JP2019154346A - Glycoprotein glycosylation - Google Patents

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JP2019154346A JP2018047235A JP2018047235A JP2019154346A JP 2019154346 A JP2019154346 A JP 2019154346A JP 2018047235 A JP2018047235 A JP 2018047235A JP 2018047235 A JP2018047235 A JP 2018047235A JP 2019154346 A JP2019154346 A JP 2019154346A
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宏和 矢木
Hirokazu Yagi
宏和 矢木
加藤 晃一
Koichi Kato
晃一 加藤
泰輝 齋藤
Taiki Saito
泰輝 齋藤
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Abstract

To provide means for controlling sugar chains of glycoproteins by sugar chain modification.SOLUTION: Provided is a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising: (1) expressing a target glycoprotein linked with a partial peptide recognized by the glycosyltransferase at the time of a glycosyltransferase reaction, which is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase substrate glycoprotein, in a cell expressing the glycosyltransferase; and (2) recovering a target glycoprotein that has undergone sugar chain modification by the glycosyltransferase.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は糖タンパク質の糖修飾に関する。詳しくは、糖タンパク質の糖鎖を修飾する技術及びその用途等に関する。   The present invention relates to glycomodification of glycoproteins. Specifically, the present invention relates to a technique for modifying a sugar chain of a glycoprotein and its use.

本発明者らの研究グループは、神経幹細胞において幹細胞性の維持に関わるLewis X[Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc]糖鎖がリソソーム膜タンパク質1(lysosomal-associated membrane protein 1; LAMP1)上にもっぱら発現していることを見出し、神経幹細胞においてLewis X糖鎖の生合成を担う糖転移酵素がフコース転移酵素9(FUT9)であることを明らかにした(非特許文献1)。FUT9はin vitroにおいてN-アセチルラクトサミン[Galβ1-4GlcNAc] (LacNAc)構造を有する基質に対してフコース残基を転移する能力を持つ。従って、細胞内では、LacNAc構造を有する多数のタンパク質上にFUT9によるLewis X糖鎖修飾が起き得るものと予想されるが、実際は特定のタンパク質にのみLewis X糖鎖修飾が認められる。   Our research group has identified Lewis X [Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAc] sugar chain, which is involved in maintaining stemness in neural stem cells, on lysosomal membrane protein 1 (LAMP1). It was found that it was expressed exclusively, and it was revealed that the glycosyltransferase responsible for the biosynthesis of Lewis X sugar chains in neural stem cells is fucose transferase 9 (FUT9) (Non-patent Document 1). FUT9 has the ability to transfer fucose residues to a substrate having an N-acetyllactosamine [Galβ1-4GlcNAc] (LacNAc) structure in vitro. Therefore, although it is expected that Lewis X sugar chain modification by FUT9 can occur on a large number of proteins having a LacNAc structure in cells, the Lewis X sugar chain modification is actually observed only in a specific protein.

H. Yagi et al. Glycobiology, 20, 976-981, 2010H. Yagi et al. Glycobiology, 20, 976-981, 2010

研究用のみならず、医薬用としても糖タンパク質が発現/生産されているが、一般に、糖タンパク質を発現させる際に糖タンパク質の糖鎖を制御することは困難である。もっとも、糖転移酵素遺伝子の破壊によって特定の糖残基を付加させない方法はしばしば用いられるが(例えばNiwa R, Shoji-Hosaka E, Sakurada M, Shinkawa T, Uchida K, Nakamura K, Matsushima K, Ueda R, Hanai N, Shitara K. Cancer Res. 2004 Mar 15;64(6):2127-33.を参照)、このような方法は、糖鎖修飾(例えば、フコース残基などの糖残基を糖鎖に付加すること)には応用できない。そこで本発明は、糖タンパク質の糖鎖を糖鎖修飾によって制御する手段を提供することを課題とする。   Although glycoproteins are expressed / produced not only for research but also for pharmaceutical use, it is generally difficult to control glycoprotein sugar chains when expressing glycoproteins. However, methods that do not add specific sugar residues by disrupting the glycosyltransferase gene are often used (eg, Niwa R, Shoji-Hosaka E, Sakurada M, Shinkawa T, Uchida K, Nakamura K, Matsushima K, Ueda R , Hanai N, Shitara K. Cancer Res. 2004 Mar 15; 64 (6): 2127-33.), Such methods involve glycosylation (eg, glycosylation of sugar residues such as fucose residues). It cannot be applied to. Then, this invention makes it a subject to provide the means to control the sugar chain of glycoprotein by sugar chain modification.

上記の通り、本発明者らの予想に反して、特定のタンパク質にのみFUT9によるLewis X修飾が認められた事実は大変興味深い。本発明者らは、このLewis X修飾の背後には特徴的でありながらも普遍的な糖修飾機構が存在するとの期待を持ちつつ、FUT9依存的なLewis X修飾機構の解明を目指して研究を進めた。詳細且つ緻密な実験計画の下、各種実験を行った結果、主要なキャリアタンパク質(基質糖タンパク質)であるLAMP1のアミノ酸配列の一部(部分ペプチド)をFUT9が認識して糖鎖にフコースを付加することが明らかとなり、糖転移酵素が特定のアミノ酸配列(ペプチド)を認識してキャリアタンパク質に糖修飾するという、驚くべき糖修飾機構の存在が示唆された。この糖修飾機構を巧みに利用すれば、糖タンパク質の糖鎖の制御が可能になる。即ち、糖転移酵素の基質(キャリアタンパク質)に由来し、当該糖転移酵素が認識するアミノ酸配列を利用すれば、任意の糖タンパク質の糖鎖に糖を付加(即ち糖鎖の修飾)することが可能になる。例えば、糖転移酵素としてFUT9を採用した場合、同定されたLAMP1由来の部分ペプチドを付加しておくだけで、目的糖タンパク質へフコース残基の付加(例えばLewis X修飾)が可能となる。   As described above, contrary to our expectation, the fact that Lewis X modification by FUT9 was observed only on a specific protein was very interesting. The present inventors have the expectation that there is a characteristic but universal sugar modification mechanism behind the Lewis X modification, and have conducted research aimed at elucidating the FUT9-dependent Lewis X modification mechanism. Proceeded. As a result of various experiments under a detailed and detailed experimental design, FUT9 recognizes part of the amino acid sequence (partial peptide) of LAMP1, which is the main carrier protein (substrate glycoprotein), and adds fucose to the sugar chain As a result, it was suggested that a glycosyltransferase recognizes a specific amino acid sequence (peptide) and sugar-modifies the carrier protein. Skillful use of this sugar modification mechanism makes it possible to control the sugar chains of glycoproteins. That is, if an amino acid sequence derived from a glycosyltransferase substrate (carrier protein) and recognized by the glycosyltransferase is used, a sugar can be added to a sugar chain of any glycoprotein (ie, sugar chain modification). It becomes possible. For example, when FUT9 is employed as a glycosyltransferase, a fucose residue can be added to the target glycoprotein (for example, Lewis X modification) simply by adding the identified partial peptide derived from LAMP1.

以上の通り、本発明者らの独自の検討によって、驚くべき糖修飾機構の存在が明らかになり、汎用性の高い画期的な糖修飾(糖鎖制御)技術が創出された。以下の発明は当該成果に基づくものである。
[1]以下のステップ(1)及び(2)を含む、糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法:
(1)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質を、前記糖転移酵素が発現する細胞内で発現させるステップ、
(2)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ。
[2]前記糖転移酵素がフコース転移酵素である、[1]に記載の調製方法。
[3]前記糖転移反応が、N-アセチルラクトサミン糖鎖にフコースを転移してLewis X糖鎖を生じるものである、[2]に記載の調製方法。
[4]前記フコース転移酵素がフコース転移酵素9であり、前記基質糖タンパク質がリソソーム関連膜タンパク質1である、[2]又は[3]に記載の調製方法。
[5]前記ペプチド配列がIKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)である、[4]に記載の調製方法。
[6]前記部分ペプチドが前記目的糖タンパク質のカルボキシ末端側に連結される、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の調製方法。
[7]前記目的タンパク質と前記部分ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列が介在する、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の調製方法。
[8]以下のステップ(3)を更に含む、[7]に記載の調製方法:
(3)回収後の目的糖タンパク質をプロテアーゼで処理するステップ。
[9]以下のステップ(I)及び(II)を含む、糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法:
(I)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質に前記糖転移酵素を反応させるステップ、
(II)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ。
[10]糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質をコードする遺伝子。
[11]プロモーターと、
糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質をコードする遺伝子と、を保持する、
糖鎖修飾された糖タンパク質を調製するためのベクター。
[12]前記部分ペプチドが前記目的糖タンパク質のカルボキシ末端側に連結される、[11]に記載のベクター。
[13]前記目的タンパク質と前記部分ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列が介在する、[11]又は[12]に記載のベクター。
[14]プロモーターと、
目的糖タンパク質をコードする遺伝子用のクローニング部位と、を有するとともに、
前記クローニング部位の上流又は下流には、糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、をコードする配列が配置されている、
糖鎖修飾された糖タンパク質を調製するためのベクター。
[15]前記クローニング部位と前記部分ペプチドをコードする配列の間に、プロテアーゼ認識配列をコードする配列が配置されている、[14]に記載のベクター。
[16]前記糖転移酵素がフコース転移酵素である、[11]〜[15]のいずれか一項に記載のベクター。
[17]前記糖転移反応が、N-アセチルラクトサミン糖鎖にフコースを転移してLewis X糖鎖を生じるものである、[16]に記載のベクター。
[18]前記フコース転移酵素がフコース転移酵素9であり、前記基質糖タンパク質がリソソーム関連膜タンパク質1である、[16]又は[17]に記載のベクター。
[19]前記ペプチド配列がIKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)である、[11]〜[18]のいずれか一項に記載のベクター。
[20][11]〜[19]のいずれか一項に記載のベクターを保有する細胞。
[21]ヒト、マウス、ラット又はハムスターの細胞である、[20]に記載の細胞。
[22][11]〜[19]のいずれか一項に記載のベクターを含む、糖鎖修飾された糖タンパク質調製用のキット。
[23]前記糖転移酵素を更に含む、[22]に記載のキット。
As described above, the inventors' original study revealed the existence of a surprising sugar modification mechanism, and a highly versatile and innovative sugar modification (sugar chain control) technology was created. The following invention is based on the results.
[1] A method for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the following steps (1) and (2):
(1) A glycosyltransferase substrate glycoprotein that is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase and a partial peptide that is recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction is linked to the target glycoprotein, Expressing in the expressing cell,
(2) A step of recovering a target glycoprotein subjected to sugar chain modification by the glycosyltransferase.
[2] The preparation method according to [1], wherein the glycosyltransferase is fucose transferase.
[3] The preparation method according to [2], wherein the sugar transfer reaction is a method in which fucose is transferred to an N-acetyllactosamine sugar chain to produce a Lewis X sugar chain.
[4] The preparation method according to [2] or [3], wherein the fucose transferase is fucose transferase 9 and the substrate glycoprotein is lysosome-associated membrane protein 1.
[5] The preparation method according to [4], wherein the peptide sequence is IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1).
[6] The preparation method according to any one of [1] to [5], wherein the partial peptide is linked to the carboxy terminal side of the target glycoprotein.
[7] The preparation method according to any one of [1] to [6], wherein a protease recognition sequence is interposed between the target protein and the partial peptide.
[8] The preparation method according to [7], further comprising the following step (3):
(3) A step of treating the recovered glycoprotein with a protease.
[9] A method for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the following steps (I) and (II):
(I) Reacting the glycosyltransferase to a target glycoprotein linked to a partial peptide of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide) recognized by the glycosyltransferase during the glycosyltransferase reaction Step to make,
(II) A step of recovering a target glycoprotein that has undergone sugar chain modification by the glycosyltransferase.
[10] A gene encoding a glycoprotein of interest, which is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase substrate glycoprotein linked to a partial peptide that is recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction.
[11] a promoter;
A part of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide), and a gene encoding a target glycoprotein linked to a partial peptide recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction,
A vector for preparing glycoproteins modified with sugar chains.
[12] The vector according to [11], wherein the partial peptide is linked to the carboxy terminal side of the target glycoprotein.
[13] The vector according to [11] or [12], wherein a protease recognition sequence is interposed between the target protein and the partial peptide.
[14] a promoter;
A cloning site for the gene encoding the target glycoprotein,
Arranged upstream or downstream of the cloning site is a sequence encoding a part of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide) that is recognized by the glycosyltransferase during the glycosyltransferase reaction. Being
A vector for preparing glycoproteins modified with sugar chains.
[15] The vector according to [14], wherein a sequence encoding a protease recognition sequence is arranged between the cloning site and a sequence encoding the partial peptide.
[16] The vector according to any one of [11] to [15], wherein the glycosyltransferase is a fucose transferase.
[17] The vector according to [16], wherein the transglycosylation reaction transfers fucose to an N-acetyllactosamine sugar chain to produce a Lewis X sugar chain.
[18] The vector according to [16] or [17], wherein the fucose transferase is fucose transferase 9 and the substrate glycoprotein is lysosome-associated membrane protein 1.
[19] The vector according to any one of [11] to [18], wherein the peptide sequence is IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1).
[20] A cell having the vector according to any one of [11] to [19].
[21] The cell according to [20], which is a human, mouse, rat or hamster cell.
[22] A kit for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the vector according to any one of [11] to [19].
[23] The kit according to [22], further comprising the glycosyltransferase.

