JP2000189163A - トリガ―ファクタ―発現プラスミド - Google Patents
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Abstract
な立体構造を保持した状態で発現させうる人工オペロ
ン、該オペロンを有する発現プラスミド、該プラスミド
と外来タンパク質発現ベクターとを含有した共形質転換
体及び該共形質転換体を用いることを特徴とする外来タ
ンパク質の製造方法を提供すること。 【解決手段】トリガーファクター、GroEL及びGr
oESをコードする遺伝子を含有した人工オペロン;前
記人工オペロンを保持するプラスミド;トリガーファク
ターをコードする遺伝子を保持するプラスミド;前記い
ずれかのプラスミドと外来タンパク質用発現プラスミド
とを保持する共形質転換体;並びに前記共形質転換体を
用いることを特徴とする外来タンパク質の製造方法。
Description
可溶化した状態で、かつ正常な立体構造を保持した状態
で発現させうる、人工オペロン、該オペロンを有する発
現プラスミド、該プラスミドと外来タンパク質発現ベク
ターとを含有した共形質転換体および該共形質転換体を
用いることを特徴とする外来タンパク質の製造方法に関
する。
の大腸菌外膜タンパク質のOmpAの前駆体であるpr
oOmpAの膜への輸送に必要な細胞質因子として発見
された因子である〔Crooke, E. and Wickner, W., Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA, 84,5216-5220 (1987)〕。ま
た、分子量48kDaのトリガーファクターをコードす
る遺伝子としてtig遺伝子がクローニングされている
〔Guthrie, B. and Wickner, W., J. Bacteriol., 172,
5555-5562 (1990) 〕。アミノ酸配列の解析により、ト
リガーファクターはFK506結合タンパク質(FKB
P)ドメインを有し、FK506との結合活性とペプチ
ジル−プロリルイソメラーゼ(PPIase)活性の発
現に必要なすべてのアミノ酸が保存されていることが明
らかにされている〔Callebaut, I. and Mornon, J. -
P., FEBS Lett., 374, 211-21 (1995)〕。
の50Sサブユニットに結合したPPIaseとしても
同定され、該トリガーファクターは、変異型RNase
T1のイン・ビトロでのリフォールディングにおけるプ
ロリル異性化反応を著しく促進することが報告されてい
る〔Stoller, G. et al. (1995) EMBO J. 14, 4939-494
8 〕。さらに、クロスリンク試薬を用いた実験により、
トリガーファクターは大腸菌リボソーム上の新生ポリペ
プチド鎖と結合することが見出されている〔Valent, Q.
A. et al., EMBO J., 14, 5494-5505 (1995); Hesterk
amp, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 443
7-4441(1996)〕。また、トリガーファクターはGroE
Lのアンフォールドタンパク質への結合を促進すること
も知られている〔Kandror, O. et al., EMBO J., 14, 6
021-6027 (1995) ;Kandror, O. et al., J. Biol. Che
m., 272, 1730-1734 (1997)〕。
基に作用し、ペプチド結合に関する配置のシス−トラン
ス異性化を触媒する。この反応はタンパク質の折畳み過
程の律速段階とされており、PPIaseファミリータ
ンパク質の役割として、細胞内でのタンパク質折畳み、
リフォールディング、会合と解離、輸送などへの関与が
考えられている。
ファクターがいくつかのタンパク質の折り畳みを助ける
ことが示されている〔Scholz, C. et al., EMBO J. 16,
54-58, (1997)〕。しかしながら、トリガーファクター
の機能の実態は不明であった。
て、シャペロンを共発現させて目的の外来タンパク質の
不溶化抑制および安定化の試みは、これまで種々行なわ
れている。しかしながら、どのタンパク質にどのシャペ
ロンの共発現が有効かを予測することは困難であり、試
行錯誤が繰り返されている。また、既知のシャペロンの
共発現では十分な効果が得られない場合もある。
術に鑑みてなされたものであり、外来タンパク質を可溶
化した状態で、かつ正常な立体構造を保持した状態で発
現させうる、トリガーファクター、GroELおよびG
