NO176844B - Enzymatically active analogues of a Bacillus subtilisin, nucleic acid, host cell, method of improving the heat and pH stability of such a subtilisin, and detergent composition comprising such analog - Google Patents
Enzymatically active analogues of a Bacillus subtilisin, nucleic acid, host cell, method of improving the heat and pH stability of such a subtilisin, and detergent composition comprising such analog Download PDFInfo
- Publication number
- NO176844B NO176844B NO873839A NO873839A NO176844B NO 176844 B NO176844 B NO 176844B NO 873839 A NO873839 A NO 873839A NO 873839 A NO873839 A NO 873839A NO 176844 B NO176844 B NO 176844B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- amino acid
- subtilisin
- residue
- asn
- sequence
- Prior art date
Links
- 108090000787 Subtilisin Proteins 0.000 title claims description 100
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 title claims description 49
- 239000003599 detergent Substances 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 16
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 title claims description 15
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 title claims description 15
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 title claims description 15
- 101150117169 aprA gene Proteins 0.000 claims description 56
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 45
- 150000001413 amino acids Chemical group 0.000 claims description 43
- 108010056079 Subtilisins Proteins 0.000 claims description 42
- 102000005158 Subtilisins Human genes 0.000 claims description 42
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims description 38
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 claims description 33
- KLKHFFMNGWULBN-VKHMYHEASA-N Asn-Gly Chemical group NC(=O)C[C@H](N)C(=O)NCC(O)=O KLKHFFMNGWULBN-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 31
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 claims description 22
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 22
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims description 20
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 125000000613 asparagine group Chemical group N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)* 0.000 claims description 14
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 claims description 13
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 8
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 8
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000004474 valine Substances 0.000 claims description 8
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 claims description 7
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 7
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 6
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 claims description 6
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 claims description 6
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 claims description 6
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 claims description 6
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims description 6
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 claims description 5
- 125000003607 serino group Chemical group [H]N([H])[C@]([H])(C(=O)[*])C(O[H])([H])[H] 0.000 claims description 4
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 57
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 57
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 57
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 55
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 49
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 40
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 35
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 33
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 24
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 description 17
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 17
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 17
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 15
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 12
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 11
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 11
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 10
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 10
- 102000035092 Neutral proteases Human genes 0.000 description 9
- 108091005507 Neutral proteases Proteins 0.000 description 9
- 102000012479 Serine Proteases Human genes 0.000 description 9
- 108010022999 Serine Proteases Proteins 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 8
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 101100204301 Bacillus subtilis (strain 168) aprE gene Proteins 0.000 description 7
- 108091005658 Basic proteases Proteins 0.000 description 7
- 101100163944 Necator americanus apr-2 gene Proteins 0.000 description 7
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 7
- 229940059720 apra Drugs 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 101150074257 xylE gene Proteins 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N Asparagine Natural products OC(=O)C(N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108090000145 Bacillolysin Proteins 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229960001230 asparagine Drugs 0.000 description 6
- 235000009582 asparagine Nutrition 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 238000002741 site-directed mutagenesis Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 5
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 5
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 5
- -1 aromatic amino acid Chemical class 0.000 description 5
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 5
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 5
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 5
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 5
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 5
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 4
- 229960000723 ampicillin Drugs 0.000 description 4
- AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N ampicillin Chemical compound C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@H]3SC([C@@H](N3C2=O)C(O)=O)(C)C)=CC=CC=C1 AVKUERGKIZMTKX-NJBDSQKTSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 4
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 4
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 4
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 4
- 210000001938 protoplast Anatomy 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 4
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 4
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 241000193744 Bacillus amyloliquefaciens Species 0.000 description 3
- 101100498939 Bacillus subtilis (strain 168) degS gene Proteins 0.000 description 3
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 3
- 101710089384 Extracellular protease Proteins 0.000 description 3
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 3
- 241000276498 Pollachius virens Species 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 125000001360 methionine group Chemical group N[C@@H](CCSC)C(=O)* 0.000 description 3
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 3
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 244000153158 Ammi visnaga Species 0.000 description 2
- 235000010585 Ammi visnaga Nutrition 0.000 description 2
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 2
- 244000241257 Cucumis melo Species 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 108010067770 Endopeptidase K Proteins 0.000 description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 2
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002105 Southern blotting Methods 0.000 description 2
- 235000021120 animal protein Nutrition 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 2
- 238000010945 base-catalyzed hydrolysis reactiony Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 101150055766 cat gene Proteins 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 239000013611 chromosomal DNA Substances 0.000 description 2
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 108090000200 cucumisin Proteins 0.000 description 2
- HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N dGTP Chemical compound C1=NC=2C(=O)NC(N)=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 HAAZLUGHYHWQIW-KVQBGUIXSA-N 0.000 description 2
- 239000003398 denaturant Substances 0.000 description 2
- 230000035617 depilation Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 2
- 125000003630 glycyl group Chemical class [H]N([H])C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 108010020132 microbial serine proteinases Proteins 0.000 description 2
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 2
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 description 2
- 229940024999 proteolytic enzymes for treatment of wounds and ulcers Drugs 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000005030 transcription termination Effects 0.000 description 2
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBKONSCREBSMCS-REOHCLBHSA-N 3-disulfanyl-L-alanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CSS XBKONSCREBSMCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 4-nitroaniline Chemical compound NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710184263 Alkaline serine protease Proteins 0.000 description 1
- JHFNSBBHKSZXKB-VKHMYHEASA-N Asp-Gly Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)NCC(O)=O JHFNSBBHKSZXKB-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 108010080972 Catechol 2,3-dioxygenase Proteins 0.000 description 1
- 108010035563 Chloramphenicol O-acetyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 108090000317 Chymotrypsin Proteins 0.000 description 1
- 108020004638 Circular DNA Proteins 0.000 description 1
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 1
- 102000012410 DNA Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108010061982 DNA Ligases Proteins 0.000 description 1
- 238000007399 DNA isolation Methods 0.000 description 1
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 1
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- UQBOJOOOTLPNST-UHFFFAOYSA-N Dehydroalanine Chemical compound NC(=C)C(O)=O UQBOJOOOTLPNST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000702224 Enterobacteria phage M13 Species 0.000 description 1
- 241001131785 Escherichia coli HB101 Species 0.000 description 1
- 241000701959 Escherichia virus Lambda Species 0.000 description 1
- 101710108755 Extracellular serine protease Proteins 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100024319 Intestinal-type alkaline phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 101710184243 Intestinal-type alkaline phosphatase Proteins 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N L-arginine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCCN=C(N)N ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- 108010036940 Levansucrase Proteins 0.000 description 1
- 108010006035 Metalloproteases Proteins 0.000 description 1
- 102000005741 Metalloproteases Human genes 0.000 description 1
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 108091092724 Noncoding DNA Proteins 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001523956 Parengyodontium album Species 0.000 description 1
- 241000364057 Peoria Species 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNCUYZKGQOCOQH-YUMQZZPRSA-N Ser-Leu-Gly Chemical compound [H]N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)NCC(O)=O XNCUYZKGQOCOQH-YUMQZZPRSA-N 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 101710174704 Subtilisin-like serine protease Proteins 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 1
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 1
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- 108010047857 aspartylglycine Proteins 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 1
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229960002376 chymotrypsin Drugs 0.000 description 1
- 239000013599 cloning vector Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 108091036078 conserved sequence Proteins 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 1
- SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N dATP Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 1
- SUYVUBYJARFZHO-UHFFFAOYSA-N dATP Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1CC(O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J dCTP(4-) Chemical compound O=C1N=C(N)C=CN1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)C1 RGWHQCVHVJXOKC-SHYZEUOFSA-J 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000006240 deamidation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 239000012470 diluted sample Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N ethidium bromide Chemical compound [Br-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CC)=C1C1=CC=CC=C1 ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005542 ethidium bromide Drugs 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 125000000404 glutamine group Chemical group N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)* 0.000 description 1
- 235000013905 glycine and its sodium salt Nutrition 0.000 description 1
- 239000004247 glycine and its sodium salt Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000487 histidyl group Chemical group [H]N([H])C(C(=O)O*)C([H])([H])C1=C([H])N([H])C([H])=N1 0.000 description 1
- 238000002744 homologous recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006801 homologous recombination Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 101150025049 leuB gene Proteins 0.000 description 1
- WQVJUBFKFCDYDQ-BBWFWOEESA-N leubethanol Natural products C1=C(C)C=C2[C@H]([C@H](CCC=C(C)C)C)CC[C@@H](C)C2=C1O WQVJUBFKFCDYDQ-BBWFWOEESA-N 0.000 description 1
- 239000012913 medium supplement Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000004983 pleiotropic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229940029258 sodium glycinate Drugs 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WUWHFEHKUQVYLF-UHFFFAOYSA-M sodium;2-aminoacetate Chemical compound [Na+].NCC([O-])=O WUWHFEHKUQVYLF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 1
- YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N trichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)(Cl)Cl YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000001665 trituration Methods 0.000 description 1
- 101150079396 trpC2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Detergent Compositions (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Description
Oppfinnelsens bakgrunn The background of the invention
Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt varmestabile og pH-stabile analoger av enzymet Bacillus-subtilisin, samt nukleinsyrer og vertsceller for fremstilling av slike analoger. Foreliggende oppfinnelse vedrører særlig analoger av Bacillus-subtilisin med en substitusjon for Asn<218>, samt nukleinsyrer og vertsceller for fremstilling av slike analoger. The present invention generally relates to heat-stable and pH-stable analogues of the enzyme Bacillus subtilisin, as well as nucleic acids and host cells for the production of such analogues. The present invention particularly relates to analogues of Bacillus subtilisin with a substitution for Asn<218>, as well as nucleic acids and host cells for the production of such analogues.
Uttrykket subtilisin betegner en gruppe ekstracellulære alkaliske serinproteaser som produseres av forskjellige Bacillus-arter. Disse enzymene kalles også Bacillus-serinproteaser, Bacillus-subtilisiner eller bakterielle alkaliske proteaser. The term subtilisin denotes a group of extracellular alkaline serine proteases produced by various Bacillus species. These enzymes are also called Bacillus serine proteases, Bacillus subtilisins or bacterial alkaline proteases.
Bacillus-subtilisin-molekylene består av en enkel polypeptidkjede med enten 274 rester (for subtilisin av type Carlsberg som produseres av Bacillus licheniformis, The Bacillus subtilisin molecules consist of a single polypeptide chain of either 274 residues (for Carlsberg-type subtilisin produced by Bacillus licheniformis,
og for subtilisinet som produseres av Bacillus stamme DY) eller 275 rester (for subtilisin av type BPN<1>, produsert av Bacillus amyloliquefaciens, og aprA-genproduktet fra and for the subtilisin produced by Bacillus strain DY) or 275 residues (for subtilisin of type BPN<1>, produced by Bacillus amyloliquefaciens, and the aprA gene product from
Bacillus subtilis). Når man sammenlignet aminosyresekvenser Bacillus subtilis). When comparing amino acid sequences
i subtilisin fra forskjellige stammer av Bacillus, brukes sekvensen til subtilisin BPN' som en standard. Basert på in subtilisin from different strains of Bacillus, the sequence of subtilisin BPN' is used as a standard. Based on
en oppstilling av sekvenser som gir den største grad av homologi mellom subtilisin Carlsberg og subtilisin BPN', henvises det f.eks. til serinet i det aktive sete til det førstnevne subtilisin som serin 221, selv om det befinner seg i posisjon 220 i aminosyresekvensen. På det samme grunnlag kan posisjon 220 i aminosyresekvensen til subtilisin Carlsberg sies å "tilsvare" posisjon 221 i subtilisin BPN'. a list of sequences which gives the greatest degree of homology between subtilisin Carlsberg and subtilisin BPN', it is referred to e.g. to the serine in the active site of the first-mentioned subtilisin as serine 221, although it is located at position 220 in the amino acid sequence. On the same basis, position 220 in the amino acid sequence of subtilisin Carlsberg can be said to "correspond" to position 221 in subtilisin BPN'.
Se f.eks. Nedkov et al., Hoppe-Seyler<*>s Z. Physiol. Chem., 364, 1537-1540 (1983). ;Røntgenstrukturen til subtilisin BPN' [Wright et ;al., Nature, 221, 235 (1969)] avslørte at geometrien i det katalytiske sete til subtilisin, som omfatter Asp^, His^^ ;221 ;og Ser , er nesten identisk med geometrien i det aktive sete til serinproteaser fra pattedyr (f.eks. chymotrypsin) ;som omfatter restene Asp"*"^, His^ og Ser^"^. De samlede forskjeller mellom Bacillus-serinproteaser og pattedyr-serinproteaser indikerer imidlertid at disse er to ube- See e.g. Nedkov et al., Hoppe-Seyler<*>s Z. Physiol. Chem., 364, 1537-1540 (1983). 'The X-ray structure of subtilisin BPN' [Wright et ;al., Nature, 221, 235 (1969)] revealed that the geometry of the catalytic site of subtilisin, comprising Asp^, His^^ ;221 ;and Ser , is nearly identical to the geometry of the active site of mammalian serine proteases (e.g. chymotrypsin); which includes the residues Asp"*"^, His^ and Ser^"^. However, the overall differences between Bacillus serine proteases and mammalian serine proteases indicate that these are two un-
slektede familier med proteolyttiske enzymer. related families of proteolytic enzymes.
