JP2007037498A - Method for producing protein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アミノ末端にメチオニンを含有しないタンパク質を、遺伝子組換え技術により製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a protein containing no methionine at the amino terminus by a gene recombination technique.
タンパク質が細胞内で生合成される際には、そのアミノ末端は mRNAの開始コドン(一般にAUG)に対応するメチオニン(原核生物ではホルミルメチオニン)から始まっているが、このメチオニンは生合成後に多くのタンパク質種において酵素反応で除去されてしまう。したがって、実際のタンパク質分子の多くは、アミノ末端にメチオニンを含有しない。一方、遺伝子組換え技術の進歩により、有用なタンパク質を微生物や動物細胞を用いて産生することが可能となった。特に組換えタンパク質の生産のための宿主としてはコスト等の面から大腸菌が最も広く用いられているが、大腸菌やその他の微生物を宿主として組換えタンパク質の発現を行った場合、動物細胞で発現させた場合に見られるような正確なプロセッシングがおこらない場合がある。開始コドンに由来するアミノ末端のメチオニンの付加も、そのような不正確なプロセッシングのひとつである。組換えタンパク質のアミノ末端に付加されたメチオニンの除去は、通常、宿主に由来するメチオニンアミノペプチダーゼによって行われるが、該組換えタンパク質の発現量が高い場合には、発現した組換えタンパク質の大部分がアミノ末端にメチオニンを有したままであることが多い。例えば、大腸菌で発現させたヒト成長ホルモンにおいてメチオニンの付加率はほぼ100%[非特許文献1:ネイチャー(Nature),293,408(1981)]に達し、インターフェロン−αにおいては50%[非特許文献2:ジャーナル・オブ・インターフェロン・リサーチ(J. Interferon Res.),1,381(1981)]、非グリコシル化ヒトインターロイキン−2では、天然型ヒトインターロイキン−2と同じくアラニンではじまる分子種(rIL−2)に加え、アミノ末端にさらにメチオニンの付加した(アミノ末端にメチオニン残基を有する)分子種(Met−rIL−2)の存在が認められている。 When a protein is biosynthesized in a cell, its amino terminus begins with a methionine (formyl methionine in prokaryotes) that corresponds to the start codon of mRNA (generally AUG). It is removed by enzymatic reaction in protein species. Thus, many actual protein molecules do not contain methionine at the amino terminus. On the other hand, advances in gene recombination technology have made it possible to produce useful proteins using microorganisms and animal cells. In particular, E. coli is most widely used as a host for production of recombinant proteins from the viewpoint of cost, but when recombinant proteins are expressed using E. coli and other microorganisms as hosts, they are expressed in animal cells. May not be as accurate as you would see it. Addition of an amino-terminal methionine derived from the start codon is one such inaccurate processing. Removal of methionine added to the amino terminus of the recombinant protein is usually performed by methionine aminopeptidase derived from the host. However, when the expression level of the recombinant protein is high, most of the expressed recombinant protein Often remain methionine at the amino terminus. For example, in human growth hormone expressed in Escherichia coli, the methionine addition rate reaches almost 100% [Non-patent document 1: Nature, 293 , 408 (1981)], and 50% [non-patented in interferon-α]. Reference 2: Journal of Interferon Research (J. Interferon Res.), 1 , 381 (1981)], non-glycosylated human interleukin-2, molecular species starting with alanine, similar to natural human interleukin-2 In addition to (rIL-2), the presence of a molecular species (Met-rIL-2) having methionine added to the amino terminus (having a methionine residue at the amino terminus) has been observed.
アミノ末端にメチオニンが付加した組換えタンパク質とアミノ末端にメチオニンが付加していない組換えタンパク質を精製によって分離することが可能である場合もあるが、通常、アミノ末端メチオニンの有無しか違わない両者を分離することは困難な場合が多く、精製収率の点で不利となる。そのためアミノ末端にメチオニンが付加した組換えタンパク質の割合を低下させることは精製収率の面において効果が期待される。また、アミノ末端にメチオニンを付加した組換えタンパク質は、本来の活性が認められなかったり、その組換えタンパク質を医薬品として用いる場合には、抗原性が問題となることもある。例えば、組換えヒト成長ホルモン等に見られるように成熟型に比べ、抗原性の増加が指摘されている。したがって、遺伝子組換え技術を利用して産生した前駆体タンパク質を医薬品などに利用するためには、このアミノ末端のメチオニンを選択的に除去し成熟型タンパク質を得る必要がある。 In some cases, it is possible to separate a recombinant protein with methionine added at the amino terminus and a recombinant protein without methionine added at the amino terminus by purification. Separation is often difficult and disadvantageous in terms of purification yield. Therefore, reducing the proportion of recombinant protein with methionine added to the amino terminus is expected to be effective in terms of purification yield. In addition, a recombinant protein in which methionine is added to the amino terminus may not have the original activity, or antigenicity may be a problem when the recombinant protein is used as a pharmaceutical product. For example, as seen in recombinant human growth hormone and the like, an increase in antigenicity has been pointed out as compared to mature type. Therefore, in order to use a precursor protein produced by gene recombination technology for a pharmaceutical or the like, it is necessary to selectively remove this amino terminal methionine to obtain a mature protein.
