом вектора 81-29. В результате гомологичной рекомбинации при трансформации происходит делеция гена HIS4. Геномы полученных трансформантов содержат фрагмент вектора 81-29 с геном URA3, вместо замещенного гена HIS4. Отбор трансформантов производили на чашках с минимальной агаризованной средой YNB с гистидином, в концентрации 50 мкг/мл среды. Несколько отобранных трансформантов инокулировали в 5 мл богатой среды YPD. Культура росла в течение 24 часов, после чего данную культуру использовали в качестве инокулята для нового засева в среду YPD. После трех пересевов часть клеток отделяли центрифугированием для засева на чашки с агаризованной средой YPD, содержащей 5-фтороротовую кислоту в концентрации 500 мкг/мл среды для отбора тех клонов, у которых произошла гомологичная рекомбинация между встроившимися в локус HIS4 фрагментами Ту6, приводившая к делегированию гена URA3, заключенного между фрагментами Ту6 (Фиг.3). В результате рекомбинации отобран клон с фенотипом his-ura-, не способный к росту на среде без гистидина и урацила. Подтверждена способность этого клона к росту на минимальной агаризованной среде YNB, содержащей урацил в концентрации 50 мкг/мл среды и гистидин в концентрации 50 мкг/мл.The obtained auxotrophic strain K. pastoris Y727ura3 mut (Example 3) was transformed with a linearized fragment of vector 81-29. As a result of homologous recombination during transformation, a deletion of the HIS4 gene occurs. The genomes of the obtained transformants contain a fragment of the vector 81-29 with the URA3 gene, instead of the substituted HIS4 gene. Transformants were selected on plates with minimal agarized YNB medium with histidine at a concentration of 50 μg / ml medium. Several selected transformants were inoculated in 5 ml of rich YPD medium. The culture grew for 24 hours, after which this culture was used as an inoculum for new seeding in YPD medium. After three passages, part of the cells was separated by centrifugation for plating on plates with agarized YPD medium containing 5-fluorotoric acid at a concentration of 500 μg / ml of medium to select those clones that had homologous recombination between Tu6 fragments that were integrated into the HIS4 locus, leading to gene delegation URA3, enclosed between fragments of Tu6 (Figure 3). As a result of recombination, a clone with the phenotype his - ura - was selected, incapable of growth on a medium without histidine and uracil. The ability of this clone to grow on minimal agarized YNB medium containing uracil at a concentration of 50 μg / ml of medium and histidine at a concentration of 50 μg / ml was confirmed.

Один из этих клонов обозначен как штамм К.pastoris Y727ura3muthis4Δ. Полученный ауксотрофный по гистидину и урацилу штамм использован для трансформации векторами, содержащими селективные маркеры URA3 и HIS4, с последующим отбором трансформантов на соответствующих селективных средах.One of these clones is designated as a strain of K. pastoris Y727ura3 mut his4Δ. The obtained histidine and uracil auxotrophic strain was used for transformation with vectors containing selective markers URA3 and HIS4, followed by selection of transformants on the corresponding selective media.

Пример 5. Получение штамма К.pastoris Y-727his4ΔExample 5. Obtaining strain K. pastoris Y-727his4Δ

Полученный ауксотрофный штамм К.pastoris s Y-727ura3muthis4Δ (пример 4) трансформировали продуктом ПЦР, содержащим ген URA3. Для ПЦР использовали праймеры Pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct) и Pr2_URA3 (5'-atttacgcgtactccttgagtctggtcaaa). В качестве матрицы для ПЦР использовали геномную ДНК из штамма К.pastoris ВКПМ Y-727. Отбор трансформантов производили на агаризованной среде YNB с гистидином, в концентрации 50 мкг/мл среды. В результате трансформации получили клоны с фенотипом his-. Отобранные трансформанты проверили на способность роста на минимальной среде YNB с добавлением гистидина в концентрации 50 мкг/мл среды.The obtained auxotrophic strain K. pastoris s Y-727ura3 mut his4Δ (Example 4) was transformed with a PCR product containing the URA3 gene. Primers Pr1_URA3 (5'-gataacgcgtttgacgaattgactaaagttct) and Pr2_URA3 (5'-atttacgcgtactccttgagtctggtcaaa) were used for PCR. Genomic DNA from the K. pastoris VKPM Y-727 strain was used as a template for PCR. Transformants were selected on YNB agar medium with histidine at a concentration of 50 μg / ml medium. As a result of transformation, clones with the his - phenotype were obtained. Selected transformants were tested for growth ability on minimal YNB medium supplemented with histidine at a concentration of 50 μg / ml medium.

В результате получен штамм К.pastoris Y-727his4Δ. Полученный ауксотрофный по гистидину штамм использовался для трансформации векторами, содержащими селективный маркер HIS4, с последующим отбором трансформантов на соответствующей селективной среде.The result is a strain of K. pastoris Y-727his4Δ. The obtained histidine auxotrophic strain was used for transformation with vectors containing the HIS4 selective marker, followed by selection of transformants on the appropriate selective medium.

Пример 6. Получение штамма К.pastoris Y-727arg4Δhis4ΔExample 6. Obtaining strain K. pastoris Y-727arg4Δhis4Δ

Конструирование плазмиды 85-011Construction of plasmid 85-011

Вектор 85-011 содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Данный вектор содержит ген URA3, находящийся под контролем нативного промотора, и фланкированный 5' и 3' областями гена ARG4, использованными для направления интеграции данного фрагмента непосредственно в локус ARG4. 5' и 3' области гена ARG4 получали при помощи ПЦР. В качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма K.pastoris ВКПМ Y-727, праймеры:Vector 85-011 contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. This vector contains the URA3 gene, which is controlled by the native promoter, and flanked by the 5 'and 3' regions of the ARG4 gene, used to direct the integration of this fragment directly into the ARG4 locus. 5 'and 3' regions of the ARG4 gene were obtained by PCR. As the matrix used the genomic DNA of the strain K.pastoris VKPM Y-727, primers:

pr1_ARG4 (5'-tctaacgcgtgtcgactaggtgttttaccctgattaga),pr1_ARG4 (5'-tctaacgcgtgtcgactaggtgttttaccctgattaga),

pr2_ARG4 (5'-ggatcctatctcgagtccggagatgctagcactaagatagctggtaataagtttaga),pr2_ARG4 (5'-ggatcctatctccagagtccggagatgctagcactaagatagctggtaataagtttaga),

pr3_ARG4 (5'-tagtgctagcatctccggactcgagataggatccatccattgactcccgttttga),pr3_ARG4 (5'-tagtgctagcatctccggactcgagataggatccatccattgactcccgttttga),

pr4_ARG4 (5'-gataacgcgtagatctcaattgtatgtactataacagttt).pr4_ARG4 (5'-gataacgcgtagatctcaattgtatgtactataacagttt).

Трансформация и отбор трансформантовTransformation and selection of transformants

Штамм К.pastoris Y727ura3muthis4Δ (пример 4) трансформировали линеаризованным фрагментом вектора 85-011 (Фиг.4). Фрагмент получили в результате обработки вектора 85-011 эндонуклеазой рестрикции MluI (Фиг.4). В результате гомологичной рекомбинации при трансформации происходит встраивание фрагмента вектора 85-011 в локус ARG4 с замещением гена ARG4 (аргининсукцинатлиазы), трансформанты обладают фенотипом ura+his-arg-. Отбор трансформантов проводили на минимальной агаризованной среде YNB, содержащей гистидин в концентрации 50 мкг/мл и аргинин в концентрации 50 мкг/мл среды. Отобранные трансформанты обладали фенотипом arg-his-.Strain K. pastoris Y727ura3 mut his4Δ (Example 4) was transformed with a linearized fragment of vector 85-011 (Figure 4). The fragment was obtained by processing the vector 85-011 with the restriction endonuclease MluI (Figure 4). As a result of homologous recombination during transformation, the fragment of vector 85-011 is inserted into the ARG4 locus with the replacement of the ARG4 gene (arginine succinate lyase), transformants have the ura + his - arg - phenotype. Transformants were selected on a minimal agarized YNB medium containing histidine at a concentration of 50 μg / ml and arginine at a concentration of 50 μg / ml of medium. Selected transformants possessed the phenotype arg - his - .

