WO2017055587A1 - Recombinant production of peptides - Google Patents

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WO2017055587A1
WO2017055587A1 PCT/EP2016/073479 EP2016073479W WO2017055587A1 WO 2017055587 A1 WO2017055587 A1 WO 2017055587A1 EP 2016073479 W EP2016073479 W EP 2016073479W WO 2017055587 A1 WO2017055587 A1 WO 2017055587A1
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WO
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precursor protein
amino acid
sequence
seq
peptide
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/073479
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German (de)
French (fr)
Inventor
Max Fabian FELLE
Carsten Schwalb
Daniel HÜMMERICH
Markus Fehr
Original Assignee
Basf Se
Basf S.A. Condominio Rochaverá, Torre Crystal
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.)
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Publication date
Application filed by Basf Se, Basf S.A. Condominio Rochaverá, Torre Crystal filed Critical Basf Se
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    • 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
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/463Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from amphibians
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    • C07K14/43563Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from insects
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    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/40Fusion polypeptide containing a tag for immunodetection, or an epitope for immunisation

Definitions

  • the present invention relates to novel repetitive self-assembling precursor proteins, nucleic acid sequences and expression constructs coding therefor, and to methods for the recombinant production of peptides using such precursor proteins.
  • One way to obtain a stable precursor protein is to express a peptide together with a stable protein as a fusion protein.
  • the properties of the fusion protein which have a great influence on subsequent processing steps, are determined largely independently of the peptide sequence by the fusion partner and are thus readily controllable and suitable for the production of peptides with different sequences.
  • WO 2008/085543 describes a special process for the preparation of proteins and peptides with the aid of a fusion protein.
  • this fusion protein contains a fusion partner which ensures that the fusion protein displays an inverse phase transition behavior.
  • this behavior allows a simple and cost-effective purification of the fusion protein from the cellular context.
  • the separation of the fusion partner after the proteolytic cleavage of the peptide can also be carried out easily and inexpensively. While a fusion protein can often be obtained in good yields, the proportion of peptide on the precursor protein is usually low and thus the efficiency of the process is not optimal.
  • WO 03/089455 describes the preparation of multimeric precursor proteins from which the desired peptide sequences which have antimicrobial properties are excised by acid cleavage.
  • anionic auxiliary sequences have been proposed which are said to reduce the deleterious effect of cationic antimicrobial peptide sequences within a repetitive precursor protein on the host cell (see, for example, WO 00/31279 and US 2003/0219854). While in this repetitive approach the proportion of the desired peptide sequence on the precursor protein is higher than on fusion proteins, the properties of the repetitive precursor protein are strongly influenced by the sequence of the desired cationic peptide.
  • any peptide sequences can be prepared by a simple, inexpensive and efficiently feasible protocol using repetitive precursor proteins.
  • Various antimicrobial peptides have been previously described and summarized in reviews (Hancock, REW, and Lehrer, R., 1998 Trends in Biotechnology, 16: 82-88, Hancock, REW, and Sahl, HG, 2006, Nature Biotechnology, 24: 1551-1557). Fusion peptides that combine two effective peptides are also described in the literature. Wade et al. report the antibacterial activity of various fusions of Cecropin A from Hyalophora cecropia and the bee venom melittin (Wade, D.
  • Shin et al. describe the antibacterial activity of a fusion peptide of cecropin A from Hyalophora cecropia and magainin 2 from Xenopus laevis, consisting of 20 amino acids. acids.
  • Cecropin A consists of 37 amino acids and shows activity against Gram-negative bacteria, but lower activity against Gram-positive bacteria.
  • Magainin 2 consists of 23 amino acids and is active against bacteria as well as tumor cell lines.
  • cecropin A magainin-2 fusion peptide is described by Shin et al. 1999. It was found that the peptide with SEQ ID NO: 6 had a lower hemolytic activity compared to the starting fusion, but the antibacterial activity against Escherichia coli and Bacillus subtilis was not impaired (Shin et al., 1999 Journal of Peptides Research, 53: 82-90).
  • SA elements are, in particular, the motifs A n , (GA) m , V n , (VA) m , and (VVAA) 0 , where n stands for an integer value of 2 to 12, m for a integer value from 2 to 10, and o stands for an integer value from 1 to 6.
  • Figure 1 is a helical wheel representation of amino acid sequences, as a projection of an alpha helical structure.
  • the amino acid sequence A1-A7 (A) contained in the repetitive precursor protein is represented on a circle (B). From this arrangement, the location of the amino acids in an alpha helix becomes visible;
  • FIG. 2 a and b show, on the basis of SDS gels, the results of the expression of the peptide P18 after 0, 3, 5 hours of induction by IPTG using precursor epitems according to SEQ ID NO: 1 to 6.
  • Helical wheel representations are a type of plot or visual representation used to illustrate the properties of ⁇ -helices in proteins or peptides.
  • the amino acid sequence which can form a helical region of a secondary structure of the protein or peptide, is applied in a rotating manner about a virtual axis of rotation, the angle of rotation between successive amino acids being 100 °, so that the final representation is viewed along the helical axis of rotation ,
  • the plot shows whether hydrophobic, polar and hydrophilic amino acids are evenly distributed or helix halves with more hydrophobic or polar / hydrophilic character can form.
  • Amphiphilic peptides include both hydrophilic and hydrophobic and / or polar amino acid residues.
  • “Cationic amphiphilic peptides” are those in which the hydrophilic amino acid residues are formed wholly or predominantly of basic amino acid residues.
  • “Anionic amphiphilic peptides” are those in which the hydrophilic amino acid residues are formed wholly or predominantly of acidic amino acid residues.
  • Poly amino acid residues are selected from the residues serine (S), threonine (T) cysteine (C), tyrosine (Y), asparagine (N), and glutamine (Q).
  • “Hydrophobic amino acid residues” are selected from alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), phenylalanine (F), proline (P) methionine (M) and tryptophan (W).
  • Acidic amino acid residues or “anionic amino acid residues” are selected from aspartic acid (D) and glutamic acid (E); "Basic amino acid residues” or “cationic amino acid residues” are selected from lysine (K), arginine (R) and histidine (H).
  • Amphipathic and “amphiphilic” are used interchangeably herein.
  • sequence “derived” or “homologous” from a concretely disclosed sequence e.g. a deduced amino acid or nucleic acid sequence, according to the invention, unless otherwise stated, is understood to mean a sequence having an identity to the starting sequence of at least 80% or at least 90%, in particular 91%, 92%, 93%, 94%, 95% %, 96%, 97%, 98% and 99%.
  • “Self-assembling" properties of the precursor protein are characterized in that the precursor protein already during expression "spontaneously", ie by itself without additionally required action forms stable associates, or the formation of such stable associates of soluble precursor proteins "inducible”, ie by Precursor proteins having self-assembling properties have the advantage over other precursor proteins that they can be purified in a simple and efficient manner.
  • Such associates include, usually exclusively or substantially, the formation of non-covalent bonds, such as hydrogen bonds, ionic and / or hydrophobic interactions.
  • cosmotropic salts can be used as "trigger."
  • Cosmotropic salts containing at least one ion species which, according to the so-called Hofmeister series, have more cosmotropic properties than sodium or chloride ions are examples of such salts
  • Examples of such salt solutions are 0.5 M potassium phosphate or 0.8 M ammonium sulfate.
  • a synthetic, in particular recombinantly produced, precursor protein comprising an enzymatically and / or chemically cleavable repetitive sequence (also referred to as repetitive modules) of peptide-linked amino acid partial sequences, the repetitive sequence having the following general formula (1):
  • n is an integer value of more than 1, e.g. up to 100 or up to 50, preferably 2 to 32, in particular 4 to 16, stands
  • Pep is in each case identical or different, in particular the same, a cationic amphiphilic value peptide
  • Sp is the same or different, in particular the same, chemically or enzymatically cleavable cleavage peptide sequences
  • each SU stands for the same or different, in particular the same, anionic amphiphilic protective peptides, wherein in particular each SU in its helical-helical projection has an amphiphilic distribution of hydrophobic ben / polar, in particular hydrophobic, amino acid residues and anionic amino acid residues, and
  • L is the same or different, especially the same, linker.
  • the elements Pep and SU independently have a sequence length of 5 to 100, in particular 6 to 50, preferably 7 to 40, particularly preferably 7 to 30 contiguous amino acid residues.
  • sequence lengths of Pep and SU are coordinated and differ by less than ⁇ 70, in particular less than ⁇ 60, preferably less than ⁇ 40, in particular less than ⁇ 25%.
  • Pep and SU are approximately equal in length and less than ⁇ 5, especially less than ⁇ 4, most preferably less than ⁇ 3, preferably less than ⁇ 2, such as ⁇ 1 or ⁇ 0, amino acid residues in differ in length.
  • the optimal sequence lengths of SU and Pep can be determined by simple expression experiments to determine the expression efficiency. For example, with a sequence length of Pep of about 18 or 19
  • Amino acid residues observe optimal expression when using SU element with approximately the same sequence length, wherein the expression deteriorates with decreasing SU sequence length, but even at SU sequence lengths of about 7 or 8 amino acid residues still obtain useful expression results.
  • sequence lengths of -L-SU-L and - Sp-Pep-Sp- are coordinated and differ by less than ⁇ 70, in particular less than ⁇ 60, preferably less than ⁇ 40, in particular less than ⁇ 25%.
  • -L-SU-L and - Sp-Pep-Sp- are about the same length and less than ⁇ 5, in particular less than ⁇ 4, especially less than ⁇ 3, preferably less than ⁇ 2, such as ⁇ 1 or ⁇ 0, amino acid residues differ in length.
  • the SU elements in the precursor protein are capable of forming an amphiphilic helical structure.
  • the individual structural elements L, Sp, SU and Pep are peptidically linked to one another;
  • the Sp elements allow Pep to be specific, i. exclusively or essentially at the defined Sp-sequence from the precursor protein can be cleaved by chemical or enzymatic means.
  • the proportion of G and / or P in the total number of amino acid residues of the L elements is at least 20%, e.g. at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 100%.
  • the proportion of G and / or P in the total number of amino acid residues of the Sp elements is at least 20%, e.g. at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, or 90%.
  • the elements L and / or the elements Sp, in particular L and Sp themselves have no self-assembling properties and essentially do not contribute to the self-assembly of the precursor protein according to the invention.
  • the precursor proteins are chosen so that the Pep element is not derived from spider silk proteins.
  • those elements are not included which contain glycine-rich elements, in particular repetitive glycine-rich elements, in particular GGX or GPGXX (as described, for example, in WO2006 / 008163).
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments wherein Sp has the amino acid sequence motif DX, wherein X is an arbitrary amino acid residue, and Sp has in particular a sequence length of 2 to 6, in particular 2 to 4.
  • the remaining amino acid residues in the Sp element are chosen such that no stable secondary structures are formed (see above provisos).
  • the proportion of residues G and / or P should be at least 20% relative to the total number of amino acid residues of the Sp element except for the sequence length of the Sp element.
  • a precursor protein according to embodiment 3, wherein the Sp elements are independently selected from the sequences of the general formula
  • X A and X B independently of one another represent a chemical bond or one of the amino acid residues G, S, A, I, L, or Q, and in particular G or S.
  • the amino acid residues in the L element are chosen so that no stable secondary structures form (compare the above specifications).
  • the proportion of residues G and / or P in the total number of amino acid residues of the L elements should be at least 20%, based on the mean length of the L element.
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments in which the cationic amphiphilic value peptide Pep represents identical or different amino acid sequences according to SEQ ID NO: 7 Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP X 10 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 7), in which
  • X 10 represents a peptide bond or one or any two or more basic or hydrophobic amino acid residues or one or two proline residues;
  • Xi to X 9 denote any basic or hydrophobic amino acid residues other than proline;
  • Xi 2 is proline or a chemical bond
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the SU elements are identical or different, in particular identical and each SU element is an amphiphilic, in particular amphiphilic anionic peptide comprising a sequence section of at least seven peptidisch linked
  • Amino acids capable of forming an amphiphilic ⁇ -helix having in its vertical projection (helical wheel projection) a separation of the amino acid residues into a hydrophobic and a hydrophilic half of the helix, the hydrophobic half of the helix having at least 3 adjacent ones in the vertical projection has different hydrophobic amino acid residues and the hydrophilic helix half at least 3 in the vertical projection adjacent same or different hydrophilic (ie, acidic, basic and possibly polar) amino acid residues.
  • the SU elements of the present invention which protect the host cell from the deleterious effects of the repetitive precursor protein, particularly the cationic value peptide, therein
  • the precursor protein contains anionic auxiliary sequences SU which protect the host cell from the deleterious effects of cationic antimicrobial peptide sequences Pep contained in the repetitive precursor protein.
  • these protective sequences contain negatively charged amino acids (Asp (D), Glu (E)).
  • the negatively charged protective sequence (SU) forms an amphipathic helix.
  • An amphipathic helix according to The present invention is then formed when, in the circular array (ie, in its axial (along the helical axis) projection, helical wheel projection) of a sequence of 7 amino acids (A1-A7) sequential in the primary structure in the following order : A1 - A5 - A2 - A6 - A3 - A7 - A4 ( Figure 1) at least 3 amino acids adjacent to each other on the circle are hydrophobic amino acids (Ala, Met, Phe, Leu, Val, Ile) or glycine and 3 on the circle next to each other hydrophilic (acidic, basic and polar) amino acids (Cys, Thr, Ser, Trp, Tyr, His, Glu, Gin, Asp, Asn, Lys, Arg) or glycine.
  • This circular arrangement is also referred to as "helical wheel projection”.
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments wherein the SU elements of the precursor protein are identical or different, in particular identical and have an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 10:
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments which additionally has an N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal TAG sequence motif.
  • Precursor protein according to one of the preceding embodiments wherein the additional N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal, TAG sequence motif is selected from a methionine residue and an auxiliary sequence.
  • TAG-auxiliary sequence is selected from a His-tag, T7-tag, S-tag, c-Myc-10-tag, Strep-tag or HA-tag and optionally via a further linker sequence L1 1 to 6, in particular 3 to 5, any contiguous amino acid residues N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal, to the repetitive sequence motif of the above formula (1) is bound.
  • L1 may be defined as L (see above).
  • conventional linkers may also be employed, comprising a series of glycine and serine residues, such as glycine and serine residues.
  • GGSGGS SEQ ID NO: 39
  • GSGGGS SEQ ID NO: 40
  • Precursor protein according to embodiment 18, of general formula (2) TAG-L1 - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp] n (2)
  • TAG, L, SU, Sp, Pep and n are as defined above and
  • L1 for a chemical bond or other linker sequence comprising 1 to 5 contiguous amino acid residues, e.g. RGSM, GGGS,
  • a precursor protein according to any one of the preceding embodiments selected from the amino acid sequences SEQ ID NO: 2 to SEQ ID NO: 6, and analogs derived therefrom having a sequence identity of at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 or 99 %. 21. Nucleic acid sequence encoding at least one precursor protein according to one of the preceding embodiments
  • An expression cassette comprising at least one nucleic acid sequence according to embodiment 21, operatively linked to at least one regulatory nucleic acid sequence.
  • a recombinant vector for transforming a eukaryotic or prokaryotic, in particular prokaryotic, host comprising a nucleic acid sequence according to embodiment 21 or an expression cassette according to embodiment 22.
  • Recombinant eukaryotic or prokaryotic, in particular prokaryotic, host preferably a recombinant.
  • co // strain comprising a nucleic acid sequence according to one of embodiment 21 or an expression cassette according to embodiment 22 or a vector according to embodiment 23.
  • a process for the preparation of a peptide of value Pep which comprises preparing a precursor protein according to any of embodiments 1 to 20 and cleaving the pep peptides from the precursor protein.
  • Inventive precursor proteins according to any one of the preceding embodiments are further characterized by having self-assembling properties such that they spontaneously, ie by themselves or inducibly, form stable, non-covalent associates which under standard conditions, such as in particular by 0.2 M NaOH within one hour or in particular 30 minutes or of 2 M urea or 1 M guanidinium hydrochloride in each case within 10 min or especially 5 min at room temperature are not resolvable. If at least one of these three mentioned criteria is fulfilled, then a stable associate according to the invention is present.
  • the invention further provides a process for the preparation of a desired peptide (Pep), wherein
  • the peptide enzymatically or chemically modified such as amidated, esterified, oxidized, alkylated or linked (eg, by native chemical ligation or via a Michael addition) with another molecule; wherein, for example, the peptide is modified with a molecule that increases the hydrophobicity of the peptide, such as modified with a molecule containing an alkyl radical; wherein the modification may be before or after optional purification of the peptide.
  • Suitable alkyl radicals are, for example, C 2 -C 6 -alkyl radicals, such as ethyl, isopropyl or n-propyl, n-, i-, sec- or tert-butyl, n- or i-pentyl; also n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl n-tridecyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl and n-hexadecyl, and the one or more times branched analogs thereof, and optionally substituted modifications thereof, which include one or more, such as 1, 2 or 3 halogen (such as F, Cl, Br), hydroxy, mercapto amino, CC 4 -
  • Alkylamino substituents may be interrupted by one or more, such as 1, 2 or 3 heteroatoms, such as O or N, in the alkyl chain.
  • Ci-C 4 - alkyl is especially methyl, ethyl, i- or n-propyl, n-, i-, sec- or tert-butyl.
  • the invention also relates to a process for the preparation of a desired peptide (Pep), wherein the expressed precursor protein, after it has optionally been converted into a stably associated form, is purified and cleaved chemically or enzymatically to liberate the desired peptide (Pep) , 33.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
  • Such a process shall include at least one of the following additional processing steps:
  • a Precipitation Aid such as e.g. phosphoric acid
  • the object of the invention is also a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
  • Precipitation of the desired peptide e.g. by adding NaOH to the eluate centrifugation;
  • the object of the invention is also a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
  • Dissolution of the peptide e.g. by adding acetic acid.
  • Peptides (Pep) according to the present invention, also referred to as “desired peptides", “value peptides” or “target peptides”, are amino acid chains in which 2 to 100, such as 5 to 70 and especially 7 to 50, such as 10 to 40, 12 to 35 or 15 to 25, peptides can be composed of any ⁇ -amino acids, in particular of the proteinogenic amino acids, In particular, the peptides (Pep) are cationic amphiphilic peptides. The peptides may possess certain desired biological or chemical and in particular also pharmacologically usable properties.
  • Such properties are: antimicrobial activity, specific binding to specific surfaces, nucleating properties in crystallization processes and particle formation, control of crystal structures, bonding of metals or metal ions, surface-active properties, emulsifying properties, foam-stabilizing properties, influencing cellular adsorption.
  • the peptides may have one or more of these properties.
  • the invention relates to a method for producing antimicrobial peptides.
  • antimicrobial peptides are characterized in that in the presence of concentrations ⁇ 100 ⁇ M of the antimicrobial peptide, the growth and / or multiplication of at least one type of gram-positive or gram-negative bacteria and / or at least one kind of yeasts and / or at least one kind of
  • the invention relates to the provision of cationic antimicrobial peptides
  • Cationic antimicrobial peptides are characterized in that they have an antimicrobial effect in accordance with the invention having the above-mentioned definition as well as a net charge at pH 7 greater than 0.
  • Such cationic peptides contain, for example, the following sequence:
  • X 10 represents a peptide bond or one or any two or more basic or hydrophobic amino acid residues or one or two proline residues;
  • Xi to X 9 denote any basic or hydrophobic amino acid residues other than proline;
  • the repetitive sequence motifs contained in the precursor protein may be the same or different.
  • the invention relates to the preparation of peptides which contain the following sequence:
  • X 12 is proline or a chemical bond
  • repetitive sequence motifs contained in the precursor protein are the same or different;
  • Repetitive precursor proteins according to the present invention are characterized in that at least 60%, in particular at least 80% of their amino acid sequence, such as 60- 99%, 70-95%, 75-85%, in each case based on the total sequence length peptidic repeat units (as defined below). Of the remaining portion may include, for example, non-repeating peptides such as signal peptides, tags, and the like.
  • Peptidic repeating units contain at least one peptide (Pep), which is advantageously prepared according to the present invention, and at least one protective peptide SU, and are constructed in principle as follows - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp -] - n (see synonym for - [- Sp-Pep-Sp-L-SU-L -] - n ) (1) where n> 1, and where Pep is the above-identified peptide and L, SU and Sp is as defined above.
  • a repeating unit (module) according to the present invention is in particular an amino acid sequence with a length of 10-200, such as 20-130 and or 30-80 amino acids, within a precursor protein several times as an identical sequence or as a variation of a particular sequence with at least 70%, such as at least 80% and especially at least about 90% identity, such as 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 or 99% identity.
  • Repetitive precursor proteins according to the present invention may thus contain, for example, identical copies or variations of a single or multiple different amino acid sequences, such as the Pep building block, or the SU building block.
  • any number of above repeating units such as 1-100, 1-50, or 2-10, and especially 4-6, may be joined together.
  • the proportion of the peptide of the present invention to the repeating unit in terms of molecular weight is 20% -80%, such as 30% -70% or 40 to 60%.
  • the remaining portion of the repeat unit is occupied by the L, Sp and SU sequences.
  • Auxiliary sequences in the broadest sense are amino acid sequences in a precursor protein according to the invention which influence the properties of the precursor protein in such a way that the expression, the stability and / or the workup of the precursor protein is improved.
  • Auxiliary sequences are in particular aminoterminal or carboxy-terminal to be added to the precursor protein, such as 6 x His-tag (HHHHHH) (SEQ ID NO: 32), T7 tag (MASMTGGQQMG) (SEQ ID NO: 33), S-tag ( KETAAAK FERQHMDS) (SEQ ID NO: 34), c-Myc tag (EQKLISEEDL) (SEQ ID NO: 35), Strep tag (WSHPQFEK) (SEQ ID NO: 36) or HA tag (YPYDVPDYA) (SEQ ID NO: 37), glutathione S-transferase, maltose-binding protein, cellulose binding protein.
  • auxiliary sequences are in Terpe; Appl Microbiol Biotechnol; 60 (5): 523-33 (2003). Furthermore, the auxiliary sequences CanA (May, “In Vitro Studies on the Extracellular Network of Pyrodictium abyssi TAG1 1" Dissertation, University of Regensburg (1998)) and yaaD (Wohlleben Eur Biophys J, (2009) online publication), aminoterminal or carboxyterminal to be added to the precursor protein.
  • Cleavage sequences are amino acid sequences which are arranged before and after the desired peptide sequences (Pep) according to the invention. These sequences allow for the "specific" cleavage of the Pep building blocks from the repetitive precursor protein. "Specifically” in this context means that the cleavage in the precursor protein is essentially, in particular, exclusively at one or more defined positions, thereby producing the desired peptide or amino acid Precursor thereof, is separated.
  • a "precursor” may be, for example, that at one or both ends of the peptide chain are contained amino acid residues which are not part of the native, original peptide sequence, but whose further use and functionality do not interfere, or if necessary cleavable with conventional chemical or biochemical methods are.
  • Cleavage sequences can function as a specific recognition sequence for proteolytically active enzymes that bind to this sequence and can be split between two specific amino acids. acids cleave the peptide bond.
  • Examples are recognition sequences for Arg-C proteinase, Asp-N-endopeptidase, caspases, chymotrypsin, clostripain, enterokinase, factor Xa, glutamyl endopeptidase, granzyme B, LysC lysyl endopeptidase (achromobacter proteinase I) LysN peptidyl-Lys metalloendopeptidase, pepsin, proline endopeptidase, proteinase K , Staphylococcal peptidase I, thermolysin, thrombin, trypsin.
  • the corresponding recognition sequences are described in the literature, for example in Keil, "Specificity of proteolysis" p.
  • certain amino acid sequences permit the selective cleavage of the polypeptide backbone with certain chemicals, such as BNPS skatoles (2- (2'-nitrophenylsulfenyl) -3-methyl-3-bromoinolenines), cyanogen bromide, acids, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, NTCB (2-nitro -5-thiocyanobenzoic acid).
  • certain chemicals such as BNPS skatoles (2- (2'-nitrophenylsulfenyl) -3-methyl-3-bromoinolenines), cyanogen bromide, acids, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, NTCB (2-nitro -5-thiocyanobenzoic acid).
  • cleavage sequences used make it possible to cleave the repetitive precursor proteins with chemicals.
  • Particularly suitable cleavage sequences include the sequence motifs Asn-Gly which cleave with hydroxylamine or Asp-Pro or Asp-Xxx, which allows cleavage with acid, wherein Xxx represents any proteinogenic amino acid. 8. Further embodiments of sequences according to the invention
  • “functional equivalents” are in particular also understood as meaning mutants which, in at least one sequence position of the abovementioned amino acid sequences, have a different amino acid than the one specifically mentioned, but nevertheless possess the same properties of the originally unchanged peptides or multiple mutations available from amino acid additions, substitutions, deletions, and / or inversions, wherein said changes may occur in any sequence position, as long as they lead to a mutant with the property profile according to the invention.
  • Functional equivalence is especially given when the reactivity patterns between mutant and unchanged polypeptide are qualitatively consistent.
  • “Functional equivalents" in the above sense are also “precursors" of the described polypeptides as well as “functional derivatives” and “salts” of the polypeptides.
  • Precursors are natural or synthetic precursors of the polypeptides with or without the desired biological activity.
  • salts are meant both salts of carboxyl groups and acid addition salts of amino groups of the peptide molecules of the present invention.
  • Salts of carboxyl groups can be prepared in a manner known per se and include inorganic salts such as sodium, calcium, ammonium, egg salts and salts with organic bases, such as, for example, amines, such as triethanolamine, arginine, lysine, piperidine, etc.
  • Acid addition salts for example salts with mineral acids, such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and salts with organic acids, such as acetic acid and Oxalic acid are also the subject of the invention.
  • “Functional derivatives” (or “derivatives”) of polypeptides of the invention may also be produced at functional amino acid side groups or at their N- or C-terminal end by known techniques.
  • Such derivatives include, for example, aliphatic esters of carboxylic acid groups, amides of carboxylic acid groups obtainable by reaction with ammonia or with a primary or secondary amine; N-acyl derivatives of free amino groups prepared by reaction with acyl groups; or O-acyl derivatives of free hydroxy groups prepared by reaction with acyl groups.
  • N- and / or C-terminal additionally 1 to 5, such as. For example, 2, 3 or 4, any D or L amino acid residues may be covalently (peptidyl) bound.
  • the invention furthermore comprises the nucleic acid molecules coding for the peptide and protein sequences used according to the invention.
  • nucleic acid sequences mentioned herein can be prepared in a manner known per se by chemical synthesis from the nucleotide units, for example by fragment condensation of individual overlapping, complementary nucleic acid units of the double helix .
  • the chemical synthesis of oligonucleotides can be For example, in a known manner, by the phosphoamidite method (Voet, Voet, 2nd edition, Wiley Press New York, pages 896-897).
  • the invention relates both to isolated nucleic acid molecules which code for polypeptides or proteins or biologically active portions thereof according to the invention, as well as nucleic acid fragments which, for. B. can be used as hybridization probes or primers for the identification or amplification of coding nucleic acids according to the invention.
  • the nucleic acid molecules according to the invention may additionally contain untranslated sequences from the 3 'and / or 5' end of the coding gene region.
  • nucleic acid molecule is separated from other nucleic acid molecules present in the natural source of the nucleic acid and, moreover, may be substantially free of other cellular material or culture medium when produced by recombinant techniques, or free from chemical precursors or others Chemicals when chemically synthesized.
  • a nucleic acid molecule according to the invention can be isolated by means of standard molecular biological techniques and the sequence information provided according to the invention.
  • cDNA can be isolated from a suitable cDNA library by using one of the specifically disclosed complete sequences or a portion thereof as a hybridization probe and standard hybridization techniques (such as described in Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T., et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).
  • nucleic acid molecule comprising one of the disclosed sequences or a portion thereof can be isolated by polymerase chain reaction, using the oligonucleotide primers prepared on the basis of this sequence.
  • the thus amplified nucleic acid can be cloned into a suitable vector and characterized by DNA sequence analysis.
  • the oligonucleotides according to the invention nen further by standard synthesis methods, for. B. with an automatic DNA synthesizer manufactured.
  • the invention further comprises the nucleic acid molecules complementary to the specifically described nucleotide sequences or a portion thereof.
  • the nucleotide sequences of the invention enable the generation of probes and primers useful for the identification and / or cloning of homologous sequences in other cell types and organisms.
  • probes or primers usually include a nucleotide sequence region which, under stringent conditions, is at least about 12, preferably at least about 25, e.g. B. about 40, 50 or 75 consecutive nucleotides of a sense strand of a nucleic acid sequence of the invention or a corresponding antisense strand hybridized.
  • nucleic acid sequences which comprise so-called silent mutations or are altered according to the codon usage of a specific source or host organism in comparison to a specifically mentioned sequence, as well as naturally occurring variants, such as, for example, B. splice variants or allelic variants thereof.
  • the subject is also afforded by conservative nucleotide substitutions (i.e., the amino acid in question is replaced by an amino acid of the same charge, size, polarity, and / or solubility).
  • the invention also relates to the molecules derived by sequence polymorphisms from the specifically disclosed nucleic acids. These genetic polymorphisms can exist between individuals within a population due to natural variation. These natural variations usually cause a variance of 1 to 5% in the nucleotide sequence of a gene.
  • the invention also encompasses nucleic acid sequences which hybridize with or are complementary to the above-mentioned coding sequences.
  • These polynucleotides can be found by screening genomic or cDNA libraries and optionally multiply therefrom with suitable primers by means of PCR and then isolate, for example, with suitable probes.
  • Another possibility is the transformation of suitable microorganisms with polynucleotides or vectors according to the invention, the multiplication of the microorganisms and thus the Polynucleotides and their subsequent isolation.
  • polynucleotides of the invention can also be chemically synthesized.
  • the ability to "hybridize" to polynucleotides means the ability of a poly- or oligonucleotide to bind under stringent conditions to a nearly complementary sequence, while under these conditions, non-specific binding between non-complementary partners is avoided
  • the property of complementary sequences to be able to specifically bind to one another is utilized, for example, in the Northern or Southern blot technique or in the primer binding in PCR or RT-PCR Usually, oligonucleotides starting from a length of 30 base pairs are used for this purpose.
  • Stringent conditions are, for example, the use of a washing solution at 50-70 ° C., preferably 60-65 ° C., for example in the Northern blot technique x SSC buffer with 0.1% SDS (20 ⁇ SSC: 3 M NaCl, 0.3 M Na citrate, pH 7.0) for elution nonspecifically hybridi siert cDNA probes or oligonucleotides.
  • a washing solution at 50-70 ° C., preferably 60-65 ° C.
  • SSC buffer with 0.1% SDS (20 ⁇ SSC: 3 M NaCl, 0.3 M Na citrate, pH 7.0) for elution nonspecifically hybridi siert cDNA probes or oligonucleotides.