FUT9によるLAMP1のLewis X糖鎖修飾。Lewis X glycosylation of LAMP1 with FUT9. FUT9依存的な可溶型FcγRIIIa(sFcγRIIIa)のLewis X糖鎖修飾。in vivo発現系での糖鎖修飾(上)とin vitro反応での糖鎖修飾(下)。Lewis X sugar chain modification of soluble FcγRIIIa (sFcγRIIIa) dependent on FUT9. Glycosylation in an in vivo expression system (top) and glycosylation in an in vitro reaction (bottom). LAMP1の構造(参考 H. Yagi et al. Glycobiology, 20, 976-981, 2010)。Structure of LAMP1 (reference H. Yagi et al. Glycobiology, 20, 976-981, 2010). LAMP1のN-domain(N末ドメイン)に対するFUT9依存的な糖鎖修飾。FUT9-dependent glycosylation of LAMP1 N-domain (N-terminal domain). LAMP1のN-domainとC-domain(C末ドメイン)の各種融合変異体(Mutant N-C, Mutant 1-5)(上)を用いた、Lewis X発現に関わる配列の同定(下)。Identification of sequences involved in Lewis X expression (bottom) using various mutants of LAMP1 N-domain and C-domain (C-terminal domain) (Mutant N-C, Mutant 1-5) (top). LAMP1由来の22アミノ酸残基又はその一部をC末端に付加したsFcγRIIIa変異体におけるLewis X発現の評価。Lewis X発現に関わる22アミノ酸残基の配列を二次構造に基づき3分割した。Evaluation of Lewis X expression in a sFcγRIIIa mutant having 22 amino acid residues derived from LAMP1 or a part thereof added to the C-terminus. The sequence of 22 amino acid residues involved in Lewis X expression was divided into three based on the secondary structure. LAMP1由来の22アミノ酸残基を付加したエリスロポエチン(EPO)のLewis X糖鎖修飾。Lewis X glycosylation of erythropoietin (EPO) with 22 amino acid residues derived from LAMP1. LAMP1のキメラ変異体をコードする遺伝子。Mutant N-C:LAMP1の1-135に317-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号27)。尚、この変異体のコドンはFASMAC Co.,Ltd.によって、ヒトに最適化されている。Mutant 1:LAMP1の1-141残基に323-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号28)。A gene encoding a chimeric variant of LAMP1. Mutant N-C: It has a structure in which a sequence in which 317-377 residues are linked to 1-135 of LAMP1 is sandwiched between NotI restriction enzyme site (underlined) and AscI restriction enzyme site (double underlined) (SEQ ID NO: 27). The codon of this mutant has been optimized for humans by FASMAC Co., Ltd. Mutant 1: It has a structure in which a sequence in which 323-377 residues are linked to 1-141 residues of LAMP1 is sandwiched between NotI restriction enzyme sites (underlined) and AscI restriction enzyme sites (double underlined) (SEQ ID NO: 28). LAMP1のキメラ変異体をコードする遺伝子。Mutant 2:LAMP1の1-151残基に333-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号29)。Mutant 3:LAMP1の1-157残基に339-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号30)。A gene encoding a chimeric variant of LAMP1. Mutant 2: Consists of a structure in which a sequence in which 333-377 residues are linked to 1-151 residues of LAMP1 is sandwiched between NotI restriction enzyme sites (underlined) and AscI restriction enzyme sites (double underlined) (SEQ ID NO: 29). Mutant 3: A structure in which a sequence in which residues 339 to 377 are linked to 1-157 residues of LAMP1 is sandwiched between NotI restriction enzyme sites (underlined) and AscI restriction enzyme sites (double underlined) (SEQ ID NO: 30). LAMP1のキメラ変異体をコードする遺伝子。Mutant 4:LAMP1の1-164残基に346-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号31)。Mutant 5:LAMP1の1-176残基に358-377残基を連結した配列をNotI制限酵素サイト(下線)とAscI制限酵素サイト(二重下線)で挟んだ構造からなる(配列番号32)。A gene encoding a chimeric variant of LAMP1. Mutant 4: It has a structure in which a sequence in which 346-377 residues are linked to 1-164 residues of LAMP1 is sandwiched between NotI restriction enzyme sites (underlined) and AscI restriction enzyme sites (double underlined) (SEQ ID NO: 31). Mutant 5: It consists of a structure in which 358-377 residues are linked to 1-176 residues of LAMP1 between NotI restriction enzyme site (underlined) and AscI restriction enzyme site (double underlined) (SEQ ID NO: 32).

本明細書では慣例に従い、以下の通り、各アミノ酸を1文字で表記する。
メチオニン:M、セリン:S、アラニン:A、トレオニン:T、バリン:V、チロシン:Y、ロイシン:L、アスパラギン:N、イソロイシン:I、グルタミン:Q、プロリン:P、アスパラギン酸:D、フェニルアラニン:F、グルタミン酸:E、トリプトファン:W、リジン:K、システイン:C、アルギニン:R、グリシン:G、ヒスチジン:H
In this specification, according to the convention, each amino acid is represented by one letter as follows.
Methionine: M, Serine: S, Alanine: A, Threonine: T, Valine: V, Tyrosine: Y, Leucine: L, Asparagine: N, Isoleucine: I, Glutamine: Q, Proline: P, Aspartate: D, Phenylalanine : F, glutamic acid: E, tryptophan: W, lysine: K, cysteine: C, arginine: R, glycine: G, histidine: H

1.糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法
本発明の第1の局面は糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法に関する。本発明によれば、糖鎖修飾された(換言すれば、修飾糖鎖を有する)糖タンパク質を得ることができる。従って、本発明の調製方法を、糖鎖修飾された糖タンパク質の生産方法と見なすこともできる。
1. Method for preparing glycoprotein modified with sugar chain The first aspect of the present invention relates to a method for preparing glycoprotein modified with sugar chain. According to the present invention, a glycoprotein modified with a sugar chain (in other words, having a modified sugar chain) can be obtained. Therefore, the preparation method of the present invention can also be regarded as a production method of glycoprotein modified with a sugar chain.

「糖鎖修飾された」とは、目的の糖タンパク質が有する糖鎖が、糖の付加によって、本来の構造とは異なるものになっていることをいう。従って、特定の糖タンパク質について本発明を適用した場合と適用しない場合を比較すれば、糖鎖構造に相違が認められる。本発明の方法では目的糖タンパク質の糖鎖の一部又は全部が修飾を受けることになる。   “Sugar chain modified” means that the sugar chain of the target glycoprotein is different from the original structure due to the addition of sugar. Therefore, when the case where the present invention is applied to a specific glycoprotein is compared with the case where the present invention is not applied, a difference in sugar chain structure is recognized. In the method of the present invention, part or all of the sugar chain of the target glycoprotein is modified.

本発明の調製方法は、以下で詳述するように、培養細胞発現系を利用したin vivoの方法として、又はin vitroの方法として構成される。   The preparation method of the present invention is configured as an in vivo method using a cultured cell expression system or as an in vitro method, as will be described in detail below.

1−1.培養細胞発現系を利用したin vivo調製方法
この態様の調製方法では以下のステップ(1)及び(2)を行う。尚、本発明の調製方法は、以下の説明から明らかな通り、個体を構成する細胞ではなく、個体から分離された細胞又はそれを培養、加工などすることで得られた細胞(継代細胞、細胞株など)を用い、生体外で実施される。
(1)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質を、前記糖転移酵素が発現する細胞内で発現させるステップ
(2)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ
1-1. In vivo preparation method using cultured cell expression system In the preparation method of this embodiment, the following steps (1) and (2) are performed. In addition, the preparation method of the present invention is not a cell constituting an individual, but a cell isolated from an individual or a cell obtained by culturing, processing or the like (passage cell, Using a cell line).
(1) A glycosyltransferase substrate glycoprotein that is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase and a partial peptide that is recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction is linked to the target glycoprotein, A step of expressing in the expressing cell (2) a step of recovering a target glycoprotein that has undergone sugar chain modification by the glycosyltransferase

糖転移酵素が糖転移反応の際に基質糖タンパク質の一部、即ち部分ペプチドを認識し、糖転移反応が進行するという驚くべき認識機構が存在するという知見に基づき、本発明では、目的糖タンパク質の糖鎖を修飾するため、使用する糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)を利用する。具体的には、使用する糖転移酵素が発現する細胞(宿主)内で、当該糖転移酵素が糖転移反応の際に認識する部分ペプチド(以下、「認識ペプチド」と呼ぶことがある)が連結した目的糖タンパク質(以下、「認識ペプチド連結糖タンパク質」と呼ぶことがある)を発現させる(ステップ(1))。   Based on the finding that a glycosyltransferase recognizes a part of a substrate glycoprotein, that is, a partial peptide during the glycosyltransferase reaction, and that the glycosyltransferase reaction proceeds, the present glycoprotein is used in the present invention. In order to modify the sugar chain, a part (partial peptide) of the glycosyltransferase substrate glycoprotein used is used. Specifically, a partial peptide that the glycosyltransferase recognizes during the glycosyltransferase reaction (hereinafter sometimes referred to as “recognition peptide”) is linked in the cell (host) in which the glycosyltransferase used is expressed. The target glycoprotein (hereinafter sometimes referred to as “recognition peptide-linked glycoprotein”) is expressed (step (1)).

ステップ(1)における「基質糖タンパク質」とは、本発明に使用する糖転移酵素の本来的な糖受容体(糖鎖構造)を有する糖タンパク質である。従って、適切な条件下、本発明に使用する糖転移酵素を触媒とした反応が行われれば、基質糖タンパク質の糖鎖に糖が転移(付加)されることになる。   The “substrate glycoprotein” in step (1) is a glycoprotein having the original sugar receptor (sugar chain structure) of the glycosyltransferase used in the present invention. Therefore, if a reaction catalyzed by the glycosyltransferase used in the present invention is performed under appropriate conditions, the sugar is transferred (added) to the sugar chain of the substrate glycoprotein.

「糖転移酵素」とは、糖供与体(糖ヌクレオチド)から糖部分を基質(糖受容体)に転移する反応を触媒する酵素である。糖転移酵素の例として、グルコース転移酵素、ガラクトース転移酵素、フコース転移酵素、マンノース転移酵素、シアル酸転移酵素、N-アセチルグルコサミン転移酵素、N-アセチルガラクトサミン転移酵素を挙げることができる。糖転移酵素としてフコース転移酵素を採用すれば、フコース残基の付加による糖鎖修飾、即ちフコシル化が可能となり、例えば、N-アセチルラクトサミン糖鎖を有する目的糖タンパク質のLewis X糖鎖修飾(N-アセチルラクトサミン糖鎖にフコース残基を転移してLewis X糖鎖を生じさせる)に利用できる。フコシル化によって、例えば、糖タンパク質のエンドサイトーシスの効率の改善や向上、体内動態の局在化等を図ることができる。一方、糖転移酵素としてシアル酸転移酵素を採用すれば、糖タンパク質のシアリル化が可能となり、例えば、糖タンパク質の血中半減期を改善することが期待できる。   “Glycosyltransferase” is an enzyme that catalyzes a reaction of transferring a sugar moiety from a sugar donor (sugar nucleotide) to a substrate (sugar acceptor). Examples of glycosyltransferases include glucose transferase, galactose transferase, fucose transferase, mannose transferase, sialic acid transferase, N-acetylglucosamine transferase, and N-acetylgalactosamine transferase. If fucose transferase is employed as a glycosyltransferase, sugar chain modification by addition of fucose residues, that is, fucosylation is possible. For example, Lewis X sugar chain modification of a target glycoprotein having an N-acetyllactosamine sugar chain ( Transfer of a fucose residue to an N-acetyllactosamine sugar chain to produce a Lewis X sugar chain). By fucosylation, for example, glycoprotein endocytosis efficiency can be improved and improved, and pharmacokinetics can be localized. On the other hand, if sialyltransferase is employed as a glycosyltransferase, sialylation of the glycoprotein becomes possible, and for example, it can be expected to improve the blood half-life of the glycoprotein.

フコース転移酵素の具体例はフコース転移酵素9(FUT9)である。FUT9を用いる場合、認識ペプチドには通常、リソソーム関連膜タンパク質1(LAMP1)の一部である、IKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)からなるペプチドが用いられる。認識ペプチドとしての機能/効果を損なわない限り、当該ペプチドの一部を改変したり、N末端又はC末端に少数(例えば1〜10個)のアミノ酸残基を追加したりしてもよい。改変の例として少数(例えば1〜3個)のアミノ酸残基の置換又は欠失を挙げることができる。ここでの置換は、好ましくは保存的アミノ酸置換である。「保存的アミノ酸置換」とは、あるアミノ酸残基を、同様の性質の側鎖を有するアミノ酸残基に置換することをいう。アミノ酸残基はその側鎖によって塩基性側鎖(例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐側鎖(例えばスレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖(例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)のように、いくつかのファミリーに分類されている。保存的アミノ酸置換は好ましくは、同一のファミリー内のアミノ酸残基間の置換である。   A specific example of fucose transferase is fucose transferase 9 (FUT9). When FUT9 is used, a peptide consisting of IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1), which is part of lysosome-associated membrane protein 1 (LAMP1), is usually used as the recognition peptide. As long as the function / effect as a recognition peptide is not impaired, a part of the peptide may be modified, or a small number (for example, 1 to 10) amino acid residues may be added to the N-terminus or C-terminus. Examples of the modification include substitution or deletion of a small number (for example, 1 to 3) of amino acid residues. The substitution here is preferably a conservative amino acid substitution. “Conservative amino acid substitution” refers to substitution of an amino acid residue with an amino acid residue having a side chain of similar properties. Depending on the side chain of the amino acid residue, a basic side chain (eg lysine, arginine, histidine), an acidic side chain (eg aspartic acid, glutamic acid), an uncharged polar side chain (eg glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine) Cysteine), non-polar side chains (eg alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), β-branched side chains (eg threonine, valine, isoleucine), aromatic side chains (eg tyrosine, phenylalanine, Like tryptophan and histidine). A conservative amino acid substitution is preferably a substitution between amino acid residues within the same family.

