含疏水蛋白的钻井液的制作方法

文档序号:3779376阅读:380来源:国知局

专利名称::含疏水蛋白的钻井液的制作方法含疏水蛋白的钻井液描述本发明涉及含疏7K蛋白或其衍生物之一的钻井液,并涉及疏水蛋白用作钻井液的助剂的用途。通常,钻井液的任务是简化开发新沉积物(例如矿物油或天然气)过程中经常艮难的钻摞:操作。目的是支持钻探操作和输送此过程中产生的岩石碎片。钻头和钻杆需要润滑和冷却。此外,需要补偿沉积物的流体静压力,这是经常使用高比重钻井液的原因。井壁也应当有衬。商业4吏用的钻井液的重要特性包括适当的粘度和流体性质、密度、热稳定性、乳化和分散能力、pH控制、尤其是高度的环境相容性。既然对新原材料的搜寻在世界的许多地方仍在继续,并且也需要在闭塞的地点(例如远离海岸或在热带丛林中)经常进行深层钻探,那么就存在新钻探助剂,尤其是满足高水平技术需求并可廉价生产和现场使用的钻井液助剂的需要。此外,钻井液也应该是保藏稳定的并且经长时间可使用的。在释》文到环境的事件中钻井液不导致动物和植物世界的持续破坏也是尤其重要的。疏水蛋白是100-150个M酸的小蛋白质,其可从丝状真菌产生,如从裂褶菌(^/'^/;/^//|/附o附柳Mwe)产生。它们通常每个分子具有8个半胱氨酸单位。疏水蛋白对界面具有显著的亲和力并因此适于包被表面,例如通过形成双亲性膜改变界面的性质。例如,可通过疏7JC蛋白的方法包被塑料特氟隆以获得两亲表面。疏水蛋白可从天然来源分离。此外,也已知疏7K蛋白及其衍生物的合成生产方法。例如,德国专利申请DE102005007480.4公开了疏水蛋白及其衍生物的生产方法。现有技术已经提出疏水蛋白在各种应用中的用途。例如,EP-A05016962描述了蛋白质促进例如油/水或燃料/水混合物分相的用途。本领域技术人员已知个别双亲性分子取决于使用浓度和周围介质可对相界面具有稳定或去稳定作用。WO96/41882提出了疏水蛋白用作乳化剂、增稠剂、表面活性剂的用途,用于疏7JC表面亲水化、提高亲7jC基质的抗水性、产生水包油或油包水的乳浊液的用途。还提出了药学应用(如生产软膏或乳剂)和美容应用(如护肤或生产洗发香波或洗发剂)。WO96/41882还描述了例如用于药学应用的含疏水蛋白的组合物。EP-A1252516公开了在30-80°C的温度用含疏7JC蛋白溶液包被窗户、隐形镜片、生物传感器、医疗仪器、进行检测或用于存储的管道、船舶外壳、固体颗粒或客车的车价和地盘。WO03/53383描述了疏水蛋白在美容应用中用于处理角蛋白材料的用途。WO03/10331公开了疏水蛋白具有表面活性性质。例如,公开了疏水蛋白包被的传感器,例如非共价结合另外的物质(例如电活性物质、抗体或酶)的检测电极。WO2004/000880提出了用疏水蛋白或疏水蛋白样物质包,iL4面。同样/>开了水包油或油包水乳浊液也可通过加入疏水蛋白稳定。涉及疏K蛋白样蛋白质的WO01/74864也描述了它们可用于稳定^液和乳浊液。蛋白质用于分相的用途也基本已知。例如,GB195,876描述了用胶体破坏油包水乳浊液的方法。以举例方式提到的胶体为蛋白质,如明胶、酪蛋白、清蛋白,或者为多糖,如阿拉伯胶或黄蓍树胶。JP-A11-169177公开了具有脂酶活性的蛋白质用于破坏乳浊液的用途。WO01/60916公开了至少一种水溶性蛋白质、至少一种水溶性多糖和至少一种水溶性高聚物(例如聚环氧乙烷)的无表面活性剂的混合物的多种用途,也包括原油破乳化的用途。然而,所引用的文献中都没有>5^开疏水蛋白用作钻井液中的助剂的用途。本发明提供了疏水蛋白用作钻井液的助剂的用途,所用的疏水蛋白特别地用作钻井液中的乳化剂。所用的疏水蛋白优选地为融合疏水蛋白,尤其为选自之后提到的yaad國Xa-dewA-his(SEQIDNO:20)、yaad國Xa國rodA曙his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa-basfl-his(SEQIDNO:24)的融合疏水蛋白,其中yaad也可为具有20-293个氨基酸的截短融合配偶体yaad,。钻井液通常由一种或更多种液体和悬浮或溶解的固体组成,所述的液体例如水、原油和有机添加剂或溶剂。水成钻井液、基于油的钻井液和合成钻井液的差别取决于主要液体成分的类型。在发明的钻井液中,优选使用基于油的钻井液(例如柴油、矿物油)。同样,优选使用基于全部组成的0.1-10000ppm、优选地1-1000ppm、尤其是1-600卯m量的疏水蛋白(也可以同时使用多种疏水蛋白)。优势之一是所用的疏水蛋白的量显著低于常规乳化剂情况中所用的量,后者使用以重量计为2-10%的量。钻井液优选地为基于油的钻井液,其包含以重量计为40-95%、优选地以重量计为70-95%的至少一种油成分、以重量计为2-80%、优选地以重量计为2-30%的水,以及才艮据需要的另外的成分。另外的有用成分包括例如下列物质a)盐(例如碱金属和碱土金属氯化物、碱金属和碱土金属溴化物、碱金属和碱土金属碳酸盐;这些盐也经常起到控制pH值的作用),b)补偿液体损失的添加剂(例如膨润土、淀粉、纤维素或其衍生物),c)着湿剂C使上述添加剂(例如膨润土)可油湿润),d)流动改进剂(降低流阻,例如丙烯酸类树脂、聚硅氧烷、聚氨基曱e)增加钻井液比重的添加剂(例如重晶石、赤铁矿、磁铁矿、钬铁矿、菱铁矿、白云石、方解石、氯化钠),f)乳化剂(例如脂肪酸盐、聚酰胺),g)其它添加剂,例如M剂、流体损失添加剂、聚合物或共聚物、胺(例如聚丙烯酰胺),h)增粘添加剂(例如膨润土、石绒)。在本发明优选的实施方案中,使用至少一种促进乳浊液形成的另外的化合物和疏水蛋白。本发明也涉及钻井的方法,尤其涉及开发地下沉积物、尤其是开发油和气的方法,其中使用包含至少一种疏水蛋白或其衍生物的钻井液。优选^f吏用上述融合疏水蛋白。在钻探过程中,通常使用基于油的钻井液,其包含以重量计为40-95%的至少一种油成分(例如生物柴油)、以重量计为2-60%的水(例如淡水或海水)以及根据需要的另外的成分。