RU2722563C1 - Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase - Google Patents

Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase Download PDF

Info

Publication number
RU2722563C1
RU2722563C1 RU2019105082A RU2019105082A RU2722563C1 RU 2722563 C1 RU2722563 C1 RU 2722563C1 RU 2019105082 A RU2019105082 A RU 2019105082A RU 2019105082 A RU2019105082 A RU 2019105082A RU 2722563 C1 RU2722563 C1 RU 2722563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glucanase
bacillus
yeast
endo
gene
Prior art date
Application number
RU2019105082A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Георгиевич Козлов
Сергей Эдуардович Чеперегин
Анастасия Васильевна Малышева
Евгения Павловна Санникова
Лариса Николаевна Борщевская
Татьяна Леонидовна Гордеева
Анна Николаевна Калинина
Аннета Михайловна Агранович
Александр Сергеевич Федоров
Сергей Павлович Синеокий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика)
Priority to RU2019105082A priority Critical patent/RU2722563C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722563C1 publication Critical patent/RU2722563C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora

Landscapes

  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and represents a transformant of yeast Komagataella kurtzmanii, producing endo-β-1,3(4)-D-gluconase from Bacillus pumilus or enzyme, amino acid sequence of which is homologous to it by at least 96 %, namely endo-β-1,3(4)-D-glucanase from Bacillus safensis, or Bacillus stratosphericus, or Bacillus altitudinis, or Bacillus aerius, or Bacillus cellulasensis, or Bacillus australimaris.
EFFECT: invention enables to obtain endo-β-1,3(4)-D-glucanase with high degree of effectiveness.
1 cl, 2 dwg, 9 ex

Description

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии и касается получения штамма дрожжей Komagataella kurtzmanii, способного продуцировать бета-глюканазу (β-глюканазу).The invention relates to microbiology and biotechnology and relates to the production of a yeast strain Komagataella kurtzmanii capable of producing beta-glucanase (β-glucanase).

β-глюканы представляют собой семейство полисахаридов, состоящих из мономеров D-глюкозы, соединенных посредством β-гликозидных связей и являются естественным компонентом клеточных стенок бактерий, грибов, дрожжей и злаков, таких как овес и ячмень. β-глюканы различного происхождения различаются структурой, уровнем разветвления и молекулярной массой, а также физико-химическими свойствами.β-glucans are a family of polysaccharides consisting of D-glucose monomers linked via β-glycosidic bonds and are a natural component of the cell walls of bacteria, fungi, yeast and cereals, such as oats and barley. β-glucans of various origins differ in structure, branching level and molecular weight, as well as physicochemical properties.

β- глюканазы - группа ферментов, катализирующих расщепление β-глюканов с β-1,2-, β-1,3-, β-1,4- и β-1,6-связями.β-glucanase is a group of enzymes that catalyze the cleavage of β-glucans with β-1,2-, β-1,3-, β-1,4- and β-1,6-bonds.

Важное значение среди ферментов, относящихся к этой группе имеют β-1,3-1,4-глюканазы, которые находят широкое применение, в частности, в пивоварении и при производстве пищевых добавок [FEBS Lett., 1975, 52, 202-207].Important among the enzymes belonging to this group are β-1,3-1,4-glucanases, which are widely used, in particular, in brewing and in the production of food additives [FEBS Lett., 1975, 52, 202-207] .

Применение β-глюканаз в процессе пивной ферментации приводит к увеличению экстракции семян ячменя и уменьшению количества сусла, снижению образования избыточной вязкости и уменьшения появления осадка в пиве.The use of β-glucanases in beer fermentation leads to an increase in the extraction of barley seeds and a decrease in the amount of wort, a decrease in the formation of excess viscosity and a decrease in the appearance of sediment in beer.

β-1,3-1,4-глюканазы применяют также в качестве добавки к кормам сельскохозяйственных животных с однокамерным желудком. В птицеводческих и свиноводческих отраслях водорастворимый некрахмальный полисахарид β-глюкан действует как анти-питательный агент. Корм для домашних животных, смешанный с ферментами β-1,3-1,4-глюканазы и ксиланазы, усиливает увеличение веса, потребление корма и усвояемость азота (+5,6%) и липидов (+6,2%), а также уменьшает образование липкого помета, что существенно уменьшает санитарные проблемы [Trends in Biotechnology, 1993, 11(10), 424-430].β-1,3-1,4-glucanases are also used as an additive to the feed of farm animals with a single-chamber stomach. In the poultry and pig industries, the water-soluble non-starch β-glucan polysaccharide acts as an anti-nutrient. Pet food mixed with β-1,3-1,4-glucanase and xylanase enzymes enhances weight gain, feed intake and digestibility of nitrogen (+ 5.6%) and lipids (+ 6.2%), as well as reduces the formation of sticky droppings, which significantly reduces sanitary problems [Trends in Biotechnology, 1993, 11 (10), 424-430].

Природными источниками β-глюканаз являются различные микроорганизмы: бактерии, грибы, дрожжи и актиномицетыThe natural sources of β-glucanases are various microorganisms: bacteria, fungi, yeast and actinomycetes

Большинство кормовых ферментных препаратов, в состав которых входят β-глюканазы, имеют грибное происхождение. Однако, с научной и технологической точки зрения большой интерес представляет разработка рекомбинантных продуцентов ферментов на основе дрожжей, поскольку они более удобны для проведения генно-инженерных работ и быстрее накапливают целевой фермент в сравнении с грибными продуцентами. Существенным преимуществом дрожжевых продуцентов является также то, что на их основе значительно легче создавать продуценты моноферментов, тогда как грибные продуценты обычно синтезируют комплексы целлюлитических ферментов. Промышленное получение моноферментов позволяет более эффективно решать задачи составления оптимальной композиции ферментов при использовании различных субстратов.Most feed enzyme preparations, which include β-glucanases, are of fungal origin. However, from a scientific and technological point of view, it is of great interest to develop recombinant yeast-based enzyme producers, since they are more convenient for genetic engineering work and they accumulate the target enzyme faster than mushroom producers. A significant advantage of yeast producers is also that it is much easier to create mono-enzyme producers on their basis, while mushroom producers usually synthesize complexes of cellulitic enzymes. The industrial production of monozymes allows one to more efficiently solve the problem of compiling the optimal composition of enzymes using various substrates.

В настоящее время наиболее перспективным является создание продуцентов на основе рекомбинантных штаммов метилотрофных дрожжей рода Pichia, Komagataella или Hansenula [J Ind Microbiol Biotechnol 2009, 36: 1435-1438],Currently, the most promising is the creation of producers based on recombinant strains of methylotrophic yeast of the genus Pichia, Komagataella or Hansenula [J Ind Microbiol Biotechnol 2009, 36: 1435-1438],

Использование метилотрофных дрожжей позволяет достичь высоких скоростей экспрессии гетерологичных белков с высокой плотностью клеток, а также высокого уровня и качества N-гликозилирования белков.The use of methylotrophic yeast allows one to achieve high expression rates of heterologous proteins with a high cell density, as well as a high level and quality of N-glycosylation of proteins.

