JP2020127364A - Reaction mixture for cell-free protein synthesis, and cell-free protein synthesis method and cell-free protein synthesis kit using the same - Google Patents

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Abstract

To provide a novel approach for increasing an amount of protein synthesis in a cell-free protein synthesis method.SOLUTION: A reaction mixture for cell-free protein synthesis contains a cell extract obtained from Escherichia coli, and glycerol.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、無細胞タンパク質合成用反応混合物、これを用いた無細胞タンパク質合成方法、及び無細胞タンパク質合成用キットに関する。 The present invention relates to a reaction mixture for cell-free protein synthesis, a cell-free protein synthesis method using the same, and a cell-free protein synthesis kit.

組換えタンパク質の生産方法としては、形質転換された細胞を培養することを含む、インビボでの方法と、いわゆる無細胞タンパク質合成方法と呼ばれる、細胞由来の抽出物(細胞抽出物)を用いるインビトロでの方法が知られている。 As a method for producing a recombinant protein, an in vivo method including culturing a transformed cell and an in vitro method using a cell-derived extract (cell extract), which is a so-called cell-free protein synthesis method, can be used. Is known.

工業規模でのタンパク質の生産方法としては、現段階ではインビボでの方法が優れていると考えられている。しかしながら、インビボでの方法と比較して、インビトロでの無細胞タンパク質合成方法は、(1)タンパク質の合成のための資源を、目的とするタンパク質の独占的な産生に向けることができる点、(2)細胞の増殖又は生存に関わることがないため、遺伝子のコドン使用を反映させたtRNAレベルの変更、酸化還元電位、pH、及びイオン強度といった条件等、合成環境を柔軟に変更できる点、(3)精製されて適切に折りたたまれたタンパク質産物をそのまま簡単に回収できる点、(4)非天然で同位体標識されたアミノ酸を組み入れことができる点、(5)インビボで不安定、不溶性又は細胞毒性であるタンパク質を合成することができる点、(6)独特の補因子を必要とするためにインビボでは作ることが難しいタンパク質を合成することができる点、及び(7)インビボにおける発現のためのクローニング、細胞の形質転換等のプロセスを回避することができる点等の利点を有すると考えられる。このため、インビトロでの無細胞タンパク質合成方法は、この分野の基盤技術になりつつあり、ある程度、確立された方法となっている(非特許文献1)。 As a method for producing a protein on an industrial scale, an in vivo method is considered to be excellent at this stage. However, compared to the in vivo method, the in vitro method of cell-free protein synthesis (1) can direct resources for protein synthesis to the exclusive production of the target protein, ( 2) Since it is not involved in cell growth or survival, it is possible to flexibly change the synthetic environment such as changes in tRNA level reflecting the codon usage of genes, conditions such as redox potential, pH, and ionic strength. 3) Purified and properly folded protein products can be easily recovered as they are, (4) Non-naturally-isotopically labeled amino acids can be incorporated, (5) In vivo unstable, insoluble or cell The ability to synthesize toxic proteins, (6) the ability to synthesize proteins that are difficult to make in vivo due to the need for unique cofactors, and (7) for in vivo expression. It is considered to have advantages such as being able to avoid processes such as cloning and cell transformation. Therefore, the in vitro method of cell-free protein synthesis is becoming a basic technology in this field, and has been established to some extent (Non-Patent Document 1).

しかしながら、インビボでの方法と比較して、無細胞タンパク質合成方法は、タンパク質を合成するための反応持続時間が短いため、生産効率が低い。この反応持続時間を増加させるため、翻訳反応により消費される基質を供給するとともに、反応を阻害する副産物を透析により除去する透析膜を使用した連続的流系が開発された。しかしながら、この連続的流系によりタンパク質合成量を増加させるためには連続的に試薬を追加することが必要となり、試薬等のコストが嵩む等の問題があった。 However, compared with the in vivo method, the cell-free protein synthesis method has a low reaction duration for synthesizing the protein, and thus the production efficiency is low. In order to increase the duration of this reaction, a continuous flow system using a dialysis membrane has been developed, which supplies the substrate consumed by the translation reaction and removes by-products that inhibit the reaction by dialysis. However, in order to increase the amount of protein synthesis by this continuous flow system, it is necessary to continuously add reagents, and there is a problem that the cost of reagents and the like increases.

反応持続時間を増加させる別のアプローチとして、インビトロでの反応におけるエネルギー再生系を見直すことにより、一定の成果が得られており(特許文献1、非特許文献2)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子を10時間で700mg/L合成することに成功している(非特許文献3)。 As another approach to increase the reaction duration, certain results have been obtained by reviewing the energy regeneration system in the reaction in vitro (Patent Document 1, Non-Patent Document 2), and granulocyte-macrophage colony stimulating factor was used. It has succeeded in synthesizing 700 mg/L in 10 hours (nonpatent literature 3).

さらに、大腸菌由来の細胞抽出物を用いた無細胞タンパク質合成システムにおいて、鋳型DNAへの高濃度の塩及びグリセロールの添加は好ましくないことが記載されている(非特許文献4)。 Further, in a cell-free protein synthesis system using a cell extract derived from Escherichia coli, it is described that addition of high concentration salt and glycerol to template DNA is not preferable (Non-Patent Document 4).

工業規模での生産においては、生産量及びコストにおいて更なる改善するために、無細胞タンパク質合成用反応混合物の最適組成が求められている。 In industrial scale production, an optimal composition of the reaction mixture for cell-free protein synthesis is sought in order to further improve the production amount and cost.

特許第5259046号公報Japanese Patent No. 5259046

Methods in molecular biology,vol.267,Recombinant Gene Expression:Reviews and Protocols,Second Edition,Humana Press Inc.,Totowa,NJ,pp.169−182Methods in molecular biology, vol. 267, Recombinant Gene Expression: Reviews and Protocols, Second Edition, Humana Press Inc. , Totowa, NJ, pp. 169-182 Mol. Syst. Biol.,2008年,vol.4,No.220,pp.1−10Mol. Syst. Biol. , 2008, vol. 4, No. 220, pp. 1-10 Biotechnol. Bioeng.,2011年,vol.108,No.7,pp.1570−1578Biotechnol. Bioeng. , 2011, vol. 108, No. 7, pp. 1570-1578 The S30 T7 High−Yield Protein Expression System,PROMEGA NOTES,2008年9月,NUMBER 100,pp.9−10The S30 T7 High-Yield Protein Expression System, PROMEGA NOTES, September 2008, NUMBER 100, pp. 9-10

本発明は、無細胞タンパク質合成方法においてタンパク質合成量を増加させるための新規なアプローチを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a novel approach for increasing the amount of protein synthesis in a cell-free protein synthesis method.

本発明者らは、無細胞タンパク質合成方法におけるタンパク質合成に関する反応条件を鋭意検討した結果、無細胞タンパク質合成用反応混合物にグリセロールを添加することにより、目的とするタンパク質の合成量を増加させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies on the reaction conditions for protein synthesis in the cell-free protein synthesis method, the present inventors have found that the addition of glycerol to the reaction mixture for cell-free protein synthesis can increase the amount of synthesis of the target protein. The inventors have found that they can do so and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
[1]
大腸菌から得られた細胞抽出物と、グリセロールとを含む、無細胞タンパク質合成用反応混合物。
[2]
上記大腸菌が、T7 RNAポリメラーゼを発現する大腸菌である、[1]に記載の反応混合物。
[3]
上記大腸菌が、グリセロールを炭素源とした培地で培養した大腸菌である、[1]又は[2]に記載の反応混合物。
[4]
鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及びエネルギー源をさらに含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の反応混合物。
[5]
上記鋳型核酸が、少なくとも1つのプロモーター及び目的タンパク質をコードするDNAを含む、[4]に記載の反応混合物。
[6]
上記エネルギー源が、ATP、GTP、グルコース、リボース、ピルベート、ホスホエノールピルベート、カルバモイルホスフェート、アセチルホスフェート、クレアチンホスフェート、ホスホピルベート、グリセルアルデヒド−3−ホスフェート、3−ホスホグリセレート及びグルコース−6−ホスフェート、クエン酸、cis−アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、スクシニルCoA、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸、グリオキシル酸及びグルタミン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[4]に記載の反応混合物。
[7]
[1]〜[6]のいずれかに記載の反応混合物を用いた無細胞タンパク質合成方法。
[8]
大腸菌から得られた細胞抽出物、及びグリセロール、並びに鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及び/又はエネルギー源を含む、無細胞タンパク質合成用キット。
[9]
[7]に記載の無細胞タンパク質合成方法により得られるタンパク質。
That is, the present invention relates to the following inventions, for example.
[1]
A reaction mixture for cell-free protein synthesis, which comprises a cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol.
[2]
The reaction mixture according to [1], wherein the E. coli is E. coli expressing T7 RNA polymerase.
[3]
The reaction mixture according to [1] or [2], wherein the E. coli is E. coli cultured in a medium containing glycerol as a carbon source.
[4]
The reaction mixture according to any one of [1] to [3], further including a template nucleic acid, a substrate for synthesizing a target protein, and an energy source.
[5]
The reaction mixture according to [4], wherein the template nucleic acid contains at least one promoter and a DNA encoding a target protein.
[6]
The energy source is ATP, GTP, glucose, ribose, pyruvate, phosphoenolpyruvate, carbamoyl phosphate, acetyl phosphate, creatine phosphate, phosphopyruvate, glyceraldehyde-3-phosphate, 3-phosphoglycerate and glucose-6. -Phosphate, citric acid, cis-aconitic acid, isocitric acid, α-ketoglutaric acid, succinyl-CoA, succinic acid, fumaric acid, malic acid, oxaloacetic acid, glyoxylic acid and glutamic acid, at least one selected from the group consisting of: The reaction mixture according to [4].
[7]
A cell-free protein synthesis method using the reaction mixture according to any one of [1] to [6].
[8]
A cell-free protein synthesis kit comprising a cell extract obtained from Escherichia coli, glycerol, a template nucleic acid, a substrate for protein synthesis of interest, and/or an energy source.
[9]
A protein obtained by the cell-free protein synthesis method according to [7].

