JP2020162428A - Screening method for peptides that inhibit activity of toxic proteins and method for producing toxic proteins - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドのスクリーニング方法及び毒性タンパク質の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for screening a peptide that inhibits the activity of a toxic protein and a method for producing a toxic protein.
従来より、目的タンパク質をコードする遺伝子を細菌、酵母、昆虫細胞、哺乳類細胞等の宿主細胞に導入し、目的タンパク質を発現させるタンパク質発現系が知られており、タンパク質の構造解析や機能解析に利用されている。しかしながら、かかる発現系を用いて毒性タンパク質を発現させると、宿主細胞に対する毒性のため、形質転換体が十分量あるいは全く得られず、タンパク質合成を行うことが困難である場合があった。 Conventionally, a protein expression system in which a gene encoding a target protein is introduced into a host cell such as a bacterium, yeast, insect cell, or mammalian cell to express the target protein has been known, and is used for structural analysis and functional analysis of the protein. Has been done. However, when a toxic protein is expressed using such an expression system, it may be difficult to synthesize the protein because a sufficient amount or no transformant can be obtained due to toxicity to the host cell.
タンパク質発現系を利用した毒性タンパク質の発現方法としては、これまでにいくつかの手法が提案されている。まず、毒性タンパク質の発現誘導前の基底発現を抑制し、その毒性を低減させる手法が知られており、具体的には、培地へのアラビノース添加の有無により、大腸菌内でのベクターのコピー数を制御し、大腸菌内にて毒性タンパク質の発現誘導前の基底発現を抑制する方法（非特許文献１）、タンパク質発現に使用されるＴ７ ＲＮＡポリメラーゼに対する阻害作用を持つＴ７リゾチームを微量発現する大腸菌株を使用して、毒性タンパク質の発現誘導前の基底発現を抑制する方法（非特許文献２）等が報告されている。また、毒性に対して抵抗性を有する大腸菌株を利用する方法（非特許文献３）が報告されている。しかしながら、これらの方法は、強い毒性を有するタンパク質には適用できない。また、無細胞合成系を用いる方法（特許文献１）も報告されているが、研究試薬を用いる合成ゆえに収量あたりの費用がかさみ、大量生産には向かない。さらに、宿主細胞の生物種を変更することで、元の宿主細胞で発生した毒性を回避できる可能性もあるが、適切な宿主細胞の選抜に時間を要し、また煩雑である。よって、工業生産という観点から、大腸菌等の大量培養が可能な宿主細胞を用いて簡便に大量生産を行う技術の開発が望まれている。 Several methods have been proposed so far as methods for expressing toxic proteins using a protein expression system. First, a method of suppressing basal expression before inducing the expression of toxic protein and reducing its toxicity is known. Specifically, the number of copies of the vector in Escherichia coli is determined by the presence or absence of addition of arabinose to the medium. A method of controlling and suppressing basal expression before induction of toxic protein expression in Escherichia coli (Non-Patent Document 1), an Escherichia coli strain that slightly expresses T7 lysoteam having an inhibitory effect on T7 RNA polymerase used for protein expression. A method of suppressing basal expression before inducing expression of toxic protein (Non-Patent Document 2) has been reported. In addition, a method of utilizing an Escherichia coli strain having resistance to toxicity (Non-Patent Document 3) has been reported. However, these methods are not applicable to highly toxic proteins. In addition, a method using a cell-free synthesis system (Patent Document 1) has also been reported, but the cost per yield is high due to the synthesis using research reagents, and it is not suitable for mass production. Furthermore, it may be possible to avoid the toxicity that occurred in the original host cell by changing the species of the host cell, but it takes time and is complicated to select an appropriate host cell. Therefore, from the viewpoint of industrial production, it is desired to develop a technique for easily mass-producing using host cells capable of mass-culturing Escherichia coli and the like.
一方、タンパク質の阻害剤開発においては、標的タンパク質に阻害能を示す化合物を、莫大な数の化合物ライブラリーよりスクリーニングする方法が知られている。しかしながら、標的タンパク質の単離、精製を必要とし、ライブラリーの構築や維持のための多額の資金や、スクリーニングのための多くのマンパワーをも要する。また、標的タンパク質に結合するペプチドを探索するファージディスプレイ法等（非特許文献４）も知られているが、標的タンパク質に結合する分子は取得できるものの、阻害能を有することまでは保証されず、別途阻害能を評価する必要がある。よって、タンパク質の阻害剤を簡便に効率よく探索できる方法が望まれている。 On the other hand, in the development of protein inhibitors, a method of screening a compound exhibiting an inhibitory ability on a target protein from an enormous number of compound libraries is known. However, it requires isolation and purification of the target protein, a large amount of money for building and maintaining the library, and a lot of manpower for screening. In addition, a phage display method for searching for a peptide that binds to a target protein is also known (Non-Patent Document 4), but although a molecule that binds to the target protein can be obtained, it is not guaranteed to have an inhibitory ability. It is necessary to evaluate the inhibitory ability separately. Therefore, a method that can easily and efficiently search for a protein inhibitor is desired.