アミノ末端のアミノ酸を化学的に除去する方法としては、Dixon が、1964年に、DL−アラニルグリシンにグリオキシル酸、ピリジン、酢酸銅を反応させるとアミノ基転位反応が起こり、ピルボイルグリシンが生成すること[非特許文献3:バイオケミストリー・ジャーナル(Biochem. J.),92,661(1964)]、さらに、化合物にチオセミカルバジドを反応させるとアミド結合の開裂が起こり、グリシンを生成することを報告している[非特許文献4:バイオケミストリー・ジャーナル(Biochem. J.),90,2C(1964)]。次いで、この反応をチトクロームc−551(Pseudomonas cytochrome c−551)に応用し、アミノ末端グルタミン酸が除去されることを報告している[非特許文献5:バイオケミストリー・ジャーナル(Biochem. J.),94,463(1965)]。しかしながら、これらの方法は反応効率、反応の特異性の面で問題があり、目的タンパク質にも影響を与えかねないため実用性に乏しい。したがって、アミノ末端のメチオニンを選択的に除去する方法として、メチオニンアミノペプチダーゼを作用させる方法が最も望ましい。この方法に利用できるメチオニンアミノペプチダーゼとして、大腸菌〔特許文献1:特開昭62−115281号公報、及び非特許文献6:ジャーナル・オブ・バクテリオロジー(J. Bacteriol.),169,751(1987)〕、サルモネラ ティフィムリウム(Salmonella typhymurium) 〔特許文献2:特表平3−502400号公報、及び非特許文献7:ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリー(Eur. J. Biochem.),180,23(1989)〕、酵母(特許文献3:特表平4−500155号公報)、及び枯草菌(Bacillus subtilis)(特許文献4:特開平3−285684号公報)由来のメチオニンアミノペプチダーゼが提案されている。これらのメチオニンアミノペプチダーゼは、タンパク質として単離され、その遺伝子も明らかにされている。アミノ末端のメチオニンを除去あるいは該メチオニンの付加していない組換えタンパク質を生産する方法としてその他には、分泌発現を行う方法〔非特許文献8:ジーン(Gene),55,189(1987)〕、融合タンパク質として発現させる方法〔非特許文献9:サイエンス(Science),198,1056(1977)〕などが知られている。しかし、分泌発現を行う方法に関しては通常の発現に比べて生産量が低いという不都合がある。また、融合タンパク質として発現させる方法および発現後にアミノペプチダーゼを用いてメチオニンを除去する方法に関しては、発現させた後に、融合タンパク質の切断又はメチオニンの除去の操作が必要となり、操作が煩雑になるだけでなく、最終的な収率・純度の低下を招き不都合である。
同じタンパク質であっても、アミノ末端にメチオニンの付加した分子種とそうでない分子種は、タンパク質の高次構造、生物活性、安定性が相互に異なる可能性があり、さらにメチオニンのアミノ末端への付加が抗原性の増加をもたらす可能性もありうるものと考えられる。従って、産業利用上の観点から、この開始コドンに対応するアミノ末端メチオニンを除去する方法を確立することは意義あることと考えられる。この課題を解決するため、過酷な化学反応をタンパク質に付す方法は、決して満足する結果を与えない。すなわち、最終生産物となるタンパク質を変性させることなく、マイルドな条件下でアミノ末端のメチオニン残基を除去しうる化学的な反応を見出すことは困難であると考えられる。また、他の方法を用いることによっても、操作が煩雑で、かつ最終的な収率、純度の低下を招き不都合であると考えられる。 Even in the same protein, molecular species with methionine added at the amino terminus and those with no methionine may differ from each other in protein conformation, biological activity, and stability. It is believed that the addition may result in increased antigenicity. Therefore, it is considered to be meaningful to establish a method for removing the amino terminal methionine corresponding to this initiation codon from the viewpoint of industrial use. In order to solve this problem, a method of subjecting a severe chemical reaction to a protein never gives satisfactory results. That is, it is considered difficult to find a chemical reaction that can remove the amino-terminal methionine residue under mild conditions without denaturing the final product protein. Also, it is considered that using other methods is inconvenient because the operation is complicated and the final yield and purity are lowered.