Полученный ауксотрофный по гистидину и аргинину штамм К.pastoris Y-727arg4Δhis4Δ пригоден для получения продуцентов путем трансформации векторами, содержащими селективный маркер HIS4 или ARG4.The obtained histidine and arginine auxotrophic strain K. pastoris Y-727arg4Δhis4Δ is suitable for producing producers by transformation with vectors containing the selective marker HIS4 or ARG4.

Пример 7. Получение штамма Д. pastoris Y-727ade2Δhis4ΔExample 7. Obtaining strain D. pastoris Y-727ade2Δhis4Δ

Конструирование плазмиды 86-011Construction of plasmid 86-011

Вектор 86-011 содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Данный вектор содержит ген URA3, находящийся под контролем нативного промотора - фланкирован 5' и 3' областями гена ADE2 (фермента фосфорибозиламиноимидазол карбоксилазы), использованными для направления интеграции данного фрагмента непосредственно в локус ADE2. 5' и 3' области гена ADE2 получали при помощи ПЦР. В качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма Komagataella pastoris Y727, праймеры: pr1_ADE2 (5'-tactaacgcgtgtcgacgaaagtaggcaaattagtttgt), pr2_ADE2 (5'-ctcgagtatggatcctccggagatcccgggacatgtgagctttgaaaatatctaatcgt), pr3_ADE2 (5'-acatgtcccgggatctccggaggatccatactcgagtcatcggtgttcctgtcaag), pr4_ADE2 (5'-agtaacgcgtagatcttgaaatagaaatatgattagaaaaaa).Vector 86-011 contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. This vector contains the URA3 gene, which is under the control of the native promoter - flanked by 5 'and 3' regions of the ADE2 gene (phosphoribosylaminoimidazole carboxylase enzyme), used to direct the integration of this fragment directly into the ADE2 locus. 5 'and 3' regions of the ADE2 gene were obtained by PCR. We used as a template the genomic DNA of the strain Komagataella pastoris Y727, primers: pr1_ADE2 (5'-tactaacgcgtgtcgacgaaagtaggcaaattagtttgt), pr2_ADE2 (5'-ctcgagtatggatcctccggagatcccgggacatgtgagctttgaaaatatctaatcgt), pr3_ADE2 (5'-acatgtcccgggatctccggaggatccatactcgagtcatcggtgttcctgtcaag), pr4_ADE2 (5'-agtaacgcgtagatcttgaaatagaaatatgattagaaaaaa).

Штамм К.pastoris Y-727ura3muthis4Δ (пример 4) трансформировали линеаризованным фрагментом вектора 86-011 (Фиг.5), который получили в результате обработки вектора 86-011 эндонуклеазой рестрикции MluI (Фиг.5). В результате гомологичной рекомбинации после трансформации происходит встраивание фрагмента вектора 86-011 в локус ADE2 с замещением гена ADE2 (фосфорибозиламиноимидазол карбоксилаза), а полученные трансформанты имеют фенотип ura+his-ade-. Отбор трансформантов проводили на минимальной агаризованной среде YNN, содержащей гистидин в концентрации 50 мкг/мл и аденин в концентрации 50 мкг/мл среды. Отобранные трансформанты обладали фенотипом ade-his-. Полученный ауксотрофный по гистидину и аденину штамм использовался для трансформацией векторами, содержащими селективный маркер HIS4 или ADE2, с последующим отбором трансформантов на соответствующей селективной среде.The strain K. pastoris Y-727ura3 mut his4Δ (Example 4) was transformed with a linearized fragment of vector 86-011 (Figure 5), which was obtained by processing vector 86-011 with the restriction endonuclease MluI (Figure 5). As a result of homologous recombination after transformation, a fragment of vector 86-011 is inserted into the ADE2 locus with the replacement of the ADE2 gene (phosphoribosylaminoimidazole carboxylase), and the obtained transformants have the ura + his - ade - phenotype. Transformants were selected on minimal agarized YNN medium containing histidine at a concentration of 50 μg / ml and adenine at a concentration of 50 μg / ml of medium. Selected transformants possessed the ade - his - phenotype. The obtained histidine and adenine auxotrophic strain was used for transformation with vectors containing a selective marker HIS4 or ADE2, followed by selection of transformants on an appropriate selective medium.

Полученный ауксотрофный по гистидину и аденину штамм К.pastoris Y-727arg4Δhis4Δ пригоден для получения продуцентов путем трансформации векторами, содержащими селективный маркер HIS4 или ADE2.The obtained histodine and adenine auxotrophic strain K. pastoris Y-727arg4Δhis4Δ is suitable for producing producers by transformation with vectors containing the selective marker HIS4 or ADE2.

Пример 8. Получение штамма К.pastoris Y727his4Δ/pPH93-AOX1Y727-HSA - продуцента человеческого сывороточного альбуминаExample 8. Obtaining strain K. pastoris Y727his4Δ / pPH93-AOX1 Y727 -HSA - producer of human serum albumin

Конструирование плазмидыConstruction of plasmids

Экспрессионный интеграционный вектор рРН93-AOX1Y727-HSA содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках Е.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена, вектор содержит следующие элементы: ген HIS4 - гистидинол дегидрогеназы, клонированного из К.pastoris ВКПМ Y-727, в качестве селективного маркера, ген целевого белка - альбумина (HSA) [SEQ ID N3], находящийся под контролем промотора AOX1Y727 [SEQ ID N1], клонированного из К.pastoris ВКПМ Y-727, терминатор АОХ1, клонированный из К.pastoris ВКПМ Y-727. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. Для получения линеаризованной части плазмиды, предназначенной для трансформации дрожжей К.pastoris ВКПМ Y-727, исходную плазмиду рРН93-AOX1Y727-HSA обрабатывают эндонуклеазой рестрикции MluI.The expression integration vector rRH93-AOX1 Y727- HSA contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. For transformation of yeast cells and expression of the target gene, the vector contains the following elements: HIS4 gene - histidinol dehydrogenase cloned from K. pastoris VKPM Y-727 as a selective marker, target protein gene - albumin (HSA) [SEQ ID N3], located under the control of the promoter AOX1 Y727 [SEQ ID N1], cloned from K. pastoris VKPM Y-727, the terminator AOX1, cloned from K. pastoris VKPM Y-727. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. To obtain the linearized portion of the plasmid designed for transformation of the yeast K.pastoris VKPM Y-727, the original plasmid pRH93-AOX1 Y727- HSA is treated with the restriction endonuclease MluI.

Экспрессионный интегративный вектор рРН93-AOX1GS115-HSA содержит те же элементы, что и pPH93-AOX1Y727-HSA, за исключением гена HIS4 - гистидинол дегидрогеназы, клонированного из К.pfaffii GS115 (в качестве матрицы для ПЦР использовали геномную ДНК штамма К.pfaffii GS115, праймеры pr1_HIS4, pr2_HIS4), и промотора AOX1GS115, клонированного также из К.pfaffii GS115. Для получения линеаризованной части плазмиды, предназначенной для трансформации дрожжей К.pfaffii GS115, исходную плазмиду pPH93-AOX1GS115-HSA обрабатывают эндонуклеазой рестрикции MluI.The expression integrative vector rRH93-AOX1 GS115- HSA contains the same elements as pPH93-AOX1 Y727 -HSA, with the exception of the HIS4 gene, histidinol dehydrogenase, cloned from K.pfaffii GS115 (the genomic DNA of the strain K.pfaffii was used as a template for PCR GS115, primers pr1_HIS4, pr2_HIS4), and the promoter AOX1 GS115 , also cloned from K.pfaffii GS115. To obtain the linearized portion of the plasmid intended for transformation of K.pfaffii GS115 yeast, the original plasmid pPH93-AOX1 GS115- HSA was treated with the restriction endonuclease MluI.