  • SDS 3 M NaCl, 0.3 M Na citrate, pH 7.0
  • Identity between two nucleic acids is understood to mean the identity of the nucleotides over the entire nucleic acid length, in particular the identity which is determined by comparison with the Vector NTI Suite 7.1 software from Informax (USA) using the Clustal method (Higgins DG, Sharp Computing Appl. Biosci, 1989 Apr; 5 (2): 151 -1) is calculated using the following parameters:
  • the invention also relates to expression constructs comprising, under the genetic control of regulatory nucleic acid sequences, a nucleic acid sequence coding for a peptide or precursor protein according to the invention, as well as vectors comprising at least one of these expression constructs.
  • Such constructs according to the invention preferably comprise a promoter 5'-upstream of the respective coding sequence and a terminator sequence 3'-downstream and optionally further customary regulatory elements, in each case operatively linked to the coding sequence.
  • "Operational linkage” is understood to mean the sequential arrangement of promoter, coding sequence, terminator and optionally further regulatory elements in such a way that each of the regulatory elements can fulfill its function in the expression of the coding sequence as intended Enhancers, polyadenylation signals, etc.
  • regulatory elements include selectable markers, amplification signals, origins of replication, etc. Suitable regulatory sequences are described, for example, in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). ,
  • the natural regulatory sequence may still be present before the actual structural gene. By genetic modification, this natural regulation can optionally be switched off and the expression of the genes increased or decreased.
  • the gene construct can also be constructed simpler, that is, there are no additional regulatory signals is inserted in front of the structural gene and the natural promoter with its regulation is not removed. Instead, the natural regulatory sequence is mutated so that regulation stops and gene expression is increased or decreased.
  • the nucleic acid sequences may be contained in one or more copies in the gene construct.
  • Examples of useful promoters are: cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5, T3, gal, trc , ara, SP6, lambda PR or in the lambda PL promoter, which are advantageously used in Gram-negative bacteria; and the gram-positive promoters amy and SP02, the yeast promoters ADC1, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH or the plant promoters CaMV / 35S, SSU, OCS, Iib4, usp, STLS1, B33, not or the ubiquitin or phaseolin promoter.
  • inducible promoters such as. B. light and in particular temperature-inducible promoters, such as the P r P r promoter.
  • inducible promoters such as. B. light
  • temperature-inducible promoters such as the P r P r promoter.
  • all natural promoters can be used with their regulatory sequences.
  • synthetic promoters can also be used to advantage.
  • the regulatory sequences mentioned are intended to enable targeted expression of the nucleic acid sequences and protein expression. Depending on the host organism, this may mean, for example, that the gene is only expressed or overexpressed after induction, or that it is expressed and / or overexpressed immediately.
  • the regulatory sequences or factors can thereby preferably positively influence the expression and thereby increase or decrease.
  • enhancement of the regulatory elements can advantageously be done at the transcriptional level by using strong transcription signals such as promoters and / or enhancers.
  • an enhancement of the translation is possible by, for example, the stability of the mRNA is improved.
  • the production of an expression cassette is carried out by fusion of a suitable promoter with a suitable coding nucleotide sequence and a terminator or polyadenylation signal. Common recombinant and cloning techniques are used, for example as described in T. Maniatis, EF Fritsch and J.
  • the recombinant nucleic acid construct or gene construct is advantageously inserted into a host-specific vector for expression in a suitable host organism, which enables optimal expression of the genes in the host.
  • Vectors are well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in "Cloning Vectors” (Pouwels PH et al., Eds. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985). Vectors other than plasmids are also to be understood as meaning all other vectors known to the person skilled in the art, such as, for example, phages, viruses such as SV40, CMV, baculovirus and adenovirus, transposons, IS elements, phasmids, cosmids, and linear or circular DNA. These vectors can be autonomously replicated in the host organism or replicated chromosomally.
  • fusion expression vectors such as pGEX (Pharmacia Biotech, Smith, DB and Johnson, KS (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT 5 (Pharmacia, Piscataway, NJ) which glutathione-S-transferase (GST), maltose E binding protein or protein A is fused to the recombinant target protein.
  • GST glutathione-S-transferase
  • Non-fusion protein expression vectors such as pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69: 301-315) and pET 11 d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California ( 1990) 60-89).
  • yeast expression vector for expression in the yeast S. cerevisiae such as pYepSed (Baldari et al., (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan and Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943) , pJRY88 (Schultz et al., (1987) Gene 54: 1 13-123) and pYES2 (Invitro Corporation, San Diego, CA).
  • Vectors and methods for constructing vectors suitable for use in other fungi, such as filamentous fungi include those described in detail in: van den Hondel, CAMJJ & Punt, PJ (1991) Gene transfer systems and vector development for filamentous fun gi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, JF Peberdy et al., Eds., pp. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge.
  • Baculovirus vectors available for expression of proteins in cultured insect cells include the pAc series (Smith et al., (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and the pVL Series (Lucklow and Summers, (1989) Virology 170: 31-39).
  • Plant expression vectors such as those described in detail in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J. and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left Biol. 20: 1 195-1 197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 871 1 -8721.
  • Mammalian expression vectors such as pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) and pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6: 187-195).
  • Recombinant microorganisms With the aid of the vectors according to the invention, recombinant microorganisms can be produced, which are transformed, for example, with at least one vector according to the invention and can be used to produce the polypeptides according to the invention.
  • the above-described recombinant constructs according to the invention are introduced into a suitable host system and expressed.
  • Homologously recombined microorganisms can also be produced according to the invention.
  • a vector is produced which contains at least a portion of a gene according to the invention or of a coding sequence in which optionally at least one amino acid deletion, addition or substitution has been introduced in order to modify the sequence according to the invention, e.g.
  • the introduced sequence may, for example, also be a homologue from a related microorganism or be derived from a mammalian, yeast or insect source
  • the vector used for homologous recombination may be alternatively, be designed so that the endogenous gene is mutated or otherwise altered upon homologous recombination but still encodes the functional protein (eg, the upstream regulatory region may be altered to alter expression of the endogenous protein).
  • the modified section of the gene according to the invention is in the homologous recombination vector
  • suitable vectors for homologous recombination is described, for example, in Thomas, KR and Capecchi, MR (1987) Cell 51: 503.
  • host organisms in principle all organisms are suitable which have a Expression of the nucleic acids according to the invention, their allelic variants, their function allow for electronic equivalents or derivatives.
  • Host organisms are understood as meaning, for example, bacteria, fungi, yeasts, plant or animal cells.
  • prokaryotic expression organisms are E. coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Corynebacterium glutamicum etc.
  • Nonlimiting examples of eukaryotic expression organisms are yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and others, filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae and Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and others, mammalian cells, such as Heia cells, COS cells, CHO cells and others, insect cells, such as Sf9 cells, MEL cells, among others, plants or plant cells, such as Solanum tuberosum, Nicotiana et al.
  • yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and others
  • filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae and Aspergillus nidulans
  • Trichoderma reesei Acremonium chrysogenum and others
  • mammalian cells such as
  • marker genes which are also contained in the vector or in the expression cassette.
  • examples for such marker genes are genes for antibiotic resistance and for enzymes that catalyze a coloring reaction that causes staining of the transformed cell. These can then be selected by means of automatic cell sorting.
  • Microorganisms successfully transformed with a vector carrying a corresponding antibiotic resistance gene eg G418 or hygromycin
  • Marker proteins presented on the cell surface can be used for selection by affinity chromatography.
  • the peptides and precursor proteins used according to the invention can in principle be prepared recombinantly in a manner known per se, whereby a peptide / precursor protein-producing microorganism is cultured, optionally the expression of the polypeptides is induced and these are isolated from the culture.
  • the peptides and precursor proteins can thus also be produced on an industrial scale, if desired.
  • the recombinant microorganism can be cultured and fermented by known methods. Bacteria can be propagated, for example, in TB or LB medium and at a temperature of 20 to 40 ° C and a pH of 6 to 9. Specifically, suitable cultivation conditions are described, for example, in T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989).
  • the cells are then disrupted if the peptides or precursor proteins are not secreted into the culture medium and the product recovered from the lysate by known protein isolation techniques.
  • the cells can optionally by high-frequency ultrasound, by high pressure, such as. B. in a French pressure cell, by osmolysis, by the action of detergents, lytic enzymes or organic solvents, by homogenizers or by combining several of the listed methods are digested.
  • Purification of the peptides or precursor proteins can be achieved by known chromatographic methods, such as molecular sieve chromatography (gel filtration). on), such as Q-sepharose chromatography, ion exchange chromatography and hydrophobic chromatography, as well as other conventional methods such as ultrafiltration, crystallization, salting out, dialysis and native gel electrophoresis. Suitable methods are described, for example, in Cooper, FG, Biochemische Harvey Methoden, Verlag Walter de Gruyter, Berlin, New York or in Scopes, R., Protein Purification, Springer Verlag, New York, Heidelberg, Berlin.
  • vector systems or oligonucleotides can be used which extend the cDNA by certain nucleotide sequences and thus encode altered polypeptides or fusion proteins, e.g. B. serve a simpler cleaning.
  • suitable modifications are, for example, acting as an anchor so-called "tags" such.
  • the modification known as hexa-histidine anchors, or epitopes that can be recognized as antigens of antibodies (described, for example, in Harlow, E. and Lane, D., 1988, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor (US Pat. NY) Press).
  • These anchors can be used to attach the proteins to a solid support, such as.
  • As a polymer matrix serve, which may be filled for example in a chromatography column, or may be used on a microtiter plate or other carrier.
  • these anchors can also be used to detect the proteins.
  • conventional markers such as fluorescent dyes, enzyme labels which form a detectable reaction product upon reaction with a substrate, or radioactive labels alone or in combination with the anchors may be used to derivatize the proteins to recognize the proteins.
  • the preparation of the repetitive precursor proteins is effected by expression of synthetically produced gene sequences which code for the inventive repetitive precursor proteins.
  • synthetic gene sequences One possibility for the production of synthetic gene sequences is described in Hummerich et al. Biochemistry 43; 13604-13612 (2004).
  • the repetitive precursor proteins may be soluble or insoluble in the host cell. In both cases, the cells are disrupted. In particular, the digestion is carried out by means of a high pressure homogenizer at 1000-1500 bar. In soluble repetitive precursor proteins, much of the cellular protein is by heating the lysate at 60-100 ° C, such as 70-90 ° C or 75-85 ° C and separated by a suitable separation method (eg sedimentation or filtration) of the soluble repetitive precursor protein. The repetitive precursor protein is then precipitated by the addition of a cosmotropic salt (as described above). The re- pective precursor proteins form stable associates.
  • a cosmotropic salt as described above.
  • the final concentrations of the cosmotropic salts added can vary depending on the associate and are approximately in the range of about 0.2-3 M, or eg 0.8-2 M. Optimal concentrations are to be determined in a simple manner familiar to the protein chemist.
  • the assembly of the repetitive precursor proteins can also take place without an external trigger. Then the repetitive precursor proteins already assemble in the host cell to corresponding stable associates.
  • the associates are separated after digestion of the cells by a suitable separation method (eg sedimentation or filtration) of soluble components.
  • the separation of the associates can be improved by the addition of precipitation aids after digestion of the cells.
  • the precipitation aids cause further clumping of the associates, e.g. in sedimentation lower accelerations must be used to separate the associates from the aqueous medium.
  • Suitable precipitation aids are acids, bases, polymer solutions, in particular aqueous solutions of charged polymers.
  • Examples of precipitation aids are phosphoric acid or solutions of polyethyleneimine.
  • the stable associates of repetitive precursor proteins can be further purified.
  • solutions are used for this purification, in which the stable associates are insoluble, but other impurities are solved.
  • aqueous solutions of bases, acids, urea, salts and detergents are used.
  • Solutions of alkali hydroxides, urea, guanidinium salts or charged detergents, such as alkyltrimethylammonium salts or alkyl sulfates, are particularly suitable.
  • solutions of> 0.2 M sodium hydroxide,> 2 M urea,> 1 M guanidinium hydrochloride,> 1 M guanidinium thiocyanate or> 0.1% sodium dodecyl sulfate or> 0.1% cetyltrimethylammonium bromide are used.
  • the stable associates are resuspended in the appropriate solutions and then separated from the solution by a suitable separation process (eg sedimentation or filtration). Subsequently, washed the repetitive precursor proteins with water and dried by the skilled person methods.
  • Examples of enzymes with which amino acid chains can be specifically cleaved are Arg-C proteinase, Asp-N-endopeptidase, caspases, chymotrypsin, clostripain, enterokinase, factor Xa, glutamyl endopepidase, Granzyme B, LysC lysylendopeptidase (Achromobacter proteinase I) LysN peptidyl Lys metalloendopeptidase, pepsin, proline endopeptidase, proteinase K, staphylococcal peptidase I, thermolysin, thrombin, trypsin.
  • Examples of chemicals with which amino acid chains can be specifically cleaved are BNPS skatoles (2- (2'-nitrophenylsulfenyl) -3-methyl-3-bromoinolenines), cyanogen bromide, acids, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, NTCB (2-nitrobenzene). 5-thiocyanobenzoic acid).
  • repetitive precursor proteins are chemically cleaved, such as by cleavage with hydroxylamine or acid.
  • any inorganic or organic acid is suitable with a pK s value of less than 5 and greater than 0, preferably less than 4 and greater than 1.
  • 1 to 5% of phosphoric acid or 1 to 5% of formic acid is used for the cleavage.
  • the cleavage may be with the purified repetitive precursor protein or with a cell fraction containing the repetitive precursor protein (eg, soluble components of the host cell or insoluble components of a host cell) or with intact host cells containing the repetitive precursor protein.
  • the cleaving substance must be inactivated. Methods for this are known to the person skilled in the art.
  • the cleavage mixture contains, inter alia, the desired peptide, cleaved auxiliary sequences and inactivated cleavage substances.
  • the peptides may already have their desired activity in this solution. If a greater purity is required, then after the cleavage, the peptides released from the repetitive precursor proteins can be separated from the auxiliary sequences.
  • auxiliary sequences assemble during or after cleavage. This assembly can be done spontaneously during cleavage under the selected cleavage conditions, or by addition of materials that assist in the assembly of the auxiliary sequences.
  • assemblage-promoting substances are, for example, cosmotropic salts which contain at least one type of ion which, according to the Hofmeister series, has more cosmotropic properties than sodium or chloride ions.
  • Other materials that promote assembly are acids or alkalis or organic solvents that are miscible with water, such as alcohols.
  • the assembled auxiliary sequences can be separated from the soluble released peptide by sedimentation or filtration.
  • the peptide-containing solution may be used directly for the desired application or the solution may be dried by methods known to those skilled in the art (e.g., spray-drying or freeze-drying) and the corresponding dry product used.
  • Suitable solvents are organic solvents such as n-hexane N-methylpyrrolidone or mixtures of solvents and acids such as mixtures of n-hexane and acetic acid or organic acids such as acetic acid or hexanoic acid.
  • the dried peptide is resuspended in the appropriate solvent / mixture and then separated again by sedimentation or filtration. res- te of the solvent / solvent mixture can be removed by drying.
  • the desired peptides may have the desired activity in the form obtained by the cleavage. However, it may also be necessary to further modify the peptides after cleavage.
  • the peptide can be amidated, esterified, oxidized, alkylated or chemically linked to any molecule.
  • molecules which can be used for such modifications are alcohols, alcohol cysteine esters, carboxylic acids, thioesters or maleimides.
  • molecules which increase the hydrophobicity of the peptide are used for such modifications.
  • Such molecules may contain modified or unmodified alkyl radicals as defined above. Such molecules preferably contain C 2 -C 6 -alkyl radicals, in particular C 6 -C 4 -alkyl radicals.
  • Corresponding methods are known to the person skilled in the art.
  • the modification can be carried out at any time: for example directly after cell disruption, after purification of the precursor protein, after cleavage of the precursor protein or after purification of the peptide.
  • Peptide solutions having the desired degree of purity can be used directly.
  • different preservation methods can be used for longer-term storage. Examples of preservation methods are cooling, freezing, addition of preservatives.
  • the peptides can be dried. Examples of drying methods are lyophilization or spray drying. Dried peptides can then be stored.
  • the dried substance is dissolved in a suitable solvent, preferably an aqueous solution. This aqueous solution may contain salts or buffer substances or no further additives.
  • Peptide P18 is a peptide derived from a potent antimicrobial peptide sequence reported by Shin et al. J. Peptide Res. 58: 504-14 (2001).
  • Expression construct SEQ ID NO: 1 (not according to the invention): repetitive (tetrameric) arrangement of aux-pep elements with N-terminally peptidically linked T7-tag.
  • the aux element according to WO 2010/139736 comprises a peptide-linked self-assembling SA element and a and SU element.
  • Expression construct SEQ ID NO: 2 repetitive arrangement of (SU-Pep) with N-terminally peptidically linked T7-tag
  • Expression construct SEQ ID NO 3 SEQ ID NO 2 without T7 tag.
  • Expression construct SEQ ID NO 4 SEQ ID NO 2 with modified SU sequence.
  • Expression construct SEQ ID NO 5 SEQ ID NO 2 with modified SU sequence.
  • Expression construct SEQ ID NO 6 SEQ ID NO 2 with modified SU sequence. 1. Cloning of the coding precursor protein sequences
  • Synthetic genes encoding dimers of the precursor proteins (corresponding to the formula: [-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-] 2 were synthesized using the restriction endonucleases BamHI and HindIII in the methods described in Hummerich et al., Biochemistry 43, 13604- 13612 (2004) described vector pAZI and cloned according to the protocol described therein dimerized and cloned into the vector pET21 (Novagen).
  • the sequences subsequently present in this vector (optionally containing N- or C-terminal tags) encode the repetitive precursor proteins according to SEQ ID-7.
  • the repetitive precursor proteins contain 4 repeat units, each containing one copy of the peptide P18 and one SU element.
  • the E. coli BL21 DE [DE3] (Novagen) strain is made competent by electroporation and the respective expression plasmid transformed into the cells.
  • the selection of successful transformants is carried out on LB / agar plates with antibiotic, which corresponds to the selection marker, which is encoded on the expression plasmid.
  • the culture and expression of the precursor genes is carried out in 200 ml Erlenmeyer shake flasks in PM medium (see below). At an optical density (OD 600nm) of 1.5 to 2.0, induction of gene expression occurs by addition of 1 mM I PTG. a. Preparative scale
  • magnesium sulfate heptahydrate MgS0 4 * 7H 2 O
  • 3 g of calcium chloride dihydrate CaCl 2 * 2 H 2 0
  • the biomass was cleaned according to the following protocol:
  • Resuspension of the cell pellet 6 g of 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.5) per g of biomass were added and mixed.
  • Resuspension of the pellet Add 25 ml of 0.2 M NaOH per g of wet mass, homogenize and incubate for 4 hours at 23 ° C. with stirring
  • the pellet consisting of washed inclusion bodies containing the P18 precursor protein was hydrolyzed or cleaved by means of 2% H 3 PO 4 .
  • the eluate was neutralized with 2 M NaOH.
  • the neutralized solution was lyophilized.
  • the lyophilized product was analyzed by HPLC: For this, the product was dissolved in water at a concentration of 1 mg / ml and analyzed with a reversed phase chromatography column (Jupiter Proteo 4.6 x 250 mm, Phenomenex). The eluent used was 0.1% trifluoroacetic acid in water, which was replaced with a linear gradient by 0.1% trifluoroacetic acid in acetonitrile. The detection was carried out at 280 nm. For a further analysis, the fractions of the main peak were collected and the substance contained therein further investigated. N-terminal sequencing confirmed that this component is the peptide P18.
  • E. coli B cultures were measured in LB medium (5 g / L yeast extract, 10 g / L tryptone 5 g / L sodium chloride), which had an optical density of 0.1 measured at 600 nm with different concentrations of the P18 peptide with shaking at 37 ° C incubated. Bacterial growth was monitored by measuring the optical density after 24 hours. Complete inhibition of growth (optical density at 600 nm after 24 h ⁇ 0.15) was achieved at a peptide concentration of 31 ppm or more. Further improvement in antimicrobial activity could be achieved by amidation of the C-terminal carboxyl group.
  • the shake flasks are removed for 0 h, 3 h, 5 h, 7 h, 9 h samples for the analysis.
  • the optical density of the samples is determined (OD-600 measurement).
  • the volume (ml) of the recovery sample is determined and then centrifuged for 10 min at 4000 rpm. The supernatant will discarded and the cell pellet homogenized with 0.5 ml of Bugbuster (Novagen) and incubated for 20 min at room temperature.
  • the samples are centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes, the oil is recovered and the pellet is taken up in 8M urea and heated at 50 ° C. for 60 minutes.
  • the samples of oil and pellet are then analyzed in equal concentrations by SDS-PAGE and Coomassie Blue staining.
  • the 4-module precursor protein is located in inclusion bodies. Therefore, both supernatant (soluble proteins) and pellet (insoluble proteins) are applied on the SDS PAGE.
  • Pep peptide to be prepared
  • these listed sequences can be modified C-terminally and / or N-terminally by addition of specific cleavage sequences, in particular the sequences Asn-Gly (ie NG) or Asp-Xxx defined above (ie, DX) (such as, in particular, the motifs suitable for acid cleavage between the residues "DP” or a hydroxylamine cleavage between the residues "NG”) (ie, sequences of the "- Sp-Pep-Sp-" type as in claim 1) Are defined); or modified by the remaining amino acid residues resulting from such cleavage.
  • a spacer residue such as e.g. a G-remainder, to be inserted.
  • a spacer residue such as e.g. a G-remainder
  • N-terminal addition of a PG, P or G residue

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Abstract

The present invention relates to novel repetitive self-assembling precursor proteins, nucleic acid sequences and expression constructs encoding the same, and to methods for the recombinant production of peptides using such precursor proteins.

Description

Rekombinante Herstellung von Peptiden  Recombinant production of peptides
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige repetitive selbstassemblierende Vorläuferproteine, dafür kodierende Nukleinsäuresequenzen und Expressionskonstrukte, sowie Verfahren zur rekombinanten Herstellung von Peptiden unter Verwendung von solchen Vorläuferproteinen. The present invention relates to novel repetitive self-assembling precursor proteins, nucleic acid sequences and expression constructs coding therefor, and to methods for the recombinant production of peptides using such precursor proteins.
Hintergrund der Erfindung Es sind unterschiedliche Methoden zur biotechnologischen Herstellung von Peptiden bekannt. Da die Stabilität von kurzen Polypeptidketten in mikrobiellen Wirtszellen in der Regel gering ist und die freien Peptide unter Umständen toxisch auf den Wirtsorganismus wirken können (z.B. antimikrobielle Peptide), werden bei den meisten Methoden größere Vorläuferproteine gebildet, aus denen das Peptid nach der Aufreinigung des Vorläuferproteins herausgeschnitten wird. Background of the Invention Various methods for the biotechnological production of peptides are known. Since the stability of short polypeptide chains in microbial host cells is usually low and the free peptides may possibly have a toxic effect on the host organism (eg antimicrobial peptides), in most methods larger precursor proteins are formed, from which the peptide after the purification of the precursor protein is cut out.
Eine Möglichkeit, ein stabiles Vorläuferprotein zu erhalten, besteht darin, ein Peptid zusammen mit einem stabilen Protein als Fusionsprotein zu exprimieren. Die Eigenschaften des Fusionsproteins, die einen großen Einfluss auf nachfolgende Aufarbei- tungsschritte haben, werden weitgehend unabhängig von der Peptidsequenz von dem Fusionspartner bestimmt und sind damit gut kontrollierbar und für die Herstellung von Peptiden mit unterschiedlichen Sequenzen geeignet. One way to obtain a stable precursor protein is to express a peptide together with a stable protein as a fusion protein. The properties of the fusion protein, which have a great influence on subsequent processing steps, are determined largely independently of the peptide sequence by the fusion partner and are thus readily controllable and suitable for the production of peptides with different sequences.
Die WO 2008/085543 beschreibt ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Protei- nen und Peptiden mit Hilfe eines Fusionsproteins. Dieses Fusionsprotein enthält neben der gewünschten Peptidsequenz einen Fusionspartner, der dafür sorgt, dass das Fusionsprotein ein inverses Phasenübergangsverhalten zeigt. Dieses Verhalten erlaubt einerseits eine einfache und kostengünstige Aufreinigung des Fusionsproteins aus dem zellulären Kontext. Andererseits kann die Abtrennung des Fusionspartners nach der proteolytischen Abspaltung des Peptids ebenfalls einfach und kostengünstig durchgeführt werden. Während ein Fusionsprotein oft mit guten Ausbeuten erhalten werden kann, ist der Anteil des Peptids am Vorläuferprotein in der Regel gering und somit die Effizienz des Prozesses nicht optimal. In einem anderen Ansatz werden repetitive Vorläuferproteine, die mehrere Kopien des gewünschten Peptids enthalten, rekombinant hergestellt. Die WO 03/089455 beschreibt die Herstellung multimerer Vorläuferproteine, aus denen die gewünschten Peptidsequenzen, die antimikrobielle Eigenschaften aufweisen, durch Säurespaltung herausgeschnitten werden. WO 2008/085543 describes a special process for the preparation of proteins and peptides with the aid of a fusion protein. In addition to the desired peptide sequence, this fusion protein contains a fusion partner which ensures that the fusion protein displays an inverse phase transition behavior. On the one hand, this behavior allows a simple and cost-effective purification of the fusion protein from the cellular context. On the other hand, the separation of the fusion partner after the proteolytic cleavage of the peptide can also be carried out easily and inexpensively. While a fusion protein can often be obtained in good yields, the proportion of peptide on the precursor protein is usually low and thus the efficiency of the process is not optimal. In another approach, repetitive precursor proteins containing multiple copies of the desired peptide are produced recombinantly. WO 03/089455 describes the preparation of multimeric precursor proteins from which the desired peptide sequences which have antimicrobial properties are excised by acid cleavage.
Es gibt eine Reihe weiterer publizierter Ansätze (Beispiele: Metlitskaya et al. Biotechnol Appl. Biochem 39; 339-345 (2004); Wang & Cai Appl. Biochem and Biotechnol. 141 ; 203-213 (2007)), mit denen gezeigt wurde, dass Peptidsequenzen oder Familien von Peptidsequenzen nach einem bestimmten Verfahren mit Hilfe von repetitiven Vorläuferproteinen hergestellt werden können. Teilweise wurde die Verwendung von speziellen Hilfssequenzen beschrieben, die zwischen den Wiederholungen der gewünschten Peptidsequenzen angeordnet sind. Insbesondere wurden anionische Hilfssequenzen vorgeschlagen, die die schädigende Wirkung von kationischen antimikrobiellen Pep- tidsequenzen innerhalb eines repetitiven Vorläuferproteins auf die Wirtszelle verringern sollen (vgl. z.B. WO 00/31279 und US 2003/0219854). Während bei diesem repetitiven Ansatz der Anteil der gewünschten Peptidsequenz am Vorläuferprotein höher ist, als bei Fusionsproteinen, werden die Eigenschaften des repetitiven Vorläuferproteins stark von der Sequenz des gewünschten kationischen Peptids beeinflusst. There are a number of other published approaches (examples: Metlitskaya et al., Biotechnol Appl. Biochem 39: 339-345 (2004); Wang & Cai Appl. Biochem and Biotechnol. 141; 203-213 (2007)) which have been shown in that peptide sequences or families of peptide sequences can be prepared by a specific method with the aid of repetitive precursor proteins. In part, the use of special auxiliary sequences located between repeats of the desired peptide sequences has been described. In particular, anionic auxiliary sequences have been proposed which are said to reduce the deleterious effect of cationic antimicrobial peptide sequences within a repetitive precursor protein on the host cell (see, for example, WO 00/31279 and US 2003/0219854). While in this repetitive approach the proportion of the desired peptide sequence on the precursor protein is higher than on fusion proteins, the properties of the repetitive precursor protein are strongly influenced by the sequence of the desired cationic peptide.
Den Erfindern ist bisher kein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe von repetitiven Vorläuferproteinen beliebige Peptidsequenzen nach einem einfachen, günstigen und effizient durchführbaren Protokoll hergestellt werden können. Diverse antimikrobielle Peptide sind in der Literatur bereits beschrieben und in Reviews zusammengefasst (Hancock, R.E.W, und Lehrer, R. 1998 in Trends in Biotechnology, 16: 82-88; Hancock, R.E.W, und Sahl, H.G. 2006 in Nature Biotechnology, 24: 1551 - 1557). Fusionspeptide, die zwei wirksame Peptide in sich vereinen, sind in der Literatur ebenfalls beschrieben. Wade et al. berichten über die antibakterielle Wirkung diverser Fusionen aus Cecropin A aus Hyalophora cecropia und dem Bienengift Melittin (Wade, D. et al., 1992, International Journal of Peptide and Protein Research, 40: 429-436). Shin et al. beschreiben die antibakterielle Wirkung eines Fusionspeptids aus Cecropin A aus Hyalophora cecropia und Magainin 2 aus Xenopus laevis, bestehend aus 20 Amino- säuren. Cecropin A besteht aus 37 Aminosäuren und zeigt Aktivität gegen gramnegative Bakterien, aber geringere Aktivität gegen grampositive Bakterien. Magainin 2 besteht aus 23 Aminosäuren und ist aktiv gegen Bakterien aber auch Tumorzelllinien. Im Vergleich zur Fusion aus Cecropin A und Melittin zeigt diese Fusion eine deutlich ge- ringere hämolytische Aktivität bei vergleichbarer antibakterieller Wirkung (Shin, S.Y. Kang, J.H., Lee, M.K., Kim, S.Y., Kim, Y., Hahm, K.S., 1998, Biochemistry and Molecular Biology International, 44: 1 1 19-1 126). US 2003/0096745 A1 und US 6,800,727 B2 beanspruchen diese Fusionspeptide, bestehend aus 20 Aminosäuren und Varianten dieser Fusion, die durch den Austausch von Aminosäuren, insbesonde- re von positiv geladenen Aminosäuren und hydrophoben Aminosäuren, stärker positiv geladen und hydrophober sind. The inventors have so far no method is known in which any peptide sequences can be prepared by a simple, inexpensive and efficiently feasible protocol using repetitive precursor proteins. Various antimicrobial peptides have been previously described and summarized in reviews (Hancock, REW, and Lehrer, R., 1998 Trends in Biotechnology, 16: 82-88, Hancock, REW, and Sahl, HG, 2006, Nature Biotechnology, 24: 1551-1557). Fusion peptides that combine two effective peptides are also described in the literature. Wade et al. report the antibacterial activity of various fusions of Cecropin A from Hyalophora cecropia and the bee venom melittin (Wade, D. et al., 1992, International Journal of Peptide and Protein Research, 40: 429-436). Shin et al. describe the antibacterial activity of a fusion peptide of cecropin A from Hyalophora cecropia and magainin 2 from Xenopus laevis, consisting of 20 amino acids. acids. Cecropin A consists of 37 amino acids and shows activity against Gram-negative bacteria, but lower activity against Gram-positive bacteria. Magainin 2 consists of 23 amino acids and is active against bacteria as well as tumor cell lines. Compared to the fusion of cecropin A and melittin, this fusion shows markedly lower hemolytic activity with comparable antibacterial activity (Shin, SY Kang, JH, Lee, MK, Kim, SY, Kim, Y., Hahm, KS, 1998, Biochemistry and Molecular Biology International, 44: 1 1 19-1 126). US 2003/0096745 A1 and US Pat. No. 6,800,727 B2 claim these fusion peptides, consisting of 20 amino acids and variants of this fusion, which are more positively charged and more hydrophobic due to the exchange of amino acids, in particular of positively charged amino acids and hydrophobic amino acids.