本发明还提供了钻井液本身,其包含至少一种疏水蛋白。在特别的实施方案中,钻井液包含以重量计为70-95%的至少一种油成分(例如生物柴油)、以重量计为2-30%的水,以及根据需要以重量计最多为13%的另外的成分(例如膨润土和/或氯化钓)。本发明也涉及生产钻井液的方法,其中疏水蛋白成分和钻井液的其余成分完全混合。这可在工业生产地点或其它地点完成,例如在钻井平台完成。使用蛋白质(如疏水蛋白)作为钻探助剂具有这样的优势,它们是天然存在的或天然类似的物质,其是可生物降解的从而不引起对环境的持续破坏。在例如钻探油沉积物的许多大M^应用中,关键因素是所用助剂的非常长时间的持续可用性。本发明的目的是提供使用特定蛋白质进行地球钻探的改进的方法。在本发明中,疏7K蛋白也理解为是指其衍生物或经修饰的疏水蛋白。经修饰的或矛;t生的疏水蛋白可例如为疏水蛋白融合蛋白或与疏水蛋白的序列具有至少60%同一性,例如至少70%同一性、尤其至少80%同一性、更优选地至少90%同一性、甚至优选地至少95%同一性的蛋白质和满足疏水蛋白生物学特性达50%的程度,例如达60%的程度、特别是达70%的程度、更优选地达80%的程度的蛋白质,特别是通过用这些蛋白质包被改变表面性质以使用蛋白质包被玻璃表面之前或之后的水滴接触角增加至少20°、优选地至少25。、尤其是至少30。的性质。已经惊奇地发现疏水蛋白或其衍生物在寻找和开发沉积物中提高钻探性能。这也是基于防止钻井液和所输送物质的快速分相的事实。在本文中,甚至小量的疏水蛋白都相当有效。对定义疏水蛋白来说关键的是疏水蛋白的结构特异性而非序列特异性。天然疏水蛋白的M酸序列非常多样,但是它们都具有8个保守半胱氨酸残基的高度特征性模式。这些残基形成四个分子内二硫键。N端和C端可在相对大的范围内变化。在此可以通过本领域技术人员已知的分子生物学技术向融合配偶体添加一个长10-500个氨基酸的蛋白质。此外,疏水蛋白及其衍生物在本发明中理解为是指具有相似结构并且功能相当的蛋白质。在本发明中,术语"疏水蛋白"在此后应理解为是指通用结构式(I)的多肽Xn-C^-Xi.50画C2-Xo画5-C3画Xi.ioo-C4-Xi一iO(rC5-Xi画50-C6画Xo-5画C7-Xi.50一C8-Xm(1)其中X可为20个天然存在氨基酸(Phe、Leu、Ser、Tyr、Cys、Trp、Pro、His、Gln、Arg、Ile、Met、Thr、Asn、Lys、Val、Ala、Asp、Glu、Gly)中的任何一个。在式中,X在每一种情况中可相同或不同。X旁边的每一个指数为氨基酸的量,c为半胱氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸或苏氨酸,其中至少四个命名为C的残基为半胱氨酸,指数n和m为0-500间,优选地15-300间的互相独立的自然数。式(I)多肽的特征也在于,室温包,皮玻璃表面之后与未包4皮玻璃表面上相同大小水滴的接触角的每一种情况相比,它们引起水滴的接触角增加至少20°,优选地至少25。并且更优选地至少30°。命名为d到C8的M酸优选地为半胱氨酸;然而,它们也可以由其它具有相似空间填充的^J^酸替代,优选地由丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甲石充氨酸或甘氨酸替代。然而,位点d到(:8的至少4个、优选地至少5个、更优选地至少6个和尤其是至少7个应该由半胱氨酸组成。在发明的蛋白质中,半胱氨酸可以还原形式存在或与另一个氨基酸形成二石克键。尤其优选的是分子内形成C-C键,特别是至少一个分子内二硫键、优选地至少2个、更优选地至少3个和最优选地至少4个分子内二硫键。在上述半胱氨酸交换为具有相似空间填充的氨基酸的情况中,此类C位点有利地成对交换,其可与另一个氨基酸形成分子内二石克键。如果半胱氨酸、丝氨酸、丙氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸或苏氨酸也用在命名为X的位置,通式中各个C位置的编号可相应地改变。优选使用通式(II)的疏水蛋白开展本发明Xn-C、X3-25-C2-Xo陽2-C3-X5-50-C4-X2隱35-C5隱X2-l5國C6-Xo-2-C7誦X3-35-C8-Xm(II)其中X、C以及X和C旁的每一个指数如上所定义,指数n和m每一个为0-300的数字,蛋白质还具有上述接触角变化的特点,此外,至少6个命名为C的残基为半胱氨酸。更优选地,所有C残基为半胱氨酸。尤其优选使用通式(III)的疏水蛋白Xn-C^國X5-9-C2-C3-Xii-39-C4-X2-23-C5画X5-9國C6-C7画X6-l8國C8画Xm(III)其中X、C以及X旁的每一个指数为如上所定义,指数n和m每一个为0-200的数字,蛋白质还具有上述接触角变化的特点,命名为C的残基中至少6个为半胱氨酸。更优选地,所有的C残基为半胱氨酸。Xn和Xm残基可为天然地也与疏水蛋白连接的肽序列。然而,一个或两个残基也可为天然不与疏水蛋白连接的肽序列。这也理解为是指疏水蛋白中天然存在的肽序列中的Xn和/或Xm残基由疏水蛋白中天然不存在的肽序列延长。如果Xn和/或Xm为天然不与疏水蛋白连接的肽序列,此类序列通常长度为至少20个、优选地至少35个、更优选地至少50个并且最优选地100个氨基酸。天然不与疏7jC蛋白连接的此残基在此后也称为融合配偶体。这意在表达可由至少一个疏水蛋白部分和天然不以这种方式一起出现的融合配偶体部分组成。融合配偶体部分可选自多种蛋白质。许多融合配偶体也可以与一个疏水蛋白部分连接,例如在疏水蛋白部分的氨基端(Xn)和g端(XnO上连接。然而,也可以例如两个融合配偶体连接到本发明蛋白质的一个位置(Xn或xm)。尤其适合的融合配偶体为微生物中天然存在的蛋白质,特别是大肠杆菌(E.coli)或枯草芽胞杆菌(Bacillussubtilis)中存在的蛋白质。