本発明の無細胞タンパク質合成用反応混合物は、大腸菌から得られた細胞抽出物とグリセロールとを含有することにより、目的タンパク質の合成量を増加させることができる。また、本発明の無細胞タンパク質合成方法によれば、大腸菌から得られた細胞抽出物にグリセロールを添加した無細胞タンパク質合成用反応混合物を用いることにより、当該方法におけるタンパク質の合成量を増加させることができ、それによりタンパク質の生産効率を向上することができる。 Since the reaction mixture for cell-free protein synthesis of the present invention contains the cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol, the synthesis amount of the target protein can be increased. Further, according to the cell-free protein synthesis method of the present invention, by using a reaction mixture for cell-free protein synthesis in which glycerol is added to a cell extract obtained from Escherichia coli, the amount of protein synthesis in the method can be increased. It is possible to improve the protein production efficiency.

試験例1において、グリセロールを炭素源とした改変2×YTPG培地により培養したBL21株の増殖曲線(黒三角)と、グルコースを炭素源とした通常の2×YTPG培地により培養したBL21株の増殖曲線(黒丸)の比較を示すグラフである。In Test Example 1, the growth curve of the BL21 strain cultured in the modified 2×YTPG medium containing glycerol as a carbon source (black triangle) and the growth curve of the BL21 strain cultured in the normal 2×YTPG medium containing glucose as the carbon source. It is a graph which shows the comparison of (black circle). 試験例2において、無細胞タンパク質合成方法により合成したGFPの蛍光強度を経時的に測定した結果を示すグラフである。白三角は、改変2×YTPG培地により培養したBL21株を用いた結果、白丸は通常の2×YTPG培地により培養したBL21株を用いた結果を示し、黒三角及び黒丸はpUC−GFPの代わりに水を加えたネガティブコントロール(NC)の結果を示す(黒三角:改変2×YTPG培地、黒丸:通常の2×YTPG培地)。7 is a graph showing the results of time-dependent measurement of fluorescence intensity of GFP synthesized by the cell-free protein synthesis method in Test Example 2. Open triangles show the results using the BL21 strain cultured in the modified 2×YTPG medium, open circles show the results using the BL21 strain cultured in the usual 2×YTPG medium, and the filled triangles and filled circles represent the pUC-GFP instead. The results of a negative control (NC) to which water is added are shown (black triangle: modified 2×YTPG medium, black circle: normal 2×YTPG medium). 実施例1において、無細胞タンパク質合成方法により合成したGFPの蛍光強度を経時的に測定した結果を示すグラフである。黒丸は、グリセロール無添加(0mM)の無細胞タンパク質合成用反応混合物を用いた結果を示し、黒三角は、グリセロール100mMを添加した無細胞タンパク質合成用反応混合物を用いた結果を示し、黒四角はグリセロール200mMを添加した無細胞タンパク質合成用反応混合物を用いた結果を示す。3 is a graph showing the results of time-dependent measurement of fluorescence intensity of GFP synthesized by the cell-free protein synthesis method in Example 1. The black circles show the results using the reaction mixture for cell-free protein synthesis without glycerol (0 mM), the black triangles show the results using the reaction mixture for cell-free protein synthesis with 100 mM glycerol added, and the black squares show the results. The result using the reaction mixture for cell-free protein synthesis which added glycerol 200mM is shown.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔無細胞タンパク質合成用反応混合物〕
本発明の無細胞タンパク質合成用反応混合物は、大腸菌から得られた細胞抽出物と、グリセロールとを含む。
[Reaction mixture for cell-free protein synthesis]
The reaction mixture for cell-free protein synthesis of the present invention comprises a cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol.

(細胞抽出物)
本実施形態に係る細胞抽出物は、大腸菌を破壊して得られた、固体、液体又はその混合物を意味する。細胞抽出物には、大腸菌細胞内に含まれていた、DNAを鋳型としたRNAの転写に必要な因子、並びにタンパク質の翻訳に必要な因子が含まれる。これらの因子としては、例えば、リボソーム、アミノアシル化tRNA合成酵素、翻訳開始因子及び翻訳終結因子が挙げられる。この細胞抽出物を含む反応混合物を用いて、インビトロで転写及び翻訳の反応系を再構成してタンパク質を合成させることができる。
(Cell extract)
The cell extract according to the present embodiment means a solid, a liquid, or a mixture thereof obtained by destroying Escherichia coli. The cell extract contains factors necessary for transcription of RNA using DNA as a template and factors necessary for protein translation, which were contained in E. coli cells. Examples of these factors include ribosome, aminoacylated tRNA synthetase, translation initiation factor and translation termination factor. Using the reaction mixture containing this cell extract, the reaction system of transcription and translation can be reconstituted in vitro to synthesize the protein.

本実施形態に係る細胞抽出物は、例えば、1)大腸菌を培養する工程、2)培養した大腸菌を回収し、細胞抽出物を得る工程を経て得ることができる。 The cell extract according to the present embodiment can be obtained, for example, through the steps of 1) culturing E. coli and 2) collecting the cultured E. coli and obtaining a cell extract.

1)大腸菌を培養する工程
細胞抽出物の作製に用いる大腸菌としては、エシェリヒア・コリに属する微生物であればいずれも用いることができ、例えば、エシェリヒア・コリ A19、BL21(ノバジェン社)、BL21(DE3)(ライフテクノロジーズ社)、BLR(DE3)(メルクミリポア社)、DH1、GI698、HB101、JM109、K5(ATCC23506)、K−12、KY3276、MC1000、MG1655(ATCC47076)、NMR2、No.49、Rosetta(DE3)(ノバジェン社)、TB1、Tuner(ノバジェン社)、Tuner(DE3)(ノバジェン社)、W1485、W3110(ATCC27325)、XL1−Blue、XL2−Blue等の株を挙げることができる。
1) Step of culturing Escherichia coli Any Escherichia coli microorganism can be used as Escherichia coli used for producing a cell extract, and examples thereof include Escherichia coli A19, BL21 (Novagen), BL21 (DE3). ) (Life Technologies), BLR(DE3) (Merck Millipore), DH1, GI698, HB101, JM109, K5 (ATCC23506), K-12, KY3276, MC1000, MG1655 (ATCC47076), NMR2, No. 49, Rosetta (DE3) (Novagen), TB1, Tuner (Novagen), Tuner (DE3) (Novagen), W1485, W3110 (ATCC27325), XL1-Blue, XL2-Blue and the like can be mentioned. ..

また、細胞抽出物中にタンパク質合成に不利益を及ぼす内因性タンパク質が含まれる場合には、公知の遺伝子工学的手法により、使用する大腸菌株から当該内因性タンパク質に関連する遺伝子を予め除去してもよい。 When the cell extract contains an endogenous protein that has a detrimental effect on protein synthesis, a gene associated with the endogenous protein is previously removed from the E. coli strain used by a known genetic engineering technique. Good.

大腸菌を培養するための培地としては、大腸菌が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有する液体培地であり、培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 The medium for culturing Escherichia coli is a liquid medium containing a carbon source, a nitrogen source and inorganic salts that can be assimilated by Escherichia coli, and any natural medium or synthetic medium can be used as long as the medium can be cultured efficiently. You may use.

炭素源としては、例えば、グルコース、スクロース、マルトース、グリセロールを用いることができる。炭素源としては、グルコース及びグリセロールが好ましく、グリセロールがより好ましい。 As the carbon source, for example, glucose, sucrose, maltose, glycerol can be used. As the carbon source, glucose and glycerol are preferable, and glycerol is more preferable.

窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。 As the nitrogen source, for example, ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal, soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof can be used.

無機塩としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 As the inorganic salt, for example, potassium primary phosphate, potassium secondary phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.

