RU2617943C2 - Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp - Google Patents

Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp Download PDF

Info

Publication number
RU2617943C2
RU2617943C2 RU2015129623A RU2015129623A RU2617943C2 RU 2617943 C2 RU2617943 C2 RU 2617943C2 RU 2015129623 A RU2015129623 A RU 2015129623A RU 2015129623 A RU2015129623 A RU 2015129623A RU 2617943 C2 RU2617943 C2 RU 2617943C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
afp
saccharomyces cerevisiae
ybs247
cells
recombinant
Prior art date
Application number
RU2015129623A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015129623A (en
Inventor
Сергей Владимирович Беневоленский
Екатерина Александровна Вавилова
Игорь Вячеславович Дудич
Сергей Сергеевич Зацепин
Елена Владимировна Морозкина
Лидия Николаевна Семенкова
Юрий Игоревич Остроумов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Ферментные технологии" (ООО "НПП "Ферментные технологии")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Ферментные технологии" (ООО "НПП "Ферментные технологии") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Ферментные технологии" (ООО "НПП "Ферментные технологии")
Priority to RU2015129623A priority Critical patent/RU2617943C2/en
Publication of RU2015129623A publication Critical patent/RU2015129623A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617943C2 publication Critical patent/RU2617943C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/16Yeasts; Culture media therefor
    • C12N1/18Baker's yeast; Brewer's yeast
    • C12N1/185Saccharomyces isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/85Saccharomyces
    • C12R2001/865Saccharomyces cerevisiae

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to field of biotechnology, can be used for obtaining human alpha-fetoprotein (AFP) with application of strains of Saccharomyces cerevisiae yeasts, containing recombinant AFP gene. Obtained are: recombinant human AFT, containing so-called "slow" codons, encoding leucine in conservative AFP sections, recombinant plasmid and Saccharomyces cerevisiae cell for expression and secretion of said recombinant AFP respectively.
EFFECT: invention makes it possible to increase production of active AFP.
9 cl, 16 dwg, 3 tbl, 6 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к генной инженерии, биотехнологии, микробиологической и медицинской промышленности, в частности к способу получения альфа-фетопротеина (АФП) человека с использованием штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae, содержащих рекомбинантный ген АФП, содержащий так называемые "медленные" (редкие) кодоны, кодирующие лейцин.The present invention relates to genetic engineering, biotechnology, the microbiological and medical industries, in particular to a method for producing human alpha-fetoprotein (AFP) using Saccharomyces cerevisiae yeast strains containing a recombinant AFP gene containing the so-called "slow" (rare) codons encoding leucine.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Related Art

Альфа-фетопротеин (АФП) - основной компонент эмбриональной сыворотки крови млекопитающих, который синтезируется висцеральной эндодермой желточного мешка и клетками эмбриональной печени. Сразу после рождения уровень АФП в сыворотке резко снижается, и его экспрессия практически не определяется у взрослых здоровых особей (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canс. Res. 56, 253-312). Синтез АФП возобновляется при возникновении опухолей печени и герминогенных тератобластом и в меньшей степени - при химических и механических повреждениях печени, сопровождающихся регенерацией, например при остром вирусном гепатите или циррозе (Mizejewsky G.J. (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115).Alpha-fetoprotein (AFP) is the main component of mammalian embryonic blood serum, which is synthesized by the visceral endoderm of the yolk sac and cells of the embryonic liver. Immediately after birth, the level of AFP in serum decreases sharply, and its expression is practically not determined in healthy adults (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canc. Res. 56, 253-312). AFP synthesis resumes when liver tumors and germinogenic teratoblasts occur and, to a lesser extent, with chemical and mechanical damage to the liver, accompanied by regeneration, for example, in acute viral hepatitis or cirrhosis (Mizejewsky GJ (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115 )

АФП человека - гликопротеин, состоящий из 590 аминокислот и содержащий около 4% углеводного компонента (Morinaga, T., et al. (1983) Рrос. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80, 4604-4608; Pucci, P. et al., (1991) Biochemistry 30, 5061-5066). Одно из основных свойств АФП - нековалентная сорбция различных низкомолекулярных химических веществ, таких как полиненасыщенные жирные кислоты, стероидные гормоны, металлы, ретиноиды, гидрофобные антибиотики и другие (Aussel, С. & Masseyeff, R. (1994) Biochem. Biophys. Res. Commun. 119: 1122-1127; Deutsch H.F. (1994) J. Tumor Marker Oncol. 9: 11-14.). На ранних стадиях эмбрионального развития АФП заменяет альбумин в качестве транспортного средства для жирных кислот и других низкомолекулярных веществ (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canс. Res. 56, 253-312).Human AFP is a glycoprotein consisting of 590 amino acids and containing about 4% carbohydrate component (Morinaga, T., et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 4604-4608; Pucci, P. et al. , (1991) Biochemistry 30, 5061-5066). One of the main properties of AFP is non-covalent sorption of various low molecular weight chemicals, such as polyunsaturated fatty acids, steroid hormones, metals, retinoids, hydrophobic antibiotics and others (Aussel, C. & Masseyeff, R. (1994) Biochem. Biophys. Res. Commun. Commun 119: 1122-1127; Deutsch HF (1994) J. Tumor Marker Oncol. 9: 11-14.). In the early stages of embryonic development, AFP replaces albumin as a vehicle for fatty acids and other low molecular weight substances (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canc. Res. 56, 253-312).

Молекула АФП состоит из трех глобулярных структурных доменов, скрепленных 15 межцепьевыми дисульфидными связями, что существенно затрудняет процесс сборки третичной структуры белка (Morinaga, T., et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80, 4604-4608; Pucci, P. et al. (1991) Biochemistry 30, 5061-5066). Кроме того, важным структурным элементом молекулы АФП является карбогидратный компонент, который обеспечивает правильную рецепцию и функционирование молекулы (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canс. Res. 56, 253-312).The AFP molecule consists of three globular structural domains bonded by 15 interchain disulfide bonds, which significantly complicates the process of assembling the tertiary structure of the protein (Morinaga, T., et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 4604-4608; Pucci, P. et al. (1991) Biochemistry 30, 5061-5066). In addition, an important structural element of the AFP molecule is the carbohydrate component, which ensures the correct reception and functioning of the molecule (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canc. Res. 56, 253-312).

Кроме полипептидной цепи, состоящей из 590 аминокислотных остатков, в структуру молекулы сывороточного эмбрионального АФП или секретируемого клетками гепатокарциномы входит одна олигосахаридная группа, связанная с аспарагином по N-типу гликозилирования (Yamashita К. et al. (1993) Cancer Res. 53: 2970-2975). Структура олигосахаридной цепи АФП гетерогенна и зависит от различных факторов: стадии развития гепатокарциномы или стадии развития эмбриона. Олигосахариды влияют на структурные свойства молекулы АФП, входят в состав антигенных детерминант и рецептор-связывающих центров (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canс. Res. 56, 253-312). В отличие от сывороточного АФП, рекомбинантный АФП, экспрессированный в бактериальных клетках, негликозилирован, что является характерным отличием продукта, охарактеризованного в работах Murgita (US Patents 6,331,611; 6,627,440; 6,416,734), и, следовательно, обладает структурными и функциональными свойствами, отличающими его от сывороточного аналога и также от рекомбинантного АФП, экспрессированного в дрожжевых системах. Известно, что при экспрессии геторологичных белков в дрожжах осуществляется их гликозилирование по тем же аминокислотным остаткам, как и у сывороточного аналога, но структура самих олигосахаридов сильно различается по составу, длине и разветвленности цепи, что также предопределяет определенные различия в структурных и функциональных свойствах соответствующих белков (Hard К. et al. (1989) FEBS Lett. 248:111).In addition to the polypeptide chain, consisting of 590 amino acid residues, the structure of the molecule of serum embryonic AFP or secreted by hepatocarcinoma cells includes one oligosaccharide group associated with N-type asparagine glycosylation (Yamashita K. et al. (1993) Cancer Res. 53: 2970- 2975). The structure of the AFP oligosaccharide chain is heterogeneous and depends on various factors: the stage of development of hepatocarcinoma or the stage of development of the embryo. Oligosaccharides affect the structural properties of the AFP molecule and are part of antigenic determinants and receptor-binding centers (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canc. Res. 56, 253-312). Unlike serum AFP, recombinant AFP expressed in bacterial cells is non-glycosylated, which is a characteristic difference between the product described by Murgita (US Patents 6,331,611; 6,627,440; 6,416,734), and therefore has structural and functional properties that distinguish it from serum analogue and also from recombinant AFP expressed in yeast systems. It is known that the expression of heterologous proteins in yeast involves glycosylation of the same amino acid residues as the serum analog, but the structure of the oligosaccharides themselves varies greatly in composition, length and branching of the chain, which also determines certain differences in the structural and functional properties of the corresponding proteins (Hard K. et al. (1989) FEBS Lett. 248: 111).

АФП обладает рядом функциональных свойств, которые в настоящее время интенсивно исследуются. Классические представления об АФП как об аналоге эмбрионального сывороточного альбумина в настоящее время дополняются данными о способности АФП осуществлять регуляцию роста, развития и запрограммированной гибели клеток (Mizejewsky G.J. (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115). В частности, было показано, что рекомбинантный АФП, аналогично сывороточному и культуральному аналогу, способен подавлять рост эстроген-зависимых опухолевых и нормальных тканей (Bennett, J.A. et al., (1997) Breast Cancer Res. Treat. 45, 169-179; Bennet, J.A. et al., (1998) Clinical Cancer Research, 4, 2877-2884). Недавно было установлено, что онкосуппрессивная активность АФП осуществляется по механизму активации апоптоза, характеризующегося типичными морфологическими изменениями, арестом роста, цитотоксичностью и ДНК-фрагментацией (Semenkova, L.N. (1997) Tumor Biol. 18, 261-274; Dudich E.I., et al. (1998) Tumor Biol. 19, 30-40; Dudich E.I. et al. (1999) Eur. J. Biochem. 266: 1-13; Semenkova, L., et al. (2003) Eur. J. Biochem. 70: 4388-4399).AFP has a number of functional properties, which are currently being intensively studied. The classical concept of AFP as an analogue of embryonic serum albumin is currently supplemented by data on the ability of AFP to regulate cell growth, development and programmed cell death (Mizejewsky G.J. (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115). In particular, it has been shown that recombinant AFP, similar to the serum and culture counterpart, is able to inhibit the growth of estrogen-dependent tumor and normal tissues (Bennett, JA et al., (1997) Breast Cancer Res. Treat. 45, 169-179; Bennet , JA et al., (1998) Clinical Cancer Research, 4, 2877-2884). Recently, it has been found that AFS oncosuppressive activity is carried out by the mechanism of apoptosis activation, characterized by typical morphological changes, growth arrest, cytotoxicity and DNA fragmentation (Semenkova, LN (1997) Tumor Biol. 18, 261-274; Dudich EI, et al. ( 1998) Tumor Biol. 19, 30-40; Dudich EI et al. (1999) Eur. J. Biochem. 266: 1-13; Semenkova, L., et al. (2003) Eur. J. Biochem. 70: 4388-4399).

Более ранние исследования показали способность АФП регулировать дифференцировку и активацию иммунных клеток. В частности, АФП способен оказывать подавляющее действие на активированные алло- или аутоантигенами иммунные клетки и ингибировать экспрессию генов ряда цитокинов (Yamashita, К. et al. (1993) Cancer Res. 53, 2970-2975; Патент США №5,965,528). С другой стороны, АФП оказывает выраженное стимулирующее действие на рост незрелых клеток костного мозга, стволовых клеток и эмбриональных клеток (Dudich E.I., et al. (1998) Tumor Biol. 19, 30-40; Патент США №6,627,440).Earlier studies have shown the ability of AFPs to regulate the differentiation and activation of immune cells. In particular, AFP is able to suppress immune cells activated by allo or autoantigens and inhibit the expression of genes of a number of cytokines (Yamashita, K. et al. (1993) Cancer Res. 53, 2970-2975; US Patent No. 5,965,528). On the other hand, AFP has a pronounced stimulating effect on the growth of immature bone marrow cells, stem cells and embryonic cells (Dudich E.I., et al. (1998) Tumor Biol. 19, 30-40; US Patent No. 6,627,440).

