JP5858393B2 - Novel gene expression control method using variable region of antibody - Google Patents

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本発明は、新規で画期的な遺伝子発現調節に用いることのできる発現ベクター、形質転換細胞、およびそれらを用いた遺伝子発現調節システムに関する。   The present invention relates to a novel and innovative expression vector that can be used for gene expression regulation, a transformed cell, and a gene expression regulation system using them.

分子生物学研究分野においてタンパク質の構造・機能解析には大腸菌、酵母、哺乳類細胞などでの異種発現が重要なストラテジーとなり、様々な遺伝子発現調節システムが汎用されるに至っている。例えば、大腸菌での遺伝子発現調節には、イソプロピル-β-D(-)-チオガラクトピラノシド(IPTG)を誘導因子としたラクトースリプレッサーを利用した発現制御系が用いられ、哺乳類細胞での発現調節には、テトラサイクリンを誘導因子としたテトラサイクリン耐性オペロンを利用した系が利用されている。さらに、遺伝子発現調節システムは遺伝子治療や環境モニタリングなどの分野にも幅広く応用されるようになっている。放射線に応答するプロモーターを用いて腫瘍壊死因子の発現をコントロールするガン治療を目的とした遺伝子治療ベクターの開発なども進んでいる。本発明者らは、これまでに、エストロジェン受容体及びアリルハイドロカーボン受容体を用いた遺伝子発現制御システムを開発し、エストロジェン様化合物やダイオキシン類による環境汚染を検出する遺伝子組換え植物の創製に成功している(非特許文献1及び特許文献1〜2)。しかしながら、既存の遺伝子発現調節システムは、生物が本来持っている遺伝子発現制御系を利用して開発されたものである。即ち、誘導因子となる物質は受容体が存在するものに制約され、我々が自由に設定することはできない。   In the field of molecular biology research, heterologous expression in E. coli, yeast, mammalian cells, etc. is an important strategy for protein structure / function analysis, and various gene expression regulation systems have become widely used. For example, for the regulation of gene expression in E. coli, an expression control system using a lactose repressor using isopropyl-β-D (-)-thiogalactopyranoside (IPTG) as an inducer is used. For regulation of expression, a system using a tetracycline resistant operon using tetracycline as an inducer is used. Furthermore, gene expression regulation systems are widely applied to fields such as gene therapy and environmental monitoring. Development of gene therapy vectors for the purpose of cancer treatment that controls the expression of tumor necrosis factor using a promoter that responds to radiation is also progressing. The present inventors have so far developed a gene expression control system using an estrogen receptor and an allyl hydrocarbon receptor, and succeeded in creating a genetically modified plant for detecting environmental pollution by estrogen-like compounds and dioxins. (Non-patent Document 1 and Patent Documents 1 and 2). However, the existing gene expression regulation system has been developed using a gene expression control system inherent in living organisms. In other words, substances that serve as inducers are restricted by the presence of receptors, and we cannot set them freely.

現在では、タンパク質の相互作用によって遺伝子発現を人工的に調節することが可能である。1989年にFields, S.とSong, O.によってタンパク質の相互作用の解析を目的として開発された酵母Two-Hybrid System(非特許文献2)は、転写因子であるGAL4タンパク質のDNA結合領域と転写活性化領域が分離可能であることを利用している。GAL4のDNA結合領域と任意のタンパク質Aを融合したタンパク質と、転写活性化領域とタンパク質Bの融合タンパク質を同時に発現させる。そこで、タンパク質Aとタンパク質Bが相互作用する場合のみ、両融合タンパク質が会合して、一つの転写因子としての働きを示し、遺伝子の発現を調節することができる。ほとんどの転写制御因子は、DNA結合領域や転写調節領域を切り離して別のタンパク質に融合してもその機能を失うことなく、特定の塩基配列に結合したり、転写を促進・抑制することができる。即ち、GAL4のDNA結合領域や転写活性化領域を他の転写因子のそれらと置き換えてTwo-Hybrid Systemを構築することが可能である。   Currently, it is possible to artificially regulate gene expression through protein interactions. Yeast Two-Hybrid System (Non-Patent Document 2), developed in 1989 for the purpose of analyzing protein interactions by Fields, S. and Song, O., is the transcription factor GAL4 protein DNA binding region and transcription. The fact that the active region is separable is used. A protein in which a DNA binding region of GAL4 and an arbitrary protein A are fused, and a fusion protein of a transcription activation region and protein B are simultaneously expressed. Therefore, only when protein A and protein B interact, both fusion proteins can associate to function as a single transcription factor and regulate gene expression. Most transcriptional regulators can bind to a specific base sequence or promote / suppress transcription without losing its function even if the DNA-binding region or transcriptional regulatory region is separated and fused to another protein. . That is, it is possible to construct a Two-Hybrid System by replacing the DNA binding region and transcription activation region of GAL4 with those of other transcription factors.

抗体は、その物質に特異的に結合するという性質を利用して、疾病診断検査、抗体医薬、環境モニタリング、食品品質管理などへの応用が試みられてきた。現在では、タンパク質をはじめ、あらゆる物質に結合する抗体の作製方法が確立され、抗体を作製できない物質はないといっても過言ではない。さらに近年、遺伝子工学の発展に伴い、抗体遺伝子の取得が容易となったことから抗体工学が急速に発展し、抗原との結合において重要な役割を果たしている重鎖可変領域(VH)並びに軽鎖可変領域(VL)断片を単離して、利用することができるようになった。これにより、抗体断片の大量生産や、抗体を用いた組換えタンパク質の作製も容易となった。特に、VHとVL断片は、各々が抗原に結合する能力を有しており、抗体機能を有する最小単位のポリペプチドと言える。抗原が存在する場合、VHとVL断片が抗原と結合し、Three-Hybridを形成することが知られている。オープンサンドイッチ免疫化学測定法(ELISA)はこの性質を利用したものである(非特許文献3)。 Antibodies have been tried to be applied to disease diagnostic tests, antibody drugs, environmental monitoring, food quality control, etc. by utilizing the property of binding specifically to the substance. At present, it is no exaggeration to say that methods for producing antibodies that bind to all substances including proteins have been established, and there are no substances that cannot produce antibodies. In recent years, with the development of genetic engineering, the acquisition of antibody genes has become easier, and antibody engineering has developed rapidly. Heavy chain variable regions (V H ) that play an important role in antigen binding and light Chain variable region (V L ) fragments were isolated and made available. This facilitated mass production of antibody fragments and production of recombinant proteins using antibodies. In particular, the VH and VL fragments each have the ability to bind to an antigen, and can be said to be the minimum unit polypeptide having an antibody function. It is known that when an antigen is present, VH and VL fragments bind to the antigen to form a three-hybrid. An open sandwich immunochemical assay (ELISA) utilizes this property (Non-patent Document 3).

