JP2015523066A - Iii型分泌系を使用したペプチド発現および精製のための組成物および方法 - Google Patents

Iii型分泌系を使用したペプチド発現および精製のための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

鞭毛III型分泌系を用いて対象ペプチドを発現させ、精製するための組成物および方法が開示される。FlgM核酸配列と、切断部位と、対象核酸配列と、を含有する核酸配列が開示される。FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含有するポリペプチドも開示される。FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を有するポリペプチドを作製する方法が提供される。【選択図】図1A

Description

関連出願に対する相互参照
本願は、2012年5月30日出願の米国仮出願第61/689,284号に対する優先権をクレームし、同出願は、参照によりその全体が本明細書中に援用される。
政府による援助を受けた研究に関する記載
本発明は、米国国立衛生研究所により授与されたGM062206およびGM48677として、連邦政府の支援により行われた。米国連邦政府は本発明に一定の権利を有する。
配列表への参照
米国特許法施行規則第1.52条(e)(5)により、2013年5月30日に作成された、サイズが18,461バイトであり「21101_0290P1_Sequence_Listing.txt」というファイル名のテキストファイルとして2013年5月30日に提出された配列表が、参照により本明細書に援用される。
開示の本発明は、一般に、対象ペプチドの発現のためのIII型分泌系におけるFlgMの使用に関する。
タンパク質の組み換え発現において大きな進歩があったにもかかわらず、タンパク質の特定のクラスの効率的な発現はまだ難題である。これらには、ジスルフィド架橋が高密度である、小型で極めて安定であり、薬理活性を有するポリペプチドが含まれる。この一般的クラス内の主要なグループには、動物毒液中に存在するポリペプチドが含まれる。いくつかの異なる系統発生学的な系統が、毒液を独立に進化させてきたが、見いだされるポリペプチドは全て、別の生物への注入時に、それらを特別に安定化させる、共通する一連の特性を収斂進化させてきた。これらのポリペプチドは、その多くが新規の薬理活性を有し、したがって基礎研究において有用なリガンドとなるか、または直接的な診断および治療適用を有するため、関心を集めている。これらのペプチドの1つである、3個のジスルフィド結合を有する25アミノ酸ペプチドであるMVI1Aは、難治性の疼痛に対する承認薬となっている。
小型のジスルフィドリッチポリペプチドの組み換え発現を試みても、一般に収率が低い。根本的な問題は、発現レベルが高い際に生じる細胞中の高濃度のポリペプチドが、分子間凝集を形成させることがあり、組み換えポリペプチドの大半が封入体で見つかるという点である。封入体から生物学的に活性のある形態でポリペプチドを回収できるかは予測できず、発現されるポリペプチドによって異なる後続の段階が必要である。
現在、システインリッチポリペプチドの産生および精製の障害を克服するための組成物および方法が本明細書に開示される。分泌型タンパク質の収率を向上させるための、鞭毛遺伝子発現、イオン状態、細胞成長期の調節、および細菌性プロテアーゼまたは分泌競合物除去のための様々な要因の特性評価が開示される。
成熟生成物においてジスルフィド架橋を形成する、高密度のシステイン残基を含有する、小型で極めて安定であり、薬理活性を有するポリペプチドの分泌のために、ベクターとして鞭毛FlgMタンパク質を利用する方法が、本明細書に開示される。例えば、サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)のμ−コノトキシンSIIIAの組み換え発現のための細菌性分泌系が提供される。
また、鞭毛T3Sを介したタンパク質精製を目的として分泌型タンパク質を高収率で得るために使用し得る細菌株も本明細書に開示される。
細菌鞭毛系を用いたポリペプチドの産生および精製のための組成物および方法が開示される。
FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列を含むコンストラクトが開示される。コンストラクトは、精製タグをコードする核酸配列をさらに含んでよい。精製タグはポリヒスチジンであってよい。
開示のコンストラクトのFlgM核酸配列は、野生型FlgMであってよい。切断部位は、タバコエッチウイルス(TEV)プロテアーゼ切断部位またはエンテロキナーゼ(ETK)切断部位であってよい。
開示のコンストラクトの対象核酸配列は、システインリッチペプチドをコードし得る。システインリッチペプチドは、向神経活性毒素、例えばコノペプチドなどであってよい。コノペプチドは、μ−コノトキシン、例えばSIIIAなどであってよい。
開示のコンストラクトは、FlgM核酸配列と対象核酸配列との間に切断部位を有し得る。本コンストラクト中での配列の順序は、FlgM核酸配列、精製タグをコードする核酸配列、切断部位および対象核酸配列であってよい。本コンストラクト中での配列の順序は、精製タグをコードする核酸配列、FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列であってよい。本コンストラクト中での配列の順序は、対象核酸配列に対してC末端にある精製タグをコードする核酸配列も含んでよい。
開示のコンストラクトは、ParaBADプロモーターも含んでよい。
FlgM、切断部位および対象ペプチドを含むポリペプチドも開示される。本ポリペプチドは、精製タグをさらに含んでよい。精製タグはポリヒスチジンであってよい。
開示のポリペプチド中のFlgMは、野生型FlgMであってよい。切断部位は、TEVプロテアーゼ切断部位またはETK切断部位であってよい。
開示のポリペプチド中の対象ペプチドは、システインリッチペプチドであってよい。システインリッチペプチドは、向神経活性毒素、例えばコノペプチドなどであってよい。コノペプチドは、μ−コノトキシン、例えばSIIIAであってよい。
開示のポリペプチドは、FlgMと対象ペプチドとの間に切断部位を有し得る。本ポリペプチド中の配列の順序は、FlgMが精製タグに対してN末端にあり、精製タグが切断部位に対してN末端にあり、切断部位が対象ペプチドに対してN末端にあるものであってよい。本ポリペプチド中の配列の順序は、精製タグがFlgMに対してN末端にあり、FlgMが切断部位に対してN末端にあり、切断部位が対象ペプチドに対してN末端であるものであってよい。一部の態様において、前記精製タグは、対象ペプチドに対してC末端にある。
開示のコンストラクトの何れかを含む組み換え細胞株も開示される。組み換え細胞株は、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の野生型株由来であってよい。
開示の組み換え細胞株のゲノムは、1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を含んでよい。この1以上のフラジェリン遺伝子は、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択され得る。
開示の組み換え細胞株は、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を含んでよい。鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の阻害剤は、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択され得る。
開示の組み換え細胞株は、FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるために突然変異を含んでよい。
培地中で、対象ペプチドを含む開示のポリペプチドの何れかを含む細胞株を培養することを含む、対象ペプチドを作製する方法も開示される。本方法は、培地から対象ペプチドを精製することをさらに含んでよい。本方法は、開示のコンストラクトの何れかを含む細胞株を使用し得る。
対象ペプチドの精製は、σ28アフィニティーカラムなどのアフィニティーカラムを含んでよい。
開示の方法は、対象ペプチドを含むポリペプチドを分泌させるためにサルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の鞭毛III型分泌(T3S)系系を含む細胞株を使用し得る。
開示の方法は、1以上のフラジェリンフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を含む細胞株を使用し得る。1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子は、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択され得る。
開示の方法は、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を含む細胞株を使用し得る。鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の阻害剤は、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択され得る。
開示の方法は、FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるための突然変異を含む細胞株を使用し得る。
開示の方法および組成物のさらなる利点は、以下の説明に一部示し、一部はその記載から理解されるか、または開示の方法および組成物の実施により習得され得る。開示の方法および組成物の利点は、添付の特許請求の範囲で特に挙げる要素および組み合わせによって実現および達成される。前述の一般的な記載および次の詳細な説明のいずれも、例示であり、単なる説明に過ぎず、特許請求されるように本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、開示の方法および組成物の一部の実施形態を例示し、本記載とともに、開示の方法および組成物の原理を説明する役割を果たす。
SIIIAコノトキシンの分泌のための鞭毛III型分泌系の組み替えを示す。(A)モデル:FlgM−SIIIA翻訳融合物は、細菌T3SSの分泌基質である。融合コンストラクトは、FlgM分泌に適格な鞭毛構造を通じて培地に鞭毛チャネルを通じて鞭毛特異的なT3SSを介して分泌される。FlgM−SIIIAの発現はアラビノースの付加時に誘導され、鞭毛クラスIおよびII遺伝子発現とは独立している。HBB組み立て中、FlgMは、サイトゾル内部に留まり、クラスIII遺伝子、例えばフラジェリンサブユニットFliCまたはstator(ステータ)タンパク質MotABをコードする遺伝子、の抗σ28−因子妨害転写物として作用する。HBB構造は、30分内に完成され、これは、早期から後期−基質分泌への鞭毛分泌系(図面内のオレンジ色の星印により示される。)内の基質特異性切り替えと一致する。この結果、鞭毛組み立ての最終段階中に必要とされるFlgMおよび基質の分泌が起こる。OM:外膜、PG:ペプチドグリカン層、IM:内膜。(B)FlgM−SIIIA融合タンパク質の発現および分泌。TCAを用いて、分泌型FlgM−SIIIAを沈殿させ、FlgMに対する抗体による免疫ブロットを細胞および上清分画に対して示す。ネイティブFlgM(白三角)およびFlgM−SIIIA(黒三角)融合物のタンパク質バンドをブロットの隣にマークする。コンストラクト1から3(c1からc3として表示)は、次のタンパク質融合物に相当する:c1=H6−FlgM−TEV−SIIIA、c2=FlgM−TEV−SIIIA−H6、c3=FlgM−H6−TEV−SIIIA。ポリヒスチジンタグの位置が異なる3種類のFlgM−SIIIAコンストラクトの分泌効率を調べた。分泌レベルは、TH437(wt、レーン1)、TH4885(ΔfliF、レーン2)、TH5139(ΔFlgM、レーン3)、TH10874(Para::FlgM−FKF、レーン4)、TH15705(fliA* Para::コンストラクト1、レーン5)、TH15706(fliA* Para::コンストラクト2、レーン6)およびTH15707(fliA* Para::コンストラクト3、レーン7)に対して示す。レーン5から7の野生型FlgMバンドは、曝露を延長した場合に可視的となった。(C)FlgM−H6−TEV−SIIIAをアラビノースプロモーターから発現させ、fliAwt(レーン2)、fliA*(H14D、レーン3)およびΔfliCD(レーン4)バックグラウンドにおいて分泌を比較した。そのネイティブプロモーターから発現される野生型FlgMの分泌をレーン1で示す(TH437、wtとして表示)。 組み換えコノトキシンSIIIAの精製および電気生理学、および鞭毛T3SSを介した様々な生物からの毒素の分泌を示す。(A)FlgMに融合した組み換えSIIIAを発現し、分泌する株(TH15707fliA*(H14D)ΔaraBAD1036::FlgM−H6−TEV−SIIIA)の上清をろ過し、実施例1に記載のようにNi2+−IDAカラムに結合させた。結合後マトリックスを洗浄し(W1−W3)、イミダゾール含有溶出緩衝液で3段階でFlgM−SIIIAを溶出させた(E1−E3)。ウエスタンブロット検出のために、試料をTCA沈殿させた。溶出分画中のFlgM−SIIIA濃度上昇ゆえに、溶出分画1から3のTCA沈殿のために体積の1/10のみを使用した。(B)組み換えSIIIAは、電位依存性ナトリウムチャネルNaV1.2を遮断する。ラットNaV1.2を発現するアフリカツメガエル卵母細胞を10μMのrSIIIAに曝露し、同時に実施例1に記載のようにナトリウム電流を監視した。毒素曝露前(対照、灰色のトレース)および10μMのrSIIIAへの曝露〜20分後(黒色のトレース)に電流を記録した。各トレースは、5回の反応の平均に相当する。2つのトレース間のピーク値の相違は、チャネルNaV1.2に対してrSIIIAが有する阻害効果に対応する。(C)FlgM−H6−TEVを翻訳によりイモガイ由来の6種類の異なる毒素およびそれぞれイソギンチャク、サソリ、クモおよびヘビ由来の1種類の毒素に融合させ、FlgM−H6を(D)コリネバクテリウム・ジフテリア(Corynebacterium diphtheria)に融合させた(詳細なリストについては表3も参照)。サルモネラ(Salmonella)ポリフックバックグラウンドにおいて毒素を発現させた。3種類の独立した生物学的複製物を用いて、サルモネラ(Salmonella)株TH16229からのジテリア毒素断片Aの分泌を試験した(1から3で標識)。前に記載のように組み換え毒素の分泌を行った。 分泌におけるサルモネラポリフックバックグラウンドの影響を示す。(A)FlgM−H6−TEV−毒素融合物の分泌のために使用されるポリフックバックグラウンドTH16778の免疫染色。上左:FM−64で染色した膜。上右:ヘキストで染色したDNA。下左:Alexa Fluor−488と連結された抗ヘマグルチニン抗体で標識される鞭毛フック−基底小体複合体(flgE::3xHA)。スケールバーは5μmである。(B)TCAを用いて分泌型タンパク質を沈殿させ、FlgMおよびFliKに対する抗体での免疫ブロットを細胞および上清分画に対して示す。ネイティブFlgM(白三角)およびFlgM−SIIIA融合物(黒三角)のタンパク質バンドをブロットの隣にマークする。ImageJを用いて検出されたバンドのデンシトメトリー強度を測定することによって、分泌レベルを比較した。Para野生型バックグラウンド(第一レーン)における分泌に対する分泌値を対応するバンドの下に提示する。 ParaBAD過剰発現条件下でのFlgM分泌を示す。染色体araBADプロモーター(ParaBAD−FlgM+)からFlgMを過剰発現する株の上清分画のウエスタンブロット分析。一晩培養したものをLB培地中で100倍希釈し、37℃で2時間温置し、その後、ParaBAD−FlgM+を誘導するためにアラビノースを0.2%になるように添加した。37℃で5時間さらに温置した後、遠心によって上清から細胞を分離し、分泌型タンパク質を沈殿させるために細胞上清にTCAを添加した(実施例2参照)。分泌型タンパク質分析のために、100OD単位の試料を各レーンに負荷した。全細胞タンパク質分析のために、50OD単位の試料を負荷した。分泌型および全細胞FlgMレベルを決定するために抗FlgM抗体を使用した(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgM、0.2%アラビノース=Ara)。 分泌型FlgMおよび細胞運動性のレベルにおけるflhDCオペロン発現の効果を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いて定量的ウエスタンブロット分析により、flhDCオペロン発現に影響が及ぼされる株においてFlgMの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM=Se FlgM、細胞可溶性FlgM=So FlgM、細胞不溶性FlgM=Inso FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。(C)誘導因子を添加せず、1μg/mLアニヒドロテトラサイクリン(anyhdrotetracycilne)(ATc,)を添加し、ATcおよび0.2%アラビノース(Ara)の両方を添加した株TH18649(ΔPflhDC8089::tetR−PtetA ΔaraBAD1156::FlgM+)軟寒天プレート上のスイム(Swim)表現型。(D)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加ありおよびなしで、ΔaraBAD1156::FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMおよび細胞運動性のレベルにおけるfliA(σ28)対立遺伝子の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、σ28構造遺伝子fliAの様々な対立遺伝子を有する株におけるFlgMの分泌型レベルを決定した。(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgM、全細胞FliA=WC FliAおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。(C)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加ありおよびなしで、ΔaraBAD1156::FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMレベルおよび細胞運動性における、鞭毛後期基質欠失、増殖期およびfljBenx vh2突然変異の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、様々な鞭毛後期基質遺伝子(flgK、flgL、fliC、fliDおよびfljB)欠失突然変異体、増殖期(Δhin−5717、Δhin−5718)突然変異体およびfljBenx vh2突然変異体を有する株においてFlgMの分泌型レベルを決定した。(分泌型FlgM=Se FlgM、細胞可溶性FlgM=So FlgM、細胞不溶性FlgM=Inso FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。(C)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加ありおよびなしで、ΔaraBAD 1156::FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMレベルおよび細胞運動性における後期鞭毛T3Sシャペロン欠失突然変異の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、鞭毛T3Sシャペロン遺伝子flgN、fliSおよびfliT構造遺伝子の様々な欠失突然変異体対立遺伝子を有する株において、FlgMの分泌型レベルを決定した。(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。 分泌型FlgMレベルおよび細胞運動性におけるSpi−1およびSpi−2突然変異欠失突然変異の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、Spi1またはSpi2遺伝子の何れかの欠失突然変異体対立遺伝子を有する株において、FlgMの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。(C)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加ありおよびなしで、ΔaraBAD1156::FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMレベルおよび細胞運動性における細胞性プロテアーゼ突然変異体対立遺伝子の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、機能的flhDCオペロンありの場合となしの場合とで、ompT、degP、clpA、clpXまたはclpP遺伝子の欠失突然変異体対立遺伝子を有する株において、FlgMの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)flhD+C+およびflhDCヌルバックグラウンドにおける相対的FlgM分泌型レベルおよびflhDCヌルバックグラウンドにおける相対的全細胞FlgM蓄積レベル。