Weitere Entwicklungen dieses Cecropin-A-Magainin-2-Fusionspeptids beschreiben Shin et al. 1999. Hierbei zeigte sich, dass das Peptid mit der SEQ ID NO:6 eine gerin- gere hämolytische Aktivität im Vergleich zur Ausgangsfusion aufwies, die antibakterielle Aktivität gegenüber Escherichia coli und Bacillus subtilis jedoch nicht beeinträchtigt wurde (Shin et al. 1999 Journal of Peptide Research, 53: 82-90). Further developments of this cecropin A magainin-2 fusion peptide are described by Shin et al. 1999. It was found that the peptide with SEQ ID NO: 6 had a lower hemolytic activity compared to the starting fusion, but the antibacterial activity against Escherichia coli and Bacillus subtilis was not impaired (Shin et al., 1999 Journal of Peptides Research, 53: 82-90).
Aus der WO2010/139736 sind Vorläuferproteine der allgemeinen Formel (Pep-Aux)x oder (Aux-Pep)x bekannt, worin x >1 ist, und wobei die Aux-Elemente gleich oder verschieden sind und Aminosäuresequenzelemente umfassen, die dem Vorläuferprotein selbstassemblierende Eigenschaften verleihen; und die Pep-Elemente gleich oder verschieden sind und die Aminosäuresequenz gleicher oder verschiedener Peptidmolekü- le umfassen. Die selbstassemblierend wirkenden Sequenzmotive (SA-Elemente) sind insbesondere die Motive An , (GA)m, Vn , (VA)m, und(VVAA)0, worin, n für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 12, m für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 10, und o für einen ganzzahligen Wert von 1 bis 6 steht. From WO2010 / 139736 precursor proteins of the general formula (Pep-Aux) x or (Aux-Pep) x are known, wherein x> 1, and wherein the aux elements are the same or different and comprise amino acid sequence elements, the self-assembling properties of the precursor protein to lend; and the Pep elements are the same or different and comprise the amino acid sequence of identical or different peptide molecules. The self-assembling sequence motifs (SA elements) are, in particular, the motifs A n , (GA) m , V n , (VA) m , and (VVAA) 0 , where n stands for an integer value of 2 to 12, m for a integer value from 2 to 10, and o stands for an integer value from 1 to 6.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein vielseitig anwendbares, weiter verbessertes Verfahren zur Herstellung von Peptiden mit Hilfe repetitiver Vorläuferproteine bereitzustellen. Gelöst wurde diese Aufgabe durch Bereitstellung spezieller repetitiver Vorläuferproteine, wie in den beiliegenden Patentansprüchen näher definiert. It was therefore an object of the present invention to provide a versatile, further improved process for the production of peptides with the aid of repetitive precursor proteins. This object has been achieved by providing specific repetitive precursor proteins as further defined in the appended claims.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine vorteilhafte Produktion von Wert- peptiden auch dann möglich ist, wenn ein modular aufgebautes Vorläuferprotein bereitgestellt wird, das keine aus dem Stand der Technik bekannten Sequenzmotive (SA Elemente) mit selbstassemblierenden Eigenschaften enthält. Surprisingly, it has been found that an advantageous production of valuable peptides is also possible if a modular precursor protein is provided which contains no sequence motifs (SA elements) with self-assembling properties known from the prior art.
Figurenbeschreibung In den beiliegenden Figuren zeigt Description of the Figures In the accompanying figures shows
Figur 1 eine Helical-Wheel-Darstellung von Aminosäuresequenzen, als Projektion einer alpha-Helixstruktur. Die im repetitiven Vorläuferprotein enthaltene Aminosäuresequenz A1 - A7 (A) wird auf einem Kreis dargestellt (B). Aus dieser Anordnung wird die Lage der Aminosäuren in einer alpha-Helix sichtbar; Figure 1 is a helical wheel representation of amino acid sequences, as a projection of an alpha helical structure. The amino acid sequence A1-A7 (A) contained in the repetitive precursor protein is represented on a circle (B). From this arrangement, the location of the amino acids in an alpha helix becomes visible;
Figur 2 a und b zeigen anhand von SDS-Gelen die Ergebnisse der Expression des Peptids P18 nach 0, 3, 5 Stunden Induktion durch IPTG unter Verwendung von Vorläu- ferporteinen gemäß SEQ ID NO:1 bis 6. FIG. 2 a and b show, on the basis of SDS gels, the results of the expression of the peptide P18 after 0, 3, 5 hours of induction by IPTG using precursor epitems according to SEQ ID NO: 1 to 6.
Detaillierte Beschreibung einzelner Aspekte der Erfindung 1. Allgemeine Definitionen Werden keine anderen Angaben gemacht so repräsentiert die in Leserichtung erste Aminosäure der hierin offenbarten Sequenzen den jeweiligen N-Terminus. Detailed Description of Individual Aspects of the Invention 1. General Definitions Unless otherwise indicated, the first amino acid of the sequences disclosed herein represents the particular N-terminus.
„Helical Wheel Darstellungen sind eine Art von Plot oder visueller Darstellung, die verwendet werden, um die Eigenschaften von α-Helices in Proteinen oder Peptiden zu veranschaulichen. Die Aminosäuresequenz, die eine helikale Region einer Sekundärstruktur des Proteins oder Peptids ausbilden kann, wird in einer rotierenden Weise um eine virtuelle Drehachse hin aufgetragen, wobei der Drehwinkel zwischen aufeinanderfolgenden Aminosäuren 100 ° beträgt, so dass man in der endgültige Darstellung entlang der helikalen Drehachse blickt. Der Plot zeigt, ob hydrophobe, polare und hydrophile Aminosäuren gleichmäßig verteilt sind oder sich Helix-Hälften mit hydrophoberem oder polarerem/hydrophileren Charakter ausbilden können. „Amphiphile Peptide" umfassen sowohl hydrophile als auch hydrophobe und/oder polare Aminosäurereste. „Kationische amphiphile Peptide" sind solche in denen die hydrophilen Aminosäurereste vollständig oder überwiegend von basischen Aminosäureresten gebildet werden. "Helical wheel representations are a type of plot or visual representation used to illustrate the properties of α-helices in proteins or peptides. The amino acid sequence, which can form a helical region of a secondary structure of the protein or peptide, is applied in a rotating manner about a virtual axis of rotation, the angle of rotation between successive amino acids being 100 °, so that the final representation is viewed along the helical axis of rotation , The plot shows whether hydrophobic, polar and hydrophilic amino acids are evenly distributed or helix halves with more hydrophobic or polar / hydrophilic character can form. "Amphiphilic peptides" include both hydrophilic and hydrophobic and / or polar amino acid residues. "Cationic amphiphilic peptides" are those in which the hydrophilic amino acid residues are formed wholly or predominantly of basic amino acid residues.
„Anionische amphiphile Peptide" sind solche in denen die hydrophilen Aminosäurereste vollständig oder überwiegend von sauren Aminosäureresten gebildet werden. "Anionic amphiphilic peptides" are those in which the hydrophilic amino acid residues are formed wholly or predominantly of acidic amino acid residues.
„Polare Aminosäurereste" sind ausgewählt unter den Resten Serin (S), Threonin (T) Cystein (C), Tyrosin (Y), Asparagin (N), und Glutamin (Q). "Polar amino acid residues" are selected from the residues serine (S), threonine (T) cysteine (C), tyrosine (Y), asparagine (N), and glutamine (Q).
„Hydrophobe Aminosäurereste" sind ausgewählt unter Alanin (A), Valin (V), Leucin (L), Isoleucin (I), Phenylalanin (F), Prolin (P) Methionin (M) und Tryptophan (W). "Hydrophobic amino acid residues" are selected from alanine (A), valine (V), leucine (L), isoleucine (I), phenylalanine (F), proline (P) methionine (M) and tryptophan (W).
„Saure Aminosäurereste" oder„anionische Aminosäurereste" sind ausgewählt unter Asparaginsäure (D) und Glutaminsäure (E); „Basische Aminosäurereste" oder„kationische Aminosäurereste" sind ausgewählt unter Lysin (K), Arginin (R) und Histidin (H). "Acidic amino acid residues" or "anionic amino acid residues" are selected from aspartic acid (D) and glutamic acid (E); "Basic amino acid residues" or "cationic amino acid residues" are selected from lysine (K), arginine (R) and histidine (H).
„Amphipathisch" und„amphiphil" werden hierin synonym verwendet. Unter einer von einer konkret offenbarten Sequenz„abgeleiteten" oder dazu„homologen" Sequenz, z.B. einer abgeleiteten Aminosäure- oder Nukleinsäuresequenz, wird erfindungsgemäß, wenn keine anderen Angaben gemacht werden, eine Sequenz verstanden, die mit der Ausgangssequenz eine Identität von mindestens 80% oder mindestens 90%, insbesondere 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% und 99% aufweist. "Amphipathic" and "amphiphilic" are used interchangeably herein. Under a sequence "derived" or "homologous" from a concretely disclosed sequence, e.g. a deduced amino acid or nucleic acid sequence, according to the invention, unless otherwise stated, is understood to mean a sequence having an identity to the starting sequence of at least 80% or at least 90%, in particular 91%, 92%, 93%, 94%, 95% %, 96%, 97%, 98% and 99%.
„Selbstassemblierende" Eigenschaften des Vorläuferproteins sind dadurch gekennzeichnet, dass das Vorläuferprotein bereits während der Expression„spontan", d.h. von selbst ohne zusätzlich erforderliche Maßnahme, stabile Assoziate bildet, oder die Bil- dung solcher stabiler Assoziate aus löslichen Vorläuferproteinen „induzierbar", d.h. durch einen Trigger, ausgelöst werden kann. Vorläuferproteine, die selbstassemblierende Eigenschaften aufweisen, haben gegenüber anderen Vorläuferproteinen den Vorteil, dass sie auf einfache und effiziente Art und Weise aufgereinigt werden können. Derartige Assoziate umfassen, in der Regel ausschließlich oder im Wesentlichen, die Ausbildung nicht-kovalenter Bindungen, wie z.B. Wasserstoffbrücken, ionischer und/oder hydrophober Wechselwirkungen. Als„Trigger" können Lösungen von kosmotropen Salzen eingesetzt werden. Beispielhaft sind kosmotrope Salze zu nennen, die mindestens eine lonenart enthalten, die entsprechend der sogenannten Hofmeister-Reihe stärker kosmotrope Eigenschaften aufweist, als Natrium- oder Chloridionen. Beispiele für solche Salze sind Kaliumphosphat und Ammoniumsulfat. Beispiele für solche Salzlösungen sind 0,5 M Kaliumphos- phat oder 0,8 M Ammoniumsulfat. "Self-assembling" properties of the precursor protein are characterized in that the precursor protein already during expression "spontaneously", ie by itself without additionally required action forms stable associates, or the formation of such stable associates of soluble precursor proteins "inducible", ie by Precursor proteins having self-assembling properties have the advantage over other precursor proteins that they can be purified in a simple and efficient manner. Such associates include, usually exclusively or substantially, the formation of non-covalent bonds, such as hydrogen bonds, ionic and / or hydrophobic interactions. Solutions of cosmotropic salts can be used as "trigger." Cosmotropic salts containing at least one ion species which, according to the so-called Hofmeister series, have more cosmotropic properties than sodium or chloride ions are examples of such salts Examples of such salt solutions are 0.5 M potassium phosphate or 0.8 M ammonium sulfate.
2. Bevorzugte Ausführungsformen Die Erfindung betrifft insbesondere folgende Ausführungsformen: 2. Preferred Embodiments The invention particularly relates to the following embodiments:
1 . Ein synthetisches, insbesondere rekombinant hergestelltes Vorläuferprotein, umfassend eine enzymatisch und/oder chemisch spaltbare repetitive Abfolge (auch als repetitive Module bezeichnet) von peptidisch verknüpften Aminosäureteilse- quenzen, wobei die repetitive Abfolge folgende allgemeine Formel (1 ) aufweist: 1 . A synthetic, in particular recombinantly produced, precursor protein comprising an enzymatically and / or chemically cleavable repetitive sequence (also referred to as repetitive modules) of peptide-linked amino acid partial sequences, the repetitive sequence having the following general formula (1):
-[-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-]-n (seht synonym für -[-Sp-Pep-Sp-L-SU-L-]-n ) (1 ) (Schreibweise N-Terminus -> C-Terminus) worin in diesen Modulen - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp -] - n (see synonym for - [- Sp-Pep-Sp-L-SU-L -] - n ) (1) (spelling N-terminus - > C-terminus) wherein in these modules
n für einen ganzzahligen Wert von mehr als 1 , wie z.B. bis zu 100 oder bis zu 50 steht, vorzugsweise 2 bis 32, insbesondere 4 bis 16, steht  n is an integer value of more than 1, e.g. up to 100 or up to 50, preferably 2 to 32, in particular 4 to 16, stands
Pep jeweils für gleiche oder verschiedene, insbesondere gleiche, ein kationisches amphiphiles Wertpeptid steht,  Pep is in each case identical or different, in particular the same, a cationic amphiphilic value peptide,
Sp für gleiche oder verschiedene, insbesondere gleiche, chemisch oder enzymatisch spaltbare Spaltpeptidsequenzen steht,  Sp is the same or different, in particular the same, chemically or enzymatically cleavable cleavage peptide sequences,
SU für gleiche oder verschiedene, insbesondere gleiche, anionische amphiphile Schutzpeptide steht, wobei insbesondere jedes SU in seiner helikalen Projektion nach dem „Helical Wheel" Prinzip) eine amphiphile Verteilung von hydropho- ben/polaren, insbesondere hydrophoben, Aminosäureresten und anionischen Aminosäure-Resten aufweist, und SU stands for the same or different, in particular the same, anionic amphiphilic protective peptides, wherein in particular each SU in its helical-helical projection has an amphiphilic distribution of hydrophobic ben / polar, in particular hydrophobic, amino acid residues and anionic amino acid residues, and
L für gleiche oder verschiedene, insbesondere gleiche, Linker steht. Die Elemente Pep und SU weisen unabhängig voneinander eine Sequenzlänge von 5 bis 100, insbesondere 6 bis 50, vorzugsweise 7 bis 40, besonders bevorzugt 7 bis 30 zusammenhängenden Aminosäureresten auf.  L is the same or different, especially the same, linker. The elements Pep and SU independently have a sequence length of 5 to 100, in particular 6 to 50, preferably 7 to 40, particularly preferably 7 to 30 contiguous amino acid residues.
Bevorzugt sind die Sequenzlängen von Pep und SU jedoch aufeinander abgestimmt und differieren um weniger als ±70, insbesondere weniger als ±60, vorzugsweise weniger als ±40 insbesondere weniger als ±25%. Preferably, however, the sequence lengths of Pep and SU are coordinated and differ by less than ± 70, in particular less than ± 60, preferably less than ± 40, in particular less than ± 25%.
Am meisten bevorzugt sind Konstrukte in denen Pep und SU in etwa gleich lang sind und um weniger als ±5, insbesondere weniger als ±4, vor allem weniger als ±3, vorzugsweise weniger als ±2, wie ±1 oder ± 0, Aminosäurereste in der Länge differieren. Most preferred are constructs in which Pep and SU are approximately equal in length and less than ± 5, especially less than ± 4, most preferably less than ± 3, preferably less than ± 2, such as ± 1 or ± 0, amino acid residues in differ in length.
Die optimalen Sequenzlängen von SU und Pep können durch einfache Expressionsexperimente zur Bestimmung der Expressionseffizienz ermittelt werden. Bei- spielsweise kann man bei einer Sequenzlänge von Pep von etwa 18 oder 19The optimal sequence lengths of SU and Pep can be determined by simple expression experiments to determine the expression efficiency. For example, with a sequence length of Pep of about 18 or 19
Aminosäureresten optimale Expression bei Verwendung von SU Element mit etwa gleicher Sequenzlänge beobachten, wobei sich die Expression mit abnehmender SU-Sequenzlänge verschlechtert, wobei jedoch selbst bei SU- Sequenzlängen von etwa 7 oder 8 Aminosäureresten noch immer brauchbare Expressionsresultate erzielt werden. Amino acid residues observe optimal expression when using SU element with approximately the same sequence length, wherein the expression deteriorates with decreasing SU sequence length, but even at SU sequence lengths of about 7 or 8 amino acid residues still obtain useful expression results.
Obige Ausführungen zur Wahl geeigneter Sequenzlängen für SU und Pep gelten analog die Module -L-SU-L- und - Sp-Pep-Sp-. Die Elemente L und Sp einerseits relativ kurz im Vergleich zu den Elementen SU und Pep (und umfassen 1 bis 10, insbesondere 1 bis 5 Aminosäuren, wie in Folgenden noch näher ausgeführt) und besitzen somit einen ähnliche Größe untereinander. The above statements on the selection of suitable sequence lengths for SU and Pep apply analogously to the modules -L-SU-L and -sp-Pep-Sp-. On the one hand, the elements L and Sp are relatively short in comparison to the elements SU and Pep (and comprise 1 to 10, in particular 1 to 5 amino acids, as described in more detail below) and thus have a similar size to one another.
Bevorzugt sind die Sequenzlängen von -L-SU-L- und - Sp-Pep-Sp- aufeinander abgestimmt und differieren um weniger als ±70, insbesondere weniger als ±60, vorzugsweise weniger als ±40 insbesondere weniger als ±25%. Am meisten bevorzugt sind Konstrukte in denen -L-SU-L- und - Sp-Pep-Sp- in etwa gleich lang sind und um weniger als ±5, insbesondere weniger als ±4, vor allem weniger als ±3, vorzugsweise weniger als ±2, wie ±1 oder ± 0, Aminosäu- rereste in der Länge differieren. Preferably, the sequence lengths of -L-SU-L and - Sp-Pep-Sp- are coordinated and differ by less than ± 70, in particular less than ± 60, preferably less than ± 40, in particular less than ± 25%. Most preferred are constructs in which -L-SU-L and - Sp-Pep-Sp- are about the same length and less than ± 5, in particular less than ± 4, especially less than ± 3, preferably less than ± 2, such as ± 1 or ± 0, amino acid residues differ in length.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die erfindungsgemäßen anionischen amphi- philen SU-Elemente so gewählt, dass sie bei pH=7 eine Gesamtladung von kleiner 0, wie z.B. -1 bis -20. oder -1 bis -10 oder -1 bis -5, aufweisen In a further embodiment, the anionic amphiphilic SU elements according to the invention are chosen such that, at pH = 7, they have a total charge of less than 0, such as e.g. -1 to -20. or -1 to -10 or -1 to -5
Vorzugsweise sind die SU-Elemente im Vorläuferprotein zur Ausbildung einer amphiphilen Helixstruktur befähigt. Preferably, the SU elements in the precursor protein are capable of forming an amphiphilic helical structure.
Vorzugsweise ist das Pep-Element ein (bei pH=7) kationisches, eine positive Ge- samtladung (von größer 0, wie z.B. +1 bis +20. oder +1 bis +10 oder +1 bis +5), aufweisendes Peptid, wie z.B. ein antimikrobielles Peptid. Preferably, the Pep element is a (at pH = 7) cationic, a positive total charge (greater than 0, such as +1 to +20 or +1 to +10 or +1 to +5) containing peptide, such as an antimicrobial peptide.
Die einzelnen Strukturelemente L, Sp, SU und Pep sind miteinander peptidisch verknüpft; The individual structural elements L, Sp, SU and Pep are peptidically linked to one another;
Die Sp Elemente erlauben, dass Pep spezifisch, d.h. ausschließlich oder im Wesentlichen an der definierten Sp-Sequenz aus dem Vorläuferprotein auf chemischem oder enzymatischem Weg abspaltbar ist. Vorteilhafterweise sollte die Aminosäurezusammensetzung der Sp- und L-The Sp elements allow Pep to be specific, i. exclusively or essentially at the defined Sp-sequence from the precursor protein can be cleaved by chemical or enzymatic means. Advantageously, the amino acid composition of the Sp- and L-
Elemente so gewählt sein, dass die Bildung von Sekundärstrukturen (α-Helix und ß-Faltblatt) innerhalb dieser Elemente weitgehend vermieden wird. Die Verwendung von strukturbrechenden Aminosäureresten innerhalb dieser Sp- und L- Elemente ist daher bevorzugt. Anhand der literaturbekannten Werte (vgl. ,Struc- ture and mechanism in protein science: a guide to enzyme catalysis and protein folding' (Alan Fersht; I BN: 0-7167-3268-8; 1999) für die jeweilige Relative Helix Stabilität (RHS) und Relative ß-Sheet Stabilität (RSS) einzelner Aminosäurereste (mit Alanin als Bezugsgröße und einem wert von 0 kcal/mol) kann der Fachmann die konkreten Elemente maßgeschneidert bereitstellen. Bevorzugte strukturbrechende Aminosäurereste sind G und P. Elements should be chosen so that the formation of secondary structures (α-helix and β-sheet) is largely avoided within these elements. The use of pattern breaking amino acid residues within these Sp and L elements is therefore preferred. On the basis of the values known from the literature (see "Structure and Mechanism in Protein Science: A Guide to Enzyme Catalysis and Protein Folding" (Alan Fersht, I BN: 0-7167-3268-8, 1999) for the Relative Helix Stability ( RHS) and relative β-sheet stability (RSS) of individual amino acid residues (with alanine as a reference and a value of 0 kcal / mol), the skilled person can tailor the concrete elements. Preferred structure-breaking amino acid residues are G and P.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Anteil an G und/oder P an der Gesamtanzahl der Aminosäurereste der L- Elements wenigstens 20%, wie z.B. wenigsten 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 %. In a further preferred embodiment, the proportion of G and / or P in the total number of amino acid residues of the L elements is at least 20%, e.g. at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 100%.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Anteil an G und/oder P an der Gesamtanzahl der Aminosäurereste der Sp- Elements wenigstens 20%, wie z.B. wenigsten 30, 40, 50, 60, 70, 80, oder 90 %. In a further preferred embodiment, the proportion of G and / or P in the total number of amino acid residues of the Sp elements is at least 20%, e.g. at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, or 90%.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besitzen die Elemente L und/oder die Elemente Sp, insbesondere L und Sp, selbst keine selbstassemblierenden Eigenschaften und tragen im Wesentlich nicht zur Selbstassemblierung des erfindungsgemäßen Vorläuferproteins bei. Insbesondere umfassen die Elemente L und Sp keine aus dem Stand der Technik (insbesondere der WO2010/139736) bekannte, selbstassemblierend wirkenden, bzw. die Selbstassemblierung begünstigenden Sequenzmotive (sog. SA-Elemente), wie insbesondere die SA- Sequenzmotive An , (GA)m, Vn , (VA)m, und (VVAA)0, worin n für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 12, m für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 10, und o für ei- nen ganzzahligen Wert von 1 bis 6 steht und insbesondere n = 7 - 9, m = 6 - 7 und o= 2-3 ist. In a further preferred embodiment, the elements L and / or the elements Sp, in particular L and Sp, themselves have no self-assembling properties and essentially do not contribute to the self-assembly of the precursor protein according to the invention. In particular, the elements L and Sp do not comprise sequence motifs known from the prior art (in particular WO2010 / 139736), self-assembling, or self-assembling sequences (so-called SA elements), in particular the SA sequence motifs A n , (GA m , V n , (VA) m , and (VVAA) 0 , where n is an integer from 2 to 12, m is an integer from 2 to 10, and o is an integer from 1 to 6 and in particular n = 7 - 9, m = 6 - 7 and o = 2-3.
Insbesondere sind die Vorläuferproteine so gewählt, dass das Pep-Element nicht von Spinnenseiden-Proteinen abgeleitet ist. Insbesondere sind solche Pep- Elemente nicht umfasst, die Glycin-reiche Elemente, vor allem repetitive Glycin- reiche Elemente, wie insbesondere GGX oder GPGXX (wie z.B. beschrieben in der WO2006/008163) enthalten. Vorläuferprotein nach Ausführungsform 1 , worin n für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 10, insbesondere 3 bis 8 vor allem 4 bis 6 aufweist. In particular, the precursor proteins are chosen so that the Pep element is not derived from spider silk proteins. In particular, those elements are not included which contain glycine-rich elements, in particular repetitive glycine-rich elements, in particular GGX or GPGXX (as described, for example, in WO2006 / 008163). Precursor protein according to embodiment 1, wherein n has an integer value of 2 to 10, in particular 3 to 8, especially 4 to 6.
Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, worin Sp das Aminosäuresequenzmotiv DX aufweist, worin X für einen beliebigen Aminosäurerest steht, und Sp insbesondere eine Sequenzlänge von 2 bis 6, insbesondere 2 bis 4 aufweist. Vorzugsweise sind die übrigen Aminosäurereste im Sp-Element so gewählt, dass sich keine stabilen Sekundärstrukturen ausbilden (vergleiche obige Maßgaben), Insbesondere sollte der Anteil an der Resten G und/oder P an der Gesamtanzahl der Aminosäurereste der Sp-Elements wenigstens 20%, bezogen auif die Sequenzlänge des Sp-Elements, betragen. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein Sp has the amino acid sequence motif DX, wherein X is an arbitrary amino acid residue, and Sp has in particular a sequence length of 2 to 6, in particular 2 to 4. Preferably, the remaining amino acid residues in the Sp element are chosen such that no stable secondary structures are formed (see above provisos). In particular, the proportion of residues G and / or P should be at least 20% relative to the total number of amino acid residues of the Sp element except for the sequence length of the Sp element.
Vorläuferprotein nach Ausführungsform 3, worin die Sp-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter den Sequenzen der allgemeinen Formel A precursor protein according to embodiment 3, wherein the Sp elements are independently selected from the sequences of the general formula
XADPXB XADPXB
worin XA und XB unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder einen der Aminosäurereste G, S, A, I, L, oder Q, und insbesondere für G oder S stehen. wherein X A and X B independently of one another represent a chemical bond or one of the amino acid residues G, S, A, I, L, or Q, and in particular G or S.
Vorläuferprotein nach Ausführungsform 4, worin die Sp-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter den Sequenzen GDPG, GDPS, GDP, DPG, DPS, SDP und DP. 6. Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, worin L eine Länge von 1 bis 10 insbesondere 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste umfasst. A precursor protein according to embodiment 4, wherein the Sp elements are independently selected from the sequences of GDPG, GDPS, GDP, DPG, DPS, SDP and DP. 6. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein L has a length of 1 to 10, in particular 2 to 10, preferably 2 to 5 contiguous amino acid residues.
Vorzugsweise sind die Aminosäurereste im L-Element so gewählt, dass sich kei- ne stabilen Sekundärstrukturen ausbilden (vergleiche obige Maßgaben). Insbesondere sollte der Anteil an der Resten G und/oder P an der Gesamtanzahl der Aminosäurereste der L- Elements wenigstens 20%, bezogen auf die Sequeenz- länge des L-Elements, betragen. 7. Vorläuferprotein nach Ausführungsform 6, worin die L-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter GSGPG, GGPG, SGPG, GSPG, GGP, GPG, GPS, GAG, GAA, GGA, GQQ, GGQ, GSS, SGA, GGY, GGL, GS (sowie die durch Permutation der Aminosäurereste davon jeweils ableitbaren Sequenzanaloga) und G, insbesondere die ein GS (oder SG) und/oder GP (oder PG) Motiv enthaltenden L-Elemente daraus. Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für gleiche oder verschiedenen Aminosäuresequenzen gemäß SEQ ID NO:7 Xi X2K X3 X4 X5KIP X10 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 7) steht, worin Preferably, the amino acid residues in the L element are chosen so that no stable secondary structures form (compare the above specifications). In particular, the proportion of residues G and / or P in the total number of amino acid residues of the L elements should be at least 20%, based on the mean length of the L element. A precursor protein according to Embodiment 6, wherein the L elements are independently selected from GSGPG, GGPG, SGPG, GSPG, GGP, GPG, GPS, GAG, GAA, GGA, GQQ, GGQ, GSS, SGA, GGY, GGL, GS (and the sequence analogs derivable by permutation of the amino acid residues thereof) and G, in particular the L-elements containing a GS (or SG) and / or GP (or PG) motif thereof. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, in which the cationic amphiphilic value peptide Pep represents identical or different amino acid sequences according to SEQ ID NO: 7 Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP X 10 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 7), in which
X10 für eine Peptidbindung oder ein oder zwei beliebige basische oder hydrophobe Aminosäurereste oder ein oder zwei Prolinreste steht und X 10 represents a peptide bond or one or any two or more basic or hydrophobic amino acid residues or one or two proline residues; and
Xi bis X9 beliebige basische oder von Prolin verschiedene hydrophobe Aminosäurereste bedeuten; Xi to X 9 denote any basic or hydrophobic amino acid residues other than proline;
und kationische, amphiphile Mutanten oder Derivate davon. Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für gleiche oder verschiedenen Aminosäuresequenzen gemäß SEQ ID NO:8 and cationic amphiphilic mutants or derivatives thereof. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the cationic amphiphilic value peptide Pep represents identical or different amino acid sequences according to SEQ ID NO: 8
SEQ ID NO Xi X2K X3 X4 X5KIP Xu X12 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 8) steht, worin SEQ ID NO Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP Xu X 12 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 8), in which
Xi für Lysin, Arginin oder Phenylalanin,  Xi for lysine, arginine or phenylalanine,
X2 für Lysin oder Tryptophan, X 2 for lysine or tryptophan,
X3 für Leucin oder Lysin, X 3 for leucine or lysine,
X4 für Phenylalanin oder Leucin, X 4 for phenylalanine or leucine,
X5 für Leucin oder Lysin, X 5 for leucine or lysine,
X6 für Leucin oder Lysin, X 6 for leucine or lysine,
X7 für Histidin oder Lysin, X 7 for histidine or lysine,
X8 für Alanin, Leucin, Valin oder Serin, X 8 for alanine, leucine, valine or serine,
X9 für Leucin oder Lysin, X 9 for leucine or lysine,
Xu für Prolin oder eine chemische Bindung, und Xu for proline or a chemical bond, and
Xi2 für Prolin oder eine chemische Bindung steht, Xi 2 is proline or a chemical bond,
und kationische, amphiphile Mutanten oder Derivate davon. Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO:9 and cationic amphiphilic mutants or derivatives thereof. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the cationic amphiphilic value peptide Pep for an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 9
KWKLFKKIPKFLHLAKKF (SEQ ID NO:9)  KWKLFKKIPKFLHLAKKF (SEQ ID NO: 9)
steht. Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die SU-Elemente gleich oder verschieden, insbesondere gleich sind und jedes SU- Element ein amphiphiles, insbesondere amphiphiles anionisches Peptid ist, um- fassend einen Sequenzabschnitt von wenigstens sieben peptidisch verknüpftenstands. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the SU elements are identical or different, in particular identical and each SU element is an amphiphilic, in particular amphiphilic anionic peptide comprising a sequence section of at least seven peptidisch linked
Aminosäuren, die zur Ausbildung einer amphiphilen α-Helix befähigt sind, wobei die Helix in ihrer vertikalen Projektion (Helical Wheel Projektion) eine Trennung der Aminosäurereste in eine hydrophobe und eine hydrophile Helixhälfte aufweist, die hydrophobe Helixhälfte mindestens 3 in der vertikalen Projektion benachbarte gleiche oder verschiedene hydrophobe Aminosäurereste aufweist und die hydrophile Helixhälfte mindestens 3 in der vertikalen Projektion benachbarte gleiche oder verschiedene hydrophile (d.h. saure, basische und ggf. polare) Aminosäurereste aufweist. Amino acids capable of forming an amphiphilic α-helix, the helix having in its vertical projection (helical wheel projection) a separation of the amino acid residues into a hydrophobic and a hydrophilic half of the helix, the hydrophobic half of the helix having at least 3 adjacent ones in the vertical projection has different hydrophobic amino acid residues and the hydrophilic helix half at least 3 in the vertical projection adjacent same or different hydrophilic (ie, acidic, basic and possibly polar) amino acid residues.