此类融合配偶体的实例为序列yaad(SEQIDNO:15和16)、yaae(SEQIDNO:17和18)和石克氧还蛋白。同样非常适合的是这些序列的片段或衍生物,其只包含一些所述序列,例如所述序列的70-99%、优选地5-50%、更优选地10-40%、或者与所述序列相比改变了单个M酸或核苷酸,其中每一个百分氣基于氨基酸的量。在其它优选的实施方案中,融合疏水蛋白以及作为Xn或Xm基团的融合配偶体也具有所谓的亲和结构域(亲和标签/亲和尾部)。这以理论上已知锚定基团。此类亲和结构域的实例包括(His)k、(Arg)k、(Asp)k、(Phe)k或(Cys)k基团,其中k通常为l-10的自然数。其可优选地为(His)k基团,其中k为4-6。根据本发明作为疏水蛋白或其f汴生物4吏用的蛋白质也可在其多肽序列中得到小务饰,例如通it^t基化、乙酰化修饰或者另外通过化学交联修饰,例如用戊二搭^f务饰。根据本发明使用的疏水蛋白或其衍生物的一个特性是当表面用蛋白质包被时表面性质的改变。可实验测定表面性质的变化,例如通过测量用蛋白质包净皮表面之前和之后的水滴接触角并确定两个测量的差异。接触角测量的操作为本领域技术人员在理论上已知的。测量是基于室温、5w水滴和用玻璃板作为基质。实,分给出了精确的实lNHf,例如测量接触角的适当方法。在其中所述M下,与每一种情况未包被玻璃至少20°、优选地至少25°、更优选地至少30。的特性。开展本发明尤其优选的疏水蛋白为dewA、rodA、hypA、hypB、sc3、basfl、basf2型的疏水蛋白,其结构特征见下文序列表。它们也可仅为部分或其衍生物。具有相同或不同结构的多个疏水蛋白部分(优选2个或3个)酸序列,尤其是才艮据SEQIDNO:19、21、23的序列的融合蛋白yaad-Xa國dewA画his(SEQIDNO:20)、yaad-Xa-rodA國his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa-basfl-his(SEQIDNO:24)。通过交换、插入或删除所有^J^酸中的至少10个、优选地至少5个氨基酸、更优选地5%的#^酸从SEQIDNO.20、22或24所示的多肽序列加工产生的蛋白质和仍具有起始蛋白质的生物学特性达至少50%的程度的蛋白质也是尤其优选的实施方案。蛋白质的生物学特性在本文理解为是指已经描述的接触角改变至少20。。尤其适于幵展本发明的衍生物为通过截短yaad融合配偶体而衍生自yaad國Xa-dewA画his(SEQIDNO:20)、yaad曙Xa画rodA画his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa-basfl-his(SEQIDNO:24)的残基。可有利地使用截短的yaad残基替代具有294个氨基酸的完整yaad融合配偶体(SEQIDNO:16)。但是截短的残基应包含至少20个、更优选地至少35个氨基酸。例如,可使用20-293个、优选地25-250个、更优选地35-150个和例如35-100个^J^酸的截短基团。疏水蛋白和融合配偶体间的切割位点可用于以非衍生的形式释放纯的疏7JC蛋白(例如通过甲硫氨酸处的BrCN切割、因子Xa切割、肠激酶切割、凝血酶切割、TEV切割等等)。也可以产生依次为一个融合配偶体例如yaad或yaae、甚至不同序列的多种疏水蛋白例如DewA-RodA或Sc3-DewA、Sc3-RodA的融合蛋白。同样可以4吏用疏7]C蛋白片段(例如N端或C端截短物)或具有70%同源性的突变蛋白。根据特定用途(即待分离的液相)选择每一种情况的最佳构建体。肽合成方法制备,例如通过Merrifield固相合成制备。可通过适当方法从天然来源分离天然存在的疏水蛋白。以举例方式引用W6sten等人,Eur.JCellBio.63,122-129(1994)或WO96/41882。融合蛋白可优选地通过基因工程方法制备,其中一个核i^f列,特别式组合,即所需蛋白质在宿主生物中作为组合核^列的基因表达的结果而产生的方式。此制备方法例如在DE102005007480.4中乂^开。用于所述制备方法的适当宿主生物(生产生物)可为原核生物(包括古生菌)或真核生物,尤其是细菌(包括嗜盐菌和methanococcia)、真菌、昆虫细胞、植物细胞和哺乳动物细胞,其中更优选地是大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、钩巢曲霉(Aspergillusnidulans)、黑曲霉(Aspergillusniger)、巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)、假单胞菌某种(Pseudomonasspec.)、乳杆菌、多形汉逊酵母(Hansenulapolymorpha)、里氏木霉(Trichodermareesei)、SF9(或相关细胞)。本发明也基于使用表达构建体,其包含在调节核酸序列的遗传控制下编码根据本发明使用的多肽的核酸序列,并且也基于包含这些表达构建体的至少一个的栽体。所用的构建体优选地包含在每一种情况中与编码序列有效连接的特定编码序列的5,上游、启动子和3,下游、终止子序列以及才艮据需要的其它常用调节元件。在本发明中,"有效连接"理解为是指启动子、编码序列、终止子以及根据需要的其它调节元件依次排列以使每一个调节元件可在表达编码序列过程中按所预期实现其功能。可有效连接序列的实例为引导肽,以及增强子和多聚腺苷酸化信号等更多的调节元件包括选择标记、扩增信号、复制起点等等。适当的调节序歹'j在众'jj口Goeddel,GeneExpressionTechnology:MethodsinEnzymology185,AcademicPress,SanDiego,CA(1990)中描述。除了这些调节序列之外,真正结构基因的上游还可存在这些序列的天优选的核酸构建体也有利地包含与启动子功能性连接的一个或更多个所谓的"增强子"序列,其能增强核酸序列的表达。