大腸菌を培養するための培地の具体例としては、例えば、2×YTPG培地、2×YTPG培地のグルコースをグリセロールに替えた、改変2×YTPG培地(表1)等を挙げることができる。培養時の発泡を防ぐために、当該培地に公知の消泡剤を添加することが好ましい。消泡剤としては、例えばアデカ(登録商標)LG−295S等が挙げられる。消泡剤の添加量としては、例えば、0.5〜2ml/Lであってよく、1ml/Lであることが好ましい。培地のpHは、例えば、6〜8であってよく、pH7であることが好ましい。培地のpHの調整は、NaOH等を用いて行うことができる。 Specific examples of the medium for culturing Escherichia coli include, for example, a modified 2×YTPG medium (Table 1) in which 2×YTPG medium and 2×YTPG medium glucose are replaced with glycerol. In order to prevent foaming during culture, it is preferable to add a known antifoaming agent to the medium. Examples of the defoaming agent include ADEKA (registered trademark) LG-295S and the like. The amount of defoaming agent added may be, for example, 0.5 to 2 ml/L, and is preferably 1 ml/L. The pH of the medium may be, for example, 6 to 8, preferably pH 7. The pH of the medium can be adjusted using NaOH or the like.

Figure 2020127364
Figure 2020127364

また、T7 RNAポリメラーゼ等の発現が可能な大腸菌を用いた場合には、T7 RNAポリメラーゼ等を予め含んだ細胞抽出物が得られる。T7 RNAポリメラーゼ等の発現がIPTGのような誘導剤により惹起される場合には培地にIPTG等の誘導剤を加えればよい。 When Escherichia coli capable of expressing T7 RNA polymerase or the like is used, a cell extract containing T7 RNA polymerase or the like in advance can be obtained. When the expression of T7 RNA polymerase or the like is induced by an inducer such as IPTG, an inducer such as IPTG may be added to the medium.

培養は、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことが好ましい。培養温度は、例えば、15〜40℃で行うことができる。培養中の培養培地のpHは3.0〜9.0に保持することが好ましい。培養中のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 The culture is preferably performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature can be, for example, 15 to 40°C. The pH of the culture medium during culturing is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH adjustment during the culture can be performed using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.

培養は、例えば、対数増殖初期〜後期に達するまで行ってよく、対数増殖中期に達するまで行うのが好ましい。培養時間がこれらの範囲にあることで、タンパク質合成効率がより優れる細胞抽出物を得ることができる。培養培地として改変2×YTPG培地を用いる場合には、培養温度36℃で、4〜6時間培養することで通常対数増殖中期に達する。 The culturing may be carried out, for example, until the early logarithmic phase to the late logarithmic growth, and preferably until the midlogarithmic growth phase is reached. When the culturing time is within these ranges, a cell extract having more excellent protein synthesis efficiency can be obtained. When a modified 2×YTPG medium is used as the culture medium, the medium logarithmic growth phase is usually reached by culturing at a culture temperature of 36° C. for 4 to 6 hours.

高濃度の菌体培養液を得るために、培養時間の経過に応じて連続的又は断続的に培地(フィード液)を培養液中へ流加する流加培養を行ってもよい。流加培養は大腸菌において公知の方法に準じて行えば良い。また、この流加培養において、フィード液中の炭素源としては、上記培養培地で挙げた炭素源を用いることができる。例えば、培養培地においてグリセロールを用いた場合には、フィード液の炭素源としてグリセロールを用いることが好ましい。炭素源の濃度を菌体の増殖に応じて調製したフィード液を準備してもよいが、30〜70%の炭素源を含むフィード液を、菌体の増殖に合わせて適切な量で培養液中へ添加してもよい。 In order to obtain a high-concentration cell culture solution, fed-batch culture may be carried out in which the medium (feed solution) is fed into the culture solution continuously or intermittently according to the lapse of culture time. Fed-batch culture may be carried out according to a known method in E. coli. Further, in this fed-batch culture, the carbon source mentioned in the above culture medium can be used as the carbon source in the feed solution. For example, when glycerol is used in the culture medium, it is preferable to use glycerol as the carbon source of the feed solution. A feed solution may be prepared in which the concentration of the carbon source is adjusted according to the growth of the bacterial cells, but the feed solution containing 30 to 70% of the carbon source is a culture solution in an appropriate amount according to the growth of the bacterial cells. You may add in.

2)培養した大腸菌を回収し、細胞抽出物を得る工程
1)の工程で培養した大腸菌を回収し、回収した大腸菌から細胞抽出物を得る工程は、無細胞タンパク質合成の目的のために当該分野において既知の方法により行うことができる。例えば、非特許文献1及び非特許文献2に記載のプロトコルに準じて行うことができる。細胞抽出物を得るための具体的な方法としては、例えば以下のような、大腸菌の菌体を回収し、回収した大腸菌の菌体を破壊する方法等を挙げることができる。
2) Step of recovering cultured Escherichia coli and obtaining cell extract The step of recovering Escherichia coli cultured in the step 1) and obtaining a cell extract from the recovered Escherichia coli is performed in the art for the purpose of cell-free protein synthesis. Can be carried out by a known method. For example, it can be performed according to the protocols described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. As a specific method for obtaining a cell extract, for example, the following method may be mentioned in which E. coli cells are collected and the collected E. coli cells are destroyed.

2)の工程において、培養液から菌体を回収し、細胞抽出物を得るまでは低温に保って行うことが好ましい。具体的には、例えば、0〜15℃、好ましくは2〜10℃の低温に保って行うことができる。 In the step 2), it is preferable that the cells are collected from the culture solution and kept at a low temperature until the cell extract is obtained. Specifically, it can be carried out, for example, at a low temperature of 0 to 15°C, preferably 2 to 10°C.

大腸菌培養液から大腸菌の菌体を回収する方法としては、遠心分離法、濾過法を挙げることができる。例えば、4℃、7,000〜14,000×gの条件で20〜50分間、遠心分離することにより大腸菌の菌体を回収することができる。 Examples of the method for recovering Escherichia coli cells from the E. coli culture solution include a centrifugation method and a filtration method. For example, the bacterial cells of Escherichia coli can be recovered by centrifugation for 20 to 50 minutes under the condition of 4° C. and 7,000 to 14,000×g.

回収後に、培地成分等を除去するため、回収した大腸菌の菌体を洗浄する工程を含むことが好ましい。洗浄溶液としては、無機塩及び緩衝作用を示す化合物を含んだ溶液、例えば、S30緩衝液等が用いられる。S30緩衝液は以下のように調製することができる。例えば、2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール6.06g、酢酸マグネシウム四水和物15.0g及び酢酸カリウム29.4gを約450mlの純水、好ましくはmili−Q等の超純水に溶解する。溶解後、酢酸でpH8.2に調整し、500mlにメスアップし、0.22μmのフィルターで滅菌する。得られたS30緩衝液は4℃で保存することができ、使用直前に超純水で10倍に希釈し、最終濃度が2mMになるよう1M DTT水溶液を加えたものを使用する。 After the collection, it is preferable to include a step of washing the collected Escherichia coli cells in order to remove the medium components and the like. As the washing solution, a solution containing an inorganic salt and a compound having a buffer action, for example, S30 buffer solution or the like is used. The S30 buffer can be prepared as follows. For example, 6.06 g of 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 15.0 g of magnesium acetate tetrahydrate and 29.4 g of potassium acetate are added to about 450 ml of pure water, preferably mili-Q. Dissolve in ultrapure water. After dissolution, the pH is adjusted to 8.2 with acetic acid, the volume is adjusted to 500 ml, and sterilized with a 0.22 μm filter. The obtained S30 buffer solution can be stored at 4° C., is diluted 10-fold with ultrapure water immediately before use, and 1 M DTT aqueous solution is added so that the final concentration becomes 2 mM.

上記の無機塩及び緩衝作用を示す化合物を含んだ溶液(例えばS30緩衝液)を用いて大腸菌の菌体を洗浄する工程は、例えば、回収した菌体を、当該溶液に懸濁し、遠心分離で回収する工程を例えば2〜3回繰り返すことにより行うことができる。懸濁はホモジナイザー等を用いることにより効率的に均質化できる。均質化した懸濁液からの菌体の回収は、例えば4℃、9,000〜14,000×gの条件で10〜50分間遠心分離することにより行うことができる。 The step of washing the bacterial cells of Escherichia coli using a solution containing the above-mentioned inorganic salt and a compound having a buffer action (for example, S30 buffer solution) includes, for example, suspending the recovered bacterial cells in the solution and centrifuging the suspension. It can be performed by repeating the collecting step, for example, 2-3 times. The suspension can be efficiently homogenized by using a homogenizer or the like. The cells can be recovered from the homogenized suspension by centrifugation at, for example, 4° C. and 9,000 to 14,000×g for 10 to 50 minutes.

当該洗浄した菌体は−80℃で保存することができる。−80℃での凍結は、液体窒素等を用いた急冷による方法が好ましい。 The washed cells can be stored at -80°C. Freezing at −80° C. is preferably performed by rapid cooling using liquid nitrogen or the like.