roESのそれぞれをコードする遺伝子を含有した人工
オペロンを提供することを目的とする。また、本発明
は、該オペロンを含有したプラスミドおよびトリガーフ
ァクター発現プラスミドを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、前記プラスミドと外来タンパク質発
現ベクターとを含有した共形質転換体を提供することに
ある。さらに、本発明は、前記共形質転換体を用いるこ
とを特徴とする外来タンパク質の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
〔1〕 トリガーファクター、GroELおよびGro
ESのそれぞれをコードする遺伝子を含有してなる人工
オペロン、〔2〕 前記〔1〕記載の人工オペロンを保
持する、トリガーファクター、GroELおよびGro
ESのそれぞれを発現しうるプラスミド、〔3〕 誘導
可能なプロモーター制御下にトリガーファクターをコー
ドする遺伝子を保持する、トリガーファクターを発現し
うるプラスミド、〔4〕 前記〔2〕または〔3〕記載
のプラスミドと外来タンパク質用の発現プラスミドとを
保持する共形質転換体、ならびに〔5〕 前記〔4〕記
載の共形質転換体を用いることを特徴とする、外来タン
パク質の製造方法、に関する。
ーファクター、GroELおよびGroESのそれぞれ
をコードする遺伝子(それぞれtig遺伝子、groE
L遺伝子、groES遺伝子という)を含有することを
1つの大きな特徴とする。本発明の人工オペロンは前記
tig、groEL、groESの各遺伝子を含有する
ため、該人工オペロンを外来タンパク質をコードする遺
伝子と共発現させた場合に、可溶性の発現産物を効率よ
く得ることができるという優れた効果を発揮する。
とは、イン・ビトロでの大腸菌外膜タンパク質のOmp
Aの前駆体であるproOmpAの膜への輸送に必要な
細胞質因子として発見された因子をいう。
に示されるアミノ酸配列を有する因子である〔Guthrie,
B. and Wickner, W., J. Bacteriol., 172, 5555-5562
(1990) 〕。本発明において、トリガーファクターは、
外来遺伝子との共発現により、外来タンパク質を可溶化
した状態で、かつ正常な立体構造を保持した状態で発現
させうる因子であれば、前記配列番号:1に示されるア
ミノ酸配列において、1個以上のアミノ酸残基に、置
換、欠失、付加または挿入の変異が導入された配列を有
する因子をも包含する。
ファクターのアミノ酸配列に対応するtig遺伝子が用
いられる。かかるtig遺伝子としては、配列番号:2
に示される塩基配列からなる遺伝子が挙げられる〔Guth
rie, B. and Wickner, W., J. Bacteriol., 172, 5555-
5562 (1990) 〕。前記配列番号:2に示される塩基配列
からなる遺伝子は、例えば、小原クローンNo.148
〔Kohara, Y et al.,Cell, 50, 495-508 (1987)〕から
得ることができる。
外来遺伝子との共発現により、外来タンパク質を可溶化
した状態で、かつ正常な立体構造を保持した状態で発現
させうる因子をコードする遺伝子であれば、前記配列番
号:2に示される塩基配列において、1個以上の塩基に
置換、欠失、付加もしくは挿入などの変異が導入された
配列からなる遺伝子をも包含する。
は、外来遺伝子との共発現により、外来タンパク質を可
溶化した状態で、かつ正常な立体構造を保持した状態で
発現させうる因子をコードする遺伝子であれば、前記配
列番号:2に示される塩基配列からなるDNAまたは前
記配列番号:2に示される塩基配列において、1個以上
の塩基に置換、欠失、付加もしくは挿入などの変異が導
入された配列を有するDNAのいずれかのDNAにスト
リンジェントな条件下にハイブリダイズするDNAから
なる遺伝子をも包含する。
例えば、モレキュラークローニング:ア ラボラトリー
マニュアル第2版〔Sambrook, J. et al., Cold Spring
Harbour Laboratory Press, New York, (1989) 〕に記
載の条件などが挙げられる。
oESのアミノ酸配列をそれぞれ配列番号:3および4
に示す〔Hemmingsen, S. M. et al., Nature, 333, 330
-334(1988) 〕。本発明において、GroELおよびG
roESは、前記配列番号:3および4のそれぞれに示
される配列を有する野性型のGroELおよびGroE
Sと同等の機能を有する因子であれば、前記配列番号:
3および4のそれぞれに示されるアミノ酸配列におい
て、1個以上のアミノ酸残基に、置換、欠失、付加また
は挿入の変異が導入された配列を有する因子をも包含す
る。
びgroES遺伝子は、それぞれ配列番号:5および6
に示される塩基配列〔Hemmingsen, S. M. et al., Natu
re,333, 330-334 (1988) 〕からなる遺伝子が挙げられ
る。前記groEL遺伝子およびgroES遺伝子は、
例えば、pGro11プラスミド〔Nishihara, K. eta
l., Appl. Environ. Microbiol., 64, 1694-1699 (199
8) 〕から得ることができる。
びgroES遺伝子は、前記野生型のGroELおよび
GroESと同等の機能を有する因子をコードする遺伝
子であれば、前記配列番号:5および6に示されるそれ
ぞれの塩基配列において、1個以上の塩基に、置換、欠
失、付加または挿入の変異が導入された配列を有する遺
伝子をも包含する。
S遺伝子は、前記野生型のGroELおよびGroES
と同等の機能を有する因子をコードする遺伝子であれ
ば、前記配列番号:5および6に示されるそれぞれの配
列または前記配列番号:5および6に示されるそれぞれ
の塩基配列において、1個以上の塩基に、置換、欠失、
付加もしくは挿入などの変異が導入された配列を有する
DNAにストリンジェントな条件下にハイブリダイズす
るDNAからなる遺伝子をも包含する。
g遺伝子、groEL遺伝子およびgroES遺伝子の
配置は、特に限定されるものではないが、例えば、gr
oES−groEL−tigの順番で配置されたオペロ
ンなどが挙げられる。
ig遺伝子、groEL遺伝子およびgroES遺伝子
は、プロモーターの制御下に配置することができる。
ロンの転写を制御するプロモーターは、トリガーファク
ター、GroELおよびGroESのそれぞれの発現量
を調節する観点から、誘導可能なプロモーターであるこ
とが好ましい。誘導可能なプロモーターとしては、例え
ば、lac、tac、trc、trp、ara、Pzt
−1、PL およびT7が挙げられる。前記lac、ta
cおよびtrcは、いずれもイソプロピル−β−D−チ
オガラクトピラノシド(IPTG)を用いて誘導するこ
とができ、前記trp、araおよびPzt−1は、そ
れぞれ、3−インドールアクリル酸(IAA)、L−ア
ラビノース、テトラサイクリンを用いて誘導することが
できる。また前記PL は高温(42℃)で誘導すること
ができる。また、T7RNAポリメラーゼによって特異
的にかつ強力に転写されるT7プロモーターも使用でき
る。この場合、lacプロモーター下流に連結したT7
RNAポリメラーゼ遺伝子をもつλファージを溶原化し
た大腸菌を用いることにより、IPTGで誘導が可能で
ある。前記プロモーターの中では、誘導操作性の容易さ
の観点から、lac、trp、araおよびPzt−1
が好ましい。前記プロモーターは、公知のベクターなど
に含まれており、制限酵素等を用いてベクターから適宜
切り出して用いることができる。
rrnBT1T2などに代表されるターミネーターを有
することにより、より安定に人工オペロン上の因子を発
現させることが可能になる。これらのターミネーター
は、公知のベクターなどに含まれており、制限酵素等を
用いてベクターから適宜切り出して用いることができ
る。
例えば、配列番号:7に示される塩基配列を有するオペ
ロンなどが挙げられる。
ーをコードする遺伝子または前記人工オペロンを保持す
ることを1つの大きな特徴とする。
なプロモーターにより、トリガーファクターをコードす
る遺伝子または人工オペロン上にコードされる因子(ト
リガーファクター、GroELおよびGroES)を発
現できることが好ましい。
るに際して、同一のプラスミド上に、トリガーファクタ
ーをコードする遺伝子または前記オペロンと目的とする
外来タンパク質とをコードする遺伝子を有しているプラ
スミドを用いてもよく、トリガーファクターをコードす
る遺伝子またはオペロンを保持するプラスミドと外来タ
ンパク質をコードする遺伝子を保持するプラスミド(以
下、共発現型プラスミドという)とを同時に用いてもよ
い。なかでも、外来タンパク質ごとにトリガーファクタ
ーをコードする遺伝子または前記オペロンと目的とする
外来タンパク質とをコードする遺伝子を含有するプラス
ミドを作製する必要性がないこと、宿主内でのプラスミ
ドの安定性などの観点から、共発現型プラスミドが好ま
しい。
リガーファクターまたは前記人工オペロン上にコードさ
れる因子の発現量や発現時期を最適化するために、トリ
ガーファクターまたは人工オペロン上にコードされる因