在DNA序列的3,端也可以插入额外有利的序列,如另外的调节元件或终止子。核酸序列可以一个或更多个拷贝存在于构建体中。更多的标记,如抗生素抗性或补充辅源营养的基因也可以存在于构建体中并且才艮据需要的用于选择构建体。启动子中存在用于制备的有利调节序列,如cos、tac、trp、tet、trp-tet、Ipp、lac、Ipp-lac、laclq國T7、T5、T3、gal、trc、ara、rhaP(rhaPBAD)SP6、lambda-PR或imlambda-P启动子,其有利地用于革兰氏阴性细菌。其它有利调节序列例如存在于革兰氏阳性启动子amy和SP02中,存在于酵母和真菌启动子ADC1、MFalpha、AC、P-60、CYC1、GAPDH、TEF、rp28、ADH中。也可以用合成启动子进行调节。为在宿主生物中表达,核酸构建体有利地插入载体,例如能在宿主中最优表达基因的质粒或噬菌体。除了质粒和噬菌体以外,载体理解为是指本领域技术人员已知的所有其它载体,例如病毒(如SV40、CMV、杆状病毒和腺病毒)、转座子、IS元件、噬菌粒、粘粒和线性或环状DNA,并且也包括农杆菌系统。这些栽体可在宿主中自主复制或在染色体上复制。适当的质粒为例如大肠杆菌中的pLG338、pACYC184、pBR322、pUC18、pUC19、pKC30、pRep4、pHSl、pKK223-3、pDHE19.2、pHS2、pPLc236、pMBL24、pLG200、pUR290、pIN-III"3陽Bl、tgtll或pBdCI,链霉菌属的plJ101、pIJ364、plJ702或plJ361,芽孢杆菌属的pUB110、pC194或pBD214,棒杆菌属的pSA77或pAJ667,真菌的pALSl、plL2或pBB116,酵母的2alpha、pAG國l、YEp6、YEpl3或pEMBLYe23或者植物的pLGV23、pGHlac+、pBIN19、pAK2004或pDH51。所述质粒构成了可以选择质粒的一小部分。本领域4支术人员已知其它质粒并可例如从CloningVectors(PouwelsP.H.等人编辑,Elsevier,Amsterdam-NewYork-Oxford,1985,ISBN0444卯4018)中选择。表达所提供的其它基因的核酸构建体还有利地包含增强表达的3,和/或5,端调节序列,其取决于所选宿主生物和基因而选择用于最佳表达。这些调节序列意在能控制基因表达和蛋白质表达。取决于宿主生物这可以指例如基因仅在诱导后表达或过量表达,或者其立即表达和/或过量表达。调节序列或因子可优选地发挥积极作用并从而增强引入基因的基因表达。因此,可通过〗吏用强转录信号(如启动子和/或增强子)在转录水平实现调节元件的扩增。此外,也可以通过例如提高mRNA的稳定性增强转录。在载体的其它实施方案中,包含核酸构建体或核酸的载体也可以线性DNA的形式有利地引入微生物中并通过异源或同源重组整合到宿主生物的基因组中。此线性DNA可由线性化载体(如质粒)组成或仅由核酸构建体或核酸组成。有利地根据生物中所用的特定"密码子选择,,改变核酸序列以在生物中最佳表达异源基因。"密码子选择"可根据该生物其它已知基因的计算机评价容易地确定。通过融合适当的启动子与适当的编码核苷酸序列和终止子信号或多聚腺苷酸化信号制备表达盒。为此,使用常用重組和克隆技术,例如如T.Maniatis,E.F.Fritsch和J.Sambrook,MolecularCloning:ALaboratoryManual,ColdSpringHarborLaboratory,ColdSpringHarbor,NY(1989);T.J.Silhavy,M.L.Berman和L.W.Enquist,ExperimentswithGeneFusions,ColdSpringHarborLaboratory,ColdSpringHarbor,NY(1984);Ausubel,F.M.等人,CurrentProtocolsinMolecularBiology,GreenePublishingAssoc.andWileyInterscience(1987)中所述。为在适当宿主生物中表达,重组核酸构建体或基因构建体有利地插入到能在宿主中最佳表达基因的宿主特异性载体中。载体为本领域技术人员所熟知并可例如从"CloningVectors"(PouwelsP.H.等人编辑,Elsevier,Amsterdam-NewYork-Oxford,1985)中选择。借助于载体,可以制备例如用至少一个载体转化的重组;微生物,并可用于生产根据本发明使用的疏水蛋白或其衍生物。上述重组构建体有利地引入到适当宿主系统中并表达。优选使用本领域技术人员熟悉的克隆和转染方法(例如共沉淀、原生质体融合、电穿孔、逆转录病毒转染等等)实现所述核酸在特定表达系统中的表达。适当的系统在例如CurrentProtocolsinMolecularBiology,F.Ausubel等人编辑,WileyInterscience,NewYork1997或Sambrook等人,MolecularCloning:ALaboratoryManual,第二版,ColdSpringHarborLaboratory,ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY,1989中描述。也可以制备同源重组微生物。为此,制备包含至少一部分所用基因或编码序列的载体,其中根据需要引入至少一个M酸缺失、添加或取代以改变,例如功能性破坏序列("敲除"序列)。引入的序列例如也可为相关孩吏生物的同系物或者衍生自哺乳动物、酵母或昆虫来源。用于同源重组的载体可备选地如下构建,以使同源重组情况中的内源基因以另一种方式突变或改变但仍编码功能蛋白(例如可改变上游调节区域以改变内源蛋白质的表达)。根据本发明使用的基因的改变部分在同源重组载体中。适当的同源重组载体的构建例如在Thomas,K.R.