ТрансформацияTransformation

Получение продуцентов секретируемого в культуральную среда белка (человеческого сывороточного альбумина, HSA) с использованием штамма К.pastoris ВКПМ Y-727 и в качестве контрольного штамма К.pfaffii GS115. В качестве реципиентных штаммов используют штамм К.pastoris Y-727his4Δ и штамм К.pfaffii GS115. В результате трансформации данных штаммов линеаризованными фрагментами плазмид рРН93-AOX1Y727-HSA и pPH93-AOX1GS115-HSA, соответственно, с последующим отбором трансформантов на селективной агаризованной среде YNB без аминокислот и сульфата аммония, получают штаммы, продуцирующие рекомбинантный сывороточный альбумин.Obtaining producers of secreted into the culture medium protein (human serum albumin, HSA) using strain K. pastoris VKPM Y-727 and as a control strain K.pfaffii GS115. As recipient strains, the strain K. pastoris Y-727his4Δ and the strain K.pfaffii GS115 are used. As a result of the transformation of these strains by linearized fragments of plasmids pRH93-AOX1 Y727 -HSA and pPH93-AOX1 GS115 -HSA, respectively, followed by selection of transformants on selective agarized YNB medium without amino acids and ammonium sulfate, strains producing recombinant serum albumin are obtained.

В результате получили следующие штаммы продуценты сывороточного альбумина:As a result, the following strains of serum albumin producers were obtained:

К.pastoris Y727his4Δ/pPH93-AOX1Y727-HSAK. pastoris Y727his4Δ / pPH93-AOX1 Y727 -HSA

К.pfaffii GS115/pPH93-AOX1GS115-HSAK.pfaffii GS115 / pPH93-AOX1 GS115 -HSA

КультивированиеCultivation

Для проведения опыта выбрали по 2 клона каждого штамма. Инокулят анализируемых клонов был помещен в пробирки с 5 мл среды YPgM, следующего состава (мас.%): пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, глицерин 0,5, метанол - 0,5, вода - остальное. Культуру выращивали в течение 62 часов в ротационном шейкере-термостате (250 об/мин), при температуре 28°С. Каждые 24 часа проводили индукцию метанолом, путем асептического добавления 50% раствора метанола в пробирки, до конечной концентрации 0,5%. По истечении 62 часов биомассу отделяли центрифугированием в настольной центрифуге, при 3000 g.For the experiment, 2 clones of each strain were selected. The inoculum of the analyzed clones was placed in test tubes with 5 ml of YPgM medium, the following composition (wt.%): Peptone - 2, yeast extract - 1, glycerin 0.5, methanol - 0.5, water - the rest. The culture was grown for 62 hours in a rotary shaker-thermostat (250 rpm), at a temperature of 28 ° C. Every 24 hours, methanol was induced by aseptically adding 50% methanol solution to the tubes to a final concentration of 0.5%. After 62 hours, the biomass was separated by centrifugation in a benchtop centrifuge, at 3000 g.

Измерения концентрации альбумина в культуральной жидкости проводили методом иммуноферментного анализа на твердой подложке. В качестве подложки использовали стандартный планшет для иммуноферментного анализа с предварительно сорбированными человеческими поликлональными антителами к HSA. Данные антитела, конъюгат - человеческие поликлональные антитела к HSA, меченные пероксидазой хрена, стандарт для калибровки, а также хромоген ТМБ (3,3',5,5'-тетраметилбензидин) входили в стандартный набор Albumin, Human, BioAssay ELISA Kit (производства United States Biological, США). Анализ проводили по протоколу, описанному в инструкции к набору.The concentration of albumin in the culture fluid was measured by enzyme-linked immunosorbent assay on a solid support. As the substrate used a standard plate for enzyme immunoassay with pre-sorbed human polyclonal antibodies to HSA. These antibodies, conjugate - human polyclonal anti-HSA antibodies labeled with horseradish peroxidase, calibration standard, as well as TMB chromogen (3.3 ', 5.5'-tetramethylbenzidine) were included in the Albumin, Human, BioAssay ELISA Kit (manufactured by United States Biological, USA). The analysis was carried out according to the protocol described in the instructions for the set.

Выход целевого белка составил 41,12 (+/-0,8) мг/л культуральной жидкости или 1,93 (+/-0,2) мг на 1 оптическую единицу) для штамма К.pastoris Y-727his4Δ и 41,19 (+/-1,4) мг/л культуральной жидкости или 1,38 (+/-0,1) мг на 1 оптическую единицу для контрольного штамма K.pfaffii GS115.The yield of the target protein was 41.12 (+/- 0.8) mg / l of culture fluid or 1.93 (+/- 0.2) mg per 1 optical unit) for strain K. pastoris Y-727his4Δ and 41.19 (+/- 1.4) mg / L of culture fluid or 1.38 (+/- 0.1) mg per 1 optical unit for the control strain K.pfaffii GS115.

Данные, представленные в таблице 2 и на Фиг.6 (а, б), свидетельствуют о том, что при нормировании на объем культуральной жидкости штамм продуцент К.pastoris Y727his4Δ/pPH93-AOX1Y727-HSA не уступает продуценту К.pfaffii GS115/рРН93-AOX1GS115-HSA, а при нормировании на оптические единицы даже превосходит его по продуктивности.The data presented in table 2 and Fig. 6 (a, b) indicate that, when normalizing to the volume of the culture fluid, the producer strain K. pastoris Y727his4Δ / pPH93-AOX1 Y727- HSA is not inferior to the producer K.pfaffii GS115 / pRH93 -AOX1 GS115 -HSA, and when normalized to optical units, it even surpasses it in productivity.

Таблица 2table 2 Продуктивность HSAHSA Productivity мг/лmg / l мг/1 о.е.mg / 1 p.u. Y727his4ΔY727his4Δ 41,6641.66 2,092.09 40,5540.55 1,761.76 СреднееAverage 41,10541,105 1,9251,925 Ст. откл.Art. off 0,80.8 0,20.2 GS115GS115 40,2340,23 1,311.31 42,1442.14 1,441.44 СреднееAverage 41,18541,185 1,3751,375 Ст. откл.Art. off 1,41.4 0,10.1

Пример 9. Получение продуцента инулазыExample 9. Obtaining the producer of inulase

Инулаза - фермент, используемый в пищевой промышленности для получения фруктозы, путем расщепления β-гликозидных связей инулина (полифруктозного углевода растительного происхождения).Inulase is an enzyme used in the food industry to produce fructose by cleaving β-glycosidic bonds of inulin (plant-derived polyfructose carbohydrate).