I familien med Bacillus-subtilisiner er fullstendige aminosyresekvenser tilgjengelige for fire subtilisiner: Carlsberg, [Smith et al., J. Biol. Chem., 243, 2184-2191 In the family of Bacillus subtilisins, complete amino acid sequences are available for four subtilisins: Carlsberg, [Smith et al., J. Biol. Chem., 243, 2184-2191
(1968)]; BPN<1> [Markland et al., J. Biol. Chem., 242, 5198-5211 (1967)]; aprA-genproduktet [Stahl et al., (1968)]; BPN<1> [Markland et al., J. Biol. Chem., 242, 5198-5211 (1967)]; the aprA gene product [Stahl et al.,
J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984)]; og DY [Nedkov et al., supra). Subtilisin Carlsberg og subtilisin BPN' (noen ganger henvist til som subtilisin Novo) avviker fra hverandre i 84 aminosyrer og en ytterligere rest i BPN' (subtilisin Carlsberg mangler en aminosyrerest som svarer til rest 56 J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984)]; and DY [Nedkov et al., supra). Subtilisin Carlsberg and subtilisin BPN' (sometimes referred to as subtilisin Novo) differ in 84 amino acids and an additional residue in BPN' (subtilisin Carlsberg lacks an amino acid residue corresponding to residue 56
i subtilisin BPN'), Smith et al., supra. Subtilisin DY er 274 aminosyrer langt og avviker fra subtilisin Carlsberg i 32 aminosyreposisjoner og fra subtilisin BPN<1> med 82 aminosyre-utbytninger og en fjerning (subtilisin DY mangler en aminosyrerest som svarer til rest 56 i subtilisin BPN<1>), Nedkov, et al., supra. Aminosyresekvensen til aprA-genproduktet er 85% homologt med aminosyresekvensen til subtilisin BPN', Stahl, et al., supra. Det synes således som om det er en utstrakt homologi mellom aminosyresekvenser til serinproteaser fra forskjellige stammer av Bacillus. Denne homologi er fullstendig i visse områder av molekylet og særlig i de områder som spiller en rolle i den katalytiske mekanisme og i substratbindingen. Eksempler på slike innbyrdes variasjoner i sekvens er de primære og sekundære in subtilisin BPN'), Smith et al., supra. Subtilisin DY is 274 amino acids long and differs from subtilisin Carlsberg in 32 amino acid positions and from subtilisin BPN<1> with 82 amino acid substitutions and one deletion (subtilisin DY lacks an amino acid residue corresponding to residue 56 in subtilisin BPN<1>), Nedkov, et al., supra. The amino acid sequence of the aprA gene product is 85% homologous to the amino acid sequence of subtilisin BPN', Stahl, et al., supra. It thus appears that there is extensive homology between amino acid sequences of serine proteases from different strains of Bacillus. This homology is complete in certain areas of the molecule and particularly in the areas that play a role in the catalytic mechanism and in substrate binding. Examples of such mutual variations in sequence are the primary and secondary
T. v,v, 125 T 126 127 ~, 128 substratbindmgsseter, hhv. Ser -Leu -Gly -Gly og Tyr 104, og sekvensen rundt det reaktive senn (221) ^ 218 219 220 0 221 Mq4_222 223 T. v,v, 125 T 126 127 ~, 128 substrate binding sites, respectively. Ser -Leu -Gly -Gly and Tyr 104, and the sequence around the reactive senn (221) ^ 218 219 220 0 221 Mq4_222 223
Asn -Gly -Thr -Ser -Met -Ala Asn-Gly-Thr-Ser-Met-Ala
Subtilisinmolekyler har noen unike stabilitets-egenskaper. De er ikke fullstendig stabile ved noen pH-verdi selv om de er forholdsvis resistente mot denaturering med urea og guanidinoppløsninger, og enzymaktivitet bi-beholdes en stund selv i en oppløsning av 8 M urea. I opp-løsninger ved en pH under 4 taper subtilisin hurtig og irreversibelt sin proteolyttiske aktivitet. Gounaris et al., Compt. Rend. Trav. Lab. Carlsberg, 35, 37 (1965) viste at syredeaktiveringen av subtilisin ikke skyldes en generell ladningsvirkning, og antok at den skyldes andre endringer i molekylet, slik som protonering av histidinrester i de indre, hydrofobe deler av molekylet. I oppløsning ved pH over 5 gjennomgår Bacillus-serinproteaser gradvis irreversibel inaktivering ved en hastighet som øker med temperatur og pH. Mekanismene ved denne inaktivering er ikke fullt ut kjente, men det er tegn som tyder på at selvoppløsning i det minste delvis er ansvarlig for enzym-ustabilitet i dette pH-område. Subtilisin molecules have some unique stability properties. They are not completely stable at any pH value, although they are relatively resistant to denaturation with urea and guanidine solutions, and enzyme activity is retained for some time even in a solution of 8 M urea. In solutions at a pH below 4, subtilisin rapidly and irreversibly loses its proteolytic activity. Gounaris et al., Compt. Clear. Trot. Lab. Carlsberg, 35, 37 (1965) showed that the acid deactivation of subtilisin is not due to a general charge effect, and assumed that it is due to other changes in the molecule, such as protonation of histidine residues in the inner, hydrophobic parts of the molecule. In solution at pH above 5, Bacillus serine proteases undergo gradual irreversible inactivation at a rate that increases with temperature and pH. The mechanisms of this inactivation are not fully known, but there are indications that self-dissolution is at least partially responsible for enzyme instability in this pH range.
Bruken av proteaser i industrielle prosesser som krever hydrolyse av proteiner, har vært begrenset på grunn av enzym-ustabilitet under driftsbetingelser. F.eks. inkorporering av trypsin i tøyvaskemidler (f.eks. "Bio-38") for å lette fjerning av proteinholdige flekker var således svært lite vellykket, noe som utvilsomt var et resultat av enzym-ustabilitet under vaskebetingelsene. Det var først rundt 19 60, etter innføringen av bruken av bakterielle alkaliske proteaser som er mer forenlige med vaskemidler, at proteaser ble vanlig brukt i vaskemiddelindustrien. The use of proteases in industrial processes requiring the hydrolysis of proteins has been limited due to enzyme instability under operating conditions. E.g. thus, incorporation of trypsin into laundry detergents (eg "Bio-38") to facilitate removal of proteinaceous stains was very unsuccessful, undoubtedly a result of enzyme instability under washing conditions. It was not until around 1960, after the introduction of the use of bacterial alkaline proteases which are more compatible with detergents, that proteases became commonly used in the detergent industry.
Av praktiske grunner utføres mange industrielle prosesser ved temperaturer som ligger over stabilitetsom-rådet til de fleste enzymer. Det er derfor rimelig å anta at svært varmestabile proteaser ikke bare vil være fordelaktige for visse industrier, slik som vaskemiddelproduksjon og avhåring av hud, som allerede krever stabile proteaser, men kan være nyttige innen industrier som bruker kjemiske midler for å hydrolysere proteiner, f.eks. hydrolyse av vegetabilske og animalske proteiner for produksjon av suppekonsentrater. For practical reasons, many industrial processes are carried out at temperatures that are above the stability range of most enzymes. It is therefore reasonable to assume that highly heat-stable proteases will not only be beneficial for certain industries, such as detergent production and skin depilation, which already require stable proteases, but may be useful in industries that use chemical agents to hydrolyze proteins, e.g. e.g. hydrolysis of vegetable and animal proteins for the production of soup concentrates.
Det bør imidlertid påpekes at selv om varmeinaktiver-ing kan være den viktigste måte å inaktivere enzymer på, However, it should be pointed out that although heat inactivation may be the most important way of inactivating enzymes,
kan andre faktorer enn varme, slik som ekstreme pH-verdier og ekstreme verdier for oxygeninnhold og denatureringsmidler, kan ha en avgjørende virkning på begrensning av bruken av proteaser i industrielle prosesser. Det er derfor ønskelig å oppnå proteaser som er kjennetegnet ved forbedret stabilitet under de driftsbetingelser som brukes i forskjellige industrier. Et slikt mål kan oppnås enten factors other than heat, such as extreme pH values and extreme values of oxygen content and denaturants, can have a decisive effect on limiting the use of proteases in industrial processes. It is therefore desirable to obtain proteases which are characterized by improved stability under the operating conditions used in various industries. Such a goal can be achieved either
gjennom forskning etter nye, mer stabile villtypeenzymer, eller gjennom stabilisering av proteaser som det allerede er kjent eksisterer. through research for new, more stable wild-type enzymes, or through stabilization of proteases that are already known to exist.
Selv om de Bacillus-avledede, alkaliske proteaser er mer forenlige med vaskemiddelblandinger enn det de pancreatiske proteaser var, er de likevel ikke ideelle i alle henseender. Although the Bacillus-derived alkaline proteases are more compatible with detergent compositions than were the pancreatic proteases, they are still not ideal in all respects.
I løpet av de siste årene har det skjedd store endringer i vaskemiddelblandinger, særlig ved erstatningen av fosfater med alternative vaskemiddelbyggere, og i ut-viklingen av flytende tøyvaskemidler for å imøtekomme miljømessige og forbrukermessige krav. Disse endringer skaper et behov for endringer i tradisjonelle vaskemiddelenzymer. Nærmere bestemt er det blitt ønskelig å anvende proteolyttiske enzymer som gir større lagringsstabilitet i flytende tøyvaskemiddelblandinger, samt stabilitet og aktivitet i bredere pH- og temperaturområder. During the last few years, there have been major changes in detergent mixtures, particularly in the replacement of phosphates with alternative detergent builders, and in the development of liquid laundry detergents to meet environmental and consumer requirements. These changes create a need for changes in traditional detergent enzymes. More specifically, it has become desirable to use proteolytic enzymes that provide greater storage stability in liquid laundry detergent mixtures, as well as stability and activity in wider pH and temperature ranges.
Ved ett forsøk på å produsere modifiserte subtilisiner for bruk i vaskemiddelblandinger, slik som beskrevet i europeisk patentsøknad nr. 130.756, er mutasjoner i subtilisinet fra Bacillus amyloliquefaciens (B. amyloliquefaciens) i Tyr<-1>, Asp<32>, Asn<155>, Tyr<1>04, Met<222>, Gly166, His64, Gly169, Phe<1>89, Ser33, Ser221, Tyr217, In one attempt to produce modified subtilisins for use in detergent compositions, as described in European Patent Application No. 130,756, mutations in the subtilisin from Bacillus amyloliquefaciens (B. amyloliquefaciens) in Tyr<-1>, Asp<32>, Asn<155 >, Tyr<1>04, Met<222>, Gly166, His64, Gly169, Phe<1>89, Ser33, Ser221, Tyr217,
Glu^6 og/eller Ala''"52 fastslått å gi endret stabilitet, forandret konformasjon eller å ha endringer i "bearbeid-ingen" av enzymet. I denne sammenheng hevdes mutasjon av Met 222 til Ala, Cys (en mutant som også utviser et skarpere pH-optimum enn villtype) eller Ser å resultere i forbedret Glu^6 and/or Ala''"52 determined to give altered stability, altered conformation or to have changes in the "processing gene" of the enzyme. In this context, mutation of Met 222 to Ala, Cys (a mutant that also exhibits a sharper pH optimum than wild type) or Sees to result in improved
166 oxydasjonsstabilitet. Substitusjon av Gly med Ala, Asp, Glu, Phe, Hys, Lys, Asn, Arg eller Val synes å endre de kinetiske parametere til enzymet. Ingen av mutasjonene er imidlertid beskrevet å gi analoger med større stabilitet ved høye temperaturer eller stabilitet over et bredere pH-område enn villtype-enzymet. 166 oxidation stability. Substitution of Gly with Ala, Asp, Glu, Phe, Hys, Lys, Asn, Arg or Val appears to change the kinetic parameters of the enzyme. However, none of the mutations have been described to give analogues with greater stability at high temperatures or stability over a wider pH range than the wild-type enzyme.
I den andre fremgangsmåte synes det som om pH-avhengighet hos subtilisin kan forandres, som beskrevet i Thomas et al., Nature, 318, 375-376 (1985), ved å endre In the second method, it appears that the pH dependence of subtilisin can be changed, as described in Thomas et al., Nature, 318, 375-376 (1985), by changing
9 9 100 9 9 100
en Asp til Ser i Asp -Gly i subtilisin BPN'. Denne endring representerer en forandring av en overflateladning an Asp to Ser in Asp -Gly in subtilisin BPN'. This change represents a change of a surface charge
14-15 Ångstrom fra det aktive sete. Fremgangsmåten til 14-15 Angstroms from the active seat. The procedure to
s Thomas et al. gir imidlertid ikke en indikasjon på forbedring når det ikke gjøres noen endring i overflateladning, slik tilfellet er når en uladet rest substitueres med en annen. s Thomas et al. however, does not give an indication of improvement when no change is made in surface charge, as is the case when one uncharged residue is substituted for another.
3 Sammendrag av oppfinnelsen 3 Summary of the invention
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer analoger av Bacillus-serinproteaseprodukter som er kjennetegnet ved forbedret pH- og varmestabilitet, noe som gjør dem særlig The present invention provides analogs of Bacillus serine protease products that are characterized by improved pH and heat stability, which makes them particularly
anvendbare i vaskemiddelblandinger, samt i andre prosesser usable in detergent mixtures, as well as in other processes
5 som krever bruk av protease. Enzymatisk aktiv analog av et Bacillus-subtilisin, hvor Bacillus-subtilisinet har en aminosyresekvens som omfatter en Asn-Gly-sekvens ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at analogen har en 5 which requires the use of protease. Enzymatically active analog of a Bacillus subtilisin, where the Bacillus subtilisin has an amino acid sequence comprising an Asn-Gly sequence according to the present invention is characterized in that the analog has a
aminosyresekvens hvor restene i Asn-Gly-sekvensen er fjernet 3 eller er erstattet av en rest av en annen aminosyre. amino acid sequence where the residues in the Asn-Gly sequence have been removed 3 or are replaced by a residue of another amino acid.
Det bør legges merke til at uttrykket "subtilisin", slik det her er anvendt, brukes for å henvise til den fullt ferdige, utskilte form av enzymet som mangler leder-sekvenser avspaltet fra det ferdige enzym før eller under It should be noted that the term "subtilisin" as used herein is used to refer to the fully formed, secreted form of the enzyme lacking leader sequences cleaved from the completed enzyme before or during
<5> utskillelsen. <5> the excretion.
Analoger av et Bacillus-subtilisin ifølge foreliggende oppfinnelse som for tiden er foretrukket, har en aminosyresekvens hvor posisjoner omfattende en Asn-Gly-sekvens i Bacillus-subtilisinet, ikke omfatter en Asn-Gly-<5> sekvens i analogen, og særlig hvor det er færre Asn-Gly-sekvenser enn i Bacillus-subtilisinet. Aller helst omfatter en posisjon svarende til posisjon 218 i aminosyresekvensen angitt i tabell 1, ikke en asparaginyl-rest, men omfatter Analogues of a Bacillus subtilisin according to the present invention which are currently preferred have an amino acid sequence where positions comprising an Asn-Gly sequence in the Bacillus subtilisin do not comprise an Asn-Gly-<5> sequence in the analogue, and in particular where the are fewer Asn-Gly sequences than in the Bacillus subtilisin. Most preferably, a position corresponding to position 218 in the amino acid sequence indicated in Table 1 does not comprise an asparaginyl residue, but comprises
heller en rest av en annen aminosyre, fortrinnsvis en rather a residue of another amino acid, preferably one
<5> aminosyre valgt blant serin, valin, threonin, cystein, glutamin og isoleucin. I den utstrekning erstatning av asparagin med visse aminosyrer kan gi opphav til inter- <5> amino acid selected from serine, valine, threonine, cysteine, glutamine and isoleucine. To the extent that replacement of asparagine with certain amino acids can give rise to inter-
ferens med konformasjonen i det aktive sete, (f.eks. på ference with the conformation in the active site, (e.g. on
grunn av sterisk hindring som kan bli innført gjennom nær-været av en aromatisk aminosyre eller endringer i tertiær-struktur, slik som kan introduseres gjennom tilstedeværelsen av et prolin) vil substitusjon med slike aminosyrer vanligvis være mindre foretrukket. I den utstrekning erstatning av asparagin med andre aminosyrer kan innføre en ladet gruppe (f.eks. asparaginsyre) i nærheten av det aktive sete, vil likeledes slik substitusjon være mindre foretrukket. Et eksempel på en for tiden foretrukket ut-førelsesform av en analog ifølge foreliggende oppfinnelse, (due to steric hindrance which may be introduced through the presence of an aromatic amino acid or changes in tertiary structure, such as may be introduced through the presence of a proline), substitution with such amino acids will usually be less preferred. To the extent that replacement of asparagine with other amino acids can introduce a charged group (e.g. aspartic acid) in the vicinity of the active site, such substitution will likewise be less preferred. An example of a currently preferred embodiment of an analog according to the present invention,
er en [Ser 218]-analog av aprA-genproduktet. Alternative utførelsesformer av analogene innenfor omfanget av oppfinn-ing . is a [Ser 218] analog of the aprA gene product. Alternative embodiments of the analogues within the scope of the invention.
eisen er de hvor Asn i subtilisin BPN<1> eller i aprA-genproduktet er erstattet fortrinnsvis av et serin, og hvor glycinrester i posisjonene 110 og/eller 219 er erstattet av andre aminosyrerester. I andre subtilisiner omfattes også' substitusjon av Asn i rest 62 eller Gly i rest 63 i subtilisinene Carlsberg eller DY i foreliggende oppfinnelse. the exceptions are those where Asn in subtilisin BPN<1> or in the aprA gene product is replaced preferably by a serine, and where glycine residues in positions 110 and/or 219 are replaced by other amino acid residues. Other subtilisins also include substitution of Asn in residue 62 or Gly in residue 63 in the subtilisins Carlsberg or DY in the present invention.
En nucleinsyre ifølge foreliggende oppfinnelse har kodoner som koder for en polypeptidanalog som beskrevet ovenfor. A nucleic acid according to the present invention has codons which code for a polypeptide analogue as described above.