Эти свойства АФП, а также повышенная селективность поглощения АФП раковыми клетками (in vivo) (Uriel J. et al. (1989) in Mizejewsky G.I., Jakobson H.I. (eds): Biological Properties of Alpha-Fetoprotein. Boca Raton, CRC Press, vol. 2:103-117) являются основой для использования АФП в медицине в качестве терапевтического препарата при лечении аутоиммунных (Патент США №5,965,528) и онкологических заболеваний (Патент США №6,416,734; Mizejewsky G.J. (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115). Кроме того, традиционно АФП выступает в качестве онкоэмбрионального маркера, который используется при диагностике онкологических заболеваний и патологии эмбрионального развития (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canс. Res. 56, 253-312). Однако применение природного АФП в качестве лекарственного средства технологически невозможно из-за дефицита сырья и ограничения по применению продуктов животного происхождения в Фарминдустрии. Ранее были опубликованы данные об экспрессии и очистке рекомбинантного АФП (рАФП), полученного при культивировании различных микроорганизмов (Yamamoto R., et al. (1990) LifeSciences, 46:1679-1686; NishiS., et al. (1988) J. Biochem. 104: 968-972 Патент США №5,206,153; Патент США №6,331,611). Так, внутриклеточная продукция рАФП человека была получена в Saccharomyces cerevisiae (Yamamoto R., et al. (1990) LifeSciences, 46:1679-1686; Патент США №5,206,153) и Escherichiacoli (Патент США №6,331,611; Boismenu R., et al. (1997) Protein Expression and Purification. 10:10-26). Было показано, что рекомбинантный АФП, экспрессированный в Escherichia coli, сохраняет иммунорегуляторную и онкосуппрессивную активность эмбрионального аналога (Boismenu R., et al. (1997) Protein Expression and Purification. 10:10-26; Bennett, J.A. et al. (1997) Breast Cancer Res. Treat. 45, 169-179). Основным недостатком этих экспрессионных систем является неспособность к секреции гетерологичного белка и крайне низкий уровень его продукции. Кроме того, получение целевого продукта из биомассы рекомбинантных штаммов-продуцентов требовало проведения дополнительных процедур денатурации и ренатурации, что приводило к значительному снижению выхода продукта и, как следствие, значительно повышало его себестоимость. Также в случае использования бактериальных экспрессионных систем немаловажной является проблема загрязнения продукта липополисахаридами оболочки, обладающими известной эндотоксической активностью.These properties of AFP, as well as the increased selectivity of AFP uptake by cancer cells (in vivo) (Uriel J. et al. (1989) in Mizejewsky GI, Jakobson HI (eds): Biological Properties of Alpha-Fetoprotein. Boca Raton, CRC Press, vol 2: 103-117) are the basis for the use of AFP in medicine as a therapeutic drug in the treatment of autoimmune (US Patent No. 5,965,528) and oncological diseases (US Patent No. 6,416,734; Mizejewsky GJ (2002) Expert Rev. Anticancer. Ther. 2: 89-115). In addition, AFP traditionally acts as an oncoembryonic marker, which is used in the diagnosis of cancer and pathology of embryonic development (Deutsch, H.F. (1991) Adv. Canc. Res. 56, 253-312). However, the use of natural AFP as a medicine is technologically impossible due to a shortage of raw materials and restrictions on the use of animal products in the Pharmaceutical Industry. Previously published data on the expression and purification of recombinant AFP (rAFP) obtained by culturing various microorganisms (Yamamoto R., et al. (1990) LifeSciences, 46: 1679-1686; Nishi S., et al. (1988) J. Biochem 104: 968-972 US Patent No. 5,206,153; US Patent No. 6,331,611). Thus, intracellular production of human rAFP was obtained in Saccharomyces cerevisiae (Yamamoto R., et al. (1990) LifeSciences, 46: 1679-1686; US Patent No. 5,206,153) and Escherichiacoli (US Patent No. 6,331,611; Boismenu R., et al. (1997) Protein Expression and Purification. 10: 10-26). Recombinant AFP expressed in Escherichia coli has been shown to retain the immunoregulatory and oncosuppressive activity of the embryonic analogue (Boismenu R., et al. (1997) Protein Expression and Purification. 10: 10-26; Bennett, JA et al. (1997) Breast Cancer Res. Treat. 45, 169-179). The main disadvantage of these expression systems is the inability to secrete a heterologous protein and the extremely low level of its production. In addition, obtaining the target product from the biomass of recombinant producer strains required additional denaturation and renaturation procedures, which led to a significant decrease in the yield of the product and, as a result, significantly increased its cost. Also, in the case of using bacterial expression systems, the problem of contamination of the product with shell lipopolysaccharides with known endotoxic activity is also important.

Наиболее близким техническим решением для данного изобретения является штамм-продуцент АФП человека, описанный авторами настоящего изобретения в следующей работе: Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107. В статье описано создание высокоэффективных штаммов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP и YBS247+/AFPmut - продуцентов рекомбинантного АФП человека в секретируемой форме с нативным типом гликозилирования или в виде негликозилированного мутанта, трансформированных плазмидой, содержащей ген АФП человека, в котором все кодоны оптимизированы для экспрессии в клетках Saccharomyces cerevisiae. Было также показано, что введение дополнительных шаперонов - белка Bip, участвующего в корректном замыкании S-S связей, и дисульфид изомеразы (PDI) значительно увеличивают выход АФП человека при гетерологичной экспрессии в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Также было показано, что негликозилированный мутант АФП человека продемонстрировал более низкую активность в подавлении опухоли в сравнении с нативным АФП, но при этом он обладает более высокой статистически значимой способностью индуцировать подавление (invitro) пролиферации лимфоцитов в сравнении с гликозилированными рекомбинантным и нативным АФП человека. Также было показано, что гликозилирование рекомбинантного АФП человека необходимо для его эффективного фолдинга и секреции. При этом присутствие олигосахарида несущественно для активности по подавлению опухоли, однако существенно для его иммунорегуляторной активности, что свидетельствует о вовлечении различных молекулярных механизмов в эти типы биологической активности АФП человека.The closest technical solution for this invention is a producer strain of human AFP described by the authors of the present invention in the following work: Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107. The article describes the creation of highly effective strains of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP and YBS247 + / AFPmut - producers of recombinant human AFP in secreted form with native glycosylation type or in the form of a non-glycosylated mutant transformed with a plasmid containing human AFP optimized for all codons Saccharomyces cerevisiae. It was also shown that the introduction of additional chaperones - the Bip protein involved in the correct closure of S-S bonds and isomerase disulfide (PDI) significantly increase the yield of human AFP upon heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae yeast. It was also shown that the non-glycosylated human AFP mutant showed lower tumor suppression activity compared to native AFP, but it also has a higher statistically significant ability to induce inhibition (invitro) of lymphocyte proliferation compared to glycosylated recombinant and native human AFP. It has also been shown that glycosylation of recombinant human AFP is necessary for its effective folding and secretion. Moreover, the presence of oligosaccharide is not essential for tumor suppression activity, but it is essential for its immunoregulatory activity, which indicates the involvement of various molecular mechanisms in these types of biological activity of human AFP.

Однако в настоящее время существует убедительная необходимость в разработке новых рекомбинантных штаммов, обладающих способностью к повышенной продукции рекомбинантного АФП человека за счет повышенной экспрессии гетерологичного белка с обеспечением внутриклеточной сборки нативной третичной структуры и последующей секреции целевого продукта в культуральную жидкость.However, there is currently a convincing need to develop new recombinant strains with the ability to increase the production of recombinant human AFP due to increased expression of a heterologous protein with intracellular assembly of the native tertiary structure and subsequent secretion of the target product into the culture fluid.

Краткое описание настоящего изобретенияA brief description of the present invention

Целью настоящего изобретения является дальнейшее совершенствование технологии систем экспрессии и секреции рекомбинантного АФП человека и получение новых рекомбинантных штаммов, обладающих способностью к повышенной продукции рекомбинантного АФП человека.The aim of the present invention is to further improve the technology of expression and secretion systems of recombinant human AFP and to obtain new recombinant strains with the ability to increased production of recombinant human AFP.

Эта цель была достигнута за счет создания рекомбинантного гена АФП человека, в котором все кодоны оптимизированы для экспрессии в клетках Saccharomyces cerevisiae, за исключением так называемых "медленных" кодонов, кодирующих лейцин. Использование такого гена в клетках Saccharomyces cerevisiae - продуцентах АФП человека позволило увеличить уровень продукции указанного целевого белка как в случае негликозилированного варианта АФП, так и в случае гликозилированного варианта АФП. Таким образом, было совершено настоящее изобретение.This goal was achieved by creating a recombinant human AFP gene in which all codons are optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae cells, with the exception of the so-called "slow" codons encoding leucine. The use of such a gene in Saccharomyces cerevisiae cells, the producers of human AFP, allowed us to increase the production level of this target protein both in the case of the non-glycosylated AFP variant and in the case of the glycosylated AFP variant. Thus, the present invention has been completed.

Одним аспектом настоящего изобретения является предоставление рекомбинантного фрагмента ДНК, кодирующего белок, обладающий активностью альфа-фетопротеина (АФП) человека, оптимизированного для экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae, в котором указанный фрагмент ДНК содержит "медленные" кодоны, кодирующие L-аминокислотные остатки лейцина, соответствующие положениям 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107, 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465, 496, 534, 537, 549, 560, 588 в нативной последовательности АФП человека.One aspect of the present invention is the provision of a recombinant DNA fragment encoding a protein having human alpha-fetoprotein (AFP) activity optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells, wherein said DNA fragment contains “slow” codons encoding L-amino acid residues of leucine, corresponding to the provisions of 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107, 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465, 496, 534, 537, 549, 560, 588 in the native sequence of human AFP.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление описанного выше фрагмента ДНК, который кодирует АФП с нативным сайтом гликозилирования, соответствующим положению 232 в нативной последовательности АФП человека, представляющим собой L-аминокислотный остаток аспарагина, либо без него.Another aspect of the present invention is the provision of the above DNA fragment that encodes AFP with a native glycosylation site corresponding to position 232 in the native AFP sequence of a person, representing the L-amino acid residue of asparagine, or without it.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление описанного выше фрагмента ДНК, который характеризуется последовательностью нуклеотидов, представленной в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 9 или 10.Another aspect of the present invention is the provision of the above DNA fragment, which is characterized by the nucleotide sequence shown in the List of sequences under the number SEQ ID NO: 9 or 10.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление рекомбинантной плазмиды для экспрессии рекомбинантного АФП человека в клетках Saccharomyces cerevisiae, в следующей последовательности содержащей промотор GAL1, пре-про участок секреции MFα, описанный фрагмент ДНК, участок терминации транскрипции гена CYC1 дрожжей, фрагмент Ту8 гена ТуА, ген устойчивости к ампициллину, фрагмент Ту8 гена ТуА и маркер селекции URA3 дрожжей.Another aspect of the present invention is the provision of a recombinant plasmid for expression of recombinant human AFP in Saccharomyces cerevisiae cells, in the following sequence containing the GAL1 promoter, a pre-pro MFα secretion site, the described DNA fragment, yeast CYC1 gene transcription termination site, TuA gene Tu8 fragment, gene Tu8, gene ampicillin resistance, Tu8 fragment of the TuA gene, and yeast URA3 selection marker.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление описанной выше плазмиды, которая является плазмидой pTy8/rhAFPmut_CU или pTy8/rhAFP_CU, представленной на Фиг. 8 и 10 соответственно.Another aspect of the present invention is the provision of the plasmid described above, which is the pTy8 / rhAFPmut_CU or pTy8 / rhAFP_CU plasmid of FIG. 8 and 10 respectively.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление клетки Saccharomyces cerevisiae, трансформированной описанной выше плазмидой и обладающей способностью к секреции рекомбинантного АФП человека в культуральную жидкость.Another aspect of the present invention is the provision of a Saccharomyces cerevisiae cell transformed with the plasmid described above and capable of secreting recombinant human AFP into the culture fluid.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление описанной выше клетки, при этом указанной клеткой является клетка штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или клетка штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.Another aspect of the present invention is the provision of the cell described above, wherein said cell is a cell of a strain of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU or a cell of a strain of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление способа получения рекомбинантного АФП человека, содержащего стадии культивирования описанных выше клеток в питательной среде и выделения рекомбинантного АФП человека из культуральной жидкости.Another aspect of the present invention is the provision of a method for producing recombinant human AFP comprising the steps of culturing the cells described above in a nutrient medium and isolating recombinant human AFP from the culture fluid.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является предоставление описанного выше способа, в котором используют клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.Another aspect of the present invention is the provision of the above method, in which cells of the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFPmut_CU or cells of the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFP_CU are used.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

На Фиг. 1 показаны результаты анализа кодонов нуклеотидной последовательности гена АФП человека по частоте встречаемости "быстрых" и "медленных" кодонов для клеток человека. Серые столбики соответствуют частоте встречаемости кодонов ниже 20%.In FIG. Figure 1 shows the results of the analysis of the codons of the nucleotide sequence of the human AFP gene according to the frequency of occurrence of "fast" and "slow" codons for human cells. Gray bars correspond to codon frequencies below 20%.

На Фиг. 2 показаны результаты анализа кодонов нуклеотидной последовательности гена АФП мыши Мus. musculus по частоте встречаемости "быстрых" и "медленных" кодонов для клеток мыши. Серые столбики соответствуют частоте встречаемости кодонов ниже 20%.In FIG. Figure 2 shows the results of the analysis of codons of the nucleotide sequence of the mouse mouse AFP gene. musculus in frequency of occurrence of "fast" and "slow" codons for mouse cells. Gray bars correspond to codon frequencies below 20%.

На Фиг. 3 показаны результаты анализа кодонов нуклеотидной последовательности гена АФП крысы Rattusnorvegicus по частоте встречаемости "быстрых" и "медленных" кодонов для клеток крысы. Серые столбики соответствуют частоте встречаемости кодонов ниже 20%.In FIG. Figure 3 shows the results of the analysis of the codons of the nucleotide sequence of the rat Rattusnorvegicus AFP gene by the frequency of occurrence of “fast” and “slow” codons for rat cells. Gray bars correspond to codon frequencies below 20%.

На Фиг. 4 показаны результаты анализа аминокислотных последовательностей белка АФП человека, мыши и крысы. В рамках указаны аминокислоты, представленные "медленными" кодонами с частотой встречаемости ниже 40%, знаком ✖ помечены аминокислоты, представленные "медленными" кодонами с частотой встречаемости ниже 20%.In FIG. 4 shows the results of the analysis of the amino acid sequences of the AFP protein of a human, mouse and rat. Amino acids represented by “slow” codons with a frequency of occurrence below 40% are indicated in the frame; the amino acids represented by “slow” codons with a frequency of occurrence below 20% are indicated by знаком.

На Фиг. 5 показаны результаты анализа нуклеотидной последовательности гена АФП человека (rhAFP0), содержащей оптимальные для его экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae кодоны, по частоте встречаемости "быстрых" и "медленных" кодонов для клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae.In FIG. Figure 5 shows the results of the analysis of the nucleotide sequence of the human AFP gene (rhAFP0) containing codons that are optimal for its expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells by the frequency of occurrence of fast and slow codons for Saccharomyces cerevisiae yeast cells.

На Фиг. 6 показаны последовательность аминокислот дегликозилированного (замена N232Q, отмечено подчеркиванием) АФП человека (rbAFP0_CU) и соответствующая последовательность нуклеотидов гена АФП, содержащая оптимальные ("быстрые") для экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae кодоны с заменами на "медленные" кодоны лейцина. Произведенные замены выделены темным фоном.In FIG. Figure 6 shows the amino acid sequence of deglycosylated (N232Q substitution, underlined) human AFP (rbAFP0_CU) and the corresponding AFP gene nucleotide sequence containing the optimal (fast) codons for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells with substitutions for the "slow" leucine codons. Changes made are highlighted in dark background.

На Фиг. 7 показаны результаты анализа нуклеотидной последовательности гена АФП человека, содержащей оптимальные для его экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae кодоны с заменами на "медленные" кодоны лейцина, по частоте встречаемости "быстрых" и "медленных" кодонов для клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae.In FIG. 7 shows the results of the analysis of the nucleotide sequence of the human AFP gene containing codons that are optimal for its expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells with substitutions for “slow” leucine codons, in terms of the frequency of occurrence of “fast” and “slow” codons for Saccharomyces cerevisiae yeast cells.