Insbesondere können die erfindungsgemäßen SU Elemente die die Wirtszelle vor schädigenden Einflüssen des repetitiven Vorläuferproteins, insbesondere des kationischen Wertpeptids, darin, schützten In particular, the SU elements of the present invention which protect the host cell from the deleterious effects of the repetitive precursor protein, particularly the cationic value peptide, therein
In einer speziellen Ausführungsform enthält das Vorläuferprotein anionische Hilfssequenzen SU, die die Wirtszelle vor schädigenden Einflüssen von kationischen antimikrobiellen Peptidsequenzen Pep schützen, die in dem repetitiven Vorläuferprotein enthalten sind. Insbesondere enthalten diese Schutzsequenzen negativ geladene Aminosäuren (Asp (D), Glu (E)). Insbesondere enthält die SU Sequenz eine Anzahl von negativ geladenen Aminosäuren Glutamat und / oder Aspartat, so dass die Gesamtnettoladung bei pH=7 innerhalb des repetitiven Vorläuferproteins größer als -10 und kleiner als +10, vor allem größer als -5 und kleiner als +5, wie z.B. größer als -2 und kleiner als +2 ist. In a specific embodiment, the precursor protein contains anionic auxiliary sequences SU which protect the host cell from the deleterious effects of cationic antimicrobial peptide sequences Pep contained in the repetitive precursor protein. In particular, these protective sequences contain negatively charged amino acids (Asp (D), Glu (E)). In particular, the SU sequence contains a number of negatively charged amino acids glutamate and / or aspartate such that the total net charge at pH = 7 within the repetitive precursor protein is greater than -10 and less than +10, especially greater than -5 and less than +5 , such as is greater than -2 and less than +2.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform bildet die negativ geladene Schutzsequenz (SU) eine amphipathische Helix aus. Eine amphipathische Helix gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann gebildet, wenn bei der kreisförmigen Anordnung (d.h. in seiner axialen (entlang der Helix Achse) Projektion bzw. Draufsicht; Helical Wheel Projektion) einer Sequenz von 7 in der Primärstruktur aufeinanderfolgende Aminosäuren (A1 - A7) in der folgenden Reihenfolge: A1 - A5 - A2 - A6 - A3 - A7 - A4 (Figur 1 ) mindestens 3 auf dem Kreis nebeneinander liegende Aminosäuren hydrophobe Aminosäuren (Ala, Met, Phe, Leu, Val, lle) oder Glycin sind und 3 auf dem Kreis nebeneinander liegende Aminosäuren hydrophile (saure, basische und polare) Aminosäuren (Cys, Thr, Ser, Trp, Tyr, His, Glu, Gin, Asp, Asn, Lys, Arg) oder Glycin sind. Diese kreisförmige Anordnung wird auch als„helical wheel projection" bezeichnet. In another specific embodiment, the negatively charged protective sequence (SU) forms an amphipathic helix. An amphipathic helix according to The present invention is then formed when, in the circular array (ie, in its axial (along the helical axis) projection, helical wheel projection) of a sequence of 7 amino acids (A1-A7) sequential in the primary structure in the following order : A1 - A5 - A2 - A6 - A3 - A7 - A4 (Figure 1) at least 3 amino acids adjacent to each other on the circle are hydrophobic amino acids (Ala, Met, Phe, Leu, Val, Ile) or glycine and 3 on the circle next to each other hydrophilic (acidic, basic and polar) amino acids (Cys, Thr, Ser, Trp, Tyr, His, Glu, Gin, Asp, Asn, Lys, Arg) or glycine. This circular arrangement is also referred to as "helical wheel projection".
Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Anteil an geladenen Aminosäureresten des SU-Elements so gewählt ist, dass die Gesamtnettoladung des Vorläuferproteins bei pH=7 größer als -10 und kleiner als +10 ist. Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die SU-Elemente des Vorläuferproteins gleich oder verschieden, insbesondere gleich sind und eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 10 aufweisen: Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the proportion of charged amino acid residues of the SU element is selected such that the total net charge of the precursor protein at pH = 7 is greater than -10 and less than +10. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the SU elements of the precursor protein are identical or different, in particular identical and have an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 10:
ExaExbXcEExdXe EXfXgXhXiXkEExi (SEQ ID NO:22) wobei xa bis X| für einen von E verschiedene Aminosäurerest stehen, ausgewählt unter hydrophoben und polaren Aminosäureresten Ex a Ex b XcEEx d Xe EXfXgX h XiXkEExi (SEQ ID NO: 22) where x a to X | represent an amino acid residue other than E selected from hydrophobic and polar amino acid residues
Als Beispiel sind zu nennen: As an example:
E(W,F, L, I oder A)E(W,F, L, I oder A)( W,F, L, I oder A)EE (W,F, L, I oder A)(S, Q oder A)E (W,F, L, I oderA)( W,F, L, I oder A)(Q, S oder A )(S, A oder Q)( W,F, L, I oder A) EE (W,F, L, I oder A) (SEQ ID NO:23), oder E (W, F, L, I or A) E (W, F, L, I or A) (W, F, L, I or A) EE (W, F, L, I or A) (S, Q or A) E (W, F, L, I or A) (W, F, L, I or A) (Q, S or A) (S, A or Q) (W, F, L, I or A ) EE (W, F, L, I or A) (SEQ ID NO: 23), or
E(W,F, L oder l)E(L, F, oder l)(F, L, oder Ι)ΕΕ (I, A, L, oder F)(S, Q, oder A)E (F, L, I, oder A)(L, F, I, oder A)(Q, S, oder A)(S, A, oder Q)(L, F, I, oder A) EE (F, L, I, oder A) (SEQ ID NO:24), Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die SU-Elemente ausgewählt sind unter den Sequenzen: E (W, F, L, or I) E (L, F, or I) (F, L, or Ι) ΕΕ (I, A, L, or F) (S, Q, or A) E (F, L, I, or A) (L, F, I, or A) (Q, S, or A) (S, A, or Q) (L, F, I, or A) EE (F, L, I , or A) (SEQ ID NO: 24), Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the SU elements are selected from the sequences:
EWELFEEISEFLQSLEEF (SEQ ID NO:18), EWELFEEISEFLQSLEEF (SEQ ID NO: 18),
EWEFLEEISELFQSLEEF (SEQ ID NO:19),  EWEFLEEISELFQSLEEF (SEQ ID NO: 19),
EWEFLEEISELFQALEEF (SEQ ID NO:20) und EWEFLEEISELFQALEEF (SEQ ID NO: 20) and
EWEFLEEASELFQALEEF (SEQ ID NO:21 ) EWEFLEEASELFQALEEF (SEQ ID NO: 21)
Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, welches zusätzlich ein N-terminales oder C-terminales, insbesondere N-terminales TAG- Sequenzmotiv besitzt. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, which additionally has an N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal TAG sequence motif.
Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, worin das zusätzliche N-terminale oder C-terminale, insbesondere N-terminale, TAG- Sequenzmotiv ausgewählt ist unter einem Methioninrest und einer Hilfssequenz. Vorläuferprotein nach Ausführungsform 16, worin die TAG-Hilfssequenz die Expression, Stabilität und/oder Aufarbeitung des Vorläuferproteins begünstigt. Vorläuferprotein nach Ausführungsform 17, worin die TAG-Hilfssequenz ausgewählt ist unter einem His-Tag, T7-Tag, S-Tag, c-Myc-10-Tag, Strep-Tag oder HA- Tag und gegebenenfalls über eine weitere Linkersequenz L1 , umfassend 1 bis 6, insbesondere 3 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste N-terminal oder C-terminal, insbesondere N-terminal, an das repetitive Sequenzmotiv der obigen Formel (1 ) gebunden ist. Precursor protein according to one of the preceding embodiments, wherein the additional N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal, TAG sequence motif is selected from a methionine residue and an auxiliary sequence. A precursor protein according to embodiment 16, wherein the TAG-auxiliary sequence favors the expression, stability and / or work-up of the precursor protein. A precursor protein according to embodiment 17, wherein the TAG-auxiliary sequence is selected from a His-tag, T7-tag, S-tag, c-Myc-10-tag, Strep-tag or HA-tag and optionally via a further linker sequence L1 1 to 6, in particular 3 to 5, any contiguous amino acid residues N-terminal or C-terminal, in particular N-terminal, to the repetitive sequence motif of the above formula (1) is bound.
L1 kann beispielsweise wie L (vgl. oben ) definiert sein. Es können aber auch konventionelle Linker, eingesetzt werden, eine Abfolge von Glycin- und Serin- Resten umfassen, wie z.B. GGSGGS (SEQ ID NO:39), GSGGGS (SEQ ID NO:40 ) und Variationen davon. For example, L1 may be defined as L (see above). However, conventional linkers may also be employed, comprising a series of glycine and serine residues, such as glycine and serine residues. GGSGGS (SEQ ID NO: 39), GSGGGS (SEQ ID NO: 40), and variations thereof.
Vorläuferprotein nach Ausführungsform 18, der allgemeinen Formel (2) TAG-L1 -[-L-SU-L-Sp-Pep-Sp]n (2) Precursor protein according to embodiment 18, of general formula (2) TAG-L1 - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp] n (2)
worin  wherein
TAG, L, SU , Sp, Pep und n wie oben definiert sind und  TAG, L, SU, Sp, Pep and n are as defined above and
L1 für eine chemische Bindung oder einen weitere Linkersequenz, umfassend 1 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste, wie z.B. RGSM, GGGS, L1 for a chemical bond or other linker sequence comprising 1 to 5 contiguous amino acid residues, e.g. RGSM, GGGS,
GSGGM, QGSG, SGGGR, GGSGG, GGGGS (SEQ ID NO: 25 bis 31 ) (sowie die durch Permutation der Aminosäurereste davon jeweils ableitbaren Sequenzanaloga) steht. 20. Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, ausgewählt unter den Aminosäuresequenzen SEQ ID NO: 2 bis SEQ ID NO:6., und davon abgeleiteten Analoga mit eine Sequenzidentität von wenigstens 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 oder 99 %. 21 . Nukleinsäuresequenz, kodierend für wenigstens ein Vorläuferprotein nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen GSGGM, QGSG, SGGGR, GGSGG, GGGGS (SEQ ID NOs: 25 to 31) (as well as the sequence analogs derivable by permutation of the amino acid residues thereof). A precursor protein according to any one of the preceding embodiments, selected from the amino acid sequences SEQ ID NO: 2 to SEQ ID NO: 6, and analogs derived therefrom having a sequence identity of at least 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 or 99 %. 21. Nucleic acid sequence encoding at least one precursor protein according to one of the preceding embodiments
22. Expressionskassette umfassend wenigstens eine Nukleinsäuresequenz nach Ausführungsform 21 , operativ verknüpft mit wenigstens einer regulatorischen Nukleinsäuresequenz. 22. An expression cassette comprising at least one nucleic acid sequence according to embodiment 21, operatively linked to at least one regulatory nucleic acid sequence.
23. Rekombinanter Vektor zur Transformation eines eukaryontischen oder prokaryon- tischen, insbesondere prokaryotischen, Wirts, umfassend eine Nukleinsäuresequenz gemäß Ausführungsform 21 oder eine Expressionskassette gemäß Aus- führungsform 22. 23. A recombinant vector for transforming a eukaryotic or prokaryotic, in particular prokaryotic, host, comprising a nucleic acid sequence according to embodiment 21 or an expression cassette according to embodiment 22.
24. Rekombinanter eukaryontischer oder prokaryontischer, insbesondere prokaryotischen, Wirt, vorzugsweise einem rekombinanten £. co//-Stamm, umfassend eine Nukleinsäuresequenz gemäß einem der Ausführungsform 21 oder eine Expressi- onskassette gemäß Ausführungsform 22 oder einen Vektor nach Ausführungsform 23. 24. Recombinant eukaryotic or prokaryotic, in particular prokaryotic, host, preferably a recombinant. co // strain comprising a nucleic acid sequence according to one of embodiment 21 or an expression cassette according to embodiment 22 or a vector according to embodiment 23.
25. Verfahren zur Herstellung eines Wertpeptids Pep, wobei man ein Vorläuferprotein nach einer der Ausführungsformen 1 bis 20 herstellt und die Pep-Peptide aus dem Vorläuferprotein abspaltet. 26. Verfahren nach Ausführungsform 25, wobei man das Vorläuferprotein in einem rekombinanten Mikroorganismus produziert, der wenigstens einen Vektor nach Ausführungsform 19 trägt. 25. A process for the preparation of a peptide of value Pep, which comprises preparing a precursor protein according to any of embodiments 1 to 20 and cleaving the pep peptides from the precursor protein. 26. The method of embodiment 25, wherein the precursor protein is produced in a recombinant microorganism carrying at least one vector according to embodiment 19.
27. Verfahren nach Ausführungsform 26, wobei man das Vorläuferprotein in einem rekombinanten E. coli-Stamm, vorzugsweise in Form von Inclusion Bodies, produziert. 28. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 25 bis 27, wobei man das expri- mierte Vorläuferprotein, nachdem man es gegebenenfalls in eine stabil assoziierte Form überführt hat, zur Freisetzung des gewünschten Peptids (Pep) chemisch oder enzymatisch spaltet. 27. Method according to embodiment 26, wherein the precursor protein is produced in a recombinant E. coli strain, preferably in the form of inclusion bodies. 28. The method according to any one of embodiments 25 to 27, wherein the expressed precursor protein, after it has optionally been converted into a stably associated form, to release the desired peptide (Pep) cleaved chemically or enzymatically.
Verfahren nach einer der Ausführungsformen 25 bis 28, umfassend folgende Schritte: Method according to one of embodiments 25 to 28, comprising the following steps:
a) Fermentation eines rekombinanten Wirts nach Ausführungsform 24 unter Expression eines Vorläuferproteins nach Formel (1 )  a) fermentation of a recombinant host according to embodiment 24 with expression of a precursor protein according to formula (1)
b) ggf. Abtrennung des Zellmasse,  b) optionally separation of the cell mass,
c) Aufschluss der Zellen und gleichzeitige oder anschließende chemische o- der enzymatische Spaltung des Vorläuferproteins nach Formel (1 ) an den Sp-Elementen  c) digestion of the cells and simultaneous or subsequent chemical or enzymatic cleavage of the precursor protein according to formula (1) on the Sp elements
d) ggf. Abtrennung von Zellfragmenten, z.B. durch Zentrifugation, und e) Reinigung des kationischen, amphiphilen Wertpeptids, insbesondere durch Adsorption, Chromatographie, Extraktion, Kristallisation Präzipitation ggf. mit anschließender Solubilisierung oder Kombinationen solcher Maßnahmen.  d) optionally separating cell fragments, e.g. by centrifugation, and e) purification of the cationic, amphiphilic Wertpeptids, in particular by adsorption, chromatography, extraction, crystallization precipitation, optionally followed by solubilization or combinations of such measures.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen Further preferred embodiments
30. Erfindungsgemäße Vorläuferproteine nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen sind zudem dadurch gekennzeichnet, dass sie selbstassemblieren- de Eigenschaften besitzen, so dass es spontan, d.h. von selbst, oder induzierbar, stabile, nicht-kovalente Assoziate bildet, die unter Standardbedingungen, wie insbesondere durch 0,2 M NaOH innerhalb einer Stunde oder insbesondere 30 Minuten oder von 2 M Harnstoff oder 1 M Guanidiniumhydrochlorid jeweils innerhalb von 10 min oder insbesondere 5 min bei Raumtemperatur nicht auflösbar sind. Ist wenigstens eines dieser drei genannten Kriterien erfüllt, so liegt ein er- findungsgemäßes stabiles Assoziat vor. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Peptids (Pep), wobei man 30. Inventive precursor proteins according to any one of the preceding embodiments are further characterized by having self-assembling properties such that they spontaneously, ie by themselves or inducibly, form stable, non-covalent associates which under standard conditions, such as in particular by 0.2 M NaOH within one hour or in particular 30 minutes or of 2 M urea or 1 M guanidinium hydrochloride in each case within 10 min or especially 5 min at room temperature are not resolvable. If at least one of these three mentioned criteria is fulfilled, then a stable associate according to the invention is present. The invention further provides a process for the preparation of a desired peptide (Pep), wherein
a) ein Vorläuferprotein nach einer der obigen Ausführungsformen herstellt, b) die Pep-Peptide aus dem Vorläuferprotein chemisch oder enzymatisch abspaltet; und a) preparing a precursor protein according to any of the above embodiments, b) cleaving the pep peptides from the precursor protein chemically or enzymatically; and
c) gegebenenfalls das Peptid enzymatisch oder chemisch modifiziert, wie z.B. amidiert, verestert, oxidiert, alkyliert oder (z.B. über native chemische Liga- tion oder über eine Michael Addition) mit einem weiteren Molekül verknüpft; wobei z.B. das Peptid mit einem Molekül modifiziert wird, das die Hydro- phobizität des Peptids erhöht, wie z.B. mit Molekül modifiziert wird, das einen Alkylrest enthält; wobei die Modifizierung vor oder nach einer optionalen Aufreinigung des Peptids erfolgen kann. Geeignete Alkylreste sind z.B. C2-Ci6-Alkylreste, wie Ethyl, i- oder n-Propyl, n-, i-, sec- oder tert.-Butyl, n- oder i-Pentyl; außerdem n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n- Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Pentadecyl und n-Hexadecyl, sowie die ein- oder mehrfach verzweigten Analoga davon, sowie gegebenenfalls substituierte Modifikationen davon, welche ein oder mehrere, wie z.B. 1 , 2 oder 3 Halogen- (wie z.B. F, Cl, Br), Hydroxy-, Mercapto- Amino, C C4-c) if appropriate, the peptide enzymatically or chemically modified, such as amidated, esterified, oxidized, alkylated or linked (eg, by native chemical ligation or via a Michael addition) with another molecule; wherein, for example, the peptide is modified with a molecule that increases the hydrophobicity of the peptide, such as modified with a molecule containing an alkyl radical; wherein the modification may be before or after optional purification of the peptide. Suitable alkyl radicals are, for example, C 2 -C 6 -alkyl radicals, such as ethyl, isopropyl or n-propyl, n-, i-, sec- or tert-butyl, n- or i-pentyl; also n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl n-tridecyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl and n-hexadecyl, and the one or more times branched analogs thereof, and optionally substituted modifications thereof, which include one or more, such as 1, 2 or 3 halogen (such as F, Cl, Br), hydroxy, mercapto amino, CC 4 -
Alkylamino- Substituenten tragen, oder durch ein oder mehrere, wie z.B. 1 , 2 oder 3 Heteroatome, wie O oder N, in der Alkylkette unterbrochen sein können. Ci-C4- Alkyl seht insbesondere für Methyl, Ethyl, i- oder n-Propyl, n-, i-, sec- oder tert.- Butyl. Alkylamino substituents, or may be interrupted by one or more, such as 1, 2 or 3 heteroatoms, such as O or N, in the alkyl chain. Ci-C 4 - alkyl is especially methyl, ethyl, i- or n-propyl, n-, i-, sec- or tert-butyl.
Gegensand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Peptids (Pep), wobei man das exprimierte Vorläuferprotein, nachdem man es gegebenenfalls in eine stabil assoziierte Form überführt hat, reinigt und zur Frei- setzung des gewünschten Peptids (Pep) chemisch oder enzymatisch spaltet. 33. Gegensand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Peptids (Pep), welches folgende Aufarbeitungsschritte beinhaltet: The invention also relates to a process for the preparation of a desired peptide (Pep), wherein the expressed precursor protein, after it has optionally been converted into a stably associated form, is purified and cleaved chemically or enzymatically to liberate the desired peptide (Pep) , 33. Another object of the invention is a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
Waschen der Assoziate des Vorläuferproteins mit einem Lösungsmittel, das verunreinigende Proteine, jedoch die Assoziate nicht oder im Wesentlichen nicht löst, wie z.B. 0,1 M bis 1 ,0 M NaOH.  Washing the associates of the precursor protein with a solvent which does not or substantially not dissolve contaminating proteins, but does not dissolve the associates, e.g. 0.1M to 1.0M NaOH.
Spaltung der Vorläuferproteine, z.B. mit einer Säure, wenn das gewünschte Peptid, wie z.B. P18, über säurespaltbare Gruppen in das Vorläuferprotein eingebunden ist.  Cleavage of the precursor proteins, e.g. with an acid when the desired peptide, e.g. P18, is integrated into the precursor protein via acid cleavable groups.
34. Gegebenenfalls beinhaltet ein solches Verfahren mindestens einen der folgenden zusätzlichen Aufarbeitungsschritte: 34. Where appropriate, such a process shall include at least one of the following additional processing steps:
Behandlung der Assoziate des Vorläuferproteins nach Zellaufschluss mit einem Fällungshilfsmittel wie z.B. Phosphorsäure  Treatment of the Associates of the Precursor Protein After Cell Disruption with a Precipitation Aid Such as e.g. phosphoric acid
Aufreinigung des Peptids aus dem Spaltansatz mit einem chromatographischen Verfahren;  Purification of the peptide from the cleavage batch by a chromatographic method;
Waschen des aufgereinigten und getrockneten Peptids mit einem sauren Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.  Wash the purified and dried peptide with an acidic solvent or solvent mixture.
35. Gegensand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Peptids (Pep), welches folgende Aufarbeitungsschritte beinhaltet: 35. The object of the invention is also a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
Behandlung der Assoziate des Vorläuferproteins nach Zellaufschluss durch Zugabe von 85%iger Phosphorsäure bis pH = 3 erreicht ist,  Treatment of the associates of the precursor protein after cell disruption is achieved by adding 85% strength phosphoric acid to pH = 3,
Waschen der Assoziate des Vorläuferproteins mit einer Natriumhydroxidlösung, wie z.B. 0,4 M NaOH,  Washing the associates of the precursor protein with a sodium hydroxide solution, e.g. 0.4 M NaOH,
Spalten des Vorläuferproteins mit Phosphorsäure oder Ameisensäure, wie z.B. 2% Phosphorsäure,  Cleavage of the precursor protein with phosphoric acid or formic acid, e.g. 2% phosphoric acid,
gegebenenfalls Waschen des getrockneten Peptids mit Hexansäure oder einem Gemisch aus 99 Teilen Hexan und einem Teil Essigsäure  optionally washing the dried peptide with hexanoic acid or a mixture of 99 parts of hexane and one part of acetic acid
36. Gegensand ist auch ein Verfahren, welches folgende Aufarbeitungsschritte beinhaltet: 36. Gegensand is also a process which includes the following workup steps:
Hydrolysieren bzw. Spalten der Pellets, z.B. mittels 5 % iger H3P04; Hydrolyzing or splitting the pellets, for example by means of 5% H 3 P0 4 ;
Zentrifugation;  centrifugation;
Einstellen des pH-Werts des Überstands auf etwa 4,0, z.B. mit 25% NaOH Aufreinigen des Überstands durch Kationenaustauschchromatographie Adjusting the pH of the supernatant to about 4.0, eg with 25% NaOH Purify the supernatant by cation exchange chromatography
Fällung des gewünschten Peptids z.B. durch Zugabe von NaOH zum Eluat Zentrifugation;  Precipitation of the desired peptide e.g. by adding NaOH to the eluate centrifugation;
Resuspension des Pellets in Wasser  Resuspension of the pellet in water
- Lösen des Peptids, z.B. durch Zugabe von Essigsäure  Dissolution of the peptide, e.g. by adding acetic acid
37. Gegensand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines gewünschten Peptids (Pep), welches folgende Aufarbeitungsschritte beinhaltet: 37. The object of the invention is also a process for the preparation of a desired peptide (Pep) which comprises the following work-up steps:
Behandlung der Assoziate des Vorläuferproteins nach Zellaufschluss bzw. gleichzeitigem Zellaufschluss durch Zugabe von 85%iger Phosphorsäure o- der Ameisensäure zwischen 0,5% % 25% (w/v) bis pH = 3 erreicht ist, wobei das Volumenverhältnis der Assoziate bzw. Biomassen und dem zugegebenen Volumen der Säure zwischen 1 :1 und 1 :20 betragen kann.  Treatment of the associates of the precursor protein after cell disruption or simultaneous cell disruption by adding 85% phosphoric acid or formic acid between 0.5%% 25% (w / v) to pH = 3 is reached, wherein the volume ratio of the associates or biomass and the added volume of acid may be between 1: 1 and 1:20.
Spaltung der Assoziate und Freisetzung der Peptide zwischen 85°C-1 10°C für eine Dauer von 1 h -24 h,  Cleavage of the associates and release of the peptides between 85 ° C-1 10 ° C for a period of 1 h -24 h,
Feststoffabtrennung durch Zentrifugation, Filtration oder Ähnlichem durch gegebenenfalls Zugabe von Flockungsmitteln (Salze, Polymer, Zucker),  Solids separation by centrifugation, filtration or the like by optionally adding flocculants (salts, polymer, sugar),
Gegebenenfalls erneute Waschung des Filtrats/Rückstandes zur Erhöhung der Peptidausbeute,  If necessary rewashing the filtrate / residue to increase the peptide yield,
- Einstellen des pH-Werts des Überstands auf etwa 4,0, z.B. mit 25% NaOH Adjusting the pH of the supernatant to about 4.0, e.g. with 25% NaOH
Aufreinigen des Überstands durch Kationenaustauschchromatographie, Fällung des gewünschten Peptids z.B. durch Zugabe von NaOH zum Eluat Zentrifugation, Purify the supernatant by cation exchange chromatography, precipitate the desired peptide e.g. by adding NaOH to the eluate centrifugation,
Resuspension des Pellets in Wasser,  Resuspension of the pellet in water,
- Lösen des Peptids, z.B. durch Zugabe von Essigsäure.  Dissolution of the peptide, e.g. by adding acetic acid.
3. Peptide 3. Peptides
Peptide (Pep) gemäß der vorliegenden Erfindung, auch als „gewünschte Peptide", „Wertpeptide" oder„Target-Petide" bezeichenbar, sind Aminosäureketten, bei denen 2 bis 100, wie z.B. 5 bis 70 und insbesondere 7 bis 50, wie z.B. 10 bis 40, 12 bis 35 oder 15 bis 25, Aminosäuren über Peptidbindungen verknüpft sind. Peptide können aus beliebigen α-Aminosäuren, insbesondere aus den proteinogenen Aminosäuren, aufgebaut sein. Insbesondere sind die Peptide (Pep) kationische amphiphile Peptide. Die Peptide können bestimmte gewünschte biologische oder chemische sowie insbesondere auch pharmakologisch einsetzbare Eigenschaften besitzen. Beispiele für solche Eigenschaften sind: antimikrobielle Aktivität, spezifische Bindung an bestimmte Oberflächen, keimbildende Eigenschaften bei Kristallisationsprozessen und Partikelbildung, Steuerung von Kristallstrukturen, Bindung von Metallen oder Metallionen, oberflächenaktive Eigenschaften, emulgierende Eigenschaften, schaumstabilisierende Eigenschaften, Beeinflussung von zellulärer Adsorption. Die Peptide können eine oder mehrere dieser Eigenschaften aufweisen. Peptides (Pep) according to the present invention, also referred to as "desired peptides", "value peptides" or "target peptides", are amino acid chains in which 2 to 100, such as 5 to 70 and especially 7 to 50, such as 10 to 40, 12 to 35 or 15 to 25, peptides can be composed of any α-amino acids, in particular of the proteinogenic amino acids, In particular, the peptides (Pep) are cationic amphiphilic peptides. The peptides may possess certain desired biological or chemical and in particular also pharmacologically usable properties. Examples of such properties are: antimicrobial activity, specific binding to specific surfaces, nucleating properties in crystallization processes and particle formation, control of crystal structures, bonding of metals or metal ions, surface-active properties, emulsifying properties, foam-stabilizing properties, influencing cellular adsorption. The peptides may have one or more of these properties.