「目的糖タンパク質」とは、本発明が適用され、糖鎖修飾を受ける糖タンパク質である。様々な糖タンパク質(例えば、医薬、食品、研究試薬等の成分として有用なもの)を目的糖タンパク質として採用可能である。目的糖タンパク質の例として、サイトカイン(インターフェロン(IFN)、インターロイキン(IL))、ホルモン(例えば、エリスロポエチン(EPO)、ヒト絨毛性腺刺激ホルモン(hCG)、黄体形成ホルモン、卵胞刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン)、酵素(組織型プラスミノーゲン活性化因子(t-PA)、αガラクトシダーゼ、グルコセレブロシダーゼ)、抗体、抗体断片、ラクトフェリン、オボアルブミン、トロンボモジュリンを挙げることができる。   The “target glycoprotein” is a glycoprotein to which the present invention is applied and undergoes sugar chain modification. Various glycoproteins (for example, those useful as components of pharmaceuticals, foods, research reagents, etc.) can be used as the target glycoprotein. Examples of target glycoproteins include cytokines (interferon (IFN), interleukin (IL)), hormones (eg erythropoietin (EPO), human chorionic gonadotropin (hCG), luteinizing hormone, follicle stimulating hormone, thyroid stimulating hormone) ), Enzymes (tissue-type plasminogen activator (t-PA), α-galactosidase, glucocerebrosidase), antibodies, antibody fragments, lactoferrin, ovalbumin, and thrombomodulin.

ステップ(1)で発現させる目的糖タンパク質には認識ペプチドが連結されることになる。換言すれば、認識ペプチドが連結した状態の目的糖タンパク質、即ち、認識ペプチド連結糖タンパク質を発現させる。認識ペプチドは目的糖タンパク質のN末端又はC末端に直接又は間接的に連結されることになる。後者(間接的な連結)の場合、典型的には、目的糖タンパク質と認識ペプチドの間に1又は複数個(例えば2〜30個)のアミノ酸残基が介在することになる。複数個のアミノ酸残基、即ちペプチドが介在する態様として、目的糖タンパク質と認識ペプチドをペプチドリンカーで連結するもの、目的糖タンパク質と認識ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列を設けるもの、目的糖タンパク質と認識ペプチドの間に特別の機能をもたない1〜数個(例えば1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個)のアミノ酸残基(但し、認識ペプチドに期待される機能/効果を損なわないもの)を介在させるもの、を例示することができる。ペプチドリンカーとは、直鎖状にアミノ酸が連結したペプチドからなるリンカーである。ペプチドリンカーの代表例は、グリシンとセリンから構成されるリンカー(GGSリンカーやGSリンカー)である。一方、プロテアーゼ認識配列とは、特定のプロテアーゼにより認識され、当該プロテアーゼによるタンパク質の切断に必要なアミノ酸配列である。例えばソルターゼ認識配列、HRV3C認識配列、TEVプロテアーゼ認識配列、トロンビン認識配列、PreScission Protease認識配列等)をプロテアーゼ認識配列として用いることができる。   A recognition peptide is linked to the target glycoprotein to be expressed in step (1). In other words, the target glycoprotein in which the recognition peptide is linked, that is, the recognition peptide-linked glycoprotein is expressed. The recognition peptide is directly or indirectly linked to the N-terminus or C-terminus of the target glycoprotein. In the latter case (indirect linkage), typically, one or more (for example, 2 to 30) amino acid residues are interposed between the target glycoprotein and the recognition peptide. As a mode in which a plurality of amino acid residues, that is, peptides are interposed, those in which the target glycoprotein and the recognition peptide are connected by a peptide linker, those in which a protease recognition sequence is provided between the target glycoprotein and the recognition peptide, and recognition in the target glycoprotein 1 to several amino acid residues (for example 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) that have no special function between peptides And those that intervene that do not impair the function / effect expected of the recognition peptide). A peptide linker is a linker consisting of a peptide in which amino acids are linked in a straight chain. A typical example of a peptide linker is a linker composed of glycine and serine (GGS linker or GS linker). On the other hand, the protease recognition sequence is an amino acid sequence that is recognized by a specific protease and necessary for cleavage of the protein by the protease. For example, a sortase recognition sequence, HRV3C recognition sequence, TEV protease recognition sequence, thrombin recognition sequence, PreScission Protease recognition sequence, etc.) can be used as the protease recognition sequence.

目的糖タンパク質のC末端に認識ペプチドを連結した場合に良好な糖鎖修飾が認められた実験結果(後述の実施例を参照)を考慮し、好ましくは、認識ペプチドを連結する位置を目的糖タンパク質のC末端側とする。このように連結することは、発現後に認識ペプチドを取り除く場合に有利となる。   Considering the experimental results (see Examples below) in which good glycosylation was observed when the recognition peptide was linked to the C-terminus of the target glycoprotein, preferably the position where the recognition peptide is linked is the target glycoprotein The C-terminal side of Such ligation is advantageous when the recognition peptide is removed after expression.

認識ペプチド連結糖タンパク質を細胞内で発現させるためには、典型的には、認識ペプチド連結糖タンパク質をコードする遺伝子(以下、「認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子」と呼ぶことがある)を保持する発現ベクターで形質転換した宿主(細胞)を培養する。具体的には、例えば、以下のステップ(i)〜(iii)によって、認識ペプチド連結糖タンパク質を発現させる。
(i)認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子を保持する発現ベクターを用意するステップ
(ii)前記発現ベクターを宿主細胞に導入するステップ
(iii)前記発現ベクターが導入された形質転換体を培養し、認識ペプチド連結糖タンパク質を発現させるステップ
In order to express a recognition peptide-linked glycoprotein in a cell, typically, an expression carrying a gene encoding the recognition peptide-linked glycoprotein (hereinafter sometimes referred to as “recognition peptide-linked glycoprotein gene”). A host (cell) transformed with the vector is cultured. Specifically, for example, the recognition peptide-linked glycoprotein is expressed by the following steps (i) to (iii).
(I) a step of preparing an expression vector retaining a recognition peptide-linked glycoprotein gene (ii) a step of introducing the expression vector into a host cell (iii) culturing a transformant into which the expression vector has been introduced, and a recognition peptide Expressing linked glycoproteins

ステップ(i)では、宿主細胞内での認識ペプチド連結糖タンパク質の発現を可能にする発現ベクターを用意する。発現ベクターには、宿主細胞内で認識ペプチド連結糖タンパク質の発現が可能なように、宿主細胞で機能するプロモーターが組み込まれる。プロモーターの例を示すと、CMV-IE(サイトメガロウイルス初期遺伝子由来プロモーター)、SV40、EF1α、RSV、SRα、βアクチンプロモーター等である。プロモーターは、認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子を作動可能に連結される。ここで、「プロモーターが認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子を作動可能に連結している」とは、「プロモーターの制御下に認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子が配置されている」ことと同義であり、通常、プロモーターの3'末端側に直接又は他の配列を介して認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子が連結されることになる。認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子がシグナル配列(リーダー配列)を含んでいない場合は通常、シグナル配列が発現ベクターに組み込まれ、発現後、認識ペプチド連結糖タンパク質が宿主細胞外へ分泌されるようにする。シグナル配列は認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の5'末端側に付加されることになる。宿主細胞に対応するようにシグナル配列を選択すればよい。、哺乳動物細胞を宿主にする場合のシグナル配列の例としてハツカネズミのIg-K鎖のシグナル配列、LAMP1のシグナル配列、インスリンのシグナル配列を挙げることができる。   In step (i), an expression vector that enables expression of a recognition peptide-linked glycoprotein in a host cell is prepared. The expression vector incorporates a promoter that functions in the host cell so that the recognition peptide-linked glycoprotein can be expressed in the host cell. Examples of promoters include CMV-IE (cytomegalovirus early gene-derived promoter), SV40, EF1α, RSV, SRα, β actin promoter, and the like. The promoter is operably linked to a recognition peptide-linked glycoprotein gene. Here, “the promoter is operably linked to the recognition peptide-linked glycoprotein gene” is synonymous with “the recognition peptide-linked glycoprotein gene is placed under the control of the promoter”. The recognition peptide-linked glycoprotein gene is linked directly or via other sequence to the 3 ′ end side of the promoter. When the recognition peptide-linked glycoprotein gene does not contain a signal sequence (leader sequence), the signal sequence is usually incorporated into an expression vector so that the recognition peptide-linked glycoprotein is secreted outside the host cell after expression. The signal sequence is added to the 5 ′ end side of the recognition peptide-linked glycoprotein gene. A signal sequence may be selected so as to correspond to the host cell. Examples of a signal sequence when a mammalian cell is used as a host include a mouse Ig-K chain signal sequence, a LAMP1 signal sequence, and an insulin signal sequence.

認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の下流には通常ポリA付加シグナル配列を配置する。ポリA付加シグナル配列の使用によって転写を終了させる。ポリA付加シグナル配列としてはSV40のポリA付加配列、ウシ由来成長ホルモン遺伝子のポリA付加配列等を用いることができる。   A poly A addition signal sequence is usually arranged downstream of the recognition peptide-linked glycoprotein gene. Transcription is terminated by the use of a poly A addition signal sequence. As the poly A addition signal sequence, SV40 poly A addition sequence, bovine-derived growth hormone gene poly A addition sequence, and the like can be used.

発現ベクターに検出用遺伝子(レポーター遺伝子、細胞又は組織特異的な遺伝子、選択マーカー遺伝子など)、エンハンサー配列、WRPE配列等を含めることにしてもよい。検出用遺伝子は、認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の導入の成否や効率の判定、認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の発現の検出又は発現効率の判定、認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子が発現した細胞の選択や分取等に利用される。一方、エンハンサー配列の使用によって発現効率の向上が図られる。検出用遺伝子としては、ネオマイシンに対する耐性を付与するneo遺伝子、カナマイシン等に対する耐性を付与するnpt遺伝子(Herrera Estrella、EMBO J. 2(1983)、987-995)やnptII遺伝子(Messing & Vierra.Gene 1 9:259-268(1982))、ハイグロマイシンに対する耐性を付与するhph遺伝子(Blochinger & Diggl mann,Mol Cell Bio 4:2929-2931)、メタトレキセートに対する耐性を付与するdhfr遺伝子(Bourouis et al.,EMBO J.2(7))等(以上、マーカー遺伝子)、ルシフェラーゼ遺伝子(Giacomin、P1. Sci. 116(1996)、59〜72;Scikantha、J. Bact. 178(1996)、121)、β-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子、GFP(Gerdes、FEBS Lett. 389(1996)、44-47)やその改変体(EGFPやd2EGFPなど)等の蛍光タンパク質の遺伝子(以上、レポーター遺伝子)、細胞内ドメインを欠く上皮成長因子受容体(EGFR)遺伝子等の遺伝子を用いることができる。検出用遺伝子は、例えば、バイシストロニック性制御配列(例えば、リボソーム内部認識配列(IRES))や自己開裂ペプチドをコードする配列を介して認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子に連結させることができる。自己開裂ペプチドの例はThosea asigna virus由来の2Aペプチド(T2A)であるが、これに限定されるものではない。自己開裂ペプチドとして蹄疫ウイルス(FMDV)由来の2Aペプチド(F2A)、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)由来の2Aペプチド(E2A)、porcine teschovirus(PTV-1)由来の2Aペプチド(P2A)等が知られている。   The expression vector may contain a detection gene (reporter gene, cell or tissue-specific gene, selection marker gene, etc.), enhancer sequence, WRPE sequence, and the like. The gene for detection includes the success or failure of introduction of the recognition peptide-linked glycoprotein gene, the detection of the expression of the recognition peptide-linked glycoprotein gene or the determination of the expression efficiency, the selection and classification of the cells in which the recognition peptide-linked glycoprotein gene is expressed. It is used for taking. On the other hand, the use of an enhancer sequence can improve the expression efficiency. The detection gene includes a neo gene conferring resistance to neomycin, an npt gene conferring resistance to kanamycin and the like (Herrera Estrella, EMBO J. 2 (1983), 987-995) and nptII gene (Messing & Vierra. Gene 1 9: 259-268 (1982)), hph gene conferring resistance to hygromycin (Blochinger & Diggl mann, Mol Cell Bio 4: 2929-2931), dhfr gene conferring resistance to metatrexate (Bourouis et al. , EMBO J.2 (7)), etc. (above, marker gene), luciferase gene (Giacomin, P1. Sci. 116 (1996), 59-72; Scikantha, J. Bact. 178 (1996), 121), β -Glucuronidase (GUS) gene, GFP (Gerdes, FEBS Lett. 389 (1996), 44-47) and its variants (EGFP, d2EGFP, etc.) and other fluorescent protein genes (reporter genes), intracellular domains Using genes such as the epidermal growth factor receptor (EGFR) gene You can. The detection gene can be linked to a recognition peptide-linked glycoprotein gene via, for example, a bicistronic regulatory sequence (for example, a ribosome internal recognition sequence (IRES)) or a sequence encoding a self-cleaving peptide. An example of a self-cleaving peptide is 2A peptide (T2A) derived from Thosea asigna virus, but is not limited thereto. Known as self-cleaving peptides are 2A peptide (F2A) from horseshoe disease virus (FMDV), 2A peptide (E2A) from equine rhinitis virus A (ERAV), 2A peptide (P2A) from porcine teschovirus (PTV-1), etc. It has been.

