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BR102014017026A2 - method of obtaining the expression vector, expression cassette, expression vector and expression system for constitutive production and secretion of heterologous proteins - Google Patents

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BR102014017026A2
BR102014017026A2 BR102014017026A BR102014017026A BR102014017026A2 BR 102014017026 A2 BR102014017026 A2 BR 102014017026A2 BR 102014017026 A BR102014017026 A BR 102014017026A BR 102014017026 A BR102014017026 A BR 102014017026A BR 102014017026 A2 BR102014017026 A2 BR 102014017026A2
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BR
Brazil
Prior art keywords
seq
variants
expression
replication
gene
Prior art date
Application number
BR102014017026A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Juliana Sanchez Alponti
Marcos Roberto Lourenzoni
Richard John Ward
Roberto Ruller
Tatiana Lopes Ferreira
Original Assignee
Univ Sao Paulo
Verdartis Desenvolvimento Biotecnológico Ltda Me
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

método de obtenção do vetor de expressão, cassete de expressão, vetor de expressão e sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção de proteínas heterólogas. a presente invenção trata de um método de obtenção do vetor de expressão pt7bsxa através das etapas (a) inclusão dos sítios de restrição específicos; (b) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região do promotor por error-prone pcr; (c) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região de origem de replicação co1e1 (ori) por error-prone pcr e (d) inserção do gene da proteína de interesse, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases. adicionalmente, o presente pedido refere-se a um cassete de expressão composto por (a) variantes da região promotora bsxa (seq id no. 12a, seq id no. 27a, seq id no. 30a, seq id no. 32a, seq id no. 33a, seq id no. 34a, seq id no. 38a, seq id no. 39a e/ou suas combinações obtidas por mutagênese sítio-dirigido, tais como, seq id no. 40a (rpa), seq id no. 41a (rpb), seq id no. 42a (rpab)), (b) variantes da região de origem de replicação (ori co1e1) (seq id no. 50, seq id no. 60, seq id no. 70, seq id no. 80) e (c) um gene de uma proteína de interesse, um vetor de expressão pt7bsxa, obtido através do dito método de obtenção, contendo o cassete de expressão e um sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção de proteínas heterólogas, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase a tipo-selvagem (xy1a) em escherichia coli.method of obtaining the expression vector, expression cassette, expression vector and expression system for constitutive production and secretion of heterologous proteins. The present invention relates to a method of obtaining the pt7bsxa expression vector by steps (a) including specific restriction sites; (b) directed evolutionary construction of the randomly mutated variant library in the promoter region by error-prone pcr; (c) constructing, by directed evolution, the library of randomly mutated variants in the co1e1 (ori) replication origin region by error-prone pcr; and (d) inserting the protein gene of interest, in particular, oxidoreductase enzymes, transferases. hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases. In addition, the present application relates to an expression cassette composed of (a) variants of the base promoter region (seq id no. 12a, seq id no. 27a, seq id no. 30a, seq id no. 32a, seq id 33a, seq id no 34a, seq id no 38a, seq id no 39a and / or combinations thereof obtained by site-directed mutagenesis, such as seq id no 40a (rpa), seq id no 41a (rpb), seq id no. 42a (rpab)), (b) variants of the origin of replication region (ori co1e1) (seq id no. 50, seq id no. 60, seq id no. 70, seq id no. 80) and (c) a gene of a protein of interest, a pt7bsxa expression vector, obtained by said procurement method, containing the expression cassette and an expression system for the constitutive production and secretion of heterologous proteins in in particular, oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases, preferably the wild-type (xy1a) xylanase enzyme gene in escherichia coli.

Description

"MÉTODO DE OBTENÇÃO DO VETOR DE EXPRESSÃO, CASSETE DE EXPRESSÃO, VETOR DE EXPRESSÃO E SISTEMA DE EXPRESSÃO PARA A PRODUÇÃO CONSTITUTIVA E SECREÇÃO DE PROTEÍNAS HETERÓLOGAS" Campo da Invenção [001] A presente invenção trata de um método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA através das etapas (a) inclusão dos sítios de restrição específicos; (b) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região do promotor por error-prone PCR; (c) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região de origem de replicação ColEl (orz) por error-prone PCR e (d) inserção do gene da proteína de interesse, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases. Adicionalmente, o presente pedido refere-se a um cassete de expressão composto por (a) variantes da região promotora BsXA (SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 33a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a e/ou suas combinações obtidas por mutagênese sítio-dirigido, tais como, SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB), SEQ ID NO. 42a (RPAB)), (b) variantes da região de origem de replicação (ori ColEl) (SEQ ID NO. 50, SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80) e (c) um gene de uma proteína de interesse, um vetor de expressão pT7BsXA, obtido através do dito método de obtenção, contendo o cassete de expressão e um sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção de proteínas heterólogas, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XylA) em Escherichia coli."METHOD OF OBTAINING EXPRESSION VECTOR, EXPRESSION CASSETTE, EXPRESSION VECTOR AND EXPRESSION SYSTEM FOR CONSTITUTIVE PRODUCTION AND SECRETION OF HETEROLOGICAL PROTEINS" Field of the Invention [001] The present invention relates to a method for obtaining the expression vector pTBxA through steps (a) inclusion of specific restriction sites; (b) constructing, by directed evolution, the randomly mutated variant library in the promoter region by error-prone PCR; (c) constructing, by directed evolution, the library of randomly mutated variants in the ColEl replication origin region (orz) by error-prone PCR and (d) insertion of the protein gene of interest, in particular, oxidoreductase enzymes, transferases hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases. Additionally, the present application relates to an expression cassette composed of (a) BsXA promoter region variants (SEQ ID NO: 12a, SEQ ID NO: 27a, SEQ ID NO: 30a, SEQ ID NO: 32a, SEQ ID 33a, SEQ ID NO 34a, SEQ ID NO 38a, SEQ ID NO 39a and / or combinations thereof obtained by site-directed mutagenesis such as SEQ ID NO 40a (RPA), SEQ ID NO 41a (RPB), SEQ ID NO: 42a (RPAB)), (b) variants of the origin of replication region (ori ColEl) (SEQ ID NO. 50, SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80) and (c) a gene of a protein of interest, an expression vector pT7BsXA, obtained by said method of obtaining, containing the expression cassette and an expression system for the constitutive production and secretion of heterologous proteins in in particular, oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases, preferably the wild-type xylanase A (XylA) enzyme gene in Escherichia coli.

Antecedentes da Invenção [002] A tecnologia do DNA recombinante pode produzir mudanças genéticas em microrganismos com o objetivo de melhorar características bioquímicas e fisiológicas que tenham valor para a indústria e possam ser exploradas comercialmente, como no caso da produção de enzimas. Ainda, as propriedades das enzimas podem ser melhoradas por desenho racionalizado ou evolução direcionada e a associação das duas estratégias apresentará uma rota de maior sucesso para melhorar as propriedades e função de uma enzima, ou mesmo criar uma nova função enzimãtica (PAIVA, C. L. A. e SÁ-PEREIRA, P. Enzimas em biotecnologia: Produção, Aplicações e Mercado. A aplicação da biologia molecular na produção de enzimas p.30 2010).Background of the Invention Recombinant DNA technology can produce genetic changes in microorganisms in order to improve biochemical and physiological characteristics that are of value to the industry and can be commercially exploited, as in the case of enzyme production. In addition, enzyme properties can be improved by streamlined design or directed evolution, and the combination of the two strategies will present a more successful route to improve the properties and function of an enzyme, or even create a new enzyme function (PAIVA, CLA and SA). -PEREIRA, P. Enzymes in Biotechnology: Production, Applications and Market The application of molecular biology in enzyme production p.30 2010).

[003] A Natureza tem produzido enzimas por um processo de evolução sem o uso de um “desenho racional” ou qualquer “conhecimento” sobre a estrutura e a função destas complexas e intrigantes biomoléculas. Os recentes avanços na tecnologia do DNA recombinante, em conjunto com as técnicas de seleção de “ high-throughpuf e a metodologia genética e proteômica têm aumentado o desenvolvimento de novos biocatalisadores e de processos de biocatálise. Existem três diferentes rotas para se obter enzimas com estabilidade elevada: (1) isolando enzimas de organismos que vivem em ambientes de condições extremas; (2) por um método racional de mutagêneses (a clássica engenharia de proteína) ou (3) por evolução dirigida (ED). Em particular, a tecnologia de Evolução Dirigida tem emergido como ferramenta poderosa na engenharia de novas enzimas de interesses biotecnológicos (ARNOLD, F. H.; VOLKOV, A. A. (1999) Curr Opin Chem Biol. 3: 54-59; ROHLIN, L.; OH, Μ. K.; LI AO, J. C. (2001) Curr. Opin. Microbiol. 4(3):330-335).Nature has produced enzymes by an evolutionary process without the use of "rational design" or any "knowledge" about the structure and function of these complex and intriguing biomolecules. Recent advances in recombinant DNA technology, coupled with high-throughpuf selection techniques and genetic and proteomic methodology have increased the development of new biocatalysts and biocatalysis processes. There are three different routes to obtaining high stability enzymes: (1) isolating enzymes from organisms that live in extreme conditions; (2) by a rational method of mutagenesis (classical protein engineering) or (3) by directed evolution (ED). In particular, Directed Evolution technology has emerged as a powerful tool in engineering new enzymes of biotechnological interest (ARNOLD, FH; VOLKOV, AA (1999) Curr Opin Chem Biol. 3: 54-59; ROHLIN, L .; OH. J. K .; LI AO, JC (2001) Curr. Opin. Microbiol. 4 (3): 330-335).

[004] Vetores de plasmídeos são amplamente utilizados para modificar as propriedades das células vivas e a compreensão da replicação e regulação do número de cópias do plasmídeo tem sido um foco de investigação há mais de quatro décadas (CAMPS, M. Modulation of ColEl-like plasmid replication for recombinant gene expression. Recent PatDNA Gene Seq 4 (2010) 58-73; DEL SOLAR, G., GIRALDO, R., RUIZ-ECHEVARRIA, M. J., ESPINOSA, M., DIAZ-OREJAS, R. Replication and control of circular bacterial plasmids. Microbiol Mol Biol Rev 62 (1998) 434-464).[004] Plasmid vectors are widely used to modify living cell properties and the understanding of replication and copy number regulation of the plasmid has been a focus of research for over four decades (CAMPS, M. Modulation of ColEl-like plasmid replication for recombinant expression gene Recent PatDNA Gene Seq 4 (2010) 58-73; DEL SOLAR, G., GIRALDO, R., RUIZ-ECHEVARRIA, MJ, ESPINOSA, M., DIAZ-OREJAS, R. Replication and control of circular bacterial plasmids Microbiol Mol Biol Rev 62 (1998) 434-464).

[005] Xilanases (1,4 β-D xilanohidrolases EC 3.2.1.8) são endo-xilanases que hidrolisam aleatoriamente ligações β-1,4 glicosídicas de xilose da estrutura da xilana (polissacarídeo da hemicelulose da parede celular vegetal) liberando xilooligossacarídeos. Para o uso industrial desta enzima é importante que a mesma seja termoestãvel, e neste sentido, as tecnologias tem focado grande esforço para um aumento da atividade catalítica desta enzima em temperaturas elevadas.[005] Xylanases (1,4 β-D xylanhydrolases EC 3.2.1.8) are endo-xylanases that randomly hydrolyze xylose β-1,4 glycosidic bonds of the xylan structure (plant cell wall hemicellulose polysaccharide) releasing xyloligosaccharides. For the industrial use of this enzyme it is important that it is thermostable, and in this sense, technologies have focused a great effort to increase the catalytic activity of this enzyme at elevated temperatures.

[006] Os plasmídeos do tipo ColEl constituem os mais populares vetores para a expressão da proteína recombinante. A replicação do plasmídeo ColEl é rigorosamente controlada por um mecanismo de RN A anti-sense que é altamente dinâmico, otimizando a carga metabólica do plasmídeo com o estado fisiológico do hospedeiro. A homeostase do plasmídeo é desequilibrada na indução da expressão da proteína recombinante devido aos níveis não fisiológicos de expressão e por causa da composição de aminoácidos variável das proteínas recombinantes. A desregulação da replicação do plasmídeo é a principal causa do colapso dos sistemas de expressão baseados em plasmídeos por causa de um aumento simultâneo na carga metabólica (devido ao aumento do número médio de cópias) e na probabilidade de geração de células livres de plasmídeo (devido ao aumento de variação do número de cópias). A interferência entre elementos reguladores dos plasmídeos co-residentes provoca efeitos comparáveis sobre a estabilidade do plasmídeo devido à incompatibilidade entre os plasmídeos com origens de replicações diferentes. Um alto número de cópias do plasmídeo visa a obtenção de uma dosagem elevada de genes, enquanto preserva a estabilidade do sistema de expressão (CAMPS, M. Modulation of ColEl -like plasmid replication for recombinant gene expression. Recent Pat DNA Gene Seq. 2010 January; 4(1):58-73).ColE1-like plasmids are the most popular vectors for recombinant protein expression. The replication of plasmid ColEl is tightly controlled by a highly dynamic antisense RN A mechanism, optimizing the metabolic load of the plasmid with the physiological state of the host. Plasmid homeostasis is unbalanced in inducing recombinant protein expression due to non-physiological levels of expression and because of the variable amino acid composition of recombinant proteins. Deregulation of plasmid replication is a major cause of the collapse of plasmid-based expression systems because of a simultaneous increase in metabolic load (due to increased mean copy number) and the likelihood of plasmid free cell generation (due to increase in copy number variation). Interference between regulatory elements of co-resident plasmids has comparable effects on plasmid stability due to incompatibility between plasmids with different origin of replications. A high copy number of the plasmid aims to obtain a high dosage of genes, while preserving the stability of the expression system (CAMPS, M. Modulation of ColEl-like plasmid replication for recombinant gene expression. ; 4 (1): 58-73).

[007] A replicação de ColEl está sob o controle de uma sequência de 550 pb, conhecida como a origem de replicação do plasmídeo ou ori. Selzer e seus colaboradores observaram uma notável conservação entre as sequências de ori de ColEl, pMBl, pl5A, RSF1030 e CloDF13 e propuseram que tais sequências poderiam ter mecanismos comparáveis de replicação (SELZER, G., SOM, T., ITOH, T., TOMIZAWA, J. The origin of replication of plasmid pl5A and comparative studies on the nucleotide sequences around the origin of related plasmids. Cell 1983;32:119-129). Isto foi posteriormente confirmado, e estes plasmídeos são conhecidos como plasmídeos da família ColEl (DEL SOLAR, G., GIRALDO, R., RUIZ-ECHEVARRIA, M. J., ESPINOSA, M., DIAZ-OREJAS, R. Replication and control of circular bacterial plasmids. Microbiol Mol Biol Rev 1998;62:434-464).ColEl replication is under the control of a 550 bp sequence known as the origin of replication of the plasmid or ori. Selzer and his collaborators observed remarkable conservation between the ColEl, pMBl, p15A, RSF1030 and CloDF13 ori sequences and proposed that such sequences could have comparable replication mechanisms (SELZER, G., SOM, T., ITOH, T., TOMIZAWA, J. The origin of replication of plasmid p5A and comparative studies on nucleotide sequences around the origin of related plasmids (Cell 1983; 32: 119-129). This was later confirmed, and these plasmids are known as ColEl family plasmids (DEL SOLAR, G., GIRALDO, R., RUIZ-ECHEVARRIA, MJ, ESPINOSA, M., DIAZ-OREJAS, R. Replication and control of circular bacterial plasmids Microbiol Mol Biol Rev 1998; 62: 434-464).

[008] Na família de plasmídeos ColEl, o ori codifica um RNA pré-iniciador que forma um híbrido estável com um tamanho de 30 nucleotídeos com a fita de DNA molde. Este híbrido estável, conhecido como R-loop, é processado por RNAseH para criar uma extremidade -OH 3'. O posicionamento correto da extremidade -OH 3'do pré-iniciador é crítico para processamento de RNA (MASUKATA, H., TOMIZAWA, J. Effects of point mutations on formation and structure of the RNA primer for ColEl DNA replication. Cell 1984;36:513-522), e para a extensão Pol I (YANG, Y. L., POLISKY, B. Suppression of ColEl high-copy-number mutants by mutations in the polA gene of Escherichia coli. J Bacteriol 1993;175:428-437).In the ColEl plasmid family, ori encodes a pre-primer RNA that forms a stable hybrid with a size of 30 nucleotides with the template DNA strand. This stable hybrid, known as the R-loop, is processed by RNAseH to create a 3 '-OH end. Correct placement of the 3'-OH end of the pre-primer is critical for RNA processing (MASUKATA, H., TOMIZAWA, J. Effects of point mutations on formation and structure of the RNA primer for ColEl DNA replication. Cell 1984; 36 : 513-522), and to the extension Pol I (YANG, YL, POLISKY, B. Suppression of ColEl high-copy-number mutants by mutations in the polA gene of Escherichia coli. J Bacteriol 1993; 175: 428-437) .

[009] A replicação é regulada pela transcrição de um RNA "anti-sense" de 108 nt de comprimento codificado pelo plasmídeo (conhecido como RNA I), que é transcrito a partir do promotor "anti-sense" PI (CESARENI, G., HELMER-CITTERICH, M., CASTAGNOLI, L. Control of ColEl plasmid replication by antisense RNA. Trends Genet 1991;7:230-235; POLISKY, B. ColEl replication control circuitry: sense from antisense. Cell 1988;55:929-932). O pré-iniciador (conhecido como RNA II) é transcrito a partir de um promotor "sense", P2. O promotor "antisense" é muito mais forte, o que resulta em um excesso de 100 vezes do inibidor em relação ao pré-iniciador. Isto constitui um ciclo de feedback (retroalimentação) negativo, a medida que os níveis de inibidor são proporcionais ao número de plasmídeos. O resultado é um número específico de cópias por células para um dado conjunto de condições. A regulação do número de cópias do plasmídeo, no entanto, é muito dinâmica e responde às flutuações metabólicas e a presença de plasmídeos adicionais no hospedeiro. A meia-vida curta do RNA I (apenas 2 minutos durante o crescimento exponencial) facilita uma resposta rápida às condições ambientais. O sistema de regulação "anti-sense” é dispensável para a replicação do plasmídeo, mas o consequente aumento sustentado no número de cópias do plasmídeo (conhecido como replicação do plasmídeo runaway) pode ser letal para o hospedeiro. A extremidade 5' do ori (até a posição -386) pode ser deletada, o que faz com que o número de cópias do plasmídeo seja proporcional à transcrição P2 (PANAYOTATOS, N. DNA replication regulated by the priming promoter. Nucleic Acids Res 1984; 12:2641-2648).Replication is regulated by the transcription of a 108 nt long antisense RNA encoded by the plasmid (known as RNA I), which is transcribed from the PI antisense promoter (CESARENI, G. , HELMER-CITTERICH, M., CASTAGNOLI, L. Control of ColEl plasmid replication by antisense RNA Trends Genet 1991; 7: 230-235; POLISKY, B. ColEl replication control circuitry: sense from antisense Cell 1988; 55: 929 -932). The pre-primer (known as RNA II) is transcribed from a sense promoter, P2. The "antisense" promoter is much stronger, which results in a 100-fold excess of the inhibitor over the pre-initiator. This constitutes a negative feedback loop as inhibitor levels are proportional to the number of plasmids. The result is a specific number of copies per cell for a given set of conditions. Plasmid copy number regulation, however, is very dynamic and responds to metabolic fluctuations and the presence of additional plasmids in the host. The short half-life of RNA I (only 2 minutes during exponential growth) facilitates rapid response to environmental conditions. An antisense regulatory system is unnecessary for plasmid replication, but the resulting sustained increase in plasmid copy number (known as runaway plasmid replication) may be lethal to the host. The 5 'end of ori ( to position -386) can be deleted, which makes the plasmid copy number proportional to P2 transcription (PANAYOTATS, N. DNA replication regulated by priming promoter. Nucleic Acids Res 1984; 12: 2641-2648) .

