JP2004254681A - Transgenic vector to insect and method for producing gene product - Google Patents

Transgenic vector to insect and method for producing gene product Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gene engineering material for easily purifying an objective protein without requiring use of recombinant baculovirus, and provide a method for producing a foreign protein by using the gene engineering material. <P>SOLUTION: A large amount of the foreign protein is produced in silk gland cells, outside of silk gland cells or brought to produce silk by introducing an expression gene cassette prepared by fusing a DNA sequence of 5' terminal and a DNA sequence of 3' terminal of fibroin H chain gene with a foreign protein gene. By the new method, foreign protein easily purified is produced using the silk gland without using the recombinant baclovirus, and a technique for producing the foreign protein is established. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、昆虫細胞への遺伝子導入ベクターおよびそのベクターを用いて遺伝子導入された昆虫細胞、昆虫組織、昆虫を用いた外来タンパク質の製造方法に関する。さらに、本発明で得られる組換えカイコが産生した外来タンパク質を含む絹糸に関する。   The present invention relates to a vector for introducing a gene into an insect cell, and a method for producing an exogenous protein using an insect cell, an insect tissue, or an insect transfected using the vector. Furthermore, the present invention relates to a silk thread containing a foreign protein produced by the recombinant silkworm obtained by the present invention.

遺伝子組換え技術を用いた外来タンパク質の生産は、様々な産業に利用されている。その宿主として主に大腸菌、酵母、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞などが用いられている。しかし、あらゆる外来タンパク質を効率よく生産できる宿主は開発されておらず、目的とするタンパク質ごとに生産系を構築することが必要であり、個々の宿主における外来タンパク質生産技術においてさらなる技術革新が望まれている。   Production of foreign proteins using gene recombination techniques is used in various industries. Escherichia coli, yeast, animal cells, plant cells, insect cells and the like are mainly used as the host. However, a host capable of efficiently producing any foreign protein has not been developed, and it is necessary to construct a production system for each target protein, and further technological innovation in foreign protein production technology in each host is desired. ing.

大腸菌などの細菌または酵母の系では、翻訳後修飾に問題があり、タンパク質を十分機能する形で合成できないことがある。また、動物細胞は、タンパク質を機能する形で合成できることが多いが、一般的に増殖させるのが困難で産生量も低く経済的ではない。   Bacterial or yeast systems, such as E. coli, have problems with post-translational modifications and may not be able to synthesize proteins in a fully functional manner. In addition, animal cells can often synthesize proteins in a functional form, but are generally difficult to grow and have low yields and are not economical.

一方、昆虫または昆虫細胞を用いた遺伝子組み換えタンパク質の生産では、酵素や生理活性を持つ有用タンパク質等が、比較的安価に量産でき、動物に近いタンパク質の翻訳後修飾が得られることが知られている。具体的には、外来タンパク質遺伝子を組み込んだバキュロウイルスを、昆虫または昆虫細胞に感染させる方法で、外来タンパク質が比較的安価に量産が可能であり、医薬品として製品化された生理活性タンパク質も知られている(特開昭61-9288号公報、特開昭61-9297号公報)。   On the other hand, in the production of recombinant proteins using insects or insect cells, it is known that enzymes and useful proteins having biological activity can be mass-produced relatively inexpensively, and post-translational modification of proteins similar to animals can be obtained. I have. Specifically, by infecting insects or insect cells with a baculovirus incorporating a foreign protein gene, foreign proteins can be mass-produced relatively inexpensively, and bioactive proteins commercialized as pharmaceuticals are also known. (JP-A-61-9288, JP-A-61-9297).

しかし、従来の昆虫または昆虫細胞を用いた組換えタンパク質の生産技術では、外来遺伝子の導入に組換えウイルスを用いることから、安全性の点から、その不活性化や封じ込めが必要であるという課題がある。また、組換えウイルスをカイコに接種する方法では、組換えウイルスの接種が煩雑であり、目的とする外来タンパク質が体液中に産生されるため、目的の組換えタンパク質をカイコ体液由来の大量の夾雑タンパク質から精製することが必要であった。このため高純度な組換えタンパク質を得ることが困難であるという課題があった。   However, conventional recombinant protein production technology using insects or insect cells uses a recombinant virus to introduce a foreign gene, and thus requires inactivation and containment for safety reasons. There is. In addition, in the method of inoculating a silkworm with a recombinant virus, the inoculation of the recombinant virus is complicated, and the target foreign protein is produced in the body fluid. It was necessary to purify from the protein. For this reason, there was a problem that it was difficult to obtain a highly pure recombinant protein.

一方、近年、昆虫染色体への外来遺伝子の組換えが試みられ、核多核体病ウイルスの一種であるAutographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV)のDNAを用いて、カイコフィブロインL鎖遺伝子にクラゲ緑色蛍光タンパク質遺伝子を付加した融合遺伝子を、相同組み換えにより、カイコ染色体上に導入し、発現させる方法が開発され(Genes Dev.,13,511-516,1999)、その技術を用いたヒト・コラーゲン遺伝子を導入したカイコおよびその製造方法が開示されている(特開2001-161214号公報)。 On the other hand, in recent years, recombination of foreign genes into insect chromosomes has been attempted, using the DNA of Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV), a kind of nucleopolynucleosis virus, to jellyfish green fluorescent protein in the silkworm fibroin L chain gene. A method has been developed in which the gene-added fusion gene is introduced into the silkworm chromosome by homologous recombination and expressed (Genes Dev., 13 , 511-516, 1999), and the human collagen gene is introduced using this technique. The disclosed silkworm and its manufacturing method are disclosed (JP-A-2001-161214).

また最近、外来遺伝子を、鱗翅目昆虫由来のトランスポゾンであるpiggyBacを用いてカイコ染色体へ安定に導入し、その外来遺伝子がコードするタンパク質を発現させる方法が、クラゲ緑色蛍光タンパク質をモデルとして研究され、交配により子孫へと遺伝子が安定に伝わることも確認された(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)。 Recently, a method of stably introducing a foreign gene into a silkworm chromosome using piggyBac, a transposon derived from a lepidopteran insect, and expressing a protein encoded by the foreign gene has been studied using a jellyfish green fluorescent protein as a model. It was also confirmed that the gene was stably transmitted to offspring by the cross (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000).

しかし、上記のAcNPVを用いた昆虫染色体への外来タンパク質遺伝子の導入方法では、組換えバキュロウイルス(AcNPV)を用いることから、組換えウイルスの不活化や封じ込めの課題が依然として残っている。次に、トランスポゾンpiggyBacを用いた例では、緑色蛍光タンパク質は、産生量が十分ではなく、かつ、カイコ全身に産生されるため、発現させた組換え型緑色蛍光タンパク質を高純度な形で回収するためには、高度な精製技術を必要とすることから、経済的に問題があった。   However, in the above-described method for introducing a foreign protein gene into insect chromosomes using AcNPV, since a recombinant baculovirus (AcNPV) is used, the problem of inactivating or containing the recombinant virus still remains. Next, in the example using the transposon piggyBac, since the amount of green fluorescent protein produced is not sufficient and the whole silkworm is produced, the expressed recombinant green fluorescent protein is recovered in a highly pure form. In order to achieve this, there is an economical problem because advanced purification technology is required.

すなわち、このような昆虫細胞を宿主とした外来タンパク質の生産技術においては、組換えバキュロウイルスの不活化や封じ込めが必要であったり、カイコを用いた場合など大量の夾雑タンパク質が存在する体液から目的タンパク質を精製することが困難である、目的タンパク質の発現量が少ないなど、いくつかの課題がある。   In other words, in the technology for producing a foreign protein using such insect cells as a host, it is necessary to inactivate or contain the recombinant baculovirus, or to obtain a target protein from a body fluid containing a large amount of contaminating proteins such as when using silkworms. There are several problems such as difficulty in purifying the protein and low expression of the target protein.

特開昭61-9288号広報JP-A-61-9288 特開昭61-9297号広報Japanese Patent Publication No. 61-9297 特開2001-161214号広報JP 2001-161214 Public Relations

Genes Dev.,13,511-516,1999Genes Dev., 13,511-516,1999 Nature Biotechnology 18,81-84,2000Nature Biotechnology 18,81-84,2000

昆虫を用いた組換え型タンパク質の生産技術は、精力的に研究されているが、外来タンパク質遺伝子を組み込んだ組換えバキュロウイルスの不活化や封じ込めの必要があり、また、組換えウイルスの接種が煩雑であるなどの課題がある。また、組換えバキュロウイルスを用いたカイコにおける外来タンパク質の生産では、大量の夾雑物を含む体液より目的タンパク質を抽出、精製することが困難であるという課題があった。   Although recombinant protein production technology using insects has been studied energetically, it is necessary to inactivate and contain the recombinant baculovirus incorporating the foreign protein gene. There are problems such as complexity. In addition, in the production of foreign proteins in silkworms using a recombinant baculovirus, there was a problem that it was difficult to extract and purify the target protein from a body fluid containing a large amount of contaminants.

カイコ染色体に外来タンパク遺伝子を導入する組換えタンパク質の製造技術の検討が行われているが、目的の外来タンパク質の生産量は低く、また、カイコ体液から目的タンパク質を精製することが困難であるという課題もある。
本発明は、こうした状況に鑑み、組換えバキュロウイルスを用いる必要がなく、かつ、目的タンパク質の精製を容易にすることができる昆虫用の遺伝子工学材料を提供すると同時に、その遺伝子工学材料を利用した外来タンパク質の製造方法を提供することを課題としている。
Studies have been conducted on the production technology of recombinant proteins that introduce foreign protein genes into the silkworm chromosome, but the production of the foreign protein of interest is low, and it is difficult to purify the protein of interest from silkworm body fluids. There are also issues.
In view of such circumstances, the present invention provides a genetically engineered material for insects that does not require the use of a recombinant baculovirus and can facilitate purification of a target protein, and at the same time, utilizes the genetically engineered material. It is an object to provide a method for producing a foreign protein.

本発明者らは、カイコ絹糸腺特に後部絹糸腺が、絹タンパク質の70〜80%を占めるフィブロインを大量に生産し、かつ、絹糸腺細胞外へ分泌する点に着目し、鋭意検討した結果、絹糸腺で発現するプロモーターの下流にフィブロインH鎖遺伝子の第1イントロンを含む5'末端部分の3'末端側に外来タンパク質遺伝子の5'末端側をアミノ酸フレームが一続きなるように連結した遺伝子カセットを絹糸腺細胞に導入することで、外来タンパク質の産生量が飛躍的に向上することを見出した。   The present inventors have focused on the fact that silkworm silk glands, particularly posterior silk glands, produce a large amount of fibroin, which accounts for 70 to 80% of the silk protein, and secrete them out of the cells of the silk gland. A gene cassette in which the 5 'end of the foreign protein gene is connected to the 3' end of the 5 'end containing the first intron of the fibroin H chain gene downstream of the promoter expressed in the gland so that the amino acid frame is continuous. It has been found that introduction of the protein into silk gland cells dramatically improves the amount of foreign protein produced.

また、外来タンパク質遺伝子の3'側にフィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分をアミノ酸フレームが一続きとなるように連結した融合遺伝子を絹糸腺で発現するプロモーター制御下で発現させた時に、外来タンパク質が絹糸腺細胞の外に大量に分泌生産されることを見出した。また、外来タンパク質遺伝子の5'側にフィブロインH鎖遺伝子の第1イントロンを含む5'末端部分のDNA配列を、3'側にフィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分のDNA配列を、それぞれアミノ酸フレームが一続きになるように設計した遺伝子カセットを作製し、この遺伝子カセットを染色体に導入した組換えカイコを作製したところ、この組換えカイコが、絹糸中に目的タンパク質を大量に産生していることを見出した。   When a fusion gene in which the 3 ′ end of the fibroin H chain gene is linked to the 3 ′ end of the foreign protein gene so that the amino acid frame is continuous is expressed under the control of a promoter that expresses in the silk gland, the foreign protein Is secreted and produced in large quantities outside the silk gland cells. In addition, the DNA sequence of the 5′-terminal portion including the first intron of the fibroin H chain gene on the 5 ′ side of the foreign protein gene, the DNA sequence of the 3 ′ terminal portion of the fibroin H chain gene on the 3 ′ side, and the amino acid frame, respectively. A gene cassette designed to be a continuum was created, and a recombinant silkworm in which this gene cassette was introduced into the chromosome was produced.The recombinant silkworm produced a large amount of the target protein in the silk thread. Was found.

すなわち、本発明者らは、フィブロインH鎖遺伝子の5'末端部分のDNA配列と3'末端部分のDNA配列を外来タンパク質遺伝子に融合させた発現用遺伝子カセットを絹糸腺細胞などに導入することで、大量の外来タンパク質を絹糸腺細胞内、絹糸腺細胞外、および絹糸に産生させることに成功し、組換えバキュロウイルスを用いることなく、また、絹糸腺を利用して外来タンパク質生産を生産させることにより、精製を容易にする外来タンパク質生産技術を確立することができた。
本発明は、以下の遺伝子カセット、ベクターなど昆虫での外来タンパク質生産に利用可能な遺伝子工学材料、形質転換体、その形質転換体を用いた外来タンパク質の製造方法および外来タンパク質を含む絹糸に関する。
That is, the present inventors have introduced a gene cassette for expression obtained by fusing the DNA sequence of the 5 ′ end portion and the DNA sequence of the 3 ′ end portion of the fibroin H chain gene to a foreign protein gene into silk gland cells and the like. A large amount of foreign protein was successfully produced in silk gland cells, extracellular silk gland cells, and silk, and purified without using recombinant baculovirus and using the silk gland to produce foreign protein. A foreign protein production technology that facilitates the process has been established.
The present invention relates to a genetic engineering material, a transformant, a method for producing a foreign protein using the transformant, and a silk thread containing the foreign protein, such as the following gene cassette and vector, which can be used for the production of a foreign protein in an insect.

1)(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分を外来タンパク質構造遺伝子の5’側に融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
1) (1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) a gene obtained by fusing the 5 ′ end of the fibroin H chain gene to the 5 ′ side of the foreign protein structural gene, which is linked downstream of (1);
A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising:

2)(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、終止コドンを含まない外来タンパク質構造遺伝子の3’側にフィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分を融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット;あるいは(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分の3’側に外来タンパク質構造遺伝子を融合させた遺伝子と、を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
2) (1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) a gene obtained by fusing the 3 ′ end of a fibroin H chain gene to the 3 ′ side of a foreign protein structural gene not containing a termination codon and connected downstream of the above (1);
Or (1) a promoter expressed in the silk gland; and (2) a 3 'end of the 3' end of the fibroin H chain gene, which is connected downstream of (1). A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising: a gene obtained by fusing a foreign protein structural gene.

3)(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、終止コドンを含まない外来タンパク質構造遺伝子の5’側にフィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分を融合させ且つ前記構造遺伝子の3’側にフィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分を融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
3) (1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) The 5 ′ end of the fibroin H chain gene is fused to the 5 ′ side of the foreign protein structural gene not containing a stop codon and downstream of the above (1), and the fibroin is fused to the 3 ′ side of the structural gene. A gene obtained by fusing the 3 'end of the H chain gene;
A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising:

4)前記フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が、フィブロインH鎖遺伝子の第1エキソン、第1イントロン、第2エキソンの一部を含むことを特徴とする1)又は3)に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
5)前記フィブロインの第1エキソンと第2エキソンを合わせた部分が、フィブロインH鎖遺伝子の分泌シグナル遺伝子領域であることを特徴とする4)の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
4) The foreign protein according to 1) or 3), wherein the 5 ′ terminal portion of the fibroin H chain gene contains a part of the first exon, the first intron, and the second exon of the fibroin H chain gene. Expression gene cassette.
5) The gene cassette for expression of a foreign protein according to 4), wherein the portion of the first exon and the second exon of the fibroin is a secretory signal gene region of a fibroin H chain gene.

6)(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が、配列番号1又は配列番号2に示すDNAであることを特徴とする5)に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
7)前記1)〜6)のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットに含まれる(1)絹糸腺プロモーターおよび/または(2)フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が実質的に同等の機能を有する範囲において1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
6) (1) the promoter expressed in the silk gland and (2) the 5 ′ end portion of the fibroin H chain gene linked downstream of (1) above are DNAs shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. The gene cassette for expression of a foreign protein according to 5), which is characterized in that:
7) The gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of 1) to 6) above, wherein (1) a silk gland promoter and / or (2) a fibroin H chain gene contained in the gene cassette for expressing a foreign protein. A gene cassette for expression of a foreign protein, wherein one or more bases are added, deleted or substituted with other bases within a range where the 5 ′ terminal portion of the above has substantially the same function.

8)前記1)〜7)のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットに含まれる(1)絹糸腺プロモーター部分および/または(2)フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分に代えて、該部分とストリンジェントな条件でハイブリダイズする遺伝子であって、該部分と実質的に同等の機能を有する遺伝子を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
9)前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、システインをコードするコドンを少なくとも一つ含むことを特徴とする2)または3)記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
8) The gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of 1) to 7) above, wherein (1) a silk gland promoter portion and / or (2) a fibroin H chain contained in the gene cassette for expressing a foreign protein. For expression of a foreign protein, which has a gene that hybridizes with the portion under stringent conditions in place of the 5′-terminal portion of the gene and has a gene having substantially the same function as the portion. Gene cassette.
9) The gene cassette for expressing a foreign protein according to 2) or 3), wherein the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene contains at least one codon encoding cysteine.

10)前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、配列番号3に示すDNAであることを特徴とする2)、3)、9)のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
11)前記10)に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、実質的に同等の機能を有する範囲において、1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
10) The gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of 2), 3) and 9), wherein the 3 ′ terminal portion of the fibroin H chain gene is the DNA shown in SEQ ID NO: 3.
11) In the gene cassette for expression of a foreign protein according to 10), addition of one or several bases to the extent that the 3 ′ end of the fibroin H chain gene has substantially the same function, A gene cassette for expression of a foreign protein, which has a deletion or substitution to another base.

12)前記10)または11)に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分にかえて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、実質的に同等の機能を有することを特徴とする遺伝子を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
13)前記絹糸腺で発現するプロモーターが、フィブロインH鎖遺伝子のプロモーター、フィブロインL鎖遺伝子のプロモーター及びセリシン遺伝子のプロモーターのうちから選ばれる少なくとも一つのプロモーターであることを特徴とする1)から12)のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
12) The gene cassette for expression of a foreign protein according to 10) or 11), wherein the 3 ′ end of the fibroin H chain gene is replaced with the 3 ′ end of the fibroin H chain gene under stringent conditions. A gene cassette for expression of a foreign protein, characterized in that the gene cassette has a gene that hybridizes with and has substantially the same function.
13) The promoter expressed in the silk gland is at least one promoter selected from a promoter of a fibroin H chain gene, a promoter of a fibroin L chain gene and a promoter of a sericin gene. A gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of the above.