Конструирование плазмидыConstruction of plasmids

Было сконструировано 4 экспрессионных интеграционных вектора, отличающихся способом регуляции экспрессии гена целевого белка - инулазы. Экспрессионный вектор pINT-HIS4-GAPY727-INU содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена, вектор содержит следующие элементы: ген HIS4 - гистидинол дегидрогеназы, в качестве селективного маркера, клонированный из К.pastoris ВКПМ Y727, ген целевого белка - инулазы, клонированный из Kluyveromyces marxianus [14], находящийся под контролем промотора GAPY727, клонированного из К.pastoris ВКПМ Y-727, терминатор АОХ1. Промотор GAP получили с помощью ПЦР, в качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма K.pastoris ВКПМ Y-727, праймеры pr1_GAP (5'-aggaagcttttttgtagaaatgtcttggt), pr2_GAP (5'-ataggtacctgcagccatggtagatctttgatagttgttcaattgattgaaata).It was constructed 4 expression integration vectors that differ in the method of regulation of gene expression of the target protein - inulase. The expression vector pINT-HIS4-GAP Y727- INU contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: beta-lactamase gene (as a selective marker), bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. For transformation of yeast cells and expression of the target gene, the vector contains the following elements: the HIS4 gene - histidinol dehydrogenase, as a selectable marker, cloned from K. pastoris VKPM Y727, the target protein - inulase gene, cloned from Kluyveromyces marxianus [14], under control GAP Y727 promoter, cloned from K. pastoris VKPM Y-727, AOX1 terminator. The GAP promoter was obtained by PCR; the genomic DNA of the K.pastoris VKPM strain Y-727, primers pr1_GAP (5'-aggaagcttttttgtagaaatgtcttggt), pr2_GAP (5'-ataggtacctgcagccatggtagatctttgattagttga) was used as a template.

Для получения линеаризованной части плазмиды, предназначенной для трансформации, исходную плазмиду pINT-HIS4-GAPY727-INU обрабатывают эндонуклеазой рестрикции MluI. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. Экспрессионный вектор pINT-HIS4-GAPGS115INU содержит те же элементы, что и предыдущий вектор, за исключением селективного маркера, HIS4, который был клонирован из К.pfaffii GS115 (получен при помощи ПЦР, с матрицы - геномной ДНК штамма К.pfaffii GS115, праймеры pr1_HIS4, pr2_HIS4), а также промотора GAPGS115, также клонированного из К.pfaffii GS115. Промотор GAP получили с помощью ПЦР, в качестве матрицы использовали геномную ДНК штамма К.pfaffii GS115, праймеры pr1_GAP (5'-aggaagcttttttgtagaaatgtcttggt), pr2_GAP (5'-ataggtacctgcagccatggtagatctttgatagttgttcaattgattgaaata). При обработке эндонуклеазой рестрикции MluI, линеаризованный фрагмент также встраивается в локус генома АОХ1.To obtain the linearized portion of the plasmid intended for transformation, the original plasmid pINT-HIS4-GAP Y727- INU is treated with a restriction endonuclease MluI. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. The expression vector pINT-HIS4-GAP GS115 INU contains the same elements as the previous vector, with the exception of the selective marker, HIS4, which was cloned from K.pfaffii GS115 (obtained by PCR, from the matrix - genomic DNA of the strain K.pfaffii GS115 primers pr1_HIS4, pr2_HIS4), as well as the GAP GS115 promoter, also cloned from K.pfaffii GS115. The GAP promoter was obtained by PCR; the genomic DNA of the strain K.pfaffii GS115, primers pr1_GAP (5'-aggaagcttttttgtagaaatgtcttggt), pr2_GAP (5'-ataggtacctgcagccatggtagatctttgatagttgttcaattgt) were used as a template. When processing with the restriction endonuclease MluI, the linearized fragment is also inserted at the AOX1 genome locus.

Экспрессионный вектор pINT-HIS4-AOX1Y727-INU содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена, вектор содержит следующие элементы: ген HIS4 - гистидинол дегидрогеназы, в качестве селективного маркера, клонированный из К.pastoris ВКПМ Y-727, ген целевого белка - инулазы, клонированный из Kluyveromyces marxianus [14], находящийся под контролем промотора AOX1Y727, клонированного из К.pastoris ВКПМ Y-727, терминатор АОХ1. Для получения линеаризованной части плазмиды, предназначенной для трансформации, исходную плазмиду pINT-HIS4-AOX1Y727-INU обрабатывают эндонуклеазой рестрикции MluI. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. Экспрессионный вектор pINT-HIS4-AOX1GS115INU содержит те же элементы, что и предыдущий вектор, за исключением селективного маркера, HIS4, который был клонирован из К.pfaffii GS115, а также промотора GAPGS115, также клонированного из К.pfaffii GS115. При обработке эндонуклеазой рестрикции MluI, линеаризованный фрагмент также встраивается в локус АОХ1.The expression vector pINT-HIS4-AOX1 Y727- INU contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. For transformation of yeast cells and expression of the target gene, the vector contains the following elements: the HIS4 gene - histidinol dehydrogenase, as a selective marker, cloned from K. pastoris VKPM Y-727, the target protein gene - inulase, cloned from Kluyveromyces marxianus [14], located under the control of the promoter AOX1 Y727 , cloned from K. pastoris VKPM Y-727, terminator AOX1. To obtain the linearized portion of the plasmid intended for transformation, the original plasmid pINT-HIS4-AOX1 Y727- INU is treated with the restriction endonuclease MluI. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. The expression vector pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU contains the same elements as the previous vector, with the exception of the selective marker, HIS4, which was cloned from K.pfaffii GS115, as well as the GAP GS115 promoter, also cloned from K.pfaffii GS115. When treated with the restriction endonuclease MluI, the linearized fragment is also inserted at the AOX1 locus.

Таким образом было получено 4 плазмиды, две из которых:Thus, 4 plasmids were obtained, two of which:

pINT-HIS4-GAPY727-INU и pINT-HIS4-AOX1Y727-INU - предназначены для трансформации штамма К.pastoris Y-727his4Δ и отличаются между собой только промоторами (АОХ1 и GAP), управляющими экспрессией целевого гена инулазы у штамма К.pastoris Y-727his4Δ;pINT-HIS4-GAP Y727- INU and pINT-HIS4-AOX1 Y727 -INU are designed to transform the strain K. pastoris Y-727his4Δ and differ from each other only by promoters (AOX1 and GAP) that control the expression of the target inulase gene in the strain K. pastoris Y-727his4Δ;

две другие pINT-HIS4-GAPGS115INU; pINT-HIS4-AOX1GS115INU - предназначены для трансформации штамма К.pfaffii GS115 и отличаются между собой также только промоторами (АОХ1 и GAP), управляющими экспрессией целевого гена инулазы у штамма К.pfaffii GS115.two other pINT-HIS4-GAP GS115 INU; pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU - designed to transform the strain K.pfaffii GS115 and differ from each other only by the promoters (AOX1 and GAP) that control the expression of the target inulase gene in the strain K.pfaffii GS115.

ТрансформацияTransformation

В качестве реципиентных штаммов используют штамм К.pastoris Y-727his4Δ и штамм К.pfaffii GS115, в качестве контрольного. При этом экспрессия гена инулазы регулируется промотором АОХ1 или GAP в каждом из анализируемых штаммов-продуцентов.As recipient strains, the strain K. pastoris Y-727his4Δ and the strain K.pfaffii GS115 are used as a control. Moreover, the expression of the inulase gene is regulated by the AOX1 or GAP promoter in each of the analyzed producer strains.

В результате трансформации каждого из этих штаммов линеаризованным фрагментам плазмиды pINT-HIS4-AOX1Y727-INU или pINT-HIS4-AOX1GS115INU соответственно, с последующим отбором трансформантов на селективной агаризованной среде YNB без аминокислот с сульфатом аммония, получают штаммы, продуцирующие инулазу: К.pastoris ВКПМ Y-727/pINT-HIS4-AOX1Y727-INU и К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-AOX1GS115INU. Экспрессия гена инулазы находится под контролем индуцируемого промотора АОХ1.As a result of the transformation of each of these strains to linearized fragments of the plasmid pINT-HIS4-AOX1 Y727- INU or pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU, respectively, followed by selection of transformants on selective agarized YNB medium without amino acids with ammonium sulfate, the following inulase producing strains are obtained: K .pastoris VKPM Y-727 / pINT-HIS4-AOX1 Y727 -INU and K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU. The expression of the inulase gene is under the control of the inducible promoter AOX1.