[010] Os plasmídeos ColEl são os plasmídeos mais comumente utilizados, com um amplo espectro de aplicações (GRABHERR, R., BAYER, K. Impact of targeted vector design on Co/El plasmid replication. Trends Biotechnol 20 (2002) 257-260; WANG, Z., YUAN, Z., HENGGE, U. R. Processing of plasmid DNA with ColEl-like replication origin. Plasmid 51 (2004) 149-161), incluindo todos os derivados de pBR322 utilizados para a clonagem de DNA, tais como, os plasmídeos pUC (YANISCH-PERRON, C. VIEIRA, J.,MESSING, J. Improved M13 phage cloning vectors and host strains: nucleotide sequences of the M13mpl8 and pUC19 vectors. Gene 33 (1985) 103-119), pBluescript (ALTING-MEES, M. A.,SHORT, J. M. pBluescript II: gene mapping vectors. Nucleic Acids Res 17 (1989) 9494) e a maioria dos vetores utilizados para expressão heteróloga da proteína (tal como, a série pET). Todos os plasmídeos ColEl incluem uma região de 590 pb que controla números de cópias de plasmídeos conhecidos como a origem de replicação (on). O on ColEl codifica dois RNAs " anti-sense", denominados RNAI e RNAII, respectivamente, que são transcritas a partir de cadeias complementares de uma região de sobreposição parcial dentro da origem de replicação (CESARENI, G., HELMER-CITTERICH, M., CASTAGNOLI, L. Control of ColEl plasmid replication by antisense RNA. Trends Genet 7 (1991) 230-235; EGUCHI, Υ.,ΙΤΟΗ, T.,TOMIZAWA, J. Antisense RNA. Annu Rev Biochem 60 (1991) 631-652). A formação do complexo entre o RNAI e RNAII leva a uma redução no RNA-iniciador e na replicação do plasmídeo. A interação entre o RNAI e RNAII é estabilizada por uma pequena proteína helicoidal, Rom (EGUCHI, Y., TOMIZAWA, J. Complex formed by complementary RNA stem-loops and its stabilization by a protein: function of ColEl Rom protein. Cell 60 (1990) 199-209; HELMER-CITTERICH, M.,ANCESCHI, M.M., BANNER, D.W., CESARENI, G. Control of ColEl replication: low affínity specific binding of Rop (Rom) to RNAI and RNAII. EMBO J 7 (1988) 557-566) e nos plasmídeos pUC, o gene Rom/Rop deletado leva a uma estabilidade reduzida do complexo RNAI/RNAII resultando em plasmídeos que têm um número de cópias elevado em comparação aos da família do plasmídeo pBR322 (TOMIZAWA, J., SOM, T. Control of ColEl plasmid replication: enhancement of binding of RNA I to the pnmer transcript by the Rom protein. Cell 38 (1984) 871-878).[010] ColEl plasmids are the most commonly used plasmids with a broad spectrum of applications (GRABHERR, R., BAYER, K. Impact of targeted vector design on Co / El plasmid replication. Trends Biotechnol 20 (2002) 257-260 ; WANG, Z., YUAN, Z., HENGGE, UR Processing of plasmid DNA with ColEl-like replication (Plasmid 51 (2004) 149-161), including all pBR322 derivatives used for DNA cloning, such as , pUC plasmids (YANISCH-PERRON, C. VIEIRA, J., MESSING, J. Improved M13 phage cloning vectors and host strains: nucleotide sequences of the M13mpl8 and pUC19 vectors. Gene 33 (1985) 103-119), pBluescript ( ALTING-MEES, MA, SHORT, JM pBluescript II: gene mapping vectors (Nucleic Acids Res 17 (1989) 9494) and most vectors used for heterologous protein expression (such as the pET series). All ColE1 plasmids include a 590 bp region that controls plasmid copy numbers known as the origin of replication (on). On ColEl encodes two antisense RNAs, called RNAI and RNAII, respectively, which are transcribed from complementary strands of a partial overlapping region within the origin of replication (CESARENI, G., HELMER-CITTERICH, M. , CASTAGNOLI, L. Control of ColEl plasmid replication by antisense RNA Trends Genet 7 (1991) 230-235; EGUCHI,,, ΙΤΟΗ, T., TOMIZAWA, J. Antisense RNA Annu Rev Biochem 60 (1991) 631- 652). The formation of the complex between RNAI and RNAII leads to a reduction in RNA primer and plasmid replication. The interaction between RNAI and RNAII is stabilized by a small helical protein, Rom (EGUCHI, Y., TOMIZAWA, J. Complex formed by complementary RNA stem-loops and its stabilization by a protein: function of ColEl Rom protein. Cell 60 ( 1990) 199-209; HELMER-CITTERICH, M., ANCESCHI, MM, BANNER, DW, CESARENI, G. Control of ColEl replication: low affinity specific binding of Rop (Rom) to RNAI and RNAII EMBO J 7 (1988) 557-566) and in pUC plasmids, the deleted Rom / Rop gene leads to reduced stability of the RNAI / RNAII complex resulting in plasmids that have a high copy number compared to the plasmid pBR322 family (TOMIZAWA, J., SOM Control of ColEl plasmid replication: enhancement of binding of RNA I to the transdermal polymer by the Rom protein Cell 38 (1984) 871-878).

[011] Um elemento importante no processo da expressão gênica constitui da interação da enzima RNA polimerase com a região promotora do gene. Análises demonstram que o promotor do gene possui determinadas regiões que auxiliam no seu reconhecimento pela RNA polimerase. A RNA polimerase em procariotos possui cinco subunidades (α,β,β’,σ,ω) sendo a subunidade σ a principal responsável pela fase de reconhecimento do promotor. A interação da holoenzima de RNA polimerase (R) com o promotor (P) inicia uma série de transições estruturais do complexo fechado do promotor (RPc) para o complexo aberto (RPo). O RPc e o RPo estão em equilíbrio, e este equilíbrio depende de muitos fatores, incluindo a temperatura, a concentração de Mg2+ e a sequência de nucleotídeos da região do promotor. A transcrição se inicia quando a RNA polimerase, associada com o fator o, se liga entre 40 a 60 pares de bases do promotor para formar o complexo fechado do promotor. A RNA polimerase se prende fortemente ao promotor para produzir um complexo intermediário RNA-promotor (I) e abrir a dupla fita por, aproximadamente, 14 nucleotídeos antes do primeiro nucleotídeo do gene, dando acesso à informação genética, contido na fita molde, para gerar finalmente, o complexo aberto RNA-promotor. O término da transcrição é sinalizado por uma sequência de nucleotídeos encontrada no final do gene, denominada terminadora (MURAKAMI, K. S., DARST, S. A, 2003, Bacterial RNA polymerases: the whole story, Current Opinion in Structural Biology 13(1), 31-39).An important element in the process of gene expression is the interaction of the enzyme RNA polymerase with the promoter region of the gene. Analyzes show that the gene promoter has certain regions that aid in its recognition by RNA polymerase. The RNA polymerase in prokaryotes has five subunits (α, β, β ’, σ, ω) and the subunit σ is mainly responsible for the recognition phase of the promoter. The interaction of the RNA polymerase (R) holoenzyme with the promoter (P) initiates a series of structural transitions from the closed promoter complex (RPc) to the open complex (RPo). RPc and RPo are in equilibrium, and this equilibrium depends on many factors, including temperature, Mg2 + concentration, and nucleotide sequence of the promoter region. Transcription begins when the RNA polymerase, associated with factor o, binds between 40 to 60 base pairs of the promoter to form the closed promoter complex. RNA polymerase binds tightly to the promoter to produce an intermediate RNA-promoter (I) complex and open the double strand for approximately 14 nucleotides before the first nucleotide of the gene, giving access to the genetic information contained in the template strand to generate finally, the open RNA-promoter complex. Transcription termination is signaled by a nucleotide sequence found at the end of the gene, called the terminator (MURAKAMI, KS, DARST, S.A, 2003, Bacterial RNA polymerases: the whole story, Current Opinion in Structural Biology 13 (1), 31-39).

[012] No promotor são encontradas duas regiões específicas: uma sequência de aproximadamente seis nucleotídeos centrada em -35 do sítio inicial da transcrição e um hexâmero, centrado a -10. A sequência a -35 funciona como sinal para reconhecimento da porção σ da RNA polimerase, enquanto a sequência em -10 permite converter o complexo de fechado para aberto. Além disso, a distância entre eles é relevante, apesar do tamanho variável e da baixa conservação nas bases de nucleotídeos que compõem o DNA, pois pode ser crítica na interação dos hexâmeros com a geometria da RNA polimerase (ΟΡΡΟΝ, E. C.“Synergistic use of promoter prediction algorithms: a choice for small training dataset?”, Dissertation Department of Computer Science, University of the Western Cape, 2000). Além disso, um número maior de contatos (além das regiões -10 e -35) entre RNA polimerase e o DNA do promotor pode aumentar a afinidade entre ambos (AIYAR, S. E., GOURSE, R. L, ROSS, W. Upstream A-tracts increase bacterial promoter activity through interactions with the RNA polymerase alpha subunit. Proc Natl Acad Sei (1998) USA 95: 14652-14657;ESTREM, S. T., ROSS, W., GAAL, T., CHEN, Z. W., NIU, W., EBRIGHT, R. H., GOURSE, R. L. Bacterial promoter architecture: subsite strueture of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase alpha subunit. Genes Dev. 1999 13: 2134-2147). Uma interação RNA polimerase - DNA prolongada pode influenciar a isomerização do complexo fechado para aberto (DAVIS, C. A., CAPP, M. W., RECORD, Μ. T., JR & SAECKER, R. M. The effects of upstream DNA on open complex formation by Escherichia coli RNA polymerase. Proc. Natl Acad. Sei. USA, (2005) 102, 285-290). Neste sentido, o envolvimento entre o DNA no complexo fechado é fortemente dependente da sequência de nucleotídeos da região do promotor (CELLAI, S., M ANGIAROTTI, L., VANNINI, N., NARYSHKIN, N., KORTKHONJIA, K., EBRIGHT, R., RIVETTI, C. Upstream promoter sequences and alphaCTD mediate stable DNA wrapping within the RNA polymerase-promoter open complex. EMBO reports (2007) 8, 271-278).In the promoter are found two specific regions: a sequence of approximately six nucleotides centered at -35 from the initial transcription site and a hexamer, centered at -10. The sequence at -35 acts as a signal for recognition of the σ portion of RNA polymerase, while the sequence at -10 allows the complex to be closed to open. Moreover, the distance between them is relevant, despite the variable size and low conservation in the nucleotide bases that make up DNA, as it may be critical in the interaction of hexamers with RNA polymerase (ΟΡΡΟΝ, EC) geometry. prediction algorithms: a choice for small training dataset? ”, Dissertation Department of Computer Science, University of the Western Cape, 2000). In addition, a greater number of contacts (in addition to the -10 and -35 regions) between RNA polymerase and the promoter DNA may increase the affinity between both (AIYAR, SE, GOURSE, R. L, ROSS, W. Upstream A- tracts increase bacterial promoter activity through interactions with the RNA subunit RNA polymerase Proc Natl Acad Sci (1998) USA 95: 14652-14657; ESTREM, ST, ROSS, W., GAAL, T., CHEN, ZW, NIU, W. , EBRIGHT, RH, GOURSE, RL Bacterial promoter architecture: subsite structure of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase alpha subunit. Genes Dev. 1999 13: 2134-2147). Prolonged RNA polymerase - DNA interaction may influence closed to open complex isomerization (DAVIS, CA, CAPP, MW, RECORD, T.. T., JR & SAECKER, RM) Effects of upstream DNA on open complex formation by Escherichia coli RNA polymerase, Proc. Natl Acad. Sci. USA, (2005) 102, 285-290). In this sense, the involvement between the DNA in the closed complex is strongly dependent on the promoter region nucleotide sequence (CELLAI, S., M. ANGIAROTTI, L., VANNINI, N., NARYSHKIN, N., KORTKHONJIA, K., EBRIGHT. , R., RIVETTI, C. Upstream promoter sequences and alphaCTD mediate stable DNA wrapping within the RNA polymerase-open promoter complex (EMBO reports (2007) 8, 271-278).

[013] Através dos trabalhos pioneiros de Arnold (ARNOLD, F. H. (1996) Chemical Engineering Science. 51(23): 5091-5102) e de Stemmer (STEMMER, W. P. C. (1994) Nature. 370(6488):389-391) que introduziram ferramentas poderosas que melhoraram significativamente os métodos aplicados de mutação e seleção (screening) na engenharia de proteínas. Esta nova abordagem encorajou a larga aceitação da técnica de evolução dirigida para a modificação de enzimas para a aplicação biotecnológica.Through the pioneering work of Arnold (ARNOLD, FH (1996) Chemical Engineering Science. 51 (23): 5091-5102) and Stemmer (STEMMER, WPC (1994) Nature. 370 (6488): 389-391) who introduced powerful tools that significantly improved the applied methods of mutation and screening in protein engineering. This new approach encouraged broad acceptance of the enzyme-driven evolutionary technique for biotechnological application.

[014] A evolução dirigida (ED) pode ser definida como; um processo no qual uma classe de determinado agente (drogas, enzimas, etc.) é gerada e selecionada com o melhor desempenho para uma determinada característica. A ED geralmente começa com a criação de uma biblioteca de genes mutantes. O produto gênico que mostra um melhor desempenho para determinada propriedade de interesse é identificado por métodos de seleção e o gene isolado, que codifica esta enzima, é submetido a novos ciclos de mutagênese e seleção, objetivando um acúmulo de mutações favoráveis à “evolução” de determinada característica. Este processo de evolução dirigida mimetiza o processo da evolução Darwiniana (relacionando mutações, recombinações às pressões de seleção). A diversidade gênica é tipicamente introduzida por duas técnicas principais: mutagênese aleatória por PCR (error-prone PCR) ou métodos de recombinação gênica “in vitro” (embaralhamento de DNA) (PATTEN, P.; HOWARD, R. J.; STEMMER, W. P. C. (1997) Curr Opin Biotechnol 15:523-530; REETZ, Μ. T.; JAEGER, K. E. (2000) Chemistry 6: 407-412).[014] Directed evolution (DE) can be defined as; A process in which a class of a particular agent (drugs, enzymes, etc.) is generated and selected with the best performance for a given characteristic. ED usually begins with the creation of a mutant gene library. The gene product that shows the best performance for a given property of interest is identified by selection methods and the isolated gene, which encodes this enzyme, is submitted to new cycles of mutagenesis and selection, aiming at an accumulation of mutations favorable to the "evolution" of. certain feature. This process of directed evolution mimics the process of Darwinian evolution (relating mutations, recombinations to selection pressures). Gene diversity is typically introduced by two main techniques: random PCR (error-prone PCR) or in vitro gene recombination (DNA shuffling) methods (PATTEN, P.; HOWARD, RJ; STEMMER, WPC (1997 ) Curr Opin Biotechnol 15: 523-530; REETZ, T., JAEGER, KE (2000) Chemistry 6: 407-412).

[015] A Taq DNA polimerase, padrão que é usada nas reações convencionais de PCR, possuem uma razão de erro de mutações que normalmente diminui, quando em experimentos de mutagênese dirigida. Por exemplo, enzimas com subunidades corretoras como a TaqP/id apresentam uma razão de mutação que podem variar entre ÍO 6e IO7, enquanto enzimas que não apresentam as subunidades corretoras (como a TaqDNApol) apresentam uma razão de erro de IO4 a IO5. Esta razão, entretanto pode ser significativamente aumentada pelas condições do uso da polimerase, como a variação nas concentrações do cofator magnésio, na substituição parcial de Mg+2 (magnésio) por Mn+2 (manganês), na otimização da concentração de dNTP em proporções desbalanceadas e variações no número de ciclos da PCR. Este método denominado de error-prone PCR (epPCR) é simples, eficiente e restrito â região gênica de interesse.[015] Taq DNA polymerase, a standard that is used in conventional PCR reactions, has a mutation error ratio that usually decreases when in directed mutagenesis experiments. For example, enzymes with corrective subunits such as TaqP / id have a mutation ratio ranging from 10 6 to 107, while enzymes lacking the corrective subunits (such as TaqDNApol) have an error ratio of 10 4 to 10 5. This ratio, however, can be significantly increased by the conditions of polymerase use, such as variation in magnesium cofactor concentrations, partial replacement of Mg + 2 (magnesium) by Mn + 2 (manganese), optimization of dNTP concentration in proportions. unbalanced and variations in the number of PCR cycles. This method called error-prone PCR (epPCR) is simple, efficient and restricted to the gene region of interest.

[016] O interesse na engenharia de enzimas por ED tem crescido significativamente nos últimos anos (CHIRUMAMILLA, R. R.; MURALIDHAR, R.; MARCHANT, R.; NIGAM, P. (2001) Mol Cell Biochem. 224(1-2):159-68). Tem-se o conhecimento de muitos exemplos bem sucedidos da evolução dirigida de enzimas de uso industrial. As propriedades como especificidade por substrato, atividade enzimãtica, enantioseletividade e estabilidade térmica são algumas das principais características enzimáticas que vêm sendo alteradas pela aplicação das técnicas de Evolução Dirigida das enzimas nativas (CHIRUMAMILLA, R. R.; MURALIDHAR, R.; MARCHANT, R.; NIGAM, P. (2001) Mol Cell Biochem. 224(1-2):159-68).Interest in enzyme engineering by ED has grown significantly in recent years (CHIRUMAMILLA, RR; MURALIDHAR, R.; MARCHANT, R.; NIGAM, P. (2001) Mol Cell Biochem. 224 (1-2): 159-68). Many successful examples are known of the directed evolution of enzymes for industrial use. Properties such as substrate specificity, enzymatic activity, enantioselectivity and thermal stability are some of the main enzymatic characteristics that have been altered by the application of native enzyme directed evolution techniques (CHIRUMAMILLA, RR; MURALIDHAR, R .; MARCHANT, R .; NIGAM , P. (2001) Mol Cell Biochem. 224 (1-2): 159-68).