ピエリシン−１（Ｐｉｅｒｉｓｉｎ−１）は、モンシロチョウのさなぎより見出された、全長約９８ｋＤａのタンパク質である。触媒ドメインであるＮ末端ドメイン、自己阻害ペプチド、及び細胞膜上の糖脂質との結合を担うＣ末端ドメインからなり、ＮＡＤ＋を補酵素として、ＤＮＡのグアノシンをＡＤＰリボシル化し、細胞をアポトーシスへと導く酵素である（非特許文献５、６）。特筆すべきは、その細胞傷害活性の高さである。モンシロチョウのさなぎより精製したピエリシン−１は、各種培養細胞に対し、細胞種により幅はあるものの、強いものではＩＣ５０値がｆＭオーダーという非常に強力な細胞傷害活性を示す（非特許文献５）。そのため、ピエリシン−１は、抗がん剤のシードとして非常に魅力的な素材である。 Pierisin-1 is a protein with a total length of about 98 kDa found in the pupa of the cabbage white butterfly. It consists of the N-terminal domain, which is the catalytic domain, the self-inhibiting peptide, and the C-terminal domain, which is responsible for binding to glycolipids on the cell membrane. Using NAD + as a coenzyme, ADP ribosylation of DNA guanosine leads to apoptosis of cells. It is an enzyme (Non-Patent Documents 5 and 6). Of particular note is its high cytotoxic activity. Pierisin -1 purified from pupae of cabbage butterfly, compared various cultured cells, although the cell types width is, than a strong indicate a highly potent cytotoxic activity of an IC 50 value is fM order (Non-Patent Document 5) .. Therefore, Piericin-1 is a very attractive material as a seed for anticancer agents.
毒性タンパク質を宿主細胞にて発現させるには、毒性タンパク質の活性を阻害した状態で発現させる必要があると考えられた。よって、本発明の課題は、毒性タンパク質の活性を阻害する物質をスクリーニングするとともに、該物質を利用して毒性タンパク質を製造する方法を提供することにある。 In order to express the toxic protein in the host cell, it was considered necessary to express it in a state in which the activity of the toxic protein was inhibited. Therefore, an object of the present invention is to screen for a substance that inhibits the activity of a toxic protein and to provide a method for producing a toxic protein using the substance.
そこで本発明者らは、上記課題に鑑み、毒性タンパク質であるピエリシン−１と、ピエリシン−１の活性を阻害し得る物質としてペプチドに注目し、阻害ペプチドを探索するとともに、該阻害ペプチドを利用して宿主細胞にてピエリシン−１を発現させるべく、鋭意検討を行った。その結果、ピエリシン−１、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子が組み込まれたベクターを含むベクターライブラリーで宿主細胞を形質転換し、形質転換された宿主細胞を培養したところ、コロニーが得られること、該コロニーにてピエリシン−１が発現していること、該コロニーを形成する細胞に導入されたベクター中のペプチドがピエリシン−１の毒性を阻害するペプチドとして機能することを見出し、本発明を完成した。 Therefore, in view of the above problems, the present inventors have focused on peptides as substances capable of inhibiting the activities of toxic proteins pierisin-1 and pierisin-1, search for inhibitory peptides, and utilize the inhibitory peptides. In order to express Piericin-1 in host cells, we conducted diligent studies. As a result, host cells were transformed with a vector library containing a vector containing a gene encoding piericin-1, a protease recognition sequence, and an arbitrary peptide, and the transformed host cells were cultured. We found that it was obtained, that pierisin-1 was expressed in the colony, and that the peptide in the vector introduced into the cells forming the colony functioned as a peptide that inhibits the toxicity of pierisin-1. Completed the invention.
すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔１１〕を提供するものである。
〔１〕毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子が組み込まれたベクターを含むベクターライブラリーで宿主細胞を形質転換する工程と、
形質転換された前記宿主細胞を培養してコロニーを得る工程と、
を含むことを特徴とする、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドのスクリーニング方法。
〔２〕前記宿主細胞が大腸菌である〔１〕のスクリーニング方法。
〔３〕前記ペプチドの長さが３〜５０アミノ酸である〔１〕又は〔２〕のスクリーニング方法。
〔４〕前記ペプチドが少なくとも２つのシステインを含むものである〔１〕〜〔３〕のスクリーニング方法。
〔５〕毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子が組み込まれたベクターを含むベクターライブラリーで宿主細胞を形質転換する工程と、
形質転換された前記宿主細胞を培養してコロニーを得る工程と、
毒性タンパク質を単離する工程と、
を含むことを特徴とする、毒性タンパク質の製造方法。
〔６〕前記宿主細胞が大腸菌である〔５〕の製造方法。
〔７〕前記ペプチドの長さが３〜５０アミノ酸である〔５〕又は〔６〕の製造方法。
〔８〕前記ペプチドが少なくとも２つのシステインを含むものである〔５〕〜〔７〕の製造方法。
〔９〕〔５〕〜〔８〕の製造方法により製造されたピエリシン−１。
〔１０〕配列番号１のアミノ酸配列からなるペプチド、配列番号２のアミノ酸配列からなるペプチド、及び配列番号３のアミノ酸配列からなるペプチドよりなる群から選択される１以上を有効成分として含有するピエリシン−１の毒性阻害剤。
〔１１〕毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子が組み込まれたベクターを含むベクターライブラリー。
That is, the present invention provides the following [1] to [11].
[1] A step of transforming a host cell with a vector library containing a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a vector containing a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide.
The step of culturing the transformed host cell to obtain a colony, and
A method for screening a peptide that inhibits the activity of a toxic protein, which comprises.
[2] The screening method according to [1], wherein the host cell is Escherichia coli.
[3] The screening method according to [1] or [2], wherein the peptide has a length of 3 to 50 amino acids.
[4] The screening method according to [1] to [3], wherein the peptide contains at least two cysteines.
[5] A step of transforming a host cell with a vector library containing a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a vector containing a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide.
The step of culturing the transformed host cell to obtain a colony, and
The process of isolating toxic proteins and
A method for producing a toxic protein, which comprises.
[6] The method for producing [5], wherein the host cell is Escherichia coli.
[7] The method for producing [5] or [6], wherein the peptide has a length of 3 to 50 amino acids.
[8] The method for producing [5] to [7], wherein the peptide contains at least two cysteines.
[9] Piericin-1 produced by the production methods of [5] to [8].
[10] Piericin containing 1 or more selected from the group consisting of the peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and the peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 as an active ingredient. Toxicity inhibitor of 1.
[11] A vector library containing a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a vector incorporating a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide.
本発明の方法によれば、毒性のため従来の宿主細胞を用いるタンパク質発現系での発現が困難であった毒性タンパク質について、その活性を阻害するペプチドを宿主細胞内で簡便に効率よくスクリーニングできるとともに、該毒性タンパク質を発現させ、大量生産することができる。本発明の方法は、毒性タンパク質の発現が困難なために、阻害剤スクリーニングを行うことができず、創薬研究が実施困難な毒性タンパク質に対して、タンパク質の発現と阻害剤の取得を同時に行うことができる系として非常に有用である。 According to the method of the present invention, for a toxic protein that is difficult to express in a conventional protein expression system using a host cell due to toxicity, a peptide that inhibits the activity can be easily and efficiently screened in the host cell. , The toxic protein can be expressed and mass-produced. In the method of the present invention, inhibitor screening cannot be performed because it is difficult to express a toxic protein, and for a toxic protein for which drug discovery research is difficult to carry out, protein expression and inhibitor acquisition are performed at the same time. It is very useful as a system that can be used.
本明細書において、アミノ酸配列及び塩基配列の同一性（相同性）は、遺伝情報処理ソフトウェアＧＥＮＥＴＹＸ（ゼネティックス社製）を用いたＬｉｐｍａｎ−Ｐｅａｒｓｏｎ法（Lipman, D. J. and Pearson,W. R. 1985. Rapid and sensitive protein similarity searches. Science227:1435-1441）によるホモロジー解析（Search homology）プログラムを用いることができる。パラメーターとしては、Unit Size to compare=2、Pick up Location=5とし、結果を％表示させて行う。 In the present specification, the identity (homology) of the amino acid sequence and the base sequence is determined by the Lipman-Pearson method (Lipman, DJ and Pearson, WR 1985. Rapid and sensitive protein) using the genetic information processing software GENETYX (manufactured by Genetics). A homology analysis (Search homology) program based on similarity searches. Science227: 1435-1441) can be used. The parameters are Unit Size to compare = 2, Pick up Location = 5, and the result is displayed in%.