14)該外来タンパク質発現遺伝子カセットの下流に、フィブロインH鎖遺伝子のポリA付加領域、フィブロインL鎖遺伝子のポリA付加領域およびセリシン遺伝子のポリA付加領域のうちから選ばれる少なくとも一つのポリA付加領域が存在することを特徴とする1)から13)のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
15)前記1)〜14)のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットの両側に、1対のピギーバック(piggyBac)トランスポゾンの逆位反復配列が存在することを特徴とする昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセット。
14) Downstream of the foreign protein expression gene cassette, at least one polyA addition selected from a polyA addition region of a fibroin H chain gene, a polyA addition region of a fibroin L chain gene, and a polyA addition region of a sericin gene The gene cassette for expression of a foreign protein according to any one of 1) to 13), wherein the gene cassette has a region.
15) An insect comprising a pair of piggyBac transposons with inverted repeats on both sides of the gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of 1) to 14). Gene cassette for gene transfer into the chromosome of a cell.

16)前記1)〜14)のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを含むことを特徴とする昆虫細胞用発現ベクター。
17)前記15)に記載の昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセットを含むことを特徴とする昆虫細胞用遺伝子導入ベクター。
18)前記16)または17)に記載の昆虫細胞用遺伝子導入ベクターを昆虫細胞へ導入することを特徴とする外来タンパク質の製造方法。
19)昆虫細胞が鱗翅目昆虫由来であることを特徴とする18)に記載の外来タンパク質の製造方法。
16) An expression vector for insect cells, comprising the gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of 1) to 14).
17) A gene transfer vector for insect cells, comprising the gene cassette for transferring genes into chromosomes of insect cells according to 15).
18) A method for producing a foreign protein, comprising introducing the gene transfer vector for insect cells according to 16) or 17) into insect cells.
19) The method for producing a foreign protein according to 18), wherein the insect cell is derived from a Lepidoptera insect.

20)昆虫細胞がカイコガ(Bombyx mori)由来であることを特徴とする19)に記載の外来タンパク質の製造方法。
21)昆虫細胞がカイコガ(Bombyx mori)の絹糸腺細胞であることを特徴とする20)に記載の外来タンパク質の製造方法。
22)ピギーバック(piggyBac)トランスポゼースのDNA転移活性を利用して、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを染色体に組み込んだ組換えカイコを作製し、得られた組換えカイコの絹糸腺または絹糸に外来タンパク質を産生させた後、その絹糸腺または絹糸から外来タンパク質を回収することを特徴とする18)に記載の外来タンパク質の製造方法。
20) The method for producing a foreign protein according to 19), wherein the insect cell is derived from Bombyx mori.
21) The method for producing a foreign protein according to 20), wherein the insect cells are silk gland cells of silkworm (Bombyx mori).
22) Utilizing the DNA transfer activity of piggyBac transposase, a recombinant silkworm in which the gene cassette for expression of the foreign protein was integrated into the chromosome was prepared, and the recombinant silkworm was used to introduce the recombinant silkworm into the silk gland or silk. 18. The method for producing a foreign protein according to 18), wherein after producing the protein, the foreign protein is recovered from the silk gland or the silk thread.

23)昆虫細胞用遺伝子導入ベクターと、ピギーバック(piggyBac)トランスポゼースを産生するDNAもしくはRNAを同時にカイコ卵にマイクロインジェクションすることによって該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを染色体に組み込んだ組換えカイコを作製することを特徴とする22)に記載の外来タンパク質製造方法。
24)前記1)〜14)のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットが染色体に導入されており、かつ、絹糸腺または絹糸に外来タンパク質を産生する能力を持つ組換えカイコ。
23) Simultaneous microinjection of a gene transfer vector for insect cells and DNA or RNA producing piggyBac transposase into silkworm eggs to produce a recombinant silkworm in which the gene cassette for expression of the foreign protein has been integrated into the chromosome 22. The method for producing a foreign protein according to 22) above.
24) A recombinant silkworm in which the gene cassette for expression of a foreign protein according to any one of the above 1) to 14) has been introduced into a chromosome and has the ability to produce a foreign protein in a silk gland or silk thread.

25)前記24)に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質を含む絹糸。
26)以下の(a)又は(b)のポリヌクレオチド:
(a)配列番号2の第1−4111位塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(b)塩基配列(a)において1若しくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有する塩基配列からなり、絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させることを特徴とするポリヌクレオチド。
25) A silk thread containing a foreign protein produced by the recombinant silkworm described in 24) above.
26) The following polynucleotide (a) or (b):
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of position 1-4111 of SEQ ID NO: 2,
(B) a base sequence having one or several bases added, deleted or substituted with other bases in the base sequence (a), wherein the expression of a foreign gene is increased in silk gland tissue; Polynucleotide.

27)配列番号2の第1−4111位塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させることを特徴とするポリヌクレオチド。
28)前記26)または27)に記載のポリヌクレオチドを用いることを特徴とする絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させる方法。
27) A polynucleotide characterized in that it hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence at positions 1-4111 of SEQ ID NO: 2, and that increases the expression of a foreign gene in silk gland tissue.
28) A method for increasing the expression of a foreign gene in silk gland tissue, comprising using the polynucleotide according to 26) or 27).

29)前記26)または27)に記載のポリヌクレオチドの3’側に、フィブロインH鎖遺伝子のプロモーターが連結され、且つその3’側に外来タンパク質構造遺伝子が連結された外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
30)前記29)に記載の遺伝子カセットの両側に、1対のピギーバック(piggyBac)トランスポゾンの逆位反復配列が存在することを特徴とする昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセット。
31)前記30)に記載の遺伝子導入用遺伝子カセットが染色体に導入されており、かつ絹糸腺又は絹糸に組換えタンパク質を産生する能力をもつ組換えカイコ。
32)前記31)に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質を含む絹糸。
33)前記24)または31)に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質(ただしGFPを除く)を含む絹糸。
29) A gene cassette for expression of a foreign protein in which a promoter of a fibroin H chain gene is linked to the 3 ′ side of the polynucleotide according to the above 26) or 27) and a foreign protein structural gene is linked to the 3 ′ side thereof .
30) A gene cassette for introducing a gene into the chromosome of an insect cell, wherein a pair of piggyBac transposons is present on both sides of the gene cassette described in 29).
31) A recombinant silkworm in which the gene cassette according to 30) has been introduced into a chromosome, and which has the ability to produce a recombinant protein in a silk gland or silk thread.
32) A silk thread containing a foreign protein produced by the recombinant silkworm described in 31) above.
33) A silk thread containing a foreign protein (excluding GFP) produced by the recombinant silkworm according to 24) or 31).

フィブロインH鎖遺伝子の5'末端部分のDNA配列と3'末端部分のDNA配列を外来タンパク質遺伝子に融合させた発現用遺伝子カセットを絹糸腺細胞などに導入することで、大量の外来タンパク質を絹糸腺細胞内、絹糸腺細胞外、さらには絹糸にまで産生させることが可能となった。この新手法により、組換えバキュロウイルスを用いることなく、絹糸腺を利用して外来タンパク質生産を生産させることで精製の容易な外来タンパク質生産技術を確立した。   By introducing a gene cassette for expression in which the DNA sequence of the 5′-end portion and the DNA sequence of the 3′-end portion of the fibroin H chain gene are fused to a foreign protein gene into silk gland cells, etc., a large amount of foreign protein can be transferred into the silk gland cells. It has become possible to produce silk glands extracellularly and even silk. By this new method, a foreign protein production technology that can be easily purified was established by using a silk gland to produce a foreign protein without using a recombinant baculovirus.

本発明において、「外来タンパク質の発現用遺伝子カセット」とは、昆虫細胞に導入された場合その外来タンパク質構造遺伝子がコードするタンパク質が発現されるために必要なDNAのセットをいう。この外来タンパク質発現カセットは、外来タンパク質構造遺伝子とその遺伝子の発現を促進するプロモーターを含む。通常はさらに、ターミネーター、ポリA付加領域を含み、好ましくはプロモーター、外来タンパク質構造遺伝子、ターミネーター、ポリA付加領域の全てを含む。さらにプロモーターとの間に外来タンパク質構造遺伝子に結合した分泌シグナル遺伝子を含んでいてもよい。ポリA付加配列との間にも任意の遺伝子配列を連結しても良い。また人工的に設計、合成された遺伝子配列を連結することもできる。   In the present invention, the “gene cassette for expression of a foreign protein” refers to a set of DNAs necessary for expression of a protein encoded by the foreign protein structural gene when introduced into an insect cell. This foreign protein expression cassette contains a foreign protein structural gene and a promoter that promotes the expression of the gene. Usually, it further contains a terminator and a poly-A additional region, preferably a promoter, a foreign protein structural gene, a terminator and a poly-A additional region. Further, a secretory signal gene linked to a foreign protein structural gene may be included between the promoter and the promoter. An arbitrary gene sequence may be linked to the poly-A additional sequence. It is also possible to link artificially designed and synthesized gene sequences.

また、「遺伝子導入用遺伝子カセット」とは、両側に1対のピギーバック(piggyBac)トランスポゾンの逆位反復配列を有する外来タンパク質の発現用遺伝子カセットであり、かつ、ピギーバック(piggyBac)トランスポゼーズの作用により昆虫細胞染色体へ導入されるDNAセットをいう。本発明において、「昆虫細胞用発現ベクター」とは外来タンパク質の発現用遺伝子カセットまたは遺伝子導入用遺伝子カセットを含み、昆虫細胞に導入された際に、外来タンパク質を発現させるために必要なDNAのセットをいう。また、本発明において、「昆虫細胞用遺伝子導入ベクター」とは外来タンパク質の発現用遺伝子カセットまたは遺伝子導入用遺伝子カセットを含み、両端に1対のピギーバックトランスポゾンの逆位反復配列を有し、かつ、ピギーバックトランスポゼースの作用により昆虫細胞染色体へ導入されるDNAセットをいう。   The term “gene cassette for gene transfer” refers to a gene cassette for expression of a foreign protein having an inverted repeat sequence of a pair of piggyBac transposons on both sides, and a piggyback (piggyBac) transposase. Means a set of DNAs introduced into insect cell chromosomes by the action of In the present invention, the expression vector for an insect cell includes a gene cassette for expressing a foreign protein or a gene cassette for introducing a gene, and a set of DNAs necessary for expressing the foreign protein when introduced into insect cells. Say. Also, in the present invention, the “insect cell gene transfer vector” includes a gene cassette for expression of a foreign protein or a gene cassette for gene transfer, and has a pair of piggyback transposon inverted repeat sequences at both ends, and And a DNA set introduced into the chromosome of insect cells by the action of piggyback transposase.

本発明において使用されるDNAを取得する方法に特に制限はない。既知の遺伝子情報に基づき、PCR(polymerase chain reactiion)法を用いて必要な遺伝子領域を増幅取得する方法、既知の遺伝子情報に基づきゲノムライブラリーやcDNAライブラリーより相同性を指標としてスクリーニングする方法などが挙げられる。本発明においては、これらの遺伝子は遺伝的多型性や変異剤などを用いた人為的変異処理による変異型も含む。遺伝的多型性とは遺伝子上の自然突然変異により遺伝子の塩基配列が一部変化しているものをいう。   The method for obtaining DNA used in the present invention is not particularly limited. A method of amplifying and obtaining necessary gene regions by using the PCR (polymerase chain reactiion) method based on known gene information, a method of screening based on known gene information from a genomic library or cDNA library using homology as an index, etc. Is mentioned. In the present invention, these genes also include genetic polymorphisms and mutants obtained by artificial mutation using a mutagen. Genetic polymorphism means that the nucleotide sequence of a gene is partially changed due to spontaneous mutation on the gene.

外来タンパク質発現カセットにおけるプロモーターは特に限定されないが、外来タンパク質遺伝子の発現を促進する活性の高いものが好ましい。例えば、特開平6-261770や特開昭62-285787に記載されているショウジョウバエの熱ショックタンパク質遺伝子のプロモーターやカイコアクチン遺伝子のプロモーター(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)などが挙げられるが、フィブロインH鎖遺伝子のプロモーター(GenBank登録番号V00094の塩基番号255〜574番目、GenBank登録番号AF226688の塩基番号62118〜62437番目)、フィブロインL鎖遺伝子のプロモーター(Gene, 100:151-158:GenBank登録番号M76430)、セリシン遺伝子のプロモーター(GenBank登録番号AB007831の塩基番号599〜1656番目)などカイコ絹糸腺細胞中で高い転写促進活性を有するプロモーターが好適である。 The promoter in the foreign protein expression cassette is not particularly limited, but a promoter having a high activity of promoting the expression of the foreign protein gene is preferable. For example, the promoter of the Drosophila heat shock protein gene and the promoter of the silkworm actin gene (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000) described in JP-A-6-261770 and JP-A-62-285787 are exemplified. Fibroin H chain gene promoter (base numbers 255-574 of GenBank accession number V00094, base numbers 62118-62437 of GenBank accession number AF226688), fibroin L chain gene promoter (Gene, 100: 151-158: GenBank accession number) Promoters having high transcription promoting activity in silkworm silk gland cells, such as sericin gene promoter (base numbers 599 to 1656 of GenBank accession number AB007831), are preferred.

また、フィブロインH鎖遺伝子プロモーターおよびその上流領域(GenBank登録番号AF226688の塩基番号57444〜62437番目)を用いることで高い転写促進がみられる。こうした遺伝子の転写活性を促進する領域は、種々の方法により改変されても、その基本的な活性を保持することが十分に認識されている。遺伝子の転写活性を促進するプロモーター及びその上流領域に、実質的に同等の機能を有する範囲において、人為的、自然発生的のいずれを問わず、1または2以上の塩基の付加または欠失、もしくは他の塩基への置換を生じたDNAを用いることもできる。   In addition, high transcription promotion is observed by using the fibroin H chain gene promoter and its upstream region (base numbers 57444 to 62637 of GenBank accession number AF226688). It is well recognized that the region that promotes the transcriptional activity of such a gene retains its basic activity even when modified by various methods. Addition or deletion of one or more bases, artificially or spontaneously, to the extent that they have substantially the same function as the promoter that promotes the transcription activity of the gene and its upstream region, or DNA having a substitution with another base can also be used.

「1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換」とは、基本となる塩基配列に比較して1または2以上の塩基が付加または欠失、もしくは1または2以上の塩基が他の塩基に置換といった変異が存在するが、基本となる無変異配列と同等の機能を保持していることを意味する。この場合の実質的に同等の機能とは、カイコ絹糸腺細胞中での高い転写活性や転写促進活性を表す。具体的には、5令2日目のカイコ後部絹糸腺もしくは中部絹糸腺において、変異配列をもつ組換えカイコでの外来タンパク質遺伝子の転写量が、カイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子の転写量のいずれかとくらべて0.1〜1倍の範囲内にあることが、ノーザン解析により確認されることを示す。   “Addition or deletion of one or several bases or substitution with other bases” means that one or more bases are added or deleted, or one or more bases are compared with the base sequence. This means that the base has a mutation such as substitution of another base, but retains the same function as the base non-mutated sequence. Substantially equivalent functions in this case indicate high transcriptional activity and transcription promoting activity in silkworm silk gland cells. Specifically, in the rear silk gland or the middle silk gland of the silkworm on the 5th day and the second day, the transcription amount of the foreign protein gene in the recombinant silkworm having the mutated sequence is determined by the silkworm actin gene, the fibroin H chain gene or the fibroin L chain It shows that Northern analysis confirms that the transcription amount of either the gene or the sericin gene is within the range of 0.1 to 1 times that of either of them.

好ましくはフィブロインH鎖遺伝子の転写量と比較して、0.1〜1倍の範囲内にあることが望ましい。転写量の比較には、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いることで、アマシャムファルマシア社製Gene Images Random-Prime Labelling and Detection Systemで標識、検出したシグナルを、定量的に検出、比較することができる。このとき、外来タンパク質遺伝子検出プローブと、カイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子検出プローブの検出感度が同程度になるよう、あらかじめプローブ量、ハイブリダイズ条件、検出条件を確定する。その条件を用い、外来タンパク質遺伝子検出プローブと、比較するカイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子検出プローブを混合しハイブリダイズ、検出、比較を行う。   Preferably, the amount is within the range of 0.1 to 1 times the transcription amount of the fibroin H chain gene. For comparison of the transcription amount, by using BIORAD's Molecular Imager FXPro, Amersham Pharmacia's Gene Images Random-Prime Labeling and Detection System can detect and compare the detected signal quantitatively. . At this time, the probe amount, hybridization conditions, and detection conditions are determined in advance so that the detection sensitivity of the foreign protein gene detection probe and that of the silkworm actin gene, fibroin H chain gene, fibroin L chain gene, or sericin gene detection probe are comparable. I do. Under these conditions, a probe for detecting a foreign protein gene and a probe for detecting a silkworm actin gene, a fibroin H chain gene, a fibroin L chain gene, or a sericin gene to be compared are hybridized, detected, and compared.

1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換の手段は自体は公知であり、例えば、ランダム変異導入法、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、またはポリメラーゼ連鎖増幅法(PCR)を単独または適宜組み合わせて行うことができる。例えば亜硫酸水素ナトリウムを用いた化学的な処理によりシトシン塩基をウラシル塩基に置換する方法や、マンガンを含む反応液中でPCRを行い、DNA合成時のヌクレオチドの取り込みの正確性を低くする方法、部位特異的変異導入のための市販されている各種キットを用いることもできる。   Means for adding, deleting, or substituting one or several bases with other bases are known per se, for example, random mutagenesis, site-directed mutagenesis, homologous recombination, or polymerase. The chain amplification method (PCR) can be performed alone or in an appropriate combination. For example, a method of substituting cytosine base with uracil base by chemical treatment using sodium bisulfite, a method of performing PCR in a reaction solution containing manganese to reduce the accuracy of nucleotide incorporation during DNA synthesis, Various commercially available kits for specific mutagenesis can also be used.

例えばサムブルック等編[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]コールドスプリングハーバーラボラトリー、1989、村松正實編[ラボマニュアル遺伝子工学]丸善株式会社、1988、エールリッヒ、HE.編[PCRテクノロジー、DNA増幅の原理と応用]ストックトンプレス、1989等の成書に記載の方法に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができる。   For example, Sambrook et al. [Molecular Cloning, Laboratory Manual 2nd Edition] Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, Masami Muramatsu [Lab Manual Genetics] Maruzen Co., 1988, Ehrlich, HE. Principle and Application] The method can be carried out according to the method described in a book such as Stockton Press, 1989, or by modifying those methods.