しかしながら、抗体可変領域と、DNA結合タンパク質または転写活性因子とを融合した組換え遺伝子を利用する遺伝子発現調節システムについては、これまでに一切報告されておらず、また先行技術文献にもそのようなシステムに関する示唆はない。
特開2004−089068号公報 特開20060−129733号公報 Kodama, S. et al. Aryl hydrocarbon receptor (AhR)-mediated reporter gene expression systems in transgenic tobacco plants. Planta (2007) Fields, S. and Song, O. A novel genetic system to detect protein-protein interactions. Nature(1989) 340, 245-246 Ueda, H. et al. Open sandwich ELISA: A novel immunoassay based on the interaction of antibody variable region. Nature Biotechnology (1996) 14, 1714-1718
However, no gene expression regulation system using a recombinant gene in which an antibody variable region is fused with a DNA binding protein or a transcriptional activator has been reported so far, and such a technique is not disclosed in the prior art literature. There is no suggestion about the system.
JP 2004-089068 A Japanese Patent Laid-Open No. 20060-129733 Kodama, S. et al. Aryl hydrocarbon receptor (AhR) -mediated reporter gene expression systems in transgenic tobacco plants. Planta (2007) Fields, S. and Song, O. A novel genetic system to detect protein-protein interactions. Nature (1989) 340, 245-246 Ueda, H. et al. Open sandwich ELISA: A novel immunoassay based on the interaction of antibody variable region.Nature Biotechnology (1996) 14, 1714-1718

本発明の課題は、従来のシステムより優れた、新規で画期的な遺伝子発現調節に用いることのできる発現ベクター、形質転換体、およびそれらを用いた遺伝子発現調節システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide an expression vector, a transformant, and a gene expression regulation system using them, which are superior to conventional systems and can be used for novel and innovative regulation of gene expression.

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行い、抗体のVとV断片にそれぞれDNA結合領域あるいは転写活性化領域を結合した組換えタンパク質を作製することにより、抗原(誘導物質)が存在する場合にVとVが会合し、両組換えタンパク質が一つの転写因子としての働きを示して遺伝子の転写を促進又は抑制する遺伝子発現調節システムが得られることを見出し、本発明を完成させた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and prepared a recombinant protein in which a DNA binding region or a transcriptional activation region is bound to each of the VH and VL fragments of an antibody, thereby producing an antigen (induction). The substance is present in the presence of V H and V L , and the recombinant protein exhibits a function as one transcription factor, thereby obtaining a gene expression regulation system that promotes or suppresses gene transcription, The present invention has been completed.

従って、本発明は以下を包含する。
項1. 抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、および
当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子を含む発現ベクターであって、
前記ベクターを導入した細胞、組織又は個体内において、標的遺伝子の発現を調節することを特徴とするベクター。
項2. 項1に記載の発現ベクターを導入してなる、形質転換体。
項3. 遺伝子発現調節方法であって、
項1に記載の発現ベクターを、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターの下流に標的遺伝子を有する細胞、組織又は個体に導入し、
当該細胞、組織又は個体に、融合させた抗体に特異的な抗原を添加することにより、標的遺伝子の発現を調節する、遺伝子発現調節方法。
項4. 細胞、組織又は個体が有するDNA結合タンパク質に応答するプロモーターおよび標的遺伝子が外来遺伝子である、項3に記載の方法。
項5. 融合させた抗体に特異的な抗原を被験物質として、項1に記載の発現ベクターと、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターと標的遺伝子とを有する細胞、組織又は個体に添加し、当該標的遺伝子の発現を指標として発現量を測定することを特徴とする、被験物質のスクリーニング方法。
項6. 特定の抗体の抗原を誘導物質とする遺伝子発現調節システムであって、
当該抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、および
当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、並びに
DNA結合タンパク質に応答するプロモーターおよびその下流にある標的遺伝子を、細胞、組織又は個体において同時に発現させることを特徴とする、遺伝子発現調節システム。
Accordingly, the present invention includes the following.
Item 1. A recombinant protein gene in which a heavy chain variable region of an antibody is fused with either a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor; and a light chain variable region of the antibody and a heavy chain of a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor An expression vector comprising a recombinant protein gene fused with a variable region and a different one,
A vector characterized by regulating the expression of a target gene in a cell, tissue or individual into which the vector has been introduced.
Item 2. A transformant into which the expression vector according to Item 1 has been introduced.
Item 3. A gene expression regulation method comprising:
The expression vector according to Item 1 is introduced into a cell, tissue, or individual having a target gene downstream of a promoter that responds to a DNA binding protein,
A method for regulating gene expression, which comprises regulating the expression of a target gene by adding an antigen specific to the fused antibody to the cell, tissue or individual.
Item 4. Item 4. The method according to Item 3, wherein the promoter and target gene that respond to a DNA-binding protein possessed by a cell, tissue, or individual are foreign genes.
Item 5. Using the antigen specific to the fused antibody as a test substance, the expression vector according to Item 1, a promoter and a target gene responsive to a DNA-binding protein, and a target gene are added to the target gene to express the target gene A method for screening a test substance, wherein the expression level is measured using as a parameter.
Item 6. A gene expression regulation system using an antigen of a specific antibody as an inducer,
A recombinant protein gene in which the heavy chain variable region of the antibody is fused with either a DNA binding protein or a transcriptional regulatory factor, and the light chain variable region of the antibody and the heavy chain of the DNA binding protein or the transcriptional regulatory factor. Simultaneous expression of a recombinant protein gene fused with another one fused with a chain variable region, a promoter responsive to a DNA binding protein, and a target gene downstream thereof in a cell, tissue or individual A gene expression regulation system characterized by the above.

本発明に係る抗体分子を用いた遺伝子発現調節方法の画期的な特徴として、以下の3点が挙げられる。(1)目的の誘導物質に結合する抗体さえ取得できれば、どんな物質(タンパク質、有機化学物質、無機化学物質等)をも誘導物質として設定できる。(2)DNA結合タンパク質をこれまでに知られている転写因子のそれと置き換えることにより、標的遺伝子配列を自由に変えることができる。(3)転写調節因子を促進因子または抑制因子とすることによって、遺伝子発現を促進することも抑制することも可能である。   The following three points can be cited as breakthrough features of the gene expression regulation method using the antibody molecule according to the present invention. (1) Any substance (protein, organic chemical substance, inorganic chemical substance, etc.) can be set as an inducer as long as an antibody that binds to the target inducer can be obtained. (2) The target gene sequence can be freely changed by replacing the DNA binding protein with that of a transcription factor known so far. (3) Gene expression can be promoted or inhibited by using a transcriptional regulatory factor as a promoter or suppressor.

上記のような特徴をふまえ、本発明の遺伝子発現調節方法の具体的な応用例として、例えば、次の3点が挙げられる。(1)環境汚染物質、特にダイオキシン類及び内分泌攪乱化学物質に特異的に結合する抗体を用いて構築した本システムにより、汚染物質分解微生物において増殖制御遺伝子の発現を制御することで、バイオレメディエーション分野で問題となっている微生物による二次汚染の回避に貢献できる。(2)疾病マーカー特異的に発現するマーカータンパク質に対する抗体を用いることで、マーカータンパク質の増減に応じて治療遺伝子の発現を制御する遺伝子治療ベクターに応用できる。(3)生体における化学物質やタンパク質の局在をモニターできる実験手法としての応用も可能である。   Based on the above features, specific application examples of the gene expression regulation method of the present invention include, for example, the following three points. (1) Bioremediation field by controlling the expression of growth control genes in pollutant-degrading microorganisms with this system constructed using antibodies that specifically bind to environmental pollutants, especially dioxins and endocrine disrupting chemicals This can contribute to the prevention of secondary contamination caused by microorganisms. (2) By using an antibody against a marker protein that is specifically expressed in a disease marker, it can be applied to a gene therapy vector that controls the expression of a therapeutic gene according to the increase or decrease of the marker protein. (3) Application as an experimental technique capable of monitoring the localization of chemical substances and proteins in living bodies is also possible.