和Capecchi,M.R.(1987)Cell51:503中描述。在理论上,原核和真核生物都可用作此类核酸或此类核酸构建体的重组体宿主生物。宿主生物有利地为微生物,如细菌、真菌或酵母。有利地使用革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌,优选地使用肠杆菌科、假单胞菌科、根瘤菌科、链霉菌科或诺卡氏菌科的细菌,更优选地使用埃希氏菌属(Escherichia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、诺卡菌属(Nocardia)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、沙门菌属(Salmonella)、农杆菌属(Agrobacterium)或红球菌属(Rhodococcus)的细菌。取决于宿主生物,用于上述融合蛋白制备方法的生物可以本领域技术人员已知的方式生长或培养。微生物通常在包含碳源(通常为糖的形式)、氮源(通常为有机氮源,如酵母提取物的形式)或盐(如硫酸铵)、痕量元素(如铁、锰和镁盐)并且根据需要还包含维生素的液体培养基中于0-100。C、优选地10-60。C在氧喷雾条件下生长。营养液的pH值可保持在固定值,即在生长过程中调节或不调节。生长可分批发酵、半分批发酵或连续进行。可在发酵起始引入营养成分或者半连续或连续地补充。可通过实施例中所述的方法从生物中分离酶或酶用于作为粗提取物反应。根据本发明使用的疏7K蛋白或其功能性、生物学活性的片段可通过重组制备的方法制备,其中培养产生多肽的微生物,根据需要诱导蛋白质的表达并从培养物中分离它们。如果需要蛋白质可在工业M^莫上以这种方式产生。可通过已知方法培养和发酵重组微生物。细菌可在例如TB或LB培养基中,温度20-40°C和pH值6-9的条件下增殖。适当的培养条件例如在T.Maniatis,E.F.Fritsch和J.Sambrook,MolecularCloning:ALaboratoryManual,ColdSpringHarborLaboratory,ColdSpringHarbor,NY(1989)中具体描述。如果蛋白质不分泌到培养基中,那么然后可将细胞破坏并通过已知的蛋白质分离方法从裂解物中获得产物。根据需要,细胞可通过高频超声、高压(例如在弗氏压碎器中)、渗透裂解、去垢剂的作用、分解酶或有机溶剂、匀浆或所列多种方法的组合破坏。蛋白质可通过已知的层析方法纯化,如分子筛层析(凝胶过滤),如Q琼脂糖层析、离子交换层析和疏水层析纯化,并且也可用其它常用方法如超滤、结晶、盐析、透析和非变性凝胶电泳纯化。适当的方法例如在Cooper,F.G.,BiochemischeArbeitsmethoden[BiochemicalTechniques],VerlagWalterdeGruyter,Berlin,NewYork或Scopes,R.,ProteinPurification,SpringerVerlag,NewYork,Heidelberg,Berlin中描述。尤其有利的是,可通过提供其可结合的固体支持物(特别是适当聚合物)上相应互补基团的特定锚定基团简化融合疏水蛋白的分离和纯化。此类固体支持物可例如用于填充层析柱,并且以这种方式分离效率通常可显著增加。此类分离方法也称为亲和层析。为掺入锚定基团可以在蛋白质制备过程中使用通过特定核苷^列延长cDNA并从而编码改变的蛋白质或融合蛋白的载体系统或寡核苷酸。为了更容易纯化,修饰的蛋白质包含作为锚发挥功能的所谓标签,例如也称为六个组氨酸锚的修饰。用组氨酸锚修饰的融合疏水蛋白可通过层析纯化,例如用镍-Sepharose作为柱填料。随后融合疏水蛋白可通过适当的洗脱试剂(例如咪唑溶液)从柱上再次洗脱。在简化的纯化方法中,也可以不用层析纯化。为此,首先通过适当方法(例如微量过滤或离心)将细胞从发酵培养液中取出。随后可通过适当方法(例如上文提到的方法)破坏细胞,然后可从包涵体中分离细胞残渣。后者可有利地通过离心实现。最后,包涵体可以理论已知的方式石皮坏以释放融合疏水蛋白。这可通过例如酸、碱和/或去垢剂的方法完成。根据本发明使用的含融合疏水蛋白的包涵体可通常甚至用0.1MNaOH在大约1h内完全溶解。通过此简化方法获得的融合疏7JC蛋白的纯度基于全部蛋白质的量以重量计通常为60-80%。通过所述简化方法获得的溶液可不经进一步纯化而用于开展本发明。如所述制备的疏7jc蛋白可作为融合蛋白直接使用或在脱离或去掉融合配偶体之后作为"纯"疏7jc蛋白使用。当想要去掉融合配偶体时,建议在融合蛋白的疏7K蛋白部分和融合配偶体部分间渗入潜在的切割位点(蛋白酶的特异识别位点)。适当的切割位点特别是疏水蛋白部分和融合配偶体部分中都不存在的那些肽序列,其可用生物信息学工具容易地确定。尤其适当的例子ABrCN在曱硫氨酸处的切割、用Xa因子切割的蛋白酶介导性切割、肠激酶切割、凝血酶切割、TEV(烟草蚀刻病毒蛋白酶)切割。根据本发明,疏水蛋白或其衍生物可用于包含至少一种液相的钻井液。钻井液可为任何组合物,条件是它们具有至少一种液相,特别是基于油的液相。在本发明中组合物也具有另外的相。根据本发明,基于油的钻井液中的油优选地为生物柴油、内烯烃、《烯烃、植物酯、链烷烃或其混合物。适当的其它溶剂为例如有机溶剂,如醚、芳香化合物,如甲苯、醇、烷、烯、环烷、环烯、酯、酮、萘或卣代烃。可根据要进行的钻探的类型和根据需要根据土壤中存在的任何物质(矿石、盐、矿物来源)调整钻井液以获得最佳作用。也可通过提高温度额外地改进〗吏用钻井液的钻探,例如0-400。C的温度,例如30-200°C的温度,特别是40-150。C的温度。所用的疏水蛋白或其衍生物的量可在大范围内变化,并且有利地根据组合物本身和组合物中存在的任何另外的成分调整数量。需要根据特定条件调整钻井液(特别是其密度),例如待钻探通过的地岩层的特性、钻探深度、压力和温度。