JP2004321120A - Genetic expression controlling process using co2 responding new promoter derived from marine algae - Google Patents

Genetic expression controlling process using co2 responding new promoter derived from marine algae Download PDF

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Yusuke Matsuda
祐介 松田
Hisashi Harada
尚志 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To find a CO<SB>2</SB>-responding new promoter derived from marine algae and construct a new genetic expression controlling system by using the promoter. <P>SOLUTION: The promoter region of an intracellular β-carbonic anhydrase gene of a marine diatom Phaeodactylum tricornutum has been identified and the new promoter has been found to exhibit CO<SB>2</SB>responding property. A vector having the objective gene connected to the downstream of the promoter is introduced into a host cell and the CO<SB>2</SB>concentration in the cell growing environment is controlled to induce the expression of the objective gene. The genetic expression controlling system is usable for the production of valuable proteins such as enzymes and antibodies. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋性藻類由来のCO応答性新規プロモーターを利用した遺伝子発現制御方法に関するものである。本発明は、特に、医薬品や食品、検査器具など種々の産業用途を有する有用蛋白質の生産に利用可能な技術を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
海洋性藻類の中で、珪藻類や円石藻類などはいわゆる黄色植物と呼ばれるグループに属する単細胞真核生物である。これらの藻類は世界のCO固定量の20−40%程度を担うと見積もられており、COをめぐる地球環境に極めて重要な生物群であることが示されている。また、これらの藻類は二次共生といって、多重な共生現象の結果生まれた特殊な生物群に属し、遺伝子発現においても特殊な分子機構を有する可能性が考えられているが、その詳細はこれからの研究分野として残されている。また、珪藻類は、EPA(エイコサペンタエン酸)に代表されるような、人間にとって有用な油脂などを多量に合成する生物でもある。
【0003】
最近報告された珪藻類の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(Phaeodactylum tricornutum)のゲノム構造の一部は、この生物群の核遺伝子の多くが、ヒトをはじめとする哺乳類の遺伝子ホモログであることを示し、珪藻類が哺乳類遺伝子の発現工場としての可能性を持つことを強く示唆している。元来独立栄養生物である珪藻類は、その生育に有機栄養分を必要としない。海洋性藻類はさらに淡水資源を使わずに、地球上にほぼ無尽蔵に存在する海水をミネラル源として生育するため、これが食糧や物質生産工場として機能しうるならば、非常に安価な生産ラインを構築できると考えられる。
【0004】
ところで、藻類では環境二酸化炭素濃度の変化に応答して遺伝子発現を促進したり抑制したりする機能の存在が知られている。しかし、その分子機構の研究はこれまで原核生物である藍藻類や真核緑藻類であるクラミドモナスなどの淡水性藻類でなされているものの、海洋性の真核藻類では研究が進んでいない。例えば淡水性藻類の研究成果として、下記の非特許文献1には、淡水性の単細胞緑藻であるクラミドモナスで同定されたCO応答性プロモーター領域について記載されている。このプロモーター領域は比較的長く、CO以外に光にも応答してしまう性質を有している。
【0005】
【非特許文献1】
Ken−ichi Kucho, Kanji Ohyama, and Hideya Fukuzawa, Plant Physiology, December 1999, Vol.121, 1329−1337頁
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、海洋性藻類は海水をミネラル源として生育するため、これが物質生産工場として機能しうるならば、非常に安価な生産ラインを構築できる。また、このうち海洋性珪藻類はそのゲノム構造から哺乳類遺伝子の発現工場としての利用可能性を強く持っている。さらに、海洋性藻類を遺伝子発現工場として利用するに際し、その遺伝子発現をCOで制御する系を構築することができれば、下記(1)〜(4)のような利点を有する。
(1)COの濃度を調節することによって、細胞の生育フェーズを、もっぱら分裂に費やす期間と、物質生産を主に行う期間とに明確に分離することが出来る。
(2)COは発電所や工場などの排気ガスとして安価に手に入る。
(3)COは温室効果ガスであるため、それを利用することは環境問題にも資する。
(4)遺伝子発現の制御法としてIPTGのような基質誘導法や、温度制御法が確立しているが、基質制御法は迅速な可逆性が期待できず、温度制御法は電気代などのコストがかかると考えられる。一方、COはガス分子であるので、これをスイッチング因子として使う場合、一度入れたCOは細胞が迅速に使うと同時に、通常の大気によるエアレーションによって簡単に除去が可能である。このため、上記(1)で述べたような分裂−生産フェーズの可逆性が極めて高い系を構築することが出来る。
【0007】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、海洋性藻類由来のCO応答性新規プロモーターを見出すと共に、それを利用した新たな遺伝子発現制御系を構築することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題に鑑み鋭意研究を進めた結果、前記海洋性珪藻Phaeodactylum tricornutumの細胞内β型カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター領域を同定すると共に、このプロモーターがCO応答性を示すこと等を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0009】
即ち、本発明は、産業上有用な方法および物として、下記A)〜N)の発明を含むものである。
A) 海洋性藻類由来カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター配列とその転写調節を受ける外来遺伝子とを宿主細胞内に導入後、細胞生育環境中の二酸化炭素濃度もしくは二酸化炭素分圧を調節することによって外来遺伝子の発現を誘導する遺伝子発現制御方法。
B) 前記プロモーター配列として、海洋性珪藻の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(Phaeodactylum tricornutum)由来のプロモーター配列を使用することを特徴とする上記A)記載の遺伝子発現制御方法。