認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子は大別して、目的糖タンパク質をコードする部分と認識ペプチドをコードする部分からなる。認識ペプチドをコードする配列には、認識ペプチドをコードする限り、様々な配列を採用することができる。例えば、認識ペプチドがIKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)であれば、atcaagactgtggaatctataactgacatcagggcagatatagataaaaaatacagatgtgttagtの配列(配列番号2)を用いることができる。   The recognition peptide-linked glycoprotein gene is roughly divided into a portion encoding a target glycoprotein and a portion encoding a recognition peptide. As the sequence encoding the recognition peptide, various sequences can be adopted as long as it encodes the recognition peptide. For example, if the recognition peptide is IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1), the sequence of atcaagactgtggaatctataactgacatcagggcagatatagataaaaaatacagatgtgttagt (SEQ ID NO: 2) can be used.

目的糖タンパク質をコードする配列と、認識ペプチドをコードする配列は直接又は他の配列(例えばペプチドリンカーをコードする配列や、プロテアーゼ認識配列をコードする配列)を介してインフレームで連結される。   The sequence encoding the target glycoprotein and the sequence encoding the recognition peptide are linked in-frame directly or via another sequence (for example, a sequence encoding a peptide linker or a sequence encoding a protease recognition sequence).

上記構成の発現ベクターは、例えば、以下の(a)〜(c)の中のいずれかの方法で構築される。
(a)発現ベクターのクローニング部位に、認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子を挿入する方法
(b)認識ペプチドをコードする配列が組み込まれた発現ベクターに対して、該配列の上流又は下流に、目的糖タンパク質をコードする配列をインフレームで挿入する方法
(c)目的糖タンパク質をコードする配列を保持する発現ベクターに対して、該配列の上流又は下流に、認識ペプチドをコードする配列をインフレームで挿入する方法
The expression vector having the above-described configuration is constructed by, for example, any one of the following methods (a) to (c).
(A) A method of inserting a recognition peptide-linked glycoprotein gene into the cloning site of an expression vector (b) A target glycoprotein upstream or downstream of the expression vector incorporating a sequence encoding the recognition peptide (C) A sequence encoding a recognition peptide is inserted in frame upstream or downstream of an expression vector holding a sequence encoding a target glycoprotein. Method

(a)の構築方法は、プロモーター等の発現に必要な要素に加え、クローニング部位を有するベクターを利用した構築方法である。クローニング部位は認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の挿入に利用される。クローニング部位としてマルチクローニング部位を備えることにしてもよい。認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子をクローニング部位に挿入することにより、本発明の調製方法に用いる発現ベクターが完成する。尚、この構築方法の利点の一つは、市販の汎用的なベクターを利用できることである。   The construction method (a) is a construction method using a vector having a cloning site in addition to elements necessary for expression such as a promoter. The cloning site is used for insertion of a recognition peptide-linked glycoprotein gene. A multi-cloning site may be provided as a cloning site. An expression vector used in the preparation method of the present invention is completed by inserting a recognition peptide-linked glycoprotein gene into a cloning site. One of the advantages of this construction method is that a commercially available general-purpose vector can be used.

(b)の構築方法では、認識ペプチドをコードする配列が予め組み込まれたベクターが利用される。認識ペプチドをコードする配列の上流(5'末端側)又は下流(3'末端側)には、目的糖タンパク質をコードする配列をインフレームで挿入するためのクローニング部位が備えられている。目的糖タンパク質をコードする配列をクローニング部位に挿入することにより、本発明の調製方法に用いる発現ベクターが完成する。この構築方法の場合、認識ペプチドが連結した目的糖タンパク質をコードする配列(認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子)を用意する必要がない(即ち、目的糖タンパク質をコードする配列をそのまま使用できる)。従って、例えば、多種類の目的糖タンパク質を発現させる場合に特に有効といえる。   In the construction method (b), a vector in which a sequence encoding a recognition peptide is previously incorporated is used. A cloning site for inserting a sequence encoding the target glycoprotein in frame is provided upstream (5 ′ end side) or downstream (3 ′ end side) of the sequence encoding the recognition peptide. An expression vector used in the preparation method of the present invention is completed by inserting a sequence encoding the target glycoprotein into the cloning site. In the case of this construction method, it is not necessary to prepare a sequence encoding a target glycoprotein linked to a recognition peptide (recognition peptide-linked glycoprotein gene) (that is, a sequence encoding the target glycoprotein can be used as it is). Therefore, for example, it can be said that it is particularly effective when expressing various types of target glycoproteins.

(c)の構築方法は、上記二つの構築方法とは異なり、予め目的糖タンパク質をコードする配列を保持するベクターを利用する。この構築方法では、目的糖タンパク質をコードする配列の上流(5'末端側)又は下流(3'末端側)に、認識ペプチドをコードする配列をインフレームで挿入することにより、本発明の調製方法に用いる発現ベクターが完成する。認識ペプチドをコードする配列の挿入は、目的糖タンパク質をコードする配列と認識ペプチドをコードする配列がインフレームで連結されるようにする。この構築方法は、目的糖タンパク質をコードする配列を保持するベクターが利用可能な状態にあるとき(例えば、既に所有している場合(構築済み又は入手済み)、或いは容易に入手可能な場合)に特に有効である。   Unlike the above two construction methods, the construction method (c) utilizes a vector that holds a sequence encoding the target glycoprotein in advance. In this construction method, the sequence encoding the recognition peptide is inserted in-frame upstream (5 ′ end side) or downstream (3 ′ end side) of the sequence encoding the glycoprotein of interest, thereby preparing the method of the present invention. The expression vector used for is completed. The insertion of the sequence encoding the recognition peptide causes the sequence encoding the target glycoprotein and the sequence encoding the recognition peptide to be linked in frame. This construction method is used when a vector carrying a sequence encoding a glycoprotein of interest is available (for example, when it is already owned (constructed or obtained) or easily available). It is particularly effective.

(a)の構築方法においては、目的糖タンパク質をコードする配列と認識ペプチドをコードする配列との間にプロテアーゼ認識配列をコードする配列が介在する認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子を挿入配列にすることにより、(b)の構築方法においては、例えば、認識ペプチドをコードする配列の上流又は下流にプロテアーゼ認識配列をコードする配列が配置された(クローニング部位は更に上流又は更に下流に設けられる)発現ベクターを利用することにより、(c)の構築方法においては、例えば、認識ペプチドとともにプロテアーゼ認識配列をコードする配列を挿入することにより、目的糖タンパク質をコードする配列と認識ペプチドをコードする配列との間にプロテアーゼ認識配列が介在する発現産物を得るための発現ベクターとなる。   In the construction method (a), a recognition peptide-linked glycoprotein gene in which a sequence encoding a protease recognition sequence is interposed between a sequence encoding a target glycoprotein and a sequence encoding a recognition peptide is used as an insertion sequence. In the construction method of (b), for example, an expression vector in which a sequence encoding a protease recognition sequence is arranged upstream or downstream of a sequence encoding a recognition peptide (a cloning site is provided further upstream or further downstream) is used. In the construction method of (c), for example, by inserting a sequence encoding a protease recognition sequence together with a recognition peptide, between the sequence encoding the target glycoprotein and the sequence encoding the recognition peptide. Expression vector for obtaining an expression product mediated by a protease recognition sequence To become.

尚、各種発現系(例えば哺乳動物細胞発現系)について利用可能な発現ベクターが数多く開発されており、既存の発現ベクターを利用して本発明の発現ベクターを構築することができる。   Many expression vectors that can be used for various expression systems (for example, mammalian cell expression systems) have been developed, and the expression vector of the present invention can be constructed using existing expression vectors.

ステップ(i)で用意した発現ベクターは宿主細胞に導入される(ステップ(ii))。導入操作は常法で行えばよい。発現ベクターの宿主細胞への導入には、各種遺伝子導入法を利用することができる。例えば、感染(ウイルスベクターを使用する場合)、エレクトロポレーション(Potter,H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161-7165(1984))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413-7417(1987))等の方法により形質転換を行うことができる。   The expression vector prepared in step (i) is introduced into a host cell (step (ii)). The introduction operation may be performed by a conventional method. Various gene transfer methods can be used to introduce the expression vector into the host cell. For example, infection (when using viral vectors), electroporation (Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 7161-7165 (1984)), lipofection (Felgner, PL et al , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 7413-7417 (1987)) and the like.

認識ペプチドに対応する糖転移酵素(認識ペプチドを認識して糖転移反応を触媒する糖転移酵素)が発現する細胞を宿主細胞として用いる。該当する糖転移酵素を元々発現している細胞を宿主細胞として用いてもよいが、好ましくは、糖転移酵素遺伝子の導入によって強制的に糖転移酵素を発現させた細胞を用い、より確実且つ効率的な糖鎖修飾を実現する。糖転移酵素遺伝子の導入は認識ペプチド連結糖タンパク質遺伝子の導入(即ち、上記発現ベクターの導入)の前又は同時(即ち、共導入)に行うとよい。   A cell expressing a glycosyltransferase corresponding to a recognition peptide (a glycosyltransferase that recognizes the recognition peptide and catalyzes a glycosyltransferase reaction) is used as a host cell. Cells that originally express the relevant glycosyltransferase may be used as the host cell, but it is preferable to use cells in which the glycosyltransferase is forcibly expressed by introduction of the glycosyltransferase gene. Real sugar chain modification. The glycosyltransferase gene may be introduced before or simultaneously with (ie, co-introduction of) the recognition peptide-linked glycoprotein gene (ie, introduction of the expression vector).

認識ペプチドに対応する糖転移酵素に加え、他の糖転移酵素を強制発現させた宿主細胞を用いることもできる。例えば、他の糖転移酵素としてNアセチルグルコサミン転移酵素IV若しくはV、又はこれら両方を用いれば、糖鎖の高分枝によるLewis Xの発現部位の増加が可能になる。   In addition to the glycosyltransferase corresponding to the recognition peptide, a host cell in which other glycosyltransferase is forcibly expressed can also be used. For example, when N acetylglucosamine transferase IV or V, or both, is used as another glycosyltransferase, it is possible to increase the expression site of Lewis X due to the hyperbranching of the sugar chain.

糖鎖修飾の機構/パターンを考慮し、好ましくは、哺乳動物細胞を宿主細胞として利用する。哺乳動物細胞は特に限定されず、例えば、CHO細胞、BHK細胞、COS-7細胞、HeLa細胞、ナマルバ細胞、HEK293細胞、HCT116細胞、Jurkat細胞、HL-60細胞、PC-12細胞、A431細胞、U2OS細胞、K-562細胞、Expi293FTM細胞等を用いることができる。哺乳動物細胞の動物種は例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスターである。 Considering the mechanism / pattern of glycosylation, preferably a mammalian cell is used as a host cell. Mammalian cells are not particularly limited, for example, CHO cells, BHK cells, COS-7 cells, HeLa cells, Namalva cells, HEK293 cells, HCT116 cells, Jurkat cells, HL-60 cells, PC-12 cells, A431 cells, U2OS cells, K-562 cells, Expi293F cells and the like can be used. Examples of mammalian cell species are humans, mice, rats, and hamsters.

糖転移酵素遺伝子のノックアウト又はノックダウン等によって、ヒト型の糖鎖修飾パターンを示す昆虫細胞(例えばSf-9(Kato T, Kako N, Kikuta K, Miyazaki T, Kondo S, Yagi H, Kato K, Park EY. Sci Rep. 2017 May 3;7(1):1409.を参照)や酵母(例えば遺伝子改変型ピキア酵母(Li H, Sethuraman N, Stadheim TA, Zha D, Prinz B, Ballew N, Bobrowicz P, Choi BK, Cook WJ, Cukan M, Houston-Cummings NR, Davidson R, Gong B, Hamilton SR, Hoopes JP, Jiang Y, Kim N, Mansfield R, Nett JH, Rios S, Strawbridge R, Wildt S, Gerngross TU. Nat Biotechnol. 2006 Feb;24(2):210-5. Epub 2006 Jan 22.を参照)が作製されている。必要に応じて、認識ペプチドに対応する糖転移酵素遺伝子を導入した後、これらを宿主細胞として用いることにしてもよい。   Insect cells exhibiting a human-type glycosylation pattern, such as Sf-9 (Kato T, Kako N, Kikuta K, Miyazaki T, Kondo S, Yagi H, Kato K, Park EY. Sci Rep. 2017 May 3; 7 (1): 1409.) And yeast (eg, genetically modified Pichia yeast (Li H, Sethuraman N, Stadheim TA, Zha D, Prinz B, Ballew N, Bobrowicz P , Choi BK, Cook WJ, Cukan M, Houston-Cummings NR, Davidson R, Gong B, Hamilton SR, Hoopes JP, Jiang Y, Kim N, Mansfield R, Nett JH, Rios S, Strawbridge R, Wildt S, Gerngross TU Nat Biotechnol. 2006 Feb; 24 (2): 210-5.Epub 2006 Jan 22.) If necessary, after introducing a glycosyltransferase gene corresponding to the recognition peptide May be used as a host cell.

ステップ(ii)に続くステップ(iii)では、発現ベクターが導入された形質転換細胞(形質転換体)を培養し、認識ペプチド連結糖タンパク質を発現させる。培養条件は、形質転換体が生育し、認識ペプチド連結糖タンパク質の発現が可能である限り、特に限定されない。標準的な培養条件を基準として必要に応じて修正を加えればよい。また、予備実験によって適当な培養条件を設定することが可能である。   In step (iii) following step (ii), a transformed cell (transformant) into which an expression vector has been introduced is cultured to express a recognition peptide-linked glycoprotein. The culture conditions are not particularly limited as long as the transformant can grow and the recognition peptide-linked glycoprotein can be expressed. Corrections may be made as necessary based on standard culture conditions. Moreover, it is possible to set appropriate culture conditions by preliminary experiments.