[017] A publicação internacional WO 97/25410 trata de um método para a produção in vivo de uma biblioteca de células compreendendo uma multiplicidade de elementos genéticos mutantes, em que uma error-prone PCR é usada em cada célula ancestral para replicar todos ou uma parte de um elemento genético independentemente do mecanismo de replicação cromossômico do hospedeiro. O elemento genético compreendendo i) uma origem de replicação a partir do qual se inicia a replicação, ii) opcionalmente, um marcador genético, por exemplo, um gene que confere resistência a um antibiótico, iii) um gene que codifica o polipeptídeo de interesse. Ainda, a publicação internacional revela métodos para a geração de uma sequência de DNA que codifica uma variante desejada de um polipeptídeo de interesse e para a determinação de tal sequência de DNA.International publication WO 97/25410 deals with a method for in vivo production of a cell library comprising a multiplicity of mutant genetic elements, wherein an error-prone PCR is used on each ancestor cell to replicate all or one part of a genetic element regardless of the host chromosomal replication mechanism. The genetic element comprising i) an origin of replication from which replication begins, ii) optionally a genetic marker, for example, a gene conferring resistance to an antibiotic, iii) a gene encoding the polypeptide of interest. Further, the international publication discloses methods for generating a DNA sequence encoding a desired variant of a polypeptide of interest and for determining such a DNA sequence.

[018] A publicação internacional WO 2007/039461 refere-se a um método para a geração in vivo de DNA, RNA, peptídeos e bibliotecas de proteínas por meio de um elemento genético abrigando uma origem viral ou fãgica de replicação que é reproduzido independentemente por uma error-prone polimerase viral ou fãgica não fisicamente ligada ao elemento genético dentro de uma célula hospedeira contendo, ainda, sequências nucleotídicas auxiliares virais ou fãgicas e proteínas que são necessárias para a replicação do elemento genético viral ou fágico. O nucleotídeo ou nucleotídeos de interesse a serem diversificados são introduzidos no elemento de genética e fisicamente ligados à origem de replicação viral ou fágico.[018] International publication WO 2007/039461 relates to a method for the in vivo generation of DNA, RNA, peptides and protein libraries by means of a genetic element harboring a viral or fanatic origin of replication that is independently reproduced by a viral or phantasmal error-prone polymerase not physically linked to the genetic element within a host cell further containing viral or phage helper nucleotide sequences and proteins that are required for replication of the viral or phage genetic element. The nucleotide or nucleotides of interest to be diversified are introduced into the genetic element and physically linked to the viral or phage origin of replication.

[019] O pedido de patente norte-americano US 2012083012 trata de um sistema de expressão para a produção de um complexo de multienzimas, o sistema inclui uma molécula de ácido nucléico contendo um promotor ligado operativamente a uma sequência nucleotídica incluindo genes múltiplos que codificam enzimas múltiplas que são componentes do complexo multienzimático.US Patent Application 2012083012 deals with an expression system for the production of a multienzyme complex, the system includes a nucleic acid molecule containing a promoter operably linked to a nucleotide sequence including multiple genes encoding enzymes which are components of the multienzyme complex.

[020] A publicação internacional WO 01/18218 provê o aumento da produção de uma proteína de interesse a partir de um hospedeiro fúngico. A invenção divulga sequências de nucleotídeos compreendendo uma região reguladora, em associação operativa com uma sequência de secreção de xilanase e um gene de interesse. O gene de interesse codifica uma proteína selecionada a partir de um produto nutracêutico, farmacêutico, industrial, de alimentos para animais, de aditivos alimentares e uma enzima. De preferência, o gene de interesse codifica uma celulase, hemicelulase, uma enzima de degradação da lignina, pectinase, protease ou peroxidase. A presente invenção também se refere a vetores e hospedeiros compreendendo estas sequências de ácidos nucléicos, bem como os métodos para a produção de uma proteína de interesse.[020] International publication WO 01/18218 provides for increased production of a protein of interest from a fungal host. The invention discloses nucleotide sequences comprising a regulatory region, in operative association with a xylanase secretion sequence and a gene of interest. The gene of interest encodes a protein selected from a nutraceutical, pharmaceutical, industrial, feed, food additive and enzyme product. Preferably, the gene of interest encodes a cellulase, hemicellulase, a lignin, pectinase, protease or peroxidase degradation enzyme. The present invention also relates to vectors and hosts comprising these nucleic acid sequences, as well as methods for producing a protein of interest.

[021] A patente brasileira PI 9503454 refere-se a uma nova xilanase, aos processos de preparação desta xilanase, suas utilizações e composições compreendendo a mesma. Ainda, a invenção descreve uma nova cepa de microrganismo produzindo esta xilanase e uma molécula de DNA compreendendo a sequência de nucleotídeos que codifica para esta xilanase, bem como, vetores contendo esta molécula de DNA e as cepas transformadas por estes vetores.Brazilian patent PI 9503454 refers to a new xylanase, the processes for preparing this xylanase, its uses and compositions comprising it. Further, the invention describes a novel strain of microorganism producing this xylanase and a DNA molecule comprising the nucleotide sequence encoding this xylanase, as well as vectors containing this DNA molecule and the strains transformed by these vectors.

[022] O pedido de patente norte-americano US 2003166053 aborda que em um vetor de expressão tendo um sistema de replicação ColEl, a homologia do RNAI e RNAII da origem de replicação ColEl para tRNAs não carregados são mutações modificadas na região codificadora do gene RNAI e mutações correspondentes no gene RNAII. A mutação resulta em uma ou mais trocas de bases em loop 1 e/ou loop 2 e/ou loop 3 dos RNAI e RNAII. Também, o pedido mostra que em métodos utilizando este vetor para a produção de proteínas recombinantes, o número de cópias do plasmídeo é estavelmente mantido e em métodos para a produção do plasmídeo é obtido um elevado número de cópias do plasmídeo.US 2003166053 discloses that in an expression vector having a ColEl replication system, RNAI and RNAII homology of the ColEl origin of replication to uncharged tRNAs are modified mutations in the RNAI gene coding region and corresponding mutations in the RNAII gene. The mutation results in one or more loop 1 and / or loop 2 and / or loop 3 base exchanges of RNAI and RNAII. Also, the application shows that in methods using this vector for recombinant protein production, the copy number of the plasmid is stably maintained and in methods for plasmid production a high copy number of the plasmid is obtained.

[023] A patente norte-americana US 6.136.567 relata plasmídeos que compreendem: (1) uma origem de replicação, (2) uma sequência adicional necessária para a replicação do plasmídeo ou, de preferência, um gene que gera uma vantagem seletiva, e (3) dois cassetes de expressão cada, dos quais estão localizados entre (1) e (2), mas estão separados por (1) e (2) um do outro, e que são isentos de sequências repetidas invertidas (exceto em (3)) que são altamente persistentes apesar de sucessivas gerações de microrganismos que os contenham.US 6,136,567 discloses plasmids comprising: (1) an origin of replication, (2) an additional sequence required for plasmid replication or, preferably, a gene that generates a selective advantage, and (3) two expression cassettes each, which are located between (1) and (2), but are separated by (1) and (2) from each other, and which are free of inverted repeated sequences (except in ( 3)) which are highly persistent despite successive generations of microorganisms containing them.

[024] A publicação internacional WO 2011/007005 provê um sistema de vetor hospedeiro e métodos de DNA de plasmídeo e produção de proteína recombinante. O sistema permite o controle do número de cópia de um plasmídeo CoIEl em B. coli por uma molécula de RNA que é transcrita a partir do genoma do hospedeiro, e que interage com o RNAI ou RNAII do plasmídeo transcrito. O sistema pode ser ampliado para combinar o controle PCN com a seleção livre de antibiótico.[024] International publication WO 2011/007005 provides a host vector system and plasmid DNA methods and recombinant protein production. The system allows control of the copy number of a CoIE1 plasmid in B. coli by an RNA molecule that is transcribed from the host genome, and which interacts with the RNAI or RNAII of the transcribed plasmid. The system can be extended to combine PCN control with antibiotic free selection.

[025] O pedido de patente brasileiro PI 0515436 destina-se a um sistema de hospedeiro-vetor que usa o mecanismo de controle do número de cópias baseado em RNA de plasmídeos do tipo CoIEl para regulagem da expressão de um gene marcador que permite a seleção livre de antibiótico de plasmídeos e é útil para a produção de DNA de plasmídeo e proteínas recombinantes.[025] Brazilian patent application PI 0515436 is for a vector-host system that uses the RNA-based copy number control mechanism of CoIE1-type plasmids to regulate expression of a marker gene that allows selection. antibiotic-free plasmid and is useful for the production of plasmid DNA and recombinant proteins.

[026] A patente chinesa CN 102154361 reivindica um vetor de expressão para expressar eficientemente xilanase e um método de construção do vetor de expressão, em que o vetor de expressão compreende uma replicação CoIEl em Escherichia coli, uma replicação de Bacillus subtilis (B. sub. rep), marcador de seleção e promotor, em que uma sequência de peptídeo sinal e uma sequência de genes de xilanase XynA estão dispostas à jusante ao dito promotor; a Escherichia coli/ Bacillus subtilis são tomados como vetor de transporte, o peptídeo sinal com forte expressão de xilanase é classificado de modo para expressar eficientemente xilanase.Chinese patent CN 102154361 claims an expression vector for efficiently expressing xylanase and a method of constructing the expression vector, wherein the expression vector comprises a CoIE1 replication in Escherichia coli, a Bacillus subtilis replication (B. sub rep), selection marker and promoter, wherein a signal peptide sequence and an XynA xylanase gene sequence are arranged downstream of said promoter; Escherichia coli / Bacillus subtilis are taken as a transport vector, the signal peptide with strong xylanase expression is classified to efficiently express xylanase.

[027] A patente norte-americana US 6.472.177 descreve um vetor de expressão adaptado para a amplificação e transcrição indutíveis de um polinucleotídeo heterólogo ligado operacionalmente a um promotor de transcrição fornecido no vetor. A invenção proporciona ainda um método para utilizar o vetor para a produção de grandes quantidades de um polipeptídeo heterólogo codificado pelo polinucleotídeo heterólogo. O pBAC da invenção é derivado a partir de um vetor de clonagem BAC pela modificação do vetor de clonagem BAC, de modo a incluir um ori condicional para amplificar o pBAC e um promotor indutível para a regulação da transcrição de um gene inserido. Ambos os ori condicional quanto o promotor indutível pode ser ativado em conjunto ou separadamente, por meio de sinais adequados, em uma célula hospedeira. Uma vez que um polinucleotídeo de interesse é inserido no pBAC e o pBAC seja inserido numa célula hospedeira, o nível do produto codificado pelo polinucleotídeo pode ser controlado através da regulação do número de cópias do vetor de expressão ou a atividade do promotor em que a transcrição do polinucleotídeo inserido é controlada ou ambos.US 6,472,177 describes an expression vector adapted for inducible amplification and transcription of a heterologous polynucleotide operatively linked to a transcription promoter provided in the vector. The invention further provides a method for using the vector for producing large amounts of a heterologous polypeptide encoded by the heterologous polynucleotide. The pBAC of the invention is derived from a BAC cloning vector by modifying the BAC cloning vector to include a conditional ori for amplifying pBAC and an inducible promoter for transcriptional regulation of an inserted gene. Both conditionally or inducible promoter can be activated together or separately by suitable signals in a host cell. Once a polynucleotide of interest is inserted into pBAC and pBAC is inserted into a host cell, the level of the polynucleotide-encoded product can be controlled by regulating the copy number of the expression vector or the activity of the promoter to which the transcription is transcribed. of the inserted polynucleotide is controlled or both.

[028] A publicação internacional WO 2006/083240 trata de uma sequência codificadora de xilanase com códons optimizados e a expressão de xilanases em microrganismos e levedura. A invenção diz respeito ainda à utilização de múltiplas cópias da construção de expressão de xilanase para altos níveis de expressão da proteína. A invenção também fornece a utilização de xilanases como aditivos alimentares ou alimentos. Adicionalmente, a publicação internacional destina-se aos métodos para a expressão de enzimas para aumentar a termotolerância pela expressão delas em organismos que as proteínas glicosiladas em comparação com a expressão da mesma enzima sem a glicosilação.[028] International publication WO 2006/083240 deals with a codon optimized xylanase coding sequence and the expression of xylanases in microorganisms and yeast. The invention further relates to the use of multiple copies of the xylanase expression construct for high levels of protein expression. The invention also provides the use of xylanases as food additives or foods. Additionally, the international publication is directed to methods for the expression of enzymes to increase thermotolerance by expressing them in organisms than glycosylated proteins compared to expression of the same enzyme without glycosylation.

[029] Diante de todo o exposto, a Depositante desenvolveu um sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção heteróloga do gene da enzima xilanase a partir de Bacillus subtilis em Escherichia coli e um vetor/plasmídeo (pT7BsXA) contendo um cassete de expressão incluindo uma região promotora, uma região de origem de replicação e um gene da enzima xilanase.In the light of the foregoing, the Depositor has developed an expression system for the constitutive production and heterologous secretion of the xylanase enzyme gene from Bacillus subtilis in Escherichia coli and a vector / plasmid (pT7BsXA) containing an expression cassette including a promoter region, a replication origin region, and a xylanase enzyme gene.

Descrição das Figuras [030] A figura 1 mostra uma eletroforese em gel de agarose com bandas que caracterizam digestões do vetor pT7BsXA, após processo de mutagênese sítio-dirigido por PCR, para introduzir sítios de restrição Apcâ e Xhol no vetor pT7BsXA, sendo, (A) 2% de gel de agarose que mostra digestões de restrição do vetor pT7BsXA com Apal (pista A), Xhol (pista X), ambos mostrando o mesmo padrão que o controle negativo 0. A digestão com EcoRI (pista E) cliva um único local de restrição para produzir a forma linear do vetor e (B) a imagem de contraste aumentada de um gel de agarose 1,5% mostrando o vetor pT7BsXA(L10) (pista V) e o mesmo vetor após digestão com ApaI (pista A) e Apal + Xhol (pista A/X). A dupla digestão libera um fragmento de 650 pb contendo a origem de replicação ColE 1. M sendo o marcador de tamanho molecular e as setas abertas e fechadas indicando os marcadores de 750 e 3.000 pb, respectivamente.Description of the Figures [030] Figure 1 shows a banded agarose gel electrophoresis that characterizes pT7BsXA vector digestions following PCR site-directed mutagenesis to introduce Apcâ and Xhol restriction sites into the pT7BsXA vector, where, ( A) 2% agarose gel showing restriction digestions of pT7BsXA vector with Apal (lane A), Xhol (lane X), both showing the same pattern as negative control 0. EcoRI digestion (lane E) cleaves a single restriction site to produce the linear shape of the vector and (B) the enhanced contrast image of a 1.5% agarose gel showing the pT7BsXA (L10) vector (lane V) and the same vector after ApaI digestion (lane) A) and Apal + Xhol (lane A / X). Double digestion releases a 650 bp fragment containing the ColE 1 M origin of replication being the molecular size marker and the open and closed arrows indicating the 750 and 3,000 bp markers, respectively.

[031] A figura 2 mostra as atividades de xilanases extraídas de caldos de cultivos, que foram realizados usando cada um dos vetores mutantes selecionados. No ensaio de medida de atividade catalítica da xilanase ocorre a liberação de xilose, sendo que sua dosagem é realizada através da oxidação pelo ADNS, de modo que a concentração de xilose é diretamente proporcional à absorbância em 540 nm. A figura 2 mostra ainda as atividades das xilanases produzidas pelos diferentes vetores mutantes e pelo vetor L10 contendo a ori não mutada (controle positivo). As amostras EDI, ED2 e ED3 são variantes selecionadas a partir do rastreamento (screening) inicial em meio sólido que cresceram após 16 horas. Os valores mostram as médias e os desvios padrão de cinco medições, sendo o mutante com um aumento significativo (p> = 0,05 em um teste t pareado) indicado com um asterisco e selecionado para sequenciamento de nucleotídeos.[031] Figure 2 shows the activities of xylanases extracted from broth, which were performed using each of the selected mutant vectors. In the xylanase catalytic activity measurement assay, xylose release occurs, and its dosage is performed through oxidation by ADNS, so that the xylose concentration is directly proportional to the absorbance at 540 nm. Figure 2 also shows the xylanase activities produced by the different mutant vectors and the L10 vector containing the unchanged ori (positive control). EDI, ED2 and ED3 samples are variants selected from the initial solid medium screening that grew after 16 hours. Values show the means and standard deviations of five measurements, with the mutant with a significant increase (p> = 0.05 in a paired t-test) indicated with an asterisk and selected for nucleotide sequencing.

[032] A figura 3 apresenta a quantificação do número de cópias do plasmídeo por PCR em tempo real. Os plasmídeos pT7BsXA (LIO) e pT7BsXA (ED2 (SEQ ID NO. 70)) foram usados para transformar E. coli DH5a e as culturas foram crescidas até uma DOeoo de 0,6 em meio LB contendo 100 mg/ml de ampicilina. Os números de cópias foram calculados a partir dos experimentos de rtPCR, assumindo uma densidade celular de 2,2 x 107em uma DOõoo de 0,6.Figure 3 shows the quantification of plasmid copy number by real time PCR. Plasmids pT7BsXA (IOL) and pT7BsXA (ED2 (SEQ ID NO. 70)) were used to transform E. coli DH5a and the cultures were grown to 0.6 µM OD in LB medium containing 100 mg / ml ampicillin. Copy numbers were calculated from the rtPCR experiments, assuming a cell density of 2.2 x 10 7 at an OD 100 of 0.6.

