JP2002051780A - プロモーター、それを有するベクター、および組換え微生物、並びにタンパク質の製造方法 - Google Patents
プロモーター、それを有するベクター、および組換え微生物、並びにタンパク質の製造方法Info
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Abstract
良く生産できる、プロモーター、それを用いたベクタ
ー、および組換え微生物、並びにタンパク質の製造方法
を提供する。 【解決手段】 ストレプトバーティシリウム・シンナモ
ニウムのDNA由来の塩基配列であり、タンパク質生産
のためのタンパク質用塩基配列の上流側に結合されて、
上記タンパク質生産能の向上活性を有しているプロモー
ター、それを用いたベクター、および組換え微生物、並
びにタンパク質の製造方法。
Description
D(phospholipase D 、以下、PLDという)などの酵
素のタンパク質を効率良く生産できる、プロモーター、
それを用いたベクター、および上記ベクターを組み込ん
だ組換え微生物、並びに上記組換え微生物によるタンパ
ク質の製造方法に関するものである。
有するため、有用な各種のリン脂質合成反応への応用が
可能なものであり、その応用範囲を広げるために、PL
Dの工業化つまり大量生産による低廉化が期待されてい
る。
大量分泌生産する微生物のスクリーニングが広範に行わ
れてきた。そのスクリーニングの結果、現時点では、放
線菌群のみが大量のPLDを分泌生産することが知られ
ている。
ティシリウム・シンナモニウム( IFO12852)(Strept
overticillium cinnamoneum 、以下、Stv. cinnamoneum
(IFO12852)と略記する)は、現時点において、分泌
PLD活性の最も高い菌株であることが判っている(Nak
ajima et al., Biotechnol. Bioeng., Vol.44, 1193-11
98 (1994))。
関である、財団法人醗酵研究所(所在、大阪市)にて入
手できる微生物のカタログ番号である。なお、ストレプ
トバーティシリウムについては、分類上、ストレプトマ
イセス(Streptomyces)に分類されることがある。
ついて、肉エキスをベースとする培地を用い、培地組成
や培養条件を種々変更して、PLDの発現活性量を最大
化することが試みられたが、その発現活性は最大でも20
00単位/リットル(以下、U/L と略記する)程度であっ
た。本明細書では、単位中のL は、特に断らないかぎ
り、1000 cm3を示すものとする。
り夾雑タンパク質の少ない TSB培地を用いた場合では、
野性株のStv. cinnamoneumにおける、PLDの発現活性
量はさらに低く、1500 U/L程度にとどまっていた。
は、培地中に分泌されるPLDの含量割合が、まだ低い
ことから、得られたPLDは、培地からPLDを精製す
るのに手間取り、PLDの生産コストが高くなることに
よって高価なものとなり、PLDの適用可能範囲が制限
されるという問題を生じている。
romoter)は、以上の課題を解決するために、ストレプト
バーティシリウム・シンナモニウムのDNA由来の塩基
配列であり、PLD等のタンパク質生産のためのタンパ
ク質用塩基配列(mat peptide) の上流側に結合されて、
上記タンパク質生産能の向上活性を有していることを特
徴としている。
配列表における、塩基番号38から塩基番号1407ま
での塩基配列を有する、または、上記塩基配列において
1もしくは数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付加さ
れた塩基配列からなり、タンパク質生産のためのタンパ
ク質用塩基配列の上流側に結合されて、上記タンパク質
生産能の向上活性を有しているものであってもよい。
シリウム・シンナモニウムのDNA由来の上記塩基配列
を有することにより、PLDなどのタンパク質の生産能
を向上させることができる。
るために、上記プロモーターと、上記プロモーターの下
流側にタンパク質生産のためのタンパク質用塩基配列と
を有していることを特徴としている。
は、PLDの生産用であってもよく、また、ストレプト
バーティシリウム・シンナモニウムのDNA由来のもの
であってもよい。
列番号1の配列表における、塩基番号1512から塩基
番号3030までの塩基配列、または上記塩基配列にお
いて1もしくは数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付
加された、タンパク質生産能を備えた塩基配列であって
もよい。
有することにより、例えば、ストレプトバーティシリウ
ム・シンナモニウムのDNA由来の、ホスフォリパーゼ
Dの生成用等のタンパク質用塩基配列によるタンパク質
生産能を向上させることが可能となる。
基配列の下流側に、タンパク質の翻訳を停止するための
パリンドローム配列(terminator)を有していることが好
ましい。上記構成によれば、PLDなどのタンパク質の
生産能を向上させることができる。
決するために、上記の何れかのベクターが宿主内に組み
込まれていることを特徴としている。上記組換え微生物
では、宿主は、放線菌であってもよく、また、ストレプ
トマイセス・リヴィダンスであってもよい。
まれたタンパク質用塩基配列に沿ったタンパク質の生産
能が、組み込まれたプロモーターによって、向上してお
り、上記タンパク質を効率よく、かつ、培地中にて高純
度にて生産できる。
課題を解決するために、上記の何れかに記載の組換え微
生物を培養液中にて培養して、タンパク質用塩基配列に
基づくタンパク質を生産することを特徴としている。上
記製造方法では、培養液に、グルコースを添加すること
が好ましい。
ロモーターが組み込まれていることによって、PLDな
どのタンパク質を効率よく、培地中に高純度にて分泌し
て生産することができる。
ないし図10に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。
関する遺伝子操作技術を扱った、「Genetic Manupulati
on of Streptomyces」(Hopwood,D.A., Bibb,M.J., Chat
er,K.F., Kieser,T., Bruton,C.J., Kieser,H.M., Lydi
ate,D.J., Smith,C.P., Ward,J.M., and Schremph,H.