C) 前記プロモーター配列として、下記▲1▼〜▲5▼の何れかの塩基配列を含むDNA配列を使用することを特徴とする上記B)記載の遺伝子発現制御方法。
▲1▼ 配列番号1に示される塩基配列中、第1178番目から第1353番目までの塩基配列
▲2▼ 同塩基配列中、第1068番目から第1353番目までの塩基配列
▲3▼ 同塩基配列中、第809番目から第1353番目までの塩基配列
▲4▼ 同塩基配列中、第469番目から第1353番目までの塩基配列
▲5▼ 配列番号1に示される塩基配列
D) 宿主細胞に、海洋性藻類由来の細胞を使用することを特徴とする上記A)〜C)の何れかに記載の遺伝子発現制御方法。
E) 宿主細胞を二酸化炭素濃度1%以上のガスで通気培養後、環境中の二酸化炭素濃度を1%未満に切り替えることによって外来遺伝子の発現を誘導することを特徴とする上記A)〜D)の何れかに記載の遺伝子発現制御方法。
F) 上記A)〜E)の何れかに記載の遺伝子発現制御方法を用いて外来遺伝子の発現を誘導後、その翻訳産物である蛋白質を回収もしくは精製する工程を含むことを特徴とする有用蛋白質生産方法。
G) 海洋性珪藻の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(Phaeodactylum tricornutum)由来カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター。
H) 下記▲1▼〜▲5▼の何れかの塩基配列を含むDNA配列であることを特徴とする上記G)記載のプロモーター。
▲1▼ 配列番号1に示される塩基配列中、第1178番目から第1353番目までの塩基配列
▲2▼ 同塩基配列中、第1068番目から第1353番目までの塩基配列
▲3▼ 同塩基配列中、第809番目から第1353番目までの塩基配列
▲4▼ 同塩基配列中、第469番目から第1353番目までの塩基配列
▲5▼ 配列番号1に示される塩基配列
I) 上記G)又はH)記載のプロモーターとその転写調節を受ける遺伝子とが組み込まれた遺伝子発現ベクター。
J) 上記I)記載の遺伝子発現ベクターが導入された形質転換細胞。
K) 海洋性藻類由来の細胞であることを特徴とする上記J)記載の形質転換細胞。
L) 上記J)又はK)記載の形質転換細胞を培養もしくは生育する生育手段と、生育環境中の二酸化炭素濃度を調節する調節手段とを備えた有用蛋白質生産システム。
M) 上記F)記載の有用蛋白質生産方法、又は上記L)記載の有用蛋白質生産システムによって生産された抗体又は酵素等の有用蛋白質。
N) 哺乳類タイプもしくは哺乳類由来の蛋白質であることを特徴とする上記M)記載の有用蛋白質。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的態様、技術的範囲等について詳しく説明する。
【0011】
(1) 本発明のプロモーター
本発明の遺伝子発現制御方法に使用可能なプロモーター配列として、まず、海洋性珪藻の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(以下、「P. tricornutum」という)由来のプロモーター配列を挙げることができる。このプロモーター配列は、後述の実施例に示すように、本発明者によって同定されたものである。即ち、P. tricornutumの細胞内β型カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター領域を同定すべく、本発明者は同遺伝子の転写開始部位の上流域とそれに続く5’−UTRコード領域とからなる5種類のプロモーター候補部位を調製した。そして、これらの候補部位の下流にレポーター遺伝子を配したコンストラクトを作製し各プロモーター活性を調べたところ、いずれの配列にもCO応答性の高いプロモーター活性が認められた(図3参照)。
【0012】
上記5種類のプロモーターは、図2に示すように、互いに長さが異なるが、−115から+61までのDNA配列を共通に有する。尚、これらの数字は転写開始部位を基点「+1」、上流方向を「−」、下流方向を「+」として、各ヌクレオチドの位置を数字で示すものである。最も短いプロモーターは、図中下から二番目に示される−115から+61までの長さ176ヌクレオチドのものであり、残り4種類のプロモーターは、長さが短い順番にそれぞれ、−225から+61までの286ヌクレオチド、−484から+61までの545ヌクレオチド、−824から+61までの885ヌクレオチド、−1292から+61までの1353ヌクレオチド、からなる。
【0013】
配列表の配列番号1には、最長のプロモーター配列、つまり、−1292から+61までの1353ヌクレオチドの塩基配列が示される。同塩基配列中、1178番目から1353番目の配列が最も短いプロモーター配列に相当し、以下、1068番目から1353番目の配列が二番目に短いプロモーター配列に、809番目から1353番目の配列が三番目に短いプロモーター配列に、469番目から1353番目の配列が四番目に短いプロモーター配列にそれぞれ相当する。尚、5種類の各プロモーターは、これらの塩基配列とその相補配列とからなる二本鎖DNAとして取得されたものである。
【0014】
図4には、最も短いプロモーターのプロモーター配列が示される。図中、大文字で示される領域が転写開始部位の上流域に相当し、小文字で示される領域が5’−UTR領域に相当する。前述したように、CO応答性のプロモーター活性が認められた上記5種類のプロモーターはこの176ヌクレオチドの塩基配列を共通に有することから、この配列領域がプロモーター活性に必須の領域と考えられる。
【0015】
このように、上記5種類のプロモーターが本発明の遺伝子発現制御方法に利用可能であるが、本発明のプロモーターはこの5種類に限定されるものではない。例えば、プロモーターの長さはこの5種類に限定されるものではなく、これより長いものであってもよい。また、プロモーター活性に必須の領域を上記176ヌクレオチドよりさらに絞り込むことができれば、より短いプロモーター配列を使用することも可能である。
【0016】
また、上記5種類のプロモーターの塩基配列中、プロモーター活性に非本質的な1または複数の塩基を公知の遺伝子工学的手法により改変(即ち、塩基の置換、欠失、挿入、又は付加)したものも同様のCO応答性プロモーター活性を示すものと考えられる。このような改変プロモーター配列も本発明のプロモーターに含まれる。
【0017】
上記5種類のプロモーターは、P. tricornutumの細胞内β型カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター領域から本発明者によって取得されたものであるが、他の海洋性珪藻のカーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター領域からも同様の活性を有するプロモーターが得られる可能性が高い。さらに、海洋性藻類、とりわけ珪藻類と近縁の不等毛植物門またはハプト植物門に属する海洋性藻類の同遺伝子のプロモーター領域からも同様の活性を有するプロモーターが得られる可能性が高い。本発明の遺伝子発現制御方法にはこのようなプロモーターを使用してもよい。
【0018】
また上記5種類のプロモーターは、前述した各塩基配列とその相補配列とからなる二本鎖DNAであったが、本発明のプロモーターは、CO応答性のプロモーター活性を発揮する限り、一本鎖のものであっても、またRNAであってもよい。
【0019】
以上説明した本発明のプロモーターを用いて目的遺伝子(外来遺伝子)の発現を制御する方法としては、形質転換ベクター(遺伝子発現ベクター)を作製してこれを宿主細胞に導入する方法が簡便であるので、以下ではこの方法について簡単に説明する。
【0020】
(2) 遺伝子発現ベクターの作製と宿主細胞への導入
目的遺伝子が本発明のプロモーターによる転写調節を受けるようにするためには、例えば本発明のプロモーターの下流に目的遺伝子を連結したものを発現ベクターのマルチクローニングサイトに挿入し、この発現ベクターを宿主細胞内に導入すればよい。
【0021】
発現ベクターにはプラスミド、ファージ、コスミドなど様々なものがあるので、使用する宿主細胞、目的遺伝子のサイズ等に応じて適切なものを選択すればよい。後述の実施例では、図1に示される構造のプラスミド(pPtGusベクター)を使用し、図2に示される各種プロモーター−レポーター遺伝子コンストラクトをそのNdeI及びEcoRIサイトの部分に連結し、ベクターを作製した。