[033] A figura 4 mostra a localização das regiões reguladoras e estruturalmente relevantes na origem de replicação ColEl. O ori ColEl total de 590 nt contém as regiões do promotor PI e P2 para a transcrição do RNAI de 108 nt e RNAII de 555 nt, respectivamente (-10 e -35 sítios mostrados). Ambos os RNAI e o nascente RNAII (<200 nt) incluem três loops de hairpin (denotado I, II e III), em regiões -452/-481, -484/-512 e -519/-540, respectivamente. O complexo RNAI/RNAII forma através de interações entre as bases complementares não pareadas nas pontas dos loops I-III e, após estabilização por proteína Rom (também conhecido como ROP), o RNAII pode ser ainda transcrito para a inclusão na região que codifica a haste b (b, -359/-380) e a haste g (g, -303 / -324) que formam um loop que estabiliza ainda mais o complexo de RNAI/RNAII. Na ausência de ligação RNAI, as bases incluídas na haste b de transcritos RNAII mais longos (> 200 nt) podem formar interações com base pareada com a haste a (a, -460/-481). A interação das hastes a/b nos transcritos RNAII mais longos resulta a partir da redistribuição do loop I de base pareada, levando a uma estrutura secundária de RNAII alternativa, na qual o loop I e II estão ausentes e o complexo de RNAI/RNAII não podem ser formados. As interações RNAII/DNA são mediadas por regiões ricas em guanina (G) e loops de hairpin Η1 e H2 desempenham um papel no processamento de RNAII por RNaseH e formação correta do primer para DNA polimerase I. A numeração utilizada é em relação à primeira base de DNA estendida desde o primer RNAII (t, +1).Figure 4 shows the location of the regulatory and structurally relevant regions at the ColEl origin of replication. The total 590 nt ori ColEl contains the regions of the promoter PI and P2 for transcription of 108 nt RNAI and 555 nt RNAII, respectively (-10 and -35 sites shown). Both RNAI and nascent RNAII (<200 nt) include three hairpin loops (denoted I, II and III) in regions -452 / -481, -484 / -512 and -519 / -540, respectively. The RNAI / RNAII complex forms through interactions between the unpaired complementary bases at the tips of loops I-III and, after stabilization by Rom protein (also known as ROP), RNAII can be further transcribed for inclusion in the coding region of the I-III loop. rod b (b, -359 / -380) and rod g (g, -303 / -324) which form a loop that further stabilizes the RNAI / RNAII complex. In the absence of RNAI binding, bases included in stem b of longer (> 200 nt) RNAII transcripts may form paired base interactions with stem a (a, -460 / -481). The interaction of the a / b stems in the longer RNAII transcripts results from the redistribution of the paired base loop I, leading to an alternative secondary RNAII structure in which loop I and II are absent and the RNAI / RNAII complex not present. can be formed. RNAII / DNA interactions are mediated by guanine-rich regions (G) and hairpin Η1 and H2 loops play a role in RNANH processing by RNaseH and correct primer formation for DNA polymerase I. The numbering used is in relation to the first base. of DNA extended from the RNAII primer (t, +1).

[034] A figura 5 mostra halos decorrentes de atividade enzimãtica em cultura sólida seletiva: sendo, (A) as colônias da biblioteca de variantes obtida após reação de epPCR e transformação em E. coli. As setas em preto indicam as colônias que formaram halos devido à degradação do xilano pela xilanase secretada pelas bactérias e as setas em vermelho indicam colônias que não secretaram xilanase, enquanto, (B) em 1 (painel superior) destaca-se uma colônia sem formação de halo e em 2 (painel inferior) uma colônia com halo.[034] Figure 5 shows halos resulting from enzymatic activity in selective solid culture: (A) being the variant library colonies obtained after epPCR reaction and transformation into E. coli. Black arrows indicate the colonies that formed halos due to xylan degradation by bacteria-secreted xylanase, and red arrows indicate non-xylanase-secreting colonies, while (B) in 1 (top panel) highlights an unformed colony. halo and in 2 (bottom panel) a halo colony.

[035] A figura 6 mostra os testes de atividade xilanohidrolãsica em meio líquido. No ensaio de medida de atividade catalítica da xilanase ocorre a liberação de xilose que é medida pela oxidação com ADNS, a concentração de xilose é diretamente proporcional à absorbância em 540 nm. Os diferentes variantes selecionados a partir da razão da entre atividade e densidade óptica (Ativs4o/D06oo) demonstraram uma atividade relativamente superior à atividade da xilanase tipo-selvagem re combinante.[035] Figure 6 shows the tests of xylanhydrolytic activity in liquid medium. In the xylanase catalytic activity measurement assay, xylose release occurs which is measured by oxidation with ADNS, the xylose concentration is directly proportional to the absorbance at 540 nm. The different variants selected from the activity-to-optical density ratio (Ativs4o / D06oo) demonstrated activity relatively superior to the activity of the recombinant wild-type xylanase.

[036] A figura 7 exibe as sequências de nucleotídeo da região promotora. A sequência de DNA corresponde à região promotora do vetor pT7BsXA entre as bases 2619 e 2751. Todas as sequências de DNA dos variantes foram analisadas utilizando o programa Bioedit Sequence Alignment Editor. Nas caixas: (A) - corresponde a região -55 do início da tradução do gene da xilanase A e (B) - corresponde a região - 95. As bases de nucleotídeos alteradas pela epPCR estão destacadas no interior de cada caixa.Figure 7 shows the nucleotide sequences of the promoter region. The DNA sequence corresponds to the promoter region of the pT7BsXA vector between bases 2619 and 2751. All variant DNA sequences were analyzed using the Bioedit Sequence Alignment Editor program. In the boxes: (A) - corresponds to the -55 region from the beginning of the xylanase A gene translation and (B) - corresponds to the region - 95. The epPCR-altered nucleotide bases are highlighted within each box.

[037] A figura 8 mostra o resultado das reações de amplificação para inserção das mutações pontuais da região promotora, onde (A) apresenta as reações de amplificação por PCR, usando os pares de oligonucleotídeos RPA e PSS3 (canaleta 1) ou RPB e PSS5 (canaleta 2) e (B) representando a reação de extensão e amplificação usando os fragmentos amplificados na figura A.[037] Figure 8 shows the result of amplification reactions for insertion of promoter region point mutations, where (A) shows PCR amplification reactions using the RPA and PSS3 (channel 1) or RPB and PSS5 oligonucleotide pairs (channel 2) and (B) representing the extension and amplification reaction using the amplified fragments in figure A.

[038] A figura 9 exibe as curvas de atividade xilanolítica da xilanase A tipo-selvagem expressada e secretada por E. coli transformadas com os vetores pT7BsXA contendo as regiões promotores RPA, RPB e RPAB. Em todas as figuras, são apresentados experimentos duplicatas da expressão do vetor pT7BsXA com a região promotor nativa (curvas pT7BsXAl (- -) e pT7BsXA2 (-·-), em comparação com vetores com as regiões promotores RPA (curvas Al (-À-) e A2 (-▼-)), RPB (curvas BI (-A-) e B2 (-▼-)) e RPAB (curvas AB1 (-A-) e AB2 (-Y-)).Figure 9 shows the xylanolytic activity curves of E. coli expressed and secreted wild-type xylanase A transformed with the pT7BsXA vectors containing the RPA, RPB and RPAB promoter regions. Duplicate experiments of pT7BsXA vector expression with the native promoter region (pT7BsXAl (- -) and pT7BsXA2 (- · -) curves compared to vectors with the RPA promoter regions (Al (-À- ) and A2 (- ▼ -)), RPB (curves BI (-A-) and B2 (- ▼ -)) and RPAB (curves AB1 (-A-) and AB2 (-Y-)).

Descrição da Imvencão [039] A presente invenção trata de um método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA através das etapas (a) inclusão dos sítios de restrição específicos; (b) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região do promotor por error-prone PCR; (c) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região de origem de replicação ColEl (on) por error-prone PCR e (d) inserção do gene da proteína de interesse, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases. Adicionalmente, o presente pedido refere-se a um cassete de expressão composto por (a) variantes da região promotora BsXA (SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 33a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a e/ou suas combinações obtidas por mutagênese sítio-dirigido, tais como, SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB), SEQ ID NO. 42a (RPAB)), (b) variantes da região de origem de replicação (ori ColEl) (SEQ ID NO. 50, SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80) e (c) um gene de uma proteína de interesse, um vetor de expressão pT7BsXA, obtido através do dito método de obtenção, contendo o cassete de expressão e um sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção de proteínas heterólogas, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XylA) em Bscherichia coli.Description of the Invention The present invention relates to a method of obtaining the pT7BsXA expression vector by steps (a) including specific restriction sites; (b) constructing, by directed evolution, the randomly mutated variant library in the promoter region by error-prone PCR; (c) directed evolutionary construction of the randomly mutated variant library in the ColEl replication origin region (on) by error-prone PCR and (d) insertion of the protein gene of interest, in particular, oxidoreductase enzymes, transferases hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases. Additionally, the present application relates to an expression cassette composed of (a) BsXA promoter region variants (SEQ ID NO: 12a, SEQ ID NO: 27a, SEQ ID NO: 30a, SEQ ID NO: 32a, SEQ ID 33a, SEQ ID NO 34a, SEQ ID NO 38a, SEQ ID NO 39a and / or combinations thereof obtained by site-directed mutagenesis such as SEQ ID NO 40a (RPA), SEQ ID NO 41a (RPB), SEQ ID NO: 42a (RPAB)), (b) variants of the origin of replication region (ori ColEl) (SEQ ID NO. 50, SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80) and (c) a gene of a protein of interest, an expression vector pT7BsXA, obtained by said method of obtaining, containing the expression cassette and an expression system for the constitutive production and secretion of heterologous proteins in in particular, oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases, preferably the wild-type xylanase A (XylA) enzyme gene in Bscherichia coli.

[040] Em uma primeira realização da presente invenção, o método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA utiliza o plasmídeo iniciador pT7T3318 contendo uma região de origem de replicação (ori) ColEl de 590 pb.In a first embodiment of the present invention, the method of obtaining the pT7BsXA expression vector utilizes the pT7T3318 primer plasmid containing a 590 bp (Ori) ColE1 origin of replication region.

[041] Na etapa (a) do método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA, a inclusão dos sítios de restrição específicos pelas enzimas Xhol e/ou ApaI (endonucleases) é realizada através da mutagênese sítio-dirigido por PCR das enzimas nas posições flanqueadoras da origem de replicação ColEl nas posições 1383 e 2062, respectivamente. Além disso, os oligonucleotídeos (primers) específicos ApaF / ApaR (ApaF; 5' TTCCGGGCCCGCAAAAGGCCAG 3', ApaR; 5’ GGATGGGCCCTTTGCTCACATG 3') e XhoF/XhoR (XhoF; 5' TGTTCTCGAGAACTCACGTTAAGGG 3', XhoR; 5’ CTGGCTCGAGCCACTGAGCGTCAG 3') são utilizados no método da invenção.[041] In step (a) of the pT7BsXA expression vector method, the inclusion of specific restriction sites by the enzymes Xhol and / or ApaI (endonucleases) is accomplished by PCR site-directed mutagenesis at the flanking positions. of the ColEl origin of replication at positions 1383 and 2062, respectively. In addition, the oligonucleotides (primers) specific APAP / Apar (APAP; 5 'TTCCGGGCCCGCAAAAGGCCAG 3', Apar, 5 'GGATGGGCCCTTTGCTCACATG 3') and XhoF / XhoR (XhoF; 5 'TGTTCTCGAGAACTCACGTTAAGGG 3', XhoR; 5 'CTGGCTCGAGCCACTGAGCGTCAG 3') are used in the method of the invention.

[042] Na etapa (b) do método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA, a construção, por evolução dirigida, da biblioteca mutante aleatória da região do promotor por error-prone PCR ocorre através das etapas de (a) realização de PCR's com 40 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por 1 minuto, 72°C durante 1 minuto e, posterior, purificação em gel dos fragmentos gerados; (b) rastreamento das bibliotecas aleatórias para seleção dos variantes que produzem maiores níveis da atividade; (c) sequenciamento dos mutantes do promotor dos variantes selecionados, sendo o DNA do plasmídeo extraído a partir de sedimentos celulares dos mutantes com um aumento significativo na atividade xilano hidrolítica e a sequência de nucleotídeos da região promotor determinada por sequenciamento do DNA automatizado e comparadas com a sequência original do promotor utilizando ClustalW e (d) combinação por mutagênese sítio-dirigido dos mutantes individuais identificados nas etapas (b) e (c) anteriores para produzir outras sequências, por exemplo, RPA, RPB e RPAB.[042] In step (b) of the method of obtaining the pT7BsXA expression vector, the directed evolutionary construction of the random mutant promoter region library by error-prone PCR occurs through the steps of (a) performing PCR's with 40 cycles of 94 ° C for 1 minute, 45 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute and then gel purification of the generated fragments; (b) screening of random libraries to select variants that produce higher levels of activity; (c) sequencing of promoter mutants of selected variants, plasmid DNA being extracted from mutant cell pellets with a significant increase in hydrolytic xylan activity and the promoter region nucleotide sequence determined by automated DNA sequencing and compared to the original promoter sequence using ClustalW and (d) site-directed mutagenesis combination of the individual mutants identified in steps (b) and (c) above to produce other sequences, for example, RPA, RPB and RPAB.

[043] Na etapa (c) do método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA, a construção, por evolução dirigida, da biblioteca mutante aleatória da origem de replicação ColEl (orí) por error-prone PCR ocorre através das etapas de (a) realização de PCR's com 40 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por 1 minuto, 72°C por 1 minuto e, posterior, purificação em gel dos fragmentos gerados; (b) seleção dos variantes de ori com alto número de cópias do vetor resistentes à antibióticos; (c) sequenciamento dos variantes de ori resistentes, particularmente, EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) e ED3 (SEQ ID NO. 80) e as sequências de nucleotídeos da região ColEl determinadas por sequenciamento do DNA automatizado e comparadas com a sequência original da origem ColEl utilizando o programa ClustalW; (d) ensaio enzimático para seleção do variante, preferencialmente, ED2 (SEQ ID NO. 70) que demonstra uma alta produção de enzima no ori mutante com alto número de cópias do vetor e (e) reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real do variante, preferivelmente, ED2(SEQ ID NO. 70) utilizado um molde pT7T318U purificado a partir de culturas de células cultivadas para uma DOõoo de 0,6. Ainda, diluições em série de todas as amostras são analisadas e a análise quantitativa do número de cópias do plasmídeo é realizada comparando-se o sinal medido com as curvas padrão.[043] In step (c) of the pT7BsXA expression vector method, the directed evolutionary construction of the error-prone PCR random mutant origin of ColEl (orí) replication occurs through steps of (a) performing PCR's with 40 cycles of 94 ° C for 1 minute, 45 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute and subsequent gel purification of the generated fragments; (b) selection of the high variant ori variants of the antibiotic resistant vector; (c) sequencing the resistant ori variants, particularly EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) and ED3 (SEQ ID NO. 80) and the nucleotide sequences of the ColEl region determined by sequencing the Automated DNA and compared to original ColE1 sequence using ClustalW program; (d) Enzyme assay for variant selection, preferably ED2 (SEQ ID NO. 70), which demonstrates high enzyme production in the high copy number vector mutant source and (e) polymerase chain reaction (PCR) in Real time variant, preferably ED2 (SEQ ID NO. 70) used a pT7T318U template purified from cultured cell cultures to an OD 100 of 0.6. Also, serial dilutions of all samples are analyzed and quantitative analysis of the plasmid copy number is performed by comparing the measured signal with the standard curves.

[044] Na etapa (d) do método de obtenção do vetor de expressão pT7BsXA, efetua-se a inserção do gene da proteína de interesse, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, a enzima xilanase A tipo-selvagem a partir de Bacillus subtilis (XylA) em Escherichia coli [045] Em uma segunda realização, o presente pedido refere-se a um cassete de expressão composto por (a) variantes da região promotora BsXA (SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 33a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a e/ou suas combinações obtidas por mutagênese sítio-dirigido, tais como, SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB), SEQ ID NO. 42a (RPAB)), (b) variantes da região de origem de replicação (ori ColEl) (SEQ ID NO. 50, SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80) e (c) um gene de uma proteína de interesse, em particular, enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XylA).[044] In step (d) of the pT7BsXA expression vector method, the protein of interest gene is inserted, in particular, oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, liases, isomerases and / or ligases, preferably wild-type xylanase A enzyme from Bacillus subtilis (XylA) in Escherichia coli [045] In a second embodiment, the present application relates to an expression cassette composed of (a) BsXA promoter region variants (SEQ ID NO 12a, SEQ ID NO: 27a, SEQ ID NO: 30a, SEQ ID NO: 32a, SEQ ID NO: 33a, SEQ ID NO: 34a, SEQ ID NO: 38a, SEQ ID NO: 39a and / or combinations thereof obtained by site-directed mutagenesis such as SEQ ID NO 40a (RPA), SEQ ID NO 41a (RPB), SEQ ID NO 42a (RPAB), (b) variants of the origin of replication region (ori ColEl) (SEQ ID NO: 50, SEQ ID NO: 60, SEQ ID NO: 70, SEQ ID NO: 80) and (c) a gene of a protein of interest, in particular oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, lyases , isomerases and / or ligases, preferably the wild-type xylanase A (XylA) enzyme gene.

[046] Em uma terceira realização, a presente invenção provê um vetor de expressão pT7BsXA, obtido através do dito método de obtenção, contendo o cassete de expressão e sítios de restrição nas posições 1383 e 2062 flanqueadoras da origem de replicação ColE 1.[046] In a third embodiment, the present invention provides an expression vector pT7BsXA obtained by said obtaining method containing the expression cassette and restriction sites at the flanking positions 1383 and 2062 of the ColE 1 origin of replication.

[047] Em uma quarta realização, o pedido de patente proporciona um sistema de expressão para a produção constitutiva e secreção de proteínas heterólogas compreendendo a utilização do vetor pT7BsXA em Escherichia coli, onde as proteínas heterólogas podem ser as enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XyLA) a partir de Bacillus subtilis (XylA).In a fourth embodiment, the patent application provides an expression system for constitutive production and secretion of heterologous proteins comprising the use of the pT7BsXA vector in Escherichia coli, where the heterologous proteins may be the oxidoreductase enzymes, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases, preferably the wild-type xylanase A (XyLA) enzyme gene from Bacillus subtilis (XylA).