子の発現と目的蛋白質の発現は独立して制御できる方が
有利である。前記したような観点から、トリガーファク
ターまたは人工オペロン上にコードされる因子の発現に
用いる誘導可能なプロモーターとしては、目的蛋白質の
発現に用いられるプロモーターと異なるものが好まし
い。
を用いる場合、使用する宿主内、例えば、大腸菌内で目
的蛋白質の発現ベクターと不和合性を示さないレプリコ
ンを有するものであれば使用可能である。例えば、目的
蛋白質の発現ベクターとしてpBR322等ColE1
レプリコンをもつベクターを用いる場合、トリガーファ
クターまたは前記人工オペロン上にコードされる因子の
発現に用いるプラスミドには、pACYC系プラスミド
に存在するp15Aレプリコンを使用することができ
る。
は、共発現型プラスミドである、pTf13およびpG
−Tf1が挙げられる。それぞれの概略構成図を図1お
よび図2に示す。
れぞれ、例えば、下記実施例1および下記実施例2のよ
うにして得ることができる。
ミド(共発現型プラスミド)と外来タンパク質発現ベク
ターとを導入することによって得ることができる。
発現ベクターとしては、特に限定されないが、所望の外
来タンパク質を菌体の細胞質内で発現または菌体のペリ
プラズムに分泌させうるベクターであり、かつ前記発現
プラスミドと和合性を示すベクターなどが挙げられ、特
に誘導可能なプロモーターにより、目的の外来タンパク
質の発現が誘導されるベクターが好ましい。誘導可能な
プロモーターとしては、前記と同様のプロモーターが挙
げられるが、トリガーファクターまたは人工オペロン上
にコードされる因子の誘導発現に用いるプロモーター以
外のプロモーターを選ぶことにより、トリガーファクタ
ーまたは人工オペロン上にコードされる因子と目的外来
タンパク質とを別々に発現誘導することができる。
要に応じて選択マーカー遺伝子を含んでもよい。かかる
選択マーカー遺伝子としては、前記と同様のものが挙げ
られるが、本発明のプラスミド(共発現型プラスミド)
に含まれる選択マーカー遺伝子以外のものを用いること
により、共形質転換体の二重選別が可能となる。
は、得られた外来タンパク質のジスルフィド結合の正し
い形成を行なう観点から、菌体のペリプラズムに分泌さ
せるベクターであることが好ましく、かかるベクターと
しては、例えば、目的とする外来タンパク質にOmp
A、OmpT、MalE、β−ラクタマーゼなどのシグ
ナルペプチドが付加されたポリペプチドをコードする遺
伝子を有するベクターなどが挙げられる。前記ベクター
は、例えば、前記シグナルペプチドをコードする遺伝子
を遺伝子工学的に目的外来タンパク質をコードする遺伝
子上のN末端に対応する箇所に付加し、得られた遺伝子
を公知のベクターに組み込むことにより得ることができ
る。
ーにおいては、本発明の目的を妨げないものであれば、
例えば、β−ガラクトシダーゼ、グルタチオン−S−ト
ランスフェラーゼ、マルトース結合タンパク質などのタ
ンパク質との融合タンパク質としての発現;ヒスチジン
タグなどを付加したタンパク質としての発現などに代表
される目的外来タンパク質の精製を容易に行なうための
手法を可能にする配列を含んでもよい。
ば、大腸菌が挙げられ、具体的には、HB101、JM
109、MC4100、MG1655、W3110等の
一般的に用いられる株、ならびにdegP変異株、om
pT変異株、tsp変異株、lon変異株、clpPX
変異株、hslV/U変異株、lonおよびclpPX
二重変異株、lon、clpPXおよびhslV/U三
重変異株等のプロテアーゼ変異株、plsX変異株、r
poH変異株(例えば、rpoH欠失変異株、rpoH
ミスセンス変異株など)等の変異株が挙げられる。
安定に発現させる観点から、lonおよびclpPX二
重変異株またはlon、clpPXおよびhslV/U
三重変異株のプロテアーゼ変異株、plsX変異株、r
poH変異株が好ましい。前記rpoH変異株のなかで
は、外来タンパク質をより安定に発現させる観点から、
rpoH欠失変異株が好ましい。
株としては、lon遺伝子およびclpPX遺伝子に二
重欠失変異を導入したW3110株由来のKY2783
株が好ましい。なお、前記KY2783株は、E.co
li KY2783と命名・表示され、平成10年2月
3日(原寄託日)より通商産業省工業技術院生命工学工
業技術研究所(あて名:日本国茨城県つくば市東1丁目
1番3号(郵便番号:305−8566))に受託番
号:FERM BP−6244として寄託されている。
/U三重変異株とは、前記lonおよびclpPX二重
変異株において、さらにHslV/Uプロテアーゼをコ
ードするhslV/U遺伝子に変異を導入した変異株で