【0022】
宿主細胞も特に限定されるものではなく、藻類由来の細胞以外に、各種の植物由来細胞、動物由来細胞、哺乳類由来細胞などを使用してもよい。また、体細胞、生殖細胞、幹細胞、腫瘍細胞、ハイブリドーマなどいずれの細胞であってもよい。もっとも、安価な生産システム構築のためには、独立栄養生物であり基本的に光と海水だけで生育可能な海洋性藻類(またはその由来)の細胞を使用することが好ましい。さらに、海洋性藻類のうち珪藻類などの黄色植物はそのゲノム構造に哺乳類と類似する面が見られるため、哺乳類タイプや哺乳類由来の蛋白質の生産に適していると考えられる。
【0023】
後述の実施例では、宿主細胞に海洋性珪藻のP. tricornutum UTEX642株を用いた。
宿主細胞へ目的遺伝子を導入する方法についても、分子銃法(パーティクルガン法)、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、プロトプラスト融合法、DEAEデキストラン法、ウイルス法、エレクトロポレーション法、など種々の遺伝子導入方法が知られているので、公知の遺伝子導入方法の中から適切なものを選択すればよい。
【0024】
宿主細胞をこのように形質転換後、本発明の遺伝子発現制御方法では、得られた形質転換細胞の生育環境中のCO濃度(換言すれば、二酸化炭素分圧pCO)を調節することによって目的遺伝子の発現を誘導する。目的遺伝子はCO応答性プロモーターによる転写調節を受けるため、CO濃度を変化させることで遺伝子発現の促進/抑制を容易に切り替えることができる。以下では、この遺伝子発現制御系を利用した有用蛋白質生産システムについて説明する。
【0025】
(3) 有用蛋白質生産システム
例えば、宿主細胞に海洋性藻類由来の細胞を使用しこれを形質転換した場合には、形質転換細胞は基本的に光と海水だけで生育(培養)可能である。この生育環境中のCO濃度を調節するには、例えば海水中に高濃度のCOを含むガスを通して通気培養し、一定期間経過後、ガスの供給を停止し、あるいは供給するガスを低濃度COまたはCOを含まないものに切り替える等すればよい。本発明のプロモーターは5%程度の高濃度CO条件下では遺伝子発現を抑制する一方、大気と同様の0.034%程度の低濃度CO条件下では遺伝子発現を促進する(図3参照)。したがって、形質転換細胞を少なくともCO濃度1%以上のガスで通気培養後、その生育環境中のCO濃度を1%未満に切り替えることによって目的遺伝子の発現を誘導することが可能である。例えば、細胞生育期間では生育に適した濃度として環境中のCO濃度を1%以上(好ましくは2%以上、より好ましくは3%以上10%以下)に設定・維持し、細胞が十分成育・分裂した後に、CO濃度を1%未満(好ましくは0.5%以下、より好ましくは通常大気分圧近傍に相当する0.030%〜0.040%程度)に切り替える。これによって、遺伝子発現を誘導し、有用物質を効率よく生産できる。
【0026】
このように、本発明の有用蛋白質生産システムは、形質転換細胞を培養生育する生育手段と、生育環境中のCO濃度を調節する調節手段とを備えていればよい。調節手段は、ガスの供給、ガスの供給停止、供給ガスの切り替え、供給したガスの除去などの機能を有する公知の通気システムを利用すれば容易に実現可能である。
【0027】
例えば、実験室などで通常使用する細胞培養用プレートにて形質転換細胞を培養するときは、CO濃度調節手段としてCOインキュベーターなどを使用すればよい。動物細胞などを宿主細胞に使用する場合は、必要に応じて培地にアミノ酸、ビタミン、ブドウ糖、塩類、血清などを添加すればよい。
【0028】
海洋性藻類細胞を使用する場合は、基本的に光と海水だけで生育可能である。海水は、人工海水または天然海水を必要に応じて濾過して使用すればよい。また光は、自然光でも蛍光灯などの人工光であってもよい。例えば、大容量の培養用タンクに海水を入れ、海洋性藻類細胞を培養・生育する場合は、タンク全体にわたってCO濃度を均一に制御できるよう濃度調節手段を設計するとよい。また均一な光照射を実現するため、タンク容器には透光性材料(透光性プラスチックなど)を使用するとよい。さらに、必要に応じてタンク内部に攪拌手段などを設けてもよい。
【0029】
上記有用蛋白質生産システムによって目的遺伝子の発現を誘導した後、既知の回収精製方法により、その翻訳産物である蛋白質を回収精製する。蛋白質は精製を容易にするため、エピトープ標識したものを発現させてもよいし、本発明のシステムを利用して融合蛋白質や変異蛋白質など人為的に改変・改良を施した蛋白質を生産してもよい。
【0030】
このように、本発明の生産システムを利用して抗体医薬等に用いられる各種抗体、あるいは検査薬等に使用される酵素などの有用蛋白質を安価に生産することが可能である。尚、本システムを利用して哺乳類タイプや哺乳類由来の蛋白質を生産する場合には、宿主細胞に哺乳類タイプの細胞を使用するか、もしくは珪藻類などの黄色植物の細胞を使用するとよい。前述のように、海洋性珪藻等はそのゲノム構造が哺乳類と類似しており、哺乳類タイプや哺乳類由来の蛋白質の生産に適していると考えられるからである。
【0031】
後述の実施例では、加水分解酵素であるGUS(β−グルクロニダーゼ)遺伝子をレポーター遺伝子に使用し、実際に本発明の方法による当該酵素の発現が確認された。したがって、本発明は有用酵素の生産に利用可能である。一例として、薬物代謝酵素P450の生産への利用が挙げられる。P450は薬品の安全評価、毒物の毒性評価などに利用される酵素であるが、ヒトのP450分子種には様々のものが知られており、大腸菌などを用いた既存の方法では未だ生産体制が確立していないタイプのものも存在する。同様にバクテリアや酵母で発現させた場合には適切な糖鎖修飾が出来ない有用タンパク質(例えば抗体タンパク質など)も数多く存在する。また人由来ホルモンレセプターとレポーター遺伝子を組み合わせることによって、沿岸海洋域で汚染が深刻な内分泌撹乱物質のモニタリングに利用し得る系の開発も可能である。本発明は、このようなタイプの酵素やタンパク質の生産などに利用可能である。
【0032】
また、本発明のシステムを利用して副次的な有用物質を生産することも可能である。例えば、珪藻類はEPA(エイコサペンタエン酸)を合成するが、この合成経路に関わる酵素等を本発明の方法により発現誘導し、有用物質であるEPAを大量生産する形質転換体を得るといった具合である。このような海洋性珪藻の形質転換体も本発明に含まれる。
【0033】
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【0034】
〔実施例1:CO濃度調節によるGUS遺伝子の発現誘導〕
〔A〕細胞と生育方法
宿主細胞には海洋性珪藻P. tricornutum UTEX642株を用い、これをpH7−8に調整した人工海水内で育てた。培養液には5%あるいは0.034%のCOを通気し、光強度は約100μE m−2とした。
【0035】
〔B〕P. tricornutumの形質転換
a) 細胞の調製: 細胞を対数増殖期初期から中期程度まで人工海水中で生育し、約5×10個を遠心して集藻、200μLの人工海水に懸濁後、寒天培地上に直径3 cm程度になるようにまいた。その後表面を乾かし、1時間程度放置した。
b) 形質転換ベクターの作製:CO応答性プロモーター候補としてP. tricornutumの細胞内β型カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子(PtCA)のプロモーター部位約1.3kbpをPCRで増幅し、図1に示される形質転換ベクターのNdeI及びEcoRIサイトの部分に連結した。なお、プロモーター領域は図2に示すように−1292〜+61, −824〜+61, −484〜+61, −225〜+61, −115〜+61の5種類作製し、ネガティブコントロールとしてプロモーター領域を持たないコンストラクトを用意した。これらのコンストラクトをプラスミドに継いだ。
c) DNAのタングステン粒子へのコーティング:本実験の遺伝子導入は分子銃法を採用し、Bio−Rad Biolistic(商標) PDS−1000/He Particle Delivery Systemのプロトコールに準じた。なお細胞への粒子撃ち込み条件は以下のように設定した。