Особенно часто для высокоуровневой экспрессии геретологичных белков используют метилотрофные дрожжи Pichia pastoris [FEMS Microbiol. Rev., 2000, 24, 45-66].Especially often, methylotrophic yeast Pichia pastoris [FEMS Microbiol. Rev., 2000, 24, 45-66].

Показано [J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2012 39(6), 869-876], что ген bgl16C1 из Penicillium pinophilum, кодирующий эндо-1,3(4)-β-D-глюканазу, эффективно экспрессируется в клетках дрожжей Pichia pastoris, при этом активность рекомбинантной β-глюканазы в культуральной жидкости при культивировании в 15-литровом ферментере составляет 28721 U/ml.Shown [J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2012 39 (6), 869-876] that the bgl16C1 gene from Penicillium pinophilum encoding endo-1,3 (4) -β-D-glucanase is efficiently expressed in Pichia pastoris yeast cells, with recombinant β activity -glucanase in the culture fluid when cultured in a 15-liter fermenter is 28721 U / ml.

Известны также рекомбинантные штаммы Pichia pastoris, продуцирующие термостабильную β-1,3-1,4-глюканазу из Bacillus amyloliquefaciens. [CN 101899458]Also known are recombinant strains of Pichia pastoris producing thermostable β-1,3-1,4-glucanase from Bacillus amyloliquefaciens. [CN 101899458]

В работе [Биотехнология, 2018, Т. 34, №5, С. 12-22] описан ген bgl из Bacillus pumilus, кодирующий β-глюканазу, относящуюся к классу эндо-β-1,3(4)-D-глюканаз (Е.С. 3.2.1.6).In [Biotechnology, 2018, T. 34, No. 5, pp. 12-22], the bgl gene from Bacillus pumilus, encoding β-glucanase, which belongs to the class of endo-β-1,3 (4) -D-glucanases ( E.S. 3.2.1.6).

Поскольку гены β-глюканаз различного происхождения экспрессируются в метилотрофных дрожжах с различной эффективностью [Биотехнология, 2018, 34(4), 26-36], важной задачей для конструирования эффективных продуцентов является выбор генов, кодирующих β-глюканазу и эффективно работающих в дрожжах.Since β-glucanase genes of various origin are expressed in methylotrophic yeast with different efficiencies [Biotechnology, 2018, 34 (4), 26-36], an important task for constructing effective producers is the choice of genes encoding β-glucanase and efficiently working in yeast.

Поиск новых высокоактивных β-глюканаз, обладающих свойствами, необходимыми для их индустриального использования и способных эффективно выражаться в дрожжах, а также создание на их основе промышленно значимых продуцентов является актуальной задачей.The search for new highly active β-glucanases possessing the properties necessary for their industrial use and capable of efficiently expressing themselves in yeast, as well as the creation of industrially significant producers based on them, is an urgent task.

Komagataella kurtzmanii - новый вид метилотрофных дрожжей, выделен из Pichia pastoris [Antonie van Leeuwenhoek, 2013, 104(3), Published online, DOI 10.1007/s10482-013-9956-7].Komagataella kurtzmanii is a new species of methylotrophic yeast isolated from Pichia pastoris [Antonie van Leeuwenhoek, 2013, 104 (3), Published online, DOI 10.1007 / s10482-013-9956-7].

В работе [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014.] описана система экспрессии для таких дрожжей и на модельных штаммах показана ее эффективность для продукции гетерологических белков.In the work [Tyurin O.V. Development of a gene expression system based on methylotrophic Komagataella kurtzmanii yeast: Ph.D. biol. sciences. GosNIIgenetika, Moscow, 2014.] the expression system for such yeast is described and its efficiency for the production of heterologous proteins is shown on model strains.

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала рекомбинантных микроорганизмов, продуцирующих β-глюканазу.The task of the invention is to expand the arsenal of recombinant microorganisms producing β-glucanase.

Задача решена путем получения трансформанта дрожжей Komagataella kurtzmanii, продуцирующего β-глюканазу, содержащего ген bgl, кодирующий эндо-β-1,3(4)-D-глюканазу из Bacillus pumilus или фермент, аминокислотная последовательность которого гомологична ей не менее, чем на 96%.The problem was solved by obtaining a Komagataella kurtzmanii yeast transformant producing β-glucanase containing the bgl gene encoding endo-β-1,3 (4) -D-glucanase from Bacillus pumilus or an enzyme whose amino acid sequence is homologous to it by at least 96 %

К ферментам, аминокислотная последовательность которых гомологична эндо-β-l,3(4)-D глюканазе из Bacillus pumilus [NCBI: МН553379] не менее, чем на 96% относятся, например, эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus safensis [NCBI: WP_034622736.1], или эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus stratosphericus [NCBI: WP_103132685.1], или эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus altitudinis [NCBI: WP_073416011.1], или эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus aerius [NCBI: PYH23823.1], или эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus cellulasensis [NCBI: KIL24001.1], или эндо-β-1,3(4)-D-глюканаза из Bacillus australimaris [NCBI: WP_060698046.]Enzymes whose amino acid sequence is homologous to endo-β-l, 3 (4) -D glucanase from Bacillus pumilus [NCBI: MH553379] are no less than 96%, for example, endo-β-1,3 (4) - D-glucanase from Bacillus safensis [NCBI: WP_034622736.1], or endo-β-1,3 (4) -D-glucanase from Bacillus stratosphericus [NCBI: WP_103132685.1], or endo-β-1,3 (4 ) -D-glucanase from Bacillus altitudinis [NCBI: WP_073416011.1], or endo-β-1,3 (4) -D-glucanase from Bacillus aerius [NCBI: PYH23823.1], or endo-β-1,3 (4) -D-glucanase from Bacillus cellulasensis [NCBI: KIL24001.1], or endo-β-1,3 (4) -D-glucanase from Bacillus australimaris [NCBI: WP_060698046.]

Получение заявленных трансформантов включает введение гена bgl из Bacillus pumilus в клетки дрожжей Komagataella kurtzmanii с помощью экспрессионной кассеты, включающей в свой состав ген bgl, промотор, подходящий для работы в дрожжах Komagataella kurtzmanii, сигнальный пептид для осуществления секреции фермента в культуральную жидкость, терминатор, маркерный ген и, предпочтительно, сайт для гомологичной интеграции в хромосому. Интеграция может быть осуществлена путем как гомологичной, так и негомологичной рекомбинации. Трансформация экспрессионной кассеты в клетки дрожжей Komagataella kurtzmanii может быть осуществлена любым подходящим методом, например, методом электоропорации [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014.]Obtaining the claimed transformants involves introducing the bgl gene from Bacillus pumilus into Komagataella kurtzmanii yeast cells using an expression cassette that includes the bgl gene, a promoter suitable for working in Komagataella kurtzmanii yeast, a signal peptide for the secretion of the enzyme into the culture fluid, terminator, marker a gene and, preferably, a site for homologous integration into the chromosome. Integration can be carried out by both homologous and non-homologous recombination. The transformation of the expression cassette into Komagataella kurtzmanii yeast cells can be carried out by any suitable method, for example, by electroporation [Tyurin O.V. Development of a gene expression system based on methylotrophic Komagataella kurtzmanii yeast: Ph.D. biol. sciences. State Research Institute of Genetics, Moscow, 2014.]