На Фиг. 8 показана структура экспрессионной плазмиды pTy8/rhAFP0_CU. Условные обозначения: GAL1 - промотор гена GAL дрожжей, MFalfa - пре-про участок секреции MFα, CYC1 - участок терминации транскрипции гена CYC1 дрожжей, Ту8 - фрагмент Ту8 гена ТуА, APR - ген устойчивости к ампициллину, URA3 - маркер селекции URA3 дрожжей.In FIG. 8 shows the structure of the expression plasmid pTy8 / rhAFP0_CU. Legend: GAL1 - promoter of the GAL gene of yeast, MFalfa - pre-pro site of secretion of MFα, CYC1 - termination site of transcription of the gene CYC1 of yeast, Tu8 - Tu8 fragment of TuA gene, AP R - gene for resistance to ampicillin, URA3 - marker of selection of yeast URA3.

На Фиг. 9 показана стратегия сайт-направленного мутагенеза для восстановления сайта гликозилирования Q→N в положении 232. В качестве матрицы использован ген рекомбинантного дегликозилированного АФП (rhAFP0_CU).In FIG. Figure 9 shows the strategy of site-directed mutagenesis to restore the glycosylation site Q → N at position 232. The recombinant deglycosylated AFP gene (rhAFP0_CU) was used as a matrix.

На Фиг. 10 показана структура экспрессионной плазмиды pTy8/rhAFP_CU. Условные обозначения аналогичны обозначениям на Фиг. 8.In FIG. 10 shows the structure of the expression plasmid pTy8 / rhAFP_CU. The legend is the same as in FIG. 8.

На Фиг. 11 показана структура плазмиды Yepl3.In FIG. 11 shows the structure of the plasmid Yepl3.

На Фиг. 12 показан электрофорез в денатурирующих условиях культуральной жидкости дрожжей Saccharomyces cerevisiae. К (контроль) - штамм YBS247+/AFPmut, содержащий ген дегликозилированного АФП со всеми оптимизированными кодонами; 1-9 - штаммы-трансформанты YBS247+/AFPmut_CU, содержащие ген дегликозилированного АФП с "медленными" кодонами, кодирующими лейцин, М - маркеры молекулярного веса Fermentas #SM0671, стрелкой обозначена молекулярная масса АФП.In FIG. 12 shows electrophoresis under denaturing conditions of Saccharomyces cerevisiae yeast culture fluid. To (control) - strain YBS247 + / AFPmut containing the gene for deglycosylated AFP with all optimized codons; 1-9 - YBS247 + / AFPmut_CU transforming strains containing the deglycosylated AFP gene with "slow" codons encoding leucine, M - fermentas molecular weight markers # SM0671, the arrow indicates the molecular mass of AFP.

На Фиг. 13 показан электрофорез в денатурирующих условиях культуральной жидкости дрожжей Saccharomyces cerevisiae (К (контроль) - штамм YBS247+/AFP, содержащий ген гликозилированного АФП со всеми оптимизированными кодонами; 1-12 - штаммы-трансформанты YBS247+/AFP CU, содержащие ген гликозилированного АФП с "медленными" кодонами, кодирующими лейцин, М-маркеры молекулярного веса Fermentas #SM0671, стрелкой обозначена молекулярная масса АФП.In FIG. Figure 13 shows electrophoresis under denaturing conditions of the Saccharomyces cerevisiae yeast culture fluid (K (control) - YBS247 + / AFP strain containing the glycosylated AFP gene with all optimized codons; 1-12 - YBS247 + / AFP CU transforming strains containing the slow glycosylated AFP gene with " "codons encoding leucine, M-markers of molecular weight Fermentas # SM0671, the arrow indicates the molecular weight of the AFP.

На Фиг. 14 показан электрофорез в денатурирующих условиях различных образцов АФП человека. Маркерные белки (94, 67, 43, 30, 20 кД). 1 - эмбриональный АФП (эАФП); 2 - гликозилированный рекомбинантный человеческий АФП (rhAFP), выделенный из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP; 3 - гликозилированный рекомбинантный человеческий АФП (rhAFP_CU), выделенный из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU; 4 - дегликолизированный рекомбинантный человеческий АФП (rhAFPO), выделенный из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut; 5 - дегликолизированный рекомбинантный человеческий АФП (rhАFР0_СU), выделенный из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU.In FIG. 14 shows electrophoresis under denaturing conditions of various samples of human AFP. Marker proteins (94, 67, 43, 30, 20 kD). 1 - embryonic AFP (eAFP); 2 - glycosylated recombinant human AFP (rhAFP) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP; 3 - glycosylated recombinant human AFP (rhAFP_CU), isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU; 4 - deglycolized recombinant human AFP (rhAFPO) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut; 5 - deglycolized recombinant human AFP (rhАFР0_CU), isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU.

На Фиг. 15 показано влияние различных образцов АФП на конканавалин А -индуцированную пролиферацию Т-клеток селезенки мыши. Т-клетки инкубировали с эмбриональным АФП (эАФП); гликозилированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFP), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP; гликозилированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFPCU), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPCU; дегликолизированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFPO), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut, и дегликолизированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFPOCU), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU. Концентрация каждого из образцов АФП в культуральной среде соответствовала 300 мкг/мл, пролиферацию клеток определяли по включению [3Н]-тимидина. Данные представлены в виде среднего значения ± среднеквадратичное отклонение одного из экспериментов.In FIG. Figure 15 shows the effect of various AFP samples on concanavalin A-induced proliferation of mouse spleen T cells. T cells were incubated with embryonic AFP (eAFP); glycosylated recombinant human AFP (rhAFP) isolated from the culture fluid of producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP; glycosylated recombinant human AFP (rhAFPCU) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPCU; deglycosylated recombinant human AFP (rhAFPO) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut; and deglycosylated recombinant human AFP (rhAFPOCU) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces24uCUpU + UFU + YF. The concentration of each AFP sample in the culture medium corresponded to 300 μg / ml, cell proliferation was determined by the incorporation of [ 3 H] -thymidine. The data are presented as the mean ± standard deviation of one of the experiments.

На Фиг. 16 показано влияние различных образцов рчАФП на пролиферацию опухолевых и нормальных клеток. Клетки Raji и NIH3T3 инкубировали с гликозилированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFP), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP; гликозилированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFP CU), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU; дегликолизированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFPO), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut, и дегликолизированным рекомбинантным человеческим АФП (rhAFPOCU), выделенным из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU. Концентрация каждого из образцов рчАФП в культуральной среде соответствовала 300 мкг/мл. Клетки инкубировали с рчАФП в течение 48 часов, пролиферативную активность клеток определяли с помощью коммерческого набора CellTiter 96 Aqueous Non-Radioactive Cell Proliferation Assay (Promega). Данные представлены в виде среднего значения ± среднеквадратичное отклонение одного из экспериментов.In FIG. Figure 16 shows the effect of various rhAPP samples on the proliferation of tumor and normal cells. Raji and NIH3T3 cells were incubated with glycosylated recombinant human AFP (rhAFP) isolated from Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP culture fluid; glycosylated recombinant human AFP (rhAFP CU) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU; deglycosylated recombinant human AFP (rhAFPO) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut; and deglycosylated recombinant human AFP (rhAFPOCU) isolated from the culture fluid of the producer Saccharomyces24uCUpU + UFU + YF. The concentration of each of the rhAPP samples in the culture medium corresponded to 300 μg / ml. Cells were incubated with rhFAP for 48 hours, cell proliferative activity was determined using the commercial CellTiter 96 Aqueous Non-Radioactive Cell Proliferation Assay (Promega) kit. The data are presented as the mean ± standard deviation of one of the experiments.

Подробное описание настоящего изобретенияDetailed description of the present invention

Известно, что в большинстве организмов эффективность синтеза белков хорошо коррелирует с частотами встречаемости кодонов в открытых рамках считывания. Этот феномен считается следствием накопления в генах, кодирующих эффективно синтезируемые белки, наиболее быстро «читаемых» кодонов. Скорость считывания кодона связывается с концентрацией соответствующих фракций тРНК. В результате анализа динамических моделей, описывающих процесс трансляции мРНК с учетом данной гипотезы, учеными был выявлен ряд закономерностей кодонного состава генов, которые должны формироваться в ходе эволюции. Одним из следствий являлся вывод о закономерности разделения кодонов по скоростям считывания их рибосомой и повышения доли «быстрых» кодонов в составе генов по мере возрастания эффективности их экспрессии (James F Kane. Current Opinion in Biotechnology 1995, 6:494-500).It is known that in most organisms, the efficiency of protein synthesis correlates well with the frequencies of codons in the open reading frame. This phenomenon is considered to be the result of the accumulation in the genes encoding efficiently synthesized proteins of the most rapidly “readable” codons. The codon reading rate is associated with the concentration of the corresponding tRNA fractions. As a result of the analysis of dynamic models describing the process of mRNA translation with this hypothesis in mind, scientists have identified a number of patterns of codon composition of genes that should be formed during evolution. One of the consequences was the conclusion about the regularity of the separation of codons by the speed of reading them by the ribosome and the increase in the proportion of “fast” codons in the genes as their expression efficiency increases (James F Kane. Current Opinion in Biotechnology 1995, 6: 494-500).

Несмотря на это авторами настоящего изобретения было высказано предположение о том, что в случае гетерологичной экспрессии белков со сложной структурой может быть оправдано воссоздание профиля кодонов нуклеотидной последовательности гена дикого типа. С этой целью авторами настоящего изобретения был произведен анализ последовательностей нуклеотидов нативного гена АФП человека (SEQ ID NO: 1), мыши (SEQ ID NO: 3) и крысы (SEQ ID NO: 5) с точки зрения "оптимальности" их состава (Фиг. 1-3). Последовательности аминокислот АФП человека, мыши и крысы приведены в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 6 соответственно.Despite this, the authors of the present invention suggested that in the case of heterologous expression of proteins with a complex structure, the reconstruction of the codon profile of the wild-type gene nucleotide sequence can be justified. To this end, the authors of the present invention analyzed the nucleotide sequences of the native human AFP gene (SEQ ID NO: 1), mouse (SEQ ID NO: 3) and rat (SEQ ID NO: 5) from the point of view of "optimality" of their composition (Fig . 1-3). The amino acid sequences of human, mouse, and rat AFPs are shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 6, respectively.

Анализ представленных данных (Фиг. 1-4) подтверждает ранее выдвинутую гипотезу о важности "медленных" кодонов, поскольку профиль распределения кодонов совпадает у разных организмов. На основании проведенного исследования были выявлены следующие закономерности:Analysis of the data presented (Fig. 1-4) confirms the previously put forward hypothesis about the importance of "slow" codons, since the distribution profile of codons coincides in different organisms. Based on the study, the following patterns were identified:

- несмотря на невысокую степень гомологии представленных последовательностей (для мыши - 65,8%, для крысы - 65,1%) подавляющее большинство аминокислот, представленных "медленными" кодонами (с частотой встречаемости менее 25%), являются лейцином;- despite the low degree of homology of the presented sequences (for the mouse - 65.8%, for rats - 65.1%), the vast majority of amino acids represented by "slow" codons (with a frequency of occurrence of less than 25%) are leucine;

- практически все лейцины располагаются в консервативных участках аминокислотных последовательностей (Фиг. 4);- almost all leucines are located in conserved regions of amino acid sequences (Fig. 4);

- часто встречаются кластеры, состоящие из нескольких лейцинов, расположенных подряд на незначительном удалении друг от друга, кодируемых "медленными" кодонами (распространенность кодонов 20-25%) [graphical codon usage analyser, http://gcua.schoedl.de/]. В частности, лейцины в положениях 68-72; 194-199-200; 307-311-315; 399-403-408; 450-451 с частотой встречаемости менее 20% и 160-161; 361-362, 534-537 с частотой встречаемости менее 25-30%;- Clusters are often found, consisting of several leucins located in a row at a slight distance from each other, encoded by "slow" codons (codon prevalence of 20-25%) [graphical codon usage analyzer, http://gcua.schoedl.de/ ]. In particular, leucines in positions 68-72; 194-199-200; 307-311-315; 399-403-408; 450-451 with a frequency of occurrence of less than 20% and 160-161; 361-362, 534-537 with a frequency of occurrence of less than 25-30%;

- расположение "медленных" кодонов в 90% случаев дублируется у разных организмов.- the arrangement of "slow" codons in 90% of cases is duplicated in different organisms.

Из литературных данных известно, что белок АФП обладает довольно сложной структурой - доменная организация, наличие множественных цистеиновых связей, обуславливающей сложный фолдинг данного белка. В статье Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107, показано, что введение дополнительных шаперонов - белка Bip, участвующего в корректном замыкании S-S связей и дисульфид изомеразы (PDI), значительно увеличивают выход АФП человека при гетерологичной экспрессии в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Таким образом, наличие кластеров аминокислот, содержащих редко встречающиеся кодоны, по-видимому, необходимо для замедления скорости трансляции мРНК, кодирующей белок АФП в различных организмах.From literature data it is known that the AFP protein has a rather complex structure - domain organization, the presence of multiple cysteine bonds, which determines the complex folding of this protein. In an article by Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107, it was shown that the introduction of additional chaperones, the Bip protein involved in the correct closure of S-S bonds and disulfide isomerase (PDI), significantly increases the yield of human AFP upon heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae yeast. Thus, the presence of amino acid clusters containing rare codons is apparently necessary to slow down the translation rate of mRNA encoding the AFP protein in various organisms.