あり、lon遺伝子、clpPX遺伝子およびhslV
/U遺伝子に三重欠失変異を導入したW3110株由来
のKY2893株が好ましい。なお、前記KY2893
は、E.coli KY2893と命名・表示され、平
成10年2月3日(原寄託日)より通商産業省工業技術
院生命工学工業技術研究所(あて名:日本国茨城県つく
ば市東1丁目1番3号(郵便番号:305−856
6))に受託番号:FERM BP−6243として寄
託されている。
としては、宿主内、特に大腸菌内で不安定化および/ま
たは不溶化する外来タンパク質であれば、いかなるタン
パク質でもよい。かかる外来タンパク質の具体例として
は、インターフェロン、インターロイキン、インターロ
イキン受容体、インターロイキン受容体拮抗物質、顆粒
球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺
激因子、マクロファージコロニー刺激因子、エリスロポ
エチン、トロンボポエチン、白血病抑制因子、幹細胞成
長因子、腫瘍壊死因子、成長ホルモン、プロインスリ
ン、インスリン様成長因子、繊維芽細胞成長因子、血小
板由来成長因子、トランスフォーミング成長因子、肝細
胞成長因子、骨形成因子、神経成長因子、毛様体神経栄
養因子、脳由来神経栄養因子、グリア細胞由来神経栄養
因子、ニューロトロフィン、血管新生阻害因子、プロウ
ロキナーゼ、組織プラスミノーゲンアクチベーター、血
液凝固因子、プロテインC、グルコセレブロシダーゼ、
スーパーオキシドディスムターゼ、レニン、リゾチー
ム、P450、プロキモシン、トリプシンインヒビタ
ー、エラスターゼインヒビター、リポコルチン、レプチ
ン、免疫グロブリン、単鎖抗体、補体成分、血清アルブ
ミン、スギ花粉抗原、低酸素誘導性ストレスタンパク
質、プロテインキナーゼ、プロトオンコジーン産物、転
写調節因子およびウイルス構成タンパク質が挙げられ
る。
ベクターと共に大腸菌に導入する方法としては、塩化カ
ルシウム法、塩化ルビジウム法、エレクトロポレーショ
ン法等の通常の方法が用いられる。共形質転換体のスク
リーニング法としては、選択マーカー遺伝子に応じた薬
剤により行なうことができる。外来タンパク質の発現
は、例えば、ウエスタンブロット解析等により確認する
ことができる。
記共形質転換体を用いることを1つの大きな特徴とす
る。前記製造方法は、例えば、トリガーファクターの発
現量、またはトリガーファクター、GroELおよびG
roESのそれぞれの発現量が、発現対象の外来タンパ
ク質の安定化および/または可溶化に適した量となる誘
導条件下に共形質転換体を培養し、菌体を集め、集めた
菌体を破砕し、外来タンパク質に応じた精製方法に従っ
て、該外来タンパク質を単離・精製することにより行な
うことができる。
び外来タンパク質発現ベクターに用いられた誘導可能な
プロモーターにより異なるが、トリガーファクターの発
現量、またはトリガーファクター、GroELおよびG
roESのそれぞれの発現量が外来タンパク質の可溶化
に適した量となる条件であればよい。例えば、前記誘導
条件は、以下のようにして決定することができる。
々の添加濃度、添加時期を変化させて添加する。外来タ
ンパク質を発現させた菌体を集め、集めたそれぞれの菌
体を破砕し抽出物を得る。得られたそれぞれの抽出物
を、例えば、SDS−PAGEに供し、ついで、クマシ
ーブリリアントブルー染色や銀染色などによりゲル中の
タンパク質に由来するバンドを可視化する。可視化され
たバンドのなかで、外来タンパク質に由来するバンドに
ついて、デンシトメトリーなどでその濃度を測定するこ
とにより適切な誘導条件を調べることができる。
細胞により異なるため、特に限定されないが、種々の培
養時間、培養温度などを設定し、それぞれの培養条件下
に発現した外来タンパク質の量を前記誘導条件の決定と
同様に調べることにより決定することができる。
ば、塩析、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマ
トグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲ
ル濾過クロマトグラフィーに代表されるタンパク質の精
製方法により行なうことができる。
〔Kohara, Y. et al. (1987) Cell 50, 495-50〕から、
tig遺伝子を含む約2.6kbの断片をXmnIおよ
びNruIを用いて切り出し、ついで得られたXmnI
−NruI断片を平滑末端化し、tig遺伝子断片を得
る。pAR3プラスミド〔Perez-Perez, J. & Guitierr
ez, J.,Gene 158, 141-142 (1995)〕をPstIで切断
