优化蛋白生产的方法与流程

文档序号:37428943发布日期:2024-03-25 19:19阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种设计信使rna(mrna)的方法,所述信使rna是适合于由正交核糖体(o-核糖体)翻译的正交信使rna(o-mrna),其中所述mrna包含5'非翻译区(5'utr)以及开放阅读框(orf),所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中δgtot(o-ribo)是解折叠所述mrna所需的自由能(δg解折叠)与所述mrna结合o-核糖体以形成结合o-核糖体的能起始状态时释放的自由能(δgo-ribo结合)之和。

3.根据权利要求2所述的方法,其中所述o-核糖体包含正交16s rrna并且所述mrna包含shine dalgarno序列,并且δgtot(o-ribo)根据以下预测:

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,当所述δgtot新(o-ribo)比先前的δgtot(o-ribo)更正时,所述δgtot新(o-ribo)和所述δgtot(o-ribo)之间的差异的量值决定了接受的概率,其中与较大的量值相比,较小的量值与较高的接受机会相关联。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中接受或拒绝修饰所依据的概率分布是:

6.根据权利要求5所述的方法,其中调节所述tsa以维持5-20%的接受率。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述方法用于设计mrna,所述mrna是适合于由还包含第二核糖体(2nd-核糖体)的细胞中的o-核糖体翻译的o-mrna,其中

8.一种设计mrna的方法,所述mrna是适合于由还包含第二核糖体(2nd–核糖体)的细胞中的o-核糖体翻译的o-mrna,其中所述mrna包含5'utr和orf,其中所述方法包括:

9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法,其中δgtot(2nd-ribo)是解折叠mrna所需的自由能(δg解折叠)和mrna与第二核糖体结合以形成结合第二核糖体的能起始状态时释放的自由能(δg2nd ribo结合)之和。

10.根据权利要求9所述的方法,其中所述第二核糖体包含16srrna并且所述mrna包含shine dalgarno序列,并且根据以下预测δgtot(2nd-ribo):

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法,其中,当所述δgtot新(o-ribo)比先前的δgtot(o-ribo)更正或所述δgtot新(2nd-ribo)比先前的δgtot(2nd-ribo)更负时,所述δgtot新(o-ribo)和所述δgtot(o-ribo)之间或所述δgtot新(2nd-ribo)和所述δgtot(2nd-ribo)之间的差异的量值决定了接受的概率,其中与较大的量值相比,较小的量值与较高的接受机会相关联。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法,其中

13.根据权利要求12所述的方法,其中,当所述δgtot新(opt)比先前的δgtot(opt)更正时,所述δgtot新(opt)和所述δgtot(opt)之间的差异的量值决定了接受的概率,其中与较大的量值相比,较小的量值与较高的接受机会相关联。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法,其中接受或拒绝修饰所依据的概率分布是:

15.根据权利要求14所述的方法,其中调节所述tsa以维持5-20%的接受率。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法,其中所述修饰是或包含单核苷酸改变、插入或缺失。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法,其中

18.根据权利要求17所述的方法,其中步骤(b)包括在5'utr中引入包含单核苷酸改变、插入或缺失的修饰,或将orf内的密码子2至12中的任一个密码子交换为同义密码子。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法,其中步骤(b)至(d)重复至少200、300、400、500、1000、5000或10000次。

20.根据权利要求1至18中任一项所述的方法,其中重复步骤(b)至(d)直到至少10、50、100、250或500次连续重复,连续重复不会导致更负的δgtot新(o-ribo)。

21.根据权利要求7至18中任一项所述的方法,其中重复步骤(b)至(d)直到至少10、50、100、250或500次连续重复,连续重复不会导致更负的δgtot新(o-ribo)或更正的δgtot新(2nd-ribo)。

22.根据权利要求12至18中任一项所述的方法,其中重复步骤(b)至(d)直到至少10、50、100、250或500次连续重复,连续重复不会导致更负的δgtot新(opt)。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法,其中步骤(a)的5'utr的长度为35个核苷酸;或者其中所述修饰位于5'utr的最接近起始密码子的35个核苷酸中的任一个处。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法,其中步骤(a)的5'utr依据随机生成的核酸序列。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法,其中步骤(a)的5'utr包含野生型shinedalgarno序列。

26.根据权利要求1至24中任一项所述的方法,其中所述o-核糖体包含正交抗-shinedalgarno序列并且步骤(a)的5'utr包含被预测与所述正交抗-shine dalgarno序列完全互补的正交shine dalgarno序列(o-sd)。