Для подтверждения этого предположения в ранее синтезированный ген дегликозилированного (замена Ν232Q) ΑΦΠ человека rhAFP0 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107; GenBank KP966106; SEQ ID NO: 7), содержащий оптимальные для дрожжей Saccharomyces cerevisiae "быстрые" кодоны (Фиг. 5), были внесены следующие замены "быстрых" кодонов "медленными" кодонами, кодирующими лейцин в местах, соответствующих лейцину в положениях 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107, 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465, 496, 534, 537, 549, 560, 588 АФП человека. Последовательность нуклеотидов полученного гена дегликозилированного АФП человека (rhАfР0_СU), оптимизированного для экспрессии в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, но содержащего "медленные" кодоны, кодирующие лейцин в указанных выше положениях, приведена в SEQ ID NO: 9 и на Фиг. 6. Результаты анализа последовательности нуклеотидов полученного гена с точки зрения "оптимальности" его состава для экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae приведены на Фиг. 7.To confirm this assumption, the previously synthesized gene of deglycosylated (Ν232Q replacement) ΑΦΠ human rhAFP0 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107; GenBank KP966106; SEQ ID NO: 7), containing optimal for yeast Saccharomyces cerevisiae "fast" codons (Fig. 5), the following replacements were made for "fast" codons with "slow" codons encoding leucine at locations corresponding to leucine at positions 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107 , 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465 , 496, 534, 537, 549, 560, 588 AFP person. The nucleotide sequence of the obtained human deglycosylated AFP gene (rhАfР0_CU), optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast but containing “slow” codons encoding leucine at the above positions, is shown in SEQ ID NO: 9 and FIG. 6. The results of the analysis of the nucleotide sequence of the obtained gene from the point of view of "optimality" of its composition for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells are shown in FIG. 7.

Также с целью увеличения продукции рекомбинантного гликозилированного АФП (rhAFP CU) в полученном ранее гене (SEQ ID NO: 9), содержащем оптимальные для экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae кодоны с заменами на "медленные" кодоны лейцина, была произведена замена Q на N в 232 положении, для возвращения нативного сайта гликозилирования. Стратегия сайт-направленного мутагенеза для восстановления сайта гликозилирования Q→N в положении 232АФП человека показана на Фиг. 9. В качестве матрицы использован ген рекомбинантного дегликозилированного АФП (rhAFP0_CU). Последовательность нуклеотидов полученного гена гликозилированного АФП человека, оптимизированного для экспрессии в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, но содержащего "медленные" кодоны, кодирующие лейцин, приведена в SEQ ID NO: 10.Also, in order to increase the production of recombinant glycosylated AFP (rhAFP CU) in the previously obtained gene (SEQ ID NO: 9), which contains codons that are optimal for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells, replacing the “slow” leucine codons, Q was replaced by N in 232 position to return the native glycosylation site. The site-directed mutagenesis strategy for repairing the Q → N glycosylation site at position 232 AFP of a person is shown in FIG. 9. The gene used is the recombinant deglycosylated AFP gene (rhAFP0_CU). The nucleotide sequence of the obtained human glycosylated AFP gene, optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast but containing "slow" codons encoding leucine, is shown in SEQ ID NO: 10.

В рамках настоящего изобретения АФП человека как гликозилированный вариант, последовательность аминокислот которого приведена в SEQ ID NO: 2, таки дегликозилированный вариант, последовательность аминокислот которого приведена в SEQ ID NO: 8, может включать делецию, замену, вставку или добавление одной или нескольких аминокислот в одном или во множестве положений, при условии, что активность АФП человека не нарушена. Термин "активность АФП человека" означает активность белка по нековалентной сорбции различных низкомолекулярных химических веществ, таких как полиненасыщенные жирные кислоты, стероидные гормоны, металлы, ретиноиды, гидрофобные антибиотики и другие. Также известно, что натуральный АФП и его рекомбинантные аналоги проявляют свойства избирательного иммуносупрессора. Указанная иммунорегуляторная активность образцов рчАФП, выделенных из культуральной жидкости, может быть измерена с использованием классической реакции бласттрансформации лимфоцитов (Wang G.L. et al. (2006) Acta Pharmacol Sin., 27(4):437-46 или см. Пример 5).In the framework of the present invention, human AFP as a glycosylated variant, the amino acid sequence of which is given in SEQ ID NO: 2, but a deglycosylated variant, the amino acid sequence of which is shown in SEQ ID NO: 8, may include deletion, substitution, insertion or addition of one or more amino acids to one or in many provisions, provided that the AFP activity of a person is not impaired. The term "human AFP activity" means the activity of a protein by non-covalent sorption of various low molecular weight chemicals, such as polyunsaturated fatty acids, steroid hormones, metals, retinoids, hydrophobic antibiotics and others. It is also known that natural AFP and its recombinant analogues exhibit selective immunosuppressive properties. The indicated immunoregulatory activity of rhFAP samples isolated from the culture fluid can be measured using the classical lymphocyte blast transformation reaction (Wang G.L. et al. (2006) Acta Pharmacol Sin., 27 (4): 437-46 or see Example 5).

Количество "несколько" аминокислот различается в зависимости от положения или типа аминокислотных остатков в третичной структуре белка. Это связано со следующими причинами. Некоторые аминокислоты имеют высокую степень гомологии друг с другом и поэтому такие изменения не очень влияют на третичную структуру белка. Следовательно, мутантный вариант АФП человека согласно настоящему изобретению может быть белком с гомологией не менее 30-50%, предпочтительно 50-70% по отношению к полной аминокислотной последовательности нативного АФП человека, обладающим активностью АФП человека.The number of "several" amino acids varies depending on the position or type of amino acid residues in the tertiary structure of the protein. This is due to the following reasons. Some amino acids have a high degree of homology with each other and therefore such changes do not greatly affect the tertiary structure of the protein. Therefore, the mutant variant of human AFP according to the present invention can be a protein with homology of at least 30-50%, preferably 50-70%, relative to the complete amino acid sequence of native human AFP having human AFP activity.

В настоящем изобретении "остаток L-аминокислоты, соответствующий какому-либо положению, обозначенному некоторым числом, означает остаток аминокислоты, соответствующий положению, обозначенному этим числом в аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2.In the present invention, the “L-amino acid residue corresponding to any position indicated by a certain number means the amino acid residue corresponding to the position indicated by this number in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

Для определения остатка L-аминокислоты, соответствующего какому-либо положению, обозначенному некоторым числом, необходимо выполнить выравнивание последовательности аминокислот нативного АФП человека и последовательности аминокислот представляющего интерес АФП человека.To determine the L-amino acid residue corresponding to a position indicated by a certain number, it is necessary to align the amino acid sequence of the native human AFP and the amino acid sequence of the human AFP of interest.

Замена, делеция, вставка или добавление одного или нескольких остатков аминокислот должны быть консервативными мутациями с тем, чтобы сохранялась активность белка. Консервативные замены являются типичными консервативными мутациями. Примеры консервативных замен включают замену Ala на Ser или Thr, замену Arg на Gin, His или Lys, замену Asn на Glu, Gin, Lys, His или Asp, замену Asp на Asn, Glu или Gin, замену Cys на Ser или Ala, замену Gin на Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg, замену Glu на Asn, Gin, Lys или Asp, замену Gly на Pro, замену His на Asn, Lys, Gin, Arg или Tyr, замену Не на Leu, Met, Val или Phe, замену Leu на Ile, Met, Val или Phe, замену Lys на Asn, Glu, Gin, His или Arg, замену Met на Ile, Leu, Val или Phe, замену Phe на Trp, Туr, Met, Ile или Leu, замену Ser на Thr или Ala, замену Thr на Ser или Ala, замену Trp на Phe или Туr, замену Туr на His, Phe или Trp, и замену Val на Met, Ile или Leu.Substitution, deletion, insertion or addition of one or more amino acid residues must be conservative mutations in order to maintain protein activity. Conservative substitutions are typical conservative mutations. Examples of conservative substitutions include replacing Ala with Ser or Thr, replacing Arg with Gin, His or Lys, replacing Asn with Glu, Gin, Lys, His or Asp, replacing Asp with Asn, Glu or Gin, replacing Cys with Ser or Ala, replacing Gin with Asn, Glu, Lys, His, Asp or Arg, replacing Glu with Asn, Gin, Lys or Asp, replacing Gly with Pro, replacing His with Asn, Lys, Gin, Arg or Tyr, replacing Not with Leu, Met, Val or Phe, replacing Leu with Ile, Met, Val or Phe, replacing Lys with Asn, Glu, Gin, His or Arg, replacing Met with Ile, Leu, Val or Phe, replacing Phe with Trp, Tur, Met, Ile or Leu, replacing Ser with Thr or Ala, replacing Thr with Ser or Ala, replacing Trp with Phe or Tur, replacing Tur with His, Phe or Trp, and replacing Val with Met, Ile, or Leu.

ДНК, кодирующая по существу такой же белок, как описанный выше АФП человека, получают, например, путем модификации последовательности нуклеотидов, например, посредством метода сайт-направленного мутагенеза таким образом, что один или несколько остатков аминокислот в определенном сайте предполагают делецию, замену, вставку или добавление.DNA encoding essentially the same protein as the human AFP described above is obtained, for example, by modifying the nucleotide sequence, for example, by the method of site-directed mutagenesis so that one or more amino acid residues at a particular site involve deletion, replacement, insertion or adding.

Для оценки степени гомологии белков или ДНК можно использовать такие методы расчета как BLAST исследование, FASTA исследование и ClustalW.Calculation methods such as BLAST, FASTA, and ClustalW can be used to evaluate the homology of proteins or DNA.

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) - эвристический поисковый алгоритм, используемый программами blаstр, blastn, blastx, megablast, tblastn и tblastx; эти программы приписывают значения показателям с использованием статистических методов Karlin, Samuel и Stephen F. Altschul ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using generals coring schemes". Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87: 2264-68; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences". Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90:5873-7). FASTA метод описан W.R. Pearson ("Rapid and Sensitive Sequence Comparison with FASTP and FASTA", Methods in Enzymology, 1990, 183: 63-98). Clustal W метод описан Thompson J.D., Higgins D.G. and Gibson T.J. ("CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice", Nucleic Acids Res. 1994, 22: 4673-4680).BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) - a heuristic search algorithm used by the blastp, blastn, blastx, megablast, tblastn and tblastx programs; these programs attribute values to indicators using the statistical methods of Karlin, Samuel, and Stephen F. Altschul ("Methods for assessing the statistical significance of molecular sequence features by using generals coring schemes". Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87: 2264-68; "Applications and statistics for multiple high-scoring segments in molecular sequences." Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90: 5873-7). FASTA method described by W.R. Pearson (Rapid and Sensitive Sequence Comparison with FASTP and FASTA, Methods in Enzymology, 1990, 183: 63-98). The Clustal W method is described by Thompson J.D., Higgins D.G. and Gibson T.J. ("CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice", Nucleic Acids Res. 1994, 22: 4673-4680).

Рекомбинантная плазмида согласно настоящему изобретению содержит фрагмент ДНК, кодирующий рекомбинантный АФП человека или его вариант, под контролем промотора, функционирующего в эукариотической клетке, в частности в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae. В качестве рекомбинантных плазмид согласно настоящему изобретению могут быть использованы любые плазмиды, обладающие способностью к экспрессии целевого белка в таких клетках. Конкретными примерами рекомбинантных плазмид согласно настоящему изобретению являются плазмиды pTy8/rhAFPmut_CU и pTy8/rhAFP_CU. Указанные плазмиды содержат целевой ген с пре-про участком секреции MFα, фрагмент бактериальной плазмиды pUC18c геном устойчивости к ампициллину, селективный маркер дрожжей URA3, терминатор транскрипции CYC1 и Ту8 фрагмент гена ТуА дрожжей Saccharomyces cerevisiae, необходимый для множественной интеграции целевого гена (около 30 копий) в хромосому дрожжей.The recombinant plasmid according to the present invention contains a DNA fragment encoding a recombinant human AFP or its variant, under the control of a promoter that functions in a eukaryotic cell, in particular in Saccharomyces cerevisiae yeast cells. As the recombinant plasmids according to the present invention, any plasmids having the ability to express the target protein in such cells can be used. Specific examples of recombinant plasmids according to the present invention are plasmids pTy8 / rhAFPmut_CU and pTy8 / rhAFP_CU. These plasmids contain the target gene with a pre-site of MFα secretion, a fragment of the bacterial plasmid pUC18c gene for resistance to ampicillin, a selective marker of yeast URA3, the terminator of transcription CYC1 and Tu8 fragment of the TuA gene of the yeast Saccharomyces cerevisiae, necessary for multiple integration of the target gene (about 30 copies) to the chromosome of yeast.

Указанные рекомбинантные плазмиды были сконструированы путем клонирования гена, кодирующего рекомбинантный АФП человека, в плазмиду рТу8 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107). При введении данных плазмид в клетку достигается высокий уровень транскрипции целевых генов.These recombinant plasmids were constructed by cloning a gene encoding recombinant human AFP into plasmid pTu8 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107). When these plasmids are introduced into the cell, a high level of transcription of the target genes is achieved.

При помощи созданных плазмид можно трансформировать любую эукариотическую клетку, в частности клетку дрожжей Saccharomyces cerevisiae, восприимчивую к подобной трансформации указанными плазмидами. Выбор клетки не является критическим, поскольку методология и приемы трансформации хорошо известны специалисту в данной области техники. И хотя в зависимости от вида клетки и условий культивирования полученного трансформанта уровень экспрессии целевого белка может варьироваться, факт экспрессии целевого белка будет иметь место при условии успешной трансформации клетки-реципиента.Using the created plasmids, any eukaryotic cell can be transformed, in particular, the Saccharomyces cerevisiae yeast cell susceptible to such transformation by the indicated plasmids. Cell selection is not critical, as the methodology and methods of transformation are well known to those skilled in the art. Although the level of expression of the target protein may vary depending on the type of cell and culturing conditions of the obtained transformant, the fact of expression of the target protein will take place subject to successful transformation of the recipient cell.

Клетками дрожжей согласно настоящему изобретению являются клетки дрожжей, трансформированные фрагментом ДНК, описанным выше, и обладающие способностью к продукции и секреции рекомбинантного АФП человека в культуральную жидкость.The yeast cells of the present invention are yeast cells transformed with the DNA fragment described above and capable of producing and secreting recombinant human AFP into the culture fluid.

Фраза «клетки дрожжей, трансформированные фрагментом ДНК» означает, что желаемый фрагмент ДНК был введен в клетку дрожжей с использованием методов, известных специалисту в данной области техники. Трансформация клетки дрожжей фрагментом ДНК приводит к увеличению экспрессии фрагмента ДНК, кодирующего рекомбинантный АФП человека согласно настоящему изобретению. Присутствие сигнальной последовательности MFα приводит к секреции произведенного антитела в культуральную жидкость. Методы трансформации клеток дрожжей включают в себя все известные методы, например модифицированная версия процедуры, описанной для S. cerevisiae (GietzandSchiestl, 1996).The phrase “yeast cells transformed with a DNA fragment” means that the desired DNA fragment has been introduced into the yeast cell using methods known to one skilled in the art. Transformation of a yeast cell with a DNA fragment leads to an increase in the expression of a DNA fragment encoding the recombinant human AFP according to the present invention. The presence of the MFα signal sequence results in secretion of the produced antibody into the culture fluid. Methods of transformation of yeast cells include all known methods, for example, a modified version of the procedure described for S. cerevisiae (Gietzand Schiestl, 1996).