(C)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加なしおよびありで、ΔaraBAD1156:FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMレベルおよび細胞運動性における、NaClおよびKClイオン強度の影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、記載の濃度のNaClおよびKClを添加した培地中でFlgMの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM=Se FlgM、細胞可溶性FlgM=So FlgM、細胞不溶性FlgM=Inso FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。(C)様々な突然変異体バックグラウンドにおける運動性アッセイは、0.2%アラビノース添加なしおよびありで、ΔaraBAD1156::FlgM+を用いて示した。 分泌型FlgMのレベルにおける、様々な突然変異の組み合わせの影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgMに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、記載の様々な突然変異の組み合わせを有する株において、FlgMの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM=Se FlgM、全細胞FlgM=WC FlgMおよび全細胞DnaK=WC Dnak)。(B)相対的FlgM分泌型レベル。 分泌型FlgM−6H−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6H−ETK−δ−SVIEレベルにおける、様々な突然変異の組み合わせの影響を示す。(A)消費増殖培地の上清中で検出されるFlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIEに対して抗FlgM抗体を用いた定量的ウエスタンブロット分析によって、記載の様々な突然変異の組み合わせを有する株において、FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIEの分泌型レベルを決定した(分泌型FlgM−6His−TEV−δ−SVIE=Se FlgM−6His−TEV−SVIE、分泌型FlgM−6His−ETK−δ−SVIE=Se FlgM−6His−ETK−δ−SVIE、分泌型FlgM=Se FlgMおよび全細胞DnaK=WC DnaK)。(B)相対的FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIE分泌型レベル。 III型分泌型タンパク質を示す。野生型および突然変異体株におけるサルモネラ細胞の消費増殖培地からのクーマジー染色SDSゲルを実験した。レーン1野生型、レーン2 mot、レーン3 fliK、レーン4 flhD、レーン5 flhD invA。 サルモネラSPI1インジェクチソーム(injectisome)系を示す。(A)SPI1インジェクチソーム(injectisome)の構造および組み立てを必要とする全遺伝子が染色体においてクラスター化する。(B)SPI1遺伝子は、FliZ、HilDおよびHilA制御因子の連続的転写につながる鞭毛マスターオペロンflhDCの調節下にあり、HilAは、インジェクチソーム(injectisome)遺伝子転写に必要とされる。(C)インジェクチソーム(injectisome)基底小体(IBB)完成後、(D)ニードルおよび(E)トランスロコン組み立てが続く。 鞭毛およびSPI1インジェクチソーム(injectisome)構造を示す。この構造は、基底および分泌関連要素タンパク質に対する強い相同性がある構造において全体的な類似性を示す。
開示の方法および組成物は、特定の実施形態の以下の詳細な説明およびそこに包含される実施例、ならびに図面とそれらの上記および下記の説明とを参照することによってより容易に理解され得る。
開示の方法および組成物は、別段の記載のない限り、具体的な合成方法、具体的な分析技術または特定の試薬に限定されず、それ自体変わってもよいことを理解されたい。本明細書中で使用される語は、特定の実施形態のみを記載するためのものであり、限定するものではないことも理解されたい。
A.定義
開示の方法および組成物は、記載される特定の方法、プロトコールおよび試薬が変わってもよいように、これらに限定されないことを理解されたい。本明細書中で使用される語が、特定の実施形態のみを記載するためのものであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定するものではないことも理解されたい。
別段の定めがない限り、本明細書中で使用される技術および科学用語は全て、開示の方法および組成物が属する技術分野の熟練者により一般に理解されるものと同じ意味を有する。本方法および組成物の実施または試験において、本明細書中に記載のものと同様または同等の何らかの方法および材料を使用し得るものの、特に有用な方法、デバイスおよび材料は記載のとおりである。本明細書中で引用される刊行物およびそれらが引用される材料は、本明細書に具体的に参照により援用される。本明細書中で、先行発明に対してこのような開示に先行することを本発明が求める権利がないことを受容するものと解釈すべきものはない。何らかの引用文献が先行技術を構成することを自認するものではない。引用文献の考察はその著者が主張することを述べるが、出願者は、引用される書類の正確性および適切性に対して異議申し立てを行う権利を保有する。多くの刊行物が本明細書中で参照されるが、このような引用文献は、これらの書類の何れかが当技術分野における共通の一般的知識の一部を形成することを受け入れることを構成しないことが明らかに理解されよう。
文脈から明らかに示されない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形、「a」、「an」および[the」は、複数の対象を包含する点に留意すべきである。したがって、例えば、「ポリペプチド」に対する言及は、このようなポリペプチドの複数を含み、「細胞株」への言及は、1以上の細胞株および当業者にとって公知のそれらの均等物への言及などである。
「任意の」または「場合によっては」とは、これに続けて記載される事象、状況または材料が、起こってもよいしまたは起こらなくてもよい、または存在してもよいしまたは存在しなくてもよく、その記載が、事象、状況または材料が起こるかまたは存在する例およびそれが起こらないかまたは存在しない例を含むことを意味する。
範囲は、本明細書中で、「約」ある特定の値から、および/または「約」別の特定の値までとして表現され得る。文脈から明白でない限り、このような範囲が表現される場合、また、ある特定の値からおよび/または他の特定の値までの範囲も具体的に企図され、考慮され、開示される。同様に、値が「約」という先行詞を使用して近似として表現される場合、文脈から明白でない限り、特定の値が、考慮され開示されるべきである別の具体的に企図される実施形態を形成することを理解されよう。文脈から明白でない限り、範囲のそれぞれの終点が、他方の終点に関して、および他方の終点と独立して、の両方で重要であることがさらに理解されよう。最後に、当然のことながら、文脈から明白でない限り、個々の値全ておよび明確に開示される範囲内に含有される値の部分的範囲もまた具体的に企図され、考慮開示されるべきである。特定の場合において、これらの実施形態の一部または全てが明確に開示されるか否かにかかわらず、前述のものが適用される。
本明細書の説明および特許請求の範囲にわたり、「含む(comprise)」という用語、その変形、例えば「含むこと(comprising)」および「含む(comprises)」などは、「含むが限定されない」を意味し、例えば他の追加物、構成要素、整数または段階を排除するものではない。特に、1以上の段階または操作を含むと記載される方法において、各段階が、列挙されるものを含むことが具体的に企図され(段階が、「からなる(consisting of)」などの限定する用語を含まない限り)、つまり、各段階は、例えばその段階で列挙されない他の追加物、構成要素、整数または段階を排除しようとするものではない。
「ベクター」という用語は、ベクター配列が連結されている別の核酸を細胞に輸送可能である核酸配列を指す。「発現ベクター」という用語は、細胞による発現に適切な形態の(例えば転写調節エレメントに連結される)遺伝子コンストラクトを含有する何らかのベクター(例えば、プラスミド、コスミドまたはファージ染色体)を含む。「プラスミド」および「ベクター」は、プラスミドが一般に使用されるベクターの形態であるため、プラスミドと交換可能に使用される。さらに、本発明は、同等の機能を果たす他のベクターを含むものとする。
「対象配列」または「対象核酸配列」という用語は、それが導入される細胞にとって、部分的または完全に異種である、すなわち外来の核酸配列(例えばシステインリッチペプチドをコード可能な遺伝子)を意味し得る。
「対象配列」または「対象核酸配列」という用語は、それが導入される細胞の内在性遺伝子と部分的または完全に相同であるが、ゲノムを改変するような方法で細胞のゲノムに挿入されるように設計される核酸配列も意味し得る(例えば、天然遺伝子の場合とは異なる位置でそれが挿入されるか、またはその挿入の結果、「ノックイン」が起こる。)。例えば、対象配列は、cDNA、DNAまたはmRNAであってよい。
「対象ペプチド」または「対象タンパク質」は、対象配列または対象核酸配列から発現されるペプチドまたはポリペプチド配列(例えば、システインリッチペプチド)を意味する。
「…に操作可能に連結される」という用語は、核酸と別の核酸配列との機能的関係を指す。プロモーター、エンハンサー、転写および翻訳停止部位および他のシグナル配列は、他の配列に操作可能に連結される核酸配列の例である。例えば、DNAと転写調節エレメントとの操作可能な連結は、このようなDNAの転写が、DNAを特異的に認識し、それに結合し、転写するRNAポリメラーゼによってプロモーターから開始されるような、DNAとプロモーターとの間の物理的および機能的関係を指す。
「形質転換」および「形質移入」という用語は、核酸、例えば発現ベクターの受容細胞への導入を意味し、その細胞の染色体DNAへの核酸の導入が含まれる。
転写調節エレメント(TCE)も開示される。TCEは、それに操作可能に連結された核酸配列の発現を駆動可能なエレメントである。本明細書に開示されるコンストラクトは、少なくとも1つのTCEを含む。TCEは、場合によっては構成的または制御可能であってよい。
開示の方法および組成物のために使用し得る、それと組み合わせて使用し得る、そのための調製において使用し得る、またはそれの製品である、材料、組成物および構成要素が開示される。これらおよび他の材料が本明細書に開示され、これらの材料の、組み合わせ、サブセット、相互作用、群などが開示される場合、各様々な個々のおよび集合的な組み合わせおよびこれらの化合物の変形の具体的な言及が明確に開示され得ない一方で、それぞれが具体的に本明細書中で企図され、記載されることを理解されたい。例えば、コンストラクトが開示およに記載され、コンストラクトを含む多くの分子に対してなされ得る多くの修飾が記載される場合、具体的に別段の断りがない限り、可能であるコンストラクトおよび修飾のありとあらゆる組み合わせおよび変形が具体的に企図される。したがって、分子A、BおよびCのクラスが、分子D、EおよびFのクラスおよび組み合わせ分子の例と同時に開示される場合、AからDが開示され、また、それぞれがここに列挙されないとしても、それぞれが個々におよび集合的に企図される。したがって、この例において、組み合わせA−E、A−F、B−D、B−E、B−F、C−D、C−EおよびC−Fそれぞれが具体的に企図され、A、BおよびC;D、EおよびF;および組み合わせの例A−Dの開示から、考慮、開示されるべきである。同様に、これらのいかなるサブセットまたは組み合わせもまた、具体的に企図され、開示される。したがって、例えば、A−E、B−FおよびC−Eのサブグループが具体的に企図され、A、BおよびC;D、EおよびF;および組み合わせの例A−Dの開示から、考慮、開示されるべきである。この概念は、開示の組成物を作製および使用する方法における段階を含むが限定されない本願の全態様に適用する。したがって、行われ得る様々なさらなる段階がある場合、開示の方法の何らかの具体的な実施形態また実施形態の組み合わせを用いてこれらのさらなる段階のそれぞれを行い得ること、およびそれぞれのこのような組み合わせが具体的に企図され、考慮され開示されるべきであることが理解される。
当業者は、通常の実験を超えない範囲で、本明細書に記載の方法および組成物の具体的な実施形態に対する多くの均等物を認識するかまたは確認することができる。このような均等物は、添付の特許請求の範囲に包含されるものとする。
B.細菌鞭毛
多くの細菌は、ストレス環境から遠ざかるか、または栄養源、O2、光および他の陽性刺激に向かうかの何れかで、特定の方向に移動するために鞭毛を利用する。細菌鞭毛は、その構築のために30を超える遺伝子産物を必要とする複雑な細胞機構である。サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)の場合、現在、生物発生およびその鞭毛機能に関与する60を超える遺伝子がある。これらの遺伝子は、3種類のプロモータークラスの転写階層に構成される。鞭毛転写階層の最上部は、ヘテロ多量体、転写活性化複合体を形成するマスター制御因子タンパク質FlhDおよびFlhCをコードするflhDCオペロンである。FlhD4C2複合体は、σ70RNAポリメラーゼがクラス2鞭毛プロモーターから転写するように支配する。クラス2鞭毛遺伝子は、鞭毛組み立てにおけるキーとなる構造中間体である、フック基底小体(HBB)と呼ばれる回転モーターの構造および組み立てに必要とされるタンパク質をコードする。HBBは鞭毛III型分泌(T3S)系を含み、これは、組み立て中に鞭毛タンパク質を細胞質から成長中の構造まで搬出する。HBB遺伝子発現に加えて、鞭毛クラス2転写は、σ28(FliA)およびFlgMを生成させる。これらは、鞭毛クラス3プロモーターの転写をHBBの完成と連結させる制御タンパク質である。σ28タンパク質は、RNAポリメラーゼが鞭毛クラス3プロモーターから転写するように支配する鞭毛特異的な転写因子である。クラス3遺伝子は、鞭毛フィラメントの構造遺伝子および細胞外リガンド濃度の変化に従い鞭毛回転の方向を調節する化学感覚シグナル伝達系の遺伝子を含む。HBB完成前に、FlgMはσ28に結合し、鞭毛クラス3プロモーター転写を阻止する。HBB完成時に、鞭毛T3S基質特異性の変化の結果、FlgM分泌および鞭毛クラス3プロモーターからのσ28依存性転写開始が起こる。T3S基質に対する分泌シグナルの必要性は未だ不明であるが、全基質は、構造が乱れたN末端ペプチド分泌シグナルを利用し、II型の分泌とは異なり、分泌過程中には切断されない。基質分泌は、分泌装置に対するT3Sシャペロンによる送達により促進されることが多い。FlgMタンパク質は、97アミノ酸長であり、その分泌は、N末端分泌シグナルに依存する。FlgM分泌は、その分泌シャペロン、FlgMのC末端半分に結合するσ28により大きく促進される。
FlgMは小型のT3S基質であり、最終的な鞭毛構造の一部ではないので、精製目的のためのタンパク質の分泌を支配するためにビヒクルとして使用し得る。周辺質または細胞外環境の何れかにそれらの分泌を向けるためにFlgMのC末端への外来ペプチドの融合を使用し得る。組み換えタンパク質を発現させ、精製するために、FlgMIII型分泌系を使用し得る。
サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)(サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium))の鞭毛分泌系を活用し、組み換え小型ペプチド発現の封入体の問題を迂回する発現系を使用するコンストラクトおよび方法が開示される。
C.核酸コンストラクト
FlgM核酸配列と、切断部位と、対象核酸配列と、を含む核酸コンストラクトが開示される。コンストラクトは、精製タグをコードする核酸配列をさらに含んでよい。
FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列の順序は変わってもよい。一部の態様において、配列の順序は、5’から3’で、FlgM核酸配列、精製タグをコードする核酸配列、切断部位および対象核酸配列であってよい。一部の態様において、配列の順序は、5’から3’で、精製タグをコードする核酸配列、FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列であってよい。一部の態様において、配列の順序は、5’から3’で、FlgM核酸配列、切断部位、精製タグをコードする核酸配列および対象核酸配列であってよい。一部の態様において、配列の順序は、5’から3’で、FlgM核酸配列、切断部位、対象核酸配列および精製タグをコードする核酸配列であってよい。したがって、精製タグをコードする核酸配列は、対象核酸配列に対して5’または3’であってよい。
1.FlgM
開示のコンストラクトは、FlgM核酸配列を含む。FlgM核酸配列は、野生型FlgMであってよい。一部の態様において、FlgM核酸配列は、FlgMの突然変異体配列であってよい。FlgMの突然変異体配列は、野生型FlgMと比較して、1以上のヌクレオチド突然変異を有し得る。一部の態様において、この突然変異は、コードされるアミノ酸配列を変化させない。一部の態様において、FlgMの突然変異体核酸配列中の突然変異は、コードされるFlgMペプチドが対象核酸配列によりコードされるペプチドの分泌のためにベクターとして作用する能力に影響を及ぼさない。
2.切断部位
開示のコンストラクトは、FlgM核酸配列と対象核酸配列との間に切断部位を含んでよい。この切断部位は、タバコエッチウイルス(TEV)プロテアーゼ切断部位またはエンテロキナーゼ(ETK)切断部位であってよい。当業者にとって公知の他の切断部位が使用され得る。切断部位はFlgM核酸配列と対象核酸配列との間にあるものの、切断部位は必ずしもこれらの配列と連続していなくてもよい。言い換えると、精製タグをコードする配列は、切断部位のすぐ前または後であってよい。
切断部位は、プロテアーゼ切断部位であってよい。したがって、切断部位の核酸配列は、プロテアーゼ切断部位をコードし得る。切断部位は、ヌクレアーゼ切断部位ではなく、したがって、コンストラクト中に存在する核酸配列は切断されない。切断部位によって、開示のコンストラクトによりコードされるポリペプチドの切断が可能になる。開示のコンストラクトによりコードされるポリペプチドの切断によって、(FlgM核酸配列によりコードされる)FlgMペプチドから(対象核酸によりコードされる)対象ペプチドが放出され得る。
3.対象核酸配列
開示のコンストラクトは、対象核酸配列を含む。対象核酸配列は、本明細書中で提供されるFlgM系を用いて、発現させ、精製しようとする対象ペプチドをコードし得る。
一部の態様において、対象核酸配列は、システインリッチペプチドまたはジスルフィドリッチペプチドをコードする。小さなジスルフィドリッチポリペプチドの組み換え発現の結果、一般に収率は低くなる。これらのリペプチドの過剰発現は、分子間凝集体形成につながり得、組み換えポリペプチドが封入体中で見出され得る。封入体からのポリペプチドの回収は困難であり、時間を要し得るので、これらのジスルフィドリッチポリペプチドは、本明細書に開示されるFlgM発現系を用いて最良に精製される。
一部の態様において、対象核酸配列は、システインリッチペプチドまたはジスルフィドリッチペプチドをコードし、このジスルフィドリッチまたはシステインリッチポリペプチドは向神経活性毒素である。向神経活性毒素は、何らかの向神経活性毒素であってよい。一部の態様において、向神経活性毒素は、コノイデアン(conoidean)由来毒素(すなわちコノイデアン(conoidean)からの毒素)であってよい。一部の態様において、向神経活性毒素はコノペプチドであってよい。コノペプチドは、μ−コノトキシンであってよい。μ−コノトキシンの例としては、SIIIAが挙げられるが限定されない。
4.精製タグ
開示のコンストラクトは、精製タグをコードする配列をさらに含んでよい。精製タグの例としては、ポリヒスチジン、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、Myc、HA、FLAGおよびマルトース結合タンパク質(MBP)が挙げられるが限定されない。したがって、これらの精製タグをコードする核酸配列が開示される。精製タグおよびそれらをコードする核酸配列は当技術分野で周知である。
5.プロモーター
開示のコンストラクトは、転写調節エレメント(TCE)も含んでよい。TCEは、それらに操作可能に連結される核酸配列の発現を駆動可能なエレメントである。本明細書に開示されるコンストラクトは、少なくとも1つのTCEを含む。TCEは、場合によっては構成的または制御可能であってよい。例えば、ParaBADプロモーターを含むコンストラクトが本明細書に開示される。ParaBADプロモーターは、アラビノース誘導性プロモーターである。これにより、アラビノースの存在または非存在でプロモーターの下流の核酸配列の発現をオンまたはオフにすることが可能となる。
制御可能なTCEは、転写抑制ドメインが、制御可能なTCE内で含有される核酸配列の転写を抑えるように作用するように、制御因子コンストラクトから発現される融合タンパク質の結合ドメインに結合可能な核酸配列を含んでよい。
あるいは、制御可能なTCEを含むコンストラクトは、DNA結合ドメインおよび転写抑制ドメインを含む、薬物による調節可能な(例えば薬物誘導性など)リプレッサー融合タンパク質をコード可能な核酸配列をさらに含んでよい。このような配列において、薬物調節可能な(例えば薬物誘導性など)リプレッサー融合タンパク質をコード可能な核酸配列は、リプレッサー融合タンパク質が結合する制御可能なTCEと同じコンストラクト上にある。
制御可能TCEは、場合によっては制御因子標的配列を含んでよい。制御因子標的配列は、転写抑制ドメインが、制御可能TCE内に含有される核酸配列の転写を抑えるように作用するように、制御因子コンストラクトから発現される融合タンパク質の結合ドメインに結合可能な核酸配列を含んでよい。制御因子標的配列は、1以上のtetオペレーター配列(tetO)を含んでよい。制御因子標的配列は、TATAボックスまたはGAL−4コード核酸配列を含むが限定されない他の配列と操作可能に連結され得る。
