EP0379506A1 - Recombinant plasmids for producing human adrenocorticotropic hormone (acth) - Google Patents

Recombinant plasmids for producing human adrenocorticotropic hormone (acth)

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EP0379506A1
EP0379506A1 EP19880907643 EP88907643A EP0379506A1 EP 0379506 A1 EP0379506 A1 EP 0379506A1 EP 19880907643 EP19880907643 EP 19880907643 EP 88907643 A EP88907643 A EP 88907643A EP 0379506 A1 EP0379506 A1 EP 0379506A1
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EP
European Patent Office
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acth
psa
coli
plasmid
dna
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19880907643
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German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Boidol
Joachim Daum
Peter Donner
Hartmut Seliger
Gerhard Siewert
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Bayer Pharma AG
Original Assignee
Schering AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/66General methods for inserting a gene into a vector to form a recombinant vector using cleavage and ligation; Use of non-functional linkers or adaptors, e.g. linkers containing the sequence for a restriction endonuclease
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/665Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans derived from pro-opiomelanocortin, pro-enkephalin or pro-dynorphin
    • C07K14/695Corticotropin [ACTH]
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    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
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    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
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    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/50Fusion polypeptide containing protease site
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/70Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction
    • C07K2319/74Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction containing a fusion for binding to a cell surface receptor
    • C07K2319/75Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction containing a fusion for binding to a cell surface receptor containing a fusion for activation of a cell surface receptor, e.g. thrombopoeitin, NPY and other peptide hormones

Definitions

  • Re orabinante plasmids for the production of human adrenocorticotropic hormone (ACTH).
  • ACTH adrenocorticotropic hormone
  • corticotrophin corticotrophin
  • ACTH regulates the secretion of glucocorticoids, in particular hydrocortisone and cortisone, in the zona fasciculata of the adrenal cortex and thus influences the carbohydrate, protein and fat metabolism in a complex manner.
  • ACTH has a regulating effect on the production of sex hormones in the zona reticularis, which directly surrounds the adrenal center as the inner layer of the bark.
  • ACTH In human medicine, ACTH is used therapeutically to treat inflammatory and allergic processes such as rheumatic fever or bronchial asthma. It is also important in the clinic for the diagnosis of adrenal cortex function.
  • inflammatory and allergic processes such as rheumatic fever or bronchial asthma. It is also important in the clinic for the diagnosis of adrenal cortex function.
  • preparations There are currently two types of preparations available:
  • ACTH from animal sources especially enriched extracts from porcine pituitary glands.
  • Human ACTH differs from porcine ACTH only in one amino acid (see Teh H. Lee et al., I.e.). The latter contains a leucyl residue in position 31 instead of the seryl residue in the human sequence.
  • genetic engineering has the primary task of developing the range of processes for in-vitro processing of genetic material, i.e. to develop and expand DNA fragments with very different physico-chemical and biological properties.
  • a DNA fragment which contains the desired genetic information. There are several possibilities for that. In the simplest case, it can be Cut out the table from the DNA of a suitable donor species, a frequently used method if the donor is a prokaryote. On the other hand, a gene can be synthesized enzymatically by reverse transcription from messenger RNA (cDNA method). Another possibility is the chemical synthesis of oligonucleotides and their enzymatic linkage to the desired gene fragment.
  • the desired DNA fragment is enzymatically integrated into a so-called vector DNA (for details, see the literature references mentioned above).
  • the resulting gene construction has the necessary functions for introducing the foreign gene into suitable host cells and for its stable establishment in an autonomously replicating expression unit or built into the host chromosome, as well as marker functions for the selection of successfully transformed in vitro recombined clones.
  • Prokaryotic host organisms are particularly attractive for the development of biotechnological processes with genetically engineered expression clones. They can be fermented relatively inexpensively using established process technologies and in some cases have been genetically well studied. The latter applies especially to the intestinal bacteria Escherichi coli and derived apathogenic laboratory strains such as E.col K12.
  • fusion with host-specific genes and the resulting expression as fusion proteins permits the biotechnological synthesis of short-chain target peptides in E. coli [for example, J. Shine et al., Nature 2Z5_ r 456-461 (1980)].
  • Such small peptides cannot be directly synthesized in E. coli cells because they do not have a fixed spatial structure and are therefore preferentially degraded by host proteases present in cytoplasm [cf. K. Itakura et al., Science 198, 1056-1063 (1977)].
  • parts of fusion proteins they can be obtained in good yields under suitable conditions.
  • Fusion proteins that are to be specifically split by this method must be constructed in such a way that between the amino end of the target peptide and the carboxyl end of the bacterial portion there is an at least repeated tetrapeptide recognition sequence for collagenases of the clo-type. stridiopeptidase A is located.
  • Such constructions have the general structure:
  • n 1 applies, but for most examples n> 1.
  • the target cleavage product obtained is the target peptide extended by the dipeptide Gly-Pro at the N-terminal, which can be quantitatively converted into the native form by cleaving off the glycylproline by means of postproline dipeptidyl aminopeptidase (PPDA) (see FIG EP 20290).
  • PPDA postproline dipeptidyl aminopeptidase
  • the existing recognition sequence for collagenase offers the possibility for the enzymatic release of Gly- Pro-ACTH, Gly-Pro-ACTH 1-24 or other ACTH derivatives, as already mentioned above, which can be split further with PPDA to the native proteohormones (cf. EP 20290).
  • Fusion proteins such as the ACTH clones described in step 1. In contrast to this, however, they permit a decisive release for biotechnology, which is accelerated by orders of magnitude (cf. Tab. 2) and quantitative release of z.
  • the present invention relates to plasmid vectors which contain a DNA sequence for ACTH or ACTH derivatives and with which bacteria can be transformed into cells which contain these vectors.
  • the invention further relates to methods for producing these plasmid vectors, which are characterized in that DNA insertion fragments, which contain the codons for ACTH or ACTH derivatives and which have Pstl recognition sequences at both ends, are linearized into the Pstl interface and dephosphorylated Inserts vector plasmids with the aid of suitable ligases and E. coli strains containing plasmids with a Ge for ACTH or ACTH derivatives.
  • the present invention relates to processes for the production of new E.
  • the invention also encompasses a process for the production of new E. coli strains by processes known per se, which is characterized in that competent cells from E. coli E 15 are extracted with a high excess of plasmid DNA for ACTH or ACTH derivatives E. coli SB transformed, and the use of these transformed E. coli E 15 strains for the production of ACTH and ACTH derivatives.
  • processes for the production of ACTH may be mentioned which are characterized in that the new strains (see claims 13-26) are obtained from a preculture with an aqueous solution of L-proline, L-leucine, casatino acids, vitamin B 1 in concentrated low phosphate medium combined in a fermenter, stirred at 37 ° C.
  • the invention relates to medicaments containing ACTH or ACTH derivatives, which can be prepared by the processes described above, and customary auxiliaries and carriers.
  • Escherichia coli SB 44 (pSA 125) (DSM 4191) Escherichia coli HB 101 (pSA 504) (DSM 4192) Escherichia coli HB 101 (pSA 271) (DSM 4193)
  • Plasmid pBR 322 (ATCC 40015)
  • Escherichia coli SB 44 (pSB 53) (ATCC 31542)
  • alkaline phosphatase from calf intestine Boehringer / Mannheim
  • T4 polynucleotide kinase Pharmacia / PL, 7800 Freiburg i. Br. Host strains for in vitro recombined DNA constructions:
  • the resulting radioactive DNA fragment was separated by means of gel electrophoresis in 0.1 mm thin, thermostated (60 ° C.) polyacrylamide / urea gels.
  • To sorge and L. de Maeyer J. Chromate 202, 45-53, (1980)] using the Macrophor separation system from LKB Instructions.
  • Goat anti-rabbit IgG conjugated with alkaline phosphatase was used as the second antibody [Fa. Cappel represented by Cooper Biomedical, 6000 Frankfur / Main 1]
  • the color reaction was carried out by adding 5-bromo-4-chloro-3 indolyl phosphate.
  • the insoluble cell disruption products are sedated by means of centrifugation at 0 ° C. and 48,000 ⁇ g for 20 minutes. By resuspending twice in 20 ml of 50 mM Tris / HCl pH 8 160 mM NaCl and 10 min. Recentrifugation under the above conditions, the sediments can be obtained free of soluble cellulose substances. They are resuspended in 3 ml of 8 M guanidine * HC1 using a dounce homogenizer, heated to 95 ° C. for 1 hour and then cooled to ice temperature. ACTH fusion proteins dissolve stably under these conditions and can be obtained as supernatant after 30 min centrifugation under the above conditions.
  • the proteins After 16 hours of dialysis at 2 ° C. against 4 1 50 mM Tris HC1 pH 8, 160 mM NaCl, the proteins are obtained in 4 ml dia lysate as a finely dispersed suspension, which in this form can be used directly for collagenase digestion or can be stored at -20 ° C.
  • the specific cleavage of the ACTH fusion proteins is expediently carried out using a highly purified collagenase preparation which can be determined by FPLC ion exchange chromatography [cf. Deu patent application file number P 37 31 875.6] of the commercially available Clostridiopeptidase A (EC 3.4.24.3) from Clostri dium histolyticum [Type VII; Sigma GmbH].
  • i main culture that is 4 ⁇ l protein suspension (dialysate), in 10 ⁇ l 50 M Tris / HCl pH 8, 5 mM CaCl- with desired units [cf. E. Wünsch et al., Hoppe Seyler's Z Physiol. Chem. 333, 149-151 (1963)] Clostridiopeptidase A incubated for 1 h at 37 ° C.
  • High buffer 100 mM NaCl, 50 mM Tris / HCl, -10 mM mgCl 2 ,
  • High buffer 100 mM NaCl, 50 mM Tris / HCl, 10 mM gCl 2 ,
  • This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-446 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by the collagenase recognition sequence -Pro-Ala-Gly-Pro and the ACTH-24 sequence (SA 172):
  • the DNA was dissolved in 5 ⁇ l TE buffer (solution B 2.) and 10 ⁇ l reaction volume with alkaline phosphatase from the small intestine according to Maniatis et al. (Solutions according to B 1.2.) Depho-phorylated. After extraction with 300 ⁇ l TE-saturated pheno and twice extraction with 600 ⁇ l ether each, 150 were made of NaCl and precipitated with 0.5 ml ethanol (as described in C 1.1.1. B) and sedimented.
  • 0.5 ⁇ g of desphosphorylated pSA 125 vector DNA were m 0.5 ⁇ g of the isolated 86 bp fragment in 100 ⁇ l ligase powder (solution B 1.3.) With 4.5 Weiss units [B. Weiss et al. J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase incubated for hours at 23 ° C. The reaction mixture was used for the transformation of competent recipient cells.
  • the ampicillin resistance is retained when it is incorporated into the desired Pstl site in positi 1624 of the vector.
  • the transformation mixture was therefore placed on LB agar [T. M niatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning' p. 440, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)], which contained 100 ⁇ g / ml ampicillin. Twelve clones were selected from 220 transformant colonies for the isolation of plasma mid-DNA.
  • REPLACEMENT LEAF C 1.3 Characterization of transformants by size determination of DNA fragments after implementation with special restriction endonucleases
  • the plasmid isolation from 12 randomly selected clones was carried out according to standard conditions [cf. A 1.]. By digesting back with PstI, the incorporation of the 86 bp fragment could be ensured in all cases.
  • This clone synthesizes a fusion protein consisting of d N-terminal amino acids 1-446 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by the Collagenaseseque -Pro-Ala-Gly-Pro and the ACTH sequence (SA 186) consists of:
  • a 131 bp DNA fragment with PstI recognition sequences at the ends, which contains the codons for ACTH [cf. Fig. 4a ACTH sequence] was from plasmid pSA 504 [deposited as E. coli HB 101 (pSA 504) - DSM 4192].
  • Clones which contain the ACTH insertion fragment inserted in the desired phoA transcription direction have fragments of
  • This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 5 collagenase identification sequences before the ACTH sequence (SA 341):
  • REPLACEMENT LEAF C 3.1 Single or multiple integration of 131 bp-Pstl restriction fragments with codons for ACTH into the Pstl interface in position 1657 of the vector plas mids pSA 506
  • the entire ligase reaction mixture was used to transform competent E. coli SB 44 cells as described under 1.2.1. refereed, used.
  • this oligonucleotide is complementary over a region of 41 bases (90%) to the gene segment in the information strand of the plas ids pSA 341 [Fig. 7], which for the 5 consecutive collagenase recognition sequences in the fusion protein [cf. C 3.] coded.
  • This clone synthesizes a fusion protein which consists of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 2 collagenase recognition sequences before the ACTH sequence (SA 343), consists of:
  • This clone synthesizes a fusion protein consisting of d amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphates [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berl (1983)], followed by glycine and 5 collagenase recognition sequences before the ACTH 1-24 sequence (SA 353), consists of:
  • This clone synthesizes a fusion protein which consists of d N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1982)], followed by glycine and 5 collagenase-E
  • the DNA was dissolved in 26 ⁇ l TE buffer (solution B 2.) and in 30 ⁇ l reaction volume, as in C 1.1.2. described, dephosphorylated and processed.
  • This fragment could be ligase-linked to a sub-fragment from pSA 186 [cf. Fig. 5] with 2 synthetically manufactured oligonucleotides.
  • the two oligonucleotides are complementary to one another and, under suitable conditions, form a 45 bp-Pstl / Ncol hybrid. Synthesized and worked up under standard conditions [cf. A 3.] became the 41 base nucleotide
  • the ligase products were incubated in 100 ⁇ l of medium buffer (solution 1.1.) With 9 units of PstI [Boehringer / Mannheim] for 3 hours at 37 ° C. and again according to C 7.1.3.3. worked up
  • the plasmid isolation from 16 clones selected at random was carried out under standard conditions [cf. A I.].
  • test clone (pSA 509) showed the typical Ncol band pattern for correct installation.
  • This clone synthesizes a ⁇ fusion protein which consists of the N-terminal amino acids 1-297 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by proline, tryptophan and 4 collagenase recognition sequences before the ACTH sequences (HS 6134), consists of:
  • 50 ⁇ g pSA 509-DNA are made according to C 1.1.3. digested with PstI and worked up after gel electrophoretic isolation.
  • dephosphorylated pSA 302 vector DNA was 0.25 ⁇ g of the isolated 158 bp fragment in 50 ⁇ l Ligase-P fer (solution B 1.3.) with 1 white unit [B. Weiss et al., J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase [Boehringer / Mannheim] incubated overnight at 16 ° C.
  • the entire ligase reaction mixture from C 8.1.4. was acc. C 1.2.1. used to transform competent E.coli SB 44 cells.
  • the ampicillin resistance is retained when incorporated into the desired Pstl interface in position 1183 of the vector.
  • the transformer selection could therefore according to C 1.2.2. 15 ampicillin-resistant clones were selected for further investigations.
  • test clones showed the typical band pattern for correct installation. They received the designations pHS 6134 and pHS 613
  • This clone synthesizes a fusion protein which is identical to the product expressed by SB 44 (pHS 6134) [cf. C 8.1.
  • the expression plasmid pSA 351 contains, compared to the plasmid pHS 6134, a deletion of 461 base pairs in the non-translated DNA region between the ocher codon of the ACTH and the terminator region [cf. Chung Nan Chang et al. , Gene 44 121-125 (1986)] of the phoA gene.
  • the ligase products according to C 9.1.3. were completely transformed into competent cells from E. coli SB 44 under de by M. Dagert and S.D. Ehrlich [Gene 6_, 23-28 (1979)] described conditions used.
  • the DNA-treated cell suspension was divided into 5 aliquots to inoculate 20 ml of LB medium [T. Maniatis E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', p. 440 Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)] with 50 ⁇ g / ml Amp cillin. After 16 hours of shaking incubation at 37 °, diluted aliquots were plated on LB agar and after 24 hours of incubation at 37 ° C. 6 plates with 70-80 ampicin-resistant colonies each were selected for the characterization experiments.
  • the reaction was carried out analogously to C 9.3.2.1. carried out.
  • the enzyme activity used was 15 units Sau3AI [Boehringer / Mannheim].
  • This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie (2015) Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 8 collagenase recognition sequences before the ACTH sequence (SA 360), consists of:
  • This plasmid differs from pSA 506 [cf. Fig. Only by a T / A—> C / G base exchange in Positi 1629, whereby the corresponding Pstl recognition sequence a pSA 506 is missing.
  • PSA 510 was produced in the same way as described for pSA 506 [see. German file number P 37 31 875.6].
  • pSB 94 produced according to P 37 31 875.6
  • two 5-base nucleotides with a correspondingly modified sequence were accordingly synthesized under standard conditions [cf. A 3]:
  • 0.7 ⁇ g of pSA 510 DNA were determined as in C 1.1.1. described, partially digested with 0.6 units of PstI [Boehringer / Mannheim] at 37 ° C. for 5 minutes and the reaction products, including the two 6499 bp-PstI fragments, according to C 1.1.1. worked up.
  • the required fragment was isolated from 50 ⁇ g pHS 6134 according to C 1.1.3 by Pstl digestion and subsequent processing.
  • test clones showed the typical Ncol band pattern for correct installation.
  • One of them was further cultivated under the name pSA 360 for the subsequent protein analysis.
  • E. c li E 15 has significant advantages over SB 44.
  • the TAG triplets used for the ACTH 1-24 hybrid genes pSA 172 and pSA 353 are, unlike in SB 44, strictly read as stop codons; on the other hand, the protein yields b E 15 clones are significantly higher under comparable culture conditions than with homologous SB 44 cloning.
  • 7 1 H_0 are expediently mixed with 2.2 1 of a sterile-filtered solution of 0.2 g L-proline, 0.2 g 'leucine, 10 g Casamino acids [Difco Lab. Detroit, USA] and 10 mg vitamin B 1 in 545-fold concentrated low-phosphate medium [cf. LP medium according to K. Kreuzer et al. , Genetics 8_1, 459-468 (1975)] and the 0.8 1 preculture combined in a closed glass fermenter with 15 1 capacity and for 6 hours at 37 ° C. with 10 1 air / min (0.7 atm pressure) and a stirrer speed stirred for 220 min.
  • the subsequent sedimentation of the bacterial cells by means of a "continuous centrifuge of the type Sharples T-1A [Deutsche Sharples GmbH, 4100 Duisburg-Meiderich] results in a cell yield of approx. 30 g wet weight.
  • the 30 g of low-phosphate cells are removed using an Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunke GmbH & Co., Kg, 7813 Staufen] in 300 ml 50 mM Tris / HC pH 7.5, 160 mM NaCl, 20 mM MgCl_, with 200 ⁇ DNase I [Boehringer / Mannheim], 300 ⁇ g pepstatin A un 10 mg phenyl-methyl-sulfonyl chloride (PMSF) [Sigma Chemie cf. A 6.3.] And temperature-controlled in the cold room to 2-4 ° C. A complete cell disruption under the mentioned temperature conditions can be achieved by using the high pressure homogenizer 15M-8TA [Fa. Manton Gaulin SA, Hilversum / NL] after 3 cycles at 9000-12000 psi. The temperature is then adjusted to DNase digestion at 0 ° C for 1 hour.
  • PMSF phenyl-methyl-sulfony
  • the sediment obtained is resuspended in 400 ml of 50 M Tris HC1 pH 8.0, 160 mM NaCl and sedimented as above. This washing process is repeated. Then the sediment free of soluble cell components is resuspended using Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunkel GmbH & Co. KG 7813 Staufen] in 100 ml 8 M guanidine hydrochloride in 50 m Tris / HCl pH 8.0 and heated to 95 ° C for 1 hour. Insoluble parts can be sedimented by a subsequent centrifugation of 20 minutes at 40,000 x g and are discarded
  • the clear 8 M guanidine chloride extract is first dialyzed against 2 1 H 0 for 30 min, then twice for 4 hours against 2 50 mM Tris / HCl pH8.0, 160 mM NaCl. This gives 70-80% pure fusion protein in insoluble form as finely dispersed suspension.
  • the dialysate suspension is mixed with 10 units of purified clostridiopeptidase A [see A 6.6.] And 15 ml of 0.5 M Tris / HCl pH 8.0, 50 mM CaCl 2 and with 50 mM Tris / HCl pH 8.0, 160 mM NaCl to 150 ml of reac volume added. This is followed by 3 hours of shaking incubation in a 37 ° C water bath. D 4.6. Processing of the reaction products
  • Insoluble residues of the collagenase digestion are sedimented by centrifugation at 45,000 x g for 30 minutes.
  • a 'Roto-Torque' mixer rotor [Fa. Cole Parmer Ins r. Co., Chicago, Illinois, USA] the clear centrifugation supernatant is mixed with 30 g of Mallinckrodt 100 esh silica gel [Serva Feinbiochemica GmbH & Co., 6900 Heidelberg 1 in a sealed bottle for 30 min. Rotation mixture [R.A. Donald, J. Endocrin 3_9_, 451-452 (1967)].
  • the adsorbent had previously been moistened by slurrying with H_0 and suction using a G3 glass frit.
  • the silica gel eluate is fixed on a PepRPC HR 16/10 column and with a linear 450 ml gradient of 10 mM KH-PO. in 0 (buffer A) - 50% (buffer B) acetonitrile 5 ml volumes at a flow rate of 5 ml / min. fractionally eluted.
  • the Gly-Pro-ACTH peak fractions can be identified photometrically at about 27.5% acetonitrile content (approx. 55% buffer B) after light absorption at 214 nm.
  • the reaction mixture is separated again using a PepRPC HR16 / 10 column under the conditions described in Section D 4.6.2. described technical conditions with the exception of the eluent.
  • the linear gradient consists of 225 ml 0.1% trifluoroacetic acid in H 2 0 (buffer A) and 225 ml 0.1% trifluoroacetic acid in 60% acetonitrile (buffer B).
  • the ACTH peak fractions can be identified photometrically in approximately 29.4% acetonitrile (approximately 49% buffer B) after light absorption at 214 nm (cf. Fig. 21).
  • Fig. 15 SDS gel electropherogram of protein extracts
  • E. coli SB 44 (phoA, supE) and E. coli E 15 (phoA) with the plasmids psB 94 [native phoA gene, cf. Parallel registration Dr. G. Siewert et al., (1987)], psA 172 (phoA / ACTH 1-24) and psA 186 (phoA / ACTH 1-39)
  • the clone expresses a fusion protein 27 amino acids long; MW 52 849
  • Fig. 17 Preparation of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion protein from
  • the amount of protein corresponds to 0.2 ml main culture.
  • Fig. 19 Clostridiopeptidase A digestion of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion proteins from E. coli E 15 with the plasmids pSA 341 and pSA 509, substrates and reaction products after SDS gel electrophoresis (12.5-25 7. polyacrylamide gradient)
  • Fig. 20 Clostridiopeptidase A digestion of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion proteins from E. coli E 15 with the plasmids pSA 341 and pSA 351 substrates and reaction products after SDS gel electrophoresis (12.5 7. polyacrylamide )

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Abstract

On produit l'ACTH et des dérivés d'ACTH biologiquement actifs par ingénierie génétique. On incorpore les séquences d'ADN correspondantes dans des plasmides vecteurs, qui à leur tour sont introduits dans les bactéries E.coli dans lesquelles ils sont exprimés. L'ACTH et ses dérivés ainsi obtenus sont utiles en tant que médicaments.ACTH and biologically active ACTH derivatives are produced by genetic engineering. The corresponding DNA sequences are incorporated into vector plasmids, which in turn are introduced into the E. coli bacteria in which they are expressed. ACTH and its derivatives thus obtained are useful as medicaments.

Description

Re orabinante Plasmide zur Produktion von humanem adrenocorticotropen Hormon (ACTH). Re orabinante plasmids for the production of human adrenocorticotropic hormone (ACTH).
Das adrenokortikotrope Hormon, abgekürzt ACTH, ist ein Pep- tidhormon, das in den basophilen Zellen des Hypophysenvorder- lappens gebildet wird. In der Literatur ist es auch unter den Bezeichnungen Kortikotrophin oder Kortikotropin bekannt.The adrenocorticotropic hormone, abbreviated ACTH, is a peptide hormone that is formed in the basophilic cells of the anterior lobe of the pituitary gland. It is also known in the literature as corticotrophin or corticotrophin.
ACTH reguliert die Sekretion von Glukokortikoiden, insbeson¬ dere von Hydrocortison und Cortison, in der Zona fasciculata der Nebennierenrinde und beeinflußt damit in komplexer Weise den Kohlehydrat-, Eiweiß- und Fettstoffwechsel. Desgleichen wirkt ACTH regulierend auf die Produktion von Sexualhormonen in der Zona reticularis, die das Nebennierenzentrum als inne¬ re Rindenschicht direkt umgibt.ACTH regulates the secretion of glucocorticoids, in particular hydrocortisone and cortisone, in the zona fasciculata of the adrenal cortex and thus influences the carbohydrate, protein and fat metabolism in a complex manner. Likewise, ACTH has a regulating effect on the production of sex hormones in the zona reticularis, which directly surrounds the adrenal center as the inner layer of the bark.
In der Human-Medizin wird ACTH therapeutisch zur Behandlung entzündlicher und allergischer Prozesse wie rheumatisches Fieber oder Asthma bronchiale eingesetzt. Darüberhinaus ist es in der Klinik für die Diagnostik der Nebennierenrinden- Funktion von Bedeutung. Gegenwärtig stehen dafür zwei Prä¬ parate-Typen zur Verfügung:In human medicine, ACTH is used therapeutically to treat inflammatory and allergic processes such as rheumatic fever or bronchial asthma. It is also important in the clinic for the diagnosis of adrenal cortex function. There are currently two types of preparations available:
1) ACTH aus tierischen Quellen, insbesondere angereicherte Extrakte aus Schweine-Hypophysen.1) ACTH from animal sources, especially enriched extracts from porcine pituitary glands.
2) Mittels Peptid-Synthese hergestellte Präparate eines ge¬ genüber der natürlichen Substanz verkürzten ACTH-Deri- vats.2) Preparations prepared by means of peptide synthesis of an ACTH derivative which is shortened compared to the natural substance.
Die Aminosäuresequenz des enscl' liehen ACTH wurde durch die Arbeiten von Teh H. Lee et al. [J. Biol. Chem. 236, 2970-2974 (1961) ] und B. Riniker et al. [Nature New Biol. 235, 114-115 (1972) ] aufgeklärt: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Prσ-Val-Gly-Lys-The amino acid sequence of the enscl 'lend ACTH was determined by the work of Teh H. Lee et al. [J. Biol. Chem. 236, 2970-2974 (1961)] and B. Riniker et al. [Nature New Biol. 235, 114-115 (1972)] clarified: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Prσ-Val-Gly-Lys-
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asn-Gly-Ala-Glu-Asp-Glu-16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asn-Gly-Ala-Glu-Asp-Glu-
31 32 33 34 35 36 37 38 39 Ser-Ala-Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe31 32 33 34 35 36 37 38 39 Ser-Ala-Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe
Humanes ACTH unterscheidet sich von Schweine-ACTH lediglich in einer Aminosäure (s. Teh H. Lee et al., I.e. ). Letzteres enthält in Position 31 einen Leucylrest anstelle des Seryl- restes in der Human-Sequenz.Human ACTH differs from porcine ACTH only in one amino acid (see Teh H. Lee et al., I.e.). The latter contains a leucyl residue in position 31 instead of the seryl residue in the human sequence.