培地の組成は特に限定されない。培地の炭素源として例えば、マルトース、シュクロース、ゲンチオビオース、可溶性デンプン、グリセリン、デキストリン、糖蜜、有機酸等を用いることができる。また、窒素源として例えば硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、或いはペプトン、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼイン加水分解物、ふすま、肉エキス等を用いることができる。無機塩としてカリウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガン塩、鉄塩、亜鉛塩等を用いることができる。形質転換体の生育を促進するためにビタミン、アミノ酸などを添加した培地を使用してもよい。   The composition of the medium is not particularly limited. For example, maltose, sucrose, gentiobiose, soluble starch, glycerin, dextrin, molasses, organic acid and the like can be used as the carbon source of the medium. Further, as the nitrogen source, for example, ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium acetate, peptone, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, bran, meat extract and the like can be used. As the inorganic salt, potassium salt, magnesium salt, sodium salt, phosphate, manganese salt, iron salt, zinc salt and the like can be used. In order to promote the growth of transformants, a medium supplemented with vitamins, amino acids and the like may be used.

形質転換体内で発現した認識ペプチド連結糖タンパク質は、形質転換体が発現する糖転移酵素による糖鎖修飾を受ける。即ち、形質転換体が発現する糖転移酵素が目的糖タンパク質に連結した認識ペプチドを認識することで糖転移反応が進行し、糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質が生じる。このプロセスを経た目的糖タンパク質が回収される(ステップ(2))。通常、認識ペプチド連結糖タンパク質は分泌タンパク質として発現することから、例えば、培養上清をろ過、遠心処理等することによって不溶物を除去した後、限外ろ過膜による濃縮、硫安沈殿等の塩析、透析、各種クロマトグラフィーなどを適宜組み合わせて分離、精製を行うことにより、糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収することができる。精製用タグ(Hisタグ、HAタグ、FLAGタグ等)が付加された状態で認識ペプチド連結糖タンパク質が発現するように発現ベクターを構成しておけば、精製用タグを利用して、糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収することもできる。   The recognition peptide-linked glycoprotein expressed in the transformant is subjected to sugar chain modification by a glycosyltransferase expressed by the transformant. That is, when the glycosyltransferase expressed by the transformant recognizes a recognition peptide linked to the target glycoprotein, the glycosyltransferase proceeds to produce the target glycoprotein subjected to sugar chain modification. The target glycoprotein that has undergone this process is recovered (step (2)). Since the recognition peptide-linked glycoprotein is usually expressed as a secreted protein, for example, the culture supernatant is filtered, centrifuged, etc. to remove insolubles, and then concentrated by an ultrafiltration membrane, salting out such as ammonium sulfate precipitation. The target glycoprotein having undergone sugar chain modification can be recovered by separating and purifying by appropriately combining dialysis, various chromatography, and the like. If the expression vector is configured so that the recognition peptide-linked glycoprotein is expressed with a purification tag (His tag, HA tag, FLAG tag, etc.) added, glycosylation can be performed using the purification tag. The target glycoprotein received can also be recovered.

回収された目的糖タンパク質には認識ペプチドが連結している。プロテアーゼ認識配列を利用した場合(即ち、プロテアーゼ認識配列をコードする配列が組み込まれた発現ベクターを用いた場合)には、目的糖タンパク質の配列と認識ペプチドとの間にプロテアーゼ認識配列が介在した状態の発現産物が得られる。この態様の場合、発現産物をプロテーゼ処理することにより、認識ペプチドが切断(分離)された目的糖タンパク質を回収することが可能である。プロテアーゼ処理には、使用したプロテアーゼ切断部位に対応するプロテアーゼが用いられる。   A recognition peptide is linked to the recovered target glycoprotein. When a protease recognition sequence is used (ie, when an expression vector incorporating a sequence encoding a protease recognition sequence is used), the protease recognition sequence is interposed between the target glycoprotein sequence and the recognition peptide. Expression product is obtained. In this embodiment, the target glycoprotein from which the recognition peptide has been cleaved (separated) can be recovered by subjecting the expression product to prosthesis treatment. For protease treatment, a protease corresponding to the protease cleavage site used is used.

1−2.in vitro調製方法
上記の通り、in vitroの方法として本発明を構成することもできる。以下、in vitro調製方法について説明するが、上記態様(in vivo調製方法)と同一の事項(基質糖タンパク質、認識ペプチド、糖転移酵素、目的糖タンパク質等)については重複する説明を省略し、in vivo調製方法における、対応する説明を援用する。
1-2. In vitro preparation method As described above, the present invention can also be configured as an in vitro method. In the following, the in vitro preparation method will be described. However, the same items (substrate glycoprotein, recognition peptide, glycosyltransferase, target glycoprotein, etc.) as in the above embodiment (in vivo preparation method) will not be described in duplicate. The corresponding explanation in the in vivo preparation method is incorporated.

この態様ではin vitroで糖転移反応を行い、糖鎖修飾された目的糖タンパク質を得る。詳細には、以下のステップ(I)及び(II)を行う。
(I)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質に前記糖転移酵素を反応させるステップ
(II)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ
In this embodiment, a glycosyl transfer reaction is performed in vitro to obtain a glycoprotein-modified target glycoprotein. Specifically, the following steps (I) and (II) are performed.
(I) Reacting the glycosyltransferase to a target glycoprotein linked to a partial peptide of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide) recognized by the glycosyltransferase during the glycosyltransferase reaction (II) a step of recovering a target glycoprotein that has undergone sugar chain modification by the glycosyltransferase

この態様の場合、予め用意しておいた認識ペプチド連結糖タンパク質に対して、in vitroで糖転移酵素を反応させる(ステップ(I))。具体的には、糖供与体、認識ペプチド連結糖タンパク質、及び対応する糖転移酵素を適当な容器内で共存させ、インキュベートする。反応条件は、使用する糖転移酵素の特性を考慮して設定すればよい。最適な反応条件は、予備実験を通して決定することができる。   In this embodiment, a glycosyltransferase is reacted in vitro with a recognition peptide-linked glycoprotein prepared in advance (step (I)). Specifically, a sugar donor, a recognition peptide-linked glycoprotein, and a corresponding glycosyltransferase are allowed to coexist in a suitable container and incubated. The reaction conditions may be set in consideration of the characteristics of the glycosyltransferase used. Optimal reaction conditions can be determined through preliminary experiments.

認識ペプチド連結糖タンパク質は、例えば、適当な発現系を利用して組換えタンパク質として調製すればよい。認識ペプチドは目的糖タンパク質のN末端又はC末端に直接又は間接的に連結されることになる。上記態様(in vivo調製方法)と同様に、目的糖タンパク質と認識ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列を設けることにしてもよい。   The recognition peptide-linked glycoprotein may be prepared as a recombinant protein using an appropriate expression system, for example. The recognition peptide is directly or indirectly linked to the N-terminus or C-terminus of the target glycoprotein. Similar to the above embodiment (in vivo preparation method), a protease recognition sequence may be provided between the target glycoprotein and the recognition peptide.

反応系に他の糖転移酵素を共存させ、当該糖転移酵素による糖転移反応も生じるようにしてもよい。例えば、他の糖転移酵素としてNアセチルグルコサミン転移酵素IV若しくはV、又はこれら両方とガラクトース転移酵素を用いれば、糖鎖の高分枝によるLewis Xの発現部位の増加が期待できる。また、海洋微生物由来のシアル酸転移酵素を利用すれば、シアリルLewis Xの合成が可能となる。   Other glycosyltransferases may coexist in the reaction system to cause a glycosyltransferase reaction by the glycosyltransferase. For example, when N-acetylglucosamine transferase IV or V, or both, and galactose transferase are used as other glycosyltransferases, an increase in the expression site of Lewis X due to a high degree of sugar chain branching can be expected. In addition, sialyl Lewis X can be synthesized by using sialic acid transferase derived from marine microorganisms.

ステップ(I)、即ち、糖転移酵素による反応の後、糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収する(ステップ(II))。回収操作は常法で行えばよい。ステップ(I)に供する認識ペプチド連結糖タンパク質に精製用タグ(Hisタグ、HAタグ、FLAGタグ等)を付加しておけば、精製用タグを利用した簡便な精製が可能となる。   After step (I), ie, the reaction with glycosyltransferase, the target glycoprotein subjected to sugar chain modification is recovered (step (II)). The collection operation may be performed by a conventional method. If a purification tag (His tag, HA tag, FLAG tag, etc.) is added to the recognition peptide-linked glycoprotein used in step (I), simple purification using the purification tag becomes possible.

回収された目的糖タンパク質には認識ペプチドが連結している。プロテアーゼ認識配列を利用した場合、回収した目的糖タンパク質をプロテアーゼ処理することにより、認識ペプチドが切断(分離)された目的糖タンパク質を得ることができる。   A recognition peptide is linked to the recovered target glycoprotein. When a protease recognition sequence is used, a target glycoprotein in which the recognition peptide is cleaved (separated) can be obtained by subjecting the recovered target glycoprotein to protease treatment.

2.発現ベクター及びキット
本発明のin vivo調製方法に用いる発現ベクター(特にクローニング部位を有するもの)は汎用性に優れ、それ自体、有用性及び利用価値が高い。そこで本発明は別の局面として、本発明のin vivo調製方法に用いることができる発現ベクターを提供する。本発明の発現ベクターの構成は上記の通りであり、認識ペプチド連結糖タンパク質の発現に必要な要素を備える。
2. Expression Vectors and Kits Expression vectors (particularly those having a cloning site) used in the in vivo preparation method of the present invention are excellent in versatility and have high utility and utility value. Thus, as another aspect, the present invention provides an expression vector that can be used in the in vivo preparation method of the present invention. The structure of the expression vector of the present invention is as described above, and includes elements necessary for the expression of the recognition peptide-linked glycoprotein.

本発明は更に、本発明の発現ベクターを含む、糖修飾された糖タンパク質調製用のキットも提供する。当該キットによれば、より簡便に本発明のin vivo調製方法を実施することが可能になる。本発明のキットには、主要構成成分として上記発現ベクターが含まれる。本発明のin vivo調製方法を実施する際に必要なその他の試薬(例えば糖転移酵素)、容器・器具、培地などを本発明のキットに含めてもよい。尚、通常、本発明のキットには取り扱い説明書が添付される。   The present invention further provides a kit for preparing a glycomodified glycoprotein comprising the expression vector of the present invention. According to the kit, the in vivo preparation method of the present invention can be carried out more easily. The kit of the present invention contains the above expression vector as a main component. Other reagents (for example, glycosyltransferase), containers / equipment, culture medium, etc. necessary for carrying out the in vivo preparation method of the present invention may be included in the kit of the present invention. Usually, an instruction manual is attached to the kit of the present invention.

FUT9依存的なLewis X修飾機構の解明を目指し、以下の検討を行った。
<方法>
1. タンパク質発現プラスミドの調製
1-1. FUT9の発現プラスミドの調製
ヒトFUT9のcDNAを以下に示したプライマーを用いてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法により増幅し、動物細胞発現プラスミドであるC-terminal 3×Flag-CMV14(Sigma-Aldrich)へ制限酵素XbaI/HindIIIを用いて組み込んだ。
FUT9-HindIII-F:cccaagcttatgacatcaacatccaaa(配列番号3)
FUT9-XbaI-R:gctctagaattccaaaaccatttctc(配列番号4)
In order to elucidate the FUT9-dependent Lewis X modification mechanism, the following studies were conducted.
<Method>
1. Preparation of protein expression plasmid
1-1. Preparation of FUT9 Expression Plasmid Human FUT9 cDNA was amplified by the polymerase chain reaction (PCR) method using the primers shown below, and the animal cell expression plasmid C-terminal 3 × Flag-CMV14 (Sigma -Aldrich) using restriction enzymes XbaI / HindIII.
FUT9-HindIII-F: cccaagcttatgacatcaacatccaaa (SEQ ID NO: 3)
FUT9-XbaI-R: gctctagaattccaaaaccatttctc (SEQ ID NO: 4)

PCR法にはKOD plus DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は以下の条件で行った。
(1)融解(98℃ 2分)
(2)融解(98℃ 10秒)、アニーリング(55℃ 15秒)、伸長(68℃ 1分/kb(70秒))を35サイクル
(3)68℃で5分反応させた後、4℃で放置
For the PCR method, KOD plus DNA Polymerase (TOYOBO) was used. Melting, annealing, enzyme reaction time and temperature were performed under the following conditions.
(1) Melting (98 ℃ for 2 minutes)
(2) 35 cycles of melting (98 ° C for 10 seconds), annealing (55 ° C for 15 seconds), extension (68 ° C for 1 minute / kb (70 seconds))
(3) After 5 minutes of reaction at 68 ° C, leave at 4 ° C

(反応液組成)
10xPCR buffer for KOD plus2 5μl
2mM dNTPs 5μl
25mM MgSO4 2μl
5'-プライマー(10 pmol/μl) 1.5μl
3'-プライマー(10 pmol/μl) 1.5μl
鋳型cDNA 1μl
DMSO 1.5μl
MilliQ(登録商標)水 31.5μl
合計:50μl
(Reaction solution composition)
10xPCR buffer for KOD plus2 5μl
2 mM dNTPs 5 μl
25 mM MgSO 4 2 μl
5'-primer (10 pmol / μl) 1.5 μl
3'-primer (10 pmol / μl) 1.5 μl
Template cDNA 1 μl
DMSO 1.5μl
MilliQ® water 31.5μl
Total: 50μl

1-2. LAMP1ΔTMの発現プラスミドの調製
ヒトLAMP1の膜貫通領域を欠損させた領域(29-382)をコードする遺伝子を、以下に示したプライマーを用いてPCR法で増幅し、哺乳動物発現用ベクターCD4-bio-His(Addgene;51861)(Sonja et al, 2012 BMC Biology2012 10:62)に制限酵素サイトNotI/AscIにて組み込んだ。
NotI-LAMP1-F:ataagaatgcggccgccaccatggcggcccccggcagc(配列番号5)
AscI-LAMP1- R:tttggcgcgccagcgatggggatcagccat(配列番号6)
1-2. Preparation of LAMP1ΔTM expression plasmid A gene encoding the region lacking the transmembrane region of human LAMP1 (29-382) is amplified by PCR using the primers shown below for mammalian expression. It was incorporated into the vector CD4-bio-His (Addgene; 51861) (Sonja et al, 2012 BMC Biology 2012 10:62) at the restriction enzyme site NotI / AscI.
NotI-LAMP1-F: atagaatgcggccgccaccatggcggcccccggcagc (SEQ ID NO: 5)
AscI-LAMP1-R: tttggcgcgccagcgatggggatcagccat (SEQ ID NO: 6)

PCR法にはKOD plus DNA Polymerase(TOYOBO)を用いてFUT9の発現プラスミドの調製と同様の組成で行った。融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は1-1.と同じ条件で行い、伸長反応は90秒で行った。   The PCR method was performed using KOD plus DNA Polymerase (TOYOBO) with the same composition as the preparation of the FUT9 expression plasmid. Melting, annealing, enzyme reaction time and temperature were performed under the same conditions as in 1-1. The extension reaction was performed in 90 seconds.