Конструирование экспрессионных кассет осуществляют стандартными методами генетической инженерии [Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. - СПб.: СПбГТУ, 1999. Sambrook J., Maniatis Т., Fritsch E. Molecular cloning: a laboratory manual. - N.Y. Cold Spring Harbor Laboratory, 1989.] с использованием генетических элементов, подходящих для работы с дрожжами Komagataella kurtzmanii [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014.]The construction of expression cassettes is carried out by standard methods of genetic engineering [Rybchin V.N. Fundamentals of Genetic Engineering. - SPb .: SPbSTU, 1999. Sambrook J., Maniatis T., Fritsch E. Molecular cloning: a laboratory manual. - N.Y. Cold Spring Harbor Laboratory, 1989.] using genetic elements suitable for work with Komagataella kurtzmanii yeast [O. Tyurin Development of a gene expression system based on methylotrophic Komagataella kurtzmanii yeast: Ph.D. biol. sciences. State Research Institute of Genetics, Moscow, 2014.]

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

Фиг. 1 Экспрессионная кассета AOX1-artHH-Bgl1ng.FIG. 1 Expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng.

Фиг. 2 Электрофорез гена bgl Bacillus pumilusFIG. 2 Electrophoresis of the bgl Bacillus pumilus gene

Изобретение подтверждено следующими примерами.The invention is confirmed by the following examples.

Пример 1. Получение плазмиды pUC19mx-Bgl1.Example 1. Obtaining the plasmid pUC19mx-Bgl1.

Структурный ген bgl амплифицируют с использованием ПЦР. В качестве матрицы для ПЦР используют хромосомную ДНК штамма Bacillus pumilus Bg57 ВКПМ В-13195 [Биотехнология, 2018, Т. 34, №5, С. 12-22].The bgl structural gene is amplified using PCR. The chromosomal DNA of the strain Bacillus pumilus Bg57 VKPM B-13195 is used as a template for PCR [Biotechnology, 2018, V. 34, No. 5, P. 12-22].

Праймерами для ПЦР служат N1344m (5'-catccatggaaaagagatcccaaacgggcgggtcgttttat) и N1345m (5'-atactcgagttatctttttgtgtaacgcacccag).PCR primers are N1344m (5'-catccatggaaaagagatcccaaacgggcgggtcgttttat) and N1345m (5'-atactcgagttatctttttgtgtaacgcacccag).

Липкие концы в амплифицированном фрагменте ДНК открывают с использованием рестриктаз NcoI и XhoI, и полученный NcoI/XhoI фрагмент ДНК клонируют в лабораторном векторе pUC19mx, производном стандартного вектора pUC19, содержащем составе модифицированного полилинкера сайты узнавания рестриктазы NcoI и XhoI. В результате клонирования получают плазмиду pUC19mx-Bgl1, в которой ген bgl имеет направление, противоположное гену lacZ', и которую впоследствии используют в качестве источника фрагмента ДНК, кодирующего bgl.The sticky ends in the amplified DNA fragment are opened using restriction enzymes NcoI and XhoI, and the obtained NcoI / XhoI DNA fragment is cloned in the laboratory vector pUC19mx, a derivative of the standard vector pUC19 containing the modified polylinker recognition sites of restriction enzymes NcoI and XhoI. Cloning yields the plasmid pUC19mx-Bgl1, in which the bgl gene has a direction opposite to the lacZ 'gene, and which is subsequently used as a source of the bgl DNA encoding fragment.

Пример 2. Модификация структурного гена bgl Bacillus pumilusExample 2. Modification of the structural gene bgl of Bacillus pumilus

Определяют нуклеотидную последовательность структурного гена bgl штамма Bacillus pumilus Bg57 ВКПМ В-13195, клонированного в векторе pUC19mx-Bgll.The nucleotide sequence of the bgl structural gene of the Bacillus pumilus Bg57 strain VKPM B-13195 cloned in the pUC19mx-Bgll vector is determined.

Последовательность ДНК клонированного гена подвергают модификации с целью инактивации уникального сайта BamHI и среднего из трех потенциальных сайтов N-гликозилирования. Для осуществления модификации используют ПЦР-опосредованный сайт-направленный мутагенез.The DNA sequence of the cloned gene is modified to inactivate the unique BamHI site and the middle of the three potential N-glycosylation sites. To carry out the modification, PCR-mediated site-directed mutagenesis is used.

Матрицей для ПЦР служит ДНК плазмиды pUC19mx-Bgl1. ПЦР-амплификацию осуществляют в 2 этапа.The template for PCR is the plasmid DNA pUC19mx-Bgl1. PCR amplification is carried out in 2 stages.

На первом этапе последовательность мутантного гена получают в виде 3 фрагментов ДНК, амплифицируемых с помощью ПЦР и имеющих попарно перекрывающиеся концы:At the first stage, the mutant gene sequence is obtained in the form of 3 DNA fragments amplified by PCR and having pairwise overlapping ends:

Фрагмент 1 получают, используя праймеры N1344m (5'-catccatggaaaagagatcccaaacgggcgggtcgttttat) и N1426 (5'-atttgcacgccacgtacagtt)Fragment 1 was prepared using primers N1344m (5'-catccatggaaaagagatcccaaacgggcgggtcgttttat) and N1426 (5'-atttgcacgccacgtacagtt)

Фрагмент 2 получают, используя праймеры N1425 (5'-aactgtacgtggcgtgcaaataacgtggctatgacctcat) и N1430 (5'-aacaccgttgtaagatccgagcca)Fragment 2 was prepared using primers N1425 (5'-aactgtacgtggcgtgcaaataacgtggctatgacctcat) and N1430 (5'-aacaccgttgtaagatccgagcca)

Фрагмент 3 получают, используя праймеры N1431 (5'-tggctcggatcttacaacggtgtt) и N1345m (5'-atactcgagttatctttttgtgtaacgcacccag)Fragment 3 was prepared using primers N1431 (5'-tggctcggatcttacaacggtgtt) and N1345m (5'-atactcgagttatctttttgtgtaacgcacccag)

Амплифицированные фрагменты ДНК очищают, используя набор Qiagen (Qiagen, cat. №28706).Amplified DNA fragments are purified using the Qiagen kit (Qiagen, cat. No. 28706).

На следующем этапе проводят ПЦР-опосредованное лигирование 3 очищенных фрагментов ДНК. С этой целью осуществляют ПЦР с использованием в качестве матрицы смеси фрагментов 1, 2 и 3. Праймерами для ПЦР-амплификации служат N1344m и N1345m. Амплифицированный фрагмент ДНК элюируют из агарозного геля и после открывания концов с использованием рестриктаз NcoI и XhoI клонируют в плазмиде pUC19mx (см. пример 1), расщепленной по тем же сайтам. В результате клонирования получают плазмиду pUC19mx-Bgl1ng, в составе которой нуклеотидную последовательность клонированного гена подтверждают секвенированием.The next step is PCR-mediated ligation of 3 purified DNA fragments. For this purpose, PCR is carried out using fragments 1, 2 and 3 as a template mixture. The primers for PCR amplification are N1344m and N1345m. The amplified DNA fragment was eluted from the agarose gel and, after opening the ends using restriction enzymes NcoI and XhoI, were cloned into the plasmid pUC19mx (see Example 1), which was digested at the same sites. As a result of cloning, plasmid pUC19mx-Bgl1ng is obtained, in which the nucleotide sequence of the cloned gene is confirmed by sequencing.