また、同じく実質的に同等の機能を有する範囲において、これらのプロモーター及びその上流領域の相同配列がストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを用いることもできる。1本鎖DNAは相同性の程度によって相手鎖とハイブリダイズする。このとき、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーをより厳密に設定することによって、より相同性の高い配列を特定することができる。ストリンジェント条件は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄工程における塩濃度(ホルムアミド等)の濃度、温度条件によって規定される。詳しくは、米国特許No.6,100,037に詳しく記載されている。このようなストリンジェント条件下でのハイブリダイゼーションスクリーニングによって特定されるDNAは、相同性のレベルにおいて70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。   In addition, within the range having substantially the same function, a DNA that hybridizes under homologous sequences of these promoters and their upstream regions under stringent conditions can also be used. The single-stranded DNA hybridizes with the partner strand depending on the degree of homology. At this time, by setting stringency of the hybridization conditions more strictly, a sequence having higher homology can be specified. Stringent conditions are defined by the concentration of salt (eg, formamide) and the temperature in the hybridization and washing steps. The details are described in U.S. Patent No. 6,100,037. DNA identified by hybridization screening under such stringent conditions has a homology level of 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

「外来タンパク質構造遺伝子」とは、遺伝子を発現させようとする宿主細胞が有しない遺伝子のことであり、宿主細胞が本来産生しないタンパク質をコードしている遺伝子のことであり、特に限定されない。産業的価値から考えて、ヒトやほ乳類が産生するタンパク質、例えば、成長ホルモン、サイトカイン、増殖因子および細胞骨格タンパク質の遺伝子などが挙げられる。また、微生物、植物または昆虫などが産生する酵素や種々タンパク質の遺伝子なども本発明の範囲に含まれる。   The “foreign protein structural gene” refers to a gene not possessed by the host cell in which the gene is to be expressed, and is a gene encoding a protein not originally produced by the host cell, and is not particularly limited. In view of industrial value, proteins produced by humans and mammals, such as genes for growth hormone, cytokines, growth factors, and cytoskeletal proteins, are mentioned. In addition, enzymes, genes of various proteins, and the like produced by microorganisms, plants, insects, and the like are also included in the scope of the present invention.

本発明における外来タンパク質発現用遺伝子カセットにおいて、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分は、プロモーターによる外来タンパク質の発現を増強する作用を有するDNA配列であり、フィブロインH鎖遺伝子の第1エキソンと第1イントロン全長またはその一部および第2エキソンの一部を含むDNA配列である。本発明においてフィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が、組換え個体において後部絹糸腺での遺伝子の発現、転写を促進することが明らかとなった。こうした遺伝子の転写活性を促進する領域は、種々の方法により改変されても、その基本的な活性を保持することが十分に認識されている。   In the gene cassette for expressing a foreign protein according to the present invention, the 5′-terminal portion of the fibroin H chain gene is a DNA sequence having an action of enhancing the expression of the foreign protein by the promoter, and the first exon and the first exon of the fibroin H chain gene are DNA sequence containing the entire intron or a part thereof and a part of the second exon. In the present invention, it has been clarified that the 5 'terminal portion of the fibroin H chain gene promotes gene expression and transcription in the posterior silk gland in a recombinant individual. It is well recognized that the region that promotes the transcriptional activity of such a gene retains its basic activity even when modified by various methods.

遺伝子の転写活性を促進するフィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分に、実質的に同等の機能を有する範囲において、人為的、自然発生的のいずれを問わず、1または2以上の塩基の付加または欠失、もしくは他の塩基への置換を生じたDNAを用いることもできる。「1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換」とは、基本となる塩基配列に比較して1または2以上の塩基が付加または欠失、もしくは1または2以上の塩基が他の塩基に置換といった変異が存在するが、基本となる無変異配列と同等の機能を保持していることを意味する。   Addition of one or more bases, whether artificial or spontaneous, to the 5'-terminal portion of the fibroin H chain gene that promotes the transcriptional activity of the gene, regardless of whether it has a substantially equivalent function, DNA having a deletion or substitution with another base can also be used. “Addition or deletion of one or several bases or substitution with other bases” means that one or more bases are added or deleted, or one or more bases are compared with the base sequence. This means that the base has a mutation such as substitution of another base, but retains the same function as the base non-mutated sequence.

この場合の実質的に同等の機能とは、カイコ絹糸腺細胞中で高い転写促進活性を表す。1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換の手段は自体は公知であり、例えば、ランダム変異導入法、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、またはポリメラーゼ連鎖増幅法(PCR)を単独または適宜組み合わせて行うことができる。例えば亜硫酸水素ナトリウムを用いた化学的な処理によりシトシン塩基をウラシル塩基に置換する方法や、マンガンを含む反応液中でPCRを行い、DNA合成時のヌクレオチドの取り込みの正確性を低くする方法、部位特異的変異導入のための市販されている各種キットを用いることもできる。   The substantially equivalent function in this case indicates a high transcription promoting activity in the silkworm silk gland cell. Means for adding, deleting, or substituting one or several bases with other bases are known per se, for example, random mutagenesis, site-directed mutagenesis, homologous recombination, or polymerase. The chain amplification method (PCR) can be performed alone or in an appropriate combination. For example, a method of substituting cytosine base with uracil base by chemical treatment using sodium bisulfite, a method of performing PCR in a reaction solution containing manganese to reduce the accuracy of nucleotide incorporation during DNA synthesis, Various commercially available kits for specific mutagenesis can also be used.

例えばサムブルック等編[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]コールドスプリングハーバーラボラトリー、1989、村松正實編[ラボマニュアル遺伝子工学]丸善株式会社、1988、エールリッヒ、HE.編[PCRテクノロジー、DNA増幅の原理と応用]ストックトンプレス、1989等の成書に記載の方法に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができる。この場合の実質的に同等の機能とは、カイコ絹糸腺細胞中での高い転写活性や転写促進活性を表す。   For example, Sambrook et al. [Molecular cloning, Laboratory Manual 2nd Edition] Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, Masamura Muramatsu [Lab Manual Genetics] Maruzen Co., 1988, Ehrlich, HE. [PCR Technology, Principle and Application of DNA Amplification] The method can be carried out according to the methods described in books such as Stockton Press, 1989, or by modifying those methods. Substantially equivalent functions in this case indicate high transcriptional activity and transcription promoting activity in silkworm silk gland cells.

具体的には、5令2日目のカイコ後部絹糸腺もしくは中部絹糸腺において、変異配列をもつ組換えカイコでの外来タンパク質遺伝子の転写量が、カイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子の転写量のいずれかとくらべて0.1〜1倍の範囲内にあることが、ノーザン解析により確認されることを示す。好ましくはフィブロインH鎖遺伝子の転写量と比較して、0.1〜1倍の範囲内にあることが望ましい。   Specifically, in the rear silk gland or the middle silk gland of the silkworm on the 5th day and the second day, the transcription amount of the foreign protein gene in the recombinant silkworm having the mutated sequence is determined by the silkworm actin gene, the fibroin H chain gene, or the fibroin L chain. It shows that Northern analysis confirms that the transcription amount of either the gene or the sericin gene is within the range of 0.1 to 1 times that of either of them. Preferably, the amount is within the range of 0.1 to 1 times the transcription amount of the fibroin H chain gene.

転写量の比較には、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いることで、アマシャムファルマシア社製Gene Images Random-Prime Labelling and Detection Systemで標識、検出したシグナルを、定量的に検出、比較することができる。このとき、外来タンパク質遺伝子検出プローブと、カイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子検出プローブの検出感度が同程度になるよう、あらかじめプローブ量、ハイブリダイズ条件、検出条件を確定する。その条件を用い、外来タンパク質遺伝子検出プローブと、比較するカイコアクチン遺伝子もしくはフィブロインH鎖遺伝子もしくはフィブロインL鎖遺伝子もしくはセリシン遺伝子検出プローブを混合しハイブリダイズし、検出、比較を行う。   For comparison of the transcription amount, by using BIORAD's Molecular Imager FXPro, Amersham Pharmacia's Gene Images Random-Prime Labeling and Detection System can detect and compare the detected signal quantitatively. . At this time, the probe amount, hybridization conditions, and detection conditions are determined in advance so that the detection sensitivity of the foreign protein gene detection probe and that of the silkworm actin gene, fibroin H chain gene, fibroin L chain gene, or sericin gene detection probe are comparable. I do. Under these conditions, a probe for detecting a foreign protein gene and a probe for detecting a silkworm actin gene, a fibroin H chain gene, a fibroin L chain gene, or a sericin gene to be compared are hybridized, and detection and comparison are performed.

また、同じく実質的に同等の機能を有する範囲において、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分の相同配列がストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを用いることもできる。1本鎖DNAは相同性の程度によって相手鎖とハイブリダイズする。このとき、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーをより厳密に設定することによって、より相同性の高い配列を特定することができる。ストリンジェント条件は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄工程における塩濃度(ホルムアミド等)の濃度、温度条件によって規定される。詳しくは、米国特許No.6,100,037に詳しく記載されている。このようなストリンジェント条件下でのハイブリダイゼーションスクリーニングによって特定されるDNAは、相同性のレベルにおいて70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。   Also, within a range having substantially the same function, a DNA in which a homologous sequence at the 5 'end of the fibroin H chain gene hybridizes under stringent conditions can be used. The single-stranded DNA hybridizes with the partner strand depending on the degree of homology. At this time, by setting stringency of the hybridization conditions more strictly, a sequence having higher homology can be specified. Stringent conditions are defined by the concentration of salt (eg, formamide) and the temperature in the hybridization and washing steps. The details are described in U.S. Patent No. 6,100,037. DNA identified by hybridization screening under such stringent conditions has a homology level of 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

この第2エキソンの3'側に外来タンパク質構造遺伝子の5'側をアミノ酸フレームが一続きとなるように融合させることによって、外来タンパク質の産生量を向上させることができるが、第2エキソン部分を長くしすぎると目的とする外来タンパク質のN末端側に余分なアミノ酸残基が付加されるため、目的とする外来タンパク質の構造や活性が失われる場合もあるので、目的に応じて適切な長さとすることが必要である。   By fusing the 5 ′ side of the foreign protein structural gene to the 3 ′ side of this second exon so that the amino acid frame is continuous, the amount of foreign protein produced can be improved. If the length is too long, an extra amino acid residue is added to the N-terminal side of the target foreign protein, and the structure or activity of the target foreign protein may be lost. It is necessary to.

多くの場合、第2エキソン部分は、フィブロインH鎖遺伝子の分泌シグナル遺伝子の直後もしくは数アミノ酸残基までとすることで好適な結果を得ることができる。また、フィブロインH鎖プロモーターの5’側上流領域、すなわち5.5kbp上流領域中にはプロモーター活性を増強する領域があると考えられるので、この領域を付加することで、目的タンパク質である外来タンパク質の発現量の増大が期待できる。   In many cases, a favorable result can be obtained by setting the second exon portion immediately after the secretion signal gene of the fibroin H chain gene or up to several amino acid residues. Further, since it is considered that there is a region that enhances the promoter activity in the 5 ′ upstream region of the fibroin H chain promoter, that is, the 5.5 kbp upstream region, by adding this region, the expression of the foreign protein as the target protein can be achieved. An increase in volume can be expected.

カイコフィブロインH鎖構造遺伝子および周辺領域の遺伝子構造はすでに公知となっている(Nucleic acid research.28, 2413-2419, 2000 / Genebank AF226688)。また細胞抽出液を用いた一時的な転写アッセイ系を用いた解析により、転写開始点(配列番号2においては第4971位)からおよそ238塩基上流(-238と記載:配列番号2においては第4733位)までの領域が絹糸腺組織での効率的な転写に重要であることが指摘されている(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 7442-7446, 1983 / Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 9522-9526, 1986)。   The gene structure of the silkworm fibroin H chain structural gene and the peripheral region has already been known (Nucleic acid research. 28, 2413-2419, 2000 / Genebank AF226688). In addition, analysis using a temporary transcription assay system using a cell extract revealed that it is approximately 238 bases upstream from the transcription start site (position 4971 in SEQ ID NO: 2) (described as -238; 4733 in SEQ ID NO: 2). (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 7442-7446, 1983 / Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 9522-9526, 1986).

しかしこれまではフィブロインH鎖遺伝子の転写開始点から約860塩基上流(-860と記載:配列番号2においては第4111位)よりさらに上流領域が絹糸腺組織での転写を効率的に促進することを明らかにした例はない。本発明において、フィブロインH鎖遺伝子の転写開始点から約860塩基上流(-860)よりさらに上流領域について検討、解析し、フィブロインH鎖遺伝子の転写開始点から約860塩基上流よりさらに上流の領域が絹糸腺組織での転写を効率的に促進し、絹糸腺組織内での外来の組換えタンパク質の産生量を向上させることが明らかとなり、さらには絹糸中への外来の組換えタンパク質の産生量をも向上させることが明らかとなった。具体的には、配列番号2における第1-4111位までの塩基配列が、絹糸腺組織での転写を効率的に促進し、絹糸腺組織内での外来の組換えタンパク質の産生量を向上させ、さらには絹糸中への外来の組換えタンパク質の産生量をも向上させることを見出した。   However, up to now, a region further upstream than about 860 bases upstream from the transcription start point of the fibroin H chain gene (described as -860: position 4111 in SEQ ID NO: 2) efficiently promotes transcription in silk gland tissue. There is no example that clarified. In the present invention, the region further upstream than about 860 bases upstream (-860) from the transcription start point of the fibroin H chain gene is examined and analyzed, and the region further upstream than about 860 bases upstream from the transcription start point of the fibroin H chain gene is It has been revealed that transcription in silk gland tissue is efficiently promoted, and that the amount of foreign recombinant protein produced in silk gland tissue is improved, and that the amount of foreign recombinant protein produced in silk is increased. It was also found to improve Specifically, the nucleotide sequence from position 1-4111 in SEQ ID NO: 2 efficiently promotes transcription in the silk gland tissue and improves the production of the foreign recombinant protein in the silk gland tissue. Further, it has been found that the amount of production of a foreign recombinant protein in a silk thread is also improved.

この領域を付加することで、目的タンパク質である外来タンパク質の発現量の増大が期待できる。フィブロインH鎖プロモーターの5’側上流領域、すなわち5.5kbp上流領域において、プロモーター活性を増強する塩基配列として、好ましくは配列番号2の第1-4674位塩基配列からなるポリヌクレオチド(AF226688の塩基番号57444〜62117番目に相当)が用いられる。さらに好ましくは配列番号2の第1-4111位塩基配列からなるポリヌクレオチド(AF226688の塩基番号57444〜61554番目に相当)が用いられる。   By adding this region, an increase in the expression level of the foreign protein as the target protein can be expected. In the 5 'upstream region of the fibroin H chain promoter, that is, the 5.5 kbp upstream region, a polynucleotide comprising the nucleotide sequence at position 1-44674 of SEQ ID NO: 2 (base number 57444 of AF226688) is preferably used as the nucleotide sequence for enhancing the promoter activity. 6262117). More preferably, a polynucleotide consisting of the base sequence at positions 1-4111 of SEQ ID NO: 2 (corresponding to base numbers 57444 to 61554 of AF226688) is used.

配列番号2の第1-4111位塩基配列からなるポリヌクレオチドが、実質的に同等の機能を有する範囲において、人為的、自然発生的のいずれを問わず、1または2以上の塩基の付加または欠失、もしくは他の塩基への置換を生じたDNAを用いることもできる。「1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換」とは、基本となる塩基配列に比較して1または2以上の塩基が付加または欠失、もしくは1または2以上の塩基が他の塩基に置換といった変異が存在するが、基本となる無変異配列と同等の機能を保持していることを意味する。   As long as the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of positions 1-4111 of SEQ ID NO: 2 has a substantially equivalent function, addition or deletion of one or more bases, whether artificial or spontaneous, It is also possible to use DNA that has been lost or has been substituted with another base. “Addition or deletion of one or several bases or substitution with other bases” means that one or more bases are added or deleted, or one or more bases are compared with the base sequence. This means that the base has a mutation such as substitution of another base, but retains the same function as the base non-mutated sequence.

この場合の実質的に同等の機能とは、配列番号2の第1-4111位塩基配列からなるポリヌクレオチドが、絹糸腺組織もしくは後部絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させる効果を持つことを表す。絹糸腺組織もしくは後部絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させる効果は、転写活性を促進することで、連結された遺伝子由来のタンパク質産生量を増大させる効果として観察される。具体的には、ポリヌクレオチドを用いない場合と比較し、5令期4日目のカイコ後部絹糸腺において、連結された遺伝子由来のタンパク質産生量が少なくとも2倍以上増大する効果を表す。   In this case, the substantially equivalent function means that the polynucleotide comprising the nucleotide sequence at positions 1-4111 of SEQ ID NO: 2 has an effect of increasing the expression of a foreign gene in a silk gland tissue or a posterior silk gland tissue. Represent. The effect of increasing the expression of the foreign gene in the silk gland tissue or posterior silk gland tissue is observed as an effect of increasing the amount of protein derived from the linked gene by promoting transcriptional activity. Specifically, as compared with the case where no polynucleotide is used, the effect of increasing the production amount of the protein derived from the ligated gene in the rear silk gland of the fourth day of the fifth stage of silkworm by at least two times or more is shown.

タンパク質産生量の比較には、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いることで、アマシャムファルマシア社製ECL Western Blotting Detection Systemで検出した外来タンパク質由来のシグナルを検出、比較することができる。   For comparison of the amount of protein production, by using a molecular imager FXPro manufactured by BIORAD, it is possible to detect and compare signals derived from a foreign protein detected by an ECL Western Blotting Detection System manufactured by Amersham Pharmacia.

1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換の手段は自体は公知であり、例えば、ランダム変異導入法、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、またはポリメラーゼ連鎖増幅法(PCR)を単独または適宜組み合わせて行うことができる。例えば亜硫酸水素ナトリウムを用いた化学的な処理によりシトシン塩基をウラシル塩基に置換する方法や、マンガンを含む反応液中でPCRを行い、DNA合成時のヌクレオチドの取り込みの正確性を低くする方法、部位特異的変異導入のための市販されている各種キットを用いることもできる。   Means for adding, deleting, or substituting one or several bases with other bases are known per se, for example, random mutagenesis, site-directed mutagenesis, homologous recombination, or polymerase. The chain amplification method (PCR) can be performed alone or in an appropriate combination. For example, a method of substituting cytosine base with uracil base by chemical treatment using sodium bisulfite, a method of performing PCR in a reaction solution containing manganese to reduce the accuracy of nucleotide incorporation during DNA synthesis, Various commercially available kits for specific mutagenesis can also be used.