27.根据权利要求26所述的方法,其中步骤(b)不包括将所述o-sd的五核苷酸核心中引入修饰。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法,其中所述shine dalgarno序列距离所述orf的起始密码子为五个核苷酸。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法,其中所述第二核糖体是野生型核糖体。

30.根据权利要求1至28中任一项所述的方法,其中所述第二核糖体是不同于所述第一o-核糖体的o-核糖体。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法,其中所述方法在计算机上实施。

32.一种产生编码由o-核糖体翻译的外源蛋白的核酸序列的方法,其中o-mrna的序列根据权利要求1至31中任一项所述的方法设计,然后产生编码所述序列的核酸分子。

33.一种用于设计由正交核糖体(o-核糖体)翻译的正交信使rna(o-mrna)的系统,所述系统包括:

34.一种计算机程序产品,其包含存储程序代码的非暂时性机器可读介质,当所述程序代码由计算机系统的一个或多个处理器执行时,使得所述计算机系统实施权利要求1至31中任一项所述的方法。

35.一种设计编码用于在宿主细胞中表达的至少两种外源trna的操纵子的方法,所述宿主细胞包含编码内源trna的内源基因组,所述方法包括:

36.根据权利要求35所述的方法,其中步骤(v)的选择是从多个序列的排序列表中进行的,其中所述排序列表是通过基于所述至少两种外源trna和用于定义基因间区域的相应内源trna之间的序列同一性之和,对所述多个序列中的每一个进行排序而创建的。

37.根据权利要求35或36所述的方法,其中步骤(ii)的序列同一性通过比较所述内源trna的受体干序列与所述外源trna的受体干序列来计算。

38.根据权利要求37所述的方法,其中比较所述trna的前七个和后八个核苷酸,不包括cca末端。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的方法,其中考虑的最小基因间区域是5、10、15、20或25个碱基对,并且最大是50、75、100、125或150个碱基对。

40.根据权利要求39所述的方法,其中考虑的最小基因间区域是10个碱基对并且最大是100个碱基对。

41.根据权利要求35至40中任一项所述的方法,其中所述方法用于设计编码至少三种、至少四种、至少五种或至少六种外源trna的操纵子。

42.根据权利要求35至41中任一项所述的方法,其中所述方法在计算机上实施。

43.一种产生编码包含至少两种外源trna的操纵子的核酸序列的方法,其中根据权利要求35至42中任一项所述的方法设计所述核酸的序列,然后产生编码所述序列的核酸。

44.一种用于设计包含至少两种外源trna的操纵子的系统,所述系统包含:

45.一种计算机程序产品,其包括存储程序代码的非暂时性机器可读介质,当所述程序代码由计算机系统的一个或多个处理器执行时,使得所述计算机系统实施权利要求35至42中任一项所述的方法。

46.一种核酸,其中核酸包含通过权利要求43的方法获得或可通过权利要求43的方法获得的操纵子。

47.一种包含内源基因组的宿主细胞,其中所述宿主细胞包含编码包含至少两种外源trna的操纵子的核酸,并且其中每个外源trna对之间的核酸序列是源自所述内源基因组的基因间序列。

48.根据权利要求47所述的宿主细胞,其中所述操纵子通过权利要求43的方法获得或可通过权利要求43的方法获得。

49.根据权利要求35至43中任一项所述的方法或根据权利要求47或权利要求48所述的宿主细胞,其中所述宿主细胞是原核细胞。

50.根据权利要求49所述的方法或宿主细胞,其中所述原核细胞是细菌细胞。

51.根据权利要求50所述的方法或宿主细胞,其中所述细菌细胞是大肠杆菌并且所述内源基因组是大肠杆菌基因组。

52.一种设计包含用于在宿主细胞中表达的至少两个外源orf的操纵子的方法,其中所述方法包括:

53.根据权利要求52所述的方法,其中步骤(iii)包括选择所述5'utr序列和所述至少两个外源orf的放置,其中:

54.根据权利要求52或权利要求53所述的方法,其中步骤(i)包括为所述至少两个外源orf中的每一个产生两个、三个、四个、五个或更多个5'utr序列。

55.根据权利要求52至54中任一项所述的方法,其中所述至少两个外源orf中的至少一个或全部是氨酰基-trna合成酶。

56.根据权利要求52至55中任一项所述的方法,其中所述方法用于设计编码至少三个、至少四个、至少五个或至少六个外源orf的操纵子。

57.根据权利要求52至56中任一项所述的方法,其中δgtot(ribo)是解折叠所述mrna所需的自由能(δg解折叠)与所述mrna与核糖体结合以形成结合核糖体的能起始状态时释放的自由能(δgribo结合)之和。