大腸菌の菌体を破壊する手段としては、例えば、超音波破砕機、フレンチプレス、高圧ホモゲナイザー、ダイノミル、乳鉢、ガラスビーズ及びリゾチーム等の溶菌酵素を用いる手段を挙げることができる。例えば、高圧ホモゲナイザーを用いて菌体を破砕する場合には、600〜1,700barの圧力で、約1ml/分の流速の条件で行えばよい。実用的な観点では、600〜1000barの圧力で数回破砕を繰り返すことが好ましい。破壊前後の液を粒度分布計で分析することにより破壊の状況を確認することができる。菌体破壊液にはDTTを最終濃度1mMになるように添加することが好ましい。 Examples of means for destroying the bacterial cells of Escherichia coli include means using ultrasonic crusher, French press, high-pressure homogenizer, dynomill, mortar, glass beads, and lysing enzyme such as lysozyme. For example, when the cells are disrupted by using a high-pressure homogenizer, the pressure may be 600 to 1,700 bar and the flow rate may be about 1 ml/min. From a practical viewpoint, it is preferable to repeat the crushing several times at a pressure of 600 to 1000 bar. The state of destruction can be confirmed by analyzing the liquid before and after destruction with a particle size distribution analyzer. It is preferable to add DTT to the cell disruption solution so that the final concentration will be 1 mM.

大腸菌の菌体を破壊する方法においては、上記の無機塩及び緩衝作用を示す化合物を含んだ溶液(例えばS30緩衝液)に、回収した菌体を再懸濁した、菌体懸濁液を用いることが好ましい。菌体懸濁液としては、例えば、回収した菌体1gあたり1〜2mLのS30緩衝液等の溶液を添加することにより得た菌体懸濁液を挙げることができる。−80℃で保存した当該菌体を用いる場合には氷上で融解させて懸濁液を作製することが好ましい。 In the method for destroying the bacterial cells of Escherichia coli, the recovered bacterial cells are resuspended in a solution (for example, S30 buffer solution) containing the above-mentioned inorganic salt and a compound having a buffer action, and a bacterial cell suspension is used. It is preferable. Examples of the bacterial cell suspension include a bacterial cell suspension obtained by adding 1 to 2 mL of a solution such as S30 buffer solution per 1 g of the recovered bacterial cells. When using the cells stored at −80° C., it is preferable to melt them on ice to prepare a suspension.

細胞抽出物としては、細胞破片及びゲノムDNA等を除去したものを用いることが好ましい。除去する方法としては、遠心分離法、濾過法を挙げることができる。例えば、4℃、10,000〜30,000×gの条件で20〜50分間、遠心分離し、上清を取得する工程を、例えば2〜3回繰り返すことにより細胞破片及びゲノムDNA等を除去することができる。 As the cell extract, it is preferable to use a cell extract from which cell debris, genomic DNA and the like have been removed. Examples of the method for removing may include a centrifugal separation method and a filtration method. For example, cell debris, genomic DNA, etc. are removed by repeating the step of centrifuging for 20 to 50 minutes under conditions of 4° C. and 10,000 to 30,000×g for 20 to 50 minutes, for example 2 to 3 times can do.

また、細胞抽出物としては、1/3〜1/4容量の活性化ミックス(300mM Tris−酢酸、pH8.2、13.2mM 酢酸マグネシウム、13.2mM ATP、4.4mM DTT、6.7U/mL ピルビン酸キナーゼ、84mM ホスホエノールピルビン酸、及びタンパク質を構成する20種類の全てのアミノ酸(各0.04mM))を加え、15〜42℃、好ましくは20〜37℃で、10〜300分、好ましくは30〜180分間インキュベートしたものを用いることができる。このような処理をした細胞抽出物を用いることにより効率よくタンパク質合成を行うことができる。 As a cell extract, 1/3 to 1/4 volume of activation mix (300 mM Tris-acetic acid, pH 8.2, 13.2 mM magnesium acetate, 13.2 mM ATP, 4.4 mM DTT, 6.7 U/ mL pyruvate kinase, 84 mM phosphoenolpyruvate, and all 20 kinds of amino acids (0.04 mM each) that compose protein were added, and the temperature was 15 to 42° C., preferably 20 to 37° C., and 10 to 300 minutes, Preferably, the one incubated for 30 to 180 minutes can be used. Protein synthesis can be efficiently performed by using the cell extract treated as described above.

さらに、細胞抽出物としては、内在性の核酸を除いたものを用いることが好ましい。上記活性化ミックスを加えた処理によって発生した不溶性成分は上記と同条件の遠心分離法等で除去できる。当該操作によって内在性のRNAを除去できる。内在性の核酸は、ヌクレアーゼ等を更に添加することにより分解できる。添加処理した場合には、処理後にヌクレアーゼ阻害剤を加えて処理することが好ましい。また、透析により内在性のアミノ酸、核酸及びヌクレオシド等を除くこともできる。 Furthermore, as the cell extract, it is preferable to use a cell extract from which endogenous nucleic acids have been removed. The insoluble component generated by the treatment with the activated mix added can be removed by a centrifugation method under the same conditions as above. By this operation, endogenous RNA can be removed. Endogenous nucleic acid can be decomposed by further adding nuclease or the like. When the addition treatment is performed, it is preferable to add a nuclease inhibitor after the treatment. In addition, endogenous amino acids, nucleic acids, nucleosides and the like can be removed by dialysis.

当該細胞抽出物は−80℃で保存することができる。−80℃での凍結は、液体窒素等を用いた急冷による方法が好ましい。 The cell extract can be stored at -80°C. Freezing at −80° C. is preferably performed by rapid cooling using liquid nitrogen or the like.

(細胞抽出物の含有量)
本実施形態に係る無細胞タンパク質合成用反応混合物中の細胞抽出物の含有量は、反応混合物全量を基準として、5〜70%(容量/容量)であってよく、10〜50%(容量/容量)であってよく、20〜40%(容量/容量)であってよく、20〜30%(容量/容量)であってよい。細胞抽出物を得るために用いた湿菌体(g)/反応混合物(mL)の割合は、0.01〜1g/mLであってよく、0.05〜0.3g/mLであってよい。
(Content of cell extract)
The content of the cell extract in the reaction mixture for cell-free protein synthesis according to the present embodiment may be 5 to 70% (volume/volume) based on the total amount of the reaction mixture, and 10 to 50% (volume/volume). Volume), 20-40% (volume/volume), and 20-30% (volume/volume). The wet cell (g)/reaction mixture (mL) ratio used to obtain the cell extract may be 0.01 to 1 g/mL, or 0.05 to 0.3 g/mL. ..

(グリセロール)
本発明の無細胞タンパク質合成用反応混合物は、更にグリセロールを添加したものを用いることが重要である。
(Glycerol)
It is important to use the reaction mixture for cell-free protein synthesis of the present invention to which glycerol is further added.

(グリセロールの含有量)
本実施形態に係る無細胞タンパク質合成用反応混合物中のグリセロールの含有量は、反応混合物の組成に応じて適時最適添加濃度を決めればよく、特に制限されるものではないが、例えば、反応混合物全量を基準として、10〜500mMであってよく、20〜300mMであってよく、40〜200mMであってよく、80〜100mMであってよい。
(Content of glycerol)
The content of glycerol in the reaction mixture for cell-free protein synthesis according to the present embodiment is not particularly limited as long as the optimum addition concentration is appropriately determined according to the composition of the reaction mixture, and for example, the total amount of the reaction mixture 10 to 500 mM, 20 to 300 mM, 40 to 200 mM, 80 to 100 mM.

(反応混合物のその他成分)
本実施形態に係る無細胞タンパク質合成用反応混合物は、必要に応じて以下の(i)〜(viii)の成分の少なくとも1種を含むことができる。
(Other components of reaction mixture)
The reaction mixture for cell-free protein synthesis according to the present embodiment may include at least one of the following components (i) to (viii), if necessary.

(i)鋳型核酸
鋳型核酸は、発現させたい目的タンパク質をコードするDNA又はRNAと、適当な発現調節領域を含むDNA又はRNAを含んでいればよく、直鎖状及び環状の何れの形態であってもよい。発現調節領域としては、プロモーター配列、ターミネーター配列、エンハンサー配列、ポリA付加シグナル及びリボソーム結合配列などを挙げることができる。また、鋳型核酸は、少なくとも1つのプロモーター及び目的タンパク質をコードするDNAを含むことが好ましい。添加する鋳型核酸の量は、反応混合物全体の容量を基準として、0.1〜50μg/mLであることが好ましく、1〜20μg/mLであることがより好ましい。
(I) Template Nucleic Acid The template nucleic acid only needs to contain DNA or RNA that encodes the desired protein to be expressed and DNA or RNA that contains an appropriate expression control region, and may be either linear or circular. May be. Examples of the expression control region include a promoter sequence, a terminator sequence, an enhancer sequence, a poly A addition signal and a ribosome binding sequence. Further, the template nucleic acid preferably contains at least one promoter and a DNA encoding the target protein. The amount of the template nucleic acid to be added is preferably 0.1 to 50 μg/mL, more preferably 1 to 20 μg/mL, based on the volume of the entire reaction mixture.

合成されたタンパク質を容易に検出あるいは精製できるよう、タグ配列を組み込んだ融合タンパク質が合成できるように鋳型核酸を設計してもよい。タグ配列としては、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用した、例えばヒスチジンタグ(Hisタグ)のようなアフィニティタグ、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を挙げることができる。また、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用しても良い。エピトープタグとしては、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも利用できる。 The template nucleic acid may be designed so that a fusion protein incorporating a tag sequence can be synthesized so that the synthesized protein can be easily detected or purified. As the tag sequence, for example, an affinity tag such as a histidine tag (His tag) that utilizes specific affinity (binding property) with other molecules, or glutathione-S- that specifically binds to glutathione is used. Examples include tag sequences such as transferase (GST) and maltose binding protein (MBP) that specifically bind to maltose. Moreover, you may utilize the "epitope tag" which utilized the antigen antibody reaction. Examples of the epitope tag include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like. Furthermore, a tag sequence that can be cleaved with a specific protease can also be used.