例えばサムブルック等編[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]コールドスプリングハーバーラボラトリー、1989、村松正實編[ラボマニュアル遺伝子工学]丸善株式会社、1988、エールリッヒ、HE.編[PCRテクノロジー、DNA増幅の原理と応用]ストックトンプレス、1989等の成書に記載の方法に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができる。   For example, Sambrook et al. [Molecular Cloning, Laboratory Manual Second Edition] Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, Masamura Muramatsu [Lab Manual Genetic Engineering] Maruzen Co., 1988, Ehrlich, HE. [PCR Technology, Principle and Application of DNA Amplification] The method can be carried out according to the methods described in books such as Stockton Press, 1989, or by modifying those methods.

また、同じく実質的に同等の機能を有する範囲において、配列番号2の第1-4111位塩基配列からなるポリヌクレオチドがストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを用いることもできる。1本鎖DNAは相同性の程度によって相手鎖とハイブリダイズする。このとき、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーをより厳密に設定することによって、より相同性の高い配列を特定することができる。ストリンジェント条件は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄工程における塩濃度(ホルムアミド等)の濃度、温度条件によって規定される。詳しくは、米国特許No.6,100,037に詳しく記載されている。このようなストリンジェント条件下でのハイブリダイゼーションスクリーニングによって特定されるDNAは、相同性のレベルにおいて70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。   In addition, a DNA to which a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of positions 1-4111 of SEQ ID NO: 2 hybridizes under stringent conditions can also be used within a range having substantially the same function. The single-stranded DNA hybridizes with the partner strand depending on the degree of homology. At this time, by setting stringency of the hybridization conditions more strictly, a sequence having higher homology can be specified. Stringent conditions are defined by the concentration of salt (eg, formamide) and the temperature in the hybridization and washing steps. The details are described in U.S. Patent No. 6,100,037. DNA identified by hybridization screening under such stringent conditions has a homology level of 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分は、外来タンパク質をカイコ絹糸腺で産生させる場合に、外来タンパク質を絹糸腺細胞の外に大量に分泌させる効果を有するDNA配列である。この絹糸への分泌シグナルであるフィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分を3'側に融合させた外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを染色体に導入した組換えカイコは、その絹糸中に外来タンパク質を産生することが可能である。また、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分は、外来タンパク質遺伝子の上流、下流、外来タンパク質遺伝子中のいずれに存在してもよい。   The 3'-terminal portion of the fibroin H chain gene is a DNA sequence having an effect of secreting a large amount of the foreign protein out of the silk gland cells when the foreign protein is produced in the silk gland. The recombinant silkworm, in which a gene cassette for expression of a foreign protein obtained by fusing the 3 ′ end of the fibroin H chain gene, which is a secretion signal to the silk to the 3 ′ side, is introduced into the chromosome, produces the foreign protein in the silk. It is possible to do. Further, the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene may be located upstream, downstream, or in the foreign protein gene of the foreign protein gene.

この部分には、少なくともシステイン残基が一つ存在しており、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端をそのまま利用した場合、システイン残基はフィブロインH鎖タンパクのカルボキシル末端から20番目に位置することになる。このシステインは、フィブロインL鎖とジスルフィド結合で結合する役割を有している。フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分のDNA配列の長さは、フィブロインL鎖とのジスルフィド結合の形成を阻害することがない限り特に制限はない。フィブロインH鎖は、3'末端から約100塩基以上上流には、DNAの繰り返し配列が続いているため、この上流部分のDNA配列は制限酵素で任意の長さに切断したり加工することが困難である。   At least one cysteine residue is present in this portion, and when the 3 ′ end of the fibroin H chain gene is used as it is, the cysteine residue is located at the 20th position from the carboxyl end of the fibroin H chain protein. Become. This cysteine has a role of binding to the fibroin L chain via a disulfide bond. The length of the DNA sequence at the 3 ′ end of the fibroin H chain gene is not particularly limited as long as it does not inhibit the formation of disulfide bonds with the fibroin L chain. Since the fibroin H chain has a repeat sequence of DNA at least about 100 bases upstream from the 3 ′ end, it is difficult to cut or process the DNA sequence at this upstream portion to an arbitrary length with a restriction enzyme. It is.

従って、遺伝子工学的手法の容易さからは、フィブロインH鎖3'末端部分は、フィブロインH鎖遺伝子の繰り返しDNA配列が終了した3'側の約100塩基対が好適に使用できる。また、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分が長いと外来タンパク質のカルボキシル末端にフィブロインH鎖タンパク質のカルボキシル末端由来のアミノ酸が多く結合することになり、目的とする外来タンパク質の構造や活性が失われる場合がある。従って、目的とするタンパク質によっては、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分のDNA配列は、できる限り短くすることが必要となる場合がある。   Therefore, from the viewpoint of easiness of the genetic engineering technique, about 100 base pairs on the 3 ′ side where the repetitive DNA sequence of the fibroin H chain gene has been completed can be suitably used as the 3 ′ end of the fibroin H chain. In addition, if the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene is long, many amino acids derived from the carboxyl terminal of the fibroin H chain protein will bind to the carboxyl terminal of the foreign protein, and the structure and activity of the target foreign protein will be lost. There are cases. Therefore, depending on the target protein, the DNA sequence of the 3 ′ terminal of the fibroin H chain gene may need to be as short as possible.

本発明においてフィブロインH鎖3'末端部分が外来タンパク質を絹糸に分泌させる効果を持つタンパク質をコードする領域であることが明らかとなった。フィブロインH鎖3’末端部分に、実質的に同等の機能を有する範囲において、人為的、自然発生的のいずれを問わず、1または2以上の塩基の付加または欠失、もしくは他の塩基への置換を生じたDNAを用いることもできる。   In the present invention, it has been revealed that the 3′-terminal portion of the fibroin H chain is a region encoding a protein having an effect of secreting a foreign protein into silk. Addition or deletion of one or more bases, or addition or deletion of other bases, whether artificial or spontaneous, to the extent that the fibroin H chain 3 ′ end has substantially the same function. DNA having a substitution can also be used.

「1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換」とは、基本となる塩基配列に比較して1または2以上の塩基が付加または欠失、もしくは1または2以上の塩基が他の塩基に置換といった変異が存在するが、基本となる無変異配列と同等の機能を保持していることを意味する。この場合の実質的に同等の機能とは、フィブロインH鎖3’末端部分から作られたタンパク質領域が、外来タンパク質を絹糸に分泌させる効果を持つことを表す。   “Addition or deletion of one or several bases or substitution with other bases” means that one or more bases are added or deleted, or one or more bases are compared with the base sequence. This means that the base has a mutation such as substitution of another base, but retains the same function as the base non-mutated sequence. The substantially equivalent function in this case indicates that the protein region formed from the 3'-terminal portion of the fibroin H chain has an effect of causing the silk protein to secrete a foreign protein.

外来タンパク質を絹糸に分泌させる効果の測定については、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いることで、アマシャムファルマシア社製ECL Western Blotting Detection Systemで検出した外来タンパク質由来のシグナルを検出、比較することで測定できる。   The measurement of the effect of exogenous protein secretion into silk is measured by using BIORAD's Molecular Imager FXPro to detect and compare the signal derived from the exogenous protein detected by Amersham Pharmacia's ECL Western Blotting Detection System. it can.

1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換の手段は自体は公知であり、例えば、ランダム変異導入法、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、またはポリメラーゼ連鎖増幅法(PCR)を単独または適宜組み合わせて行うことができる。例えば亜硫酸水素ナトリウムを用いた化学的な処理によりシトシン塩基をウラシル塩基に置換する方法や、マンガンを含む反応液中でPCRを行い、DNA合成時のヌクレオチドの取り込みの正確性を低くする方法、部位特異的変異導入のための市販されている各種キットを用いることもできる。   Means for adding, deleting, or substituting one or several bases with other bases are known per se, for example, random mutagenesis, site-directed mutagenesis, homologous recombination, or polymerase. The chain amplification method (PCR) can be performed alone or in an appropriate combination. For example, a method of substituting cytosine base with uracil base by chemical treatment using sodium bisulfite, a method of performing PCR in a reaction solution containing manganese to reduce the accuracy of nucleotide incorporation during DNA synthesis, Various commercially available kits for specific mutagenesis can also be used.

例えばサムブルック等編[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]コールドスプリングハーバーラボラトリー、1989、村松正實編[ラボマニュアル遺伝子工学]丸善株式会社、1988、エールリッヒ、HE.編[PCRテクノロジー、DNA増幅の原理と応用]ストックトンプレス、1989等の成書に記載の方法に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができる。   For example, edited by Sambrook et al. [Molecular Cloning, Laboratory Manual 2nd Edition] Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, Masanori Muramatsu [Lab Manual Genetic Engineering] Maruzen Co., 1988, Ehrlich, HE. [PCR Technology, Principle and Application of DNA Amplification] The method can be carried out according to the methods described in books such as Stockton Press, 1989, or by modifying those methods.

また、同じく実質的に同等の機能を有する範囲において、フィブロインH鎖3’末端部分の相同配列がストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを用いることもできる。1本鎖DNAは相同性の程度によって相手鎖とハイブリダイズする。このとき、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーをより厳密に設定することによって、より相同性の高い配列を特定することができる。ストリンジェント条件は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄工程における塩濃度(ホルムアミド等)の濃度、温度条件によって規定される。詳しくは、米国特許No.6,100,037に詳しく記載されている。このようなストリンジェント条件下でのハイブリダイゼーションスクリーニングによって特定されるDNAは、相同性のレベルにおいて70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。   In addition, a DNA that can hybridize under stringent conditions with a homologous sequence of the 3′-terminal portion of the fibroin H chain can also be used as long as it has substantially the same function. The single-stranded DNA hybridizes with the partner strand depending on the degree of homology. At this time, by setting stringency of the hybridization conditions more strictly, a sequence having higher homology can be specified. Stringent conditions are defined by the concentration of salt (eg, formamide) and the temperature in the hybridization and washing steps. The details are described in U.S. Patent No. 6,100,037. DNA identified by hybridization screening under such stringent conditions has a homology level of 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

ポリA領域についても特に制限はないが、フィブロインH鎖、フィブロインL鎖、セリシンなど絹糸腺で大量に発現しているタンパク質遺伝子のポリA領域が好適に使用できる。
本発明におけるベクターとは、環状DNA構造または線状DNA構造を有するものをいう。特に、大腸菌内でも複製可能で、かつ、環状DNA構造を持つベクターが好適に使用できる。このベクターには、形質転換体の選抜を容易にする目的で、抗生物質耐性遺伝子、クラゲ由来蛍光緑色タンパク質遺伝子などマーカー遺伝子を組み込んでおくこともできる。
There is no particular limitation on the poly A region, but a poly A region of a protein gene such as fibroin H chain, fibroin L chain, and sericin, which is expressed in a large amount in a silk gland, can be preferably used.
The vector in the present invention refers to a vector having a circular DNA structure or a linear DNA structure. In particular, a vector that can replicate in Escherichia coli and has a circular DNA structure can be suitably used. For the purpose of facilitating the selection of transformants, a marker gene such as an antibiotic resistance gene or a jellyfish-derived fluorescent green protein gene can be incorporated into this vector.

本発明で使用する昆虫細胞とは特に限定されるものではないが、好ましくは鱗翅目昆虫、より好ましくはカイコガ(Bombyx mori)由来細胞、さらに好ましくはカイコ絹糸腺細胞またはカイコガ(Bombyx mori)の卵に含まれる細胞である。絹糸腺細胞においては、フィブロインタンパク質の合成が盛んで、かつ、取り扱いが容易なカイコ5令幼虫の後部絹糸腺細胞が好適である。   The insect cells used in the present invention are not particularly limited, but are preferably lepidopteran insects, more preferably silkworm (Bombyx mori) -derived cells, still more preferably silkworm silk gland cells or silkworm (Bombyx mori) eggs. The cells that are included. Among the silk gland cells, the posterior silk gland cells of silkworm fifth-instar larvae, in which the synthesis of fibroin protein is active and which are easy to handle, are preferred.

昆虫細胞へ外来タンパク質の発現用遺伝子カセットおよびベクターを導入する方法には、特に制限はない。昆虫培養細胞への導入方法としては、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーションによる方法、リポソームを用いる方法、遺伝子銃を用いる方法、マイクロインジェクションする方法などを用いることができるが、カイコ絹糸腺細胞への導入においては、例えばカイコ5令幼虫の体内から取り出した後部絹糸腺組織に対して遺伝子銃を用いることによって簡便に遺伝子を導入することが可能である。   The method for introducing the gene cassette and vector for expression of a foreign protein into insect cells is not particularly limited. As a method for introducing into insect cultured cells, a calcium phosphate method, a method using electroporation, a method using a liposome, a method using a gene gun, a method using microinjection, and the like can be used. For example, a gene can be easily introduced into a posterior silk gland tissue taken out from the body of a fifth-instar silkworm larva by using a gene gun.

遺伝子銃による後部絹糸腺への遺伝子導入は、例えば、外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを含むベクターをコーティングした金粒子を、バイオラッド社のパーティクルガン(型番:PDS−1000/He)を用いて、寒天プレートなどに固定した後部絹糸腺へ、1,100〜1,800psiのHeガス圧で噴射させることによって可能である。
カイコガ(Bombyx mori)の卵に含まれる細胞に遺伝子を導入する場合には、マイクロインジェクションする方法が好適である。ここで卵にマイクロインジェクションを行う場合、卵中の細胞に直接マイクロインジェクションする必要はなく、卵中にマイクロインジェクションするだけで遺伝子を導入することが可能である。
Gene transfer into the posterior silk gland by using a gene gun can be performed, for example, by using a gold particle coated with a vector containing a gene cassette for expression of a foreign protein using a particle gun (model number: PDS-1000 / He) manufactured by Bio-Rad. This can be achieved by injecting the posterior silk gland fixed on an agar plate or the like at a He gas pressure of 1,100 to 1,800 psi.
When a gene is introduced into cells contained in the silkworm moth (Bombyx mori) egg, a microinjection method is suitable. Here, when microinjection is performed on an egg, it is not necessary to directly perform microinjection on cells in the egg, and the gene can be introduced only by microinjection into the egg.

本発明の「遺伝子導入用遺伝子カセット」を有するベクターをカイコガ(Bombyx mori)の卵にマイクロインジェクションすることで、本発明の「外来タンパク質の発現用遺伝子カセット」が染色体に導入された組換えカイコを取得することが可能である。例えば、田村らの方法(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)に従って、「遺伝子導入用遺伝子カセット」を有するベクターとカイコアクチンプロモーター制御下にピギーバック(PiggyBac)トランスポゼーセス遺伝子を配置したプラスミドを、同時にカイコガの卵にマイクロインジェクションし、孵化した幼虫を飼育し、得られた成虫(G0)を群内で掛け合わせて次世代(G1)カイコ幼虫を得る。 By microinjecting the vector having the `` gene cassette for gene transfer '' of the present invention into eggs of silkworm (Bombyx mori), a recombinant silkworm in which the `` gene cassette for expression of a foreign protein '' of the present invention has been introduced into a chromosome is obtained. It is possible to get. For example, according to the method of Tamura et al. (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000), a vector having a “gene cassette for gene transfer” and a plasmid in which a piggyBac transposase gene is placed under the control of the silkworm actin promoter are used. At the same time, the eggs of the silkworm are microinjected, the hatched larvae are bred, and the obtained adults (G0) are crossed within the group to obtain the next generation (G1) silkworm larvae.

組換えカイコは、このG1世代において通常1〜2%の頻度で出現する。組換えカイコの選抜は、G1世代カイコの組織の一部からDNAを取り出し、外来タンパク質遺伝子を基に設計したプライマーを用いてPCRによって行うことができる。または、予め「遺伝子導入用遺伝子カセット」内に、カイコ細胞で発現可能なプロモータ下流に連結した緑色蛍光タンパク質(例えば、GFPおよびその類縁体)をコードする遺伝子を導入しておけば、G1世代のカイコ、例えば1令幼虫について紫外線下で緑色蛍光を発する個体を選抜することで組換えカイコの選抜が容易に行える。   Recombinant silkworms usually appear at a frequency of 1-2% in this G1 generation. Recombinant silkworms can be selected by extracting DNA from a part of the tissue of the G1 generation silkworm and performing PCR using primers designed based on the foreign protein gene. Alternatively, if a gene encoding a green fluorescent protein (eg, GFP and its analogs) linked downstream of a promoter that can be expressed in silkworm cells has been introduced into the “gene transfer gene cassette” in advance, the G1 generation Selection of recombinant silkworms can be easily performed by selecting individuals that emit green fluorescence under ultraviolet light for silkworms, for example, the first instar larvae.

緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子を連結する、カイコ細胞で発現可能なプロモーターとして、たとえば特開平6−261770や特開昭62−285787に記載されているショウジョウバエの熱ショックタンパク質遺伝子のプロモーターやカイコアクチン遺伝子のプロモーター(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)、ショウジョウバエの視神経で発現することが知られている3xP3プロモーターなどが挙げられる。好ましくはカイコアクチン遺伝子のプロモーター(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)もしくは3xP3プロモーターが用いられる。 Examples of a promoter capable of expressing a gene encoding a green fluorescent protein, which can be expressed in silkworm cells, include a promoter of a Drosophila heat shock protein gene and a silkworm actin gene described in JP-A-6-261770 and JP-A-62-285787. (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000), and 3xP3 promoter known to be expressed in the Drosophila optic nerve. Preferably, the promoter of the silkworm actin gene (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000) or the 3xP3 promoter is used.

そのほかに、カイコ細胞で発現可能なプロモーターとして、カイコ絹糸腺細胞中で高い転写促進活性を有するプロモーター、たとえばフィブロインH鎖遺伝子のプロモーター(GenBank登録番号V00094の塩基番号255〜574番目、GenBank登録番号AF226688の塩基番号62118〜62437番目)、フィブロインL鎖遺伝子のプロモーター(Gene, 100:151-158:GenBank登録番号M76430)、セリシン遺伝子のプロモーター(GenBank登録番号AB007831の塩基番号599〜1656番目)を選択することも可能である。   In addition, as a promoter that can be expressed in silkworm cells, a promoter having high transcription promoting activity in silkworm silk gland cells, for example, a promoter of a fibroin H chain gene (base numbers 255 to 574 of GenBank accession number V00094, GenBank accession number AF226688) Selection of the promoter of the fibroin L chain gene (Gene, 100: 151-158: GenBank accession number M76430) and the promoter of the sericin gene (Base numbers 599 to 1656 of GenBank accession number AB007831) Is also possible.