(1985) "Genetic Manupulation of Streptomyces: a La
boratory Manual", the John Innes Foundation, Norwi
ch)に記載の方法に従って行った。
2))を、滅菌した 100 mL のトリプティクソイブロス培
地(Tryptic Soy Broth 、以下、 TSB培地という)にて
振とう培養を、温度30℃にて48時間行った。この振とう
培養の際、培地中に、直径が2−3cm程の大きさのステ
ンレスコイルを加えた。これにより、振とう培養中にお
ける、フロック状菌体の形成を抑制した。
t of casein 17.0 g/L, papaic digest of soybean mea
l 3.0 g/L, dextrose 2.5 g/L, sodium chloride 5.0 g
/L,dipotassium phosphate 2.5 g/L を含むDifco 社製
のものを用いた。本明細書において、滅菌とは、飽和水
蒸気下、121 ℃で20分間曝すことにより、培地等の溶液
中に含まれる微生物を死滅させることである。
buffer(10mM Tris-HCl (pH 8.0)、1 mM EDTA をオート
クレーブにて滅菌したもの)にて洗浄を3回行った。洗
浄後、5 mLのTEbufferに菌体を懸濁し、溶菌を促進さ
せるために、リゾチーム、アクロモペプチダーゼを、そ
れぞれ、2 mg/mL 、4 mg/mL となるように加え、30℃に
て液体の粘性が高くなるまで保温した(約30分間)。
DTA 、SDS をさらに加え、37℃にて2時間保温した。保
温終了後、溶菌溶液から、フェノール・クロロホルム抽
出法、ポリエチレングリセロール沈殿法にて、用いた放
線菌の染色体DNAをガラス棒にて取り出した。最後
に、取り出した染色体DNAにRNase 処理を施し、染
色体DNA(ゲノム)の抽出操作を終了した。本明細書
では、PLDの生成に関する遺伝子については、 pld遺
伝子という。
バリンドローム領域のDNA配列の決定について説明す
る。
を制限酵素Sau 3A1 で切断した後、断片化させた断片
DNAをそれぞれクローニングベクターpUC8 にライ
ゲーションし、大腸菌Nova Blue (Novagen社製)に形質
転換することにより、ゲノムライブラリーを構築した。
ミノ酸末端側の約25アミノ酸配列が確認されていたた
め、そのアミノ酸配列に相当するDNAプローブを作成
し、コロニーハイブリダイゼーションにより、 pld遺伝
子の同定を行った。その結果、pld遺伝子を部分的に含
む断片DNAを2種類取得した。
と、その上流約1500ベース(塩基)を含む断片DN
Aであり、他方は、PLDカルボキシル基末端側の塩基
配列とその下流約1000ベース(塩基)を含む断片D
NAであった。それぞれの断片DNAの塩基配列をサン
ガー法により解析し、重複する塩基配列を元に、 pld遺
伝子の地図(塩基配列)を構築した。
うに、 pld遺伝子の下流側には、タンパク質翻訳を物理
的に終了させる機能を有するパリンドローム配列が存在
することが確認された。
組み込んだ放線菌におけるPLDの高い分泌発現活性量
から、 pld遺伝子の上流側においては、強力な発現プロ
モーター配列が存在すると想定されたため、解析の終了
した上流側約1000ベース(塩基)の塩基配列の領域
をプロモーター領域と設定した。上記プロモーター領域
は、配列番号1の配列表における、塩基番号38から塩
基番号1407までである。
ドの構築 pld発現カセットを有する放線菌用の pld分泌発現ベク
ター(pUC702-promoter-pld)の調製を以下の手順に
て行った〔図1ないし図3、並びに配列表を参照〕。 p
ld発現カセットとは、 pld遺伝子の上流側のプロモータ
ー領域(プロモーターおよびリボソーム結合サイト)、
pld遺伝子(シグナル配列(sig peptide) とmature pld
遺伝子(mat peptide) からなる)、および pld遺伝子の
下流側のパリンドローム配列とを有するものである。
の配列表における、塩基番号1396から塩基番号14
03までである。上記シグナル配列は、配列番号1の配
列表における、塩基番号1408から塩基番号1509
までである。上記mature pld遺伝子は、シグナル配列を
含まない分泌後のPLD配列に対応する部分であり、配
列番号1の配列表における、塩基番号1510から塩基
番号3030までである。上記パリンドローム配列は、
配列番号1の配列表における、塩基番号3031から塩
基番号3213までである。
ノ酸番号−34からアミノ酸番号−1は、シグナル配列
を示す。配列番号2の配列表における、アミノ酸番号1
からアミノ酸番号505は、PLDのアミノ酸配列を示
す。
は、基本的にMolecular cloning 法に従って行った。ま