En vertscelle ifølge foreliggende oppfinnelse som kan uttrykke en enzymatisk aktiv analog av et Bacillus-subtilisin, er kjennetegnet ved at den omfatter en nukleinsyre som koder for en analog av Bacillus-subtilisin med en aminosyresekvens hvor en rest i en posisjon svarende til posisjon 218 i aminosyresekvensen beskrevet i tabell 1, ikke omfatter en asparaginylrest. I en slik celle kan nukleinsyren som koder for subtilisinanalogen, være kromosomal eller ekstrakromosomal. Vertscellen er fortrinnsvis valgt fra en stamme med en mangel i utskilte proteaser, noe som muliggjør lettvint isolering av analoge forbindelser. A host cell according to the present invention which can express an enzymatically active analogue of a Bacillus subtilisin is characterized in that it comprises a nucleic acid which codes for an analogue of Bacillus subtilisin with an amino acid sequence where a residue in a position corresponding to position 218 in the amino acid sequence described in Table 1, does not include an asparaginyl residue. In such a cell, the nucleic acid encoding the subtilisin analogue can be chromosomal or extrachromosomal. The host cell is preferably selected from a strain deficient in secreted proteases, which enables easy isolation of analogous compounds.
En vaskemiddelblanding ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en enzymatisk aktiv analog av et Bacillus-subtilisin med en aminosyresekvens som omfatter en Asn-Gly-sekvens, kjennetegnet ved at en av eller begge restene av Asn-Gly- sekvensen er fjernet. A detergent mixture according to the present invention comprises an enzymatically active analogue of a Bacillus subtilisin with an amino acid sequence comprising an Asn-Gly sequence, characterized in that one or both residues of the Asn-Gly sequence have been removed.
En fremgangsmåte for forbedring av varme- og pH-stabilitet hos subtilisiner ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at en rest i Asn-Gly-sekvensen fjernes eller én eller begge restene i Asn-Gly-sekvensen erstattes med en annen aminosyre, og særlig bytte ut asparaginresten i posisjonen i aminosyresekvensen til subtilisinet som svarer til posisjon 218 i aminosyresekvensen angitt i tabell 1. A method for improving the heat and pH stability of subtilisins according to the present invention is characterized by the fact that a residue in the Asn-Gly sequence is removed or one or both residues in the Asn-Gly sequence are replaced with another amino acid, and in particular exchange the asparagine residue at the position in the amino acid sequence of subtilisin corresponding to position 218 in the amino acid sequence indicated in Table 1.
Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings
Figur 1 viser skjematisk ringslutningen av Asn-Gly-rester, slik som de som finnes i posisjonene 218 og 219 i subtilisin angitt i tabell 1, hvorved det dannes anhydro-aspartylglycin, og viser også basekatalysert hydrolyse derav. Figur 2 er et partielt restriksjonskart for et aprA-gen som inneholder et EcoRI-Kp_nI-genfragment fra Bacillus subtilis (B. subtilis) stamme QB127 og omfatter et partielt restriksjonskart for aprA-genet og flankerende ~ sekvenser. Figur 3 er et partielt restriksjonskart for et plasmid pAMBll. Figur 4 er et flytskjema som viser trinnene i konstruksjon av pAMB113, et plasmid som styrer syntese av [Ser] 218-subtilisin fra B. subtilis vertceller. Figur 5 er et partielt restriksjonskart for plasmidet pAMB30. Figure 1 schematically shows the cyclization of Asn-Gly residues, such as those found in positions 218 and 219 in subtilisin indicated in Table 1, whereby anhydro-aspartylglycine is formed, and also shows base-catalyzed hydrolysis thereof. Figure 2 is a partial restriction map for an aprA gene containing an EcoRI-Kp_nI gene fragment from Bacillus subtilis (B. subtilis) strain QB127 and comprises a partial restriction map for the aprA gene and flanking sequences. Figure 3 is a partial restriction map for a plasmid pAMBll. Figure 4 is a flow chart showing the steps in construction of pAMB113, a plasmid that directs synthesis of [Ser] 218-subtilisin from B. subtilis host cells. Figure 5 is a partial restriction map for the plasmid pAMB30.
Detaljert beskrivelse Detailed description
Bacillus-serinproteaser gjennomgår irreversibel inaktivering i vandige oppløsninger ved en hastighet som i stor grad er avhengig av temperatur og pH. Ved pH-verdier under 4 eller over 11 er inaktiveringshastigheten svært hurtig, mens hastigheten ved pH-er mellom 4,5 og 10,5, Bacillus serine proteases undergo irreversible inactivation in aqueous solutions at a rate that is largely dependent on temperature and pH. At pH values below 4 or above 11, the rate of inactivation is very fast, while the rate at pHs between 4.5 and 10.5,
selv om den er mye saktere, øker etter hvert som løsningen blir mer alkalisk. Ved alle pH-verdier gjelder generelt at dess høyere temperatur, dess hurtigere hastighet for subtilisindeaktivering. although much slower, increases as the solution becomes more alkaline. At all pH values, it generally applies that the higher the temperature, the faster the rate of subtilis inactivation.
En bevart sekvens, Asn-Gly, i posisjonene 109-110 A conserved sequence, Asn-Gly, at positions 109-110
og særlig i posisjonene 218-219 i Bacillus-subtilisiner er her identifisert som en hovedfaktor som er ansvarlig for pH-ustabilitet i disse stoffer. Sekvensen Asn-Gly i proteiner og peptider gjennomgår lett ringslutning under forskjellige betingelser slik at det ringformede imid-anhydroaspartylglycinet dannes [Bornstein et al., Methods in Enzymol., 4_7, 132-145 (1977)], slik som vist i figur 1. Dette cykliske imid er følsomt for basekatalysert hydrolyse som på foretrukken måte gir en ikke-naturlig forekommende, (3-aspartylpeptidbinding. Dessuten kan det cykliske imid avledet fra Asn-Gly, tjene som et mål for spesifikk spalting av subtilisin. Faktisk har den spesifikke spalting av proteiner i Asn-Gly-bindinger med alkalisk hydroxylamin blitt vanlig praksis ved fremstillingen av proteinfragmenter for bruk ved sekvensbestemmelse av aminosyrer. [Bornstein et al., supra]. and particularly in positions 218-219 in Bacillus subtilisins is here identified as a main factor responsible for pH instability in these substances. The sequence Asn-Gly in proteins and peptides undergoes easy cyclization under various conditions so that the ring-shaped imide-anhydroaspartylglycine is formed [Bornstein et al., Methods in Enzymol., 4_7, 132-145 (1977)], as shown in figure 1. This cyclic imide is sensitive to base-catalyzed hydrolysis which preferentially yields a non-naturally occurring, (3-aspartyl peptide bond. Moreover, the cyclic imide derived from Asn-Gly can serve as a target for specific cleavage of subtilisin. Indeed, it has specific cleavage of proteins in Asn-Gly linkages with alkaline hydroxylamine has become common practice in the preparation of protein fragments for use in amino acid sequencing [Bornstein et al., supra].
Dannelse av et cyklisk imid og/eller (3-aspartyl-glycylpeptid i Asn 218 -Gly i subtilisin kan forutsies å gi irreversibel inaktivering av enzymet. Denne forutsigelse er basert på nærheten mellom det ustabile Asn-Gly-element og et reaktivt serin som befinner seg i posisjon 221. En datamaskinanalyse av proteinstrukturer førte til den antagelse at omordning av Asn 218 -Gly 219 enten til anhydroaspartyl-glycyl eller til [3-aspartyl-glycyl resulterer i en forflyt-ning av sidekjeden i Ser <221> bort fra posisjonen som den må innta for at enzymet skal være aktivt. Formation of a cyclic imide and/or (3-aspartyl-glycyl peptide at Asn 218 -Gly in subtilisin can be predicted to cause irreversible inactivation of the enzyme. This prediction is based on the proximity between the unstable Asn-Gly element and a reactive serine located in position 221. A computer analysis of protein structures led to the assumption that rearrangement of Asn 218 -Gly 219 either to anhydroaspartyl-glycyl or to [3-aspartyl-glycyl results in a displacement of the side chain in Ser <221> away from the position which it must consume for the enzyme to be active.
218 219 For å eliminere det ustabile element, Asn -Gly , 218 219 To eliminate the unstable element, Asn -Gly ,
218 218
fra subtilisinmolekylet, kan man enten erstatte Asn med hvilken som helst annen aminosyre eller asparagin, og/eller from the subtilisin molecule, one can either replace Asn with any other amino acid or asparagine, and/or
219 219
endre Gly til hvilken som helst annen aminosyre enn glycin. På lignende måte forventes modifikasjon av det ustabile Asn-Gly-element i posisjonene 109-110 å gi fordeler for stabiliteten hos analoger ifølge oppfinnelsen. change Gly to any amino acid other than glycine. In a similar way, modification of the unstable Asn-Gly element in positions 109-110 is expected to provide advantages for the stability of analogues according to the invention.
219 219
Den observerte innbyrdes variasjon i Gly hos subtilisiner og hos subtilisin-lignende enzymer [f.eks. Cucumisin fra melonen Cucumis Melo L. Var Prince, Kaneda The observed interspecific variation in Gly in subtilisins and in subtilisin-like enzymes [e.g. Cucumisin from the melon Cucumis Melo L. Var Prince, Kaneda
et al., J. Biochem., 95, 825-829 (1984); og proteinase K, et al., J. Biochem., 95, 825-829 (1984); and proteinase K,
en subtilisin-lignende serinprotease fra soppen Tritirachium album, Jany et al., Biol. Chem. Hoppe-Seyler, 366, 485-492 a subtilisin-like serine protease from the fungus Tritirachium album, Jany et al., Biol. Chem. Hoppe-Seyler, 366, 485-492
(1985)], og den antagelse at dersom Gly 219 var hvilken som helst annen rest enn glycin, ville dens sidekjede kunne virke inn på bindingen av et substrat til enzymet, gjør endringen av Asn 218 i stedet for Gly <219> for fjerning av den ustabile Asn 218 -Gly <219->sekvens svært foretrukket. (1985)], and the assumption that if Gly 219 were any other residue than glycine, its side chain could interfere with the binding of a substrate to the enzyme, the change of Asn 218 in place of Gly <219> for the removal of the unstable Asn 218 -Gly <219-> sequence highly preferred.
Basert på teoretiske betraktninger og på innsamling og analyse av data fra sekvensbestemmelse, ble asparagin i posisjon 218 erstattet med serin i den utførelsesform av foreliggende oppfinnelse som for tiden er foretrukket og som er beskrevet i de illustrerende eksempler nedenunder. Denne utvelgelse var basert delvis på den iakttagelse at aminosyresekvensen rundt det reaktive serin i cucumisin, et subtilisin-lignende enzym fra melonfrukt, har sekvensen Ser-Gly-Thr-Ser-Met (Kaneda et al., supra). Proteinase K har den samme sekvens rundt det aktive sete, se Jany et al., supra. Det bør imidlertid understrekes at utvelgelsen av serin som en erstatning for Asn 218 ikke utelukker at det samme mål, dvs. eliminering av det ustabile element Asn<218 >Gly <219> oppnås gjennom erstatning av asparagin i posisjon 218 med en annen aminosyre. Det er foretrukket at en uladet, alifatisk aminosyre, slik som valin, threonin, cystein, Based on theoretical considerations and on collection and analysis of data from sequencing, asparagine at position 218 was replaced with serine in the presently preferred embodiment of the present invention which is described in the illustrative examples below. This selection was based in part on the observation that the amino acid sequence surrounding the reactive serine in cucumisin, a subtilisin-like enzyme from melon fruit, has the sequence Ser-Gly-Thr-Ser-Met (Kaneda et al., supra). Proteinase K has the same sequence around the active site, see Jany et al., supra. However, it should be emphasized that the selection of serine as a replacement for Asn 218 does not preclude that the same goal, i.e. elimination of the unstable element Asn<218 >Gly <219> is achieved through replacement of asparagine at position 218 with another amino acid. It is preferred that an uncharged, aliphatic amino acid, such as valine, threonine, cysteine,
218 218
glutamin eller isoleucin, erstatter Asn glutamine or isoleucine, replacing Asn
På grunn av evnen til å utskille vesentlige mengder proteiner og fordi de for tiden brukes til å produsere vaskemiddelproteaser, utgjør Bacillus-mikroorganismer en foretrukket vert for rekombinant produksjon av [Ser 218]-subtilisinet ifølge foreliggende oppfinnelse. Fordi de fleste Bacillus-arter utskiller alkaliske og nøytrale proteaser, er det foretrukket at mutasjoner innføres i genene for endogene alkaliske og nøytrale proteaser hos B. subtilis slik at det muterte subtilisin kan produseres og utskilles av B. subtilis i et medium som er fritt for andre proteaser. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således også mutante stammer av B. subtilis som er blokkert når det gjelder syntesen av endogene proteaser, men som be-holder evnen til å syntetisere og utskille subtilisinanaloger, slik som [Ser 218]-subtilisin. Because of the ability to secrete substantial amounts of proteins and because they are currently used to produce detergent proteases, Bacillus microorganisms constitute a preferred host for recombinant production of the [Ser 218] subtilisin of the present invention. Because most Bacillus species secrete alkaline and neutral proteases, it is preferred that mutations are introduced into the genes for endogenous alkaline and neutral proteases in B. subtilis so that the mutated subtilisin can be produced and secreted by B. subtilis in a medium free of other proteases. The present invention thus also provides mutant strains of B. subtilis which are blocked with regard to the synthesis of endogenous proteases, but which retain the ability to synthesize and secrete subtilisin analogues, such as [Ser 218]-subtilisin.
Som beskrevet nærmere nedenunder, ble det funnet at pH- og varmestabilitet, og stabiliteten i vaskemiddelblandinger, til [Ser 218]- aprA-genprodukt-subtilisin er mye større enn for villtype aprA-genprodukt-subtilisin. As described further below, the pH and heat stability, and the stability in detergent mixtures, of [Ser 218]- aprA gene product subtilisin was found to be much greater than that of wild-type aprA gene product subtilisin.
Fremstillingen av en stabil subtilisinanalog ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter følgende fremgangsmåter: 1. Isolering av det representative subtilisin-gen aprA fra B. subtilis. 2. Kloning av aprA-genet på en vektor som tillater utnyttelse av oligonucleotid-sted-rettet mutagenese for å danne ønskede modifikasjoner. 3. Sted-rettet mutagenese og sekvensbestemmelse av den resulterende DNA for å bekrefte tilstedeværelsen av den ønskede mutasjon. 4. Konstruksjon av en ekspresjonsvektor for å styre syntesen av det muterte enzym i B. subtilis. 5. Konstruksjon av muterte B. subtilis-stammer som ikke syntetiserer subtilisin og nøytral protease. 6. Isolasjon av enzymet i det ekstracellulære dyrkningsmedium og rensing derav. 7. Bestemmelse av stabilitets- og aktivitets-kjennetegn hos det isolerte produkt. 8. Utøvelse av fremgangsmåter for innsetning av genet som koder for det forbedrede enzym, i kromosomet til en B. subtilis-stamme som tidligere er mutert for å blokkere syntese av endogene proteaser. The production of a stable subtilisin analogue according to the present invention comprises the following methods: 1. Isolation of the representative subtilisin gene aprA from B. subtilis. 2. Cloning of the aprA gene on a vector that allows the use of oligonucleotide site-directed mutagenesis to produce desired modifications. 3. Site-directed mutagenesis and sequencing of the resulting DNA to confirm the presence of the desired mutation. 4. Construction of an expression vector to direct the synthesis of the mutated enzyme in B. subtilis. 5. Construction of mutant B. subtilis strains that do not synthesize subtilisin and neutral protease. 6. Isolation of the enzyme in the extracellular culture medium and purification thereof. 7. Determination of stability and activity characteristics of the isolated product. 8. Practicing methods for inserting the gene encoding the improved enzyme into the chromosome of a B. subtilis strain previously mutated to block synthesis of endogenous proteases.