Таким образом, при осуществлении мутагенеза последовательности bgl сайт узнавания рестриктазы BamHI инактивируют с использованием нуклеотидной замены, не приводящей к замене аминокислотного остатка, а сайт N-гликозилирования инактивируют путем нуклеотидной замены, приводящей к замене остатка аспарагина на остаток глутамина. Модифицированный ген, заключающий обе мутации, называют Bgl1ng.Thus, when mutating the bgl sequence, the BamHI restriction enzyme recognition site is inactivated using a nucleotide substitution that does not lead to an amino acid residue substitution, and the N-glycosylation site is inactivated by a nucleotide substitution leading to the replacement of the asparagine residue with a glutamine residue. A modified gene containing both mutations is called Bgl1ng.

Результирующая плазмида pUC19mx-Bgl1ng содержит NcoI/XhoI фрагмент ДНК, заключающий модифицированный ген Bgl1ng.The resulting plasmid pUC19mx-Bgl1ng contains an NcoI / XhoI DNA fragment containing the modified Bgl1ng gene.

Пример 3. Конструирование плазмиды для интеграции гена Bgl1ng в геном дрожжей K.kurtzmaniiExample 3. Construction of a plasmid for the integration of the Bgl1ng gene in the genome of the yeast K.kurtzmanii

Плазмиду для интеграции конструируют на базе вектора pPH93-AOX1Y727-HSA [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014.].The plasmid for integration is constructed on the basis of the vector pPH93-AOX1 Y727 -HSA [Tyurin O.V. Development of a gene expression system based on methylotrophic yeast Komagataella kurtzmanii: Ph.D. thesis. biol. sciences. State Research Institute of Genetics, Moscow, 2014.].

Данный вектор содержит в своем составе генетические элементы штамма K.kurtzmanii_ ВКПМ Y-727 [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014]. К их числу относят селективный маркерный ген His4, а также фрагмент ДНК, заключающий промоторную область гена АОХ1. При этом промоторная область АОХ1 вместо природного уникального сайта SacI содержит искусственную нуклеотидную последовательность, кодирующую сайты MluI и BamHI, причем в сайт MluI клонирована последовательность известного бактериального вектора pUC18, заключающая ори джин репликации и ген устойчивости к антибиотику ампициллину. 3'-концевая область промотора АОХ1 в составе вектора pPH93-AOX1Y727-HSA слита с последовательностью ДНК, кодирующей сигнальный пептид art. Целевую интегративную плазмиду рРН727-Bgl1ng для транформации клеток дрожжей конструируют путем лигирования трех фрагментов ДНК, а именно:This vector contains the genetic elements of the strain K.kurtzmanii_ VKPM Y-727 [Tyurin O.V. Development of a gene expression system based on methylotrophic yeast Komagataella kurtzmanii: Ph.D. thesis. biol. sciences. State Research Institute of Genetics, Moscow, 2014]. These include His4 marker marker gene, as well as a DNA fragment enclosing the promoter region of the AOX1 gene. In this case, the AOX1 promoter region instead of the natural unique SacI site contains an artificial nucleotide sequence encoding the MluI and BamHI sites, moreover, the sequence of the known bacterial vector pUC18 containing the origin of replication and the antibiotic resistance gene ampicillin was cloned into the MluI site. The 3'-terminal region of the AOX1 promoter as part of the pPH93-AOX1 Y727 -HSA vector is fused to the DNA sequence encoding the signal art peptide. The target integrative plasmid pRH727-Bgl1ng for transformation of yeast cells is constructed by ligation of three DNA fragments, namely:

- XhoI/PstI фрагмента ДНК вектора pPH93-AOX1Y727-HSA, заключающего в своем составе все векторные элементы и последовательность ДНК, кодирующую сигнальный пептид art;- XhoI / PstI DNA fragment of the vector pPH93-AOX1 Y727 -HSA, comprising all the vector elements and the DNA sequence encoding the signal art peptide;

- PstI/NcoI фрагмента ДНК плазмиды pUC18x-GAL1matHH-GH, кодирующего часть лидерного полипептида, заключающего удвоенную аминокислотную последовательность про-области белка HSP150 дрожжей S. cerevisiae [RU 2460795];- PstI / NcoI DNA fragment of the plasmid pUC18x-GAL1matHH-GH encoding part of the leader polypeptide containing the doubled amino acid sequence of the pro-region of the S. cerevisiae yeast protein HSP150 [RU 2460795];

- NcoI/XhoI фрагмента ДНК плазмиды pUC19mx-Bgl1ng, заключающего модифицированный структурный ген Bgl1ng β-глюканазы Bacillus pumilus.- NcoI / XhoI DNA fragment of the plasmid pUC19mx-Bgl1ng containing the modified structural gene Bgl1ng β-glucanase Bacillus pumilus.

В результате лигирования получают целевую интегративную плазмиду pPH727-Bgl1ng, содержащую интегративный MluI/MluI фрагмент ДНК, заключающий 1 копию целевой экспрессионной кассеты AOX1-artHH-Bgl1ng.. В клетках дрожжей эта плазмида опосредует экспрессию структурного гена Bgl1ng β-глюканазы Bacillus pumilus под контролем метанол-индуцируемого промотора АОХ1, а секреция β-глюканазы направляется лидерным полипептидом artHH, заключающим сигнальный пептид art и удвоенную про-область белка HSP150 дрожжей S. cerevisiae.As a result of ligation, the target integrative plasmid pPH727-Bgl1ng containing the integrative MluI / MluI DNA fragment containing 1 copy of the target expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng is obtained. In plasmid yeast, this plasmid mediates the expression of the Bacillus β-glucanase methanolus β-glucanase structural gene under the control of pacilus pumilus pumilus -induced promoter AOX1, and β-glucanase secretion is directed by the artHH leader polypeptide comprising the art signal peptide and the doubled pro-region of S. cerevisiae yeast protein HSP150.

MluI/MluI интегративный фрагмент ДНК плазмиды pPH727-Bgl1ng используют для трансформации клеток дрожжей. Данный фрагмент ДНК не содержит в своем составе ДНК E.coli.The MluI / MluI integrative DNA fragment of plasmid pPH727-Bgl1ng is used to transform yeast cells. This DNA fragment does not contain E. coli DNA.

Пример 4. Конструирование вспомогательной плазмиды A3d-Bgl1ngExample 4. Construction of an auxiliary plasmid A3d-Bgl1ng

Вспомогательную плазмиду получают на базе модифицированного бактериального вектора pUC18, сайт EcoRI которого инактивируют с использованием линкера BglII (5'-gagatctc). Модифицированный вектор называют pUC18b.An auxiliary plasmid is obtained on the basis of a modified bacterial vector pUC18, the EcoRI site of which is inactivated using the BglII linker (5'-gagatctc). The modified vector is called pUC18b.