已经惊奇地发现即使少量的疏7JC蛋白或其衍生物都会提高钻井液稳定性并从而也提高钻探操作的稳定性。根据本发明可以任何适当的量使用至少一种疏水蛋白或其衍生物。通常,可以基于全部成分的0.1-10000ppm的量、优选地以1-1000ppm的量、更优选地以1-600ppm的量和最优选地以4-500ppm的量4吏用至少一种疏水蛋白或其衍生物。在本应用中,单位卯m指毫克/千克。本发明的钻井液可与其它常用成分和添加剂组合。在此应提到的有例如不具有或具有突出去垢剂作用的载体油。适当的矿物栽体油为矿物油加工过程中获得的级分,如具有例如SN500-2000级别粘度的光亮油或基础油;还有芳香烃、链烷烃和烷氧基链烷醇。根据本发明同样适用的是矿物油提炼过程中获得的级分并且也称为"加氢裂化油"(具有360-500。C沸点的真空馏分,可从催化加氢、在高压条件下异构化并且还去链烷烃的天然矿物油中获得)。同样适用的是上述矿物载体油的'混合物。可相^据本发明使用的合成载体油的实例选自聚烯烃(聚of烯烃或聚内烯烃)、(聚)酯、(聚)烷氧化物、聚醚、脂肪族聚醚酰胺、烷基酚起始的聚醚、烷基*始的聚醚酰胺和长链烷醇的羧酸酯。适当聚烯烃的实例为尤其基于聚丁烯或聚异丁烯(氢化或未氢化的)的烯烃聚合物,其中Mn=400-1800。其它适当栽体油系统例如在DE-A3826608、DE-A4142241、DE画A4309074、EP-A0452328和EP-A0548617中描述,其在此明确引用作为参考。所述载体油以本领域技术人员认为对于特定应用而言合适的量使用。其它常用添加剂为腐蚀抑制剂,例如基于有机羧酸的铵盐的腐蚀抑制剂,所述的盐倾向于形成薄膜,或者在非铁金属防腐的情况中基于杂环芳族化合物的腐蚀抑制剂;抗氧化剂或稳定剂,例如基于胺、其它常规乳化剂的抗氧化剂或稳定剂;抗静电剂;金属茂,如二茂铁;润滑性改进剂,如特定的脂肪酸、烯基琥珀酸酯、二(羟基烷基)脂肪族胺、羟基乙酰胺或蓖麻油;染料(标记物)、失水剂(例如聚合物)、调节密度的物质、流变改性剂,还有构建滤饼的物质(例如膨润土或粘土)、石灰或其它乳化剂。根据需要也加入胺以降低pH值。本发明在此后通过实施例详细描述。实施例实施例l:克隆yaad-His6/yaaE-His6使用寡核苷酸Hal570和Hal571(Hal572/Hal573)进行聚合酶链式反应。所用的模板DNA为细菌枯草芽胞杆菌的基因组DNA。得到的PCR片段包含枯草芽胞杆菌yaaD/yaaE基因编码序列并在每一个末端分别包含Ncol与BglII限制性酶切位点。纯化PCR片段并用限制性内切酶Ncol和Bg瓜切割。此DNA片段用作插入片段并克隆到已预先用限制性内切酶Ncol和BglII线性化的来自Qiagen的pQE60载体中。如此形成的载体pQE60YAAD弁2/pQE60YaaE弁5可用于表达由YAAD::HIS6或YAAE::HIS6组成的蛋白质。Hal570:gcgcgcccatggctcaaacaggtactgaHal571:gcagatctccagccgcgttcttgcatacHal572:ggccatgggattaacaataggtgtactaggHal573:gcagatcttacaagtgccttttgcttatattcc实施例2:克隆yaad疏水蛋白DewA-His6使用寡核苷酸KaM416和KaM417进行聚合酶链式反应。所用的模板DNA为霉菌钩巢曲霉的基因组DNA。得到的PCR片段包含疏水蛋白基因dewA的编码序列和N端因子Xa蛋白酶切割位点。纯化PCR片段并用限制性内切酶BamHI切割。此DNA片段用作插入片段并克隆到已预先用限制性内切酶BglII线性化的载体pQE60YAAD弁2中。如此形成的载体#508可用于表达由YAAD::Xa::dewA::HIS6组成的融合蛋白。KaM416:GCAGCCCATCAGGGATCCCTCAGCCTTGGTACCAGCGCKaM417:CCCGTAGCTAGTGGATCCATTGAAGGCCGCATGAAGTTCTCCGTCTCCGC实施例3:克隆yaad疏水蛋白RodA-His6与质粒弁508类似地,使用寡核苷酸KaM434和KaM435克隆质粒#513。KaM434:GCTAAGCGGATCCATTGAAGGCCGCATGAAGTTCTCCATTGCTGCKaM435:CCAATGGGGATCCGAGGATGGAGCCAAGGG实施例4:克隆yaad疏水蛋白BASF1-His6与质粒#508类似地,使用寡核苷酸KaM417和KaM418克隆质粒#507。所用的模板DNA为合成的DNA序列(疏水蛋白BASF1)(见后附的SEQIDNO.ll和12)。KaM417:CCCGTAGCTAGTGGATCCATTGAAGGCCGCATGAAGTTCTCCGTCTCCGCKaM418:CTGCCATTCAGGGGATCCCATATGGAGGAGGGAGACAG实施例5:克隆yaad疏水蛋白BASF2-His6与质粒#508类似地,使用寡核普酸KaM417和KaM418克隆质粒#506。所用的模板DNA为合成的DNA序列(疏水蛋白BASF2)(见后附分SEQIDNO.13和14)。KaM417:CCCGTAGCTAGTGGATCCATTGAAGGCCGCATGAAGTTCTCCGTCTCCGCKaM418:CTGCCATTCAGGGGATCCCATATGGAGGAGGGAGACAG实施例6:克隆yaad疏水蛋白SC3-His6与质粒#508类似地,使用寡核苷酸KaM464和KaM465克隆质粒#526。所用的模板DNA为裂褶菌(Schyzophyllumcommune)的cDNA(见后附的SEQIDNO.9和10)。KaM464:CGTTAAGGATCCGAGGATGTTGATGGGGGTGCKaM465:GCTAACAGATCTATGTTCGCCCGTCTCCCCGTCGT实施例7:重組大肠杆菌菌林yaad疏水蛋白DewA-His6的发酵在15mlGreiner管中接种3ml含表达yaad疏水蛋白DewA-His6的大肠杆菌菌林的LB液体培养基。