制御可能TCEおよび制御因子配列の存在は、それらが同じまたは異なるコンストラクト上にあってもなくても、制御可能TCEに操作可能に連結される配列の誘導性および可逆性発現を可能にする。それ自体、制御可能TCEは、対象配列の発現を選択的に誘導し、逆転する手段を提供し得る。
制御可能TCEは、例えばテトラサイクリンまたはドキシサイクリンにより制御可能であってよい。さらに、TCEは、場合によっては少なくとも1つのtetオペレーター配列を含んでよい。
D.ポリペプチド
本明細書中の上記および他の部分で開示の核酸コンストラクトによりコードされるポリペプチドも本明細書に開示される。例えば、FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含むポリペプチドが本明細書に開示される。ポリペプチドは、精製タグをさらに含んでよい。
開示のポリペプチドにおいて、FlgMは、精製タグに対してN末端にあり得、精製タグは、切断部位に対してN末端にあり得、切断部位は、対象ペプチドに対してN末端にあり得る。あるいは、精製タグは、FlgMに対してN末端にあり得、FlgMは、切断部位に対してN末端にあり得、切断部位は、対象ペプチドに対してN末端にあり得る。一部の態様において、精製タグは、対象ペプチドに対してC末端にあり得る。
したがって、ポリペプチドの順序は、例えば、1)タグ−FlgM−切断部位−対象ペプチド、2)FlgM−Tag−切断部位−対象ペプチド、3)FlgM−切断部位−タグ−対象ペプチドまたは4)FlgM−切断部位−対象ペプチド−タグであってよい。
1.FlgM
FlgMを含むポリペプチドが開示される。FlgMは、野生型FlgMであってよい。一部の態様において、FlgMは、突然変異体FlgMであってよい。突然変異体FlgMは、野生型FlgMと比較して1以上のアミノ酸突然変異を有し得る。一部の態様において、突然変異体FlgM中の突然変異は、対象ペプチドの分泌のためにベクターとして作用するFlgMの能力に影響を及ぼさない。
2.切断部位
開示のポリペプチドは、FlgMと対象ペプチドとの間に切断部位を含んでよい。切断部位は、TEVプロテアーゼ切断部位またはETK切断部位であってよい。切断部位がFlgMと対象ペプチドとの間にあるものの、切断部位は、FlgMおよび対象ペプチドと必ずしも連続していなくてもよく、言い換えると、精製タグは、切断部位のすぐ前または後にあり得る。
切断部位は、プロテアーゼ切断部位であってよい。切断部位によってポリペプチドの切断が可能となる。ポリペプチドの切断によって、FlgMから対象ペプチドが放出され得る。
3.対象ペプチド
開示のポリペプチドは、対象ペプチドを含む。対象ペプチドは、本明細書中で提供されるFlgM系を用いて発現させようとするペプチドであってよい。
一部の態様において、対象ペプチドは、システインリッチペプチドまたはジスルフィドリッチペプチドであってよい。ジスルフィドリッチまたはシステインリッチペプチドは、向神経活性毒素であってよい。向神経活性毒素は、何らかの向神経活性毒素であってよい。一部の態様において、向神経活性毒素は、コノイデアン(conoidean)由来毒素(すなわちコノイデアン(conoidean)からの毒素)であってよい。一部の態様において、向神経活性毒素はコノペプチドであってよい。コノペプチドは、μ−コノトキシンであってよい。μ−コノトキシンの例としては、SIIIAが挙げられるが限定されない。
対象ペプチドはサイズが変わってもよい。一部の態様において、対象ペプチドは、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95または100アミノ酸長であってよい。一部の態様において、対象ペプチドは、5、10、15、20、25、30または35アミノ酸長であってよい。対象ペプチドはサイズが変わってもよい。一部の態様において、対象ペプチドは、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950または1000アミノ酸長であってよい。一部の態様において、対象ペプチドは、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550または600アミノ酸長であってよい。
4.精製タグ
開示のポリペプチドは、精製タグをさらに含んでよい。精製タグの例としては、ポリヒスチジン、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、Myc、HA、FLAGおよびマルトース結合タンパク質(MBP)が挙げられるが限定されない。
精製タグは、それがFlgM分泌系を介して培地中に分泌された後、ポリペプチドを精製するために使用され得る。
E.細胞株
表1および4で提供されるような組み換え細胞株が開示される。
FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列を含む開示のコンストラクトの何れかを含む組み換え細胞株も本明細書に開示される。一部の態様において、組み換え細胞株は、FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列、の配列のうち1以上を含んでもよい。一部の態様において、組み換え細胞株は、FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列を含むコンストラクトの突然変異を有し得る。
本組み換え細胞株は、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の野生型株由来であってよい。一部の態様において、本組み換え細胞株は、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の突然変異体株由来であってよい。本組み換え細胞株は、他の腸内細菌種由来であってよい。例えば、本組み換え細胞株は、大腸菌(E.coli)またはエルシニア由来であってよい。
ゲノムが1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を含む、組み換え細胞株が開示される。1以上のフラジェリン遺伝子は、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択され得る。
鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を含む、組み換え細胞株が開示される。鞭毛FlHD4C2マスター制御因子タンパク質複合体の阻害剤は、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択され得る。σ70と一緒に、FlhD4C2は、fliA、FlgMおよびフック基底小体組み立てに対する遺伝子のものを含め、クラスIIプロモーターの転写を活性化する。FlhD4C2の阻害の結果、FlgMまたはフック基底小体構造の数の減少が起こり得る。したがって、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を有する組み換え細胞株は、開示のポリペプチドの分泌に正の影響を及ぼし得る。
本組み換え細胞株は、FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるために突然変異を含んでよい。FliAは、σ28をコードし、σ28がFlgMに結合して、細胞の細胞質においてFlgMをタンパク質分解から保護するので、FlgMT3S−シャペロン遺伝子が考慮される。したがって、fliA遺伝子の転写または翻訳を向上させる突然変異が、より多くより良好なFlgM分泌につながり得る。そして、本明細書中でのコンストラクトに開示のように、FlgMは、対象ペプチドも含有するポリペプチドの一部である。したがって、FlgMのより多いかまたはより良好な分泌により、対象ペプチドがより多くまたはより良好に分泌される。一部の態様において、fliA遺伝子中の突然変異の結果、コードされるσ28においてH14N、H14D、T138IまたはE203D突然変異が生じた。
開示の細胞株の何れかの組み合わせも開示される。これらの組み合わせ株は、FlgM核酸配列、切断部位および対象核酸配列を有する開示のコンストラクトの何れかを含んでよい。
F.方法
FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含有する開示のポリペプチドの何れかを含む細胞株を培地中で培養することを含む、対象ペプチドを生成させる方法が開示される。本方法は、培地から対象ペプチドを精製することをさらに含んでよい。
開示の方法は、FlgM核酸配列と、切断部位と、対象核酸配列と、を含有する開示の核酸コンストラクトの何れかを含む細胞株を含んでよい。対象核酸配列は、生成しようとしている対象ペプチドをコードする。
対象ペプチドを精製する段階は、アフィニティーカラムを含んでよい。一部の態様において、アフィニティーカラムは、σ28アフィニティーカラムであってよい。アフィニティーカラムは、ポリペプチド上のペプチドの1つとアフィニティーカラム上の分子との間の引力を使用することによって、対象ペプチドまたは、対象ペプチドを含有する対象ポリペプチドを精製するために設計された何らかのカラムであってよい。例えば、σ28は、対象ペプチドも含有するポリペプチド上にあるFlgMに結合するので、σ28アフィニティーカラムが使用され得る。また、アフィニティーカラムは、ポリペプチドに存在する精製タグに基づき得る。一部の態様において、アフィニティーカラムは、FlgM、精製タグまたは対象ペプチドに結合する抗体を有し得る。
対象ペプチドの精製は、FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含むポリペプチドの精製を含んでよい。
対象ペプチドは、FlgMと対象ペプチドとの間に存在する切断部位を使用することによって切断され得る。対象ペプチドは、精製の前、後またはその最中に切断され得る。例えば、FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含むポリペプチドを有する開示細胞株を用いることによって、FlgMがポリペプチドを支配し、鞭毛III型分泌系を通じて細胞が培養される培地に分泌されるようになる。対象ペプチドは、ポリペプチドの切断部位に特異的なプロテアーゼを添加することによって、ポリペプチドの残りの部分から切り離され得る。次に、対象ペプチドを培地から精製し得る。あるいは、対象ペプチドを含むポリペプチドの残りの部分とともに対象ペプチドを精製し得る。精製後、本ポリペプチドが切断され、対象ペプチドが放出され得る。あるいは、対象ペプチドは精製中に切断され得る。本ポリペプチドは、精製中にアフィニティーカラムに結合され得、結合中にポリペプチドが切断されて、残りのポリペプチドから対象ペプチドが放出され得る。
開示の方法の細胞株は、開示の組み換え細胞株の何れかであってよい。一部の態様において、細胞株は、対象ペプチドを含むポリペプチドを分泌するために、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィウリウム(Typhimurium)の鞭毛III型分泌(T3S)系を有し得る。一部の態様において、細胞株は、1以上のフラジェリン遺伝子またはフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を有し得る。1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子は、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択され得る。一部の態様において、細胞株は、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を有し得る。鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の阻害剤は、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択され得る。一部の態様において、細胞株は、FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるために突然変異を有し得る。
G.キット
開示の方法を行うことまたはそれを行うことを支援するのに有用なキットとして何らかの適切な組み合わせで、上述の材料ならびに他の材料を一緒にパッケージ化し得る。ある種のキット中のキット構成要素が設計され、開示の方法で一緒に使用するのに適合化される場合、これは有用である。例えば、対象ペプチドを生成させるためのキット、開示の組み換え細胞株のうち1つを含むキットが開示される。本キットは、培地も含有し得る。
開示のキットは、対象ペプチドを精製するための材料も含んでよい。例えば、本キットは、ポリペプチド上に存在する精製タグに基づき、対象ペプチドを精製するためのアフィニティーカラムを含んでよい。
実施例
A.実施例1 鞭毛III型分泌系を用いた組み換え向神経活性ペプチドの選択的精製
本試験では、成熟生成物においてジスルフィド架橋を形成する高密度のシステイン残基を含有する、小型で極めて安定であり、薬理活性を有するポリペプチドの分泌のためにベクターとして鞭毛FlgMタンパク質を利用した。原理の証明として、サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)におけるμ−コノトキシンSIIIAの組み換え発現のために、細菌分泌系を操作した。鞭毛III型分泌(T3S)装置を用いて、図1に示すように、組み換えコノトキシンを培地に選択的に分泌させた。
1.材料および方法
i.細菌株、プラスミドおよび培地
使用され得る代表的な細菌株を表1に記載する。Luria−Bertani(LB)培地中で細胞を培養し、必要に応じてアンピシリン(100μg/mL)またはテトラサイクリン(15μg/mL)を補給した。S.チフィムリウム(S.Typhimurium)P22 HT105/1 int−201の一般形質導入ファージを形質導入クロス(transductional crosses)において使用した。
表1:この試験で使用した株


ii.染色体発現されるFlgM−毒素融合物の構築
SIIIA(QNCCNGGCSSKWCRDHARCCGR;配列番号2)をコードする全66塩基対をカバーする長いプライマーSIIIA_long_fw(CAGAACTGCTGCAACGGCGGCTGCAGCAGCAAATGGTGCCGCGATCATGCGCGCTGCTGCGGCCGC;配列番号1)を用いて、デ・ノボフィルインPCR反応においてSIIIAを増幅した。サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)の最適コドン使用に従い、SIIIA配列を設計した。鋳型プライマーの3’末端からのフィルインを開始する短いリバースプライマー(SIlIA_short_rv:GCGGCCGCAGCAGCGCGCATG;配列番号3)を活用して、66bp配列を2本鎖化した。
3つの異なるコンストラクト(コンストラクト1〜3と呼ぶ。)を生成させるflgMおよびSIIIAの増幅中に、TEVプロテアーゼに対する切断部位(ENLYFQG;配列番号4)およびポリヒスチジンタグ((CATCAC)3配列番号5によりコードされるH6)を様々な位置に挿入した。
以降、典型例としてコンストラクト1の構築し、それに基づいてコンストラクト2およびコンストラクト3を設計した(プライマー配列については表2参照)手順を詳細に説明する。フォワードプライマー1_HS1_FlgM_fwおよびリバースプライマー1_HS2_FlgM_rvを用いて、ゲノムDNA(TH2788)からflgM遺伝子を増幅した。リバースプライマーは、5’SIIIA配列(上記参照)と相同であった18bpの突出部をコードした。相同領域の長さを延長させるために、TEVプロテアーゼ切断部位の配列に対して相同性があるさらなる10bp重複を付加する、プライマー1_HS3_SIIIA_fwおよび1_HS4_SIIIA_rvにより、以前に合成した鋳型からSIIIAを増幅させた。FlgMおよびSIIIAのPCR産物を精製し、フォワードプライマー1_HS1_FlgM_fwおよびリバースプライマー1_HS4_SIIIA_rvとともに、続く融合PCRにおいて鋳型として使用した。この方法によって、(コンストラクト1の場合)28塩基対の相同性を共有する2つのPCR産物の融合が可能となり、その結果、1つの長いflgM−SIIIA融合コンストラクトが得られる。全コンストラクトが、pUC18へのクローニングのために、5’−BamH1および3’−EcoR1制限部位を含有し、その結果、サブクローニングベクター(pHS1(pUC18 BamHI−His6−FlgM−TEV−SIIIA−EcoRI)、pHS2(pUC18 BamHI−FlgM−TEV−SIIIA−His6−EcoRI)およびpHS3(pUC18 BamHI−FlgM−His6−TEV−SIIIA−EcoRI)が得られた。
表2:毒素構築のためのプライマー配列


ネイティブflgM遺伝子座またはアラビノース遺伝子座(ΔaraBAD)に対してそれぞれ相同性領域を有するプライマーを用いて、全flgM−SIIIA融合物を個々のサブクローニングベクターから増幅した。λ−Red介在組み換えを用いて染色体挿入物を構築した。
サルモネラにおけるSIIIAの発現の結果、生理的条件下で通常は存在する翻訳後修飾のない組み換えペプチドが得られた。これらには、中性N末端ピログルタミン酸、C末端アミド化およびSIIIApreと呼ばれる2残基断片の切断が含まれる。しかし、関連するμ−コノトキシンGIIIAにおける機能性試験によると、SIIIAの効力は、位置11のリジンによって決定され、したがって、何れのNおよびC末端配列の変動によっても影響を受けない。
様々な生物(カタツムリ、クモ、ヘビおよびイソギンチャク)由来の全ての他の毒素を対応して構築し、それらの配列を表3および表2に記載する。
表3:この実験で使用される毒素

プライマーDTA−FlgM_fw(ACTCGCTCATTCGCGAGGCGCAGAGCTACTTACAGAGTAAAGGCAGCTCTCACCACCACC;配列番号10)およびDTA−FlgM_rv(TTCATCAACGCGCCCCCCATGGGACGCGTTTTTAGAGGCATTAACGGTTACCTGCACAAG;配列番号11)を用いて、ジフテリア毒素(DTA Y65A)の断片AをプラスミドpTH794から増幅させた。DTA増幅には、His−tagとDTAの第一のアミノ酸との間で、His−タグおよびSSGLVPR−リンカーの前に、GSS−リンカーとともにポリヒスチジン−タグ(H6)が含まれる。λ−Red−介在性組み換えによって染色体性にDTAを挿入した。ΔaraBAD::FlgM+バックグラウンドにおいて挿入を行った。flgM停止コドンの前にDTAを標的化し、その結果、翻訳的FlgM−DTA融合が生じた。
iii.SIIIAコノトキシンの組み換え発現および精製
SIIIAコノトキシン融合物を発現する株を新鮮な単一コロニーから採取し、10mLのLB中で一晩増殖させた。一晩培養物を1Lの新鮮培地に入れて1:100希釈し、6時間増殖させた。適切な場合、0.2%アラビノースの添加によって、最初の2時間後にSIIIA発現を誘導した。遠心(7,000rpm)によって細胞をペレット化し、残存細菌を除去するために、FlgM−SIIIAを含有する上清を0.22μmポリエーテルスルホンフィルター(Corning,NY,USA)−低タンパク質結合膜に通過させた。さらなる精製のために、3gのNi−IDA樹脂(Protino Ni−IDA,Machery−Nagel)を充填した重力流カラム(Bio−Rad)を使用し、250mMイミダゾールを含有する緩衝液を用いてpH7.5でネイティブ条件下でアフィニティータグ付加タンパク質を溶出した。
iv.分泌アッセイ
一晩培養物をLB中で1:100希釈し、0.2%L−アラビノースを添加することによって個々のFlgM−毒素融合物の発現を誘導する前に、37℃で2時間増殖させた。さらに4時間にわたり細胞を37℃で維持し、その間に融合タンパク質を発現させた。全部で6時間後、全ての株に対して600nmでの光学密度(OD)を測定した。
2mLの得られた細胞培養物のアリコートを4℃および7,000rpmで10分間遠心して、各アリコートに対してペレットおよび上清を得た。0.2μm孔径(Acrodisk Syringe Filter,PALL Life Sciences)の低タンパク質結合フィルターを通じて上清をろ過して、残存細胞を除去した。あるいは、最大スピードでアリコートを2回遠心して、残存細胞を除去した。TCA(10%最終濃度)の添加によって、ろ過または2回遠心した上清中の分泌型タンパク質を沈殿させた。2xSDS試料緩衝液(100mM Tris pH6.8、4%SDS、10%グリセロール、2%β−メルカプトエタノール、25mM EDTA、0.04%ブロモフェノールブルー)中で上清試料を再懸濁し、20OD600単位/μLに調整した。細胞、ペレット分画を2xSDS試料緩衝液中で懸濁し、20OD600単位/μLとするためにその体積を調整した。
v.SDS PAGEおよびウエスタンブロッティング
全細胞溶解液および培養上清の発現FlgM−毒素融合物をSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動に供し、検出のためにポリクローナル抗FlgMおよびポリクローナル抗FliK抗体(ウサギ)を用いて免疫ブロットすることによって分析した。LI−COR Odysseyイメージングシステムを用いた化学発光または赤外線検出によって抗原−抗体複合体を可視化した。化学発光による発色の場合、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)と複合体化した二次ヤギα−ウサギ抗体(Bio−Rad)およびECL検出キット(Amersham Biosciences)を使用した。赤外線検出の場合、二次抗ウサギ−IRDye690(LI−COR)を使用した。Mac OS X用のImageJ 1.45sを用いてFlgM−SIIIAおよびFliKバンドのデンシトメトリー測定を行った。
