JP2006141241A - 糖タンパク質合成用の無細胞タンパク質合成システム - Google Patents

糖タンパク質合成用の無細胞タンパク質合成システム Download PDF

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Abstract

【課題】 哺乳動物細胞を用いた無細胞タンパク質合成系において、高いタンパク質合成活性と糖鎖付加能力を有するタンパク質の製造方法を提供する。
【解決手段】 増強されたタンパク質分泌能を有する不死化哺乳動物細胞株の培養細胞から細胞抽出液を調製し、前記抽出液に糖タンパク質をコードするmRNAを添加することを特徴とする無細胞タンパク質合成系において翻訳後修飾されたタンパク質を製造する。
【選択図】
なし

Description

本発明は、無細胞系におけるタンパク質の合成方法に関し、さらに詳細には、哺乳動物細胞由来の抽出液を用いた糖タンパク質合成システムに関する。
哺乳動物のタンパク質の三分の一には糖鎖が付加されていると考えられている。タンパク質に付加された糖鎖は、発生、分化、増殖、そして癌化に深く関わっていることが数多くの研究により示されている。そのため医薬品などで使用される多くのタンパク質は、その活性を発現するために糖鎖の付加が必須である。また、糖タンパク質を生化学的に解析するために組換えDNA技術を用いて調製することが必要となる。生きた細胞で糖タンパク質を発現させて、それを精製する方法があるが、無細胞系で糖タンパク質を合成できればもっと手軽に手に入れることができる。無細胞タンパク質合成系における糖タンパク質の合成は、従来より、ウサギ網状赤血球の抽出液(reticulocyte lysate)にイヌ膵臓マイクロソーム(糖付加をする細胞内器官)を添加して行うことが一般的である(例えば、非特許文献1参照)。イヌ膵臓マイクロソームは市販されているものの、高価でかつロットによる活性のばらつきが大きい。また、通常の研究者がイヌの膵臓を得ることは難しく、ほとんどの人にとって自前で調製することは不可能である。このため、組織細胞や培養した株細胞、例えば、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)から糖鎖付加反応を含む翻訳後修飾機構(小胞体、ゴルジ体、細胞膜等)を調製し、これらを上記ウサギ網状赤血球の抽出液に添加して糖タンパク質を合成する無細胞完全翻訳後修飾タンパク質の製造方法が報告されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、糖タンパク質を用いた研究や医薬品開発において、簡便かつ安定的に糖タンパク質を製造することはきわめて重要である。特に、感染症対策のための研究においてはこの点が重要となる。ヒトC型肝炎ウイルス(HCV)やヒト免疫不全ウイルス(HIV)は糖タンパク質であるエンベロープを持ち、エンベロープの糖鎖が感染に重要であると考えられている。HCV、HIVは、共にヒト細胞にのみ感染するため、これらエンベロープを生化学的に解析するためにはヒト由来の細胞で合成することが望ましい。
特開2002−238595 Walter, P. and Blobel, G. (1983) Method. Enzymol., Vol. 96, pp.84
従来技術において用いられているイヌ膵臓マイクロソームや培養細胞由来の翻訳後修飾機構の調製には手間と時間がかかる。また、これらをウサギ由来の抽出液成分と組み合わせた無細胞タンパク質合成系は、不均一な系であるため、ある種の翻訳後修飾のための成分が欠損しているかもしれない。本発明は、哺乳動物細胞を用いた無細胞タンパク質合成系において、高いタンパク質合成活性と糖鎖付加能力を有するタンパク質の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、無細胞タンパク質合成系としてモノクローナル抗体生産用ハイブリドーマの細胞抽出液を用いることによって効率良く糖タンパク質が合成できることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の視点において、本発明の無細胞タンパク質合成系における翻訳後修飾されたタンパク質の製造方法は、増強されたタンパク質分泌能を有する不死化哺乳動物細胞株の培養細胞から細胞抽出液を調製し、前記抽出液に糖タンパク質をコードするmRNAを添加することを特徴とする。前記培養細胞は浮遊細胞であることが好ましく、さらに好ましくはモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞である。前記糖タンパク質をコードするmRNAはウイルス由来のRNAを用いることができる。