また、遺伝子とは、２本鎖ＤＮＡのみならず、それを構成するセンス鎖及びアンチセンス鎖といった各１本鎖ＤＮＡを包含する趣旨であり、またその長さに何ら制限されるものではない。また、ポリヌクレオチドとしては、ＲＮＡ、ＤＮＡを例示でき、ＤＮＡは、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、合成ＤＮＡを包含する。 Further, the gene is intended to include not only double-stranded DNA but also single-stranded DNA such as a sense strand and an antisense strand constituting the gene, and the length thereof is not limited at all. Further, as the polynucleotide, RNA and DNA can be exemplified, and the DNA includes cDNA, genomic DNA and synthetic DNA.
本発明の方法は、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドのスクリーニング方法であるという側面と、毒性タンパク質の製造方法であるという側面を有し、毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子が組み込まれたベクターを含むベクターライブラリーで宿主細胞を形質転換する工程（第一の工程）と、形質転換された前記宿主細胞を培養してコロニーを得る工程（第二の工程）とを含む。毒性タンパク質の製造方法においては、さらに、毒性タンパク質を単離する工程（第三の工程）を含む。 The method of the present invention has an aspect of being a screening method for a peptide that inhibits the activity of a toxic protein and an aspect of being a method of producing a toxic protein, and is a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a toxic protein. , Protease recognition sequence, and a vector library containing a vector containing a gene encoding an arbitrary peptide (first step) and culturing the transformed host cell. It includes a step of obtaining a colony (second step). The method for producing a toxic protein further includes a step of isolating the toxic protein (third step).
本発明の方法では、毒性タンパク質及び任意のペプチドを宿主細胞に導入して同時に発現させる。該任意のペプチドが毒性タンパク質の活性を阻害する機能を有している場合には、宿主細胞中で活性が阻害された状態の毒性タンパク質が発現されるため、形質転換体のコロニーが得られる。一方、該任意のペプチドがかかる機能を有していない場合には、宿主細胞中で毒性タンパク質が活性を保持したまま発現される結果、宿主細胞が死滅し、コロニーは得られない。すなわち、本発明の方法では、宿主細胞の生死判定に基づき、毒性タンパク質に対し阻害活性を示すペプチドを取得できるとともに、宿主細胞中で毒性タンパク質を発現させることができる。ここで、「任意のペプチドが毒性タンパク質の活性を阻害する」とは、該任意のペプチドが該毒性タンパク質と相互作用し、該毒性タンパク質の活性を低下又は消失させることをいう。 In the method of the invention, a toxic protein and any peptide are introduced into a host cell and expressed simultaneously. When the arbitrary peptide has a function of inhibiting the activity of the toxic protein, the toxic protein in the state where the activity is inhibited is expressed in the host cell, so that a colony of the transformant can be obtained. On the other hand, when the arbitrary peptide does not have such a function, the toxic protein is expressed in the host cell while maintaining its activity, and as a result, the host cell is killed and no colony is obtained. That is, in the method of the present invention, a peptide showing inhibitory activity against a toxic protein can be obtained based on the determination of life or death of the host cell, and the toxic protein can be expressed in the host cell. Here, "an arbitrary peptide inhibits the activity of a toxic protein" means that the arbitrary peptide interacts with the toxic protein to reduce or eliminate the activity of the toxic protein.
本発明の方法の第一の工程は、毒性タンパク質及び任意のペプチド、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドという２又は３のコンポーネントからなる融合タンパク質をコードする遺伝子を含むコンストラクトを作製し、該コンストラクトをタンパク質発現用のベクターに組み込み、得られた任意のペプチドの配列が異なる複数のベクターを含むベクターライブラリーを用いて宿主細胞を形質転換する工程である。 The first step of the method of the invention is to make a construct containing a gene encoding a toxic protein and any peptide, or a fusion protein consisting of two or three components: a toxic protein, a protease recognition sequence, and any peptide. , A step of incorporating the construct into a vector for protein expression and transforming a host cell using a vector library containing a plurality of vectors having different sequences of the obtained arbitrary peptides.