In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Methode zur Herstellung von anti- mikrobieller Peptide. Solche„antimikrobiellen Peptide" sind dadurch gekennzeichnet, dass in Anwesenheit von Konzentrationen <100 μΜ des antimikrobiellen Peptids das Wachstum und/oder die Vervielfältigung wenigstens einer Art von grampositiven oder gramnegativen Bakterien und/oder wenigstens einer Art von Hefen und/oder wenigstens einer Art von filamentösen Pilzen und/oder wenigstens einer Art von Algen inhibiert wird und/oder die Zellen des entsprechenden Organismus abgetötet werden. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung die Bereitstellung kationischer antimik- robieller Peptide. Kationische antimikrobielle Peptide sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine antimikrobielle Wirkung gemäß der oben aufgeführten Definition sowie eine Nettoladung bei pH 7 größer als 0 aufweisen. Derartige kationische Peptide enthalten z.B. die folgende Sequenz: In one embodiment, the invention relates to a method for producing antimicrobial peptides. Such "antimicrobial peptides" are characterized in that in the presence of concentrations <100 μM of the antimicrobial peptide, the growth and / or multiplication of at least one type of gram-positive or gram-negative bacteria and / or at least one kind of yeasts and / or at least one kind of In one embodiment, the invention relates to the provision of cationic antimicrobial peptides Cationic antimicrobial peptides are characterized in that they have an antimicrobial effect in accordance with the invention having the above-mentioned definition as well as a net charge at pH 7 greater than 0. Such cationic peptides contain, for example, the following sequence:
Xi X2K X3 X4 X5KIP X10 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 7) Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP X 10 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 7)
worin wherein
X10 für eine Peptidbindung oder ein oder zwei beliebige basische oder hydrophobe Aminosäurereste oder ein oder zwei Prolinreste steht und X 10 represents a peptide bond or one or any two or more basic or hydrophobic amino acid residues or one or two proline residues; and
Xi bis X9 beliebige basische oder von Prolin verschiedene hydrophobe Aminosäurereste bedeuten; Xi to X 9 denote any basic or hydrophobic amino acid residues other than proline;
und/oder Mutanten oder Derivate davon; wobei die im Vorläuferprotein enthaltenen repetitiven Sequenzmotive gleich oder verschieden sein können. and / or mutants or derivatives thereof; wherein the repetitive sequence motifs contained in the precursor protein may be the same or different.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform betrifft die Erfindung die Herstellung von Peptiden, die die folgende Sequenz enthalten: In a further particular embodiment, the invention relates to the preparation of peptides which contain the following sequence:
Xi X2K X3 X4 X5KIP Xu X12 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 8) worin Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP Xu X 12 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 8) wherein
Xi für Lysin, Arginin oder Phenylalanin, Xi for lysine, arginine or phenylalanine,
X2 für Lysin oder Tryptophan, X 2 for lysine or tryptophan,
X3 für Leucin oder Lysin, X 3 for leucine or lysine,
X4 für Phenylalanin oder Leucin, X 4 for phenylalanine or leucine,
X5 für Leucin oder Lysin, X 5 for leucine or lysine,
X6 für Leucin oder Lysin, X 6 for leucine or lysine,
X7 für Histidin oder Lysin, X 7 for histidine or lysine,
X8 für Alanin, Leucin, Valin oder Serin, X 8 for alanine, leucine, valine or serine,
X9 für Leucin oder Lysin, X 9 for leucine or lysine,
Xu für Prolin oder eine chemische Bindung, und  Xu for proline or a chemical bond, and
X12 für Prolin oder eine chemische Bindung steht, X 12 is proline or a chemical bond,
und/oder Mutanten oder Derivate davon; and / or mutants or derivatives thereof;
wobei die im Vorläuferprotein enthaltenen repetitiven Sequenzmotive gleich oder verschieden sind; wherein the repetitive sequence motifs contained in the precursor protein are the same or different;
Weiter geeignete Peptide sind z.B. beschreiben in der Internationalen Patentanmeldung der vorliegenden Patentanmelderin, PCT/EP2008/010912, Anmeldetag 19.12.2008, worauf hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Further suitable peptides are e.g. describe in International Patent Application of the present Applicant, PCT / EP2008 / 010912, filing date 19.12.2008, which is incorporated herein by reference.
4. Repetitive Vorläuferproteine Repetitive Vorläuferproteine gemäß der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 60%, insbesondere mindestens 80% ihrer Aminosäuresequenz, wie z.B. 60- 99%, 70-95%, 75-85%, jeweils bezogen auf die Gesamtsequenzlänge, aus peptidischen Wiederholungseinheiten (wie unten definiert) bestehen. Der übrige Anteil kann z.B. nicht-repititive Peptide, wie z.B. Signalpeptide, Tags und dergleichen umfassen. 4. Repetitive Precursor Proteins Repetitive precursor proteins according to the present invention are characterized in that at least 60%, in particular at least 80% of their amino acid sequence, such as 60- 99%, 70-95%, 75-85%, in each case based on the total sequence length peptidic repeat units (as defined below). Of the The remaining portion may include, for example, non-repeating peptides such as signal peptides, tags, and the like.
5. Wiederholungseinheiten 5. Repeat units
Peptidische Wiederholungseinheiten (Module) enthalten wenigstens ein Peptid (Pep), welches gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise hergestellt wird, und wenigstens ein Schutzpeptid SU, und sind prinzipiell wie folgt aufgebaut -[-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-]-n (seht synonym für -[-Sp-Pep-Sp-L-SU-L-]-n ) (1 ) worin n >1 ist, und wobei Pep für das oben bezeichnete Peptid steht und L, SU und Sp wie oben definiert ist. Eine Wiederholungseinheit (Modul) gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Aminosäuresequenz mit einer Länge von 10-200, wie z.B. 20-130 und oder 30-80 Aminosäuren, die innerhalb eines Vorläuferproteins mehrere Male als identische Sequenz oder als Variation einer bestimmten Sequenz mit mindestens 70%, wie z.B. mindestens 80% und insbesondere mindestens etwa 90% Identität, wie z.B. 91 , 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% Identität, enthalten ist. Repetitive Vorläuferproteine gemäß der vorliegenden Erfindung können somit z.B. identische Kopien oder Variationen einer einzigen oder mehrerer unterschiedlicher Aminosäuresequenzen, wie z.B. des Pep Bausteins, oder des SU Bausteins, enthalten. In einem repetitiven Vorläuferprotein kann außerdem eine beliebige Anzahl von obigen Wiederholungseinheiten, wie z.B. 1 -100, 1 -50, oder 2-10 und insbesondere 4-6, aneinandergefügt sein. Peptidic repeating units (modules) contain at least one peptide (Pep), which is advantageously prepared according to the present invention, and at least one protective peptide SU, and are constructed in principle as follows - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp -] - n (see synonym for - [- Sp-Pep-Sp-L-SU-L -] - n ) (1) where n> 1, and where Pep is the above-identified peptide and L, SU and Sp is as defined above. A repeating unit (module) according to the present invention is in particular an amino acid sequence with a length of 10-200, such as 20-130 and or 30-80 amino acids, within a precursor protein several times as an identical sequence or as a variation of a particular sequence with at least 70%, such as at least 80% and especially at least about 90% identity, such as 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 or 99% identity. Repetitive precursor proteins according to the present invention may thus contain, for example, identical copies or variations of a single or multiple different amino acid sequences, such as the Pep building block, or the SU building block. In addition, in a repetitive precursor protein, any number of above repeating units, such as 1-100, 1-50, or 2-10, and especially 4-6, may be joined together.
Der Anteil des erfindungsgemäßen Peptids an der Wiederholungseinheit bezogen auf die Molmasse beträgt 20%-80%, wie z.B.30%-70% oder 40 bis 60%. Der übrigen Anteil der Wiederholungseinheit wird von den L, Sp und SU-Sequenzen eingenommen. The proportion of the peptide of the present invention to the repeating unit in terms of molecular weight is 20% -80%, such as 30% -70% or 40 to 60%. The remaining portion of the repeat unit is occupied by the L, Sp and SU sequences.
6. Hilfssequenzen Hilfssequenzen im weitesten Sinne sind Aminosäuresequenzen in einem erfindungsgemäßen Vorläuferprotein, die die Eigenschaften des Vorläuferproteins so beeinflussen, dass die Expression, die Stabilität und/oder die Aufarbeitung des Vorläuferproteins verbessert wird. Hilfssequenzen sind insbesondere aminoterminal oder carboxy- terminal an das Vorläuferprotein angefügt sein, wie z.B. 6 x His-Tag (HHHHHH) (SEQ ID NO: 32), T7-Tag (MASMTGGQQMG) (SEQ ID NO: 33), S-Tag (KETAAAK- FERQHMDS) (SEQ ID NO: 34), c-Myc-Tag (EQKLISEEDL) (SEQ ID NO: 35) , Strep- Tag (WSHPQFEK) (SEQ ID NO: 36) oder HA-Tag (YPYDVPDYA) (SEQ ID NO: 37), Glutathione S-Transferase, Maltose-Bindeprotein, Cellulose Bindeprotein. Diese und weitere Hilfssequenzen sind in Terpe; Appl Microbiol Biotechnol; 60(5): 523-33 (2003) beschrieben. Des Weiteren eignen sich die Hilfsequenzen CanA (Mai,„In Vitro Untersuchungen zum extrazellulären Netzwerk von Pyrodictium abyssi TAG1 1 " Dissertation, Universität Regensburg (1998)) und yaaD (Wohlleben Eur Biophys J, (2009) online publication) dazu, aminoterminal oder carboxyterminal an das Vorläuferprotein ange- fügt zu werden. 6. Auxiliary sequences Auxiliary sequences in the broadest sense are amino acid sequences in a precursor protein according to the invention which influence the properties of the precursor protein in such a way that the expression, the stability and / or the workup of the precursor protein is improved. Auxiliary sequences are in particular aminoterminal or carboxy-terminal to be added to the precursor protein, such as 6 x His-tag (HHHHHH) (SEQ ID NO: 32), T7 tag (MASMTGGQQMG) (SEQ ID NO: 33), S-tag ( KETAAAK FERQHMDS) (SEQ ID NO: 34), c-Myc tag (EQKLISEEDL) (SEQ ID NO: 35), Strep tag (WSHPQFEK) (SEQ ID NO: 36) or HA tag (YPYDVPDYA) (SEQ ID NO: 37), glutathione S-transferase, maltose-binding protein, cellulose binding protein. These and other auxiliary sequences are in Terpe; Appl Microbiol Biotechnol; 60 (5): 523-33 (2003). Furthermore, the auxiliary sequences CanA (May, "In Vitro Studies on the Extracellular Network of Pyrodictium abyssi TAG1 1" Dissertation, University of Regensburg (1998)) and yaaD (Wohlleben Eur Biophys J, (2009) online publication), aminoterminal or carboxyterminal to be added to the precursor protein.
7. Spaltsequenzen 7. Cleavage sequences
Spaltsequenzen (Sp) sind Aminosäuresequenzen, die vor und nach den erfindungs- gemäß gewünschten Peptidsequenzen (Pep) angeordnet sind. Diese Sequenzen ermöglichen die „spezifische" Herausspaltung der Pep-Bausteine aus dem repetitiven Vorläuferprotein.„Spezifisch" bedeutet in diesem Zusammenhang, das die Spaltung im Vorläuferprotein, im Wesentlichen, insbesondere ausschließlich an einer oder mehreren definierten Positionen erfolgt, wodurch das gewünschte Peptid oder eine Vorstufe davon, abgetrennt wird. Cleavage sequences (Sp) are amino acid sequences which are arranged before and after the desired peptide sequences (Pep) according to the invention. These sequences allow for the "specific" cleavage of the Pep building blocks from the repetitive precursor protein. "Specifically" in this context means that the cleavage in the precursor protein is essentially, in particular, exclusively at one or more defined positions, thereby producing the desired peptide or amino acid Precursor thereof, is separated.
Eine„Vorstufe" kann z.B. darin bestehen, dass an einem oder beiden Enden der Pep- tidkette Aminosäurereste enthalten sind, welche nicht Bestandteil der nativen, ursprünglichen Peptidsequenz sind, dessen Weiterverwendung und Funktionalität aber nicht stören, oder erforderlichenfalls mit herkömmlichen chemischen oder biochemischen Methoden abspaltbar sind. A "precursor" may be, for example, that at one or both ends of the peptide chain are contained amino acid residues which are not part of the native, original peptide sequence, but whose further use and functionality do not interfere, or if necessary cleavable with conventional chemical or biochemical methods are.
Spaltsequenzen können als spezifische Erkennungssequenz für proteolytisch aktive Enzyme fungieren, die an diese Sequenz binden und zwischen zwei bestimmten Ami- nosäuren die Peptidbindung spalten. Beispiele sind Erkennungssequenzen für Arg-C Proteinase, Asp-N-Endopeptidase, Caspasen, Chymotrypsin, Clostripain, Enterokinase, Factor Xa, Glutamylendopeptidase, Granzyme B, LysC Lysylendopeptidase (Achromobacterproteinase I) LysN Peptidyl-Lys metalloendopeptidase, Pepsin, Proline Endopeptidase, Proteinase K, Staphylococcal peptidase I, Thermolysin, Thrombin, Trypsin. Die entsprechenden Erkennungssequenzen sind in der Literatur beschrieben z.B. in Keil,„Specificity of proteolysis" p. 335 Springer-Verlag (1992). Cleavage sequences can function as a specific recognition sequence for proteolytically active enzymes that bind to this sequence and can be split between two specific amino acids. acids cleave the peptide bond. Examples are recognition sequences for Arg-C proteinase, Asp-N-endopeptidase, caspases, chymotrypsin, clostripain, enterokinase, factor Xa, glutamyl endopeptidase, granzyme B, LysC lysyl endopeptidase (achromobacter proteinase I) LysN peptidyl-Lys metalloendopeptidase, pepsin, proline endopeptidase, proteinase K , Staphylococcal peptidase I, thermolysin, thrombin, trypsin. The corresponding recognition sequences are described in the literature, for example in Keil, "Specificity of proteolysis" p.335 Springer-Verlag (1992).
Alternativ ermöglichen bestimmte Aminosäuresequenzen die selektive Spaltung des Polypeptidrückgrades mit bestimmten Chemikalien, wie beispielsweise BNPS-Skatole (2-(2'-Nitrophenylsulfenyl)-3-methyl-3-bromoinolenine), Bromcyan, Säuren, Hydroxylamin, lodosobenzoesäure, NTCB (2-nitro-5-thiocyanobenzoesäure). Alternatively, certain amino acid sequences permit the selective cleavage of the polypeptide backbone with certain chemicals, such as BNPS skatoles (2- (2'-nitrophenylsulfenyl) -3-methyl-3-bromoinolenines), cyanogen bromide, acids, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, NTCB (2-nitro -5-thiocyanobenzoic acid).
Insbesondere ermöglichen die verwendeten Spaltsequenzen die Spaltung der repetiti- ven Vorläuferproteine mit Chemikalien. Besonders geeignete Spaltsequenzen umfassen die Sequenzmotive Asn-Gly die eine Spaltung mit Hydroxylamin oder Asp-Pro oder Asp-Xxx, die eine Spaltung mit Säure erlaubt, wobei Xxx eine beliebige proteinogene Aminosäure darstellt. 8. Weitere Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Sequenzen In particular, the cleavage sequences used make it possible to cleave the repetitive precursor proteins with chemicals. Particularly suitable cleavage sequences include the sequence motifs Asn-Gly which cleave with hydroxylamine or Asp-Pro or Asp-Xxx, which allows cleavage with acid, wherein Xxx represents any proteinogenic amino acid. 8. Further embodiments of sequences according to the invention
8.1 Aminosäuresequenzen 8.1 amino acid sequences
Neben den hierin konkret offenbarten Sequenzen für Peptide (Pep), und Hilfssequen- zen (L, L1 , Sp, SU, TAG), repetitive Sequenzmoitive und Sequenzen für repetitive Vorläuferproteine sind auch funktionale Äquivalente, funktionale Derivate und Salze dieser Sequenz Gegenstand der Erfindung. In addition to the sequences for peptides (Pep) and auxiliary sequences (L, L1, Sp, SU, TAG), repetitive sequence moieties and sequences for repetitive precursor proteins concretely disclosed herein, functional equivalents, functional derivatives and salts of this sequence are also provided by the invention.
Unter„funktionalen Äquivalenten" versteht man erfindungsgemäß insbesondere auch Mutanten, welche in wenigstens einer Sequenzposition der oben genannten Aminosäuresequenzen eine andere als die konkret genannte Aminosäure aufweisen, aber trotzdem die gleichen Eigenschaften der ursprünglich unveränderten Peptide besitzen. „Funktionale Äquivalente" umfassen somit die durch eine oder mehrere Aminosäure- Additionen, -Substitutionen, -Deletionen und/oder -Inversionen erhältlichen Mutanten, wobei die genannten Veränderungen in jeglicher Sequenzposition auftreten können, solange sie zu einer Mutante mit dem erfindungsgemäßen Eigenschaftsprofil führen. Funktionale Äquivalenz ist insbesondere auch dann gegeben, wenn die Reaktivitätsmuster zwischen Mutante und unverändertem Polypeptid qualitativ übereinstimmen. „Funktionale Äquivalente" im obigen Sinne sind auch„Präkursoren" der beschriebenen Polypeptide sowie„funktionale Derivate" und„Salze" der Polypeptide. According to the invention, "functional equivalents" are in particular also understood as meaning mutants which, in at least one sequence position of the abovementioned amino acid sequences, have a different amino acid than the one specifically mentioned, but nevertheless possess the same properties of the originally unchanged peptides or multiple mutations available from amino acid additions, substitutions, deletions, and / or inversions, wherein said changes may occur in any sequence position, as long as they lead to a mutant with the property profile according to the invention. Functional equivalence is especially given when the reactivity patterns between mutant and unchanged polypeptide are qualitatively consistent. "Functional equivalents" in the above sense are also "precursors" of the described polypeptides as well as "functional derivatives" and "salts" of the polypeptides.
„Präkursoren" sind dabei natürliche oder synthetische Vorstufen der Polypeptide mit oder ohne der gewünschten biologischen Aktivität. "Precursors" are natural or synthetic precursors of the polypeptides with or without the desired biological activity.
Beispiele für geeignete Aminosäuresubstitutionen sind folgender Tabelle zu entnehmen: Examples of suitable amino acid substitutions are shown in the following table:
Ursprünglicher Rest Beispiele der Substitution Original rest Examples of substitution
Ala Ser  Ala Ser
Arg Lys  Arg Lys
Asn Gin; His  Asn Gin; His
Asp Glu  Asp Glu
Cys Ser  Cys Ser
Gin Asn  Gin Asn
Glu Asp  Glu Asp
Gly Pro  Gly Pro
His Asn ; Gin  His Asn; gin
lle Leu; Val all leuu; Val
Leu lle; Val  Hell! Val
Lys Arg ; Gin ; Glu  Lys Arg; Gin; Glu
Met Leu ; lle  Met Leu; lle
Phe Met ; Leu ; Tyr  Phe Met; Leu; Tyr
Ser Thr  Ser Thr
Thr Ser  Thr Ser
Trp Tyr  Trp Tyr
Tyr Trp ; Phe  Tyr Trp; Phe
Val lle; Leu Unter dem Ausdruck„Salze" versteht man sowohl Salze von Carboxylgruppen als auch Säureadditionssalze von Aminogruppen der erfindungsgemäßen Peptidmoleküle. Salze von Carboxylgruppen können in an sich bekannter Weise hergestellt werden und umfassen anorganische Salze, wie zum Beispiel Natrium-, Calcium-, Ammonium-, Ei- sen- und Zinksalze, sowie Salze mit organischen Basen, wie zum Beispiel Aminen, wie Triethanolamin, Arginin, Lysin, Piperidin und dergleichen. Säureadditionssalze, wie zum Beispiel Salze mit Mineralsäuren, wie Salzsäure oder Schwefelsäure und Salze mit organischen Säuren, wie Essigsäure und Oxalsäure sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Val lle; Leu By the term "salts" is meant both salts of carboxyl groups and acid addition salts of amino groups of the peptide molecules of the present invention. "Salts of carboxyl groups can be prepared in a manner known per se and include inorganic salts such as sodium, calcium, ammonium, egg salts and salts with organic bases, such as, for example, amines, such as triethanolamine, arginine, lysine, piperidine, etc. Acid addition salts, for example salts with mineral acids, such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and salts with organic acids, such as acetic acid and Oxalic acid are also the subject of the invention.
„Funktionale Derivate" (oder „Derivate") erfindungsgemäßer Polypeptide können an funktionellen Aminosäure-Seitengruppen oder an deren N- oder C-terminalem Ende mit Hilfe bekannter Techniken ebenfalls hergestellt werden. Derartige Derivate umfassen beispielsweise aliphatische Ester von Carbonsäuregruppen, Amide von Carbon- säuregruppen, erhältlich durch Umsetzung mit Ammoniak oder mit einem primären oder sekundären Amin; N-Acylderivate freier Aminogruppen, hergestellt durch Umsetzung mit Acylgruppen; oder O-Acylderivate freier Hydroxygruppen, hergestellt durch Umsetzung mit Acylgruppen. Weiterhin können N- und/oder C-terminal zusätzlich 1 bis 5, wie z. B. 2, 3 oder 4 beliebige D- oder L-Aminosäurereste kovalent (peptidisch) ge- bunden sein. "Functional derivatives" (or "derivatives") of polypeptides of the invention may also be produced at functional amino acid side groups or at their N- or C-terminal end by known techniques. Such derivatives include, for example, aliphatic esters of carboxylic acid groups, amides of carboxylic acid groups obtainable by reaction with ammonia or with a primary or secondary amine; N-acyl derivatives of free amino groups prepared by reaction with acyl groups; or O-acyl derivatives of free hydroxy groups prepared by reaction with acyl groups. Furthermore, N- and / or C-terminal additionally 1 to 5, such as. For example, 2, 3 or 4, any D or L amino acid residues may be covalently (peptidyl) bound.
8.2 Nukleinsäuren, Expressionskonstrukte, Vektoren und diese enthaltende Mikroorganismen 8.2 Nucleic acids, expression constructs, vectors and microorganisms containing them
Nukleinsäuren: nucleic Acids:
Die Erfindung umfasst weiterhin die für die erfindungsgemäß eingesetzten Peptid und Proteinsequenzen kodierenden Nukleinsäuremoleküle. The invention furthermore comprises the nucleic acid molecules coding for the peptide and protein sequences used according to the invention.
Alle hierin erwähnten Nukleinsäuresequenzen (einzel- und doppelsträngige DNA- und RNA-Sequenzen, wie z. B. cDNA und mRNA) sind in an sich bekannter Weise durch chemische Synthese aus den Nukleotidbausteinen, wie beispielsweise durch Fragmentkondensation einzelner überlappender, komplementärer Nukleinsäurebausteine der Doppelhelix herstellbar. Die chemische Synthese von Oligonukleotiden kann bei- spielsweise, in bekannter Weise, nach der Phosphoamiditmethode (Voet, Voet, 2. Auflage, Wiley Press New York, Seiten 896-897) erfolgen. Die Anlagerung synthetischer Oligonukleotide und Auffüllen von Lücken mit Hilfe des Klenow-Fragmentes der DNA- Polymerase und Ligationsreaktionen sowie allgemeine Klonierungsverfahren werden in Sambrook et al. (1989), Molecular Cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, beschrieben. All nucleic acid sequences mentioned herein (single- and double-stranded DNA and RNA sequences, such as cDNA and mRNA) can be prepared in a manner known per se by chemical synthesis from the nucleotide units, for example by fragment condensation of individual overlapping, complementary nucleic acid units of the double helix , The chemical synthesis of oligonucleotides can be For example, in a known manner, by the phosphoamidite method (Voet, Voet, 2nd edition, Wiley Press New York, pages 896-897). The attachment of synthetic oligonucleotides and filling of gaps with the aid of the Klenow fragment of the DNA polymerase and ligation reactions and general cloning methods are described in Sambrook et al. (1989), Molecular Cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Die Erfindung betrifft sowohl isolierte Nukleinsäuremoleküle, welche für erfindungsgemäße Polypeptide bzw. Proteine oder biologisch aktive Abschnitte davon kodieren, sowie Nukleinsaurefragmente, die z. B. als Hybridisierungssonden oder Primer zur Identifizierung oder Amplifizierung von erfindungsgemäßen kodierenden Nukleinsäuren verwendet werden können. The invention relates both to isolated nucleic acid molecules which code for polypeptides or proteins or biologically active portions thereof according to the invention, as well as nucleic acid fragments which, for. B. can be used as hybridization probes or primers for the identification or amplification of coding nucleic acids according to the invention.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle können zudem untranslatierte Sequen- zen vom 3'- und/oder 5'-Ende des kodierenden Genbereichs enthalten. The nucleic acid molecules according to the invention may additionally contain untranslated sequences from the 3 'and / or 5' end of the coding gene region.
Ein "isoliertes" Nukleinsäuremolekül wird von anderen Nukleinsäuremolekülen abgetrennt, die in der natürlichen Quelle der Nukleinsäure zugegen sind, und kann überdies im Wesentlichen frei von anderem zellulären Material oder Kulturmedium sein, wenn es durch rekombinante Techniken hergestellt wird, oder frei von chemischen Vorstufen oder anderen Chemikalien sein, wenn es chemisch synthetisiert wird. An "isolated" nucleic acid molecule is separated from other nucleic acid molecules present in the natural source of the nucleic acid and, moreover, may be substantially free of other cellular material or culture medium when produced by recombinant techniques, or free from chemical precursors or others Chemicals when chemically synthesized.
Ein erfindungsgemäßes Nukleinsäuremolekül kann mittels molekularbiologischer Standardtechniken und der erfindungsgemäß bereitgestellten Sequenzinformation isoliert werden. Beispielsweise kann cDNA aus einer geeigneten cDNA-Bank isoliert werden, indem eine der konkret offenbarten vollständigen Sequenzen oder ein Abschnitt davon als Hybridisierungssonde und Standard-Hybridisierungstechniken (wie z. B. beschrieben in Sambrook, J., Fritsch, E.F. und Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) verwendet werden. Überdies läßt sich ein Nukleinsäuremolekül, umfassend eine der offenbarten Sequenzen oder ein Abschnitt davon, durch Polymerasekettenreaktion isolieren, wobei die Oligonukleotidprimer, die auf der Basis dieser Sequenz erstellt wurden, verwendet werden. Die so amplifizierte Nukleinsäure kann in einen geeigneten Vektor kloniert werden und durch DNA- Sequenzanalyse charakterisiert werden. Die erfindungsgemäßen Oligonukleotide kön- nen ferner durch Standard-Syntheseverfahren, z. B. mit einem automatischen DNA- Synthesegerät, hergestellt werden. A nucleic acid molecule according to the invention can be isolated by means of standard molecular biological techniques and the sequence information provided according to the invention. For example, cDNA can be isolated from a suitable cDNA library by using one of the specifically disclosed complete sequences or a portion thereof as a hybridization probe and standard hybridization techniques (such as described in Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T., et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Moreover, a nucleic acid molecule comprising one of the disclosed sequences or a portion thereof can be isolated by polymerase chain reaction, using the oligonucleotide primers prepared on the basis of this sequence. The thus amplified nucleic acid can be cloned into a suitable vector and characterized by DNA sequence analysis. The oligonucleotides according to the invention nen further by standard synthesis methods, for. B. with an automatic DNA synthesizer manufactured.
Die Erfindung umfasst weiterhin die zu den konkret beschriebenen Nukleotidseq zen komplementären Nukleinsäuremoleküle oder einen Abschnitt davon. The invention further comprises the nucleic acid molecules complementary to the specifically described nucleotide sequences or a portion thereof.
Die erfindungsgemäßen Nukleotidsequenzen ermöglichen die Erzeugung von Sonden und Primern, die zur Identifizierung und/oder Klonierung von homologen Sequenzen in anderen Zelltypen und Organismen verwendbar sind. Solche Sonden bzw. Primer um- fassen gewöhnlich einen Nukleotidsequenzbereich, der unter stringenten Bedingungen an mindestens etwa 12, vorzugsweise mindestens etwa 25, wie z. B. etwa 40, 50 oder 75 aufeinanderfolgende Nukleotide eines Sense-Stranges einer erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz oder eines entsprechenden Antisense-Stranges hybridisiert. Erfindungsgemäß umfasst sind auch solche Nukleinsäuresequenzen, die sogenannte stumme Mutationen umfassen oder entsprechend der Codon-Nutzung eines speziellen Ursprungs- oder Wirtsorganismus im Vergleich zu einer konkret genannten Sequenz verändert sind, ebenso wie natürlich vorkommende Varianten, wie z. B. Spleißvarianten oder Allelvarianten davon. Gegenstand sind ebenso durch konservative Nukleo- tidsubstutionen (d. h. die betreffende Aminosäure wird durch eine Aminosäure gleicher Ladung, Größe, Polarität und/oder Löslichkeit ersetzt) erhältliche Sequenzen. The nucleotide sequences of the invention enable the generation of probes and primers useful for the identification and / or cloning of homologous sequences in other cell types and organisms. Such probes or primers usually include a nucleotide sequence region which, under stringent conditions, is at least about 12, preferably at least about 25, e.g. B. about 40, 50 or 75 consecutive nucleotides of a sense strand of a nucleic acid sequence of the invention or a corresponding antisense strand hybridized. Also included according to the invention are those nucleic acid sequences which comprise so-called silent mutations or are altered according to the codon usage of a specific source or host organism in comparison to a specifically mentioned sequence, as well as naturally occurring variants, such as, for example, B. splice variants or allelic variants thereof. The subject is also afforded by conservative nucleotide substitutions (i.e., the amino acid in question is replaced by an amino acid of the same charge, size, polarity, and / or solubility).
Gegenstand der Erfindung sind auch die durch Sequenzpolymorphismen von den konkret offenbarten Nukleinsäuren abgeleiteten Moleküle. Diese genetischen Polymorphismen können zwischen Individuen innerhalb einer Population auf Grund der natürlichen Variation existieren. Diese natürlichen Variationen bewirken üblicherweise eine Varianz von 1 bis 5 % in der Nukleotidsequenz eines Gens. The invention also relates to the molecules derived by sequence polymorphisms from the specifically disclosed nucleic acids. These genetic polymorphisms can exist between individuals within a population due to natural variation. These natural variations usually cause a variance of 1 to 5% in the nucleotide sequence of a gene.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch Nukleinsäuresequenzen, welchen mit oben ge- nannten kodierenden Sequenzen hybridisieren oder dazu komplementär sind. Diese Polynukleotide lassen sich bei Durchmusterung von genomischen oder cDNA-Banken auffinden und gegebenenfalls daraus mit geeigneten Primern mittels PCR vermehren und anschließend beispielsweise mit geeigneten Sonden isolieren. Eine weitere Möglichkeit bietet die Transformation geeigneter Mikroorganismen mit erfindungsgemäßen Polynukleotiden oder Vektoren, die Vermehrung der Mikroorganismen und damit der Polynukleotide und deren anschließende Isolierung. Darüber hinaus können erfindungsgemäße Polynukleotide auch auf chemischem Wege synthetisiert werden. Furthermore, the invention also encompasses nucleic acid sequences which hybridize with or are complementary to the above-mentioned coding sequences. These polynucleotides can be found by screening genomic or cDNA libraries and optionally multiply therefrom with suitable primers by means of PCR and then isolate, for example, with suitable probes. Another possibility is the transformation of suitable microorganisms with polynucleotides or vectors according to the invention, the multiplication of the microorganisms and thus the Polynucleotides and their subsequent isolation. In addition, polynucleotides of the invention can also be chemically synthesized.