Aus der Literatur ist bekannt, daß einzelnen Bereichen des natürlichen ACTH-Moleküls unterschiedliche biologische Wir¬ kungen zugeordnet werden können (Review: H.J.M. Goverde, Euro Diagnostics Newsletter No. 4, Januar 1985). Danach ist der N-terminale Bereich der Peptidkette, wie er in den be¬ reits erwähnten synthetischen Handelspräparaten fim wesent¬ lichen Peptide mit der 1 -24-Teilsequenz des natürlichen ACTH (Tetracosactid)] enthalten ist, für die Wechselwirkun¬ gen mit den verschiedenen funktionellen Bereichen der Neben¬ nierenrinde verantwortlich. Andererseits kommt dem C-termi- nalen Anteil des kompletten Peptids eine Schutzfunktion ge¬ genüber biologischen Inaktivierungsprozessen während des ACTH-Transportes im Plasma zu, insbesondere gegen die tryp- tische Spaltung des für die Rezeptorbindung wichtigen ba¬ sischen Peptidanteils im Bereich der Aminosäuren 15-18.It is known from the literature that different biological effects can be assigned to individual areas of the natural ACTH molecule (Review: H.J.M. Goverde, Euro Diagnostics Newsletter No. 4, January 1985). According to this, the N-terminal region of the peptide chain, as is contained in the synthetic commercial preparations already mentioned for essential peptides with the 1-24 part sequence of natural ACTH (tetracosactide)], is for the interactions with the various functional areas of the adrenal cortex. On the other hand, the C-terminal portion of the complete peptide has a protective function against biological inactivation processes during ACTH transport in plasma, in particular against the tryptical cleavage of the basic portion of peptides in the region of amino acids 15, which is important for receptor binding. 18th
Die Verfügbarkeit größerer Mengen an reinem ACTH mit der Ami¬ nosäuresequenz des menschlichen Hormons ist demnach von er¬ heblichem medizinischen und wissenschaftlichen Interesse. Ei für die biotechnische Herstellung von humanem ACTH und davo abgeleiteten Peptidderivaten geeignetes Verfahren ist demge mäß Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es gehört bereits zum allgemeinen Wissensstand, Strukturgene, die für die zelluläre Synthese medizinisch ein setzbarer Proteine oder Peptide codieren, gezielt in indu striell fermentierbare prokaryotische oder eukaryotische Zel len einzubringen und dort stabil zu etablieren. Dieser Vor gang wird als Transformation bezeichnet. Mittels geeignete Selektionsverfahren lassen sich genetisch identische Zellpo pulationen (Klone) erhalten, die alle über das artifiziel eingeführte Gen verfügen. Durch Ergänzung solcher in-vitr eingeschleuster Strukturgene um bestimmte Kontrollelemente, die mit dem Proteinsynthese-Apparat der jeweiligen Wirtszelle korrespondieren können, läßt sich in vielen Fällen die be¬ reits erwähnte Expression des fremden genetischen Materials, d.h. dessen Übersetzung in das gewünschte Genprodukt, errei¬ chen. Die wichtigsten experimentellen Möglichkeiten zur Her¬ stellung solcher Expressionsklone sind heute allgemeine Standard des molekularbiologischen Wissens und in zahlreiche Publikationen beschrieben [z.B. W. Gilbert und L. Villa-Koma- roff, Scientific American 242, 68-82 (April 1980) ; A. Aharo- nowitz und G. Cohen, Scientific American 245, 106-118 (Sept. 1981); E.-L. Winnacker in Gene und Klone, S. 191-260 (VC Verl. Weinheim, 1985)].The availability of larger amounts of pure ACTH with the amino acid sequence of the human hormone is accordingly of considerable medical and scientific interest. A method suitable for the biotechnical production of human ACTH and peptide derivatives derived therefrom is accordingly the subject of the present invention. It is already part of the general state of knowledge to introduce structural genes that encode medically insertable proteins or peptides for cellular synthesis in targeted industrial fermentable prokaryotic or eukaryotic cells and to establish them there in a stable manner. This is known as transformation. Using suitable selection methods, genetically identical cell populations (clones) can be obtained, all of which have the artificially introduced gene. By supplementing such structural genes which have been introduced into the cell by certain control elements which can correspond to the protein synthesis apparatus of the respective host cell, the expression of the foreign genetic material already mentioned, ie its translation into the desired gene product, can be achieved in many cases chen. The most important experimental possibilities for the production of such expression clones are the general standard of molecular biological knowledge and are described in numerous publications [for example W. Gilbert and L. Villa-Komaroff, Scientific American 242, 68-82 (April 1980); A. Aharo Novitz and G. Cohen, Scientific American 245, 106-118 (Sept. 1981); E.-L. Winnacker in Gene and Clones, pp. 191-260 (VC Verl. Weinheim, 1985)].
Der Gentechnologie fällt in diesem Zusammenhang vor allem die Aufgabe zu, das Verfahrensspektrum zur in-vitro-Bearbeitun von genetischem Material, d.h. von DNS-Fragmenten mit seh verschiedenen physikalisch-chemischen und biologischen Eigen¬ schaften, zu entwickeln und zu erweitern.In this context, genetic engineering has the primary task of developing the range of processes for in-vitro processing of genetic material, i.e. to develop and expand DNA fragments with very different physico-chemical and biological properties.
Die Konstruktion eines Zellklons, der in der Lage ist, die genetische Information von künstlich eingeschleuster Fremd- DNS in die Synthese entsprechender Fremd-Proteine zu über-__ setzen, folgt im Prinzip immer dem gleichen Verfahrensmuster:The construction of a cell clone that is able to translate the genetic information from artificially introduced foreign DNA into the synthesis of corresponding foreign proteins always follows the same procedure in principle:
1. Man stellt ein DNS-Fragment bereit, das die gewünschte genetische Information enthält. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten. Im einfachsten Fall kann man es enzyma- tisch aus der DNS einer geeigneten Spender-Species her¬ ausschneiden, eine häufig benutzte Methode, wenn der Spender ein Prokaryont ist. Andererseits läßt sich ein Gen durch reverse Transcription aus Messenger-RNS enzy- matisch synthetisieren (cDNS-Verfahren) . Eine weitere Möglichkeit bietet die chemische Synthese von Oligonu- kleotiden und deren enzymatische Verknüpfung zum ge¬ wünschten Genfragment.1. A DNA fragment is provided which contains the desired genetic information. There are several possibilities for that. In the simplest case, it can be Cut out the table from the DNA of a suitable donor species, a frequently used method if the donor is a prokaryote. On the other hand, a gene can be synthesized enzymatically by reverse transcription from messenger RNA (cDNA method). Another possibility is the chemical synthesis of oligonucleotides and their enzymatic linkage to the desired gene fragment.
2. Man integriert das gewünschte DNS-Fragment, gegebenen¬ falls um Steuereinheiten für die Expression ergänzt, enzymatisch in eine sogenannte Vektor-DNS (Detailshie zu s. obengenannte Literaturzitate).2. The desired DNA fragment, optionally supplemented with control units for the expression, is enzymatically integrated into a so-called vector DNA (for details, see the literature references mentioned above).
3. Die entstandene Genkonstruktion verfügt über die erfor¬ derlichen Funktionen zur Einschleusung des Fremdgens in geeignete Wirtszellen und zu dessen stabiler Etablierung in einer autonom replizierenden oder in das Wirtschromo¬ som eingebauten Expressionseinheit sowie über Markerfunk¬ tionen für die Selektion von erfolgreich transformierte in-vitro-rekombinierten Klonen.3. The resulting gene construction has the necessary functions for introducing the foreign gene into suitable host cells and for its stable establishment in an autonomously replicating expression unit or built into the host chromosome, as well as marker functions for the selection of successfully transformed in vitro recombined clones.
Für die Entwicklung biotechnischer Verfahren mit gentechnisc konstruierten Expressionsklonen sind prokaryotische Wirtsor ganismen besonders attraktiv. Sie lassen sich relativ kosten günstig unter Einsatz etablierter Verfahrenstechniken fermen tieren und sind in einigen Fällen genetisch gut untersucht Letzteres gilt vor allem für das Darmbakterium Escherichi coli und davon abgeleitete apathogene Laborstämme wie E.col K12.Prokaryotic host organisms are particularly attractive for the development of biotechnological processes with genetically engineered expression clones. They can be fermented relatively inexpensively using established process technologies and in some cases have been genetically well studied. The latter applies especially to the intestinal bacteria Escherichi coli and derived apathogenic laboratory strains such as E.col K12.
Für die biotechnische Synthese von Fremdproteinen in E.col sind in den letzten Jahren zahlreiche Beispiele beschriebe worden, darunter viele, die die Herstellung von Genprodukte eukaryotischer Herkunft betreffen [Review z.B. F.A.O. Mar ston, Biochem. J. 240, 1-12 (1986); weitere Referenzen s dort]. Dabei lassen sich drei Typen von Expressionsklone unterscheiden: 1. Klone, bei denen das fremde Strukturgen allein zwisch E.coli- Transcriptions-, Translations- und Ter ination signale eingebaut und im Cytoplasma in nativer Form d rekt expri iert wird [z.B. D.V. Goeddel et al., Natu 281, 544- 548 (1979) ].Numerous examples have been described in recent years for the biotechnical synthesis of foreign proteins in E.col, including many that relate to the production of gene products of eukaryotic origin [Review, for example, FAO Marston, Biochem. J. 240, 1-12 (1986); further references s there]. There are three types of expression clones: 1. Clones in which the foreign structural gene is inserted solely between E. coli transcription, translation and termination signals and is directly expressed in the cytoplasm in native form [for example DV Goeddel et al., Natu 281, 544-548 (1979)].
2. Klone, bei denen das fremde Strukturgen zusätzlich Codo für eine vom E.coli-System spaltbare Signalpeptidseque vor dem Aminoterminus im richtigen Leseraster enthäl Solche Klone sind in der Lage, das primäre Genprodu korrekt zu prozessieren und das Fremdprotein in nativ Form in den periplasmatischen Raum zu sezernieren [z. G.W. Becker und H.M. Hsiung, FEBS Left. 204, 145-1 (1986) ].2. Clones in which the foreign structural gene additionally contains codo for a signal peptide sequence which can be cleaved by the E. coli system in front of the amino terminus in the correct reading frame. Such clones are able to process the primary gene product correctly and the foreign protein in native form in the periplasmic To secrete space [e.g. G.W. Becker and H.M. Hsiung, FEBS Left. 204, 145-1 (1986)].
3. Klone, bei denen das fremde Strukturgen N-terminale Ve längerungen durch wirtsspezifische Kontroll- und Stru turgene im Leseraster besitzt. Sie synthetisieren ein a E.coli-Proteinen und dem Zielprotein zusammengesetzt Fusionsprotein, das im allgemeinen im Cytoplasma ve bleibt [z.B. D.V. Goeddel et al. , Proc. Nat. Acad. Sei USA 76./ 106-110 (1979) ].3. Clones in which the foreign structural gene has N-terminal extensions through host-specific control and structural genes in the reading frame. They synthesize a E. coli protein and the fusion protein composed of the target protein, which generally remains in the cytoplasm [e.g. D.V. Goeddel et al. , Proc. Nat. Acad. Be USA 76. / 106-110 (1979)].
Die Fusion mit wirtsspezifischen Genen und die resultierende Expression als Fusionsproteine erlaubt auch die biotechnische Synthese kurzkettiger Zielpeptide in E.coli [z.B. J. Shine et al., Nature 2Z5_r 456-461 (1980)]. Derart kleine Peptide kön¬ nen in E.coli-Zellen nicht direkt synthetisiert werden, weil sie über keine feste Raumstruktur verfügen und deshalb von cytoplasmatisch vorhandenen Wirtsproteasen bevorzugt abgebaut werden [vgl. K. Itakura et al., Science 198, 1056-1063 (1977)]. Als Teile von Fusionsproteinen lassen sie sich dage¬ gen unter geeigneten Bedingungen in guten Ausbeuten gewinnen. Die spezifische Spaltung solcher Primärprodukte unter Frei¬ setzung des nativen Zielpeptids stellt ein allgemeines Pro¬ blem dar, für dessen Lösungen eine Reihe von Einzelbeispielen beschrieben wurden [vgl. F.A.O. Marston, Biochem. J. 240, 1-12 (1986) . Alle diese Verfahren sind von charakteristische Eigenschaften der entsprechenden Fusionsproteine abhängig und damit in ihrer allgemeinen Anwendbarkeit limitiert [vgl. H. Scheidecker et al. , Deutsche Patent-anmeldung, Aktenzeichen P 3731875.6] .The fusion with host-specific genes and the resulting expression as fusion proteins permits the biotechnological synthesis of short-chain target peptides in E. coli [for example, J. Shine et al., Nature 2Z5_ r 456-461 (1980)]. Such small peptides cannot be directly synthesized in E. coli cells because they do not have a fixed spatial structure and are therefore preferentially degraded by host proteases present in cytoplasm [cf. K. Itakura et al., Science 198, 1056-1063 (1977)]. On the other hand, as parts of fusion proteins, they can be obtained in good yields under suitable conditions. The specific cleavage of such primary products with the release of the native target peptide represents a general problem, for the solutions of which a number of individual examples have been described [cf. FAO Marston, Biochem. J. 240, 1-12 (1986). All of these methods are characteristic Properties of the corresponding fusion proteins depend and are therefore limited in their general applicability [cf. H. Scheidecker et al. , German patent application, file number P 3731875.6].
Dies trifft auch für eine bereits anwendungstechnisch einge¬ setzte Methode zu, bei der die Möglichkeiten zur Spaltung von -Met-X-Bindungen (X = N-terminale Aminosäure des Zielpeptids) an der Carboxylgruppe des Methionins mit Bro cyan genutzt wird. Dieses Verfahren ist nur dann anwendbar, wenn das ge¬ wünschte Peptid, wie im Falle der A- und B-Ketten des Human¬ insulins, keine weiteren intramolekularen Methionylreste ent hält [vgl. D.V. Goeddel et al., Proc. Natl. Acad. Sei. (USA) 76, 106-110 (1979) ]. Für viele andere Beispiele, und zu die sen gehört auch das humane ACTH, ist die erwähnte Vorausset zung jedoch nicht erfüllt. So würde eine Bromcyan-Spaltun entsprechend konstruierter ACTH-Fusionsproteine wegen des zu sätzlichen Methionylrestes im N-terminalen Bereich des Ziel peptids (vgl. Struktur des..ACTH S. 3) zu einer Fragmentierun des gewünschten Produktes führen. Experimentelle Alternative für Beispiele dieses Typs bietet ein neues spezifisches und hoch effizientes Spaltverfahren mit sehr breitem Anwendungs¬ bereich, das m der parallel eingereichten deutschen Patent¬ anmeldung (Aktenzeichen P3731875.6)beschrieben wird.This also applies to a method already used in application technology, in which the possibilities for cleaving -Met-X bonds (X = N-terminal amino acid of the target peptide) on the carboxyl group of methionine with brocyan are used. This method can only be used if the desired peptide, as in the case of the A and B chains of human insulin, does not contain any further intramolecular methionyl residues [cf. DV Goeddel et al., Proc. Natl. Acad. Be. (USA) 76, 106-110 (1979)]. For many other examples, and this also includes the human ACTH, the aforementioned requirement is not fulfilled. So a cyanogen bromide Spaltun would (of. .ACTH see. Structure S. 3) perform suitably designed ACTH fusion proteins due to the terminal N-to sätzlichen methionyl residue in the area of the target peptide to a Fragmentierun the desired product. Experimental alternative for examples of this type is offered by a new, specific and highly efficient splitting method with a very wide range of applications, which is described in the German patent application filed in parallel (file number P3731875.6 ) .
Fusionsproteine, die nach diesem Verfahren spezifisch gespal¬ ten werden sollen, müssen so konstruiert sein, daß sich zwi¬ schen dem Amino-Ende des Zielpeptids und dem Carboxyl-Ende das bakteriellen Anteils eine zumindest einmal wiederholte Tetrapeptid-Erkennungssequenz für Kollagenasen vom Typ Clo- stridiopeptidase A befindet. Solche Konstruktionen weisen also die allgemeine Struktur auf:Fusion proteins that are to be specifically split by this method must be constructed in such a way that between the amino end of the target peptide and the carboxyl end of the bacterial portion there is an at least repeated tetrapeptide recognition sequence for collagenases of the clo-type. stridiopeptidase A is located. Such constructions have the general structure:
H2N-bakterieller Sequenzanteil-Gly-(Pro-X-Gly)n~Pro-Zielpep- tid-COOH (n » 2) .H 2 N bacterial sequence portion-Gly- (Pro-X-Gly) n ~ per-target peptide-COOH (n »2).
(Dabei gilt in Abhängigkeit von der Peptidsequenz n = 1, für die meisten Beispiele jedoch n > 1.)(Depending on the peptide sequence, n = 1 applies, but for most examples n> 1.)
[Einzelheiten s. parallele Patentanmeldung G. Siewert et al. (1987) ]. Nach der Kollagenasespaltung erhält man als primäres Spalt¬ produkt das am N-Teππinus um das Dipeptid Gly-Pro verlängerte Zielpeptid, das sich durch Abspaltung des Glycylprolins mit¬ tels Postprolin-Dipeptidyl-Aminopeptidase (PPDA) quantitativ in die native Form umwandeln läßt (s. EP 20290).[Details see parallel patent application G. Siewert et al. (1987)]. After the collagenase cleavage, the target cleavage product obtained is the target peptide extended by the dipeptide Gly-Pro at the N-terminal, which can be quantitatively converted into the native form by cleaving off the glycylproline by means of postproline dipeptidyl aminopeptidase (PPDA) (see FIG EP 20290).
Die Anwendung dieser gentechnischen Methoden zur Konstruktion in-vitro-rekombinierter Escherichia coli-Stämme für die bio¬ technische Herstellung kleiner und mittlerer Peptide ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Sie beschreibt im be¬ sonderen eine neue biotechnische Herstellungsmethode für das adrenokortikotrope Hormon (ACTH) oder von Derivaten dieses Wirkstoffes wie ACTH 1-24 (Tetracosactid) oder um eine oder mehrere"Aminosäuren verlängertes ACTH. Dieses Verfahren um¬ faßt die folgenden Einzelschritte:The use of these genetic engineering methods for the construction of in vitro recombined Escherichia coli strains for the bio-technical production of small and medium-sized peptides is also the subject of the present invention. In particular, it describes a new biotechnical production method for the adrenocorticotropic hormone (ACTH) or of derivatives of this active ingredient such as ACTH 1-24 (tetracosactide) or ACTH extended by one or more " amino acids. This process comprises the following individual steps:
1. Die in-vitro-Konstru tion von Escherichia K12-Klonen, die ACTH oder ACTH-Derivate (z. B. ACTH 1-24, um eine oder mehrere Aminosäuren verlängertes ACTH oder ein ACTH, in dem eine oder mehrere Aminosäuren durch andere Aminosäu¬ ren substituiert wurden) als C-Terminus von spezifisch spaltbaren Fusionsproteinen mit N-terminalen Proteinan¬ teilen der E.coli-spezifischen alkalischen Phospatase Anthranilat-Synthetase, ß-Lactamase, ß-Galactosidase, Chloramphenicol-Acetyltransferase usw. expri ieren. Dazu wurden synthetisch hergestellte Gensequenzen für ACTH bzw. für die ACTH-Derivate gentechnisch in speziell Expressonsvektoren integriert, bei denen durch den Einba eine DNS-Sequenz entsteht, die zusätzlich für eine Erken nungsschnittstelle für Kollagenasen des Typs Clostridio- peptidase A zwischen den N-terminalen Anteilen des Prä¬ proteins der alkalischen Phasphatase und dem jeweiligen ACTH-Anteil codiert. Expressionsklone dieses Typs gestat ten die Erzielung hoher Proteinäusbeuten durch Nutzung des phoA-Regulationssystems , d.h. durch optimale Dosie¬ rung des Phosphatgehaltes in den Nährmedien. Zugleich bietet die vorhandene Erkennungssequenz für Kollagenase die Möglichkeit zur enzymatischen Freisetzung von Gly- Pro-ACTH, Gly-Pro-ACTH 1-24 oder anderer ACTH-Derivate, wie sie oben bereits genannt wurden, die sich mit PPDA den nativen Proteohormonen weiterspalten lassen (vgl. hierzu EP 20290) .1. The in vitro construction of Escherichia K12 clones, the ACTH or ACTH derivatives (e.g. ACTH 1-24, one or more amino acids extended ACTH or an ACTH in which one or more amino acids are replaced by others Amino acids were substituted) as the C-terminus of specifically cleavable fusion proteins with N-terminal protein portions of the E. coli-specific alkaline phosphatase, anthranilate synthetase, β-lactamase, β-galactosidase, chloramphenicol acetyltransferase etc. express. For this purpose, synthetically produced gene sequences for ACTH or for the ACTH derivatives have been genetically integrated into special expression vectors, in which a DNA sequence is created by the incorporation, which additionally provides a recognition interface for collagenases of the type clostridipeptidease A between the N-terminal Portions of the pre-protein of the alkaline phasphatase and the respective ACTH portion coded. Expression clones of this type allow high protein yields to be achieved by using the phoA regulation system, ie by optimally dosing the phosphate content in the nutrient media. At the same time, the existing recognition sequence for collagenase offers the possibility for the enzymatic release of Gly- Pro-ACTH, Gly-Pro-ACTH 1-24 or other ACTH derivatives, as already mentioned above, which can be split further with PPDA to the native proteohormones (cf. EP 20290).
2. Die in-vitro-Integration der Gensequeπzen für ACTH, AQT 1-24 oder andere ACTH-Derivate, wie sie oben bereits ge¬ nannt wurden, in verbesserte EspressionsVektoren, die N terminal zur potentiellen Einbauposition Codons für zu¬ sätzliche Kollagenaseerkennungssequenzen besitzen. Ex¬ pressionsvektoren dieses Typs werden in einer parallel eingereichten deutschen Patentanmeldung (Aktenzeichen p 3731875.£)detailliert beschrieben. Die resultierenden ge technisch verbesserten Rekombinationsklone ermöglichen die gleichen hohen Syntheseraten für die entsprechenden2. The in vitro integration of the gene sequences for ACTH, AQT 1-24 or other ACTH derivatives, as they have already been mentioned above, into improved espression vectors which have codons N terminal to the potential installation position for additional collagenase recognition sequences. Expression vectors of this type are described in detail in a German patent application filed in parallel (file number p 3731875. £). The resulting technically improved recombination clones enable the same high synthesis rates for the corresponding ones
Fusionsproteine, wie die unter Schritt 1 beschriebenen ACTH-Klone. Anders als diese gestatten sie jedoch eine für die biotechnische Nutzung entscheidende, um Größen¬ ordnungen beschleunigte (vgl. Tab. 2) und quantitative Freisetzung von z. B. Gly-Pro-ACTH bzw. Gly-Pro-ACTH 1-24.Fusion proteins, such as the ACTH clones described in step 1. In contrast to this, however, they permit a decisive release for biotechnology, which is accelerated by orders of magnitude (cf. Tab. 2) and quantitative release of z. B. Gly-Pro-ACTH or Gly-Pro-ACTH 1-24.
3. Die Entwicklung von Verfahren, die eine biotechnische Fermentation und Aufarbeitung von ACTH, ACTH 1-24 und anderer ACTH-Derivate gestatten. Diese Methodik ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die besonders für re¬ lativ niedermolekulare Fremdproteine charakteristischen Produkteinbußen infolge unspezifischen Abbaus durch Escherichia coli-Proteasen minimiert werden konnten.3. The development of processes that allow biotechnical fermentation and processing of ACTH, ACTH 1-24 and other ACTH derivatives. This methodology is characterized in particular by the fact that the product losses which are characteristic of relatively low molecular weight foreign proteins as a result of unspecific degradation by Escherichia coli proteases could be minimized.
Die vorliegende Erfindung betrifft Plasmidvektoren, die ei ne DNS-Sequenz für ACTH oder ACTH-Derivate enthalten und mit denen Bakterien zu Zellen, die diese Vektoren enthalte transformiert werden können. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung dieser Plasmidvektoren, die da¬ durch gekennzeichnet sind, daß man DNS-Insertionsfragmente, die die Codons für ACTH oder ACTH-Derivate enthalten und die an beiden Enden Pstl-Erkennungssequenzen besitzen, in die Pstl-Schnittstelle linearisierter und dephosphoryliert Vektorplasmide unter Zuhilfenahme geeigneter Ligasen ein¬ fügt sowie E.coli-Stämme, enthaltend Plasmide mit einem Ge für ACTH oder ACTH-Derivate. Außerdem betrifft die vorlie¬ gende Erfindung Verfahren zur Herstellung neuer E.coli- Stämme, die dadurch gekennzeichnet sind, daß man kompetent Zellen des betreffenden Stammes mit der Plasmid-DNS für AC oder ACTH-Derivate unter Transformationsbedingungen inkubi und aus der Zellenpopulation ACTH-Klone mit Antibiotika- Resistenz isoliert sowie die Verwendung dieser neuen E.coli-Stämme zur Herstellung von ACTH oder ACTH-DerivatenThe present invention relates to plasmid vectors which contain a DNA sequence for ACTH or ACTH derivatives and with which bacteria can be transformed into cells which contain these vectors. The invention further relates to methods for producing these plasmid vectors, which are characterized in that DNA insertion fragments, which contain the codons for ACTH or ACTH derivatives and which have Pstl recognition sequences at both ends, are linearized into the Pstl interface and dephosphorylated Inserts vector plasmids with the aid of suitable ligases and E. coli strains containing plasmids with a Ge for ACTH or ACTH derivatives. In addition, the present invention relates to processes for the production of new E. coli strains, which are characterized in that cells of the strain in question are incubated competently with the plasmid DNA for AC or ACTH derivatives under transformation conditions and ACTH clones from the cell population isolated with antibiotic resistance and the use of these new E. coli strains for the production of ACTH or ACTH derivatives
Die Erfindung umfaßt ebenso ein Verfahren zur Herstellung neuer E.coli-Stämme nach an sich bekannten Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man kompetente Zellen von E.coli E 15 mit einem hohen Überschuß an Plasmid-DNS für ACTH oder ACTH-Derivate aus E.coli SB trans ormiert, und die Verwendung dieser transformierten E.coli E 15-Stämme zur Herstellung von ACTH und ACTH-Derivaten. Insbesondere seien Verfahren zur Herstellung von ACTH genannt, die dadurch gekennzeichnet sind, daß man die neuen Stämme (s. Ansprüche 13 - 26) aus einer Vorkultur mit einer wäßrigen Lösung von L-Prolin, L-Leucin, Casatπino acids, Vitamin B 1 in konzentriertem Niedrig¬ phosphat-Medium in einem Fermenter kombiniert, bei 37 °C und Überdruck rührt und das gebildete ACTH nach bekannten Verfahren isoliert. Die entstandenen ACTH-haltigen Fusionsproteine werden einer Kollagenase- und Post- Prolin-Dipeptidyl-Aminopeptidase-Spaltung unterworfen. Die Erfindung betrifft schließlich Arzneimittel, enthaltend ACTH oder ACTH-Derivate, die nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden können und übliche Hilfs- und Trägerstoffe.The invention also encompasses a process for the production of new E. coli strains by processes known per se, which is characterized in that competent cells from E. coli E 15 are extracted with a high excess of plasmid DNA for ACTH or ACTH derivatives E. coli SB transformed, and the use of these transformed E. coli E 15 strains for the production of ACTH and ACTH derivatives. In particular, processes for the production of ACTH may be mentioned which are characterized in that the new strains (see claims 13-26) are obtained from a preculture with an aqueous solution of L-proline, L-leucine, casatino acids, vitamin B 1 in concentrated low phosphate medium combined in a fermenter, stirred at 37 ° C. and positive pressure and the ACTH formed is isolated by known methods. The resulting ACTH-containing fusion proteins are subjected to a collagenase and post-proline dipeptidyl aminopeptidase cleavage. Finally, the invention relates to medicaments containing ACTH or ACTH derivatives, which can be prepared by the processes described above, and customary auxiliaries and carriers.