発現ベクター
本発明の発現ベクターは、1.抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、および、2.当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子の2つの組換えタンパク質遺伝子を含む。
( Expression vector )
The expression vector of the present invention comprises: 1. a recombinant protein gene in which a heavy chain variable region of an antibody is fused with either a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor; Includes two recombinant protein genes, a recombinant protein gene in which the light chain variable region of the antibody is fused with a DNA binding protein or transcriptional regulator that is different from the one fused with the heavy chain variable region .

例えば、これらは、抗体の重鎖可変領域と転写制御因子を融合させた組換えタンパク質遺伝子、および当該抗体の軽鎖可変領域とDNA結合タンパク質と融合させた組換えタンパク質遺伝子からなるものであってもよいし、あるいは、抗体の重鎖可変領域とDNA結合タンパク質を融合させた組換えタンパク質遺伝子、および当該抗体の軽鎖可変領域と転写制御因子と融合させた組換えタンパク質遺伝子からなるものであってもよい。   For example, these consist of a recombinant protein gene fused with an antibody heavy chain variable region and a transcriptional regulatory factor, and a recombinant protein gene fused with a light chain variable region of the antibody and a DNA binding protein. Alternatively, it may be composed of a recombinant protein gene fused with a heavy chain variable region of an antibody and a DNA binding protein, and a recombinant protein gene fused with a light chain variable region of the antibody and a transcriptional regulatory factor. May be.

本発明のベクターの作用は、当該ベクターを導入した細胞、組織又は個体内(以下これを「被導入体」と称することがある)において、抗体に特異的な抗原の存在下で、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターの下流にある標的遺伝子の発現を調節することである。   The action of the vector of the present invention is that a DNA-binding protein is produced in the presence of an antigen specific for an antibody in a cell, tissue or individual into which the vector has been introduced (hereinafter sometimes referred to as “subject”). Is to regulate the expression of a target gene downstream of a promoter that responds to.

ここで、抗体の重鎖可変領域と軽鎖可変領域としては、同じ抗体由来の抗体の重鎖可変領域断片および軽鎖可変領域断片を単離したものを用いることができる。本発明において用いる抗体に特に制限はなく、遺伝子工学的に製造したもの等を目的に合わせて適宜選択すればよい。   Here, as a heavy chain variable region and a light chain variable region of an antibody, those obtained by isolating a heavy chain variable region fragment and a light chain variable region fragment of an antibody derived from the same antibody can be used. There is no restriction | limiting in particular in the antibody used in this invention, What is necessary is just to select suitably according to the objective what was manufactured by genetic engineering.

本発明で用いるDNA結合タンパク質は、遺伝子プロモーター結合能を有するタンパク質であれば特に限定はなく、標的遺伝子の上流にあるプロモーターに合わせて適宜決定できる。具体的には、例えば、大腸菌リプレッサー(LexA)、GAL4、ラクトースリプレッサー、テトラサイクリンリプレッサー、エストロジェン受容体、グルココルチコイド受容体、アリルハイドロカーボン受容体などのDNA結合領域などが挙げられる。   The DNA binding protein used in the present invention is not particularly limited as long as it has a gene promoter binding ability, and can be appropriately determined according to the promoter upstream of the target gene. Specific examples include DNA binding regions such as E. coli repressor (LexA), GAL4, lactose repressor, tetracycline repressor, estrogen receptor, glucocorticoid receptor, and allyl hydrocarbon receptor.

また、本発明で用いる転写制御因子は、標的遺伝子の転写活性を促進または抑制する因子であれば特に限定はなく、様々な転写制御因子を使用できる。例えば、単純ヘルペスウィルス転写制御因子(VP16)の転写活性化領域、エストロジェン受容体、グルココルチコイド受容体、アリルハイドロカーボン受容体などの転写活性化領域、ラクトースリプレッサー、テトラサイクリンリプレッサーなどの転写抑制領域などを用いることができ、好ましくは、VP16の転写活性化領域を用いることができる。   The transcriptional regulatory factor used in the present invention is not particularly limited as long as it is a factor that promotes or suppresses the transcriptional activity of the target gene, and various transcriptional regulatory factors can be used. For example, transcription activation region of herpes simplex virus transcriptional regulatory factor (VP16), transcription activation region such as estrogen receptor, glucocorticoid receptor, allyl hydrocarbon receptor, transcription repression region such as lactose repressor, tetracycline repressor Etc., and preferably, the transcriptional activation region of VP16 can be used.

抗体の可変領域およびDNA結合タンパク質または転写制御因子を融合させた組換えタンパク質遺伝子は、公知の遺伝子工学的方法を用いて作成することができる。より具体的には、例えば、抗体産生細胞からmRNAを抽出し、5′-RACE(Rapid amplification of cDNA ends)PCR法などによりcDNAを増幅し、さらに、抗体特異的プライマーを用いて可変領域断片をクローニングすることにより得ることが可能である。また、シークエンス反応により塩基配列を決定し、制限酵素処理などにより組換えタンパク質遺伝子を作製することなどによっても得られる。   A recombinant protein gene fused with an antibody variable region and a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor can be prepared using a known genetic engineering method. More specifically, for example, mRNA is extracted from antibody-producing cells, cDNA is amplified by 5′-RACE (Rapid amplification of cDNA ends) PCR method, etc., and variable region fragments are further obtained using antibody-specific primers. It can be obtained by cloning. It can also be obtained by determining the base sequence by a sequence reaction and preparing a recombinant protein gene by a restriction enzyme treatment or the like.

上記組換えタンパク質遺伝子の合成DNAは、例えば、シグマ アルドリッチ(株)などにおいて委託合成できる。融合工程は、例えば、実験書(サムブルック(Sambrook, J.)らのMolecular Cloning:A Laboratory Manual 第3版)などに従って行える。   The synthetic DNA of the above recombinant protein gene can be commissioned and synthesized, for example, at Sigma Aldrich Co., Ltd. The fusion process can be performed, for example, according to an experiment document (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition).

本発明の発現ベクターは、その他、通常ベクターが備えるプロモーター、形質転換用マーカー遺伝子、制限酵素切断部位、ターミネーターなどを備えていればよい。これらのプロモーター、形質転換用マーカー遺伝子、制限酵素切断部位、ターミネーターなどは、発現ベクターを導入する被導入体で機能するものであれば、制限なく使用することができる。
遺伝子発現調節方法
本発明の遺伝子発現調節方法は、前記発現ベクターを、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターの下流に標的遺伝子を有する細胞、組織又は個体(被導入体)に導入して、当該被導入体に、融合させた抗体に特異的な抗原を添加することにより、標的遺伝子の発現を調節することを特徴とする、遺伝子発現調節方法である。
In addition, the expression vector of the present invention may be provided with a promoter, a marker gene for transformation, a restriction enzyme cleavage site, a terminator and the like that are usually provided in the vector. These promoters, transformation marker genes, restriction enzyme cleavage sites, terminators, and the like can be used without limitation as long as they function in the recipient into which the expression vector is introduced.
( Gene expression regulation method )
In the gene expression regulation method of the present invention, the expression vector is introduced into a cell, tissue or individual (introduced body) having a target gene downstream of a promoter responsive to a DNA binding protein, and fused to the introduced body. A method for regulating gene expression, characterized in that the expression of a target gene is regulated by adding an antigen specific to the antibody made to occur.