し、ついで得られた直鎖状のプラスミド断片を平滑末端
化して、pAR3断片を得る。前記のようにして得られ
たtig遺伝子断片をpAR3断片に連結し、pTf1
3を構築した。
む約2.5kbの断片をBsp12861IおよびNr
uIを用いて切り出し、ついで得られたBsp1286
1I−NruI断片を平滑末端化して、tig遺伝子断
片を得る。pGro11プラスミド〔Nishihara, K. et
al., Appl. Environ. Microbiol., 64,1694-1699 (199
8) 〕のgroEL遺伝子の下流をSmaIで切断した
のち、前記平滑末端化されたtig遺伝子断片を連結
し、pG−Tf1を得た。
g)とマウスエンドスタチンをコードするpTB01#
8〔O'Reilly, M. S. et al., Cell, 88, 277-285 (199
7); ハーバード大学子供病院Thomas Boehm博士、Judah
Folkman 博士より入手〕(50ng)とを用いて、大腸
菌BL21を形質転換した。なお、形質転換は塩化カル
シウム法により行なった。
形質転換体は、クロラムフェニコールおよびアンピシリ
ンをそれぞれ20μg/mlおよび50μg/mlの濃
度で含むプレートを用いてスクリーニングすることによ
り得た。得られたトリガーファクターとマウスエンドス
タチンとを共発現するクローンをNK365と命名し
た。
共形質転換体は、クロラムフェニコールおよびアンピシ
リンをそれぞれ20μg/mlおよび50μg/mlの
濃度で含むプレートを用いてスクリーニングすることに
より得た。得られた得られたトリガーファクター、Gr
oELおよびGroESとマウスエンドスタチンとを共
発現するクローンをNK364と命名した。
Sとマウスエンドスタチン、DnaK、DnaJおよび
GrpEとマウスエンドスタチン、ならびにDnaK、
DnaJ、GrpE、GroELおよびGroESとマ
ウスエンドスタチンとを共発現する共形質転換体をそれ
ぞれ調製した。
LおよびGroESとマウスエンドスタチンとを共発現
するクローンは、pG−KJE8とpTB01#8とを
共形質転換し、クロラムフェニコールおよびアンピシリ
ンをそれぞれ20μg/mlおよび50μg/mlの濃
度で含むプレートを用いて、スクリーニングすることに
より得た。得られたクローンをNK363と命名した。
shihara, K. et al., Appl. Environ. Microbiol. 64,
1694-1699 (1998)〕のdnaK−dnaJ−grpE遺
伝子の下流にrrnBT1T2ターミネーター配列を入
れることにより、シャペロン発現調節をより厳密に行え
るようにしたプラスミドで、下記のように調製した。ま
ず、pKJE7のdnaK−dnaJ−grpE遺伝子
の下流にあるKpnI部位を平滑末端化した後、pTr
c99A(ファルマシア社)からXmnI部位で切り出
したrrnBT1T2配列を挿入し、プラスミドpKJ
E9を得た。次いで、pKJE9をXmnI部位で切断
して、pG−KJE6を調製した場合と同様にTetR
−Pzt1p−groES−groEL断片を平滑末端
で挿入した。TetR−Pzt1p−groES−gr
oEL断片がpG−KJE6と同じ向きに入っているプ
ラスミドを選択し、該プラスミドをpG−KJE8とし
た。
ンドスタチンの発現を調べた。培養には、L培地(組
成:1%バクトトリプトン、0.5%酵母エキス、0.
5%NaCl、20μg/mlクロラムフェニコール、
50μg/mlアンピシリン)を用いた。
開始する際に、NK365の培地にはL−アラビノース
(終濃度10mg/ml)を添加し、またNK364の
培地にはテトラサイクリン(終濃度10ng/ml)を
添加してシャペロンを発現誘導した。Klett Un
it約60の時に培養液に10mM MgSO4 とλフ
ァージCE6(Novagen社)3×109 pfu/
mlを加えてエンドスタチンの発現を誘導した。
イクリン(50ng/ml)を添加し、Klett U
nit約60の時に前記と同様に10mM MgSO4
とλファージCE6を加えて、GroELおよびGro
ESとマウスエンドスタチンの発現を誘導した。
0mg/ml)を、Klett Unit約60の時に
MgCl2 とλファージCE6をそれぞれ添加し、Dn
aK、DnaJ、GrpEとマウスエンドスタチンの発
現を誘導した。
(10mg/ml)とテトラサイクリン(20ng/m
l)を、Klett Unit約60の時にMgCl2
とλファージCE6をそれぞれ添加し、DnaK、Dn
aJ、GrpE、GroELおよびGroESとマウス