Am 25.07.1987 wurden bei der DSM, Göttingen folgende Stämme hinterlegt:On July 25th, 1987 the following strains were deposited with the DSM, Göttingen:
Escherichia coli E 15 (DSM 4190)Escherichia coli E 15 (DSM 4190)
Escherichia coli SB 44 (pSA 125) (DSM 4191 ) Escherichia coli HB 101 (pSA 504) (DSM 4192) Escherichia coli HB 101 (pSA 271 ) (DSM 4193)Escherichia coli SB 44 (pSA 125) (DSM 4191) Escherichia coli HB 101 (pSA 504) (DSM 4192) Escherichia coli HB 101 (pSA 271) (DSM 4193)
Am 16.07.1979 wurden bei der American Type Culture Collec- tion (ATCC) in Rockeville, Md. , USA hinterlegt:On July 16, 1979 the following were deposited at the American Type Culture Collection (ATCC) in Rockeville, Md., USA:
Plasmid pBR 322 (ATCC 40015)Plasmid pBR 322 (ATCC 40015)
Plas id pSB 53 (ATCC 40020)Plas id pSB 53 (ATCC 40020)
Escherichia coli SB 44 (pSB 53) (ATCC 31542)Escherichia coli SB 44 (pSB 53) (ATCC 31542)
Am 16.07.1979 wurden bei der DSM, Göttingen hinterlegt: Escherichia coli SB__44 (DSM 1606) A m 16.07.1979 were at the DSM, Göttingen deposited: Escherichia coli SB__44 (DSM 1606)
Escherichia coli HB 101 (DSM 1607) Escherichia coli HB 101 ( DSM 1607 )
Seit dem 26.11.1973 liegt bei der DSM eine Hinterlegung vor fü :Since November 26, 1973 the DSM has deposited:
-Escherichia coli K 12 Wildtyp (DSM 498) -Escherichia coli K 12 wild type ( DSM 498 )
Materialien und Methoden, soweit sie bei den Experiment-Beschreibungen nicht gesondert angegeben werdenMaterials and methods insofar as they are not specified separately in the experiment descriptions
Enzyme: Beschreibung der Bezugsquelle:Enzymes: Description of the source:
Restriktions- Boehringer/Mannheim endonukleasen: Pharmacia/P-L, 7800 Freiburg i. Br.Restriction Boehringer / Mannheim endonucleases: Pharmacia / P-L, 7800 Freiburg i. Br.
New England Bio Labs GmbH,New England Bio Labs GmbH,
6231 Schwalbach6231 Schwalbach
Gibco/BRL, 75H EggensteinGibco / BRL, 75H Eggenstein
International Biotechnologies Inc. ,International Biotechnologies Inc.,
New Haven, CT, U.S .A.New Haven, CT, U.S.A.
T4-Ligase: Boehringer/MannheimT4 ligase: Boehringer / Mannheim
New England Bio Labs GmbH,New England Bio Labs GmbH,
6231 Schwalbach6231 Schwalbach
Pharmacia/P-L, 7800 Freiburg i. BrPharmacia / P-L, 7800 Freiburg i. Br
DNS-Polymergase Boehringer/MannheimDNA polymer gases Boehringer / Mannheim
(Klenow-Fragment) : Pharmacia/P-L, 7800 Freiburg i. Br.(Klenow fragment): Pharmacia / P-L, 7800 Freiburg i. Br.
Universalprimer für die Gibco/BRL, 7514 Eggehstein Sequenzierung mittels M13mp18- und M13mp19- Subklonen (vgl. Standard¬ verfahren A 2. )Universal primer for Gibco / BRL, 7514 Eggehstein sequencing using M13mp18 and M13mp19 subclones (see standard procedure A 2.)
alkal. Phosphatase aus Kälberdarm: Boehringer/Mannheimalkaline phosphatase from calf intestine: Boehringer / Mannheim
T4-Polynukleotidkinase: Pharmacia/P-L, 7800 Freiburg i. Br. Wirtsstämme für in vitro rekombinierte DNS-Konstruktionen:T4 polynucleotide kinase: Pharmacia / PL, 7800 Freiburg i. Br. Host strains for in vitro recombined DNA constructions:
E. coli SB 44 W. Boidol, Dissertation Freie Universität BerlinE. coli SB 44 W. Boidol, dissertation Freie Universität Berlin
Genotyp: (1984); proA leuB lacZ thi G. Siewert et al. , recA hsdR hscM SupE US-Pat. Nr. 4375514 (1983) str phoAGenotype: (1984); proA leuB lacZ thi G. Siewert et al. , recA hsdR hscM SupE US Pat. No. 4375514 (1983) str phoA
E. coli E 15 S.J. Hayashi et al., 3 . Biol. Chem. 239 phoAδ relA1 tonA22 3098-3106 (1964)E. coli E 15 S.J. Hayashi et al., 3rd Biol. Chem. 239 phoAδ relA1 tonA22 3098-3106 (1964)
T E.coli Genetic Stock Center,T E.coli Genetic Stock Center,
22
New Haven, Connecticut, USANew Haven, Connecticut, USA
Radioaktive Chemikalien: Amersham Buchler, 3300 BraunschweigRadioactive chemicals: Amersham Buchler, 3300 Braunschweig
New England Nuclear, 6072 DreieichNew England Nuclear, 6072 Dreieich
Puf erSubstanzen: Merck, Darmstadt Buffer substances: Merck, Darmstadt
A) Standard-VerfahrenA) Standard procedure
A 1. Plasmid-IsolierungA 1. Plasmid isolation
Zur Herstellung gereinigter Plasmid-DNS wurde nach den bei T. Maniatis et al. [in: 'Molecular Cloning' , Cold Spring Harbo Lab., New York, (1982) ] beschriebenen Methoden verfahren.For the production of purified plasmid DNA, the method described by T. Maniatis et al. [in: 'Molecular Cloning', Cold Spring Harbo Lab., New York, (1982)].
A 2. DNS-SequenzierungA 2. DNA sequencing
Hierfür wurde das enzymatische Didesoxynu leotid- Kettenabbruch-Verfahren nach Sanger et al. [Proc.Nat. Acad. Sei J . 5463-5467, (1977) 3 benutzt. Die erforder¬ lichen DNS-Einzelstrang-Matrizen wurden nach Re-Klonie- rung der zu analysierenden DNS-Abschnitte in die M13-P ageπ mp18 und mp19 [allgemein käuflich; 3 . Mes¬ sing, R. Crea und P.H. Seeburg, Nucl. Ac. Res. 9_, 309-321, (1981) ; C. Yanisch-Per *ron, J. Vieira und J. Messing, Gene —3—3 ,For this, the enzymatic dideoxynucleotide chain termination method according to Sanger et al. [Proc.Nat. Acad. Be J. 5463-5467, (1977) 3. The required single-strand DNA matrices were generally commercially available after recloning the DNA sections to be analyzed into the M13 pages mp18 and mp19; 3rd Mes¬ sing, R. Crea and PH Seeburg, Nucl. Ac. Res. 9_, 309-321, (1981); C. Yanisch-Per * ron, J. Vieira and J. Messing, Gene -3-3,
103-119, (1985) ] erhalten. Zur radioaktiven Markierung de resultierenden Polymeraseprodukte wurde nach Biggin et al.103-119, (1985)]. For the radioactive labeling of the resulting polymerase products, Biggin et al.
[Proc. Nat. Acad. Sei. 8_0, 3963- 3965, (1983) ] Desoxyadeno sin-5'-[oc- 35S]thio-triphosphat im Substratgemisch eingesetzt.[Proc. Nat. Acad. Be. 8_0, 3963- 3965, (1983)] Deoxyadeno sin-5 '- [oc-35S] thio-triphosphate used in the substrate mixture.
Die Auftrennung der entstandenen radioaktiven DNS-Fragment erfolgte mittels Gelelektrophorese in 0.1 mm dünnen, thermo statisierten (60° C) Polyacrylamid/Harnstoffgelen nach . An sorge und L. de Maeyer [J. Chromat. 202, 45-53, (1980) ] un ter Einsatz des Macrophor -Trennsystems der Firma LKB Instru ments.The resulting radioactive DNA fragment was separated by means of gel electrophoresis in 0.1 mm thin, thermostated (60 ° C.) polyacrylamide / urea gels. To sorge and L. de Maeyer [J. Chromate 202, 45-53, (1980)] using the Macrophor separation system from LKB Instructions.
A 3. OligonukleotidsyntheseA 3. Oligonucleotide synthesis
Oligonukleotide wurden, soweit nicht im Fachhandel [z.B. Boehringer/Mannheim oder Pharmacia/P-L] ab Lager verfügbar, mittels Festphasen/Phosphotriester-Methodik, teilweise unte Benutzung eines Synthese-Automaten der Firma Applied Bio systems GmbH, 6108 Weiterstadt, hergestellt. Eingesetzt wurd der Typ 381 A, die Aufarbeitung und Reinigung erfolgte gem den Angaben des entsprechenden Benutzer-Handbuches.Unless commercially available [e.g. Boehringer / Mannheim or Pharmacia / P-L] available from stock, using the solid phase / phosphotriester method, partially manufactured using a synthesis machine from Applied Bio systems GmbH, 6108 Weiterstadt. The type 381 A was used, the processing and cleaning was carried out according to the information in the corresponding user manual.
E A 4. Oligonukleotidgesteuerte MutageneseE A 4. Oligonucleotide-directed mutagenesis
Dieses Verfahren wurde nach der bei M.J. Zoller und M. Smith [DNA 3_, 479-488, (1984) ] beschriebenen Modifikation durchge¬ führt. Die Mutanten-Identifizierung erfolgte durch selektiveThis procedure was carried out according to the method used by M.J. Zoller and M. Smith [DNA 3_, 479-488, (1984)] carried out modification. The mutants were identified by selective
Hybridisierung der Ml3-Mutanten-Plaques mit dem [ 32P]-mar- kierten Mutagen-Primer-Nukleotid unter Anwendung des soge¬ nannten 'Plaque-Lift'-Verfahrens nach W.D. Benton und R.W. Davis [Science 196, 180- 182, (1977) ] und der *Dot Blot*-Me¬ thode in der bei M.J. Zoller und M. Smith [Nucl. Ac. Res. 10, 6487-6500, (1982) ] beschriebenen Form.Hybridization of the Ml3 mutant plaques with the [32P] -labeled mutagen primer nucleotide using the so-called 'plaque-lift' method according to W.D. Benton and R.W. Davis [Science 196, 180-182, (1977)] and the * dot blot * method in the method described by M.J. Zoller and M. Smith [Nucl. Ac. Res. 10, 6487-6500, (1982)].
A 5. Charakterisierung von Fusionsproteinen durch ' Immun-Blotting'A 5. Characterization of fusion proteins by 'immunoblotting'
Dieses Indentifizierungsverfahren für Expressionsprodukte, die Teile des Präpeptids der E.coli-spezifischen alkalische Phosphatase enthalten, wurde nach H. Towbin, T. Staehelin J. Gordon [Proc. Natl. Acad. Sei. 1__, 4350-4354 (1979) durchgeführt. Ein primäres Antiserum ließ sich nach Immuni sierung von Kaninchen unter Standardbedingungen [vgl. D.M Weir, Handbook of Experimental Immunolgy, Vol. III, Blackwel Scientific Publ., Oxford (1978) ] mit hochgereinigter alkali scher Phosphatase aus Escherichia coli isolieren.This identification method for expression products which contain parts of the prepeptide of E. coli-specific alkaline phosphatase was described according to H. Towbin, T. Staehelin J. Gordon [Proc. Natl. Acad. Be. 1__, 4350-4354 (1979). A primary antiserum was found after immunization of rabbits under standard conditions [cf. D.M Weir, Handbook of Experimental Immunolgy, Vol. III, Blackwel Scientific Publ., Oxford (1978)] with highly purified alkaline phosphatase from Escherichia coli.
Als zweiter Antikörper wurde mit alkalischer Phosphatase kon jugiertes Ziegen-Anti-Kaninchen IgG eingesetzt [Fa. Cappel vertreten durch Cooper Biomedical, 6000 Frankfur /Main 1] Die Farbreaktion erfolgte durch Zusatz von 5-Brom-4-chlor-3 indolylphosphat.Goat anti-rabbit IgG conjugated with alkaline phosphatase was used as the second antibody [Fa. Cappel represented by Cooper Biomedical, 6000 Frankfur / Main 1] The color reaction was carried out by adding 5-bromo-4-chloro-3 indolyl phosphate.
ERSATZBLATT - 15 -REPLACEMENT LEAF - 15 -
A 6.5. Isolierung der unlöslichen Proteine:A 6.5. Isolation of the insoluble proteins:
Mittels 20 Min. Zentrifugation bei 0 °C und 48 000 x g werde die unlöslichen Zellaufschluß-Produkte sedi entiert. Durc zweimaliges Resuspendieren in je 20 ml 50 mM Tris/HCl pH 8 160 mM NaCl und 10 Min. Rezentrifugation unter obigen Bedin gungen lassen sich die Sedimente frei von löslichen Zeilin haltsstoffen erhalten. Sie werden unter Benutzung eine Dounce-Homogenisators in je 3 ml 8 M Guanidin * HC1 resuspen diert, für 1 Std. auf 95 °C erhitzt und anschließend auf Eis temperatur gekühlt. ACTH- Fusionsproteine gehen unter diese Bedingungen stabil in Lösung und lassen sich nach 30 Min Zentrifugieren unter obigen Bedingungen als überstand erhal ten. Nach 16 Stunden Dialyse bei 2 °C gegen 4 1 50 mM Tris HC1 pH 8, 160 mM NaCl erhält man die Proteine in je 4 ml Dia lysat als feindisperse Suspension, die in dieser Form direk für die Kollagenaseverdauung eingesetzt oder bei -20 °C auf bewahrt werden kann.The insoluble cell disruption products are sedated by means of centrifugation at 0 ° C. and 48,000 × g for 20 minutes. By resuspending twice in 20 ml of 50 mM Tris / HCl pH 8 160 mM NaCl and 10 min. Recentrifugation under the above conditions, the sediments can be obtained free of soluble cellulose substances. They are resuspended in 3 ml of 8 M guanidine * HC1 using a dounce homogenizer, heated to 95 ° C. for 1 hour and then cooled to ice temperature. ACTH fusion proteins dissolve stably under these conditions and can be obtained as supernatant after 30 min centrifugation under the above conditions. After 16 hours of dialysis at 2 ° C. against 4 1 50 mM Tris HC1 pH 8, 160 mM NaCl, the proteins are obtained in 4 ml dia lysate as a finely dispersed suspension, which in this form can be used directly for collagenase digestion or can be stored at -20 ° C.
A 6.6. Kollagenase-VerdauungA 6.6. Collagenase digestion
Die spezifische Spaltung der ACTH-Fusionsproteine erfolg zweckmäßig mit einem hoch gereinigten Kollagenasepräparat das sich durch FPLC-lonenaustauschchromatographie [vgl. Deu Patentanmeldung Aktenzeichen P 37 31 875.6] der kommerziell verfügbaren Clostridiopeptidase A (EC 3.4.24.3) aus Clostri dium histolyticum [Typ VII; Sigma GmbH] erhalten läßt.The specific cleavage of the ACTH fusion proteins is expediently carried out using a highly purified collagenase preparation which can be determined by FPLC ion exchange chromatography [cf. Deu patent application file number P 37 31 875.6] of the commercially available Clostridiopeptidase A (EC 3.4.24.3) from Clostri dium histolyticum [Type VII; Sigma GmbH].
Für Standardanalysen wird eine Proteinmenge, die 100 |i Hauptkultur äquivalent ist, das sind 4 μl Proteinsuspensio (Dialysat) , in 10 μl 50 M Tris/HCl pH 8 , 5 mM CaCl- mit Wunsch-Einheiten [vgl. E. Wünsch et al., Hoppe Seyler's Z Physiol. Chem. 333, 149-151 (1963) ] Clostridiopeptidase A fü 1 Std. bei 37 °C inkubiert. Danach können die Spaltprodukt direkt auf SDS-Polyacrylamidgelen unter Standardbedingunge [U.K. Laemmli, Nature 227, 680-685 (1970) ] getrennt, in Ggw von 0,2 % Coomassie Blau G-250 angefärbt und mittels des obe beschriebenen Immun-Blotting-Verfahrens (vgl. A 5) charakte risiert werden. B) Standard-Lösungen:For standard analyzes, an amount of protein equivalent to 100 | i main culture, that is 4 μl protein suspension (dialysate), in 10 μl 50 M Tris / HCl pH 8, 5 mM CaCl- with desired units [cf. E. Wünsch et al., Hoppe Seyler's Z Physiol. Chem. 333, 149-151 (1963)] Clostridiopeptidase A incubated for 1 h at 37 ° C. Thereafter, the cleavage product can be separated directly on SDS-polyacrylamide gels under standard conditions [UK Laemmli, Nature 227, 680-685 (1970)], stained in 0.2% Coomassie Blue G-250, and by means of the immunoblotting method described above (cf. A 5). B) Standard solutions:
B 1. Reaktionspuffer für enzy atische"UmsetzungenB 1. Reaction buffer for enzymatic "reactions
B 1.1. RestriktionsendonukleasenB 1.1. Restriction endonucleases
Hierfür wurden, soweit bei den Einzelbeispielen nicht geson¬ dert angegeben, 3 Basispuffer nach T. Maniatis et al. [T. Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Clon- ing', S. 100-101 und 104-106, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982) ] benutzt:Unless otherwise specified in the individual examples, 3 basic buffers according to T. Maniatis et al. [T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', pp. 100-101 and 104-106, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)]:
Low buffer: 10 mM Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM Dithiothreit pH 7.5Low buffer: 10 mM Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM dithiothreit pH 7.5
Medium buffer: 50 mM NaCl, 10 mM Tris/HCl, 10 M MgCl2, 1 mMMedium buffer: 50 mM NaCl, 10 mM Tris / HCl, 10 M MgCl 2 , 1 mM
Dithiothreit, pH 7.5Dithiothreitol, pH 7.5
High buffer: 100 mM NaCl, 50 mM Tris/HCl, -10 mM mgCl2,High buffer: 100 mM NaCl, 50 mM Tris / HCl, -10 mM mgCl 2 ,
1 mM Dithiothreit, pH 7.51 mM dithiothreitol, pH 7.5
B 1.2. Alkalische Phosphatase aus KälberdarmB 1.2. Calf intestine alkaline phosphatase
Hierfür wurden die bei T. Maniatis et al. [in: 'Molecular Cloning1, S. 133-134, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982) ] beschriebenen Lösungen eingesetzt.For this, the methods described by T. Maniatis et al. [in: 'Molecular Cloning 1 , pp. 133-134, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)].
B 1.3. T4 DNS-LigaseB 1.3. T4 DNA ligase
50 mM Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 20 mM Dithioerythrit, 1 mM ATP, 50 μg/ l Rinderserumalbumin, pH 7.850 mM Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 20 mM dithioerythritol, 1 mM ATP, 50 μg / l bovine serum albumin, pH 7.8
B 1.4. Polynukleotid-KinaseB 1.4. Polynucleotide kinase
(aus T4-transfiziertem E.coli B)(from T4-transfected E.coli B)
100 mM Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 10 mM Dithiothreit, pH 8.3 B) Standard-Lösungen:100 mM Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol, pH 8.3 B) Standard solutions:
B 1. Reaktionspuffer für enzymatische UmsetzungenB 1. Reaction buffer for enzymatic reactions
B 1.1. RestriktionsendonukleasenB 1.1. Restriction endonucleases
Hierfür wurden, soweit bei den Einzelbeispielen nicht geson dert angegeben, 3 Basispuffer nach T. Maniatis et al. [T Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Clon ing', S. 100-101 und 104-106, Cold Spring Harbor Lab., Ne York (1982) ] benutzt:Unless otherwise specified in the individual examples, 3 basic buffers according to T. Maniatis et al. [T Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', pp. 100-101 and 104-106, Cold Spring Harbor Lab., Ne York (1982)]:
Low buffer: 10 mM Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM Dithiothrei pH 7.5Low buffer: 10 mM Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM dithiothrei pH 7.5
Medium buffer: 50 M NaCl, 10 M Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 1 mMMedium buffer: 50 M NaCl, 10 M Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 1 mM
Dithiothreit, pH 7.5Dithiothreitol, pH 7.5
High buffer: 100 mM NaCl, 50 mM Tris/HCl, 10 mM gCl2,High buffer: 100 mM NaCl, 50 mM Tris / HCl, 10 mM gCl 2 ,
1 mM Dithiothreit, pH 7.51 mM dithiothreitol, pH 7.5
B 1.2. Alkalische Phosphatase aus KälberdarmB 1.2. Calf intestine alkaline phosphatase
Hierfür wurden die bei T. Maniatis et al. [in: 'Molecula Cloning' , S. 133-134, Cold Spring Harbor Lab., New Yor (1982) ] beschriebenen Lösungen eingesetzt.For this, the methods described by T. Maniatis et al. [in: 'Molecula Cloning', pp. 133-134, Cold Spring Harbor Lab., New Yor (1982)].
B 1.3. T4 DNS-LigaseB 1.3. T4 DNA ligase
50 M Tris/HCl, 10 mM MgCl2, 20 mM Dithioerythrit, 1 M ATP 50 μg/ml Rinderserumalbumin, pH 7.850 M Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 20 mM dithioerythritol, 1 M ATP 50 μg / ml bovine serum albumin, pH 7.8
B 1.4. Polynukleotid-KinaseB 1.4. Polynucleotide kinase
(aus T4-transfiziertem E.coli B)(from T4-transfected E.coli B)
100 mM Tris/HCl, 10 mM MgCl2 , 10 mM Dithiothreit, pH 8.3100 mM Tris / HCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreitol, pH 8.3
ERSATZBLATT B 2. Lagerpuffer für DNSREPLACEMENT LEAF B 2. Storage buffer for DNS
'TE-Puffer!: 45 M Tris/HCl, 0.1 mM EDTA, pH 7.9'TE buffer ! : 45 M Tris / HCl, 0.1 mM EDTA, pH 7.9
B 3. ElektrophoresepufferB 3. Electrophoresis buffer
B 3.1. 'TBE-Puffer' : 90 mM Tris/HCl, 80 mM H3B03,B 3.1. 'TBE buffer': 90 mM Tris / HCl, 80 mM H 3 B0 3 ,
2.5 mM EDTA, pH 8.3 B 3.2. 'TAE-Puffer' : 40 mM Tris-Acetat, 2 mM EDTA, pH 8.2.5 mM EDTA, pH 8.3 B 3.2. 'TAE buffer': 40 mM Tris acetate, 2 mM EDTA, pH 8.
B 3.3. Arbeitspuffer zur gelelektrophoretischen Protein- Trennung nach V.K. Laemmli [Nature 227 , 680-685 (1970) ]B 3.3. Working buffer for gel electrophoretic protein separation according to V.K. Laemmli [Nature 227, 680-685 (1970)]
0.25 M Tris, 0.192 M Glycin, 0.1 % SDS, pH 8.30.25 M Tris, 0.192 M glycine, 0.1% SDS, pH 8.3
B 4. Puffer zur Extraktion von DNS aus Polyacrylamid- GelenB 4. Buffer for the extraction of DNA from polyacrylamide gels
0.5 M Ammoniumacetat, 1 mM EDTA, pH 8.00.5 M ammonium acetate, 1 mM EDTA, pH 8.0
B 5. Puffer zur Elektroelution von DNS aus AgarosegelenB 5. Buffer for the electroelution of DNA from agarose gels
45 mM Tris/HCl, 40 M H3B03, μ.25 mM EDTA, pH 8.345 mM Tris / HCl, 40 MH 3 B0 3 , μ.25 mM EDTA, pH 8.3
B 6. Puffer für Selektion bakterieller Mutanten nach de Kolonie-FilterhybridisierungsmethodeB 6. Buffer for selection of bacterial mutants according to the colony filter hybridization method
Alle benötigten Puffer-Lösungen wurden eingesetzt, wie be R.B. Wallace et al. beschrieben [Nucl. Ac. Res. 9_, 879-89 (1981) ].All necessary buffer solutions were used, as with R.B. Wallace et al. described [Nucl. Ac. Res. 9_, 879-89 (1981)].
B 7. Puffer für die 'DOT BLO '-Identifizierung von M13-Phagen- PlaquesB 7. Buffer for the 'DOT BLO' identification of M13 phage plaques
Alle benötigten Pufferlösungen wurden eingesetzt, wie be M.J. Zoller und M. Smith beschrieben [Nucl. Ac. Res. 10 6487-6500 (1982) 1. C) Ausführungs-BeispieleAll required buffer solutions were used as described by MJ Zoller and M. Smith [Nucl. Ac. Res. 10 6487-6500 (1982) 1. C) Execution examples
C 1. Herstellung des Expressionsklons E.coli SB 44 (pSA 172)C 1. Production of the E. coli SB 44 expression clone (pSA 172)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus de N-terminalen Aminosäuren 1-446 des Präpeptids der alkalische Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Ber lin, Berlin (1983) ], gefolgt von der Kollagenaseerkennungsse quenz -Pro-Ala-Gly-Pro- und der ACTH-l-24-Sequenz (SA 172) besteht:This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-446 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by the collagenase recognition sequence -Pro-Ala-Gly-Pro and the ACTH-24 sequence (SA 172):
Alk. Phosphatase (1-446) -Pro-Ala-Gly-Pro-ACTH 1-24 ι iAlk. Phosphatase (1-446) -Pro-Ala-Gly-Pro-ACTH 1-24 ι i
Kollagenase- Erkennungs- SA 172 SequenzCollagenase recognition SA 172 sequence
C 1.1. Integration eines 86 Bp-Pstl-Restriktionsfrag ente mit Codons für ACTH 1-24 in die Pstl-Schnittstell in Position 1624 des phoA-Plasmids pSA 125 [hinte legt als E.coli SB44 (pSA 125) = DSM 4191J .C 1.1. Integration of an 86 bp-Pstl restriction fragment with codons for ACTH 1-24 into the PstI interface in position 1624 of the phoA plasmid pSA 125 [as E.coli SB44 (pSA 125) = DSM 4191J.