Unter der Eigenschaft, an Polynukleotide„hybridisieren" zu können, versteht man die Fähigkeit eines Poly- oder Oligonukleotids unter stringenten Bedingungen an eine nahezu komplementäre Sequenz zu binden, während unter diesen Bedingungen unspezifische Bindungen zwischen nicht komplementären Partnern unterbleiben. Dazu sollten die Sequenzen zu 70-100 %, vorzugsweise zu 90-100 %, komplementär sein. Die Eigenschaft komplementärer Sequenzen, spezifisch aneinander binden zu können, macht man sich beispielsweise in der Northern- oder Southern-Blot-Technik oder bei der Primerbindung in PCR oder RT-PCR zunutze. Üblicherweise werden dazu Oligo- nukleotide ab einer Länge von 30 Basenpaaren eingesetzt. Unter stringenten Bedingungen versteht man beispielsweise in der Northern-Blot-Technik die Verwendung einer 50-70 °C, vorzugsweise 60-65 °C warmen Waschlösung, beispielsweise 0,1 x SSC-Puffer mit 0,1 % SDS (20 x SSC: 3 M NaCI, 0,3 M Na-Citrat, pH 7,0) zur Elution unspezifisch hybridisierter cDNA-Sonden oder Oligonukleotide. Dabei bleiben, wie oben erwähnt, nur in hohem Maße komplementäre Nukleinsäuren aneinander gebunden. Die Einstellung stringenter Bedingungen ist dem Fachmann bekannt und ist z. B. in Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1 -6.3.6, beschrieben. The ability to "hybridize" to polynucleotides means the ability of a poly- or oligonucleotide to bind under stringent conditions to a nearly complementary sequence, while under these conditions, non-specific binding between non-complementary partners is avoided The property of complementary sequences to be able to specifically bind to one another is utilized, for example, in the Northern or Southern blot technique or in the primer binding in PCR or RT-PCR Usually, oligonucleotides starting from a length of 30 base pairs are used for this purpose. Stringent conditions are, for example, the use of a washing solution at 50-70 ° C., preferably 60-65 ° C., for example in the Northern blot technique x SSC buffer with 0.1% SDS (20 × SSC: 3 M NaCl, 0.3 M Na citrate, pH 7.0) for elution nonspecifically hybridi siert cDNA probes or oligonucleotides. As mentioned above, only highly complementary nucleic acids remain bound to each other. The setting of stringent conditions is known in the art and is z. In Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6.
Unter„Identität" zwischen zwei Nukleinsäuren wird die Identität der Nukleotide über die jeweils gesamte Nukleinsäurelänge verstanden, insbesondere die Identität, die durch Vergleich mit Hilfe der Vector NTI Suite 7.1 Software der Firma Informax (USA) unter Anwendung der Clustal Methode (Higgins DG, Sharp PM. Fast and sensitive multiple sequence alignments on a microcomputer. Comput Appl. Biosci. 1989 Apr;5(2): 151 -1 ) unter Einstellung folgender Parameter berechnet wird: "Identity" between two nucleic acids is understood to mean the identity of the nucleotides over the entire nucleic acid length, in particular the identity which is determined by comparison with the Vector NTI Suite 7.1 software from Informax (USA) using the Clustal method (Higgins DG, Sharp Computing Appl. Biosci, 1989 Apr; 5 (2): 151 -1) is calculated using the following parameters:
Multiple alignment parameter: Multiple alignment parameters:
Gap opening penalty 10 Gap opening penalty 10
Gap extension penalty 10  Gap extension penalty 10
Gap Separation penalty ränge 8  Gap Separation penalty ranks 8
Gap Separation penalty off  Gap separation penalty off
% identity for alignment delay 40  % identity for alignment delay 40
Residue specific gaps off Hydrophilic residue gap off Residue specific gaps off Hydrophilic residues gap off
Transition weighing 0 Transition weighing 0
Pairwise alignment parameter: Pairwise alignment parameter:
FAST algorithm on FAST algorithm on
K-tuple size 1  K-tuple size 1
Gap penalty 3 Gap penalty 3
Window size 5  Window size 5
Number of best diagonals 5  Number of best diagonals 5
Expressionskonstrukte und Vektoren: Expression constructs and vectors:
Gegenstand der Erfindung sind außerdem Expressionskonstrukte, enthaltend unter der genetischen Kontrolle regulativer Nukleinsäuresequenzen eine für ein erfindungsge- mäßes Peptid oder Vorläuferprotein kodierende Nukleinsäuresequenz, sowie Vektoren, umfassend wenigstens eines dieser Expressionskonstrukte. Vorzugsweise umfassen solche erfindungsgemäßen Konstrukte 5'-stromaufwärts von der jeweiligen kodierenden Sequenz einen Promotor und 3'-stromabwärts eine Terminatorsequenz sowie gegebenenfalls weitere übliche regulative Elemente, und zwar jeweils operativ verknüpft mit der kodierenden Sequenz. Unter einer„operativen Verknüpfung" versteht man die sequentielle Anordnung von Promotor, kodierender Sequenz, Terminator und gegebenenfalls weiterer regulativer Elemente derart, dass jedes der regulativen Elemente seine Funktion bei der Expression der kodierenden Sequenz bestimmungsgemäß erfüllen kann. Beispiele für operativ verknüpfbare Sequenzen sind Targetingsequenzen sowie Enhancer, Polyadenylierungssignale und dergleichen. Weitere regulative Elemente umfassen selektierbare Marker, Amplifikationssignale, Replikationsursprünge und dergleichen. Geeignete regulatorische Sequenzen sind z. B. beschrieben in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). The invention also relates to expression constructs comprising, under the genetic control of regulatory nucleic acid sequences, a nucleic acid sequence coding for a peptide or precursor protein according to the invention, as well as vectors comprising at least one of these expression constructs. Such constructs according to the invention preferably comprise a promoter 5'-upstream of the respective coding sequence and a terminator sequence 3'-downstream and optionally further customary regulatory elements, in each case operatively linked to the coding sequence. "Operational linkage" is understood to mean the sequential arrangement of promoter, coding sequence, terminator and optionally further regulatory elements in such a way that each of the regulatory elements can fulfill its function in the expression of the coding sequence as intended Enhancers, polyadenylation signals, etc. Other regulatory elements include selectable markers, amplification signals, origins of replication, etc. Suitable regulatory sequences are described, for example, in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). ,
Zusätzlich zu den artifiziellen Regulationssequenzen kann die natürliche Regulationssequenz vor dem eigentlichen Strukturgen noch vorhanden sein. Durch genetische Veränderung kann diese natürliche Regulation gegebenenfalls ausgeschaltet und die Expression der Gene erhöht oder erniedrigt werden. Das Genkonstrukt kann aber auch einfacher aufgebaut sein, das heißt es werden keine zusätzlichen Regulationssignale vor das Strukturgen insertiert und der natürliche Promotor mit seiner Regulation wird nicht entfernt. Statt dessen wird die natürliche Regulationssequenz so mutiert, dass keine Regulation mehr erfolgt und die Genexpression gesteigert oder verringert wird. Die Nukleinsäuresequenzen können in einer oder mehreren Kopien im Genkonstrukt enthalten sein. In addition to the artificial regulatory sequences, the natural regulatory sequence may still be present before the actual structural gene. By genetic modification, this natural regulation can optionally be switched off and the expression of the genes increased or decreased. The gene construct can also be constructed simpler, that is, there are no additional regulatory signals is inserted in front of the structural gene and the natural promoter with its regulation is not removed. Instead, the natural regulatory sequence is mutated so that regulation stops and gene expression is increased or decreased. The nucleic acid sequences may be contained in one or more copies in the gene construct.
Beispiele für brauchbare Promotoren sind: cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, Ipp-, lac-, Ipp- lac-, laclq-, T7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, lambda-PR- oder im lambda-PL- Promotor, die vorteilhafterweise in gramnegativen Bakterien Anwendung finden; sowie die grampositiven Promotoren amy und SP02, die Hefepromotoren ADC1 , MFa , AC, P-60, CYC1 , GAPDH oder die Pflanzenpromotoren CaMV/35S, SSU, OCS, Iib4, usp, STLS1 , B33, not oder der Ubiquitin- oder Phaseolinpromotor. Besonders bevorzugt ist die Verwendung induzierbarer Promotoren, wie z. B. licht- und insbesondere tempera- turinduzierbare Promotoren, wie der PrPrPromotor. Prinzipiell können alle natürlichen Promotoren mit ihren Regulationssequenzen verwendet werden. Darüber hinaus können auch synthetische Promotoren vorteilhaft verwendet werden. Examples of useful promoters are: cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5, T3, gal, trc , ara, SP6, lambda PR or in the lambda PL promoter, which are advantageously used in Gram-negative bacteria; and the gram-positive promoters amy and SP02, the yeast promoters ADC1, MFa, AC, P-60, CYC1, GAPDH or the plant promoters CaMV / 35S, SSU, OCS, Iib4, usp, STLS1, B33, not or the ubiquitin or phaseolin promoter. Particularly preferred is the use of inducible promoters, such as. B. light and in particular temperature-inducible promoters, such as the P r P r promoter. In principle, all natural promoters can be used with their regulatory sequences. In addition, synthetic promoters can also be used to advantage.
Die genannten regulatorischen Sequenzen sollen die gezielte Expression der Nukleinsäuresequenzen und der Proteinexpression ermöglichen. Dies kann beispielsweise je nach Wirtsorganismus bedeuten, dass das Gen erst nach Induktion exprimiert oder überexprimiert wird, oder dass es sofort exprimiert und/oder überexprimiert wird. The regulatory sequences mentioned are intended to enable targeted expression of the nucleic acid sequences and protein expression. Depending on the host organism, this may mean, for example, that the gene is only expressed or overexpressed after induction, or that it is expressed and / or overexpressed immediately.
Die regulatorischen Sequenzen bzw. Faktoren können dabei vorzugsweise die Expression positiv beeinflussen und dadurch erhöhen oder erniedrigen. So kann eine Verstär- kung der regulatorischen Elemente vorteilhafterweise auf der Transkriptionsebene erfolgen, indem starke Transkriptionssignale wie Promotoren und/oder "Enhancer" verwendet werden. Daneben ist aber auch eine Verstärkung der Translation möglich, indem beispielsweise die Stabilität der mRNA verbessert wird. Die Herstellung einer Expressionskassette erfolgt durch Fusion eines geeigneten Promotors mit einer geeigneten kodierenden Nukleotidsequenz sowie einem Terminatoroder Polyadenylierungssignal. Dazu verwendet man gängige Rekombinations- und Klonierungstechniken, wie sie beispielsweise in T. Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) sowie in T.J. Silhavy, M.L. Berman und L.W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) und in Ausubel, F.M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987) beschrieben sind. Das rekombinante Nukleinsäurekonstrukt bzw. Genkonstrukt wird zur Expression in einem geeigneten Wirtsorganismus vorteilhafterweise in einen wirtsspezifischen Vektor insertiert, der eine optimale Expression der Gene im Wirt ermöglicht. Vektoren sind dem Fachmann wohl bekannt und können beispielsweise aus "Cloning Vectors" (Pou- wels P. H. et al., Hrsg, Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985) entnommen wer- den. Unter Vektoren sind außer Plasmiden auch alle anderen dem Fachmann bekannten Vektoren, wie beispielsweise Phagen, Viren, wie SV40, CMV, Baculovirus und A- denovirus, Transposons, IS-Elemente, Phasmide, Cosmide, und lineare oder zirkuläre DNA zu verstehen. Diese Vektoren können autonom im Wirtsorganismus repliziert oder chromosomal repliziert werden. The regulatory sequences or factors can thereby preferably positively influence the expression and thereby increase or decrease. Thus, enhancement of the regulatory elements can advantageously be done at the transcriptional level by using strong transcription signals such as promoters and / or enhancers. In addition, however, an enhancement of the translation is possible by, for example, the stability of the mRNA is improved. The production of an expression cassette is carried out by fusion of a suitable promoter with a suitable coding nucleotide sequence and a terminator or polyadenylation signal. Common recombinant and cloning techniques are used, for example as described in T. Maniatis, EF Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) and in TJ Silhavy, ML Berman and LW Enquist, Experiments with Gene Fusion, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984); and Ausubel, FM et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987). The recombinant nucleic acid construct or gene construct is advantageously inserted into a host-specific vector for expression in a suitable host organism, which enables optimal expression of the genes in the host. Vectors are well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in "Cloning Vectors" (Pouwels PH et al., Eds. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985). Vectors other than plasmids are also to be understood as meaning all other vectors known to the person skilled in the art, such as, for example, phages, viruses such as SV40, CMV, baculovirus and adenovirus, transposons, IS elements, phasmids, cosmids, and linear or circular DNA. These vectors can be autonomously replicated in the host organism or replicated chromosomally.
Als Beispiele für geeignete Expressionsvektoren können genannt werden: As examples of suitable expression vectors may be mentioned:
Übliche Fusionsexpressionsvektoren, wie pGEX (Pharmacia Biotech Inc; Smith, D.B. und Johnson, K.S. (1988) Gene 67:31 -40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) und pRIT 5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), bei denen Glutathion-S-Transferase (GST), Maltose E bindendes Protein bzw. Protein A an das rekombinante Zielprotein fusioniert wird. Common fusion expression vectors such as pGEX (Pharmacia Biotech, Smith, DB and Johnson, KS (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT 5 (Pharmacia, Piscataway, NJ) which glutathione-S-transferase (GST), maltose E binding protein or protein A is fused to the recombinant target protein.
Nicht-Fusionsprotein-Expressionsvektoren wie pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69:301 -315) und pET 1 1 d (Studier et al. Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Kalifornien (1990) 60-89). Non-fusion protein expression vectors such as pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69: 301-315) and pET 11 d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California ( 1990) 60-89).
Hefe-Expressionsvektor zur Expression in der Hefe S. cerevisiae , wie pYepSed (Bal- dari et al., (1987) Embo J. 6:229-234), pMFa (Kurjan und Herskowitz (1982) Cell 30:933-943), pJRY88 (Schultz et al., (1987) Gene 54:1 13-123) sowie pYES2 (Invitro- gen Corporation, San Diego, CA). Vektoren und Verfahren zur Konstruktion von Vektoren, die sich zur Verwendung in anderen Pilzen, wie filamentösen Pilzen, eignen, umfassen diejenigen, die eingehend beschrieben sind in: van den Hondel, C.A.M.J.J. & Punt, P.J. (1991 ) "Gene transfer Systems and vector development for filamentous fun- gi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, J.F. Peberdy et al., Hrsg., S. 1 -28, Cambridge University Press: Cambridge. Yeast expression vector for expression in the yeast S. cerevisiae, such as pYepSed (Baldari et al., (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan and Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943) , pJRY88 (Schultz et al., (1987) Gene 54: 1 13-123) and pYES2 (Invitro Corporation, San Diego, CA). Vectors and methods for constructing vectors suitable for use in other fungi, such as filamentous fungi, include those described in detail in: van den Hondel, CAMJJ & Punt, PJ (1991) Gene transfer systems and vector development for filamentous fun gi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, JF Peberdy et al., Eds., pp. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge.
Baculovirus-Vektoren, die zur Expression von Proteinen in gezüchteten Insektenzellen (beiispielsweise Sf9-Zellen) verfügbar sind, umfassen die pAc-Reihe (Smith et al., (1983) Mol. Cell Biol. 3:2156-2165) und die pVL-Reihe (Lucklow und Summers, (1989) Virology 170:31 -39). Baculovirus vectors available for expression of proteins in cultured insect cells (for example, Sf9 cells) include the pAc series (Smith et al., (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and the pVL Series (Lucklow and Summers, (1989) Virology 170: 31-39).
Pflanzen-Expressionsvektoren, wie solche, die eingehend beschrieben sind in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J. und Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with sel- ectable markers located proximal to the left border", Plant Mol. Biol. 20:1 195-1 197; und Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12:871 1 -8721 . Säugetier-Expressionsvektoren, wie pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329:840) und pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6:187-195). Plant expression vectors, such as those described in detail in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J. and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left Biol. 20: 1 195-1 197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 871 1 -8721. Mammalian expression vectors such as pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) and pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6: 187-195).
Weitere geeignete Expressionssysteme für prokaryontische und eukaryotische Zellen sind in Kapitel 16 und 17 von Sambrook, J., Fritsch, E.F. und Maniatis, T., Molecular cloning: A Laboratory Manual, 2. Auflage, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989 beschrieben. Other suitable expression systems for prokaryotic and eukaryotic cells are described in Sections 16 and 17 of Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis, T., Molecular cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989.
Rekombinante Mikroorganismen: Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vektoren sind rekombinante Mikroorganismen herstellbar, welche beispielsweise mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Vektor transformiert sind und zur Produktion der erfindungsgemäßen Polypeptide eingesetzt werden können. Vorteilhafterweise werden die oben beschriebenen erfindungsgemäßen rekombinanten Konstrukte in ein geeignetes Wirtssystem eingebracht und expri- miert. Dabei werden vorzugsweise dem Fachmann bekannte geläufige Klonierungsund Transfektionsmethoden, wie beispielsweise Co-Präzipitation, Protoplastenfusion, Elektroporation, retrovirale Transfektion und dergleichen, verwendet, um die genannten Nukleinsäuren im jeweiligen Expressionssystem zur Expression zu bringen. Geeignete Systeme werden beispielsweise in Current Protocols in Molecular Biology, F. Ausubel et al., Hrsg., Wiley Interscience, New York 1997, oder Sambrook et al., Molecular Clon- ing: A Laboratory Manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989 beschrieben. Recombinant microorganisms: With the aid of the vectors according to the invention, recombinant microorganisms can be produced, which are transformed, for example, with at least one vector according to the invention and can be used to produce the polypeptides according to the invention. Advantageously, the above-described recombinant constructs according to the invention are introduced into a suitable host system and expressed. In this case, it is preferable to use familiar cloning and transfection methods known to the person skilled in the art, for example co-precipitation, protoplast fusion, electroporation, retroviral transfection and the like, in order to express the stated nucleic acids in the respective expression system. Suitable systems are described, for example, in Current Protocols in Molecular Biology, F. Ausubel et al., Ed., Wiley Interscience, New York 1997, or Sambrook et al., Molecular Cloning. ing: A Laboratory Manual. 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989.
Erfindungsgemäß sind auch homolog rekombinierte Mikroorganismen herstellbar. Da- zu wird ein Vektor hergestellt, der zumindest einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Gens oder einer kodierenden Sequenz enthält, worin gegebenenfalls wenigstens eine Aminosäure-Deletion, -Addition oder -Substitution eingebracht worden ist, um die erfindungsgemäße Sequenz zu verändern, z. B. funktionell zu disrumpieren ("Knockouf- Vektor). Die eingebrachte Sequenz kann z. B. auch ein Homologes aus einem Ver- wandten Mikroorganismus sein oder aus einer Säugetier-, Hefe- oder Insektenquelle abgeleitet sein. Der zur homologen Rekombination verwendete Vektor kann alternativ derart ausgestaltet sein, dass das endogene Gen bei homologer Rekombination mutiert oder anderweitig verändert ist, jedoch noch das funktionelle Protein kodiert (z. B. kann der stromaufwärts gelegene regulatorische Bereich derart verändert sein, dass dadurch die Expression des endogenen Proteins verändert wird). Der veränderte Abschnitt des erfindungsgemäßen Gens ist im homologen Rekombinationsvektor. Die Konstruktion geeigneter Vektoren zur homologen Rekombination ist z. B. beschrieben in Thomas, K.R. und Capecchi, M.R. (1987) Cell 51 :503. Als Wirtsorganismen sind prinzipiell alle Organismen geeignet, die eine Expression der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren, ihrer Allelvarianten, ihrer funktionellen Äquivalente oder Derivate ermöglichen. Unter Wirtsorganismen sind beispielsweise Bakterien, Pilze, Hefen, pflanzliche oder tierische Zellen zu verstehen. Nicht limitierende Beispiele für prokaryontische Expressionsorganismen sind £- scherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Corynebacterium glutamicum u.a.. Nicht limitierende Beispiele für eukaryontische Expressionsorganismen sind Hefen, wie Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris u.a., filamentöse Pilze, wie Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum u.a., Säugetierzellen, wie Heia-Zellen, COS-Zellen, CHO-Zellen u.a., Insektenzellen, wie Sf9-Zellen, MEL-Zellen u.a., Pflanzen oder Pflanzenzellen wie Solanum tuberosum, Nicotiana u.a.. Homologously recombined microorganisms can also be produced according to the invention. For this purpose, a vector is produced which contains at least a portion of a gene according to the invention or of a coding sequence in which optionally at least one amino acid deletion, addition or substitution has been introduced in order to modify the sequence according to the invention, e.g. The introduced sequence may, for example, also be a homologue from a related microorganism or be derived from a mammalian, yeast or insect source The vector used for homologous recombination may be alternatively, be designed so that the endogenous gene is mutated or otherwise altered upon homologous recombination but still encodes the functional protein (eg, the upstream regulatory region may be altered to alter expression of the endogenous protein). The modified section of the gene according to the invention is in the homologous recombination vector The construction of suitable vectors for homologous recombination is described, for example, in Thomas, KR and Capecchi, MR (1987) Cell 51: 503. As host organisms, in principle all organisms are suitable which have a Expression of the nucleic acids according to the invention, their allelic variants, their functi allow for electronic equivalents or derivatives. Host organisms are understood as meaning, for example, bacteria, fungi, yeasts, plant or animal cells. Non-limiting examples of prokaryotic expression organisms are E. coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Corynebacterium glutamicum etc. Nonlimiting examples of eukaryotic expression organisms are yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and others, filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae and Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and others, mammalian cells, such as Heia cells, COS cells, CHO cells and others, insect cells, such as Sf9 cells, MEL cells, among others, plants or plant cells, such as Solanum tuberosum, Nicotiana et al.
Die Selektion erfolgreich transformierter Organismen kann durch Markergene erfolgen, die ebenfalls im Vektor oder in der Expressionskassette enthalten sind. Beispiele für solche Markergene sind Gene für Antibiotikaresistenz und für Enzyme, die eine farb- gebende Reaktion katalysieren, die ein Anfärben der transformierten Zelle bewirkt. Diese können dann mittels automatischer Zellsortierung selektiert werden. Erfolgreich mit einem Vektor transformierte Mikroorganismen, die ein entsprechendes Antibiotika- resistenzgen (z. B. G418 oder Hygromycin) tragen, lassen sich durch entsprechende Antibiotika enthaltende Medien oder Nährböden selektieren. Markerproteine, die an der Zelloberfläche präsentiert werden, können zur Selektion mittels Affinitätschromatographie genutzt werden. 9. Rekombinante Herstellung der Vorläuferproteine und Peptide The selection of successfully transformed organisms can be carried out by marker genes, which are also contained in the vector or in the expression cassette. examples for such marker genes are genes for antibiotic resistance and for enzymes that catalyze a coloring reaction that causes staining of the transformed cell. These can then be selected by means of automatic cell sorting. Microorganisms successfully transformed with a vector carrying a corresponding antibiotic resistance gene (eg G418 or hygromycin) can be selected by means of appropriate antibiotics-containing media or nutrient media. Marker proteins presented on the cell surface can be used for selection by affinity chromatography. 9. Recombinant Production of Precursor Proteins and Peptides
Die erfindungsgemäß verwendeten Peptide und Vorläuferproteine sind grundsätzlich in an sich bekannter Weise rekombinant herstellbar, wobei man einen Pep- tid/Vorläuferprotein-produzierenden Mikroorganismus kultiviert, gegebenenfalls die Expression der Polypeptide induziert und diese aus der Kultur isoliert. Die Peptide und Vorläuferproteine können so auch in großtechnischem Maßstab produziert werden, falls dies erwünscht ist. The peptides and precursor proteins used according to the invention can in principle be prepared recombinantly in a manner known per se, whereby a peptide / precursor protein-producing microorganism is cultured, optionally the expression of the polypeptides is induced and these are isolated from the culture. The peptides and precursor proteins can thus also be produced on an industrial scale, if desired.
Der rekombinante Mikroorganismus kann nach bekannten Verfahren kultiviert und fer- mentiert werden. Bakterien können beispielsweise in TB- oder LB-Medium und bei einer Temperatur von 20 bis 40 °C und einem pH-Wert von 6 bis 9 vermehrt werden. Im Einzelnen werden geeignete Kultivierungsbedingungen beispielsweise in T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989), beschrieben. The recombinant microorganism can be cultured and fermented by known methods. Bacteria can be propagated, for example, in TB or LB medium and at a temperature of 20 to 40 ° C and a pH of 6 to 9. Specifically, suitable cultivation conditions are described, for example, in T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989).
Die Zellen werden dann, falls die Peptide oder Vorläuferproteine nicht in das Kulturmedium sezerniert werden, aufgeschlossen und das Produkt nach bekannten Proteinisolierungsverfahren aus dem Lysat gewonnen. Die Zellen können wahlweise durch hochfrequenten Ultraschall, durch hohen Druck, wie z. B. in einer French-Druckzelle, durch Osmolyse, durch Einwirkung von Detergenzien, lytischen Enzymen oder organischen Lösungsmitteln, durch Homogenisatoren oder durch Kombination mehrerer der aufgeführten Verfahren aufgeschlossen werden. The cells are then disrupted if the peptides or precursor proteins are not secreted into the culture medium and the product recovered from the lysate by known protein isolation techniques. The cells can optionally by high-frequency ultrasound, by high pressure, such as. B. in a French pressure cell, by osmolysis, by the action of detergents, lytic enzymes or organic solvents, by homogenizers or by combining several of the listed methods are digested.
Eine Aufreinigung der Peptide oder Vorläuferproteine kann mit bekannten, chromato- graphischen Verfahren erzielt werden, wie Molekularsieb-Chromatographie (Gelfiltrati- on), wie Q-Sepharose-Chromatographie, lonenaustausch-Chromatographie und hydrophobe Chromatographie, sowie mit anderen üblichen Verfahren wie Ultrafiltration, Kristallisation, Aussalzen, Dialyse und nativer Gelelektrophorese. Geeignete Verfahren werden beispielsweise in Cooper, F. G., Biochemische Arbeitsmethoden, Verlag Walter de Gruyter, Berlin, New York oder in Scopes, R., Protein Purification, Springer Verlag, New York, Heidelberg, Berlin, beschrieben. Purification of the peptides or precursor proteins can be achieved by known chromatographic methods, such as molecular sieve chromatography (gel filtration). on), such as Q-sepharose chromatography, ion exchange chromatography and hydrophobic chromatography, as well as other conventional methods such as ultrafiltration, crystallization, salting out, dialysis and native gel electrophoresis. Suitable methods are described, for example, in Cooper, FG, Biochemische Arbeitsmethoden, Verlag Walter de Gruyter, Berlin, New York or in Scopes, R., Protein Purification, Springer Verlag, New York, Heidelberg, Berlin.
Weiterhin können zur Isolierung des rekombinanten Peptids oder Vorläuferproteins Vektorsysteme oder Oligonukleotide verwendt werden, die die cDNA um bestimmte Nukleotidsequenzen verlängern, und damit für veränderte Polypeptide oder Fusionsproteine kodieren, die z. B. einer einfacheren Reinigung dienen. Derartige geeignete Modifikationen sind beispielsweise als Anker fungierende sogenannte "Tags", wie z. B. die als Hexa-Histidin-Anker bekannte Modifikation, oder Epitope, die als Antigene von Antikörpern erkannt werden können (beschrieben zum Beispiel in Harlow, E. and Lane, D., 1988, Antibodies: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor (N.Y.) Press). Diese Anker können zur Anheftung der Proteine an einen festen Träger, wie z. B. einer Polymermatrix, dienen, die beispielsweise in einer Chromatographiesäule eingefüllt sein kann, oder an einer Mikrotiterplatte oder an einem sonstigen Träger verwendet werden kann. Furthermore, to isolate the recombinant peptide or precursor protein, vector systems or oligonucleotides can be used which extend the cDNA by certain nucleotide sequences and thus encode altered polypeptides or fusion proteins, e.g. B. serve a simpler cleaning. Such suitable modifications are, for example, acting as an anchor so-called "tags" such. The modification known as hexa-histidine anchors, or epitopes that can be recognized as antigens of antibodies (described, for example, in Harlow, E. and Lane, D., 1988, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor (US Pat. NY) Press). These anchors can be used to attach the proteins to a solid support, such as. As a polymer matrix serve, which may be filled for example in a chromatography column, or may be used on a microtiter plate or other carrier.
Gleichzeitig können diese Anker auch zur Erkennung der Proteine verwendet werden. Zur Erkennung der Proteine können außerdem übliche Marker, wie Fluoreszenzfarbstoffe, Enzymmarker, die nach Reaktion mit einem Substrat ein detektierbares Reaktionsprodukt bilden, oder radioaktive Marker, allein oder in Kombination mit den Ankern zur Derivatisierung der Proteine verwendet werden. At the same time, these anchors can also be used to detect the proteins. In addition, conventional markers such as fluorescent dyes, enzyme labels which form a detectable reaction product upon reaction with a substrate, or radioactive labels alone or in combination with the anchors may be used to derivatize the proteins to recognize the proteins.
Insbesondere erfolgt die Herstellung der repetitiven Vorläuferproteine durch Expression synthetisch hergestellter Gensequenzen die für die erfindungsgemäßen repetitiven Vorläuferproteine kodieren. Eine Möglichkeit zur Herstellung synthetischer Gense- quenzen ist in Hummerich et al. Biochemistry 43; 13604-13612 (2004) beschrieben. In particular, the preparation of the repetitive precursor proteins is effected by expression of synthetically produced gene sequences which code for the inventive repetitive precursor proteins. One possibility for the production of synthetic gene sequences is described in Hummerich et al. Biochemistry 43; 13604-13612 (2004).
Die repetitiven Vorläuferproteine können in der Wirtszelle löslich oder unlöslich vorliegen. In beiden Fällen werden die Zellen aufgeschlossen. Insbesondere erfolgt der Auf- schluss mittels Hochdruckhomogenisator bei 1000 - 1500 bar. Bei löslichen repetitiven Vorläuferproteinen wird ein Großteil der zellulären Proteine durch Erhitzen des Lysats auf 60 - 100°C, wie 70 - 90°C oder 75 - 85°C ausgefällt und durch ein geeignetes Trennverfahren (z.B. Sedimentierung oder Filtration) von dem löslichen repetitiven Vorläuferprotein abgetrennt. Das repetitive Vorläuferprotein wird anschließend durch Zugabe eines kosmotropen Salzes (wie oben beschreiben) gefällt. Dabei bilden die repe- titiven Vorläuferproteine stabile Assoziate. Die Endkonzentrationen der zugesetzten kosmotropen Salze können je nach Assoziat variieren und liegen etwa im Bereich von etwa 0,2 - 3 M, oder z.B. 0,8- 2 M. Optimale Konzentrationen sind in einfacher, dem Proteinchemiker geläufiger Weise zu bestimmen. Die Assemblierung der repetitiven Vorläuferproteine kann auch ohne äußeren Trigger erfolgen. Dann assemblieren die repetitiven Vorläuferproteine bereits in der Wirtszelle zu entsprechenden stabilen Assoziaten. Die Assoziate werden nach Aufschluss der Zellen durch ein geeignetes Trennverfahren (z.B. Sedimentierung oder Filtration) von löslichen Komponenten getrennt. The repetitive precursor proteins may be soluble or insoluble in the host cell. In both cases, the cells are disrupted. In particular, the digestion is carried out by means of a high pressure homogenizer at 1000-1500 bar. In soluble repetitive precursor proteins, much of the cellular protein is by heating the lysate at 60-100 ° C, such as 70-90 ° C or 75-85 ° C and separated by a suitable separation method (eg sedimentation or filtration) of the soluble repetitive precursor protein. The repetitive precursor protein is then precipitated by the addition of a cosmotropic salt (as described above). The re- pective precursor proteins form stable associates. The final concentrations of the cosmotropic salts added can vary depending on the associate and are approximately in the range of about 0.2-3 M, or eg 0.8-2 M. Optimal concentrations are to be determined in a simple manner familiar to the protein chemist. The assembly of the repetitive precursor proteins can also take place without an external trigger. Then the repetitive precursor proteins already assemble in the host cell to corresponding stable associates. The associates are separated after digestion of the cells by a suitable separation method (eg sedimentation or filtration) of soluble components.