本発明の他の視点において、増強されたタンパク質分泌能を有する不死化哺乳動物細胞株の培養細胞から調製した細胞抽出液を含むことを特徴とする無細胞タンパク質合成用組成物が提供される。この組成物は、さらにアミノ酸と、緩衝液と、塩と、ヌクレオチド三リン酸と、エネルギー物質とを含むことが好ましい。
本発明の好ましい実施形態において、前記培養細胞はモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞であり、特に好ましくは、ヒト由来のハイブリドーマ細胞(ヒト−ヒトハイブリドーマ)である。
本発明の方法によれば、タンパク質分泌機能が増強された培養細胞の抽出液を用いることによって、翻訳後修飾を受けるタンパク質、特に糖鎖が付加されたタンパク質を効率よく製造することができる。また、不死化した哺乳動物細胞株の培養細胞を用いることによって細胞抽出液の調製が容易になる。特に、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは浮遊細胞であるため大量培養が容易であり、その多くは無血清培地で手軽に増やすことができる。さらに、ヒト細胞由来のハイブリドーマを用いることによって、ヒト型の糖鎖構造を有する糖タンパク質を容易に調製することができる。このような合成方法は、ヒト細胞における糖タンパク質の構造と機能の研究に有用である。
[無細胞タンパク質合成系]
本明細書において、無細胞タンパク質合成系とは、タンパク質の翻訳に必要なタンパク質因子を細胞抽出液として取り出し、試験管内でこの反応を再構成することで目的とするタンパク質を合成させる系である。さまざまな生物種に由来する抽出液を利用して無細胞系を構成することができ、例えば、大腸菌や好熱性細菌等の細菌、小麦胚芽、ウサギ網状赤血球、マウスL−細胞、エールリッヒ腹水癌細胞、HeLa細胞、CHO細胞及び出芽酵母等の、高いタンパク質合成活性の状態の真核細胞、及び原核細胞の抽出液が用いられている(Clemens, M.J., Transcription and Translation - A Practical Approach, (1984), pp. 231-270, Henes, B.D. et al. eds., IRL Press, Oxford)。
本発明の方法において、無細胞タンパク質合成用の細胞抽出液は、増強されたタンパク質分泌能を有し、かつ不死化した哺乳動物細胞株の培養細胞から調製される。哺乳動物細胞としては特に制限されないが、例えば、マウスL−細胞、エールリッヒ腹水癌細胞、HeLa細胞、CHO細胞などを用いることができる。これらのうち、タンパク質分泌能が高い細胞か、又はそのように人工的に改変された細胞が好ましい。このような細胞として、特に好ましくは以下に述べるようなモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞が挙げられる。この細胞は糖タンパク質である抗体分子を分泌することから糖鎖の付加機構である細胞内の小胞体やゴルジ体などの膜器官がよく発達していると考えられる。ハイブリドーマ細胞は浮遊細胞として培養しやすく、また多くの場合無血清培地を用いて効率よく培養することができる。
[モノクローナル抗体産生ハイブリドーマ細胞株の作製]
ハイブリドーマ細胞株の作製は、常法により例えば、Koehler and Milstein, "Nature, Vol. 256, pp. 495-497(1975)及び、European Journal of Immunol., Vol. 6, pp. 511-519 (1976)等の方法により製造される。具体的には、まず、免疫原として使用する抗原は特に限定されず、免疫動物にとっての異種タンパク質又はペプチド等を用いる。低分子化合物の場合は、そのまま免疫しても抗体ができにくいため、通常、KLHやアルブミンのようなキャリアータンパク質と結合させる。免疫動物としては、哺乳類動物であれば特に限定されないが、例えば、マウス、ラット、ハムスターなどを用いることができる。例えば、マウスの場合は、十分な量の抗原刺激を受けたリンパ球が形成されるように、マウス1匹に約25μgの抗原を2週間間隔で腹腔に3回程度免疫後、さらに25μgを静脈に投与する。最終免疫の数日後に融合のため脾臓細胞を取り出す。