vi.TEVプロテアーゼ切断
AcTEVプロテアーゼ(Invitrogen)を用いて、鞭毛分泌基質から、SIIIAを切り出した。450UのTEVプロテアーゼを、750mL培養物からの分泌型タンパク質に相当する15mLの溶出分画に添加した。室温で一晩、1mMジチオスレイトール(DTT)および0.5mM EDTAを含有する溶出緩衝液中で切断を行った。
vii.SIIIAの折り畳み
1mM酸化グルタチオン(GSSG)および0.1mM EDTAを用いて0.1M Tris緩衝液、pH7.5中で組み換えSIIIAを折り畳ませた。折り畳み反応を一晩室温で進行させ、8%の最終濃度になるようにギ酸を添加することにより反応を停止させた。
viii.SIIIAの固相抽出
18固相抽出カラム(Supelclean LC−18,Supelco)を使用して、折り畳みおよび切断反応の他の構成要素から酸化ペプチドを除去した。次に、単離ペプチドを乾燥させ、二重波長吸収検出器およびVydac C18分析カラムを備えたWaters600クロマトグラフ上でHPLCによって精製した。全体にわたり0.1%TFAに維持しながら、4.5%〜33.5%(aq)のアセトニトリル(0.9%変化/分)の直線勾配で、HPLC分離を行った。これによって、適正な折り畳み生成物の精製が可能になり、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化法飛行時間型(MALDI−TOF)質量分析によって質量を確認した。
ix.哺乳動物NaVチャネルの電気生理学
NaV1.2を発現するアフリカツメガエル卵母細胞を用いて組み換えSIIIAの機能的活性を電気生理学的に評価した。簡潔に述べると、卵母細胞をND96で灌流され、2本の電極が固定された、30μLの記録チャンバー中に置いた。−80mVの保持電位を使用し、20秒ごとに50ms、段階的に電位を−10mVまで変化させることによって、ナトリウムチャネルの活性化を達成した。次のように、ペプチドを保護するために静止浴中で毒素への曝露を行った。毒素適用前に、浴槽の灌流を停止し、対照反応を記録した。次に、ペプチド(最終濃度の10倍で3μL)を浴槽に適用し、マイクロピペットを用いてこれを5秒間撹拌した。約20分間、ペプチドによる遮断の開始の記録を得、その後、ND96での灌流を再開して未結合のペプチドを除去し、一方で約20分間にわたり遮断からの回復速度を監視した。遮断の開始の時間経過を単一指数関数にフィットさせ、遮断の実測の速度定数、kobsを得た。ペプチド洗い流し中の遮断からの回復速度は、遅すぎて曲線フィッティングにより測定できなかったので、洗浄の20分後の回復レベルおよび遮断の指数関数的減衰を仮定してkoffを推定した。全記録を室温で得た。
x.免疫染色
蛍光顕微鏡分析を行った。
2.結果および考察
ウミイモガイの毒腺および電位依存性ナトリウムチャネル(VGSC)を含む標的イオンチャネルからコノトキシンを合成する。SIIIAは、カエルにおけるテトロドトキシン(TTX)−耐性VGSCおよびげっ歯類におけるTTX−感受性VGSCを阻害する、コヌス・ストリアツス(Conus striatus)からのμ−コノトキシンである。μ−コノトキシンSIIIAは、VGSCのα−サブユニットの部位1に結合し、それによってチャネル孔を塞ぎ、ナトリウム伝導性を遮断する。生理学的条件下で、2つの形態のSIIIA:前駆体型および成熟ペプチドが存在するが、この成熟ペプチドは、アミノ基に対してC末端グリシン−アルギニン残基をプロセシングし、N末端グルタミン残基をピログルタミン酸に変化させることによって修飾されている。本明細書中で、2つの形態のSIIIA、前駆体ペプチドおよび、生理学的成熟型(ピログルタミン酸の代わりにN末端グルタミン酸)と最も密接に類似するペプチドを組み換えにより発現させた。哺乳動物調製物において、μ−SIIIAは、NaV1.2および1.6などの神経性ナトリウムチャネルおよび骨格筋サブタイプNaV1.4を効果的に遮断する。SIIIAはVGSCを標的とし、マウスにおいて強力な鎮痛活性を有するので、医学研究および薬物探索のために使用され得る。T3SS細菌発現系を開発することにおける基本的な利点は、翻訳後、鞭毛構造において狭い分泌チャネルを通じてポリペプチドが移動させられ、それによって、封入体での凝集の問題が回避されることである。ポリペプチド分泌は、細胞質中での分子間凝集を防ぐ。ポリペプチド鎖が細菌細胞質の還元環境に存在し、酸化する細胞外環境に入るので、分子内ジスルフィド結合が形成される。
様々なコンストラクトがIII型分泌基質として働く効率を評価した。SIIIAプレトキシン(表3における「μ−SIIIApre」、これ以降、「rSIIIA」と呼ぶ。)は、SIIIAの前のN末端TEV切断部位とFlgMが融合した小さな22アミノ酸ペプチドである。的確な分泌を確実にし、FlgMの構造性分泌シグナルでの妨害の可能性を減少させるために、異なる位置でポリ−ヒスチジンタグを用いて3種類の異なるコンストラクトを設計した。アラビノース−誘導性プロモーターParaBADから全コンストラクトを染色体性に発現させた。図1Bは、全ての3種類のコンストラクトを分泌プロファイルを示す。コンストラクト3(FlgM−H6−TEV−SIIIA)は、最も顕著な分泌生成物を提示し;コンストラクト2(FlgM−TEV−SIIIA−H6)は、最低分泌レベルを提示した。この分泌順位付けは、試験した全バックグラウンドにおいて一貫しており、これらの一部は、このFlgM分泌−シャペロンタンパク質の安定性を促進する、σ28構造遺伝子fliAにおける突然変異(fla*またはH14D)を保有した。FlgMレベルは、野生型株におけるものと比較して、鞭毛構造を形成できない株(ΔfliF)において非常に低かった。
鞭毛特異的な転写因子σ28は、FlgM分泌を促進するためのシャペロンとして作用する。図Ccに示すように、その安定性が促進されたσ28H14Dは、細胞内および分泌型FlgM−SIIIAのレベルを上昇させた。σ28H41Dもまた、FlgM安定性を上昇させる。これは、fliA*バックグラウンドにおけるFlgM−SIIIAレベル上昇の原因である(図1C、レーン2および3)。後期鞭毛分泌基質(および潜在的分泌競合物)FliCおよびFliDを除去する効果(ΔfliCD)も試験した。fliCおよびfliD遺伝子は多岐に転写される。しかし、fliD遺伝子は、全鞭毛遺伝子発現のFliT阻害剤をコードする、fliTとともにオペロン中にある。したがって、ΔfliCD欠失の結果、鞭毛基底構造の数の増加に加えて、FlgMに対する分泌競合物の除去が起こる。正味の影響は、細胞からのFlgMおよびFlgM−SIIIA両方の産生および分泌上昇であった(図1C、レーン2および4)。
FlgA−H6−TEV−SIIIAは最も高いレベルの分泌を示したので、さらなる精製実験のためにこのコンストラクトを使用した。鞭毛分泌系の完成と高レベル発現の同期を可能にするために、アラビノース誘導性プロモーターからSIIIA融合物を発現させた。細菌細胞培養物から分泌型FlgM−H6−TEV−SIIIAを遠心によって分離し、ニッケル−アフィニティークロマトグラフィーによってネイティブ条件下で上清から得た。図2Aに示すように、FlgM−H6−TEV−SIIIAは、効率的にNi−IDA樹脂に結合し、イミダゾール含有溶出緩衝液で溶出させた。溶出分画の濃縮後、TEVプロテアーゼを用いてFlgM−H6−TEV分泌シグナルからrSIIIAを切り出した。ウエスタンブロット分析およびクーマジー染色から、室温で3時間後、TEV切断が完全であったことが明らかになった。
全システインリッチペプチドと同様に、ネイティブジスルフィド結合の形成は、生物学的に活性のあるSIIIAを生成させることに関与する過程である。しかし、TEVプロテアーゼの最適緩衝液条件は、1mMジチオスレイトール(DTT)であってよい。この酸化還元剤は、TEVプロテアーゼに対する還元力を提供するが、同時に、対象ペプチドにおけるS−S結合を還元し得る。この理由のために、電気生理学的分析前にrSIIIAを再折り畳みさせた。酸化および還元グルタチオンの酸化還元緩衝液中で再折り畳みを行い、これにより、ネイティブジスルフィド結合の形成に都合がよいことが知られている条件下でチオール−ジスルフィド交換反応が可能となった。
ラットNaV1.2を発現するアフリカツメガエル卵母細胞におけるrSIIIA前駆体型の試験から、その機能活性が化学合成SIIIAの機能活性と同様であったことが明らかとなった。脱分極に反応したナトリウム電流を記録した。図2Bは、rSIIIAがNaV1.2コンダクタンスを遮断した代表的実験からの結果を示す[rSIIIA曝露前(灰色の軌跡)および後(黒色の軌跡)に卵母細胞のピーク電流を比較]。10μMのrSIIIAへの曝露後の遮断開始およびその洗い流し後の遮断からの回復のキネティクスを評価した。遮断の開始に対する実測の速度定数(kobs)および遮断からの回復に対する速度定数(koff)はそれぞれ0.17±0.04分-1および0.0043±0.0004分-1(平均±SD、n=3卵母細胞)であった。koff値は、化学合成SIIIAで観察される値に近いが、kobs値は、化学合成SIIIAで観察される値よりも約6倍低かった。kobsの差異は、2つのペプチドの配列の相違によるものである(TEV切断後のN末端グリシンの持ち越しおよび翻訳後修飾の欠如)。
SIIIAプレトキシンの分泌に加えて、様々な生物由来のいくつかの他の毒素、例えばクモ(GsMTx4)、サソリ(クロロトキシン)、ヘビ(カルシセプチン)、カタツムリ(ω−MVIIA、ω−GVIA、コンツラキン−G、α−Vc1.1、コナントキン−G、成熟SIIIA)およびイソギンチャク(Shk)など、を補完的アプローチにおける組み換え発現および続く分泌について試験した(詳細なリストについては表3参照)。細胞レベルおよび分泌効率の差があったにもかかわらず、図2Cに示される結果から、全試験毒素が培養上清に分泌されたことが明らかとなる。FlgMに融合されたジフテリア毒素の不安定な190アミノ酸長の触媒サブユニットの分泌も試験した(図2D)。タンパク質が細胞から分泌されると、サイトゾル分画内で観察されたタンパク質分解性の分解は起こらなかった。
サルモネラ分泌株のさらなる最適化のために、次の特徴を有した非モチーフポリフック突然変異体を構築したが、これは、対象毒素融合物の鞭毛III型分泌を減弱または妨害し得る、鞭毛関連SPI−1(ΔprgH−hilA、)病原性系ならびに全クラス3鞭毛遺伝子(ΔflgKL、ΔfljB−T、ΔFlgMN、Δaer−mcpC、PmotA、ΔmotA−cheZ、ΔmcpA、ΔmcpB、Δtsr)を欠いていた。さらに、その株は、flhDプロモーターにおける突然変異(P*flhD)を保有し、鞭毛マスター制御因子FlhD4C2の負の制御因子を欠いていた(ΔlrhA、ΔydiV、ΔecnR)。LrhAは、マスター制御因子のプロモーター領域に直接結合することによって、flhDC転写の負の制御因子として作用する。EALドメインタンパク質YdiVは、複合体をClpXP−依存性分解に対して標的化することによって、翻訳後的にFlhD4C2タンパク質の活性を制御し、それによってFlhDC−依存性鞭毛クラス2プロモーター活性に負の影響を与える。FlhDCのこれらの負の制御因子におけるトランスポゾン挿入は、鞭毛遺伝子発現を上昇させる。
図3Aにおける鞭毛フック構造の蛍光標識付加により示されるように、これらの突然変異の結果、野生型細胞と比較して、細胞あたりの鞭毛分泌構造がおおよそ2倍増加し、同様に鞭毛タンパク質の分泌速度が実質的に上昇した。FliKおよびFlgM−SIIIA(コンストラクト3)の分泌速度は、野生型およびfliA*バックグラウンドの場合と比較して、ポリフックバックグラウンドにおいておおよそ2倍高かった(図3B)。
この系の主要な利点は、ワークフローである。アラビノースでの誘導後、細菌細胞は、組み換えポリペプチドを発現し、続いて毒素を培地に分泌する。従来の方法による神経ペプチドの精製とは逆に、これによって、毒素を精製するために細胞を溶解する必要がなくなる。代わりに、鞭毛T3SSを介して組み換えSIIIAが選択的に分泌され、培養上清中にそれが蓄積した。産生の数時間後、単純な遠心およびろ過によって細胞が除去された。この系の他の態様は、分泌を促進するかまたは分泌基質の安定性を向上させるIII型分泌シャペロンである。III型分泌基質は通常、折り畳まれていないかまたは部分的に折り畳まれた状態で分泌されるが、これは、分泌型タンパク質の二次構造とシャペロンの相互作用によって達成されることが多い。SIIIAは、III型分泌基質であるFlgMに融合されたので、FlgMの同系のIII型分泌系シャペロンである、FliA(σ28)との相互作用によって未熟な折り畳みが避けられた。開示の組み換え発現に対して、全長FlgMを使用し、これにより、そのFliAシャペロン結合部位の存在ゆえに分泌効率が向上した。
開示の系は、ペプチドの回収および溶解度を凌ぐ課題である、複雑な毒素精製に対して使い易い方法を提供するが、また、ペプチドおよびタンパク質が正しく折り畳まれ活性のある状態になり易くもなる。
B.実施例2 サルモネラFlgMタンパク質分泌に影響を及ぼす因子の分析
本試験において、組み換え小型ペプチド発現の封入体問題を回避する発現系を使用する新しいアプローチを開始した。これは、鞭毛分泌シグナル、例えばフックタンパク質FlgEまたはフラジェリンFliCに融合される場合、非鞭毛タンパク質を輸送することが示されているサルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)(サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium))の鞭毛分泌系を活用する。鞭毛分泌系は、細胞質から外部媒体にタンパク質を選択的に分泌する細菌III型分泌系のファミリーのメンバーである。今までのところ特徴が調べられているほぼ全てのIII型分泌系は、植物および動物病原体の多くに対する毒性決定因子の分泌または細菌鞭毛の構造および機能のために必要とされるタンパク質分泌の何れかに必要とされる。細菌鞭毛は、細胞壁および膜内に埋め込まれた回転モーターに連結される、細胞表面から多くの体長を延長させる外部ヘリックスフィラメントから構成される。サルモネラの場合、化学感覚系は、鞭毛回転の時計回りおよび反時計回りの方向を調節し、これにより、細菌が、栄養などの誘引物質に向かって、または細菌にとって有害である細菌忌避物質から遠ざかるように移動することができるようになる。
鞭毛基質分泌に対する特異性は、混乱した構造を有するN末端ペプチド分泌シグナルによって主に決定される。多くの分泌基質はまた、分泌を促進するために特異的な分泌シャペロンも必要とする。1つの鞭毛分泌基質であるFlgMは、鞭毛組み立てを遺伝子発現と連結させる制御タンパク質である。鞭毛プロモーターに特異的な転写因子であるσ28は、鞭毛モーターの完成後に特異的に必要とされる遺伝子の転写を支配し、それによってフィラメントおよび化学感覚遺伝子の発現を誘導する。FlgMは、σ28と結合し、RNAポリメラーゼとのその会合を防ぐ。鞭毛モーターの完成の結果、鞭毛分泌装置の基質特異性が変化し、モーター組み立てに必要とされるタンパク質の分泌から、フィラメント組み立てにおいて必要なタンパク質の後期基質分泌に切り替わる。FlgMそれ自身は、後期分泌基質であり、その分泌によってσ28が放出され、σ28がモーターの完成時にのみフィラメントおよび化学感覚遺伝子を転写できるようになる。同時に、σ28転写因子は、その阻害剤、FlgMの分泌を促進する分泌シャペロンとして作用する。
本試験において、成熟生成物においてジスルフィド架橋を形成する、高密度のステイン残基を含有する小型で極めて安定であり、薬理活性を有するポリペプチドの分泌のためのベクターとして、鞭毛FlgMタンパク質を利用した。サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)におけるμ−コノトキシンSIIIAの組み換え発現のために、細菌分泌系を作製した。鞭毛III型分泌(T3S)装置を用いて、組み換えコノトキシンを選択的に培地に分泌させた。
1.材料および方法
i.細菌株および増殖条件
本試験に使用した株は全て、野生型株サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)であるLT2の誘導体であり、表4に記載する。一連のこの実験中に全株を構築した。株構築は、P22を介して行われる形質導入またはλRedを介した標的化突然変異誘発の何れかを利用した。そのネイティブプロモーターから発現されるflhDCオペロンがある株の場合、一晩静置した培地から新鮮LB培地(10g Bactoトリプトン、5g Bacto酵母抽出物および5g NaCl/L)への100倍希釈液によって鞭毛遺伝子発現が誘導された。トランスポゾンTn10のtetAプロモーターから発現されるflhDCオペロンがある株(ΔPflhDC8089::tetR−PtetA)の場合、テトラサイクリン類似体アンヒドロ−テトラサイクリン(1μg/mL)の付加によって鞭毛遺伝子発現を誘導した。この実験で使用した株の場合は全て、アラビノース利用オペロンaraBADをFlgM+遺伝子またはFlgM遺伝子融合物FlgM−6His−TEV−δ−SVIEまたはFlgM−6His−ETK−δ−SVIE(それぞれ、ΔaraBAD::FlgM+、ΔaraBAD::FlgM−6His−TEV−δ−SVIEまたはΔaraBAD::FlgM−6Hi−ETK−δ−SVIEI)で置換した。これにより、増殖培地へのL−アラビノースの添加によって、ParaBADプロモーターからのFlgM、FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIE産生の誘導が可能となった。flhDCオペロンの誘導の2時間後に、アラビノースを0.2%最終濃度になるように添加した。さらに5時間後、培養物を10,000gで30分間遠心し、細胞をペレット化した。0.2μm低タンパク質結合フィルター(Acrodisk Syringe Filter,PALL Life Sciences)で上清をろ過し、残存細胞を除去した。TCA(トリクロロ酢酸)を10%最終濃度になるように添加することによって、ろ過上清中の分泌型タンパク質を沈殿させた。5mM PMSF(フッ化フェニルメチルスルホニル)を含有する冷PBS(リン酸緩衝塩水)中で細胞ペレットを再懸濁し、続いて超音波処理を行い、細胞縣濁液を溶解させた。細胞溶解液は、全細胞タンパク質について直接分析するか、または4℃で30分間遠心(15,000g)することによって、可溶性および不溶性分画分析のために分離した。FlgM分泌における様々な濃度のNaClおよびKClの影響を試験するために、LB培地をNaClなしで調製し、NaClまたはKClの何れかを所望の濃度になるように添加した。
表4:LT2の株および誘導体


ii.ウエスタンブロッティングアッセイ
分泌型の可溶性、不溶性または全細胞タンパク質のレベルをウエスタンブロットによって分析した。14%勾配ゲル(BIO−RAD)を用いて、全細胞溶解液および培養上清中の発現DnaK、FlgMおよびσ28レベルをSDS−PAGEにより調べた。ΔaraBAD::FlgM+コンストラクトを含有する株の分析、50単位および100OD単位の同等物をそれぞれ細胞および上清分画に対して載せた。FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6H−ETK−δ−SVIE分泌について株を分析するために、50および300OD単位を細胞および上清分画に対してそれぞれ載せた。検出のために、抗DnaK(マウス)、抗σ28および抗FlgM抗体(ウサギ)を使用した。ローディング濃度に対して、および細胞溶解ゆえの上清中のタンパク質の存在に対して、タンパク質標準対照としてDnaKを使用した。抗原−抗体複合体を可視化するために、二次抗ウサギ−IRDye690および抗マウス−IRDye800抗体(LI−COR)を使用した。LI−COR Odyssey赤外線撮像システムソフトウェアを用いて、FlgM、σ28およびDnaKバンドのデンシトメトリー測定を行った。培養試料において3つ組で全アッセイを行った。
iii.運動性アッセイ
運動性アッセイは、軟寒天トリプトンプレート(1Lあたり:10g Bactoトリプトン、5g NaCl、3g Bactoアガー)を利用した。爪楊枝で細菌コロニーを拾い、軟寒天に突き刺し、続いて37℃で約5時間温置した。必要に応じて、ParaBADまたはflhDCオペロン誘導のために、それぞれ、アラビノース(0.2%)またはアンヒドロ−テトラサイクリン(1μg/mL)の何れかを添加した。
2.結果
i.ParaBAD::FlgMから産生されるFlgMが分泌される。
FlgMは、外部の消費された増殖培地に完成したHBBを通じて分泌される。精製前に細胞を溶解させる必要がないタンパク質精製のために、FlgMのC末端への外来タンパク質の融合を使用し得ることが示されている。分泌シグナルとしてFlgMを用いたタンパク質精製のために鞭毛T3S系を発展させるために、FlgM産生および分泌の既知の態様は、この系を用いてタンパク質産生を最大化することを特徴とした。FlgM遺伝子は、flgA MNオペロンにおいてクラス2鞭毛プロモーターから転写される。この結果、最初のHBB組み立て中にFlgM産生が起こる。クラス2産生FlgMは、2つのfliAZ転写物のうち1つにおいてクラス2転写を介しても産生される、fliA遺伝子の産物であるσ28タンパク質と結合する。HBB完成時に、鞭毛T3S系の分泌基質特異性の変化の結果、FlgM分泌およびσ28依存性クラス3転写の開始が起こる。FlgMおよびσ28は、それぞれσ28−依存性FlgMNおよびfliAZ転写物から産生され続ける。約80%の定常状態FlgM転写は、そのクラス3プロモーター由来である。FlgMは抗σ28因子であるので、クラス3プロモーターを介したその産生は、自己阻害下にある。この例において、アラビノース−誘導性染色体araBADプロモーター(ParaBAD)から転写されるFlgM遺伝子があるコンストラクトを使用することによって、FlgM遺伝子転写をFlgM自己阻害から外した。染色体araBADオペロンの標的化欠失と、それに続くその場でのFlgM+遺伝子の挿入によってこれを完遂した。この結果、araBAD構造遺伝子の欠失ゆえにアラビノース誘導因子が分解されない株においてFlgM産生のアラビノース−依存性誘導が生じた。ParaBADから転写されたFlgMは、そのネイティブプロモーターから生成され、分泌されるFlgMより高いレベルで、アラビノースの存在下で生成され、分泌された(図4)。鞭毛構造を形成しないfliF欠失株は、ParaBAD−誘導性FlgMを分泌することができなかった(図4)。これらの結果から、FlgM内在性ペプチド分泌シグナルが高レベルFlgM分泌に十分であり、鞭毛−依存性T3S系をFlgM分泌のために使用し得ることが示される。