I eksempel 1 isoleres det aprA-gen som koder for subtilisin, fra B. subtilis-genomet. I eksempel 2 under-kastes aprA-genet sted-rettet mutagenese. I eksempel 3 konstrueres en ekspresjonsvektor som inneholder det muterte aprA-gen. I eksempel 4 konstrueres to mutante stammer av B. subtilis som ikke produserer noen påvisbare ekstracellulære proteaser. Eksempel 5 beskriver fremgangsmåter for integrering av et mutert aprA-gen i kromosomet til B. subtilis. I eksempel 6 isoleres og renses villtype- og mutante aprA-subtilisiner. Eksemplene 7-10 sammenligner varmestabiliteten til [Ser 218]-subtilisin med varmestabiliteten til villtype aprA-genprodukt og med varmestabiliteten til et kommersielt BPN<1->produkt. In example 1, the aprA gene that codes for subtilisin is isolated from the B. subtilis genome. In Example 2, the aprA gene is subjected to site-directed mutagenesis. In example 3, an expression vector containing the mutated aprA gene is constructed. In Example 4, two mutant strains of B. subtilis are constructed that do not produce any detectable extracellular proteases. Example 5 describes methods for integrating a mutated aprA gene into the chromosome of B. subtilis. In Example 6, wild-type and mutant aprA subtilisins are isolated and purified. Examples 7-10 compare the heat stability of [Ser 218]-subtilisin with the heat stability of the wild-type aprA gene product and with the heat stability of a commercial BPN<1> product.
Eksempel 1 Example 1
B. subtilis stamme QB127 ( trpC2 leuA8 sacU 200) B. subtilis strain QB127 (trpC2 leuA8 sacU 200)
[Lepesant et.al., Molec. Gen. Genet., 118, 135-160 (1982)] [Lepesant et al., Molec. Gen. Genet., 118, 135-160 (1982)]
ble erholdt fra Bacillus Genetic Stock Center ved Ohio State University, Columbus, Ohio. Denne stamme overproduserer ekstracellulært serin og metallproteaser, a-amylase og levansucrase sammenlignet med isogene sacU<+->stammer på grunn av den pleiotrope virkning av sacU 200-mutasjonen [Lepesant et al., i Schlessinger, D., red., Microbiology, 1976, American Society for Microbiology, Washington, D.C., was obtained from the Bacillus Genetic Stock Center at Ohio State University, Columbus, Ohio. This strain overproduces extracellular serine and metalloproteases, α-amylase and levansucrase compared to isogenic sacU<+->strains due to the pleiotropic effect of the sacU 200 mutation [Lepesant et al., in Schlessinger, D., ed., Microbiology, 1976, American Society for Microbiology, Washington, D.C.,
s. 65 (1976) ]. Stamme QB127 ble derfor ansett for å være en egnet kilde for DNA for isolering av aprA-genet som koder for subtilisin. p. 65 (1976) ]. Strain QB127 was therefore considered to be a suitable source of DNA for the isolation of the aprA gene encoding subtilisin.
Genom-DNA ble isolert fra celler av B. subtilis stamme QB127 ved hjelp av en publisert fremgangsmåte [Saito et al., Biochim. Biophys. Acta, 72^ 619-629 (1963)]. Genomic DNA was isolated from cells of B. subtilis strain QB127 using a published method [Saito et al., Biochim. Biophys. Acta, 72^ 619-629 (1963)].
Renset kromosom-DNA bie fordøyd fullstendig med EcoRI-restriksjonsendonucleasen. Purified chromosomal DNA was completely digested with the EcoRI restriction endonuclease.
DNA-fragmenter ble adskilt på en agarosegel med lavt smeltepunkt ved hjelp av elektroforese, og fragmenter i området 4,4-8,0 kilobaser (kb) ble isolert ved hjelp av en standard DNA-isoleringsfremgangsmåte anbefalt av leveran-døren. Disse fragmentene ble ligert til pCFM93 6 deponert som nr. 53.413 ved American Type Culture Collection, DNA fragments were separated on a low melting point agarose gel by electrophoresis, and fragments in the 4.4-8.0 kilobase (kb) range were isolated using a standard DNA isolation procedure recommended by the supplier. These fragments were ligated into pCFM93 6 deposited as No. 53,413 at the American Type Culture Collection,
12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland, 13. januar 1986, et Escherichia coli (E. coli) "walkaway"-plasmid som opp-viser høyere kopiantall ved forhøyede temperaturer, og som gir kanamycinresistens. 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland, January 13, 1986, an Escherichia coli (E. coli) "walkaway" plasmid which exhibits higher copy number at elevated temperatures and confers kanamycin resistance.
Vektoren ble fordøyd med EcoRI og defosforylert med alkalisk fosfatase fra kalvetarm før ligering. The vector was digested with EcoRI and dephosphorylated with calf intestinal alkaline phosphatase before ligation.
Ligeringsprodukter ble innført i E. coli C600 (tilgjengelig som A.T.C.C. 23724 fra American Type Culture Ligation products were introduced into E. coli C600 (available as A.T.C.C. 23724 from American Type Culture
Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland), og kanamycin-resistente vertceller ble valgt ut etter inkuba-sjon over natten på L-agar supplert med 10 ug/ml kanamycin. Antall kopier av plasmid-DNA ble økt ved å inkubere vertceller ved 42°C i 4 timer. Kolonier ble deretter overført til nitrocellulosefiltere og bearbeidet ved hjelp av en publisert fremgangsmåte henvist til som kolonihybridisering [Grunstein et al., Proe. Nati. Acad. Sei. (USA), 72. # 3961 Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland), and kanamycin-resistant host cells were selected after overnight incubation on L-agar supplemented with 10 µg/ml kanamycin. Plasmid DNA copy number was increased by incubating host cells at 42°C for 4 hours. Colonies were then transferred to nitrocellulose filters and processed using a published method referred to as colony hybridization [Grunstein et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. (US), 72. #3961
(1975)] . (1975)] .
Det ble brukt en probe for å sortere ut kolonier som inneholdt subtilisingenet på pCFM936. Proben [syntetisert ved hjelp av den kjemiske fosfitt-metode til Beaucage et al., Tetrahedron Letters, 22., 1859-1862 (1981)] hadde nucleotid-selveksen A probe was used to sort colonies containing the subtilisin gene on pCFM936. The probe [synthesized by the chemical phosphite method of Beaucage et al., Tetrahedron Letters, 22., 1859-1862 (1981)] had the nucleotide self
(1) 5' GCGCAATCTGTTCCTTATGGC 3' (1) 5' GCGCAATCTGTTCCTTATGGC 3'
som svarer til aminoenden i aprA-genproduktet (Wong et al., Proe. Nati. Acad. Sei. (USA), 81, 1184-1188 (1984); Stahl et al., J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984). Det ble brukt en hybridiseringstemperatur på 55°C, og 5 positive kolonier ble identifisert blant tilsammen 400. Plasmidet-DNA fra en av de positive koloniene ble betegnet pCFM936 apr2. which corresponds to the amino terminus of the aprA gene product (Wong et al., Proe. Nati. Acad. Sei. (USA), 81, 1184-1188 (1984); Stahl et al., J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984).A hybridization temperature of 55°C was used and 5 positive colonies were identified out of a total of 400. The plasmid DNA from one of the positive colonies was designated pCFM936 apr2.
Plasmid pCFM936 apr2 ble oppløst med EcoRI alene, Plasmid pCFM936 apr2 was digested with EcoRI alone,
med Hindlll alene og med EcoRI og Hindlll i kombinasjon. Størrelsene til EcoRI-fragmentene i subtilisingenet var i overensstemmelse med de som er beskrevet i Stahl et al., supra, men det ble oppdaget flere Hindlll-seter som ellers er ubeskrevet. Som beskrevet i eksempel 3, ble to av Hindlll-setene anvendt for genetiske manipuleringer av subtilisingenet . with HindIII alone and with EcoRI and HindIII in combination. The sizes of the EcoRI fragments in the subtilisin gene were consistent with those described in Stahl et al., supra, but several HindIII sites were discovered that are otherwise undescribed. As described in Example 3, two of the HindIII sites were used for genetic manipulations of the subtilisin gene.
Det ble bestemt at et stort 6,5 kb EcoRI-fragment It was determined that a large 6.5 kb EcoRI fragment
av B. subtilis QB127 genom-DNA bar aprA-genet, dets regulatorsekvenser og ubeslektede, flankerende sekvenser ved å verifisere at oppløsninger med restriksjonsenzym var i overensstemmelse med resultatene rapportert av Stahl et al., supra. Dette ble bekreftet ved hjelp av DNA-sekvensbestemmelse of B. subtilis QB127 genomic DNA carried the aprA gene, its regulatory sequences and unrelated flanking sequences by verifying that restriction enzyme solutions were consistent with the results reported by Stahl et al., supra. This was confirmed by DNA sequencing
under anvendelse av dideoxy-kjedetermineringsmetoden [Sanger et al., J. Mol. Biol., 143, 161-178 (1980)]. Et 3,0 kg EcoRI- Kpnl-sub fragment av 6,5 kb E_coRI - fragmentet, using the dideoxy chain termination method [Sanger et al., J. Mol. Biol., 143, 161-178 (1980)]. A 3.0 kb EcoRI-Kpnl-sub fragment of the 6.5 kb E_coRI fragment,
som illustrert i figur 2, ble også funnet å inneholde aprA-genet, dets regulatorsekvenser og ubeslektede, flankerende sekvenser. Selv om Kpnl- EcoRI-fragmentet er rapportert å være 2,5 kb i lengde i teksten til Stahl et al., og den der angitte tekst til figur 1, avslører sammenligning av skalaen til figur 1 og den skalatro avtegning av fragmentet at, selv i Stahl et al. er Kpnl- EcoRI-fragmentet vesentlig større enn 2,5 kb. as illustrated in Figure 2, was also found to contain the aprA gene, its regulatory sequences and unrelated flanking sequences. Although the Kpnl-EcoRI fragment is reported to be 2.5 kb in length in the text of Stahl et al., and the accompanying text of Figure 1, comparison of the scale of Figure 1 and the true-to-scale drawing of the fragment reveals that, even in Stahl et al. the KpnI-EcoRI fragment is substantially larger than 2.5 kb.
En kloningsvektor for Bacillus vertsystemer, A cloning vector for Bacillus host systems,
plasmid pAMBll, ble konstruert på følgende måte. Plasmidet pTG402 (Northern Regional Research Laboratories, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois, stamme nummer NRRL B-15264) ble partielt oppløst med Rsal-restriksjonsendonucleasen. Fragmenter ble ligert til M13 mp!8 (tilgjengelig fra Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, Maryland, som katalognummer 8227SA) som tidligere var blitt oppløst med HincII. Ligeringsprodukter ble innført i E. coli JM103 (tilgjengelig fra Pharmacia, Inc., Piscataway, New Jersey, som katalognummer 27-1545-01) ved transformasjon [Mandel et al., J. Mol. Biol., 5_3, 154 plasmid pAMBll, was constructed as follows. Plasmid pTG402 (Northern Regional Research Laboratories, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois, strain number NRRL B-15264) was partially digested with the RsaI restriction endonuclease. Fragments were ligated into M13 mp!8 (available from Bethesda Research Laboratories, Gaithersburg, Maryland, as catalog number 8227SA) previously digested with HincII. Ligation products were introduced into E. coli JM103 (available from Pharmacia, Inc., Piscataway, New Jersey, as catalog number 27-1545-01) by transformation [Mandel et al., J. Mol. Biol., 5_3, 154
(1970)]. Bakteriofagplakker ble sprøytet med 0,5M catechol (fremstilt i destillert vann) for å påvise den funksjonelle ekspresjon av xylE-genet avledet fra pTG402. xylE-genet koder for catechol-2,3-dioxygenase og er nyttig for påvisning av promoterer i en rekke forskjellige organismer. Zukowski et al., Proe. Nati. Acad. Sei. (USA), 8i0, 1101-1105 (1970)]. Bacteriophage plaques were sprayed with 0.5M catechol (prepared in distilled water) to detect the functional expression of the xylE gene derived from pTG402. The xylE gene encodes catechol-2,3-dioxygenase and is useful for detecting promoters in a variety of organisms. Zukowski et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. (USA), 8i0, 1101-1105
(1983) . (1983).
xylE-genet ble så overført som et 1,0 kb EcoRI- The xylE gene was then transferred as a 1.0 kb EcoRI
til Pstl-fragment til E. coli/B. subtilis plasmid pHV33 (tilgjengelig fra American Type Culture Collection som A.T.C.C. 39217) [Primrose et al., Plasmid, 6, 193-201 to Pstl fragment of E. coli/B. subtilis plasmid pHV33 (available from the American Type Culture Collection as A.T.C.C. 39217) [Primrose et al., Plasmid, 6, 193-201
(1981)] erholdt fra R. Dedonder (Instutut Pasteur, Paris, Frankrike). pHV33-plasmidet var tidligere blitt oppløst med EcoRI og Pstl slik at det xylE-holdige fragment ville inaktivere et gen for ampicillinresistens når det ble ligert i dette område. Det resulterende plasmid, pAMB21, inneholder et funksjonelt xylE-gen i E. coli vertceller, men krever tilsetning av en promoter for xylE for å bli uttrykt i B. subtilis-vertceller. E. coli-celler som inneholder pAMB21, er resistente overfor tetracyclin (15 ug/ml) og kloramfenicol (20 ug/ml), mens B. subtilis-celler som inneholder pAMB21, er resistente bare overfor kloramfenicol (5 ug/ml). t oop-transkripsjonstermineringssekvensen til bakteriofag lambda ble deretter overført fra plasmid pCFM936 (på et 400 basepar Pst.I- BglII-fragment) til det unike Pstl-sete i pAMB21. Et syntetisk nucleotid med sekvensen 5' GATCTGCA 3' ble konstruert for å knytte Bglll-enden i t oop-fragmentet til Pstl-setet i vektoren pAMB21. Det resulterende plasmid ble betegnet pAMB22 og hadde egenskaper som er identiske med pAMB21, bortsett fra at en transkrip-sjonsterminator var inkludert. pAMB22-plasmidet er nyttig for påvisning av sterke promoterer som er funksjonelle i B. subtilis. (1981)] obtained from R. Dedonder (Institut Pasteur, Paris, France). The pHV33 plasmid had previously been digested with EcoRI and Pstl so that the xylE-containing fragment would inactivate an ampicillin resistance gene when ligated into this region. The resulting plasmid, pAMB21, contains a functional xylE gene in E. coli host cells, but requires the addition of a promoter for xylE to be expressed in B. subtilis host cells. E. coli cells containing pAMB21 are resistant to tetracycline (15 µg/ml) and chloramphenicol (20 µg/ml), while B. subtilis cells containing pAMB21 are resistant only to chloramphenicol (5 µg/ml). The toop transcription termination sequence of bacteriophage lambda was then transferred from plasmid pCFM936 (on a 400 base pair Pst.I-BglII fragment) into the unique PstI site in pAMB21. A synthetic nucleotide with the sequence 5' GATCTGCA 3' was constructed to ligate the BglII end of the toop fragment to the Pstl site in the vector pAMB21. The resulting plasmid was designated pAMB22 and had properties identical to pAMB21, except that a transcription terminator was included. The pAMB22 plasmid is useful for the detection of strong promoters that are functional in B. subtilis.