エンドスタチンの発現を誘導した。
たのち、菌体を回収した。得られた菌体を超音波破砕
し、ついで8200×gの遠心分離により可溶性画分と
不溶性画分に分けた。それぞれの画分について、菌体タ
ンパク質8μgに由来する量をSDS−PAGEに供し
た。なお、対照として、トリガーファクターを発現誘導
しないNK365から得られた画分を用いた。結果を図
3に示す。
内では不溶化しインクルージョンボディーとして発現す
るマウスエンドスタチンとGroELおよびGroES
のみとの共発現した場合には、エンドスタチンは大部分
が可溶性画分に検出されたが、不溶性画分にもマウスエ
ンドスタチンが検出された。さらに、マウスエンドスタ
チンとDnaK、DnaJおよびGrpEまたはDna
K、DnaJ、GrpE、GroELおよびGroES
とを共発現した場合にも、不溶性画分にマウスエンドス
タチンが検出された。
エンドスタチンとトリガーファクターまたはトリガーフ
ァクター、GroELおよびGroESとを共発現した
どちらの場合も、発現したエンドスタチンは可溶性画分
においてのみ検出され、不溶性画分には検出されなかっ
た。また、トリガーファクターまたはトリガーファクタ
ー、GroELおよびGroESを共発現していない対
照に比べ、可溶性画分が増加していることが観察され
た。
S、DnaK、DnaJおよびGrpE、ならびにDn
aK、DnaJ、GrpE、GroELおよびGroE
Sのそれぞれのシャペロンの共発現に比べ、トリガーフ
ァクターまたはトリガーファクター、GroELおよび
GroESの共発現により、一層外来タンパク質の可溶
化の効果が得られることが示された。
−Tf1、またはgroELおよびgroESを保持す
るプラスミドであるpGro11〔Nishihara,K. et a
l., Appl. Environ. Microbiol., 64, 1694-1699 (199
8) 〕のそれぞれ(各50ng)とヒトORP150を
コードするプラスミドpORP4(50ng)とを用い
て、大腸菌JM109を形質転換した。なお、形質転換
は塩化カルシウム法により行なった。
は、クロラムフェニコールおよびアンピシリンをそれぞ
れ20μg/mlおよび50μg/mlの濃度で含むプ
レートを用いてスクリーニングすることにより得た。得
られたクローンをNK360と命名した。
は、クロラムフェニコールおよびアンピシリンをそれぞ
れ20μg/mlおよび50μg/mlの濃度で含むプ
レートを用いてスクリーニングすることにより得た。得
られたクローンをNK340と命名した。
は、クロラムフェニコールおよびアンピシリンをそれぞ
れ20μg/mlおよび50μg/mlの濃度で含むプ
レートを用いてスクリーニングすることにより得た。得
られたクローンをNK341と命名した。
341を用いて、ヒトORP150の発現を調べた。培
養には、L培地(組成:1%バクトトリプトン、0.5
%酵母エキス、0.5%NaCl、20μg/mlクロ
ラムフェニコール、50μg/mlアンピシリン)を用
いた。
340およびNK341は、Klett Unitが約
40に達した時に、それぞれの培養液にテトラサイクリ
ン(終濃度10ng/ml)とIPTG(終濃度1m
M)を添加してシャペロンおよびORP150の発現を
誘導した。NK360は、Klett Unitが約2
0に達した時にL−アラビノース(終濃度10mg/m
l)を添加してトリガーファクターを発現誘導し、続い
てKlett Unitが約40に達した時にIPTG
(終濃度1mM)を添加してORP150の発現を誘導
した。
回収した。得られた菌体を超音波破砕し、ついで820
0×gの遠心分離により可溶性画分と不溶性画分に分け
た。それぞれの画分について、菌体タンパク質8μgに
由来する量をSDS−PAGEに供した。なお、対照と
して、シャペロン(GroEL、GroES)を発現誘
導しないNK341から得られた画分を用いた。結果を
図4に示す。
しインクルージョンボディーとして発現するORP15
0は、GroELおよびGroESとの共発現あるいは
トリガーファクターとの共発現により、発現したORP
150の半分程度が可溶性タンパク質となり、GroE
L、GroESおよびトリガーファクターとの共発現に
よりほぼすべてのORP150が可溶性タンパク質とな
ることが示された。
は、目的の外来遺伝子との共発現により、外来蛋白質を
安定化した状態で、かつ可溶化した状態で発現すること
ができるという優れた性質を発揮する。また、本発明の
共形質転換体は、外来蛋白質を安定化した状態で、かつ
可溶化した状態で発現することができるという優れた効