ii.FlhD4C2活性に影響を及ぼす突然変異は、FlgM分泌にも影響を及ぼす。
flhDCオペロンは、鞭毛転写階層の最上部にある。flhDCの制御は複雑であり、flhDCプロモーター領域内に6個の既知の転写開始部位がある。カノニカルなTATAAT配列(PflhDC7793対立遺伝子)に対する、flhDCプロモーター領域内のP1およびP4転写開始部位に対する−10配列の変化の結果、細胞あたりのHBB構造数が2倍になり、鞭毛フックタンパク質の産生および分泌が向上した。他の突然変異の結果、フックタンパク質分泌が増加し、細胞あたりのHBB構造が増加し、その結果、flhDCオペロン転写もしくは転写後調節の既知の阻害剤の発現低下または除去が生じた。ParaBADから転写されたFlgMの分泌におけるflhDC制御因子の突然変異の影響を試験した。この例に含まれるflhDC発現の既知の転写および転写後阻害剤は、EcnR、RscB、LrhA、FliT、DskAおよびYdiVであった。EcnRは、FlhDC介在性自己抑制に関与する。FlhD4C2複合体は、ecnRの転写を支配し、同様に、その結果、RcsBタンパク質に呼応してflhDC転写の抑制が起こる。膜および細胞壁の損傷に反応して莢膜多糖合成および遺伝子数を制御するRcsBは、flhDC転写のリプレッサーである。LrhAはまた、flhDCプロモーター領域内で結合し、flhDCオペロン転写を阻害することが示されているflhDCの制御因子でもある。FliTは、クラス2およびクラス3鞭毛プロモーターの両方から転写される。FliTは、FlhD4C2複合体に結合し、鞭毛クラス2転写の活性化を妨げる。また、FliTは、鞭毛フィラメントキャッピングタンパク質FliDに対する分泌シャペロンでもある。HBB完成後のFliDの分泌によって、HBB完成とFlhD4C2によるさらなるクラス2転写の阻害が連結される。DskAタンパク質は、flhDCの転写を阻害するためにppGppとともに作用する。また、DskAは、RpoS−介在機構を通じてflhDC転写を阻害し得るrpoS翻訳も刺激し得る。YdiVは、栄養増殖条件での変化に反応した分解に対してClpXPプロテアーゼにFlhD4C2を標的化する転写後制御因子である。対照として、flhDC mRNA安定性の正の制御因子であるCsrAを使用した。flhDCプロモーター調節領域をトランスポゾンTn10からのtetR−PtetAカセットで置換することによって、PflhDC8089対立遺伝子を構築した。この結果、テトラサイクリン類似体アンヒドロ−テトラサイクリンの添加により誘導され得る、tetAプロモーターの調節下でのflhDCオペロンの置換が生じた。フック産生および分泌を増加させる、flhDC P1およびP4カノニカルプロモーターアップ(up)変化も試験した(PflhDC7793対立遺伝子)。ParaBADから発現される分泌型FlgMタンパク質のレベルにおけるflhDC制御突然変異の影響を図5で示す。
flhDC mRNA安定性に必要とされる、flhDC構造オペロンの欠失またはcsrA遺伝子の欠失では、分泌分画には検出可能なFlgMはなく、細胞質中でFlgMが蓄積された。flhDC発現の既知の転写および翻訳後阻害剤における突然変異欠失の結果、PflhDC7793プロモーターアップ(up)対立遺伝子の存在で生じたように、分泌型FlgMのレベルが上昇した。PflhDC7793、PflhDC80899(tetR−PtetA−flhDC)、fliT、rcsBおよびecnR突然変異体株のFlgMの分泌型レベルは、それぞれ野生型の場合よりも、4.5、4.5、3.8、4.7および4倍高かった。FlgMの分泌型レベルは、ydiV、lrhAおよびdskA突然変異体株において、野生型と比較して、それぞれ2倍、1.5倍および2.7倍低かった(図5B)。各試験株に対して、FlgMの蓄積細胞レベルは、分泌型FlgMレベルと反比例した。著しく、トランスポゾンTn10からのtetAプロモーターおよび制御領域によるflhDCプロモーター領域の置換により、試験したflhDC発現の負の制御因子に対する機能欠失型突然変異体で観察されるFlgM分泌型レベルと合致するかまたはそれを超えるレベルでの分泌型FlgMの産生が可能となった。PflhDC8089(tetR−PtetA−flhDC)におけるflhDCの誘導によって、スイムプレート(swim plate)上での運動性も付与された(図5C)。
flhDCの負の制御因子を欠く株において、軟寒天プレート上での泳ぐ(swimming)表現型から、野生型LT2と比較して運動性の向上が示された(図5D)。ParaBADからFlgMが過剰発現している同じ株における運動性の実質的レベルは注目すべきであった(図5D)。FlgMは、1:1の化学量論でσ28を阻害する。ParaBADからのFlgMの誘導は、特に野生型LT2バックグラウンドにおいて全σ28−依存性鞭毛クラス3プロモーター転写を妨げ得る。この観察から、過剰発現された細胞FlgMが凝集して不活性型になったという結論が導かれた。したがって、分泌型および細胞FlgMレベルのウエスタンブロット分析において、細胞ペレットからの可溶性および不溶性分画の両方から、FlgMの細胞成分を分析した。FlgMが可溶性タンパク質であったものの、過剰発現条件下で産生された大半の細胞FlgMは不溶性であり(図5A)、このことから、過剰な細胞FlgMが封入体に行ったことが示され、FlgM誘導条件下で観察される運動性から、FlgMの不溶性型は活性がなかったことが示された。
iii.FlgM分泌におけるFlgM T3S−シャペロン、σ28の影響
HBBの完成は、ロッドフック型の分泌基質から後期またはフィラメント型分泌基質への鞭毛T3S基質−特異性の切り替えと一致する。後期分泌基質は、フック−フィラメント接合部タンパク質(FlgKおよびFlgL)、フィラメントキャップタンパク質(FliD)、あるいは発現フィラメントタンパク質(FliCまたはFljB)および抗σ28因子FlgMを含む。各後期分泌基質の効率的な分泌には、同系のT3Sシャペロンの助けが必要である。これらは、FlgN(FlgKおよびFlgLの場合)、FliT(FliDの場合)、FliS(FliCおよびFljBの場合)およびσ28(FlgMの場合)を含む。T3Sシャペロンは3種類のクラスに分けられる:i)分泌前にその系において基質に結合し、タンパク質分解から保護するもの、ii)基質分泌を促進するものおよびiii)分泌を安定化し、かつ促進するもの。σ28タンパク質は、後者のカテゴリーに入り、これは、細胞質においてFlgMをタンパク質分解から保護し、おそらく鞭毛の基部へのFlgMの局在化を促すことによってFlgMの分泌を促進する。−10および−35プロモーター配列(R91CおよびL207P)の認識を欠如させる2個のアミノ酸置換があるσ28の突然変異体は、FlgM分泌に対するそのT3Sシャペロン活性を保持する。このことから、σ28のT3Sシャペロン機能が、その転写活性とは個別の過程であったことが示された。
σ28タンパク質は、全σ70型ハウスキーピングシグマ因子で保存される4領域のうち3つを含有し、領域2、3および4は、サブ領域2.1、2.2、2.3、2.4、3.1、3.2、4.1および4.2にさらに分割される。領域2.1、3.1、3.2および4.1は、コアRNAポリメラーゼに対する結合に関与し、一方で領域2.4および4.2は、それぞれプロモーター配列の−10および−35領域の認識に必要である。FlgMは、FlgM:σ28共結晶構造におけるσ28の全3領域と相互作用することが示された。さらに、σ28−依存性鞭毛転写のFlgM阻害を欠いた単一アミノ酸置換突然変異は、領域2.1、3.1、4.1および4.2に位置した。HBB形成を欠く株において、通常はfliA+バックグラウンドにおいてFlgMにより阻害されるクラス3鞭毛プロモーター転写が生じたので、これらをFlgM−バイパス突然変異体と名付けた。σ28FlgMバイパス突然変異体は、2つのクラスがあった。殆どがFlgMへの結合を有さなかったが、2個の対立遺伝子、H14DおよびH14Nそれぞれの結果、安定性が向上したσ28タンパク質が得られ、これは、FlgM阻害を克服するのに十分であった。
araBADから発現されるFlgMの分泌に対するσ28領域2、3および4におけるFlgMバイパス突然変異体の影響を試験した(図6A,図6B)。領域2.1突然変異体には、結果的にタンパク質安定性が向上する、H14DおよびH14Nおよび、結合FlgMを欠くV33E対立遺伝子が含まれた。試験した他のFlgM−バイパス突然変異体には、領域3.1からのT138I対立遺伝子および領域4.1からのL199Rおよび領域4.2の開始点のE203Dが含まれた。
fliAヌル対立遺伝子は、fliA+株の5%であったレベルへのFlgM分泌の強い減少を示した。V33EおよびL199R対立遺伝子の結果、それぞれ、FlgM分泌レベルがm野生型の12%および59%となった。H14DおよびH14N対立遺伝子は、分泌型FlgMレベルが、野生型で見られるレベルの2.1倍および1.5倍であった。FlgMとの結合を欠くT138IおよびE203D対立遺伝子によって、分泌型FlgMレベルがそれぞれ野生型の1.2倍および1.4倍、上昇した。fliAのプロモーター結合−欠損二重突然変異体(R91C L207P)も試験し、野生型と比較して、分泌型FlgMの39%レベルが示された。また、プロモーター結合−欠損R91C L207P置換は、H14D安定性向上置換とも組み合わせ、単にR91C L207P二重突然変異体またはH14D単一突然変異体の何れかで観察されるものの間の分泌型FlgMレベルが観察された。
野生型FliA、H14N、H14D、R91C L207PおよびH14D R91C L207Pの場合、細胞中のFliAレベルは、FlgM分泌レベルと一致した(図6A)。FlgM分泌型レベルは、細胞内のFliA濃度と関連があった。したがって、細胞内FliA濃度を向上させる可能性がある他の突然変異体を導入して、それらがFlgM分泌に影響を及ぼし得るか否かを調べた。これらの突然変異体には、H14N安定化置換またはfliAリボソーム結合配列(RBS)のカノニカル配列(CRBS)への変化の何れかと組み合わせた、GTGからATGへのfliA開始コドン変化が含まれた。これらの変化の全ては、結果的に、FliA細胞内レベルおよび分泌型FlgMレベルが、野生型の2〜4倍向上した(図6A,図6B)。fliA CRBS ATG二重突然変異体、バックグラウンドにおける染色体FlgM遺伝子の欠失の結果、細胞内FliAおよび分泌型FlgMの両方が減少した。したがって、fliA CRBS ATG二重突然変異体バックグラウンドで産生される過剰なσ28は、FlgM分泌を改善する、σ28安定性に寄与するためのParaBAD−発現FlgMに加えて、染色体FlgM発現を含み得る。これは、FlgMが抗シグマ因子として作用するだけでなく、分解からFliAを保護することを示す結果と一致する。
FlgM誘導性条件下でのfliA突然変異体の運動性アッセイを図6Cで示す。fliAヌル対立遺伝子および、鞭毛クラス3プロモーターを転写することができず、したがってフラジェリンを産生することができない、R91C L207P対立遺伝子を含有する突然変異体は、あらゆる条件下で非運動性である。H14N、H14D、ATG置換突然変異体は、野生型と比較して、運動性プレート上の遊走群の大きさの増大を示した。V33E、T138I、L199RおよびE203Dは、野生型よりも、FlgM存在下での鞭毛転写活性が、それぞれ8.0倍、31倍、45倍および7倍高く、FlgM誘導条件下でのスイムプレート(swim plate)上でのそれらの運動性表現型が、これらのレベルと相関することが報告されている。H14N ATGおよびCRBS ATG二重突然変異体は、スイムプレート上での運動性低下を示したが、これらのσ28の細胞レベルは野生型株よりも高い。
iv.FlgM分泌における鞭毛後期T3S分泌−基質競合物の影響
HBB完成時のFlgM分泌の最初の報告から、分泌型FlgMレベルがFlgMに対する分泌競合物候補であるフィラメントタンパク質を欠く株でより高かったことを示す定性的データが与えられた。分泌型FlgMレベルにおいて潜在的な後期分泌−基質競合物を除去する影響を試験して、それらの除去によって、分泌型FlgMの収率が向上するか否かを調べた。組み立てられた鞭毛における後期基質サブユニット数は、フック−フィラメント接合部タンパク質FlgKおよびFlgLに対してそれぞれ約11であり、フィラメントキャッピングタンパク質FliDに対して5であり、FliCまたはFljBに対しては、最長で20,000のフィラメント長に依存する。図7A,図7Bに示す結果は、FlgK、FlgLまたはFliDの除去の影響は、分泌型FlgMレベルにおいて殆どない一方で、フィラメント基質除去の結果、分泌型FlgMレベルが野生型よりも最大で1.9倍高くなったことを示す。この結果は、後期T3S基質レベルが鞭毛を通じたFlgMの分泌において重要な制限因子ではないことを示す。
FlgM分泌における鞭毛相変化の影響も試験した(図7A,図7B)。サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)は、2個の鞭毛サブユニット遺伝子、fliCまたはfljBのうち1個を交互に発現する。hin−5717対立遺伝子を有する株は、FliC0NFljB0FF鞭毛発現方式に固定され、一方でhin−5718対立遺伝子を有する株は、FliC0FFFljB0Nである。fljBenx vh2は、FliC0N FljB0FFでもある、過去の残存物(historical relic)であり、S.エンテリカ(S.enterica)株LT2からのhin−fljBA領域を、FliCON FljBOFF方式に固定化されたサルモネラ・アボルツス−エクイ(Salmonella abortus−equi)からの同じ領域で置換したことにより得られる。hin−5717対立遺伝子を有する株におけるFlgM分泌レベルは、野生型株のレベルと同等であった。hin−5717バックグラウンドでのfliC遺伝子の欠失の結果、分泌型FlgMが、野生型と比較して1.9倍増加した。hin−5718対立遺伝子単独の存在で、分泌型FlgMレベルが1.9倍増加し、このバックグラウンドにおけるfliC遺伝子のさらなる除去によって、FliCフラジェリンがhin−5718バックグラウンドで産生されないにもかかわらず、分泌型FlgMレベルが、さらに野生型の場合の2.7倍上昇した。しかし、hin−5718バックグラウンドにおいて、fliC mRNAが生成されるが、翻訳されず、このことから、fliC mRNAがFlgMタンパク質分泌において負の影響を有することが示される。fljBenx vh2バックグラウンドにおけるFlgMの分泌型レベルは、野生型株の場合よりも2.9倍高く、このバックグラウンドにおけるfliC遺伝子のさらなる除去によって、分泌型FlgMレベルが野生型の4.3倍に上昇した。
v.FlgM分泌における鞭毛後期T3Sシャペロンの影響
araBADから発現されるFlgMの分泌型レベルにおける、後期分泌シャペロン、FlgN、FliSおよびFliTの除去の影響も試験し、これらが搬出のためのFlgMの鞭毛分泌系への送達に対してσ28と競合するか否かを調べた。また、T3Sシャペロンは、それらの同系分泌基質の非存在下での制御機能と関連付けられる。FlgKおよびFlgLに対するT3SシャペロンであるFlgNは、FlgM mRNA翻訳を阻害する。σ28は、鞭毛クラス3プロモーターに対する転写因子であり、FliTは抗FlhD4C2因子として作用する。FliSのみが、その同系分泌基質FliCおよびFljB非存在下で制御機能を有することを報告されていない。
FlgNの除去は、FlgM分泌にさほど影響しなかった(図8A,図8B)。FlgKおよびFlgLは、分泌型FlgMレベルにおいて何れも顕著な影響がなかった(図7A,図7B参照)。図4においても報告されたFliTの除去の結果、分泌型FlgMレベルが4倍上昇した。そのシャペロン活性からその抗FlhD4C2活性を分離するfliTの対立遺伝子は使用しなかった。したがって、分泌型FlgMレベルの上昇は、FliT非存在下でのFlhD4C2活性促進によるものである。FliS非存在下での分泌型FlgMレベルの3倍上昇が観察された。しかし、fliT遺伝子のオペロン上流においてfliSが転写される。したがって、fliT上のfliS対立遺伝子の何らかの極性効果の結果、fliT遺伝子発現低下ゆえにFlgM分泌型レベルが上昇する。
vi.サルモネラ病原性アイランド1(Spi1)の欠失の結果、分泌型FlgMのレベルが上昇する。
flhDCオペロンは、鞭毛レギュロンおよびSpi1の遺伝子の両方のマスターオペロンである。Spi1レギュロンは、Spi1インジェクチソーム(injectisome)T3S系の構造および組み立てに必要とされる遺伝子をコードする。fliZ遺伝子はfliAZオペロンにおいて転写され、FliZは、その産物がSpi1転写を同様に活性化するhilDの転写を活性化する。HilD活性化遺伝子の一産物であるRtsBは、鞭毛−Spi1レギュロン全体に対するフィードバックループを提供するflhDC転写を抑制するように作用する。過剰発現FlgM(ParaBADから)の分泌型レベルにおけるSpi1およびSpi2サルモネラ病原性系の両方の欠失の影響を試験した。Spi1の欠失の結果、Spi1誘導条件下で細胞を増殖させなかったにもかかわらず、FlgM分泌型レベルが野生型の場合の55%に低下し、一方、Spi2の欠失は、FlgMの分泌型レベルに顕著な影響がなかった(図9A,図9B)。
vii.FlgM分泌型レベルにおけるプロテアーゼ除去の影響
細胞質からタンパク質収率を向上させるために使用される共通技術は、細胞性プロテアーゼを除去することによる。さらに、OmpTなど、外膜に存在するプロテアーゼは、細胞溶解後の分解によって、タンパク質収率を低下させ得る。ClpAおよびClpXタンパク質は、分解のためClpPセリンプロテアーゼへの送達のための様々な基質と相互作用する。DegPは、広い基質特異性を示す周辺質プロテアーゼである。DegPは、非折り畳み、誤局在化、ハイブリッドおよび、周辺質における過剰発現から不適切に折り畳まれている組み換えタンパク質を排他的に対象とする。
FlgM分泌型レベルにおけるプロテアーゼ除去の結果を図10で示す。OmpTの除去の結果、分泌型FlgMの収率が僅かに上昇するが、DegPの欠失はさほど影響がなかった。ClpA、ClpXおよびClpPの除去によって、野生型と比較して、FlgM分泌収率がそれぞれ1.7倍、5.4倍および6.1倍上昇した(図10A,図10B)。これは、FlhD4C2が、ClpXPプロテアーゼ系によるYdiVを標的とした分解のための基質であるという観察と一致する。細胞溶解に対する対照として、プロテアーゼ突然変異体バックグラウンドにおけるflhDCの欠失は、分泌型分画において検出可能なFlgMを示さなかった。このバックグラウンドにおいて、FlgMの細胞レベルは、依然としてDegP突然変異の欠失により影響を受けず、一方でflhDCバックグラウンドにおけるclpA、clpXおよびclpP突然変異のヌル対立遺伝子によって、細胞内FlgM蓄積が、それぞれ1.3倍、1.5倍および2.1倍、増加した(図10B)。この結果から、ClpA、ClpXおよびClpPが、FlhDCと独立してFlgM分解に関与し、clpAヌル株におけるFlgM分泌増加が、細胞レベルFlgMのみの上昇によるものであったことが示される。flhD+flhC+存在下でのClpXPプロテアーゼの影響は、FlgM安定性およびFlhD4C2安定性の両方によるものであった。これは、clpPおよびclpX突然変異体株で観察される運動性向上と一致する(図10C)。
viii.分泌型FlgMレベルにおけるイオン強度の影響
高浸透圧によって、S.エンテリカ(S.enterica)においてSpi1 invA遺伝子転写が上昇し、Spi1依存性III型分泌は、高塩分条件下で増殖させた細菌でのみ生じた。ParaBAD−FlgM+により産生されるFlgMの分泌型レベルにおける高NaClまたはKClの何れかの影響を試験した。NaCl濃度を200mMに上昇させ、次いで400および600mMの濃度で低下させた場合、FlgM分泌型レベルが上昇した。200mM NaClで、FlgM分泌型レベルは、標準的なLB培地中のNaCl濃度(86mM)と近い100mM NaClのレベルよりも3.7倍高い(図11A,図11B)。したがって、LB培地中のNaCl濃度は、FlgM分泌にとって最適ではない。KClは、分泌型FlgMレベルにおいて同様の影響を有し、200および400mM KClによって、分泌型FlgMの最大レベルが、100mM NaClの分泌型FlgMレベルと比較して3.2倍および3.6倍となった。これは、細胞質中でのFlgMの溶解度における影響によるものである。軟寒天での運動性はσ28−依存性鞭毛クラス3転写の阻害ゆえにFlgM誘導条件下で抑制されたにもかかわらず、イオン強度の上昇は、軟寒天での運動性においても正の効果を有した(図11C)。
ix.FlgM分泌における複数の条件の影響
araBAD::FlgM+によるFlgM過剰発現状態下でのこの収率を最大化した株および条件を得るために、分泌型FlgMの収率を向上させた上述の個々の結果を組み合わせた(図12A,図12B)。これらの株の一部(例えばfljBenx vh2およびclpXを含有する株、flhD8089を含有する株など)は、最大FlgM分泌レベルを与える。これらの全てが、野生型の約5倍の分泌型FlgMレベルを生じさせる。これらの株において、細胞内に蓄積したFlgMは微量であり、このことから、細胞FlgMの発現および安定性が限定的であったことが示される。