Exemplo Método de Obtenção do Vetor de Expressão pT7BsXA Introdução de Sítios de Restrição para ApaI e XhoI em pT7BsXAExample Method for Obtaining Expression Vector pT7BsXA Introducing Restriction Sites for ApaI and XhoI in pT7BsXA

[048] O plasmídeo pT7T318U (GE Healthcare, Pittsburgh, PA; Genbank U13869.1) incluiu o ori ColEl de 590 pb. Este plasmídeo foi previamente usado para a construção do vetor de expressão pT7BsXA de 3653 bp (RULLER, R., ROSA, J. C., FACA, V. M., GREENE, L. J., WARD, R. J. Efficient constitutive expression of Bacillus subtilis xylanase A in Escherichia coli DH5a under the control of the Bacillus BsXA promoter. Biotechnol Appl Biochem 43 (2006) 9-15), o qual contém um fragmento genômico de 791 pb de Bacillus subtilis que inclui uma fase de leitura aberta de 639 pb que codifica a xilanase A (XynA) de 185 aminoãcidos, além de uma sequência inicial de 28 aminoãcidos. O fragmento genômico também incluiu um sítio de reconhecimento para um regulador transcripcional do tipo MerR (-40 a -27) e uma sequência de Shine-Dalgarno 5'-AGGAGGT-3'em -6 a -12 (numeração relativa ao códon de iniciação dexylA), A transformação de E. coli com o pT7BsXA resultou na expressão constitutiva de xylA e secreção eficiente da proteína madura de sobrenadantes da cultura. O número de cópias do plasmídeo esteve sob a regulação de uma origem de replicação ColEl e a presença do gene da β-lactamase a partir do plasmídeo pT7T318U conferiu um fenótipo resistente à ampicilina.Plasmid pT7T318U (GE Healthcare, Pittsburgh, PA; Genbank U13869.1) included the ori ColEl of 590 bp. This plasmid was previously used for construction of the 3653 bp pT7BsXA expression vector (RULLER, R., ROSA, JC, KNIFE, VM, GREENE, LJ, WARD, RJ Efficient constitutive expression of Bacillus subtilis xylanase A in Escherichia coli DH5a under Biotechnol Appl Biochem 43 (2006) 9-15), which contains a 791 bp genomic fragment of Bacillus subtilis that includes a 639 bp open reading frame encoding xylanase A (XynA) 185 amino acids, plus an initial 28 amino acid sequence. The genomic fragment also included a recognition site for a MerR-type transcriptional regulator (-40 to -27) and a Shine-Dalgarno 5'-AGGAGGT-3'em -6 to -12 sequence (initiation codon numbering) dexylA), E. coli transformation with pT7BsXA resulted in constitutive expression of xylA and efficient secretion of mature protein from culture supernatants. Plasmid copy number was under the regulation of a ColEl origin of replication and the presence of the β-lactamase gene from plasmid pT7T318U conferred an ampicillin resistant phenotype.

[049] Os sítios de restrição para XhoI ou ApaI estavam ausentes no pT7BsXA e a mutagênese sítio-dirigido por PCR foi utilizada para introduzir sítios de restrição únicos para estas enzimas nas posições flanqueadoras da origem de replicação ColEl nas posições 1383 e 2062, respectivamente. O vetor pT7BsXA foi utilizado como um modelo em reações de PCR padrão com 10 pmol do par de oligonucleotídeos ApàF/ApaR (.ApaF; 5'TTCCGGGCCCGCAAAAGGCCAG 3', ApaR; 5'GGATGGGCCCTTTGCTCACATG 3’, os sítios de restrição sublinhados) com 35 ciclos de PCR (94°C durante 1 minuto, 55°C durante 2 minutos, 72°C durante 4 minutos), utilizando 2,5U de polimerase alta fidelidade TaqDNA (TrueStart TaqPol - Fermentas-Lituania), resultando na amplificação de um fragmento de 3680 bp que correspondeu à sequência do vetor completo com um sítio de restrição para ApoI em ambas extremidades 5'e 3'. Após a digestão com ApoI, o vetor amplificado foi circularizado com T4 DNA ligase. O DNA do plasmídeo foi purificado a partir de E. coli DH5a que foi transformada com esta construção digerida com ApcH para confirmar a presença de um sítio de restrição único. O plasmídeo mutado foi utilizado como molde numa segunda reação de PCR utilizando os iniciadores (pnmers) de oligonucleotídeo XhoF/XhoR {XhoF; 5'TGTTCTCGAGAACTCACGTTAAGGG 3’, XhoR; 5'CTGGCTCGAGCCACTGAGCGTCAG 3'), a fim de se obter um plasmídeo contendo sítios de restrição tanto para Apcd quanto para Xhol. Este plasmídeo foi denominado pT7BsXA(L10) e foi utilizado como molde para a criação da biblioteca orí aleatória.Restriction sites for XhoI or ApaI were absent in pT7BsXA and PCR site-directed mutagenesis was used to introduce unique restriction sites for these enzymes at the flanking positions of the ColEl origin of replication at positions 1383 and 2062, respectively. The pT7BsXA vector was used as a template in standard PCR reactions with 10 pmol of the ApàF / ApaR oligonucleotide pair (.ApaF; 5'TTCCGGGCCCGCAAAAGGCCAG 3 ', ApaR; 5'GGATGGCCCTTTGCTCACATG 3', underlined restriction sites) PCR (94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 2 minutes, 72 ° C for 4 minutes) using 2.5U TaqDNA high-fidelity polymerase (TrueStart TaqPol - Fermentas-Lithuania), resulting in the amplification of a 3680 bp which corresponded to the complete vector sequence with a ApoI restriction site at both 5'and 3 'ends. Following ApoI digestion, the amplified vector was circularized with T4 DNA ligase. Plasmid DNA was purified from E. coli DH5a which was transformed with this ApcH digested construct to confirm the presence of a unique restriction site. The mutated plasmid was used as a template in a second PCR reaction using the XhoF / XhoR oligonucleotide primers (XhoF; 5'TGTTCTCGAGAACTCACGTTAAGGG 3 ', XhoR; 5'CTGGCTCGAGCCACTGAGCGTCAG 3 ') to give a plasmid containing restriction sites for both Apcd and XhoI. This plasmid was named pT7BsXA (L10) and was used as a template for the creation of the randomized library.

Construção da Biblioteca Mutante Aleatória ColEI por gpPCRConstruction of ColEI Random Mutant Library by gpPCR

[050] Uma biblioteca mutante aleatória do ori ColEl foi construída utilizando a técnica de "error-prone PCR" (epPCR) (CADWELL, R. C., JOYCE, G. F. Mutagenic PCR. PCR Methods Appl 3 (1994) S136-140). Dez micro litros do reagente tampão (70 mM de MgCh, 500 mM KC1, 100 mM Tris-HCl - pH 8,3 e 0,1% de glicerol), 10 pL de DNTPmix mutagênico (5 mM dGTP, 2 mM de ATP, 10 mM de dCTP, 10 mM de dTTP e 0,5 mM MgCk), 10 pM de iniciadores (primers) ApaF e XhoR, 10 ng de pT7BsXA(L10) foram usados como molde de DNA, 2,5 unidades de polimerase Taq DNA (Promega, Madeson, WI) e 50 pL de MnCh (700mm). A PCR foi realizada com 40 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por 1 minuto e 72°C durante 1 minuto. Após purificação em gel, o produto reacional de 692 pb foi digerido com as endonucleases de restrição ApoI e Xhol e ligado ao pT7BsXA(L10), que foi previamente digerido com as mesmas duas enzimas para eliminar a sequência nativa de ori ColEl.An ori ColEl random mutant library was constructed using the error-prone PCR (epPCR) technique (CADWELL, R. C., JOYCE, G.F. Mutagenic PCR. PCR Methods Appl 3 (1994) S136-140). Ten micro liters of buffer reagent (70 mM MgCh, 500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl - pH 8.3 and 0.1% glycerol), 10 pL mutagenic DNTPmix (5 mM dGTP, 2 mM ATP, 10 mM dCTP, 10 mM dTTP and 0.5 mM MgCk), 10 pM ApaF and XhoR primers, 10 ng pT7BsXA (L10) were used as DNA template, 2.5 units Taq DNA polymerase (Promega, Madeson, WI) and 50 pL MnCh (700mm). PCR was performed with 40 cycles of 94 ° C for 1 minute, 45 ° C for 1 minute and 72 ° C for 1 minute. After gel purification, the 692 bp reaction product was digested with the ApoI and XhoI restriction endonucleases and ligated to pT7BsXA (L10), which was previously digested with the same two enzymes to eliminate the native ori ColEl sequence.

Seleção de Mutantes Resistentes às Altas Concentrações de Ampicilina [051] A fim de rastrear a biblioteca mutante aleatória para as variantes que apresentaram resistência ao antibiótico, a concentração de ampicilina que impediu o crescimento de bactérias transformadas com pT7BsXA(L10) foi determinada. A Escherichia coli DH5a foi transformada com 10 ng de pT7BsXA(L10), e 100 pLe plaqueadas sobre uma série de meio sólido LB contendo concentrações de ampicilina entre 800 e 2.400 pg/mL. Não foram observadas colônias acima de 1.800 pg/mL de ampicilina, e, portanto, esta concentração do antibiótico foi escolhida para o rastreamento da biblioteca mutante aleatória. Após a transformação de E. coli DH5a com a biblioteca mutante aleatória de ColEl em pT7BsXA(L10), as células foram plaqueadas em placas sólidas de LB contendo 1.800 pg/mL de ampicilina e as três colônias que aparecem depois de 16 horas de incubação a 37°C foram selecionadas e denominadas como EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) e ED3 (SEQ ID NO. 80), respectivamente.Selection of High Ampicillin-Resistant Resistant Mutants [051] In order to screen the random mutant library for antibiotic-resistant variants, the ampicillin concentration that prevented the growth of pT7BsXA (L10) -transformed bacteria was determined. Escherichia coli DH5a was transformed with 10 ng of pT7BsXA (L10), and 100 pLe plated on a LB solid medium series containing ampicillin concentrations between 800 and 2,400 pg / mL. No colonies above 1800 pg / mL of ampicillin were observed, and therefore this antibiotic concentration was chosen for random mutant library screening. Following transformation of E. coli DH5a with the random mutant ColEl library into pT7BsXA (L10), cells were plated on solid LB plates containing 1,800 pg / mL ampicillin and the three colonies appearing after 16 hours of incubation. 37 ° C were selected and named as EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) and DI3 (SEQ ID NO. 80), respectively.

Ensaio Enzimático para Seleção de Variantes [052] As colônias EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) e ED3 (SEQ ID NO. 80) que cresceram no meio sólido com alta concentração de antibiótico foram inoculadas em meio líquido LB contendo ampicilina e incubadas a 37°C durante 16 horas, e a atividade xilano hidrolítica da cultura sobrenadante foi estimada pela redução da produção de açúcar medida pelo microensaio do DNS (3,5 -dinitrossalicílico) (MILLER, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemístry 31 (1959) 426-428). Dez microlitros de cultura sobrenadante foram incubadas com 40 pL de tampão (200 mM de NaAc - pH 6,0) e 50 pL de 1% de xilano faia beechwood a 55°C. Após 10 minutos, 100 pL de DNS foram adicionados e depois aquecidos a 99°C por 5 minutos, a reação foi resfriada com gelo e, 1 mL de água foi adicionada. Depois de uma breve centrifugação a 12.000 g, a absorbância a 540 nm foi medida e a atividade enzimática foi determinada.Enzyme Assay for Variant Selection [052] The EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) and ED3 (SEQ ID NO. 80) colonies grown on solid medium with high concentration of antibiotic were inoculated into LB liquid medium containing ampicillin and incubated at 37 ° C for 16 hours, and the hydrolytic xylan activity of the supernatant culture was estimated by reducing the sugar production measured by the DNS (3,5-dithrosalicylic) microassay (MILLER, GL Use of dinitrosalicylic acid). acid reagent for determination of reducing sugar Analytical Chemistry 31 (1959) 426-428). Ten microliters of supernatant culture were incubated with 40 µl buffer (200 mM NaAc - pH 6.0) and 50 µl 1% beechwood beech xylan at 55 ° C. After 10 minutes, 100 µl of DNS was added and then heated to 99 ° C for 5 minutes, the reaction was cooled with ice and 1 mL of water was added. After a brief centrifugation at 12,000 g, the absorbance at 540 nm was measured and enzyme activity determined.

Seouenciamento Nucleotídeo dos Mutantes Selecionados [053] O DNA do plasmídeo foi extraído a partir de sedimentos celulares de tais mutantes que mostraram um aumento significativo na atividade xilano hidrolítica e a sequência de nucleotídeos da região ColEl foi determinada por sequenciamento do DNA automatizado. As sequências obtidas foram analisadas e comparadas com a sequência original da origem ColEl utilizando ClustalW http: //www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html). PCR em Tempo Real [054] O número de cópias de plasmídeo por célula bacteriana foi estimado por PCR em tempo real utilizando-se como um molde pT7T318U purificado a partir de culturas de células cultivadas para um DOõoo de 0,6. As reações foram realizadas utilizando o kit Platinum SYBR green qPCR Supermix-UDG ROX (Invitrogen, Carlsbad, CA) num volume total de 25 pL contendo 1 pmol de cada iniciador oligonucleotídico RT-F e RT-R (RT-F, 5' TTCCATGCGTTCACATGATT 3'; RT-R, 5’ GATGGCGATCGCACTACTTT 3') utilizando um termociclador ABI 7500 (Applied Biosystems, Carlsbad, CA). O sinal fluorescente foi calibrado para valores conhecidos do número de cópias do pT7BsXA(L10), utilizando o softvuare fornecido com o aparelho (7500 Real time PCR System Sequence Detection Software v 1.4). Diluições em série de todas as amostras foram analisadas e a análise quantitativa do número de cópias do plasmídeo foi realizada comparando-se o sinal medido para as curvas padrão. O número de cópias do plasmídeo por célula foi calculado assumindo uma densidade celular de 2,2x 107 células/mL a um DOõoo de 0,6.Nucleotide Sequencing of Selected Mutants [053] Plasmid DNA was extracted from cellular pellets of such mutants that showed a significant increase in hydrolytic xylan activity and the ColEl region nucleotide sequence was determined by automated DNA sequencing. The obtained sequences were analyzed and compared with the original ColEl sequence using ClustalW (http: //www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html). Real Time PCR [054] Plasmid copy number per bacterial cell was estimated by real time PCR using as a purified pT7T318U template from cultured cell cultures to an OD100 of 0.6. Reactions were performed using the SYBR green qPCR Supermix-UDG ROX Platinum Kit (Invitrogen, Carlsbad, CA) in a total volume of 25 pL containing 1 pmol of each RT-F and RT-R oligonucleotide primer (RT-F, 5 'TTCCATGCGTTCACATGATT 3 '; RT-R, 5' GATGGCGATCGCACTACTTT 3 ') using an ABI 7500 thermal cycler (Applied Biosystems, Carlsbad, CA). The fluorescent signal was calibrated to known pT7BsXA (L10) copy number values using the softvuare supplied with the apparatus (7500 Real Time PCR System Sequence Detection Software v 1.4). Serial dilutions of all samples were analyzed and quantitative analysis of the plasmid copy number was performed by comparing the measured signal to standard curves. Plasmid copy number per cell was calculated assuming a cell density of 2.2 x 10 7 cells / ml at an OD 60 of 0.6.

Evolução Dirigida da Região Promotora do Vetor pT7BsXADirected Evolution of the pT7BsXA Vector Promoter Region

[055] Para a obtenção da biblioteca dos vetores com promotores mutantes, denominado variantes, foi construída utilizando a técnica "error-prone PCR" (epPCR) (CADWELL, R. C., JOYCE, G. F. Mutagenic PCR. PCR Methods Appl 3 (1994) SI36-140). Entretanto, a região promotora de pT7BsXA entre nucleotídeos 2619 e 2834 foi amplificada usando uma reação de epPCR realizada com tampão de PCR mutagênico (lOx) misturando-se 70 mM de MgCb, 500 mM de KC1, 100 mM de tris-HCl (pH 8,3) e 0,1% de gelatina. Uma mistura de dNTP (mutagênico) foi composta por 2 mM de dGTP, 2 mM de ATP, lOmM de dCTP e lOmM de dTTP e uma solução de 0,5 mM de MnCh. Para a preparação da reação de mutagênese foram usados 10pL do tampão de PCR mutagênico, 10 μΕ do dNTPmix (mutagênico), 10 pMol de cada um dos oligonucleotídeos (PSS3 5'-CGACTCACTATAGGGAATTC-3 e PSS5'5'-AGTAGTCTGTGCTAGC-3'), 10pg de DNA molde (pT7BsXA), 5U de Taq DNA polimerase com baixa taxa de correção (Fermentas) e 50 μΜ de MnCU, obtendo um volume final de 100 μΕ A reação foi termociclada durante 30 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por lminuto e 72°C por 1 minuto, juntamente com controle negativo sem o molde. Posteriormente, uma amostra da reação foi separada e analisada em gel de agarose 1,5%.[055] In order to obtain the mutant promoter vector library, called variants, it was constructed using the error-prone PCR (epPCR) technique (CADWELL, RC, JOYCE, GF Mutagenic PCR. PCR Methods Appl 3 (1994) SI36 -140). However, the pT7BsXA promoter region between nucleotides 2619 and 2834 was amplified using an epPCR reaction performed with mutagenic PCR buffer (10x) by mixing 70 mM MgCb, 500 mM KC1, 100 mM tris-HCl (pH 8 , 3) and 0.1% gelatin. A dNTP (mutagen) mixture was composed of 2 mM dGTP, 2 mM ATP, 10 mM dCTP and 10 mM dTTP, and a 0.5 mM MnCh solution. For the preparation of the mutagenesis reaction, 10pL of the mutagenic PCR buffer, 10 μΕ of dNTPmix (mutagen), 10pMol of each of the oligonucleotides (PSS3 5'-CGACTCACTATAGGGAATTC-3 and PSS5'5'-AGTAGTCTGTGCTAGC-3 ') were used. , 10pg template DNA (pT7BsXA), 5U Taq DNA polymerase with low correction rate (Fermentation) and 50 μΜ MnCU, yielding a final volume of 100 μΕ The reaction was thermocycled for 30 cycles of 94 ° C for 1 minute, 45 ° C per minute and 72 ° C for 1 minute, together with negative control without the mold. Subsequently, a reaction sample was separated and analyzed on 1.5% agarose gel.

SUBCLONAGEM DOS FRAGMENTOS MUTANTESSUBCLONING OF MUTANT FRAGMENTS

[056] Depois da reação da cadeia polimerase mutagênica os fragmentos de DNA mutantes e o vetor de expressão pT7BsXA foram analisados e purificados do gel de agarose 1,5% e digeridos com endonucleases de restrição NheI e EcoRI (10U cada - ambas da marca Fermentas), juntamente com tampão Fast Digest compatível para as duas enzimas, completando para 30μ1 o volume da reação com água estéril. As reações foram incubadas por 3horas à 37°C, seguindo-se pela inativação das enzimas a 65°C por 20 minutos.After the mutagenic polymerase chain reaction the mutant DNA fragments and the pT7BsXA expression vector were analyzed and purified from the 1.5% agarose gel and digested with NheI and EcoRI restriction endonucleases (10U each - both from Fermentas brand). ), together with compatible Fast Digest buffer for both enzymes, completing the reaction volume with sterile water to 30μ1. Reactions were incubated for 3 hours at 37 ° C, followed by inactivation of enzymes at 65 ° C for 20 minutes.