В результате трансформации каждого из этих штаммов линеаризованным фрагментам плазмиды pINT-HIS4-GAPY727-INU или pINT-HIS4-GAPGS115INU соответственно, с последующим отбором трансформантов на селективной агаризованной среде YNB без аминокислот с сульфатом аммония, получают штаммы, продуцирующие инулазу: К.pastoris ВКПМ Y727/ pINT-HIS4-GAPY727-INU и К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-GAPGS115INU. Экспрессия гена инулазы происходит под контролем конститутивного промотора GAP.As a result of the transformation of each of these strains to linearized fragments of the plasmid pINT-HIS4-GAP Y727- INU or pINT-HIS4-GAP GS115 INU, respectively, followed by selection of transformants on selective agarized YNB medium without amino acids with ammonium sulfate, the following inulase producing strains are obtained: K .pastoris VKPM Y727 / pINT-HIS4-GAP Y727 -INU and K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-GAP GS115 INU. Inulase gene expression occurs under the control of the constitutive GAP promoter.

В результате, получены следующие штаммы-продуценты инулазы:As a result, the following inulase producing strains were obtained:

Komagataella pastoris ВКПМ Y727/pINT-HIS4-GAPY727-INUKomagataella pastoris VKPM Y727 / pINT-HIS4-GAP Y727 -INU

Komagataella pastoris ВКПМ Y727/pINT-HIS4-AOX1Y727-INUKomagataella pastoris VKPM Y727 / pINT-HIS4-AOX1 Y727 -INU

Komagataella pfaffii GS115/pINT-HIS4-GAPGS115INUKomagataella pfaffii GS115 / pINT-HIS4-GAP GS115 INU

Komagataella pfaffii GS115/pINT-HIS4-AOX1GS115INUKomagataella pfaffii GS115 / pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU

Определение активности инулазыDetermination of inulase activity

Для проведения опыта выбрали по 2 клона каждого штамма. Инокулят анализируемого клона К.pastoris Y727/pINT-HIS4-GAPY727-INU или К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-GAPGS115INU был помещен в пробирки с 5 мл среды YPD, а инокулят клона К.pastoris ВКПМ Y-727/pINT-HIS4-AOX1Y727-INU или К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-AOX1GS115INU - в пробирки с 5 мл среды YPgM.For the experiment, 2 clones of each strain were selected. The inoculum of the analyzed clone K.pastoris Y727 / pINT-HIS4-GAP Y727- INU or K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-GAP GS115 INU was placed in test tubes with 5 ml of YPD medium, and the inoculum of the clone K.pastoris VKPM Y-727 / pINT-HIS4-AOX1 Y727 -INU or K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU - in tubes with 5 ml of YPgM medium.

Культуру выращивали в течение 40 часов в ротационном шейкере-термостате (250 об/мин), при температуре 28°С. В случае роста на среде YPgM проводили индукцию метанолом спустя 24 часа роста, путем асептического добавления 50% раствора метанола в пробирки, до конечной концентрации 0,5%. По истечении 40 часов отделяли биомассу центрифугированием в настольной центрифуге, при 3000 g.The culture was grown for 40 hours in a rotary shaker-thermostat (250 rpm), at a temperature of 28 ° C. In the case of growth on YPgM medium, methanol induction was carried out after 24 hours of growth, by aseptically adding 50% methanol solution to the tubes to a final concentration of 0.5%. After 40 hours, the biomass was separated by centrifugation in a benchtop centrifuge, at 3000 g.

Активность секретируемой инулазы определяли в культуральной жидкости, с использованием в качестве субстрата сахарозы. Инулаза гидролизует β-гликозидную связь, в результате чего образуется восстанавливающий углевод - глюкоза. Количество образовавшейся глюкозы позволяет судить об активности фермента инулазы. Количество глюкозы измеряют по оптической плотности (при λ=492 нм) реакционной смеси, после добавления 3,5-динитросалициловой кислоты, которая восстанавливается до 3-амино-5-нитросалициловой кислоты, меняя окраску [15]. Активность инулазы представлена в единицах. 1 единица активности - такое количество фермента, которое освобождает 1 мкмоль глюкозы за 1 мин, нормированное на 1 мл культуральной жидкости и далее на 1 оптическую единицу (OD595) культуры.The activity of secreted inulase was determined in the culture fluid using sucrose as a substrate. Inulase hydrolyzes the β-glycosidic bond, resulting in the formation of a reducing carbohydrate - glucose. The amount of glucose formed allows us to judge the activity of the inulase enzyme. The amount of glucose is measured by the optical density (at λ = 492 nm) of the reaction mixture, after addition of 3,5-dinitrosalicylic acid, which is reduced to 3-amino-5-nitrosalicylic acid, changing color [15]. Inulase activity is presented in units. 1 unit of activity is the amount of enzyme that releases 1 μmol of glucose in 1 min, normalized to 1 ml of culture fluid and then to 1 optical unit (OD 595 ) of the culture.

Из полученных данных, представленных в табл.3 и на Фиг.7 а, б, видно, что активность инулазы в случае экспрессии под контролем промотора АОХ1 выше более чем в 2 раза в штамме К.pastoris ВКПМ Y-727/pINT-HIS4-AOX1Y727-INU, по сравнению с контрольным штаммом К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-AOX1GS115INU. И наоборот, в случае регуляции гетерологичной экспрессии промотором GAP, активность продуцируемой инулазы больше у штамма К.pfaffii GS115/pINT-HIS4-GAPGS115INU, по сравнению с K.pastoris Y727/pINT-HIS4-GAPY727-INU.From the data presented in Table 3 and Fig. 7 a, b, it is seen that the inulase activity in the case of expression under the control of the AOX1 promoter is more than 2 times higher in the K. pastoris VKPM strain Y-727 / pINT-HIS4- AOX1 Y727 -INU, compared with the control strain K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-AOX1 GS115 INU. Conversely, in the case of regulation of heterologous expression by the GAP promoter, the activity of the produced inulase is higher in the strain K.pfaffii GS115 / pINT-HIS4-GAP GS115 INU, compared with K.pastoris Y727 / pINT-HIS4-GAP Y727- INU.

Таблица 3Table 3 Активность инулазыInulase activity GAP промоторGAP promoter АОХ1 промоторAOX1 promoter Y727his4ΔY727his4Δ 0,440.44 0,350.35 0,480.48 0,430.43 СреднееAverage 0,460.46 0,390.39 Ст. откл.Art. off 0,00,0 0,10.1 GS115GS115 1,111,11 0,180.18 0,970.97 0,160.16 СреднееAverage 1,041,04 0,170.17 Ст. откл.Art. off 0,10.1 0,00,0

Пример 10. Получение продуцента внутриклеточного белка поверхностного антигена вируса гепатита ВExample 10. Obtaining a producer of intracellular protein of hepatitis B virus surface antigen

Конструирование векторов pPH93-AOX1GS115-HBsAg; pPH93-AOX1Y727-HBsAgConstruction of vectors pPH93-AOX1 GS115 -HBsAg; pPH93-AOX1 Y727 -HBsAg

Экспрессионный вектор pPH93-AOX1GS115-HBsAg содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена, вектор содержит следующие элементы: ген HIS4 - гистидинол дегидрогеназы, клонированного из штамма GS115 с промоторной частью, в качестве селективного маркера; ген целевого белка - поверхностного антигена вируса гепатита В (HBsAg) [20], находящийся под контролем промотора АОХ1, терминатор АОХ1, клонированные из штамма GS115. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. Для получения линеаризованной части плазмиды, предназначенной для трансформации, исходную плазмиду рРН93-AOX1GS115-HBsAg обрабатывают эндонуклеазой рестрикции MluI.The expression vector pPH93-AOX1 GS115- HBsAg contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to maintain a certain level of plasmid copy number. For transformation of yeast cells and expression of the target gene, the vector contains the following elements: HIS4 gene - histidinol dehydrogenase, cloned from strain GS115 with a promoter part, as a selective marker; gene of the target protein - hepatitis B virus surface antigen (HBsAg) [20], under the control of the AOX1 promoter, AOX1 terminator, cloned from strain GS115. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. To obtain the linearized portion of the plasmid intended for transformation, the original plasmid pRH93-AOX1 GS115- HBsAg is treated with the restriction endonuclease MluI.