Фраза "дрожжи Saccharomyces cerevisiae" означает, что указанные дрожжи классифицируют как Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) в соответствии с классификацией, известной специалисту в данной области микробиологии. Примерами дрожжей Saccharomyces cerevisiae, пригодных для трансформации плазмидами согласно настоящему изобретению, являются, но не ограничиваются ими, дрожжи Saccharomyces cerevisiae YBS247+ (Dudich E. Et al. (2012)Protein Expression and Purification. 84:94-107). B указанном штамме при использовании возобновляемого маркера URA3 были делетированы гены GAL80 и PRB1 и введены дополнительные копии генов KAR2 и PDI1, кодирующих белок Bip, участвующий в корректном замыкании S-S связей, и дисульфид изомеразу (PDI), что значительно увеличило выход АФП человека при гетерологичной экспрессии в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Конкретными примерами клеток, трансформированных плазмидами, согласно настоящему изобретению являются клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.The phrase "Saccharomyces cerevisiae yeast" means that said yeast is classified as Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) according to a classification known to one skilled in the art of microbiology. Examples of Saccharomyces cerevisiae yeast suitable for transformation with the plasmids of the present invention include, but are not limited to, Saccharomyces cerevisiae YBS247 + yeast (Dudich E. Et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107). In this strain, using the renewable marker URA3, the GAL80 and PRB1 genes were deleted and additional copies of the KAR2 and PDI1 genes encoding the Bip protein involved in the correct closure of SS bonds and disulfide isomerase (PDI) were introduced, which significantly increased the yield of human AFP upon heterologous expression in yeast Saccharomyces cerevisiae. Specific examples of cells transformed with plasmids according to the present invention are cells of the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFPmut_CU or the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFP_CU.

Способом согласно настоящему изобретению является способ получения рекомбинантного АФП человека, включающий выращивание дрожжей в питательной среде и выделение полученного рекомбинантного АФП человека из культуральной жидкости.The method according to the present invention is a method for producing recombinant human AFP, comprising growing yeast in a nutrient medium and isolating the resulting recombinant human AFP from the culture fluid.

Примером клетки дрожжей, пригодных для продукции рекомбинантного АФП человека согласно настоящему изобретению, являются, но не ограничивается ими, клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Конкретными примерами клеток, пригодных для продукции рекомбинантного АФП человека согласно настоящему изобретению, являются клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.An example of yeast cells suitable for the production of recombinant human AFP according to the present invention are, but are not limited to, Saccharomyces cerevisiae yeast cells. Specific examples of cells suitable for the production of the recombinant human AFP according to the present invention are cells of the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFPmut_CU or the Saccharomyces cerevisiae strain YBS247 + / AFP_CU.

В настоящем изобретении выращивание клеток, накопление и очистка рекомбинантного АФП человека согласно настоящему изобретению из культуральной жидкости и других жидкостей могут быть осуществлены методом, сходным с традиционными методами ферментации, когда некий белок производится с использованием микроорганизмов.In the present invention, the cultivation of cells, the accumulation and purification of the recombinant human AFP according to the present invention from the culture fluid and other fluids can be carried out by a method similar to traditional fermentation methods, when a certain protein is produced using microorganisms.

Питательная среда для выращивания может быть как синтетической, так и натуральной при условии, что указанная среда содержит источник углерода, источник азота, минералы и, если это необходимо, подходящее количество питательных веществ, в которых нуждаются дрожжи для их роста. К источникам углерода относятся углеводы, такие как глюкоза и сахароза, и различные органические кислоты. В зависимости от способа ассимиляции у указанного микроорганизма может быть использован спирт, включая метанол, этанол, глицерин. В качестве источника азота могут быть использованы различные соли аммония, такие как аммиак и сульфат аммония, другие соединения азота, такие как амины, источники природного азота, такие как пептон, гидролизат соевых бобов, расщепленные ферментированные микроорганизмы. В качестве источника минералов могут быть использованы монофосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат железа, сульфат марганца, хлорид кальция и подобные им соединения. В качестве витаминов могут быть использованы тиамин, дрожжевой экстракт и подобные им соединения.The growth medium can be either synthetic or natural, provided that the medium contains a carbon source, a nitrogen source, minerals and, if necessary, a suitable amount of the nutrients that yeast needs to grow. Carbon sources include carbohydrates such as glucose and sucrose, and various organic acids. Depending on the method of assimilation, the indicated microorganism can use alcohol, including methanol, ethanol, glycerin. Various ammonium salts, such as ammonia and ammonium sulfate, other nitrogen compounds, such as amines, natural nitrogen sources, such as peptone, soybean hydrolyzate, and digested fermented microorganisms, can be used as a nitrogen source. As a source of minerals, potassium monophosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, iron sulfate, manganese sulfate, calcium chloride and the like can be used. As vitamins, thiamine, yeast extract and the like can be used.

Выращивание предпочтительно осуществляют в аэробных условиях, таких как культивирование с перемешиванием, взбалтывание с аэрацией, при температуре от 20 до 37°С, предпочтительно от 28 до 30°С. рН среды обычно поддерживают в диапазоне от 3 до 8, предпочтительно в диапазоне от 6 до 7.5. рН среды может быть скорректирована с помощью аммиака, карбоната кальция, различных оснований и буферов. Обычно выращивание в течение от 2 до 5 дней приводит к накоплению рекомбинантного АФП человека согласно настоящему изобретению в культуральной жидкости.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, such as cultivation with stirring, shaking with aeration, at a temperature of from 20 to 37 ° C, preferably from 28 to 30 ° C. The pH of the medium is usually maintained in the range from 3 to 8, preferably in the range from 6 to 7.5. The pH of the medium can be adjusted using ammonia, calcium carbonate, various bases and buffers. Typically, growing for 2 to 5 days leads to the accumulation of the recombinant human AFP according to the present invention in the culture fluid.

После выращивания твердые компоненты, такие как клетки, могут быть удалены из культуральной жидкости методом центрифугирования или фильтрации с использованием мембраны, а затем рекомбинантный АФП человека согласно настоящему изобретению может быть выделен и очищен методом осаждения с солями, с использованием сульфата натрия или сульфата аммония, аффинной хроматографии, ионообменной хроматографии и т.п.After growth, solid components, such as cells, can be removed from the culture fluid by centrifugation or filtration using a membrane, and then the recombinant human AFP according to the present invention can be isolated and purified by precipitation with salts using sodium sulfate or ammonium sulfate, affinity chromatography, ion exchange chromatography, etc.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие не ограничивающие настоящее изобретение примеры.The present invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting examples of the invention.

Пример 1. Получение экспрессионных плазмид, содержащих гены дегликозилированного и гликозилированного АФП человека, содержащих замены на "медленные"кодоны лейцина.Example 1. Obtaining expression plasmids containing the genes of deglycosylated and glycosylated human AFP containing substitutions for the "slow" codons of leucine.

Синтетический ген дегликозилированного АФП человека (rhAFP0_CU), содержащий замены на "медленные" кодоны лейцина, фланкированный сайтами рестрикции Ncol и Xhol для последующей интеграции в экспрессионную плазмиду, получали методом ПЦР с использованием праймеров Dir (SEQ ID NO: 11) и Rev (SEQ ID NO: 12). Последовательность нуклеотидов гена rhAFP0_CU секвенировали для исключения ошибок, полученных в ходе ПЦР.The synthetic deglycosylated human AFP gene (rhAFP0_CU) containing substitutions for the "slow" leucine codons flanked by the Ncol and Xhol restriction sites for subsequent integration into the expression plasmid was obtained by PCR using Dir primers (SEQ ID NO: 11) and Rev (SEQ ID NO: 12). The nucleotide sequence of the rhAFP0_CU gene was sequenced to exclude errors obtained during PCR.

Полученный в результате ПЦР фрагмент переносили по сайтам рестрикции NcoI -XhoI в плазмиду pUC18/GAL1-pp, плазмида была названа pUC18/GAL1-pp/ rhAFP0_CU. Нуклеотидная последовательность гена rhAFP0_CU была секвенирована для исключения ошибок, полученных в ходе ПЦР. Для получения экспрессионной кассеты ген АФП с заменами лейцина (rhAFP0_CU) под контролем высокоэффективного GAL1 промотора и областью секреции дрожжей MFal по сайтам рестрикции HindIII - XhoI переносили на вектор рТу8 аналогично синтетическому гену rhAFP0, содержащему только оптимальные дрожжевые кодоны (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107).The resulting PCR fragment was transferred at the NcoI-XhoI restriction sites to the plasmid pUC18 / GAL1-pp, the plasmid was named pUC18 / GAL1-pp / rhAFP0_CU. The nucleotide sequence of the rhAFP0_CU gene was sequenced to exclude errors obtained during PCR. To obtain an expression cassette, the AFP gene with leucine substitutions (rhAFP0_CU) under the control of the highly efficient GAL1 promoter and the secretion region of the MFal yeast at the HindIII - XhoI restriction sites was transferred onto the rTu8 vector similar to the synthetic rhAFP0 gene containing only optimal yeast codons (Dudich et al. 2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107).

Полученный экспрессионный вектор pTy8/rhAFP0_CU содержит целевой ген rhAFP0_CU, фрагмент бактериальной плазмиды pUC18, селективный маркер URA3, терминатор транскрипции CYC1 и Ту8 фрагмент гена ТуА дрожжей Saccharomyces cerevisiae, необходимый для множественной интеграции целевого гена (около 30 копий) в хромосому дрожжей (Фиг. 8).The resulting pTy8 / rhAFP0_CU expression vector contains the target rhAFP0_CU gene, the bacterial plasmid pUC18 fragment, the URA3 selective marker, the CYC1 and Tu8 transcription terminator, the Saccharomyces cerevisiae yeast TuA gene fragment, which is necessary for the multiple integration of the target gene (about 30 copies) in chromosome. )

С целью увеличения продукции рекомбинантного гликозилированного АФП (rhAFP_CU) в полученном ранее гене, содержащем оптимальные для экспрессии в клетках дрожжей S. cerevisiae кодонах с "медленными" кодонами, кодирующими лейцин, была произведена замена Q на N в 232 положении для возвращения сайта гликозилирования. Восстановление сайта гликозилирования (замена Q232→N232) осуществляли методом ПЦР в 2 этапа, как показано на Фиг. 9.In order to increase the production of recombinant glycosylated AFP (rhAFP_CU) in the previously obtained gene containing the codons optimal for expression in S. cerevisiae yeast cells with “slow” codons encoding leucine, Q was replaced with N at position 232 to return the glycosylation site. The restoration of the glycosylation site (replacement of Q232 → N232) was carried out by PCR in 2 stages, as shown in FIG. 9.

В качестве матрицы на 1 этапе ПЦР использовали ген рекомбинантного дегликозилированного АФП (rhAFP0_CU). Полученные в результате ПЦР фрагменты были выделены, очищены и использованы в качестве матрицы на 2 этапе. При проведении ПЦР использовали следующие праймеры: N1 (SEQ ID NO: 13), N2 (SEQ ID NO: 14), N3 (SEQ ID NO: 15) и N4 (SEQ ID NO: 16).The recombinant deglycosylated AFP gene (rhAFP0_CU) was used as a template at the 1st stage of PCR. The resulting PCR fragments were isolated, purified and used as templates in stage 2. The following primers were used for PCR: N1 (SEQ ID NO: 13), N2 (SEQ ID NO: 14), N3 (SEQ ID NO: 15), and N4 (SEQ ID NO: 16).

В результате был получен синтетический ген АФП человека с "медленными" кодонами, кодирующими лейцин в указанных положениях, и сайтом гликозилирования (rhAFP_CU). Последовательность нуклеотидов гена rhAFP-CU секвенировали для исключения ошибок, полученных в ходе ПЦР. Полученный ген (rhAFP_CU) переносили по сайтам рестрикции NcoI - XhoI в плазмиду pUC18/GAL1-pp, плазмида была названа pUC 18/GAL1-рр/rhAFP_CU.The result was a synthetic human AFP gene with “slow” codons encoding leucine at these positions and a glycosylation site (rhAFP_CU). The nucleotide sequence of the rhAFP-CU gene was sequenced to exclude errors obtained during PCR. The resulting gene (rhAFP_CU) was transferred at the NcoI - XhoI restriction sites to plasmid pUC18 / GAL1-pp, the plasmid was named pUC 18 / GAL1-pp / rhAFP_CU.

Для получения экспрессионной кассеты ген АФП с заменами кодонов лейцина (rhAFP_CU) под контролем высокоэффективного GAL1 промотора и областью секреции дрожжей MFα1 по сайтам рестрикции HindIII - XhoI переносили на вектор рТу8 (из коллекции лаборатории) аналогично синтетическому гену rhAFP, содержащему только оптимальные дрожжевые кодоны (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107).To obtain an expression cassette, the AFP gene with leucine codon substitutions (rhAFP_CU) under the control of the highly efficient GAL1 promoter and the secretion region of the yeast MFα1 at the HindIII - XhoI restriction sites was transferred to the rTu8 vector (from the laboratory collection) similar to the synthetic rhAFP gene containing only optimal yeast codons E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107).

Полученный экспрессионный вектор pTy8/rhAFP_CU содержит целевой ген rhAFP_CU, фрагмент бактериальной плазмиды pUC18, селективный маркер URA3, терминатор транскрипции CYC1 и Ту8 фрагмент гена ТуА дрожжей Saccharomyces cerevisiae, необходимый для множественной интеграции целевого гена (около 30 копий) в хромосому дрожжей (Фиг. 10).The resulting pTy8 / rhAFP_CU expression vector contains the target rhAFP_CU gene, the pUC18 bacterial plasmid fragment, the URA3 selective marker, the CYC1 transcription terminator, and the Tu8 Saccharomyces cerevisiae yeast TuA gene fragment, which is necessary for the multiple integration of the target gene (about 30 copies) into the chromosome. )

Пример 2. Получение штаммов S. Cerevisiae - продуцентов дегликозилированного и гликозилированного АФП человека.Example 2. Obtaining strains of S. Cerevisiae - producers of deglycosylated and glycosylated human AFP.