[vgl. Abb. 1}[see. Fig. 1}
C 1.1.1. Herstellung des linearen Vektorplas idsC 1.1.1. Production of the linear vector plas ids
1 μg pSA 125-DNS wurde in 50 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1. mit 0.43 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 5 min be 37 °C inkubiert. Unter diesen Bedingungen findet eine Parti alverdauung des Plasmids statt. Das Reaktionsgemisch wurd 15mM an EDTA gemacht und das Enzym dadurch inaktiviert. Di beiden linearen 6458 Bp-Fragmente ließen sich in 0.7 % Aga rose gelelektrophoretisch trennen (Puffer B 3.2.) und wurde mit Hilfe einer Ethidiumbromid-gefärbten Marker-DNS identifi ziert. Die Isolierung der DNS erfolgte durch Elektroelutio in 1 ml Elutionspuffer (Lsg. B 5.) nach Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning' , S. 164-165, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982) ]. Die Lösung wurde mittels einer 2 ml-Einwe spritze in Adsorptionspuffer (TE-Puffer, Lsg. B 2. + 0.2 NaCl) an einer Fertigsäule [Typ Elutip-d der Fa. Schleich & Schüll] adsorbiert und nach Herstellerangaben behandel Die Desorption wurde entsprechend mit TE-Puffer (Lsg. B 2.) 1 M NaCl vorgenommen und ergab 0.5 ml Eluat. Durch Zugabe v 1 ml Äthanol, 3 Std. Temperieren bei -25 °C und nachfolgen Zentrifugation (10 Min., 12 000 x g) ließ sich das 6458 B DNS-Gemisch in reiner Form ausfällen und sedimentieren.1 μg of pSA 125 DNA was incubated in 50 μl of medium buffer (solution B 1.1. With 0.43 units of PstI [Boehringer / Mannheim] for 5 min at 37 ° C. Partial digestion of the plasmid takes place under these conditions The reaction mixture was made 15 mM of EDTA and the enzyme was thereby inactivated.The two linear 6458 bp fragments could be separated by gel electrophoresis in 0.7% agarose (buffer B 3.2.) And were identified using an ethidium bromide-stained marker DNA the DNA was done by electroelutio in 1 ml elution buffer (solution B 5.) according to Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning', pp. 164-165, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982)]. The solution was adsorbed by means of a 2 ml Einwe syringe in adsorption buffer (TE buffer, solution B 2. + 0.2 NaCl) on a finished column [type Elutip-d from Schleich & Schüll] and treated according to the manufacturer's instructions. The desorption was carried out accordingly with TE buffer (solution B 2.) 1 M NaCl and gave 0.5 ml of eluate. By adding 1 ml of ethanol, heating for 3 hours at -25 ° C and following centrifugation (10 min., 12,000 xg), the 6458 B DNA mixture could be precipitated and sedimented in pure form.
C 1.1.2. Dephosphorylierung des linearen VektorplasmidsC 1.1.2. Dephosphorylation of the linear vector plasmid
Die DNS wurde in 5 μl TE-Puffer (Lsg. B 2.) gelöst und 10 μl Reaktionsvolumen mit alkalischer Phosphatase aus Kä berdarm nach Maniatis et al. (Lösungen gemäß B 1.2.) depho phoryliert. Nach Extraktion mit 300 μl TE-gesättigten Pheno und zweimaliger Extraktion mit je 600 μl Äther wurde 150 an NaCl gemacht und mit 0.5 ml Äthanol (wie in C 1.1.1. b schrieben) gefällt und sedimentiert.The DNA was dissolved in 5 μl TE buffer (solution B 2.) and 10 μl reaction volume with alkaline phosphatase from the small intestine according to Maniatis et al. (Solutions according to B 1.2.) Depho-phorylated. After extraction with 300 μl TE-saturated pheno and twice extraction with 600 μl ether each, 150 were made of NaCl and precipitated with 0.5 ml ethanol (as described in C 1.1.1. B) and sedimented.
C 1.1.3. Herstellung des ACTH 1-24-DNS-InsertionsfragmentC 1.1.3. Preparation of the ACTH 1-24 DNA insertion fragment
Ein 86 Bp-DNS-Fragment mit Pstl-Erkennungssequenzen an bei Enden, das die Codons für ACTH 1-24 enthält, wurde aus Plasmid pSA 271 (vgl. Abb. 2) [hinterlegt als E.coli HB 101 (pSA 271 ) = DSM 4193].A 86 bp DNA fragment with PstI recognition sequences at the ends, which contains the codons for ACTH 1-24, was deposited from plasmid pSA 271 (see FIG. 2) [as E. coli HB 101 (pSA 271) = DSM 4193].
50 μg pSA 271-DNS wurden in 200 μl 'Medium buffer' (Lsg. 1.1.) mit 198 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 2 S bei 37 °C inkubiert. Nach Extraktionen mit 200 μl TE-Puff gesättigten Phenols und 2x 400 μl Äther wurde 0.3 mM an Acetat gemacht und mit 500 μl Äthanol für 20 min bei -80 temperiert. Das DNS- Gemisch ließ sich durch 20 Min. Zent fugieren bei 12 000 x g sedimentieren und wurde in 10 μl Puffer (Lsg. B 2.) und 2 μl Ladungspuffer Typ II [T. Mani tis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', 160, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)] gelöst. Das Bp-Fragment konnte nach gelelektrophoretischer Trennung einem 8 % Acryla idgel ausgeschnitten und nach Maniatis al. [in: 'Molecular Cloning', S. 178, Cold Spring Harb Lab., New York (1982)] isoliert werden.50 μg pSA 271-DNA were incubated in 200 μl medium buffer (solution 1.1.) With 198 units PstI [Boehringer / Mannheim] for 2 S at 37 ° C. After extractions with 200 μl TE-Puff saturated phenol and 2x 400 μl ether, 0.3 mM of acetate was made and temperature-controlled with 500 μl ethanol at -80 for 20 min. The DNA mixture was sedimented by centrifugation at 12,000 × g for 20 min. And was poured into 10 μl Buffer (solution B 2.) and 2 μl charge buffer type II [T. Manitis, EF Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', 160, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)]. After gel electrophoretic separation, the Bp fragment could be cut out from an 8% acrylic gel and according to Maniatis al. [in: 'Molecular Cloning', p. 178, Cold Spring Harb Lab., New York (1982)].
C 1.1.4. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfragment mit T4-DNS-LigaseC 1.1.4. Linking vector and insertion fragment with T4 DNA ligase
0.5 μg desphosphorylierte pSA 125-Vektor-DNS wurden m 0.5 μg des isolierten 86 Bp-Fragmentes in 100 μl Ligase-Pu fer (Lsg. B 1.3.) mit 4,5 Weiss-Einheiten [B. Weiss et al. J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968) ] T4-DNS-Ligase für Std.. bei 23 °C inkubiert. Das Reaktionsgemisch wurde dire für die Transformation kompetenter Empfängerzellen einge setzt.0.5 μg of desphosphorylated pSA 125 vector DNA were m 0.5 μg of the isolated 86 bp fragment in 100 μl ligase powder (solution B 1.3.) With 4.5 Weiss units [B. Weiss et al. J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase incubated for hours at 23 ° C. The reaction mixture was used for the transformation of competent recipient cells.
C 1.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 1.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 1.2.1.C 1.2.1.
50 μl T4-Ligase-Reaktionsprodukte wurden zur Transformati von kompetenten E.coli SB 44-Zellen unter den bei M. Dage und S.D. Ehrlich [Gene 6_, 23-28 (1979)] beschriebenen Bedi gungen eingesetzt.50 ul T4 ligase reaction products were used to transform competent E. coli SB 44 cells among those described by M. Dage and S.D. Ehrlich [Gene 6_, 23-28 (1979)] conditions used.
C 1.2.2. Selektion von TransformantenC 1.2.2. Selection of transformants
Bei Einbau in die gewünschte Pstl-Schnittstelle in Positi 1624 des Vektors bleibt die Ampicillin-Resistenz erhalte Das Transformationgsgemisch wurde deshalb auf LB-Agar [T. M niatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Cloning' S. 440, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)] ausplat tiert, der 100 μg/ml Ampicillin enthielt. Von 220 Transfo mantenkolonien wurden 12 Klone für die Isolierung von Plas mid-DNS ausgewählt.The ampicillin resistance is retained when it is incorporated into the desired Pstl site in positi 1624 of the vector. The transformation mixture was therefore placed on LB agar [T. M niatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning' p. 440, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)], which contained 100 μg / ml ampicillin. Twelve clones were selected from 220 transformant colonies for the isolation of plasma mid-DNA.
ERSATZBLATT C 1.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmungen von DNS-Fragmenten nach Umsetzung mi speziellen RestriktionsendonukleasenREPLACEMENT LEAF C 1.3. Characterization of transformants by size determination of DNA fragments after implementation with special restriction endonucleases
Die Plasmidisolierung aus 12 zufällig ausgewählten Klonen er folgte gemäß Standardbedingungen [vgl. A 1.]. Durch Rückver dauung mit PstI ließ sich der Einbau des 86 Bp-Fragmentes i allen Fällen sichern.The plasmid isolation from 12 randomly selected clones was carried out according to standard conditions [cf. A 1.]. By digesting back with PstI, the incorporation of the 86 bp fragment could be ensured in all cases.
C 1.3.1.C 1.3.1.
5 μg DNS wurden in 100 μl 'Medium buffer' (Lsg. 1.1.) mit Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 2 Std. bei 37 °C in kubiert. Nach Extraktion mit 100 μl TE-gesättigten Phenol und 300 μl Äther wurde 0'.3 M an Na-Acetat gemacht und die DN mit 3 Volumina Äthanol für 20 min bei -80 °C ausgefällt. Nac5 μg DNA were incubated in 100 μl medium buffer (solution 1.1.) With units PstI [Boehringer / Mannheim] for 2 hours at 37 ° C. After extraction with 100 μl of TE-saturated phenol and 300 μl of ether, 0 ' . 3 M of Na acetate was made and the DN was precipitated with 3 volumes of ethanol for 20 min at -80 ° C. Nac
Sedimentation gemäß 1.1.1. ließ sich das gesuchte Fragment i einem 4 % NuSieve TM-Agarose-Gel [Marine Colloids, RocklandSedimentation according to 1.1.1. the fragment sought was found in a 4% NuSieve ™ agarose gel [Marine Colloids, Rockland
ME, USA] in 'TBE-Puffer (Lsg. B 3.1.) gelelektrophoretisc abtrennen und nach Anfärben mit Ethidiumbromid identifizie ren.ME, USA] in TBE buffer (solution B 3.1.) Gel electrophoresis and identify them with ethidium bromide after staining.
C 1.3.2.C 1.3.2.
Durch Doppelverdauung der Plasmid-DNS mit EcoRI und Ncol un nachfolgende Größenbestimmung der resultierenden Fragment ließen sich Klone identifizieren, die das ACTH 1-24 in de gewünschten Orientierung enthalten:By double digestion of the plasmid DNA with EcoRI and Ncol and subsequent size determination of the resulting fragment, clones could be identified which contain the ACTH 1-24 in the desired orientation:
5 μg DNS wurden in 100 μl 'High buffer' (Lsg. B 1.1.) mit j 10 Einheiten EcoRI und Ncol [BioLabs, vgl. S. 9] für 2 Std bei 37 °C inkubiert und, wie in C 1.3.1. beschrieben, extra hiert und äthanolgefällt. Das Produkt-Gemisch wurde mittel Elektrophorese in einem 5 % Polyacrylamidgel in 'TBE-Puffer (Lsg. B 3.1.) aufgetrennt und das Trennergebnis nach Anfärbe mit Ethidiumbromid visuell ausgewertet. Klone, die das ACTH 1-24-Insertionsfragment in der gewünsc ten pho-A-Transkriptionsrichtung eingebaut enthalten, weis Fragmente von5 μg DNA were in 100 μl high buffer (solution B 1.1.) With j 10 units EcoRI and Ncol [BioLabs, cf. P. 9] for 2 hours at 37 ° C and, as in C 1.3.1. described, extracted and ethanol-fallen. The product mixture was separated by electrophoresis in a 5% polyacrylamide gel in TBE buffer (solution B 3.1.) And the separation result after staining with ethidium bromide was evaluated visually. Clones which contain the ACTH 1-24 insertion fragment inserted in the desired pho-A transcription direction have fragments of
96, 232, 235 und 5981 Basenpaaren auf.96, 232, 235 and 5981 base pairs.
jEst der Gegenstrang in entsprechender Weise integriert, s findet man die FragmentgrößenOnce the counter strand has been integrated in a corresponding manner, the fragment sizes can be found
96, 235, 282 und 5931 Basenpaare.96, 235, 282 and 5931 base pairs.
5 Testklone zeigten das für korrekten Einbau typische Bande muster.5 test clones showed the typical band pattern for correct installation.
C 1.3.3. Bestätigung für die vollständige Integration desC 1.3.3. Confirmation of full integration of the
86 Bp ACTH 1-24-Genfragmentes durch DNS-Sequenzie rung86 bp ACTH 1-24 gene fragment by DNA sequencing
Je 3 Testklone mit integriertem 86 Bp-Pstl-DNS-Frag ent i beiden möglichen Orientierungen wurden, wie in C 1.1.3. b schrieben, mit PstI umgesetzt und die Pstl-Insertionsfragme te isoliert. Nach Reklonierung in den M13-Phagen mpl8 wur unter Standardbedingungen sequenziert [vgl. A 2.].3 test clones each with an integrated 86 bp-Pstl-DNA frag were found in both possible orientations, as in C 1.1.3. b wrote, implemented with PstI and isolated the Pstl insertion fragments. After recloning in the M13 phage mpl8, sequencing was carried out under standard conditions [cf. A 2.].
Einer der Transformantenklone, die nach C 1.3. das ACTH 1-24 Genfragment vollständig und in phoA-Transkriptionsrichtu eingebaut enthalten, wurde unter der Bezeichnung SB 44 (p 172) für die nachfolgende Protein-Analytik weiterkultiviert.One of the transformant clones, which according to C 1.3. containing the ACTH 1-24 gene fragment completely and incorporated in the phoA transcription direction was further cultivated under the name SB 44 (p 172) for the subsequent protein analysis.
[vgl. Abb 3, pSA 172][see. Fig 3, pSA 172]
C 2. Herstellung des Expressionsklons E.coli SB 44 (pSA 186)C 2. Production of the E. coli SB 44 expression clone (pSA 186)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus d N-terminalen Aminosäuren 1-446 des Präpeptids der alkalisch Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Be lin, Berlin (1983) ], gefolgt von der Collagenaseseque -Pro-Ala-Gly-Pro- und der ACTH-Sequenz (SA 186 ) besteht :This clone synthesizes a fusion protein consisting of d N-terminal amino acids 1-446 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by the Collagenaseseque -Pro-Ala-Gly-Pro and the ACTH sequence (SA 186) consists of:
Alk . Phosphatase ( 1-446 ) -Pro-Ala-Gly-Pro-ACTH i 1Alk. Phosphatase (1-446) -Pro-Ala-Gly-Pro-ACTH i 1
Kollagenase- Erkennungs- SA 186 SequenzCollagenase recognition SA 186 sequence
C 2.1. Integration eines 131 Bp Pstl-Restriktionsfragment mit Codons für ACTH in die Pst/Schnittstelle i Position 1624 des phoA-Plasmids pSA 125 (vgl. Abb. 1 )C 2.1. Integration of a 131 bp Pstl restriction fragment with codons for ACTH into the Pst / interface i position 1624 of the phoA plasmid pSA 125 (see Fig. 1)
C 2.1.1. Herstellung des linearen VektorplasmidsC 2.1.1. Production of the linear vector plasmid
(wie in C 1.1.1. beschrieben)(as described in C 1.1.1.)
C 2.1.2. Dehosphorylierung des linearen VektorplasmidsC 2.1.2. Dehosphorylation of the linear vector plasmid
(wie in C 1.1.2. beschrieben)(as described in C 1.1.2.)
C 2.1.3. Herstellung des ACTH-DNS-InsertionsfragmentesC 2.1.3. Preparation of the ACTH-DNA insertion fragment
Ein 131 Bp-DNS-Fragment mit Pstl-Erkennungssequenzen an bei den Enden, das die Codons für ACTH enthält [vgl. Abb. 4a ACTH-Sequenz], wurde aus dem Plasmid pSA 504 [hinterlegt al E.coli HB 101 (pSA 504) - DSM 4192] .A 131 bp DNA fragment with PstI recognition sequences at the ends, which contains the codons for ACTH [cf. Fig. 4a ACTH sequence] was from plasmid pSA 504 [deposited as E. coli HB 101 (pSA 504) - DSM 4192].
[vgl. Abb. 4, pSA 504][see. Fig. 4, pSA 504]
50 μg pSA 504-DNS wurden unter den in C 1.1.3. beschrieben Bedingungen mit PstI umgesetzt. Gemäß C 1.1.3. ließ sich au das benötigte 131 Bp-Pstl-Fragment erhalten. C 2.1.4. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfragment mit T4-DNS-Ligase50 μg pSA 504-DNA were among the in C 1.1.3. described conditions implemented with PstI. According to C 1.1.3. the required 131 bp-Pstl fragment could also be obtained. C 2.1.4. Linking vector and insertion fragment with T4 DNA ligase
0.5 μg des isolierten 131 Bp-Fragmentes wurden nach den in 1.1.4. beschriebenen Bedingungen mit der Vektor-DNS verknüpf0.5 μg of the isolated 131 bp fragment was obtained according to the methods described in 1.1.4. link conditions described with the vector DNA
C 2.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 2.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
50 μl des Ligase-Ansatzes wurden, wie unter C 1.2. beschrie ben, eingesetzt.50 μl of the ligase approach were carried out as described in C 1.2. described, used.
C 2.2.1. Selektion von TransformantenC 2.2.1. Selection of transformants
Die unter C 1.2.1. beschriebene Selektion auf A picillin-LB Agarplatten konnte auch hier angewandt werden. Von 180 Trans formantenkolonien wurden 12 Klone für die Isolierung vo Plasmid-DNS ausgewählt.The under C 1.2.1. described selection on A picillin-LB agar plates could also be used here. From 180 transformant colonies, 12 clones were selected for the isolation of plasmid DNA.
C 2.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung nach Umsetzung mit speziellen Restrik tionsendonukleasenC 2.3. Characterization of transformants by size determination after reaction with special restriction endonucleases
C 2.3.1.C 2.3.1.
Der Nachweis des 131 Bp-Fragment-Einbaus durch Rückverdauun mit PstI und gelelektrophoretischer Analyse erfolgte gem. C 1.3.1. mit je 5 μg Plasmid-DNS aus den 12 Testklonen.The detection of the 131 bp fragment incorporation by digestion with PstI and gel electrophoretic analysis was carried out in accordance with. C 1.3.1. with 5 μg plasmid DNA from each of the 12 test clones.
C 2.3.2.C 2.3.2.
Die Bestimmung der Einbaurichtung wurde unter gleichen Bedin gungen, wie in C 1.3.2. beschrieben, mit je 5 μg DNS' vorge nommen.The determination of the installation direction was carried out under the same conditions as in C 1.3.2. described, each with 5 μg of DNA ' .
Klone, die das ACTH-Insertionsfragment in der gewünschte phoA-Transkriptionsrichtung eingebaut enthalten, weisen Frag mente vonClones which contain the ACTH insertion fragment inserted in the desired phoA transcription direction have fragments of
96, 232, 235 und 6026 Basenpaaren auf. Ist der Gegenstrang in entsprechender Weise integriert, s findet man die Fragmentgrößen96, 232, 235 and 6026 base pairs. If the counter strand is integrated in a corresponding manner, the fragment sizes can be found
96, 235, 327 und 5931 Basenpaare.96, 235, 327 and 5931 base pairs.
4 Testklone zeigten das für korrekten Einbau typische Banden muster.4 test clones showed the typical band pattern for correct installation.
C 2.3.3. Bestätigung für die vollständige Integration des 131 Bp-ACTH-Genfragmentes durch DNS-SequenzierungC 2.3.3. Confirmation of full integration of the 131 bp ACTH gene fragment by DNA sequencing
Die 4 in C 2.3.2. beschriebenen Testklone sowie 2 Klone mi gegenläufiger Einbau-Orientierung wurden gem. C 1.3.3. i Ml3mpl8 subkloniert und sequenziert.The 4 in C 2.3.2. Test clones described and 2 clones with opposite installation orientation were gem. C 1.3.3. i Ml3mpl8 subcloned and sequenced.
Einer der Transformantenklone, die nach C 2.3. das ACTH-Gen fragment vollständig und in phoA-Transkriptionsrichtung ein gebaut enthalten, wurde unter der Bezeichnung SB 44 (pSA 186 für die nachfolgende Protein-Analytik weiterkultiviert.One of the transformant clones, which according to C 2.3. containing the ACTH gene fragment completely and built into the phoA transcription direction was further cultivated under the name SB 44 (pSA 186 for the subsequent protein analysis.
[vgl. Abb. 5, pSA 186][see. Fig. 5, pSA 186]
C 3. Herstellung des Expressionsklons SB44 (pSA 341)C 3. Production of the expression clone SB44 (pSA 341)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus de N-terminalen Aminosäuren 1-444 des Präpeptids der alkalische Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Ber lin, Berlin (1983) ], gefolgt von Glycin und 5 Kollagenaseer kennungsSequenzen vor der ACTH-Sequenz (SA 341) besteht:This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 5 collagenase identification sequences before the ACTH sequence (SA 341):
Alk.Phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly- (Pro-Ala-Gly) ,-Pro- AAlk.phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly- (Pro-Ala-Gly), -Pro- A
5 Kollagenase-Erkennungssequenzen SA 3415 collagenase recognition sequences SA 341
ERSATZBLATT C 3.1. Ein- oder mehrfache Integration von 131 Bp-Pstl-Re striktionsfragmenten mit Codons für ACTH in die Pstl-Schnittstelle in Position 1657 des Vektorplas mids pSA 506REPLACEMENT LEAF C 3.1. Single or multiple integration of 131 bp-Pstl restriction fragments with codons for ACTH into the Pstl interface in position 1657 of the vector plas mids pSA 506
(vgl. H. Scheidecker et al. , Deutsche Patentanmeldung Akten zeichen P 37 31 875.6 und Abb. 6. ) (Vg l. H. Scheidecker et al., German Patent Application No. P 37 31 875.6 and A b b.. 6)
C 3.1.1. Herstellung des linearen VektorplasmidsC 3.1.1. Production of the linear vector plasmid
1 μg pSA 506-DNS (hergestellt nach P 37 31 875.6) wurde wie in C 1.1.1. beschrieben mit 0.21 μg pSA 506-DNA (produced according to P 37 31 875.6) was as in C 1.1.1. described with 0.2
Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim! bei 37 °C für 5 Min partiell verdaut und das Gemisch an linearen 6499-Bp-Fragmen ten nach elektrophoretischer Auftrennung in einem 0.8 % Aga rose-Gel gem. C 1.1.1. isoliert.Units PstI [Boehringer / Mannheim! partially digested at 37 ° C for 5 min and the mixture of linear 6499 bp fragments after electrophoretic separation in a 0.8% agarose gel according to C 1.1.1. isolated.
C 3.1.2. Herstellung des ACTH-DNS-InsertionsfragmentsC 3.1.2. Preparation of the ACTH-DNA insertion fragment
(wie in C 2.1.3. beschrieben)(as described in C 2.1.3.)
C 3.1.3. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfrag ent mit T4-DNS-LigaseC 3.1.3. Linking vector and insertion question ent with T4 DNA ligase
0.1 μg Pstl-linearisierte pSA506-Vektor-DNS wurden mit 0.1 μ des isolierten 131 Bp-ACTH-Fragmentes in 50 μl Ligase-Puffe (B Lsg. 1.3.) mit 1 Weiss-Einheit [B. Weiss et al., J. Biol Chem. _24_3_/ 4543-4555 (1968) ] T4-DNS-Ligase [Boehringer/Mann heim] über Nacht bei 9 °C inkubiert.0.1 μg of Pstl-linearized pSA506 vector DNA were mixed with 0.1 μ of the isolated 131 bp ACTH fragment in 50 μl of ligase puff (B solution 1.3.) With 1 Weiss unit [B. Weiss et al., J. Biol Chem. _24_3_ / 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase [Boehringer / Mann heim] incubated overnight at 9 ° C.
C 3.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 3.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 3.2.1.C 3.2.1.
Das gesamte Ligase-Reaktionsgemisch wurde zur Transformatio von kompetenten E.coli SB 44-Zellen, wie unter 1.2.1. refe riert, eingesetzt.The entire ligase reaction mixture was used to transform competent E. coli SB 44 cells as described under 1.2.1. refereed, used.
ERSATZBLATT 3.2.2. Selektion von TransformationenREPLACEMENT LEAF 3.2.2. Selection of transformations
Auf LB-Agar [T. Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in 'Molecular Cloning', S. 440ff, Cold Spring Harbor Lab., Ne York (1982) ] mit 100 μg/ml A picillingehalt wurden ca. 800 resistente Klone erhalten.On LB agar [T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in 'Molecular Cloning', p. 440ff, Cold Spring Harbor Lab., Ne York (1982)] with 100 μg / ml A picillin content, approximately 800 resistant clones were obtained.
C 3.3. Charakterisierung von TransformantenC 3.3. Characterization of transformants
Wegen der symmetrischen Pstl-Enden von Vektor und Insertion fragment war von unterschiedlichen Einbauorientierungen au zugehen. Außerdem waren Klone mit wiederholt integriert 131 Bp-Fragmenten oder teilweise deletierter Mehrfach-Koll genase-Erkennungssequenz zu erwarten, und darüberhinaus sta den im Vektorgemisch mit den Sequenzpositionen 1630 u 1657 Bp [vgl. Abb. 6] zwei konkurrierende Integrationsor zur Verfügung. Die Charakterisierung des entsprechend ko plexen Transformantenspektrums mußte deshalb in mehrer Schritten erfolgen.Because of the symmetrical Pstl ends of the vector and the insertion fragment, different installation orientations were assumed. In addition, clones with repeatedly integrated 131 bp fragments or partially deleted multiple collagen recognition sequence were to be expected, and moreover, the vector mixture with the sequence positions 1630 and 1657 bp [cf. Fig. 6] two competing integrators are available. The characterization of the correspondingly complex complex transformant spectrum had to be done in several steps.
C 3.3.1. Identifizierung von Klonen, die ACTH-Gensequenzen enthaltenC 3.3.1. Identification of clones containing ACTH gene sequences
Hierzu wurden 700 Klone auf LB-Agar [T. Maniatis, E.F.Frits und J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', S. 440, Cold Spri Harbor Lab., New York (1982) ] mit 50 μg/ml Ampicillin übe impft und auf Whatman 540-Filter übertragen. Die Identifizi rung erfolgte nach einem von R.B. Wallace et al. [Nucl. A Res. 9_, 879-894 (1982) ] sowie J.P. Gergen et al. [Nucl. A Res. _8_, 2115-2136 (1979) ] beschriebenen Hybridisierungsve fahren. Als spezifische Hybridisierungsprobe konnte e 15 Bp-Oligonukleotid benutzt werden, das zur Herstellung d ACTH-Plasmids pSA 504 eingesetzt worden war [Handelspräpar der Fa. Applied Biosystems, 6108 Weiterstadt] . Es besitzt d Sequenz:For this purpose, 700 clones were placed on LB agar [T. Maniatis, E.F. Frits and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', p. 440, Cold Spri Harbor Lab., New York (1982)] inoculated with 50 μg / ml ampicillin and transferred to Whatman 540 filters. The identification was made according to one of R.B. Wallace et al. [Nucl. A Res. 9_, 879-894 (1982)] and J.P. Gergen et al. [Nucl. A Res. _8_, 2115-2136 (1979)] drive hybridization described. A 15 bp oligonucleotide which had been used to prepare the ACTH plasmid pSA 504 could be used as a specific hybridization sample [commercial preparation from Applied Biosystems, 6108 Weiterstadt]. It has the sequence:
CTTCTTGCCCACCGG-3CTTCTTGCCCACCGG-3
ERSAT - 29 -REPLACEMENT - 29 -
0.6 αg des Nukleotids wurden nach M.D. Edge et al. [Nature 292, 756-762 (1981) ] mit 20 μCi [ ^-32P] ATP [Fa. Amersham0.6 αg of the nucleotide were according to MD Edge et al. [Nature 292, 756-762 (1981)] with 20 μCi [^ - 32 P] ATP [Fa. Amersham
Buchler1 und 1 Einheit T4-Polynukleotidkinase phophoryliert und damit radioaktiv markiert. Die Abtrennung des 32P-pho- sphorylierten Produktes erfolgte nach K.-M. Lo et al. [Proc.Buchler1 and 1 unit of T4 polynucleotide kinase phosphorylated and thus radioactively labeled. The 32P-phosphorylated product was separated off according to K.-M. Lo et al. [Proc.