(ii)RNAポリメラーゼ
上記鋳型核酸がDNAである場合には、RNAポリメラーゼを含むことができる。RNAポリメラーゼとしては、上記鋳型核酸を対象とする1つ又は複数の転写因子を認識するRNAポリメラーゼを用いることができる。本発明の反応混合物は、目的タンパク質の生産効率を向上させる観点から、T7 RNAポリメラーゼを含むことが好ましい。T7 RNAポリメラーゼは、反応混合物を調製する際に添加してもよく、上述したように、T7 RNAポリメラーゼ等の発現が可能なBL21(DE3)等の株を用いて細胞抽出物にT7 RNAポリメラーゼが含まれるようにしてもよい。
(Ii) RNA polymerase When the template nucleic acid is DNA, RNA polymerase can be included. As the RNA polymerase, an RNA polymerase that recognizes one or more transcription factors targeted for the template nucleic acid can be used. From the viewpoint of improving the production efficiency of the target protein, the reaction mixture of the present invention preferably contains T7 RNA polymerase. T7 RNA polymerase may be added when preparing a reaction mixture, and as described above, T7 RNA polymerase is added to cell extracts using a strain such as BL21 (DE3) capable of expressing T7 RNA polymerase. It may be included.

(iii)エネルギー源
細胞抽出物にタンパク質合成に必要なエネルギーが不足している場合には、反応混合物に追加的なエネルギー源を含めることが好ましい。また、エネルギー源は、タンパク質合成反応の間に添加又は補充することもできる。エネルギー源としては、例えば、ATP、GTP、グルコース、リボース、ピルベート、ホスホエノールピルベート(PEP)、カルバモイルホスフェート、アセチルホスフェート、クレアチンホスフェート、ホスホピルベート、グリセルアルデヒド−3−ホスフェート、3−ホスホグリセレート、グルコース−6−ホスフェート、クエン酸、cis−アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、スクシニルCoA、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸、グリオキシル酸及びグルタミン酸等が挙げられる。リン酸基を含まないエネルギー源の場合、反応混合物に無機リン酸を加えることが好ましい。
(Iii) Energy Source If the cell extract lacks the energy required for protein synthesis, it is preferable to include an additional energy source in the reaction mixture. The energy source can also be added or supplemented during the protein synthesis reaction. Examples of the energy source include ATP, GTP, glucose, ribose, pyruvate, phosphoenolpyruvate (PEP), carbamoyl phosphate, acetyl phosphate, creatine phosphate, phosphopyruvate, glyceraldehyde-3-phosphate, 3-phosphoglycerate. Examples thereof include rate, glucose-6-phosphate, citric acid, cis-aconitic acid, isocitric acid, α-ketoglutaric acid, succinyl CoA, succinic acid, fumaric acid, malic acid, oxaloacetic acid, glyoxylic acid and glutamic acid. For energy sources that do not contain phosphate groups, it is preferred to add inorganic phosphoric acid to the reaction mixture.

(iv)目的タンパク質合成のための基質
目的タンパク質合成のための基質として、反応混合物は、目的タンパク質を合成するために必要なアミノ酸を含むことができる。アミノ酸としては、タンパク質を構成する20種類の全てのアミノ酸(アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン及びバリンを指す。以下同様である。)を含んでもよく、目的タンパク質や用いる試薬等を考慮して当該20種類から適宜選択して用いてもよい。また、非天然アミノ酸を用いてもよい。非天然アミノ酸を用いる場合、非天然アミノ酸をタンパク質に導入するために必要な改変がなされたtRNA、アミノアシル化tRNA合成酵素等の因子を添加すればよい。
(Iv) Substrate for synthesis of target protein As a substrate for synthesis of target protein, the reaction mixture can contain amino acids necessary for synthesizing the target protein. As amino acids, all 20 types of amino acids that make up proteins (alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, It means tryptophan, tyrosine and valine. The same shall apply hereinafter.), and may be appropriately selected from the 20 types in consideration of the target protein and the reagent to be used. Also, non-natural amino acids may be used. When an unnatural amino acid is used, factors such as tRNA and aminoacylated tRNA synthetase that have been modified to introduce the unnatural amino acid into a protein may be added.

上記鋳型核酸がDNAである場合には、反応混合物は目的タンパク質合成のための基質として、RNA合成のための基質を含むことができる。RNA合成のための基質としては、例えば、リボヌクレオチド三リン酸(rNTP)、リボヌクレオチド一リン酸(rNMP)等のリボヌクレオチド、アデノシン等のリボヌクレオシドが挙げられる。 When the template nucleic acid is DNA, the reaction mixture may include a substrate for RNA synthesis as a substrate for protein synthesis of interest. Examples of the substrate for RNA synthesis include ribonucleotides such as ribonucleotide triphosphate (rNTP) and ribonucleotide monophosphate (rNMP), and ribonucleosides such as adenosine.

(v)ポリアミン類
反応混合物は、ポリアミン類を含むことができる。反応混合物に含め得るポリアミン類としては、例えば、スペルミン、スペルミジン及びプトレシン等が挙げられる。
(V) Polyamines The reaction mixture can include polyamines. Examples of polyamines that can be included in the reaction mixture include spermine, spermidine, putrescine and the like.

(vi)塩
反応混合物は、塩を含むことができる。反応混合物に含め得る塩としては、例えば、酢酸、グルタミン酸、又は硫酸のカリウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩、及びマンガン塩が挙げられる。
(Vi) Salt The reaction mixture can include a salt. Salts that may be included in the reaction mixture include, for example, potassium, magnesium, ammonium, and manganese salts of acetic acid, glutamic acid, or sulfuric acid.

(vii)酸化/還元調整剤
反応混合物は、酸化/還元調整剤を含むことができる。酸化/還元調整剤としては、例えば、DTT、アスコルビン酸、グルタチオン、及び/又はそれらの酸化物が挙げられる。
(Vii) Oxidation/Reduction Modifier The reaction mixture may include an oxidation/reduction modifier. Examples of the oxidation/reduction modifier include DTT, ascorbic acid, glutathione, and/or their oxides.

(viii)その他の添加物
また、必要に応じて反応混合物に、下記の成分を補充又は添加してもよい。すなわち、リボソーム、転移RNA(tRNA)、任意選択の翻訳因子(例えば、翻訳開始因子、伸長因子終結因子、リボソームリサイクリング因子等)及びその補因子、アミノアシルtRNA合成酵素(ARS)、メチオニルtRNAホルミル転移酵素(MTF)、高分子化合物(例えば、ポリエチレングリコール、デキストラン、ジエチルアミノエチルデキストラン、四級アミノエチル及びアミノエチルデキストラン等)、ヌクレアーゼ、ヌクレアーゼ阻害剤、タンパク質安定剤、シャペロン、可溶化剤、非変性界面活性物質(例えば、トリトンX100)等を必要に応じて反応混合物に添加してもよい。
(Viii) Other Additives If necessary, the following components may be supplemented or added to the reaction mixture. That is, ribosome, transfer RNA (tRNA), optional translation factor (eg, translation initiation factor, elongation factor termination factor, ribosomal recycling factor, etc.) and its cofactor, aminoacyl-tRNA synthetase (ARS), methionyl-tRNA formyl transfer. Enzyme (MTF), polymer compound (eg, polyethylene glycol, dextran, diethylaminoethyl dextran, quaternary aminoethyl and aminoethyl dextran, etc.), nuclease, nuclease inhibitor, protein stabilizer, chaperone, solubilizer, non-denaturing interface An active substance (eg Triton X100) or the like may be added to the reaction mixture as needed.

反応混合物の成分に関しては、例えば米国特許第7,338,789号及び同第7,351,563号、及び米国特許出願公開第2010/0184135号及び米国特許出願公開第2010/0093024号の記載を参考とすることができる。 Regarding the components of the reaction mixture, see, for example, US Pat. Nos. 7,338,789 and 7,351,563, and US Patent Application Publication No. 2010/0184135 and US Patent Application Publication No. 2010/0093302. Can be used as a reference.