本発明者らは、アミノ末端にメチオニンを含有しないタンパク質を、遺伝子組換え技術により製造する方法に関し鋭意研究した結果、目的タンパク質をコードするDNAを有するプラスミドおよびメチオニンアミノペプチダーゼをコードするDNAを有するプラスミドを細胞に導入し、目的タンパク質遺伝子がメチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子よりもレベルの低い発現をする条件で培養することにより、アミノ末端のメチオニンを予想外にも効率よく除去できることを見出した。より具体的には、目的タンパク質をコードするDNAを低コピー数プラスミドに挿入し、得られた発現プラスミドをメチオニンアミノペプチダーゼをコードするDNAを有する高コピー数プラスミドと共に細胞に導入し、目的タンパク質およびメチオニンアミノペプチダーゼの両者が発現する条件で培養することにより、アミノ末端にメチオニン残基を有するタンパク質からメチオニン残基を除去し、その活性を低下させることなく、アミノ末端に余分なメチオニン残基を有していないタンパク質を予想外にも高収率で得る方法を見出し、さらに研究を進め、本発明を完成させるに至った。 As a result of earnest research on a method for producing a protein containing no methionine at the amino terminus by a gene recombination technique, the present inventors have found that a plasmid having DNA encoding the target protein and a plasmid having DNA encoding methionine aminopeptidase It was found that the amino terminal methionine can be removed unexpectedly and efficiently by culturing under the condition that the target protein gene is expressed at a lower level than the methionine aminopeptidase gene. More specifically, DNA encoding a target protein is inserted into a low copy number plasmid, and the resulting expression plasmid is introduced into a cell together with a high copy number plasmid having DNA encoding methionine aminopeptidase. By culturing under conditions in which both aminopeptidases are expressed, the methionine residue is removed from the protein having a methionine residue at the amino terminus, and there is an extra methionine residue at the amino terminus without reducing its activity. The inventors have found a method for obtaining an unexpectedly high protein in a high yield, and further advanced the research to complete the present invention.
すなわち本発明は、以下の通りである。
1. 目的タンパク質をコードする遺伝子を有するプラスミドおよびメチオニンアミノペプチダーゼをコードする遺伝子を有するプラスミドを細胞に導入し、該タンパク質遺伝子が該メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子よりもレベルの低い発現をする条件で培養することを特徴とする、アミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
2. メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現レベルがタンパク質遺伝子の発現レベルの1.5倍以上である、項1記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
3. 細胞として大腸菌を用いる、項1、2記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
4. メチオニンアミノペプチダーゼがアーキア由来である、項1〜3のいずれかに記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
5. 目的タンパク質をコードするDNAを低コピー数プラスミドに挿入し、得られた発現プラスミドを、メチオニンアミノペプチダーゼをコードするDNAを有する高コピー数プラスミドと共に細胞に導入し、該タンパク質および該メチオニンアミノペプチダーゼの両者が発現する条件で培養することを特徴とする、アミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
6. 低コピー数プラスミドが、細胞あたり1〜20コピーを維持し、高コピー数プラスミドが、細胞あたり50〜500コピーを維持する、項5記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
7. 細胞として大腸菌を用いる、項5または6記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
8. メチオニンアミノペプチダーゼがアーキア由来である、項5〜7のいずれかに記載のアミノ末端のメチオニンが取り除かれたタンパク質を組換え体にて製造する方法。
9. 目的タンパク質をコードするDNAを有するプラスミドおよびメチオニンアミノペプチダーゼをコードするDNAを有するプラスミドを導入した形質転換体。
10. 目的タンパク質をコードするDNAを発現可能に組み込んだ低コピー数プラスミドと、メチオニンアミノペプチダーゼをコードするDNAを発現可能に組み込んだ高コピー数プラスミドを有し、高コピー数プラスミドのコピー数が、低コピー数プラスミドの1.5倍以上である形質転換体。
11. アミノ末端のメチオニンが取り除かれた組換えタンパク質を製造するための、項9又は10に記載の形質転換体の使用。
That is, the present invention is as follows.
1. A plasmid having a gene encoding a target protein and a plasmid having a gene encoding a methionine aminopeptidase are introduced into a cell, and the protein gene is cultured under conditions such that the expression of the protein gene is lower than that of the methionine aminopeptidase gene. And a method for producing a protein from which amino terminal methionine has been removed in a recombinant form.
2. Item 2. A method for producing a protein from which the amino-terminal methionine has been removed according to Item 1, wherein the expression level of the methionine aminopeptidase gene is 1.5 times or more of the expression level of the protein gene.
3. Item 3. A method for producing a protein in which the amino-terminal methionine according to Item 1 or 2 is removed in a recombinant using Escherichia coli as a cell.
4). Item 4. The method for producing a protein from which the amino-terminal methionine has been removed according to any one of Items 1 to 3, wherein the methionine aminopeptidase is derived from Archia.
5. DNA encoding the protein of interest is inserted into a low copy number plasmid, and the resulting expression plasmid is introduced into a cell along with a high copy number plasmid having DNA encoding methionine aminopeptidase, both the protein and the methionine aminopeptidase A method for producing a protein from which an amino-terminal methionine has been removed, in a recombinant form, characterized by culturing under a condition that expresses.
6). The amino terminal methionine-removed protein according to Item 5, wherein the low copy number plasmid maintains 1 to 20 copies per cell and the high copy number plasmid maintains 50 to 500 copies per cell. Manufacturing method.
7). Item 7. A method for producing a protein in which the amino-terminal methionine of Item 5 or 6 is removed in a recombinant using Escherichia coli as cells.