Target distance : 6 cm
Chamber vacuum : 27”Hg
Helium pressure : 1550 psi
d) 形質転換体の選抜:撃ち込み後の細胞を600μLの人工海水に懸濁し、300μLずつ100μg/mL Zeocin(商標)入り人工海水寒天培地上にまいて3〜4週間通常光下通常大気下で培養し、Zeocin耐性クローンを選抜した。
【0036】
〔C〕GUS(β−glucuronidase)活性の測定
形質転換体を5%及び0.034%のCO濃度で対数増殖期中期程度まで通気培養し、10 mLを遠心して集藻した。1 mLの抽出Buffer(50 mM NaPO4, pH7.0、10 mM beta−Mercaptoethanol、0.1% Sodium Lauryl Sarcosine、0.1% Triton X−100)に懸濁し、超音波破砕機で1分間破砕した。Assay buffer(抽出buffer+10 mM p−nitrophenyl β−D−glucronide)980μLに上記の細胞抽出液を20μL加え、37℃で反応させ、総タンパク量1 mg、1分間当たりに生成するPNP量としてGUS活性を算出した。
【0037】
上記実験結果を図3に示す。同図に示すように、試験したそれぞれの長さのプロモーター領域すべてについて、高CO生育下ではGUS活性がほぼ完全に抑制され(図中、白抜きのバー)、0.034%CO環境下ではGUS活性が誘導されていることが示された(図中、黒塗りのバー)。尚、グラフ中、「1」「2」は形質転換後それぞれ異なるコロニーから得られた細胞を使用した実験結果であり、いずれの場合もCO応答性の高いプロモーター活性が認められた。
【0038】
上記実験結果からCOに応答するプロモーター領域としては−115〜+61の配列(図4参照)が十分な機能を有することが分かった。この配列はこれまでに知られている、淡水性緑藻クラミドモナスにおけるカーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のCO応答領域よりもはるかに短く、現時点で一切の明確なホモロジー配列を持たないものであることが分かった。
【0039】
〔実施例2:CO濃度調節によるGFP遺伝子の発現誘導〕
次に、GUS遺伝子の代わりにGFP遺伝子を使用して同様の実験を行い、GFP遺伝子の発現誘導を調べた。尚、使用したGFP遺伝子はegfpと呼ばれるヒトのコドンバイアスを考慮して改変しているものである。ptCAプロモーター領域にegfpを継いだコンストラクトを発現した形質転換体は、図5に示すように葉緑体蛍光の無い部位に特異的に発現していることが示された。このことから、GFPが細胞質内に機能を持った状態で発現していることが示された。このことはさらに、ヒトタイプのコドンバイアスを持つ遺伝子の発現宿主として海洋性珪藻P. tricornutumが適していることを示しており、本細胞のゲノム構造がヒトとホモロジーが高い結果とも一致していた。また、このことは同時にptCAプロモーターのような配列が、海洋性珪藻以外の哺乳類タイプの細胞内でも機能する可能性をも示唆するものと考えられる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、海洋性藻類由来のCO応答性新規プロモーターを利用した遺伝子発現制御方法に関するものであり、前述したとおり、酵素や抗体等の有用蛋白質の生産に利用できるほか種々の有用性を有するものである。
【配列表】

Figure 2004321120
Figure 2004321120
Figure 2004321120

【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で使用した形質転換ベクターの構造を示す図である。
【図2】本発明の実施例で作製したプロモーター−レポーター遺伝子コンストラクトを示す図である。
【図3】GUS活性の測定結果を示すグラフである。
【図4】本発明の実施例で作製したプロモーターの塩基配列を示す図である。
【図5】GFP遺伝子の発現誘導を調べた実験結果を示す図であり、Aは透過光イメージ、Bは葉緑体蛍光、CはGFP蛍光イメージ、DはBとCのイメージを重ね合わせたものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to CO2 derived from marine algae. 2 The present invention relates to a method for controlling gene expression using a responsive novel promoter. The present invention particularly provides a technique that can be used for producing useful proteins having various industrial uses such as pharmaceuticals, foods, and test instruments.
[0002]
[Prior art]
Among marine algae, diatoms and cobblestones are unicellular eukaryotes belonging to a group called so-called yellow plants. These algae are the world's CO 2 It is estimated that it takes about 20-40% of the fixed amount, 2 Has been shown to be a crucial group of organisms in the global environment. In addition, these algae are called secondary symbiosis, they belong to a special group of organisms created as a result of multiple symbiotic phenomena, and it is thought that they may have a special molecular mechanism in gene expression. It remains as a research field for the future. In addition, diatoms are organisms that synthesize a large amount of oils and fats useful for humans, such as EPA (eicosapentaenoic acid).
[0003]
A part of the genomic structure of a recently reported diatom, Phaeodactyllum tricornutum, indicates that many of the nuclear genes of this group of organisms are homologs of human and other mammalian genes, and that diatoms Has strong potential as a plant for the expression of mammalian genes. Diatoms, which are originally autotrophs, do not require organic nutrients for their growth. Since marine algae grows as a mineral source using almost inexhaustible seawater on the earth without using freshwater resources, if it can function as a food and substance production factory, construct a very inexpensive production line It is considered possible.