Экспрессионный вектор pPH93-AOX1Y727-HBsAg содержит элементы, необходимые для его амплификации в клетках E.coli: ген бета-лактамазы (в качестве селективного маркера), бактериальный репликон для обеспечения поддержания определенного уровня копийности плазмиды. Для трансформации дрожжевых клеток и экспрессии целевого гена, вектор содержит следующие элементы: ген URA3 - оротидин декарбоксилазы, клонированного из заявляемого штамма с промоторной частью, в качестве селективного маркера; ген целевого белка - HBsAg, находящийся под контролем промотора АОХ1, терминатор АОХ1, клонированные из заявляемого штамма. Интегрируемая часть плазмиды фланкирована областями для встраивания в определенный локус генома - эндогенный промотор АОХ1. В результате обработки эндонуклеазой рестрикции MluI плазмиды рРН93-AOX1GS115-HBsAg получают линеаризованную часть плазмиды, предназначенную для трансформации реципиентного штамма.The expression vector pPH93-AOX1 Y727- HBsAg contains the elements necessary for its amplification in E. coli cells: the beta-lactamase gene (as a selective marker), a bacterial replicon to ensure maintenance of a certain level of plasmid copy number. For transformation of yeast cells and expression of the target gene, the vector contains the following elements: URA3 gene - orotidine decarboxylase, cloned from the claimed strain with a promoter part, as a selective marker; the target protein gene is HBsAg, which is under the control of the AOX1 promoter, the AOX1 terminator, cloned from the claimed strain. The integrable part of the plasmid is flanked by regions for insertion into a specific locus of the genome — the endogenous promoter AOX1. As a result of the treatment with the restriction endonuclease MluI of the plasmid pRH93-AOX1 GS115- HBsAg, a linearized portion of the plasmid intended for transformation of the recipient strain is obtained.

ТрансформацияTransformation

В качестве реципиентных штаммов используют штамм К.pastoris Y727ura3muthis4Δ и в качестве контрольного штамм К.pfaffii GS115.The strain K.pastoris Y727ura3 mut his4Δ is used as the recipient strain and the control strain K.pfaffii GS115 is used.

В результате трансформации штамма К.pastoris Y727ura3muthis4Δ линеаризованным фрагментом плазмиды pPH93-AOX1Y727-HBsAg, с последующим отбором трансформантов на селективной агаризованной среде YNB с содержанием гистидина в концентрации 50 мкг/мл среды, получили штамм-продуцент штамм К.pastoris Y727ura3muthis4Δ/pPH93-AOX1Y727-HBsAg, синтезирующий поверхностный антиген вируса гепатита В.As a result of transformation of strain K.pastoris Y727ura3 mut his4Δ linearized fragment of plasmid pPH93-AOX1 Y727 -HBsAg, followed by selection of transformants on selective YNB agar medium with the content of histidine in a concentration of 50 ug / ml of the medium, the strain-producer strain K.pastoris Y727ura3 mut his4Δ / pPH93-AOX1 Y727 -HBsAg synthesizing hepatitis B virus surface antigen

В результате трансформации штамма К.pfaffii GS115 линеаризованным фрагментом плазмиды pPH93-AOX1GS115-HBsAg, с последующим отбором трансформантов на селективной агаризованной среде YNB, получили штамм-продуцент штамм К.pfaffii GS115/pPH93-AOX1GS115-HBsAg, синтезирующий поверхностный антиген вируса гепатита В.As a result of the transformation of the strain K.pfaffii GS115 by a linearized fragment of the plasmid pPH93-AOX1 GS115- HBsAg, followed by selection of transformants on selective agarized YNB medium, a strain producing strain K.pfaffii GS115 / pPH93-AOX1 hepatitis B virus antigens was obtained AT.

Определение уровня продукции поверхностного антигена вируса гепатита ВDetermination of hepatitis B virus surface antigen production level

Для проведения опыта выбрали по 2 клона каждого штамма. Инокулят анализируемых клонов был помещен в пробирки с 5 мл среды YPgM. Культуру выращивали в течение 72 часов в ротационном шейкере-термостате (250 об/мин), при температуре 28°С. Каждые 24 часа проводили индукцию метанолом, путем асептического добавления 50% раствора метанола в пробирки, до конечной концентрации 0,5%. По истечении 72 часов биомассу отделяли центрифугированием в настольной центрифуге, при 3000 g.For the experiment, 2 clones of each strain were selected. The inoculum of the analyzed clones was placed in test tubes with 5 ml of YPgM medium. The culture was grown for 72 hours in a rotary shaker-thermostat (250 rpm), at a temperature of 28 ° C. Every 24 hours, methanol was induced by aseptically adding 50% methanol solution to the tubes to a final concentration of 0.5%. After 72 hours, the biomass was separated by centrifugation in a benchtop centrifuge, at 3000 g.

Для определения уровня продукции использовали метод иммуноферментного анализа на твердой подложке. В качестве подложки использовали стандартный планшет для иммуноферментного анализа с предварительно сорбированными человеческими поликлональными антителами к HBsAg. Данный планшет, конъюгат - мышиные моноклональные антитела к HBsAg, меченные пероксидазой хрена, а также хромоген ТМБ (3,3',5,5'-тетраметилбензидин) входили в стандартный набор «ГепаСтрип» (пр-во ООО «Ниармедик плюс») для определения HBsAg в сыворотке крови.To determine the level of production used enzyme-linked immunosorbent assay on a solid substrate. As the substrate used a standard plate for enzyme immunoassay with pre-sorbed human polyclonal antibodies to HBsAg. This tablet, conjugate - mouse monoclonal antibodies to HBsAg labeled with horseradish peroxidase, as well as TMB chromogen (3.3 ', 5.5'-tetramethylbenzidine) were included in the standard HepaStrip kit (produced by Niarmedik Plus LLC) for determination of serum HBsAg.

Осажденные клетки разрушали в буфере (10 мМ фосфатный буфер, 500 мМ NaCl, 10 мМ ЭДТА, 2 мМ PMSF, 1% Tween 20, рН 7.2) с помощью стеклянных шариков (Sigma) на дезинтеграторе FastPrep 24 (фирмы МР). Анализировали количество HBsAg в полученном лизате. В качестве стандарта для калибровки использовали отраслевой стандартный образец HBsAg вируса гепатита В (кат. № В-331, ООО «Научно-производственное объединение Диагностические системы»). Количество HBsAg в тотальном лизате клонов определяли по интенсивности поглощения реакционной смеси при длине волны λ=492 нм. Количественно данные нормированы на 100 оптических единиц и приведены на фиг.8 и в таблице 4, из которых видно, что продукция поверхностного антигена вируса гепатита В одинакова у обоих сравниваемых штаммах в пределах погрешности измерения.The precipitated cells were disrupted in buffer (10 mM phosphate buffer, 500 mM NaCl, 10 mM EDTA, 2 mM PMSF, 1% Tween 20, pH 7.2) using glass beads (Sigma) on a FastPrep 24 disintegrator (MP). The amount of HBsAg in the resulting lysate was analyzed. As a standard for calibration, we used the industry standard HBsAg sample of hepatitis B virus (cat. No. B-331, LLC Scientific and Production Association Diagnostic Systems). The amount of HBsAg in the total clone lysate was determined by the absorption intensity of the reaction mixture at a wavelength of λ = 492 nm. Quantitatively, the data are normalized to 100 optical units and are shown in Fig. 8 and Table 4, from which it can be seen that the production of the hepatitis B virus surface antigen is the same for both compared strains within the measurement error.