〔無細胞タンパク質合成方法〕
本実施形態に係る無細胞タンパク質合成方法は、本発明の反応混合物を用いて行うことができる。本発明の反応混合物を用いた無細胞タンパク質合成は、反応混合物の組成が異なる以外は、例えば、非特許文献1、非特許文献2又は非特許文献3に記載の公知の方法に準じて行うことができる。
[Cell-free protein synthesis method]
The cell-free protein synthesis method according to this embodiment can be performed using the reaction mixture of the present invention. Cell-free protein synthesis using the reaction mixture of the present invention is performed according to a known method described in, for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2 or Non-Patent Document 3, except that the composition of the reaction mixture is different. You can

本発明の反応混合物を用いた無細胞タンパク質合成方法は、透析法及びバッチ法いずれも利用することができる。透析法の場合は、上記反応混合物を含む内液と限外濾過膜のような透析膜により隔離した目的タンパク質合成のための基質及びエネルギー源等を含む外液からなる閉鎖系でタンパク質の合成が行われる。透析法では、透析膜を介して、目的タンパク質合成のための基質及びエネルギー源等が外液から反応混合物に供給されるとともに、反応混合物中の余計な副産物を外液中に拡散させることができるため、より長時間、反応を持続させることができる。バッチ法は、タンパク質合成に必要な成分すべてを含む上記反応混合物を反応溶液と混合し、反応溶液中に均一に含ませ、反応を行う合成法であり、透析法と比較すると反応時間は短いが、結果がすぐに得られる。細胞抽出物、グリセロール、グリセロール以外のエネルギー源をあらかじめ混合し、鋳型核酸を入れる前に、グリセロールを他のエネルギー源の供給源としても使用できる。この場合、当該混合液をバッチ法の反応混合物及び/又は透析法の外液として使用できる。例えば、非特許文献3に記載のCytomim型無細胞タンパク質合成系を利用することにより、NTPやPEPを使用するPANOx型と比較して低コストでタンパク質合成系を行うことができる。 As a cell-free protein synthesis method using the reaction mixture of the present invention, both a dialysis method and a batch method can be used. In the case of the dialysis method, protein synthesis is performed in a closed system consisting of an inner solution containing the above reaction mixture and an outer solution containing a substrate for energy synthesis and a substrate for target protein synthesis separated by a dialysis membrane such as an ultrafiltration membrane. Done. In the dialysis method, a substrate and an energy source for synthesizing a target protein are supplied from the external liquid to the reaction mixture through a dialysis membrane, and unnecessary byproducts in the reaction mixture can be diffused into the external liquid. Therefore, the reaction can be continued for a longer time. The batch method is a synthetic method in which the reaction mixture containing all of the components necessary for protein synthesis is mixed with a reaction solution and uniformly contained in the reaction solution to carry out the reaction, but the reaction time is shorter than that of the dialysis method. , The results are available immediately. Cell extract, glycerol, and an energy source other than glycerol can be mixed in advance, and glycerol can also be used as a source of other energy sources before the template nucleic acid is added. In this case, the mixed solution can be used as a reaction mixture of the batch method and/or an external solution of the dialysis method. For example, by using the Cytomim type cell-free protein synthesis system described in Non-Patent Document 3, the protein synthesis system can be performed at a lower cost than the PANOx type that uses NTP or PEP.

タンパク質の合成は、例えば、20〜40℃で行えばよく、30℃で行うのが好ましい。 The protein may be synthesized at, for example, 20 to 40°C, preferably 30°C.

バッチ法によるタンパク質合成の反応時間は、グリセロール無添加の場合には2〜8時間でほぼ最大生産量に達する。グリセロールを添加した無細胞タンパク質合成用反応混合物を用いた場合には、細胞抽出物とグリセロールを混合してから10時間以上タンパク質合成が継続するため、反応時間は、グリセロールを混合してから、10〜40時間であることが好ましく、10〜25時間であることがより好ましい。 The reaction time of protein synthesis by the batch method reaches almost the maximum production amount in 2 to 8 hours when glycerol is not added. When the reaction mixture for cell-free protein synthesis to which glycerol is added is used, the protein synthesis is continued for 10 hours or more after mixing the cell extract and glycerol. It is preferably -40 hours, more preferably 10-25 hours.

〔無細胞タンパク質合成用キット〕
本実施形態に係る無細胞タンパク質合成用キット(以下、「本キット」とも表す。)は、大腸菌から得られた細胞抽出物、及びグリセロールを含む。グリセロールは、細胞抽出物と予め混合され、グリセロールを含む細胞抽出物(大腸菌から得られた細胞抽出物)として本キットに含まれていてもよく、細胞抽出物とは独立して本キットに含まれていてもよい。本キットは、大腸菌から得られた細胞抽出物、及びグリセロールに加えて、鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及び/又はエネルギー源を含むものであってよい。鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及びエネルギー源は、上記細胞抽出物と予め混合されていてもよく、上記細胞抽出物とは独立して本キットに含まれていてもよい。また、本キットは、上述したRNAポリメラーゼ、ポリアミン類、塩、酸化/還元調整剤、その他の添加物をさらに含んでいてもよい。これらの添加物は、上記細胞抽出物と予め混合されていてもよく、上記細胞抽出物とは独立して本キットに含まれていてもよい。
[Kit for cell-free protein synthesis]
The cell-free protein synthesis kit according to the present embodiment (hereinafter, also referred to as “the present kit”) contains a cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol. Glycerol may be premixed with the cell extract and included in the kit as a cell extract containing glycerol (cell extract obtained from Escherichia coli), or included in the kit independently of the cell extract. It may be. The kit may contain a template nucleic acid, a substrate for protein synthesis of interest, and/or an energy source in addition to a cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol. The template nucleic acid, the substrate for synthesizing the target protein, and the energy source may be premixed with the cell extract, or may be contained in the kit independently of the cell extract. Further, the kit may further contain the above-mentioned RNA polymerase, polyamines, salt, oxidation/reduction adjusting agent, and other additives. These additives may be premixed with the cell extract, or may be contained in the kit independently of the cell extract.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔試験例1:大腸菌の培養〕
(グリセロールを炭素源とした大腸菌の培養)
大腸菌BL21株(ノバジェン社)を2×YT培地(1.6%Bacto Tripton、1% Yeast Extract、0.5%NaCl)でOD600が4.2になるまでフラスコ培養した。
[Test Example 1: E. coli culture]
(Culture of Escherichia coli using glycerol as a carbon source)
Escherichia coli BL21 strain (Novagen) was subjected to flask culture in 2×YT medium (1.6% Bacto Tripton, 1% Yeast Extract, 0.5% NaCl) until the OD 600 reached 4.2.

当該培養液を、グリセロールを炭素源とした、表1の組成の改変2×YTPG培地(消泡剤としてアデカ(登録商標)LG−295Sを1ml/L添加し、NaOHを用いてpH7に調整)500mLが入った1LジャーファメンターにOD600が0.05になるように添加した。 A modified 2×YTPG medium having the composition shown in Table 1 using glycerol as a carbon source (Adeka (registered trademark) LG-295S (1 ml/L as an antifoaming agent was added, and the pH was adjusted to 7 using NaOH)) It was added to a 1 L jar fermentor containing 500 mL so that the OD 600 was 0.05.

比較として、グルコース(18g/L)を炭素源とした通常の2×YTPG培地を用いて、同じ株を同様に培養した。培養温度は36℃に保ち、pH7.0で一定に制御して培養した。溶存酸素濃度は2.4mg/L以上に維持した。増殖曲線を図1に示す。改変2×YTPG培地と通常の2×YTPG培地で培養した際の比増殖速度は、それぞれ1.08h−1と0.74h−1であった。この結果は、グリセロールで培養した細胞内のリボソームやエネルギー再生系の酵素群がより高い活性を有することを示唆していると推察される。 For comparison, the same strain was similarly cultured using a normal 2×YTPG medium containing glucose (18 g/L) as a carbon source. The culturing temperature was kept at 36° C., and the culturing was carried out at a constant pH of 7.0. The dissolved oxygen concentration was maintained at 2.4 mg/L or more. The growth curve is shown in FIG. It modified 2 × YTPG medium and specific growth rate when cultured in a conventional 2 × YTPG medium was respectively 1.08H -1 and 0.74h -1. It is speculated that this result suggests that ribosomes in the cells cultured in glycerol and enzymes in the energy regeneration system have higher activity.

グリセロールを炭素源として用いた培養により、グルコースを炭素源として用いた培養よりも、より短時間で好ましい菌体濃度の培養液が得られることから、より短時間で細胞抽出物を得ることが可能であることが示された。 Culturing using glycerol as a carbon source can obtain a cell extract with a preferable cell concentration in a shorter time than culture using glucose as a carbon source, so that a cell extract can be obtained in a shorter time. Was shown.

〔試験例2:無細胞タンパク質合成(細胞抽出物の影響)〕
(細胞抽出物の調製)
上記試験例1と同様の方法により、改変2×YTPG培地及び通常の2×YTPG培地のそれぞれにおいて、対数中期OD600が12になるまで培養したBL21株を用いて、下記の方法で細胞抽出物を調製した。
[Test Example 2: Cell-free protein synthesis (effect of cell extract)]
(Preparation of cell extract)
By the same method as in Test Example 1 above, a cell extract was obtained by the following method using the BL21 strain cultivated until each of the modified 2×YTPG medium and the normal 2×YTPG medium until the mid-logarithmic OD 600 was 12. Was prepared.

当該BL21株の培養液2Lを7,000×g、4℃、20分間の条件で遠心分離し、湿菌体31gを回収した。10mM Tris−酢酸、14mM 酢酸マグネシウム、60mM 酢酸カリウム及び2mM DTTを含むS30緩衝液(pH8.2)で菌体を洗浄した後、液体窒素を用いて−80℃に急冷した。 2 L of the culture broth of the BL21 strain was centrifuged under the conditions of 7,000 xg and 4°C for 20 minutes to recover 31 g of wet bacterial cells. The cells were washed with S30 buffer (pH 8.2) containing 10 mM Tris-acetic acid, 14 mM magnesium acetate, 60 mM potassium acetate and 2 mM DTT, and then rapidly cooled to -80°C using liquid nitrogen.