[0004]
By the way, it is known that algae has a function of promoting or suppressing gene expression in response to a change in environmental carbon dioxide concentration. However, although studies on the molecular mechanism have been made on freshwater algae such as prokaryote cyanobacteria and eukaryotic green algae Chlamydomonas, research on marine eukaryotes has not been advanced. For example, as a research result of freshwater algae, Non-Patent Document 1 listed below discloses CO identified in Chlamydomonas, a freshwater single-celled green alga. 2 A responsive promoter region has been described. This promoter region is relatively long, 2 In addition, it has the property of responding to light.
[0005]
[Non-patent document 1]
Ken-ichi Kucho, Kanji Ohyama, and Hideya Fukuzawa, Plant Physiology, December 1999, Vol. 121, 1329-1337
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, marine algae grows using seawater as a mineral source, so that if they can function as a substance production plant, a very inexpensive production line can be constructed. Among them, marine diatoms have strong potential as a plant for expressing mammalian genes because of their genome structure. Furthermore, when marine algae is used as a gene expression plant, the gene expression 2 If a control system can be constructed by using the following, there are the following advantages (1) to (4).
(1) CO 2 By adjusting the concentration of, the growth phase of the cells can be clearly separated into a period that is exclusively dedicated to division and a period in which the substance is mainly produced.
(2) CO 2 Can be obtained inexpensively as exhaust gas from power plants and factories.
(3) CO 2 Is a greenhouse gas, so its use also contributes to environmental issues.
(4) A substrate induction method such as IPTG or a temperature control method has been established as a method for controlling gene expression, but rapid reversibility cannot be expected in the substrate control method. It is thought that it takes. On the other hand, CO 2 Is a gas molecule, so if this is used as a switching factor, 2 Can be used quickly by cells and easily removed by normal atmospheric aeration. Therefore, a system having extremely high reversibility in the fission-production phase as described in the above (1) can be constructed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce CO 2 It is an object of the present invention to find a novel responsive promoter and to construct a new gene expression control system using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in view of the above problems, and as a result, have identified the promoter region of the intracellular β-type carbonic anhydrase gene of the marine diatom Phaeodactylum tricornutum, and have identified this promoter as CO 2 The present inventors have found that the present invention exhibits responsiveness, and have completed the present invention.
[0009]
That is, the present invention includes the following inventions A) to N) as industrially useful methods and products.
A) By introducing a promoter sequence of a marine algae-derived carbonic anhydrase gene and a foreign gene subjected to transcriptional regulation into a host cell, the concentration of carbon dioxide or the partial pressure of carbon dioxide in the cell growth environment is regulated. A gene expression control method for inducing the expression of a foreign gene.
B) The method for controlling gene expression according to A) above, wherein a promoter sequence derived from a marine diatom, Phaeodactylum tricornutum, is used as the promoter sequence.
C) The method for controlling gene expression according to B), wherein a DNA sequence containing any one of the following base sequences (1) to (5) is used as the promoter sequence.
{Circle around (1)} In the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence from the 1178th position to the 1353th position
{Circle around (2)} The base sequence from the 1068th position to the 1353th position in the same base sequence
{Circle around (3)} The nucleotide sequence from the 809th to the 1353th nucleotide in the same nucleotide sequence
{Circle around (4)} In the same nucleotide sequence, the nucleotide sequence from position 469 to position 1353
(5) The base sequence shown in SEQ ID NO: 1
D) The method for controlling gene expression according to any one of the above A) to C), wherein a cell derived from a marine algae is used as a host cell.
E) The above-described A) to D), wherein the host cells are aerated and cultured with a gas having a carbon dioxide concentration of 1% or more, and then the expression of a foreign gene is induced by switching the carbon dioxide concentration in the environment to less than 1%. The method for controlling gene expression according to any one of the above.
F) A useful protein comprising a step of inducing expression of a foreign gene using the gene expression control method according to any one of the above A) to E), and then collecting or purifying a protein as a translation product thereof. Production method.
G) A promoter of a carbonic anhydrase gene derived from a marine diatom, Phaeodactyllum tricornutum.
H) The promoter according to the above G), which is a DNA sequence containing any one of the following base sequences (1) to (5).
{Circle around (1)} In the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence from the 1178th position to the 1353th position
{Circle around (2)} The base sequence from the 1068th position to the 1353th position in the same base sequence
{Circle around (3)} The nucleotide sequence from the 809th to the 1353th nucleotide in the same nucleotide sequence
{Circle around (4)} In the same nucleotide sequence, the nucleotide sequence from position 469 to position 1353
(5) The base sequence shown in SEQ ID NO: 1
I) A gene expression vector in which the promoter described in G) or H) above and a gene whose transcription is regulated are integrated.
J) A transformed cell into which the gene expression vector according to I) has been introduced.
K) The transformed cell according to J) above, which is a cell derived from a marine algae.
L) A useful protein production system comprising a growth means for culturing or growing the transformed cell according to J) or K), and a control means for controlling the concentration of carbon dioxide in the growth environment.
M) A useful protein such as an antibody or an enzyme produced by the useful protein production method described in F) or the useful protein production system described in L).
N) The useful protein according to M) above, which is a protein of mammalian type or derived from mammals.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments, technical ranges, and the like of the present invention will be described in detail.
[0011]
(1) The promoter of the present invention
First, as a promoter sequence that can be used in the gene expression control method of the present invention, a promoter sequence derived from a kind of marine diatom, Pheodactylum tricornutum (hereinafter, referred to as “P. tricornutum”) can be exemplified. This promoter sequence has been identified by the present inventors, as shown in the Examples below. That is, P.I. In order to identify the promoter region of the intracellular β-type carbonic anhydrase gene of Tricornutum, the present inventors have proposed five types of promoter candidates consisting of an upstream region of the transcription start site of the gene and a 5′-UTR coding region following the region. Sites were prepared. Then, constructs were prepared in which a reporter gene was arranged downstream of these candidate sites, and each promoter activity was examined. 2 Highly responsive promoter activity was observed (see FIG. 3).
[0012]
As shown in FIG. 2, the above five types of promoters have different lengths, but have a common DNA sequence from -115 to +61. In addition, these numbers indicate the position of each nucleotide by using the transcription start site as a base point “+1”, the upstream direction as “−”, and the downstream direction as “+”. The shortest promoter is 176 nucleotides in length from -115 to +61, which is shown second from the bottom in the figure, and the remaining four promoters are -225 to +61, respectively, in order of decreasing length. It consists of 286 nucleotides, 545 nucleotides from -484 to +61, 885 nucleotides from -824 to +61, and 1353 nucleotides from -1292 to +61.