上記のように免疫した哺乳動物の個体から脾臓を無菌的に取り出し、そこから単細胞懸濁液を調製する。この脾臓細胞(抗体産生細胞)を適当なミエローマ細胞と適当な融合促進剤の使用により細胞融合させる。ミエローマ細胞としては免疫動物と同種の哺乳動物に由来するものが望ましいが、ラット、ハムスター等の脾臓細胞とマウスのミエローマ細胞とを融合させることもできる。好ましい細胞融合促進剤としては、例えば平均分子量1000〜4000のポリエチレングリコールである。
未融合の脾臓細胞、未融合のミエローマ細胞及び融合細胞の混合物を未融合のミエローマ細胞を支持しない選択培地で希釈し、未融合の細胞を死滅させるのみ十分な時間(約1時間)培養する。培地は薬物抵抗性(例えば、8−アザグアニン抵抗性)で未融合のミエローマ細胞を支持しないもの(例えばHAT培地)が使用される。この選択培地中では未融合のミエローマ細胞は死滅する。また、未融合の脾臓細胞は非腫瘍性細胞なので、ある一定期間(例えば1週間)後に死滅する。こうして残った細胞は、親細胞であるミエローマの腫瘍性と抗体を産生する脾臓細胞の性質を併せ持つため選択培地中で生存でき、しかも増強されたタンパク質分泌能を有するのである。さらに適当な方法、例えば、限界希釈法でクローン化することにより抗体分泌能の高い株を選択することもできる。
ヒト染色体のみを有する親細胞株とヒト抗体産生株の融合によるヒト−ヒトハイブリドーマ の作製の試みは、1980年にオルソンとカプラン、及びクローチェら(L.Olsson とH.S.Kaplan, Proc.Natl.Acad.Sci., 77, 5429 (1980)及びC.M.Croce ら、Nature, 288. 488 (1980))が報告し、その後、多くのヒト−ヒトハイブリドーマ の作製の報告があるが、例えば、生体由来のヒトBリンパ球とミエローマ細胞を融合させたハイブリドーマ、あるいは、EBウイルス等で細胞株化したヒトBリンパ球とミエローマ細胞とを融合させたハイブリドーマなどが挙げられる。ここで用いるミエローマ細胞は、例えば、U266で代表されるヒトミエローマ細胞、P3U1で代表されるマウスミエローマ細胞などが含まれるが、その他のヒトミエローマ細胞やヒトリンパ芽球細胞樹立株のナマルバ細胞等でもよく、さらには、他の動物種由来のミエローマ細胞でもよい。
[無細胞タンパク質合成用組成物の調製]
株化されたハイブリドーマ細胞は、当業者に公知の培養装置によって容易に培養することができる。次に、培養した細胞は、例えばホモジナイザー等の公知の方法を用いて機械的に破砕することができる。抽出液はミクロコッカスヌクレアーゼ及びCaCl処理して内因性mRNAを破壊し、その結果バックグラウンド翻訳を減少させて最小にする。次いで、EGTAを加えてCaClをキレートさせ、それによってヌクレアーゼを不活化する。
本発明の1つの実施形態において、上記哺乳動物の培養細胞を圧縮した不活性ガス(例えば、窒素ガス)に接触させて圧力をかけ、続いて減圧(除圧)することによって破砕する。このための装置として、例えば、Mini−Bomb細胞破砕チャンバがKONTES社から販売されている。この方法は、機械的な方法や超音波処理の場合などに見られる温度の上昇を伴わず、細胞は膨張するガスによって冷却される。圧力や平衡時間を変えることによって細胞の破砕の程度を調節できる。例えば、中程度の圧力で短時間処理することによって細胞内の小器官を壊すことなく外部の細胞膜のみを破砕することもできる。この装置を用いて昆虫細胞の抽出液を調製することによって、高い糖タンパク質合成活性が得られることが報告されている(Tarui, H. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. Vol.55, pp.446-453, 2001参照)。
この抽出液はタンパク質合成に必要な成分を含有しており、例えばtRNA、rRNA、アミノ酸並びに開始因子、延長及び終結因子が含まれる。さらに、ホスホクレアチンキナーゼ及びホスホクレアチンからなるエネルギー再生系を添加することによってmRNA翻訳が最適化される。さらにアミノ酸混合物を添加してもよい。酢酸カリウム及び酢酸マグネシウムは翻訳反応に適した濃度となるように調整して添加される。