ここで、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターとは、本発明の発現ベクターが有するDNA結合タンパク質に応答性のプロモーターであれば特に限定されず、いかなるものであってもよい。具体的には、例えば、LexA、GAL4、ラクトースリプレッサー、テトラサイクリンリプレッサー、エストロジェン受容体、グルココルチコイド受容体、アリルハイドロカーボン受容体などのDNA結合タンパク質が結合しうるDNA配列などが挙げられる。当該プロモーターは、導入する対象物の内在性のものでも、また外来性のものでもよい。   Here, the promoter responsive to the DNA binding protein is not particularly limited as long as it is a promoter responsive to the DNA binding protein of the expression vector of the present invention, and any promoter may be used. Specific examples include DNA sequences to which DNA binding proteins such as LexA, GAL4, lactose repressor, tetracycline repressor, estrogen receptor, glucocorticoid receptor, and allyl hydrocarbon receptor can bind. The promoter may be endogenous or exogenous to the target substance to be introduced.

また、前記プロモーターの下流にある標的遺伝子とは、これを有する被導入体にmRNA、及び任意にタンパク質を産出するように翻訳され得るものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、導入する対象物の内在性のものでも、また外来性のものでもよい。また、染色体上に存在する遺伝子でも、染色体外のものでもよい。外来性のものとしては、例えば、被導入体に感染可能な動物、植物、ウィルス、バクテリア、真菌または原生動物由来のもの等が挙げられる。その機能については、既知のものでも、未知のものでもよく、また、他生物の細胞内では機能が既知であるが、被導入体内では機能が未知のもの等でもよい。   Further, the target gene downstream of the promoter may be any gene as long as it can be translated so as to produce mRNA and optionally a protein in the recipient having the promoter. Specifically, the target to be introduced may be endogenous or exogenous. Further, it may be a gene present on the chromosome or an extrachromosomal one. Examples of exogenous substances include those derived from animals, plants, viruses, bacteria, fungi, or protozoa that can infect the recipient. The function may be known or unknown, and the function may be known in a cell of another organism, but the function may be unknown in the introduced body.

発現ベクターを導入する被導入体としては、前記標的遺伝子がその細胞内でRNAに転写、またはタンパク質に翻訳され得るものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、本発明で用いる被導入体は、細胞、組織、あるいは個体を意味する。   The target to which the expression vector is introduced may be any target as long as the target gene can be transcribed into RNA or translated into protein in the cell. Specifically, the introducer used in the present invention means a cell, tissue, or individual.

本発明に用いられる細胞としては、生殖系列細胞、体性細胞、分化全能細胞、多分化能細胞、分割細胞、非分割細胞、実質組織細胞、上皮細胞、不滅化細胞、または形質転換細胞等何れのものであってもよい。組織としては、単一細胞胚または構成性細胞、または多重細胞胚、胎児組織等を含む。このような細胞の具体例としては、幹細胞、線維芽細胞、肝細胞、血液細胞、神経細胞、血管内皮細胞、ケラチノサイト、メラノサイト、肝癌細胞、子宮頚癌細胞、カルス等が好ましく用いられる。   Examples of the cells used in the present invention include germline cells, somatic cells, differentiated totipotent cells, multipotent cells, divided cells, non-divided cells, parenchymal tissue cells, epithelial cells, immortalized cells, and transformed cells. It may be. Tissues include single-cell embryos or constitutive cells, multi-cell embryos, fetal tissues and the like. As specific examples of such cells, stem cells, fibroblasts, hepatocytes, blood cells, nerve cells, vascular endothelial cells, keratinocytes, melanocytes, liver cancer cells, cervical cancer cells, callus and the like are preferably used.

さらに、本発明で被導入体として用いられる個体として、具体的には、植物、動物、原生動物、ウィルス、バクテリア、または真菌種に属するもの等が挙げられる。植物は単子葉植物、双子葉植物または裸子植物であってよく、動物は、脊椎動物または無脊椎動物であってよい。本発明の被導入体として好ましい微生物は、農業で、または工業によって使用されるものである。真菌には、カビ及び酵母形態両方での生物体が含まれる。   Furthermore, specific examples of the individual used as the recipient in the present invention include those belonging to plants, animals, protozoa, viruses, bacteria, or fungal species. The plant may be monocotyledonous, dicotyledonous or gymnosperm, and the animal may be a vertebrate or invertebrate. Preferred microorganisms as the recipients of the present invention are those used in agriculture or industry. Fungi include organisms in both mold and yeast forms.

被導入体へのベクターの導入法としては、被導入体が細胞、あるいは組織の場合は、塩化リチウム法(Ito, H. et al. Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations. Journal of Bacteriology (1983) 153(1), 163-8)、塩化カルシウム法(Cohen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69:2110(1972))、プロトプラスト法(Mol. Gen. Genet., 168:111(1979))、コンピテント法(J. Mol. Biol., 56:209(1971))、カルシウムフォスフェート法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、ウィルス感染あるいは形質転換法等が用いられる。また、胚に導入する方法としては、マイクロインジェクション、エレクトロポレーション法、あるいはウィスル感染等が挙げられる。被導入体が植物の場合には、植物体の体腔または間質細胞等への注入または灌流、噴霧、アグロバクテリウム法、エレクトロポレーション法、あるいはパーティクルボンバードメント法による方法が用いられる。また、動物個体の場合には、経口、局所、(皮下、筋肉内及び静脈内投与を含む)非経口、経膣、経直腸、経鼻、経眼、腹膜内投与等によって全身的に導入する方法、あるいはエレクトロポレーション法やウィルス感染等が用いられる。   As a method for introducing a vector into a recipient, when the recipient is a cell or tissue, the lithium chloride method (Ito, H. et al. Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations. Journal of Bacteriology (1983 153 (1), 163-8), calcium chloride method (Cohen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69: 2110 (1972)), protoplast method (Mol. Gen. Genet., 168: 111 (1979)), competent method (J. Mol. Biol., 56: 209 (1971)), calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, virus infection or transformation method, and the like. Examples of the method for introduction into the embryo include microinjection, electroporation, and virus infection. When the introducer is a plant, methods such as injection or perfusion into the body cavity or stromal cells of the plant body, spraying, Agrobacterium method, electroporation method, or particle bombardment method are used. In the case of an animal individual, it is introduced systemically by oral, topical, parenteral (including subcutaneous, intramuscular and intravenous administration), vaginal, rectal, nasal, ophthalmic, intraperitoneal administration, etc. The method, electroporation method, virus infection or the like is used.

融合させた抗体に特異的な抗原とは、本発明の発現ベクターが有する抗体に特異的な抗原を意味する。具体的には、当該抗体に特異的に結合し得る物質であれば、特に限定されず、タンパク質、高分子・低分子有機化合物、無機化合物等から、目的に応じて幅広く選択できる。   The antigen specific to the fused antibody means an antigen specific to the antibody of the expression vector of the present invention. Specifically, the substance is not particularly limited as long as it is a substance that can specifically bind to the antibody, and can be widely selected from proteins, high molecular / low molecular organic compounds, inorganic compounds, and the like.

本発明において、標的遺伝子の発現調節とは、標的遺伝子の転写を促進又は抑制(阻害)することを意味する。   In the present invention, regulation of target gene expression means promoting or suppressing (inhibiting) the transcription of the target gene.