1-3. LAMP1のドメイン欠損変異体の発現プラスミドの調製
次に、このLAMP1を鋳型に、以下に示すプライマーを用いインバースPCR法によって各種ドメイン欠損LAMP1を作成した。
インバース用N-domain-F:ggcgcgccgtcgacctcc(配列番号7)
インバース用N-domain-R:gctcttgggcacgggtga(配列番号8)
インバース用C-domain-F:ccctctgtggacaagtac(配列番号9)
インバース用C-domain-R:tgctgacgcacaatgcat(配列番号10)
1-3. Preparation of expression plasmid of LAMP1 domain-deficient mutant Next, various domain-deficient LAMP1s were prepared by inverse PCR using the LAMP1 as a template and the primers shown below.
N-domain-F for inverse: ggcgcgccgtcgacctcc (SEQ ID NO: 7)
N-domain-R for inverse: gctcttgggcacgggtga (SEQ ID NO: 8)
Inverse C-domain-F: ccctctgtggacaagtac (SEQ ID NO: 9)
Inverse C-domain-R: tgctgacgcacaatgcat (SEQ ID NO: 10)

PCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は以下の条件で行った。反応組成はFUT9発現プラスミド調製と同じである。
(1)融解(95℃ 2分)
(2)融解(95℃ 30秒)、アニーリング(60℃ 30秒)、伸長(68℃ 1分/kb(12分))を35サイクル
(3)68℃で15分反応させた後、4℃で放置
For the PCR method, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. Melting, annealing, enzyme reaction time and temperature were performed under the following conditions. The reaction composition is the same as the preparation of FUT9 expression plasmid.
(1) Melting (95 ° C for 2 minutes)
(2) 35 cycles of melting (95 ° C for 30 seconds), annealing (60 ° C for 30 seconds), extension (68 ° C for 1 minute / kb (12 minutes))
(3) After 15 minutes of reaction at 68 ° C, leave at 4 ° C

1-4. LAMP1のキメラ変異体の発現プラスミドの調製
N-domainのコンストラクトを用いて、各種キメラ変異体をコードする遺伝子をFASMAC Co.,Ltd.より購入し、N-domainのコンストラクトへ制限酵素AscI/NotIを用いて組み込んだ。各キメラ変異体をコードする遺伝子の配列を図8〜図10に示す
1-4. Preparation of expression plasmid for chimeric mutant of LAMP1
Using N-domain constructs, genes encoding various chimeric mutants were purchased from FASMAC Co., Ltd. and incorporated into N-domain constructs using restriction enzymes AscI / NotI. The sequence of the gene encoding each chimeric variant is shown in FIGS.

1-5. モデル糖タンパク質sFcγRIIIの発現プラスミドの調製
ヒトsFcγRIIIのcDNAをFASMAC社より購入し、以下に示したプライマーを用いて、ベクターN-terminal 3×Flag-CMV9 (Sigma-Aldrich Co.)(http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma-Aldrich/Vector/1/p3xflag-cmv-9-10_expression_vector.pdf)へ制限酵素HindIII/KpnIを用いて組み込んだ。
HindIII-FcγRIIIa-F:ggaagcttatgggcatgcggactgaa(配列番号11)
KpnI-FcγRIIIa-R:gcggtaccttaaccttgagtgatggt(配列番号12)
1-5. Preparation of expression plasmid for model glycoprotein sFcγRIII Human sFcγRIII cDNA was purchased from FASMAC, and using the primers shown below, vector N-terminal 3 × Flag-CMV9 (Sigma-Aldrich Co.) ( The restriction enzyme HindIII / KpnI was incorporated into http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma-Aldrich/Vector/1/p3xflag-cmv-9-10_expression_vector.pdf).
HindIII-FcγRIIIa-F: ggaagcttatgggcatgcggactgaa (SEQ ID NO: 11)
KpnI-FcγRIIIa-R: gcggtaccttaaccttgagtgatggt (SEQ ID NO: 12)

PCR法にはKOD plus DNA Polymerase(TOYOBO)を用いてFUT9の発現プラスミド精製と同様の組成で行った。融解、アニーリング、酵素反応時間と温度はFUT9発現プラスミドの調製におけるPCR法と同じ条件で行い、伸長反応は40秒で行った。   The PCR method was carried out using KOD plus DNA Polymerase (TOYOBO) with the same composition as the FUT9 expression plasmid purification. Melting, annealing, enzyme reaction time and temperature were performed under the same conditions as the PCR method in the preparation of FUT9 expression plasmid, and the extension reaction was performed in 40 seconds.

1-6. sFcγRIIIの変異体の発現プラスミドの調製
次に、sFcγRIIIを鋳型に、以下に示すプライマーを用い、インバースPCR法によって各種FcR変異体を作成した。
インバース用FcR-123-F:gcagatatagataaaaaatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag(配列番号13)
インバース用FcR-123-R:cctgatgtcagttatagattccacagtcttgataccttgagtgatggtgat(配列番号14)
インバース用FcR-23-F:aaatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag(配列番号15)
インバース用FcR-23-R:tttatctatatctgccctgatgtcagttataccttgagtgatggtgat(配列番号16)
インバース用FcR-3-F:aaatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag(配列番号17)
インバース用FcR-3-R:accttgagtgatggtgat(配列番号18)
1-6. Preparation of sFcγRIII Variant Expression Plasmid Next, various FcR variants were prepared by inverse PCR using sFcγRIII as a template and the primers shown below.
FcR-123-F for inverse: gcagatatagataaaaaatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag (SEQ ID NO: 13)
FcR-123-R for inverse: cctgatgtcagttatagattccacagtcttgataccttgagtgatggtgat (SEQ ID NO: 14)
FcR-23-F for inverse: aatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag (SEQ ID NO: 15)
FcR-23-R for inverse: tttatctatatctgccctgatgtcagttataccttgagtgatggtgat (SEQ ID NO: 16)
FcR-3-F for inverse: aatacagatgtgttagttaaggtaccagtcgactctag (SEQ ID NO: 17)
FcR-3-R for inverse: accttgagtgatggtgat (SEQ ID NO: 18)

インバースPCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。反応組成、融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は、各種ドメイン欠損LAMP1の発現プラスミドの作成と同様である。   For inverse PCR, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. The reaction composition, melting, annealing, enzyme reaction time and temperature are the same as in the preparation of various domain-deficient LAMP1 expression plasmids.

加えて、作成したFcR123を鋳型に、以下に示すプライマーを用いインバースPCR法によってFcR12を作製した。
インバース用FcR-12-F: taaaaatacagatgtgttagt(配列番号19)
インバース用FcR-12-R:tttatctatatctgccct(配列番号20)
In addition, FcR12 was prepared by inverse PCR using the prepared FcR123 as a template and the primers shown below.
FcR-12-F for inverse: taaaaatacagatgtgttagt (SEQ ID NO: 19)
FcR-12-R for inverse: tttatctatatctgccct (SEQ ID NO: 20)

インバースPCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。反応組成、融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は、各種ドメイン欠損LAMP1の発現プラスミドの作成と同様である。   For inverse PCR, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. The reaction composition, melting, annealing, enzyme reaction time and temperature are the same as in the preparation of various domain-deficient LAMP1 expression plasmids.

さらに、FcR123を鋳型に、以下に示すプライマーを用い目的DNAの鎖を増幅し、FcR123のコンストラクトへ制限酵素HindIII/XbaIを用いて組み込み、FcR1を作成した。
HindIII FcR-1-F:taaaaatacagatgtgttagt(配列番号21)
XbaI FcR-1-R:tgctctagattaagattccacagtcttgatacc(配列番号22)
Furthermore, using FcR123 as a template, the strand of the target DNA was amplified using the following primers, and incorporated into the FcR123 construct using restriction enzymes HindIII / XbaI to prepare FcR1.
HindIII FcR-1-F: taaaaatacagatgtgttagt (SEQ ID NO: 21)
XbaI FcR-1-R: tgctctagattaagattccacagtcttgatacc (SEQ ID NO: 22)

PCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。反応組成、融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は、各種ドメイン欠損LAMP1の発現プラスミドの作成と同様である。   For the PCR method, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. The reaction composition, melting, annealing, enzyme reaction time and temperature are the same as in the preparation of various domain-deficient LAMP1 expression plasmids.

1-7. EPOの発現プラスミドの調製
ヒトEPOのcDNAをFASMAC社より購入し、以下に示したプライマーを用いて、ベクターN-terminal 3×Flag-CMV9 (Sigma-Aldrich Co.)(http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma-Aldrich/Vector/1/p3xflag-cmv-9-10_expression_vector.pdf)へ制限酵素HindIII/XbaIを用いて組み込んだ。
HindIII EPO-F:cccaagcttgccccaccacgcctcatc(配列番号23)
XbaI EPO-R:ccctctagatcatctgtcccctgtcct(配列番号24)
1-7. Preparation of EPO Expression Plasmid Human EPO cDNA was purchased from FASMAC, and the vector N-terminal 3 × Flag-CMV9 (Sigma-Aldrich Co.) (http: / /www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma-Aldrich/Vector/1/p3xflag-cmv-9-10_expression_vector.pdf) was incorporated using restriction enzyme HindIII / XbaI.
HindIII EPO-F: cccaagcttgccccaccacgcctcatc (SEQ ID NO: 23)
XbaI EPO-R: ccctctagatcatctgtcccctgtcct (SEQ ID NO: 24)

PCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。反応組成、融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は、各種ドメイン欠損LAMP1の発現プラスミドの作成と同様である。   For the PCR method, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. The reaction composition, melting, annealing, enzyme reaction time and temperature are the same as in the preparation of various domain-deficient LAMP1 expression plasmids.

1-8. EPOの変異体の発現プラスミドの調製
加えて、作成したEPOを鋳型に、以下に示すプライマーを用いインバースPCR法によってEPO-22を作製した。
インバース用EPO-22-F:gcagatatagataaaaaatacagatgtgttagttgatctagaggatcccgg(配列番号25)
インバース用EPO-22-R:tgcaggacaggggacagaatcaagactgtggaatctataactgacatcagg(配列番号26)
1-8. Preparation of EPO Mutant Expression Plasmid In addition, EPO-22 was prepared by inverse PCR using the prepared EPO as a template and the primers shown below.
EPO-22-F for inverse: gcagatatagataaaaaatacagatgtgttagttgatctagaggatcccgg (SEQ ID NO: 25)
EPO-22-R for inverse: tgcaggacaggggacagaatcaagactgtggaatctataactgacatcagg (SEQ ID NO: 26)

インバースPCR法にはKOD puls DNA Polymerase(TOYOBO)を用いた。反応組成、融解、アニーリング、酵素反応時間と温度は、各種ドメイン欠損LAMP1の発現プラスミドの作成と同様である。   For inverse PCR, KOD puls DNA Polymerase (TOYOBO) was used. The reaction composition, melting, annealing, enzyme reaction time and temperature are the same as in the preparation of various domain-deficient LAMP1 expression plasmids.

2. HEK293T細胞及びCHO-K1細胞の培養
HEK293T細胞及びCHO-K1細胞は10% FBSを含むDulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM; Invitrogen)培地を用い、5% CO2存在下37℃で培養した。
2. Culture of HEK293T cells and CHO-K1 cells
HEK293T cells and CHO-K1 cells were cultured at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 using Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM; Invitrogen) medium containing 10% FBS.