た、制限酵素は、New England Biolabs 社製のものを、
ライゲーションには、DNAライゲーションキットver2
(宝酒造製)を用いた。
順を示す。まず、図1に示す、放線菌Stv. cinnamoneum
(IFO12852)由来の pld遺伝子プロモーター領域、 p
ld遺伝子、および pld遺伝子下流側のパリンドローム配
列からなる pld発現カセットをPCR(Polymerase Chai
n (amplification) Reaction) 法により増幅した。一般
に、放線菌はGC含量が高いために、プロモーター領域
と pld遺伝子−パリンドローム配列とに二分割して、P
CR増幅を行った。
ドンであるTTG(ロイシン)を、ATG(メチオニン)になる
ようにプライマーを設計した。PCR増幅条件として、
熱変性、アニーリング、伸長反応の温度および時間をそ
れぞれ、例えば94℃、60℃、68℃で15秒、30秒、7分と
して、この増幅を30サイクル行った。
の染色体を用いた。増幅には、KOD-plus-DNA-Pol
ymerase (東洋紡製)を使用し、PCR増幅の増幅効率
を上げるために、反応系には終濃度10%となるように、
GC-Melt (Clonetech 社製)を加えた。
増幅には、5'-GGGTACCACGTCATGGCGGGTCTCTCTCGTCCG-3'
(S−PLD-38-Kpn I)および5'-TCTGCATGCTGCATCCT
TAAACGAAGTAACGATTCCGCG-3' (AS−Pro−Sph I)を
使用し、 pld遺伝子−パリンドローム配列の増幅には、
5'-ACAGCATGCTCCGCCACCGGCTCCGCCGTTTACACCGCT-3' (S
−Sig−Sph I)および5'-GGTAAGCTTGGTACCATTTCCTCGC
TGGTCGGTTCGGGGCCAGCGCAT-3'(AS−Hin dIII ・Kpn
I-3213 )を使用した。
ラグメントは、制限酵素Kpn Iおよび制限酵素Sph Iで
切断し、同一酵素で切断したpUC18とライゲーション
した後に、大腸菌 Nova Blueに形質転換し、プラスミド
pUC18-promoter を得た。
フラグメントは、制限酵素Sph Iおよび、Hin dIII サ
イトで切断し、同一酵素で切断したpUC19とライゲー
ションした後に、大腸菌 Nova Blueに形質転換し、プラ
スミドpUC19-pldを得た。
スミドpUC19-pldの遺伝子配列は、DNAシーケンサ
ー(PE-biosystem gene analyzer 310)により確認し
た。
ラスミドから制限酵素Sph IおよびHin dIII により、
pld遺伝子−パリンドローム配列のフラグメントを切り
出し、同じく制限酵素Sph IおよびHin dIII で切断し
たpUC18-promoter とライゲーションした後に、大腸
菌 Nova Blueに対し形質転換し、プロモーター領域-pld
遺伝子−パリンドローム配列からなる pld発現カセット
を有するプラスミドpUC18-promoter-pld を得た。
ーpUC702 を調製した。pUC702 は、大腸菌用ベク
ターpUC19、および放線菌用ベクターpIJ702 をS
ac IおよびKpn Iサイトで結合したもので、以下の報文
に記載の方法に従って調製した(報文名:Molnar et a
l., J. Ferment. Bioeng., 72, 368-372 (1991))。
ドから pld発現カセットを含むフラグメントを制限酵素
Kpn Iにより切り出し、同じく制限酵素Kpn Iにより切
断した上記シャトルベクターpUC702 とライゲーショ
ンした後に、大腸菌 Nova Blueに形質転換し、プラスミ
ドpUC702-promoter−pld を得た。このプラスミドp
UC702-promoter−pld の発現カセットが正しい向きに
挿入されたか否かについては、DNAシーケンサーによ
り確認した。
構築 上記のプロモーター領域を持たない放線菌(Stv. cinna
moneum (IFO12852))由来の pld遺伝子発現ベクター
を、比較例として、シャトルベクターpUC702 を用
い、図3ないし図5に示すように構築した。
法により、 pld遺伝子を増幅させた。First PCRの条
件として、熱変性、アニーリング、伸長反応の温度およ
び時間を、それぞれ、例えば98℃、52℃、72℃で、45
秒、45秒、4分とし、この増幅を25サイクル行った。テ
ンプレートとしては、Stv. cinnamoneumの染色体を使用
した。増幅には、Pyrobest−DNA-polymerase(宝酒造
製)を用い、終濃度10%となるように、GC-Melt(Clon
etech 社製)を反応系に加えた。
GCTGATAGCTTCTCCGCGTTGATCTTCC-3'(Genome-S)および