菌体1gあたりS30緩衝液2mLを加えて解凍、懸濁し、GEA.Niro soavi社製の高圧ホモジナイザー(PandaPLUS2000)を使用して1300bar以上の圧で菌体を破砕した。 2 mL of S30 buffer was added per 1 g of the microbial cells, thawed and suspended, and GEA. The cells were disrupted at a pressure of 1300 bar or higher using a high pressure homogenizer (Panda PLUS2000) manufactured by Niro soavi.

次いで、菌体破砕物を20,400×g、4℃、30分間の条件で2回遠心分離を行い、菌体残渣を取り除いた。 Next, the disrupted cell bodies were centrifuged twice under the conditions of 20,400×g, 4° C. and 30 minutes to remove cell residue.

当該遠心分離上清200μLに、300mM Tris−酢酸、13.2mM 酢酸マグネシウム、13.2mM ATP、4.4mM DTT、6.7U/mL ピルビン酸キナーゼ、84mM ホスホエノールピルビン酸、及びタンパク質を構成する20種類の全てのアミノ酸(各0.04mM)を含む活性化ミックス60μLを加え、30℃で150分間インキュベートした。 In 200 μL of the centrifugation supernatant, 300 mM Tris-acetic acid, 13.2 mM magnesium acetate, 13.2 mM ATP, 4.4 mM DTT, 6.7 U/mL pyruvate kinase, 84 mM phosphoenolpyruvate, and protein are constituted 20. 60 μL of activation mix containing all amino acids of each type (0.04 mM each) was added and incubated at 30° C. for 150 minutes.

インキュベート後、20,400×g、4℃、30分間の条件で遠心分離を行い、不溶性画分を取り除くことで細胞抽出物230μLを得た。 After the incubation, centrifugation was performed under the conditions of 20,400×g, 4° C., and 30 minutes, and the insoluble fraction was removed to obtain 230 μL of cell extract.

(pUC−GFPの作製)
pET3a(ノバジェン社)を利用し、T7プロモーター、リボソーム結合サイト(RBS)及びT7ターミネーターの配列を含むDNA断片(1)をPCR法によって調製した。
(Preparation of pUC-GFP)
Using pET3a (Novagen), a DNA fragment (1) containing T7 promoter, ribosome binding site (RBS) and T7 terminator sequences was prepared by PCR.

pUC19(タカラバイオ株式会社)を利用し、複製起点及びアンピシリン耐性遺伝子の配列を含むDNA断片(2)をPCR法によって調製した。 Using pUC19 (Takara Bio Inc.), a DNA fragment (2) containing the origin of replication and the sequence of the ampicillin resistance gene was prepared by the PCR method.

DNA断片(1)及びDNA断片(2)を公知のIn−Fusion反応により融合し、大腸菌HST08に形質転換した。形質転換した大腸菌を培養後、QIAGEN Plasmid Kit(株式会社キアゲン製)を使用し、プラスミドを抽出した。 The DNA fragment (1) and the DNA fragment (2) were fused by a known In-Fusion reaction and transformed into Escherichia coli HST08. After culturing the transformed Escherichia coli, a plasmid was extracted using QIAGEN Plasmid Kit (manufactured by Qiagen Co., Ltd.).

抽出したプラスミドを利用し、T7プロモーター、RBS、T7ターミネーター、複製起点及びアンピシリン耐性遺伝子の配列を含むDNA断片(3)をPCR法によって調製した。 Using the extracted plasmid, a DNA fragment (3) containing the sequences of T7 promoter, RBS, T7 terminator, origin of replication and ampicillin resistance gene was prepared by the PCR method.

T5−HollyGFP(コスモバイオ株式会社製)を利用し、Holly−GFP遺伝子を含むDNA断片(4)をPCR法によって調整した。 Using T5-HollyGFP (manufactured by Cosmo Bio Inc.), the DNA fragment (4) containing the Holly-GFP gene was prepared by the PCR method.

DNA断片(3)及びDNA断片(4)を公知のIn−Fusion反応により融合し、大腸菌HST08に形質転換した。形質転換した大腸菌を培養後、QIAGEN Plasmid Kit(株式会社キアゲン製)を使用し、pUC−GFPを抽出し、無細胞タンパク質合成反応の鋳型核酸として利用した。 The DNA fragment (3) and the DNA fragment (4) were fused by a known In-Fusion reaction and transformed into Escherichia coli HST08. After culturing the transformed Escherichia coli, pUC-GFP was extracted using QIAGEN Plasmid Kit (manufactured by Qiagen Co., Ltd.) and used as a template nucleic acid for cell-free protein synthesis reaction.

鋳型核酸用のpUC−GFPは、分光光度計を用いて高純度(A260/A280が1.8以上、A260/A230が2.0以上)であること、さらに、DNAシーケンサーを用いて塩基配列を読み取り、不必要な変異が入っていないことを確認した。 PUC-GFP for template nucleic acid has a high purity (A260/A280 is 1.8 or more, A260/A230 is 2.0 or more) by using a spectrophotometer, and a base sequence is determined by using a DNA sequencer. It was read and confirmed that there were no unnecessary mutations.

(無細胞タンパク質合成反応)
表2の化合物を含むマスターミックス10μL、調製した細胞抽出物6μL、40mM DTT水溶液1μL、0.2g/L pUC−GFP(鋳型核酸)2μL及び1000U/μL T7 RNAポリメラーゼ1μLを加え、全量20μLの反応混合物(液体)を用意した。ネガティブコントロール(NC)としてpUC−GFPの代わりにRO水2μLを加えたものを用意した。384ウェルマイクロプレートに反応混合物を移し、マイクロプレートリーダーTECANinfiniteF200(テカンジャパン株式会社製)を使用して30℃でインキュベートしながら、経時的に蛍光強度を測定することで、GFP合成量を比較した。図2に蛍光強度の測定結果を示す。
(Cell-free protein synthesis reaction)
10 μL of master mix containing the compounds of Table 2, 6 μL of prepared cell extract, 1 μL of 40 mM DTT aqueous solution, 2 μL of 0.2 g/L pUC-GFP (template nucleic acid) and 1 μL of 1000 U/μL T7 RNA polymerase were added, and total reaction volume was 20 μL. A mixture (liquid) was prepared. A negative control (NC) was prepared by adding 2 μL of RO water instead of pUC-GFP. The reaction mixture was transferred to a 384-well microplate, and fluorescence intensity was measured over time while incubating at 30° C. using a microplate reader TECANinfinite F200 (manufactured by Tecan Japan Co., Ltd.) to compare the amount of GFP synthesis. FIG. 2 shows the measurement result of the fluorescence intensity.

Figure 2020127364
Figure 2020127364

反応を開始して5時間後、グリセロールを炭素源とした培地で培養した大腸菌由来の細胞抽出物を用いた場合のGFPの蛍光強度は、グルコースを炭素源とした培地で培養した大腸菌由来の細胞抽出物を用いた場合のGFPの蛍光強度よりも約2倍高い値を示した(図2)。これにより、グリセロールを炭素源とした培地で培養した大腸菌由来の細胞抽出物を用いた無細胞タンパク質合成方法によるGFPの合成量は、グルコースを炭素源とした培地で培養した大腸菌由来の細胞抽出物を用いた無細胞タンパク質合成方法と比較して、約2倍多いことが示された。 5 hours after the reaction was started, the fluorescence intensity of GFP when the cell extract derived from Escherichia coli cultured in a medium containing glycerol as a carbon source was used. The value was about 2-fold higher than the fluorescence intensity of GFP when the extract was used (Fig. 2). Thus, the amount of GFP synthesized by the cell-free protein synthesis method using the cell extract derived from Escherichia coli cultured in the medium containing glycerol as the carbon source was the cell extract derived from Escherichia coli derived from the medium containing glucose as the carbon source. It was shown to be about 2-fold higher than that of the cell-free protein synthesis method using.

〔実施例1:無細胞タンパク質合成(グリセロールの影響)〕
(グリセロールを炭素源とした培養)
Datsenko及びWannerの方法によりrna遺伝子を欠損したBW25113株を作製し、P1トランスダクションによってT7 Express株(ニューイングランドバイオラボ社)に欠損を導入し、rna遺伝子が欠損したT7 Express株を作製した。当該rna遺伝子はリボヌクレアーゼ Iの合成に関わる遺伝子であり、mRNAの安定性に関与する。
[Example 1: Cell-free protein synthesis (effect of glycerol)]
(Culture using glycerol as a carbon source)
A BW25113 strain deficient in the rna gene was prepared by the method of Datsenko and Wanner, and a deficiency was introduced into the T7 Express strain (New England Biolabs) by P1 transduction to prepare a T7 Express strain deficient in the rna gene. The rna gene is a gene involved in the synthesis of ribonuclease I and is involved in the stability of mRNA.

上記rna遺伝子が欠損したT7 Express株を2×YT培地(1.6%Bacto Tripton、1% Yeast Extract、0.5%NaCl)でOD600が3.5になるまでフラスコ培養した。 The T7 Express strain lacking the rna gene was subjected to flask culture in 2×YT medium (1.6% Bacto Tripton, 1% Yeast Extract, 0.5% NaCl) until the OD 600 reached 3.5.