Digestão do Vetor de Expressão pT7BsXAExpression Vector Digestion pT7BsXA

[057] Uma cultura contendo 500 mL de meio LB líquido seletivo foi inoculada com células de DH5a transformadas com pT7BsXA as quais cresceram durante 16 horas a 37°C a 180rpm. O DNA plasmidial desta cultura foi extraído usando a técnica padrão de lise alcalina (SAMBROOK, J. e RUSSEL, D. W. (2001) Molecular Cloning: A laboratory manual,. 3rd ed, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) e o DNA isolado foi quantificado por espectrofotometria. Em cerca de 20pg deste vetor foram adicionados 20U de CIAP (fosfatase alcalina de intestino de carneiro) para desfosforilação do vetor e impedir a religação das extremidades coesivas. A reação foi incubada por 30 minutos à 37°C, sendo, posteriormente, purificado em gel de agarose 1.5%.A culture containing 500 mL of selective liquid LB medium was inoculated with pT7BsXA transformed DH5a cells which were grown for 16 hours at 37 ° C at 180rpm. Plasmid DNA from this culture was extracted using the standard alkaline lysis technique (SAMBROOK, J. and RUSSEL, DW (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York) and DNA isolated. was quantified by spectrophotometry. In about 20pg of this vector, 20U of CIAP (sheep intestine alkaline phosphatase) was added to dephosphorylation of the vector and prevent re-ligation of cohesive ends. The reaction was incubated for 30 minutes at 37 ° C and subsequently purified on 1.5% agarose gel.

Ligação do Fragmento e Vetor para Criar a Biblioteca de Mutantes Aleatórios [058] Após quantificação dos fragmentos mutados e do vetor linearizado e defosforilado (pT7BsXA), ambos foram diluídos até a proporção de lOOpg de vetor e 6C^g de fragmentos em um volume final de 20pL. Foram adicionados 3pL de lOx tampão de ligação e 1 μΐ de T4 DNA ligase (tal como descrito no manual do Kit T4 DNA ligase -FERMENTAS) ocorrendo a reação por 14 horas a 16°C.Fragment Binding and Vector to Create the Random Mutant Library [058] After quantification of the mutated fragments and the linearized and dephosphorylated vector (pT7BsXA), both were diluted to the ratio of 100pg vector and 6C ^ g of fragments in a final volume. of 20pL. 3pL 10x binding buffer and 1 μΐ T4 DNA ligase (as described in the T4 DNA ligase Kit -FERMS manual) were added and the reaction occurred for 14 hours at 16 ° C.

Transformação em Escherichia coli (DH5al [058] Após quantificação dos fragmentos obtidos por epPCR e do vetor linearizado e defosforilado (pT7BsXA), ambos foram diluídos até a proporção de 100pg de vetor e 60pg de fragmentos em um volume final de 20pL. Foram adicionados 3μΕ de lOx tampão de ligação e 1 μΐ de T4 DNA ligase (como descrito no manual do Kit T4 DNA ligase -FERMENTAS) ocorrendo a reação por 14 horas a 16°C.Transformation into Escherichia coli (DH5al [058]) After quantification of the epPCR fragments and the linearized and dephosphorylated vector (pT7BsXA), both were diluted to 100pg vector and 60pg fragments in a final volume of 20pL. 3μ adicionados were added 10x binding buffer and 1 μΐ of T4 DNA ligase (as described in the T4 DNA ligase Kit -FINEMENTS manual) the reaction occurring for 14 hours at 16 ° C.

Transformação da Biblioteca de Mutantes Aleatórios em Células de E. COLI DHSaCOMFETENTESTransformation of Random Mutant Library into E. coli DHSaCOMFETENT Cells

[059] Uma placa de Petri, contendo meio LB sólido (Triptôna 1%, NaCl 1%, extrato de levedura 0,5%, ãgar 1,5%), foi estriada com células da cepa de E. coli DH5a conservadas a -196°C em suspensão de 10% de glicerol e incubada a 37°C durante a noite. Posteriormente, inoculou-se algumas colônias em tubos contendo 5 ml de meio líquido LB, durante 12 horas sob agitação de 180 rpm â 37°C. Depois do crescimento das bactérias, foram inoculados 3 ml da cultura em 500ml de LB em frascos Erlenmeyers de 2 L, deixando-se sob agitação de 180 rpm durante 2 à 3 horas até que a densidade óptica de cultivo atingisse DOóoo de 0,3. Transferiu-se a cultura para tubos de polipropileno estéril e centrifugou-se à 2000# por 12 minutos a 4°C sendo o sobrenadante descartado. As células foram ressuspendidas em 34 ml tampão FSB (100 mM KC1, 45 mM MnCl2) 10 mM CaCl2> 3 mM HACoC13> 3 mM AcK, 10% glicerol) pH 7,5, incubadas por 15 minutos à temperatura de 4°C e centrifugadas novamente nas mesmas condições. As células foram ressuspendidas em 16 ml tampão FSB, e 10 mL de DMSO foram adicionadas e as células incubadas sem gelo por 15 minutos. As células foram aliquotadas em criotubos e armazenadas em nitrogênio líquido (-196°C).A Petri dish containing solid LB medium (1% Tryptone, 1% NaCl, 0.5% yeast extract, 1.5% agar) was striated with E. coli DH5a strain cells preserved at - 196 ° C in 10% glycerol suspension and incubated at 37 ° C overnight. Subsequently, some colonies were inoculated into tubes containing 5 ml of LB liquid medium for 12 hours while stirring at 180 rpm at 37 ° C. After bacterial growth, 3 ml of the culture in 500 ml of LB was inoculated into 2 L Erlenmeyer flasks, allowed to stir at 180 rpm for 2 to 3 hours until the optical density of the culture reached 0.360. The culture was transferred to sterile polypropylene tubes and centrifuged at 2000 # for 12 minutes at 4 ° C and the supernatant discarded. Cells were resuspended in 34 ml FSB buffer (100 mM KCl, 45 mM MnCl 2) 10 mM CaCl 2> 3 mM HACoCl 3> 3 mM AcK, 10% glycerol) pH 7.5, incubated for 15 minutes at 4 ° C and centrifuged again under the same conditions. Cells were resuspended in 16 ml FSB buffer, and 10 ml DMSO were added and the cells incubated without ice for 15 minutes. The cells were aliquoted in cryotubes and stored in liquid nitrogen (-196 ° C).

[060] O volume de 20 μΐ da ligação entre o gene e o vetor foi diluído em frações de IX, 5X e 10X em solução aquosa e usada para transformar as células competentes, as quais após regeneração (crescimento em meio LB líquido por 1 hora a agitação de 200 rpm e 37°C) foram diluídas e plaqueadas até que se obteve uma distribuição satisfatória de colônias por toda área da placa de 180 mm de diâmetro contendo LB sólido seletivo.[060] The 20 μΐ volume of gene-vector binding was diluted in IX, 5X and 10X fractions in aqueous solution and used to transform competent cells, which after regeneration (growth in liquid LB medium for 1 hour). stirring at 200 rpm and 37 ° C) were diluted and plated until a satisfactory colony distribution was achieved throughout the 180 mm diameter plate area containing selective solid LB.

Seleção dos Variantes Produtores de Xilanase em Meio Sólido [061] As placas contendo as colônias recém-transformadas foram cobertas com uma camada de cerca de 2 mm de espessura de um meio contendo substrato (100 mM de Hepes, 170 mM de NaCl pH 7,0, 2% de ãgar e 1% de xilano) e deixadas até solidificação. Posteriormente, foi realizada uma incubação de 1 hora à 55°C em estufa pré-aquecida para a atividade catalítica da xilanase secretada degradar o xilano no meio. Após o tempo de atividade foi feita a reação com vermelho do Congo para identificação dos variantes expressando xilanase baseando-se na técnica desenvolvida em por Teather e Wood (TEATHER, R. M., WOOD, P. J. Use of Congo red-polysaccharide interactions in enumeration and characterization of cellulolytic bactéria from the bovine rumen. Appl Environ Mícrobiol. 1982, 43(4): 777—780). O vermelho do Congo interage com xilano formando uma cor vermelho intensa, portanto, as regiões em torno das colônias que produziram xilanase ficaram claras devido à degradação do xilano. A placa de Petri foi, então, inundada com 0,1 mg/ml de vermelho do Congo (diluído em água) e incubada por 15 minutos a temperatura ambiente. Após o descarte do corante, foi adicionado na placa 1 M (NaCl) e incubado por 10 minutos a 25°C. A solução salina foi descartada e, depois foi adicionado na placa, 0,5% de ácido acético para a revelação da cor e identificação da região clara em torno da colônia.Selection of Solid Xylanase Producing Variants [061] Plates containing the newly transformed colonies were covered with a layer about 2 mm thick of a substrate-containing medium (100 mM Hepes, 170 mM NaCl pH 7, 0.2% agar and 1% xylan) and left until solidification. Subsequently, a 1 hour incubation at 55 ° C was performed in a preheated oven for the catalytic activity of secreted xylanase to degrade xylan in the medium. After the activity time the Congo red reaction was performed to identify the variants expressing xylanase based on the technique developed by Teather and Wood (TEATHER, RM, WOOD, PJ. Use of Congo red-polysaccharide interactions in enumeration and characterization of cellulolytic bacterium from the bovine rumen Appl Environ Microbiol 1982, 43 (4): 777-780). Congo red interacts with xylan to form a deep red color, so the regions around the xylanase producing colonies became clear due to xylan degradation. The petri dish was then flooded with 0.1 mg / ml Congo red (diluted with water) and incubated for 15 minutes at room temperature. After discarding the dye, it was added to the 1 M plate (NaCl) and incubated for 10 minutes at 25 ° C. The saline solution was discarded and then 0.5% acetic acid was added to the plate for color development and identification of the clear region around the colony.

[062] Os variantes que apresentaram maior diâmetro da região clara, formada devido à degradação do xilano, quando comparado ao controle, foram identificados, isolados e armazenados em tampão TE (10 mM Tris HC1 e 1 mM de EDTA pH 7,4).[062] The variants with the largest diameter of the clear region formed due to xylan degradation, when compared to the control, were identified, isolated and stored in TE buffer (10 mM Tris HCl and 1 mM EDTA pH 7.4).

[063] A amostra contendo bactérias foi aquecida por 10 minutos a 96°C para solubilização do Ágar, rompendo as células para liberação do seu DNA plasmidial. A solução contendo DNA foi centrifugada à 20000g por 20 minutos e o sobrenadante separado e precipitado com acetato de sódio e etanol. O DNA total foi ressuspendido em 10 pL de água estéril livre de DNAse e uma alíquota de 5 gL usada para transformar células DH5a competentes.[063] The sample containing bacteria was heated for 10 minutes at 96 ° C for agar solubilization, disrupting the cells to release their plasmid DNA. The DNA-containing solution was centrifuged at 20,000g for 20 minutes and the supernatant separated and precipitated with sodium acetate and ethanol. Total DNA was resuspended in 10 µl DNAse free sterile water and a 5 µg aliquot used to transform competent DH5a cells.

Análise da Atividade Enzimática das Xilanases Produzidas pelos Variantes Selecionados [064] As células transformadas cresceram em meio LB sólido seletivo durante 16 horas sendo as colônias isoladas individualmente usadas para inocular 3 mL de meio LB líquido seletivo e crescidas durante 16 horas a 37°C a 200 rpm. Após crescimento, as culturas foram submentidas a análise de densidade óptica em 600 nm em espectrofotômetro (UV-Visible Spectrophotomerer 50 Bio - Varian) no intuito de estimar o número de células presentes nas amostras. Subsequentemente, as células foram separadas do seu sobrenadante por centrifugação e o sobrenadante usado para a determinação da atividade enzimática. Para tanto, foram misturados cerca de 10 μΐ^ do sobrenadante da cultura contendo a enzima com 50 mL de substrato (xilano 1% oat spelt da Sigma) completando o volume da reação para 100 pL com uma solução tamponante 100 mM e pH 6,0 (0,2M de Na2HPÜ4 e 0,1M de ácido acético). O teste de atividade foi realizado a temperatura equilibrada de 55°C durante 10 minutos. Após este tempo, a reação foi interrompida com a adição de 0,1 mL de solução de ADNS (ácido 3-5 dinitrosalicílico), reagida durante 5 minutos a 100°C, resfriada em gelo por 5 minutos e, posteriormente, realizadas as leituras de absorbância em 540 nm.Analysis of Enzyme Activity of Xylanases Produced by Selected Variants [064] Transformed cells were grown in selective solid LB medium for 16 hours and isolated colonies were individually used to inoculate 3 mL of selective liquid LB medium and grown for 16 hours at 37 ° C. 200 rpm. After growth, the cultures were subjected to optical density analysis at 600 nm in a spectrophotometer (UV-Visible Spectrophotomerer 50 Bio - Varian) in order to estimate the number of cells present in the samples. Subsequently, the cells were separated from their supernatant by centrifugation and the supernatant used for the determination of enzymatic activity. To this end, about 10 μ contendo ^ of the enzyme-containing culture supernatant was mixed with 50 mL of substrate (Sigma 1% oat spelt xylan) completing the reaction volume to 100 pL with a 100 mM buffer solution and pH 6.0. (0.2M Na2HPÜ4 and 0.1M acetic acid). The activity test was performed at a balanced temperature of 55 ° C for 10 minutes. After this time, the reaction was stopped by the addition of 0.1 ml ADNS solution (3-5 dinitrosalicylic acid), reacted for 5 minutes at 100 ° C, cooled in ice for 5 minutes and then readings taken. absorbance at 540 nm.

[065] Como o intuito do procedimento de evolução dirigida do promotor foi melhorar a produção de xilanase em E. coli, a seleção final dos variantes foi feita para escolher as células em cultura (com a concentração estimada pela absorbância em 600 nm da cultura bacteriana) que produzem a maior atividade xilanásica. O critério usado para seleção final foi escolher os maiores valores resultantes de divisões entre atividade e Densidade Óptica (Ativ/DOeoo), num instante pré-definido de cultivo de 16 horas.As the purpose of the promoter-directed evolution procedure was to improve xylanase production in E. coli, the final selection of variants was made to choose the cells in culture (with the estimated absorbance at 600 nm of the bacterial culture ) that produce the highest xylanase activity. The criterion used for final selection was to choose the highest values resulting from divisions between activity and Optical Density (Ativ / DOeoo) at a predefined 16-hour cultivation time.

Sequenciamento Nucleotídico dos Variantes Selecionados [066] O DNA do plasmídeo foi extraído a partir de sedimentos celulares de tais mutantes que mostraram um aumento significativo na atividade xilano hidrolítica e a sequência de nucleotídeos da região promotora foi determinada por sequenciamento do DNA automatizado usando o oligonucleotídeo SeqRP (5’ - CCCGCCAGACCCATTGACAG - 3'). As sequências obtidas foram analisadas e comparadas com a sequência da região promotora nativa utilizando o programa ClustalW http: //www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html).Nucleotide Sequencing of Selected Variants [066] Plasmid DNA was extracted from cell pellets of such mutants that showed a significant increase in hydrolytic xylan activity and the promoter region nucleotide sequence was determined by automated DNA sequencing using the SeqRP oligonucleotide (5 '- CCCGCCAGACCCATTGACAG - 3'). The obtained sequences were analyzed and compared with the native promoter region sequence using the ClustalW program (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html).

Análise das Sequências de Nucleotídeos dos Variantes Selecionados e Combinação das Mutações por Mutagênese Sítio-Dirigido [067] Com o intuito de combinar as mutações observadas nas sequências de nucleotídeos na região do promotor, uma estratégia de mutagênese sítio-dirigido foi aperfeiçoada. Para tanto, foram desenhados dois oligonucleotídeos, RPA (5'- ATACATTTAGGGCATCTTTAATTA - 3') e RPB (5'- ATTACGCTGAAGAGGACGATCA - 3'), que incorporam todas as mutações observadas após seleção dos melhores variantes da região promotora por testes de atividade enzimática, quando comparadas com o promotor nativo (bases mostradas em negrito, ver SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a). A reação de mutagênese sítio-dirigido foi esquematizada em três reações.Nucleotide Sequence Analysis of Selected Variants and Combination of Mutations by Site-Directed Mutagenesis [067] In order to combine the observed mutations in nucleotide sequences in the promoter region, a site-directed mutagenesis strategy was improved. To this end, two oligonucleotides were designed, RPA (5'-ATACATTTAGGGCATCTTTAATTA - 3 ') and RPB (5'-ATTACGCTGAAGAGGACGATCA - 3'), which incorporate all mutations observed after selection of the best promoter region variants by enzymatic activity tests. as compared to native promoter (bases shown in bold, see SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO 39a). The site-directed mutagenesis reaction was outlined in three reactions.

Reação 1 [068] Nesta etapa foi incorporada e amplificada em reações distintas o oligo PSS5 juntamente com o oligo mutagênico RPB ou o oligo PSS3 com o oligo mutagênico RPA produzindo fragmentos de DNA de 210 pb ou 90 pb, respectivamente. Para tanto, foi utilizado para cada reação a mistura 5 pL do dNTP mix, 5U de Taq DNA polimerase (Fermentas) e 3 μΐ de MgCh (50 mM), obtendo um volume final de 50 pL com água estéril. A reação foi termociclada por 35 ciclos de 95°C por lminuto, 50°C por 2minutos e 72°C por 1 minuto, juntamente com controle negativo. Posteriormente, cada reação foi analisada e purificada em gel de agarose 2%.Reaction 1 [068] In this step, oligo PSS5 was incorporated and amplified in distinct reactions together with RPB mutagen oligo or PSS3 oligo with RPA mutagenic oligo producing 210 bp or 90 bp DNA fragments, respectively. For this purpose, 5 pL dNTP mix, 5U Taq DNA polymerase (Fermentas) and 3 μΐ MgCh (50 mM) were obtained for each reaction, obtaining a final volume of 50 pL with sterile water. The reaction was thermocycled through 35 cycles of 95 ° C for 1 minute, 50 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 1 minute, along with negative control. Subsequently, each reaction was analyzed and purified on 2% agarose gel.