8). Item 8. A method for producing a protein from which the amino-terminal methionine has been removed according to any one of Items 5 to 7, wherein the methionine aminopeptidase is derived from Archia.
9. A transformant into which a plasmid having DNA encoding a target protein and a plasmid having DNA encoding methionine aminopeptidase are introduced.
10. It has a low copy number plasmid in which DNA encoding the protein of interest can be expressed and a high copy number plasmid in which DNA encoding methionine aminopeptidase is expressed so that the copy number of the high copy number plasmid is low. Transformants that are more than 1.5 times the number of plasmids.
11. Item 11. Use of the transformant according to Item 9 or 10 for producing a recombinant protein from which amino terminal methionine has been removed.
本発明により、アミノ末端にメチオニンを含有しないタンパク質を、遺伝子組換え技術により製造することができる。したがって、目的タンパク質の活性を低下させることなく、アミノ末端に余分なメチオニン残基を有していないタンパク質を高収率で得ることが可能となる。本発明により、天然型のアミノ酸配列を有するペプチドまたはタンパク質を工業的に有利に製造することができる。 According to the present invention, a protein containing no methionine at the amino terminus can be produced by a gene recombination technique. Therefore, a protein having no extra methionine residue at the amino terminus can be obtained in high yield without reducing the activity of the target protein. According to the present invention, a peptide or protein having a natural amino acid sequence can be advantageously produced industrially.
本発明の対象となる目的タンパク質としては、種類、分子量など特に限定されず、低分子量の所謂ペプチドから高分子量のタンパク質まで広範囲に適用できる。また、複数のサブユニットからなるタンパク質であっても、同じ条件下でDNAを細胞に導入することにより、本発明を適用することができる。好適には、可溶性のタンパク質、例えばホルモンや成長因子、酵素、核内レセプター、などが挙げられる。 The target protein that is the subject of the present invention is not particularly limited in terms of type and molecular weight, and can be applied in a wide range from low molecular weight so-called peptides to high molecular weight proteins. Moreover, even if it is a protein which consists of a several subunit, this invention is applicable by introduce | transducing DNA into a cell on the same conditions. Preferable examples include soluble proteins such as hormones, growth factors, enzymes, nuclear receptors, and the like.
本発明の対象となるメチオニンアミノペプチダーゼとしては、特に限定されないが、タンパク質として単離され、その遺伝子も明らかにされているものが望ましい。そのようなメチオニンアミノペプチダーゼとしては、大腸菌、サルモネラ ティフィムリウム、酵母、枯草菌、アーキア由来のメチオニンアミノペプチダーゼが挙げられる。とりわけ、超好熱性アーキア由来のメチオニンアミノペプチダーゼは安定性に優れるため望ましい。
タンパク質を製造する細胞(形質転換体)としては、大腸菌などの細菌、酵母、らん藻、哺乳動物細胞、昆虫細胞などの動物細胞、植物細胞などが挙げられ、好ましくは大腸菌が例示される。
The methionine aminopeptidase that is the subject of the present invention is not particularly limited, but is preferably one that has been isolated as a protein and whose gene has been clarified. Examples of such methionine aminopeptidase include Escherichia coli, Salmonella typhimurium, yeast, Bacillus subtilis, and archeon-derived methionine aminopeptidase. In particular, methionine aminopeptidase derived from a hyperthermophilic archaea is desirable because of its excellent stability.
Examples of cells (transformants) that produce proteins include bacteria such as E. coli, yeast, cyanobacterium, mammalian cells, animal cells such as insect cells, plant cells, and the like, preferably E. coli.
本発明の遺伝子発現レベルを変更する方法としては、各遺伝子DNAを異なるコピー数のプラスミドに組換え、コピー数の差異に伴う遺伝子量的効果を利用する方法が最も簡便に適用される。あるいは、各遺伝子の発現を異なるプロモーターの支配下でそれぞれ制御、調節することによっても、遺伝子発現レベルを変更することができる。或いは、エンハンサー、サイレンサーなどの調節エレメントを使用することにより発現レベルを制御してもよい。
本発明を効果的に実施するためには、メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現レベルが目的タンパク質遺伝子の発現レベルの1.5倍以上であることが好ましく、メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現レベルが目的タンパク質遺伝子の発現レベルの2.5倍以上であることがさらに好ましい。メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現レベルの上限は特に限定されないが、目的タンパク質遺伝子の発現レベルの100倍以下であることが望ましい。
As a method for changing the gene expression level of the present invention, a method of recombining each gene DNA into a plasmid having a different copy number and utilizing a gene quantitative effect associated with the copy number difference is most easily applied. Alternatively, the gene expression level can also be changed by controlling and regulating the expression of each gene under the control of different promoters. Alternatively, the expression level may be controlled by using regulatory elements such as enhancers and silencers.
In order to effectively carry out the present invention, the expression level of the methionine aminopeptidase gene is preferably 1.5 times or more the expression level of the target protein gene, and the expression level of the methionine aminopeptidase gene is More preferably, it is at least 2.5 times the expression level. The upper limit of the expression level of the methionine aminopeptidase gene is not particularly limited, but is preferably 100 times or less the expression level of the target protein gene.