В качестве штамма-реципиента использовали штамм дрожжей S. cerevisiae YBS247 (МАТа lеu2 urа3), зарегистрированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКПМ), с небольшими модификациями - при использовании возобновляемого маркера URA3 были делетированы гены GAL80 и PRB1 и введены дополнительные копии генов KAR2 и PDI1, кодирующих белок Bip, участвующий в корректном замыкании S-S связей, и дисульфид изомеразу (PDI) соответственно (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107).The yeast strain S. cerevisiae YBS247 (MATa leu2 ur3), registered in the All-Russian Collection of Microorganisms (VKPM), with minor modifications was used as the recipient strain, with the use of the renewable marker URA3 the GAL80 and PRB1 genes were deleted and additional copies of the KAR2 and PDI genes were introduced encoding a Bip protein involved in the correct closure of SS bonds and disulfide isomerase (PDI), respectively (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107).

Полученный в результате этих модификаций штамм-реципиент YBS247+(MATa Δgal80 Δprbl KAR2+PDI+leu2 urа3), содержащий 3-5 копий генов KAR2 и PDI1, был трансформирован либо плазмидой pTy8/rhAFP0_CU, либо плазмидой pTy8/rhAFP_CU, линеаризованной эндонуклеазой рестрикции МluI, и KspАI-фрагментом плазмиды Yepl3, содержащим ген Leu2 дрожжей S. cerevisiae (Фиг. 11).The resulting recipient strain YBS247 + (MATa Δgal80 Δprbl KAR2 + PDI + leu2 ur3) containing 3-5 copies of the KAR2 and PDI1 genes was transformed with either the plasmid pTy8 / rhAFP0_CU or the plasmid pTy8 / endonuclease RNAlase and a KspAI fragment of the Yepl3 plasmid containing the S. cerevisiae yeast Leu2 gene (FIG. 11).

Отбор трансформантов осуществляли на минимальной среде (SD) следующего состава (г/л): КН2РO4 - 1,0, MgSO4⋅7H2O - 0,5, СаСl2 - 0,1, NaCl - 0,1, (NH4)2SO4 - 3,5, глюкоза - 20,0, YNB(Difco) - 1,7. Полученные клоны (9 клонов YBS247+/AFPmut_CU в случае трансформации плазмидой pTy8/rhAFP0_CU и 12 клонов YBS247+/AFP_CU в случае трансформации плазмидой pTy8/rhAFP_CU) выращивали в пробирках при 30°С на качалке (250 об/мин) в течение 72 ч на среде следующего состава: дрожжевой экстракт - 1%, пептон - 2%, глюкоза - 1,0%, этанол - 1,5%, 0,05 М натрий-фосфатный буфер (рН 7,0). В качестве положительного контроля использовали штамм-продуцент рекомбинантного АФП человека YBS247+/AFPmut, созданный ранее на основании оптимизированного гена негликозилированного АФП человека - rhAFP0 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84:94-107). Анализ культуральной жидкости дрожжей и оценку количества рекомбинантного АФП человека проводили методами SDS электрофореза и ELISA. Полученные данные представлены в таблицах 1 и 2, а также на Фиг. 12 и 13.The transformants were selected on a minimal medium (SD) of the following composition (g / l): KH 2 PO 4 - 1.0, MgSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.5, CaCl 2 - 0.1, NaCl - 0.1, (NH 4 ) 2 SO 4 - 3.5, glucose - 20.0, YNB (Difco) - 1.7. The resulting clones (9 clones of YBS247 + / AFPmut_CU in the case of transformation with plasmid pTy8 / rhAFP0_CU and 12 clones of YBS247 + / AFPmC_CU in the case of transformation with plasmid pTy8 / rhAFP_CU) were grown in test tubes at 30 ° C on a shaker (250 rpm) for 72 rpm) the following composition: yeast extract - 1%, peptone - 2%, glucose - 1.0%, ethanol - 1.5%, 0.05 M sodium phosphate buffer (pH 7.0). As a positive control, the recombinant human AFP producer YBS247 + / AFPmut was used, which was previously created on the basis of the optimized non-glycosylated human AFP gene rhAFP0 (Dudich E. et al. (2012) Protein Expression and Purification. 84: 94-107). Analysis of yeast culture fluid and estimation of the amount of recombinant human AFP was performed by SDS electrophoresis and ELISA. The data obtained are presented in tables 1 and 2, as well as in FIG. 12 and 13.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Для дальнейшей работы был выбран штамм-трансформант YBS247+/AFPmut_CU-2, обнаруживший при культивировании в пробирках максимальную продукцию белка дегликозилированного АФП и его секрецию в культуральную жидкость дрожжей при культивировании в пробирках. Таким образом, введение в оптимизированную последовательность гена АФП участков с "медленными" кодонами лейцина позволило увеличить выход целевого продукта и достигнуть выхода 33,5 мг/л.For further work, the YBS247 + / AFPmut_CU-2 transforming strain was selected, which, when cultured in test tubes, showed the maximum production of deglycosylated AFP protein and its secretion into the yeast culture fluid when cultured in test tubes. Thus, the introduction of sections with “slow” leucine codons into the optimized AFP gene sequence made it possible to increase the yield of the target product and achieve a yield of 33.5 mg / L.

Также для дальнейшей работы был выбран штамм YBS247+/AFP_CU-7, обнаруживший максимальную продукцию белка гликозилированного АФП и его секрецию в культуральную жидкость дрожжей при культивировании в пробирках. При этом все трансформаты оказались более продуктивными, чем контрольный штамм. Таким образом, введение в оптимизированную последовательность гена АФП участков с "медленными" кодонами лейцина позволило увеличить выход целевого продукта и достигнуть выхода 50,1 мг/л.Also for further work, the YBS247 + / AFP_CU-7 strain was selected, which revealed the maximum production of the glycosylated AFP protein and its secretion into the yeast culture fluid when cultured in test tubes. Moreover, all transformates were more productive than the control strain. Thus, the introduction of sections with “slow” leucine codons into the optimized AFP gene sequence made it possible to increase the yield of the target product and achieve a yield of 50.1 mg / L.

Пример 3. Определение выхода целевого продукта (рчАФП) из культуральных жидкостей штаммов-продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU.Example 3. Determination of the yield of the target product (rhAFP) from the culture fluids of the producer strains of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU.

Для анализа выхода целевого продукта (рчАФП) проводили процедуру выделения рчАФП из одного литра образцов культуральной жидкости по методике, описанной в статье Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107. Образцы культуральной жидкости получали при культивировании штаммов Saccharomyces cerevisiae: YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, как описано в Примере 2. Процесс выделения рчАФП включал три этапа: на первом этапе выделение белков проводили с применением катион-обменного сорбента CM-Sepharose (GEHealthcare, Германия), на втором этапе использовали анион-обменный сорбент DEAE-SepharoseFF (GEHealthcare, Германия) и на третьем этапе проводили гель-хроматографию, используя сорбент SephacrylS-200 HR (AmershamPharmacia, США).To analyze the yield of the target product (rhAFP), the procedure for isolating rhAFP from one liter of culture fluid samples was carried out according to the method described in the article by Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107. Samples of the culture fluid were obtained by culturing strains of Saccharomyces cerevisiae: YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU, as described in Example 2. The process of isolation of rhAFP included three stages: in the first stage, protein isolation was carried out using cat CM-Sepharose sorbent (GEHealthcare, Germany); in the second stage, the DEAE-SepharoseFF anion-exchange sorbent (GEHealthcare, Germany) was used and gel chromatography was performed in the third stage using SephacrylS-200 HR sorbent (AmershamPharmacia, USA).

Этап 1.Stage 1

Один литр культуральной жидкости разводили 3-мя литрами деионизованной воды, доводили рН до 5.2 титрованием 5 mMHCl и наносили на колонку (2.5 × 10 cm) с CM-SepharoseFF, уравновешенной стартовым буфером 1 (20 тМ натрий ацетатный буфер, рН 5.2). Колонку промывали стартовым буфером и целевой продукт смывали при добавлении 0,14 M NaCl.One liter of culture fluid was diluted with 3 liters of deionized water, adjusted to pH 5.2 by titration with 5 mMHCl and applied to a column (2.5 × 10 cm) with CM-SepharoseFF balanced with start buffer 1 (20 tM sodium acetate buffer, pH 5.2). The column was washed with start buffer and the desired product was washed off with the addition of 0.14 M NaCl.

Этап 2.Stage 2.

Целевой продукт, полученный на первой стадии при элюции с CM-SepharoseFF, разводили равным объемом деионизованной воды, доводили рН до 7.5 титрованием раствором 2 MTrispH 8.0 и наносили на колонку (2.5 × 10 cm) с DEAE-Sepharose FF, уравновешенной буфером 2 (20 тМ натрий фосфатный буфер, рН 7.5). Колонку промывали стартовым буфером 2 для удаления несвязавшихся с сорбентом компонентов и целевой продукт, содержащий рчАФП, элюировали стартовым буфером 2 с добавлением 0.3 MNaClThe target product obtained in the first stage by elution with CM-SepharoseFF was diluted with an equal volume of deionized water, the pH was adjusted to 7.5 by titration with MTrispH 8.0 solution 2 and applied to a column (2.5 × 10 cm) with DEAE-Sepharose FF equilibrated with buffer 2 (20 tM sodium phosphate buffer, pH 7.5). The column was washed with start buffer 2 to remove components not bound to the sorbent, and the target product containing rhAFP was eluted with start buffer 2 with the addition of 0.3 MNaCl

Этап 3.Stage 3.

Фракции, содержащие рчАФП, полученные на этапе 2, концентрировали в ячейке "Amicon" (мембрана YM-30). Концентрированные фракции (150 мг) наносили на колонку (2,5×100 см), содержащую SephacrylS-200 HR и уравновешенную 10мМ натрий-фосфатным буфером, рН 7.4. Целевой продукт, содержащий рчАФП, который выходил в виде основного пика (мол. вес. 70 кДа), собирали.The fractions containing rhAPP obtained in step 2 were concentrated in an Amicon cell (YM-30 membrane). Concentrated fractions (150 mg) were applied to a column (2.5 × 100 cm) containing SephacrylS-200 HR and balanced with 10 mM sodium phosphate buffer, pH 7.4. The target product containing rhAFP, which emerged as the main peak (mol. Weight. 70 kDa), was collected.

Для определения количества выделенного белка из культуральной жидкости каждого из анализируемых штаммов Saccharomyces cerevisiae: YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, измеряли объем основного пика, полученного на этапе 3, и определяли концентрацию белка в этом пике.To determine the amount of protein extracted from the culture fluid of each of the analyzed Saccharomyces cerevisiae strains: YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU, the volume of the main peak obtained in stage 3 was measured and the protein concentration in this peak was determined.

Определение концентрации белка в растворах проводили по методу Брэлфорд (Bradford M. M. (1976) Anal Biochem; 72:248-54), используя в качестве контроля раствор эмбрионального АФП, а также спектрофотометрически при 278 нм, учитывая коэффициент экстинкции Ε1%, 278 нм=0,53(Dudich I. et al. (1999) Biochemistry; 38(32): 10406-14.Determination of protein concentration in solutions was carried out according to the Belford method (Bradford MM (1976) Anal Biochem; 72: 248-54), using a solution of embryonic AFP as a control, as well as spectrophotometrically at 278 nm, taking into account an extinction coefficient of Ε 1% , 278 nm = 0.53 (Dudich I. et al. (1999) Biochemistry; 38 (32): 10406-14.

Количество рчАФП, полученного с литра культуральной жидкости каждого из анализируемых штаммов, представлено в Таблице 3. По результатам анализа из одного литра культуральной жидкости штамма-продуцента S. cerevisiae YBS2A7+/AFP был получен 21,6 мг целевого продукта rhAFP и 35 мг целевого продукта rhAFP_CU было получено из одного литра культуральной жидкости штамма-продуцента S. cerevisiae YBS247+/AFP_CU. Из одного литра культуральной жидкости штамма-продуцента S. cerevisiae YBS247+/AFPmut было получено 11,36 мг целевого продукта phAFP0,h 23,1 мг целевого продукта phAFP_CU было получено из одного литра культуральной жидкости штамма S. cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU. Таким образом, при культивировании штаммов - продуцентов S. cerevisiae YBS247+/AFP_CU и S. cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU, содержащих "медленный" кодон лейцина в гене АФП человека, выход целевого продукта (рчАФП) из культуральной жидкости достоверно превышал выход целевого продукта, получаемого из одного литра культуральной жидкости штаммов-продуцентов S. cerevisiae YBS247+/AFP и S. cerevisiae YBS247+/AFPmut, содержащих оптимизированный ген АФП.The amount of rhAFP obtained from a liter of culture fluid of each of the analyzed strains is presented in Table 3. According to the results of the analysis, 21.6 mg of the target product rhAFP and 35 mg of the target product rhAFP_CU were obtained from one liter of the culture fluid of the producer strain S. cerevisiae YBS2A7 + / AFP was obtained from one liter of culture fluid of the producer strain S. cerevisiae YBS247 + / AFP_CU. From one liter of the culture fluid of the producer strain S. cerevisiae YBS247 + / AFPmut, 11.36 mg of the target product phAFP0 was obtained, 23.1 mg of the target product of phAFP_CU was obtained from one liter of the culture fluid of the strain S. cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU. Thus, when culturing strains producing S. cerevisiae YBS247 + / AFP_CU and S. cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU containing the “slow” leucine codon in the human AFP gene, the yield of the target product (rhAPP) from the culture fluid significantly exceeded the yield of the target product obtained from one liter of culture fluid of producer strains of S. cerevisiae YBS247 + / AFP and S. cerevisiae YBS247 + / AFPmut containing the optimized AFP gene.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 4. Электрофоретическая характеризация образцов рчАФП, выделенных из культуральных жидкостей штаммов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU.Example 4. Electrophoretic characterization of rhFA samples isolated from culture fluids of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU strains.