Det 1,4 kb EcoRI- Bglll-fragment i DNA fra pAMB22 som inneholder xylE og toop, ble isolert fra en agarosegel med lavt smeltepunkt etter elektroforese av begrensede fragmenter. DNA-stykket med 1,4 kb ble ligert til pBD64 (tilgjengelig fra Bacillus Genetic Stock Center, nummer 1E22) som tidligere var blitt oppløst med EcoRI og BamHI. Det resulterende 5,3 kb plasmid, pAMBll, inneholder polylinkersekvensen Ml3m.pl8 ( EcoRI, Sstl, Xmal, Sma, BamHI og Xbal) oppstrøms fra xylE-genet som etterfølges av t oop, som vist i figur 3. pAMBll-plasmidet er i stand til å replikere i B. subtilis og gir vertcelleresistens mot kloramfenicol (5 ug/ml) og/eller kanamycin (5 ug/ml). The 1.4 kb EcoRI-Bglll fragment in DNA from pAMB22 containing xylE and toop was isolated from a low melting point agarose gel after limited fragment electrophoresis. The 1.4 kb DNA fragment was ligated into pBD64 (available from the Bacillus Genetic Stock Center, number 1E22) which had previously been digested with EcoRI and BamHI. The resulting 5.3 kb plasmid, pAMBll, contains the polylinker sequence Ml3m.pl8 (EcoRI, Sstl, Xmal, Sma, BamHI, and XbaI) upstream of the xylE gene followed by toop, as shown in Figure 3. The pAMBll plasmid is in able to replicate in B. subtilis and confers host cell resistance to chloramphenicol (5 ug/ml) and/or kanamycin (5 ug/ml).
Som illustrert i figur 4, ble det rensede EcoRI-Kpnl-fragment som inneholder aprA, klonet inn i pAMBll, hvorved pAMBlll dannes. Ligeringsprodukter ble innført i B. subtilis MI112 ( arg-15 leuB thr5 recE4) (tilgjengelig fra Bacillus Genetic Stock Center som nr. 1A423) ved hjelp av protoplast-transformasjonsmetoden [Chang et al., Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)]. B. subtilis MI112 uten plasmid-DNA er protease-dyktiggjort (Prt<+->fenotype), men utskilte subtilisinmengder er heller små. Kloramfenicol-resistente (Cm ) transformanter ble overført på L-agarplater supplert med 1,5% (vekt/volum) skummet melk og 5 ug/ml kloramfenicol, og deretter inkubert ved 37°C. As illustrated in Figure 4, the purified EcoRI-KpnI fragment containing aprA was cloned into pAMBll, thereby creating pAMBll. Ligation products were introduced into B. subtilis MI112 ( arg-15 leuB thr5 recE4 ) (available from the Bacillus Genetic Stock Center as No. 1A423) using the protoplast transformation method [Chang et al., Mol. Gen. Genet., 168, 111-115 (1979)]. B. subtilis MI112 without plasmid DNA is protease-competent (Prt<+->phenotype), but secreted amounts of subtilisin are rather small. Chloramphenicol-resistant (Cm ) transformants were transferred onto L-agar plates supplemented with 1.5% (w/v) skimmed milk and 5 µg/ml chloramphenicol, and then incubated at 37°C.
Etter inkubering over natten (omtrent 16 timer) produserte kolonier av MI112 som inneholder det nye rekom-binantplasmid (betegnet pAMBlll), en klar ring som omga hver koloni. Ringer ble dannet ved den proteolyttiske virkning av subtilisin på kaseinbestanddelen i mediumsupplementet av skummet melk. MI112 inneholdende pAMBll-vektoren alene, hadde ingen synlig ring etter 16 timer selv om en svak ring til slutt ble utviklet etter 40 timer ved 37°C. Celler som bærer pAMBlll, kan tydelig skjelnes fra celler som bærer pAMBll ved hjelp av en forskjell i ringstørrelse. Klon-ingen av aprA-genet i en fullstendig funksjonell form ble således påvist å ha ført til det høye nivå for produksjon og utskillelse av subtilisin ved hjelp av B. subtilis. After overnight incubation (approximately 16 hours), colonies of MI112 containing the new recombinant plasmid (designated pAMB111) produced a clear ring surrounding each colony. Rings were formed by the proteolytic action of subtilisin on the casein component of the skimmed milk medium supplement. MI112 containing the pAMBll vector alone had no visible ring after 16 hours although a faint ring eventually developed after 40 hours at 37°C. Cells carrying pAMBlll can be clearly distinguished from cells carrying pAMBlll by a difference in ring size. The cloning of the aprA gene in a fully functional form was thus shown to have led to the high level of production and secretion of subtilisin by B. subtilis.
Eksempel 2 Example 2
Som videre illustrert i figur 4, ble det 3,0 kb As further illustrated in Figure 4, it was 3.0 kb
store EcoRI- Kpnl-genomfragmentet, hvis isolering er beskrevet i eksempel 1, oppløst med Hindlll for å fremstille tre fragmenter: (1) et 1,1 kb EcoRI-HindiII-fragment som bærer genetiske regulatorsekvenser for aprA-genekspresjon, "pre-pro"-området til genet som kreves for ekstracellulær utførsel av subtilisin, og DNA-sekvensen som koder for de første 49 aminosyrene i fullt ferdig subtilisin; (2) et 1,1 kb Hindlll- Hindlll-fragment som bærer DNA-sekvenser som koder for aminosyrer 50-275 (carboxylende) i subtilisin sammen med en transkripsjonstermineringssekvens og 3' ikke-kodende sekvenser; og (3) et 0,8 kb HindIII- KpnI-fragment som inneholder 3<1> ikke-kodende sekvenser. large EcoRI-KpnI genome fragment, the isolation of which is described in Example 1, digested with HindIII to produce three fragments: (1) a 1.1 kb EcoRI-HindiII fragment carrying genetic regulatory sequences for aprA gene expression, "pre-pro " region of the gene required for extracellular export of subtilisin, and the DNA sequence encoding the first 49 amino acids of fully formed subtilisin; (2) a 1.1 kb HindIII-HindIII fragment carrying DNA sequences encoding amino acids 50-275 (carboxyl terminus) of subtilisin along with a transcription termination sequence and 3' non-coding sequences; and (3) a 0.8 kb HindIII-KpnI fragment containing 3<1> non-coding sequences.
Fragmentet med 1,1 kb fragment flankert av Hindlll-seter, ble klonet til det eneste Hindlll-sete i bakteriofag M13 mp!8 for DNA-sekvens bestemmelsesformål og stedrettet mutagenese. En av rekombinantene, betegnet M13 mp_18 apr2, The 1.1 kb fragment flanked by HindIII sites was cloned into the single HindIII site in bacteriophage M13 mp!8 for DNA sequence determination purposes and site-directed mutagenesis. One of the recombinants, designated M13 mp_18 apr2,
ga enkjedet templat-DNA som kreves for stedrettet mutagenese provided the single-stranded template DNA required for site-directed mutagenesis
av aprA-genet. of the aprA gene.
Det kodende område i aprA-genet ble sekvensbestemt, og resultatene av sekvensen er gjengitt i tabell 1 nedenunder. Det bør legges merke til at den bestemte identitet av de første 5 kodoner i lederområdet kan tilskrives rapporten til Stahl et al., supra, og Wong et al., supra, vedrørende sekvensinformasjon for aprA-genet, og at det foreligger kodonsekvensforskjeller i forhold til Stahl et al., supra, i aminosyreposisjonene 84 og 85 som kan være resultatet av sekvensbestemmelsesfeil hos forfatterne av littera-turhenvisningen Stahl et al., eller som kan være resultatet av en forskjell i nucleotidsekvensene hos de anvendte stammer. Nærmere bestemt rapporterer Stahl et al., supra, The coding region of the aprA gene was sequenced, and the results of the sequence are reproduced in Table 1 below. It should be noted that the definite identity of the first 5 codons in the leader region can be attributed to the report of Stahl et al., supra, and Wong et al., supra, regarding sequence information for the aprA gene, and that there are codon sequence differences relative to Stahl et al., supra, in amino acid positions 84 and 85 which may be the result of sequencing errors by the authors of the reference Stahl et al., or which may be the result of a difference in the nucleotide sequences of the strains used. Specifically, Stahl et al., supra, report
et kodon GTT (som koder for valin) i aminosyreposisjon 84, mens kodonet GTA (som også koder for valin) fremgår av tabell 1. Stahl et al., supra, rapporterer også et kodon AGC (som koder for serin) i aminosyreposisjon 85, i motsetning til kodonet GCG (som koder for alanin) i tabell 1. a codon GTT (which codes for valine) at amino acid position 84, while the codon GTA (which also codes for valine) appears in Table 1. Stahl et al., supra, also reports a codon AGC (which codes for serine) at amino acid position 85, in contrast to the codon GCG (which codes for alanine) in Table 1.
Stedrettet mutagenese ble utført ved hjelp av en standardmetode. Norrander et al., Gene, _26, 101-106 Site-directed mutagenesis was performed using a standard method. Norrander et al., Gene, _26, 101-106
(1983). Enkjedet DNA fra M13 mp!8 apr2 ble hybridisert til den mutagene primer (1983). Single-stranded DNA from M13 mp!8 apr2 was hybridized to the mutagenic primer
(a) 5' GGCGCTTATAGCGGAAC 3' (a) 5' GGCGCTTATAGCGGAAC 3'
som ble syntetisert ved hjelp av den kjemiske fosfitt-metode (Beaucage et al., supra). Den syntetiske primer var homolog med kodoner for aminosyrene 216-220 i subtilisin, bortsett fra en enkel baseendring i kodonet for aminosyre 218 (AGC i stedet for AAC). En slik endring gjorde det mulig for den mutagene reaksjon å erstatte et serinkodon i posisjon 218 i stedet for det opprinnelige asparaginkodon i denne posisjon. which was synthesized using the chemical phosphite method (Beaucage et al., supra). The synthetic primer was homologous to codons for amino acids 216-220 of subtilisin, except for a single base change in the codon for amino acid 218 (AGC instead of AAC). Such a change enabled the mutagenic reaction to substitute a serine codon at position 218 instead of the original asparagine codon at this position.
Den syntetiske primer ble hybridisert til M13 mp!8 apr2 DNA ved 65°C før sakte avkjøling til værelsetemperatur (omtrent 22°C). Polymerisering fulgt i 2 timer ved 15°C i en reaksjonsblanding som besto av 12,5 ul hybridisert DNA-oppløsning, 2,5 ul 10 mM hver av dATP, dGTP, dCTP og dGTP, 2,0 ul 12 mM ATP, 0,1 ul Klenow DNA-polymerase, 0,1 ul T4 DNA-ligase og 13 ul sterilt destillert vann. Den resulterende dobbeltkjedede, kovalent lukkede, ringformede DNA ble innført i E. coli JM103 ved transfeksjon. The synthetic primer was hybridized to M13 mp!8 apr2 DNA at 65°C before slowly cooling to room temperature (approximately 22°C). Polymerization followed for 2 h at 15°C in a reaction mixture consisting of 12.5 µl hybridized DNA solution, 2.5 µl 10 mM each of dATP, dGTP, dCTP and dGTP, 2.0 µl 12 mM ATP, 0, 1 µl Klenow DNA polymerase, 0.1 µl T4 DNA ligase and 13 µl sterile distilled water. The resulting double-stranded, covalently closed, circular DNA was introduced into E. coli JM103 by transfection.
Bakteriofag-plakker ble deretter overført til"Gene Screen" hybridiseringsmembraner. Plakker som inneholdt DNA med den ønskede baseendring, ble identifisert ved hjelp av hybridisering til radioaktivt merket (7- 32P) syntetisk oligonucleotid (2) brukt til den ovenfor beskrevne reaksjon med mutagen primer. Hybridisering ble utført ved en be-grensende temperatur (52°C) slik at bare DNA som bærer Ser 218-mutasjonen, ville hybridisere til det syntetiske Bacteriophage plaques were then transferred to "Gene Screen" hybridization membranes. Plaques containing DNA with the desired base change were identified by hybridization to radioactively labeled (7-32P) synthetic oligonucleotide (2) used for the above-described reaction with mutagenic primer. Hybridization was performed at a limiting temperature (52°C) so that only DNA carrying the Ser 218 mutation would hybridize to the synthetic
218 oligonucleotid. Tilstedeværelsen av Ser -mutasjonen i aprA-genet på DNA fra en enkelt renset plakk, betegnet M13 mp_18 apr2 [Ser]<218>, ble bekreftet ved hjelp av DNA-sekvensbestemmelse ved fremgangsmåten til Sanger et al., supra. 218 oligonucleotide. The presence of the Ser mutation in the aprA gene on DNA from a single purified plaque, designated M13 mp_18 apr2 [Ser]<218>, was confirmed by DNA sequencing by the method of Sanger et al., supra.
Eksempel 3 Example 3
For å uttrykke [Ser 218]-subtilisin i B. subtilis, ble det konstruert en egnet plasmid-bærer ved å oppløse pAMBlll med Hindlll. Det 1,1 kb store segment som bærer mesteparten av aprA-genet, ble fjernet ved religering av Hindlll oppløsningsprodukter av pAMBlll ved en konsentrasjon på omtrent 1 ug/ml. Dette resulterte i dannelse av pAMBHO som illustrert i figur 4. pAMBllO-plasmidet bærer genetiske regulatorsekvenser for ekspresjon av subtilisingenet, "pre-pro"-området som kreves for utskillelse av subtilisin, og DNA-sekvensen som koder for det 3<1->ikke-kodende område i fullt ferdig subtilisin, og de første 49 aminosyrene i fullt ferdig subtilisin. Ettersom det mangler DNA som koder for aminosyrene 50-275, syntetiserer pAMBllO ikke subtilisin når det er innført i B. subtilis vertceller. Subtilisin syntetiseres bare etter innføring av det gjenværende av et subtilisingen, enten den naturlig forekommende DNA-sekvens eller en analog-kodende sekvens, slik som en sekvens som koder for [Ser 218]-subtilisin. To express [Ser 218]-subtilisin in B. subtilis, a suitable plasmid carrier was constructed by digesting pAMBIII with HindIII. The 1.1 kb segment carrying most of the aprA gene was removed by religation of HindIII digests of pAMBIII at a concentration of approximately 1 µg/ml. This resulted in the formation of pAMBHO as illustrated in Figure 4. The pAMBllO plasmid carries genetic regulatory sequences for expression of the subtilisin gene, the "pre-pro" region required for secretion of subtilisin, and the DNA sequence encoding the 3<1-> non-coding region in fully formed subtilisin, and the first 49 amino acids in fully formed subtilisin. Lacking DNA encoding amino acids 50-275, pAMBllO does not synthesize subtilisin when introduced into B. subtilis host cells. Subtilisin is synthesized only after introduction of the remainder of a subtilisin gene, either the naturally occurring DNA sequence or an analog coding sequence, such as a sequence encoding [Ser 218]-subtilisin.
218 Dobbeltkjedet DNA fra M13 mp!8 apr2 [Ser] ble oppløst med Hindlll. Et 1,1 kb stort fragment som bærer 218 Double-stranded DNA from M13 mp!8 apr2 [Ser] was resolved with HindIII. A 1.1 kb fragment carrying
218 218
aprA-gensegmentet med Ser -mutasjonen, ble deretter ligert til pAMBllO som tidligere var blitt oppløst med Hindlll. Ligeringsprodukter ble innført i B. subtilis ved transformasjon som i eksempel 1 ovenfor. Ligering av det 1,1 kb store Hindlll i den korrekte orientering (som bekreftet ved hjelp av DNA-sekvensbestemmelse ved metoden til Sanger et al., supra) for uttrykning av det muterte gen, resulterte i konstruksjonen av pAMBH3, et plasmid som styrte syntese og utskillelse av [Ser 218]-subtilisin fra B. subtilis vertceller. The aprA gene segment with the Ser mutation was then ligated into pAMBllO which had previously been digested with HindIII. Ligation products were introduced into B. subtilis by transformation as in Example 1 above. Ligation of the 1.1 kb HindIII in the correct orientation (as confirmed by DNA sequencing by the method of Sanger et al., supra) for expression of the mutated gene resulted in the construction of pAMBH3, a plasmid that directed synthesis and secretion of [Ser 218]-subtilisin from B. subtilis host cells.