Natl. Acad. Sei jTl, 2285-2289 (1984) ] mittels einer SEP-PakNatl. Acad. Be jTl, 2285-2289 (1984)] using a SEP-Pak
TM C 18 -Einmal-Säule [Fa. Waters GmbH, 6240 Königstein/Ts. ] .TM C 18 single-use column [Fa. Waters GmbH, 6240 Koenigstein / Ts. ].
280 Klone zeigten ein positives Hybridisierungssignal mit der280 clones showed a positive hybridization signal with the
P-Probe.P sample.
C 3.3.2. Identifizierung von Klonen, die Codons für 5 Kolla- genaseerkennungssequenzen enthaltenC 3.3.2. Identification of clones containing codons for 5 collagenase recognition sequences
Dieser Test wurde ebenfalls nach dem in 3.3.1. beschriebenen Kolonie-Hybridisierungsverfahren mit einer radioaktiv mar¬ kierten 45 Basen-Oligonukleotidprobe durchgeführt, die zur Herstellung des Vektorplasmids pSA 506 [Abb. 6 und Deutsche Patentanmeldung, Aktenzeichen P3731875.6 ~~ unter Stan¬ dardbedingungen [vgl. A 3.3 synthetisiert worden war.This test was also carried out according to the in 3.3.1. described colony hybridization with a radioactively marked 45 base oligonucleotide sample carried out for the production of the vector plasmid pSA 506 [Fig. 6 and German patent application, file number P3731875.6 ~ ~ under standard conditions [cf. A 3.3 had been synthesized.
5 '-CGGACCTGCAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCAGGACCATG-3 ' zu pSA 341 komplementärer Bereich5 '-CGGACCTGCAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCAGGACCATG-3' to pSA 341 complementary area
Das 3 '-Ende dieses Oligonukleotids ist über einen Bereich vo 41 Basen (90 %) komplementär, zu dem Genabschnitt im Informa tionsstrang des Plas ids pSA 341 [Abb. 7], der für die 5 auf einanderfolgenden Kollagenase-Erkennungssequenzen im Fusions protein [vgl. C 3.] codiert. tuThe 3 'end of this oligonucleotide is complementary over a region of 41 bases (90%) to the gene segment in the information strand of the plas ids pSA 341 [Fig. 7], which for the 5 consecutive collagenase recognition sequences in the fusion protein [cf. C 3.] coded. do
Von 100 zufällig ausgewählten Klonen, die nach C 3.3.1. ACTH Insertionen enthielten, zeigten 35 positive Hybridisierungs signale mit dem für die Mehrfach-Kollagenase-Erkennungsse quenz spezifischen Oligonukleotid (s. oben) . C 3.3.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung von DNS-Fragmenten nach Umsetzung mi speziellen RestriktionsendonukleasenOf 100 randomly selected clones, which according to C 3.3.1. Containing ACTH inserts showed 35 positive hybridization signals with the oligonucleotide specific for the multiple collagenase recognition sequence (see above). C 3.3.3. Characterization of transformants by size determination of DNA fragments after implementation with special restriction endonucleases
Die Plasmidisolierung aus 16 nach dem Zufallsprinzip ausge wählten Klonen entsprechend dem Ergebnis von 3.3.2. erfolgt gemäß Standardbedingungen [vgl. A I.].The plasmid isolation from 16 randomly selected clones according to the result of 3.3.2. takes place according to standard conditions [cf. A I.].
C 3.3.3.1. Bestimmung der Anzahl eingebauter 131 Bp-ACTHC 3.3.3.1. Determination of the number of 131 bp ACTH installed
FragmenteFragments
5 μg DNS wurden mit 20 Einheiten EcoRI [BioLabs, vgl. S. 10 und 10 Einheiten SphI [Boehringer/Mannheim] wie in C 1.3.2 beschrieben, umgesetzt, die Produkte gelelektrophoretisc aufgetrennt und das Resultat visuell ausgewertet.5 μg of DNA were mixed with 20 units of EcoRI [BioLabs, cf. Pp. 10 and 10 units of SphI [Boehringer / Mannheim] as described in C 1.3.2, implemented, the products separated by gel electrophoresis and the result evaluated visually.
C 3.3.3.2. Bestimmung der Einbau-Orientierung für dasC 3.3.3.2. Determination of the installation orientation for the
131 Bp-ACTH-Fragment131 bp ACTH fragment
5 μg DNS wurden mit 7 Einheiten Ncol [BioLabs, vgl. S. 1 und 3 Einheiten SphI [Boehringer/Mannheim], wie in C 1.3. beschrieben, umgesetzt, die Produkte gelelektrophoretis aufgetrennt und das Resultat visuell ausgewertet.5 μg of DNA were mixed with 7 units of Ncol [BioLabs, cf. S. 1 and 3 units SphI [Boehringer / Mannheim], as in C 1.3. described, implemented, the products separated by gel electrophoresis and the result evaluated visually.
C 3.3.3.3. Identifizierung von Klonen, deren Insertion der Pstl-Schnittstellenposition 1657, d. ' stromabwärts ' zum Fünffach-Kollagenase-Ge fragment erfolgt istC 3.3.3.3. Identification of clones whose insertion at the Pstl interface position 1657, i.e. 'downstream' to the quintuple collagenase Ge fragment
10 μg DNS wurden mit 18 Einheiten Hinfl [BioLabs, vgl. S. 1 in 90 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1.) für 2 Std. bei 37 verdaut. Danach v/urden 10 μl 0.41 M Tris/HCl pH 7.5 + 0.55 NaCl + 18 Einheiten Ncol [BioLabs, vgl. S. 10] zugesetzt u weitere 2 Std. bei 37 °C inkubiert. Aufarbeitung und Auswe tung des Tests erfolgten wieder gemäß C 1.3.2. Durch vergleichende Analyse der nach C 3.3.3.1, C 3.3.3.2 und C 3.3.3.3. erhaltenen Befunde ließ sich ein Rekombinan tenklon identifizieren, dessen Gel-Bandenmuster der Struktu des Plasmids pSA 341 [Abb. 7] entsprach.10 μg of DNA were mixed with 18 units of Hinfl [BioLabs, cf. P. 1 digested in 90 μl 'Medium buffer' (solution B 1.1.) For 2 hours at 37. Then 10 μl 0.41 M Tris / HCl pH 7.5 + 0.55 NaCl + 18 units Ncol [BioLabs, cf. P. 10] added and incubated for a further 2 hours at 37 ° C. The test was again processed and evaluated in accordance with C 1.3.2. By comparative analysis of the according to C 3.3.3.1, C 3.3.3.2 and C 3.3.3.3. The results obtained revealed a recombinant clone whose gel band pattern corresponds to the structure of the plasmid pSA 341 [Fig. 7] corresponded.
C 3.3.4. Strukturbestätigung durch DNS-SequenzierungC 3.3.4. Structure confirmation through DNA sequencing
Aus der DNS-Umsetzung nach C 3.3.3.1. ließ sich ein 519 Bp EcoRI/ Sphl-Restriktionsfragment, wie in C 1.1.3. beschrie ben, isolieren und Aliquots davon in die Phagen M13mpl8 un Ml3mpl9 subklonieren. Unter Verwendung geeigneter Polymeras I-Primer konnte unter Standard-Sequenzierungsbedingunge [vgl. A 2.] die Identität des Klons SB 44 (pSA 341) mit de tandemförmigen Integration von zwei 131 Bp-ACTH-DNS-Fragmen ten in die Pstl-Schnittstelle an Position 1657 des Vektor pSA 506 bestätigt werden.From the DNS implementation according to C 3.3.3.1. a 519 bp EcoRI / Sphl restriction fragment as described in C 1.1.3. described, isolate and subclone aliquots of it into phages M13mpl8 and Ml3mpl9. Using suitable Polymeras I primers, standard sequencing conditions [cf. A 2.] the identity of the clone SB 44 (pSA 341) with de tandem-shaped integration of two 131 bp ACTH-DNA fragments into the Pstl interface at position 1657 of the vector pSA 506 are confirmed.
[vgl. Abb. 7, pSA 341][see. Fig. 7, pSA 341]
C 3.3.5. Andere Expressionsklone aus dem für das Plasmid pSA 341 angegebenen KlonierungsverfahrenC 3.3.5. Other expression clones from the cloning procedure given for plasmid pSA 341
Unter den restlichen 15 Plasmidisolaten aus C 3.3.3. ließe sich mittels der dort beschriebenen verschiedenen Analyse schritte 2 weitere Klone identifizieren, die für die ACTH Herstellung geeignete Fusionsproteine exprimieren.Among the remaining 15 plasmid isolates from C 3.3.3. Using the various analysis steps described there, 2 further clones could be identified which express fusion proteins suitable for the production of ACTH.
C .4. Eigenschaften des Expressionsklons' SB 44 (pSA 343)C .4. Characteristics of the expression clone 'SB 44 (pSA 343)
Dieser Klon, synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus de N-terminalen Aminosäuren 1-444 des Präpeptids der alkalische Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Ber lin, Berlin (1983) ], gefolgt von Glycin und 2 Kollagenase-Er kennungssequenzen vor der ACTH-Sequenz (SA 343) , besteht:This clone synthesizes a fusion protein which consists of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 2 collagenase recognition sequences before the ACTH sequence (SA 343), consists of:
Alk. Phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly-Pro-Ala-Gly-Pro-ACTAlk. Phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly-Pro-Ala-Gly-Pro-ACT
2 Kollagenase-Erkennungs- SA 343 Sequenzen Aus den analytischen Daten [vgl. C 3.] ergab sich, daß ei2 collagenase detection SA 343 sequences From the analytical data [cf. C 3.] it was found that ei
131 Bp-Pstl-Restriktionsfragment mit den Codons für ACTH i die Pstl-Schnittstelle in Position 1630 des Vektorplasmid pSA 506 [vgl. Abb. 6] integriert wurde.131 bp-Pstl restriction fragment with the codons for ACTH i the Pstl site in position 1630 of the vector plasmid pSA 506 [cf. Fig. 6] was integrated.
[vgl. Abb. 8, pSA 343][see. Fig. 8, pSA 343]
C 5. Eigenschaften des Expressionsklons SB 44 (pSA 345)C 5. Properties of the expression clone SB 44 (pSA 345)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das mit dem v SB 44 (pSA 341) exprimierten Produkt identisch ist [vg C 3. ].This clone synthesizes a fusion protein that is identical to the product expressed by v SB 44 (pSA 341) [vg C 3.].
Aus den analytischen Daten ergibt sich, daß ein 131 Bp-Pst Restriktionsfragment mit den Codons für ACTH in die Pst Schnittstelle in Position 1657 des Vektorplasmids pSA 5 [vgl. Abb. 6] ' integriert wurde.From the analytical data it follows that a 131 bp-Pst restriction fragment with the codons for ACTH into the Pst interface in position 1657 of the vector plasmid pSA 5 [cf. Fig. 6] 'was integrated.
[vgl. Abb. 9, pSA 345][see. Fig. 9, pSA 345]
C 6. Herstellung des Expressionsklons SB 44 (pSA 353)C 6. Production of Expression Clone SB 44 (pSA 353)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus d Aminosäuren 1-444 des Präpeptids der alkalischen Phosphata [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Berlin, Berl (1983) ], gefolgt von Glycin und 5 Kollagenase-Erkennungss quenzen vor der ACTH 1-24-Sequenz (SA 353) , besteht:This clone synthesizes a fusion protein consisting of d amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphates [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berl (1983)], followed by glycine and 5 collagenase recognition sequences before the ACTH 1-24 sequence (SA 353), consists of:
Alk.Fhosphatase(l-444)-Gly-Pro-His-Gly-(Pro-Ala-Gly) -Pro-ACTHl-24Alk.phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly- (Pro-Ala-Gly) -Pro-ACTHl-24
4 l I4 l I
5 Kollagenase-Erkennungs- sequeπzen SA 353 C 6.1. Integration eines 86 Bp-Pstl-Restriktionsfragmente mit Codons für ACTH 1-24 in die Pstl-Schnittstell in Position 1657 des Vektorplasmids pSA 5065 collagenase detection sequences SA 353 C 6.1. Integration of an 86 bp-Pstl restriction fragment with codons for ACTH 1-24 into the Pstl interface in position 1657 of the vector plasmid pSA 506
C 6.1.1. Herstellung des linearen VektorplasmidsC 6.1.1. Production of the linear vector plasmid
(wie in C 3.1.1. beschrieben)(as described in C 3.1.1.)
C 6.1.2. Herstellung des ACTH 1-24-DNS-InsertionsfragmentesC 6.1.2. Preparation of the ACTH 1-24 DNA insertion fragment
(wie in C 1.1.3. beschrieben)(as described in C 1.1.3.)
C 6.1.3. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfrag ent mit T4-DNS-LigaseC 6.1.3. Linking vector and insertion question ent with T4 DNA ligase
0.1 μg Pstl-linearisierte pSA 506-Vektor-DNS wurden mi 0.1 μg des isolierten 86 Bp-ACTH 1-24-Fragmentes unter den i C 3.1.3. beschriebenen Bedingungen umgesetzt.0.1 μg Pstl-linearized pSA 506 vector DNA were mixed with 0.1 μg of the isolated 86 bp ACTH 1-24 fragment under the i C 3.1.3. described conditions implemented.
C 6.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 6.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 6.2.1.C 6.2.1.
(wie in C 3.2.1. beschrieben)(as described in C 3.2.1.)
C 6.2.2. Selektion von TransformantenC 6.2.2. Selection of transformants
Durchführung wie in C 3.2.2. beschrieben. Es wurden ca. 600 Ampicillin-resistente Klone erhalten.Implementation as in C 3.2.2. described. About 600 ampicillin-resistant clones were obtained.
C 6.3. Charakterisierung von TransformantenC 6.3. Characterization of transformants
(vgl. Kommentar zu C 3.3) C 6.3.1. Identifizierung von Klonen, die ACTH-Gensequenzen enthalten(see comment on C 3.3) C 6.3.1. Identification of clones containing ACTH gene sequences
Wie in C 3.3.1. beschrieben. 315 Klone zeigten ein positive HybridisierungsSignal mit der [ 32P]-Probe.As in C 3.3.1. described. 315 clones showed a positive hybridization signal with the [32P] sample.
C 6.3.2. Identifizierung von Klonen, die Codons für 5 Kolla genase-Erkennungssequenzen enthaltenC 6.3.2. Identification of clones containing codons for 5 collagen recognition sequences
Wie in C 3.3.2. beschrieben. Es wurden 41 Klone erhalten, di mit dem für die Mehrfach-Kollagenase-Erkennungssequenz spezi fischen Oligonukleotid [vgl. C 3.3.2.] unter stringenten Be dingungen (15 Minuten, 50 °C, 50 % Formamid) hybridisierten.As in C 3.3.2. described. 41 clones were obtained, that is with the oligonucleotide specific for the multiple collagenase recognition sequence [cf. C 3.3.2.] Hybridized under stringent conditions (15 minutes, 50 ° C, 50% formamide).
C 6.3.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung von DNS-Fragmenten nach Umsetzung mi speziellen RestriktionsendonukleasenC 6.3.3. Characterization of transformants by size determination of DNA fragments after implementation with special restriction endonucleases
Wie in C 3.3.3. beschrieben. Duch vergleichende Analyse de wie in C 3.3.3.1. - C 3.3.3.3. erzielten Befunde ließ sic ein Rekombinationsklon identifizieren, dessen Gel Banden muster der Struktur des Plasmids pSA 353 (Abb. 10) entsprachAs in C 3.3.3. described. By comparative analysis de as in C 3.3.3.1. - C 3.3.3.3. The results obtained showed a recombination clone whose gel band pattern corresponded to the structure of the plasmid pSA 353 (Fig. 10)
C 6.3.4. Strukturbestätigung durch DNS-SequenzierungC 6.3.4. Structure confirmation through DNA sequencing
Wie in C 3.3.4. beschrieben. Der Einbau des 86 Bp-ACTH 1-24 DNS-Fragmentes in die Pstl-Schnittstelle an Position 1657 d Vektors pSA 506 ließ sich bestätigen.As in C 3.3.4. described. The incorporation of the 86 bp ACTH 1-24 DNA fragment into the PstI site at position 1657 d vector pSA 506 was confirmed.
[vgl. Abb. 10, pSA 353][see. Fig. 10, pSA 353]
C 7. Herstellung des Expressionsklons SB 44 (pSA 509)C 7. Production of Expression Clone SB 44 (pSA 509)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus d N-terminalen Aminosäuren 1-444 des Präpeptids der alkalisch Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Be lin, Berlin (1982) ], gefolgt von Glycin und 5 Kollagenase-EThis clone synthesizes a fusion protein which consists of d N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1982)], followed by glycine and 5 collagenase-E
ERSAT kennungssequenzen vor der ACTH-Sequenz (SA 509) , besteht:REPLACEMENT identification sequences before the ACTH sequence (SA 509), there is:
Alk..Phosphaεase('l-444)-Gly-Pro-His-Gly-(Pro-Ala-Gly) -Pro-lyr-Gly-Pro-ACTH u lAlk..Phosphaεase (' 1-444) -Gly-Pro-His-Gly- (Pro-Ala-Gly) -Pro-lyr-Gly-Pro-ACTH ul
5 ollagenase-Erkennungssequeπzeπ5 ollagenase recognition sequence
SA 509SA 509
C 7.1. Integration eines 158 Bp-Pstl-Fragmentes mit Codons für 3 1/2 Kollagenaseschnittstellen vor ACTH in die Pstl-Schnittstelle in Position 1630 des Vektorplas¬ mids pHS 4133C 7.1. Integration of a 158 bp Pstl fragment with codons for 3 1/2 collagenase interfaces before ACTH into the Pstl interface in position 1630 of the vector plasmid pHS 4133
[vgl. Deutsche Patentanmeldung Aktenzeichen P 37 31 875.63[see. German patent application file number P 37 31 875.63
C 7.1.1. Herstellung des linearen Vektorplasmids 6.7 μg pHS 133-DNS (hergestellt nach P 37 31 875.6) wurden in 60 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1. ) mit 2,4 Einheiten PstI (Boehringer/Mannheim) für 1 Std. bei 37 °C partiell verdaut. Die weitere Aufarbeitung des An¬ satzes und die gelelektrophoretische Isolierung des linearen 6473 Bp-DNS-Gemisches erfolgte gemäß C 1.1.1.C 7.1.1. Production of the linear vector plasmid 6.7 μg pHS 133-DNA (produced according to P 37 31 875.6) was carried out in 60 μl 'medium buffer' (solution B 1.1.) With 2.4 units PstI (Boehringer / Mannheim) for 1 hour at 37 ° C partially digested. The preparation of the batch and the gel electrophoretic isolation of the linear 6473 bp-DNA mixture were carried out in accordance with C 1.1.1.
C 7.1.2. Dephosphorylierung des linearen VektorplasmidsC 7.1.2. Dephosphorylation of the linear vector plasmid
Die DNS wurde in 26 μl TE-Puffer (Lsg. B 2.) gelöst und in 30 μl Reaktionsvolumen, wie in C 1.1.2. beschrieben, dephos- phoryliert und aufgearbeitet.The DNA was dissolved in 26 μl TE buffer (solution B 2.) and in 30 μl reaction volume, as in C 1.1.2. described, dephosphorylated and processed.
C 7.1.3. Herstellung des ACTH-DNS-InsertionsfragmentesC 7.1.3. Preparation of the ACTH-DNA insertion fragment
Dieses Fragment ließ sich durch Ligase-Verknüpfung eines Sub- fragmentes aus pSA 186 [vgl. Abb. 5] mit 2 synthetisch herge¬ stellten Oligonukleotiden gewinnen. C 7.1.3.1. Herstellung eines 113 Bp-DNS-Fragmentes aus pSA 186 mit Partialsequenzen für ACTHThis fragment could be ligase-linked to a sub-fragment from pSA 186 [cf. Fig. 5] with 2 synthetically manufactured oligonucleotides. C 7.1.3.1. Preparation of a 113 bp DNA fragment from pSA 186 with partial sequences for ACTH
90 μg pSA 186 wurden in 180 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1.) mit 300 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 2 1/2 Std. bei 37 °C verdaut. Danach wurden 120 μl 0.11 M Tris/HCl pH 7.5 + 0.175 M NaCl + 60 Einheiten Ncol [BioLabs, vgl. S. 10] zugesetzt und weitere 2 1/2 Std. bei 37 °C inkubiert. Nach Extraktion mit 300 μl TE-gesättigten Phenols und zweima¬ liger Extraktion mit je 600 μl Äther wurde 0.2 M an Na-Äcetat "gemacht, die DNS über Nacht bei -25 °C ausgefällt und gem. C 1.1.1. sedimentiert. Nach Lösen in 16 μl TE-Puffer wurde das Produktgemisch mittels Gelelektrophorese in 6 % Polyacry- lamid in TBE-Puffer (Lsg. B 3.1.) aufgetrennt und das 113 Bp- Pstl/Ncol-Restriktionsfragment gem. C 1.1.1. isoliert.90 μg pSA 186 were digested in 180 μl 'medium buffer' (solution B 1.1.) With 300 units PstI [Boehringer / Mannheim] for 2 1/2 hours at 37 ° C. Then 120 μl 0.11 M Tris / HCl pH 7.5 + 0.175 M NaCl + 60 units Ncol [BioLabs, cf. P. 10] added and incubated for a further 2 1/2 hours at 37 ° C. After extraction with 300 TE-saturated phenol and zweima¬ liger ul extraction with 600 .mu.l ether was 0.2 M Na-Äcetat "made, the DNA overnight at -25 ° C precipitated and gem. C 1.1.1. Sedimented. After Dissolving in 16 μl TE buffer, the product mixture was separated by gel electrophoresis in 6% polyacrylamide in TBE buffer (solution B 3.1.) And the 113 bp-Pstl / Ncol restriction fragment was isolated according to C 1.1.1.
C 7.1.3.2. Herstellung von zwei Oligonukleotiden zur Er¬ gänzung des nach 7.1.3.1. hergestellten ACTH- TeilfragmentesC 7.1.3.2. Production of two oligonucleotides to supplement the one described in 7.1.3.1. produced ACTH partial fragment
Die beiden Oligonukleotide sind zueinander komplementär und bilden unter geeigneten Bedingungen ein 45 Bp-Pstl/Ncol-Hy- brid aus. Unter Standardbedingungen synthetisiert und aufge¬ arbeitet [vgl. A 3.]wurden das 41 Basen-NukleotidThe two oligonucleotides are complementary to one another and, under suitable conditions, form a 45 bp-Pstl / Ncol hybrid. Synthesized and worked up under standard conditions [cf. A 3.] became the 41 base nucleotide
5 '-GGCCCGGCGGGTCCAGCAGGCCCTTATGGACCTAGCTACTC-3 '5 '-GGCCCGGCGGGTCCAGCAGGCCCTTATGGACCTAGCTACTC-3'
und das 49 Basen-Nukleotidand the 49 base nucleotide
5 ' -CATGGAGTAGCTAGGTCCATAAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCA-3 ' .5 '-CATGGAGTAGCTAGGTCCATAAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCA-3'.
Beide Oligonukleotide wurden am 5 '-Ende phosphoryliert:Both oligonucleotides were phosphorylated at the 5 'end:
Je 2.7 μg des 41-Basen- bzw. 3.3. μg des 49-Basen-Nukleotid wurden in je 20 μl Reaktionsvolumen in Kinase-Puffer (Lsg B 1.4.) mit jeweils 10 Einheiten Pol nukleotid-Kinase [Phar macia/P-L, vgl. S. 10] für 1 Std. bei 37 °C inkubiert. Di Reaktionen wurden durch jeweils 10 Min. Inaktivierung des En zyms bei 65 °C gestoppt.2.7 μg each of the 41-base and 3.3. μg of the 49-base nucleotide were each in 20 μl reaction volume in kinase buffer (solution B 1.4.) with 10 units each of nucleotide kinase [Phar macia / PL, cf. P. 10] for 1 hour at 37 ° C. Tue Reactions were stopped by inactivating the enzyme at 65 ° C. for 10 minutes each.
C 7.1.3.3. Verknüpfung der nach C 7.1.3.1. und C 7.1.3.2 erhaltenen Produkte mittels T4-DNS-LigaseC 7.1.3.3. Linking the according to C 7.1.3.1. and C 7.1.3.2 products obtained using T4 DNA ligase
Die inaktivierten Kinase-Produktgemische wurden vereinigt mit 10 μl lOfach konzentriertem Ligase-Puffer (Lsg. B 1.3. lOx konzentriert) , 1 μg 113 Bp-DNS-Fragment aus C 7.1.3.1 und H^O zu 92 μl ergänzt und auf 50 °C temperiert. Nac 30 Min. Abkühlung auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsvolu men durch Zusatz von 48 Weiss-Einheiten [B. Weiss et al., J Biol. Chem. 2 A3_, 4543- 4555, (1968) ] zu 100 μl komplettier und über Nacht bei 13 °C inkubiert. Abschließend wurde mi 100 μl TE-gesättigten Phenols und zweimal 200 μl Äther extra hiert und wie in C 7.1.3.1. äthanolgefällt und aufgearbeitetThe inactivated kinase product mixtures were combined with 10 μl 10 × concentrated ligase buffer (solution B 1.3. 10 × concentrated), 1 μg 113 bp DNA fragment from C 7.1.3.1 and H ^ O to 92 μl and supplemented to 50 ° C tempered. After 30 min. Cooling to room temperature, the reaction volume was added by adding 48 Weiss units [B. Weiss et al., J Biol. Chem. 2 A3_, 4543-4555, (1968)] to 100 μl and incubated overnight at 13 ° C. Finally, 100 μl of TE-saturated phenol and two 200 μl of ether were extracted and as in C 7.1.3.1. ethanol fallen and worked up
C 7.1.3.4. Prozessieren von Oligomerprodukten durchC 7.1.3.4. Processing of oligomer products
Nachverdauung mit PstIPost-digestion with PstI
Die Ligase-Produkte wurden in 100 μl 'Medium buffer' (Lsg. 1.1.) mit 9 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 3 Std bei 37 °C inkubiert und erneut gem. C 7.1.3.3. aufgearbeitetThe ligase products were incubated in 100 μl of medium buffer (solution 1.1.) With 9 units of PstI [Boehringer / Mannheim] for 3 hours at 37 ° C. and again according to C 7.1.3.3. worked up
C 7.1.3.5. Isolierung des 158 Bp-Pstl-DNS-Fragmentes mitC 7.1.3.5. Isolation of the 158 bp-Pstl DNA fragment with
Codons für 3 1/2 Kollagenase-ErkennungsSequen zen vor ACTHCodons for 3 1/2 collagenase recognition sequences before ACTH
Das Gemisch der Pstl-nachverdauten Ligaseprodukte wurde i 16 μl , TE-Puffer gelöst und mittels Gelelektrophorese in 10 Polyacrylamid in TBE-Puffer (Lsg. B 3.1.) aufgetrennt. Di Isolierung des gesuchten 158 Bp-Fragmentes erfolgte gem C 1.1.1. C 7.1.4. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfragment mit T4-DNS-LigaseThe mixture of the Pstl-digested ligase products was dissolved in 16 μl , TE buffer and separated by gel electrophoresis in 10 polyacrylamide in TBE buffer (solution B 3.1.). The 158 bp fragment sought was isolated in accordance with C 1.1.1. C 7.1.4. Linking vector and insertion fragment with T4 DNA ligase
2 μg desphosphorylierte pHS 4133-Vektor-DNS 'aus C 7.1.2. wur¬ den mit 14 ng 158 Bp-Fragment in 20 μl Ligase-Puffer (Lsg. B 1.3.) mit 9 Weiss-Einheiten [B. Weiss et al., J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968) ] T4-DNS-Ligase über Nacht bei 13 °C inkubiert. Abschließend wurde gem. 7.1.3.1. mit Phenol und Äther extrahiert, äthanolgefällt und aufgearbeitet.2 μg desphosphorylated pHS 4133 vector DNA 'from C 7.1.2. were obtained with 14 ng 158 bp fragment in 20 μl ligase buffer (solution B 1.3.) with 9 white units [B. Weiss et al., J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase incubated overnight at 13 ° C. Finally, according to 7.1.3.1. extracted with phenol and ether, ethanol precipitated and worked up.