Образцы рчАФП получали из культуральной жидкости штаммов Saccharomyces cerevisiae: YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU как описано в Примере 3. Эмбриональный АФП (эАФП) выделяли из пуповинной сыворотки человека, согласно описанной методике (Dudich I. et al. (1999) Biochemistry; 38(32): 10406-14). Сыворотку наносили на DEAE-Sepharose Fast Flow (Pharmacia, 27×4 см), уравновешенную стартовым буфером (0,01М Трис-НСl, рН 7,5, 0,1М NaCl). Несвязавшиеся с сорбентом компоненты смывали стартовым буфером, целевой продукт элюировали 0,2 М NaCl в стартовом буфере. Фракции, содержащие АФП, объединяли, доводили концентрацию NaCl до 0,5М и наносили на последовательно соединенные аффинные колонки с Sepharose CL-4B, конъюгированной с поликлональными анти-АФП антителами кролика, поликлональными антителами кролика к белкам сыворотки человека и поликлональными антителами крысы против иммуноглобулинов кролика, уравновешенные 0,05М Трис-HCl, рН 7,5 и 0,5М NaCl. После выхода несвязавшихся с антителами белков адсорбированный рчАФП элюировали 0,005М НСl. Раствор АФП доводили до рН 7,5 добавлением 2М раствора Трис-HCl, рН 7,5. Для получения мономерной формы АФП, раствор АФП, полученный после аффинной хроматографии, наносили на колонку с Sephacryl S-200 (1,8×70 см) в 0,01М фосфатном буфере, рН 7,0; 0,15М NaCl. Природный АФП выходил виде основного пика (мол. вес. 70 кДа). Для анализа образцов рчАФП использовали метод гель-электрофореза по Лэммли в 12,5% ДСН-ПААГ с β-меркаптоэтанолом с последующим окрашиванием Кумасси. Как видно на Фиг. 14, природный эмбриональный АФП (эАФП), который использовался в качестве стандарта, представлен одной белковой полосой с мол. весом ≈ 69 кДа, соответствующей полностью гликозилированному белку. Образцы гликозилированного рчАФП, выделенные из культуральной жидкости продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP и Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU - (rhAFP) и (rhAFP_CU) соответственно, имеют характерный профиль в виде 2-х полос с мол. весом ≈ 70 кДа и 68 кДа. Как отмечалось ранее в статье Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107, наличие двух полос является особенностью рчАФП, продуцируемого Saccharomyces cerevisiae YBS241+/AFP, и связано с особенностью гликозилирования рчАФП. Аналогичный электрофоретический профиль рчАФП, полученного из культуральной жидкости продуцента Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU, свидетельствует об идентичности молекул АФП. Образцы дегликозилированного рчАФП, полученные из культуральной жидкости продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU - (rhAFPO) и (rhAFP0_CU) соответственно, также имеют тождественный электрофоретический профиль и характеризуются наличием одной полосы с мол. весом ≈68 кДа. Представленные данные позволяют заключить, что образцы рчАФП, полученные из культуральной жидкости дрожжевых продуцентов, содержащих оптимизированный ген и ген с заменами лейцина, имеют идентичный электрофоретический профиль.Samples of rfAFP were obtained from the culture fluid of Saccharomyces cerevisiae strains: YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU as described in Example 3. Fetal AFP (eAFP) was isolated from the human navel al. (1999) Biochemistry; 38 (32): 10406-14). Serum was applied to DEAE-Sepharose Fast Flow (Pharmacia, 27 × 4 cm), equilibrated with start buffer (0.01 M Tris-Hcl, pH 7.5, 0.1 M NaCl). The components not bound to the sorbent were washed off with the start buffer, the target product was eluted with 0.2 M NaCl in the start buffer. The fractions containing AFPs were combined, the NaCl concentration was adjusted to 0.5 M and applied onto sequentially connected affinity columns with Sepharose CL-4B conjugated with rabbit polyclonal anti-AFP antibodies, rabbit polyclonal antibodies to human serum proteins and rat polyclonal antibodies against rabbit immunoglobulins equilibrated with 0.05 M Tris-HCl, pH 7.5 and 0.5 M NaCl. After the release of proteins that did not bind to antibodies, the adsorbed rfAPP was eluted with 0.005 M Hcl. The AFP solution was adjusted to pH 7.5 by the addition of a 2M Tris-HCl solution, pH 7.5. To obtain the monomeric form of AFP, an AFP solution obtained after affinity chromatography was applied to a column with Sephacryl S-200 (1.8 × 70 cm) in 0.01 M phosphate buffer, pH 7.0; 0.15 M NaCl. Natural AFP emerged as the main peak (mol. Weight. 70 kDa). For analysis of rhAPP samples, the Lammley gel electrophoresis method was used in 12.5% SDS-PAGE with β-mercaptoethanol followed by Coomassie staining. As seen in FIG. 14, natural embryonic AFP (eAFP), which was used as a standard, is represented by one protein band with a mol. weighing ≈ 69 kDa, corresponding to a fully glycosylated protein. Samples of glycosylated rhAFP isolated from the culture fluid of the producers Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP and Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU - (rhAFP) and (rhAFP_CU), respectively, have a characteristic 2-strip profile with mol. weighing ≈ 70 kDa and 68 kDa. As noted earlier in the article by Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107, the presence of two bands is a feature of rfAP produced by Saccharomyces cerevisiae YBS241 + / AFP, and is associated with the peculiarity of rhAPP glycosylation. A similar electrophoretic profile of rhAPP obtained from the culture fluid of the producer Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU indicates the identity of AFP molecules. Samples of deglycosylated rhAFP obtained from the culture fluid of the producers Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU - (rhAFPO) and (rhAFP0_CU) respectively, also have the same electrophoretic profile and are characterized by the presence of one band with a mole. weighing ≈68 kDa. The presented data allow us to conclude that the rhFAP samples obtained from the culture fluid of yeast producers containing the optimized gene and the gene with leucine substitutions have an identical electrophoretic profile.

Пример 5. Сравнительный анализ биологической активности образцов рчАФП, выделенных из культуральной(ых) жидкости(ей) штаммов-продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU.Example 5. Comparative analysis of the biological activity of samples of rhFAP isolated from the culture fluid (s) of the producer strains of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU.

Известно, что натуральный АФП и его рекомбинантные аналоги проявляют свойства избирательного иммуносупрессора (Deutsch H.F. (1991) Adv. Cancer Res. 56, 253-312; Peck A.B. et al. (1978) J. Exp. Med. 148, 360-372, Патент США №6,774,108). Анализ иммунорегуляторной активности образцов рчАФП, выделенных из культуральной жидкости штаммов Saccharomyces cerevisiae YВ8247+/АFР, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU проводили, используя классическую реакцию бласттрансформации лимфоцитов (Wang G.L. et al. (2006) ActaPharmacolSin. 27(4):437-46). Лимфоциты выделяли из селезенки СВА мышей, извлеченной с применением стерильной техники. Для получения суспензии клеток селезенку мыши пропускали через нейлоновый фильтр с диаметром пор 40 мкм. Эритроциты удаляли при обработке клеточной суспензии Tрис-NH4Cl - лизирующим буфером (0,144 моль/л NH4Cl, 0,017 моль/л Трис-HCl). Клетки отмывали центрифугированием и помещали в лунки 96-луночного планшета (Costar, США) по 5×105 клеток на лунку в объеме 200 мкл. Клетки инкубировали в среде RPMI 1640 с добавлением 10% эмбриональной сыворотки теленка (ЭСТ), пенициллина (100 Ед/мл), стрептомицина (100 мкг/мл) при 37°С в атмосфере, содержащей 5% СО2 в инкубаторе. Стимуляцию пролиферации лимфоцитов вызывали добавлением 3 мкг/мл КонА (конканавалина А). Образцы рчАФП выделяли из культуральной жидкости штаммов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, как описано в Примере 3. Природный АФП выделяли из сыворотки пуповинной крови, как описано в Примере 3.Natural AFP and its recombinant analogs are known to exhibit selective immunosuppressive properties (Deutsch HF (1991) Adv. Cancer Res. 56, 253-312; Peck AB et al. (1978) J. Exp. Med. 148, 360-372, U.S. Patent No. 6,774,108). An analysis of the immunoregulatory activity of rhFAP samples isolated from the culture fluid of the Saccharomyces cerevisiae strains YB8247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU was performed using the classical lymphocyte (s) (Warmac) yeast (Blasttransforma) (b) lymphocyte transformation (s) (Warmac). : 437-46). Lymphocytes were isolated from the spleen of CBA mice recovered using sterile technique. To obtain a suspension of cells, the mouse spleen was passed through a nylon filter with a pore diameter of 40 μm. The red blood cells were removed by treating the Tris-NH 4 Cl cell suspension with lysis buffer (0.144 mol / L NH 4 Cl, 0.017 mol / L Tris-HCl). Cells were washed by centrifugation and placed in wells of a 96-well plate (Costar, USA) at 5 × 10 5 cells per well in a volume of 200 μl. Cells were incubated in RPMI 1640 medium supplemented with 10% fetal calf serum (ECT), penicillin (100 U / ml), streptomycin (100 μg / ml) at 37 ° C in an atmosphere containing 5% CO 2 in an incubator. Stimulation of lymphocyte proliferation was caused by the addition of 3 μg / ml ConA (concanavalin A). RhAFP samples were isolated from the culture fluid of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU strains, as described in Example 3. Natural AFP was isolated from cord blood serum Example 3 as described.

Образцы природного АФП и рчАФП вносили в суспензию КонА-активированных лимфоцитов и клетки инкубировали в течение 72 часов. В качестве контроля использовались клетки, которые инкубировали без добавления образцов АФП. [3Н]-тимидин (1 мкКи/лунку) вносили в реакционную смесь в последние 18 часов. Клетки собирали на стеклянные фильтры, используя клеточный харвестр Фильтермат 196 (Packard, США). Уровень включения 3Н-тимидина измеряли с помощью β-сцинтилляционного счетчика (BeckmanLS6500, США).Samples of natural AFP and rhAFP were added to a suspension of ConA-activated lymphocytes and the cells were incubated for 72 hours. As a control, we used cells that were incubated without adding AFP samples. [ 3 H] -thymidine (1 μCi / well) was added to the reaction mixture in the last 18 hours. Cells were collected on glass filters using a Filtermat 196 cell harvester (Packard, USA). The 3 H-thymidine incorporation level was measured using a β-scintillation counter (BeckmanLS6500, USA).

На Фиг. 15 представлены результаты анализа влияния образцов АФП, на пролиферативную активность КонА-активированных лимфоцитов мыши.In FIG. 15 presents the results of an analysis of the effect of AFP samples on the proliferative activity of ConA-activated mouse lymphocytes.

Как видно из представленных данных, все анализируемые образцы АФП в концентрации 300 мкг/мл вызывают значительное ингибирование включения [3Н]-тимидина КонА-активированными лимфоцитами мыши. Наиболее выраженную способность ингибировать пролиферацию КонА-активированных спленоцитов демонстрировали образцы дегликозилированного рчАФП (rhAFP0 и rhAFP0_CU). Характерно, что специфическая активность образцов дегликозилированного рчАФП, выделенных из культуральной жидкости продуцентов YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, была практически идентична, так образец rhAFP0 вызывал 68% ингибиции клеток, а образец rhAFP0_CU индуцировал 70% ингибиции в реакции. Образцы гликозилированного рчАФП (rhAFP и rhAFP_CU) также ингибировали пролиферативную активность КонА-активированных спленоцитов на 65 и 60% соответственно. Исходя из представленных данных, можно заключить, что образцы рчАФП, выделенные из культуральной жидкости дрожжевых продуцентов, содержащих оптимизированный штамм и штамм с заменами лейцина, проявляют идентичную биологическую активность и эта активность соответствует активности природного АФП человека.As can be seen from the data presented, all analyzed AFP samples at a concentration of 300 μg / ml cause significant inhibition of the incorporation of [ 3 H] -thymidine with ConA-activated mouse lymphocytes. The most pronounced ability to inhibit the proliferation of ConA-activated splenocytes was demonstrated by samples of deglycosylated rhAFP (rhAFP0 and rhAFP0_CU). It is characteristic that the specific activity of samples of deglycosylated rhAFP isolated from the culture fluid of the YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU producers was almost identical, as the rhAFP0 sample caused 68% inhibition of cells, and the rhAFP0_CU sample induced 70% inhibition in the reaction. Samples of glycosylated rhAFP (rhAFP and rhAFP_CU) also inhibited the proliferative activity of ConA-activated splenocytes by 65 and 60%, respectively. Based on the presented data, it can be concluded that the rhAFP samples isolated from the culture fluid of yeast producers containing the optimized strain and strain with leucine substitutions exhibit identical biological activity and this activity corresponds to the activity of natural human AFP.

Пример 6. Сравнительный анализ влияния образцов рчАФП, выделенных из культуральной жидкости штаммов-продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU на пролиферативную активность опухолевых и нормальных клеток invitro.Example 6. Comparative analysis of the effect of rhFAP samples isolated from the culture fluid of the producer strains of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU on the proliferative activity of tumor and normal invitro cells.

Функциональную активность различных образцов рчАФП определяли по их способности влиять на пролиферативную активность Raji (клетки В-клеточной лимфомы человека) и NIH3T3 (клетки эмбриональных фибробластов мыши). Ранее авторами настоящего изобретения было показано, что рчАФП человека, полученный из культуральной жидкости дрожжевого продуцента Saccharomyces cerevisiae, обладает способностью подавлять пролиферацию опухолевых клеток человека и млекопитающих и в то же время стимулирует или не оказывает влияния на нормальные неактивированные клетки человека и мыши (Dudich E.I. et al. (1998) Tumor Biol. 1:30-40; Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107). Авторы настоящего изобретения использовали эти invitro модели для проведения сравнительного анализа биологической активности различных образцов рчАФП.The functional activity of various rhFAP samples was determined by their ability to influence the proliferative activity of Raji (cells of human B-cell lymphoma) and NIH3T3 (cells of mouse embryonic fibroblasts). Previously, the present inventors have shown that human rhFAP obtained from the culture fluid of the yeast producer Saccharomyces cerevisiae has the ability to inhibit the proliferation of tumor cells in humans and mammals and at the same time stimulates or does not affect normal inactivated human and mouse cells (Dudich EI et al. (1998) Tumor Biol. 1: 30-40; Dudich E. et al. (2012) Prot. Exp. Purif., 84: 94-107). The authors of the present invention used these invitro models to conduct a comparative analysis of the biological activity of various rhFAP samples.