x.δ−SVIEを分泌させるための、TTSシグナルとしてのFlgMの使用
δ−SVIEタンパク質は、有毒ウミイモガイにより産生される小型ペプチドであり、脊椎動物神経筋系においてナトリウムチャネルを阻害する。この31アミノ酸ペプチド(DGCSSGGTFCGIHPGLCCSEFCFLWCITFID)は疎水性であり、3対の分子内ジスルフィド結合を形成する6個のシステイン残基を含有する。本ペプチドの疎水性の性質とδ−SVIEの活性立体構造を生成させるための複数のジスルフィド結合形成に対する要件とが、このペプチドが大腸菌(E.coli)で過剰発現される場合、適正な折り畳みを妨げる障害でとなる。したがって、FlgM介在分泌を介した活性型δ−SVIEの産生について試験した。細胞からの分泌はFlgMのN末端から開始するので、FlgM−δ−SVlE融合物のδ−SVIE配列は、N末端からC末端に、それがリボソームを出るように細胞から出る。これは、活性立体構造への、δ−SVIEの適正な折り畳みおよびジスルフィド形成を促進し得る。2つのタンパク質間で操作されたTEVまたはETKプロテアーゼ切断部位の何れかを有するヘキサ−His−タグ付加(6His)FlgMへのδ−SVIEのC末端融合物を染色体ParaBAD発現遺伝子座から発現させた。6Hisによって、Ni−アガロースアフィニティーカラムを用いた精製が容易になり、TEVおよびETK切断部位はそれぞれTEVプロテアーゼおよびエンテロキナーゼにより認識され、これによって、分泌型δ−SVIEがそのFlgM分泌シグナルから分離されるようになる。
選択された単一突然変異体全てが、FlgM−6H−TEV−δ−SVIE分泌を増加させた(図13A,図13B参照)。ParaBAD発現融合タンパク質レベルの分泌型レベルは、分泌型FlgMレベルを上昇させた突然変異体バックグラウンドにおいて促進された。flhD7793(TH18880)、flhD8089(TH18647)、fliT(TH18769)、rcsB(TH18830)、clpX(TH18353)およびfliA(CRBS ATG)(TH20056)株におけるFlgM−6H−TEV−δ−SVIEの分泌型レベルは、野生型(TH17831)と比較して、それぞれ16.8倍、10.9倍、9.4倍、6.3倍、16.7倍および16.6倍であった。FlgM−6H−TEV−δ−SVIE分泌レベルを試験するために、異なる突然変異を一緒に組み合わせた。複数の突然変異体バックグラウンドにおいて、株flhD7793 rcsB(TH19675)、flhD7793 rcsB FlgM(TH20044)、rcsB fliT(TH19673)、fljBenx vh2 fliB−T(TH20075)、fljBenx vh2 fliC(TH20050)、fljBenx vh2 clpX(TH20077)およびflhD8089 fljBenx vh2 clpX(TH20044)は、それぞれ野生型の場合の34倍、17倍、49倍、16.7倍、11.7倍、28.2倍および52.7倍であった。6His−ETKをFlgMとSVIEとの間に挿入した場合、flhD7793(TH19118)、flhD7793 FlgM(TH19122)、flhD7793 FlgM clpX(TH19145)およびflhD7793 lrhA fliB−T ydiV hin−fljA FlgMN flgKL(TH19120)株は、FlgM−6H−ETK−δ−SVIE分泌レベルを野生型の場合の最大で19倍、8.5倍、17倍および110倍上昇させた。flhD7793 lrhA fliB−T ydiV hin−fljA FlgMN flgKL株(TH19120)を除き、100mM NaClの添加の結果、株TH19118(flhD7793)、TH19122(flhD7793FlgM)およびTH19145(flhD7793 FlgM clpX)による融合タンパク質の分泌レベルが上昇し、野生型の3.3倍、1.5倍、2.2倍および2.4倍となった。
3.考察
鞭毛およびインジェクチソーム(injectisome)のIII型分泌(T3S)系は、T3Sシグナルに融合される組み換えタンパク質の産生および精製に対する経路を提供する。N末端が異常なペプチドシグナルおよび分泌燃料としてのプロトン駆動力への連結があり得る。全てではないが多くのT3S基質は、細胞質におけるそれらの安定性のために、および/またはT3S基質を細胞質膜における分泌装置に標的化するための分泌パイロットとして、同系T3Sシャペロンを利用し得る。T3S系の別の特性は、初期から後期分泌基質特異性への分泌−特異性切り替えを受ける能力である。鞭毛系において、これは、40nmを超える長さである細胞外フック成長の完成時に起こり、その結果、フィラメント型基質分泌および組み立てへの移行が起こる。FlgMタンパク質は、フック完成からフィラメント組み立てへの移行の不可欠な部分である。FlgMは、後期フィラメント型鞭毛分泌基質および抗σ28因子である。FlgMは、小型の97アミノ酸タンパク質である。FlgMのN末端半分はT3Sシグナルを含み、一方でC末端半分は抗σ28相互作用ドメインを含む。FlgMのC末端への組み換えタンパク質の融合によって、精製前に細胞を溶解させる必要なく、それらの分泌および精製が可能となることが示された。FlgM産生および分泌を促進する条件を調べた。次に、組み換えタンパク質FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIEを作製し、鞭毛T3S系を介して細胞から−δ−SVIEタンパク質の分泌を支配するためのベクターとしてFlgMを用いて細胞溶解なくこれらのタンパク質を作製し、精製するために、これらの条件を適用した。
araBADコード領域をFlgMまたはFlgM−δ−SVIE融合コード領域で置換することによって、染色体ParaBADプロモーターからFlgMおよびFlgM−δ−SVIE融合コンストラクトを過剰発現させた。araBADを除去することによって、アラビノース誘導因子が炭素供給源として消費されることが保証された。この誘導系によって、細胞が分泌し得るもの超える量でFlgMを生成させるのに十分であることが証明された(図5)。次に、分泌型FlgMの産生を増加させるために、FlgM安定性および分泌を向上させる突然変異を導入することによって、細胞を操作した。
分泌型FlgMレベルにおいて細胞あたりの鞭毛T3S系の数を増加させる突然変異の影響を調べた。これらは、flhDC転写(ecnR、rcsB、lrhA、dskA)およびflhDCプロモーターアップ(up)対立遺伝子PflhDC7793およびPflhDC8089の負の制御因子においてヌル突然変異であった。転写後レベルでFlhD4C2機能を阻害するfliTおよびydiVのヌル対立遺伝子も試験した。このような突然変異は、以前、周辺質への鞭毛フックタンパク質の産生および分泌を向上させることが示された。全突然変異体バックグラウンドを試験した結果、分泌型FlgMのレベルが上昇した。PflhDC8089対立遺伝子は、誘導性tetAプロモーター領域でのflhDCプロモーター領域の置換物であり、これは、flhDC転写の全ての既知の負の制御因子の作用部位を除去する。PflhDC8089対立遺伝子はまた、flhDC転写をテトラサイクリンおよびその類似体による誘導下に置く。誘導因子なしでは細胞はスイミングプレート上で運動性がなく、このことから、flhDCが転写されなかったことが示された。FlgMは、CsrAがflhDC mRNAを安定化させ得るので、csrAヌル突然変異体株において分泌されなかった。
fliA遺伝子によりコードされるFlgM T3Sシャペロンσ28の様々な対立遺伝子の影響を探索した。これらは、FlgMの存在下でクラス3転写を可能にするfliAのFlgMバイパス対立遺伝子、プロモーター結合−欠損二重突然変異体R91C L207P、ATG開始コドン突然変異体(GTGより)およびカノニカルリボソーム結合配列突然変異体(標識CRBS)であった。FlgMバイパス対立遺伝子、H14D、H14N、V33E、T138I、L199RおよびE203Dは全て、RNAPに対して同様の親和性を有し、コアRNAPに対する測定Kdは、それぞれ2.0nM、1.9nM、0.7nM、0.8nM、1.2nMおよび1.4nMであり、一方で野生型σ28の場合は0.9であった。H14DおよびH14NのFlgMに対する相対的親和性は野生型と同じであり、一方でV33E、T138I、L199RおよびE203D対立遺伝子は、それぞれ親和性が10倍、20倍、600倍および10倍低下する。V33E対立遺伝子は分泌型FlgMの最低レベルを示し、一方でL199Rは、野生型としてのFlgMの分泌型レベルの約半分であった。しかし、V33E σ28対立遺伝子の低細胞レベルは、それが、観察された分泌型FlgMレベル低下に関与する限定的σ28であることを示す。FlgMに対するTI38IおよびV203Eの親和性低下は、FlgM過剰発現条件(ParaBADより)下で限定因子ではない。R91C L207Pプロモーター結合−欠損二重突然変異の結果、σ28細胞レベルが低下し、これは分泌型FlgMのレベル低下と対応した一方で、H14DおよびH14N対立遺伝子は逆の影響を有した。H14DおよびH14N対立遺伝子によって、細胞σ28レベルが上昇し、分泌型FlgMのレベル上昇と対応した。R91C L207P二重突然変異体へのH14DまたはH14Nの付加の結果、σ28レベルおよびFlgMの分泌型レベルが上昇した。さらなるH14N置換もしくはカノニカルリボソーム結合配列突然変異体(ATG CRBS)があるかまたはないATGは、全て、細胞σ28および分泌型FlgMレベル上昇を引き起こした。これらの結果から、σ28の細胞レベル上昇の結果、FlgM過剰発現条件下でFlgM分泌が対応して増加することが示される。
FlgM分泌の後期分泌競合物またはそれらの同系シャペロンの除去は、混交した結果となった。4種類の分泌競合物、FlgK、FlgL、FliDおよびFliC/FljBのうち、FlgM分泌の顕著な影響を有したのは、フィラメント後期分泌基質FliC/FljBの除去のみであった。鞭毛中のフィラメントサブユニットの量は、他の3種類の構成成分の約1000倍である。FliD分泌シャペロンFliTの除去もまた、FliD安定性向上におけるその役割とは独立して、FlgM分泌を増加させた。FliTは、FlhD4C2プロモーター活性の制御因子であり、その除去の結果、細胞あたりのHBB分泌経路が増加した。フィラメントT3Sシャペロンタンパク質、FliSの除去の結果、分泌型FlgMレベルが3倍上昇し、一方でFlgKおよびFlgL T3Sシャペロンの除去は影響がなかった。fliSおよびfliTは同じオペロン(fliSはfliTの上流)において同時転写されるので、fliSのあらゆる欠失突然変異がfliT遺伝子発現に影響を及ぼし得る。鞭毛相変化突然変異体対立遺伝子、fljBenx vh2は、hin−5717対立遺伝子と比較して分泌型FlgMレベルの顕著な上昇を示した。分泌型FlgMレベル上昇は、細胞をSpi1非誘導条件下で増殖させた場合でも、Spi1でも観察された。
また、細胞性プロテアーゼの除去によって、FlgM分泌において混交した結果が生じた。ClpXPプロテアーゼは、YdiVタンパク質により支配されるFlhD4C2複合体の分解によって細胞あたりの鞭毛数を制御する。YdiVは、乏栄養増殖状態中に産生される。YdiVは、FlhD4C2のFlhD成分と結合し、これによりFlhD4C2とDNAとの間のさらなる相互作用が妨げられる。次に、YdiVは、FlhD4C2を、分解のためにClpXPプロテアーゼに標的化する。ClpXまたはClpPの何れかの除去の結果、FlgM分泌型レベルが上昇した。DegPまたはOmpTプロテアーゼの除去もFlgM分泌に対する影響について試験し、影響は観察されなかった。
過剰発現FlgMの分泌型レベルについて試験した最後の可変要素は、イオン強度であった。高浸透圧によってIII型分泌を誘導した。FlgM分泌におけるNaClおよびKCl濃度の影響を試験し、200mMまでのNaClまたは200〜400mMのKClの添加の結果、LB中のNaCl濃度に近い(0.5%または86mM)100mM NaClと比較して、分泌型FlgMレベルが約4倍上昇したことが観察された。NaClの影響は、プロトン駆動力の可能性が向上することによるものであった。しかし、KClの添加によって同じ影響が観察され、これは、FlgM分泌型レベルを調節するものが単なるイオン強度であることを示す。イオン強度によって、FlhD4C2の安定性が向上し得る。
FlgMの分泌型レベルにおける異なる突然変異の影響を調べた後、細胞から分泌されるFlgM量を最大化するいくつかの株の構築とこの観察を組み合わせた。fliB−T、clpXまたはflhD8089を含有する株は全て、FlgM分泌を野生型株の場合の約5倍増加させ、組み合わせによってFlgM分泌はさらに大きく増加しなかった。これは、FlgMのほぼ全てが分泌され、細胞中に蓄積したFlgMがごく微量であったからである。つまり、異なる突然変異を一緒に組み合わせた場合、FlgMの発現レベルがFlgM分泌レベルの制限因子となった。
最後に、ペプチドが分泌され得るか否かおよび突然変異およびイオン濃度がどのようにその分泌に影響を及ぼすかを試験するために、ジスルフィドリッチ小型ペプチドδ−SVIEコントキシン(contoxin)をFlgMに融合させた。FlgM−6His−TEV−δ−SVIEおよびFlgM−6His−ETK−δ−SVIEの両方が培地に分泌され得、FlgM分泌を刺激した突然変異もこれらの融合タンパク質分泌を増加させた。rcsB fliT株およびflhD8089 fljBenx vh2 clpX株などのいくつかの組み合わせ突然変異体は、FlgM−6H−TEV−δ−SVIE分泌を野生型に対して約50倍増加させた。別の組み合わせ株flhD7793 lrhA ecnR fliB−T ydiV hin−fljA flgKL FlgMNは、野生型株と比較して100倍超、FlgM−6H−ETK−δ−SVIEの分泌を増加させた。LB培地への100mM NaClの添加によって、flhD7793株、flhD7793FlgM株およびflhD7793FlgM clpX株においてFlgM−6H−ETK−δ−SVIEの分泌を増加させ得る。これらの結果から、大腸菌過剰発現系を介して行うことが困難であるかまたは不可能であるタンパク質を発現させ、精製するために、FlgMがT3Sシグナルとして使用され得ることが示された。
C.実施例3:増殖培地への直接分泌を介した大規模なIII型−依存性タンパク質産生
多数のジスルフィド結合を有するコノペプチドおよび、その不安定性のために細胞質中で検出不可能なジフテリア毒素のAサブユニットなど、以前生成困難であったタンパク質の分泌を促進するための分泌シグナルとしてのFlgMの使用から、タンパク質産生および、さもなくば産生されないタンパク質の精製に対するこの系の有用性が明らかとなる。
染色体標的化のためにλRED技術を用いて、この系は細菌遺伝子株構築を根本から変化させ得る。所望の遺伝的バックグラウンドにおいて、tetRAエレメントによってaraBADオペロンを置換し得る。tetRAエレメントは、テトラサイクリンに対する耐性を付与する、テトラサイクリン排出ポンプをコードするトランスポゾンTn10からのtetRおよびtetA遺伝子(TetA)およびTetRリプレッサーであってよい。これは、48−マーオリゴヌクレオチドを用いたtetRAエレメントのPCR増幅により完成され得る。ある1つのオロゴ(ologo)は、araB遺伝子の始めの5’側と相同である40塩基と、それに続く、tetRAの5’−tetR末端から増幅され得る18塩基を有する。第二のものは、araD遺伝子の末端の3’側に対して相同性である40塩基とそれに続く、tetRAの3’−tetA末端から増幅し得る18塩基を有する。tetRA含有DNAのPCR増幅によって、標的に対して相同性の40塩基が隣接するtetRAエレメントが生成される。λ組み換え遺伝子(RED)を発現する株への増幅断片の導入の結果、隣接する相同性の40塩基での組み換えが起こり、その結果、tetRAにより置換されるaraBAD遺伝子の欠失が起こる(ΔaraBAD::tetRA、Δは欠失に対する遺伝子用語であり、::は、挿入に対する遺伝子用語である。)。tetRAエレメントの利点は、それが、選択され得ることである。染色体におけるtetRAエレメントの存在によって、テトラサイクリン耐性が付与されるが、フザリン酸の感受性も付与される。したがって、λRED存在下でaraBに対して5’およびaraDに対して3’の相同性の同じ40塩基を用いてFlgMコード配列がPCR増幅され、フザリン酸培地に置かれる場合、これは、ΔaraBAD::tetRAのtetRAをFlgM+配列で置換する組み換えに対して選択し、この組み換えの結果ΔaraBAD::FlgM+が生じ、ここでFlgM+遺伝子がアラビノース−誘導性araBADプロモーターから転写される。次に、同じ方法によって、tetRAをaraBADにおいてFlgM+の下流に置き、その結果、ΔaraBAD::FlgM+−tetRAが得られ、その後そのtetRAをタンパク質Xで置き換えると、その結果、増殖培地へのアラビノース添加によりFlgM−X融合物が発現され得るようになる。この系を用いて、対象タンパク質の最終精製を容易にするためにプロテアーゼ切断配列に介入することによって、アラビノース誘導下のあらゆるタンパク質のFlgMへのあらゆる融合物を構築し得る。
1.株および条件最適化
最適分泌株を同定し得る。flhDCプロモーターのプロモーターアップ(up)対立遺伝子であるflhD7793およびflhDCプロモーターの、アンヒドロテトラサイクリン(AnTc)誘導性tetAプロモーターでの置換の結果生じる対立遺伝子であるflhD8089によって、それぞれ、FlgM分泌が実質的に増加し、これは、flhDC転写の阻害剤:FliT、LrhA、DskA、RcsBまたはEcnRの除去により観察されるものよりも大きい(図5A)。AnTc−誘導性flhDCオペロン(flhD8089対立遺伝子)は注目すべきものであるが、それは、これが、全ての既知の阻害剤タンパク質の結合部位に対して欠失しており、発現に対してAnTcにのみ依存するからである。flhD8089対立遺伝子は、FlgMの分泌シャペロンのfliA(σ28)H14N対立遺伝子と組み合わせられ得るが、これは、FlgM分泌において最大の正の影響に対して示した(図6A)。clpXプロテアーゼ突然変異体対立遺伝子とのさらなる組み合わせによって、分泌が増加し得る(図10A)。FlgM鞭毛III型分泌シグナルに融合した対象タンパク質も発現する株においてこの遺伝子バックグラウンドを使用することによって、特に200mM NaClまたはKCl存在下で増殖させられる場合、対象タンパク質の産生が向上し得る(図11A)。
2.σ28精製カラム
σ28タンパク質は、fliA遺伝子およびFlgMに対するIII型分泌シャペロンの産物である。σ28レベル上昇の結果、分泌型FlgM融合タンパク質基質のレベルが上昇する(図6A)。σ28タンパク質はまた、タンパク質精製系のためにも使用され得る。FlgM−σ28複合体の見かけのKdは、2x10-10Mである。この非常に高い親和性は、FlgMの精製の結果、σ28が同時に精製され得、その逆も同様であることを意味する。インテイン自己切断部位により挟まれたキチン結合ドメイン(CBD)に融合されたFlgMが構築されている。この融合キメラを発現する細胞からの抽出物をキチンカラム全体に注いだ場合、σ28付きの複合体中のFlgM−インテイン−CBDキメラがカラムに結合した。還元剤の添加によって、精製FlgM−σ28複合体を放出するインテイン自己切断が触媒された。キチンカラムにσ28−CBDを結合させるのは、この態様を使用し得る。発明者らの鞭毛分泌株から産生されるFlgM−インテイン−Xキメラ(Xは対象タンパク質である。)の消費増殖培地をこのようなカラム全体に注ぎ得る。インテイン自己切断の誘導により、純粋な形態のタンパク質Xが放出され得る。これは、低コストで高収率のタンパク質産生系を提供し得る。
活性立体構造を維持するために酸化状態を保たなければならないタンパク質は、インテインの代わりに、酸化条件下で開裂するプロテアーゼ切断配列、例えばエンテロキナーゼなどを有し得る。
開示の系および方法はまた、サルモネラにおいて達成された大腸菌鞭毛T3S系によりタンパク質分泌および産生を得るために、大腸菌へも発展させ得る。これは、熱耐性株などの他の株を含むように拡張され得る。熱耐性株由来のタンパク質は、高温でのタンパク質安定性が向上しており、それにより構造分析が行いやすくなるため、結晶学およびNMR研究で使用されることが多い。
タンパク質産生のためのSPI1インジェクチソーム(injectisome)T3S系を開発し得る。SPI1インジェクチソーム(injectisome)T3S系によって、SipA、SipBおよびSipCタンパク質が高レベルで分泌される(図14)。融合コンストラクトでのタンパク質分泌を促進し、鞭毛系と同様のタンパク質産生系を開発するためにこれらのタンパク質を使用し得るか否か判定するために、これらのタンパク質を試験し得る。Spi1産生は、HilDの調節下にあり、アラビノース−誘導性ParaBADプロモーターからのhilD+の調節発現の結果、Spi1 mRNA産生が高レベルになると断定された。
大腸菌は基本的にサルモネラと同一の鞭毛T3Sを有し、そのため、大腸菌において最適分泌株を再構築することが容易である。しかし、大腸菌は、SPI1系を欠くので、遺伝子の全SPI1セットが大腸菌染色体に挿入され得る。図15Aに示すように、SPI1遺伝子は、増幅され、λRED技術を用いて大腸菌染色体に挿入され得る単一の「病原性アイランド」に編成される。搬出装置およびニードル複合体遺伝子を使用し得、一方でhilA+遺伝子がaraBAD遺伝子座に挿入され、SPI1のアラビノース誘導が可能となる。
膜−タンパク質精製系を開発するために、SPI1系も使用し得る。このような系は、膜タンパク質産生および特性評価を根本的に変化させ得る。SPI1系は、そのトランスロコンチップを通じて宿主細胞の細胞質膜に挿入することにより作用する(図16参照)。できるだけ短いが、正常なトランスロコン形成および宿主細胞の膜への挿入が依然として可能である最小機能ニードルを開発するために、インジェクチソーム(injectisome)ニードル長の改変を行い得る。膜タンパク質が横断しなければならないニードル長を最小化することは有益であってよい。人工膜小胞へのSPI1系を使用した膜タンパク質の分泌の転移とこれを組み合わせ得る。