本発明において、毒性タンパク質とは、該毒性タンパク質を宿主細胞で発現させた場合に、何らかの形で、宿主細胞に病理的な変化をもたらし、直接的な細胞の殺傷害にとどまらず、ＤＮＡの切断や塩基の二量体の形成、染色体の切断、細胞分裂装置の損傷、各種酵素活性の低下等といった、細胞の構造や機能上の損傷をもたらすタンパク質をいう。毒性タンパク質としては、特に限定されないが、例えば、プロテアーゼやヌクレアーゼ等の宿主細胞の生命活動の維持に必須の成分の分解酵素、コリシン等のバクテリオシン、ジフテリア毒素等のタンパク質性毒素等が挙げられる。また、毒性を保持する限り、毒性タンパク質の触媒ドメイン等の部分タンパク質も包含される。本発明の方法では、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドをスクリーニングする観点から、毒性タンパク質の活性を阻害する自己阻害ペプチドを有する毒性タンパク質が好ましく、この場合、自己阻害ペプチドよりも強力に活性を阻害するペプチドをスクリーニングすることも可能である。
後記実施例では、毒性タンパク質として、モンシロチョウのさなぎより単離されたピエリシン−１、具体的には配列番号４のアミノ酸配列の１〜２３３位で示されるアミノ酸配列からなるピエリシン−１のＮ末端触媒ドメイン、を用いているが、毒性タンパク質はこれに限定されるものではない。ピエリシン−１は、ＤＮＡのグアノシンをＡＤＰリボシル化し、細胞をアポトーシスへと導く酵素である。ピエリシン−１は、細胞傷害活性が高いことが知られており、例えば、従来の遺伝子組換え技術により大腸菌を形質転換して合成させようとしても、大腸菌が死滅するため形質転換体を取得できず、タンパク質合成を行うことができなかった。本発明の方法によると、ピエリシン−１の活性を阻害するペプチドをスクリーニングでき、かつピエリシン−１の製造が可能となる。
In the present invention, a toxic protein means, when the toxic protein is expressed in a host cell, it causes a pathological change in the host cell in some way, and not only direct cell killing but also DNA cleavage. A protein that causes structural or functional damage to cells, such as the formation of dimeric bodies of or bases, cleavage of chromosomes, damage to cell division devices, and decreased activity of various enzymes. The toxic protein is not particularly limited, and examples thereof include degrading enzymes such as proteases and nucleases that are essential components for maintaining the vital activity of host cells, bacteriocins such as colicin, and proteinaceous toxins such as diphtheria toxin. In addition, as long as toxicity is maintained, partial proteins such as catalytic domains of toxic proteins are also included. In the method of the present invention, a toxic protein having a self-inhibiting peptide that inhibits the activity of the toxic protein is preferable from the viewpoint of screening a peptide that inhibits the activity of the toxic protein, and in this case, the activity is more strongly inhibited than the self-inhibiting peptide. It is also possible to screen for peptides that are used.
In the examples described below, as a toxic protein, an N-terminal catalyst of pierisin-1 isolated from the pupa of the cabbage white butterfly, specifically, pierisin-1 consisting of the amino acid sequences shown at positions 1 to 233 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. Although the domain is used, the toxic protein is not limited to this. Piericin-1 is an enzyme that ADP-ribosylates DNA guanosine and leads cells to apoptosis. Piericin-1 is known to have high cytotoxic activity. For example, even if Escherichia coli is transformed and synthesized by a conventional gene recombination technique, a transformant cannot be obtained because Escherichia coli is killed. , Protein synthesis could not be performed. According to the method of the present invention, a peptide that inhibits the activity of piericin-1 can be screened, and pielicin-1 can be produced.
本発明において、プロテアーゼ認識配列とは、配列特異的にタンパク質を切断するプロテアーゼの認識配列をいう。プロテアーゼとしては、タンパク質の構造が安定である温度範囲（例えば４〜３７℃）及びｐＨ範囲（例えばｐＨ５．５〜９．０）で活性を示すプロテアーゼが好ましい。かかるプロテアーゼとして市販の酵素を使用してもよく、例えば、７アミノ酸からなる配列ＥＮＬＹＦＱＧ（配列番号６）又はＥＮＬＹＦＱＳ（配列番号７）を認識し、ＱとＧ又はＳの間を切断するＴＥＶプロテアーゼ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．製）、８アミノ酸からなる配列ＬＥＶＬＦＱＧＰ（配列番号８）を認識し、ＱとＧの間を切断するＨＲＶ ３Ｃプロテアーゼ（タカラバイオ株式会社製）等が例示される。 In the present invention, the protease recognition sequence refers to a protease recognition sequence that cleaves a protein in a sequence-specific manner. As the protease, a protease showing activity in a temperature range (for example, 4 to 37 ° C.) and a pH range (for example, pH 5.5 to 9.0) in which the structure of the protein is stable is preferable. A commercially available enzyme may be used as such a protease, for example, a TEV protease that recognizes the sequence ENLYFQG (SEQ ID NO: 6) or ENLYFQS (SEQ ID NO: 7) consisting of 7 amino acids and cleaves between Q and G or S. Examples thereof include Applied Biological Materials Inc.), HRV 3C protease (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.) that recognizes the sequence LEVLFQGP (SEQ ID NO: 8) consisting of 8 amino acids and cleaves between Q and G.