5'-CCATGATTACGAATTCCCGGGGATCTTGGT-3'(Genome2-AS)
を使用した。 Second PCRの条件は、テンプレートと
してFirst PCR後の生成物を使用し、増幅用のプライ
マーとして、5'-TCGGAATTCGAGGTACCATGCTCCGCCACCGGCTC
CGC-3'(Eco−Kpn−Sig−FW−PLD)および5'-G
CAGGTACCCCCCCTTGGCCGCGATTCCCG-3'(Kpn-Palind-RV
−PLD)を使用した。それ以外の増幅条件はFirst P
CRと同様である。
幅されたフラグメント(シグナル配列−mature pld遺伝
子−パリンドローム配列を含む)を制限酵素Kpn Iで切
断し、同一酵素で切断したpUC19とライゲーションし
た後に、大腸菌 Nova Blueに形質転換し、プラスミドp
UC19-pldを得た。このプラスミドの pld遺伝子の配列
をDNAシーケンサーにて確認した。
して、シグナル配列−mature pld遺伝子−パリンドロー
ム配列を含むフラグメント(断片DNA)を回収した。
同一酵素で切断した、図3に示すシャトルベクターpU
C702 とライゲーションした後に、大腸菌 Nova Blueに
形質転換することで、プラスミドpUC702-pld を得
た。このpUC702-pld プラスミドの pld遺伝子部分が
正しい向きに挿入されたか否かについては、DNAシー
ケンサーにより確認した。
は、前述した「GeneticManupulation of Streptomyce
s」の記載に従って行った。放線菌としては、ストレプ
トマイセス・リヴィダンス(Streptomyces lividans 13
26株)、以下、S.lividansと略記する)を使用した。S.
lividansを滅菌した5 mLの TSB培地に植菌し、30℃にて
2〜3日間種培養を行った。
地と、前述のステンレスコイルとを入れ、種培養液1mL
を植菌し、36時間〜40時間、30℃にて本培養を行った。
上記YEME培地は、Difco yeast extract 3 g/L 、Difco
bacto-peptone 5 g/L 、Difco malt extract 3 g/L、gl
ucose 10 g/L、sucrose 340 g/L を含み、オートクレー
ブにて滅菌した後、 MgCl2・6H2O(2.5M) 2 mL/L 添加、
glycine(20%) 25 mL/L を含むものである。
前)、培養された菌体を含む培地を取り出し、上記培地
に対し3000 rpm、10分間の遠心操作を行った。遠心され
た培地から上清を除き、残った菌体を50 mL の10.3% s
ucrose溶液で2回洗浄した。
ーム(lysozyme)溶液( 2 mg/mL inLbuffer、フィルタ
ー滅菌)を加えた菌体懸濁液を調製し、上記菌体懸濁液
を30℃にて30分間保温した。上記菌体懸濁液は、沈殿が
生じる度によく攪拌した。
Pbufferを加え、よく攪拌し、続いて、上記菌体懸濁液
を滅菌したコットンウールによりろ過した。ろ過後のろ
液を、3000 rpm、7分間の遠心操作を行った。
得られた菌体に対しPbufferを加えた。Pbufferを加え
る量は、血球計による測定において、4〜5×109/mL
となるよう調節した。そのように調製された菌体プロト
プラスト懸濁溶液を、滅菌チューブに分注し、−70℃で
保存した。
0 mL、TES buffer(5.73 %, pH7.2)10 mL、K2SO4(2.5
%) 1 mL、trace element solution 0.2 mL 、KH2PO
4(0.5%) 1 mL、 MgCl2・6H2O(2.5M) 0.1 mL 、CaCl
2(2.5M) 1 mLに蒸留水を加えて1 Lとしオートクレーブ
滅菌した溶液に対し、使用直前にリゾチーム(ナカライ
製)を、2 mg/mL となるように加えたものである。
g、K2SO4 0.025 g 、 MgCl2・6H2O 0.202 g、trace ele
ment solution 0.2 mL を蒸留水で溶かし80 mL として
オートクレーブ滅菌したものに対し、これとは別に、そ
れぞれオートクレーブ滅菌済の、KH2PO4(0.5%) 1 mL、
CaCl2・2H2O(3.68 %) 10 mL 、TES buffer( ナカライ
製、TES 粉末を5.73%となるように溶解し、pHを7.2 に
調整したもの)10 mL をそれぞれ添加したものである。
L 、 FeCl3・6H2O 200 mg/L 、 CuCl2・2H2O 10 mg/L、
MnCl2・4H2O 10 mg/L、 Na2B4O7・10H2O 10 mg/L 、(N
H4)6Mo7O24・4H2O 10 mg/Lとなるように、それぞれを蒸
留水に溶解したものである。
菌であるS.lividansを用いた。上述したように調製した
S.lividansのプロトプラストの懸濁溶液の冷凍物を素早