Eksempel 4 Example 4
Ettersom de fleste Bacillus-arter utskiller alkaliske og/eller nøytrale proteaser i det omgivende dyrkningsmedium, er det foretrukket at mutasjoner innføres i endogene alkaliske og nøytrale proteasegener hos B. subtilis for å blokkere syntesen derav slik at muterte subtilisingener kan gi muterte subtilisiner når de innføres i mutantcellen, As most Bacillus species secrete alkaline and/or neutral proteases into the surrounding culture medium, it is preferred that mutations are introduced into endogenous alkaline and neutral protease genes in B. subtilis to block their synthesis so that mutated subtilisin genes can produce mutated subtilisins when introduced in the mutant cell,
som deretter vil bli utskilt i et medium fritt for andre proteaser som det er sannsynlig vil virke inn på isolering av intakte subtilisinanaloger. To mutante B. subtilis stammer BZ24 og BZ25, som ikke produserer noen påvisbare ekstracellulære proteaser, ble konstruert på følgende måte. which will then be secreted into a medium free of other proteases which are likely to interfere with the isolation of intact subtilisin analogues. Two mutant B. subtilis strains BZ24 and BZ25, which do not produce any detectable extracellular proteases, were constructed as follows.
Først ble en plasmidbærer som er i stand til å replikere i E. coli, men ikke i B. subtilis med mindre den er integrert i kromosomet til B. subtilis ved hjelp av homolog rekombinasjon, konstruert på følgende måte. First, a plasmid carrier capable of replicating in E. coli but not in B. subtilis unless integrated into the chromosome of B. subtilis by homologous recombination was constructed as follows.
Plasmid pBD64 (Bacillus Genetic Stock Center, nummer 1E22) ble oppløst fullstendig med Hpall, hvorved man fikk tre fragmenter med størrelse 2,95 kb, 1,0 kb og 0,75 kb. Disse fragmentene ble deretter ligert som en blanding til plasmid pBR322 (A.T.C.C. nr. 37017) som tidligere var blitt oppløst med Clal. Ligeringsprodukter ble innført i E. coli C600 (tilgjengelig fra American Type Culture Collection som A.T.C.C. nr. 23724) ved transformasjon [Mandel et al., Plasmid pBD64 (Bacillus Genetic Stock Center, number 1E22) was completely resolved with Hpall, whereby three fragments of size 2.95 kb, 1.0 kb and 0.75 kb were obtained. These fragments were then ligated as a mixture to plasmid pBR322 (A.T.C.C. No. 37017) which had previously been resolved with ClaI. Ligation products were introduced into E. coli C600 (available from the American Type Culture Collection as A.T.C.C. No. 23724) by transformation [Mandel et al.,
J. Mol. Biol., 52, 154 (1970)]. Utvelgelse ble gjort for celler som er resistente mot kloramfenicol (20 ug/ml) og ampicillin (50 ug/ml). Plasmid-DNA fra 12 transformanter ble fremstilt ved hjelp av en alkalisk ekstraksjonsfremgangsmåte [Birnboim et al., Nucleic Acids Res., 1_, J. Mol. Biol., 52, 154 (1970)]. Selection was made for cells resistant to chloramphenicol (20 ug/ml) and ampicillin (50 ug/ml). Plasmid DNA from 12 transformants was prepared using an alkaline extraction procedure [Birnboim et al., Nucleic Acids Res., 1_,
1513-1523 (1979)], deretter oppløst med Hindlll og EcoRI i kombinasjon for å verifisere tilstedeværelsen av ett eller flere fragmenter som er innført. Ett slikt plasmid, 1513-1523 (1979)], then resolved with HindIII and EcoRI in combination to verify the presence of one or more fragments introduced. One such plasmid,
betegnet pAMB30, ble funnet å bære de 1,0 og 0,75 kb store Hpall-fragmenter fra pBD64 i Clal-setet til pBR322. Disse fragmentene inneholder genet for kloramfenicolacetyl-transferase (eat) som er funksjonelt i E. coli og B. subtilis. Oppløsninger med Bglll og, separat, med Sau3A, bekreftet identiteten og orienteringen til cat-genet på pAMB30, slik som vist i figur 5. designated pAMB30, was found to carry the 1.0 and 0.75 kb HpaI fragments from pBD64 in the ClaI site of pBR322. These fragments contain the gene for chloramphenicol acetyl transferase (eat) which is functional in E. coli and B. subtilis. Resolutions with Bglll and, separately, with Sau3A, confirmed the identity and orientation of the cat gene on pAMB30, as shown in Figure 5.
Ettersom pAMB30 mangler en sekvens for replikasjons-opprinnelse som er funksjonell i B. subtilis, kan det ikke J replikere som et autonomt replikon i B. subtilis vertceller. På den annen side inneholder pAMB30 det pBR3 22-avledede replikasjonsopprinnelsessted som er funksjonelt i E. coli, As pAMB30 lacks an origin of replication sequence that is functional in B. subtilis, it cannot replicate as an autonomous replicon in B. subtilis host cells. On the other hand, pAMB30 contains the pBR3 22 -derived origin of replication functional in E. coli,
og plasmidet kan derfor formeres i E. coli vertceller. Plasmid pAMB30 er nyttig på minst 2 måter. For det første kan et fragment av DNA som inneholder et funksjonelt opprinn-elsessted for replikasjon i B. subtilis, påvises når det klones inn i pAMB30, slik at plasmidet autonomt vil replikere i den ekstrakromosomale tilstand. For det andre kan plasmid pAMB30 integreres i genomet i B. subtilis på et homologt sted mellom kromosom-DNA og DNA fra B. subtilis klonet inn i pAMB30. En slik hendelse er gjentatte ganger blitt påvist tidligere [Haldenwang et al., J. Bacteriol., 142, 90-98 (1980); Young, J. Gen. Microbiol., 129, and the plasmid can therefore be propagated in E. coli host cells. Plasmid pAMB30 is useful in at least 2 ways. Firstly, a fragment of DNA containing a functional origin of replication in B. subtilis can be detected when cloned into pAMB30, so that the plasmid will autonomously replicate in the extrachromosomal state. Second, plasmid pAMB30 can be integrated into the genome of B. subtilis at a homologous site between chromosomal DNA and DNA from B. subtilis cloned into pAMB30. Such an event has been repeatedly demonstrated in the past [Haldenwang et al., J. Bacteriol., 142, 90-98 (1980); Young, J.Gen. Microbiol., 129,
1497-1512 (1983)] ved å bruke plasmidbærere som ligner på, men ikke er identiske med, pAMB30. 1497-1512 (1983)] using plasmid carriers similar to, but not identical to, pAMB30.
Plasmid pAMB21 (beskrevet i eksempel 1) ble oppløst med EcoRI og Pstl for å isolere xylE-genet på et 1,0 kb fragment. Fragmentet ble ligert til pAMB30 som tidligere var blitt oppløst med EcoRI og Pstl. Ligeringsprodukter ble innført i E. coli C600 ved transformasjon. Utvelgelse ble gjort for kloramfenicol-resistente (20 ug/ml) vertceller som var følsomme for ampicillin (50 ug/ml) på grunn av innføringen av xylE-fragmentet fra pAMB21 i det struktur-elle gen for ampicillin-resistens hos pAMB30. Det resulterende plasmid pAMB30/21, har egenskaper som er identiske med pAMB30, men har i tillegg et funksjonelt xylE-gen. Plasmid pAMB21 (described in Example 1) was digested with EcoRI and PstI to isolate the xylE gene on a 1.0 kb fragment. The fragment was ligated into pAMB30 which had previously been digested with EcoRI and PstI. Ligation products were introduced into E. coli C600 by transformation. Selection was made for chloramphenicol-resistant (20 µg/ml) host cells that were sensitive to ampicillin (50 µg/ml) due to the introduction of the xylE fragment from pAMB21 into the ampicillin resistance structural gene of pAMB30. The resulting plasmid pAMB30/21 has properties identical to pAMB30, but additionally has a functional xylE gene.
Plasmid pAMBllO som bærer aprA-genet hvor et område som koder for de siste 226 aminosyrer i fullt ferdig subtilisin, er fjernet, ble oppløst med EcoRI og Kpnl. Det 1,9 kb store fragment av B. subtilis DNA som inneholder genetiske regulatorsekvenser for aprA-genekspresjon, "pre-pro"-området, DNA-sekvensen som koder for de første 49 aminosyrene i fullt ferdig subtilisin, og 3' ikke-kodende sekvenser, ble ligert til pAMB30/21 som tidligere var blitt oppløst med EcoRI og Kpnl. Ligeringsprodukter ble innført i E. coli C600 ved transformasjon. Plasmid-DNA fra flere transformanter ble isolert ved hjelp av den alkaliske eks-tråksjonsfremgangsmåte til Birnboim et al., supra, og tilstedeværelsen av det innførte 1,9 kb fragment ble veri-fisert ved hjelp av flere restriksjonsendonucleaseoppløs-ninger. Ett slikt plasmid, betegnet pAMB301, ble beholdt for videre bruk. Plasmid pAMB10 carrying the aprA gene in which a region coding for the last 226 amino acids of fully formed subtilisin has been removed was digested with EcoRI and KpnI. The 1.9 kb fragment of B. subtilis DNA containing genetic regulatory sequences for aprA gene expression, the "pre-pro" region, the DNA sequence encoding the first 49 amino acids of fully mature subtilisin, and 3' non-coding sequences, were ligated into pAMB30/21 which had previously been digested with EcoRI and KpnI. Ligation products were introduced into E. coli C600 by transformation. Plasmid DNA from several transformants was isolated using the alkaline extraction method of Birnboim et al., supra, and the presence of the introduced 1.9 kb fragment was verified using several restriction endonuclease solutions. One such plasmid, designated pAMB301, was retained for further use.
B. subtilis stamme BGSC1A274 (Bacillus Genetic Stock Center) bærer en mutasjon i npr-stedet og er ute av stand til å produsere ekstracellulær nøytral protease. Plasmidet pAMB301 ble integrert i genomet til B. subtilis BGSC1A274 ved transformasjon av kompetente celler [Spizizen, Proe. Nati. Acad. Sei. (USA) , 44^, 1072-1078 B. subtilis strain BGSC1A274 (Bacillus Genetic Stock Center) carries a mutation in the npr site and is unable to produce extracellular neutral protease. The plasmid pAMB301 was integrated into the genome of B. subtilis BGSC1A274 by transformation of competent cells [Spizizen, Proe. Nati. Acad. Pollock. (USA) , 44^, 1072-1078
(1958)]. Seleksjon ble gjort for kloramfenicol-resistente (5 ug/ml) vertceller som deretter ble overført ved hjelp av sterile tannstikkere til L-agar supplert med 1,5% (1958)]. Selection was made for chloramphenicol-resistant (5 ug/ml) host cells which were then transferred using sterile toothpicks to L-agar supplemented with 1.5%
(vekt/volum) tørr skummet melk og (5 ug/ml) kloramfenicol. De cellene som ikke ga en klar ring rundt kolonien, manglet evnen til å produsere ekstracellulære nøytrale og serinproteaser på grunn av kombinasjonen av npr-mutasjonen sammen med den nyinnførte aprA-mutasjon. aprA-mutasjonen var en fjerning av de siste 226 aminosyrer i fullt ferdig subtilisin som skyldtes erstatningen av villtype aprA-genet med utgaven med en fjernelse båret på pAMB301. En slik stamme, betegnet BZ24, har Npr Apr Cm<r->fenotypen, og den produserer derfor ingen påvisbar ekstracellulær nøytral protease eller ekstracellulær alkalisk protease, og er resistent overfor kloramfenicol ved 5 ug/ml. Southern blotting [Southern, J. Mol. Biol., 9^8, 503-517 (1975)] ble brukt til å bekrefte fjerningen i aprA-genet på kromosomet til B. subtilis BZ24. Dyrking av B. subtilis BZ24 i anti-biotisk medium nr. 3 (Penassay Broth.) i fravær av anti-biotisk seleksjon i omtrent 32 generasjoner, førte til isoleringen av en derivatstamme av BZ24 hvor cat-genet som gir kloramfenicol-resistens til vertceller, var gått tapt på grunn av ustabiliteten i BZ24-kromosomet. Et slikt fenomen er tidligere blitt iakttatt i lignende forsøk [Stahl et al., J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984)]. Et kloramfenicol-følsomt derivat av BZ24 ble betegnet BZ25. (w/v) dry skimmed milk and (5 ug/ml) chloramphenicol. Those cells that did not form a clear ring around the colony lacked the ability to produce extracellular neutral and serine proteases due to the combination of the npr mutation together with the newly introduced aprA mutation. The aprA mutation was a deletion of the last 226 amino acids in mature subtilisin due to the replacement of the wild-type aprA gene with the deletion version carried on pAMB301. One such strain, designated BZ24, has the Npr Apr Cm<r-> phenotype, and therefore produces no detectable extracellular neutral protease or extracellular alkaline protease, and is resistant to chloramphenicol at 5 µg/ml. Southern blotting [Southern, J. Mol. Biol., 9^8, 503-517 (1975)] was used to confirm the deletion in the aprA gene on the chromosome of B. subtilis BZ24. Cultivation of B. subtilis BZ24 in anti-biotic medium No. 3 (Penassay Broth.) in the absence of anti-biotic selection for approximately 32 generations led to the isolation of a derivative strain of BZ24 in which the cat gene conferring chloramphenicol resistance to host cells , had been lost due to the instability of the BZ24 chromosome. Such a phenomenon has previously been observed in similar experiments [Stahl et al., J. Bacteriol., 158, 411-418 (1984)]. A chloramphenicol-sensitive derivative of BZ24 was designated BZ25.
B. subtilis BZ25 har Npr Apr~-fenotypen, og den produserer derfor ingen påvisbar ekstracellulær nøytral protease eller ekstracellulær alkalisk protease. Southern blotting ble brukt til å bekrefte fjernelsen i aprA-genet på kromosomet til B. subtilis BZ25. B. subtilis BZ25 has the Npr Apr~ phenotype and therefore produces no detectable extracellular neutral protease or extracellular alkaline protease. Southern blotting was used to confirm the deletion in the aprA gene on the chromosome of B. subtilis BZ25.
Ettersom B. subtilis BZ25 ikke produserer noen påvisbar ekstracellulær nøytral protease eller subtilisin, As B. subtilis BZ25 does not produce any detectable extracellular neutral protease or subtilisin,
er den en nyttig vertstamme for innføring av plasmid-DNA, slik som pAMBll3, for produksjon av muterte subtilisiner som kan utskilles i det omgivende dyrkningsmedium som er fritt for andre proteaser. it is a useful host strain for the introduction of plasmid DNA, such as pAMBll3, for the production of mutated subtilisins that can be secreted into the surrounding culture medium that is free of other proteases.
B. subtilis BZ25 gir ingen påvisbare ekstracellulære proteaser når kultursupernatanter analyseres som beskrevet nedenunder. B. subtilis BZ25/pAMBll3, som er BZ25 som inneholder plasmid pAMBH3 (innført ved hjelp av protoplast-transformasjonsmetoden til Chang et al., supra) produserer vesentlige mengder av [Ser 218]-subtilisin når kultursupernatanter analyseres som beskrevet. B. subtilis BZ25 produces no detectable extracellular proteases when culture supernatants are analyzed as described below. B. subtilis BZ25/pAMBll3, which is BZ25 containing plasmid pAMBH3 (introduced by the protoplast transformation method of Chang et al., supra) produces substantial amounts of [Ser 218]-subtilisin when culture supernatants are analyzed as described.