3. タンパク質の発現及び精製
3-1. HEK293T細胞及びCHO-K1細胞によるタンパク質の発現
HEK293T細胞、CHO-K1細胞を10 cm2の細胞用シャーレ(corning)で、2.に記した条件で培養し、polyethylenimine(PEI)を30μg用いて20μgの各種タンパク質発現用プラスミドを遺伝子導入した。遺伝子導入後72時間培養し、下記の精製法でそれぞれ精製を行った。
3. Protein expression and purification
3-1. Protein expression by HEK293T cells and CHO-K1 cells
HEK293T cells and CHO-K1 cells were cultured in a 10 cm 2 cell dish under the conditions described in 2., and 20 μg of various plasmids for protein expression were introduced using 30 μg of polyethylenimine (PEI). After transfection, the cells were cultured for 72 hours and purified by the following purification methods.

3-2. FLAG-tag融合タンパク質の精製
回収したライセートと培養液に抗FLAG M2 Affinity Gel(SIGMA)を加え、4℃で1時間インキュベートを行いFLAG-tag融合タンパク質とゲルを結合させた。PBSでゲルを洗い、100 μg/ml FLAGペプチドを含むPBSで溶出させた。
3-2. Purification of FLAG-tag fusion protein Anti-FLAG M2 Affinity Gel (SIGMA) was added to the collected lysate and culture medium, and incubated at 4 ° C for 1 hour to bind the FLAG-tag fusion protein to the gel. The gel was washed with PBS and eluted with PBS containing 100 μg / ml FLAG peptide.

3-3. His-tag融合タンパク質の精製
回収したライセートと培養液にComplete His-tag Pulification Resin(Roche)を加え、4℃で1時間インキュベートを行いHis-tag融合タンパク質とビーズを結合させた。ビーズをPBSまたは10 mM イミダゾールを含むPBSで洗い、500 mM イミダゾールを含むPBSで溶出させた。
3-3. Purification of His-tag fusion protein Complete His-tag Pulification Resin (Roche) was added to the collected lysate and culture medium, and incubated at 4 ° C for 1 hour to bind the His-tag fusion protein and the beads. The beads were washed with PBS or PBS containing 10 mM imidazole and eluted with PBS containing 500 mM imidazole.

3-4. ウェスタンブロッティング
作製した電気泳動サンプルをSDS-PAGEにより分画化し、PVDF膜(Millipore)に転写した。PVDF膜はBlocking-one(Nacalai Tesque)を用いてブロッキングした後、1次抗体を加え4℃で一晩浸透した。さらにPVDF膜をTBSTを用いて洗浄した後、2次抗体液を加え4℃で1時間インキュベートした。その後PVDF膜を、TBSTを用いて洗浄した後、Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate(Millipore)を用いて、目的タンパク質および糖鎖の検出を行った。
3-4. Western blotting The prepared electrophoresis sample was fractionated by SDS-PAGE and transferred to a PVDF membrane (Millipore). The PVDF membrane was blocked using Blocking-one (Nacalai Tesque), then added with the primary antibody and permeated at 4 ° C. overnight. Further, after washing the PVDF membrane with TBST, a secondary antibody solution was added and incubated at 4 ° C. for 1 hour. Thereafter, the PVDF membrane was washed with TBST, and then the target protein and sugar chain were detected using Immobilon Western Chemiluminescent HRP Substrate (Millipore).

3-5. 抗Lewis X抗体による免疫沈降法
CHO細胞またはHEK293T細胞を10 cm2の細胞用シャーレ(corning)で、2.に記した条件で培養し、PEIを用いて12μgのFUT9発現用プラスミドを遺伝子導入した。遺伝子導入後72時間培養し、細胞を回収しタンパク質分画を抽出し、抗Lewis X抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。
3-5. Immunoprecipitation with anti-Lewis X antibody
CHO cells or HEK293T cells were cultured in a 10 cm 2 cell dish under the conditions described in 2., and 12 μg of FUT9 expression plasmid was introduced into the gene using PEI. After transfection, the cells were cultured for 72 hours, the cells were collected, the protein fraction was extracted, and Western blotting was performed using an anti-Lewis X antibody.

3-6. 抗Flag抗体による免疫沈降法
CHO細胞またはHEK293T細胞を10 cm2の細胞用シャーレ(corning)で、2.に記した条件で培養し、PEIを用いて12 μgのFUT9発現用プラスミドを遺伝子導入した。遺伝子導入後72時間培養し、細胞を回収しタンパク質分画を抽出し、抗Flag抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。
3-6. Immunoprecipitation with anti-Flag antibody
CHO cells or HEK293T cells were cultured in a 10 cm 2 cell dish under the conditions described in 2., and 12 μg of FUT9 expression plasmid was introduced into the gene using PEI. After transfection, the cells were cultured for 72 hours, the cells were collected, the protein fraction was extracted, and Western blotting was performed using an anti-Flag antibody.

3-7. 抗His-tag抗体による免疫沈降法
CHO細胞またはHEK293T細胞を10 cm2の細胞用シャーレ(corning)で、2.に記した条件で培養し、PEIを用いて16μgのFUT9発現用プラスミドを遺伝子導入した。遺伝子導入後72時間培養し、細胞を回収しタンパク質分画を抽出し、抗His-tag抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。
3-7. Immunoprecipitation with anti-His-tag antibody
CHO cells or HEK293T cells were cultured in a 10 cm 2 cell dish under the conditions described in 2., and 16 μg of FUT9 expression plasmid was introduced into the gene using PEI. After transfection, the cells were cultured for 72 hours, the cells were collected, the protein fraction was extracted, and Western blotting was performed using an anti-His-tag antibody.

3-8. in vitroにおけるLewis X修飾
2で培養したCHO-K1細胞にFUT9、LAMP1またはsFcγRIIIの発現プラスミドをそれぞれ導入し、72時間培養後の培養液に対し2-7-2の方法によりそれぞれのタンパク質を精製した。単離精製したFUT9、LAMP1またはsFcγRIIIに、0.05ユニット neuraminidase及び1 mg/ml GDP-フコース存在下で、37℃で一晩反応させ、ウェスタンブロッティング法を用いてLewis X糖鎖修飾の有無について調べた。
3-8. Lewis X modification in vitro
FUT9, LAMP1 or sFcγRIII expression plasmids were respectively introduced into the CHO-K1 cells cultured in 2, and the respective proteins were purified by the method 2-7-2 from the culture solution after 72 hours of culture. FUT9, LAMP1 or sFcγRIII isolated and purified was reacted overnight at 37 ° C in the presence of 0.05 unit neuraminidase and 1 mg / ml GDP-fucose, and examined for the presence of Lewis X glycosylation using Western blotting. .

<結果>
1.FUT9の過剰発現による内在性LAMP1の糖鎖修飾
CHO細胞内でFUT9を過剰に発現させると、特定のタンパク質にのみLewis X構造を含む糖鎖による修飾が認められた(図1)。その主要なキャリアタンパク質は、神経幹細胞でLewis X糖鎖発現タンパク質として同定したLAMP1であることが判明した。一方、HEK293T細胞内でFUT9を過剰に発現させた場合もLAMP1のLewis X糖鎖修飾が認められ、FUT9によるLAMP1特異的なLewis X修飾は哺乳動物細胞一般に起こることが示唆された。
<Result>
1. Glycosylation of endogenous LAMP1 by overexpression of FUT9
When FUT9 was overexpressed in CHO cells, only specific proteins were modified by sugar chains containing the Lewis X structure (FIG. 1). The major carrier protein was found to be LAMP1, which was identified as a Lewis X sugar chain expression protein in neural stem cells. On the other hand, when FUT9 was overexpressed in HEK293T cells, Lewis X sugar chain modification of LAMP1 was observed, suggesting that LAMP1-specific Lewis X modification by FUT9 occurs in general mammalian cells.

2.FUT9の過剰発現による外来性LAMP1の糖鎖修飾とin vitro反応によるLAMP1の糖鎖修飾
LAMP1発現プラスミドとコントロールタンパク質として可溶型FcγRIIIa(sFcγRIIIa)プラスミドを外部遺伝子としてFUT9過剰発現細胞内に導入したところ、外来性のLAMP1上にも特異的にLewis X糖鎖による修飾が認められたが、sFcγRIIIaにはLewis X糖鎖修飾が認められなかった(図2上)。
2. Glycosylation of exogenous LAMP1 by overexpression of FUT9 and glycosylation of LAMP1 by in vitro reaction
When LAMP1 expression plasmid and soluble FcγRIIIa (sFcγRIIIa) plasmid as a control protein were introduced into FUT9 overexpressing cells as an external gene, specific modification by Lewis X sugar chain was observed on exogenous LAMP1. In addition, Lewis X sugar chain modification was not observed in sFcγRIIIa (FIG. 2 top).

酵素としてFUT9、基質としてLAMP1およびsFcγRIIIaをCHO細胞に過剰発現させ、単離精製を行った後、GDP-フコース存在下でin vitro反応を行った結果も同様に、LAMP1のみにLewis X修飾が認められた(図2下)。   As a result of overexpression of FUT9 as an enzyme and LAMP1 and sFcγRIIIa as substrates in CHO cells, isolation and purification, and in vitro reaction in the presence of GDP-fucose, Lewis X modification was observed only in LAMP1. (Bottom of FIG. 2).

以上の結果より、FUT9がLAMP1の特定のペプチド鎖の情報を読み取る仕組みが存在し、Lewis X糖鎖を形成することが想定された。   From the above results, it was assumed that FUT9 has a mechanism for reading information on a specific peptide chain of LAMP1 and forms Lewis X sugar chain.

3.FUT9とLAMP1のN-domain(N末ドメイン)又はC-domain(C末ドメイン)の共発現
LAMP1は膜貫通領域と2つの相同性の高いN-domain及びC-domainから構成されている(図3)。FUT9によるLewis X修飾に重要なドメインを特定するため、FUT9とLAMP1の各ドメインを共発現させた。その結果、N-domainに主にLewis X修飾が認められた(図4)。
3. Co-expression of FUT9 and LAMP1 N-domain (N-terminal domain) or C-domain (C-terminal domain)
LAMP1 is composed of a transmembrane region and two highly homologous N-domain and C-domain (FIG. 3). In order to identify domains important for Lewis X modification by FUT9, FUT9 and LAMP1 domains were co-expressed. As a result, Lewis X modification was mainly observed in the N-domain (FIG. 4).

4.FUT9依存的なLewis X修飾における認識部位の同定
FUT9の認識部位を同定するため、LAMP1のN-domainとC-domainの各種融合変異体を作製し(図5上)、FUT9を過剰発現させたCHO細胞で発現させた。Mutant N-CではLewis Xを発現しないが、N-domain領域を伸長させることにより(Mutant 3,4,5)、Lewis Xが発現した(図5下)。Lewis X発現に関わる領域を絞り込むため、Mutant 1,2,3を用いてLewis X発現を評価したところ、N-domain領域の短縮に伴いLewis X発現量が減少し(図5下)、N-domainに存在する22アミノ酸残基の配列IKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)がFUT9依存的なLewis X修飾に必要であることが明らかとなった。この22アミノ酸残基の配列をFUT9が認識し、その近傍に存在するN型糖鎖にフコース残基を転移することで、キャリアタンパク質特異的な糖鎖修飾を実現しているものと推測される。
4). Identification of recognition sites in FUT9-dependent Lewis X modification
In order to identify the FUT9 recognition site, various fusion mutants of LAMP1 N-domain and C-domain were prepared (FIG. 5) and expressed in CHO cells overexpressing FUT9. Mutant NC does not express Lewis X, but Lewis X was expressed by extending the N-domain region (Mutant 3, 4, 5) (bottom of FIG. 5). In order to narrow down the region related to Lewis X expression, when Lewis X expression was evaluated using Mutant 1,2,3, the amount of Lewis X expression decreased with the shortening of the N-domain region (FIG. 5 bottom). It was revealed that the 22-amino acid residue sequence IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1) present in the domain is required for FUT9-dependent Lewis X modification. It is speculated that FUT9 recognizes this 22 amino acid residue sequence and transfers the fucose residue to the N-type sugar chain existing in the vicinity, thereby realizing sugar chain modification specific to carrier protein. .

5.LAMP1由来配列を融合したsFcγRIIIaとFUT9の共発現
CHO細胞を用い、同定されたLAMP1由来認識配列(22アミノ酸残基)又はその一部を融合させたsFcγRIIIaをFUT9と共発現させた。LAMP1由来認識配列を融合すると、sFcγRIIIaにLewis X修飾が認められた(図6)。即ち、LAMP1由来認識配列を融合させると、Lewis Xの発現が認められないsFcγRIIIaに、FUT9依存的なLewis X修飾を施すことができることが明らかとなった。この結果は、LAMP1由来認識配列(22アミノ酸残基)を利用すれば目的の糖タンパク質のLewis X修飾が可能になることを示す。
5). Co-expression of sFcγRIIIa and FUT9 fused with LAMP1-derived sequence
Using CHO cells, sFcγRIIIa fused with the identified LAMP1-derived recognition sequence (22 amino acid residues) or a part thereof was coexpressed with FUT9. When the LAMP1-derived recognition sequence was fused, Lewis X modification was observed in sFcγRIIIa (FIG. 6). That is, it has been clarified that FUT9-dependent Lewis X modification can be applied to sFcγRIIIa, in which Lewis X expression is not observed, by fusing LAMP1-derived recognition sequences. This result shows that Lewis X modification of the target glycoprotein can be achieved by using the LAMP1-derived recognition sequence (22 amino acid residues).