58.根据权利要求57所述的方法,其中所述5'utr包含shine dalgarno序列,并且δgtot(ribo)根据以下进行预测:

59.根据权利要求52至58中任一项所述的方法,其中步骤(i)包括:

60.根据权利要求59所述的方法,其中,当所述δgtot新(ribo)比先前的δgtot(ribo)更正时,所述δgtot新(ribo)和所述δgtot(ribo)之间的差异的量值决定了接受的概率,其中与较大的量值相比,较小的量值与较高的接受机会相关联。

61.根据权利要求59或60所述的方法,其中接受或拒绝所述修饰所依据的概率分布是:

62.根据权利要求61所述的方法,其中调节所述tsa以维持5-20%的接受率。

63.根据权利要求59至62中任一项所述的方法,其中所述修饰是或包含单核苷酸改变、插入或缺失。

64.根据权利要求59至63中任一项所述的方法,其中

65.根据权利要求64所述的方法,其中步骤(a)包括向5'utr中引入包含单核苷酸改变、插入或缺失的修饰,或将orf内的密码子2至12中的任一个交换为同义密码子。

66.根据权利要求59至65中任一项所述的方法,其中步骤(a)至(c)重复至少200、300、400、500、1000、5000或10000次。

67.根据权利要求59至65中任一项所述的方法,其中重复步骤(a)至(c)直至至少10、50、100、250或500次连续重复,连续重复不会导致更负的δgtot新(ribo)。

68.根据权利要求52至67中任一项所述的方法,其中所述方法在计算机上实施。

69.一种产生编码包含至少两个外源orf的多顺反子操纵子的核酸序列的方法,其中根据权利要求52至68中任一项所述的方法设计所述核酸的序列,然后根据所述序列产生核酸。

70.一种用于设计包含至少两个外源orf的多顺反子操纵子的系统,所述系统包含:

71.一种计算机程序产品,其包括存储程序代码的非暂时性机器可读介质,当所述程序代码由计算机系统的一个或多个处理器执行时,使得所述计算机系统实施权利要求52至68中任一项所述的方法。

72.一种核酸,其中核酸包含操纵子,其通过权利要求69的方法获得或可通过权利要求69的方法获得。

73.一种宿主细胞,其包含编码操纵子的核酸,所述核酸通过权利要求69的方法获得或可通过权利要求69的方法获得。

74.根据权利要求52至69中任一项所述的方法或根据权利要求73所述的宿主细胞,其中所述宿主细胞是原核细胞。

75.根据权利要求74所述的方法或宿主细胞,其中所述原核细胞是细菌细胞。

76.根据权利要求75所述的方法或宿主细胞,其中所述细菌细胞是大肠杆菌并且所述内源基因组是大肠杆菌基因组。

77.一种宿主细胞,其包含:

78.根据权利要求77所述的宿主细胞,其中

79.根据权利要求77所述的宿主细胞,其中

80.根据权利要求77至79中任一项所述的宿主细胞,其中所述宿主细胞是原核细胞。

81.根据权利要求80所述的宿主细胞,其中所述原核细胞是细菌细胞。

82.根据权利要求81所述的宿主细胞,其中所述细菌细胞是大肠杆菌。

83.一种产生多肽的方法,包括:

84.根据权利要求83所述的方法,包括:

85.根据权利要求83或84所述的方法,当从属于权利要求78时,包括:

86.根据权利要求83至85中任一项所述的方法,当从属于权利要求79时,包括:

87.通过权利要求86所述的方法获得或可通过权利要求86所述的方法获得的多肽。


技术总结
本发明涉及优化蛋白生产的新方法。这些方法包括:优化正交mRNA的方法,设计和产生包含外源tRNA的最佳操纵子的方法,以及设计和产生包含外源基因(例如编码正交氨酰基‑tRNA合成酶(O‑aaRS)的外源基因)的最佳操纵子的方法。本发明还涉及所述方法的产物。作为本发明的一部分还提供了包含这些发明的产物的宿主细胞、使用所述细胞的方法及其产物。本发明的宿主细胞可用于改进包含在基因学上掺入的非经典氨基酸的蛋白和多肽的生产。

技术研发人员:D·L·东克尔曼,S·B·欧姆,A·T·贝蒂,J·W·钦
受保护的技术使用者:英国研究与创新署
技术研发日:
技术公布日:2024/3/24
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