(参考文献)
1.Abramoff,M.D.,P.J.Magelhaes,and S.J.Ram.2004.Image Processing with ImageJ.Biophotonics International 11:36−42.
2.Aldridge,P.D.,J.E.Karlinsey,C.Aldridge,C.Birchall,D.Thompson,J.Yagasaki,and K.T.Hughes.2006.The flagellar−specific transcription factor,sigma28,is the Type III secretion chaperone for the flagellar−specific anti−sigma28 factor FlgM.Genes Dev.20:2315−2326.
3.Bulaj,G.,P.J.West,J.E.Garrett,M.Watkins,M.Marsh,M.−M.Zhang,R.S.Norton,B.J.Smith,D.Yoshikami,and B.M.Olivera.2005.Novel conotoxins from Conus striatus and Conus kinoshitai selectively block TTX−resistant sodium channels.Biochemistry 44:7259−7265.
4.Chadsey,M.S.,and K.T.Hughes.2001.A multipartite interaction between Salmonella transcription factor sigma28 and its anti−sigma factor FlgM:implications for sigma28 holoenzyme destabilization through stepwise binding.Journal of Molecular Biology 306:915−929.
5.Chadsey,M.S.,J.E.Karlinsey,and K.T.Hughes.1998.The flagellar anti−sigma factor FlgM actively dissociates Salmonella typhimurium sigma28 RNA polymerase holoenzyme.Genes Dev 12:3123−3136.
6.Chahine,M.,L.Q.Chen,N.Fotouhi,R.Walsky,D.Fry,V.Santarelli,R.Horn,and R.G.Kallen.1995.Characterizing the mu−conotoxin binding site on voltage−sensitive sodium channels with toxin analogs and channel mutations.Recept Channels 3:161−174.
7.Chahine,M.,J.Sirois,P.Marcotte,L.Chen,and R.G.Kallen.1998.Extrapore residues of the S5−S6 loop of domain 2 of the voltage−gated skeletal muscle sodium channel(rSkM1) contribute to the mu−conotoxin GIIIA binding site.Biophys J 75:236−246.
8.Chang,N.S.,R.J.French,G.M.Lipkind,H.A.Fozzard,and S.Dudley,Jr.1998.Predominant interactions between mu−conotoxin Arg−13 and the skeletal muscle Na+ channel localized by mutant cycle analysis.Biochemistry 37:4407−4419.
9.Che,N.,L.Wang,Y.Gao,and C.An.2009.Soluble expression and one−step purification of a neurotoxin Huwentoxin−I in Escherichia coli.Protein Expression and Purification 65:154−159.
10.Chevance,F.F.V.,and K.T.Hughes.2008.Coordinating assembly of a bacterial macromolecular machine.Nat Rev Microbiol 6:455−465.
11.Dobo,J.,J.Varga,R.Sajo,B.M.Vegh,P.Gal,P.Zavodszky,and F.Vonderviszt.2010.Application of a short,disordered N−terminal flagellin segment,a fully functional flagellar type III export signal,to expression of secreted proteins.Applied and Environmental Microbiology 76:891−899.
12.Dudley,S.C.,H.Todt,G.Lipkind,and H.A.Fozzard.1995.A mu−conotoxin−insensitive Na+ channel mutant:possible localization of a binding site at the outer vestibule.Biophys J 69:1657−1665.
13.Erhardt,M.,and K.T.Hughes.2010.C−ring requirement in flagellar type III secretion is bypassed by FlhDC upregulation.Mol Microbiol 75:376−393.
14.Erhardt,M.,K.Namba,and K.T.Hughes.2010.Bacterial nanomachines:the flagellum and type III injectisome.Cold Spring Harb Perspect Biol 2:a000299.
15.Fiedler,B.,M.−M.Zhang,O.Buczek,L.Azam,G.Bulaj,R.S.Norton,B.M.Olivera,and D.Yoshikami.2008.Specificity,affinity and efficacy of iota−conotoxin RXIA,an agonist of voltage−gated sodium channels Na(V)1.2,1.6 and 1.7.Biochem Pharmacol 75:2334−2344.
16.Frye,J.,J.E.Karlinsey,H.R.Felise,B.Marzolf,N.Dowidar,M.McClelland,and K.T.Hughes.2006.Identification of new flagellar genes of Salmonella enterica serovar Typhimurium.J Bacteriol 188:2233−2243.
17.Green,B.R.,P.Catlin,M.−M.Zhang,B.Fiedler,W.Bayudan,A.Morrison,R.S.Norton,B.J.Smith,D.Yoshikami,B.M.Olivera,and G.Bulaj.2007.Conotoxins containing nonnatural backbone spacers:cladistic−based design,chemical synthesis,and improved analgesic activity.Chemistry & Biology 14:399−407.
18.Hughes,K.T.,K.L.Gillen,M.J.Semon,and J.E.Karlinsey.1993.Sensing structural intermediates in bacterial flagellar assembly by export of a negative regulator.Science 262:1277−1280.
19.Hui,K.,G.Lipkind,H.A.Fozzard,and R.J.French.2002.Electrostatic and steric contributions to block of the skeletal muscle sodium channel by mu−conotoxin.J Gen Physiol 119:45−54.
20.Jones,R.M.,and G.Bulaj.2000.Conotoxins − new vistas for peptide therapeutics.Curr Pharm Des 6:1249−1285.
21.Karlinsey,J.E.2007.lambda−Red genetic engineering in Salmonella enterica serovar Typhimurium.Meth Enzymol 421:199−209.
22.Karlinsey,J.E.,S.Tanaka,V.Bettenworth,S.Yamaguchi,W.Boos,S.I.Aizawa,and K.T.Hughes.2000.Completion of the hook−basal body complex of the Salmonella typhimurium flagellum is coupled to FlgM secretion and fliC transcription.Mol.Microbiol.37:1220−1231.
23.Kutsukake,K.1994.Excretion of the anti−sigma factor through a flagellar substructure couples flagellar gene expression with flagellar assembly in Salmonella typhimurium.Mol Gen Genet 243:605−612.
24.Lee,H.J.,and K.T.Hughes.2006.Posttranscriptional control of the Salmonella enterica flagellar hook protein FlgE.J Bacteriol 188:3308−3316.
25.Lehnen,D.,C.Blumer,T.Polen,B.Wackwitz,V.F.Wendisch,and G.Unden.2002.LrhA as a new transcriptional key regulator of flagella,motility and chemotaxis genes in Escherichia coli.Mol Microbiol 45:521−532.
26.Miljanich,G.1997.Venom peptides as human pharmaceuticals.Sci Med 4:6.
27.Miljanich,G.P.2004.Ziconotide:neuronal calcium channel blocker for treating severe chronic pain.Curr Med Chem 11:3029−3040.
28.Nakamura,M.,Y.Niwa,Y.Ishida,T.Kohno,K.Sato,Y.Oba,and H.Nakamura.2001.Modification of Arg−13 of mu−conotoxin GIIIA with piperidinyl−Arg analogs and their relation to the inhibition of sodium channels.FEBS Lett 503:107−110.
29.Ohnishi,K.,K.Kutsukake,H.Suzuki,and T.Lino.1992.A novel transcriptional regulation mechanism in the flagellar regulon of Salmonella typhimurium:an antisigma factor inhibits the activity of the flagellum−specific sigma factor,sigma F.Mol Microbiol 6:3149−3157.
30.Olivera,B.2000.ω−Conotoxin MVIIA:From Marine Snail Venom to Analgesic Drug.Drugs from the Sea(Fusetani,N.,ed):pp.77−85.
31.Sanderson,K.E.,and J.R.Roth.1983.Linkage map of Salmonella typhimurium,Edition VI.Microbiol.Rev.47:410−453.
32.Takaya,A.,M.Erhardt,K.Karata,K.Winterberg,T.Yamamoto,and K.T.Hughes.2012.YdiV:a dual function protein that targets FlhDC for ClpXP−dependent degradation by promoting release of DNA−bound FlhDC complex.Molecular microbiology 83:1268−1284.
33.Terlau,H.,and B.M.Olivera.2004.Conus venoms:a rich source of novel ion channel−targeted peptides.Physiol Rev 84:41−68.
34.Wozniak,C.,C.Lee,and K.Hughes.2008.T−POP array identifies EcnR and PefI−SrgD as novel regulators of flagellar gene expression.J Bacteriol.
35.Yao,S.,M.−M.Zhang,D.Yoshikami,L.Azam,B.M.Olivera,G.Bulaj,and R.S.Norton.2008.Structure,dynamics,and selectivity of the sodium channel blocker mu−conotoxin SIIIA.Biochemistry 47:10940−10949.
36.Frye,J.,J.E.Karlinsey,H.R.Felise,B.Marzolf,N.Dowidar,M.McClelland,and K.T.Hughes.2006.Identification of new flagellar genes of Salmonella enterica serovar Typhimurium.J Bacteriol 188:2233−2243.
1.Aldridge,C.,K.Poonchareon,S.Saini,T.Ewen,A.Soloyva,C.V.Rao,K.Imada,T.Minamino,and P.D.Aldridge.2010.The interaction dynamics of a negative feedback loop regulates flagellar number in Salmonella enterica serovar Typhimurium.Mol.Microbiol.78:1416−1430.
2.Aldridge,P.D.,J.E.Karlinsey,C.Aldridge,C.Birchall,D.Thompson,J.Yagasaki,and K.T.Hughes.2006.The flagellar−specific transcription factor,sigma28,is the Type III secretion chaperone for the flagellar−specific anti−sigma28 factor FlgM.Genes Dev.20:2315−2326.
3.Auvray,F.,J.Thomas,G.M.Fraser,and C.Hughes.2001.Flagellin polymerisation control by a cytosolic export chaperone.J.Mol.Biol.308:221−229.
4.Baneyx,F.,and G.Georgiuo.1990.In vivo degradation of secreted fusion proteins by the Escherichia coli outer membrane protease OmpT.J.Bacteriol.172:491−494.
5.Barembruch,C.,and R.Hengge.2007.Cellular levels and activity of the flagellar sigma factor FliA of Escherichia coli are controlled by FlgM−modulated proteolysis.Mol.Microbiol.65:76−89.
6.Berg,H.C.,and R.A.Anderson.1973.Bacteria swim by rotating their flagellar filaments.Nature 245:380−382.
7.Bonifield,H.R.,and K.T.Hughes.2003.Flagellar phase variation in Salmonella enterica serovar Typhimurium is mediated by a posttranscriptional control mechanism.J.Bacteriol.185:3567−3574.
8.Chadsey,M.S.,and K.T.Hughes.2001.A multipartite interaction between Salmonella transcription factor sigma28 and its anti−sigma factor FlgM:implications for sigma28 holoenzyme destabilization through stepwise binding.J.Mol.Biol.306:915−929.
9.Chevance,F.F.,and K.T.Hughes.2008.Coordinating assembly of a bacterial macromolecular machine.Nat.Rev.Microbiol.6:455−465.
10.Chubiz,J.E.,Y.A.Golubeva,D.Lin,L.D.Miller,and J.M.Slauch.2010.FliZ regulates expression of the Salmonella pathogenicity island 1 invasion locus by controlling HilD protein activity in Salmonella enterica serovar typhimurium.J.Bacteriol.192:6261−6270.
11.Datsenko,K.A.,and B.L.Wanner.2000.One−step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K−12 using PCR products.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:6640−6645.
12.Daughdrill,G.W.,M.S.Chadsey,J.E.Karlinsey,K.T.Hughes,and F.W.Dahlquist.1997.The C−terminal half of the anti−sigma factor,FlgM,becomes structured when bound to its target,sigma 28.Nat.Struct.Biol.4:285−291.
13.Davis,R.W.,D.Botstein,and J.R.Roth.1980.Advanced Bacterial Genetics.Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,N.Y.
14.Dorel,C.,P.Lejeune,and A.Rodrigue.2006.The Cpx system of Escherichia coli,a strategic signaling pathway for confronting adverse conditions and for settling biofilm communities? Res.Microbiol.157:306−314.
15.Ellermeier,C.D.,and J.M.Slauch.2003.RtsA and RtsB coordinately regulate expression of the invasion and flagellar genes in Salmonella enterica serovar Typhimurium.J.Bacteriol.185:5096−5108.
16.Enomoto,M.,and B.A.Stocker.1975.Integration,at hag or elsewhere,of H2(phase−2 flagellin) genes transduced from Salmonella to Escherichia coli.Genetics 81:595−614.