果を奏する。さらに、本発明の外来蛋白質の製造方法に
よれば、外来蛋白質を安定化した状態で、かつ可溶化し
た状態で発現することができるという優れた効果を奏す
る。本発明によれば、大腸菌における外来蛋白質の効率
的な遺伝子工学的生産が可能となる。
成図を示す。図中、araBp/oはaraBプロモー
ター/オペレーター、tigはトリガーファクターの構
造遺伝子、pACYC oriはpACYC系プラスミ
ドの複製開始起点、Cmrはクロラムフェニコール耐性
遺伝子、araCはaraCアクチベーター/リプレッ
サーをそれぞれ示す。
構成図を示す。図中、Pzt−1pはPzt−1プロモ
ーター、groESおよびgroELはGroESおよ
びGroELをコードする遺伝子、tigはトリガーフ
ァクターの構造遺伝子、tetRはtetRリプレッサ
ー、Cmrはクロラムフェニコール耐性遺伝子、pAC
YC oriはpACYC系プラスミドの複製開始起点
をそれぞれ示す。
可溶化の結果を示す図である。図中、Sは可溶性画分、
Iは不溶性画分を示す。
化の結果を示す図である。図中、Sは可溶性画分、Iは
不溶性画分を示す。
Claims (15)
- 【請求項1】 トリガーファクター、GroELおよび
GroESのそれぞれをコードする遺伝子を含有してな
る人工オペロン。 - 【請求項2】 さらに誘導可能なプロモーターを含有し
てなる請求項1記載の人工オペロン。 - 【請求項3】 誘導可能なプロモーターがlac、tr
p、araおよびPzt−1からなる群より選ばれた請
求項2記載の人工オペロン。 - 【請求項4】 請求項1〜3いずれか記載の人工オペロ
ンを保持する、トリガーファクター、GroELおよび
GroESのそれぞれを発現しうるプラスミド。 - 【請求項5】 誘導可能なプロモーター制御下にトリガ
ーファクターをコードする遺伝子を保持する、トリガー
ファクターを発現しうるプラスミド。 - 【請求項6】 誘導可能なプロモーターがlac、tr
p、araおよびPzt−1からなる群より選ばれた請
求項5記載のプラスミド。 - 【請求項7】 請求項4〜6いずれか記載のプラスミド
と外来タンパク質用の発現プラスミドとを保持する共形
質転換体。 - 【請求項8】 大腸菌のプロテアーゼ変異株を用いて得
られる請求項7記載の共形質転換体。 - 【請求項9】 プロテアーゼ変異株がlonおよびcl
pPX二重変異株、またはlon、clpPXおよびh
slV/U三重変異株である、請求項8記載の共形質転
換体。 - 【請求項10】 大腸菌のplsX変異株を用いて得ら
れる、請求項7記載の共形質転換体。 - 【請求項11】 大腸菌のrpoH変異株を用いて得ら
れる、請求項7記載の共形質転換体。 - 【請求項12】 rpoH変異株がrpoH欠失変異株
である、請求項11記載の共形質転換体。 - 【請求項13】 外来タンパク質が、インターフェロ
ン、インターロイキン、インターロイキン受容体、イン
ターロイキン受容体拮抗物質、顆粒球コロニー刺激因
子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、マクロフ
ァージコロニー刺激因子、エリスロポエチン、トロンボ
ポエチン、白血病抑制因子、幹細胞成長因子、腫瘍壊死
因子、成長ホルモン、プロインスリン、インスリン様成
長因子、繊維芽細胞成長因子、血小板由来成長因子、ト
ランスフォーミング成長因子、肝細胞成長因子、骨形成
因子、神経成長因子、毛様体神経栄養因子、脳由来神経
栄養因子、グリア細胞由来神経栄養因子、ニューロトロ
フィン、血管新生阻害因子、プロウロキナーゼ、組織プ
ラスミノーゲンアクチベーター、血液凝固因子、プロテ
インC、グルコセレブロシダーゼ、スーパーオキシドデ
ィスムターゼ、レニン、リゾチーム、P450、プロキ
モシン、トリプシンインヒビター、エラスターゼインヒ
ビター、リポコルチン、レプチン、免疫グロブリン、単
鎖抗体、補体成分、血清アルブミン、スギ花粉抗原、低
酸素誘導性ストレスタンパク質、プロテインキナーゼ、
プロトオンコジーン産物、転写調節因子およびウイルス
構成タンパク質からなる群より選択された、請求項7〜
12いずれか記載の共形質転換体。 - 【請求項14】 請求項7〜13いずれか記載の共形質
転換体を用いることを特徴とする、外来タンパク質の製
造方法。 - 【請求項15】 トリガーファクターの発現量、または
トリガーファクター、GroELおよびGroESのそ
れぞれの発現量が外来タンパク質の可溶化に適した量と
なる誘導条件下に共形質転換体の培養を行なう、請求項
14記載の製造方法。
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