標的遺伝子の発現調節の程度は、標的遺伝子のRNAの蓄積、または標的遺伝子によってコードされるタンパク質の産出量を、本発明の発現ベクターの導入体への抗原の無処理と処理において比較することにより測定することができる。mRNA量は、それ自体既知の通常用いられる方法により測定することができる。具体的には、例えば、ノーザンブロッティング法、RT(逆転写)-PCR法等を用いて行うことができる。また、タンパク質の産生量は、標的遺伝子がコードするタンパク質を抗原とする抗体によるウェスタンブロッティング法や、標的遺伝子がコードするタンパク質が有する酵素活性を測定すること等により測定することができる。
スクリーニング方法
本発明の遺伝子発現調節方法の応用例として、融合させた抗体に特異的な抗原を被験物質として、本発明の発現ベクターと、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターと標的遺伝子とを有する細胞、組織又は個体に添加し、当該標的遺伝子の発現を指標として発現量を測定することによって、被験物質をスクリーニングする方法等が挙げられる。
The degree of target gene expression regulation is determined by comparing the accumulation of RNA of the target gene, or the amount of protein encoded by the target gene, with no treatment of the antigen into the introduction of the expression vector of the present invention and with the treatment. Can be measured. The amount of mRNA can be measured by a commonly used method known per se. Specifically, for example, Northern blotting method, RT (reverse transcription) -PCR method or the like can be used. In addition, the amount of protein produced can be measured by Western blotting using an antibody whose antigen is the protein encoded by the target gene, or by measuring the enzyme activity of the protein encoded by the target gene.
( Screening method )
As an application example of the gene expression regulation method of the present invention, a cell, tissue, or the like having an expression vector of the present invention, a promoter responsive to a DNA-binding protein, and a target gene using an antigen specific to the fused antibody as a test substance Examples include a method of screening a test substance by adding to an individual and measuring the expression level using the expression of the target gene as an index.

本発明のスクリーニング方法によれば、標的遺伝子の酵素活性を色素の沈着や蛍光、発光などによって行い、肉眼、顕微鏡等で観察することにより、生体における化学物質やタンパク質などの局在をモニターすることも可能である。
遺伝子発現調節システム
本発明はさらに、特定の抗体の抗原を誘導物質とする遺伝子発現調節システムであって、1.当該抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、2.当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、並びに、3.DNA結合タンパク質に応答するプロモーターおよびその下流にある標的遺伝子を、細胞、組織又は個体において同時に発現させることを特徴とする、遺伝子発現調節システムを提供する。本発明の遺伝子発現調節システムの一実施態様として、図1に概略図で示されたようなシステムが挙げられる。
According to the screening method of the present invention, the localization of chemical substances and proteins in a living body is monitored by performing enzymatic activity of a target gene by pigment deposition, fluorescence, luminescence, etc., and observing with the naked eye, a microscope, etc. Is also possible.
( Gene expression regulation system )
The present invention further relates to a gene expression regulation system using an antigen of a specific antibody as an inducer. 1. a recombinant protein gene in which the heavy chain variable region of the antibody is fused with either a DNA-binding protein or a transcriptional regulator; 2. a recombinant protein gene in which the light chain variable region of the antibody is fused with a DNA-binding protein or a transcriptional regulator other than the one fused with the heavy chain variable region; Provided is a gene expression regulation system characterized by simultaneously expressing a promoter responsive to a DNA binding protein and a target gene downstream thereof in a cell, tissue or individual. As one embodiment of the gene expression regulation system of the present invention, there is a system as schematically shown in FIG.

ここで、「誘導物質」とは、本発明の発現ベクターが有する抗体に特異的な抗原を意味する。本システムに誘導物質を添加することにより、図1に示されるように、転写制御因子と融合させた方の抗体可変領域がもう一方の抗体可変領域(すなわち、DNA結合タンパク質と融合させた抗体可変領域)と結合し、全体が一つの転写因子として働き、DNA結合タンパク質応答性プロモーターの下流にある標的遺伝子の転写活性を抑制または促進できる。   Here, the “inducing substance” means an antigen specific for the antibody possessed by the expression vector of the present invention. By adding an inducer to this system, as shown in FIG. 1, the antibody variable region fused to the transcriptional regulatory factor is linked to the other antibody variable region (ie, the antibody variable region fused to the DNA binding protein). The entire region acts as a transcription factor, and can suppress or promote the transcriptional activity of the target gene downstream of the DNA-binding protein-responsive promoter.

つまり、本発明の遺伝子発現調節システムは、用いる抗体と標的遺伝子の組み合わせを適宜選択することにより、様々な用途に用いることが可能である。   That is, the gene expression regulation system of the present invention can be used for various applications by appropriately selecting the combination of the antibody to be used and the target gene.

例えば、本発明の遺伝子発現調節システムを用いることにより、環境汚染物質、特にダイオキシン類及び内分泌攪乱化学物質に特異的に結合する抗体を用いて構築した本システムにより、汚染物質分解微生物において増殖制御遺伝子の発現を制御することで、バイオレメディエーション分野で問題となっている微生物による二次汚染の回避に貢献できる。また、疾病マーカー特異的に発現するマーカータンパク質に対する抗体を用いることで、マーカータンパク質の増減に応じて治療遺伝子の発現を制御する遺伝子治療ベクターに応用することも可能である。   For example, by using the gene expression regulation system of the present invention, the system constructed using antibodies that specifically bind to environmental pollutants, particularly dioxins and endocrine disrupting chemicals, allows growth control genes in pollutant-degrading microorganisms. Controlling the expression of can contribute to the avoidance of secondary contamination by microorganisms, which is a problem in the field of bioremediation. In addition, by using an antibody against a marker protein that is specifically expressed in a disease marker, it can be applied to a gene therapy vector that controls the expression of a therapeutic gene according to the increase or decrease of the marker protein.

以下に、本システムで用いることができる抗体と標的遺伝子の組み合わせをいくつか例示する。
(具体例1)
抗体:抗グルコース抗体
標的遺伝子:インシュリン
グルコース存在下でインシュリンの発現が誘導される。本システムを導入した腸内細菌や哺乳動物細胞を作製することにより、血中グルコース量が増加したときにインシュリンを産生する糖尿病治療用細胞を作製することができる。
(具体例2)
抗体:抗腫瘍マーカー(CEA等)抗体
標的遺伝子:サイトカイニンTNFa等の腫瘍壊死因子
腫瘍マーカーCEA存在下で腫瘍壊死因子TNFaの発現が誘導される。本システムを導入した哺乳動物細胞を作成することにより、腫瘍マーカーが増加しているときに腫瘍壊死因子を合成するガン治療用細胞を作製することができる。
(具体例3)抗体:抗エストロジェン抗体
標的遺伝子:GFP(Green Fluorescent Protein)等のレポーター
女性ホルモンエストロジェン存在下でGFPの発現が誘導される。本システムを導入したトランスジェニックマウスを作製して、GFP蛍光を観察し、女性ホルモンが存在する組織や細胞をリアルタイムでモニターすることで、分子生物学研究における新しい知見を得ることができる。
(具体例4)
抗体:抗リン酸オセルタミビル抗体
標的遺伝子:GFP等のレポーター
タミフルの主成分リン酸オセルタミビル存在下でGFPの発現が誘導される。本システムを導入したトランスジェマウスを作製して、GFP蛍光を観察し、リン酸オセルタミビルが存在する組織や細胞をリアルタイムでモニターすることで、タミフルの薬物動態における新しい知見を得ることができる。
The following are some examples of combinations of antibodies and target genes that can be used in this system.
(Specific example 1)
Antibody: Anti-glucose antibody Target gene: Insulin Insulin expression is induced in the presence of glucose. By producing enteric bacteria and mammalian cells into which this system has been introduced, it is possible to produce cells for treating diabetes that produce insulin when the blood glucose level increases.
(Specific example 2)
Antibody: Anti-tumor marker (CEA etc.) Antibody target gene: Tumor necrosis factor such as cytokinin TNFa Expression of tumor necrosis factor TNFa is induced in the presence of the tumor marker CEA. By producing mammalian cells into which this system has been introduced, cancer therapeutic cells that synthesize tumor necrosis factor when tumor markers are increasing can be produced.
(Specific example 3) Reporter such as antibody: anti-estrogen antibody target gene: GFP (Green Fluorescent Protein) GFP expression is induced in the presence of female hormone estrogen. By creating transgenic mice with this system, observing GFP fluorescence, and monitoring tissues and cells containing female hormones in real time, new knowledge in molecular biology research can be obtained.
(Specific example 4)
Antibody: Anti-oseltamivir phosphate antibody Target gene: Reporter such as GFP Expression of GFP is induced in the presence of oseltamivir phosphate, the main component of Tamiflu. By creating transgenic mice with this system, observing GFP fluorescence, and monitoring tissues and cells in which oseltamivir phosphate is present in real time, new insights into the pharmacokinetics of Tamiflu can be obtained.