く解凍し、室温で3000 rpm、7分間の遠心操作を行っ
た。続いて、前述した(2)に記載のプラスミド溶液を
20 μL 加え、次に、0.5 mLのTbufferを加えて素早く
ピペッティングを行った。
fferを加え、軽く遠心操作( 3000 rpm、30秒間)を行っ
た。上清を除き、沈殿した残渣に対し、0.5 mLのPbuff
erを加え、0.1 mLずつ、各R2YEプレートの表面にほぼ均
一に塗布して30℃にて保温した。
に対し、Tiostreptone( 和光純薬製、Stock solutionと
して50 mg/mL in DMSO) を終濃度 500μg/mLとなる
ように加えた 0.7% soft agar(ナカライ製)を 3 mL
ずつ、それぞれ、ほぼ均一に塗布して、同じく30℃にて
保温した。これにより、宿主である放線菌S.lividansの
形質転換(組換え微生物)を完了した。
(大阪)に対し、名称:Streptomyceslividans /pUC702-
PLD(IFO 16465)として寄託されているものです。
また、前述の(3)に記載のプラスミド溶液についても
同様に操作して形質転換した放線菌S.lividans(組換え
微生物)を得た。
留水に、35.8 g PEG1000を溶解したSEPEG1000 溶液
と、sucrose(10.3%) 25 mL 、前述のtrace element so
lution0.2 mL 、および、K2SO4(2.5 %) 1 mLとを混合
して、オートクレーブ滅菌したものを、9.3 mLとり、別
々にオートクレープ滅菌済の、CaCl2(5M) 0.2 mL、Tris
-maleic acid buffer 0.5 mLを加えたものである。上記
のTris-maleic acid buffer は、 1 MのTris buffer 溶
液のpHをリンゴ酸(maleic acid) にて8.0 に調整したも
のである。
て、2.2 g のDifco Bacto agarを加えオートクレーブ滅
菌し、そのagarが固化する前に、別々にオートクレーブ
滅菌済の、KH2PO4(0.5%) 1 mL、 CaCl2・2H2O(5M) 0.4
mL 、L-proline(20%) 1.5mL 、NaOH(1 N) 0.7 mLを加
え、滅菌済のシャーレに所定量注入して、R2YEプレート
としたものである。R2YE培地は、sucrose 103 g 、K2SO
4 0.25 g、 MgCl2・6H 2O 10.12 g、glucose 10 g、Difc
o casaminoacids 0.1 g 、trace element solution 2 m
L 、Difco yeast extract 5 g 、および、TES buffer
5.73 g を蒸留水1 Lに溶解して調製したものである。
の培養 上述した方法により得られた組換えS.lividansを、通気
攪拌型培養装置を用いて培養を行った。まず、前述のTi
ostreptone(終濃度 5μg/mL)を加えた TSB培地 5 mL
を入れた試験管に、R2YEプレートから植菌し、30℃で培
養を2日〜3日間行った。さらに、坂口フラスコに TSB
培地 100 mL と、Tiostreptone(終濃度5μg/mL)を加
え、上記試験管の種培養液 1 mL を植菌し、さらに、30
℃で培養を2日〜3日間行った。
ブル社製、2 L のジャーファーメンター(BMJ-02PI))
に、 TSB培地 1 LとTiostreptone(終濃度 5μg/mL)と
を加え、坂口フラスコの種培養液 50 mLを植菌した。培
養は、培養温度28℃、pH=7.0、DO(溶存酸素濃度)= 2
ppm、通気量 2 vvmに設定して制御することで行った。
いう)をPLDによって加水分解させたときに生成する
コリンを、コリンオキシダーゼ、ペルオキシダーゼとフ
ェノールに反応させると、赤色キノン色素を生成する。
この色素をコリンエステラーゼB−テストワコー(和光
純薬製)を用いて、分光光度計で測定することにより、
上記PLDの活性を測定した。1単位(U)の酵素活性
の定義を、1分間に1μモル(mol)のコリンを遊離する
こととする。
反応基質混合溶液におけるチューブ1本当たりの混合組
成を、H2O 40μL 、200 mMのTris-HCl(pH=7.4) 20 μL
、10mM のCaCl2 10μL 、1%Triton X-100 10 μL 、
50 mg/mLのLecithin Emulsion 10μL とした。上記Leci
thin Emulsion は、卵から得られたLecithin 500 mgを
1 mL のジエチルエーテルに溶解し、水で 10 mLにメス
アップしたものを超音波懸濁させたものである。
0 μL に対し、上述の反応基質混合溶液 90 μL を混合
し、よく攪拌し、37℃で10分間反応させた。反応後、0.