次いで、当該培養液を、表1の組成の改変2×YTPG培地(消泡剤としてアデカ(登録商標)LG−295Sを1ml/L添加し、NaOHを用いてpH7に調整)2.1Lが入った3LジャーファメンターにOD600が0.05になるように添加し、本培養を行った。 Next, 2.1 L of the culture solution was added to the modified 2×YTPG medium having the composition shown in Table 1 (adding 1 ml/L of ADEKA (registered trademark) LG-295S as an antifoaming agent and adjusting the pH to 7 using NaOH). It was added to another 3 L jar famentor so that the OD 600 was 0.05, and main culture was performed.

本培養は、培養温度を36℃に保ち、培地のpH7.0で一定に制御し、培地の溶存酸素濃度は2.4mg/L以上に維持して行った。OD600が2に達した時点で、培地に1mM IPTGを加え、T7 RNAポリメラーゼを誘導した。その後、対数中期OD600が12になるまで培養を継続した。 The main culture was carried out by keeping the culture temperature at 36° C., controlling the medium at a constant pH of 7.0, and maintaining the dissolved oxygen concentration in the medium at 2.4 mg/L or more. When the OD 600 reached 2, 1 mM IPTG was added to the medium to induce T7 RNA polymerase. Then, the culture was continued until the mid-logarithmic OD 600 reached 12.

(細胞抽出物の調製)
上記のように培養したT7 Express株の培養液2Lを7,000×g、4℃、20分間の条件で遠心分離し、湿菌体31gを回収した。10mM Tris−酢酸、14mM 酢酸マグネシウム、60mM 酢酸カリウム、及び2mM DTTを含むS30緩衝液(pH8.2)で菌体を洗浄した後、液体窒素を用いて−80℃に急冷した。
(Preparation of cell extract)
2 L of the culture broth of the T7 Express strain cultured as described above was centrifuged under the conditions of 7,000×g, 4° C. and 20 minutes to recover 31 g of wet bacterial cells. The cells were washed with S30 buffer (pH 8.2) containing 10 mM Tris-acetic acid, 14 mM magnesium acetate, 60 mM potassium acetate, and 2 mM DTT, and then rapidly cooled to -80°C using liquid nitrogen.

菌体1gあたりS30緩衝液2mLを加えて解凍、懸濁し、GEA.Niro soavi社製の高圧ホモジナイザー(PandaPLUS2000)を使用して1300bar以上の圧で菌体を破砕した。 2 mL of S30 buffer was added per 1 g of the microbial cells, thawed and suspended, and GEA. The cells were disrupted at a pressure of 1300 bar or higher using a high pressure homogenizer (Panda PLUS2000) manufactured by Niro soavi.

次いで、菌体破砕物を20,400×g、4℃、30分間の条件で2回遠心分離を行い、菌体残渣を取り除いた。得られた上清を細胞抽出物とした。 Next, the disrupted cell bodies were centrifuged twice under the conditions of 20,400×g, 4° C. and 30 minutes to remove cell residue. The obtained supernatant was used as a cell extract.

(鋳型核酸:pUC−GFP)
鋳型核酸として、試験例2で作製したpUC−GFPを用いた。
(Template nucleic acid: pUC-GFP)
As the template nucleic acid, pUC-GFP prepared in Test Example 2 was used.

(無細胞タンパク質合成反応)
表2に示したマスターミックス及び当該マスターミックスにグリセロールを100mM(0.1%)又は200mM(0.2%)添加した3種類のマスターミックスを調製した。当該マスターミックス10μLに、調製した細胞抽出物6μL、40mM DTT水溶液1μL、0.2g/L pUC−GFP2μL及び超純水1μLを加え、全量20μLの反応混合物(液体)を用意した。
(Cell-free protein synthesis reaction)
The master mix shown in Table 2 and three types of master mix in which glycerol was added to the master mix at 100 mM (0.1%) or 200 mM (0.2%) were prepared. 6 μL of the prepared cell extract, 1 μL of 40 mM DTT aqueous solution, 2 μL of 0.2 g/L pUC-GFP and 1 μL of ultrapure water were added to 10 μL of the master mix to prepare a total reaction mixture (liquid) of 20 μL.

上記反応混合物を調製する際、観察前のタンパク質合成反応の進行を防ぐため、氷上で調製した。384ウェルマイクロプレートに反応混合物20μLを入れ、マイクロプレートリーダーTECANinfiniteF200を使用して30℃でインキュベートしながら、経時的に蛍光強度を測定することで、GFP合成量を比較した。図3に蛍光強度の測定結果を示す。 When preparing the above reaction mixture, it was prepared on ice in order to prevent the progress of the protein synthesis reaction before observation. 20 μL of the reaction mixture was placed in a 384-well microplate, and the amount of GFP synthesis was compared by measuring fluorescence intensity over time while incubating at 30° C. using a microplate reader TECANinfinite F200. FIG. 3 shows the measurement results of fluorescence intensity.

図3に示すとおり、グリセロール添加の系においては10数時間まで無添加の系より生産性が低くなっているが、以後GFPの合成速度は向上した。100mMのグリセロール添加の系では、最終的に約2倍のGFPの生産量を得ることができ、グリセロールの添加効果を確認することができた。 As shown in FIG. 3, the productivity of the glycerol-added system was lower than that of the system without the additive for up to 10 hours, but thereafter the GFP synthesis rate was improved. In the system in which 100 mM glycerol was added, it was possible to finally obtain about twice the production amount of GFP, and it was possible to confirm the effect of adding glycerol.

一方で、200mMのグリセロール添加の系では生産性の向上は認められなかったが、初発のグリセロール濃度を下げる、又は分割若しくは連続投与の方法でグリセロールを添加すれば、反応初期における合成速度の停滞を回避でき、200mMのグリセロール添加の系においても充分生産性の向上が認められると予想される。
On the other hand, no improvement in productivity was observed in the system in which 200 mM glycerol was added, but if the initial glycerol concentration was lowered or glycerol was added by the method of divided or continuous administration, the synthesis rate at the initial stage of the reaction stagnated. It can be avoided, and it is expected that the productivity will be sufficiently improved even in the system containing 200 mM glycerol.

Claims (9)

大腸菌から得られた細胞抽出物と、グリセロールとを含む、無細胞タンパク質合成用反応混合物。 A reaction mixture for cell-free protein synthesis, which comprises a cell extract obtained from Escherichia coli and glycerol. 前記大腸菌が、T7 RNAポリメラーゼを発現する大腸菌である、請求項1に記載の反応混合物。 The reaction mixture according to claim 1, wherein the E. coli is E. coli expressing T7 RNA polymerase. 前記大腸菌が、グリセロールを炭素源とした培地で培養した大腸菌である、請求項1又は2に記載の反応混合物。 The reaction mixture according to claim 1 or 2, wherein the Escherichia coli is Escherichia coli cultured in a medium containing glycerol as a carbon source. 鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及びエネルギー源をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応混合物。 The reaction mixture according to any one of claims 1 to 3, further comprising a template nucleic acid, a substrate for protein synthesis of interest, and an energy source. 前記鋳型核酸が、少なくとも1つのプロモーター及び目的タンパク質をコードするDNAを含む、請求項4に記載の反応混合物。 The reaction mixture according to claim 4, wherein the template nucleic acid comprises at least one promoter and DNA encoding a protein of interest. 前記エネルギー源が、ATP、GTP、グルコース、リボース、ピルベート、ホスホエノールピルベート、カルバモイルホスフェート、アセチルホスフェート、クレアチンホスフェート、ホスホピルベート、グリセルアルデヒド−3−ホスフェート、3−ホスホグリセレート、グルコース−6−ホスフェート、クエン酸、cis−アコニット酸、イソクエン酸、α−ケトグルタル酸、スクシニルCoA、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸、グリオキシル酸及びグルタミン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載の反応混合物。 The energy source is ATP, GTP, glucose, ribose, pyruvate, phosphoenolpyruvate, carbamoyl phosphate, acetyl phosphate, creatine phosphate, phosphopyruvate, glyceraldehyde-3-phosphate, 3-phosphoglycerate, glucose-6. -Phosphate, citric acid, cis-aconitic acid, isocitric acid, α-ketoglutaric acid, succinyl-CoA, succinic acid, fumaric acid, malic acid, oxaloacetic acid, glyoxylic acid and glutamic acid, at least one selected from the group consisting of: The reaction mixture according to claim 4. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応混合物を用いた無細胞タンパク質合成方法。 A cell-free protein synthesis method using the reaction mixture according to claim 1. 大腸菌から得られた細胞抽出物、及びグリセロール、並びに鋳型核酸、目的タンパク質合成のための基質、及び/又はエネルギー源を含む、無細胞タンパク質合成用キット。 A cell-free protein synthesis kit comprising a cell extract obtained from Escherichia coli, glycerol, a template nucleic acid, a substrate for synthesizing a target protein, and/or an energy source. 請求項7記載の無細胞タンパク質合成方法により得られるタンパク質。 A protein obtained by the cell-free protein synthesis method according to claim 7.
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