Die Abtrennung der Assoziate kann durch die Zugabe von Fällungshilfsmitteln nach Aufschluss der Zellen verbessert werden. Die Fällungshilfsmittel bewirken eine weitere Verklumpung der Assoziate wodurch z.B. bei der Sedimentation geringere Beschleunigungen aufgewendet werden müssen, um die Assoziate vom wässrigen Medium zu trennen. Als Fällungshilfsmittel können Säuren, Laugen, Polymerlösungen, insbesondere wässrige Lösungen geladener Polymere verwendet werden. Beispiele für Fällungshilfsmittel sind Phosphorsäure oder Lösungen von Polyethylenimin. The separation of the associates can be improved by the addition of precipitation aids after digestion of the cells. The precipitation aids cause further clumping of the associates, e.g. in sedimentation lower accelerations must be used to separate the associates from the aqueous medium. Suitable precipitation aids are acids, bases, polymer solutions, in particular aqueous solutions of charged polymers. Examples of precipitation aids are phosphoric acid or solutions of polyethyleneimine.
Die stabilen Assoziate repetitiver Vorläuferproteine können weiter gereinigt werden. Dazu werden für diese Reinigung Lösungen verwendet, in denen die stabilen Assoziate unlöslich sind, andere Verunreinigungen dagegen gelöst werden. Insbesondere werden wässrige Lösungen von Basen, Säuren, Harnstoff, Salzen und Detergenzien verwendet. Besonders geeignet werden Lösungen von Alkalihydroxiden, Harnstoff, Guanidiniumsalzen oder geladenen Detergenzien, wie z.B. Alkyltrimethylammoni- umsalzen oder Alkylsulfaten, verwendet. Insbesondere werden Lösungen von > 0,2 M Natriumhydroxid, > 2 M Harnstoff, > 1 M Guanidiniumhydrochlorid, > 1 M Guanidinium- thiocyanat oder > 0,1 %Natriumdodecylsulfat oder > 0,1 % Cetyltrimethylammonium- bromid verwendet. Für die Reinigung werden die stabilen Assoziate in den entsprechenden Lösungen resuspendiert und anschließend durch ein geeignetes Trennverfah- ren (z.B. Sedimentierung oder Filtration) von der Lösung getrennt. Anschließend wer- den die repetitiven Vorläuferproteine mit Wasser gewaschen und mit dem Fachmann geläufigen Methoden getrocknet. The stable associates of repetitive precursor proteins can be further purified. For this purpose, solutions are used for this purification, in which the stable associates are insoluble, but other impurities are solved. In particular, aqueous solutions of bases, acids, urea, salts and detergents are used. Solutions of alkali hydroxides, urea, guanidinium salts or charged detergents, such as alkyltrimethylammonium salts or alkyl sulfates, are particularly suitable. In particular, solutions of> 0.2 M sodium hydroxide,> 2 M urea,> 1 M guanidinium hydrochloride,> 1 M guanidinium thiocyanate or> 0.1% sodium dodecyl sulfate or> 0.1% cetyltrimethylammonium bromide are used. For purification, the stable associates are resuspended in the appropriate solutions and then separated from the solution by a suitable separation process (eg sedimentation or filtration). Subsequently, washed the repetitive precursor proteins with water and dried by the skilled person methods.
Um die Peptide aus den repetitiven Vorläuferproteinen zu gewinnen, müssen diese Sequenzen aus den Vorläuferproteinen herausgespalten und von den Hilfssequenzen getrennt werden. Die Spaltung erfolgt an den in den repetitiven Vorläuferproteinen enthaltenen Spaltsequenzen. Methoden zur spezifischen Spaltung von Aminosäureketten sind in der Literatur beschrieben. Repetitive Vorläuferproteine können enzymatisch oder chemisch gespalten werden. Beispiele für Enzyme mit denen Aminosäureketten spezifisch gespalten werden können, sind Arg-C Proteinase, Asp-N-Endopeptidase, Caspasen, Chymotrypsin, Clostripain, Enterokinase, Factor Xa, Glutamylendopep- tidase, Granzyme B, LysC Lysylendopeptidase (Achromobacter Proteinase I) LysN Peptidyl-Lys-Metalloendopeptidase, Pepsin, Prolin-Endopeptidase, Proteinase K, Staphylococcal peptidase I, Thermolysin, Thrombin, Trypsin. Beispiele für Chemikalien, mit denen Aminosäureketten spezifisch gespalten werden können sind BNPS-Skatole (2-(2'-Nitrophenylsulfenyl)-3-methyl-3-bromoinolenine), Bromcyan, Säuren, Hydroxyla- min, lodosobenzoesäure, NTCB (2-nitro-5-thiocyanobenzoesäure). In order to recover the peptides from the repetitive precursor proteins, these sequences must be cleaved from the precursor proteins and separated from the auxiliary sequences. The cleavage takes place on the cleavage sequences contained in the repetitive precursor proteins. Methods for the specific cleavage of amino acid chains are described in the literature. Repetitive precursor proteins can be cleaved enzymatically or chemically. Examples of enzymes with which amino acid chains can be specifically cleaved are Arg-C proteinase, Asp-N-endopeptidase, caspases, chymotrypsin, clostripain, enterokinase, factor Xa, glutamyl endopepidase, Granzyme B, LysC lysylendopeptidase (Achromobacter proteinase I) LysN peptidyl Lys metalloendopeptidase, pepsin, proline endopeptidase, proteinase K, staphylococcal peptidase I, thermolysin, thrombin, trypsin. Examples of chemicals with which amino acid chains can be specifically cleaved are BNPS skatoles (2- (2'-nitrophenylsulfenyl) -3-methyl-3-bromoinolenines), cyanogen bromide, acids, hydroxylamine, iodosobenzoic acid, NTCB (2-nitrobenzene). 5-thiocyanobenzoic acid).
Insbesondere werden repetitive Vorläuferproteine chemisch gespalten, wie z.B. durch die Spaltung mit Hydroxylamin oder Säure. Für die Säurespaltung ist jede anorganische oder organische Säure geeignet mit einem pKs-Wert kleiner als 5 und größer als 0, bevorzugt kleiner als 4 und größer als 1 . Insbesondere wird für die Spaltung 1 - 5 % Phosphorsäure oder 1 - 5 % Ameisensäure verwendet. Abhängig von den Säurespaltbedingungen findet eine einfache Spaltung zwischen den Aminosäuren Asp und Pro oder Asp und Xxx statt, wobei Xxx eine beliebige proteinogene Aminosäure darstellt oder es findet zunächst eine Spaltung zwischen den Aminosäuren Asp und Pro bzw. Asp und Xxx statt und anschließend eine vollständige Abspaltung des Aspartats von der in der Aminosäuresequenz des Peptids N-terminal vor dem Aspartat liegenden Aminosäure. In particular, repetitive precursor proteins are chemically cleaved, such as by cleavage with hydroxylamine or acid. For the acid cleavage, any inorganic or organic acid is suitable with a pK s value of less than 5 and greater than 0, preferably less than 4 and greater than 1. In particular, 1 to 5% of phosphoric acid or 1 to 5% of formic acid is used for the cleavage. Depending on the acid cleavage conditions, there is a simple cleavage between the amino acids Asp and Pro or Asp and Xxx, where Xxx represents any proteinogenic amino acid or there is first a cleavage between the amino acids Asp and Pro or Asp and Xxx and then a complete cleavage of the aspartate of the amino acid sequence located in the amino acid sequence of the peptide N-terminal before the aspartate.
Die Spaltung kann mit dem gereinigten repetitiven Vorläuferprotein erfolgen oder mit einer Zellfraktion, die das repetitive Vorläuferprotein enthält (z.B. lösliche Bestandteile der Wirtszelle oder unlösliche Bestandteile einer Wirtszelle) oder mit intakten Wirtszellen, die das repetitive Vorläuferprotein enthalten. Nach der Spaltung muss die spalten- de Substanz inaktiviert werden. Methoden dazu sind dem Fachmann bekannt. Nach der Inaktivierung enthält der Spaltansatz u.a. das gewünschte Peptid, abgespaltene Hilfssequenzen sowie inaktivierte Spaltsubstanzen. Die Peptide können in dieser Lösung bereits ihre gewünschte Aktivität besitzen. Ist eine größere Reinheit erforder- lieh, so können nach der Spaltung die aus den repetitiven Vorläuferproteinen freigesetzten Peptide von den Hilfssequenzen abgetrennt werden. Ein Vorteil der selbstas- semblierenden Hilfssequenzen ist, dass die Hilfssequenzen während oder nach der Spaltung assemblieren. Diese Assemblierung kann spontan während der Spaltung unter den gewählten Spaltungsbedingungen erfolgen, oder durch Zugabe von Stoffen, die die Assemblierung der Hilfssequenzen unterstützen. Solche assemblierungsför- dernde Stoffe sind zum Beispiel kosmotrope Salze, die mindestens eine lonenart enthalten, die entsprechend der Hofmeister-Reihe stärker kosmotrope Eigenschaften aufweist als Natrium- oder Chloridionen. Weitere assemblierungsfördernde Stoffe sind Säuren oder Laugen oder organische Lösungsmittel, die mit Wasser mischbar sind wie z.B. Alkohole. Die assemblierten Hilfssequenzen können durch Sedimentierung oder Filtration von dem löslichen freigesetzten Peptid abgetrennt werden. Weitere Reinigungsschritte können erforderlich sein, um restliche Protein- oder Peptidverunreinigun- gen oder Salze oder sonstige während oder nach der Spaltung zugesetzte Stoffe vom gewünschten Peptid abzutrennen. Dazu können beispielsweise chromatographische Methoden, Fällungen, Dialyse, 2-Phasen-Extraktionen und weitere dem Fachmann geläufige Verfahren eingesetzt werden. The cleavage may be with the purified repetitive precursor protein or with a cell fraction containing the repetitive precursor protein (eg, soluble components of the host cell or insoluble components of a host cell) or with intact host cells containing the repetitive precursor protein. After cleavage, the cleaving substance must be inactivated. Methods for this are known to the person skilled in the art. After inactivation, the cleavage mixture contains, inter alia, the desired peptide, cleaved auxiliary sequences and inactivated cleavage substances. The peptides may already have their desired activity in this solution. If a greater purity is required, then after the cleavage, the peptides released from the repetitive precursor proteins can be separated from the auxiliary sequences. An advantage of the self-assembling auxiliary sequences is that the auxiliary sequences assemble during or after cleavage. This assembly can be done spontaneously during cleavage under the selected cleavage conditions, or by addition of materials that assist in the assembly of the auxiliary sequences. Such assemblage-promoting substances are, for example, cosmotropic salts which contain at least one type of ion which, according to the Hofmeister series, has more cosmotropic properties than sodium or chloride ions. Other materials that promote assembly are acids or alkalis or organic solvents that are miscible with water, such as alcohols. The assembled auxiliary sequences can be separated from the soluble released peptide by sedimentation or filtration. Further purification steps may be required to separate residual protein or peptide contaminants or salts or other substances added during or after cleavage from the desired peptide. For this purpose, for example, chromatographic methods, precipitations, dialysis, 2-phase extractions and other methods known in the art can be used.
Anschließend kann die peptidhaltige Lösung direkt für die gewünschte Anwendung eingesetzt werden, oder die Lösung kann mit dem Fachmann geläufigen Verfahren getrocknet werden (z.B. Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung) und das entsprechende trockene Produkt verwendet werden. Thereafter, the peptide-containing solution may be used directly for the desired application or the solution may be dried by methods known to those skilled in the art (e.g., spray-drying or freeze-drying) and the corresponding dry product used.
Nach der Trocknung besteht die Möglichkeit, Verunreinigungen, die nicht vom Peptid abgetrennt werden können, solange dies in Wasser gelöst ist, durch Waschen mit Lö- sungsmitteln, in denen das Peptid unlöslich ist, zu entfernen. Geeignet dafür sind organische Lösungsmittel wie z.B. n-Hexan N-Methylpyrrolidon oder Gemische aus Lösungsmitteln und Säuren wie z.B. Mischungen aus n-Hexan und Essigsäure oder organische Säuren wie z.B. Essigsäure oder Hexansäure. Für diesen Reinigungsschritt wird das getrocknete Peptid in dem entsprechenden Lösungsmittel / -gemisch resus- pendiert und anschließend durch Sedimentation oder Filtration wieder abgetrennt. Res- te des Lösungsmittels / Lösungsmittelgemisches können durch Trocknung entfernt werden. After drying, it is possible to remove impurities which can not be separated from the peptide, as long as it is dissolved in water, by washing with solvents in which the peptide is insoluble. Suitable solvents are organic solvents such as n-hexane N-methylpyrrolidone or mixtures of solvents and acids such as mixtures of n-hexane and acetic acid or organic acids such as acetic acid or hexanoic acid. For this purification step, the dried peptide is resuspended in the appropriate solvent / mixture and then separated again by sedimentation or filtration. res- te of the solvent / solvent mixture can be removed by drying.
Die gewünschten Peptide können in der durch die Spaltung erhaltenen Form die ge- wünschte Aktivität besitzen. Es kann jedoch auch notwendig sein, die Peptide nach der Spaltung weiter zu modifizieren. Beispielsweise kann das Peptid amidiert, verestert, oxidiert, alkyliert oder mit beliebigen Molekülen chemisch verknüpft werden. Beispiele für Moleküle, die für solche Modifikationen verwendet werden können sind Alkohole, Alkoholcysteinester, Carbonsäuren, Thioester oder Maleinimide. Insbesondere werden für solche Modifikationen Moleküle verwendet, die die Hydrophobizität des Peptids erhöhen. Solche Moleküle können modifizierte oder nichtmodifizierte Alkylreste, wie oben definiert, enthalten. Bevorzugt enthalten solche Moleküle C2 -Ci6-, insbesondere C6-Ci4-Alkylreste. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Die Modifizierung kann zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen: z.B. direkt nach dem Zellauf- schluss, nach Aufreinigung des Vorläuferproteins, nach der Spaltung des Vorläuferproteins oder nach der Aufreinigung des Peptids. The desired peptides may have the desired activity in the form obtained by the cleavage. However, it may also be necessary to further modify the peptides after cleavage. For example, the peptide can be amidated, esterified, oxidized, alkylated or chemically linked to any molecule. Examples of molecules which can be used for such modifications are alcohols, alcohol cysteine esters, carboxylic acids, thioesters or maleimides. In particular, molecules which increase the hydrophobicity of the peptide are used for such modifications. Such molecules may contain modified or unmodified alkyl radicals as defined above. Such molecules preferably contain C 2 -C 6 -alkyl radicals, in particular C 6 -C 4 -alkyl radicals. Corresponding methods are known to the person skilled in the art. The modification can be carried out at any time: for example directly after cell disruption, after purification of the precursor protein, after cleavage of the precursor protein or after purification of the peptide.
Peptidlösungen, die den gewünschten Reinheitsgrad aufweisen, können direkt verwendet werden. Alternativ können unterschiedliche Konservierungsmethoden für eine längerfristige Lagerung angewendet werden. Beispiele für Konservierungsmethoden sind Kühlung, Einfrieren, Zugabe von Konservierungsmitteln. Alternativ können die Peptide getrocknet werden. Beispiele für Trocknungsmethoden sind Lyophilisierung oder Sprühtrocknung. Getrocknete Peptide können anschließend gelagert werden. Für die Verwendung der Peptide wird die getrocknete Substanz in einem geeigneten Lö- sungsmittel, bevorzugt einer wässrigen Lösung gelöst. Diese wässrige Lösung kann Salze oder Puffersubstanzen oder keine weiteren Zusätze enthalten. Peptide solutions having the desired degree of purity can be used directly. Alternatively, different preservation methods can be used for longer-term storage. Examples of preservation methods are cooling, freezing, addition of preservatives. Alternatively, the peptides can be dried. Examples of drying methods are lyophilization or spray drying. Dried peptides can then be stored. For the use of the peptides, the dried substance is dissolved in a suitable solvent, preferably an aqueous solution. This aqueous solution may contain salts or buffer substances or no further additives.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden nichtlimitierenden Beispiele näher erläutert. The present invention will be further illustrated by the following nonlimiting examples.
EXPERIMENTELLER TEIL Die universelle Anwendbarkeit der in der vorliegenden Erfindung beschriebene Methode für die Herstellung beliebiger Peptidsequenzen (Pep), wird anhand der Herstellung des Peptids P18 gezeigt. Werden keine anderen Angaben gemacht, so finden Standardmethoden der organischen und biochemischen Analytik sowie der rekombinanten Herstellung von Proteinen und Kultivierung von Mikroorganismen Anwendung. EXPERIMENTAL PART The universal applicability of the method described in the present invention for the preparation of any peptide sequences (Pep) is shown by the preparation of the peptide P18. Unless otherwise specified, standard methods of organic and biochemical analysis as well as the recombinant production of proteins and cultivation of microorganisms are used.
Beispiel 1 : Herstellung des Peptids P18 Example 1: Preparation of the peptide P18
Das Peptid P18 ist ein Peptid, das sich von einer hochwirksamen antimikrobiellen Pep- tidsequenz ableitet, die von Shin et al. J. Peptide Res. 58:504-14 (2001 ) beschrieben wurde. Peptide P18 is a peptide derived from a potent antimicrobial peptide sequence reported by Shin et al. J. Peptide Res. 58: 504-14 (2001).
Es werden die folgenden synthetischen Expressionskonstrukte gemäß SEQ ID NO: 1 bis 6 hergestellt: The following synthetic expression constructs according to SEQ ID NO: 1 to 6 are prepared:
Expressionskonstrukt SEQ ID NO: 1 (nicht erfindungsgemäß): repetitive (tetramere) Anordnung von Aux-Pep Elementen mit N-terminal peptidisch verknüpftem T7-Tag. Das Aux Element umfasst gemäß WO 2010/139736 ein peptidisch verknüpftes selbst- assemblierendes SA- Element und ein und SU Element. Expression construct SEQ ID NO: 1 (not according to the invention): repetitive (tetrameric) arrangement of aux-pep elements with N-terminally peptidically linked T7-tag. The aux element according to WO 2010/139736 comprises a peptide-linked self-assembling SA element and a and SU element.
Expressionskonstrukt SEQ ID NO: 2: repetitive Anordnung von (SU-Pep) mit N- terminal peptidisch verknüpftem T7-Tag  Expression construct SEQ ID NO: 2: repetitive arrangement of (SU-Pep) with N-terminally peptidically linked T7-tag
Expressionskonstrukt SEQ ID NO 3: SEQ I D NO 2 ohne T7-Tag. Expression construct SEQ ID NO 3: SEQ ID NO 2 without T7 tag.
Expressionskonstrukt SEQ ID NO 4: SEQ ID NO 2 mit veränderter SU -Sequenz. Expressionskonstrukt SEQ ID NO 5: SEQ ID NO 2 mit veränderter SU -Sequenz. Expressionskonstrukt SEQ ID NO 6: SEQ ID NO 2 mit veränderter SU -Sequenz. 1. Klonierung der kodierenden Vorläuferproteinsequenzen  Expression construct SEQ ID NO 4: SEQ ID NO 2 with modified SU sequence. Expression construct SEQ ID NO 5: SEQ ID NO 2 with modified SU sequence. Expression construct SEQ ID NO 6: SEQ ID NO 2 with modified SU sequence. 1. Cloning of the coding precursor protein sequences
Synthetische Gene kodierend für Dimere der Vorläuferproteine (entsprechend der Formel: [-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-]2 wurden unter Verwendung der Restriktionsendonukle- asen BamHI und Hindlll in den in Hummerich et al. Biochemistry 43; 13604-13612 (2004) beschriebenen Vektor pAZI kloniert und nach dem dort beschriebenen Protokoll dimerisiert und in den Vektor pET21 (Novagen) kloniert. Die anschließend in diesem Vektor vorliegenden Sequenzen (gegebenenfalls N- oder C- terminale Tags enthaltend) kodieren für die repetitive Vorläuferproteine gemäß Seq ID 1 -7. Die repetitiven Vorlauferproteine enthalten 4 Wiederholungseinheiten, die jeweils eine Kopie des Pep- tids P18 und eine SU-Element enthalten. Synthetic genes encoding dimers of the precursor proteins (corresponding to the formula: [-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-] 2 were synthesized using the restriction endonucleases BamHI and HindIII in the methods described in Hummerich et al., Biochemistry 43, 13604- 13612 (2004) described vector pAZI and cloned according to the protocol described therein dimerized and cloned into the vector pET21 (Novagen). The sequences subsequently present in this vector (optionally containing N- or C-terminal tags) encode the repetitive precursor proteins according to SEQ ID-7. The repetitive precursor proteins contain 4 repeat units, each containing one copy of the peptide P18 and one SU element.
Die Expression erfolgte in dem Stamm E.coli BI21 [DE3] (Novagen). The expression took place in the strain E. coli BI21 [DE3] (Novagen).
2. Expression 2. Expression
Der E.coli BL21 DE [DE3] (Novagen) Stamm wird mittels Elektorporation kompetent gemacht und das jeweilige Expressionsplasmid in die Zellen transformiert. Die Selektion erfolgreicher Transformanden erfolgt auf LB/Agar Platten mit Antibiotikum, welchem dem Selektionsmarker, welcher auf dem Expressionsplasmid kodiert vorliegt, entspricht. The E. coli BL21 DE [DE3] (Novagen) strain is made competent by electroporation and the respective expression plasmid transformed into the cells. The selection of successful transformants is carried out on LB / agar plates with antibiotic, which corresponds to the selection marker, which is encoded on the expression plasmid.
Die Anzucht und Expression der Vorläufergene erfolgt im 200ml Erlenmeyer Schüttelkolben in PM-Medium (siehe unten). Bei einer optischen Dichte (OD 600nm) von 1 ,5 bis 2,0 erfolgt die Induktion der Genexpression durch Zugabe von 1 mM I PTG. a. Präparativer Maßstab The culture and expression of the precursor genes is carried out in 200 ml Erlenmeyer shake flasks in PM medium (see below). At an optical density (OD 600nm) of 1.5 to 2.0, induction of gene expression occurs by addition of 1 mM I PTG. a. Preparative scale
Die Expression erfolgte in dem Stamm E.coli BL21 [DE3] (Novagen). The expression took place in the strain E. coli BL21 [DE3] (Novagen).
Die Anzucht und Proteinsynthese erfolgte bei pO2>20% und pH=6,8 im Fed-Batch Ver- fahren. Cultivation and protein synthesis were carried out at pO 2 > 20% and pH = 6.8 in the fed-batch process.
Medium: Medium:
8 Liter Wasser  8 liters of water
25 g Citronensäuremonohydrat  25 g of citric acid monohydrate
40 g Glycerin (99 %)  40 g of glycerol (99%)
125 g Kaliumdihydrogenphosphat (KH2P04) 125 g potassium dihydrogen phosphate (KH 2 P0 4 )
62,5 g Ammoniumsulfat ((NH4)2S04) 62.5 g of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 S0 4 )
18,8 g Magnesiumsulfatheptahydrat (MgS04 * 7 H20) 1 ,3 g Calciumchloriddihydrat (CaCI2 * 2 H20) 18.8 g of magnesium sulfate heptahydrate (MgS0 4 * 7H 2 O) 1, 3 g of calcium chloride dihydrate (CaCl 2 * 2 H 2 0)
155 ml Spurensalzlösung 155 ml trace saline
mit Wasser auf 9,8 Liter auffüllen  fill with water to 9.8 liters
pH-Wert mit 25%iger NaOH auf 6,3 einstellen  Adjust the pH to 6.3 with 25% NaOH
3 ml Tego KS 91 1 (Antifoam; Goldschmidt Produkte) 3 ml Tego KS 91 1 (Antifoam, Goldschmidt products)
1 g Ampicillin 1 g of ampicillin
190 mg Thiaminhydrochlorid 190 mg of thiamine hydrochloride
20 mg Vitamin B12 20 mg of vitamin B12
Spurensalzlösung: Trace salt solution:
5 Liter Wasser  5 liters of water
200,00 g Citronensäuremonohydrat  200.00 g of citric acid monohydrate
55,00 g ZnS04 * 7 H20 55.00 g ZnSO 4 * 7H 2 0
42,50 g (NH4)2Fe(S04)2 * 6 H20 42.50 g (NH 4 ) 2 Fe (S0 4 ) 2 * 6 H 2 0
15,00 g MnS04 * H20 15.00 g MnSO 4 * H 2 0
4,00 g CuS04 * 5 H20 4.00 g CuS0 4 * 5 H 2 0
1 ,25 g CoS04 * 7 H20 1, 25 g cos 0 4 * 7 H 2 0
Feeding-Lösung: Feeding solution:
1 125 g Wasser 1 125 g of water
41 ,3 g Citronensäure Monohydrat  41, 3 g of citric acid monohydrate
81 ,6 g Natriumsulfat (Na2S04) 81, 6 g sodium sulfate (Na 2 S0 4 )
6,3 g (NH4)2Fe(S04)2 * 6 H20 6.3 g (NH 4 ) 2 Fe (S0 4 ) 2 * 6 H 2 0
4734 g Glycerin 99,5 % Nach Aufbrauchen des im Grundmedium enthaltenen Glycerins wurde ein konstanter Feed bei einer Rate von 100 ml/h gestartet. 4734 g of glycerol 99.5% After exhaustion of the glycerol contained in the basic medium, a constant feed was started at a rate of 100 ml / h.
Die Proteinsynthese wurde durch Zugabe von 1 mM Isopropyl-ß-D-thiogalactopyrano- sid induziert, nachdem die Bakterienkultur eine optische Dichte OD6oo=60 erreichte. 10 h nach Induktion wurden die Zellen durch Sedimentation bei 5000 x g für 30 min geerntet. Die Biofeuchtmasse betrug 1932g. Protein synthesis was induced by the addition of 1 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside after the bacterial culture reached an optical density of OD 6 oo = 60. 10 After induction, the cells were harvested by sedimentation at 5000 xg for 30 min. The organic moisture amounted to 1932g.
Die Biofeuchtmasse wurden nach folgendem Protokoll aufgereinigt: The biomass was cleaned according to the following protocol:
- Resuspension des Zellpellets: pro g Biomasse wurden 6 g 20 mM Natriumphosphat-Puffer (pH 7,5) zugeben und durchmischt.  Resuspension of the cell pellet: 6 g of 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.5) per g of biomass were added and mixed.
Aufschluss der Zellen im Hochdruckhomogenisator bei 1500 bar  Digestion of the cells in the high-pressure homogenizer at 1500 bar
Zugabe von Phosphorsäure bis pH-Wert = 3 ± 0,5  Addition of phosphoric acid to pH = 3 ± 0.5
10 min Inkubation bei 23 °C unter Rühren  10 min incubation at 23 ° C with stirring
- Zentrifugation: 20 min, min. 5000 xg  - Centrifugation: 20 min, min. 5000 xg
Resuspension des Pellets: pro g Feuchtmasse 25 ml_ 0,2 M NaOH zugeben, homogenisieren und 4 Stunden bei 23 °C unter Rühren inkubieren  Resuspension of the pellet: Add 25 ml of 0.2 M NaOH per g of wet mass, homogenize and incubate for 4 hours at 23 ° C. with stirring
Neutralisation: pH-Wert von 8,5 ± 0,5 mit 85%iger H3P04 einstellen Neutralization: Adjust the pH value of 8.5 ± 0.5 with 85% H 3 P0 4
Zentrifugation: 20 min, min. 5000 xg  Centrifugation: 20 min, min. 5000 xg
- Das Pellet bestehend aus gewaschenen Inclusion bodies, die das P18- Vorläuferprotein enthalten, wurde mittels 2 % iger H3P04 hydrolysiert bzw. gespalten. The pellet consisting of washed inclusion bodies containing the P18 precursor protein was hydrolyzed or cleaved by means of 2% H 3 PO 4 .
Spaltungsbedingungen:  Cleavage conditions:
i. Pro g Pellet 5 ml_ H3P04 einsetzen i. Insert 5 ml_ H 3 P0 4 per g of pellet
ii. Homogenisieren  ii. Homogenize
iii. 16 Stunden bei 90 °C unter Schütteln inkubieren.  iii. Incubate for 16 hours at 90 ° C with shaking.
Spaltungsansatz abkühlen lassen.  Allow cleavage approach to cool.
Zentrifugation: 20 min, min. 5000 xg  Centrifugation: 20 min, min. 5000 xg
Neutralisation: pH-Wert von 5,5 ± 0,5 mit 10 M NaOH einstellen  Neutralization: Adjust the pH to 5.5 ± 0.5 with 10 M NaOH
- Zentrifugation: 20 min, min. 5000 xg  - Centrifugation: 20 min, min. 5000 xg
Überstand mit Wasser verdünnen bis Leitfähigkeit kleiner 10 mS/cm  Dilute the supernatant with water until the conductivity is less than 10 mS / cm
P18 aus Überstand über Kationenaustauschchromatographie (Fractogel COO; P18 from supernatant via cation exchange chromatography (Fractogel COO;
Merck) aufreinigen; Elution mit 450 mM NaCI Merck); Elution with 450 mM NaCl
Peptidhaltige Fraktionen poolen und mit Wasser verdünnen, bis Leitfähigkeit kleiner 10 mS/cm  Pool peptide-containing fractions and dilute with water until conductivity is less than 10 mS / cm
P18 aus gepoolten Fraktionen über Kationenaustauschchromatographie (Fractogel COO; Merck) aufreinigen; Elution mit 50 mM HCl  Purify P18 from pooled fractions via cation exchange chromatography (Fractogel COO; Merck); Elution with 50 mM HCl
Das Eluat wurde mit 2 M NaOH neutralisiert.  The eluate was neutralized with 2 M NaOH.