5 mMのEDTAを加え、反応を停止させた。次に、基質酵素
剤(コリンオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、フェノー
ル)500 μL を加え、37℃で5分間保温し、反応停止液
500 μL を加え、反応を停止させた。
ステラーゼB−テストワコーの基準液とを、それぞれ、
150 μL と0 μL 、140 μL と10μL 、130 μL と20μ
L 、120 μL と30μL で混合し、それらの吸光度(波長
505 nm )を分光光度計にてそれぞれ測定した。それぞ
れの吸光度の値が、0 U/L 、500 U/L 、1000 U/L、1500
U/LとなるPLD活性に相当するとして検量線を作成し
た。この検量線を用いて、試料中のPLD活性を決定し
た。
用いて、SDS-PAGE電気泳動を行った。電気泳動において
は、培地サンプル 20 μL を用いた。ゲルの染色は色素
(Coomassie Brilliant Blue)を用いて行った。上記電気
泳動は、文献(Garfin et al., Methods Enzymol. 182,
425-441 (1990) )に記載の方法に基づいて行った。
る、陽イオン交換樹脂(Macroprep high S (バイオラッ
ド社製など))によって行った。溶出は、塩化ナトリウ
ムの段階溶出(0.5 M)あるいは直線的濃度勾配法(0-0.
5 M)にて行った。また、ヘパリンアフィニティークロマ
トグラフィーも同等の効果を示した。
2852) 由来の pld遺伝子のクローニングを行い、各種遺
伝子発現系を利用した組換え微生物による、PLDの高
効率生産プロセスを見出した。
えベクターを用いたPLDの発現系として、大腸菌や酵
母(Pichia pastoris)を用いた発現系の構築を試みた
が、最も発現活性能が高い野性株のStv. cinnamoneumに
対し、大腸菌の場合は1/20、酵母の場合は1/4の
発現活性量しか確認することができなかった。ただし、
上記の各場合でも、タンパク質としてのPLDの生産量
自体は、大量確認できたことから、これらの発現系で
は、放線菌由来のPLDが天然型の正しい立体構造を形
成することが阻害されているため、発現活性量が低くな
ったものと思料された。
ticus)由来のPLDを用いた、大腸菌における分泌生産
系の開発を行っているが、最大でも、その発現活性量は
約3500 U/L程度であった(Iwasaki et al., J. Fermen
t. Bioeng., 79, 417-421 (1995) )。したがって、放
線菌PLDの高分泌生産系の開発には、放線菌の宿主−
ベクター系の開発が極めて重要であると考えられた。
るS.lividansを宿主とし、Stv. cinnamoneum由来の pld
遺伝子を組み込んだ発現系(pUC702-pld 、図3ない
し図5に示す)、さらに pld遺伝子に対し、さらにプロ
モーター領域を組み込んだ発現系(pUC702-promoter
-pld、図1ないし図3に示す)の構築を行った。構築し
た各組換えプラスミドを、それぞれ、放線菌であるS.li
vidansに形質転換し、形質変換した各S.lividansを試験
管により培養した。
発現系においては、野性株のStv. cinnamoneumと同等の
発現量しか確認することができなかったが、S.lividans
/pUC702-promoter-pldの発現系(試験管培養では、
20000 U/L )では、野性株のStv. cinnamoneum(試験管
培養では、1300 U/L)に対し、著しく大きな発現量(約
15倍量)を確認することができた。
は、所望するPLD等のタンパク質の菌体外生産におい
て極めて強力であり、PLDを始めとする種々な組換え
タンパク質の発現において極めて有効であると考えられ
た。
発現系S.lividans/pUC702-promoter-pldの培養条件
の最適化に関する検討を行った。条件としては、前述の
TSB培地に初発添加グルコース濃度をそれぞれ、0 g/l
、5 g/l 、15 g/l、30 g/lとし、培養温度28℃、pH=7.