Eksempel 5 Example 5
Integrering av [Ser <218>]-subtilisingenet i kromosomet til B. subtilis ble antatt å tilveiebringe en effektiv måte for å øke genetisk stabilitet til dette mutantgen. Integration of the [Ser<218>] subtilisin gene into the chromosome of B. subtilis was thought to provide an efficient way to increase genetic stability of this mutant gene.
Ved en slik fremgangsmåte unngås også behovet for kloramfenicol i fermenteringsmediet, noe som ellers trengs for anvendelse av selektivt trykk for å opprettholde plasmid-DNA Such a method also avoids the need for chloramphenicol in the fermentation medium, which is otherwise needed for the application of selective pressure to maintain plasmid DNA
i den ekstrakromosomale tilstand. Derfor ble [Ser 218]-subtilisingenet sammen med dets genetiske regulatorsekvenser og flankerende DNA-homologer til B. subtilis-kromosomet, isolert fra en agarosegel med lavt smeltepunkt etter elektroforese av pAMBll3 som var blitt oppløst med EcoRI og Pstl i kombinasjon. Det 4,0 kb store EcoRI- PstI-fragment (illustrert i figur 4) ble deretter ligert til pAMB30 (illustrert i figur 5) som var blitt oppløst med EcoRI og Pstl i kombinasjon. Ligeringsprodukter ble innført i in the extrachromosomal state. Therefore, the [Ser 218] subtilisin gene, together with its genetic regulatory sequences and flanking DNA homologues of the B. subtilis chromosome, was isolated from a low melting point agarose gel after electrophoresis of pAMBll3 that had been resolved with EcoRI and Pstl in combination. The 4.0 kb EcoRI-PstI fragment (illustrated in Figure 4) was then ligated into pAMB30 (illustrated in Figure 5) which had been digested with EcoRI and PstI in combination. Ligation products were introduced into
E. coli HB101 (A.T.C.C. nr. 33694) ved transformasjon. Utvelgelse ble gjort for celler som var resistente overfor kloramfenicol (20 ug/ml). Plasmid-DNA fra fire transformanter som oppfylte kriteriene ovenfor, ble isolert ved hjelp av den alkaliske ekstraksjonsfremgangsmåte til Birnboim et al., supra, og deretter oppløst med EcoRI og Pstl i kombinasjon. Alle fire plasmider inneholdt det 4,0 kb store innskudd og den 5,6 kb gjenværende del av pAMB30. E. coli HB101 (A.T.C.C. No. 33694) by transformation. Selection was made for cells resistant to chloramphenicol (20 ug/ml). Plasmid DNA from four transformants meeting the above criteria was isolated using the alkaline extraction method of Birnboim et al., supra, and then resolved with EcoRI and Pstl in combination. All four plasmids contained the 4.0 kb insert and the 5.6 kb remaining portion of pAMB30.
Ett slikt plasmid, betegnet pAMB302, ble renset og oppbevart for videre bruk. One such plasmid, designated pAMB302, was purified and stored for further use.
Gjentatte forsøk på å integrere plasmid pAMB302 i kromosomet til B. subtilis BZ25 ved hjelp av kompetanse-metoden [Spizizen, supra] var ikke vellykket. Dette kan skyldes at BZ25-cellene ikke ble kompetente ved hjelp av den anvendte metode. pAMB302 ble derfor innført i B. subtilis BZ25-celler ved hjelp av protoplast-transf orma - sjonsmetoden til Chang et al., supra. Dette antas å være den første påvisning av at protoplast-transformasjonsmetoden er vellykket når det gjelder å oppnå integrasjon av hetero-log DNA i Bacillus. Dette resultatet er særlig betydnings-fullt ved at forskningsstammer hvor integrasjon er blitt oppnådd, ble valgt på grunnlag av transformasjon ved kom-petanse-metoden. Stammer som kan være ute av stand til å bli kompetente, og særlig industrielle stammer som ikke ble utvalgt på grunnlag av transformasjon ved kompetanse-metoden, kan det være større sannsynlighet for at vil være ute av stand til å bli kompetente. Repeated attempts to integrate plasmid pAMB302 into the chromosome of B. subtilis BZ25 using the competence method [Spizizen, supra] were unsuccessful. This may be because the BZ25 cells did not become competent using the method used. pAMB302 was therefore introduced into B. subtilis BZ25 cells using the protoplast transformation method of Chang et al., supra. This is believed to be the first demonstration that the protoplast transformation method is successful in achieving integration of heterologous DNA in Bacillus. This result is particularly significant in that research strains where integration has been achieved were chosen on the basis of transformation by the competence method. Strains that may be unable to become competent, and especially industrial strains that were not selected on the basis of transformation by the competence method, may be more likely to be unable to become competent.
Utvelgelse var for kloramfenicol-resistente celler (5 ug/ml) som deretter ble overført med sterile tannstikkere til L-agar supplert med 1,5% (vekt/volum) skummet melk og 5 ug/ml kloramfenicol. Celler ble inkubert over natten ved 37°C. Klare ringer med forskjellige diametere ble iakttatt rundt Cm<r->koloniene. Dette indikerer at subtilisin ble fremstilt og utskilt ved hjelp av disse cellene. Et forsøk ble gjort på å isolere plasmid-DNA fra åtte av disse koloniene ved hjelp av den alkaliske ekstraksjonsmetode. Ikke noe plasmid-DNA ble påvist på agarosegeler som ble farvet med ethidiumbromid (1 ug/ml) for å visualisere DNA etter elektroforese. Fraværet av den ekstrakromosomale plasmid-DNA i Cm<r->cellene som produserte subtilisin, var en sterk indikasjon på at pAMB302 var blitt integrert i kromosomet til B. subtilis. Selection was for chloramphenicol-resistant cells (5 ug/ml) which were then transferred with sterile toothpicks to L-agar supplemented with 1.5% (w/v) skimmed milk and 5 ug/ml chloramphenicol. Cells were incubated overnight at 37°C. Clear rings of different diameters were observed around the Cm<r> colonies. This indicates that subtilisin was produced and secreted by these cells. An attempt was made to isolate plasmid DNA from eight of these colonies using the alkaline extraction method. No plasmid DNA was detected on agarose gels that were stained with ethidium bromide (1 µg/ml) to visualize DNA after electrophoresis. The absence of the extrachromosomal plasmid DNA in the subtilisin-producing Cm<r> cells was a strong indication that pAMB302 had been integrated into the chromosome of B. subtilis.
Flere kolonier som man fikk fra dette forsøk, ble isolert og betegnet BZ28, BZ29, BZ30, BZ31, BZ32 og BZ33. Hver stamme ble dyrket over natten ved 37°C med kraftig rysting i hjerne/herte-infusjonsmedium (BHI) supplert med 5 vag/ml kloramfenicol. Kultursupernatanter ble analysert med hensyn på subtilisinaktivitet. B. subtilis stammer BZ28, BZ29, BZ30, BZ31, BZ32 og BZ33 produserte alle subtilisin og utskilte det i det omgivende dyrkningsmedium, idet noen stammer produserte mer enn andre. Mengden av subtilisin som ble observert i dyrkningsvæsken, var direkte proporsjonal med størrelsen på ringen som ble observert på L-agarplatene med skummet melk. Ettersom mengdene av subtilisin utskilt av disse cellene var forskjellige, ble det postulert at enten ble flere kopier av pAMB302 integrert i kromosomet, eller at det hadde funnet sted en økning i kopiantallet for genet [Young, J. Gen. Microbiol., 129, 1497-1512 (1983); Albertini et al., J. Bacteriol., 162, 1203-1211 (1985)]. Several colonies obtained from this experiment were isolated and designated BZ28, BZ29, BZ30, BZ31, BZ32 and BZ33. Each strain was grown overnight at 37°C with vigorous shaking in brain/heart infusion medium (BHI) supplemented with 5 vag/ml chloramphenicol. Culture supernatants were analyzed for subtilisin activity. B. subtilis strains BZ28, BZ29, BZ30, BZ31, BZ32 and BZ33 all produced subtilisin and secreted it into the surrounding culture medium, with some strains producing more than others. The amount of subtilisin observed in the culture medium was directly proportional to the size of the ring observed on the skimmed milk L-agar plates. As the amounts of subtilisin secreted by these cells differed, it was postulated that either more copies of pAMB302 were integrated into the chromosome or that a copy number increase for the gene had occurred [Young, J. Gen. Microbiol., 129, 1497-1512 (1983); Albertini et al., J. Bacteriol., 162, 1203-1211 (1985)].
Eksempel 6 Example 6
Villtype-subtilisin fra BZ25/pAMBlll og [Ser<218>]-subtilisin fra BZ25/pAMBll3 ble isolert og renset på følg-ende måte. Hver dyrkningsvæske ble sentrifugert ved 15.000 g i 30 minutter, og protein i den klare supernatant ble utfelt med (NH4)2S04 (350 g pr. liter). Utfellingen ble samlet opp ved sentrifugering, og etter triturering med 75% aceton ble den filtrert og tørket under et vakuum. Wild-type subtilisin from BZ25/pAMBllll and [Ser<218>]-subtilisin from BZ25/pAMBll3 were isolated and purified as follows. Each culture fluid was centrifuged at 15,000 g for 30 minutes, and protein in the clear supernatant was precipitated with (NH 4 ) 2 SO 4 (350 g per liter). The precipitate was collected by centrifugation, and after trituration with 75% acetone, it was filtered and dried under a vacuum.
For ytterligere å rense enzymet ble den tørkede ut-felling oppløst i vann, og oppløsningen ble filtrert og deretter dialysert mot 0,02M natriumfosfatbuffer ved pH 6,3. Den dialyserte oppløsningen ble sendt gjennom en kolonne (2,5 x 15 cm) med carboxymethylcellulose ved en hastighet på 2 ml pr. minutt. Etter vasking av kolonnen med 0,02M natriumfosfat (pH 6,3) ble enzymet eluert med den samme buffer inneholdende 0,15M NaCl. Toppfraksjoner ble slått sammen, og protein fra fraksjonene som inneholdt enzymet, idenfisiert ved hjelp av en fargeendring i en prøve av frak-sjonen blandet med succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-propyl-L-fenylalanyl-p-nitroanilid, ble utfelt ved tilsetning av 2,5 volumdeler aceton. Utfellingen ble samlet opp ved sentrifugering og deretter oppløst i 0,005M calciumacetat (ca. 1 ml pr. 10 mg). Den resulterende oppløsning ble dialysert ved 4°C mot vann og deretter lyofilisert. To further purify the enzyme, the dried precipitate was dissolved in water, and the solution was filtered and then dialyzed against 0.02M sodium phosphate buffer at pH 6.3. The dialyzed solution was passed through a column (2.5 x 15 cm) of carboxymethylcellulose at a rate of 2 ml per minute. minute. After washing the column with 0.02 M sodium phosphate (pH 6.3), the enzyme was eluted with the same buffer containing 0.15 M NaCl. Peak fractions were pooled, and protein from the fractions containing the enzyme, identified by a color change in a sample of the fraction mixed with succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-propyl-L-phenylalanyl-p-nitroanilide, was precipitated by the addition of 2.5 parts by volume of acetone. The precipitate was collected by centrifugation and then dissolved in 0.005 M calcium acetate (approx. 1 ml per 10 mg). The resulting solution was dialyzed at 4°C against water and then lyophilized.
Eksempel 7 Example 7
Ettersom foreliggende oppfinnelse vedrører stabilis-eringen av Bacillus-subtilisin, ble det utført en analyse av enzymstabilitet og kvantifisering derav. As the present invention relates to the stabilization of Bacillus subtilisin, an analysis of enzyme stability and quantification thereof was carried out.
De fleste enzymer utøver sin biologiske aktivitet, dvs. katalyse av kjemiske reaksjoner, bare innenfor et Most enzymes exert their biological activity, i.e. catalysis of chemical reactions, only within a
snevert pH- og temperaturområde. Dessuten vil enzymet, selv under optimale betingelser, beholde sin aktivitet bare dersom polypeptidkjeden er foldet på en måte som danner den såkalte naturlige konformasjon. Den naturlige form av et enzym er narrow pH and temperature range. Moreover, even under optimal conditions, the enzyme will retain its activity only if the polypeptide chain is folded in a way that forms the so-called natural conformation. The natural form of an enzyme is
termodynamisk mer stabil enn den denaturerte eller ikke-foldede form ved et gjennomsnitt på 10-15 kilokalorier pr. mol. Opphevelse av foldingen av den naturlige struktur opptrer ofte når enzymet eksponeres mot ekstreme pH-verdier eller temperaturer, eller mot visse konsentrasjoner av kjemikalier, slik som vaskemidler, urea og organiske oppløs-ningsmidler. Fjerning av disse denatureringsmidler resulterer ofte i spontan nyfolding av peptidkjeden til den naturlige form og i gjenopprettelse av den opprinnelige enzymaktivitet. thermodynamically more stable than the denatured or unfolded form by an average of 10-15 kilocalories per mol. Abolition of the folding of the natural structure often occurs when the enzyme is exposed to extreme pH values or temperatures, or to certain concentrations of chemicals, such as detergents, urea and organic solvents. Removal of these denaturants often results in spontaneous refolding of the peptide chain to the native form and in restoration of the original enzyme activity.
Irreversibelt tap av enzymaktivitet kan oppstå på grunn av spalting av polypeptidkjeden eller på grunn av modifikasjon av visse aminosyresidekjeder, særlig dersom disse modifikasjonene endrer den naturlige arkitektur i enzymenes aktive sete. Eksempler på slike modifikasjoner omfatter deamideringen av asparaginyl- og glutaminyl-rester, oxydasjonen av methionylrester og den hydrolyttiske spaltning av cystein, hvorved det dannes en rest av thio-cystein og en av dehydroalanin. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et ytterligere eksempel i form av den irreversible inaktivering gjennom ringslutning av Asn-Gly-sekvenser. Irreversible loss of enzyme activity can occur due to cleavage of the polypeptide chain or due to modification of certain amino acid side chains, especially if these modifications change the natural architecture of the enzyme's active site. Examples of such modifications include the deamidation of asparaginyl and glutaminyl residues, the oxidation of methionyl residues and the hydrolytic cleavage of cysteine, whereby a residue of thio-cysteine and one of dehydroalanine are formed. The present invention provides a further example in the form of the irreversible inactivation through cyclization of Asn-Gly sequences.
Når enzympreparatet omfatter flere enzymatiske former som inaktiverer ved forskjellige hastigheter, og/eller når inaktiveringsprosessen opptrer gjennom en rekke mekanismer, er inaktiveringskinetikken komplisert. For de fleste enzympreparater ved et egnet pH- og temperaturområde følger imidlertid den termiske inaktivering kinetikk av første orden, dvs. at den gjenværende enzymaktivitet avtar som en funksjon av tiden langs en eksponensiell des-integrasjonskurve. Under disse forhold er halveringstiden ^Tl/2^ ^ or enzYmet uavhengig av den opprinnelige enzymkon-sentrasjon og kan beregnes som: When the enzyme preparation comprises several enzymatic forms that inactivate at different rates, and/or when the inactivation process occurs through a number of mechanisms, the inactivation kinetics are complicated. For most enzyme preparations at a suitable pH and temperature range, however, the thermal inactivation follows first-order kinetics, i.e. that the remaining enzyme activity decreases as a function of time along an exponential disintegration curve. Under these conditions, the half-life ^Tl/2^ ^ or the enzyme is independent of the original enzyme concentration and can be calculated as:
hvor A^ og A2 er enzymaktivitetene på tidspunktene hhv. t^ og t2. where A^ and A2 are the enzyme activities at the times resp. t^ and t2.
Når alt annet er likt, er halveringstiden for et enzym i oppløsning vanligvis kortere ved høyere temperaturer. All else being equal, the half-life of an enzyme in solution is usually shorter at higher temperatures.