6.LAMP1由来認識配列を融合したEPOに対する糖鎖修飾
LAMP1由来認識配列の汎用性を検証するため、LAMP1由来認識配列を融合したエリスロポエチン(EPO)とFUT9をCHO細胞内で共発現させた(図7上)。LAMP1由来認識配列を融合した場合、本来Lewis Xの発現が認められないEPOにFUT9依存的なLewis X修飾が認めれた(図7下)。この結果は、LAMP1由来認識配列が糖鎖修飾のツールとして高い汎用性ないし一般性を有することを裏付ける。
6). Glycosylation of EPO fused with LAMP1-derived recognition sequence
In order to verify the versatility of the LAMP1-derived recognition sequence, erythropoietin (EPO) fused with the LAMP1-derived recognition sequence and FUT9 were co-expressed in CHO cells (upper FIG. 7). When the LAMP1-derived recognition sequence was fused, FUT9-dependent Lewis X modification was observed in EPO, in which Lewis X expression was not originally observed (FIG. 7 bottom). This result confirms that the LAMP1-derived recognition sequence has high versatility or generality as a sugar chain modification tool.

本発明は、糖付加による糖タンパク質の糖鎖制御を可能にする。例えば医薬品として利用される糖タンパク質の特性(例えば、細胞への導入(取り込み)効率や体内動態)を改善ないし向上させることに本発明を利用することが想定される。従って、本発明には、有効性の高いバイオ医薬品の開発、糖鎖結合タンパク質のスタンダードサンプルの調製等への貢献が期待できる。また、本発明は汎用性の高い糖鎖修飾技術を提供するものであり、様々な分野(研究、医薬品開発、健康食品等)で利用され得る。   The present invention enables glycoprotein control of glycoproteins by addition of sugars. For example, it is envisaged that the present invention is used to improve or improve the properties of glycoproteins used as pharmaceuticals (for example, the efficiency of introduction (uptake) into cells and pharmacokinetics). Therefore, the present invention can be expected to contribute to the development of highly effective biopharmaceuticals and the preparation of standard samples of sugar chain binding proteins. In addition, the present invention provides a highly versatile sugar chain modification technique and can be used in various fields (research, drug development, health foods, etc.).

タンパク質がゲノム情報に基づいて合成されることとは異なり、糖鎖は遺伝子産物ではないため一般的に緻密には制御を受けていないものと考えられている。一方で、ヒトゲノムの解読が完了し、タンパク質の翻訳後修飾、とりわけ糖鎖の転移をどのように制御するかということがライフサイエンスおよびその成果を応用した産業の大きな課題になっている。本発明はオーダーメイド型の人工糖タンパク質生産技術の開発の一端を担うものであると期待される。抗体医薬品等のバイオ医薬品に代表される糖タンパク質の生産技術は極めて重要であり、本発明の社会的な貢献度は極めて高い。   Unlike protein synthesis based on genome information, sugar chains are not gene products and are generally considered not to be precisely controlled. On the other hand, the decoding of the human genome has been completed, and how to control the post-translational modification of proteins, especially the transfer of sugar chains, has become a major issue for life science and the industries that apply its results. The present invention is expected to play a part in developing a custom-made artificial glycoprotein production technology. Glycoprotein production techniques represented by biopharmaceuticals such as antibody drugs are extremely important, and the social contribution of the present invention is extremely high.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。   The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims. The contents of papers, published patent gazettes, patent gazettes, and the like specified in this specification are incorporated by reference in their entirety.

配列番号3:人工配列の説明:FUT9-HindIII-F
配列番号4:人工配列の説明:FUT9-XbaI-R
配列番号5:人工配列の説明:NotI-LAMP1-F
配列番号6:人工配列の説明:AscI-LAMP1- R
配列番号7:人工配列の説明:インバース用N-domain-F
配列番号8:人工配列の説明:インバース用N-domain-R
配列番号9:人工配列の説明:インバース用C-domain-F
配列番号10:人工配列の説明:インバース用C-domain-R
配列番号11:人工配列の説明:HindIII-FcγRIIIa-F
配列番号12:人工配列の説明:KpnI-FcγRIIIa-R
配列番号13:人工配列の説明:インバース用FcR-123-F
配列番号14:人工配列の説明:インバース用FcR-123-R
配列番号15:人工配列の説明:インバース用FcR-23-F
配列番号16:人工配列の説明:インバース用FcR-23-R
配列番号17:人工配列の説明:インバース用FcR-3-F
配列番号18:人工配列の説明:インバース用FcR-3-R
配列番号19:人工配列の説明:インバース用FcR-12-F
配列番号20:人工配列の説明:インバース用FcR-12-R
配列番号21:人工配列の説明:HindIII FcR-1-F
配列番号22:人工配列の説明:XbaI FcR-1-R
配列番号23:人工配列の説明:HindIII EPO-F
配列番号24:人工配列の説明:XbaI EPO-R
配列番号25:人工配列の説明:インバース用EPO-22-F
配列番号26:人工配列の説明:インバース用EPO-22-R
配列番号27:人工配列の説明:Mutant N-C
配列番号28:人工配列の説明:Mutant 1
配列番号29:人工配列の説明:Mutant 2
配列番号30:人工配列の説明:Mutant 3
配列番号31:人工配列の説明:Mutant 4
配列番号32:人工配列の説明:Mutant 5
Sequence number 3: Description of artificial sequence: FUT9-HindIII-F
Sequence number 4: Artificial sequence description: FUT9-XbaI-R
SEQ ID NO: 5: Description of artificial sequence: NotI-LAMP1-F
SEQ ID NO: 6: Description of artificial sequence: AscI-LAMP1-R
SEQ ID NO: 7: Description of artificial sequence: N-domain-F for inverse
Sequence number 8: Description of artificial sequence: N-domain-R for inverse
SEQ ID NO: 9: Description of artificial sequence: C-domain-F for inverse
SEQ ID NO: 10 Description of artificial sequence: C-domain-R for inverse
SEQ ID NO: 11 Description of artificial sequence: HindIII-FcγRIIIa-F
SEQ ID NO: 12: Description of artificial sequence: KpnI-FcγRIIIa-R
SEQ ID NO: 13 Description of artificial sequence: FcR-123-F for inverse
SEQ ID NO: 14: Description of artificial sequence: FcR-123-R for inverse use
SEQ ID NO: 15: Description of artificial sequence: FcR-23-F for inverse
SEQ ID NO: 16: Description of artificial sequence: FcR-23-R for inverse
SEQ ID NO: 17: Description of artificial sequence: FcR-3-F for inverse
SEQ ID NO: 18: Description of artificial sequence: FcR-3-R for inverse
SEQ ID NO: 19: Description of artificial sequence: FcR-12-F for inverse
SEQ ID NO: 20: Description of artificial sequence: FcR-12-R for inverse
SEQ ID NO: 21: Description of artificial sequence: HindIII FcR-1-F
SEQ ID NO: 22: Description of artificial sequence: XbaI FcR-1-R
SEQ ID NO: 23: Description of artificial sequence: HindIII EPO-F
SEQ ID NO: 24: Description of artificial sequence: XbaI EPO-R
Sequence number 25: Description of artificial arrangement | sequence: EPO-22-F for inverse
SEQ ID NO: 26: Description of artificial sequence: EPO-22-R for inverse use
SEQ ID NO: 27: Description of artificial sequence: Mutant NC
SEQ ID NO: 28: Description of artificial sequence: Mutant 1
SEQ ID NO: 29: Description of artificial sequence: Mutant 2
SEQ ID NO: 30: Description of artificial sequence: Mutant 3
SEQ ID NO: 31 Description of artificial sequence: Mutant 4
Sequence number 32: Description of artificial sequence: Mutant 5

Claims (23)

以下のステップ(1)及び(2)を含む、糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法:
(1)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質を、前記糖転移酵素が発現する細胞内で発現させるステップ、
(2)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ。
A method for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the following steps (1) and (2):
(1) A glycosyltransferase substrate glycoprotein that is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase and a partial peptide that is recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction is linked to the target glycoprotein, Expressing in the expressing cell,
(2) A step of recovering a target glycoprotein subjected to sugar chain modification by the glycosyltransferase.
前記糖転移酵素がフコース転移酵素である、請求項1に記載の調製方法。   The preparation method according to claim 1, wherein the glycosyltransferase is a fucose transferase. 前記糖転移反応が、N-アセチルラクトサミン糖鎖にフコースを転移してLewis X糖鎖を生じるものである、請求項2に記載の調製方法。   The preparation method according to claim 2, wherein the sugar transfer reaction transfers fucose to an N-acetyllactosamine sugar chain to produce a Lewis X sugar chain. 前記フコース転移酵素がフコース転移酵素9であり、前記基質糖タンパク質がリソソーム関連膜タンパク質1である、請求項2又は3に記載の調製方法。   The preparation method according to claim 2 or 3, wherein the fucose transferase is fucose transferase 9 and the substrate glycoprotein is lysosome-associated membrane protein 1. 前記ペプチド配列がIKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)である、請求項4に記載の調製方法。   The preparation method according to claim 4, wherein the peptide sequence is IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1). 前記部分ペプチドが前記目的糖タンパク質のカルボキシ末端側に連結される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the partial peptide is linked to the carboxy terminal side of the target glycoprotein. 前記目的タンパク質と前記部分ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列が介在する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の調製方法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 6, wherein a protease recognition sequence is interposed between the target protein and the partial peptide. 以下のステップ(3)を更に含む、請求項7に記載の調製方法:
(3)回収後の目的糖タンパク質をプロテアーゼで処理するステップ。
The preparation method according to claim 7, further comprising the following step (3):
(3) A step of treating the recovered glycoprotein with a protease.
以下のステップ(I)及び(II)を含む、糖鎖修飾された糖タンパク質の調製方法:
(I)糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質に前記糖転移酵素を反応させるステップ、
(II)前記糖転移酵素による糖鎖修飾を受けた目的糖タンパク質を回収するステップ。
A method for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the following steps (I) and (II):
(I) Reacting the glycosyltransferase to a target glycoprotein linked to a partial peptide of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide) recognized by the glycosyltransferase during the glycosyltransferase reaction Step to make,
(II) A step of recovering a target glycoprotein that has undergone sugar chain modification by the glycosyltransferase.
糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質をコードする遺伝子。   A gene that encodes a glycoprotein of interest, which is a part (partial peptide) of a glycosyltransferase substrate glycoprotein linked to a partial peptide that is recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction. プロモーターと、
糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、が連結した目的糖タンパク質をコードする遺伝子と、を保持する、
糖鎖修飾された糖タンパク質を調製するためのベクター。
A promoter,
A part of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide), and a gene encoding a target glycoprotein linked to a partial peptide recognized by the glycosyltransferase during a glycosyltransferase reaction,
A vector for preparing glycoproteins modified with sugar chains.
前記部分ペプチドが前記目的糖タンパク質のカルボキシ末端側に連結される、請求項11に記載のベクター。   The vector according to claim 11, wherein the partial peptide is linked to the carboxy terminal side of the target glycoprotein. 前記目的タンパク質と前記部分ペプチドの間にプロテアーゼ認識配列が介在する、請求項11又は12に記載のベクター。   The vector according to claim 11 or 12, wherein a protease recognition sequence is interposed between the target protein and the partial peptide. プロモーターと、
目的糖タンパク質をコードする遺伝子用のクローニング部位と、を有するとともに、
前記クローニング部位の上流又は下流には、糖転移酵素の基質糖タンパク質の一部(部分ペプチド)であって、糖転移反応の際に前記糖転移酵素が認識する部分ペプチド、をコードする配列が配置されている、
糖鎖修飾された糖タンパク質を調製するためのベクター。
A promoter,
A cloning site for the gene encoding the target glycoprotein,
Arranged upstream or downstream of the cloning site is a sequence encoding a part of a glycosyltransferase substrate glycoprotein (partial peptide) that is recognized by the glycosyltransferase during the glycosyltransferase reaction. Being
A vector for preparing glycoproteins modified with sugar chains.
前記クローニング部位と前記部分ペプチドをコードする配列の間に、プロテアーゼ認識配列をコードする配列が配置されている、請求項14に記載のベクター。   The vector according to claim 14, wherein a sequence encoding a protease recognition sequence is arranged between the cloning site and a sequence encoding the partial peptide. 前記糖転移酵素がフコース転移酵素である、請求項11〜15のいずれか一項に記載のベクター。   The vector according to any one of claims 11 to 15, wherein the glycosyltransferase is a fucose transferase. 前記糖転移反応が、N-アセチルラクトサミン糖鎖にフコースを転移してLewis X糖鎖を生じるものである、請求項16に記載のベクター。   The vector according to claim 16, wherein the sugar transfer reaction transfers fucose to an N-acetyllactosamine sugar chain to produce a Lewis X sugar chain. 前記フコース転移酵素がフコース転移酵素9であり、前記基質糖タンパク質がリソソーム関連膜タンパク質1である、請求項16又は17に記載のベクター。   The vector according to claim 16 or 17, wherein the fucose transferase is fucose transferase 9 and the substrate glycoprotein is lysosome-associated membrane protein 1. 前記ペプチド配列がIKTVESITDIRADIDKKYRCVS(配列番号1)である、請求項11〜18のいずれか一項に記載のベクター。   The vector according to any one of claims 11 to 18, wherein the peptide sequence is IKTVESITDIRADIDKKYRCVS (SEQ ID NO: 1). 請求項11〜19のいずれか一項に記載のベクターを保有する細胞。   A cell carrying the vector according to any one of claims 11 to 19. ヒト、マウス、ラット又はハムスターの細胞である、請求項20に記載の細胞。   21. The cell of claim 20, which is a human, mouse, rat or hamster cell. 請求項11〜19のいずれか一項に記載のベクターを含む、糖鎖修飾された糖タンパク質調製用のキット。   A kit for preparing a glycoprotein modified with a sugar chain, comprising the vector according to any one of claims 11 to 19. 前記糖転移酵素を更に含む、請求項22に記載のキット。   The kit according to claim 22, further comprising the glycosyltransferase.
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