Die neutralisierte Lösung wurde lyophilisiert. Das lyophilisierte Produkt wurde mittels HPLC analysiert: Dazu wurde das Produkt mit einer Konzentration von 1 mg/ml in Wasser gelöst und mit einer Reversed Phase Chromatographiesäule (Jupiter Proteo 4,6 x 250 mm; Phenomenex) analysiert. Als Laufmittel wurde 0,1 % Trifluoressigsäure in Wasser verwendet, das mit einem linearen Gradienten durch 0,1 % Trifluoressigsäure in Acetonitril ersetzt wurde. Die Detektion erfolgte bei 280 nm Für eine weitere Analyse wurden die Fraktionen des Hauptpeaks gesammelt und die darin enthaltene Substanz weiter untersucht. N-terminale Sequenzierung bestätigte, dass es sich bei dieser Komponente um das Peptid P18 handelt. The neutralized solution was lyophilized. The lyophilized product was analyzed by HPLC: For this, the product was dissolved in water at a concentration of 1 mg / ml and analyzed with a reversed phase chromatography column (Jupiter Proteo 4.6 x 250 mm, Phenomenex). The eluent used was 0.1% trifluoroacetic acid in water, which was replaced with a linear gradient by 0.1% trifluoroacetic acid in acetonitrile. The detection was carried out at 280 nm. For a further analysis, the fractions of the main peak were collected and the substance contained therein further investigated. N-terminal sequencing confirmed that this component is the peptide P18.
Um die Aktivität des P18-Peptids zu untersuchen, wurden E. coli B Kulturen in LB Medium (5 g/l Hefeextrakt; 10 g/l Trypton 5 g/l Natriumchlorid), die eine optische Dichte von 0,1 gemessen bei 600 nm aufwiesen, mit unterschiedlichen Konzentrationen des P18 Peptids unter Schütteln bei 37°C inkubiert. Das Bakterienwachstum wurde durch Messung der optischen Dichte nach 24 h verfolgt. Eine vollständige Hemmung des Wachstums (optische Dichte bei 600 nm nach 24 h < 0,15) wurde bei einer Peptidkon- zentration ab 31 ppm erreicht. Eine weitere Verbesserung der antimikrobiellen Aktivität konnte durch Amidierung der C-terminalen Carboxylgruppe erreicht werden. Dazu wurden die Carboxylgruppen mit 1 -Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid- Hydrochlorid und N-Hydroxy-Sulfosuccinimid aktiviert und durch anschließende Zugabe von Ammoniak amidiert. b. Schüttelkolbenversuche Expressionsvergleich sechs unterschiedlicher Konstrukte in BL21 DE3 E. coli Zellen 200ml Schüttelkolben mit 50ml PM-Medium (+Antibiotikum) werden mit einem Klon der gewünschten Expressionsplasmid-tragenden E.coli Zelle (BL21 DE3) von LB/Agar Platte angeimpft. Die Kulturen werden bei 220rpm bei 28°C inkubiert. Die Zelldichte wird mittels optischer Dichte (OD) bei einer Wellenlänge von 600nm gemessen. Bei einer OD(600) von ca. 1 ,5-2,0 wird die Expression des Vorläuferkonstrukts durch Zugabe von 1 mM IPTG induziert. To study the activity of the P18 peptide, E. coli B cultures were measured in LB medium (5 g / L yeast extract, 10 g / L tryptone 5 g / L sodium chloride), which had an optical density of 0.1 measured at 600 nm with different concentrations of the P18 peptide with shaking at 37 ° C incubated. Bacterial growth was monitored by measuring the optical density after 24 hours. Complete inhibition of growth (optical density at 600 nm after 24 h <0.15) was achieved at a peptide concentration of 31 ppm or more. Further improvement in antimicrobial activity could be achieved by amidation of the C-terminal carboxyl group. For this purpose, the carboxyl groups were activated with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and N-hydroxy-sulfosuccinimide and amidated by subsequent addition of ammonia. b. Shake flask experiments Expression comparison of six different constructs in BL21 DE3 E. coli cells 200 ml shake flasks with 50 ml PM medium (+ antibiotic) are inoculated with a clone of the desired expression plasmid-carrying E. coli cell (BL21 DE3) from LB / agar plate. The cultures are incubated at 220rpm at 28 ° C. The cell density is measured by means of optical density (OD) at a wavelength of 600 nm. At an OD (600) of about 1.5- 2.0, expression of the precursor construct is induced by addition of 1 mM IPTG.
Nach Zugabe von Induktor werden nach 0h, 3h, 5h, 7h, 9h Proben für die Analytik den Schüttelkolben entnommen. Die optische Dichte der Proben wird ermittelt (OD-600- Messung). Nach der Formel 12,5ml/OD600-Wert wird das Volumen (ml) der Rückstell- probe ermittelt und anschließend 10min bei 4000 rpm zentrifugiert. Der Überstand wird verworfen und das Zellpellet mit 0,5ml Bugbuster (Firma Novagen) homogenisiert und 20 min bei Raumtemperatur inkubiert. Die Proben werden 10min bei 4000rpm zentrifu- giert, der ÜS gewonnen und das Pellet in 8M Harnstoff aufgenommen und 60min bei 50°C erhitzt. Die Proben von ÜS und Pellet werden anschließend mit gleichen Kon- zentrationen mittels SDS-PAGE und Coomassie-Blue Färbung analysiert. After addition of the inductor, the shake flasks are removed for 0 h, 3 h, 5 h, 7 h, 9 h samples for the analysis. The optical density of the samples is determined (OD-600 measurement). After the formula 12.5 ml / OD600 value, the volume (ml) of the recovery sample is determined and then centrifuged for 10 min at 4000 rpm. The supernatant will discarded and the cell pellet homogenized with 0.5 ml of Bugbuster (Novagen) and incubated for 20 min at room temperature. The samples are centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes, the oil is recovered and the pellet is taken up in 8M urea and heated at 50 ° C. for 60 minutes. The samples of oil and pellet are then analyzed in equal concentrations by SDS-PAGE and Coomassie Blue staining.
Die Ergebnisse der Expression nach 0, 3, 5 Stunden Induktion durch IPTG sind in beiliegenden Figuren 2a und 2b gezeigt. The results of expression after 0, 3, 5 hours of induction by IPTG are shown in attached Figures 2a and 2b.
Das aus 4 Modulen aufgebaute Vorläuferprotein befindet sich in Inclusion Bodies. Da- her ist auf der SDS PAGE sowohl Überstand (lösliche Proteine) als auch Pellet (unlösliche Proteine) aufgetragen.  The 4-module precursor protein is located in inclusion bodies. Therefore, both supernatant (soluble proteins) and pellet (insoluble proteins) are applied on the SDS PAGE.
Alle Konstrukte zeigen eine sehr gute Expression und Bildung von Inclusion bodies. M: Molekulargewichts-Leiter All constructs show a very good expression and formation of inclusion bodies. M: molecular weight ladder
Ü: Überstand Ü: supernatant
P: Pellet P: pellet
Übersicht über erfindungsgemäße Sequenzen Overview of sequences according to the invention
SEQ ID Sequenz Bezeichnung NO: Typ SEQ ID Sequence Name NO: Type
1 MASMTGGQQMGRGSM T7-(Aux-Pep)4 GAAAAAAAASGPG -Aux1 MASMTGGQQMGRGSM T7- (Aux-Pep) 4 GAAAAAAAASGPG -Aux
EWELFEEISEFLQSLEEFGGPGSSAAAAAAAAGPGDPG SA-SU-SAEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGSSAAAAAAGPGDPG SA-SU-SA
KWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGSSAAAAAAAASGPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGSSAAAAAAAASGPG
EWELFEEISEFLQSLEEFGGPGAAAAAAAAGPGDPG pHüm 285EWELFEEISEFLQSLEEFGGPGAAAAAAAGPGDPG pHüm 285
KWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGAAAAAAAASGPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGAAAAAAAASGPG
EWELFEEISEFLQSLEEFGGPGSSAAAAAAAAGPGDPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGSSAAAAAAAAGPGDPG
KWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGSSAAAAAAAASGPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPGSSAAAAAAAASGPG
EWELFEEISEFLQSLEEFGGPGAAAAAAAAGPGDPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGAAAAAAAAGPGDPG
KWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG KWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
2 MASMTGGQQMGRGSM T7-(SU-Pep)4 2 MASMTGGQQMGRGSM T7- (SU-Pep) 4
GSGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS Bevorzugte Form GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG pHüm 353 SGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG Preferred GSGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS form GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG pHüm 353 SGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
3 MGSGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS (SU-Pep)4 GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG pFel 047 SGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG 3 MGSGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS (SU-Pep) 4 GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG APPLES 047 SGPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWELFEEISEFLQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
4 MASMTGGQQMGRGSM T7-(SU-Pep)4 4 MASMTGGQQMGRGSM T7- (SU-Pep) 4
GSGPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS pFel 054 GPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG GSGPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS APPLES 054 GPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEISELFQSLEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
5 MASMTGGQQMGRGSM T7-(SU-Pep)4 5 MASMTGGQQMGRGSM T7- (SU-Pep) 4
GSGPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS pFel 055 GPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG GSGPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS pFel 055 GPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEISELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
6 MASMTGGQQMGRGSM T7-(SU-Pep)4 6 MASMTGGQQMGRGSM T7- (SU-Pep) 4
GSGPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS pFel 056 GPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG GSGPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS pFel 056 GPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG SGPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPS GPGEWEFLEEASELFQALEEFGGPGDPGKWKLFKKIPKFLHLAKKFGDPG
7 XXKXXXKIPX KFXXXAXKF Pep Motiv 7 XXKXXXKIPX KFXXXAXKF Pep Motif
8 XXKXXXKIPX XKFXXXAXKF Pep Motiv8 XXKXXXKIPX XKFXXXAXKF Pep Motif
9 KWKLFKKIPP KFLHLAKKF Pep 9 KWKLFKKIPP KFLHLAKKF Pep
10 RWKLFKKIPK FLHLAKKF RP18 10 RWKLFKKIPK FLHLAKKF RP18
1 1 FKKLFKKIPK FLHAAKKF KKFP181 1 FKKLFKKIPK FLHAAKKF KKFP18
12 KWKLLKKIPK FKKLALKF KKLP1812 KWKLLKKIPK FKKLALKF KKLP18
13 KWKLFKKIPK FLHAAKKF AP1813 KWKLFKKIPK FLHAAKKF AP18
14 KWKKFLKIPK FLHAAKKF KFLP1814 KWKKFLKIPK FLHAAKKF KFLP18
15 KWKKLLKIPK FLHAAKKF KLLP1815 KWKKLLKIPK FLHAAKKF KLLP18
16 PGKWKLFKKI PKFLHLAKKF G P18_21AA16 PGKWKLFKKI PKFLHLAKKF G P18_21AA
17 KWKLFKKIPK FLHLAKKF P18J 8AA 18 EWELFEEISE FLQSLEEF SU1 17 KWKLFKKIPK FLHLAKKF P18J 8AA 18 EWELFEEISE FLQSLEEF SU1
19 EWEFLEEISE LFQSLEEF SU2  19 EWEFLEEISE LFQSLEEF SU2
20 EWEFLEEISE LFQALEEF SU3  20 EWEFLEEISE LFQALEEF SU3
21 EWEFLEEASE LFQALEEF SU4  21 EWEFLEEASE LFQALEEF SU4
22 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motiv 22 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motif
23 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motiv23 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motif
24 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motiv24 EXEXXEEXXE XXXXXEEX SU Motif
25 RGSM Linker 25 RGSM linker
26 GGGS Linker  26 GGGS linker
27 GSGGM Linker  27 GSGGM linker
28 QGSG Linker  28 QGSG linker
29 SGGGR Linker  29 SGGGR linker
30 GGSGG Linker  30 GGSGG linker
31 GGGGS Linker  31 GGGGS linker
32 HHHHHH His Tag  32 HHHHHH His day
33 MASMTGGQQM G T7 Tag  33 MASMTGGQQM G T7 day
34 KETAAAKFER QHMDS S Tag  34 KETAAAKFER QHMDS S day
35 EQKLISEEDL cMyc Tag 35 EQKLISEEDL cMyc day
36 WSHPQFEK Strep Tag36 WSHPQFEK Strep day
37 YPYDVPDYA HA Tag 37 YPYDVPDYA HA day
38 GSGPG Linker  38 GSGPG linker
39 GGSGGS Linker  39 GGSGGS linker
40 GSGGGS Linker  40 GSGGGS linker
SU = Schutzpeptid SU = protective peptide
Pep = herzustellendes Peptid In Ergänzung der oben beschriebenen konkreten Pep-Aminosäuresequenzen können diese aufgelisteten Sequenzen C-terminal und/oder N-terminal abgewandelt sein durch Addition spezifischer Spaltsequenzen, wie insbesondere die oben definierten Sequenzen Asn-Gly (d.h. NG) oder Asp-Xxx (d.h. DX) (wie insbesondere die für eine Säurespaltung zwischen den Resten„DP"; oder eine Hydroxylaminspaltung zwischen den Resten„NG" geeigneten Motive) (d.h. Sequenzen des Typs ,,-Sp-Pep-Sp-„, wie in Anspruch 1 definiert); oder abgewandelt sein durch die aus derartigen Spaltungen resultierenden, verbleibenden Aminosäureresten. Gegebenenfalls kann auch zusätzlich zwischen Spaltsequenz oder dem nach Spaltung verbleibenden Rest und der Pep- Sequenz ein Spacer-Rest, wie z.B. ein G-Rest, eingeschoben sein. Insbesondere sind folgende Abwandlungen obiger Pep-Sequenzen zu nennen, die aus der Säure- oder Hydroxylaminspaltung erfindungsgemäß hergestellter Pep-Sequenzen resultieren können:  Pep = peptide to be prepared In addition to the specific Pep amino acid sequences described above, these listed sequences can be modified C-terminally and / or N-terminally by addition of specific cleavage sequences, in particular the sequences Asn-Gly (ie NG) or Asp-Xxx defined above (ie, DX) (such as, in particular, the motifs suitable for acid cleavage between the residues "DP" or a hydroxylamine cleavage between the residues "NG") (ie, sequences of the "- Sp-Pep-Sp-" type as in claim 1) Are defined); or modified by the remaining amino acid residues resulting from such cleavage. Optionally, additionally between the cleavage sequence or the residue remaining after cleavage and the Pep sequence, a spacer residue, such as e.g. a G-remainder, to be inserted. In particular, the following modifications of the above Pep sequences are to be mentioned, which may result from the acid or hydroxylamine cleavage of Pep sequences prepared according to the invention:
N-terminal: Addition eines PG-, P- oder G-Rests;  N-terminal: addition of a PG, P or G residue;
C-terminal: Addition eines Rests -GD; -GN; -G; -N oder -D Derartige Abwandlungen gelten insbesondere für jede einzelne der obigen Pep- Sequenzen, insbesondere gemäß SEQ ID NO: 7 bis 17. C-terminal: addition of a residue -GD; -G N; -G; -N or -D Such modifications apply in particular to each of the above Pep sequences, in particular according to SEQ ID NO: 7 to 17.
Auf die Offenbarung der hierin genannten Literaturstellen wird ausdrücklich Bezug ge- nommen. Reference is made expressly to the disclosure of the references cited herein.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorläuferprotein, umfassend eine spaltbare, repetitive Abfolge von peptidisch verknüpften Aminosäureteilsequenzen, wobei die repetitive Abfolge folgende allge- meine Formel (1 ) aufweist: 1 . Precursor protein comprising a cleavable, repetitive sequence of peptide-linked amino acid partial sequences, the repetitive sequence having the following general formula (1):
-[-L-SU-L-Sp-Pep-Sp-]-n (1 ) worin - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp -] - n (1) wherein
n für einen ganzzahligen Wert von mehr als 1 steht,  n is an integer value of more than 1,
Pep für ein kationisches amphiphiles Wertpeptid steht,  Pep stands for a cationic amphiphilic value peptide,
Sp für gleiche oder verschiedene chemisch oder enzymatisch spaltbare Spaltpep- tidsequenzen steht,  Sp stands for identical or different chemically or enzymatically cleavable cleavage peptide sequences,
SU für ein anionisches amphiphiles Schutzpeptid steht, und  SU stands for an anionic amphiphilic protective peptide, and
L für gleiche oder verschiedene Linker steht.  L stands for the same or different linkers.
2. Vorläuferprotein nach Anspruch 1 , worin n für einen ganzzahligen Wert von 2 bis 10, insbesondere 3 bis 8 vor allem 4 bis 6 aufweist. 2. Precursor protein according to claim 1, wherein n has an integer value of 2 to 10, in particular 3 to 8, especially 4 to 6.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elemente L und/oder die Elemente Sp keine selbstassemblierenden Eigenschaften besitzen. Precursor protein according to one of the preceding claims, wherein the elements L and / or the elements Sp have no self-assembling properties.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin Sp das Aminosäuresequenzmotiv DX aufweist, worin X für einen beliebigen Aminosäurerest steht, und Sp insbesondere eine Sequenzlänge von 2 bis 6 insbesondere 2 bis 4 aufweist. Precursor protein according to one of the preceding claims, wherein Sp has the amino acid sequence motif DX, wherein X is an arbitrary amino acid residue, and Sp has in particular a sequence length of 2 to 6, in particular 2 to 4.
Vorläuferprotein nach Anspruch 4, worin die Sp-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter den Sequenzen der allgemeinen Formel A precursor protein according to claim 4, wherein the Sp elements are independently selected from the sequences of the general formula
XADPXB XADPXB
worin XA und XB unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder einen der Aminosäurereste G, S, A, I, L, oder Q, und insbesondere für G oder S stehen. wherein X A and X B independently of one another represent a chemical bond or one of the amino acid residues G, S, A, I, L, or Q, and in particular G or S.
6. Vorläuferprotein nach Anspruch 5, worin die Sp-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter den Sequenzen GDPG, GDPS, GDP, DPG, DPS, SDP und DP. A precursor protein according to claim 5, wherein the Sp elements are independently selected from the sequences of GDPG, GDPS, GDP, DPG, DPS, SDP and DP.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin L eine Länge von 1 bis 10 insbesondere 1 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste umfasst. A precursor protein according to any one of the preceding claims wherein L is from 1 to 10, more preferably from 1 to 5, of any contiguous amino acid residues.
Vorläuferprotein nach Anspruch 7, worin die L-Elemente unabhängig voneinander ausgewählt sind unter GSGPG (SEQ ID NO:38), GGPG, SGPG, GSPG, GGP, GPG, GPS, GAG, GAA, GGA, GQQ, GGQ, GSS, SGA, GGY, GGL, GS und G. The precursor protein of claim 7, wherein the L elements are independently selected from GSGPG (SEQ ID NO: 38), GGPG, SGPG, GSPG, GGP, GPG, GPS, GAG, GAA, GGA, GQQ, GGQ, GSS, SGA, GGY, GGL, GS and G.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für gleiche oder verschiedenen Aminosäuresequenzen gemäß SEQ ID NO:7 Precursor protein according to one of the preceding claims, in which the cationic amphiphilic value peptide Pep represents identical or different amino acid sequences according to SEQ ID NO: 7
Xi X2K X3 X4 X5KIP X10 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 7) steht, worin Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP X1 0 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 7), in which
X10 für eine Peptidbindung oder ein oder zwei beliebige basische oder hydrophobe Aminosäurereste oder ein oder zwei Prolinreste steht und X1 is 0 and a peptide bond or one or two any basic or hydrophobic amino acid residues or one or two proline residues
Xi bis X9 beliebige basische oder von Prolin verschiedene hydrophobe Aminosäurereste bedeuten; Xi to X 9 denote any basic or hydrophobic amino acid residues other than proline;
und kationische, amphiphile Mutanten oder Derivate davon.  and cationic amphiphilic mutants or derivatives thereof.
0. Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für gleiche oder verschiedenen Aminosäuresequenzen gemäß SEQ ID NO:8 0. A precursor protein according to any one of the preceding claims, wherein the cationic amphiphilic peptide value Pep for identical or different amino acid sequences according to SEQ ID NO: 8
SEQ ID NO Xi X2K X3 X4 X5KIP Xu X12 KFX6X7 X8 AX9KF (SEQ ID NO: 8) steht, worin SEQ ID NO Xi X 2 KX 3 X 4 X 5 KIP Xu X 12 KFX 6 X 7 X 8 AX 9 KF (SEQ ID NO: 8), in which
Xi für Lysin, Arginin oder Phenylalanin,  Xi for lysine, arginine or phenylalanine,
X2 für Lysin oder Tryptophan, X 2 for lysine or tryptophan,
X3 für Leucin oder Lysin, X4 für Phenylalanin oder Leucin, X 3 for leucine or lysine, X 4 for phenylalanine or leucine,
X5 für Leucin oder Lysin, X 5 for leucine or lysine,
X6 für Leucin oder Lysin, X 6 for leucine or lysine,
X7 für Histidin oder Lysin, X 7 for histidine or lysine,
X8 für Alanin, Leucin, Valin oder Serin, X 8 for alanine, leucine, valine or serine,
X9 für Leucin oder Lysin, X 9 for leucine or lysine,
Xu für Prolin oder eine chemische Bindung, und  Xu for proline or a chemical bond, and
X für Prolin oder eine chemische Bindung steht,  X is proline or a chemical bond,
und kationische, amphiphile Mutanten oder Derivate davon.  and cationic amphiphilic mutants or derivatives thereof.
1 1 . Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das kationische amphiphile Wertpeptid Pep für eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO:9 1 1. Precursor protein according to one of the preceding claims, wherein the cationic amphiphilic value peptide Pep for an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 9
KWKLFKKIPKFLHLAKKF (SEQ ID NO:9) steht.  KWKLFKKIPKFLHLAKKF (SEQ ID NO: 9).
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die SU- Elemente gleich oder verschieden sind und jedes SU-Element ein amphiphiles Peptid ist, umfassend einen Sequenzabschnitt von wenigstens sieben peptidisch verknüpften Aminosäuren, die zur Ausbildung einer amphiphilen alpha-Helix befähigt sind, wobei die Helix in ihrer vertikalen Projektion eine Trennung der Aminosäurereste in eine hydrophobe und eine hydrophile Helixhälfte aufweist, die hydrophobe Helixhälfte mindestens 3 in der vertikalen Projektion benachbarte gleiche oder verschiedene hydrophobe Aminosäurereste aufweist und die hydrophile Helixhälfte mindestens 3 in der vertikalen Projektion)benachbarte gleiche oder verschiedene hydrophile Aminosäurereste aufweist. A precursor protein according to any one of the preceding claims, wherein the SU elements are the same or different and each SU element is an amphiphilic peptide comprising a sequence portion of at least seven peptidically linked amino acids capable of forming an amphiphilic alpha helix, said helix in its vertical projection has a separation of the amino acid residues in a hydrophobic and a hydrophilic helical half, the hydrophobic helix half at least 3 in the vertical projection adjacent same or different hydrophobic amino acid residues and the hydrophilic helix half at least 3 in the vertical projection) adjacent same or different hydrophilic amino acid residues having.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil an geladenen Aminosäureresten des SU-Elements so gewählt ist, dass die Gesamtnettoladung des Vorläuferproteins bei pH=7 größer als -10 und kleiner als +10. A precursor protein according to any one of the preceding claims, wherein the proportion of charged amino acid residues of the SU element is selected so that the total net charge of the precursor protein at pH = 7 is greater than -10 and less than +10.
14. Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die SU- Elemente des Vorläuferproteins gleich oder verschieden sind und eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 10 aufweisen: ExaExbXcEExdXe EXfXgXhXiXkEExi (SEQ ID NO:22) wobei xa bis X| für einen von E verschiedene Aminosäurerest stehen, ausgewählt unter hydrophoben und polaren Aminosäureresten. 14. A precursor protein according to any one of the preceding claims, wherein the SU elements of the precursor protein are the same or different and have an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 10: Ex a Ex b XcEEx d Xe EXfXgX h XiXkEExi (SEQ ID NO: 22) where x a to X | represent an amino acid residue other than E selected from hydrophobic and polar amino acid residues.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die SU- Elemente ausgewählt sind unter den Sequenzen: A precursor protein according to any one of the preceding claims, wherein the SU elements are selected from the sequences:
EWELFEEISEFLQSLEEF (SEQ ID NO:18), EWELFEEISEFLQSLEEF (SEQ ID NO: 18),
EWEFLEEISELFQSLEEF (SEQ ID NO:19),  EWEFLEEISELFQSLEEF (SEQ ID NO: 19),
EWEFLEEISELFQALEEF (SEQ ID NO:20) und  EWEFLEEISELFQALEEF (SEQ ID NO: 20) and
EWEFLEEASELFQALEEF (SEQ ID NO:21 )  EWEFLEEASELFQALEEF (SEQ ID NO: 21)
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zusätzlich ein N-terminale oder C-terminales TAG-Sequenzmotiv besitzt. Precursor protein according to one of the preceding claims, which additionally has an N-terminal or C-terminal TAG sequence motif.
Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das zusätzliche N-terminale oder C-terminale TAG-Sequenzmotiv ausgewählt ist unter einem Methioninrest und einer Hilfssequenz. A precursor protein according to any one of the preceding claims wherein the additional N-terminal or C-terminal TAG sequence motif is selected from a methionine residue and an auxiliary sequence.
Vorläuferprotein nach Anspruch 17, worin die TAG-Hilfssequenz die Expression, Stabilität und/oder Aufarbeitung des Vorläuferproteins begünstigt. The precursor protein of claim 17, wherein the TAG helper sequence promotes expression, stability, and / or work-up of the precursor protein.
Vorläuferprotein nach Anspruch 18, worin die TAG-Hilfssequenz ausgewählt ist unter einem His-Tag, T7-Tag, S-Tag, c-Myc-10-Tag, Strep-Tag oder HA-Tag und gegebenenfalls über eine weitere Linkersequenz, umfassend 1 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste N-terminal oder C-terminal an das repetitive Sequenzmotiv der obigen Formel (1 ) gebunden ist. The precursor protein of claim 18, wherein the TAG helper sequence is selected from a His tag, T7 tag, S tag, c-Myc 10 tag, Strep tag or HA tag, and optionally another linker sequence comprising 1 to 5 any contiguous amino acid residues N-terminal or C-terminal to the repetitive sequence motif of the above formula (1) is bound.
20. Vorläuferprotein nach Anspruch 19, der allgemeinen Formel (2) 20. The precursor protein according to claim 19, the general formula (2)
TAG-L1 -[-L-SU-L-Sp-Pep-Sp]n (2) TAG-L1 - [- L-SU-L-Sp-Pep-Sp] n (2)
worin  wherein
TAG, L, SU, Sp, Pep und n wie oben definiert sind und L1 für eine chemische Bindung oder einen weitere Linkersequenz, umfassend 1 bis 5 beliebige zusammenhängende Aminosäurereste, wie insbesondere RGSM, GGGS, GSGGM, QGSG, SGGGR, GGSGG, GGGGS (SEQ ID NO: 25 bis 31 ) steht. TAG, L, SU, Sp, Pep and n are as defined above and L1 for a chemical bond or another linker sequence comprising 1 to 5 contiguous amino acid residues, in particular RGSM, GGGS, GSGGM, QGSG, SGGGR, GGSGG, GGGGS (SEQ ID NO: 25 to 31).
21 . Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgewählt unter den Aminosäuresequenzen SEQ ID NO: 2 bis SEQ ID NO:6. 21. Precursor protein according to one of the preceding claims, selected from the amino acid sequences SEQ ID NO: 2 to SEQ ID NO: 6.
22. Nukleinsäuresequenz kodierend für wenigstens ein Vorläuferprotein nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 22. Nucleic acid sequence coding for at least one precursor protein according to one of the preceding claims.
23. Expressionskassette umfassend wenigstens eine Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 2 operativ verknüpft mit wenigstens einer regulatorischen Nukleinsäuresequenz. 23. An expression cassette comprising at least one nucleic acid sequence according to claim 2 operatively linked to at least one regulatory nucleic acid sequence.
24. Rekombinanter Vektor zur Transformation eines eukaryontischen oder prokaryon- tischen Wirts, umfassend eine Nukleinsäuresequenz gemäß einem der Ansprüche 22 oder eine Expressionskassette gemäß Anspruch 23. 25. Rekombinanter eukaryontischer oder prokaryontischer Wirt, umfassend eine Nukleinsäuresequenz gemäß einem der Ansprüche 22 oder eine Expressionskassette gemäß Anspruch 23 oder einen Vektor nach Anspruch 24. 24. A recombinant vector for transforming a eukaryotic or prokaryotic host, comprising a nucleic acid sequence according to claim 22 or an expression cassette according to claim 23. A recombinant eukaryotic or prokaryotic host comprising a nucleic acid sequence according to claim 22 or an expression cassette according to claim 23 or a vector according to claim 24.
26. Verfahren zur Herstellung eines Wertpeptids Pep, wobei man ein Vorläuferprotein nach einem der Ansprüche 1 bis 21 herstellt, und die Pep-Peptide aus dem Vorläuferprotein abspaltet. 26. A method for producing a peptide of value Pep, which comprises preparing a precursor protein according to any one of claims 1 to 21, and cleaving the pep peptides from the precursor protein.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei man das Vorläuferprotein in einem rekombi- nanten Mikroorganismus produziert, der wenigstens einen Vektor nach Anspruch 19 trägt. 27. The method of claim 26, wherein the precursor protein is produced in a recombinant microorganism carrying at least one vector according to claim 19.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei man das Vorläuferprotein in einem rekombi- nanten E. coli-Stamm produziert. 28. The method of claim 27, wherein the precursor protein is produced in a recombinant E. coli strain.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei man das exprimierte Vorläuferprotein, nachdem man es gegebenenfalls in eine stabil assoziierte Form überführt hat, zur Freisetzung des gewünschten Peptids (Pep) chemisch oder en- zymatisch spaltet. 29. The method according to any one of claims 26 to 28, wherein the expressed precursor protein, after it has optionally converted into a stably associated form, to release the desired peptide (Pep) cleaved chemically or enzymatically enzymatically.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, umfassend folgende Schritte: a) Fermentation eines rekombinanten Wirts nach Anspruch 25 unter Expression eines Vorläuferproteins nach Formel (1 ) 30. The method according to any one of claims 26 to 29, comprising the following steps: a) fermentation of a recombinant host according to claim 25 with expression of a precursor protein according to formula (1)
b) optionale Abtrennung des Zellmasse,  b) optional separation of the cell mass,
c) Aufschluss der Zellen und gleichzeitige oder anschließende Spaltung des c) digestion of the cells and simultaneous or subsequent cleavage of the
Vorläuferproteins nach Formel (1 ) Precursor protein according to formula (1)
d) optionale Abtrennung von Zellfragmenten  d) optional separation of cell fragments
e) Reinigung des kationischen, amphiphilen Wertpeptids, insbesondere durch Adsorption, Chromatographie, Extraktion, Kristallisation oder Präzipitation ggf. mit anschließender Solubilisierung oder Kombinationen solcher Maßnahmen.  e) Purification of the cationic, amphiphilic Wertpeptids, in particular by adsorption, chromatography, extraction, crystallization or precipitation, optionally followed by solubilization or combinations of such measures.
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