本発明に用いる低コピー数プラスミドとしては、細胞あたり1〜20コピーを維持するものが好適に利用される。このようなプラスミドとしては、pETcoco-1(1コピー/細胞)、pACYC(〜10コピー/細胞)、pSC101(〜6コピー/細胞)、ColE1(約15コピー/細胞)などが挙げられる。 As the low copy number plasmid used in the present invention, one that maintains 1 to 20 copies per cell is preferably used. Examples of such plasmids include pETcoco-1 (1 copy / cell), pACYC (˜10 copies / cell), pSC101 (˜6 copies / cell), ColE1 (about 15 copies / cell), and the like.
本発明に用いる高コピー数プラスミドとしては、細胞あたり25コピー以上、好ましくは50〜500コピー、或いはそれ以上を維持するものが好適に利用される。このようなプラスミドとしては、pGEM(300〜700コピー/細胞)pUC18(500〜700コピー/細胞)、pUC19(500〜700コピー/細胞)、pBR322(約25コピー/細胞)、pETベクター(〜40コピー/細胞)などが挙げられる。
本発明をより効率的に実施するには、挿入遺伝子に由来するタンパク質ごとに培地組成、培養条件を詳細に検討すればよい。これらの検討を行い、至適条件を得ることで、メチオニン除去効率は100%に近い値が得られると期待される。
As the high copy number plasmid used in the present invention, a plasmid that maintains 25 copies or more, preferably 50 to 500 copies or more per cell is suitably used. Such plasmids include pGEM (300-700 copies / cell) pUC18 (500-700 copies / cell), pUC19 (500-700 copies / cell), pBR322 (about 25 copies / cell), pET vector (-40 Copy / cell).
In order to carry out the present invention more efficiently, the medium composition and culture conditions may be examined in detail for each protein derived from the inserted gene. By conducting these studies and obtaining optimum conditions, it is expected that the methionine removal efficiency will be close to 100%.
以下の参考例および実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
参考例1(目的タンパク質発現プラスミドの構築)
超好熱菌Archaeoglobus fulgidus由来ヒストンA(HAfA)を取得するため、構造遺伝子の開始コドン上流に隣接してNdeI切断部位、さらに上流にリボソーム結合部位、PstI切断部位をデザインしたオリゴヌクレオチド(配列番号1)、終止コドン下流にBamHI切断部位を持つオリゴヌクレオチド(配列番号2)と構造遺伝子内部配列をもつオリゴヌクレオチド(配列番号3)を合成した。
5'-AACTGCAGTAAGGAGGAATAGCATATGGCTGAGTTGCCGATGGCACCGGTTGACAGATTGATTAGGAAGGCTGGGGCTGAGAGAGTAAGT-3'(配列番号1);
5'-TTCCACAGCTTTCTTAGCAACGGTAATTGCGTAGTCCTCAAGCACTTCGACCATCTTTTCCACTGCATCTGCACTTACTCTCTCAGCCCC-3'(配列番号2);
5'-GGAATTCTTACATCGAGAGAGCGAGCTTAATGTCGTCCGCAGTGACGGTCTTTCTGCCAGAGTGCTTCGCAATTTCCACAGCTTTCTTAG-3'(配列番号3)。
The present invention will be described more specifically with reference to the following reference examples and examples, but the present invention is not limited thereto.
Reference Example 1 (Construction of target protein expression plasmid)
To obtain histone A (HAfA) derived from the hyperthermophilic archaeoglobus fulgidus, an oligonucleotide designed with a NdeI cleavage site adjacent to the upstream of the start codon of the structural gene and a ribosome binding site and PstI cleavage site upstream (SEQ ID NO: 1) ), An oligonucleotide having a BamHI cleavage site downstream of the stop codon (SEQ ID NO: 2) and an oligonucleotide having a structural gene internal sequence (SEQ ID NO: 3) were synthesized.
5'-AACTGCAGTAAGGAGGAATAGCATATGGCTGAGTTGCCGATGGCACCGGTTGACAGATTGATTAGGAAGGCTGGGGCTGAGAGAGTAAGT-3 '(SEQ ID NO: 1);
5'-TTCCACAGCTTTCTTAGCAACGGTAATTGCGTAGTCCTCAAGCACTTCGACCATCTTTTCCACTGCATCTGCACTTACTCTCTCAGCCCC-3 '(SEQ ID NO: 2);
5′-GGAATTCTTACATCGAGAGAGCGAGCTTAATGTCGTCCGCAGTGACGGTCTTTCTGCCAGAGTGCTTCGCAATTTCCACAGCTTTCTTAG-3 ′ (SEQ ID NO: 3).