Осуществляют ПЦР-амплификацию фрагмента ДНК геномной ДНК штамма ВКПМ Y-727 дрожжей K.kurtzmanii, заключающий область терминации транскрипции гена АОХ1. Амплификацию осуществляют с использованием праймеров AOX1T-dir (5'-taactcgagaaaagagaggctgaagctgg) и AOX1T-rev (5'-ttgagatctcgtacgagaagaaacaaaatgac). В результате амплификации получают фрагмент ДНК размером около 220 нуклеотидных остатков. Липкие концы амплифицированного фрагмента ДНК открывают с использованием рестриктаз XhoI и BglII.PCR amplification of the DNA fragment of the genomic DNA of the VKPM strain Y-727 of the K.kurtzmanii yeast is carried out, which includes the region of transcription termination of the AOX1 gene. Amplification is carried out using primers AOX1T-dir (5'-taactcgagaaaagagaggctgaagctgg) and AOX1T-rev (5'-ttgagatctcgtacgagaagaaaaaatgac). As a result of amplification, a DNA fragment of about 220 nucleotide residues in size is obtained. The sticky ends of the amplified DNA fragment are opened using restriction enzymes XhoI and BglII.

Вспомогательную плазмиду A3d-Bgl1ng конструируют путем направленного лигирования следующих трех фрагментов ДНК:The auxiliary plasmid A3d-Bgl1ng is constructed by targeted ligation of the following three DNA fragments:

- AatII/XhoI фрагмента ДНК плазмиды pPH727-Bgl1ng, заключающего промотор АОХ1, слитый со структурным геном artHH-Bgl1ng, опосредующий экспрессию и секрецию β-глюканазы Bacillus pumilus, в клетках дрожжей;- AatII / XhoI DNA fragment of the plasmid pPH727-Bgl1ng, comprising the AOX1 promoter fused to the artHH-Bgl1ng structural gene, mediating the expression and secretion of Bacillus pumilus β-glucanase in yeast cells;

- XhoI/BglII фрагмента ДНК, полученного в результате амплификации геномной ДНК штамма дрожжей K.kurtzmanii ВКПМ Y-727, заключающего область терминации транскрипции гена АОХ1;- XhoI / BglII DNA fragment obtained as a result of amplification of the genomic DNA of the yeast strain K.kurtzmanii VKPM Y-727, enclosing the transcription termination region of the AOX1 gene;

- BglII/AatII фрагмента ДНК модифицированного вектора pUC18b, заключающего ориджин репликации и ген устойчивости к ампициллину бактериального вектора pUC18.- BglII / AatII DNA fragment of the modified vector pUC18b, comprising the origin of replication and the gene for resistance to ampicillin of the bacterial vector pUC18.

Результирующая вспомогательная плазмида A3d-Bgl1ng заключает в своем составе BamHI/BglII фрагмент ДНК, кодирующий целевую экспрессионную кассету AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T, включающую промотор АОХ1, лидерную область artHH, структурный ген β-глюканазы Bacillus pumilus и терминатор транскрипции aox1T, соответственно. Указанная кассета находится в окружении уникальных сайтов рестрикции AatII, BamHI и BglII, расположение которых позволяет осуществлять генно-инженерные манипуляции, приводящие к удвоению и утроению кассеты на данном вспомогательном векторе.The resulting auxiliary plasmid A3d-Bgl1ng contains a BamHI / BglII DNA fragment encoding the AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T target expression cassette, including the AOX1 promoter, the artHH leader region, the Bacillus pumilus β-glucanase structural gene, and aox transcription terminator. The indicated cassette is surrounded by unique restriction sites AatII, BamHI and BglII, the location of which allows genetic engineering manipulations leading to doubling and tripling of the cassette on this auxiliary vector.

Пример 5. Конструирование плазмиды для многокопийной интеграции гена Bgl1ng в геном дрожжей K.kurtzmaniiExample 5. Construction of a plasmid for multi-copy integration of the Bgl1ng gene in the K.kurtzmanii yeast genome

На первом этапе, используя вспомогательную плазмиду A3d-Bgl1ng, осуществляют удвоение целевой экспрессионной кассеты AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T. С этой целью AatII/BglII фрагмент ДНК вспомогательной плазмиды A3d-Bgl1ng клонируют в составе этой же плазмиды, расщепленной по сайтам AatII/BamHI. В результате этой генно-инженерной манипуляции получают плазмиду A3d-(Bgl1ng)x2, содержащую AatII/BglII фрагмент ДНК, заключающий 2 тандемно расположенные копии целевой экспрессионной кассеты AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T.At the first stage, using the auxiliary plasmid A3d-Bgl1ng, double the target expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T. For this purpose, the AatII / BglII DNA fragment of the auxiliary plasmid A3d-Bgl1ng is cloned into the same plasmid cleaved at the AatII / BamHI sites. As a result of this genetic engineering manipulation, the plasmid A3d- (Bgl1ng) x2 containing the AatII / BglII DNA fragment containing 2 tandem copies of the target expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T is obtained.

На следующем этапе 2 копии целевой копии целевой экспрессионной кассеты AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T из состава вспомогательной плазмиды переносят в интегративную плазмиду pPH727-Bgl1ng, содержащую еще 1 копию экспрессионной кассеты. С этой целью AatIIl/BglII фрагмент ДНК вспомогательной плазмиды A3d-(Bgl1ng)x2 клонируют в плазмиде pPH727-Bgl1ng, расщепленной по сайтам AatII/BamHI.In the next step, 2 copies of the target copy of the target expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng-aox1T from the auxiliary plasmid are transferred to the integrative plasmid pPH727-Bgl1ng containing another 1 copy of the expression cassette. For this purpose, the AatIIl / BglII DNA fragment of the auxiliary plasmid A3d- (Bgl1ng) x2 is cloned into the plasmid pPH727-Bgl1ng, split at the AatII / BamHI sites.

В результате клонирования получают плазмиду pPH727-(Bgl1ng)x3, содержащую интегративный MluI/MluI фрагмент ДНК, заключающий 3 тандемно расположенные копии целевой экспрессионной кассеты AOX1-artHH-Bgl1ng, включающей в себя (фиг. 1):Cloning yields the plasmid pPH727- (Bgl1ng) x3 containing an integrative MluI / MluI DNA fragment containing 3 tandem copies of the target expression cassette AOX1-artHH-Bgl1ng, including (Fig. 1):

1. Ген bgl Bacillus pumilus, встроенный в единую рамку считывания с нуклеотидной последовательностью сигнального пептида artHH, под контролем AOX1Y727 промотора1. The bgl Bacillus pumilus gene, integrated into a single reading frame with the nucleotide sequence of the artHH signal peptide, under the control of the AOX1 Y727 promoter

2. Терминатор транскрипции аох1Т2. Aox1T transcription terminator

3. Дрожжевой селективный маркер His43. Yeast selective marker His4

MluI/MluI интегративный фрагмент ДНК плазмиды pPH727-(Bgl1ng)x3 используют для трансформации клеток дрожжей. Данный фрагмент ДНК не содержит в своем составе ДНК E.coli.The MluI / MluI integrative DNA fragment of plasmid pPH727- (Bgl1ng) x3 is used to transform yeast cells. This DNA fragment does not contain E. coli DNA.