しかし、本発明に従って、カイコ絹糸腺細胞中で高い転写促進活性を有するプロモーターを緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子に連結した場合、カイコ絹糸腺細胞中で緑色蛍光タンパク質が大量に生産されることから、絹糸腺および絹糸中に、目的外来蛋白質に加えて緑色蛍光蛋白質が産生される。この場合、目的外来タンパク質を絹糸線および絹糸から精製、回収する時に、緑色蛍光蛋白質は、きょう雑タンパク質として、目的外来タンパク質の精製、回収を困難にする。また、緑色蛍光タンパク質が絹糸の物性に、強伸度の低下など望まない性質を与える可能性が考えられる。   However, according to the present invention, when a promoter having a high transcription promoting activity in a silkworm silk gland cell is linked to a gene encoding a green fluorescent protein, a large amount of green fluorescent protein is produced in the silkworm silk gland cell. In addition, a green fluorescent protein is produced in the silk thread in addition to the foreign protein of interest. In this case, when purifying and recovering the target foreign protein from the silk thread and the silk thread, the green fluorescent protein makes purification and recovery of the target foreign protein difficult as a foreign protein. Further, it is conceivable that the green fluorescent protein may impart undesired properties to the physical properties of the silk thread, such as a decrease in elongation.

また、「外来タンパク質の発現用遺伝子カセット」が染色体に導入された組換えカイコを取得する目的で、「遺伝子導入用遺伝子カセット」を有するベクターをカイコガ(Bombyx mori)の卵にマイクロインジェクションするにあたり、ピギーバック(PiggyBac)トランスポゼーセスタンパク質を同時にマイクロインジェクションすることによっても、上記と同様にして組換えカイコを取得することが可能である。   In addition, in order to obtain a recombinant silkworm in which the `` gene cassette for expression of a foreign protein '' has been introduced into the chromosome, in microinjecting a vector having the `` gene cassette for gene transfer '' into the silkworm (Bombyx mori) egg, Simultaneous microinjection of PiggyBac transposase proteins can also obtain recombinant silkworms in the same manner as described above.

ピギーバック(PiggyBac)トランスポゾンとは両端に13塩基対の逆位配列と、内部に約2.1k塩基対のORFを有するDNAの転位因子である。本発明において使用されるピギーバック(PiggyBac)トランスポゾンは特に限定されないが、例えばTrichoplusia ni cell line TN-368、Autographa californica NPV(AcNPV)、Galleria mellonea NPV(GmMNPV)由来のものを用いることができる。好ましくはTrichoplusia ni cell line TN-368由来ピギーバック(PiggyBac)の一部を持つプラスミドpHA3PIGとpPIGA3GFP(Nature biotechnology 18,81-84,2000)を用いて、その遺伝子およびDNA転移活性を有するピギーバックトランスポゼースを調製することができる。   The PiggyBac transposon is a transposable element of DNA having an inverted sequence of 13 base pairs at both ends and an ORF of about 2.1 k base pairs inside. The piggyback (PiggyBac) transposon used in the present invention is not particularly limited. For example, those derived from Trichoplusia ni cell line TN-368, Autographa californica NPV (AcNPV), and Galleria mellonea NPV (GmMNPV) can be used. Preferably, a plasmid pHA3PIG having a part of a piggyback (PiggyBac) derived from Trichoplusia ni cell line TN-368 and pPIGA3GFP (Nature biotechnology 18, 81-84, 2000) are used, and the piggyback transposase having its gene and DNA transfer activity is used. Can be prepared.

本発明で用いられる遺伝子組換えカイコとは、外来タンパク質遺伝子がカイコ染色体に導入されたカイコのことであり、そのカイコ染色体DNAを常法に従って制限酵素処理したのち、常法に従って標識した外来タンパク質遺伝子をプローブとしてサザンブロッティングを行う時、ポジティブなシグナルを与えるカイコのことである。外来タンパク質遺伝子が導入される染色体上の遺伝子座位は、カイコの発生、分化、成長を阻害しない部位であればに特に制限はない。組換えカイコは、その絹糸腺細胞、絹糸腺内腔、および、絹糸中に外来タンパク質を産生する能力を有している。また、組換えカイコは、正常に発育し、交配が可能であり、導入された外来タンパク質遺伝子を安定に保有し、かつ子孫に伝えることが可能である。   The genetically modified silkworm used in the present invention is a silkworm in which a foreign protein gene has been introduced into a silkworm chromosome, and after treating the silkworm chromosomal DNA with a restriction enzyme according to a conventional method, the foreign protein gene labeled according to a conventional method Is a silkworm that gives a positive signal when Southern blotting is performed using as a probe. The gene locus on the chromosome into which the foreign protein gene is introduced is not particularly limited as long as it does not inhibit the development, differentiation, and growth of the silkworm. The recombinant silkworm has the ability to produce foreign proteins in its silk gland cells, silk gland lumen, and silk. In addition, the recombinant silkworm can develop normally, can be crossed, stably retain the introduced foreign protein gene, and transmit it to progeny.

従って、組換えカイコを継代し頭数を増やすことで、外来タンパク質の生産量を容易にスケールアップすることが可能である。交配において、野生型のカイコと交配させることで、外来タンパク質の産生量を向上させることも可能である。この場合、目的の外来タンパク質遺伝子が導入されたカイコを適宜選抜しながら継代していく必要が生じる。この場合、任意の組織から得られた細胞のDNAを用いて、組換えカイコ選抜に使用したマーカー遺伝子や外来タンパク質遺伝子存在や構造を、PCR、サザンブロッティング法などで解析することで、容易に組換えカイコの遺伝子を継承した子孫を判別することが可能である。   Therefore, it is possible to easily scale up the amount of foreign protein produced by increasing the number of transgenic silkworms. In mating, it is also possible to improve the amount of foreign protein produced by mating with a wild-type silkworm. In this case, it is necessary to pass the silkworms into which the desired foreign protein gene has been introduced, while appropriately selecting them. In this case, the presence or structure of the marker gene or foreign protein gene used for the selection of recombinant silkworms can be easily analyzed by PCR, Southern blotting, etc., using the DNA of cells obtained from any tissue. It is possible to determine the offspring that inherited the transgenic silkworm gene.

本発明の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを導入された昆虫細胞やカイコ絹糸腺は、それぞれ培養に適した培養液で培養することで、その培養上清や細胞中に外来タンパク質を産生することが可能である。例えば、本発明の発現用遺伝子カセットを導入されたカイコ卵巣由来細胞であるBmN細胞は、TC−100培地(ファーミンジェン社製)で、27℃で培養することで、培養3から4日で、目的とする外来タンパク質を産生する。また、カイコ後部絹糸腺は、例えば5令幼虫から無菌的に摘出したのち、インセクト・グレース培地中で、25℃で培養することで、外来タンパク質を産生する。絹糸腺でタンパク産生を行う場合は、培地中の溶存酸素濃度を高く維持することが好適であり、また、培地中に蓄積する低分子のタンパク質合成を阻害する因子を、例えば、限外濾過膜などで除去しながら培養することが好適であり、長時間のタンパク合成が可能となる。   Insect cells and silkworm silk glands into which the gene cassette for expression of a foreign protein of the present invention has been introduced can be produced in the culture supernatant or cells by culturing each in a culture solution suitable for culture. It is possible. For example, BmN cells, which are silkworm ovary-derived cells into which the gene cassette for expression of the present invention has been introduced, are cultured at 27 ° C. in a TC-100 medium (manufactured by Pharmingen), and cultured for 3 to 4 days. To produce the desired foreign protein. Further, the posterior silk gland of the silkworm, for example, is aseptically extracted from the fifth-instar larvae and then cultured at 25 ° C. in an Insect Grace's medium to produce a foreign protein. When performing protein production in the silk gland, it is preferable to maintain the dissolved oxygen concentration in the medium at a high level.Factors that inhibit the synthesis of low molecular weight proteins that accumulate in the medium are, for example, ultrafiltration membranes. It is preferable to culture the cells while removing them, for example, so that the protein can be synthesized for a long time.

本発明のフィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分を融合させた外来タンパク遺伝子を導入した絹糸腺は、目的の外来タンパク質を培養上清に大量に産生することが可能である。絹糸腺培養上清中の夾雑タンパク質は、ほぼフィブロインのみであることから、絹糸腺培養上清からの目的タンパク質の精製が容易であり、その結果、高純度な目的タンパク質を得ることが可能となる。
本発明で得られる組換えカイコは、通常のカイコと同様に飼育が可能であり、通常の条件で飼育することで外来タンパク質を産生させることが可能である。目的とする外来タンパク質に応じて、特に5令時期の培養温度、湿度、給餌条件などを最適化することで、外来タンパク質の産生量を向上させることも可能である。
The silk gland into which the foreign protein gene into which the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene of the present invention is fused can introduce large amounts of the desired foreign protein into the culture supernatant. Since the contaminating protein in the silk gland culture supernatant is almost only fibroin, it is easy to purify the target protein from the silk gland culture supernatant, and as a result, a highly pure target protein can be obtained. .
The recombinant silkworm obtained in the present invention can be bred in the same manner as a normal silkworm, and it is possible to produce a foreign protein by rearing it under normal conditions. Depending on the target foreign protein, it is also possible to improve the production amount of the foreign protein by optimizing the culture temperature, humidity, feeding conditions, etc., especially at the 5th stage.

本発明のフィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分を融合させた外来タンパク遺伝子を導入した組換えカイコは、その繭中に目的とする外来タンパク質を大量に産生することが可能となる。得られた繭から、目的外来タンパク質を容易に精製、回収することが可能となる。また、産生させた外来タンパク質の機能によっては、得られた外来タンパク質を含む絹糸を、各種の産業用途で、そのままの形態、または、一部加工した形態で利用することができる。   The recombinant silkworm, into which the foreign protein gene obtained by fusing the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene of the present invention is introduced, can produce a large amount of the desired foreign protein in its cocoon. From the obtained cocoon, the target foreign protein can be easily purified and recovered. In addition, depending on the function of the produced foreign protein, the obtained silk thread containing the foreign protein can be used in various industrial applications as it is or in a partially processed form.

本発明で得られる組換えカイコの絹糸腺または繭糸より、適当な抽出操作によって、外来タンパク質を得ることができる。外来タンパク質を、絹糸腺または繭糸から抽出するために使用する溶媒については特に制限はないが、多くの場合、水溶媒系が好ましい。抽出に使用する水溶液は、外来タンパク質の抽出を促進させるために適切な溶質を含むことが可能である。例えば、リン酸などの無機酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸などの有機酸や、食塩、尿素、塩酸グアニジン、塩化カルシウムなどの塩類、エタノール、メタノール、アセトニトリル、アセトンなどの極性有機溶媒などが挙げられる。また、抽出溶液のpHも特に限定はなく、目的とする外来タンパク質の機能を失活させないpHであれば、任意のpHを用いることができる。   A foreign protein can be obtained from the silk gland or cocoon of the recombinant silkworm obtained by the present invention by an appropriate extraction operation. There is no particular limitation on the solvent used to extract the foreign protein from the silk gland or cocoon thread, but in many cases, an aqueous solvent system is preferred. The aqueous solution used for extraction can contain appropriate solutes to facilitate the extraction of foreign proteins. For example, inorganic acids such as phosphoric acid, organic acids such as acetic acid, citric acid, and malic acid; salts such as salt, urea, guanidine hydrochloride, and calcium chloride; and polar organic solvents such as ethanol, methanol, acetonitrile, and acetone. Can be The pH of the extraction solution is not particularly limited, and any pH can be used as long as it does not deactivate the function of the target foreign protein.

抽出された外来タンパク質を、単離・精製するための方法に特に限定はなく、通常の蛋白質の精製方法を用いることができる。例えば、目的とする有用蛋白質が本来有する機能を指標としながら、シリカゲル担体、イオン交換性担体、ゲル濾過担体、キレート性担体、色素担持担体等を用いたクロマトグラフィーや、限外濾過、ゲル濾過、透析、塩析等による脱塩、濃縮を組み合わせることによって精製し単離することができる。例えば、ネコインターフェロン-ωは、ネコインターフェロン-ωの遺伝子を導入したカイコの絹糸腺または繭糸を、20mMリン酸緩衝液(pH7.0)をホモジナイズして得られる可能性画分に回収することができる。さらに、得られた抽出液を、例えばブルーセファロース担体に吸着させ、洗浄後、塩類を含む緩衝液で溶出することにより、ネコインターフェロン-ωの純度を上げることができる。   The method for isolating and purifying the extracted foreign protein is not particularly limited, and a normal protein purification method can be used. For example, while using the intrinsic function of the intended useful protein as an index, silica gel carriers, ion-exchange carriers, gel filtration carriers, chelating carriers, chromatography using a dye-supporting carrier and the like, ultrafiltration, gel filtration, Purification and isolation can be achieved by a combination of dialysis, desalting by salting out, and concentration. For example, feline interferon-ω can be collected from a silkworm gland or cocoon of a silkworm into which feline interferon-ω gene has been introduced into a potential fraction obtained by homogenizing a 20 mM phosphate buffer (pH 7.0). it can. Furthermore, the purity of feline interferon-ω can be increased by adsorbing the obtained extract to, for example, a blue sepharose carrier, washing, and eluting with a buffer containing salts.

このように製造されたサイトカイン類は、従来の他の製造方法で製造されたサイトカインと同様に、医薬用途や各種の測定、診断用途に用いることができる。この場合、各種添加剤を加えた混合物として使用してもよい。また、サイトカイン類を発現したカイコの組織、もしくは繭糸は、そのまま、もしくは加工して、医療用または衣料用の繊維として用いることができる。また、酵素類を発現した組換えカイコの組織もしくは絹糸は、そのまま酵素反応に使用することも可能である。   The cytokines produced in this way can be used for pharmaceutical applications, various measurements and diagnostic applications, similarly to cytokines produced by other conventional production methods. In this case, you may use as a mixture which added various additives. Silkworm tissues or cocoons expressing cytokines can be used as they are or processed, and used as medical or clothing fibers. In addition, the tissue or silk thread of the recombinant silkworm expressing the enzymes can be used for the enzyme reaction as it is.

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。
実施例1. Bombyx mori genomic DNAの調製
5齢3日目のカイコを解剖し、後部絹糸腺組織を取り出した。1×SSCで洗浄した後、DNA 抽出バッファー(50mM Tris-HCl pH8.0, 1mM EDTA pH8.0, 100mM NaCl)200μlを加えた。Proteinase K(final 200μg/ml)を加えて組織をグラインダーで充分すりつぶし、更にDNA抽出バッファーを350μl、10%SDS 60μlを加え混合後、50℃ 2時間保温した。Tris-HCl飽和フェノール pH8.0 500μlを加え10分混合後、10,000rpm 5分 4℃にて遠心分離し上清を回収した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
Example 1. Preparation of Bombyx mori genomic DNA
The silkworm, 5 days old and 3 days, was dissected and the posterior silk gland tissue was removed. After washing with 1 × SSC, 200 μl of a DNA extraction buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.0, 1 mM EDTA pH 8.0, 100 mM NaCl) was added. Proteinase K (final 200 μg / ml) was added, the tissue was thoroughly ground with a grinder, 350 μl of DNA extraction buffer and 60 μl of 10% SDS were added, mixed, and incubated at 50 ° C. for 2 hours. After 500 μl of Tris-HCl saturated phenol pH 8.0 was added and mixed for 10 minutes, the mixture was centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C., and the supernatant was recovered.

上清に等量のフェノール/クロロフォルム/イソアミルアルコール(25:24:1)を加え混合後、遠心分離した。再度フェノール/クロロフォルム/イソアミルアルコールを加え、遠心分離後上清を回収した。等量のクロロフォルム/イソアミルアルコール(24:1)を加え混合後、遠心分離した上清に再度クロロフォルム/イソアミルアルコールを加え、遠心分離後上清を回収した。得られた上清に1/10量の3M 酢酸ナトリウム(pH5.2)を加え混合し、更に2.5倍量の冷エタノールを加え-80℃にて30分静置後、15,000rpm 10分 4℃にて遠心分離しgenomic DNAを沈殿させた。70%エタノールでDNAの沈殿を洗浄した後、風乾させた。RNase入り滅菌水で100μg/mlとなるように溶解、希釈しgenomic DNA溶液を調製した。   An equal amount of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1) was added to the supernatant, mixed, and centrifuged. Phenol / chloroform / isoamyl alcohol was added again, and the supernatant was collected after centrifugation. After adding and mixing an equal amount of chloroform / isoamyl alcohol (24: 1), chloroform / isoamyl alcohol was added again to the centrifuged supernatant, and the supernatant was collected after centrifugation. 1/10 volume of 3M sodium acetate (pH 5.2) was added and mixed to the obtained supernatant, and further 2.5 volumes of cold ethanol was added. And genomic DNA was precipitated. After washing the DNA precipitate with 70% ethanol, it was air-dried. Genomic DNA solution was prepared by dissolving and diluting with RNase-containing sterilized water to 100 μg / ml.

実施例2. 遺伝子の調製
用いた遺伝子は既知の配列を利用して、その両端配列のプライマーを作製し、適当なDNAソースを鋳型としてPCRを行うことにより取得した。プライマーの端には後の遺伝子操作のために制限酵素切断部位を付加した。
フィブロインH鎖プロモーター(GeneBank登録番号AF226688の塩基番号62118〜62437番目:以下P領域)は、Bombyx mori genomic DNAを鋳型に、プライマー4(配列番号4)とプライマー5(配列番号5)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
Example 2 Preparation of Gene The used gene was obtained by preparing primers of both ends using known sequences and performing PCR using an appropriate DNA source as a template. A restriction enzyme cleavage site was added to the end of the primer for subsequent genetic manipulation.
The fibroin H chain promoter (base numbers 62118 to 62637 of GeneBank accession number AF226688: the following P region) is composed of two types of primers 4 (SEQ ID NO: 4) and 5 (SEQ ID NO: 5) using Bombyx mori genomic DNA as a template. It was obtained by PCR using primers.

フィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域(GeneBank登録番号AF226688の塩基番号62118〜63513番目:以下HP領域)は、Bombyx mori genomic DNAを鋳型に、プライマー4(配列番号4)とプライマー10(配列番号10)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
フィブロインH鎖上流プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン領域(GeneBank登録番号AF226688の塩基番号57444〜62927番目:以下HUP領域)は、Bombyx mori genomic DNAを鋳型に、プライマー12(配列番号12)とプライマー13(配列番号13)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
Fibroin H chain promoter, fibroin H chain gene first exon, first intron, second exon region (base numbers 62118 to 63513 of GeneBank accession number AF226688: hereinafter HP region) are obtained by using Bombyx mori genomic DNA as a template and primer 4 (SEQ ID NO: 4) and primer 10 (SEQ ID NO: 10) were obtained by PCR using two types of primers.
The fibroin H chain upstream promoter, the first exon and the first intron region of the fibroin H chain gene (base numbers 57444 to 62927 of GeneBank accession number AF226688: hereinafter referred to as the HUP region) are obtained by using Bombyx mori genomic DNA as a template and primer 12 (SEQ ID NO: 12) and a primer 13 (SEQ ID NO: 13).