この3本のオリゴヌクレオチドを用いてオーバーラップPCRすることでhafA遺伝子を合成した。増幅断片をHincII切断したpUC19へ連結しこれを大腸菌DH10Bに導入した。アンピシリン耐性とβ-ガラクトシダーゼ活性を指標として形質転換体を選択、その株よりプラスミドを回収しpUC-HAfA(HincII)とした。pUC-HAfA(HincII)をPstI及びBamHIで切断し約0.2kbpの断片を回収した後、PstI及びBamHI切断したpUC19へ連結した。これを大腸菌DH10Bに導入し、アンピシリン耐性を指標として形質転換体を選択、その株よりプラスミドを回収し発現プラスミドpUC-HAfAとした。さらに、pUC-HAfAをPstI及びBamHIで切断しHAfA遺伝子断片を回収し、PstI及びBamHI切断したpSTV29へ連結した。これを大腸菌DH10Bに導入し、アンピシリン耐性を指標として形質転換体を選択、その株よりプラスミドを回収し発現プラスミドpSTV-HAfA(500〜700コピー/細胞)とした。
参考例2(メチオニンアミノペプチダーゼ発現プラスミドの構築)
超好熱菌Archaeoglobus fulgidus由来メチオニンアミノペプチダーゼ(AfMAP)遺伝子を取得するため、構造遺伝子の開始コドン上流に隣接してNdeI切断部位、さらに上流にリボソーム結合部位、PstI切断部位をもつプライマー(配列番号4)、及び終止コドン下流に隣接してBamHI切断部位をもつプライマー(配列番号5)を用いて、A. fulgidus染色体DNA を鋳型にPCRを行い、増幅断片を回収した。
5’-AACTGCAGTAAGGAGGAATAGCATATGGATGACGAGGTAAGGGAAAAGCTG-3’(配列番号4);
5’-TTGGATCCTTATTTAGTGGTTATGGTTGCTCCTCCGTCC-3’(配列番号5)。
The hafA gene was synthesized by overlapping PCR using these three oligonucleotides. The amplified fragment was ligated to pUC19 cut with HincII and introduced into E. coli DH10B. A transformant was selected using ampicillin resistance and β-galactosidase activity as indices, and a plasmid was recovered from the strain to obtain pUC-HAfA (HincII). pUC-HAfA (HincII) was cleaved with PstI and BamHI to recover a fragment of about 0.2 kbp, and then ligated to pUC19 cleaved with PstI and BamHI. This was introduced into Escherichia coli DH10B, a transformant was selected using ampicillin resistance as an index, and a plasmid was recovered from the strain to obtain an expression plasmid pUC-HAfA. Furthermore, pUC-HAfA was cleaved with PstI and BamHI, and the HAfA gene fragment was recovered and ligated to pSTV29 cleaved with PstI and BamHI. This was introduced into Escherichia coli DH10B, a transformant was selected using ampicillin resistance as an index, and a plasmid was recovered from the strain to obtain an expression plasmid pSTV-HAfA (500 to 700 copies / cell).
Reference Example 2 (Construction of methionine aminopeptidase expression plasmid)
In order to obtain the methionine aminopeptidase (AfMAP) gene derived from the hyperthermophilic archaeoglobus fulgidus, a primer having an NdeI cleavage site adjacent to the upstream of the start codon of the structural gene, a ribosome binding site, and a PstI cleavage site upstream (SEQ ID NO: 4) ), And a primer having a BamHI cleavage site adjacent to the downstream of the stop codon (SEQ ID NO: 5), PCR was performed using A. fulgidus chromosomal DNA as a template, and the amplified fragment was recovered.
5'-AACTGCAGTAAGGAGGAATAGCATATGGATGACGAGGTAAGGGAAAAGCTG-3 '(SEQ ID NO: 4);
5′-TTGGATCCTTATTTAGTGGTTATGGTTGCTCCTCCGTCC-3 ′ (SEQ ID NO: 5).
増幅断片をHincII切断したpSTV29へ連結しこれを大腸菌DH10Bに導入した。クロラムフェニコール耐性とβ-ガラクトシダーゼ活性を指標として形質転換体を選択、その株よりプラスミドを回収しpSTV-AfMAP(HincII)とした。pSTV-AfMAP(HincII)をPstI及びBamHIで切断し約0.9kbpの断片を回収した後、PstI及びBamHI切断したpUC19へ連結した。これを大腸菌DH10Bに導入し、アンピシリン耐性を指標として形質転換体を選択、その株よりプラスミドを回収し発現プラスミドpUC-AfMAP(500〜700コピー/細胞)とした。
参考例3(組換え体の調製と目的タンパク質の製造)
pSTV-HAfA、pUC-AfMAP両発現プラスミド保持株BL21(下記表1の(5))をクロラムフェニコール(34μg/ml)、アンピシリン(50μg/ml)を含む2YT培地(1.6% バクトトリプトン、1.0% 酵母エキス、0.5% NaCl)5mlが入った試験管中で37℃一晩培養した。得られた培養液2mlを、クロラムフェニコール(34μg/ml)、アンピシリン(50μg/ml)を加えた2YT培地200 mlを含む500 ml容坂口フラスコ中で37℃振とう培養した。培養液の濁度がOD660で約0.4に到達した時点でイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を終濃度1mMとなるように加え37℃でさらに4時間培養した。培養液を遠心分離し得られた菌体を−80℃に凍結保存した。
The amplified fragment was ligated to HSTII cleaved pSTV29 and introduced into E. coli DH10B. A transformant was selected using chloramphenicol resistance and β-galactosidase activity as indicators, and a plasmid was recovered from the strain to obtain pSTV-AfMAP (HincII). pSTV-AfMAP (HincII) was cleaved with PstI and BamHI to recover a fragment of about 0.9 kbp, and then ligated to pUC19 cleaved with PstI and BamHI. This was introduced into Escherichia coli DH10B, a transformant was selected using ampicillin resistance as an index, and a plasmid was recovered from the strain to obtain an expression plasmid pUC-AfMAP (500 to 700 copies / cell).