C 7.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 7.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
1/3 der Ligase-Produkte aus C 7.1.4. wurde in 50 μl TE-Puffer gelöst und zur Transformation von kompetenten E.coli SB 44- Zellen, wie in C 1.2.1. referiert, eingesetzt. Es wurden 203 Ampicillin-resistente Klone gefunden.1/3 of the ligase products from C 7.1.4. was dissolved in 50 μl TE buffer and used to transform competent E. coli SB 44 cells, as in C 1.2.1. lectured, used. 203 ampicillin-resistant clones were found.
C 7.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung von DNS-Fragmenten nach Umsetzung mit PstI und NcolC 7.3. Characterization of transformants by determining the size of DNA fragments after reaction with PstI and Ncol
Die Plasmidisolierung aus 16 nach dem Zufallsprinzip ausge¬ wählten Klonen erfolgte unter Standardbedingungen [vgl. A I.].The plasmid isolation from 16 clones selected at random was carried out under standard conditions [cf. A I.].
C 7.3.1. Rückverdauung mit PstIC 7.3.1. Digestion with PstI
Wie in C 1.3.1. beschrieben. Es wurden 10 Klone gefunden, die das 158 Bp-Pstl-Insert besaßen.As in C 1.3.1. described. 10 clones were found which had the 158 bp-Pstl insert.
C 7.3.2. Bestimmung der Einbauorientierung für das 158 Bp- ACTH-FragmentC 7.3.2. Determination of the installation orientation for the 158 bp ACTH fragment
Je 5 μg DNS wurden in 20 μl 'High buffer' (Lsg. B 1.1.) mit 7 Einheiten Ncol [BioLabs, vgl. S. 10] für 3 Std. bei 37 °C in¬ kubiert. Danach erfolgte die Größenbestimmung der Restrik¬ tionsfragmente nach Gelelektrophorese gem. C 1.3.2. in Gegen- wart von DNS-Größenmarkern. Klone, die das Insertionsfragment in der gewünschten phoA-Transkriptionsrichtung eingebaut ent¬ halten, weisen Fragmente von5 μg DNA each were in 20 μl 'high buffer' (solution B 1.1.) With 7 units Ncol [BioLabs, cf. P. 10] for 3 hours at 37 ° C. The size of the restriction fragments was then determined according to gel electrophoresis. C 1.3.2. in counter were from DNA size markers. Clones which contain the insertion fragment in the desired phoA transcription direction have fragments of
500 und 6130 Basenpaaren auf.500 and 6130 base pairs.
Ist der Gegenstrang in entsprechender Weise integriert, so resultieren Fragmentgrößen vonIf the counter strand is integrated in a corresponding manner, fragment sizes of
568 und 6062 Basenpaaren.568 and 6062 base pairs.
Ein Testklon (pSA 509) zeigte das für korrekten Einbau typi¬ sche Ncol-Bandenmuster.A test clone (pSA 509) showed the typical Ncol band pattern for correct installation.
C 7.3.3. Strukturbestätigung durch DNS-SequenzierungC 7.3.3. Structure confirmation through DNA sequencing
15 μg pSA.509 DNS wurden in 30 μl 'High buffer' (Lsg. B 1.1.-) mit 25 Einheiten SphI [Boehringer/Mannheim] und 40 Einheiten EcoRI [BioLabs, vgl. S. 10] für 5 Std. bei 37 °C inkubiert. Danach wurde das Fragmentgemisch mittels Gelelektrophorese gem. C 1.1.3. aufgetrennt und ein 388 Bp-Fragment isoliert, das den gesamten Codierungsbereich für die Kollagenase- Schnittstellen und das ACTH enthielt. Dieses Fragment wurde in die Phagen Ml3mpl8 und Ml3mpl9 subkloniert und unter Stan¬ dardbedingungen [vgl. A 2.] sequenziert.15 μg pSA.509 DNA were in 30 μl high buffer (solution B 1.1.-) with 25 units SphI [Boehringer / Mannheim] and 40 units EcoRI [BioLabs, cf. P. 10] for 5 hours at 37 ° C. The mixture of fragments was then analyzed by gel electrophoresis. C 1.1.3. separated and a 388 bp fragment isolated, which contained the entire coding region for the collagenase interfaces and the ACTH. This fragment was subcloned into the phages Ml3mpl8 and Ml3mpl9 and under standard conditions [cf. A 2.] sequenced.
Aus den Sequenz-Daten ließ sich die Struktur des ACTH-Expres- sionsklons pSA 509 bestätigen:The structure of the ACTH expression clone pSA 509 was confirmed from the sequence data:
[vgl. Abb 11, pSA 509][see. Fig 11, pSA 509]
C 8. Herstellung des Expressionsklons SB 44 (pHS 6134)C 8. Production of Expression Clone SB 44 (pHS 6134)
Dieser Klon synthetisiert ein^ Fusionsprotein, das aus den N-terminalen Aminosäuren 1-297 des Präpeptids der alkali¬ schen Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983) ], gefolgt von Prolin, Tryptophan und 4 Kollagenase-Erkennungssequenzen vor der ACTH-Sequen (HS 6134 ) , besteht :This clone synthesizes a ^ fusion protein which consists of the N-terminal amino acids 1-297 of the prepeptide of the alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by proline, tryptophan and 4 collagenase recognition sequences before the ACTH sequences (HS 6134), consists of:
ALk.Phosphatase(l-297)-Pro-Trp-(Pro-Ala-Gly) -Pro-Iyr-Gly-Pro-ACTHALk.phosphatase (l-297) -Pro-Trp- (Pro-Ala-Gly) -Pro-Iyr-Gly-Pro-ACTH
4 Kbllageπase-Erkeπnungs- sequeπzen.4 cell-detection sequences.
HS 6134HS 6134
C 8.1. Integration eines 158 Bp-Pstl-Restriktionsfragmen¬ tes mit Codons für 3 1/2 Kollagenase-Schnittstelle vor ACTH 1-39 in die Pstl-Schnittstelle in Positio 1183 des Vektorplasmids pSA 302C 8.1. Integration of a 158 bp-Pstl restriction fragment with codons for 3 1/2 collagenase cleavage site before ACTH 1-39 into the Pstl cleavage site in position 1183 of the vector plasmid pSA 302
[vgl. Deutsche Patentanmeldung Aktenzeichen P 37 31 875.6] [ cf. German patent application file number P 37 31 875.6]
C 8.1.1. Herstellung des linearen Vektorplasmids 1μg pSA 302 (hergestellt nach P 37 31 875.6) wurde in 50 μl Reaktionsvolumen, wie in C 1.1.1. beschrieben, partiell mit PstI [Boehringer/Mannheim] verdau Das Gemisch der beiden möglichen linearen 6472-Bp-Fragmen ließ sich, ebenfalls gem. C 1.1.1., gelelektrophoretisch is lieren.C 8.1.1. Production of the linear vector plasmid 1 μg p SA 3 0 2 (produced according to P 37 31 875.6) was carried out in 50 μl reaction volume, as in C 1.1.1. described, partially digested with PstI [Boehringer / Mannheim]. The mixture of the two possible linear 6472 bp fragments could be, likewise according to. C 1.1.1., Gel electrophoresis.
C 8.1.2. Dephosphorylierung des linearen VektorplasmidsC 8.1.2. Dephosphorylation of the linear vector plasmid
(wie in C 1.1.2. beschrieben)(as described in C 1.1.2.)
C 8.1.3. Herstellung des 158 Bp-Pstl-InsertionsfragmentesC 8.1.3. Preparation of the 158 bp Pstl insertion fragment
50 μg pSA 509-DNS werden gemäß C 1.1.3. mit PstI verdaut u nach gelelektrophoretischer Isolierung aufgearbeitet.50 μg pSA 509-DNA are made according to C 1.1.3. digested with PstI and worked up after gel electrophoretic isolation.
C 8.1.4. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfragment mi T4-DNS-LigaseC 8.1.4. Linking vector and insertion fragment with T4 DNA ligase
0.1 μg dephosphorylierte pSA 302-Vektor-DNS wurden 0.25 μg des isolierten 158 Bp-Fragmentes in 50 μl Ligase-P fer (Lsg. B 1.3.) mit 1 Weiss-Einheit [B. Weiss et al., J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968) ] T4-DNS-Ligase [Boehringer/ Mannheim] über Nacht bei 16 °C inkubiert.0.1 μg dephosphorylated pSA 302 vector DNA was 0.25 μg of the isolated 158 bp fragment in 50 μl Ligase-P fer (solution B 1.3.) with 1 white unit [B. Weiss et al., J. Biol. Chem. 243, 4543-4555 (1968)] T4 DNA ligase [Boehringer / Mannheim] incubated overnight at 16 ° C.
C 8.2. Transformation von Escherichia coli SB 44C 8.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 8.2.1.C 8.2.1.
Das gesamte Ligase-Reaktionsgemisch aus C 8.1.4. wurde gem. C 1.2.1. zur Transformation kompetenter E.coli SB 44-Zellen eingesetzt.The entire ligase reaction mixture from C 8.1.4. was acc. C 1.2.1. used to transform competent E.coli SB 44 cells.
C 8.2.2. Selektion von TransformantenC 8.2.2. Selection of transformants
Bei Einbau in die gewünschte Pstl-Schnittstelle in Position 1183 des Vektors bleibt die Ampicillinresistenz erhalten. Die Transfor anten-Selektion konnte deshalb gem. C 1.2.2. erfol¬ gen. 15 Ampicillin-resistente Klone wurden für weitere Unter¬ suchungen ausgewählt.The ampicillin resistance is retained when incorporated into the desired Pstl interface in position 1183 of the vector. The transformer selection could therefore according to C 1.2.2. 15 ampicillin-resistant clones were selected for further investigations.
C 8.3. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung von DNS-Fragmenten nach Umsetzung mit PstI und RsalC 8.3. Characterization of transformants by determining the size of DNA fragments after reaction with PstI and Rsal
C 8.3.1. Rückverdauung mit PstIC 8.3.1. Digestion with PstI
Wie in C 1.3.1. beschrieben. Für 10 Transformanten-Klone konnte das 158 Bp-Insert eindeutig nachgewiesen werden.As in C 1.3.1. described. The 158 bp insert was clearly detected for 10 transformant clones.
C 8.3.2. Bestimmung der Einbau-Orientierung des 158 Bp-Pstl- InsertionsfragmentesC 8.3.2. Determination of the insertion orientation of the 158 bp-Pstl insertion fragment
4 μg Plasmid-DNS wurden mit 7.5 Einheiten Rsal [BioLabs, vgl. S. 10] in 100 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1.) über Nacht bei 37 °C inkubiert. Die Auftrennung und visuelle Auswertung des Produktgemisches erfolgte gemäß C 1.3.2. Von den insgesamt 9 möglichen Rsa -Restriktionsfragmente sind zwei Fragmente der Längen4 μg of plasmid DNA were mixed with 7.5 units of Rsal [BioLabs, cf. P. 10] in 100 μl 'Medium buffer' (solution B 1.1.) Incubated overnight at 37 ° C. The product mixture was separated and visually evaluated in accordance with C 1.3.2. Of the total of 9 possible Rsa restriction fragments, two are lengths
97 und 114 Basenpaare97 and 114 base pairs
charakteristisch für einen Einbau in der gewünschten phoA Transcriptionsrichtung.characteristic for installation in the desired phoA transcription direction.
Bei entsprechender Integration des Gegenstranges findet ma stattdessen die FragmentgrößenWith appropriate integration of the counter strand, ma finds the fragment sizes instead
' 68 und 143 Basenpaare. '68 and 143 base pairs.
2 Testklone zeigten das für korrekten Einbau typische Banden muster. Sie erhielten die Bezeichnungen pHS 6134 und pHS 6132 test clones showed the typical band pattern for correct installation. They received the designations pHS 6134 and pHS 613
[vgl. Abb 12, pHS 6134][see. Fig 12, pHS 6134]
C 9. Herstellung des Expressionsklons SB 44 (pSA 351)C 9. Production of Expression Clone SB 44 (pSA 351)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das mit dem vo SB 44 (pHS 6134) exprimierten Produkt identisch ist [vgl C 8.1.This clone synthesizes a fusion protein which is identical to the product expressed by SB 44 (pHS 6134) [cf. C 8.1.
Das Expressionsplasmid pSA 351 enthält gegenüber dem Plasmi pHS 6134 eine Deletion von 461 Basenpaaren im nicht transla tierten DNS-Bereich zwischen dem Ochre Codon des ACTH und d Terminatorregion [vgl. Chung Nan Chang et al. , Gene 44 121-125 (1986) ] des phoA-Gens.The expression plasmid pSA 351 contains, compared to the plasmid pHS 6134, a deletion of 461 base pairs in the non-translated DNA region between the ocher codon of the ACTH and the terminator region [cf. Chung Nan Chang et al. , Gene 44 121-125 (1986)] of the phoA gene.
C 9.1. Linearisierung des Expressionsplasmids pHS 6134 (Abb. 12)C 9.1. Linearization of the expression plasmid pHS 6134 (Fig. 12)
10 μg pHS 6134-DNS wurden in 50 μl 'High buffer* (Ls B 1.1.) mit 10 Einheiten SphI [Boehringer/Mannheim] f 2 Std. bei 37 °C inkubiert, gem. C 1.1.3. mit Phenol u Äther extrahiert und äthanolgefällt. C 9.1.1. Herstellung eines linearen 6173 Bp-Pstl/Sphl-Re- striktionsfragmentes durch Deletion der Bas 1345-1795 in pHS 613410 μg pHS 6134-DNA were incubated in 50 μl 'high buffer * (Ls B 1.1.) With 10 units SphI [Boehringer / Mannheim] for 2 hours at 37 ° C, according to. C 1.1.3. extracted with phenol and ether and ethanol precipitated. C 9.1.1. Production of a linear 6173 Bp-Pstl / Sphl restriction fragment by deletion of the Bas 1345-1795 in pHS 6134
10 0.5 μg-Aliquots der Sphl-linearisierten DNS aus C 9. wurden in 10 x 10 μl 'Medium buffer' (Lsg. 1.1.) gelöst u mit je 0.4 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] für 5 Mi bei 37 °C partiell verdaut. Nach Auftrennung der Produktg mische gemäß C 1.1.1. ließ sich das gesuchte Fragment, kont miniert mit der um 158 Bp verkürzten DNS-Bande, als Äthano sediment gewinnen.10 0.5 μg aliquots of the Sphl-linearized DNA from C 9. were dissolved in 10 × 10 μl 'medium buffer' (solution 1.1.) And partially with 0.4 units PstI [Boehringer / Mannheim] for 5 Mi at 37 ° C digested. After separation of the product mixtures according to C 1.1.1. the fragment sought, contaminated with the DNA band shortened by 158 bp, could be obtained as ethano sediment.
C 9.1.2. Entfernung der ungepaarten 3 '-ständigen Basen mit tels der Exonuklease III-Aktivität in T4-DNS-Poly meraseC 9.1.2. Removal of unpaired 3 'bases using exonuclease III activity in T4 DNA polymerase
0.75 μg der nach C 9.1.1. isolierten DNS-Fragmente wurden 50 μl Reaktionsvolumen mit 11 Einheiten T4-DNS-Polymera [Pharmacia/P-L, 7800 Freiburg] nach Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning', S. 395, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982) ] für 10 Min. bei 37 °C inkubiert. Nach Inaktivi rung des Enzyms durch 5 Min.-Erhitzen auf 70 °C erfolgt Phenolextraktion, Ätherextraktion und Äthanolfällung ge C 1.1.1.0.75 μg of that according to C 9.1.1. isolated DNA fragments were 50 ul reaction volume with 11 units of T4 DNA polymera [Pharmacia / P-L, 7800 Freiburg] according to Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning', p. 395, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982)] incubated for 10 min at 37 ° C. After inactivating the enzyme by heating it at 70 ° C for 5 minutes, phenol extraction, ether extraction and ethanol precipitation take place according to C 1.1.1.
C 9.1.3. Rezirkularisierung der Reaktionsprodukte aus C 9.1.2. mit T4-DNS-LigaseC 9.1.3. Recircularization of the reaction products from C 9.1.2. with T4 DNA ligase
Die sedimentierten Reaktionsprodukte nach Abspaltung der gepaarten 3 '-ständigen Basen wurden in 50 μl Ligase-Puff (Lsg. B 1.3.) gelöst und mit 5 Weiss-Einheiten (B. Weiss al., J. Biol. Chem. 2Λ 2_, 4543-4555 (1968) ] T4-DNS-Liga [Boehringer/Mannheim] über Nacht bei 9 °C inkubiert. C 9.2. Transformation von Escherichia coli SB 44The sedimented reaction products after cleavage of the paired 3 '-based bases were dissolved in 50 μl ligase puff (solution B 1.3.) And with 5 Weiss units (B. Weiss al., J. Biol. Chem. 2Λ 2_, 4543 -4555 (1968)] T4-DNA-Liga [Boehringer / Mannheim] incubated overnight at 9 ° C. C 9.2. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 9.2.1.C 9.2.1.
Die Ligase-Produkte nach C 9.1.3. wurden vollständig zu Transformation kompetenter Zellen von E.coli SB 44 unter de bei M. Dagert und S.D. Ehrlich [Gene 6_, 23-28 (1979) ] be schriebenen Bedingungen eingesetzt.The ligase products according to C 9.1.3. were completely transformed into competent cells from E. coli SB 44 under de by M. Dagert and S.D. Ehrlich [Gene 6_, 23-28 (1979)] described conditions used.
C 9.2.2. Selektion von TransformantenC 9.2.2. Selection of transformants
Die DNS-behandelte Zellsuspension wurde,in 5 Aliquots aufge teilt, zur Inokulation von je 20 ml LB-Medium [T. Maniatis E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', S. 440 Cold Spring Harbor Lab., New York (1982) ] mit 50 μg/ml Amp cillin eingesetzt. Nach 16 Std. Schüttelinkubation bei 37 ° wurden verdünnte Aliquots auf LB-Agar ausplattiert und na 24 Std. Inkubation bei 37 °C 6 Platten mit je 70-80 Ampici lin-resistenten Kolonien für die Charaktersisierungsexper mente ausgewählt.The DNA-treated cell suspension was divided into 5 aliquots to inoculate 20 ml of LB medium [T. Maniatis E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', p. 440 Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)] with 50 μg / ml Amp cillin. After 16 hours of shaking incubation at 37 °, diluted aliquots were plated on LB agar and after 24 hours of incubation at 37 ° C. 6 plates with 70-80 ampicin-resistant colonies each were selected for the characterization experiments.
C 9.3. Charakterisierung von TransformantenC 9.3. Characterization of transformants
C 9.3.1. Identifizierung von Transformanten mit Codons für ACTH mittels 'Kolonie-Hybridisierung'C 9.3.1. Identification of transformants with codons for ACTH using 'colony hybridization'
Um eine größere Anzahl Ampicillin-resistenter Klone au testen zu können, wurde wieder die Kolonie-Hybridisierung methodik, wie in C 3.3.1. beschrieben, eingesetzt. Als sp zifische Probe wurde das 158 Bp-Pstl-Fragment aus pSA 5 [vgl. C 8.3.1.], das Codons für 3 1-/2 Kollagenase-Schnit stellen vor der ACTH-Sequenz enthält, in einer Standar 'Nick translation'-Reaktion nach T. Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning', S. 109-112, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982) ] radioaktiv markiert. Dazu wurden 0.2 μg des g reinigten DNS-Fragmentes in 100 μl Reaktionsvolumen untIn order to be able to test a larger number of ampicillin-resistant clones, the colony hybridization method was used again, as described in C 3.3.1. described, used. The 158 bp-PstI fragment from pSA 5 [cf. C 8.3.1.], Which contains codons for 3 1/2 collagenase sections in front of the ACTH sequence, in a standard nick translation reaction according to T. Maniatis et al. [i 'Molecular Cloning', pp. 109-112, Cold Spring Harbor Lab., N York (1982)] radioactively labeled. For this purpose, 0.2 μg of the purified DNA fragment were placed in 100 μl reaction volume
32 Zusatz von 50 μCi [α- P]dATP [6000 Ci/mMol; Amersham Buc ler, vgl. S. 10] mit 5 Einheiten DNS-Polymerase I [Boehr ger/Mannheim] für 1 Std. bei 15 °C inkubiert. Nach Abstop der Reaktion in 10 M EDTA erfolgte die Abtennung des [ 32 markierten Fragmentes nach Adsorption an einer Elutip- Säule, wie in C 1.1.1. beschrieben.32 addition of 50 μCi [α-P] dATP [6000 Ci / mmol; Amersham Buc ler, cf. P. 10] with 5 units of DNA polymerase I [Boehr ger / Mannheim] for 1 hour at 15 ° C. After stopping the reaction in 10 M EDTA, the [32 labeled fragment was removed after adsorption on an Elutip column, as in C 1.1.1. described.
Nach Durchführung des Hybridisierungsverfahrens ge C 3.3.1. zeigten 50 % der ca. 450 auf 6 Test-Agarplatten C 9.2.2.) verteilten Transformanten unter stringenten Bed gungen (55 °C, in Ggw. von 50 % Formamid) positive Hybri sierungssignale nach autoradiographischer Auswertung.After performing the hybridization procedure according to C 3.3.1. showed 50% of the approx. 450 transformants distributed on 6 test agar plates C 9.2.2.) under stringent conditions (55 ° C, in some cases of 50% formamide) positive hybridization signals after autoradiographic evaluation.
C 9.3.2. Charakterisierung von Transformanten durch Größe bestimmung von DNS-Fragmenten nach Umsetzung speziellen RestriktionsendonukleasenC 9.3.2. Characterization of transformants by size determination of DNA fragments after implementation of special restriction endonucleases
Die Plasmidisolierung aus 6 nach dem Zufallsprinzip aus wählten Klonen entsprechend dem Ergebnis von C 9.3.1. erfo te nach Standardbedingungen [vgl. A I.]. Als Kontrollplas wurde pHS 6134 [vgl. C 8. und Abb. 12] unter den gleic Bedingungen mituntersucht.The plasmid isolation from 6 randomly selected clones according to the result of C 9.3.1. in accordance with standard conditions [cf. A I.]. PHS 6134 [cf. C 8. and Fig. 12] under the same conditions.
C 9.3.2.1. Umsetzung mit der RestriktionsendonukleaseC 9.3.2.1. Implementation with the restriction endonuclease
Rsal (Negativ-Kontrolle)Rsal (negative control)
Von jedem der 7 Test- bzw. Kontrollplasmide wurden 5 μg in 100 μl 'Medium buffer' (Lsg. B 1.1.) für 2 Std. 10 Einheiten Rsal [BioLabs., vgl. S. 10] bei 37 °C inkubie mit 100 μl TE- gesättigten Phenols und 2x 200 μl Äther ext hiert und gem. C 1.3.2. äthanolgefällt und gelelektropho tisch analysiert.5 μg of each of the 7 test or control plasmids were placed in 100 μl 'medium buffer' (solution B 1.1.) For 2 hours 10 units Rsal [BioLabs., Cf. P. 10] at 37 ° C incubate with 100 μl TE-saturated phenol and 2x 200 μl ether and ext. C 1.3.2. ethanol-precipitated and analyzed by gel electrophotography.
Keiner der 6 Testklone zeigte die für pHS 6134 charakteris schen Genfragmente von 97 Bp und 159 Bp.None of the 6 test clones showed the gene fragments of 97 bp and 159 bp characteristic of pHS 6134.
ERSAT C 9.3.2.2. Umsetzung mit der RestriktionsendonukleaseREPLACEMENT C 9.3.2.2. Implementation with the restriction endonuclease
Sau3AI (Positiv-Kontrolle)Sau3AI (positive control)
Die Reaktion wurde analog zu C 9.3.2.1. durchgeführt. Di eingesetzte Enzymaktivität betrug 15 Einheiten Sau3AI [Boeh ringer/ Mannheim] .The reaction was carried out analogously to C 9.3.2.1. carried out. The enzyme activity used was 15 units Sau3AI [Boehringer / Mannheim].
Alle 6 Klone zeigten das für den gesuchten Deletionsklon ty pische 458 Bp-Fragment, während das für die Kontrolle pH 6134 kennzeichnende 598 Bp-Fragment fehlte.All 6 clones showed the 458 bp fragment typical for the deletion clone sought, while the 598 bp fragment characteristic of the control pH 6134 was missing.
C 9.3.2.3. Doppelverdauung mit den Restriktionsendonukle asen Sau3AI und EcoRIC 9.3.2.3. Double digestion with the restriction endonucleic acids Sau3AI and EcoRI
Je 5 μg DNS wurden zunächst gem. C 9.3.2.2. mit Sau3AI i 90 μl Reaktionsvolumen für 2 Std. bei 37 °C umgesetzt. Danac wurde nach Zusatz von 10 μl 0.4 M Tris/HCl pH 7.5 + 0.55 NaCl + 10 Einheiten EcoRI [Boehringer/Mannheim] weitere 2 S inkubiert und gem. C 9.3.2.1. aufgearbeitet.5 μg of DNA were initially gem. C 9.3.2.2. with Sau3AI i 90 μl reaction volume for 2 hours at 37 ° C. After the addition of 10 μl of 0.4 M Tris / HCl pH 7.5 + 0.55 NaCl + 10 units of EcoRI [Boehringer / Mannheim], Danac was incubated for a further 2 S and mixed in accordance with. C 9.3.2.1. worked up.
Alle 6 Testklone zeigten das für den Deletionsklon typisc 294 Bp-Fragment, während das für die Kontrolle pHS 6134 nac gewiesene 434 Bp-Fragment fehlte.All 6 test clones showed the typical 294 bp fragment for the deletion clone, while the 434 bp fragment indicated for the control pHS 6134 was missing.
C 9.3.3 Strukturbestätigung durch DNS-SequenzierungC 9.3.3 Structure confirmation by DNA sequencing
Das aus der DNS-Doppelverdauung nach C 9.3.2.3. resultieren 294 Bp-Fragment ließ sich gemäß C 1.1.3. isolieren und in d EcoRI/BamHI-Lücke des Phagen M13mpl8 subklonieren. Unt Standard-Sequenzierungsbedingungen [vgl. A 2.] konnte dana die Identität des pHS 6134-Deletionsderivates voll bestäti werden. Der neue Klon erhielt die Bezeichnung pSA 351.That from the double digestion of DNA according to C 9.3.2.3. result 294 bp fragment could be according to C 1.1.3. isolate and subclone into the EcoRI / BamHI gap of phage M13mpl8. Under standard sequencing conditions [cf. A 2.] the identity of the pHS 6134 deletion derivative was fully confirmed. The new clone was named pSA 351.