[0013]
SEQ ID No. 1 in the sequence listing shows the longest promoter sequence, that is, the nucleotide sequence of 1353 nucleotides from -1292 to +61. In the same nucleotide sequence, the sequence at positions 1178 to 1353 corresponds to the shortest promoter sequence. Hereinafter, the sequence at positions 1068 to 1353 is the second shortest promoter sequence, and the sequence at positions 809 to 1353 is the third. The sequences from the 469th position to the 1353th position correspond to the shortest promoter sequence, respectively. Each of the five types of promoters was obtained as a double-stranded DNA consisting of these base sequences and their complementary sequences.
[0014]
FIG. 4 shows the promoter sequence of the shortest promoter. In the figure, the region indicated by uppercase letters corresponds to the upstream region of the transcription start site, and the region indicated by lowercase letters corresponds to the 5'-UTR region. As mentioned above, CO 2 Since the five types of promoters in which the responsive promoter activity was recognized have the base sequence of 176 nucleotides in common, this sequence region is considered to be an essential region for the promoter activity.
[0015]
As described above, the above five types of promoters can be used in the gene expression control method of the present invention, but the promoter of the present invention is not limited to these five types. For example, the length of the promoter is not limited to these five types, but may be longer. If the region essential for promoter activity can be further narrowed down to 176 nucleotides, a shorter promoter sequence can be used.
[0016]
In addition, one or more bases that are non-essential to the promoter activity in the base sequences of the above five types of promoters are modified by a known genetic engineering technique (ie, substitution, deletion, insertion, or addition of bases). Is similar to CO 2 It is thought to show responsive promoter activity. Such a modified promoter sequence is also included in the promoter of the present invention.
[0017]
The above five types of promoters are It was obtained by the present inventors from the promoter region of the intracellular β-type carbonic anhydrase gene of tricornutum, but has the same activity from the promoter region of the carbonic anhydrase gene of other marine diatoms. It is highly likely that a promoter will be obtained. Furthermore, there is a high possibility that a promoter having the same activity can be obtained from the promoter region of the same gene of marine algae, particularly a marine algae belonging to a phylum, which is closely related to diatoms, or a phylum belonging to a haptophyte. Such a promoter may be used in the gene expression control method of the present invention.
[0018]
Although the above five types of promoters were double-stranded DNAs comprising the above-described base sequences and their complementary sequences, the promoter of the present invention 2 It may be single-stranded or RNA as long as it exhibits a responsive promoter activity.
[0019]
As a method for controlling the expression of a target gene (foreign gene) using the promoter of the present invention described above, a method for preparing a transformation vector (gene expression vector) and introducing it into a host cell is simple. Hereinafter, this method will be briefly described.
[0020]
(2) Preparation of gene expression vector and introduction into host cells
In order for the target gene to be regulated by the promoter of the present invention, transcription of the target gene downstream of the promoter of the present invention is inserted into a multicloning site of an expression vector, and the expression vector is transferred to a host cell. It can be introduced inside.
[0021]
Since there are various expression vectors such as plasmids, phages, and cosmids, an appropriate vector may be selected according to the host cell to be used, the size of the target gene, and the like. In the examples described later, a plasmid (pPtGus vector) having the structure shown in FIG. 1 was used, and various promoter-reporter gene constructs shown in FIG. 2 were ligated to the NdeI and EcoRI sites to prepare a vector.
[0022]
The host cell is not particularly limited, and various plant-derived cells, animal-derived cells, mammal-derived cells, and the like may be used in addition to algae-derived cells. In addition, any cells such as somatic cells, germ cells, stem cells, tumor cells, and hybridomas may be used. However, in order to construct an inexpensive production system, it is preferable to use cells of marine algae (or their origin) that are autotrophic organisms and can basically grow only with light and seawater. Furthermore, among marine algae, yellow plants such as diatoms have similarities in genome structure to mammals, and thus are considered to be suitable for production of mammalian types and proteins derived from mammals.
[0023]
In the examples described below, the marine diatoms P. Tricornutum UTEX642 strain was used.
Various methods for introducing a target gene into a host cell include a molecular gun method (particle gun method), a calcium phosphate method, a lipofection method, a microinjection method, a protoplast fusion method, a DEAE dextran method, a virus method, and an electroporation method. Since a gene transfer method is known, an appropriate method may be selected from known gene transfer methods.
[0024]
After the host cell is transformed in this manner, the method for controlling gene expression of the present invention provides a method for controlling CO in the growth environment of the obtained transformed cell. 2 Concentration (in other words, carbon dioxide partial pressure pCO 2 ) To induce the expression of the gene of interest. The target gene is CO 2 Because of transcriptional regulation by a responsive promoter, CO 2 By changing the concentration, promotion / suppression of gene expression can be easily switched. Hereinafter, a useful protein production system using this gene expression control system will be described.
[0025]
(3) Useful protein production system
For example, when a cell derived from a marine algae is used as a host cell and transformed therewith, the transformed cell can basically grow (culture) only with light and seawater. CO in this growing environment 2 To adjust the concentration, for example, high concentrations of CO 2 After a certain period of time, the supply of gas is stopped, or the supplied gas is changed to low-concentration CO. 2 Or CO 2 May be switched to one that does not include. The promoter of the present invention has a high CO concentration of about 5%. 2 Under the conditions, while suppressing gene expression, low concentration of CO 2 Under the conditions, it promotes gene expression (see FIG. 3). Therefore, the transformed cells should have at least 2 After aeration culture with gas with a concentration of 1% or more, CO in the growth environment 2 By switching the concentration to less than 1%, the expression of the target gene can be induced. For example, during the cell growth period, the concentration of CO 2 The concentration is set and maintained at 1% or more (preferably 2% or more, more preferably 3% or more and 10% or less). 2 The concentration is switched to less than 1% (preferably 0.5% or less, more preferably about 0.030% to 0.040%, which usually corresponds to the vicinity of atmospheric partial pressure). Thereby, gene expression can be induced and useful substances can be efficiently produced.
[0026]
As described above, the useful protein production system of the present invention comprises a growing means for growing transformed cells in culture, 2 What is necessary is just to have the adjustment means which adjusts density. The adjusting means can be easily realized by using a known ventilation system having functions of supplying gas, stopping supply of gas, switching of supplied gas, and removing supplied gas.
[0027]
For example, when culturing transformed cells on a cell culture plate usually used in a laboratory or the like, CO 2 CO as concentration control means 2 An incubator or the like may be used. When animal cells or the like are used as host cells, amino acids, vitamins, glucose, salts, serum, and the like may be added to the medium as needed.