Клетки NIH3T3 культивировали на среде DMEM с добавлением 10% 3CT (Sigma, США) в 5% атмосфере СО2 при 37°С. Для пересева использовали раствор ЭДТА/0,25% трипсина (ПанЭко, Россия). Для эксперимента клеточную суспензию в среде DMEM, содержащей 10% ЭСТ, вносили в лунки 96-луночного планшета (5×103 клеток/лунка в объеме 100 мкл) и помещали в инкубатор на 18-24 часа. В день эксперимента среду заменяли средой DMEM, содержащей 2% ЭСТ, и помещали клетки в инкубатор на 2 часа. Клетки Raji культивировали на среде RPMI с добавлением 10% ЭСТ. Перед экспериментом клетки отмывали в среде RPMI, содержащей 2% ЭСТ, вносили в этой среде в лунки 96-луночного планшета (1×104 клеток/лунка в объеме 200 мкл) и инкубировали 2 часа. Затем вносили в лунки по 10 мкл растворов разных образцов рчАФП, выделенных из культуральной жидкости штаммов-продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, как описано в Примере 3. Концентрация всех образцов рчАФП в культуральной среде соответствовала 300 мкг/мл. Клетки инкубировали в течение 48 часов, контрольные (лунки) клетки инкубировали без добавления рчАФП. Для определения пролиферативной активности клеток использовали коммерческий реактив Cell Titer 96 Aqueous Non-Radioactive Cell Proliferation Assay (Promega, США). Оптическую плотность реакционной среды измеряли при длине волны 490 нм с использованием полифункционального счетчика Victor2 (Wallack 1420, Финляндия).NIH3T3 cells were cultured in DMEM supplemented with 10% 3CT (Sigma, USA) in a 5% CO 2 atmosphere at 37 ° C. For reseeding, we used a solution of EDTA / 0.25% trypsin (PanEco, Russia). For the experiment, a cell suspension in DMEM containing 10% ECT was added to the wells of a 96-well plate (5 × 10 3 cells / well in a volume of 100 μl) and placed in an incubator for 18-24 hours. On the day of the experiment, the medium was replaced with DMEM containing 2% ECT and the cells were placed in an incubator for 2 hours. Raji cells were cultured in RPMI medium supplemented with 10% ECT. Before the experiment, cells were washed in RPMI medium containing 2% ECT, introduced into the wells of a 96-well plate (1 × 10 4 cells / well in a volume of 200 μl) and incubated for 2 hours. Then, 10 μl of solutions of different samples of rhAFP isolated from the culture fluid of the producer strains Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP, YBS247 + / AFP_CU, YBS247 + / AFPmut and YBS247 + / AFPmut_CU were added to the wells as described in Example R. Concentration corresponded to 300 μg / ml. Cells were incubated for 48 hours, control (wells) cells were incubated without the addition of rhFAP. To determine the proliferative activity of cells, a commercial Cell Titer 96 Aqueous Non-Radioactive Cell Proliferation Assay reagent was used (Promega, USA). The optical density of the reaction medium was measured at a wavelength of 490 nm using a Victor2 multifunctional counter (Wallack 1420, Finland).

Как видно из Фиг. 16, образцы рчАФП, выделенные из культуральной(ых) жидкости(ей) штаммов продуцентов, содержащих оптимизированный ген, и штаммов-продуцентов, содержащих оптимизированный ген с "медленными" кодонами лейцина, демонстрируют идентичную биологическую активность, подавляя пролиферативную активность опухолевых клеток. В экспериментах с использованием клеточной культуры фибробластов мыши NIH3T3 (Фиг. 16, NIH3T3 клетки) также показано, что образцы рчАФП, выделенные из культуральной жидкости штаммов продуцентов, содержащих оптимизированный ген, и штаммов-продуцентов, содержащих оптимизированный ген с "медленными" кодонами лейцина не влияют на пролиферативную активность NIH3T3 клеток.As can be seen from FIG. 16, rhAPP samples isolated from the culture fluid (s) of producer strains containing the optimized gene and producer strains containing the optimized gene with "slow" leucine codons exhibit identical biological activity, inhibiting the proliferative activity of tumor cells. In experiments using a cell culture of mouse NIH3T3 fibroblasts (Fig. 16, NIH3T3 cells) it was also shown that rhAPP samples isolated from the culture fluid of producer strains containing the optimized gene and producer strains containing the optimized gene with "slow" non-leucine codons affect the proliferative activity of NIH3T3 cells.

Таким образом, видно, что образцы гликозилированного рчАФП (rhAFP и rhAFP_CU) и дегликозилированного рчАФП (rhAFP0 и rhAFP0_CU), выделенные из культуральной жидкости штаммов-продуцентов Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP, YBS247+/AFP_CU, YBS247+/AFPmut и YBS247+/AFPmut_CU, обладают схожей биологической активностью, аналогичной ранее показанной для природного (Dudich E.I. et al. (1998) Tumor Biol. 1:30-40).Thus, it can be seen that samples of glycosylated rhAFP (rhAFP and rhAFP_CU) and deglycosylated rhAFP (rhAFP0 and rhAFP0_CU) isolated from the culture fluid of the producer strains Saccharomyces cerevisiae YBS247 + U AF24, UBS247U + MP AFP, YBS247 + P AF + AFP, YBS247 + P AF + AFP, YBS247 + P AF + AF AF, biological activity similar to that previously shown for natural (Dudich EI et al. (1998) Tumor Biol. 1: 30-40).

Хотя настоящее изобретение описано в деталях выше, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть сделаны изменения и произведены эквивалентные замены, и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения, определяемые приложенной формулой изобретения.Although the present invention has been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that changes can be made and equivalent replacements made, and such changes and replacements are not outside the scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (9)

1. Рекомбинантный фрагмент ДНК, кодирующий белок, обладающий активностью альфа-фетопротеина (АФП) человека, оптимизированный для экспрессии в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae, отличающийся тем, что указанный фрагмент ДНК содержит "медленные" кодоны, кодирующие L-аминокислотные остатки лейцина, соответствующие положениям 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107, 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465, 496, 534, 537, 549, 560 и 588 в нативной последовательности АФП человека.1. Recombinant DNA fragment encoding a protein having human alpha-fetoprotein (AFP) activity, optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae yeast cells, characterized in that said DNA fragment contains “slow” codons encoding L-amino acid residues of leucine corresponding to the positions 13, 24, 52, 68, 72, 79, 86, 107, 119, 160, 161, 194, 199, 200, 239, 307, 311, 315, 332, 346, 352, 361, 362, 372, 382, 392, 399, 403, 408, 445, 450, 451, 465, 496, 534, 537, 549, 560, and 588 in the native human AFP sequence. 2. Рекомбинантный фрагмент ДНК по п. 1, отличающийся тем, что указанный фрагмент ДНК кодирует АФП с нативным сайтом гликозилирования, соответствующим положению 232 в нативной последовательности АФП человека, представляющим собой L-аминокислотный остаток аспарагина, либо без него.2. The recombinant DNA fragment according to claim 1, characterized in that said DNA fragment encodes AFP with a native glycosylation site corresponding to position 232 in the native human AFP sequence, which is an L-amino acid residue of asparagine, or without it. 3. Рекомбинантный фрагмент ДНК по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный фрагмент ДНК характеризуется последовательностью нуклеотидов, представленной в Перечне последовательностей под номером SEQ ID NO: 9 или 10.3. The recombinant DNA fragment according to claim 1 or 2, characterized in that said DNA fragment is characterized by the nucleotide sequence shown in the Sequence Listing under the number SEQ ID NO: 9 or 10. 4. Рекомбинантная плазмида для экспрессии рекомбинантного АФП человека в клетках Saccharomyces cerevisiae, в следующей последовательности по существу состоящая из промотора GAL1, пре-про участка секреции MFα, фрагмента ДНК по п. 1, участка терминации транскрипции гена CYC1 дрожжей, фрагмента Ty8 гена TyA, гена устойчивости к ампициллину, фрагмента Ty8 гена TyA и маркера селекции URA3 дрожжей.4. Recombinant plasmid for expression of recombinant human AFP in Saccharomyces cerevisiae cells, in the following sequence essentially consisting of the GAL1 promoter, a pre-pro site of secretion of MFα, a DNA fragment according to claim 1, a site of termination of transcription of the yeast CYC1 gene, TyA fragment of TyA gene, ampicillin resistance gene, Ty8 fragment of TyA gene, and yeast URA3 selection marker. 5. Рекомбинантная плазмида по п. 4, отличающаяся тем, что указанной плазмидой является плазмида pTy8/rhAFPmut_CU или pTy8/rhAFP_CU, представленные на Фиг. 8 и 10 соответственно.5. The recombinant plasmid according to claim 4, characterized in that said plasmid is plasmid pTy8 / rhAFPmut_CU or pTy8 / rhAFP_CU shown in FIG. 8 and 10 respectively. 6. Клетка Saccharomyces cerevisiae, трансформированная плазмидой по п. 4 и обладающая способностью к секреции рекомбинантного АФП человека в культуральную жидкость.6. A Saccharomyces cerevisiae cell transformed with the plasmid according to claim 4 and capable of secreting recombinant human AFP into the culture fluid. 7. Клетка по п. 6, отличающаяся тем, что указанной клеткой является клетка штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или клетка штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.7. The cell according to claim 6, characterized in that said cell is a cell of a strain of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU or a cell of a strain of Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU. 8. Способ получения рекомбинантного АФП человека, содержащий стадии культивирования клеток по п. 6 в питательной среде и выделения рекомбинантного АФП человека из культуральной жидкости.8. A method for producing recombinant human AFP, comprising the steps of culturing cells according to claim 6 in a nutrient medium and isolating recombinant human AFP from the culture fluid. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFPmut_CU или клетки штамма Saccharomyces cerevisiae YBS247+/AFP_CU.9. The method according to p. 8, characterized in that the cells of the strain Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFPmut_CU or the cells of the strain Saccharomyces cerevisiae YBS247 + / AFP_CU are used.
RU2015129623A 2015-07-17 2015-07-17 Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp RU2617943C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129623A RU2617943C2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129623A RU2617943C2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015129623A RU2015129623A (en) 2017-01-23
RU2617943C2 true RU2617943C2 (en) 2017-04-28

Family

ID=58450993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129623A RU2617943C2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617943C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206153A (en) * 1990-06-27 1993-04-27 Snow Brand Milk Products Co., Ltd. Method of producing human α-fetoprotein and product produced thereby
US6331611B1 (en) * 1991-09-27 2001-12-18 Mcgill University Expression and purification of cloned human alpha-fetoprotein
EA011606B1 (en) * 2004-07-14 2009-04-28 Эдуард Борисович Татулов Methods of producing recombinant alpha-fetoprotein and use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206153A (en) * 1990-06-27 1993-04-27 Snow Brand Milk Products Co., Ltd. Method of producing human α-fetoprotein and product produced thereby
US6331611B1 (en) * 1991-09-27 2001-12-18 Mcgill University Expression and purification of cloned human alpha-fetoprotein
EA011606B1 (en) * 2004-07-14 2009-04-28 Эдуард Борисович Татулов Methods of producing recombinant alpha-fetoprotein and use thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DUDICH E., Engineering of the Saccharomyces cerevisiae yeast strain with multiple chromosome-integrated genes of human alpha-fetoprotein and its high-yield secretory production, purification, structural and functional characterization, Protein Expr. Purif., 2012, v.84, is.1, p.94-107. *
DUDICH E., Engineering of the Saccharomyces cerevisiae yeast strain with multiple chromosome-integrated genes of human alpha-fetoprotein and its high-yield secretory production, purification, structural and functional characterization, Protein Expr. Purif., 2012, v.84, is.1, p.94-107. PONNALA L., Detecting slow-translating regions in E.coli, Int. J. Bioinform. Res. Appl., 2010, v.6, is.5, p.522-530. *
PONNALA L., Detecting slow-translating regions in E.coli, Int. J. Bioinform. Res. Appl., 2010, v.6, is.5, p.522-530. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015129623A (en) 2017-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110938130B (en) Bioactive polypeptide RVFQPLPHENKPLTL, and preparation method and application thereof
CN110845603B (en) Human collagen 17-type polypeptide, production method and use thereof
EP1389217B1 (en) Antimicrobial polypeptide
CN110938129B (en) Bioactive polypeptide SKLVPVGYGIRKL, and preparation method and application thereof
Li et al. Purification and characterization of a novel immunomodulatory protein from the medicinal mushroom Trametes versicolor
JP2001518073A (en) Analysis and separation of platelet-derived growth factor protein
CN108165593A (en) Collagen 7 and correlation technique
JPH04502916A (en) Purified ciliary neurotrophic factor
JPH03504561A (en) Production and purification of recombinant human interleukin-3 and its mutant proteins
CN1993469B (en) Recombinant alpha-fetoprotein, method and means for preparation thereof, compositions on the base thereof and use thereof
WO2013153090A1 (en) Method for preparing and purifying a vegetable protein usable as a sweetener
RU2617943C2 (en) Recombinant dna fragment, encoding human alpha-fetoprotein (afp), containing "slow" leucine-encoding codons, expression plasmid, containing said fragment, saccharomyces cerevisiae cell, transformed with said plasmid, and method for obtaining human afp
CN112625112B (en) Bioactive polypeptide PAAPAQLPKKI, and preparation method and application thereof
CN101538318A (en) Signal peptide, coding genes thereof and application
KR101254004B1 (en) A composition containing cell-transducing sulfiredoxin fusion protein for preventing and treating inflammatory disorders
CN113980918A (en) Antarctic ice algae MAAs synthetase and coding gene and application thereof
CN108893473B (en) Rab23 gene knockout in epidermal stem cells by using CRISPR-Cas system
WO2021178833A2 (en) Designed il-2 variants
AU2016342209B2 (en) Improved coding sequence for human G-CSF
CN105112382B (en) A method of people's myeloperoxidase is prepared based on silkworm-rhabdovirus system
KR102581377B1 (en) Collagen type 4 small-molecular peptide having collagen synthesis promoting activity and method using the same
CN101736008B (en) Method for preparing genetic engineering N-acetylated thymosin alpha1
US20210009978A1 (en) Polypeptide having collagenase activity and method for producing the same
KR100855024B1 (en) Non-glycosylated recombinant protein consisting of kringle domain 1 and 2
AU2016342210A1 (en) Method for producing a recombinant protein with reduced impurities