以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
(方法)
抗体可変領域を用いた組換えタンパク質を酵母で発現するためのプラスミドの構築
抗ビスフェノールA抗体BBA-2187のVHとVL(特開2002-253259号公報)にLexA DNA結合領域あるいはVP16転写活性化領域を結合した組換えタンパク質遺伝子を構築した。具体的には、LexA遺伝子はpER8XEVプラスミドを鋳型として、VP16遺伝子はpX6XEVプラスミドを鋳型として、それぞれの遺伝子の両端に特異的なプライマー(制限酵素切断部位を含む)でPCRを行い、増幅断片をベクターに挿入した。増幅断片のDNA配列を確認後、制限酵素により切断し、酵母発現ベクターに挿入した。それに、核移行シグナル(NLS)や制限酵素処理した抗体遺伝子を挿入し、抗体転写因子遺伝子を構築した。構築した全32種類の組換えタンパク質遺伝子を図2に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
Example 1
(Method)
Construction of plasmid for expressing recombinant protein using antibody variable region in yeast VH and VL of anti-bisphenol A antibody BBA-2187 (JP 2002-253259 A) and LexA DNA binding region or VP16 transcription activity Recombinant protein genes linked to the activated region were constructed. Specifically, PCR is performed using the pER8XEV plasmid as a template for the LexA gene and the pX6XEV plasmid as a template for the VP16 gene with specific primers (including restriction enzyme cleavage sites) at both ends of each gene. Inserted into. After confirming the DNA sequence of the amplified fragment, it was cleaved with a restriction enzyme and inserted into a yeast expression vector. An antibody gene treated with a nuclear translocation signal (NLS) or restriction enzyme was inserted into it to construct an antibody transcription factor gene. FIG. 2 shows all 32 types of recombinant protein genes constructed.

LexA DNA結合領域を含む遺伝子を酵母発現ベクターpESC-TRP(Stratagene)の、VP16転写活性化領域を含む遺伝子をpECS-HIS(Stratagene)のGAL1プロモーターとCYC1ターミネーターの間に挿入し、発現プラスミドを構築した。
酵母の形質転換
構築した発現プラスミドを用いて、酵母L40株(LexA応答性プロモーターの下流にlacZ遺伝子を保持した組換え酵母菌株)(Invitrogen)を塩化リチウム法(Ito, H. et al. Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations. Journal of Bacteriology (1983) 153(1), 163-8)で形質転換し、SD-HIS-TRP培地にて組換え酵母の選抜を行った。全32種類の組換えタンパク質を、LexA DNA結合領域を有するものとVP16転写活性化領域を有するものとを組み合わせて、全128種類の酵母菌株を取得した。
lacZ活性測定
組換え酵母菌を2mL SD-HIS-TRP(2%グルコース)培地で30℃、一昼夜培養したのち、ビスフェノールAを含む2mL SD-HIS-TRP(2%ガラクトース)培地で30℃、24時間培養した。
菌体を1mLの培養液から遠心分離により集菌した後、1mL Zバッファー(60mM Na2HPO4、40mM NaH2PO4、1mM MgSO4、10mM KCl、35mM s-メルカプトエタノール)に懸濁した。再度遠心分離にて集菌し、445μLのZバッファーに懸濁し、20μLクロロホルムと35μL 0.1%SDSを加えて攪拌し、これを酵素液とした。酵素液100μLに20μLの4mg/ml O-Nitrophenylgalactoside(ONPG)を加えて28℃で保温した。黄色に着色したら50μLの1M Na2CO3を加えて反応を停止した。反応液200μLを96穴プレートに移し、マイクロプレートリーダー(MTP-500、Corona)で415nmの吸光度を測定した。lacZ活性は以下の式にて算出した。lacZ活性(unit / mL・OD600)= OD415×1000 / OD600×反応時間(分)×酵素液(mL)
(結果)
全32種類の組換えタンパク質を、LexA DNA結合領域を有するものとVP16転写活性化領域を有するものとを組み合わせて、全128通りの組み合わせの組換え酵母菌株を作製した。そのうち、LexA DNA結合領域とVLを融合したXL及びVHとVP16転写活性化領域を融合したHPを発現した組換え酵母にビスフェノールAを処理した場合、処理しない場合に比べてlacZ活性が約208倍増加した(図3)。以上の結果から、抗体のVHとVLを用いて、その抗体の抗原を誘導物質とする遺伝子発現調節因子を創製することができることが示された。
Insert a gene containing the LexA DNA binding region into the yeast expression vector pESC-TRP (Stratagene) and a gene containing the VP16 transcriptional activation region between the GAL1 promoter and CYC1 terminator of pECS-HIS (Stratagene) to construct an expression plasmid did.
Yeast Transformation Using the constructed expression plasmid, the yeast L40 strain (recombinant yeast strain carrying the lacZ gene downstream of the LexA responsive promoter) (Invitrogen) was transformed into the lithium chloride method (Ito, H. et al. Transformation of Journal of Bacteriology (1983) 153 (1), 163-8) was transformed, and recombinant yeast was selected on SD-HIS-TRP medium. A total of 128 types of yeast strains were obtained by combining all 32 types of recombinant proteins with those having a LexA DNA binding region and those having a VP16 transcriptional activation region.
lacZ activity measurement Recombinant yeast is cultured in 2mL SD-HIS-TRP (2% glucose) medium at 30 ℃ for 24 hours, then in 2mL SD-HIS-TRP (2% galactose) medium containing bisphenol A at 24 ℃. Incubate for hours.
The cells were collected from 1 mL of the culture solution by centrifugation and then suspended in 1 mL Z buffer (60 mM Na 2 HPO 4 , 40 mM NaH 2 PO 4 , 1 mM MgSO 4 , 10 mM KCl, 35 mM s-mercaptoethanol). The cells were collected again by centrifugation, suspended in 445 μL of Z buffer, 20 μL chloroform and 35 μL 0.1% SDS were added and stirred, and this was used as the enzyme solution. 20 μL of 4 mg / ml O-Nitrophenylgalactoside (ONPG) was added to 100 μL of the enzyme solution, and the mixture was kept at 28 ° C. When colored yellow, the reaction was stopped by adding 50 μL of 1M Na 2 CO 3 . 200 μL of the reaction solution was transferred to a 96-well plate, and the absorbance at 415 nm was measured with a microplate reader (MTP-500, Corona). The lacZ activity was calculated by the following formula. lacZ activity (unit / mL · OD 600 ) = OD 415 × 1000 / OD 600 × reaction time (min) × enzyme solution (mL)
(result)
A total of 128 recombinant yeast strains were prepared by combining all 32 types of recombinant proteins with those having LexA DNA binding regions and those having VP16 transcriptional activation regions. Among them, when bisphenol A was treated with recombinant yeast expressing XL that fused LexA DNA-binding region and VL and HP fused with VH and VP16 transcriptional activation region, lacZ activity was reduced compared to the case without treatment. Increased 208 times (Figure 3). From the above results, it was shown that a gene expression regulator using the antibody antigen as an inducer can be created using the antibody VH and VL .