Reação 2 [069] Denominada como reação de extensão, pois consistiu em estender e completar a sequência dos fragmentos de DNA mutados gerados na reação 1. Os fragmentos purificados de 210 pb ou 90 pb foram utilizados em uma reação com 5 pL do dNTP mix, 5U de Taq DNA polimerase (Fermentas) e 3 pl de MgCh (50 mM), na presença do molde pT7BsXA, e completando o volume final até 50 pL com água estéril. A reação foi termociclada por 10 ciclos de 95°C por 1 minuto, 45°C por 2 minutos e 72°C por 1 minuto.Reaction 2 [069] Called the extension reaction, it consisted in extending and completing the sequence of mutated DNA fragments generated in reaction 1. The 210 bp or 90 bp purified fragments were used in a 5 pL reaction of dNTP mix, 5U Taq DNA polymerase (Fermentas) and 3 µg MgCh (50 mM) in the presence of the pT7BsXA template and making the final volume to 50 pL with sterile water. The reaction was thermocycled for 10 cycles of 95 ° C for 1 minute, 45 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 1 minute.

Reação 3 [070] Esta etapa consistiu em amplificar as fitas de DNA obtidos pela reação de extensão através da adição de 5 pMol dos oligos PSS5 e PSS3. Posteriormente, a reação de PCR foi corrida em 30 ciclos de 95°C por 1 minuto, 50°C por 2minutos e 72°C por 1 minuto. Os fragmentos de DNA produzidos na reação 3 codificaram as regiões do promotor contendo as mutações introduzidas pelos oligonucleotídeos RPA ou RPB, e foram separadas e purificadas em gel de agarose 1,5%, com posterior digestão enzimática com as enzimas Nhel e jBcoRI, e ligadas no vetor de expressão pT7BsXA. A ligação entre o fragmento mutante e o vetor, seguido de transformação em Eschenchia colí (DH5a) foram realizadas conforme descrito anteriormente.Reaction 3 This step consisted of amplifying the DNA strands obtained by the extension reaction by adding 5 pMol of the oligos PSS5 and PSS3. Subsequently, the PCR reaction was run in 30 cycles of 95 ° C for 1 minute, 50 ° C for 2 minutes and 72 ° C for 1 minute. The DNA fragments produced in reaction 3 encoded the promoter regions containing the mutations introduced by the RPA or RPB oligonucleotides, and were separated and purified on 1.5% agarose gel, with subsequent enzymatic digestion with Nhel and jBcoRI enzymes, and ligated. in the pT7BsXA expression vector. Binding between the mutant fragment and the vector, followed by transformation into Eschenchia coli (DH5a) was performed as described above.

[071] Para obter uma sequência da região promotor que combine todas as mutações observadas no processo de evolução dirigida (denominada RPAB), a sequência de reações 2 até 3 foram repetidas usando uma mistura dos fragmentos amplificados usando os oligonucleotídeos RPA e RPB obtidos na reação 1. Os três construtos RPA, RPB e RPAB foram submetidos à reação de sequenciamento automático do DNA (SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB) e SEQ ID NO. 42a (RPAB)).To obtain a promoter region sequence that combines all mutations observed in the directed evolution process (called RPAB), the sequence of reactions 2 through 3 were repeated using a mixture of the amplified fragments using the RPA and RPB oligonucleotides obtained in the reaction. 1. The three RPA, RPB and RPAB constructs were subjected to the automatic DNA sequencing reaction (SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB) and SEQ ID NO. 42a (RPAB)).

Análise do Nível de Expressão de Xilanase usando Vetor pT7BsXA Com as Sequências da Região do Promotor RPA, RPB e RPABXylanase Expression Level Analysis Using pT7BsXA Vector With RPA, RPB, and RPAB Promoter Region Sequences

[072] Após crescimento das colônias em meio de cultura líquido LB, todos os clones foram submetidos à análise de densidade óptica em 600 nm em espectrofotômetro (UV-Visible Spectrophotomerer 50 Bio -Varian) no intuito de estimar o número de células presentes nas amostras. Posteriormente, todas as amostras foram centrifugadas e a atividade enzimática no sobrenadante foi determinada pela quantidade dos açúcares redutores produzidos durante a reação usando o método de oxidação de 3,5-ADNS (MILLER, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry 31 (1959) 426-428). Para tanto, foi misturado cerca de 10 pL do sobrenadante da cultura contendo a enzima com 50 pL de substrato (xilano 1% oat spelt da Sigma) completando o volume da reação para 100 pL com uma solução tamponante lOOmM de acetato de sódio pH 6,0 (0,2 M de Na2HPC>4 e 0,1 M de ácido acético). O teste de atividade foi realizado à temperatura equilibrada de 55°C durante 10 minutos. Após este tempo a reação foi interrompida com a adição de 0,1 mL de solução de ADNS (ácido 3-5 dinitrosalicílico), reagida durante 5 minutos a 100°C, resfriada em gelo por 5 minutos e, posteriormente, efetuadas as leituras de absorbância em 540 nm.After growth of colonies in liquid culture medium LB, all clones were subjected to optical density analysis at 600 nm on a spectrophotometer (UV-Visible Spectrophotomerer 50 Bio-Varian) in order to estimate the number of cells present in the samples. . Subsequently, all samples were centrifuged and the enzymatic activity in the supernatant was determined by the amount of reducing sugars produced during the reaction using the 3,5-ADNS oxidation method (MILLER, GL Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry 31 (1959) 426-428). To this end, about 10 µl of the enzyme-containing culture supernatant was mixed with 50 µl of substrate (1% oat spelt xylan from Sigma) by completing the reaction volume to 100 µl with a 100 mM sodium acetate pH 6 buffering solution. 0 (0.2 M Na 2 HPPC> 4 and 0.1 M acetic acid). The activity test was performed at a balanced temperature of 55 ° C for 10 minutes. After this time the reaction was stopped by the addition of 0.1 ml ADNS solution (3-5 dinitrosalicylic acid), reacted for 5 minutes at 100 ° C, cooled in ice for 5 minutes and then readings of absorbance at 540 nm.

Resultados da Origem de Replicação íorú ColEIColEI Replication Origin Results

[073] Os sítios de restrição únicos para ambos ApaI e Xhol foram introduzidos por mutagênese sítio-dirigido em posições ílanqueadoras a extremidades 5' e 3' da origem de replicação resultando no vetor pT7BsXA(L10). O pT7BsXA(L10) foi linearizado por digestão com ApaI ou Xhol e por dupla digestão com fragmentos produzidos de ApaI e Xhol de 3.000 pb e 650 pb, o menor dos quais contém a origem de replicação ColEI. A expressão de XylA em E. coli DH5a transformadas com a pT7BsXA(L10) foi comparada com aquela a partir de E. coli DH5a transformada com o vetor original pT7BsXA, o que mostrou que as células transformadas com o pT7BsXA(L10) apresentaram uma atividade xilanolítica semelhante contra xilano para bactérias transformadas com o plasmídeo não modificado (resultados não mostrados), o que demonstra que a inserção dos sítios para enzimas ApaI e Xhol não resultou na perda da expressão constitutiva da enzima. Finalmente, o sequenciamento de nucleotídeos do pT7BsXA(L10), confirmou que a origem de replicação ColEI foi inalterada e que as únicas alterações foram aquelas introduzidas pela mutagênese sítio-dirigido (resultados não mostrados).Unique restriction sites for both ApaI and XhoI were introduced by site-directed mutagenesis in flanking positions at 5 'and 3' ends of the origin of replication resulting in the pT7BsXA vector (L10). PT7BsXA (L10) was linearized by ApaI or Xhol digestion and by double digestion with 3,000 bp and 650 bp ApaI and Xhol produced fragments, the smallest of which contains the ColEI origin of replication. The expression of XylA in E. coli DH5a transformed with pT7BsXA (L10) was compared with that of E. coli DH5a transformed with the original vector pT7BsXA, which showed that cells transformed with pT7BsXA (L10) showed an activity. xylanitic acid against xylan for bacteria transformed with the unmodified plasmid (results not shown), which demonstrates that insertion of the ApaI and Xhol enzyme sites did not result in loss of enzyme constitutive expression. Finally, pT7BsXA (L10) nucleotide sequencing confirmed that the ColEI origin of replication was unchanged and that the only changes were those introduced by site-directed mutagenesis (results not shown).

[074] O vetor pT7BsXA(L10) incluiu o gene que codifica β-lactamase e, portanto, a estratégia de seleção para mutantes que resultaram em elevado número de cópias do plasmídeo explorou o fenótipo de resistência aumentada ao antibiótico ampicilina, e uma concentração de ampicilina de 1.800 pg/mL foi utilizada para a seleção final. A biblioteca de mutantes aleatórios de onColEl construídos utilizando error-prone PCR (epPCR) foi utilizada para transformar E. coli DH5a, e após a seleção em placas de Petri contendo meio sólido LB contendo 1800 pg/mL de ampicilina, três colônias a partir da biblioteca mutante aleatória ColEl cresceram depois de 16 horas a 37°C. A atividade de xilanase dos sobrenadantes destes três mutantes (denominados como EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) e ED3 (SEQ ID NO. 80)) foi medida (figura 2), onde revelou que o mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) apresentou um aumento de 83% na atividade enzimática medida no sobrenadante da cultura, quando comparado com as bactérias transformadas com pT7BsXA(L10).[074] The pT7BsXA (L10) vector included the gene encoding β-lactamase and, therefore, the selection strategy for high copy number mutants explored the phenotype of increased ampicillin antibiotic resistance, and a concentration of 1,800 pg / mL ampicillin was used for the final selection. The library of random onColEl mutants constructed using error-prone PCR (epPCR) was used to transform E. coli DH5a, and after selection in LB solid medium containing Petri dishes containing 1800 pg / mL ampicillin, three colonies from the ColEl random mutant library grew after 16 hours at 37 ° C. The xylanase activity of the supernatants of these three mutants (named as EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) and ED3 (SEQ ID NO. 80)) was measured (Figure 2), where it was found that The mutant ED2 (SEQ ID NO. 70) showed an 83% increase in enzyme activity measured in the culture supernatant when compared to bacteria transformed with pT7BsXA (L10).

[075] O mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) foi selecionado para avaliação adicional por PCR em tempo real, a fim de analisar o possível relacionamento entre o aumento da atividade e maior número de cópias do vetor. O número de cópias do mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) e o vetor nativo pT7BsXA(L10) foi comparado e mostrou que o número de cópias de plasmídeo por célula aumenta 36%, de 1320 no pT7BsXA(L10) para 1800 no mutante ED2 (SEQ ID NO. 70), (figura 3). A origem de replicação (on) codifica o par “sense/anti-sensé” RNAI/RNAII transcrito a partir de cadeias complementares de sobreposição parcial. Determinantes estruturais múltiplos influenciaram tanto a estrutura de RNAI quanto a RNAII e a formação do complexo RNAI/RNAII e os presentes resultados confirmaram que as mutações na sequência de ori resultaram na variação do número de cópias celulares do plasmídeo.[075] Mutant ED2 (SEQ ID NO. 70) was selected for further evaluation by real-time PCR to analyze the possible relationship between increased activity and higher vector copy number. Copy number of mutant ED2 (SEQ ID NO. 70) and native vector pT7BsXA (L10) was compared and showed that the plasmid copy number per cell increased by 36% from 1320 in pT7BsXA (L10) to 1800 in the mutant. DI2 (SEQ ID NO. 70), (Figure 3). The origin of replication (on) encodes the sense / antisense pair RNAI / RNAII transcribed from partial overlapping complementary strands. Multiple structural determinants influenced both RNAI and RNAII structure and RNAI / RNAII complex formation and the present results confirmed that mutations in the ori sequence resulted in variation of the plasmid cell copy number.

[076] As sequências de nucleotídeos completas da origem de replicação ColEl a partir do mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) foram comparadas com a ori ColEl não mutada, como revelou as seis substituições nucleotídicas, mostradas na tabela I, na qual a numeração padrão para a origem de replicação foi utilizado para designar as posições das substituições individuais (TOMIZAWA, J. E., SOM, T. Control of ColEl plasmid replication: enhancement of binding of RNA I to the pnmer transcript by the Rom protein. Cell 38 (1984) 871-878). As posições das mutações dentro da sequência ori são indicadas na figura 4.The complete nucleotide sequences of the ColEl origin of replication from the ED2 mutant (SEQ ID NO. 70) were compared with the unchanged ori ColEl, as revealed by the six nucleotide substitutions shown in Table I, in which the numbering Standard for the origin of replication was used to designate the positions of the individual substitutions (TOMIZAWA, JE, SOM, T. Control of ColEl plasmid replication: enhancement of binding of RNA I to the transcription protein by the Rom protein. Cell 38 (1984) 871-878). The positions of the mutations within the ori sequence are shown in figure 4.

Tabela ITable I

[077] Das seis mutações observadas na ED2 (SEQ ID NO. 70), quatro estão localizadas na região de sobreposição RNAI / RNAII ou no promotor de RNAI (figura 4). Embora a análise experimental detalhada esteja além do escopo da presente invenção, a comparação com os estudos do estado da técnica pode fornecer informações sobre os efeitos de alguns dos mutantes que foram identificados. A transcrição do RNAI foi acionada por um promotor constitutivo Pl, que garante um elevado número de cópias em relação ao RNAII (ITOH, T., TOMIZAWA, J. Formation of an RNA primer for initiation of replication of ColEl DNA by ribonuclease H. Proc Natl Acad Sei USA 77 (1980) 2450-2454). A substituição A —> G na posição -437 na fita que codifica RNAI se encontra imediatamente adjacente à região conservada -10 do promotor Pl, e foi, portanto, bem posicionada para influenciar a transcrição do RNAI. Uma redução na transcrição RNAI e redução dos níveis citoplasmáticos de RNAI reduziría a formação do complexo RNAI/RNAII e, assim, levaria a um alto número de cópias do plasmídeo. Em alternativa, a mutação U437C pode alterar a estrutura α/β do RNAII, e cabe salientar, que os mutantes nas posições -422, -423 e -426 foram anteriormente propostos para atuar desta maneira (FITZWATER, T., ZHANG, X. Y., ELBLE, R., POLISKY, B. Conditional high copy number ColEl mutants: resistance to RNAI inhibition in vivo and in vitro. EMBO J 7 (1988) 3289-3297).Of the six mutations observed in ED2 (SEQ ID NO. 70), four are located in the RNAI / RNAII overlap region or in the RNAI promoter (Figure 4). Although detailed experimental analysis is beyond the scope of the present invention, comparison with prior art studies may provide information on the effects of some of the mutants that have been identified. RNAI transcription was triggered by a constitutive Pl promoter, which guarantees a high copy number over RNAII (ITOH, T., TOMIZAWA, J. Formation of an RNA primer for replication of ColEl DNA by ribonuclease H. Proc Natl Acad Sci USA 77 (1980) 2450-2454). The A -> G substitution at position -437 on the RNAI coding tape is immediately adjacent to the conserved P10 promoter region -10, and was therefore well positioned to influence RNAI transcription. A reduction in RNAI transcription and reduction in RNAI cytoplasmic levels would reduce the formation of the RNAI / RNAII complex and thus lead to a high copy number of the plasmid. Alternatively, the U437C mutation may alter the RNAII α / β structure, and it should be noted that mutants at positions -422, -423 and -426 were previously proposed to act in this manner (FITZWATER, T., ZHANG, XY, ELBLE, R., POLISKY, B. Conditional high copy number ColEl mutants: resistance to RNAI inhibition in vivo and in vitro (EMBO J 7 (1988) 3289-3297).

[078] A mutação pode também resultar em alterações na estabilidade do complexo de RNAI/RNAII (KIM, D., RHEE, Y., RHODES, D., SHARMA, V., SORENSON, O., GREENER, A., SMIDER, V. Directed evolution and Identification of control regions of ColEl plasmid replication origins using only nucleotide deletions. J Mol Biol 351 (2005) 763-775), e tem sido mostrado que a maioria das alterações que aumentam o número de cópias do plasmídeo estão localizados nas estruturas de haste das alças (loops) I, II e II na região de sobreposição RNAI/RNAII (KIM, D., RHEE, Y., RHODES, D., SHARMA, V., SORENSON, O., GREENER, A., SMIDER, V. Directed evolution and Identification of control regions of ColEl plasmid replication origins using only nucleotide deletions. J Mol Biol 351 (2005) 763-775). Na presente invenção, a mutação no ponto U —* A nas posições -490 e -491 está localizada na região da haste da alça (loop) II, e previu-se que resultariam na perda de duas interações de emparelhamento de base AU. Ambas as posições estão imediatamente adjacentes a uma protuberância prevista na estrutura de haste da alça {loop) II, e a perda da interação de emparelhamento da base no mutante duplo pode estender esta protuberância no mutante ED2 (SEQ ID NO. 70), e a estrutura modificada pode resultar em estabilidade reduzida do complexo RNAI/RNAII preparação do RNAII aprimorado. Alternativamente, a estrutura de haste da alça (loop) II alterada pode resultar numa diminuição da meia-vida do RNAI e a estabilidade da estrutura secundária do RNAI nativo e do mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) calculado usando o algoritmo de energia livre de dobramento mínimo, como implementado no software Mfold (ZUKER, M., Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Res 31 (2003) 3406-3415) foram -42,3 e -39,7 kcal/mol, respectivamente, corroborando o resultado de que o mutante ED2 (SEQ ID NO. 70) reduz a estabilidade do RNAI.The mutation may also result in changes in the stability of the RNAI / RNAII complex (KIM, D., RHEE, Y., RHODES, D., SHARMA, V., SORENSON, O., GREENER, A., SMIDER. , V. Directed evolution and Identification of control regions of ColEl plasmid origins using only nucleotide deletions (J Mol Biol 351 (2005) 763-775), and it has been shown that most of the changes that increase the number of plasmid copies are loops I, II and II in the RNAI / RNAII overlap region (KIM, D., RHEE, Y., RHODES, D., SHARMA, V., SORENSON, O., GREENER, A., SMIDER, V. Directed evolution and identification of control regions of ColE1 plasmid replication origins using only nucleotide deletions J Mol Biol 351 (2005) 763-775). In the present invention, the mutation at the U - * A point at positions -490 and - 491 is located in the loop rod region II, and is predicted to result in the loss of two AU base pairing interactions. Both positions are immediately adjacent to a predicted bulge in the loop II stem structure, and loss of base pairing interaction in the double mutant may extend this bulge in mutant ED2 (SEQ ID NO. 70), and the Modified structure may result in reduced stability of the RNAI / RNAII complex enhanced RNAII preparation. Alternatively, the altered loop rod structure II may result in a decrease in RNAI half-life and secondary structure stability of native RNA and ED2 mutant (SEQ ID NO. 70) calculated using the free energy algorithm minimum folding, as implemented in the Mfold software (ZUKER, M., Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Res 31 (2003) 3406-3415) were -42.3 and -39.7 kcal / mol respectively corroborating the result that the ED2 mutant (SEQ ID NO. 70) reduces RNAI stability.