[vgl. Abb 13, pSA 351] C 10. Herstellung des Expressionsklons SB 44 (pSA 360)[see. Fig 13, pSA 351] C 10. Production of the expression clone SB 44 (pSA 360)
Dieser Klon synthetisiert ein Fusionsprotein, das aus de N-terminalen Aminosäuren 1-444 des Präpeptids der alkalische Phosphatase [M. Simonis, Dissertation Freie Universität Ber lin, Berlin (1983) ], gefolgt von Glycin und 8 Kollagenase-Er kennungssequenzen vor der ACTH-Sequenz (SA 360) , besteht:This clone synthesizes a fusion protein consisting of the N-terminal amino acids 1-444 of the prepeptide of alkaline phosphatase [M. Simonis, dissertation Freie Universität Berlin, Berlin (1983)], followed by glycine and 8 collagenase recognition sequences before the ACTH sequence (SA 360), consists of:
Alk.Phosphatase(l-444)-Gly-Pro-His-Gly-(Pro-Ala-Gly),-Pro-Iyτ-Gly-Pro-ACTHAlk.phosphatase (1-444) -Gly-Pro-His-Gly- (Pro-Ala-Gly), - Pro-Iyτ-Gly-Pro-ACTH
I t iI t i
8 Kollagenase-Erketmungssequenzeti8 collagenase recognition sequences
SA 360SA 360
C 10.1. Herstellung des Vektorplasmids pSA 510C 10.1. Preparation of the vector plasmid pSA 510
Dieses Plasmid unterscheidet sich von pSA 506 [vgl. Abb. lediglich durch einen T/A—> C/G Basenaustausch in Positi 1629, wodurch die entsprechende Pstl-Erkennungssequenz a pSA 506 fehlt.This plasmid differs from pSA 506 [cf. Fig. Only by a T / A—> C / G base exchange in Positi 1629, whereby the corresponding Pstl recognition sequence a pSA 506 is missing.
[vgl. Abb. 14, pSA 510][see. Fig. 14, pSA 510]
Die Herstellung von pSA 510 erfolgte auf dem_ gleichen We wie er für pSA 506 beschrieben wurde [s. Deutsches Akten¬ zeichen P 37 31 875.6]. Zur Insertion in die Sp I-Schnitt¬ stelle des Basis-Vektors pSB 94 (hergestellt nach P 37 31 875.6) wurden demgemäß zwei 5-Basennukleotide mit entsprechend modifizierter Sequenz unter Standardbedingung synthetisiert [vgl. A 3]:PSA 510 was produced in the same way as described for pSA 506 [see. German file number P 37 31 875.6]. For insertion into the Sp I interface of the base vector pSB 94 (produced according to P 37 31 875.6), two 5-base nucleotides with a correspondingly modified sequence were accordingly synthesized under standard conditions [cf. A 3]:
5 ' -GTCCGGCAGGCCCGGCGGGTCCAGCAGGCCCTGCAGGTCCGCATü-J ' und5 '-GTCCGGCAGGCCCGGCGGGTCCAGCAGGCCCTGCAGGTCCGCATü-J' and
5 '-CGGACCTGCAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCCGGACCATG-3' . C 10.2. Integration eines 158 Bp-Pstl-Fragmentes mit Codons für 3 1/2 Kollagenase-Schnittstellen vor ACTH in die Pstl-Schnittstelle in Position 1657 des Vektor¬ plasmids pSA 5105 '-CGGACCTGCAGGGCCTGCTGGACCCGCCGGGCCTGCCGGACCATG-3'. C 10.2. Integration of a 158 bp Pstl fragment with codons for 3 1/2 collagenase sites before ACTH into the Pstl site in position 1657 of the vector plasmid pSA 510
C 10.2.1. Herstellung des linearen VektorplasmidsC 10.2.1. Production of the linear vector plasmid
0.7 μg pSA 510-DNS wurden, wie in C 1.1.1. beschrieben, mit 0.6 Einheiten PstI [Boehringer/Mannheim] bei 37 °C für 5 Min. partiell verdaut und die Reaktionsprodukte, einschließlich der beiden 6499 Bp-Pstl-Fragmente, gem. C 1.1.1. aufgearbei¬ tet.0.7 μg of pSA 510 DNA were determined as in C 1.1.1. described, partially digested with 0.6 units of PstI [Boehringer / Mannheim] at 37 ° C. for 5 minutes and the reaction products, including the two 6499 bp-PstI fragments, according to C 1.1.1. worked up.
C 10.2.2. Herstellung des 158 Bp-Pstl-IntegrationsfragmentesC 10.2.2. Production of the 158 bp-Pstl integration fragment
Das benötigte Fragment wurde aus 50 μg pHS 6134 gemäß C 1.1.3 durch Pstl-Verdauung und nachfolgende Aufarbeitung isoliert.The required fragment was isolated from 50 μg pHS 6134 according to C 1.1.3 by Pstl digestion and subsequent processing.
C 10.2.3. Verknüpfung von Vektor und Insertionsfragment mit T4-DNS-LigaseC 10.2.3. Linking vector and insertion fragment with T4 DNA ligase
I μg Pstl-linearisiertes pSA 510-Fragmentgemisch aus C 10.2. wurde mit 0.1 μg 158 Bp-Fragment gemäß C 3.1.3. mit T4-DNS Ligase bei 9 °C inkubiert.I μg Pstl-linearized pSA 510 fragment mixture from C 10.2. was treated with 0.1 μg 158 bp fragment according to C 3.1.3. incubated with T4 DNA ligase at 9 ° C.
C 10.3. Transformation von Escherichia coli SB 44C 10.3. Transformation of Escherichia coli SB 44
C 10.3.1.C 10.3.1.
1/5 des Ligase-Reaktionsgemisches wurde zur Transformatio von kompetenten E.coli SB 44-Zellen, wie unter C 1.2.1. refe riert, eingesetzt.1/5 of the ligase reaction mixture was used to transform competent E. coli SB 44 cells, as described in C 1.2.1. refereed, used.
C 10.3.2. Selektion von TransformantenC 10.3.2. Selection of transformants
Auf LB-Agar [T. Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in 'Molecular Cloning', S. 440ff, Cold Spring Harbor Lab., NeOn LB agar [T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in 'Molecular Cloning', pp. 440ff, Cold Spring Harbor Lab., Ne
* York (1982) ] mit 100 μg/ml Ampicillingehalt wurden 70 Ampi- cillin-resistente Transfor antenklone isoliert.* York (1982)] with 100 μg / ml ampicillin content, 70 ampicillin-resistant transformant clones were isolated.
C 10.4. Charakterisierung von TransformantenC 10.4. Characterization of transformants
C 10.4.1. Identifizierung von Transformanten mit Codons für ACTH mittels 'Kolonie-Hybridisierung*C 10.4.1. Identification of transformants with codons for ACTH using 'colony hybridization *
Das Verfahren wird in C 3.3.1. beschrieben. Als spezifischeThe procedure is described in C 3.3.1. described. As specific
Probe wurden wieder 0.75 μg des 158 Bp-Pstl-Fragmentes aus pHS 6134 benutzt. Die [ 32P]-Phosphorylierung und Aufarbeitung erfolgte nach der bereits unter C 9.3.1. beschriebenen Me- thode mit 100 μCi [ - 32P]dATP. Als Vergleichskontrollen wur¬ den Kolonien der Klone SB 44 (pSA 510) , SB 44 (pHS 6134) und HB 101 (pSB 94) [vgl. Deutsche Patentanmeldung, Aktenzeiche P 3731875.6 ψ Abb. 2] in den Test einbezogen.Again, 0.75 μg of the 158 bp-Pstl fragment from pHS 6134 was used in the sample. The [32P] phosphorylation and workup was carried out according to the method already described in C 9.3.1. described method with 100 μCi [- 32P] dATP. Colonies of the clones SB 44 (pSA 510), SB 44 (pHS 6134) and HB 101 (pSB 94) [cf. German patent application, file number P 3731875.6 ψ Fig. 2] included in the test.
Unter stringenten Waschbedingungen (60 °C, 50 % Formamid) zeigten 21 Klone positive Hybridisierungssignale nach 16 Std. Autoradiographie bei -70 °C.Under stringent washing conditions (60 ° C, 50% formamide), 21 clones showed positive hybridization signals after 16 hours of autoradiography at -70 ° C.
C 10.4.2. Charakterisierung von Transformanten durch Größen¬ bestimmung von DNS-Fragmenten mit PstI und NcolC 10.4.2. Characterization of transformants by size determination of DNA fragments with PstI and Ncol
Die Plasmidisolierung aus 16 nach dem Zufallsprinzip ausge¬ wählten Klonen entsprechend dem Ergebnis von C 10.4.1. er¬ folgte unter Standardbedingungen [vgl. A I.].The plasmid isolation from 16 clones selected at random according to the result of C 10.4.1. was carried out under standard conditions [cf. A I.].
C 10.4.2.1. Verdauung mit der RestriktionsendonαkleaseC 10.4.2.1. Digestion with the restriction endonαclease
PstIPstI
Dieser Versuch ist unter C 1.2.1. beschrieben. 11 Klone zeig¬ ten das erwartete Bandenmuster von 158, 2441 und 4058 Bp- Fragmentlängen.This experiment is under C 1.2.1. described. 11 clones showed the expected band pattern of 158, 2441 and 4058 bp fragment lengths.
ER / 88/00536HE / 88/00536
- 50 -- 50 -
C 10.4.2.2. Bestimmung der Einbau-Orientierung für dasC 10.4.2.2. Determination of the installation orientation for the
Integratiσnsfragment durch Umsetzung mit der Restriktionsendonuklease NcolIntegration fragment by reaction with the restriction endonuclease Ncol
Dieser Versuch wurde unter C 7.3.2. beschrieben. Klone, die das 158 Bp-Pstl-Fragment in der gewünschten phoA-Transkrip- tionsrichtung eingebaut enthalten, weisen Fragmente vonThis experiment was carried out under C 7.3.2. described. Clones which contain the 158 bp-PstI fragment inserted in the desired phoA transcription direction have fragments of
527 und 6130 Basenpaaren auf.527 and 6130 base pairs.
Ist der Gegenstrang in entsprechender Weise integriert, so resultieren Fragmentgrδßen vonIf the opposite strand is integrated in a corresponding manner, fragment sizes of
595 und 6062 Basenpaaren.595 and 6062 base pairs.
3 Testklone zeigten das für korrekten Einbau typische Ncol- Bandenmuster. Einer von ihnen wurde unter der Bezeichnun pSA 360 für die nachfolgende Proteinanalytik weiterkulti viert.3 test clones showed the typical Ncol band pattern for correct installation. One of them was further cultivated under the name pSA 360 for the subsequent protein analysis.
[vgl. Abb. 15, pSA 360] [see. Fig. 15, pSA 360]
D) Expressions-ProdukteD) Expression products
D 1. Umklonierung der ACTH-Expressionsplasmide in E.coli E 15D 1. Cloning of the ACTH expression plasmids into E. coli E 15
Als alternativer phoA-negativer Wirtsstamm für die Isolieru und Charakterisierung von phoA-Fusionsproteinen besitzt E.c li E 15 (s. S. 10) wesentliche Vorteile gegenüber SB 44. Ei mal fehlt ihm die Amber-Suppressormutation supE, d.h. die den ACTH 1-24-Hybridgenen pSA 172 und pSA 353 verwendet TAG-Tripletts werden, anders als in SB 44, strikt als Stop Codons gelesen, zum anderen liegen die Proteinausbeuten b E 15-Klonen unter vergleichbaren Kulturbedingungen deutli höher als bei homologen SB 44-Klonen.As an alternative phoA-negative host strain for the isolation and characterization of phoA fusion proteins, E. c li E 15 (see p. 10) has significant advantages over SB 44.One time it lacks the amber suppressor mutation supE, i.e. The TAG triplets used for the ACTH 1-24 hybrid genes pSA 172 and pSA 353 are, unlike in SB 44, strictly read as stop codons; on the other hand, the protein yields b E 15 clones are significantly higher under comparable culture conditions than with homologous SB 44 cloning.
Aus diesen Gründen wurden 5-10 μg Aliquots der in den vora gehenden Abschnitten C 1. bis C 10. beschriebenen ACTH-Pla mide unter Standardbedingungen [vgl. M. Dagert und S.D. Eh lich, Gene _6T 23-28 (1979) ] in E 15 umkloniert. Der für ei erfolgreiche Transformation benötigte relativ hohe DNS-Übe schuß ist deshalb erforderlich, weil E.coli E 15, anders a SB 44, über ein aktives Restriktions- und Modifikationssyst verfügt.For these reasons, 5-10 μg aliquots of the ACTH plaids described in the preceding sections C 1. to C 10. were used under standard conditions [cf. M. Dagert and SD Eh lich, Gene _6 T 23-28 (1979)] in E 15. The relatively high DNA excess required for a successful transformation is necessary because E.coli E 15, unlike SB 44, has an active restriction and modification system.
D 2. Analytische Bestimmung von Fusionsproteinen und der Clostridiopeptidase A-SpaltproduktenD 2. Analytical determination of fusion proteins and the clostridiopeptidase A cleavage products
Die Herstellung, Spaltung und Charakterisierung von ACTH-F sionsproteinen zu analytischen Zwecken erfolgte gemäß d unter A 5. bis A 6.6. beschriebenen Standardbedingungen. Na Fermentation der entsprechenden phoA-ACTH-Klone in Niedri phosphat-Medium wurden die Fusionsproteine isoliert und mi tels SDS-Gelelektrophorese und Ko-Elektrophorese von Eichpr teinen deren Molekulargewicht bestätigt. Sie sind, neb einigen anderen charakteristischen Daten, für die zuvor b schriebenen Klonierungsbeispiele in Tab. 1 zusammengestell Tab. 1: Zusammenfassung einiger Daten für die beschriebenen phoA-ACTH-Klone einschließlich der Molekularge¬ wichte ihrer ExpressionsprodukteThe production, cleavage and characterization of ACTH fusion proteins for analytical purposes was carried out according to d under A 5. to A 6.6. described standard conditions. After fermentation of the corresponding phoA-ACTH clones in low phosphate medium, the fusion proteins were isolated and their molecular weight was confirmed by means of SDS gel electrophoresis and co-electrophoresis of calibration proteins. In addition to some other characteristic data, they are compiled in Table 1 for the cloning examples previously described Tab. 1: Summary of some data for the described phoA-ACTH clones including the molecular weights of their expression products
Alle Klone produzieren die erwarteten Fusionsproteine in gu ten Ausbeuten als unlösliche Cytoplasma-Bestandteile. Einig Einzelbeispiele sind in den Abbildungen 16-20 dokumentiert. Nach Spaltung mit Kollagenase findet man die erwarteten Gly Pro-ACTH-Anteile (Abb. 18 und 19) neben den entsprechende Restanteilen der alkalischen Phosphatase (Abb. 18-20) . Di Identität der Proteinbanden ließ sich jeweils durch Standard 'Immun-Blotting'-Tests sichern.All clones produce the expected fusion proteins in good yields as insoluble cytoplasm components. Some individual examples are documented in Figures 16-20. After cleavage with collagenase, the expected Gly Pro-ACTH levels (Fig. 18 and 19) are found next to the corresponding residual levels of alkaline phosphatase (Fig. 18-20). The identity of the protein bands could be confirmed in each case by standard 'immunoblotting' tests.
D 3. Bestimmung der Produktbildung pro Zeiteinheit "durc Clostridiopeptidase A-Spaltung von 4 ACTH-Klonen mi unterschiedlicher Zahl von Kollagenase-SchnittstellenD 3. Determination of product formation per unit time "By J clostridiopeptidase A cleavage of 4 ACTH clones mi different numbers of collagenase interfaces
Diese Versuche gestatten eine quantitative Abschätzung de pro Zeit- und Enzym-Einheit spaltbaren Mengen an ACTH-Fu sionsprotein mit Clostridiopeptidase A in Abhängigkeit vo der Anzahl (n) repetitiver Kollagenase-Erkennungssequenzen Gemäß den bei H. Scheidecker et al. , Deutsches Aktenzeichen P 37318 (1987) ] angegebenen Bedingungen wurden die Fusionsproteine der Klone E 15 (pSA 186) , E 15 (pSA 343) , E 15 (pSA 341) und E 15 (pSA 360) mit limitierten Mengen gereinigter Kollagenase [vgl. oben genannte Deutsche Patentanmeldung ~~ inThese experiments allow a quantitative estimate of the amounts of ACTH fusion protein with clostridiopeptidase A that can be cleaved per unit of time and enzyme, depending on the number (s) of repetitive collagenase recognition sequences According to the procedures described by H. Scheidecker et al. , German file number P 37318 ( 1987)] given the conditions specified, the fusion proteins of clones E 15 (pSA 186), E 15 (pSA 343), E 15 (pSA 341) and E 15 (pSA 360) were used with limited amounts of purified collagenase [cf. . above German patent application in ~~
100 μl Reaktionsvolumina umgesetzt. Die Bestimmung der Klon¬ spezifischen Freisetzung von Spaltprodukten nach zeitabhängi¬ ger Entnahme von 10 μl-Aliquots durch deren densitometrische Bestimmung nach gelelektrophoretischer Abtrennung und Färbung mit Coomassie-Blau erfolgte ebenfalls nach der oben zitierten Beschreibung. Die Mittelwerte aus je 3 parallel ausgeführten Testserien mit unterschiedlichen Enzymkonzentrationen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.100 ul reaction volumes implemented. The determination of the clone-specific release of cleavage products after time-dependent removal of 10 μl aliquots by their densitometric determination after gel electrophoretic separation and staining with Coomassie blue was also carried out according to the description cited above. The mean values from each of 3 test series carried out in parallel with different enzyme concentrations are summarized in Table 2.
Tab. 2Tab. 2
Herkunft des Zahl der repetivien Produktbildungsrate Fusionsproteins Kollagenase- (pMol/Min/Enzym¬ Schnittstellen einheit) nOrigin of the number of repetitive product formation rate of the fusion protein collagenase (pmol / min / enzyme interface unit) n
E 15 (pSA 186) 1 < 0.01E 15 (pSA 186) 1 <0.01
E 15 (pSA 343) 2 40E 15 (pSA 343) 2 40
E 15 (pSA 341) 5 350E 15 (pSA 341) 5 350
E 15 (pSA 360) 8 540E 15 (pSA 360) 8 540
Wie der Vergleich der Produktbildungsraten zeigt, ließ sich die erwartete Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeiten durch Erhöhung der Anzahl repetitiver Kollagenase-Erkennungssequen¬ zen in vollem Umfang bestätigen. D 4. Herstellung und Isolierung von ACTH aus einer 10 1-Fer- menterkultur des Klons E 15 (pSA 341)As the comparison of the product formation rates shows, the expected increase in the reaction rates could be fully confirmed by increasing the number of repetitive collagenase recognition sequences. D 4. Production and isolation of ACTH from a 10 l fermenter culture of clone E 15 (pSA 341)
D 4.1. VorkulturenD 4.1. Pre-cultures
30 ml LB-Medium [T. Maniatis, E.F. Fritsch und J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', S. 440, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982) ] mit 100 μg/ml Ampicillin werden mit einer Ein¬ zelkolonie von E 15 (pSA 341) inokuliert und für ca. 16 Std. bei 37 °C schüttelinkubiert. Die ausgewachsene Zellkultur dient zur Beimpfung einer zweiten Vorkultur mit 800 ml des gleichen Mediums, die unter identischen Bedingungen schüttel¬ inkubiert wird.30 ml LB medium [T. Maniatis, E.F. Fritsch and J. Sambrook in: 'Molecular Cloning', p. 440, Cold Spring Harbor Lab., New York (1982)] with 100 μg / ml ampicillin are inoculated with a single colony of E 15 (pSA 341) and used for incubated for approximately 16 hours at 37 ° C. The fully grown cell culture is used to inoculate a second preculture with 800 ml of the same medium, which is incubated by shaking under identical conditions.
D 4.2. HauptkulturD 4.2. Main culture
Dazu werden zweckmäßigerweise 7 1 H_0 mit 2.2 1 einer steril¬ filtrierten Lösung von 0.2 g L-Prolin, 0.2 g '—Leucin, 10 g Casamino acids [Difco Lab. Detroit, USA] und 10 mg Vitamin B 1 in ,545fach konzentriertem Niedrigphosphat-Medium [vgl. LP-Medium nach K. Kreuzer et al. , Genetics 8_1, 459-468 (1975) ] und den 0.8 1 Vorkultur in einem geschlossenen Glas- fermenter mit 15 1 Fassungsvermögen kombiniert und für 6 Std. bei 37 °C mit 10 1 Luft/Min (0.7 atü Überdruck) und einer Rührerdrehzahl von 220 min gerührt. Die anschließende Sedi¬ mentation der Bakterienzellen mittels einer " DurchlaufZentri¬ fuge des Typs Sharples T-1A [Deutsche Sharples GmbH, 4100 Duisburg-Meiderich] ergibt eine Zellausbeute von ca. 30 g Feuchtgewicht.For this purpose, 7 1 H_0 are expediently mixed with 2.2 1 of a sterile-filtered solution of 0.2 g L-proline, 0.2 g 'leucine, 10 g Casamino acids [Difco Lab. Detroit, USA] and 10 mg vitamin B 1 in 545-fold concentrated low-phosphate medium [cf. LP medium according to K. Kreuzer et al. , Genetics 8_1, 459-468 (1975)] and the 0.8 1 preculture combined in a closed glass fermenter with 15 1 capacity and for 6 hours at 37 ° C. with 10 1 air / min (0.7 atm pressure) and a stirrer speed stirred for 220 min. The subsequent sedimentation of the bacterial cells by means of a "continuous centrifuge of the type Sharples T-1A [Deutsche Sharples GmbH, 4100 Duisburg-Meiderich] results in a cell yield of approx. 30 g wet weight.
D 4.3 ZellaufschlußD 4.3 Cell disruption
Die 30 g Niedrig-Phosphat-Zellen werden mittels eines Disper- giergerätes vom Typ Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunke GmbH & Co., Kg, 7813 Staufen] in 300 ml 50 mM Tris/HC pH 7.5, 160 mM NaCl, 20 mM MgCl_ resuspendiert, mit 200 μ DNase I [Boehringer/ Mannheim], 300 μg Pepstatin A un 10 mg Phenyl-methyl-sulfonylchlorid (PMSF) [Sigma Chemie vgl. A 6.3.] versetzt und im Kühlraum auf 2-4 °C temperiert Ein vollständiger Zellaufschluß unter den genannten Tempera turbedingungen läßt sich durch Einsatz des Hochdruckhomogeni sators 15M-8TA [Fa. Manton Gaulin S.A., Hilversum/NL] nac 3 Umlaufzyklen bei 9000-12000 Psi erreichen. Anschließen temperiert man zur DNase-Verdauung für 1 Std. auf 0 °C.The 30 g of low-phosphate cells are removed using an Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunke GmbH & Co., Kg, 7813 Staufen] in 300 ml 50 mM Tris / HC pH 7.5, 160 mM NaCl, 20 mM MgCl_, with 200 μ DNase I [Boehringer / Mannheim], 300 μg pepstatin A un 10 mg phenyl-methyl-sulfonyl chloride (PMSF) [Sigma Chemie cf. A 6.3.] And temperature-controlled in the cold room to 2-4 ° C. A complete cell disruption under the mentioned temperature conditions can be achieved by using the high pressure homogenizer 15M-8TA [Fa. Manton Gaulin SA, Hilversum / NL] after 3 cycles at 9000-12000 psi. The temperature is then adjusted to DNase digestion at 0 ° C for 1 hour.
D 4.4. Protease-InaktivierungD 4.4. Protease inactivation
Nach 1 Std. Zentrifugation des Homogenisats bei 0-2 °C un 24000 x g wird das erhaltene Sediment in 400 ml 50 M Tris HC1 pH 8.0, 160 mM NaCl resuspendiert und wie oben sedimen tiert. Dieser Waschvorgang wird wiederholt. Danach resuspen diert man das von löslichen Zellkomponenten freie Sedimen mittels Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunkel GmbH & Co. KG 7813 Staufen] in 100 ml 8 M Guanidinhydrochlorid in 50-m Tris/HCl pH 8.0 und erhitzt für 1 Std. auf 95 °C. Unlöslich Anteile lassen sich durch eine nachfolgende Zentrifugatio von 20 Min. bei 40000 x g sedimentieren und werden verworfenAfter centrifugation of the homogenate at 0-2 ° C. and 24,000 × g for 1 hour, the sediment obtained is resuspended in 400 ml of 50 M Tris HC1 pH 8.0, 160 mM NaCl and sedimented as above. This washing process is repeated. Then the sediment free of soluble cell components is resuspended using Ultra-Turrax T 25 [Fa. Jahnke & Kunkel GmbH & Co. KG 7813 Staufen] in 100 ml 8 M guanidine hydrochloride in 50 m Tris / HCl pH 8.0 and heated to 95 ° C for 1 hour. Insoluble parts can be sedimented by a subsequent centrifugation of 20 minutes at 40,000 x g and are discarded
D 4.5. Kollagenase-SpaltungD 4.5. Collagenase cleavage
Der klare 8 M-Guanidinchlorid-Extrakt wird zunächst 30 Min gegen 2 1 H„0, danach zweimal für 4 Stunden gegen je 2 50 mM Tris/HCl pH8.0, 160 mM NaCl dialysiert. Dabei erhäl man zu 70-80 % reines Fusionsprotein in unlöslicher Form al feindisperse Suspension zurück. Die Dialysat-Suspension wir mit 10 Einheiten gereinigter Clostridiopeptidase A [vgl A 6.6.] und 15 ml 0.5 M Tris/HCl pH 8.0, 50 mM CaCl2 versetz und mit 50 mM Tris/ HCl pH 8.0, 160 mM NaCl zu 150 ml Reak tionsvolumen ergänzt. Es folgen 3 Std. Schüttelinkubation i 37 °C-Wasserbad. D 4.6. Aufarbeitung der ReaktionsprodukteThe clear 8 M guanidine chloride extract is first dialyzed against 2 1 H 0 for 30 min, then twice for 4 hours against 2 50 mM Tris / HCl pH8.0, 160 mM NaCl. This gives 70-80% pure fusion protein in insoluble form as finely dispersed suspension. The dialysate suspension is mixed with 10 units of purified clostridiopeptidase A [see A 6.6.] And 15 ml of 0.5 M Tris / HCl pH 8.0, 50 mM CaCl 2 and with 50 mM Tris / HCl pH 8.0, 160 mM NaCl to 150 ml of reac volume added. This is followed by 3 hours of shaking incubation in a 37 ° C water bath. D 4.6. Processing of the reaction products
D 4.6.1. Adsorption an KieselgelD 4.6.1. Adsorption on silica gel
Unlösliche Rückstände der Kollagenase-Verdauung lassen sic durch 30 Min. Zentrifugation mit 45000 x g sedimentierten. Mittels eines Mischrotors vom Typ 'Roto-Torque' [Fa. Cole Parmer Ins r. Co., Chicago, Illinois, USA] wird der klar Zentrifugationsüberstand mit 30 g Kieselgel Mallinckrodt 100 esh [Serva Feinbiochemica GmbH & Co. , 6900 Heidelberg 1 in einer verschlossenen Flasche für 30 Min. rotationsgemisch [R.A. Donald, J. Endocrin 3_9_, 451-452 (1967) ]. Das Adsorben war zuvor durch Anschlämmen mit H_0 und Absaugen mittels ei ner G3-Glasfritte angefeuchtet worden. In gleicher Weise er folgt auch die Rückgewinnung des Kieselgels nach quantitati ver Adsorption der Kollagenase-Reaktionsprodukte, überwiegen Gly-Pro-ACTH. Dieses Material kann problemlos bei 0 °C fü 10-20 Std. aufbewahrt werden. Durch 60 Min. Mischrotation (s oben) mit 100 ml eines Aceton/Wasser/Essigsäure-Gemische (Volumenverhältnisse 20:79:1) lassen sich die am Kieselge fixierten Peptide desorbieren und können nach Absaugen de Adsorbens (s. oben) als weitgehend klares Eluat erhalten wer den. Unter Benutzung eines Rotationsverdampfers wird bei ei ner Badtemperatur von 30-35 °C auf ca. 30 ml eingeengt. Ge ringe Restverunreinigungen durch Kieselgel können mittel 15 Min. Zentrifugation bei 30000 x g sedimentiert werden.Insoluble residues of the collagenase digestion are sedimented by centrifugation at 45,000 x g for 30 minutes. Using a 'Roto-Torque' mixer rotor [Fa. Cole Parmer Ins r. Co., Chicago, Illinois, USA], the clear centrifugation supernatant is mixed with 30 g of Mallinckrodt 100 esh silica gel [Serva Feinbiochemica GmbH & Co., 6900 Heidelberg 1 in a sealed bottle for 30 min. Rotation mixture [R.A. Donald, J. Endocrin 3_9_, 451-452 (1967)]. The adsorbent had previously been moistened by slurrying with H_0 and suction using a G3 glass frit. In the same way it also follows the recovery of the silica gel after quantitative adsorption of the collagenase reaction products, predominate Gly-Pro-ACTH. This material can easily be stored at 0 ° C for 10-20 hours. The peptides fixed to the diatomaceous earth can be desorbed by 60 min. Of mixed rotation (see above) with 100 ml of an acetone / water / acetic acid mixture (volume ratios 20: 79: 1) and, after the adsorbent has been suctioned off (see above), can be largely clear Eluate who receive. Using a rotary evaporator, the mixture is concentrated to about 30 ml at a bath temperature of 30-35 ° C. Low residual contamination from silica gel can be sedimented for 15 min. Centrifugation at 30,000 x g.