ネコインターフェロンーω遺伝子(GeneBank登録番号S62636の塩基番号9〜593番目:以下IC領域)はネコインターフェロンーω遺伝子をコードするバキュロウイルスrBNV100を鋳型にプライマー6(配列番号6)とプライマー7(配列番号7)の2種類のプライマーを用いてPCRにより取得した。rBNV100は、例えばE.Coli(pFeIFN1)(微工研条寄第1633号)から抽出したプラスミドからネコインターフェロンーωの遺伝子を切り出して、カイコのクローニングベクター(T.Horiuchiら、Agric.Biol.Chem.,51,1573-1580,1987)に連結して作製した組換えプラスミドとカイコ多核体病ウイルスDNAとを、カイコ樹立細胞にコ・トランスフェクションして作製することができる。   The feline interferon-ω gene (base numbers 9 to 593 of GeneBank accession number S62636: the following IC region) is composed of primer 6 (SEQ ID NO: 6) and primer 7 (SEQ ID NO: 6) using baculovirus rBNV100 encoding feline interferon-ω gene as a template. It was obtained by PCR using the two types of primers in 7). rBNV100 can be obtained by excising the gene for feline interferon-ω from a plasmid extracted from, for example, E. Coli (pFeIFN1) (Jiko No. 1633) and using a silkworm cloning vector (T. Horiuchi et al., Agric. Biol. Chem. , 51, 1573-1580, 1987), and the recombinant plasmid and the silkworm polynucleotic disease virus DNA can be co-transfected into silkworm established cells.

フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(GeneBank登録番号AF226688の塩基番号79201〜79995番目:以下A領域)は、Bombyx mori genomic DNAを鋳型に、プライマー8(配列番号8)とプライマー9(配列番号9)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
フィブロインH鎖C末端領域遺伝子・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(GeneBank登録番号AF226688の塩基番号79099〜79995番目:以下HA領域)は、Bombyx mori genomic DNAを鋳型に、プライマー11(配列番号11)とプライマー9(配列番号9)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
The fibroin H chain poly A signal region (base numbers 79201 to 79995 of GeneBank accession number AF226688: hereinafter referred to as A region) is composed of primers 8 (SEQ ID NO: 8) and 9 (SEQ ID NO: 9) using Bombyx mori genomic DNA as a template. It was obtained by PCR using two types of primers.
The fibroin H chain C-terminal region gene / fibroin H chain poly A signal region (base numbers 79099 to 79995 of GeneBank accession number AF226688: hereinafter HA region) is composed of Bombyx mori genomic DNA as a template and primer 11 (SEQ ID NO: 11). It was obtained by PCR using two types of primers, primer 9 (SEQ ID NO: 9).

β-ガラクトシダーゼ(β-gal)遺伝子は、pβgal-Basic vector(Clontech社)を鋳型に、プライマー16(配列番号16)とプライマー17(配列番号17)の2種類のプライマーを用いたPCRにより取得した。
PCRはKODplus(東洋紡(株)製)を用いて添付のプロトコールに従って行った。すなわち、それぞれの鋳型を、Bombyx mori genomic DNAの場合には100ng,、Bombyx mori 後部絹糸腺 cDNAおよびpβgal-Basic vectorの場合には10ng加え、各プライマーを50pmol、添付の10×PCRバッファーを10μl、1mM MgCl2、0.2mM dNTPs、2単位KODplusとなるように各試薬を加え、全量100μlとする。DNAの変性条件を94℃,15秒、プライマーのアニーリング条件を55℃,30秒、伸長条件を68℃,60秒〜300秒の条件でPerkin-Elmer社のDNAサーマルサイクラーを用い、30サイクル反応させた。
The β-galactosidase (β-gal) gene was obtained by PCR using two types of primers, primer 16 (SEQ ID NO: 16) and primer 17 (SEQ ID NO: 17), using pβgal-Basic vector (Clontech) as a template. .
PCR was performed using KODplus (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) according to the attached protocol. That is, each template, 100 ng for Bombyx mori genomic DNA, 10 ng for Bombyx mori posterior silk gland cDNA and pβgal-Basic vector, 50 pmol of each primer, 10 μl of attached 10 × PCR buffer, Each reagent is added to 1 mM MgCl 2, 0.2 mM dNTPs, and 2 units KODplus to make a total volume of 100 μl. 30 cycles of DNA denaturation at 94 ° C for 15 seconds, primer annealing at 55 ° C for 30 seconds, and extension at 68 ° C for 60 to 300 seconds using a Perkin-Elmer DNA thermal cycler. I let it.

これらの反応液を1%アガロースゲルにて電気泳動し、それぞれP領域では約0.3kbp、HP領域では約1.4kbp.、HUP領域では約5.5kbp.、IC領域では約580bp.、A領域では約0.8bp、HA領域では約0.9bp、β-gal遺伝子では約3.2kbpのDNA断片を常法に従って抽出、調製した。これらのDNA断片をポリヌクレオチドキナーゼ(宝酒造(株)製)によりリン酸化した後、HincIIで切断後脱リン酸化処理したpUC19ベクターに宝酒造(株)のDNA Ligation Kit Ver.2を用いて16℃、終夜反応を行い、連結した。これらを用いて常法に従い大腸菌を形質転換し、得られた形質転換体にPCR断片が挿入されていることを、得られたコロニーを前述と同じ条件でPCRすることによって確認し、PCR断片の挿入されたプラスミドを常法によって調製した。これらのプラスミドをシークエンスすることにより、得られた断片がそれぞれの遺伝子の塩基配列であることを確認した。   These reaction solutions were electrophoresed on a 1% agarose gel, and about 0.3 kbp in the P region, about 1.4 kbp in the HP region, about 5.5 kbp in the HUP region, about 580 bp in the IC region, and about 580 bp in the A region, respectively. A DNA fragment of 0.8 bp, about 0.9 bp in the HA region, and about 3.2 kbp in the β-gal gene was extracted and prepared according to a conventional method. These DNA fragments were phosphorylated by polynucleotide kinase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), digested with HincII, and then dephosphorylated. The pUC19 vector was treated at 16 ° C. using DNA Ligation Kit Ver.2 of Takara Shuzo Co., Ltd. The reaction was performed overnight and ligated. Using these, Escherichia coli was transformed according to a conventional method, and it was confirmed that the PCR fragment was inserted into the obtained transformant by performing PCR on the obtained colonies under the same conditions as described above. The inserted plasmid was prepared by a conventional method. By sequencing these plasmids, it was confirmed that the obtained fragments had the nucleotide sequences of the respective genes.

実施例3. β-ガラクトシダーゼ発現用プラスミドの作製
実施例2で調製したβ-gal遺伝子を持つプラスミドをSal IとHind IIIにより切断し、ここにフィブロインH鎖プロモーターを持つプラスミドからSal IとHind IIIにより切り出した約0.3kbp.断片(P領域)を挿入した。さらにこれをBamH Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖ポリAシグナル領域を持つプラスミドからBamH Iにより切り出した約0.8kbp.断片(A領域)を挿入し、得られたβ-gal遺伝子を持つプラスミドをQIAGEN Plasmid Maxi Kitを用い、添付のプロトコールに従って精製した。得られたプラスミドをpPgalAと名付け、PCRおよびシークエンスにより目的のプラスミドであることを確認した。
Example 3 Preparation of Plasmid for Expression of β-Galactosidase The plasmid having the β-gal gene prepared in Example 2 was cut with Sal I and Hind III, and the plasmid having a fibroin H chain promoter was replaced with Sal I and Hind III. A fragment (P region) of about 0.3 kbp. Further, this was cut with BamHI, and a fragment (A region) of about 0.8 kbp cut out from the plasmid having a fibroin H chain polyA signal region was cut out with BamHI, and the resulting plasmid having a β-gal gene was inserted. Was purified using a QIAGEN Plasmid Maxi Kit according to the attached protocol. The resulting plasmid was named pPgalA, and was confirmed to be the target plasmid by PCR and sequencing.

同様に実施例2で調製したβ-gal遺伝子を持つプラスミドをSal IとHind IIIにより切断し、ここにフィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域を持つプラスミドからSal IとHind IIIにより切り出した約1.4kbp.断片(HP領域)を挿入した。さらにこれをBamH Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖C末端領域・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域を持つプラスミドからBamH Iにより切り出した約0.9kbp.断片(HA領域)を挿入し、得られたβ-gal遺伝子を持つプラスミドをQIAGEN Plasmid Maxi Kitを用い、添付のプロトコールに従って精製した。得られたプラスミドをpHPgalHAと名付け、PCRおよびシークエンスにより目的のプラスミドであることを確認した。   Similarly, the plasmid having the β-gal gene prepared in Example 2 was cleaved with Sal I and Hind III, which had the fibroin H chain promoter, the fibroin H chain gene first exon, first intron, and second exon region. An approximately 1.4 kbp. Fragment (HP region) cut out from the plasmid with Sal I and Hind III was inserted. This was further cut with BamH I, and a fragment (HA region) obtained by inserting about 0.9 kbp.fragment (HA region) cut out with BamH I from a plasmid having a fibroin H chain C-terminal region and a fibroin H chain polyA signal region was obtained. The plasmid having the β-gal gene was purified using the QIAGEN Plasmid Maxi Kit according to the attached protocol. The resulting plasmid was named pHPgalHA, and was confirmed to be the target plasmid by PCR and sequencing.

実施例4. 遺伝子導入用プラスミドの作製
遺伝子導入用プラスミドにはpigA3GFP(Nature Biotechnology 18,81-84,2000)を利用した。すなわち、米国特許第6218185号に開示されるプラスミドp3E1.2よりtransposaseをコードする領域を取り除き、その部分にA3プロモーター(GenBank登録番号U49854の塩基番号1764〜2595番目)およびpEGFP-N1ベクター(Clontech社製)由来のGFPおよびSV40由来ポリA付加配列(GenBank登録番号U55762の塩基番号659〜2578番目)を挿入したベクターがpigA3GFPであり、このベクターは独立行政法人農業生物資源研究所から分与可能である。そのA3プロモーターの上流側にあるXho I部位を平滑化しネコインターフェロン−ω遺伝子の発現カセットを挿入した。
Example 4. Preparation of plasmid for gene introduction PigA3GFP (Nature Biotechnology 18 , 81-84, 2000) was used for the plasmid for gene introduction. That is, the region encoding transposase was removed from the plasmid p3E1.2 disclosed in US Pat. No. 6,218,185, and the A3 promoter (base numbers 1764 to 2595 of GenBank accession number U49854) and the pEGFP-N1 vector (Clontech) PigA3GFP into which a GFP-derived SV40-derived polyA additional sequence (nucleotide numbers 659 to 2578 of GenBank accession number U55762) is inserted, and this vector can be distributed from the National Institute of Agrobiological Resources. is there. The XhoI site on the upstream side of the A3 promoter was blunted, and the feline interferon-ω gene expression cassette was inserted.

本実施例における遺伝子発現カセットの構成は、フィブロインH鎖プロモーター・ネコインターフェロンーω・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(P・IC・A)、もしくはフィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域・ネコインターフェロンーω・フィブロインH鎖C末端領域・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(HP・IC・HA)、もしくはフィブロインH鎖上流プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域・ネコインターフェロンーω・フィブロインH鎖C末端領域・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(HUP・IC・HA)もしくはフィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域・ネコインターフェロンーω・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域(HP・IC・A)である。   The configuration of the gene expression cassette in this example is the fibroin H chain promoter, feline interferon-ω, fibroin H chain polyA signal region (P, IC, A), or the fibroin H chain promoter, fibroin H chain gene first exon, First intron, second exon region, feline interferon-ω, fibroin H chain C-terminal region, fibroin H chain poly A signal region (HP, IC, HA), or fibroin H chain upstream promoter, fibroin H chain gene first exon・ First intron ・ Second exon region ・ Feline interferon-ω ・ Fibroin H chain C terminal region ・ Fibroin H chain polyA signal region (HUP ・ IC ・ HA) or fibroin H chain promoter ・ Fibroin H chain gene first exon ・1st intron, 2nd exon area, cat interface Heron-ω / fibroin H chain polyA signal region (HP ・ IC ・ A).

以下に具体的な方法を示す。
P・IC・Aコンストラクトの作製は以下の手法により行った。実施例2で調製したネコインターフェロンーω(IC領域)を持つプラスミドをSal IとHind IIIにより切断し、ここにフィブロインH鎖プロモーターを持つプラスミドからSal IとHind IIIにより切り出した約0.3kbp.断片(P領域)を挿入した。さらにこれをBamH Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖ポリAシグナル領域を持つプラスミドからBamH Iにより切り出した約0.8kbp.断片(A領域)を挿入した。このP・IC・Aを持つプラスミドをAsc Iで切断し、切り出した約1.7kbp断片を宝酒造(株)T4 DNA Polymeraseにより平滑化したものと、Xho Iで切断後平滑化、脱リン酸化処理したpigA3GFPとを連結し、P・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトを作製した。その手法を図1及び図2に示す。
The specific method will be described below.
The construction of the P-IC-A construct was performed by the following method. The plasmid having the feline interferon-ω (IC region) prepared in Example 2 was digested with Sal I and Hind III, and the plasmid having the fibroin H chain promoter was cut out with Sal I and Hind III to obtain a fragment of about 0.3 kbp. (P region) was inserted. This was further cut with BamH I, and an approximately 0.8 kbp. Fragment (A region) cut out with BamH I from a plasmid having a fibroin H chain polyA signal region was inserted therein. This plasmid having PIC.A was cleaved with AscI, and the excised approximately 1.7 kbp fragment was blunted with T4 DNA Polymerase from Takara Shuzo Co., Ltd., cleaved with XhoI, blunted, and dephosphorylated. PigA3GFP was ligated to construct a gene introduction construct containing a PICA gene cassette. The method is shown in FIG. 1 and FIG.

HP・IC・HAコンストラクトの作製は以下の手法により行った。実施例2で調製したネコインターフェロンーω(IC領域)を持つプラスミドをSal IとHind IIIにより切断し、ここにフィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域を持つプラスミドからSal IとHind IIIにより切り出した約1.4kbp.断片(HP領域)を挿入した。   The HP / IC / HA construct was prepared by the following method. The plasmid having feline interferon-ω (IC region) prepared in Example 2 was digested with Sal I and Hind III, and the fibroin H chain promoter / fibroin H chain gene first exon, first intron, second exon region Approximately 1.4 kbp. Fragment (HP region) cut out from plasmid having SalI and HindIII was inserted.

さらにこれをBamH Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖C末端領域・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域を持つプラスミドからBamH Iにより切り出した約0.9kbp.断片(HA領域)を挿入した。このHP・IC・HAを持つプラスミドをAsc Iで切断し、切り出した約2.9kbp断片を宝酒造(株)T4 DNA Polymeraseにより平滑化したものと、Xho Iで切断後平滑化、脱リン酸化処理したpigA3GFPとを連結し、HP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトを作製した。その手法を図3及び図4に示す。   This was further cut with BamH I, and an approximately 0.9 kbp fragment (HA region) cut out with BamH I from a plasmid having a fibroin H chain C-terminal region and a fibroin H chain polyA signal region was inserted therein. The plasmid having HP, IC, and HA was digested with Asc I, and the excised 2.9 kbp fragment was blunted with T4 DNA Polymerase from Takara Shuzo Co., Ltd., and digested with Xho I, and then blunted and dephosphorylated. PigA3GFP was ligated to construct a gene introduction construct containing the HP / IC / HA gene cassette. The method is shown in FIG. 3 and FIG.

HUP・IC・HAコンストラクトの作製は以下の手法により行った。HP・IC・HAコンストラクト1ngをテンプレートにプライマー14(配列番号14)とプライマー15(配列番号15)の2種類のプライマーを用いたPCRにより、フィブロインH鎖第一イントロン・第二エキソン領域・ネコインターフェロンーω・フィブロインH鎖C末端領域・フィブロインH鎖ポリAシグナル領域約2.1kbp.を取得した。   The preparation of the HUP / IC / HA construct was performed by the following method. Using 1 ng of the HP / IC / HA construct as a template, fibroin H chain first intron, second exon region, and feline interferon were obtained by PCR using primer 14 (SEQ ID NO: 14) and primer 15 (SEQ ID NO: 15). -Ω, fibroin H chain C-terminal region, fibroin H chain poly A signal region, about 2.1 kbp.

これをXho IとSph Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖上流プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロンを持つプラスミドからXho IとSph Iにより切り出した約5.5kbp.断片(HUP領域)を挿入した。このHUP・IC・HAを持つプラスミドをAsc Iで切断し、切り出した約7.6kbp断片を宝酒造(株)T4 DNA Polymeraseにより平滑化したものと、Xho Iで切断後平滑化、脱リン酸化処理したpigA3GFPとを連結し、HUP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトを作製した。その手法を図5及び図6に示す。   This was cleaved with Xho I and Sph I, and a fragment containing about 5.5 kbp fragment (HUP region) cut out with Xho I and Sph I from a plasmid having a fibroin H chain upstream promoter, a fibroin H chain gene first exon and a first intron. ) Was inserted. The plasmid having the HUP / IC / HA was digested with Asc I, and the excised approximately 7.6 kbp fragment was blunted with T4 DNA Polymerase from Takara Shuzo Co., Ltd., and then digested with Xho I, and then blunted and dephosphorylated. PigA3GFP was ligated to construct a gene transfer construct containing the HUP / IC / HA gene cassette. The method is shown in FIGS.

HP・IC・Aコンストラクトの作製は以下の手法により行った。実施例2で調製したネコインターフェロンーω(IC領域)を持つプラスミドをSal IとHind IIIにより切断し、ここにフィブロインH鎖プロモーター・フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域を持つプラスミドからSal IとHind IIIにより切り出した約1.4kbp.断片(HP領域)を挿入した。   The HP / IC / A construct was produced by the following method. The plasmid having feline interferon-ω (IC region) prepared in Example 2 was digested with Sal I and Hind III, and the fibroin H chain promoter / fibroin H chain gene first exon, first intron, second exon region Approximately 1.4 kbp. Fragment (HP region) cut out from plasmid having SalI and HindIII was inserted.

さらにこれをBamH Iにより切断し、ここにフィブロインH鎖ポリAシグナル領域を持つプラスミドからBamH Iにより切り出した約0.8kbp.断片(A領域)を挿入した。このHP・IC・Aを持つプラスミドをAsc Iで切断し、切り出した約2.8kbp断片を宝酒造(株)T4 DNA Polymeraseにより平滑化したものと、Xho Iで切断後平滑化、脱リン酸化処理したpigA3GFPとを連結し、HP・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトを作製した。その手法を図7及び図8に示す。   This was further cut with BamH I, and an approximately 0.8 kbp. Fragment (A region) cut out with BamH I from a plasmid having a fibroin H chain polyA signal region was inserted therein. The plasmid having HP, IC and A was digested with Asc I, and the excised approximately 2.8 kbp fragment was blunted with T4 DNA Polymerase from Takara Shuzo Co., Ltd. and digested with Xho I, followed by blunting and dephosphorylation. PigA3GFP was ligated to construct a gene introduction construct containing the HP / IC / A gene cassette. The method is shown in FIG. 7 and FIG.