LexA DNA結合領域とVP16転写活性化領域にはNLSは含まれておらず、組換えタンパク質にNLSを付加することが核移行に必要であると予想したが、本組換えタンパク質の核移行にNLSは必要不可欠ではなかった。40kDaよりも小さい物質は核膜孔を通過して自由拡散にて核内に移行することができることから、26kDa未満の本組換えタンパク質は自由拡散で核内に移行できると推定できる。   The LexA DNA binding region and the VP16 transcriptional activation region do not contain NLS, and it was expected that NLS was added to the recombinant protein for nuclear translocation. Was not essential. Since a substance smaller than 40 kDa can pass through the nuclear pore and enter the nucleus by free diffusion, it can be presumed that the recombinant protein of less than 26 kDa can enter the nucleus by free diffusion.

本発明の、抗体分子を用いた遺伝子発現調節システムの画期的な特徴として、以下の3点が挙げられる。(1)目的の誘導物質に結合する抗体さえ取得できれば、どんな物質(タンパク質、有機化学物質、無機化学物質等)をも誘導物質として設定できる。(2)DNA結合領域をこれまでに知られている転写因子のそれと置き換えることにより、標的DNA配列を自由に変えることができる。(3)転写活性化領域を抑制領域と置き換えることによって、遺伝子発現を抑制することも可能である。
実施例2
<方法>
抗体可変領域を用いた組換えタンパク質を酵母で発現するためのプラスミドの構築
抗PCB80(3,3',5,5'-Tetrachlorobiphenyl)抗体Mab-4444(特開2005-247822号公報)を産生するハイブリドーマ細胞からVHとVLをそれぞれクローニングし、そのDNA配列並びに推定アミノ酸配列を決定した(図4)。次に、VHとVLにLexA DNA結合領域あるいはVP16転写活性化領域を結合した組換えタンパク質遺伝子を構築した。具体的にLexA遺伝子はpER8XEVプラスミドを鋳型として、VP16遺伝子はpX6XEVプラスミドを鋳型として、それぞれの遺伝子の両端に特異的なプライマー(制限酵素切断部位を含む)でPCRを行い、増幅断片をベクターに挿入した。増幅断片のDNA配列を確認後、制限酵素により切断し、酵母発現ベクターに挿入した。それに、NLSや制限酵素処理した抗体遺伝子を挿入し、抗体転写因子遺伝子XNH/NPLを構築した。LexA DNA結合領域を含む遺伝子を酵母発現ベクターpESC-TRP(Stratagene)の、VP16転写活性化領域を含む遺伝子をpECS-HIS(Stratagene)のGAL1プロモーターとCYC1ターミネーターの間に挿入し、発現プラスミドを構築した。
The following three points can be cited as breakthrough features of the gene expression regulation system using antibody molecules of the present invention. (1) Any substance (protein, organic chemical substance, inorganic chemical substance, etc.) can be set as an inducer as long as an antibody that binds to the target inducer can be obtained. (2) The target DNA sequence can be freely changed by replacing the DNA binding region with that of a transcription factor known so far. (3) It is also possible to suppress gene expression by replacing the transcription activation region with a repression region.
Example 2
<Method>
Construction of plasmid for expressing recombinant protein using antibody variable region in yeast Produces anti-PCB80 (3,3 ', 5,5'-Tetrachlorobiphenyl) antibody Mab-4444 (JP-A-2005-247822) V H and V L were cloned from the hybridoma cells, respectively, and their DNA sequences and deduced amino acid sequences were determined (FIG. 4). Next, a recombinant protein gene was constructed in which LexA DNA binding region or VP16 transcriptional activation region was bound to VH and VL . Specifically, using the pER8XEV plasmid as a template for the LexA gene and the pX6XEV plasmid as a template for the VP16 gene, PCR is performed with specific primers (including restriction enzyme cleavage sites) at both ends of each gene, and the amplified fragment is inserted into the vector. did. After confirming the DNA sequence of the amplified fragment, it was cleaved with a restriction enzyme and inserted into a yeast expression vector. An antibody gene treated with NLS or restriction enzyme was inserted into the antibody transcription factor gene XNH / NPL. Insert a gene containing the LexA DNA binding region into the yeast expression vector pESC-TRP (Stratagene) and a gene containing the VP16 transcriptional activation region between the GAL1 promoter and CYC1 terminator of pECS-HIS (Stratagene) to construct an expression plasmid did.

酵母の形質転換
構築した発現プラスミドを用いて、酵母L40株(LexA応答性プロモーターの下流にlacZ遺伝子を保持した組換え酵母菌株)(Invitrogen)を塩化リチウム法(Ito, H. et al. Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations. Journal of Bacteriology (1983) 153(1), 163-8)で形質転換し、SD-HIS-TRP培地にて組換え酵母の選抜を行った。
Yeast Transformation Using the constructed expression plasmid, the yeast L40 strain (recombinant yeast strain carrying the lacZ gene downstream of the LexA responsive promoter) (Invitrogen) was transformed into the lithium chloride method (Ito, H. et al. Transformation of Journal of Bacteriology (1983) 153 (1), 163-8) was transformed, and recombinant yeast was selected on SD-HIS-TRP medium.