Пример 6. Получение трансформантов дрожжей Komagataella kurtzmanii несущих ген bgl из Bacillus pumilusExample 6. Obtaining transformants of Komagataella kurtzmanii yeast carrying the bgl gene from Bacillus pumilus

MluI/MluI фрагмент ДНК сконструированной плазмиды pPH727-(Bgl1ng)x3 (пример 5) используют для трансформации клеток лабораторного реципиентного штамма К. kurtzmanii 727ΔHis4 ВКПМ Y-4462, полученного на основе штамма K.kurtzmanii ВКПМ Y-727 путем делеции гена His4.The MluI / MluI DNA fragment of the constructed plasmid pPH727- (Bgl1ng) x3 (Example 5) was used to transform cells of the laboratory recipient strain K. kurtzmanii 727ΔHis4 VKPM Y-4462 obtained from the K.kurtzmanii VKPM Y-727 strain by deletion of the His4 gene.

Процедуру трансформации осуществляют методом электропорации, как описано в [Тюрин О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд. биол. наук. ГосНИИгенетика, Москва, 2014.].The transformation procedure is carried out by electroporation, as described in [Tyurin O.V. Development of a gene expression system based on methylotrophic Komagataella kurtzmanii yeast: Ph.D. biol. sciences. State Research Institute of Genetics, Moscow, 2014.].

Интегративный MluI/MluI фрагмент содержит на открытых концах последовательности ДНК, гомологичные промоторной области АОХ1, позволяющие направить его интеграцию в промоторную область АОХ1 генома дрожжей.The integrative MluI / MluI fragment contains, at the open ends, DNA sequences homologous to the promoter region of AOX1, allowing its integration into the promoter region of AOX1 of the yeast genome.

В результате осуществления указанной процедуры получают трансформанты Y727-Bgl1, в геном каждого из которых интегрировано различное число копий целевой экспрессионной кассеты, включающий ген β-глюканазы Bacillus pumilus.As a result of this procedure, Y727-Bgl1 transformants are obtained, in the genome of each of which a different number of copies of the target expression cassette is integrated, including the Bacillus pumilus β-glucanase gene.

Пример 7. Культивирование трансформированных штаммов.Example 7. The cultivation of transformed strains.

Трансформанты дрожжей K. kurtzmanii культивируют в колбах при температуре 29°С на ротационной качалке (250 об/мин). Культивирование проводят в жидкой среде YPgM следующего состава (мас. %): пептон - 2, дрожжевой экстракт - 1, глицерин - 0,5, метанол - 0,5, вода - остальное. Трансформанты засевают в начальном титре 5×105-5×106 мл-1. Культуры выращивают в течение 69 часов, через 24 и 48 часов после начала культивирования в колбы вносят раствор 50% метанола в количестве 1/100 от объема среды. По истечении 69 часов роста клеточную биомассу отделяют от среды культивирования центрифугированием при 16000 g в течение 2 мин, используя пробирки на 1,5 мл, после чего осветленную культуральную жидкость переливают в чистые пробирки и хранят в холодильнике при температуре +4°С.Yeast transformants K. kurtzmanii are cultured in flasks at a temperature of 29 ° C on a rotary shaker (250 rpm). Cultivation is carried out in a liquid medium YPgM of the following composition (wt.%): Peptone - 2, yeast extract - 1, glycerin - 0.5, methanol - 0.5, water - the rest. Transformants are seeded in the initial titer of 5 × 10 5 -5 × 10 6 ml -1 . Cultures are grown for 69 hours, 24 and 48 hours after the start of cultivation, a solution of 50% methanol in an amount of 1/100 of the volume of medium is introduced into the flasks. After 69 hours of growth, the cell biomass is separated from the culture medium by centrifugation at 16,000 g for 2 minutes using 1.5 ml tubes, after which the clarified culture liquid is transferred to clean tubes and stored in a refrigerator at + 4 ° C.

Отбор трансформантов, характеризующихся высокой концентрацией β-глюканазы Bacillus pumilus в культуральной жидкости, осуществляют методом электрофоретического анализа.The selection of transformants characterized by a high concentration of β-glucanase Bacillus pumilus in the culture fluid is carried out by electrophoretic analysis.

Образцы для электрофоретического анализа уровня продукции получают путем концентрирования белков культуральной жидкости. Анализ проводят в 15% полиакриламидном геле в денатурирующих восстанавливающих условиях по стандартной процедуре, например, с использованием системы Mini-PROTEAN Tetra Cell (#165-8000). Буферы, подготовка образцов, нанесение и проведение электрофореза делают согласно инструкции "BIO-RAD", прилагаемой к системе. В качестве маркеров используют смесь предокрашенных белков с известной молекулярной массой в диапазоне от 10 до 250 кДа ("Thermo Scientific™", PageRuler™ Plus Prestained Protein Ladder, #26620). Окрашивание геля раствором кумасси проводят при помощи набора фирмы "Thermo Scientific™" (Pierce™ Mini Gel Power Staining Kit, #22840) согласно прилагаемой инструкции.Samples for electrophoretic analysis of the level of production are obtained by concentrating proteins of the culture fluid. The analysis is carried out on a 15% polyacrylamide gel under denaturing reducing conditions according to a standard procedure, for example, using the Mini-PROTEAN Tetra Cell system (# 165-8000). Buffers, sample preparation, application and electrophoresis are done according to the "BIO-RAD" instructions supplied with the system. A mixture of pre-stained proteins with a known molecular weight in the range of 10 to 250 kDa (Thermo Scientific ™, PageRuler ™ Plus Prestained Protein Ladder, # 26620) is used as markers. Gel staining with Coomassie solution was performed using a Thermo Scientific ™ kit (Pierce ™ Mini Gel Power Staining Kit, # 22840) according to the attached instructions.

В результате из набора полученных трансформантов отбирают трансформант №89, характеризующийся максимально высокой концентрацией целевого белка β-глюканазы Bacillus pumilus в культуральной жидкости.As a result, transformant No. 89 was selected from the set of obtained transformants, characterized by the highest concentration of the target β-glucanase protein Bacillus pumilus in the culture fluid.

Количество фермента β-глюканазы в культуральной жидкости определяют с использованием ДНС метода [Anal. Chem., 1959, 31 (3), 426-428].The amount of β-glucanase enzyme in the culture fluid is determined using the DNS method [Anal. Chem., 1959, 31 (3), 426-428].

При культивировании в описанных условиях отобранный трансформант №89 обеспечивает продукцию β-глюканазы Bacillus pumilus в количестве 3000 ед в 1 мл культуральной жидкости.When cultured under the described conditions, the selected transformant No. 89 provides the production of β-glucanase Bacillus pumilus in the amount of 3000 units in 1 ml of culture fluid.

Для подтверждения наличия в хромосоме отобранного трансформанта вставки гена bgl Bacillus pumilus методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) используют хромосомальную ДНК, выделенную из клеток отобранного трансформанта и специфические праймеры BglPum-f и BglPum -rTo confirm the presence in the chromosome of the selected transformant of the bgl Bacillus pumilus gene insert by the polymerase chain reaction (PCR) method, chromosomal DNA isolated from the cells of the selected transformant and specific primers BglPum-f and BglPum -r are used

BglPum -f 5'-ggttatgtgttctgggaacctc-3',BglPum -f 5'-ggttatgtgttctgggaacctc-3 ',

BglPum-r 5'-ttatctttttgtgtaacgca-3'BglPum-r 5'-ttatctttttgtgtaacgca-3 '

Режим реакции ПЦР:PCR reaction mode:

95°С - 3 мин - 1 цикл95 ° C - 3 min - 1 cycle

30 циклов:30 cycles:

95°С - 30 сек.95 ° C - 30 sec.