在摇床中以200转/分于37。C接种8h。每一种情况中,两个带挡板的ll锥形瓶和250mlLB培养基(十100照/ml的氨节青霉素)用每一种情况lml预培养物接种并在摇床中以180转/分于37。C孵育9h。在201发酵罐中用0.51预培养物(OD鋼鹏l:lO,对水测量)接种于13.51LB培养基(+100照/ml氨节青霉素)中。在OD60nm为~3.5时加入140ml100mMIPTG。3h后将发酵罐冷却到10。C并离心去掉培养液。用细胞沉淀进行进一步纯化。实施例8:重组疏水蛋白融合蛋白的纯化用50mMpH7.5的磷酸钠緩冲液使100g细胞沉淀(100-500mg的疏水蛋白)的总体积达200ml并重悬。悬液用UltraturraxT25型(JankeandKunkel;IKA-Labortechnik)处理10分钟,随后用500单位Benzonase(Merck,Darmstadt;货号1.01697.0001)在室温赙育1小时降解核酸。破坏细胞前用玻璃管(P1)进行过滤。为破坏细胞和分离残佘基因组DNA,以1500巴进4亍两个匀浆循环(MicrofluidizerM-110EH;MicrofluidicsCorp.)。离心匀浆物(SorvallRC画5B,GSA转子,250ml离心杯,60分钟,4°C,12000转/分,23000g),将上清液i丈于水上并将沉淀重悬于100mlpH7.5的磷酸钠緩冲液中。重复离心和重悬三次,在第三次重复中加入含1%SDS的磷酸钠緩冲液。重悬后,将混合物搅拌1小时并进行最后的离心(SorvallRC-5B,GSA转子,250ml离心杯,60分钟,4。C,12000转/分,23000g)。根据SDS画PAGE分析,疏7jC蛋白在最后离心之后存在于上清液中(图1)。实验表明疏水蛋白在相应的大肠杆菌细胞中可能以包涵体形式存在。将50ml含疏水蛋白的上清液应用于50ml用50mMTris隱ClpH8.0緩沖液平衡的镍SepharoseHighPerformance17-5268-02柱(Amersham)。用50mMTris画ClpH8.0緩冲液洗柱子,随后用含200mM咪唑的50mMpH8.0的Tris-Cl緩冲液洗脱疏水蛋白。在50mMpH8.0的Tris-Cl緩冲液中透析溶液以去除咪唑。图l显示了所制备的疏水蛋白的纯化泳道A:用于镍-S印harose柱样品(l:10稀释)泳道B:流过液=洗涤步骤洗脱物泳道C-E:OD280最高的洗脱级分(WP1、WP2、WP3)泳道F显示了所用的分子量标准。图1的疏7jc蛋白具有大约53kD的分子量。一些较小的带代表了疏水蛋白的降解产物。实施例9:性能检测通过在玻璃上水滴接触角的改变表征疏水蛋白基质玻璃(窗玻璃,Stiddeutscheglass,Mannheim):使用根据实施例8纯化的疏水蛋白。-溶液中疏7jc蛋白浓度100ng/ml,溶液还包含50mM醋酸钠緩沖液和0.1%聚氧乙烯(20)-失水山梨醇单月桂酸酯(Tweer^20),溶液的pH值4画将玻璃板浸没在此溶液中过夜(温度80。C)-然后从溶液中取出疏水蛋白包被的玻璃板并在蒸馏水中洗涤,-然后在蒸馏水中孵育10min/80°C/l%SDS,-再次在蒸馏水中洗涤在空气中干燥样品并在室温测定包被玻璃表面5|Lll水滴的接触角(以度为单位)。在DataphysicsOCA15+接触角系统,软件(2002年11月)上测量接触角。根据制造商的说明进行测量。未处理玻璃给出30±5。的接触角。用才艮据实施例8的疏水蛋白(yaad-dewA-his6)包被的玻璃板给出75±5。的接触角。接触角增加45°。实施例10:产生含疏水蛋白浓缩物0w^-A「fl-rfew^-历S6)的基于油的钻井液以下列量向含222ml生物柴油和61ml氯化钙溶液(25%)的制剂中加入疏水蛋白浓缩物a)Oppmb)10ppmc)100ppmd)10000ppm用乳化装置(UltraTurraxT50)以2000、6000和10000转/分的速度与5分钟和10分钟的搅拌时间产生各种试验中的各种乳浊液。用每一种钻井液样品开展乳化试验(与DIN51415类似)。在这些试验中,化合物在所述条件下(搅拌时间和旋转速度)互相混合。之后,观察到分层是时间的函数。参考标准进行评价,其中1代表乳浊液完全开裂,2代表释放水的部分开裂,3代表检测不到开裂。所述疏水蛋白浓度的试验结果汇总于表1中。对于每一种情况列出了1分钟/、24小时和48小时(每一种情况下在室温,23。C)后分相层的评价。此外,也在80。C的均一温度下试验。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>评价不加入疏水蛋白A时观察到钻探混合物的快速分离。评价1是实践中的油钻探不可接受的。甚至很少量的疏水蛋白都具有良好的乳化作用。甚至10ppm的疏水蛋白(低于1mg)会带来可接受的结果。在以更高量使用疏水蛋白的情况中,甚至可以获得更好的结果,特别是热稳定性更好。对序列表中的DNA和多肽序列指定的序列名称dewADNA和多肽序列SEQIDNO:1dewA多肽序列SEQIDNO:2rodADNA和多肽序列SEQIDNO:3rodA多肽序列SEQIDNO:4hypADNA和多肽序列SEQIDNO:5hypA多肽序列SEQIDNO:6hypBDNA和多肽序列SEQIDNO:7hypB多肽序列SE()IDNO:8sc3DNA和多肽序列SEQID脆9sc3多肽序列SEQIDNO:10basflDNA和多肽序列SEQIDNO:11basfl多肽序列SEQIDNO:12basf2DNA和多肽序列SEQIDNO:13basO多肽序列SEQIDNO:14yaadDNA和多肽序列SEQIDNO:15yaad多肽序列SEQIDNO:16yaaeDNA和多肽序列SEQIDNO:17yaae多肽序列SEQIDNO:18yaad-Xa-dewA画hisDNA和多肽序列SEQIDNO:19yaad-Xa-dewA-his多肽序列SEQIDNO:20yaad-Xa-rodA-hisDNA和多肽序列SEQIDNO:21yaad-Xa-rodA國his多肽序列SEQIDNO:22yaad-Xa-basfl-hisDNA和多肽序列SEQIDNO:23yaad-Xa-bas打-his多肽序列SEQIDNO:2权利要求1.