これらの無細胞タンパク質合成用反応混合物又はアミノ酸混合物は、それぞれ別に、若しくはあらかじめ混合した状態で、使用しやすいように一定量ごと分注して製品として配送することができる。これらの製品は凍結又は乾燥状態で保存することができ、保存及び輸送に適した容器に収容してキットとして販売される。キットには取扱説明書や陽性コントロールDNA、ベクターDNA等を添付することができる。
[糖タンパク質の合成]
無細胞タンパク質合成用の鋳型mRNAは、発現したい所望の糖タンパク質をコードするものであれば特に限定されないが、細胞から直接mRNAを単離するか、前記糖タンパク質をコードするDNAをRNAポリメラーゼプロモータを有するベクターにクローン化してインビトロ転写反応を行うことにより合成することができる。ファージポリメラーゼプロモータの後ろにクローン化されたDNAのインビトロ転写方法が知られている(Krieq, P. and Melton, D., Nucl. Acids Res., Vol.12, p.7057, 1984)。この方法は、発現したい遺伝子を、SP6、T7、及びT3RNAポリメラーゼのいずれか1つのプロモーターを有するベクターにクローン化する。次いで、このベクターのクローン化された遺伝子の3’末端で制限酵素を使用して線状化され、インビトロ転写反応によってmRNAへの転写を行う。SP6、T7及びT3RNAポリメラーゼプロモータを有する多数のベクターは市販されており、容易に入手可能である。このようにして合成した鋳型mRNAは、5’末端にキャップ構造を有するか、又は有しないもののいずれでもよい。5’末端にキャップを付加する場合は、キャップアナログと呼ばれるキャップ類似体を基質にして、RNAポリメラーゼの酵素反応でキャップを持ったmRNAを合成することができる。鋳型mRNAがコードする糖タンパク質としては、医薬用、及び研究用の糖タンパク質が挙げられ、例えば、成長ホルモン類、顆粒球コロニー刺激因子、インターロイキン、インターフェロン、トロンボポエチン、エリスロポエチン、組織プラスミノーゲンアクチベーター、ヒト化モノクローナル抗体などが含まれるがこれらに限定されない。
本発明の1つの実施形態において、ウイルス由来のmRNAを鋳型とすることができる。例えば、HIVのエンベロープタンパク質であるgp120をコードするmRNAは56kDaのポリペプチド鎖と潜在的な21個のN−グリコシル化部位(Asn−Xaa−Ser/Thr)を有し、全体として100〜120kDaの分子量を有する。従って、上記無細胞タンパク質合成系で合成されたgp120をエンドグリコシダーゼHで処理することによる分子量の変化を測定することにより、糖鎖が付加されているか否かを検出することができる。
他の実施形態として、鋳型mRNAの5’末端にピコルナウイルスの内部リボソーム侵入部位(IRES)を付加してもよい。ピコルナウイルスのmRNAは内部リボソーム侵入部位(IRES)を使用して翻訳反応を開始することが知られている。ピコルナウイルスのIRESの構造には大きく2つに分けられ、1つは、エンテロウイルス(例えば、ポリオウイルス)やライノウイルスであり、他の1つは、カルジオウイルス(例えば、Encephalomyocarditis virus(EMCV))やアフトウイルス(例えば、口蹄疫ウイルス)である。例えば、EMCVのRNAは5’非翻訳領域に存在するIRESから開始され、大きなポリプロテインが合成される。このポリプロテインは、ウイルス由来のプロテアーゼ3Cpro又は3ABCproによって切断され、成熟したウイルスタンパク質へとプロセッシングされる。EMCVゲノムの完全な塩基配列は、例えばGenBank Accession No.NC_001497及びX87335等に登録されている。このIRESは、EMCVのRNAゲノムの5’非翻訳領域に存在し、例えば、EMCVゲノムの281〜848番目の塩基配列をPCRにより増幅してクローン化することができる。
以下に記載するヒトハイブリドーマHF10B4細胞株を用いた実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらの実施例は1つの具体例であって本発明の範囲を何ら限定するものではない。
[細胞培養]
シャーレを用いたHF10B4細胞(理研バイオリソースセンターCell No. RCB0708)の培養は、炭酸ガスインキュベーター(CO濃度5%、37℃)内にて行った。培地はE−RDF培地(極東)に加熱処理を施した10%子ウシ血清(ICN Biomedicals, Inc)、2mMのL−グルタミン溶液を添加したものを用いた。