Таблица 4Table 4 Продуктивность HSAHSA Productivity мкг/100 о.е.mcg / 100 p.u. Y727his4ΔY727his4Δ 87,287.2 91,191.1 СреднееAverage 89,1589.15 Ст. откл.Art. off 2,82,8 GS115GS115 93,593.5 84,484,4 СреднееAverage 88,9588.95 Ст. откл.Art. off 6,46.4

Таким образом, подтверждено эффективное применение штамма метилотрофных дрожжей К.pastoris ВКПМ Y-727 в качестве штамма-реципиента для конструирования продуцентов, способных синтезировать целевой белок. Штамм обладает следующими характеристиками, соответствующими или превосходящими характеристики штамма - ближайшего аналога:Thus, the effective use of the strain of methylotrophic yeast K. pastoris VKPM Y-727 as a recipient strain for the construction of producers capable of synthesizing the target protein was confirmed. The strain has the following characteristics, corresponding to or superior to the characteristics of the strain - the closest analogue:

- пригоден для синтеза различных целевых белков, в частности инулазы, сывороточного альбумина, поверхностного антигена вируса гепатита В, бета-галактозидазы, что подтверждено примерами 2, 8, 9, 10; при этом могут быть использованы как индуцируемые (АОХ1), так и конститутивные (GAP) промоторы (примеры 2, 8, 9, 10);- suitable for the synthesis of various target proteins, in particular inulase, serum albumin, surface antigen of hepatitis B virus, beta-galactosidase, as confirmed by examples 2, 8, 9, 10; in this case, both inducible (AOX1) and constitutive (GAP) promoters can be used (examples 2, 8, 9, 10);

- в отличие от ближайшего аналога, позволяет осуществлять регулируемый промотором АОХ1 синтез целевого белка как в присутствии индуктора-метанола, так и в его отсутствии с выходом до 70% от уровня синтеза этого белка в присутствии метанола (примеры 1, 2);- unlike the closest analogue, it allows the synthesis of the target protein regulated by the AOX1 promoter both in the presence of a methanol inducer and in its absence with a yield of up to 70% of the level of synthesis of this protein in the presence of methanol (examples 1, 2);

- позволяет достаточно просто получать традиционно используемые при генетическом конструировании ауксотрофные мутанты, что подтверждено примерами 3, 4, 5, 6, 7.- allows you to quite simply get auxotrophic mutants traditionally used in genetic engineering, as confirmed by examples 3, 4, 5, 6, 7.

Список научно-технической информацииList of scientific and technical information

1. Daly R, Milton TW Hearn (2005) Expression of heterologous proteins in Pichia pastoris: a useful experimental tool in protein engineering and production. J. Mol. Recognit. 18: 119-138.1. Daly R, Milton TW Hearn (2005) Expression of heterologous proteins in Pichia pastoris: a useful experimental tool in protein engineering and production. J. Mol. Recognit. 18: 119-138.

2. Narhi LO, Arakawa T, Strickland TW. (1991). The effect of carbohydrate on the structure and stability of erythropoietin. J. Biol. Chem. 266: 23022-23026.2. Narhi LO, Arakawa T, Strickland TW. (1991). The effect of carbohydrate on the structure and stability of erythropoietin. J. Biol. Chem. 266: 23022-23026.

3. Macauley-Patrick S, Fazenda ML (2005) Heterologous protein production using the Pichia pastoris expression system. Yeast 22: 249-270.3. Macauley-Patrick S, Fazenda ML (2005) Heterologous protein production using the Pichia pastoris expression system. Yeast 22: 249-270.

4. Balamurugan V, Reddy GR (2006) Pichia pastoris: A notable heterologous expression system for the production of foreign proteins - Vaccines. Indian Journal of Biotechnology (6): 175-186.4. Balamurugan V, Reddy GR (2006) Pichia pastoris: A notable heterologous expression system for the production of foreign proteins - Vaccines. Indian Journal of Biotechnology (6): 175-186.

5. Gellissen G (2000) Heterologous protein production in methylotrophic yeasts. Appl. Microbiol. Biotechnol. 54(6): 741-750.5. Gellissen G (2000) Heterologous protein production in methylotrophic yeasts. Appl. Microbiol. Biotechnol. 54 (6): 741-750.

6. Kurtzman CP (2009) Biotechnological strains of Komagataella (Pichia) pastoris are Komagataella phaffii as determined from multigene sequence analysis. J Ind Microbiol Biotechnol 36: 1435-1438.6. Kurtzman CP (2009) Biotechnological strains of Komagataella (Pichia) pastoris are Komagataella phaffii as determined from multigene sequence analysis. J Ind Microbiol Biotechnol 36: 1435-1438.

7. Bhatacharya P, Pandey G (2007) Production and purification of recombinant human granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) from high cell density cultures of Pichia pastoris. Bioprocess and Biosystems Engineering 30(5): 305-312.7. Bhatacharya P, Pandey G (2007) Production and purification of recombinant human granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) from high cell density cultures of Pichia pastoris. Bioprocess and Biosystems Engineering 30 (5): 305-312.

8. Zhang H, Yuan QP (2007) Cloning and secretion expression of hepcidin in Pichia pastoris. Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao 23(3): 381-385.8. Zhang H, Yuan QP (2007) Cloning and secretion expression of hepcidin in Pichia pastoris. Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao 23 (3): 381-385.

9. Yurimoto H (2011) Yeast Methylotrophy: Metabolism, Gene Regulation and Peroxisome Homeostasis. Hindawi Publishing Corporation International Journal of Microbiology Article ID 101298.9. Yurimoto H (2011) Yeast Methylotrophy: Metabolism, Gene Regulation and Peroxisome Homeostasis. Hindawi Publishing Corporation International Journal of Microbiology Article ID 101298.

10. Conde R, Cueva R (2004) A Search for Hyperglycosylation Signals in Yeast Glycoproteins. The journal of biological chemistry (42): 43789-43798.10. Conde R, Cueva R (2004) A Search for Hyperglycosylation Signals in Yeast Glycoproteins. The journal of biological chemistry (42): 43789-43798.

11. Hartner A, Glieder A (2006) Regulation of methanol utilization pathway genes in yeasts. Microbial Cell Factories 2006, 5: 39.11. Hartner A, Glieder A (2006) Regulation of methanol utilization pathway genes in yeasts. Microbial Cell Factories 2006, 5:39.

12. Tschopp JF, Brust PF, Cregg JM (1987) Expression of the lacZ gene from two methanol-regulated promoters in Pichia pastoris. Nucleic Acids Res. 15: 3859-3876.12. Tschopp JF, Brust PF, Cregg JM (1987) Expression of the lacZ gene from two methanol-regulated promoters in Pichia pastoris. Nucleic Acids Res. 15: 3859-3876.

13. Cregg JM, Barringer KJ (1985) Pichia pastoris as a Host System for Transformations. MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY, Dec. 1985, p.3376-3385.13. Cregg JM, Barringer KJ (1985) Pichia pastoris as a Host System for Transformations. MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY, Dec. 1985, p. 3376-3385.

14. Бревнова Е.Э., Козлов Д.Г. Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae - продуцент фруктозы из инулина, 1998, Биотехнология, 1, 12-20.14. Brevnova E.E., Kozlov D.G. Saccharomyces cerevisiae yeast strain - producer of fructose from inulin, 1998, Biotechnology, 1, 12-20.