P・IC・A遺伝子導入用コンストラクト、HP・IC・HA遺伝子導入用コンストラクト、HUP・IC・HA遺伝子導入用コンストラクト、HP・IC・A遺伝子導入用コンストラクトをQIAGEN Plasmid Maxi Kitを用い、添付のプロトコールに従って精製した。   Using the QIAGEN Plasmid Maxi Kit, attach the P / IC / A gene transfer construct, HP / IC / HA gene transfer construct, HUP / IC / HA gene transfer construct, and HP / IC / A gene transfer construct Purified according to

実施例5. カイコ絹糸腺でのβ-ガラクトシダーゼの発現
直径1.6umの金粒子を100%エタノールで洗浄滅菌し、滅菌蒸留水中に懸濁(60mg/ml)した。カイコ絹糸腺へのβ-gal遺伝子発現カセットの導入は、遺伝子銃を用いて行った。すなわち、金粒子50ul(0.3mg)、実施例3で得られた発現用プラスミドpPgalA もしくはpHPgalHA 10ugと、2.5M塩化カルシウム50ul、0.1Mスペルミジン20ulを順々に混合し、室温で30分間放置した後に遠心分離でpHgalCがコーティングされた金粒子を回収した。
Example 5. Expression of β-galactosidase in silkworm silk gland Gold particles having a diameter of 1.6 μm were washed with 100% ethanol, sterilized, and suspended in sterilized distilled water (60 mg / ml). Introduction of the β-gal gene expression cassette into the silkworm silk gland was performed using a gene gun. That is, 50 ul (0.3 mg) of gold particles, 10 ug of the expression plasmid pPgalA or pHPgalHA obtained in Example 3, 50 ul of 2.5 M calcium chloride, and 20 ul of 0.1 M spermidine were sequentially mixed and left at room temperature for 30 minutes. The gold particles coated with pHgalC were collected by centrifugation.

得られた金粒子を70%エタノールで2回洗浄後、100%エタノール50ul中に分散した。マイクロキャリアー上に10ulの金粒子懸濁液を載せて、乾燥させた。遺伝子銃は、BIO-RAD製 PDS-1000/Heを用いた。5令3日目のカイコ幼虫から摘出した後部絹糸腺を、PBSで軽く2度洗浄後、1%寒天プレート上に設置し、1,100psiの圧力でDNAをコーティングした金粒子を噴射させた。DNA導入後、絹糸腺を20mlグレース・インセクト培地に移し、25℃で2日間培養した。培養後、培養上清および絹糸腺細胞を回収し、β-galの発現を確認した。   The obtained gold particles were washed twice with 70% ethanol and then dispersed in 50 ul of 100% ethanol. 10 ul of the gold particle suspension was placed on the microcarrier and dried. As a gene gun, PDS-1000 / He manufactured by BIO-RAD was used. The posterior silk gland excised from the silkworm larvae on the 3rd day of the 5th day was washed twice with PBS, placed on a 1% agar plate, and sprayed with gold particles coated with DNA at a pressure of 1,100 psi. After DNA introduction, the silk gland was transferred to a 20 ml Grace Insect medium and cultured at 25 ° C. for 2 days. After the culture, the culture supernatant and the silk gland cells were collected, and the expression of β-gal was confirmed.

発現の確認はウエスタン解析により行った。絹糸腺細胞をPBS中でホモジナイズし細胞内容物を抽出した。培養上清および細胞抽出液を、共に総タンパク質濃度が1.0mg/mlになるように調整し、これらをサンプルとしてSDS-PAGEを行った。メンブレンにブロッティング後、ECL PlusTM Western blotting Kit (アマシャムファルマシア社製)を用い、添付のプロトコールに従ってβ-galタンパク質の検出を行った。すなわち、ブロッティングしたメンブレンをブロッキング溶液(5%スキムミルク・0.1%Tween20・PBS)中で4℃終夜ブロッキングした。   Expression was confirmed by Western analysis. Silk gland cells were homogenized in PBS to extract the cell contents. The culture supernatant and the cell extract were both adjusted to a total protein concentration of 1.0 mg / ml, and SDS-PAGE was performed using these as samples. After blotting the membrane, β-gal protein was detected using ECL Plus ™ Western blotting Kit (Amersham Pharmacia) according to the attached protocol. That is, the blotted membrane was blocked overnight at 4 ° C. in a blocking solution (5% skim milk / 0.1% Tween 20 / PBS).

メンブレンをTPBS(0.1%Tween20・PBS)で2回洗浄し、TPBSで1000倍希釈した抗β-galタンパク質抗体(シグマ社製)で室温1時間処理した。メンブレンをTPBSで2回洗浄し、更にTPBSで5分間3回洗浄した。その後TPBSで10000倍希釈した後、HRPラベル抗ラビットIgG抗体で室温1時間処理した。メンブレンをTPBSで2回洗浄し、更にTPBSで5分間3回洗浄した後、ECL PlusTM Western blotting Detection System(アマシャムファルマシア社製)の検出試薬(溶液A+溶液B)を加えた。発光をHyperfilmTMECLTM に露光、現像した。シグナルの比較には、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いた。   The membrane was washed twice with TPBS (0.1% Tween 20 / PBS) and treated with an anti-β-gal protein antibody (manufactured by Sigma) diluted 1000-fold with TPBS for 1 hour at room temperature. The membrane was washed twice with TPBS and further three times for 5 minutes with TPBS. After that, the mixture was diluted 10,000 times with TPBS, and then treated with an HRP-labeled anti-rabbit IgG antibody for 1 hour at room temperature. After washing the membrane twice with TPBS and further three times for 5 minutes with TPBS, a detection reagent (solution A + solution B) of ECL Plus ™ Western blotting Detection System (manufactured by Amersham Pharmacia) was added. The luminescence was exposed to HyperfilmTM ECLTM and developed. For signal comparison, a molecular imager FXPro manufactured by BIORAD was used.

pHPgalHAを導入した絹糸腺細胞および培養上清にのみβ-galタンパク質が検出されたことから、細胞内でのタンパク質の合成もしくは遺伝子の発現にフィブロインH鎖プロモーター以外の領域すなわちフィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。また細胞外への分泌も確認された。この結果を図9に示す。   Since β-gal protein was detected only in the silk gland cells into which pHPgalHA was introduced and in the culture supernatant, the region other than the fibroin H chain promoter, ie, the first exon of the fibroin H chain gene, was used for protein synthesis or gene expression in cells. -It became clear that the first intron and the second exon region play important roles. Extracellular secretion was also confirmed. The result is shown in FIG.

実施例6. 遺伝子組換えカイコの作製
実施例4に記載の遺伝子導入用プラスミドとピギーバックトランスポゼースタンパク質を生産するDNA(pHA3PIG)を各200μg/ml含んだ0.5mMリン酸バッファー(pH7.0)・5mMKCl溶液を調製し、3〜20nlを産卵後4時間以内のカイコ卵500個に対してマイクロインジェクションした。pHA3PIG(Nature biotechnology 18,81-84,2000 農業生物資源研究所より分与可能)は、ピギーバックトランスポゾンの一方の逆位反復配列と5’フランキング領域、トランスポゼース遺伝子のリーダー配列を欠いており、その代わりにカイコアクチン遺伝子の5’フランキング領域とリーダー配列が組み込まれている。pHA3PIGはアクチンプロモーターの働きによりピギーバックトランスポゼースタンパク質を作る機能を持つが、ピギーバックトランスポゾンの一方の逆位反復配列が欠損しているため自身のDNAは転移しない。
Example 6 Preparation of Genetically Modified Silkworm 0.5 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 200 μg / ml of each of the plasmid for gene transfer described in Example 4 and DNA (pHA3PIG) for producing piggyback transposase protein. A 5 mM KCl solution was prepared, and 3 to 20 nl was microinjected into 500 silkworm eggs within 4 hours after laying eggs. pHA3PIG (Nature biotechnology 18,81-84,2000 available from National Institute for Agrobiological Resources) lacks one inverted repeat sequence of the piggyback transposon, the 5 'flanking region, and the leader sequence of the transposase gene. Instead, the 5 'flanking region and leader sequence of the silkworm actin gene have been integrated. pHA3PIG has the function of producing a piggyback transposase protein by the action of the actin promoter, but does not transfer its own DNA because one of the inverted repeats of the piggyback transposon is missing.

そのカイコ卵より孵化した幼虫を飼育し、得られた成虫(G0)を群内で掛け合わせ得られた次世代(G1)をクラゲ緑色蛍光タンパク質の蛍光を観察することにより、クラゲ緑色蛍光タンパク質遺伝子が染色体へ導入されたカイコをスクリーニングした。その結果、クラゲ緑色蛍光タンパク質の働きにより蛍光を発する遺伝子組換えカイコが得られた。   The jellyfish green fluorescent protein gene is obtained by breeding the larva hatched from the silkworm egg and crossing the obtained adult (G0) within the group and observing the fluorescence of the jellyfish green fluorescent protein. Was screened for silkworms that had been introduced into the chromosome. As a result, transgenic silkworms emitting fluorescence by the action of jellyfish green fluorescent protein were obtained.

実施例7. ウエスタン解析による絹糸腺組織中の組換えタンパク質の発現解析
非形質転換カイコ、形質転換カイコ(HP・IC・A形質転換カイコ、HP・IC・HA形質転換カイコ、HUP・IC・HA形質転換カイコ)の後部絹糸腺組織を回収し、組織中でのネコインターフェロンωの発現をウエスタン解析により調べた。カイコ後部絹糸腺を100mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.0)中でホモジナイズし、遠心分離後上清を回収しサンプルとし、ECL PlusTM Western blotting Kit (アマシャムファルマシア社製)を用い、添付のプロトコールに従ってネコインターフェロンの検出を行った。すなわち、ブロッティングしたメンブレンをブロッキング溶液(5%スキムミルク・0.1%Tween20・PBS)中で4℃終夜ブロッキングした。
Example 7. Expression analysis of recombinant protein in silk gland tissue by Western analysis Non-transformed silkworm, transformed silkworm (HP / IC / A transformed silkworm, HP / IC / HA transformed silkworm, HUP / IC / HA) The posterior silk gland tissue of the transformed silkworm) was collected, and the expression of feline interferon ω in the tissue was examined by Western analysis. The posterior silk gland of the silkworm was homogenized in 100 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), and the supernatant was collected after centrifugation. The supernatant was used as a sample, and the cat was collected using ECL PlusTM Western blotting Kit (Amersham Pharmacia) according to the attached protocol. Interferon was detected. That is, the blotted membrane was blocked overnight at 4 ° C. in a blocking solution (5% skim milk / 0.1% Tween 20 / PBS).

メンブレンをTPBS(0.1%Tween20・PBS)で2回洗浄し、TPBSで1000倍希釈した抗ネコインターフェロン抗体で室温1時間処理した。メンブレンをTPBSで2回洗浄し、更にTPBSで5分間3回洗浄した。その後TPBSで10000倍希釈した後、HRPラベル抗ラビットIgG抗体で室温1時間処理した。メンブレンをTPBSで2回洗浄し、更にTPBSで5分間3回洗浄した後、ECL PlusTM Western blotting Detection System(アマシャムファルマシア社製)の検出試薬(溶液A+溶液B)を加えた。発光をHyperfilmTMECLTM に露光、現像した。シグナルの比較には、BIORAD社製モレキュラーイメージャーFXProを用いた。   The membrane was washed twice with TPBS (0.1% Tween 20 · PBS) and treated with an anti-feline interferon antibody diluted 1000-fold with TPBS at room temperature for 1 hour. The membrane was washed twice with TPBS and further three times for 5 minutes with TPBS. After that, the mixture was diluted 10,000 times with TPBS, and then treated with an HRP-labeled anti-rabbit IgG antibody for 1 hour at room temperature. After washing the membrane twice with TPBS and further three times for 5 minutes with TPBS, a detection reagent (solution A + solution B) of ECL Plus ™ Western blotting Detection System (manufactured by Amersham Pharmacia) was added. The luminescence was exposed to HyperfilmTM ECLTM and developed. For signal comparison, a molecular imager FXPro manufactured by BIORAD was used.

その結果非形質転換カイコおよびP・IC・Aコンストラクト導入形質転換カイコの後部絹糸腺組織からはシグナルが検出されなかったのに対し、HP・IC・Aコンストラクト、HP・IC・HAコンストラクトおよびHUP・IC・HAコンストラクト導入形質転換カイコの絹糸腺組織からはシグナルが検出された。本実験の結果から、カイコ後部絹糸腺細胞内でのタンパク質の合成もしくは遺伝子発現の飛躍的な向上に、フィブロインH鎖プロモーター以外の領域すなわちフィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域が重要な役割を果たしている事が再確認された。この結果を図10に示す。   As a result, no signal was detected from the posterior silk gland tissue of the untransformed silkworm and the P.IC.A construct-introduced transgenic silkworm, whereas the HP.IC.A construct, the HP.IC.HA construct and the HUP. A signal was detected from the silk gland tissue of the transgenic silkworm transfected with the IC / HA construct. From the results of this experiment, it was found that the region other than the fibroin H chain promoter, that is, the first exon, the first intron, and the second exon region of the fibroin H chain gene, were used to dramatically improve protein synthesis or gene expression in the silkworm gland cells at the rear of the silkworm. Has been reconfirmed that it plays an important role. The result is shown in FIG.

フィブロインH鎖の5’末端プロモーター領域5.5kbpとネコインターフェロン遺伝子とフィブロインH鎖の3’末端を含むHUP・IC・HA遺伝子カセットを含む形質転換カイコにおけるネコインターフェロンの後部絹糸腺組織内での蓄積量は、フィブロインH鎖の5’末端プロモーター領域とネコインターフェロン遺伝子とフィブロインH鎖の3’末端を含むHP・IC・HA遺伝子カセットを含む形質転換カイコにおけるネコインターフェロンの後部絹糸腺組織内での蓄積量より高かった。H鎖5’末端上流領域に、タンパク質産生量を向上させる遺伝子領域があると考えられる。   Accumulated amount of feline interferon in the posterior silk gland tissue of transgenic silkworms containing 5.5kbp of the 5 'promoter region of the fibroin H chain, the HUP / IC / HA gene cassette containing the feline interferon gene and the 3' end of the fibroin H chain Indicates the accumulation of feline interferon in the posterior silk gland tissue of transgenic silkworms containing the 5'-terminal promoter region of the fibroin H chain, the feline interferon gene and the HP / IC / HA gene cassette containing the 3 'end of the fibroin H chain. Was higher. It is thought that there is a gene region in the 5'-terminal upstream region of the H chain that improves the amount of protein produced.

実施例8. ウエスタン解析による絹糸中の組換えタンパク質の測定
次に絹糸への外来タンパク質すなわちネコインターフェロンωの分泌を調べた。
非形質転換カイコ、形質転換カイコ(HP・IC・A遺伝子導入形質転換カイコ、HP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコ、HUP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコ)の繭を各10mg量り採り、60%LiSCN4mlを加え攪拌後、終夜室温に静置し繭を溶解した。これを8M尿素・2%SDS・5%2-メルカプトエタノールで10培希釈したものをサンプルとし、、ECL PlusTM Western blotting Kit (アマシャムファルマシア社製)を用い、添付のプロトコールに従ってネコインターフェロンの検出を行った。その結果をモレキュラーイメージャー(BioRad社製)を用いてシグナル強度を測定し、濃度既知のネコインターフェロンのシグナル強度と比較しタンパク質含量を測定した。
Example 8 Measurement of Recombinant Protein in Silk by Western Analysis Next, secretion of a foreign protein, ie, feline interferon ω into the silk was examined.
We weigh 10 mg each of non-transformed silkworms and transgenic silkworms (HP / IC / A transgenic silkworms, HP / IC / HA transgenic silkworms, HUP / IC / HA transgenic silkworms), After 4 ml of 60% LiSCN was added and stirred, the mixture was allowed to stand at room temperature overnight to dissolve the cocoon. The sample was diluted 10 times with 8M urea, 2% SDS, 5% 2-mercaptoethanol, and the feline interferon was detected using ECL PlusTM Western blotting Kit (Amersham Pharmacia) according to the attached protocol. Was. From the results, the signal intensity was measured using a molecular imager (manufactured by BioRad) and compared with the signal intensity of feline interferon of a known concentration to determine the protein content.

その結果非形質転換カイコおよびHP・IC・A遺伝子導入形質転換カイコの繭からはシグナルが検出されなかったのに対し、HP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコおよびHUP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコの繭からはシグナルが検出され、ネコインターフェロンタンパク質が絹糸中へと分泌されていることが確認できた。またその含量はHP・IC・HA形質転換カイコでは約0.8〜2.0%であり、HUP・IC・HA形質転換カイコでは約1.8〜5.4%であった。これはカイコ一頭当たりの重量に換算すると0.4〜2mgであった。   As a result, no signal was detected from the cocoons of the non-transformed silkworm and the HP / IC / A transgenic silkworm, whereas the HP / IC / HA transgenic silkworm and the HUP / IC / HA transgenic silkworm did not. A signal was detected from the cocoon of the transgenic silkworm, confirming that the feline interferon protein was secreted into the silk thread. The content was about 0.8 to 2.0% for the HP.IC.HA transformed silkworm and about 1.8 to 5.4% for the HUP.IC.HA transformed silkworm. This was 0.4 to 2 mg in terms of weight per silkworm.

本実験の結果から、後部絹糸腺細胞内で合成されたタンパク質の絹糸への分泌には、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。この結果を図11に示す。フィブロインH鎖の5’末端プロモーター領域5.5kbpとネコインターフェロン遺伝子とフィブロインH鎖の3’末端を含むHUP・IC・HA遺伝子カセットを含む形質転換カイコにおけるネコインターフェロンの産生量は、フィブロインH鎖の5’末端プロモーター領域とネコインターフェロン遺伝子とフィブロインH鎖の3’末端を含むHP・IC・HA遺伝子カセットを含む形質転換カイコにおけるネコインターフェロンの産生量より高かった。H鎖5’末端上流領域に、タンパク質産生量を向上させる遺伝子領域があると考えられる。   The results of this experiment revealed that the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene plays an important role in the secretion of the protein synthesized in the posterior silk gland cells to the silk. The result is shown in FIG. The amount of feline interferon produced in transgenic silkworms containing the 5 kbp promoter region of the 5 'end of the fibroin H chain, the HUP / IC / HA gene cassette containing the feline interferon gene and the 3' end of the fibroin H chain, is 5% of the fibroin H chain. The production of feline interferon was higher in transgenic silkworms containing the HP / IC / HA gene cassette containing the 'terminal promoter region, the feline interferon gene and the 3' end of the fibroin H chain. It is considered that there is a gene region in the 5'-terminal upstream region of the H chain that improves protein production.