1Lスケールでの攪拌培養は、細胞培養コントローラーシステム(セルマスター モデル1700、和研薬社)を取り付けたスピンナーフラスコを用いて行った。温度、pH、溶存酸素濃度、及び攪拌スピードは、それぞれ37℃、pH7.0、6.7ppm、及び20rpmに設定した。
HeLa S3細胞のシャーレでの培養にもCOインキュベーター(CO濃度5%、37℃)を用いた。培地には、イーグルMEM培地(SIGMA)に、加熱処理を施した10%子ウシ血清(ICN Biomedicals, Inc)、2mMのL−グルタミン溶液、1unit/mlペニシリン、0.1mg/mlストレプトマイシンを添加したものを用いた。攪拌培養は、pH、攪拌スピードをそれぞれ7.2、50rpmに設定した点以外はHF10B4細胞と同様の方法で行った。
[細胞抽出液の調製]
細胞濃度1.0〜1.5×10個/mlに達した時点で、培養液中のHF10B4細胞を360×g、4℃、10分間の遠心によって回収した。培地は、アスピレーターを用いて除き、培養液1L分から得られた細胞に対して80mlの緩衝液(35mMのHEPES−KOH(25℃でのpH7.5)、140mMのNaCl、11mMグルコース)で軽く懸濁した後、2本の50mlチューブに移し替え、360×g、4℃、5分間の遠心を行った。この操作を3回繰り返した後、細胞容積の1.5倍量の抽出buffer(20mMのHEPES−KOH(25℃でのpH7.5)、45mM酢酸カリウム、45mMのKCl、1.8mM酢酸マグネシウム)を加え、細胞濃度が約2.5×10個/mlになるように懸濁したものをMini-Bomb cell disruption chamber (KONTES)に封入した。細胞の破砕は、窒素ガス圧1.0Mpa、氷中にて静置した状態で行った。30分後、アウトレットポートをゆっくりと開口し、流速約3〜10滴/秒にて細胞破砕液を回収した。得られた細胞破砕液は、700×g、4℃、5分間の遠心を2回繰り返し、沈澱画分を除いたもの(2〜2.5ml)を、予め25mlの抽出bufferにて平衡化しておいたPD−10カラム(Amersham社)へ添加した。自然落下にてサンプルをカラム内に入り込ませた後、さらに抽出bufferを添加し、カラム下から落下している溶液が透明から乳白色に変わった時点で、約1.7〜2.0mlまで採取したものを細胞抽出液とした。得られた抽出液は均等に小分けし、液体窒素で瞬間凍結後、マイナス80℃にて保存した。HeLaS3細胞の抽出液もHF10B4細胞と同様の方法で調製した。
[プラスミドとmRNAの調製]
HIV及びHCVの各エンベロープタンパク質をコードするmRNAを合成するために、プラスミドpSP72-EMCV-HIVgp120-poly-A、pSP72-EMCV-HCV-E1-E2-poly-A、及びpSP72-EMCV-HCV-E2-poly-Aを作製した。各プラスミドの作製法およびmRNA合成法は以下の通りである。
HIVのgp120の発現ベクターであるpSP72-EMCV-HIVgp120-poly-Aは、プラスミドpNM3rM(Kuwata, et al.(1995)J. Gen. Virol. 76: 2181-2191)をテンプレートにして、プライマー5'-CCGGGAGCTCCAGAGTGAAGGAGAAGTATCAGCACTTG-3'(配列番号1)と5'-TCTCGATATCTCATCTTTTTTCTCTCTGCACCACTCTTCT-3'(配列番号2)を用いてgp120をコードするDNAフラグメント(gp160の2〜509までのアミノ酸に相当する)をPCR法によって増幅した。次に、そのDNAフラグメントをプラスミドpSP72-EMCV-Luc-poly-A(Svitkin, et al. (2001) RNA 7:1743-1752)のルシフェラーゼをコードする領域と入れ替える操作を行った。作製したpSP72-EMCV-HIVgp120-poly-Aの構造を概略的に表わしたものを図1(A)に示す。
EMCV-HIVgp120-poly-A mRNAの合成は、プラスミドpSP72-EMCV-HIVgp120-poly-A 内のポリA配列の3’側を制限酵素XbaIで切断したものを鋳型とし、T7RNAポリメラーゼを用いた RiboMAX Large Scale RNA Production Systems (Promega) の方法に従って行った。