60°С - 30 сек.60 ° С - 30 sec.

72°С - 60 сек.72 ° C - 60 sec.

72°С - 5 мин. - 1 цикл72 ° C - 5 min. - 1 cycle

Для контроля величины амплифицированного фрагмента ДНК при электрофорезе использован молекулярный маркер GeneRuler 1 kb DNA Ladder (Fermentas) (линия 2, фиг. 2, размер фрагментов снизу вверх 10000, 8000, 6000, 5000, 4000, 3500, 3000, 2500, 2000, 1500, 1000, 750, 500, 250 п.н.). Наработка фрагмента ДНК размером 642 п.н. (линия 1 фиг. 2) свидетельствует о присутствии в хромосоме штамма вставки гена bgl Bacillus pumilusTo control the magnitude of the amplified DNA fragment during electrophoresis, the molecular marker GeneRuler 1 kb DNA Ladder (Fermentas) was used (line 2, Fig. 2, the size of the fragments from the bottom up 10000, 8000, 6000, 5000, 4000, 3500, 3000, 2500, 2000, 1500 , 1000, 750, 500, 250 bp). The production of a DNA fragment of 642 bp (line 1 of Fig. 2) indicates the presence of a bacillus pumilus bgl gene insertion strain on the chromosome

Пример 8. Получение трансформантов дрожжей Komagataella kurtzmanii, несущих ген bgl из Bacillus safensisExample 8. Obtaining transformants of Komagataella kurtzmanii yeast carrying the bgl gene from Bacillus safensis

Получают плазмидный вектор pPIC-bglSaf, содержащий интегративную экспрессионную кассету. В качестве источника гена bgl используют тотальную геномную ДНК природного штамма Bacillus safensis ВКПМ В- 13331. Синтезируют ДНК гена bgl методом ПЦР с использованием праймеров bgl-saf-1 и bgl-saf-2, содержащих на 5'-концах сайты рестрикции для клонирования - EcoRI и NotI, соответственно:The plasmid vector pPIC-bglSaf containing the integrative expression cassette is obtained. The total genomic DNA of the natural strain of Bacillus safensis VKPM B-13331 is used as a source of the bgl gene. The bgl gene DNA is synthesized by PCR using bgl-saf-1 and bgl-saf-2 primers containing restriction sites at the 5'-ends for cloning EcoRI and NotI, respectively:

bgl-saf-1 5'-aagaattccaaacgggcggttcgttatatga-3'bgl-saf-1 5'-aagaattccaaacgggcggttcgttatatga-3 '

bgl-saf-1 5'-aagcggccgcttatctaattgtgtaaggca-3'bgl-saf-1 5'-aagcggccgcttatctaattgtgtaaggca-3 '

Полученный фрагмент ДНК обрабатывают рестриктазами EcoRI и NotI и клонируют в состав экспрессионного вектора pPIC9The resulting DNA fragment is treated with restriction enzymes EcoRI and NotI and cloned into the expression vector pPIC9

(htttp://www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520).(htttp: //www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520).

Для получения интегративной экспрессионной кассеты плазмиду pPIC-bglPum обрабатывают эндонуклеазой рестрикции BglII.To obtain an integrative expression cassette, pPIC-bglPum plasmid is treated with BglII restriction endonuclease.

В состав интегративной экспрессионной кассеты входят следующие элементы:The integrative expression cassette consists of the following elements:

1. Ген bgl_Bacillus safensis, встроенный в единую рамку считывания с нуклеотидной последовательностью сигнального пептида α-фактора, под контролем АОХ1 промотора1. The bgl_Bacillus safensis gene, integrated into a single reading frame with the nucleotide sequence of the α-factor signal peptide, under the control of the AOX1 promoter

2. Терминатор транскрипции ТТАОХ12. Transcriptional terminator TTAOX1

3. Дрожжевой селективный маркер His43. Yeast selective marker His4

4. Область интеграции - нуклеотидная последовательность гена АОХ14. The area of integration is the nucleotide sequence of the AOX1 gene

Трансформацию указанной интегративной экспрессионной кассеры в дрожжи Komagataella kurtzmanii 727ΔHis4 ВКПМ Y-4462, отбор наиболее активных трансформантов и определение активности β-глюканазы в культуральной жидкости проводят как описано в примерах 6 и 7. Наличие в хромосоме отобранного трансформанта вставки гена bgl из Bacillus safensis подтверждают методом полимеразной цепной реакции (ПЦР).The transformation of the indicated integrative expression cassette into Komagataella kurtzmanii 727ΔHis4 yeast VKPM Y-4462 yeast, the selection of the most active transformants and determination of β-glucanase activity in the culture fluid are carried out as described in examples 6 and 7. The presence of the selected transformant of the bgl gene insert from Bacillus safensis on the chromosome is confirmed by the method polymerase chain reaction (PCR).

По результатам ферментации отбирают наиболее продуктивный трансформант №154, который при культивировании синтезирует β-глюканазу в количестве 1134 ед/мл культуральной жидкости.According to the fermentation results, the most productive transformant No. 154 is selected, which, upon cultivation, synthesizes β-glucanase in the amount of 1134 units / ml of culture fluid.

Пример 9. Получение трансформантов дрожжей Pichia pastoris, несущих ген bgl из Bacillus altitudinis.Example 9. Obtaining transformants of the yeast Pichia pastoris carrying the bgl gene from Bacillus altitudinis.

Получают плазмидный вектор pPIC-bglAlt, содержащий интегративную экспрессионную кассету. В качестве источника гена bgl используют тотальную геномную ДНК штамма Bacillus altitudinis ВКПМ В- 11231. Синтезируют ДНК гена bgl методом ПЦР с использованием праймеров bgl-saf-1 и bgl-saf-2, содержащих на 5'-концах сайты рестрикции для клонирования - EcoRI и NotI, соответственно:The plasmid vector pPIC-bglAlt containing the integrative expression cassette is obtained. The total genomic DNA of the Bacillus altitudinis strain VKPM B-11231 is used as a source of the bgl gene. The bgl gene DNA is synthesized by PCR using bgl-saf-1 and bgl-saf-2 primers containing restriction sites for cloning at the 5'-ends - EcoRI and NotI, respectively:

bgl-alt-1 5'-aagaattccaaacgggcggttcgttatatga-3'bgl-alt-1 5'-aagaattccaaacgggcggttcgttatatga-3 '

bgl-alt-1 5'-aagcggccgcttatctaattgtgtaaggca-3'bgl-alt-1 5'-aagcggccgcttatctaattgtgtaaggca-3 '

Полученный фрагмент ДНК обрабатывают рестриктазами EcoRI и NotI и клонируют в состав экспрессионного вектора pPIC9The resulting DNA fragment is treated with restriction enzymes EcoRI and NotI and cloned into the expression vector pPIC9

(http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520).(http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/V17520).

Для получения интегративной экспрессионной кассеты плазмиду pPIC-bglPum обрабатывают эндонуклеазой рестрикции BglII.To obtain an integrative expression cassette, pPIC-bglPum plasmid is treated with BglII restriction endonuclease.