実施例9. ELISA法による絹糸中の組換えタンパク質の測定
絹糸中のネコインターフェロンωの定量をELISA法により行った。
非形質転換カイコ、形質転換カイコ(HP・IC・A遺伝子導入形質転換カイコ、HP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコ、HUP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコ)の繭を各10μg量り採り、60%LiSCN4mlを加え攪拌後、終夜室温に静置し繭を溶解した。これをPBSで8倍もしくは16倍に希釈し、マイクロタイタープレートにアプライした。スタンダードとして濃度既知のネコインターフェロンをPBSで順次希釈し用いた。
その結果絹糸中のネコインターフェロンωはHP・IC・A遺伝子導入形質転換カイコでは検出されず、HP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコでは約1.1〜2.2%であり、HUP・IC・HA遺伝子導入形質転換カイコでは約1.0〜4.9%であった。
Example 9 Measurement of Recombinant Protein in Silk by ELISA Method Feline interferon ω in silk thread was quantified by ELISA method.
Weigh 10 μg each of non-transformed silkworm and transformed silkworm (HP / IC / A transgenic silkworm, HP / IC / HA transgenic silkworm, HUP / IC / HA transgenic silkworm), After 4 ml of 60% LiSCN was added and stirred, the mixture was allowed to stand at room temperature overnight to dissolve the cocoon. This was diluted 8-fold or 16-fold with PBS and applied to a microtiter plate. As a standard, feline interferon with a known concentration was sequentially diluted with PBS and used.
As a result, feline interferon ω in the silk thread was not detected in the HP / IC / A transgenic silkworm, and was about 1.1 to 2.2% in the HP / IC / HA transgenic silkworm. In the transgenic silkworm, it was about 1.0-4.9%.

フィブロインH鎖遺伝子の5'末端部分のDNA配列と3'末端部分のDNA配列を外来タンパク質遺伝子に融合させた発現用遺伝子カセットを絹糸腺細胞などに導入することで、大量の外来タンパク質を絹糸腺細胞内、絹糸腺細胞外、さらには絹糸にまで産生させることが可能となった。この新手法により、組換えバキュロウイルスを用いることなく、絹糸腺を利用して外来タンパク質生産を生産させることで精製の容易な外来タンパク質生産技術を確立した。   By introducing a gene cassette for expression in which the DNA sequence of the 5′-end portion and the DNA sequence of the 3′-end portion of the fibroin H chain gene are fused to a foreign protein gene into silk gland cells, etc., a large amount of foreign protein can be transferred into the silk gland cells. It has become possible to produce silk glands extracellularly and even silk. By this new method, a foreign protein production technology that can be easily purified was established by using a silk gland to produce a foreign protein without using a recombinant baculovirus.

図1は、P・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(前半)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a method (first half) for producing a gene introduction construct containing a PICIC gene cassette. 図2は、P・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(後半)を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method (second half) of preparing a gene-introducing construct containing a P-IC-A gene cassette. 図3は、HP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(前半)を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method (first half) for producing a gene introduction construct containing an HP / IC / HA gene cassette. 図4は、HP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(後半)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method (second half) of preparing a gene introduction construct containing an HP / IC / HA gene cassette. 図5は、HUP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(前半)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a method (first half) of preparing a gene introduction construct containing a HUP / IC / HA gene cassette. 図6は、HUP・IC・HA遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(後半)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a method (second half) for preparing a gene introduction construct containing a HUP / IC / HA gene cassette. 図7は、HP・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(前半)を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method (first half) for producing a gene introduction construct containing the HP / IC / A gene cassette. 図8は、HP・IC・A遺伝子カセットを含む遺伝子導入用コンストラクトの作製手法(後半)を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a method (second half) of preparing a gene introduction construct containing the HP / IC / A gene cassette. 図9は、培養カイコ絹糸腺でのβ-ガラクトシダーゼの発現を、ウエスタン解析により解析した図であり、電気泳動を示す図面代用写真である。細胞内でのタンパク質の合成もしくは遺伝子の発現にフィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。また細胞外への分泌も確認された。FIG. 9 is a diagram in which the expression of β-galactosidase in a cultured silkworm silk gland was analyzed by Western analysis, and is a drawing substitute photograph showing electrophoresis. It was revealed that the first exon, first intron, and second exon region of the fibroin H chain gene play important roles in protein synthesis or gene expression in cells. Extracellular secretion was also confirmed. 図10は、カイコ絹糸腺組織での組換えタンパク質の発現を、ウエスタン解析により解析した図であり、電気泳動を示す図面代用写真である。カイコ後部絹糸腺細胞内での組換えタンパク質発現の飛躍的な向上に、フィブロインH鎖遺伝子第一エキソン・第一イントロン・第二エキソン領域が重要な役割を果たしている事が再確認された。また、フィブロインプロモーター上流領域約5.5kbpにタンパク質産生量を向上させる遺伝子領域があることが明らかとなった。FIG. 10 is a diagram in which the expression of a recombinant protein in a silkworm silk gland tissue was analyzed by Western analysis, and is a drawing-substituting photograph showing electrophoresis. It was reconfirmed that the fibroin H chain gene first exon, first intron, and second exon region play an important role in dramatically improving the expression of the recombinant protein in the silk gland cells at the rear of the silkworm. In addition, it was revealed that there is a gene region for improving protein production at about 5.5 kbp in the upstream region of the fibroin promoter. 図11は、絹糸への組換えタンパク質の産生をウエスタン解析により解析した図であり、電気泳動を示す図面代用写真である。絹糸腺細胞内で合成されたタンパク質の絹糸への分泌には、フィブロインH鎖遺伝子の3'末端部分が重要な役割を果たしている事が明らかとなった。また、フィブロインプロモーター上流領域約5.5kbpにタンパク質産生量を向上させる遺伝子領域があることが再確認された。また、フィブロインプロモーター上流領域約5.5kbpにタンパク質産生量を向上させる遺伝子領域があることが再確認された。FIG. 11 is a diagram in which production of a recombinant protein into a silk thread is analyzed by Western analysis, and is a drawing-substituting photograph showing electrophoresis. It has been clarified that the 3′-terminal portion of the fibroin H chain gene plays an important role in the secretion of the protein synthesized in the silk gland cells into the silk thread. In addition, it was reconfirmed that there is a gene region for improving the amount of protein production at about 5.5 kbp in the upstream region of the fibroin promoter. In addition, it was reconfirmed that a gene region for improving the amount of protein production was present at about 5.5 kbp in the upstream region of the fibroin promoter.

Claims (33)

(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分を外来タンパク質構造遺伝子の5’側に融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
(1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) a gene obtained by fusing the 5 ′ end of the fibroin H chain gene to the 5 ′ side of the foreign protein structural gene, which is linked downstream of (1);
A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising:
(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、終止コドンを含まない外来タンパク質構造遺伝子の3’側にフィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分を融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット;あるいは(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分の3’側に外来タンパク質構造遺伝子を融合させた遺伝子と、を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
(1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) a gene obtained by fusing the 3 ′ end of a fibroin H chain gene to the 3 ′ side of a foreign protein structural gene not containing a termination codon and connected downstream of the above (1);
A gene cassette for expression of a foreign protein comprising: (1) a promoter expressed in the silk gland; and (2) a 3 'end of the 3' end of the fibroin H chain gene, which is connected downstream of (1). A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising: a gene obtained by fusing a foreign protein structural gene.
(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、
(2)前記(1)の下流に連結された、終止コドンを含まない外来タンパク質構造遺伝子の5’側にフィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分を融合させ且つ前記構造遺伝子の3’側にフィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分を融合させた遺伝子と、
を含む外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。
(1) a promoter expressed in the silk gland;
(2) The 5 ′ end of the fibroin H chain gene is fused to the 5 ′ side of the foreign protein structural gene not containing a stop codon and downstream of the above (1), and the fibroin is fused to the 3 ′ side of the structural gene. A gene obtained by fusing the 3 'end of the H chain gene;
A gene cassette for expression of a foreign protein, comprising:
前記フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が、フィブロインH鎖遺伝子の第1エキソン、第1イントロン、第2エキソンの一部を含むことを特徴とする請求項1又は3に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The expression of a foreign protein according to claim 1 or 3, wherein the 5 'terminal portion of the fibroin H chain gene contains a part of the first exon, the first intron, and the second exon of the fibroin H chain gene. Gene cassette. 前記フィブロインの第1エキソンと第2エキソンを合わせた部分が、フィブロインH鎖遺伝子の分泌シグナル遺伝子領域であることを特徴とする請求項4記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 4, wherein the portion of the fibroin in which the first exon and the second exon are combined is a secretory signal gene region of a fibroin H chain gene. 前記(1)絹糸腺で発現するプロモーターと、(2)前記(1)の下流に連結された、フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が、配列番号1又は配列番号2に示すDNAであることを特徴とする請求項5に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The (1) promoter expressed in the silk gland and (2) the 5′-end portion of the fibroin H chain gene linked downstream of (1) are DNAs shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. The gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 5, characterized in that: 請求項1〜6のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットに含まれる(1)絹糸腺プロモーターおよび/または(2)フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分が実質的に同等の機能を有する範囲において1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of claims 1 to 6, wherein (1) a silk gland promoter and / or (2) 5 ′ of a fibroin H chain gene contained in the gene cassette for expressing a foreign protein. A gene cassette for expression of a foreign protein, characterized by having one or several bases added, deleted or substituted with other bases within a range where the terminal portions have substantially the same function. 請求項1〜7のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットに含まれる(1)絹糸腺プロモーター部分および/または(2)フィブロインH鎖遺伝子の5’末端部分に代えて、該部分とストリンジェントな条件でハイブリダイズする遺伝子であって、該部分と実質的に同等の機能を有する遺伝子を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The gene cassette for expression of a foreign protein according to any one of claims 1 to 7, wherein the gene cassette for expression of the foreign protein includes (1) a silk gland promoter portion and / or (2) a fibroin H chain gene 5 'A gene cassette for expression of a foreign protein, characterized by having a gene that hybridizes with the portion under stringent conditions in place of the terminal portion and has a gene having substantially the same function as the portion. 前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、システインをコードするコドンを少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項2または3記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 2 or 3, wherein the 3 'terminal portion of the fibroin H chain gene contains at least one codon encoding cysteine. 前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、配列番号3に示すDNAであることを特徴とする請求項2、3、9のいずれかに記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   The gene cassette for expression of a foreign protein according to any one of claims 2, 3, and 9, wherein the 3'-terminal portion of the fibroin H chain gene is a DNA represented by SEQ ID NO: 3. 請求項10に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分が、実質的に同等の機能を有する範囲において、1個もしくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   11. The gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 10, wherein one or several bases are added or deleted within a range where the 3 ′ terminal portion of the fibroin H chain gene has substantially the same function. Alternatively, a gene cassette for expressing a foreign protein, which has a substitution with another base. 請求項10または11に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットにおいて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分にかえて、前記フィブロインH鎖遺伝子の3’末端部分とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、実質的に同等の機能を有することを特徴とする遺伝子を有することを特徴とする外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   12. The gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 10 or 11, wherein the 3 'end of the fibroin H chain gene is hybridized with the 3' end of the fibroin H chain gene under stringent conditions. And a gene cassette for expression of a foreign protein, characterized by having a gene characterized by having substantially the same function. 前記絹糸腺で発現するプロモーターが、フィブロインH鎖遺伝子のプロモーター、フィブロインL鎖遺伝子のプロモーター及びセリシン遺伝子のプロモーターのうちから選ばれる少なくとも一つのプロモーターであることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   13. The promoter according to claim 1, wherein the promoter expressed in the silk gland is at least one promoter selected from a promoter of a fibroin H chain gene, a promoter of a fibroin L chain gene, and a promoter of a sericin gene. A gene cassette for expression of a foreign protein according to claim 1. 該外来タンパク質発現遺伝子カセットの下流に、フィブロインH鎖遺伝子のポリA付加領域、フィブロインL鎖遺伝子のポリA付加領域およびセリシン遺伝子のポリA付加領域のうちから選ばれる少なくとも一つのポリA付加領域が存在することを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   Downstream of the foreign protein expression gene cassette, at least one polyA additional region selected from a polyA additional region of a fibroin H chain gene, a polyA additional region of a fibroin L chain gene, and a polyA additional region of a sericin gene is provided. The gene cassette for expression of a foreign protein according to any one of claims 1 to 13, which is present. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットの両側に、1対のピギーバック(piggyBac)トランスポゾンの逆位反復配列が存在することを特徴とする昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセット。   A chromosome of an insect cell, wherein a pair of piggyBac transposon inverted repeats are present on both sides of the gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of claims 1 to 14. Gene cassette for gene transfer into DNA. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを含むことを特徴とする昆虫細胞用発現ベクター。   An expression vector for insect cells, comprising the gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of claims 1 to 14. 請求項15に記載の昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセットを含むことを特徴とする昆虫細胞用遺伝子導入ベクター。   A gene transfer vector for an insect cell, comprising the gene cassette for transferring a gene into a chromosome of an insect cell according to claim 15. 請求項16または17に記載の昆虫細胞用遺伝子導入ベクターを昆虫細胞へ導入することを特徴とする外来タンパク質の製造方法。   18. A method for producing a foreign protein, comprising introducing the insect cell gene transfer vector according to claim 16 or 17 into an insect cell. 昆虫細胞が鱗翅目昆虫由来であることを特徴とする請求項18に記載の外来タンパク質の製造方法。   19. The method for producing a foreign protein according to claim 18, wherein the insect cell is derived from a Lepidoptera insect. 昆虫細胞がカイコガ(Bombyx mori)由来であることを特徴とする請求項19に記載の外来タンパク質の製造方法。   20. The method for producing a foreign protein according to claim 19, wherein the insect cell is derived from Bombyx mori. 昆虫細胞がカイコガ(Bombyx mori)の絹糸腺細胞であることを特徴とする請求項20に記載の外来タンパク質の製造方法。   21. The method for producing a foreign protein according to claim 20, wherein the insect cells are silk gland cells of silkworm (Bombyx mori). ピギーバック(piggyBac)トランスポゼースのDNA転移活性を利用して、該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを染色体に組み込んだ組換えカイコを作製し、得られた組換えカイコの絹糸腺または絹糸に外来タンパク質を産生させた後、その絹糸腺または絹糸から外来タンパク質を回収することを特徴とする請求項18に記載の外来タンパク質の製造方法。   Utilizing the DNA transfer activity of piggyback (piggyBac) transposase, a recombinant silkworm in which the gene cassette for expression of the foreign protein was integrated into the chromosome was prepared, and the foreign protein was added to the silk gland or silk of the obtained recombinant silkworm. 19. The method for producing a foreign protein according to claim 18, wherein the foreign protein is recovered from the silk gland or the silk thread after the production. 昆虫細胞用遺伝子導入ベクターと、ピギーバック(piggyBac)トランスポゼースを産生するDNAもしくはRNAを同時にカイコ卵にマイクロインジェクションすることによって該外来タンパク質の発現用遺伝子カセットを染色体に組み込んだ組換えカイコを作製することを特徴とする請求項22に記載の外来タンパク質製造方法。   Simultaneous microinjection of a gene transfer vector for insect cells and DNA or RNA producing piggyback (piggyBac) transposase into silkworm eggs to produce a recombinant silkworm in which the gene cassette for expression of the foreign protein has been integrated into the chromosome. The method for producing a foreign protein according to claim 22, characterized in that: 請求項1〜14のいずれか1項に記載の外来タンパク質の発現用遺伝子カセットが染色体に導入されており、かつ、絹糸腺または絹糸に外来タンパク質を産生する能力を持つ組換えカイコ。   A recombinant silkworm in which the gene cassette for expressing a foreign protein according to any one of claims 1 to 14 has been introduced into a chromosome, and which has the ability to produce a foreign protein in a silk gland or silk thread. 請求項24に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質を含む絹糸。   A silk thread comprising a foreign protein produced by the recombinant silkworm according to claim 24. 以下の(a)又は(b)のポリヌクレオチド:
(a)配列番号2の第1−4111位塩基配列からなるポリヌクレオチド、
(b)塩基配列(a)において1若しくは数個の塩基の付加、欠失もしくは他の塩基への置換を有する塩基配列からなり、絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させることを特徴とするポリヌクレオチド。
The following polynucleotide (a) or (b):
(A) a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of position 1-4111 of SEQ ID NO: 2,
(B) a base sequence having one or several bases added, deleted or substituted with other bases in the base sequence (a), wherein the expression of a foreign gene is increased in silk gland tissue; Polynucleotide.
配列番号2の第1−4111位塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させることを特徴とするポリヌクレオチド。   A polynucleotide which hybridizes with a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of position 1-4111 of SEQ ID NO: 2 under stringent conditions, and increases the expression of a foreign gene in silk gland tissue. 請求項26または27に記載のポリヌクレオチドを用いることを特徴とする絹糸腺組織で外来遺伝子の発現を増大させる方法。   A method for increasing the expression of a foreign gene in silk gland tissue, comprising using the polynucleotide according to claim 26 or 27. 請求項26または27に記載のポリヌクレオチドの3’側に、フィブロインH鎖遺伝子のプロモーターが連結され、且つその3’側に外来タンパク質構造遺伝子が連結された外来タンパク質の発現用遺伝子カセット。   A gene cassette for expression of a foreign protein, wherein a promoter of a fibroin H chain gene is linked to the 3 'side of the polynucleotide according to claim 26 or 27, and a foreign protein structural gene is linked to the 3' side thereof. 請求項29に記載の遺伝子カセットの両側に、1対のピギーバック(piggyBac)トランスポゾンの逆位反復配列が存在することを特徴とする昆虫細胞の染色体への遺伝子導入用遺伝子カセット。   30. A gene cassette for transferring a gene into the chromosome of an insect cell, wherein a pair of piggyBac transposon inverted repeats are present on both sides of the gene cassette according to claim 29. 請求項30に記載の遺伝子導入用遺伝子カセットが染色体に導入されており、かつ絹糸腺又は絹糸に組換えタンパク質を産生する能力をもつ組換えカイコ。   31. A recombinant silkworm in which the gene cassette for gene introduction according to claim 30 has been introduced into a chromosome, and which has the ability to produce a recombinant protein in a silk gland or a silk thread. 請求項31に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質を含む絹糸。   A silk thread comprising a foreign protein produced by the recombinant silkworm according to claim 31. 請求項24または31に記載の組換えカイコが産生する外来タンパク質(ただしGFPを除く)を含む絹糸。
A silk thread containing a foreign protein (excluding GFP) produced by the recombinant silkworm according to claim 24 or 31.
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