[0028]
When marine algal cells are used, they can basically grow only with light and seawater. Seawater may be used by filtering artificial seawater or natural seawater as necessary. The light may be natural light or artificial light such as a fluorescent light. For example, when cultivating and growing marine algal cells by placing seawater in a large-capacity culture tank, CO 2 It is preferable to design the density adjusting means so that the density can be controlled uniformly. In addition, in order to achieve uniform light irradiation, a light-transmitting material (light-transmitting plastic or the like) is preferably used for the tank container. Further, a stirring means or the like may be provided inside the tank as needed.
[0029]
After the expression of the target gene is induced by the useful protein production system, the protein as a translation product is recovered and purified by a known recovery and purification method. The protein may be expressed in an epitope-tagged manner to facilitate purification, or may be produced using the system of the present invention to produce a protein that has been artificially modified or improved, such as a fusion protein or a mutant protein. Good.
[0030]
As described above, the production system of the present invention can be used to produce various antibodies used in antibody drugs and the like, or useful proteins such as enzymes used in test drugs and the like at low cost. When the present system is used to produce a mammalian type or a protein derived from a mammal, it is preferable to use mammalian type cells as host cells, or to use yellow plant cells such as diatoms. As described above, marine diatoms and the like have a genome structure similar to that of mammals, and are considered to be suitable for production of mammalian types and proteins derived from mammals.
[0031]
In Examples described later, GUS (β-glucuronidase) gene, which is a hydrolase, was used as a reporter gene, and the expression of the enzyme was actually confirmed by the method of the present invention. Therefore, the present invention can be used for producing useful enzymes. One example is utilization of the drug metabolizing enzyme P450 for production. P450 is an enzyme used for safety evaluation of drugs, toxicity evaluation of toxic substances, etc. However, various human P450 molecular species are known, and the production system is not yet established by the existing method using E. coli etc. Some types have not been established. Similarly, there are many useful proteins (for example, antibody proteins) that cannot be appropriately modified with sugar chains when expressed in bacteria or yeast. In addition, by combining human hormone receptors and reporter genes, it is possible to develop a system that can be used for monitoring endocrine disrupting substances that are seriously contaminated in coastal marine areas. The present invention can be used for production of such types of enzymes and proteins.
[0032]
It is also possible to produce secondary useful substances using the system of the present invention. For example, diatoms synthesize EPA (eicosapentaenoic acid), and the expression of enzymes involved in this synthesis pathway is induced by the method of the present invention to obtain a transformant that produces EPA, a useful substance, in large quantities. is there. Such a marine diatom transformant is also included in the present invention.
[0033]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
[Example 1: CO 2 GUS gene expression induction by concentration control]
[A] Cells and growth method
The host cells include marine diatom P. Tricornutum UTEX642 strain was used and grown in artificial seawater adjusted to pH 7-8. 5% or 0.034% CO in culture 2 And the light intensity is about 100 μE m -2 And
[0035]
[B] P. transformation of tricornutum
a) Preparation of cells: Cells were grown in artificial seawater from the early to mid-logarithmic growth phase to about 5 × 10 7 The cells were collected by centrifugation, suspended in 200 μL of artificial seawater, and then spread on an agar medium so as to have a diameter of about 3 cm. Thereafter, the surface was dried and left for about one hour.
b) Preparation of transformation vector: CO 2 P. as a responsive promoter candidate About 1.3 kbp of the promoter site of the intracellular β-type carbonic anhydrase gene (PtCA) of tricornutum was amplified by PCR and ligated to the NdeI and EcoRI sites of the transformation vector shown in FIG. As shown in FIG. 2, five types of promoter regions, ie, -1292 to +61, -824 to +61, -484 to +61, -225 to +61, and -115 to +61, were prepared, and a construct having no promoter region was used as a negative control. Was prepared. These constructs were passed on to the plasmid.
c) Coating of DNA on tungsten particles: The gene transfer in this experiment adopted the molecular gun method and followed the protocol of Bio-Rad Biolistic ™ PDS-1000 / He Particle Delivery System. The conditions for bombarding the cells were set as follows.
Target distance: 6 cm
Chamber vacuum: 27 "Hg
Helium pressure: 1550 psi
d) Selection of transformant: The cells after the bombardment were suspended in 600 μL of artificial seawater, and 300 μL of each was spread on an artificial seawater agar medium containing 100 μg / mL Zeocin (trademark) for 3 to 4 weeks under normal light and normal atmosphere. After culturing, Zeocin resistant clones were selected.
[0036]
[C] Measurement of GUS (β-glucuronidase) activity
Transformants were transformed with 5% and 0.034% CO 2 Aeration culture was performed at a concentration of about mid-logarithmic growth phase, and 10 mL was centrifuged to collect alga. The suspension was suspended in 1 mL of extraction buffer (50 mM NaPO4, pH 7.0, 10 mM beta-Mercaptoethanol, 0.1% Sodium Lauryl Sarcosine, 0.1% Triton X-100), and crushed for 1 minute with an ultrasonic crusher. . 20 μL of the above cell extract was added to 980 μL of Assay buffer (extracted buffer + 10 mM p-nitrophenyl β-D-gluconide), and reacted at 37 ° C., and the total protein amount was 1 mg, and the amount of PNP produced per minute was GUS activity. Calculated.
[0037]
FIG. 3 shows the experimental results. As shown in the figure, high promoters were obtained for all promoter regions of each length tested. 2 During growth, GUS activity was almost completely suppressed (open bars in the figure), and 0.034% CO 2 It was shown that GUS activity was induced under the environment (black bars in the figure). In the graph, “1” and “2” are the results of experiments using cells obtained from different colonies after transformation, and in each case, CO 2 Highly responsive promoter activity was observed.
[0038]
From the above experimental results, CO 2 It was found that the sequence from -115 to +61 (see FIG. 4) has a sufficient function as a promoter region that responds to. This sequence is the previously known CO of the carbonic anhydrase gene in the freshwater green alga Chlamydomonas. 2 It was found to be much shorter than the response region and to have no clear homology sequence at this time.
[0039]
[Example 2: CO 2 Induction of GFP gene expression by concentration control]
Next, the same experiment was performed using the GFP gene instead of the GUS gene, and the induction of GFP gene expression was examined. The GFP gene used was modified in consideration of human codon bias called egfp. As shown in FIG. 5, it was shown that the transformant expressing the construct in which egpt was inherited in the ptCA promoter region was specifically expressed in a site without chloroplast fluorescence. This indicated that GFP was expressed with a function in the cytoplasm. This further suggests that the marine diatom P. cerevisiae may serve as an expression host for genes with human-type codon bias. This indicates that tricornutum is suitable, and the genomic structure of this cell was consistent with the result that the homology was high with humans. It is also thought that this also suggests that a sequence such as the ptCA promoter may function in mammalian type cells other than marine diatoms.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates to CO 2 The present invention relates to a method for controlling gene expression using a responsive novel promoter, and as described above, it can be used for producing useful proteins such as enzymes and antibodies, and has various other usefulness.