В состав интегративной экспрессионной кассеты входят следующие элементы:The integrative expression cassette consists of the following elements:

1. Ген bgl_Bacillus altitudinis, встроенный в единую рамку считывания с нуклеотидной последовательностью сигнального пептида α-фактора, под контролем АОХ1 промотора1. The bgl_Bacillus altitudinis gene, integrated into a single reading frame with the nucleotide sequence of the α-factor signal peptide, under the control of the AOX1 promoter

2. Терминатор транскрипции ТТАОХ12. Transcriptional terminator TTAOX1

3. Дрожжевой селективный маркер His43. Yeast selective marker His4

4. Область интеграции - нуклеотидная последовательность гена АОХ14. The area of integration is the nucleotide sequence of the AOX1 gene

Трансформацию указанной интегративной экспрессионной кассеты в дрожжи Komagataella kurtzmanii 727ΔHis4 ВКПМ Y-4462, отбор наиболее активных трансформантов и определение активности β-глюканазы в культуральной жидкости проводят как описано в примерах 6 и 7. Наличие в хромосоме отобранного трансформанта вставки гена bgl из Bacillus altitudinis подтверждают методом полимеразной цепной реакции (ПЦР)The transformation of the indicated integrative expression cassette into Komagataella kurtzmanii 727ΔHis4 yeast VKPM Y-4462 yeast, the selection of the most active transformants and determination of β-glucanase activity in the culture fluid are carried out as described in examples 6 and 7. The presence of the selected bgl gene insert transformant from Bacillus altitudinis on the chromosome is confirmed by the method polymerase chain reaction (PCR)

По результатам ферментации отобран наиболее продуктивный трансформант №27, который при культивировании синтезирует β-глюканазу в количестве 998 ед/мл культуральной жидкости.According to the fermentation results, the most productive transformant No. 27 was selected, which, when cultivated, synthesizes β-glucanase in the amount of 998 units / ml of culture fluid.

Claims (2)

1. Трансформант дрожжей Komagataella kurtzmanii, продуцирующий β-глюканазу, содержащий ген bgl, кодирующий эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus pumilus или фермент, аминокислотная последовательность которого гомологична эндо-β-l,3(4)-D-глюканазе из Bacillus pumilus не менее чем на 96%.1. The transformant yeast Komagataella kurtzmanii producing β-glucanase containing the bgl gene encoding endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus pumilus or an enzyme whose amino acid sequence is homologous to endo-β-l, 3 (4 ) -D-glucanase from Bacillus pumilus not less than 96%. 2. Трансформант по п. 1, в котором в качестве фермента, аминокислотная последовательность которого гомологична эндо-β-l,3(4)-D-глюканазе из Bacillus pumilus не менее чем на 96%, используют эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus safensis, или эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus stratosphericus, или эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus altitudinis, или эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus aerius, или эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus cellulasensis, или эндо-β-l,3(4)-D-глюканазу из Bacillus australimaris.2. The transformant according to claim 1, in which endo-β-l, 3 is used as an enzyme whose amino acid sequence is homologous to endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus pumilus, at least 96% (4) -D-glucanase from Bacillus safensis, or endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus stratosphericus, or endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus altitudinis, or endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus aerius, or endo-β-l, 3 (4) -D-glucanase from Bacillus cellulasens, or endo-β-l, 3 (4) -D Glucanase from Bacillus australimaris.
RU2019105082A 2019-02-22 2019-02-22 Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase RU2722563C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105082A RU2722563C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105082A RU2722563C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722563C1 true RU2722563C1 (en) 2020-06-01

Family

ID=71067567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105082A RU2722563C1 (en) 2019-02-22 2019-02-22 Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722563C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101899458A (en) * 2009-12-24 2010-12-01 江南大学 High-yield and temperature-resistant beta-dextranase pichia pastoris and construction thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101899458A (en) * 2009-12-24 2010-12-01 江南大学 High-yield and temperature-resistant beta-dextranase pichia pastoris and construction thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANTONIE VAN LEEUWENHOEK Komagataella kurtzmanii sp. nov., a new sibling species of Komagataella (Pichia) pastoris based on multigene sequence analysis, September 2013, Volume 104, Issue 3, pp 339-347. *
NCBI GenBank: MH553379.1 Submitted 29.06.2018. *
NCBI GenBank: MH553379.1 Submitted 29.06.2018. ANTONIE VAN LEEUWENHOEK Komagataella kurtzmanii sp. nov., a new sibling species of Komagataella (Pichia) pastoris based on multigene sequence analysis, September 2013, Volume 104, Issue 3, pp 339-347. ТЮРИН О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд.биол.наук ГосНИИгенетика, Москва, 2014. *
ТЮРИН О.В. Разработка системы экспрессии генов на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii: диссертация канд.биол.наук ГосНИИгенетика, Москва, 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cho et al. δ-Integration of endo/exo-glucanase and β-glucosidase genes into the yeast chromosomes for direct conversion of cellulose to ethanol
Cornet et al. Characterization of two cel (cellulose degradation) genes of Clostridium thermocellum coding for endoglucanases
DK2875119T3 (en) AGSE-DEFICIENT TRIALS
NL9001388A (en) RECOMBINANT DNA, CELL CONTAINING DERIVED DNA, ENZYME FOR WHICH THE RECOMBINANT CODES DNA AND USES THEREOF.
WO2010107303A2 (en) New fungal production system
KR20140033046A (en) Filamentous fungi having an altered viscosity phenotype
Page et al. Effect of signal peptide alterations and replacement on export of xylanase A in Streptomyces lividans
CN113151270A (en) Promoter for efficiently expressing alkaline protease and application thereof
JP3009679B2 (en) Pectin lyase expression system
US5627046A (en) Yeast promoter and its use
RU2722563C1 (en) Yeast komagataella kurtzmanii transformant producing beta-glucanase
CN110484480B (en) Preparation and transformation method of bacillus subtilis competent cells
RU2701642C1 (en) Yeast strain pichia pastoris - producer of xylanase
CN109251867B (en) High-yield strain of acid protease and application thereof
RU2736440C1 (en) Yeast komagataella kurtzmanii - recombinant producer of beta-gluconase
RU2736441C1 (en) Yeast strain komagataella kurtzmanii, producing beta-glucanase from bacillus pumilus and beta-glucanase from paenibacillus jamilae
CN115838713A (en) Protease and application thereof in L-carnosine synthesis
RU2720914C1 (en) Pichia pastoris yeast transformer producing beta-glucanase
RU2701640C1 (en) Recombinant yeast strain komagataella kurtzmanii - producer of beta-glucanase
RU2730577C1 (en) Recombinant yeast strain komagataella kurtzmanii - producer of beta-glucanase from paenibacillus jamilae
RU2701494C1 (en) Recombinant yeast strain pichia pastoris - producer of beta-glucanase
CN110878293B (en) Application of bacillus licheniformis with deletion of yceD gene in production of heterologous protein
CN109161489B (en) Aspergillus niger strain with high yield of acid protease
CN113755509A (en) Lysophospholipase variant, construction method thereof and expression in aspergillus niger strain
RU2764793C1 (en) Yeast transformant ogataea haglerorum producing beta-mannanase, containing synthetic mans gene in chromosome