0、およびDO(溶存酸素濃度)= 2 ppmにコントロール
することで、それぞれ培養を行った。
いときは、培地中の分泌PLDの活性が約 20000 U/Lで
あったが、図7ないし図9に示すように、グルコースの
添加量の増加に従ってPLD生産量は増加し、グルコー
スを 30 g/l 添加することにより、培地中に約 30000 U
/LのPLD活性を分泌生産することができることが判
る。このPLD活性は、野性株のStv. cinnamoneumのP
LD活性(同じ TSB培地では 1500 U/L )と比べると、
約20倍の発現量であり、野性株のStv. cinnamoneumの
PLD活性(培地は異なるが最適化し場合では 2000 U/
L )と比べると、約15倍の発現量である。
を超えて大きくしても、菌体量は増加するものの、PL
Dの生産量は増加しなかった。これは、過剰なグルコー
スの存在に起因するカタボライトリプレッションの影響
によるものと考えられた。上記カタボライトリプレッシ
ョンは、異化産物抑制、つまり、グルコースなどの代謝
産物によって多数の酵素の合成が阻害されることを意味
する。
場合について、培地中に分泌生産されたPLDの純度を
電気泳動(SDS-PAGE)により、図10に示すように、確
認した。CBB色素染色では、夾雑タンパク質がほとん
ど見られず、ほぼPLDがシングルバンドとして確認す
ることができた。
ク質を、SDS-PAGEのバンドより定量したところ、約 75
mg/Lであった。この定量値からPLDの活性を計算する
と、約 400 U/Lとなった。以前、本発明者らは、Stv. c
innamoneumから精製を行った天然型PLDの活性は、 4
68 U/Lであった(Ogino et wl., J. Biochem., 125, 263
-269 (1999))。このことから、本発明において得られた
PLDは、天然型のPLDに極めて近い値を有してい
た。
質)の製造方法では、培地中のPLDは、高濃度で、か
つ高純度であり、その上、得られたPLDの活性も、天
然型のPLDに極めて近いことから、大腸菌を始めとす
る、従来の各種の発現系での問題点を全て解決できたこ
とが判る。
培地中に分泌されるPLD純度が高いことから、PLD
の分離回収が、菌体除去後に、一段のイオン交換カラム
を用いたイオン交換クロマトグラフィーで可能であるの
で、極めて、迅速かつ安価に、上記PLDを精製でき
て、上記PLDの生産コストを軽減できるものとなって
いる。
菌由来のプロモーターをベクターに組み込んだ放線菌
(組換え微生物)由来のPLD発現系は、天然型に極め
て近い高活性なPLDを培地(つまり菌体外)中に、高
純度、かつ高濃度な形態で大量生産できることから、極
めて有効なPLD発現系であることが判る。
を高純度に分泌生産できる発現系は、従来少なく、上記
PLD以外の、有用な各種のタンパク質生産への応用が
想定される。つまり、本発明に係るベクター(プラスミ
ド)の発現カセット(プロモーター−シグナル配列−パ
リンドローム配列)は、例えば、コレステロールオキシ
ダーゼ等の、各種放線菌由来の有用タンパク質の分泌生
産を始めとして、各種有用タンパク質の分泌生産におい
て極めて有効なものと想定された。
dans/pUC702-promoter-pldは、Stv. cinnamoneumと
同様に(Fukuda et al., Biotechnol. Lett., 18, 951-
956(1996))、微生物保持粒子(BSPs)への効率的な
固定化を行うことができるため、固定化菌体を利用し
た、PLDを始めとする有用タンパク質の連続生産も可
能であり、有用タンパク質の生産能を飛躍的に向上させ
て、上記有用タンパク質の低廉化を図ることができるも
のである。
に、ストレプトバーティシリウム・シンナモニウムのD
NA由来の塩基配列であり、タンパク質生産のためのタ
ンパク質用塩基配列の上流側に結合されて、上記タンパ
ク質生産能の向上活性を有している構成である。
プロモーターと、上記プロモーターの下流側に、PLD
等のタンパク質生産のためのタンパク質用塩基配列とを
有している構成である。
上記ベクターが、放線菌等の宿主内に組み込まれている
構成である。
ように、上記組換え微生物を培養液中にて培養して、タ
ンパク質用塩基配列に基づくタンパク質を生産する方法
である。
ロモーターを用いたことにより、PLD等のタンパク質
の生産能を向上させることができ、上記タンパク質を工
業化により低廉化できて、適用範囲を広げることができ
るという効果を奏する。
NAの説明図である。
る。
明図である。
LD生産用のDNAの説明図である。
明図である。
換え微生物による、グルコース無添加における、PLD
の生産能を示すグラフである。
換え微生物による、グルコース濃度 5 g/Lにおける、P
LDの生産能を示すグラフである。
換え微生物による、グルコース濃度 15 g/L における、
PLDの生産能を示すグラフである。
換え微生物による、グルコース濃度 30 g/L における、
PLDの生産能を示すグラフである。
組換え微生物による、グルコース濃度 15 g/L における
培養において、安定期での培養液中のPLDを示すSDS-