Reference Example 3 (Preparation of recombinant and production of target protein)
A pSTV-HAfA and pUC-AfMAP expression plasmid-bearing strain BL21 ((5) in Table 1 below) was added to a 2YT medium (1.6% bactotryptone, chloramphenicol (34 μg / ml) and ampicillin (50 μg / ml). The cells were cultured overnight at 37 ° C. in a test tube containing 5 ml of 1.0% yeast extract and 0.5% NaCl. 2 ml of the obtained culture solution was cultured with shaking at 37 ° C. in a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of 2YT medium supplemented with chloramphenicol (34 μg / ml) and ampicillin (50 μg / ml). When the turbidity of the culture reached about 0.4 at OD 660 , isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells obtained by centrifuging the culture solution were stored frozen at -80 ° C.
なお、pSTV-HAfA、pUC19両発現プラスミド保持株BL21(下記表1の(4))、pSTV-HAfA発現プラスミド保持株BL21(下記表1の(3))についても、上記と同様に処理した。 The pSTV-HAfA and pUC19 expression plasmid holding strain BL21 (Table 1 (4) below) and the pSTV-HAfA expression plasmid holding strain BL21 (Table 1 (3)) were treated in the same manner as described above.
また、pET-HAfA発現プラスミド保持株BL21(DE3)CodonPlusRIL(下記表1の(2))を、アンピシリン(50μg/ml)を含む2YT培地(1.6% バクトトリプトン、1.0% 酵母エキス、0.5% NaCl)5mlが入った試験管中で37℃一晩培養した。得られた培養液2mlを、アンピシリン(50μg/ml)を加えた2YT培地200 mlを含む500 ml容坂口フラスコ中で37℃振とう培養した。培養液の濁度がOD660で約0.4に到達した時点でイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を終濃度1mMとなるように加え37℃でさらに4時間培養した。培養液を遠心分離し得られた菌体を−80℃に凍結保存した。 In addition, pET-HAfA expression plasmid holding strain BL21 (DE3) CodonPlusRIL ((2) in Table 1 below) was added to 2YT medium (1.6% bactotryptone, 1.0% yeast extract, 0.5% NaCl) containing ampicillin (50 μg / ml). ) Cultivated overnight at 37 ° C in a test tube containing 5 ml. 2 ml of the obtained culture solution was cultured with shaking at 37 ° C. in a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of 2YT medium supplemented with ampicillin (50 μg / ml). When the turbidity of the culture reached about 0.4 at OD 660 , isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells obtained by centrifuging the culture solution were stored frozen at -80 ° C.
(実施例)
大腸菌内でMAPと標的タンパク質を共発現させることで、標的タンパク質の開始メチオニンを除去する。
MAP・・・・・・・・AfMAP (Archaeoglobus fulgidus由来MAP)
標的タンパク質・・・HAfA(Archaeoglobus fulgidus由来ヒストンA)
標的タンパク質のN末端アミノ酸配列・・・(M)AELPM・・・・
下記表1の(2)、(3)の製造条件
pET-HAfA発現プラスミド保持株BL21(DE3)CodonPlusRIL(下記表1の(2))を、アンピシリン(50μg/ml)を含む2YT培地(1.6% バクトトリプトン、1.0% 酵母エキス、0.5% NaCl)5mlが入った試験管中で37℃一晩培養した。得られた培養液2mlを、アンピシリン(50μg/ml)を加えた2YT培地200 mlを含む500 ml容坂口フラスコ中で37℃振とう培養した。培養液の濁度がOD660で約0.4に到達した時点でイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を終濃度1mMとなるように加え37℃でさらに4時間培養した。培養液を遠心分離し得られた菌体を−80℃に凍結保存した。
(Example)
By co-expressing the MAP and the target protein in E. coli, the starting methionine of the target protein is removed.
MAP ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ AfMAP (Archaeoglobus fulgidus-derived MAP)
Target protein: HAfA (Archaeoglobus fulgidus-derived histone A)
N-terminal amino acid sequence of target protein ... (M) AELPM ...