For å sammenligne varmestabiliteten til [Ser 218]-aprA-genproduktet subtilisin med varmestabiliteten til villtype aprA-genprodukt subtilisin og subtilisin BPN', ble oppløsninger av disse enzymer (1 mg/ml) fremstilt i 0,1M natriumglycinatbuffer ved pH 10,0. Oppløsningene ble inkubert ved 52°C, og etter forskjellige tidsrom ble aliquoter (20 yl) tatt ut og blandet med 900 ul 0,2% casein-oppløsning i 0,1M tris-buffer ved pH 8,30. Som en kontroll ble substratoppløsningen (kasein) inkubert med 20 ul enzym-buffer. Hydrolysen av kasein ved værelsetemperatur ble bestemt etter 15 minutter med tilsetning av 200 ul 10% tri-kloreddiksyre. Hydrolysatet ble separert fra det utfelte protein ved sentrifugering, og den ultrafiolette (UV) absorp- To compare the heat stability of the [Ser 218] aprA gene product subtilisin with the heat stability of wild-type aprA gene product subtilisin and subtilisin BPN', solutions of these enzymes (1 mg/ml) were prepared in 0.1 M sodium glycinate buffer at pH 10.0. The solutions were incubated at 52°C, and after various periods of time, aliquots (20 µl) were taken out and mixed with 900 µl of 0.2% casein solution in 0.1 M tris buffer at pH 8.30. As a control, the substrate solution (casein) was incubated with 20 µl of enzyme buffer. The hydrolysis of casein at room temperature was determined after 15 minutes with the addition of 200 µl of 10% trichloroacetic acid. The hydrolyzate was separated from the precipitated protein by centrifugation, and the ultraviolet (UV) absorp-
sjonskoeffisient ved 280 nm sammenlignet med kontrollen, sion coefficient at 280 nm compared to the control,
ble målt ved hjelp av et 8451A dioderad spektrofotometer. Substratkonsentrasjon var slik at enzymaktiviteter var direkte proporsjonale med UV-absorpsjonskoeffisientene ved 280 nm rapportert i tabell 2. I denne tabell representerer verdiene i parenteser prosentdeler av opprinnelige enzymaktiviteter. Den siste spalte i tabell 2 viser den beregnede halveringstid for de tre enzymene, og det kan ses at halveringstiden til det muterte [Ser 218] aprA-genprodukt er mer enn tre ganger lengre enn det naturlige aprA-genprodukt og subtilisin BPN<1> under de testede betingelser. was measured using an 8451A diode array spectrophotometer. Substrate concentration was such that enzyme activities were directly proportional to the UV absorption coefficients at 280 nm reported in Table 2. In this table, values in parentheses represent percentages of initial enzyme activities. The last column in Table 2 shows the calculated half-life for the three enzymes, and it can be seen that the half-life of the mutated [Ser 218] aprA gene product is more than three times longer than the natural aprA gene product and subtilisin BPN<1> under the tested conditions.
Eksempel Example
For bestemmelse av varmestabilitet til subtilisiner i nærvær av vaskemidler ble det flytende tøyvaskemiddel 'ERA Plus" brukt etter fortynning med vann (1:9) og fullstendig inaktivering av den opprinnelige proteaseaktivitet ved oppvarming til 65°C i 30 minutter. pH i den resulterende vaskemiddeloppløsning var 7,50. Ved å bruke kaseinanalyse og fremgangsmåten beskrevet i eksempel 7, ble stabilitetene til [Ser 218] aprA-genprodukt, villtype aprA-genprodukt og subtilisin BPN<1> testet i vaskemidlet ved 45°C. Resultatene er vist i tabell 3 hvor enzymaktivitetene er uttrykt som prosentdeler av opprinnelige enzymaktiviteter. Igjen var halveringstiden for subtilisinanalogen i størrelsesorden tre ganger større enn de naturlige produkter under test-betingelsene. To determine the heat stability of subtilisins in the presence of detergents, the liquid laundry detergent 'ERA Plus' was used after dilution with water (1:9) and complete inactivation of the original protease activity by heating to 65°C for 30 minutes. pH of the resulting detergent solution was 7.50. Using casein analysis and the method described in Example 7, the stabilities of [Ser 218] aprA gene product, wild-type aprA gene product and subtilisin BPN<1> were tested in the detergent at 45° C. The results are shown in Table 3 where the enzyme activities are expressed as percentages of original enzyme activities Again the half-life of the subtilisin analogue was in the order of magnitude three times greater than the natural products under the test conditions.
Resultatene i tabellen ovenfor viser at [Ser 218]-analogen av aprA-genproduktet utviser større stabilitet enn villtype aprA-genproduktet eller subtilisin BPN' i "ERA Plus" som, med en pH på 7,5, kan beskrives som et kationisk til nøytralt vaskemiddel og som sannsynligvis er blitt formulert for å være forenlig med innlemmelse av vaskemiddelenzymer. Disse resultatene sikrer imidlertid ikke at [Ser 218] aprA-genproduktet vil være forenlig med alle kommersielle vaskemiddelblandinger som for tiden finnes, f.eks. de som er blitt formulert for å brukes uten vaskemiddelenzymer. I de innledende forsøk med en 2% (vekt/volum) oppløsning av Tide® , som kan beskrives som et anionisk til nøytralt vaskemiddel med en pH som er høyere enn 8,5 og som ikke inneholder vaskemiddelenzymer i blandingen, utviste subtilisin BPN<1> større stabilitet enn villtype- og [Ser <218> ]- aprA-genproduktene. [Ser <218>]- aprA-genproduktet utviste imidlertid i den samme test større stabilitet enn villtype- aprA-genproduktet. Selv om de forskjellige relative virkninger av [Ser 218]- aprA-genprodutket og subtilisin BPN1 The results in the table above show that the [Ser 218] analog of the aprA gene product exhibits greater stability than the wild-type aprA gene product or subtilisin BPN' in "ERA Plus" which, at a pH of 7.5, can be described as a cationic to neutral detergent and which have probably been formulated to be compatible with the incorporation of detergent enzymes. However, these results do not ensure that the [Ser 218] aprA gene product will be compatible with all commercial detergent compositions currently available, e.g. those that have been formulated to be used without detergent enzymes. In the initial trials with a 2% (w/v) solution of Tide®, which can be described as an anionic to neutral detergent with a pH higher than 8.5 and which does not contain detergent enzymes in the mixture, subtilisin exhibited BPN<1 > greater stability than the wild-type and [Ser <218> ]- aprA gene products. However, in the same test, the [Ser <218>] aprA gene product showed greater stability than the wild-type aprA gene product. Although the different relative effects of the [Ser 218] aprA gene product and subtilisin BPN1
i "ERA Plus" og Tide<®> hittil ikke er blitt forklart, antyder forsøksresultatene at korrekt formulering av vaskemiddelblandinger er en forutsetning for optimal virkning av enzymer inkludert i slike blandinger. Det som tydelig er blitt demonstrert, er at [Ser <2>18]- aprA-genproduktet konse-kvent har egenskaper som er bedre enn egenskapene til villtype-aprA-genproduktet, og det antas at analoger av subtilisin Carlsberg og BPN' ifølge foreliggende oppfinnelse også vil ha større stabilitet enn det tilsvarende villtype-enzym. in "ERA Plus" and Tide<®> has so far not been explained, the experimental results suggest that correct formulation of detergent mixtures is a prerequisite for optimal action of enzymes included in such mixtures. What has been clearly demonstrated is that the [Ser <2>18] aprA gene product consistently has properties that are better than the properties of the wild-type aprA gene product, and it is believed that analogues of subtilisin Carlsberg and BPN' according to the present invention will also have greater stability than the corresponding wild-type enzyme.
Eksempel 9 Example 9
Ved å bruke succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-prolyl-L-fenylalanyl-p-nitroanilid som substrat og økningshastig-heten for absorpsjonskoeffisient ved 405 nm på grunn av fri-givelse av p-nitroanilin [Del Mar et al., Anal. Biochem., 99, 316-320 (1979)] for å måle enzymaktivitet, ble varme-stabilitetene til [Ser 218] aprA, villtype- aprA og subtilisin BPN' i 0,1M natriumfosfatbuffer ved pH 7,5 bestemt på følgende måte. Using succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-prolyl-L-phenylalanyl-p-nitroanilide as substrate and the rate of increase of absorption coefficient at 405 nm due to release of p-nitroaniline [Del Mar et al ., Anal. Biochem., 99, 316-320 (1979)] to measure enzyme activity, the heat stabilities of [Ser 218] aprA, wild-type aprA and subtilisin BPN' in 0.1 M sodium phosphate buffer at pH 7.5 were determined as follows.
Enzymoppløsninger med ca. 0,5 Anson-enheter pr. liter ble inkubert ved 40 og 50°C, og på forskjellige tids-punkter ble aliquoter (20 yl) tatt ut og fortynnet i 180 <y>l iskald 0,1M natriumfosfatbuffer ved pH 7,5. 10 yl av den således fortynnede prøve ble blandet med 8 90 <y>l 1 mM succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-prolyl-L-fenylalanyl-p-nitro-anilid i 0,1M Tris-HCl, pH 8,2, og absorpsjonskoeffisientene ved 405 nm ble målt hvert 15. sekund i 5 minutter på et 8451A dioderad-spektrofotometer. Gjenværende enzymaktiviteter etter forskjellige inkubasjonstider ble uttrykt i tabell 4 og tabell 5 som prosentandeler av de tilsvarende opprinnelige aktiviteter. Fremgangsmåten ble deretter gjen-tatt i 0,1M natriumfosfatbuffer ved pH 9,0, og resultatene er gjengitt i tabellene 6 og 7. Enzyme solutions with approx. 0.5 Anson units per liters were incubated at 40 and 50°C, and at various times aliquots (20 µl) were withdrawn and diluted in 180 µl of ice-cold 0.1 M sodium phosphate buffer at pH 7.5. 10 µl of the thus diluted sample was mixed with 8 90 µl of 1 mM succinyl-L-alanyl-L-alanyl-L-prolyl-L-phenylalanyl-p-nitro-anilide in 0.1M Tris-HCl, pH 8.2, and the absorption coefficients at 405 nm were measured every 15 seconds for 5 minutes on an 8451A diode array spectrophotometer. Remaining enzyme activities after different incubation times were expressed in Table 4 and Table 5 as percentages of the corresponding initial activities. The procedure was then repeated in 0.1 M sodium phosphate buffer at pH 9.0, and the results are reproduced in tables 6 and 7.
Eksempel 10 Example 10
For å teste pH-stabilitet for [Ser 218]-analogen, ble fremgangsmåten ifølge eksempel 7 utført ved pH 4,8 og værelsetemperatur, og resultatene er gjengitt i tabell 8. To test pH stability for the [Ser 218] analogue, the procedure according to Example 7 was carried out at pH 4.8 and room temperature, and the results are reproduced in Table 8.
Selv om foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet ved hjelp av foretrukne utførelsesformer, skal det forstås at modifikasjoner og forbedringer vil oppstå for fagfolk innen teknikken. F.eks. forekommer sekvensen Asn-Gly i andre punkter i subtilisiner, slik som i restene 109 og 110 i aprA-genproduktet og subtilisin BPN', og i restene 62 og 63 i subtilisin Carlsberg og i subtilisin DY. Det er derfor forventet at substitusjon av andre rester enn Asn og Gly på disse respektive steder også kan forbedre stabiliteten. Lignende forbedringer i stabilitet forventes for slike sub-stitusjoner gjort i andre enzymer som har Asn-Gly-sekvensen, og i andre proteiner som omfatter denne sekvens. Videre er det forventet at en subtilisin-analog ifølge foreliggende oppfinnelse har bedre egenskaper enn villtype-subtilisiner i vaskemiddelblandinger, slik som de som er beskrevet i f.eks. U.S. patentskrifter nr. 3.732.170, 3.749.671 og 3.790.482; Although the present invention has been described using preferred embodiments, it is to be understood that modifications and improvements will occur to those skilled in the art. E.g. the sequence Asn-Gly occurs at other points in subtilisins, such as in residues 109 and 110 in the aprA gene product and subtilisin BPN', and in residues 62 and 63 in subtilisin Carlsberg and in subtilisin DY. It is therefore expected that substitution of residues other than Asn and Gly at these respective sites can also improve stability. Similar improvements in stability are expected for such substitutions made in other enzymes that have the Asn-Gly sequence, and in other proteins that include this sequence. Furthermore, it is expected that a subtilisin analogue according to the present invention has better properties than wild-type subtilisins in detergent mixtures, such as those described in e.g. U.S. Patents Nos. 3,732,170, 3,749,671 and 3,790,482;
Av praktiske grunner utføres videre mange industrielle prosesser ved temperaturer som ligger over stabilitets-området til de fleste enzymer. Selv om vaskemiddel-anvendelser har blitt fremhevet, antas det derfor at termo-stabile proteaser ifølge foreliggende oppfinnelse ikke bare er fordelaktige for visse industrier, slik som vaskemiddel og avhåring av hud, som allerede krever stabile proteaser, For practical reasons, many industrial processes are carried out at temperatures that are above the stability range of most enzymes. Although detergent applications have been highlighted, it is therefore believed that thermo-stable proteases of the present invention are not only beneficial to certain industries, such as detergent and skin depilation, which already require stable proteases,
men også kan være anvendbare i industrier som bruker kjemiske midler for å hydrolysere proteiner, f.eks. hydrolyse av vegetabilske og animalske proteiner for fremstilling av suppekonsentrater. but may also be applicable in industries that use chemical agents to hydrolyze proteins, e.g. hydrolysis of vegetable and animal proteins for the production of soup concentrates.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US81924186A | 1986-01-15 | 1986-01-15 | |
PCT/US1987/000027 WO1987004461A1 (en) | 1986-01-15 | 1987-01-07 | THERMALLY STABLE AND pH STABLE SUBTILISIN ANALOGS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO873839D0 NO873839D0 (en) | 1987-09-14 |
NO873839L NO873839L (en) | 1987-11-16 |
NO176844B true NO176844B (en) | 1995-02-27 |
NO176844C NO176844C (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=26775412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO873839A NO176844C (en) | 1986-01-15 | 1987-09-14 | Enzymatically active analogues of a Bacillus subtilisin, nucleic acid, host cell, method of improving the heat and pH stability of such a subtilisin, and detergent composition comprising such analog |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3770888D1 (en) |
NO (1) | NO176844C (en) |
-
1987
- 1987-01-07 DE DE8787900930T patent/DE3770888D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-14 NO NO873839A patent/NO176844C/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3770888D1 (en) | 1991-07-25 |
NO873839D0 (en) | 1987-09-14 |
NO873839L (en) | 1987-11-16 |
NO176844C (en) | 1995-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0254735B1 (en) | Thermally stable and ph stable subtilisin analogs and method for production thereof | |
DK175576B1 (en) | subtilisin | |
CA2016211C (en) | Multiply mutated subtilisins | |
US5874278A (en) | Protease deletion | |
CN103443278B (en) | The method for producing secreted polypeptides | |
CN104232365A (en) | Protease variants active over a broad temperature range | |
MX2010013100A (en) | Compositions and methods comprising variant microbial proteases. | |
Van den Burg et al. | A highly thermostable neutral protease from Bacillus caldolyticus: cloning and expression of the gene in Bacillus subtilis and characterization of the gene product | |
Saeki et al. | Novel oxidatively stable subtilisin-like serine proteases from alkaliphilic Bacillus spp.: enzymatic properties, sequences, and evolutionary relationships | |
NO176844B (en) | Enzymatically active analogues of a Bacillus subtilisin, nucleic acid, host cell, method of improving the heat and pH stability of such a subtilisin, and detergent composition comprising such analog | |
AU604476C (en) | Thermally stable and pH stable subtilisin analogs and method for production thereof |