HCVのE1−E2発現ベクターであるpSP72-EMCV-HCV-E1-E2-poly-Aは、プラスミドpCMV-980(Marusawa et al. (1999) J. Virol. 73: 4713-4720)をテンプレートにして、プライマー5'-CCGGCCGAGCTCGGCAACAGGGAATCTGCCCGGTTGC-3'(配列番号3)及び5'-TCTCGATATCTCAGGCCTCAGCCTGGGCTATCAGCAGCAT-3'(配列番号4)を用いてE1−E2をコードするDNAフラグメント(HCV全長ポリペプチドの165〜746までのアミノ酸に相当する)をPCR法によって増幅した。次にそのDNAフラグメントを上記と同様にプラスミドpSP72-EMCV-Luc-poly-Aのルシフェラーゼをコードする領域と入れ替える操作を行った。
HCVのE2の発現ベクターであるpSP72-EMCV-HCV-E2-poly-Aは、2種のプライマー 5'-CCGGCCGAGCTCGGTGGGGAACTGGGCTAAGGTCTTG-3'(配列番号5)及び5'-TCTCGATATCTCAGGCCTCAGCCTGGGCTATCAGCAGCAT-3'(配列番号6)を用いてE2をコードするDNAフラグメント(HCV全長ポリペプチドの365〜746までのアミノ酸に相当する)を上記と同様に増幅、そしてプラスミドpSP72-EMCV-Luc-poly-Aのルシフェラーゼをコードする領域と入れ替える操作を行った。作製したpSP72-EMCV-HCV-E1-E2-poly-A およびpSP72-EMCV-HCV-E2-poly-Aの構造を概略的に表わしたものを図1(B)及び(C)に示す。
mRNA、EMCV−HCV−E1E2−poly−A及びEMCV−HCV−E2−poly−AのmRNAの合成は、プラスミドpSP72-EMCV-HCV-E1-E2-poly-A及びプラスミドpSP72-EMCV-HCV-E2-poly-Aのポリ−A配列の3’側を制限酵素XbaIで切断したものをそれぞれ鋳型とし、T7RNAポリメラーゼを用いたRiboMAX Large Scale RNA Production Systems (Promega)の方法に従って行った。合成した各mRNAは、波長260nmの吸光度から濃度を定量した後、マイナス80℃にて保存した。
[無細胞タンパク質合成]
ウイルス由来エンベロープタンパク質をコードする各mRNAの翻訳反応を行う前に、抽出液に含まれている内因性のRNAの分解と除去を行った。方法については以下の通りである。抽出液100μl(タンパク質濃度20〜26mg/ml)に対し、1μlの7500ユニット/mlヌクレアーゼS7、100mMCaClを添加し、5分間、20℃の処理を施した後、8μlの30mM EGTAを加え反応を停止した。次にその抽出液110μlへ、エネルギーミックス溶液(184mMのHEPES−KOH(pH7.5)、13.2mMのATP、1.32mMのGTP、198mMクレアチンリン酸、3.3mMスペルミジン、13.2mM酢酸マグネシウム)を16.4μl、3.3mg/ml牛肝臓由来t−RNAを4.92μl、6.0mg/mlクレアチンリン酸キナーゼを1.8μl、2.0MのKClを9μl、50mM酢酸マグネシウムを1.8μl、HOを16.2μl加え混合液を調製した。さらに混合液を透析チャンバー(MWCO50kDa、再生セルロース製)へ充填し、4.8mlの外部液(エネルギーミックス溶液490μl、抽出buffer3.0ml、2.0MのKClを270μl、100mM酢酸マグネシウム27μl、400mMのEGTA16.2μlを含む)に対し1.5〜3時間の透析を27℃にて行った。
翻訳反応は、混合液8μlをエッペンドルフチューブに移し、そこへ2.5mCi/mlの35S−メチオニン、0.6μg/μlの各mRNA溶液を順に0.5μlずつ添加、混合した後(最終容量9μl)、1時間、27℃のインキュベーションを行った。反応液に含まれる各組成の最終濃度は以下の通りである。11〜14mg/ml抽出液由来タンパク質、27mMのHEPES−KOH(pH7.5)、15μMアミノ酸(メチオニンを除く)、35S−メチオニン0.14mCi/ml、1.2mMのATP、120μMのGTP、18mMクレアチンリン酸、0.3mMスペルミジン、1.5mM酢酸マグネシウム、25mM酢酸カリウム、125mMKCl、1.33mMのEGTA、90μg/ml牛肝臓由来t−RNA、60μg/mlクレアチンリン酸キナーゼ、0.3μg/9μlmRNA。