D 4.6.2. Gly-Pro-ACTH-Isolierung mittels 'Reversed Phase'- ChromatographieD 4.6.2. Gly-Pro-ACTH isolation using reversed phase chromatography
Für die nachfolgend beschriebenen säulenchromatogrphische Reinigungsschritte wurden überwiegend vorgepackte Trennsäule und das Fast Protein Liquid Chromatograph (FPLC) -System d Fa. Pharmacia [Deutsche Pharmacia GmbH, 7800 Freiburg 1] ei gesetzt. Das Kieselgeleluat wird an einer PepRPC HR 16/10 Säule fixiert und mit einem linearen 450 ml-Gradienten v 10 mM KH-PO. in 0 (Puffer A) - 50 % (Puffer B) Acetonitril 5 ml-Volumina bei einer Durchflußrate von 5 ml/Min. fraktio niert eluiert. Die Gly-Pro-ACTH-Peakfraktionen lassen sic bei etwa 27,5 % Acetonitrilgehalt (ca. 55 % Puffer B) nac der Lichtabsorption bei 214 nm photometrisch identifizieren Sie werden vereinigt und am Rotationsverdampfer (s. oben) z 3-4 ml eingeengt. Die Entfernung des Phosphatanteils geling durch Standard-Gelfiltration über eine 60 x 2,6 cm Sephade G-10-Säule mit Wasser als Elutionsmittel. Die bei 280 nm pho tometrisch ermittelten Peakfraktionen können, wie oben be schrieben, zu 5 ml konzentriert werden.Pre-packed separation column and the Fast Protein Liquid Chromatograph (FPLC) system from Pharmacia [Deutsche Pharmacia GmbH, 7800 Freiburg 1] ei were predominantly used for the column chromatographic purification steps described below. The silica gel eluate is fixed on a PepRPC HR 16/10 column and with a linear 450 ml gradient of 10 mM KH-PO. in 0 (buffer A) - 50% (buffer B) acetonitrile 5 ml volumes at a flow rate of 5 ml / min. fractionally eluted. The Gly-Pro-ACTH peak fractions can be identified photometrically at about 27.5% acetonitrile content (approx. 55% buffer B) after light absorption at 214 nm. They are combined and concentrated to 3-4 ml on a rotary evaporator (see above) . The phosphate portion was removed by standard gel filtration over a 60 x 2.6 cm Sephade G-10 column with water as the eluent. The peak fractions determined photometrically at 280 nm can, as described above, be concentrated to 5 ml.
D 4.6.3. Identitätsnachweis für Gly-Pro-ACTHD 4.6.3. Proof of identity for Gly-Pro-ACTH
Die Identität des isolierten Gly-Pro-ACTH ließ sich nach zwe Methoden sicherstellen:The identity of the isolated Gly-Pro-ACTH could be verified in two ways:
a) Nach dem ' Immun-Blotting' -Verfahren [vgl. Standardsvor schriften A 5. und A 6.6] unter Verwendung eines ACTH Antiserums aus Kaninchen als primären Antikörper. b) Durch Peptidsequenzierung nach B. Wittmann-Liebold un M. Kimura [in Proteins Vol. _1_, ed. J.M. Walther, Human Press, Clifton, New Jersey (1984) ]. Danach ließ sic die Sequenzfolge der 5 aminoterminalen Aminosäurea) According to the 'immunoblotting' method [cf. Standards A 5. and A 6.6] using a rabbit ACTH antiserum as primary antibody. b) By peptide sequencing according to B. Wittmann-Liebold and M. Kimura [in Proteins Vol. _1_, ed. J.M. Walther, Human Press, Clifton, New Jersey (1984)]. Thereafter, the sequence of the 5 amino terminal amino acids was left
Gly-Pro-Ser-Tyr-Ser sicher nachweisen.Detect Gly-Pro-Ser-Tyr-Ser safely.
D 4.7. Enzymatische Umsetzung von Gly-Pro-ACTH mit Post- Prolin-Dipeptidyl-Aminopeptidase (PPDA)D 4.7. Enzymatic conversion of Gly-Pro-ACTH with post-proline dipeptidyl aminopeptidase (PPDA)
Die spezifische Abspaltung des N-terminalen Glycylprolyl Restes führt zu nativem Corticotrophin. Dazu werden die 5 m der gereinigten Gly-Pro-ACTH-Fraktion (vgl. D 4.6.2.] mi 360 μg zu 50 % gereinigter PPDA (systematische Bezeichnun Dipeptidyl-Peptidase IV (E.C. 4.4.14.5.) , [Reinigung nac Tadash, Yoshimoto, Walter, BBA 485, 391-401 (1977) ] für 3 St bei 37 °C inkubiert. Anschließend wird das Reaktionsgemisc direkt zur säulenchromatographischen Aufreinigung eingesetzt D 4.8. Aufarbeitung des ReaktionsproduktesThe specific cleavage of the N-terminal glycylprolyl residue leads to native corticotrophin. For this purpose, the 5 m of the purified Gly-Pro-ACTH fraction (cf. D 4.6.2.] With 360 μg to 50% purified PPDA (systematic designation Dipeptidyl-Peptidase IV (EC 4.4.14.5.), [Purification after Tadash , Yoshimoto, Walter, BBA 485, 391-401 (1977)] for 3 hours at 37 ° C. The reaction mixture is then used directly for purification by column chromatography D 4.8. Working up the reaction product
D 4.8.1. ACTH-Isolierung mittels 'Reversed Phase' -Chromato¬ graphieD 4.8.1. ACTH isolation by means of 'reversed phase' chromatography
Die Auftrennung des Reaktionsgemisches mittels einer PepRPC HR16/10-Säule erfolgt wieder unter den in Abschnitt D 4.6.2. beschriebenen technischen Bedingungen mit Ausnahme des Elu- tionsmittels. Der lineare Gradient setzt sich in diesem Fall aus 225 ml 0.1 % Trifluoressigsäure in H20 (Puffer A) und 225 ml 0.1 % Trifluoressigsäure in 60 % Acetonitril (Puffer B) zusammen. Die ACTH-Peakfraktionen lassen sich bei etwa 29.4 % Acetonitril (ca. 49 % Puffer B) nach der Lichtabsorp¬ tion bei 214 nm photometrisch identifizieren (vgl. Abb. 21) .The reaction mixture is separated again using a PepRPC HR16 / 10 column under the conditions described in Section D 4.6.2. described technical conditions with the exception of the eluent. In this case, the linear gradient consists of 225 ml 0.1% trifluoroacetic acid in H 2 0 (buffer A) and 225 ml 0.1% trifluoroacetic acid in 60% acetonitrile (buffer B). The ACTH peak fractions can be identified photometrically in approximately 29.4% acetonitrile (approximately 49% buffer B) after light absorption at 214 nm (cf. Fig. 21).
D 4.8.2. Identitätsnachweis für ACTHD 4.8.2. Proof of identity for ACTH
Experimentelle Daten für die Identität des Peakmaterials als reines ACTH lassen sich nach drei Methoden gewinnen:Experimental data for the identity of the peak material as pure ACTH can be obtained in three ways:
a) Nach dem 'Immun Blotting'-Verfahren unter Verwendung eines ACTH-Antiserums aus Kaninchen als primärer Anti¬ körper. Dabei handelt es sich um eine modifizierte Durchführung des bereits beschriebenen Verfahrens [vgl. A 5.], bei der das Probenmaterial neben 0.1-10 μg-Ali- qots von authentischem Human-ACTH [Fa. Bachern AG, CH-4416 Bubendorf] direkt auf BA85-Nitrocellulosemem- branen [Schleicher & Schüll, 3354 Dassel] fixiert und nach der Standardmethode (s. oben) weiterbehandelt wird. b) Durch vergleichende Dünnschichtchromatographie an Kie¬ selgel 60 [Merck, Darmstadt] gegen authentisches Huma ACTH [Fa. Bachern, s. oben] Aliquots des Peakmaterials aus D 4.8.1. zeigen identische R^-Werte ina) According to the 'immunoblotting' method using an rabbit ACTH antiserum as the primary antibody. This is a modified implementation of the method already described [cf. A 5.], in which the sample material in addition to 0.1-10 μg aliquots of authentic human ACTH [Fa. Bachern AG, CH-4416 Bubendorf] directly on BA85 nitrocellulose membranes [Schleicher & Schüll, 3354 Dassel] and further processed according to the standard method (see above). b) By comparative thin layer chromatography on silica gel 60 [Merck, Darmstadt] against authentic Huma ACTH [Fa. Bachern, s. top] Aliquots of the peak material from D 4.8.1. show identical R ^ values in
Isopropanol : konz. NH_ 1:1 (R -Wert 0.7) Gly-Pro-ACTH weist im gleichen Laufmittelsystem einen R -Wert von 0.5 auf. c) Durch Peptidsequenzierung nach B. Wittmann-Liebold und M. Kimura [in: Proteins Vol. JL, ed. J.M. Walther, Huma¬ na Press, Clifton, New Jersey (1984) ]. Danach ließ sich die Sequenzfolge der 9 aminoterminalen AminosäurenIsopropanol: conc. NH_ 1: 1 (R value 0.7) Gly-Pro-ACTH has an R value of 0.5 in the same solvent system. c) By peptide sequencing according to B. Wittmann-Liebold and M. Kimura [in: Proteins Vol. JL, ed. JM Walther, Huma¬ na Press, Clifton, New Jersey (1984)]. Then the sequence of 9 amino terminal amino acids
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp sicher nachweisen. d) Durch Nachweis eines einheitlichen Produkt-Peaks nach analytischer 'Reversed Phase'-Chromatographie über eine Pep RPC HR 5/5-Säule im isokratischen System. Die Re- tentionszeit ist mit der einer Vergleichsprobe von au¬ thentischem ACTH identisch (vgl. Abb. 22) . Detect Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp safely. d) By detection of a uniform product peak after analytical 'reversed phase' chromatography on a Pep RPC HR 5/5 column in the isocratic system. The retention time is identical to that of a comparative sample of authentic ACTH (see Fig. 22).
Abb. 15: SDS-Gelelektropherogramm von Proteinextrakten ausFig. 15: SDS gel electropherogram of protein extracts
E. coli SB 44 (phoA, supE) und E. coli E 15 (phoA) mit den Plasmiden psB 94 [natives phoA-Gen, vgl. Parallelanmeldung Dr. G. Siewert et al., (1987)], psA 172 (phoA/ACTH 1-24) und psA 186 (phoA/ACTH 1-39)E. coli SB 44 (phoA, supE) and E. coli E 15 (phoA) with the plasmids psB 94 [native phoA gene, cf. Parallel registration Dr. G. Siewert et al., (1987)], psA 172 (phoA / ACTH 1-24) and psA 186 (phoA / ACTH 1-39)
2 32 3
1. Gereinigte alkalische Phosphatase (MW 47 147)1. Purified alkaline phosphatase (MW 47 147)
2. Wirtsstamm E. coli SB 44 (plasmidfrei)2. Host strain E. coli SB 44 (plasmid-free)
3. E. coli SB 44 (psB 94)3. E. coli SB 44 (psB 94)
Molekulargewicht des Präpeptids der alkalischen Phosphatase: 49 383Molecular weight of the alkaline phosphatase prepeptide: 49,383
4. E. coli SB 44 (pSA 186)4. E. coli SB 44 (pSA 186)
Molekulargewicht des Fusionsproteins Prä-phoA/ACTH 1-39: 51 566 5 . E . coli SB 44 ( pSA 172 )Molecular weight of the pre-phoA / ACTH 1-39: 51,566 fusion protein 5. E. coli SB 44 (pSA 172)
Der Klon exprimiert wegen der supE-Mutation ein um 27 Aminosäuren zu langes Fusioπsprotein; MW 52 849Because of the supE mutation, the clone expresses a fusion protein 27 amino acids long; MW 52 849
6. E. coli E 15 (pSA 172)6. E. coli E 15 (pSA 172)
Molekulargewicht des Fusionsproteins Pr -phoA/ACTH 1-24: 49 960Molecular weight of the fusion protein Pr-phoA / ACTH 1-24: 49,960
7. Wirtsstamm E. coli E 15 (plasmidfrei)7. Host strain E. coli E 15 (free of plasmids)
8. Molekulargewichts-Marker 8. Molecular weight markers
Abb. 17: Herstellung des Prä-phoA/ACTH 1-39-Fusionsproteins ausFig. 17: Preparation of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion protein from
E. coli E 15 (pSA 341) durch Fermentation im 10 1-Maßstab [vgl. D4., S. 51ff]E. coli E 15 (pSA 341) by fermentation on a 10 1 scale [cf. D4., P. 51ff]
SDS-Gelelektropherogra m (12,5 '/ Polyacrylamid)SDS gel electrophoresis (12.5 '/ polyacrylamide)
94 000 67 00094,000 67,000
47 14747 147
*43 ÖόO (AP, 450 AS)* 43 ÖόO (AP, 450 AS)
30 00030,000
20 10020 100
1. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 gemäß D 4.4. [vgl. S. 52].1. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 according to D 4.4. [see. P. 52].
Die Proteinmenge entspricht 0 , 2 ml Hauptkultur. Molekulargewicht 52 435The amount of protein corresponds to 0.2 ml main culture. Molecular weight 52,435
2. E. coli E 15 (plasmid rei)2. E. coli E 15 (plasmid rei)
3. Molekulargewichts-Marker3. Molecular weight markers
4. Gereinigte alkalische Phosphatase (AP) Molekulargewicht 47 147 Abb. 18: SDS-Gelelektropherogramm von löslichen und unlöslichen Substrat- und Produktanteilen bei der Clostridiopeptidase A-Verdauung des Fusionsproteins Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 341)4. Purified alkaline phosphatase (AP) molecular weight 47,147 Fig. 18: SDS gel electropherogram of soluble and insoluble substrate and product components in clostridiopeptidase A digestion of the fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 341)
1. Reaktionsprod (Prä-phoA-Ant 1. Reaction product (pre-phoA ant
30 000 2. Reaktionsprod 20 100 (Gly-Pro- ACTH 1-39) 14 40030,000 2nd reaction product 20 100 (Gly-Pro ACTH 1-39) 14 400
1. Molekulargewichts-Marker1. Molecular weight markers
2. Gesamt-Kollagenase-Reaktionsgemisch vor Enzymzugabe Molekulargewicht des Fusionsproteins Prä-phoA/ACTH 1-39: 52 4532. Total collagenase reaction mixture before enzyme addition. Molecular weight of the fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39: 52,453
3. Unlöslicher Anteil des Kollagenase-REaktionsgemisches vor Enzymzugabe (Zentrifugationssediment)3. Insoluble fraction of the collagenase reaction mixture before adding the enzyme (centrifugation sediment)
4. Löslicher Anteil des Kollagenase-Reaktionsgemisches vor Enzymzugabe (Zentrifugationsüberstand)4. Soluble fraction of the collagenase reaction mixture before adding the enzyme (centrifugation supernatant)
5. Gesamt-Reaktionsgemisch nach Kollagenase-Verdauung Molekulargewicht des 1. Reaktionsproduktes: 46 863 Molekulargewicht des 2. Reaktionsproduktes: 4 690 (Gly-Pro-ACTH 1-39) 6. Unlöslicher Anteil des Reaktionsgemisches nach Kollagenase-Verdauung (ZentrifugationsSediment)5. Total reaction mixture after collagenase digestion Molecular weight of the 1st reaction product: 46,863 Molecular weight of the 2nd reaction product: 4,690 (Gly-Pro-ACTH 1-39) 6. Insoluble fraction of the reaction mixture after collagenase digestion (centrifugation sediment)
7. Löslicher Anteil des Reaktionsgemisches nach Kollagenase-Verdauung (Zentrifugationsüberstand) 7. Soluble portion of the reaction mixture after collagenase digestion (centrifugation supernatant)
Abb. 19: Clostridiopeptidase A-Verdauung der Prä-phoA/ACTH 1-39-Fusions- proteine aus E. coli E 15 mit den Plasmiden pSA 341 bzw. pSA 509, Substrate und Reaktionsprodukte nach SDS-Gelelektrophorese (12,5-25 7. Polyacrylamid-Gradient)Fig. 19: Clostridiopeptidase A digestion of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion proteins from E. coli E 15 with the plasmids pSA 341 and pSA 509, substrates and reaction products after SDS gel electrophoresis (12.5-25 7. polyacrylamide gradient)
94 000 67 00094,000 67,000
30 000 30,000
20 100 14 40020 100 14 400
1. Molekulargewichts-Marker1. Molecular weight markers
2. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 341); Molekulargewicht 52 4532. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 341); Molecular weight 52,453
3. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 341) Reaktionsprodukt a: Prä-phoA-Anteil3. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 341) reaction product a: pre-phoA portion
Molekulargewicht 46 863 Reaktionsprodukt b: Gly-Pro-ACTH 1-39Molecular weight 46,863 reaction product b: Gly-Pro-ACTH 1-39
Molekulargewicht 4 690Molecular weight 4,690
4. Marker-Protein ACTH 1-39, Molekulargewicht 4 536 5. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 509) Reaktionsprodukt a: Prä-phoA-Anteil4. Marker protein ACTH 1-39, molecular weight 4,536 5. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 509) reaction product a: pre-phoA portion
Molekulargewicht 46 863 Reaktionsprodukt b: Gly-Pro-ACTH 1-39Molecular weight 46,863 reaction product b: Gly-Pro-ACTH 1-39
Molekulargewicht 4 690Molecular weight 4,690
6. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 509) Molekulargewicht 52 5276. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 509) molecular weight 52,527
7. Molekulargewichts-Marker7. Molecular weight markers
8. Marker-Protein ACTH 1-39, Molekulargewicht 4 536 8. Marker protein ACTH 1-39, molecular weight 4,536
Abb. 20: Clostridiopeptidase A-Verdauung der Prä-phoA/ACTH 1-39-Fusions- proteine aus E. coli E 15 mit den Plasmiden pSA 341 bzw. pSA 351 Substrate und Reaktionsprodukte nach SDS-Gelelektrophorese (12,5 7. Polyacrylamid)Fig. 20: Clostridiopeptidase A digestion of the pre-phoA / ACTH 1-39 fusion proteins from E. coli E 15 with the plasmids pSA 341 and pSA 351 substrates and reaction products after SDS gel electrophoresis (12.5 7. polyacrylamide )
43 00043,000
30 00030,000
1. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 341); Molekulargewicht: 52 4531. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 341); Molecular weight: 52 453
2. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 341),2. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 341),
1. Reaktionsprodukt (Prä-phoA-Anteil) nach 6 Std. Clostridiopeptidase1. Reaction product (pre-phoA content) after 6 hours of clostridiopeptidase
A-VerdauungA digestion
Molekulargewicht: 46 863Molecular weight: 46,863
3. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 351); Molekulargewicht: 36 7103. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 351); Molecular weight: 36 710
4. Fusionsprotein Prä-phoA/ACTH 1-39 aus E. coli E 15 (pSA 351),4. Fusion protein pre-phoA / ACTH 1-39 from E. coli E 15 (pSA 351),
1. Reaktionsprodukt (Prä-phoA-Anteil) nach 6 Std. Clostridiopeptidase-1. Reaction product (pre-phoA content) after 6 hours of clostridiopeptidase
Verdauungdigestion
Molekulargewicht: 31 271Molecular weight: 31,271
_/_ /
5. Position von 2 Molekulargewichts-Marker-Proteinen 5. Position of 2 molecular weight marker proteins

Claims

Patentansprüche Claims
1 ) Plasmidvektoren, die eine DNS-Sequenz für ACTH oder ACTH-De¬ rivate enthalten und mit denen Bakterien zu Zellen, die die¬ se Vektoren enthalten, transformiert werden können. Plasmid pSA 172 Plasmid pSA 186 Plasmid pSA 341 Plasmid pSA 343 Plasmid pSA 345 Plasmid pSA 353 Plasmid pSA 5091) Plasmid vectors which contain a DNA sequence for ACTH or ACTH derivatives and with which bacteria can be transformed into cells which contain these vectors. Plasmid pSA 172 Plasmid pSA 186 Plasmid pSA 341 Plasmid pSA 343 Plasmid pSA 345 Plasmid pSA 353 Plasmid pSA 509
9 Plasmid pHS 6134 10 Plasmid pSA 351 11 Plasmid pSA 360 12 Verfahren zur Herstellung von Plasmidvektoren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man DNS-Insertionsf agmente, die die Codons für ACTH oder ACTH-Derivate 'enthalten und die an beiden Enden Pstl-Erkennungssequenzen besitzen, in die Pstl-Schnittstelle linearisierter und dephosphorylierte Vek¬ torplasmide unter Zuhilfenahme einer geeigneten Ligase einfüg9 plasmid pHS 6134 10 plasmid pSA 351 11 plasmid pSA 360 12 A method for producing plasmid vectors according to claim 1, characterized in that DNA insertion fragments which contain the codons for ACTH or ACTH derivatives' and which have Pstl- at both ends. Have recognition sequences, insert linearized and dephosphorylated vector plasmids into the PstI interface with the aid of a suitable ligase
13) E.coli-Stämme, enthaltend Plasmide mit einem Gen für ACTH oder ACTH-Derivate nach Anspruch 1.13) E. coli strains containing plasmids with a gene for ACTH or ACTH derivatives according to claim 1.
14) E.coli SB 44 (pSA 172) 15) E.coli SB 44 (pSA 186) 16) E.coli SB 44 (pSA 341 ) 17) E.coli SB 44 (pSA 343) 18) E.coli SB 44 (pSA 345) 19) E.coli SB 44 (pSA 353) 20) E.coli SB 44 (pSA 509) 21 ) E.coli SB 44 (pHS 6134) 22) E.coli SB 44 (pSA 351 ) 23) E.coli SB 44 (pSA 360) 24) E.coli E 15 (pSA 343) 25) E.coli E 15 (pSA 341 ) 26) E.coli E 15 (pSA 360) 27) Verfahren zur Herstellung neuer E.coli-Stämme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man kompetente Zellen des betreffenden Stammes mit der Plasmid-DNS nach Anspruch 1 unter Transformationsbedingungen inkubiert und aus der Zel¬ lenpopulation ACTH-haltige Klone isoliert, die durch ihre Antibiotika-Resistenz identifiziert werden können.14) E.coli SB 44 (pSA 172) 15) E.coli SB 44 (pSA 186) 16) E.coli SB 44 (pSA 341) 17) E.coli SB 44 (pSA 343) 18) E.coli SB 44 (pSA 345) 19) E.coli SB 44 (pSA 353) 20) E.coli SB 44 (pSA 509) 21) E.coli SB 44 (pHS 6134) 22) E.coli SB 44 (pSA 351) 23 ) E.coli SB 44 (pSA 360) 24) E.coli E 15 (pSA 343) 25) E.coli E 15 (pSA 341) 26) E.coli E 15 (pSA 360) 27) Process for the production of new E. coli strains according to claim 13, characterized in that competent cells of the strain in question are incubated with the plasmid DNA according to claim 1 under transformation conditions and isolated from the cell population by clones containing ACTH their antibiotic resistance can be identified.
28) Verwendung von E .coli-Stämmen , die ein Plasmid mit einem Gen für ACTH oder ACTH-Derivate enthalten, zur Herstellung von ACTH oder ACTH-Derivaten.28) Use of E. coli strains which contain a plasmid with a gene for ACTH or ACTH derivatives for the production of ACTH or ACTH derivatives.
29) Verfahren zur Herstellung neuer E.coli-Stämme nach an sich bekannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man kom¬ petente Zellen von E.coli E 15 mit einem hohen Überschuß an Plasmid-DNS nach Anspruch 1 aus E.coli SB k transformier29) Process for the production of new E. coli strains by methods known per se, characterized in that competent cells from E. coli E 15 with a large excess of plasmid DNA according to claim 1 are transformed from E. coli SB k
30) Verwendung von E.coli E 15-Stammen, die ein Plasmid mit einem Gen für ACTH enthalten, zur Herstellung von ACTH.30) Use of E. coli E 15 strains containing a plasmid with a gene for ACTH for the production of ACTH.
31 ) Verfahren zur Herstellung von ACTH, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stämme gemäß Ansprüche 13 - 26 aus einer Vorkultur mit einer wässrigen Lösung von L-Prolin, L-Leucin, Casamino acids , Vitamin B 1 in kon¬ zentriertem Niedrigphosphat-Medium in einem Fermenter kom¬ biniert, bei 37° C und Überdruck rührt und das gebildete ACTH nach bekannten Verfahren isoliert.31) Process for the preparation of ACTH, characterized in that the strains according to claims 13-26 from a preculture with an aqueous solution of L-proline, L-leucine, casamino acids, vitamin B 1 in concentrated low-phosphate medium combined in a fermenter, stirred at 37 ° C. and excess pressure and the ACTH formed is isolated by known processes.
32) Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, daß man die entstandenen ACTH-haltigen Fusionsproteine einer Kolla¬ genase-Spaltung unterwirft und die Reaktionsprodukte unter Vermeidung einer proteolytischen Zersetzung isoliert und anschließend Gly-Pro-ACTH mittels Post-Prolin-Dipeptidyl- Aminopeptidase spaltete32) Method according to claim 31, characterized in that the resulting ACTH-containing fusion proteins are subjected to a collagenase cleavage and the reaction products are isolated while avoiding proteolytic decomposition and then Gly-Pro-ACTH is cleaved by means of post-proline dipeptidyl aminopeptidase
33) Arzneimittel, enthaltend ACTH oder ACTH-Derivate, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 31 hergestellt wurden, und übliche Hilfs- und Trägerstoffe. 33) Medicaments containing ACTH or ACTH derivatives, which were prepared by the method according to claim 31, and conventional auxiliaries and carriers.
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