Manufacturing conditions of (2) and (3) in Table 1 below
pET-HAfA expression plasmid-carrying strain BL21 (DE3) CodonPlusRIL ((2) in Table 1 below) is added to 2YT medium (1.6% bactotryptone, 1.0% yeast extract, 0.5% NaCl) containing ampicillin (50 μg / ml) in 5 ml. The cells were cultured overnight at 37 ° C. in a test tube containing. 2 ml of the obtained culture solution was cultured with shaking at 37 ° C. in a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of 2YT medium supplemented with ampicillin (50 μg / ml). When the turbidity of the culture reached about 0.4 at OD 660 , isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells obtained by centrifuging the culture solution were stored frozen at -80 ° C.
pSTV-HAfA発現プラスミド保持株BL21(下記表1の(3))を、クロラムフェニコール(34μg/ml)を含む2YT培地(1.6% バクトトリプトン、1.0% 酵母エキス、0.5% NaCl)5mlが入った試験管中で37℃一晩培養した。得られた培養液2mlを、クロラムフェニコール(34μg/ml)を加えた2YT培地200 mlを含む500 ml容坂口フラスコ中で37℃振とう培養した。培養液の濁度がOD660で約0.4に到達した時点でイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を終濃度1mMとなるように加え37℃でさらに4時間培養した。培養液を遠心分離し得られた菌体を−80℃に凍結保存した。 The pSTV-HAfA expression plasmid-bearing strain BL21 ((3) in Table 1 below) is mixed with 5 ml of 2YT medium (1.6% bactotryptone, 1.0% yeast extract, 0.5% NaCl) containing chloramphenicol (34 μg / ml). The cells were cultured overnight at 37 ° C in the contained test tube. 2 ml of the obtained culture solution was cultured with shaking at 37 ° C. in a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of 2YT medium supplemented with chloramphenicol (34 μg / ml). When the turbidity of the culture reached about 0.4 at OD 660 , isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells obtained by centrifuging the culture solution were stored frozen at -80 ° C.
下記表1の(4)、(5)の製造条件
pSTV-HAfA、pUC-AfMAP両発現プラスミド保持株BL21またはpSTV-HAfA、pUC19両発現プラスミド保持株BL21をクロラムフェニコール(34μg/ml)、アンピシリン(50μg/ml)を含む2YT培地(1.6% バクトトリプトン、1.0% 酵母エキス、0.5% NaCl)5mlが入った試験管中で37℃一晩培養した。得られた培養液2mlを、クロラムフェニコール(34μg/ml)、アンピシリン(50μg/ml)を加えた2YT培地200 mlを含む500 ml容坂口フラスコ中で37℃振とう培養した。培養液の濁度がOD660で約0.4に到達した時点でイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を終濃度1mMとなるように加え37℃でさらに4時間培養した。培養液を遠心分離し得られた菌体を−80℃に凍結保存した。
Manufacturing conditions of (4) and (5) in Table 1 below
The pSTV-HAfA and pUC-AfMAP both expression plasmid-bearing strain BL21 or pSTV-HAfA and pUC19 both expression plasmid-bearing strain BL21 were mixed with 2YT medium (1.6% bacterial) containing chloramphenicol (34 μg / ml) and ampicillin (50 μg / ml). The cells were cultured overnight at 37 ° C. in a test tube containing 5 ml of tryptone, 1.0% yeast extract, 0.5% NaCl). 2 ml of the obtained culture solution was cultured with shaking at 37 ° C. in a 500 ml Sakaguchi flask containing 200 ml of 2YT medium supplemented with chloramphenicol (34 μg / ml) and ampicillin (50 μg / ml). When the turbidity of the culture reached about 0.4 at OD 660 , isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 1 mM, and the mixture was further cultured at 37 ° C. for 4 hours. The cells obtained by centrifuging the culture solution were stored frozen at -80 ° C.
上記の表1の結果から、以下のことが明らかになった。
○元株では、HAfAの開始メチオニンは完全に除去されている((1))。
○大腸菌発現プラスミドのコピー数を減らす(発現量を減らす)ことで、開始メチオニンが除去されたHAfAの割合を増加させることに成功した((2)、(3))。
○さらにMAPと共発現させることで、HAfAの割合を増加(〜92%)させることに成功した((5)、(4)は対照実験)。
From the results of Table 1 above, the following became clear.
○ In the original strain, the starting methionine of HAfA has been completely removed ((1)).
○ By reducing the copy number of E. coli expression plasmid (reducing the expression level), we succeeded in increasing the proportion of HAfA from which the starting methionine was removed ((2), (3)).
○ Further, by co-expression with MAP, we succeeded in increasing the HAfA ratio (~ 92%) ((5) and (4) are control experiments).
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- 2005-08-04 JP JP2005227282A patent/JP2007037498A/en active Pending
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JPN6010017443, J. Bacteriol., (1987), Vol. 169, No. 2, p. 751−757 * |
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CN106480016A (en) * | 2016-09-29 | 2017-03-08 | 南京金斯瑞生物科技有限公司 | A kind of method of extracting low-copy plasmid |
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