反応後、合成された各翻訳産物について糖鎖有無の確認をするためグリコシダーゼ処理を施した。反応には、Endo−H(endoglycosidase H (NEW ENGLAND BioLabs))を用いた。まず反応液に対して添付されていた変性buffer(10x)を1/10倍量添加し、50℃にて10分間インキュベートした。次に室温に戻した変性サンプルに0.5Mリン酸ナトリウム(25℃でのpH7.5)、10%NP−40をそれぞれ1/10倍量添加した後、500,000ユニット/mlのEndo−Hを1μl加え反応を開始した。コントロール実験では、Endo−Hの代わりに水を加えた。2時間、37℃の反応後、それぞれの検体をSDS化、ポリアクリルアミドゲル濃度12.5%のSDSゲルにて泳動した。アイソトープラベルされた産物の検出には、BAS2000(Fuji)を用いた。
その結果を図2及び3に示した。図2は、HIVエンベロープタンパク質gp120をコードするEMCV-HIVgp120-poly-AをHeLaS3細胞(左パネル)又はHF10B4細胞(右パネル)の抽出液を用いて翻訳反応を行った後、さらにEndo−H存在下、または非存在下にてインキュベートを施した試料のSDS−PAGEの結果である。矢印はそれぞれ糖鎖付加された翻訳産物(gp120)、Endo−H消化を受けたgp120(dgp120)を示す。*は糖鎖付加のおこらなかった産物を示す。検出されたバンドの濃さから、HeLaS3細胞では、ほとんど糖鎖付加が起こらなかったのに対し、HF10B4では80%以上の産物に糖鎖付加が認められた。また、それぞれの産物についてEndo−Hグリコシダーゼ処理を行うと、切断された糖鎖の分だけ分子量が低下したことが分かる(dgp120)。
図3は、HCVエンベロープタンパク質をコードするEMCV-HCV-E2-poly-A およびEMCV-HCV-E1-E2-poly-AについてHF10B4細胞の抽出液を用いて翻訳反応を行った。反応後、図2と同様、さらにEndo−H存在下、または非存在下にてインキュベートを施した後、SDS−PAGEを行った結果を示す。それぞれの反応で糖鎖付加された翻訳産物(E1、E2)とEndo−H消化を受けたE1、E2(dE1、dE2)を矢印で示す。その結果、いずれの産物についても糖鎖付加が認められた。E1−E2の産物については、両者がつながった状態で検出されるのではなく、E1、E2単独で検出された。したがって、エンベロープタンパク質は、適切な翻訳後修飾(プロセッシング)を経て糖鎖付加されたと考えられる。
本発明の実施例で用いた各種mRNAを合成するためのプラスミドDNAの構造を表わした模式図である。 ヒト由来無細胞翻訳反応によるHIVエンベロープタンパク質の合成をSDS−PAGEにより解析した結果である。 ヒト由来無細胞翻訳反応によるHCVエンベロープタンパク質の合成をSDS−PAGEにより解析した結果である。

Claims (10)

  1. 増強されたタンパク質分泌能を有する不死化哺乳動物細胞株の培養細胞から細胞抽出液を調製し、前記抽出液に糖タンパク質をコードするmRNAを添加することを特徴とする無細胞タンパク質合成系における翻訳後修飾されたタンパク質の製造方法。
  2. 前記培養細胞が、浮遊細胞である請求項1に記載の方法。
  3. 前記培養細胞が、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞である請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記ハイブリドーマ細胞がヒト由来の細胞である請求項3に記載の方法。
  5. 前記糖タンパク質をコードするmRNAがウイルス由来のRNAである請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 増強されたタンパク質分泌能を有する不死化哺乳動物細胞株の培養細胞から調製した細胞抽出液を含むことを特徴とする無細胞タンパク質合成用組成物。
  7. さらにアミノ酸と、緩衝液と、塩と、ヌクレオチド三リン酸と、エネルギー物質とを含む請求項6に記載の組成物。
  8. 前記培養細胞が、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞である請求項6又は7に記載の組成物。
  9. 前記ハイブリドーマ細胞がヒト由来の細胞である請求項8に記載の組成物。
  10. 糖タンパク質の製造のための請求項6〜9のいずれか一項に記載の組成物の使用。
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