疏水蛋白用作钻井液助剂的用途。2.根据权利要求l的用途,其中疏水蛋白用作钻井液中的乳化剂。3.根据权利要求1和2的用途,其中所用的疏水蛋白为融合疏7jc蛋白。4.根据权利要求l-3中任一项所述的用途,其中所用的疏水蛋白为选自yaad國Xa國dewA-his(SEQIDNO:20)、yaad画Xa-rodA-his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa-basfl-his(SEQIDNO:24)的融合疏水蛋白,其中yaad也可为具有20-293个氨基酸的截短的融合配偶体yaad,。5.根据权利要求l-4中任一项所述的用途,其中疏水蛋白用作基于油的钻井液的助剂。6.根据权利要求l-5中任一项所述的用途,其中疏水蛋白以基于全部成分的0.1-10000ppm的量使用。7.根据权利要求l-6中任一项所述的用途,其中疏水蛋白以基于全部成分的1-1000ppm的量使用。8.根据权利要求l-7中任一项所述的用途,其中钻井液为基于油的钻井液,其包含以重量计为40-95%的至少一种油成分、以重量计为2-60%的水以及根据需要的另外的成分。9.根据权利要求l-8中任一项所述的用途,其中使用疏水蛋白和促进乳浊液形成的至少一种另外的化合物。10.钻井开发地下沉积物的方法,其中使用包含至少一种疏水蛋白的钻井液。11.根据权利要求10的方法,其中钻井液中所用的疏7jC蛋白为融合疏水蛋白或其衍生物。12.根据权利要求10和11任一项所述的的方法,其中钻井液中所用的疏水蛋白为选自yaad-Xa謹dewA-his(SEQIDNO:20)、yaad國Xa腳rodA國his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa-basfl-his(SEQIDNO:24)的融合疏7]C蛋白,其中yaad也可为具有20-293个氨基酸的截短的融合配偶体yaad,。13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,其中疏水蛋白用作基于油的钻井液的助剂。14.才艮据权利要求10-13中任一项所述的方法,其中疏7K蛋白以基于全部成分的0.1-10000ppm的量使用。15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法,其中疏水蛋白以基于全部成分的1-1000卯m的量使用。16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法,其中钻井液为基于油的钻井液,其包含以重量计为40-95%的至少一种油成分、以重量计为2-60%的水以及才艮据需要的另外的成分。17.根据权利要求10-16中任一项所述的方法,其中钻井液为基于油的钻井液,其包含以重量计为70-95%的至少一种油成分、以重量计为2-30%的水以及才艮据需要的另外的成分。18.根据权利要求10-17中任一项所述的方法,其中钻井液为基于油的钻井液,其包含以重量计为70-95%的至少一种油成分、以重量计为2-30%的水以及才艮据需要以重量计最多13%的另外的成分。19.根据权利要求10-18中任一项所述的方法,其中使用疏7JC蛋白和促进乳浊液形成的至少一种另外的化合物。20.包含至少一种疏水蛋白的钻井液。21.根据权利要求20的钻井液,其中疏水蛋白为融合疏水蛋白或其衍生物。22.根据权利要求20和21的钻井液,其中钻井液中所用的疏水蛋白为选自yaad-Xa-dewA-his(SEQIDNO:20)、yaad-Xa画rodA-his(SEQIDNO:22)或yaad-Xa画basfl誦his(SEQIDNO:24)的融合疏7JC蛋白,其中yaad也可为具有20-293个氨基酸的截短的融合配偶体yaad,。23.根据权利要求20-22中任一项所述的钻井液,其为基于油的钻井液。24.根据权利要求20-23中任一项所述的钻井液,其包含基于全部成分的0.1-10000ppm的疏水蛋白。25.根据权利要求20-24中任一项所述的钻井液,其包含基于全部成分的1-1000卯m的疏水蛋白。26.根据权利要求20-25中任一项所述的钻井液,其为基于油的钻井液,其包含以重量计为40-95%的至少一种油成分、以重量计为2-60%的水以及根据需要的另外的成分。27.根据权利要求20-26中任一项所述的钻井液,其为基于油的钻井液,其包含以重量计为70-95%的至少一种油成分、以重量计为2-30%的水以及根据需要的另外的成分。28.根据权利要求20-27中任一项所述的钻井液,其为基于油的钻井液,其包含以重量计为70-95%的至少一种油成分、以重量计为2-30%的水以及+艮据需要的以重量计最多13%的另外的成分。29.才艮据权利要求20-28中任一项所述的钻井液,其包含至少一种疏水蛋白和促进乳浊液形成的至少一种另外的成分。30.产生根据;f又利要求20-29的钻井液的方法,其中疏水蛋白成分与钻井液的其余成分充分混合。全文摘要本发明涉及至少一种疏水蛋白或至少一种其衍生物用作钻井液助剂的用途。文档编号C09K8/32GK101228249SQ200680019188公开日2008年7月23日申请日期2006年3月29日优先权日2005年4月1日发明者M·古茨曼,U·鲍斯,Y·刘申请人:巴斯福股份公司
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