17.Erhardt,M.,and K.T.Hughes.2010.C−ring requirement in flagellar type III secretion is bypassed by FlhDC upregulation.Mol.Microbiol.75:376−393.
18.Fattori,J.,A.Prando,A.M.Martins,F.H.Rodrigues,and L.Tasic.2011.Bacterial secretion chaperones.Protein Pept.Lett.18:158−166.
19.Flynn,J.M.,S.B.Neher,Y.I.Kim,R.T.Sauer,and T.A.Baker.2003.Proteomic discovery of cellular substrates of the ClpXP protease reveals five classes of ClpX−recognition signals.Mol.Cell 11:671−683.
20.Francez−Charlot,A.,B.Laugel,A.Van Gemert,N.Dubarry,F.Wiorowski,M.P.Castanie−Cornet,C.Gutierrez,and K.Cam.2003.RcsCDB His−Asp phosphorelay system negatively regulates the flhDC operon in Escherichia coli.Mol.Microbiol.49:823−832.
21.Fraser,G.M.,J.C.Bennett,and C.Hughes.1999.Substrate−specific binding of hook−associated proteins by FlgN and FliT,putative chaperones for flagellum assembly.Mol.Microbiol.32:569−580.
22.Galan,J.E.,and R.r.Curtiss.1990.Expression of Salmonella typhimurium genes required for invasion is regulated by changes in DNA supercoiling.Infect.Immun.58:1879−1885.
23.Gillen,K.L.,and K.T.Hughes.1991.Molecular characterization of FlgM,a gene encoding a negative regulator of flagellin synthesis in Salmonella typhimurium.J.Bacteriol.173:6453−6459.
24.Gillen,K.L.,and K.T.Hughes.1993.Transcription from two promoters and autoregulation contribute to the control of expression of the Salmonella typhimurium flagellar regulatory gene FlgM.J.Bacteriol.175:7006−7015.
25.Hughes,K.T.,A.Dessen,J.P.Gray,and C.Grubmeyer.1993.The Salmonella typhimurium nadC gene:sequence determination by use of Mud−P22 and purification of quinolinate phosphoribosyltransferase.J.Bacteriol.175:479−486.
26.Hughes,K.T.,K.L.Gillen,M.J.Semon,and J.E.Karlinsey.1993.Sensing structural intermediates in bacterial flagellar assembly by export of a negative regulator.Science 262:1277−1280.
27.Ikebe,T.,S.Iyoda,and K.Kutsukake.1999.Structure and expression of the fliA operon of Salmonella typhimurium.Microbiol.145:1389−1396.
28.Iyoda,S.,T.Kamidoi,K.Hirose,K.Kutsukake,and H.Watanabe.2001.A flagellar gene fliZ regulates the expression of invasion genes and virulence phenotype in Salmonella enterica serovar Typhimurium.Microb.Pathog.30:81−90.
29.Karlinsey,J.E.2007.lambda−Red genetic engineering in Salmonella enterica serovar Typhimurium.Meth.Enzymol.421:199−209.
30.Karlinsey,J.E.,J.Lonner,K.L.Brown,and K.T.Hughes.2000.Translation/secretion coupling by type III secretion systems.Cell 102:487−497.
31.Kutsukake,K.1994.Excretion of the anti−sigma factor through a flagellar substructure couples flagellar gene expression with flagellar assembly in Salmonella typhimurium.Mol.Gen.Genet.243:605−612.
32.Lehnen,D.,C.Blumer,T.Polen,B.Wackwitz,V.F.Wendisch,and G.Unden.2002.LrhA as a new transcriptional key regulator of flagella,motility and chemotaxis genes in Escherichia coli.Mol.Microbiol.45:521−532.
33.Lemke,J.J.,T.Durfee,and R.L.Gourse.2009.DksA and ppGpp directly regulate transcription of the Escherichia coli flagellar cascade.Mol.Microbiol.74:1368−1379.
34.Lucas,R.L.,C.P.Lostroh,C.C.DiRusso,M.P.Spector,B.L.Wanner,and C.A.Lee.2000.Multiple factors independently regulate hilA and invasion gene expression in Salmonella enterica serovar typhimurium.J.Bacteriol.182:1872−1882.
35.Macnab,R.M.2003.How bacteria assemble flagella.Annu.Rev.Microbiol.57:77−100.
36.Macnab,R.M.2004.Type III flagellar protein export and flagellar assembly.Biochim.Biophys.Acta 1694:207−217.
37.Merdanovic,M.,T.Clausen,M.Kaiser,R.Huber,and M.Ehrmann.2011.Protein quality control in the bacterial periplasm.Annu.Rev.Microbiol.65:149−168.
38.Minamino,T.,and K.Namba.2008.Distinct roles of the ATPase and proton motive force in bacterial flagellar protein export.Nature 451:485−488.
39.Namba,K.2001.Roles of partly unfolded conformations in macromolecular self−assembly.Genes Cells 6:1−12.
40.Ohnishi,K.,K.Kutsukake,H.Suzuki,and T.Iino.1990.Gene fliA encodes an alternative sigma factor specific for flagellar operons in Salmonella typhimurium.Mol.Gen.Genet.221:139−147.
41.Ohnishi,K.,K.Kutsukake,H.Suzuki,and T.Lino.1992.A novel transcriptional regulation mechanism in the flagellar regulon of Salmonella typhimurium:an antisigma factor inhibits the activity of the flagellum−specific sigma factor,sigma F.Mol.Microbiol.6:3149−3157.
42.Osterberg,S.,T.del Peso−Santos,and V.Shingler.2011.Regulation of alternative sigma factor use.Annu.Rev.Microbiol.65:37−55.
43.Paul,K.,M.Erhardt,T.Hirano,D.F.Blair,and K.T.Hughes.2008.Energy source of flagellar type III secretion.Nature 451:489−492.
44.Singer,H.M.,M.Erhardt,A.M.Steiner,M.M.Zhang,D.Yoshikami,G.Bulaj,B.M.Olivera,and K.T.Hughes.2012.Selective purification of recombinant neuroactive peptides using the flagellar type III secretion system.MBio 3.
45.Sorenson,M.K.,S.S.Ray,and S.A.Darst.2004.Crystal structure of the flagellar sigma/anti−sigma complex sigma(28)/FlgM reveals an intact sigma factor in an inactive conformation.Mol.Cell 14:127−138.
46.Sourjik,V.,and N.S.Wingreen.2012.Responding to chemical gradients:bacterial chemotaxis.Curr.Opin.Cell Biol.24:262−268.
47.Takaya,A.,M.Erhardt,K.Karata,K.Winterberg,T.Yamamoto,and K.T.Hughes.2012.YdiV:a dual function protein that targets FlhDC for ClpXP−dependent degradation by promoting release of DNA−bound FlhDC complex.Mol.Microbiol.83:1268−1284.
48.Tomoyasu,T.,T.Ohkishi,Y.Ukyo,A.Tokumitsu,A.Takaya,M.Suzuki,K.Sekiya,H.Matsui,K.Kutsukake,and T.Yamamoto.2002.The ClpXP ATP−dependent protease regulates flagellum synthesis in Salmonella enterica serovar Typhimurium.J.Bacteriol.184:645−653.
49.Wada,T.,T.Morizane,T.Abo,A.Tominaga,K.Inoue−Tanaka,and K.Kutsukake.2011.EAL domain protein YdiV acts as an anti−FlhD4C2 factor responsible for nutritional control of the flagellar regulon in Salmonella enterica Serovar Typhimurium.J.Bacteriol.193:1600−1611.
50.Wang,Q.,Y.Zhao,M.McClelland,and R.M.Harshey.2007.The RcsCDB signaling system and swarming motility in Salmonella enterica serovar Typhimurium:dual regulation of flagellar and SPI−2 virulence genes.J.Bacteriol.189:8447−8457.
51.Wang,S.,R.T.Fleming,E.M.Westbrook,P.Matsumura,and D.B.McKay.2006.Structure of the Escherichia coli FlhDC complex,a prokaryotic heteromeric regulator of transcription.J.Mol.Biol.355:798−808.
52.Wei,B.L.,A.M.Brun−Zinkernagel,J.W.Simecka,B.M.Pruss,P.Babitzke,and T.Romeo.2001.Positive regulation of motility and flhDC expression by the RNA−binding protein CsrA of Escherichia coli.Molecular microbiology Mol.Microbiol.40:245−256.
53.Wozniak,C.E.,C.Lee,and K.T.Hughes.2009.T−POP array identifies EcnR and PefI−SrgD as novel regulators of flagellar gene expression.J.Bacteriol.191:1498−1508.
54.Yamamoto,S.,and K.Kutsukake.2006.FliT acts as an anti−FlhD2C2 factor in the transcriptional control of the flagellar regulon in Salmonella enterica serovar Typhimurium.J.Bacteriol.188:6703−6708.
55.Yanagihara,S.,S.Iyoda,K.Ohnishi,T.Iino,and K.Kutsukake.1999.Structure and transcriptional control of the flagellar master operon of Salmonella typhimurium.Genes Genet.Syst.74:105−111.
56.Yokoseki,T.,K.Kutsukake,K.Ohnishi,and T.Iino.1995.Functional analysis of the flagellar genes in the fliD operon of Salmonella typhimurium.Microbiol.141:1715−1722.

Claims (49)

  1. FlgM核酸配列と、切断部位と、対象核酸配列と、を含むコンストラクト。
  2. 精製タグをコードする核酸配列をさらに含む、請求項1に記載のコンストラクト。
  3. 前記精製タグがポリヒスチジンである、請求項2に記載のコンストラクト。
  4. 前記FlgM核酸配列が野生型FlgMである、請求項1〜3の何れかに記載のコンストラクト。
  5. 前記切断部位がタバコエッチウイルス(TEV)プロテアーゼ切断部位である、請求項1〜4の何れかに記載のコンストラクト。
  6. 前記切断部位がエンテロキナーゼ(ETK)切断部位である、請求項1〜4の何れかに記載のコンストラクト。
  7. 前記対象核酸配列が、システインリッチペプチドをコードする、請求項1〜6の何れかに記載のコンストラクト。
  8. 前記システインリッチペプチドが向神経活性毒素である、請求項7に記載のコンストラクト。
  9. 前記向神経活性毒素がコノペプチドである、請求項8に記載のコンストラクト。
  10. 前記コノペプチドがμ−コノトキシンである、請求項9に記載のコンストラクト。
  11. 前記μ−コノトキシンがSIIIAである、請求項10に記載のコンストラクト。
  12. 前記切断部位が、前記FlgM核酸配列と前記対象核酸配列との間にある、請求項1〜11の何れかに記載のコンストラクト。
  13. 前記配列の順序が、前記FlgM核酸配列、前記精製タグをコードする核酸配列、前記切断部位および前記対象核酸配列である、請求項2に記載のコンストラクト。
  14. 前記配列の順序が、前記精製タグをコードする核酸配列、前記FlgM核酸配列、前記切断部位および前記対象核酸配列である、請求項2に記載のコンストラクト。
  15. 前記精製タグをコードする核酸配列が、対象核酸配列に対してC末端にある、請求項2に記載のコンストラクト。
  16. 前記コンストラクトがParaBADプロモーターを含む、請求項1〜15の何れかに記載のコンストラクト。
  17. FlgMと、切断部位と、対象ペプチドと、を含むポリペプチド。
  18. 精製タグをさらに含む、請求項17に記載のポリペプチド。
  19. 前記精製タグがポリヒスチジンである、請求項18に記載のポリペプチド。
  20. 前記FlgMが野生型FlgMである、請求項17〜19の何れかに記載のポリペプチド。
  21. 前記切断部位がTEVプロテアーゼ切断部位である、請求項17〜20の何れかに記載のポリペプチド。
  22. 前記切断部位がETK切断部位である、請求項17〜20の何れかに記載のポリペプチド。
  23. 前記対象ペプチドがシステインリッチペプチドである、請求項17〜22の何れかに記載のポリペプチド。
  24. 前記システインリッチペプチドが向神経活性毒素である、請求項23に記載のポリペプチド。
  25. 前記向神経活性毒素がコノペプチドである、請求項23に記載のポリペプチド。
  26. 前記コノペプチドがμ−コノトキシンである、請求項25に記載のポリペプチド。
  27. 前記μ−コノトキシンがSIIIAである、請求項26に記載のポリペプチド。
  28. 前記切断部位が前記FlgMと前記対象ペプチドとの間にある、請求項17〜27の何れかに記載のポリペプチド。
  29. 前記FlgMが前記精製タグに対してN末端にあり、前記精製タグが前記切断部位に対してN末端にあり、前記切断部位が前記対象ペプチドに対してN末端にある、請求項18に記載のポリペプチド。
  30. 前記精製タグが、FlgMに対してN末端にあり、FlgMが前記切断部位に対してN末端にあり、前記切断部位が前記対象ペプチドに対してN末端にある、請求項18に記載のポリペプチド。
  31. 前記精製タグが前記対象ペプチドに対してC末端にある、請求項18に記載のポリペプチド。
  32. 請求項1〜16の何れかに記載のコンストラクトを含む、組み換え細胞株。
  33. 前記細胞株が、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の野生型株由来である、請求項32に記載の組み換え細胞株。
  34. 前記組み換え細胞株のゲノムが、1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を含む、請求項31または32に記載の組み換え細胞株。
  35. 前記1以上のフラジェリン遺伝子が、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択される、請求項34に記載の組み換え細胞株。
  36. 前記細胞株が、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を含む、請求項32〜35の何れかに記載の組み換え細胞株。
  37. 鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の前記阻害剤が、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択される、請求項36に記載の組み換え細胞株。
  38. FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるための突然変異を含む、請求項32〜37の何れかに記載の組み換え細胞株。
  39. 対象ペプチドを作製する方法であって、培地中で請求項17〜31の何れかに記載のポリペプチドを発現する細胞株を培養することを含み、前記ポリペプチドが前記対象ペプチドを含む、方法。
  40. 前記培地から前記対象ペプチドを精製することをさらに含む、請求項39に記載の方法。
  41. 前記細胞株が請求項1〜16の何れかに記載のコンストラクトを含む、請求項39に記載の方法。
  42. 前記対象ペプチドを精製することが、アフィニティーカラムを含む、請求項40に記載の方法。
  43. 前記アフィニティーカラムがσ28アフィニティーカラムを含む、請求項42に記載の方法。
  44. 前記細胞株が、前記対象ペプチドを含むポリペプチドを分泌させるために、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)血清型チフィムリウム(Typhimurium)の鞭毛III型分泌(T3S)系を含む、請求項39〜43の何れかに記載の方法。
  45. 前記細胞株が、1以上のフラジェリン遺伝子またはフック付随タンパク質遺伝子に対する改変を含む、請求項39〜44の何れかに記載の方法。
  46. 前記1以上のフラジェリンまたはフック付随タンパク質遺伝子が、flgK、flgL、fliC、fljBおよびfliDからなる群から選択される、請求項45に記載の方法。
  47. 前記細胞株が、鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の1以上の阻害剤に対する改変を含む、請求項39〜46の何れかに記載の方法。
  48. 鞭毛FlhD4C2マスター制御タンパク質複合体の前記阻害剤が、fimZ、srgD、hdfR、rbsR、ompR、clpX、clpP、lrhA、ydiV、dskA、ecnR、fliTおよびrcsBからなる群から選択される、請求項47に記載の方法。
  49. 前記細胞株が、FlgM T3S−シャペロン遺伝子fliAの転写または翻訳を向上させるための突然変異を含む、請求項39〜48の何れかに記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293028B2 (en) 2015-10-02 2022-04-05 University Of Utah Research Foundation Compositions for adjustable ribosome translation speed and methods of use

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6496243B2 (ja) * 2012-05-30 2019-04-03 ユニヴァーシティー オブ ユタ リサーチ ファウンデーション Iii型分泌系を使用したペプチド発現および精製のための組成物および方法
US10849938B2 (en) 2017-09-13 2020-12-01 ZBiotics Company Gene expression system for probiotic microorganisms
CN108837152B (zh) * 2018-05-23 2021-06-22 浙江大学 鞭毛主调控基因flhDC或其表达产物作为靶点在抗菌药物开发中的应用
KR20240013956A (ko) * 2022-07-21 2024-01-31 충남대학교산학협력단 코난토킨-g의 분비를 위한 재조합 발현 벡터 및 이로 형질전환된 약독화 살모넬라 균주
KR20240013955A (ko) * 2022-07-21 2024-01-31 충남대학교산학협력단 멜리틴 분비를 위한 재조합 발현 벡터 및 이로 형질전환된 약독화 살모넬라 균주
KR20240015029A (ko) * 2022-07-25 2024-02-02 충남대학교산학협력단 카탈레이스 분비를 위한 재조합 발현 벡터 및 이로형질전환된 대장균 균주
KR20240015033A (ko) * 2022-07-25 2024-02-02 충남대학교산학협력단 인터루킨-7 분비를 위한 재조합 발현 벡터 및 이로형질전환된 약독화 살모넬라 균주

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7659102B2 (en) * 2001-02-21 2010-02-09 Verenium Corporation Amylases, nucleic acids encoding them and methods for making and using them
US20040033608A1 (en) * 2001-10-10 2004-02-19 Purdue Research Foundation Plasmids, strains, and methods of use
AU2002336181A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-28 Paradigm Therapeutics Limited G-protein coupled receptor
US20120027786A1 (en) * 2010-02-23 2012-02-02 Massachusetts Institute Of Technology Genetically programmable pathogen sense and destroy
JP6496243B2 (ja) * 2012-05-30 2019-04-03 ユニヴァーシティー オブ ユタ リサーチ ファウンデーション Iii型分泌系を使用したペプチド発現および精製のための組成物および方法

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALDRIDGE, P.D. ET AL., GENE DEV., vol. Vol.20, JPN6017007741, 2006, pages 2315 - 2326 *
CHADSEY, M.S. ET AL., GENE DEV., vol. Vol.12, JPN6017007739, 1998, pages 3123 - 3136 *
GALAN, J.E. AND CURTISS III, R., INFECT. IMMUN., vol. 58, no. 6, JPN6018004805, 1990, pages 1879 - 1885 *
KARLINSEY, J.E., METHODS ENZYMOL., vol. Vol.421, JPN6017007742, 2007, pages 199 - 209 *
PEREZ-PEREZ, J. AND GUTIERREZ, J., GENE, vol. Vol.158, JPN6017007738, 1995, pages 141 - 142 *
SAITO, T. ET AL., MOL. MICROBIOL., vol. 27, no. 6, JPN6018004803, 1998, pages 1129 - 1139 *
SINGER, H.M. ET AL., MBIO, vol. 3, no. 3, JPN6017007737, 29 May 2012 (2012-05-29), pages art. no.e00115-12(pp.1-9) *
ZHANG: "FUSION TO FLGM ALLOWS SECRETION AND PURIFICATION OF 以下備考", MASTER OF SCIENCE THESIS,UNIVERSITY OF UTAH, JPN5016005218, December 2008 (2008-12-01) *
岡部真裕子ら, 日本細菌学雑誌, vol. 57, no. 3, JPN6017007740, 2002, pages 519 - 536 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293028B2 (en) 2015-10-02 2022-04-05 University Of Utah Research Foundation Compositions for adjustable ribosome translation speed and methods of use

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