[079] Em resumo, a utilização de técnicas de evolução molecular dirigida (ED), juntamente com uma estratégia de seleção apropriada provou ser útil para aumentar o número de cópias de um vetor de expressão, carreando a origem de replicação ColEl, o que resulta em um aumento nos níveis de expressão da proteína heteróloga. Embora, a evolução dirigida seja mais comumente utilizada em estudos de engenharia de proteínas, aqui, tem demonstrado que esta estratégia pode ser utilizada com sucesso para a engenharia de RNA, e os resultados demonstraram que as mutações aleatórias na ori ColEl tendem a acumular-se na região de sobreposição do RNAI/RNAII, o que pode refletir a importância das interações sense/anti-sense do RNA na regulação do número de cópias do plasmídeo.In summary, the use of directed molecular evolution (ED) techniques, coupled with an appropriate selection strategy has proven to be useful for increasing the copy number of an expression vector by carrying the ColEl origin of replication, which results. in an increase in the expression levels of the heterologous protein. Although directed evolution is most commonly used in protein engineering studies, here it has been shown that this strategy can be successfully used for RNA engineering, and results have shown that random mutations in ori ColEl tend to accumulate. in the RNAI / RNAII overlapping region, which may reflect the importance of RNA sense / antisense interactions in regulating plasmid copy number.

Resultados dos Promotores [080] Um total de 24396 variantes da biblioteca de mutantes aleatórios da região promotora foi analisado, e após crescimento das colônias em placa de Petri e expressão da xilanase, foi introduzido na placa o substrato diluído (xilano 1%) em tampão de atividade e ágar, para ser incubado à 55°C. A reação da atividade foi interrompida (retirando a placa da estufa) quando os primeiros halos dos controles positivos foram identificados visualmente. Para identificação dos melhores variantes foi realizado uma reação com vermelho do Congo obtendo halos como demonstrados na figura 5.Promoter Results A total of 24,396 variants of the promoter region random mutant library were analyzed, and after growth of colonies in Petri dish and xylanase expression, diluted substrate (1% xylan) was introduced into the plate. of activity and agar to be incubated at 55 ° C. The activity reaction was interrupted (removing the plate from the greenhouse) when the first halos of the positive controls were visually identified. To identify the best variants, a reaction with Congo red was performed, obtaining halos as shown in figure 5.

[081] Após reação com vermelho do Congo, foram isoladas um total de 95 colônias e o DNA plasmidial extraído destes variantes foi novamente utilizado para transformar células competentes de E. coli. Após a transformação, os variantes foram crescidos em meio sólido e uma colônia de cada variante foi inoculada em 3 mL de meio LB com 0,1 g.L* 1 de ampicilina. Após 16 horas de expressão, a densidade celular foi estimada por uma medida de densidade óptica em 600nm (DOõoo), e o caldo de cultivo foi centrifugado a 10.000 g e o sobrenadante utilizado para testes de atividade enzimãtica. A produção enzimãtica em meio líquido de cada variante foi avaliada como uma média de três repetições da razão de Ativ54o/DOeoo. A figura 6 mostra os resultados obtidos de Ativ540/DO600, em unidades reduzidas, da xilanase nativa (nat) e de 7 variantes (variantes 12a, 27a, 30a, 32a, 33a, 38a e 39a) que apresentam a maior razão de Ativ54o/DOeoo comparadas com a E. coli DH5a transformada com o plasmídeo que contém a região promotor nativa (Nat).Following reaction with Congo red, a total of 95 colonies were isolated and plasmid DNA extracted from these variants was again used to transform competent E. coli cells. After transformation, the variants were grown in solid medium and one colony of each variant was inoculated into 3 ml LB medium with 0.1 g.L * 1 ampicillin. After 16 hours of expression, cell density was estimated by a 600nm optical density measurement (OD60), and the broth was centrifuged at 10,000 g and the supernatant used for enzymatic activity testing. The enzymatic production in liquid medium of each variant was evaluated as an average of three repetitions of the Activ54o / DOeoo ratio. Figure 6 shows the results obtained from Activated 540 / DO600, in reduced units, from native xylanase (nat) and 7 variants (variants 12a, 27a, 30a, 32a, 33a, 38a and 39a) showing the highest Activ54o / ratio. DOeoo compared to E. coli DH5a transformed with the native promoter region (Nat) plasmid.

[082] O sequenciamento de nucleotídeos da região promotor entre posição 2633 (o sítio de restrição de EcoRI) e posição 2751 (o sítio de restrição de Ndel) foi feito para os sete variantes selecionados (SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a). O alinhamento das sequências é mostrado na figura 7, onde demonstra que a distribuição das mutações é localizada em duas regiões do promotor, delimitado pelas caixas A e B.Nucleotide sequencing of the promoter region between position 2633 (the EcoRI restriction site) and position 2751 (the Ndel restriction site) was done for the seven selected variants (SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO: 30a, SEQ ID NO: 32a, SEQ ID NO: 34a, SEQ ID NO: 38a, SEQ ID NO: 39a). Sequence alignment is shown in Figure 7, where it shows that the distribution of mutations is localized in two promoter regions, delimited by boxes A and B.

[083] As sete mutações identificadas foram combinadas usando mutagênese sítio-dirigido. A figura 8 apresenta um gel de agarose 1,5% referente às reações de amplificação por PCR, em que as mutações codificadas nos oligonucleotídeos RPA e RPB foram incorporadas no DNA amplificado. A banda de 90 pares de base refere-se à reação de amplificação dos oligos PSS3 e RPA e a banda de 210 pb refere-se a amplificação do gene utilizando os oligos PSS5 e RPB. Ambos os fragmentos foram purificados e utilizados para reação de extensão.[083] The seven identified mutations were combined using site-directed mutagenesis. Figure 8 shows a 1.5% agarose gel for PCR amplification reactions, where mutations encoded in the RPA and RPB oligonucleotides were incorporated into the amplified DNA. The 90 base pair band refers to the amplification reaction of the PSS3 and RPA oligos and the 210 bp band refers to the gene amplification using the PSS5 and RPB oligos. Both fragments were purified and used for extension reaction.

[084] A reação da extensão é ainda apresentada na figura 8 que mostra um gel de 1,5% de agarose exibindo o fragmento de 230 pb, resultado da reação de extensão e amplificação do gene na fita de DNA da reação 2 e 3. Após digestão enzimática do fragmento de 230 pb, juntamente com o vetor de expressão pT7BsXA e reação de ligação entre ambos, seguido da transformação em E. coli (DH5a), foram obtidas várias colônias em placas contendo meio de cultura seletivo LB sólido. Algumas destas colônias foram então selecionadas para extração do DNA plasmidial e após purificação do mesmo, foram enviadas as amostras para sequenciamento automático. As sequências são mostradas no alinhamento na figura 7.[084] The extension reaction is further shown in Figure 8 showing a 1.5% agarose gel displaying the 230 bp fragment, the result of the extension and gene amplification reaction on the DNA strand of reaction 2 and 3. After enzymatic digestion of the 230 bp fragment, together with the pT7BsXA expression vector and binding reaction between them, followed by transformation into E. coli (DH5a), several colonies were obtained on plates containing solid LB selective culture medium. Some of these colonies were then selected for plasmid DNA extraction and after purification, samples were sent for automatic sequencing. The sequences are shown in the alignment in figure 7.

[085] Os variantes foram identificados e apresentaram a inserção das mutações codificadas pelos oligonucleotídeos RPA (SEQ ID NO. 40a) ou RPB (SEQ ID NO. 41a) e as duas regiões conjuntas em um construto denominado RPAB (SEQ ID NO. 42a). Estas sequências confirmam que a técnica adotada de amplificação e extensão de dois oligos contendo mutações pontuais simultaneamente foi eficiente para obtenção das regiões promotoras mutadas em apenas duas etapas de PCR.The variants were identified and showed the insertion of mutations encoded by the RPA (SEQ ID NO. 40a) or RPB (SEQ ID NO. 41a) oligonucleotides and the two regions together in a construct called RPAB (SEQ ID NO. 42a). . These sequences confirm that the adopted technique of amplification and extension of two oligos containing point mutations simultaneously was efficient to obtain the mutated promoter regions in just two PCR steps.

[086] Testes de expressão da xilanase, comparando o vetor nativo pT7BsXA e os vetores com as regiões promotoras modificadas, foram realizados monitorando a atividade enzimática por um período total de 48 horas. A produção da xilanase foi realizada em meio de cultura seletivo LB líquido a 180 rpm e 37°C e os resultados estão apresentados na figura 9.Xylanase expression assays, comparing the native vector pT7BsXA and the vectors with the modified promoter regions, were performed by monitoring the enzymatic activity for a total period of 48 hours. Xylanase production was performed in liquid LB selective culture medium at 180 rpm and 37 ° C and the results are shown in Figure 9.

[087] Todos os vetores apresentaram nas primeiras 15 horas um aumento significativo na atividade enzimática, e, portanto, em sua expressão, quando comparados com o vetor nativo. Porém, o vetor RPB nas primeiras 18 horas dobrou a taxa de atividade enzimática. Todos os testes de atividade enzimática apresentaram uma queda relativa após 24 horas devido à diminuição de nutrientes presentes no meio de cultura ao longo do ensaio, além de uma possível instabilidade da enzima expressa nas condições de temperatura e pH durante todo o período de produção da mesma.[087] All vectors showed in the first 15 hours a significant increase in enzymatic activity, and therefore in their expression, when compared with the native vector. However, the RPB vector in the first 18 hours doubled the rate of enzymatic activity. All enzymatic activity tests showed a relative decrease after 24 hours due to the decrease of nutrients present in the culture medium throughout the assay, as well as a possible enzyme instability expressed under temperature and pH conditions during the whole production period. .

ReivindicaçõesClaims

Claims (20)

1. MÉTODO DE OBTENÇÃO DO VETOR DE EXPRESSÃO pT7BsXA, caracterizado pelo fato de compreender as etapas (a) inclusão dos sítios de restrição específicos; (b) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região do promotor por error-prone PCR; (c) construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região de origem de replicação ColEl (oríj por error-prone PCR e (d) inserção do gene da proteína de interesse.1. METHOD FOR OBTAINING THE pT7BsXA EXPRESSION VECTOR, characterized in that it comprises the steps (a) inclusion of specific restriction sites; (b) constructing, by directed evolution, the randomly mutated variant library in the promoter region by error-prone PCR; (c) constructing, by directed evolution, the library of randomly mutated variants in the ColEl origin of replication region (origin by error-prone PCR and (d) insertion of the protein gene of interest). 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a utilização do plasmídeo iniciador pT7T3318 contendo uma região de origem de replicação (on) ColEl de 590 pb.Method according to claim 1, characterized in that it comprises the use of the pT7T3318 primer plasmid containing a 590 bp (on) ColE1 origin of replication region. 3. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato da inclusão dos sítios de restrição específicos compreenderem a utilização das endonucleases Xhol e/ou Apcã.Method according to Claims 1 and 2, characterized in that the inclusion of the specific restriction sites comprises the use of the XhoI and / or Apca endonucleases. 4. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da inclusão dos sítios de restrição específicos compreenderem, adicionalmente, a utilização de oligonucleotídeos específicos, como ApaF/ ApaR e XhoF/XhoR.Method according to Claims 1 to 3, characterized in that the inclusion of specific restriction sites further comprises the use of specific oligonucleotides such as ApaF / ApaR and XhoF / XhoR. 5. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da inclusão dos sítios de restrição específicos ser realizada através da mutagênese sítio-dirigido por PCR nas posições flanqueadoras da origem de replicação ColEl, respectivamente, nas posições 1383 e 2062.Method according to Claims 1 to 4, characterized in that the inclusion of specific restriction sites is performed by PCR site-directed mutagenesis at the flanking positions of the ColEl origin of replication, respectively, at positions 1383 and 2062. 6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região do promotor por error-prone PCR compreender as etapas de (a) realização de PCR's com 40 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por 1 minuto, 72°C durante 1 minuto e, posterior, purificação em gel dos fragmentos gerados; (b) rastreamento das bibliotecas aleatórias para seleção dos variantes; (c) sequenciamento dos mutantes do promotor dos variantes selecionados; e (d) combinação por mutagênese sítio-dirigido dos mutantes individuais identificados nas etapas (b) e (c) anteriores.Method according to Claim 1, characterized in that the directed evolutionary construction of the error-prone PCR random mutant variant library comprises the steps of (a) performing 40-cycle PCR's 94 ° C for 1 minute, 45 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute and then gel purification of the generated fragments; (b) tracking of random libraries for selection of variants; (c) sequencing promoter mutants of selected variants; and (d) site-directed mutagenesis combination of the individual mutants identified in steps (b) and (c) above. 7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da construção, por evolução dirigida, da biblioteca de variantes com mutações aleatórias na região de origem de replicação ColEl (ori) por error-prone PCR compreender as etapas de (a) realização de PCR's com 40 ciclos de 94°C por 1 minuto, 45°C por 1 minuto, 72°C por 1 minuto e, posterior, purificação em gel dos fragmentos gerados; (b) seleção dos variantes de ori com alto número de cópias do vetor resistentes à antibióticos; (c) sequenciamento dos variantes de ori resistentes e as sequências de nucleotídeos da região ColEl; (d) ensaio enzimático para seleção do variante e (e) reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real do variante.Method according to Claim 1, characterized in that the directed evolutionary construction of the library of variants with random mutations in the ColEl origin of replication region (ori) by error-prone PCR comprises the steps of (a) performing PCR's with 40 cycles of 94 ° C for 1 minute, 45 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute and subsequent gel purification of the generated fragments; (b) selection of the high variant ori variants of the antibiotic resistant vector; (c) sequencing the resistant ori variants and nucleotide sequences of the ColE1 region; (d) enzymatic assay for variant selection and (e) real-time polymerase chain reaction (PCR) of the variant. 8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do sequenciamento dos variantes de ori resistentes compreender, particularmente, os variantes EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) e ED3 (SEQ ID NO. 80).Method according to claim 7, characterized in that the sequencing of the resistant ori variants comprises in particular the variants EDI (SEQ ID NO. 60), ED2 (SEQ ID NO. 70) and DI3 (SEQ ID NO. 80). 9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do ensaio enzimático para seleção do variante compreender, preferencialmente, o variante ED2 (SEQ ID NO. 70).Method according to Claim 7, characterized in that the enzymatic assay for variant selection preferably comprises variant ED2 (SEQ ID NO. 70). 10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real do variante compreender, preferivelmente, o variante ED2 (SEQ ID NO. 70).Method according to claim 7, characterized in that the real-time polymerase chain reaction (PCR) of the variant preferably comprises variant ED2 (SEQ ID NO. 70). 11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da inserção do gene da proteína de interesse compreender a inserção de proteínas heterólogas, tais como, enzimas, particularmente, oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases.Method according to claim 1, characterized in that the insertion of the protein gene of interest comprises the insertion of heterologous proteins, such as enzymes, particularly oxidoreductases, transferases, hydrolases, liases, isomerases and / or ligases. 12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato das enzimas compreenderem, preferencialmente, a enzima xilanase A tipo-selvagem a partir de Bacillus subtilis (XylA) em Bscherichia coli.Method according to Claim 11, characterized in that the enzymes preferably comprise the wild-type xylanase A enzyme from Bacillus subtilis (XylA) in Bscherichia coli. 13. CASSETE DE EXPRESSÃO, conforme obtido pelo método de obtenção descrito nas reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender (a) variantes da região promotora BsXA; (b) variantes da região de origem de replicação (oh ColEl) e (c) um gene de uma proteína de interesse.EXPRESSION CASSETTE, as obtained by the production method described in claims 1 to 12, characterized in that it comprises (a) variants of the BsXA promoter region; (b) variants of the origin of replication region (oh ColEl) and (c) a gene of a protein of interest. 14. CASSETE DE EXPRESSÃO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato dos variantes da região promotora BsXA comprender SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ NO. 33a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a e/ou suas combinações obtidas por mutagênese sítio-dirigido, tais como, SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB), SEQ ID NO. 42a (RPAB).EXPRESSION CASSETTE according to Claim 13, characterized in that the BsXA promoter region variants comprise SEQ ID NO. 12a, SEQ ID NO. 27a, SEQ ID NO. 30a, SEQ ID NO. 32a, SEQ NO. 33a, SEQ ID NO. 34a, SEQ ID NO. 38a, SEQ ID NO. 39a and / or combinations thereof obtained by site-directed mutagenesis, such as SEQ ID NO. 40a (RPA), SEQ ID NO. 41a (RPB), SEQ ID NO. 42a (RPAB). 15. CASSETE DE EXPRESSÃO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato dos variantes da região de replicação (oh ColEl) compreender SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80.EXPRESSION CASSETTE according to Claim 13, characterized in that the replication region (oh ColEl) variants comprise SEQ ID NO. 60, SEQ ID NO. 70, SEQ ID NO. 80 16. CASSETE DE EXPRESSÃO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do gene da proteína de interesse compreender as enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XylA).EXPRESSION CASSETTE according to Claim 13, characterized in that the protein gene of interest comprises the oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases enzymes, preferably the wild-type xylanase A enzyme gene. (XylA) 17. VETOR DE EXPRESSÃO, obtido através do método de obtenção descrito nas reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender o plasmídeo pT7BsXA.EXPRESSION VECTOR, obtained by the procurement method described in claims 1 to 12, characterized in that it comprises plasmid pT7BsXA. 18. VETOR DE EXPRESSÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender o cassete de expressão, conforme descrito nas reivindicações 13 a 16, e sítios de restrição nas posições 1383 e 2062 flanqueadoras da origem de replicação ColEl.EXPRESSION VECTOR according to claim 17, characterized in that it comprises the expression cassette as described in claims 13 to 16 and restriction sites at the flanking positions 1383 and 2062 of the ColEl origin of replication. 19. SISTEMA DE EXPRESSÃO PARA A PRODUÇÃO CONSTITUTIVA E SECREÇÃO DE PROTEÍNAS HETERÓLOGAS, caracterizado pelo fato de compreender o vetor pT7BsXA, conforme descrito nas reivindicações 17 e 18, em Escheríchia coli.Expression system for the constitutive production and secretion of heterologous proteins, characterized in that it comprises the vector pT7BsXA as described in claims 17 and 18 in Escheríchia coli. 20. SISTEMA DE EXPRESSÃO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato das proteínas heterólogas compreenderem, em particular, as enzimas oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e/ou ligases, preferencialmente, o gene da enzima xilanase A tipo-selvagem (XylA) a partir de Bacillus subtilis (XylA).EXPRESSION SYSTEM according to claim 19, characterized in that the heterologous proteins comprise, in particular, the oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and / or ligases enzymes, preferably the xylanase A-gene. (XylA) from Bacillus subtilis (XylA).
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