lacZ活性測定
組換え酵母菌を2mL SD-HIS-TRP(2%グルコース)培地で30℃、一昼夜培養したのち、PCB80を含む2mL SD-HIS-TRP(2%ガラクトース)培地で30℃、24時間培養した。菌体を1mLの培養液から遠心分離により集菌した後、1mL Zバッファー(60mM Na2HPO4、40mM NaH2PO4、1mM MgSO4、10mM KCl、35mM β-メルカプトエタノール)に懸濁した。再度遠心分離にて集菌し、445μLのZバッファーに懸濁し、20μLクロロホルムと35μL 0.1%SDSを加えて攪拌し、これを酵素液とした。酵素液100μLに20μLの4mg/ml O-Nitrophenylgalactoside(ONPG)を加えて28℃で保温した。黄色に着色したら50μLの1M Na2CO3を加えて反応を停止した。反応液200μLを96穴プレートに移し、マイクロプレートリーダー(MTP-500、Corona)で415nmの吸光度を測定した。lacZ活性は以下の式にて算出した。
lacZ活性(unit / mL・OD600)= OD415×1000 / OD600×反応時間(分)×酵素液(mL)
<結果>
LexA-NLS-VHとNLS-VP16-VLを持つ組換え酵母菌株を作製した。本組換え酵母菌株に100ng/mLのPCB80を処理した場合、処理しない場合(DMSO、PCB80の溶媒)に比べてlacZ活性が約1.7倍に有意に増加した(図5)。さらに、処理するPCB80の濃度を1000ng/mLまで増加させた場合、濃度依存的にLacZ活性が上昇した(図6)。また、4時間のPCB80処理においてLacZ活性が有意に上昇し、その後16時間まで直線的に活性が上昇した(図7)。本組換え酵母菌株はPCB80の他にモノクローナル抗体の交差反応性が高いPCB169に対してわずかに交差反応性を示し、LacZ活性が上昇した(図8)。以上の結果から、抗ビスフェノールA抗体だけでなく、抗PCB80抗体のVHとVLを用いて場合も同様に、その抗体の抗原を誘導物質とする遺伝子発現調節因子を創製することができることが示された。
lacZ activity measurement Recombinant yeast is cultured in 2mL SD-HIS-TRP (2% glucose) medium at 30 ° C for 24 hours, then in 2mL SD-HIS-TRP (2% galactose) medium containing PCB80 for 24 hours. Cultured. The cells were collected from 1 mL of the culture solution by centrifugation and then suspended in 1 mL Z buffer (60 mM Na 2 HPO 4 , 40 mM NaH 2 PO 4 , 1 mM MgSO 4 , 10 mM KCl, 35 mM β-mercaptoethanol). The cells were collected again by centrifugation, suspended in 445 μL of Z buffer, 20 μL chloroform and 35 μL 0.1% SDS were added and stirred, and this was used as the enzyme solution. 20 μL of 4 mg / ml O-Nitrophenylgalactoside (ONPG) was added to 100 μL of the enzyme solution, and the mixture was kept at 28 ° C. When colored yellow, the reaction was stopped by adding 50 μL of 1M Na 2 CO 3 . 200 μL of the reaction solution was transferred to a 96-well plate, and the absorbance at 415 nm was measured with a microplate reader (MTP-500, Corona). The lacZ activity was calculated by the following formula.
lacZ activity (unit / mL · OD 600 ) = OD 415 × 1000 / OD 600 × reaction time (min) × enzyme solution (mL)
<Result>
Recombinant yeast strains having LexA-NLS-V H and NLS-VP16- VL were prepared. When this recombinant yeast strain was treated with 100 ng / mL PCB80, the lacZ activity was significantly increased about 1.7 times compared with the case where it was not treated (DMSO, PCB80 solvent) (FIG. 5). Furthermore, when the concentration of PCB80 to be treated was increased to 1000 ng / mL, LacZ activity increased in a concentration-dependent manner (FIG. 6). Furthermore, LacZ activity significantly increased after 4 hours of PCB80 treatment, and then increased linearly until 16 hours (FIG. 7). This recombinant yeast strain showed slight cross-reactivity to PCB169, which has high cross-reactivity with monoclonal antibodies in addition to PCB80, and increased LacZ activity (FIG. 8). From the above results, it is possible to create a gene expression regulatory factor that uses the antigen of the antibody as an inducer in the same way when using not only the anti-bisphenol A antibody but also the anti-PCB80 antibody VH and VL. Indicated.

図1は、本発明の遺伝子発現調節システムの一態様を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the gene expression regulation system of the present invention. 図2は、実施例において実際に構築した組換えタンパク質である。FIG. 2 is a recombinant protein actually constructed in the examples. 図3は、組換え酵母における活性が上がったことを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing that the activity in the recombinant yeast is increased. 図4は、抗PCB80抗体Mab-4444のVL(A)及びVH(B)領域のDNA配列並びに推定されるアミノ酸配列を示す図である。FIG. 4 shows the DNA sequence of the VL (A) and VH (B) regions of the anti-PCB80 antibody Mab-4444 and the deduced amino acid sequence. 図5は、PCB80を処理した組換え酵母XNH/NPLにおけるLacZ活性である。FIG. 5 shows LacZ activity in recombinant yeast XNH / NPL treated with PCB80. 図6は、PCB80を処理した組換え酵母XNH/NPLにおける濃度依存的LacZ活性である。FIG. 6 shows concentration-dependent LacZ activity in recombinant yeast XNH / NPL treated with PCB80. 図7は、組換え酵母XNH/NPLにおけるPCB80処理時間に伴うLacZ活性である。FIG. 7 shows LacZ activity with PCB80 treatment time in recombinant yeast XNH / NPL. 図8は、各種PCB同族体を処理した組換え酵母XNH/NPLにおけるLacZ活性。FIG. 8 shows LacZ activity in recombinant yeast XNH / NPL treated with various PCB congeners.

Claims (5)

抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、および
当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子を含む発現ベクターであって、
前記ベクターを導入した細胞、組織又は個体内において、標的遺伝子の発現を調節することを特徴とする発現ベクター。
A recombinant protein gene in which a heavy chain variable region of an antibody is fused with either a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor; and a light chain variable region of the antibody and a heavy chain of a DNA-binding protein or a transcriptional regulatory factor An expression vector comprising a recombinant protein gene fused with a variable region and a different one,
An expression vector characterized by regulating the expression of a target gene in a cell, tissue or individual into which the vector has been introduced.
請求項1に記載の発現ベクターを導入してなる、形質転換体であって、
当該細胞、組織又は非ヒト個体内において標的遺伝子の発現を調節するための形質転換体
A transformant obtained by introducing the expression vector according to claim 1 ,
A transformant for regulating the expression of a target gene in the cell, tissue or non-human individual .
遺伝子発現調節方法であって、
請求項1に記載の発現ベクターを、DNA結合タンパク質に応答するプロモーターの下流に標的遺伝子を有する細胞、組織又は非ヒト個体に導入し、
当該細胞、組織又は非ヒト個体に、融合させた抗体に特異的な抗原を添加することにより、標的遺伝子の発現を調節する、遺伝子発現調節方法。
A gene expression regulation method comprising:
Introducing the expression vector of claim 1 into a cell, tissue or non-human individual having a target gene downstream of a promoter responsive to a DNA binding protein;
A gene expression regulation method for regulating expression of a target gene by adding an antigen specific to a fused antibody to the cell, tissue or non-human individual.
細胞、組織又は非ヒト個体が有するDNA結合タンパク質に応答するプロモーターおよび標的遺伝子が外来遺伝子である、請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the promoter and target gene that respond to a DNA-binding protein possessed by a cell, tissue or non-human individual are foreign genes. 特定の抗体の抗原を誘導物質とする遺伝子発現調節システムであって、
当該抗体の重鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のいずれか一方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、および
当該抗体の軽鎖可変領域と、DNA結合タンパク質または転写調節因子のうち重鎖可変領域と融合させた方とは別の方とを融合させた組換えタンパク質遺伝子、並びに
DNA結合タンパク質に応答するプロモーターおよびその下流にある標的遺伝子を、細胞、組織又は非ヒト個体において同時に発現させることを特徴とする、遺伝子発現調節システム。
A gene expression regulation system using an antigen of a specific antibody as an inducer,
A recombinant protein gene in which the heavy chain variable region of the antibody is fused with either a DNA binding protein or a transcriptional regulatory factor, and the light chain variable region of the antibody and the heavy chain of the DNA binding protein or the transcriptional regulatory factor. Recombinant protein gene fused with the one that is fused with the variable chain region, and a promoter that responds to a DNA binding protein and a target gene downstream thereof are simultaneously expressed in cells, tissues, or non-human individuals A gene expression regulation system characterized by comprising:
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