15. Berezin IV, Rabinovich ML Study of Applicability of quantitative kinetic spectrophotometric method for glucose determination, 1997, Biokhimiya, 42: 1631-1637.15. Berezin IV, Rabinovich ML Study of Applicability of quantitative kinetic spectrophotometric method for glucose determination, 1997, Biokhimiya, 42: 1631-1637.

16. Shixuan Wu, Geoffrey J. Letchworth High efficiency transformation by electroporation of Pichia pastoris pretreated with lithium acetate and dithiothreitol, BioTechniques, 2004, 36: 152-154.16. Shixuan Wu, Geoffrey J. Letchworth High efficiency transformation by electroporation of Pichia pastoris pretreated with lithium acetate and dithiothreitol, BioTechniques, 2004, 36: 152-154.

17. Rose M, Botstein D Construction and use of gene fusions lacZ (b-galactosidase) which are expressed in yeast. Meth. Enzymol. 101: 167-180.17. Rose M, Botstein D Construction and use of gene fusions lacZ (b-galactosidase) which are expressed in yeast. Meth. Enzymol. 101: 167-180.

18. Oka A Sugisaki H Takanami M Nucleotide sequence of the kanamycin resistance transposon Tn903 JOURNAL J. Mol. Biol. 147 (2), 217-226 (1981).18. Oka A Sugisaki H Takanami M Nucleotide sequence of the kanamycin resistance transposon Tn903 JOURNAL J. Mol. Biol. 147 (2), 217-226 (1981).

19. Марченко А.Н., Козлов Д.Г., Свирщевская Е.В., Беневоленский С.В. Использование N-конца белка ТуА для создания гибридных вирусоподобных частиц. Биотехнология 2001, №2, 3-11.19. Marchenko A.N., Kozlov D.G., Svirshchevskaya E.V., Benevolensky S.V. Using the N-terminus of TuA protein to create hybrid virus-like particles. Biotechnology 2001, No. 2, 3-11.

20. Чеперегин С.Э., Арман И.П., Грановский Н.Н. "Оптимизация экспрессии гена поверхностного антигена вируса гепатита В в дрожжах". Мол. генетика, микробиология, вирусология 1990, 5, с.17-20.20. Cheperegin S.E., Arman I.P., Granovsky N.N. "Optimization of hepatitis B virus surface antigen gene expression in yeast." Like genetics, microbiology, virology 1990, 5, pp. 17-20.

21. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 12 июля 2011 г. N 99 г.Москва "Об утверждении СП 2.3.3.2892-11 "Санитарно-гигиенические требования к организации и проведению работ с метанолом".21. Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation of July 12, 2011 N 99 of Moscow "On approval of SP 2.3.3.2892-11" Sanitary requirements for the organization and conduct of work with methanol. "

22. Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации 4.1. Методы контроля. Химические факторы, определение концентраций химических веществ в воздухе. Газохроматографическое определение метанола в воздухе. Методические указания МУК 4.1.1046а-01 Выпуск 2, Минздрав России, Москва 2002.22. State sanitary and epidemiological regulation of the Russian Federation 4.1. Control methods. Chemical factors determining the concentration of chemicals in the air. Gas chromatographic determination of methanol in air. Guidelines MUK 4.1.1046a-01 Issue 2, Ministry of Health of Russia, Moscow 2002.

Claims (1)

Применение штамма дрожжей Komagataella pastoris ВКПМ Y-727 в качестве реципиента для конструирования продуцентов целевого белка, необязательно включающее введение в него мутаций, обеспечивающих использование ауксотрофных селективных маркеров. The use of the yeast strain Komagataella pastoris VKPM Y-727 as a recipient for the construction of producers of the target protein, optionally including the introduction of mutations into it, ensuring the use of auxotrophic selective markers.
RU2013105753/10A 2013-02-12 2013-02-12 APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN RU2522479C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105753/10A RU2522479C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105753/10A RU2522479C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2522479C1 true RU2522479C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105753/10A RU2522479C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522479C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2836330C1 (en) * 2023-09-20 2025-03-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Integrative cassette for gene expression and its use in constructing transformant of yeast komagataella mondaviorum

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010288A2 (en) * 2001-07-26 2003-02-06 Phoenix Pharmacologics, Inc. Yeast expression systems, methods of producing polypeptides in yeast, and compositions relating to same
RU2315105C1 (en) * 2006-03-30 2008-01-20 ООО "Биотех" STRAIN YEAST PICHIA PASTORIS PS107(pPIC9HAbIL-2) AS PRODUCER OF HYBRID PROTEIN CONSISTING OF HUMAN PLASMA BLOOD ALBUMIN AND HUMAN INTERLEUKIN-2, RECOMBINANT PLASMID pPIC9HAbIL-2 AND METHOD FOR ITS CONSTRUCTING

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010288A2 (en) * 2001-07-26 2003-02-06 Phoenix Pharmacologics, Inc. Yeast expression systems, methods of producing polypeptides in yeast, and compositions relating to same
RU2315105C1 (en) * 2006-03-30 2008-01-20 ООО "Биотех" STRAIN YEAST PICHIA PASTORIS PS107(pPIC9HAbIL-2) AS PRODUCER OF HYBRID PROTEIN CONSISTING OF HUMAN PLASMA BLOOD ALBUMIN AND HUMAN INTERLEUKIN-2, RECOMBINANT PLASMID pPIC9HAbIL-2 AND METHOD FOR ITS CONSTRUCTING

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2836330C1 (en) * 2023-09-20 2025-03-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Integrative cassette for gene expression and its use in constructing transformant of yeast komagataella mondaviorum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baghban et al. Yeast expression systems: overview and recent advances
US11168117B2 (en) Constitutive promoter
Li et al. Expression of recombinant proteins in Pichia pastoris
CA2237120C (en) Compositions and methods for producing heterologous polypeptides in pichia methanolica
US5888768A (en) Compositions and methods for producing heterologous polypeptides in Pichia methanolica
US5736383A (en) Preparation of Pichia methanolica auxotrophic mutants
AU708572B2 (en) Preparation of (pichia methanolica) auxotrophic mutants
US6258559B1 (en) Method for producing proteins in transformed Pichia
EP2565262A1 (en) Protein expression
KR20140015137A (en) Methods for the production of recombinant proteins with improved secretion efficiencies
Vijayakumar et al. A systematic review of the potential of Pichia pastoris (Komagataella phaffii) as an alternative host for biologics production
CN104066841B (en) The manufacture method of expression vector and protein
JP2014532406A (en) Engineered lower eukaryotic host strains for recombinant protein expression
WO2000056903A2 (en) IMPROVED METHODS FOR PRODUCING PROTEINS IN TRANSFORMED $i(PICHIA)
Krasovska et al. Glucose‐induced production of recombinant proteins in Hansenulapolymorpha mutants deficient in catabolite repression
Bröker et al. Expression of the human blood coagulation protein factor XIIIa in Saccharomyces cerevisiae: dependence of the expression levels from host-vector systems and medium conditions
EP0399455B1 (en) Stably transformed yeast host cells and their use for the production of albumin
US11485979B2 (en) Cell and method for producing target protein using same
RU2522479C1 (en) APPLICATION YEAST STRAIN Komagataella pastoris AS RECIPIENT FOR CONSTRUCTION OF PRODUCERS OF TARGET PROTEIN
CN101285045B (en) Recombined kluyveromyces, construction method and applications thereof
JP6206408B2 (en) Schizosaccharomyces pombe mutant transformant and cloning vector
Felber et al. Strains and molecular tools for recombinant protein production in Pichia pastoris
US20100015663A1 (en) Method for producing an antifungal peptide in a filamentous fungal host cell
EP0409156A1 (en) Fused yeast for foreign protein expression, methods of producing said yeast and methods of producing foreign proteins
Malik et al. A review on Pichia pastoris: a successful tool for expression of recombinant proteins

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170327

PD4A Correction of name of patent owner