PAGEの図面代用写真である。
Claims (13)
- 【請求項1】ストレプトバーティシリウム・シンナモニ
ウムのDNA由来の塩基配列であり、タンパク質生産の
ためのタンパク質用塩基配列の上流側に結合されて、上
記タンパク質生産能の向上活性を有していることを特徴
とするプロモーター。 - 【請求項2】配列番号1の配列表における、塩基番号3
8から塩基番号1407までの塩基配列を有する、また
は、上記塩基配列において1もしくは数個の塩基配列が
欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなり、タン
パク質生産のためのタンパク質用塩基配列の上流側に結
合されて、上記タンパク質生産能の向上活性を有してい
ることを特徴とするプロモーター。 - 【請求項3】請求項1または2記載のプロモーターと、
上記プロモーターの下流側にタンパク質生産のためのタ
ンパク質用塩基配列とを有していることを特徴とするベ
クター。 - 【請求項4】タンパク質用塩基配列は、ホスフォリパー
ゼDの生成用であることを特徴とする請求項3記載のベ
クター。 - 【請求項5】タンパク質用塩基配列は、ストレプトバー
ティシリウム・シンナモニウムのDNA由来のものであ
ることを特徴とする請求項4記載のベクター。 - 【請求項6】タンパク質用塩基配列は、配列番号1の配
列表における、塩基番号1512から塩基番号3030
までの塩基配列、または上記塩基配列において1もしく
は数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付加された、タ
ンパク質生産能を備えた塩基配列であることを特徴とす
る請求項5記載のベクター。 - 【請求項7】タンパク質用塩基配列の下流側に、タンパ
ク質の翻訳を停止するためのパリンドローム配列を有し
ていることを特徴とする請求項3ないし6の何れかに記
載のベクター。 - 【請求項8】パリンドローム配列は、配列番号1の配列
表における、塩基番号3031から塩基番号3213ま
での塩基配列、または上記塩基配列において1もしくは
数個の塩基配列が欠失、置換もしくは付加された、タン
パク質の翻訳を停止する機能を備えた塩基配列であるこ
とを特徴とする請求項7記載のベクター。 - 【請求項9】請求項3ないし8の何れかのベクターが宿
主内に組み込まれていることを特徴とする組換え微生
物。 - 【請求項10】宿主は、放線菌であることを特徴とする
請求項9記載の組換え微生物。 - 【請求項11】宿主は、ストレプトマイセス・リヴィダ
ンスであることを特徴とする請求項10記載の組換え微
生物。 - 【請求項12】請求項9ないし11の何れかに記載の組
換え微生物を培養液中にて培養して、タンパク質用塩基
配列に基づくタンパク質を生産することを特徴とするタ
ンパク質の製造方法。 - 【請求項13】培養液に、グルコースを添加することを
特徴とする請求項12記載のタンパク質の製造方法。
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JP2006211974A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Yakult Honsha Co Ltd | ストレプトマイセス属細菌の培養方法及びこれを利用する有用物質の製造方法 |
US7678570B2 (en) | 2004-03-01 | 2010-03-16 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry, Science And Technology | Human cell strains for protein production, provided by selecting strains with high intracellular protein and mutating with carcinogens |
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JP2000152785A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Japan Tobacco Inc | 核酸断片、それを含む組換えベクター及びそれを用いた構造遺伝子の発現促進方法 |
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- 2000-08-07 JP JP2000239132A patent/JP4834900B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-08-06 WO PCT/JP2001/006757 patent/WO2002012485A1/ja active Application Filing
- 2001-08-06 AU AU2001277707A patent/AU2001277707A1/en not_active Abandoned
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