[Sequence list]
Figure 2004321120
Figure 2004321120
Figure 2004321120

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a transformation vector used in Examples of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a promoter-reporter gene construct prepared in an example of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring GUS activity.
FIG. 4 is a diagram showing a base sequence of a promoter prepared in an example of the present invention.
FIG. 5 is a view showing the results of an experiment for examining the induction of GFP gene expression, where A is a transmitted light image, B is chloroplast fluorescence, C is a GFP fluorescence image, and D is a superimposition of B and C images. Things.

Claims (14)

海洋性藻類由来カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター配列とその転写調節を受ける外来遺伝子とを宿主細胞内に導入後、細胞生育環境中の二酸化炭素濃度もしくは二酸化炭素分圧を調節することによって外来遺伝子の発現を誘導する遺伝子発現制御方法。After introducing a promoter sequence of a marine algae-derived carbonic anhydrase gene and a foreign gene that is transcriptionally regulated into a host cell, the foreign gene is regulated by controlling the carbon dioxide concentration or carbon dioxide partial pressure in the cell growth environment. A method for controlling gene expression that induces the expression of a gene. 前記プロモーター配列として、海洋性珪藻の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(Phaeodactylum tricornutum)由来のプロモーター配列を使用することを特徴とする請求項1記載の遺伝子発現制御方法。The gene expression control method according to claim 1, wherein a promoter sequence derived from a marine diatom, Phaeodactyllum tricornutum, is used as the promoter sequence. 前記プロモーター配列として、下記▲1▼〜▲5▼の何れかの塩基配列を含むDNA配列を使用することを特徴とする請求項2記載の遺伝子発現制御方法。
▲1▼ 配列番号1に示される塩基配列中、第1178番目から第1353番目までの塩基配列
▲2▼ 同塩基配列中、第1068番目から第1353番目までの塩基配列
▲3▼ 同塩基配列中、第809番目から第1353番目までの塩基配列
▲4▼ 同塩基配列中、第469番目から第1353番目までの塩基配列
▲5▼ 配列番号1に示される塩基配列
3. The method according to claim 2, wherein a DNA sequence containing any one of the following base sequences (1) to (5) is used as the promoter sequence.
{Circle around (1)} The nucleotide sequence from the 1178th to the 1353th nucleotide in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 (2) The nucleotide sequence from the 1068th to the 1353th nucleotide in the nucleotide sequence , The nucleotide sequence from the 809th to the 1353th; (4) the nucleotide sequence from the 469th to the 1353th in the same nucleotide sequence; (5) the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1
宿主細胞に、海洋性藻類由来の細胞を使用することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の遺伝子発現制御方法。The method for controlling gene expression according to any one of claims 1 to 3, wherein a cell derived from marine algae is used as the host cell. 宿主細胞を二酸化炭素濃度1%以上のガスで通気培養後、環境中の二酸化炭素濃度を1%未満に切り替えることによって外来遺伝子の発現を誘導することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の遺伝子発現制御方法。The expression of a foreign gene is induced by switching the concentration of carbon dioxide in the environment to less than 1% after aeration culture of host cells with a gas having a carbon dioxide concentration of 1% or more. 2. The method for controlling gene expression according to claim 1. 請求項1〜5の何れか1項に記載の遺伝子発現制御方法を用いて外来遺伝子の発現を誘導後、その翻訳産物である蛋白質を回収もしくは精製する工程を含むことを特徴とする有用蛋白質生産方法。A method for producing a useful protein, comprising the step of inducing expression of a foreign gene using the method for controlling gene expression according to any one of claims 1 to 5, and then collecting or purifying a protein as a translation product thereof. Method. 海洋性珪藻の一種フェオダクチルム・トリコルヌーツム(Phaeodactylum tricornutum)由来カーボニックアンヒドラーゼ遺伝子のプロモーター。A promoter of a carbonic anhydrase gene derived from Phaeodactyllum tricornutum, a kind of marine diatom. 下記▲1▼〜▲5▼の何れかの塩基配列を含むDNA配列であることを特徴とする請求項7記載のプロモーター。
▲1▼ 配列番号1に示される塩基配列中、第1178番目から第1353番目までの塩基配列
▲2▼ 同塩基配列中、第1068番目から第1353番目までの塩基配列
▲3▼ 同塩基配列中、第809番目から第1353番目までの塩基配列
▲4▼ 同塩基配列中、第469番目から第1353番目までの塩基配列
▲5▼ 配列番号1に示される塩基配列
The promoter according to claim 7, which is a DNA sequence containing any one of the following base sequences (1) to (5).
{Circle around (1)} The nucleotide sequence from the 1178th to the 1353th nucleotide in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 (2) The nucleotide sequence from the 1068th to the 1353th nucleotide in the nucleotide sequence , The nucleotide sequence from the 809th to the 1353th; (4) the nucleotide sequence from the 469th to the 1353th in the same nucleotide sequence; (5) the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1
請求項7又は8記載のプロモーターとその転写調節を受ける遺伝子とが組み込まれた遺伝子発現ベクター。A gene expression vector into which the promoter according to claim 7 or 8 and a gene whose transcription is regulated are integrated. 請求項9記載の遺伝子発現ベクターが導入された形質転換細胞。A transformed cell into which the gene expression vector according to claim 9 has been introduced. 海洋性藻類由来の細胞であることを特徴とする請求項10記載の形質転換細胞。The transformed cell according to claim 10, which is a cell derived from a marine algae. 請求項10又は11記載の形質転換細胞を培養もしくは生育する生育手段と、生育環境中の二酸化炭素濃度を調節する調節手段とを備えた有用蛋白質生産システム。A useful protein production system, comprising: a growth means for culturing or growing the transformed cell according to claim 10 or 11; and a control means for adjusting a carbon dioxide concentration in a growth environment. 請求項6記載の有用蛋白質生産方法、又は請求項12記載の有用蛋白質生産システムによって生産された抗体又は酵素等の有用蛋白質。A useful protein such as an antibody or an enzyme produced by the method for producing a useful protein according to claim 6, or the useful protein production system according to claim 12. 哺乳類タイプもしくは哺乳類由来の蛋白質であることを特徴とする請求項13記載の有用蛋白質。14. The useful protein according to claim 13, which is a protein of a mammalian type or derived from a mammal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101646991B1 (en) * 2015-03-11 2016-08-10 한양대학교 산학협력단 Promoter for constitutive Expression of Foreign Genes
JP2017012135A (en) * 2015-07-06 2017-01-19 国立大学法人高知大学 Vector, genetically engineered marine diatom, and method for producing fucoxanthin

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