本発明において、任意のペプチドとは、任意のアミノ酸配列からなる、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドの候補となるペプチドである。ペプチドの長さは、特に限定されないが、通常３〜５０アミノ酸であり、５〜４０アミノ酸が好ましく、８〜３０アミノ酸がより好ましく、１０〜２０アミノ酸が特に好ましい。ペプチドを構成するアミノ酸配列は、特に限定されず、ペプチドの配列長が１５アミノ酸であると仮定すると、理論上、２０１５種類の任意のアミノ酸配列が可能である。このようなペプチドのうち、還元環境の違いをいかしてペプチドのフォールディングを変化させる観点から、システイン（Ｃｙｓ）を２つ以上含むペプチドが好ましく、ＣｙｓとＣｙｓの間隔が３アミノ酸以上８アミノ酸以下あいているペプチドがより好ましく、１、７、１３及び１７番目のアミノ酸がＣｙｓであるペプチドがさらに好ましい。 In the present invention, an arbitrary peptide is a peptide consisting of an arbitrary amino acid sequence and a candidate for a peptide that inhibits the activity of a toxic protein. The length of the peptide is not particularly limited, but is usually 3 to 50 amino acids, preferably 5 to 40 amino acids, more preferably 8 to 30 amino acids, and particularly preferably 10 to 20 amino acids. The amino acid sequence constituting the peptide is not particularly limited, and theoretically, 215 kinds of arbitrary amino acid sequences are possible, assuming that the sequence length of the peptide is 15 amino acids. Among such peptides, peptides containing two or more cysteines (Cys) are preferable from the viewpoint of changing the folding of the peptides by utilizing the difference in the reducing environment, and the interval between Cys is 3 amino acids or more and 8 amino acids or less. Peptides are more preferred, and peptides in which the amino acids 1, 7, 13 and 17 are Cys are even more preferred.
毒性タンパク質及び任意のペプチド、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドという２又は３のコンポーネントからなる融合タンパク質をコードする遺伝子を含むコンストラクトは、通常の遺伝子工学的手法により作製すればよく、例えば、毒性タンパク質をコードする塩基配列及び任意のペプチドをコードする塩基配列、又は毒性タンパク質をコードする塩基配列、プロテアーゼ認識配列をコードする塩基配列、及び任意のペプチドをコードする塩基配列の情報をもとにフォワードプライマー及びリバースプライマーを設計し、毒性タンパク質を産生する生物のＤＮＡを鋳型として常法のＰＣＲ法にて容易に得ることができる。
ここで、毒性タンパク質をコードする塩基配列及び任意のペプチドをコードする塩基配列、又は毒性タンパク質をコードする塩基配列、プロテアーゼ認識配列をコードする塩基配列、及び任意のペプチドをコードする塩基配列は、発現可能に連結されていることを必要とする。「発現可能に連結されている」とは、これらの塩基配列を含むコンストラクトが、適切なプロモーターを含むベクターに挿入され、該ベクターが適切な宿主細胞に導入された場合に、毒性タンパク質及び任意のペプチドを含む融合タンパク質、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドを含む融合タンパク質が生産されることをいう。また、「連結」とは、上記の２又は３の塩基配列が直接結合している場合も、他の塩基配列を介して結合している場合も含む概念である。各塩基配列の連結順は、プロテアーゼ認識配列をコードする塩基配列を含む場合に、該配列が毒性タンパク質をコードする塩基配列及び任意のペプチドをコードする塩基配列に挟まれるように配置されている限り、特に制限されない。コンストラクト作製時には、連結順に応じて、フォワードプライマー及びリバースプライマーを適宜設計すればよい。
以下に、該コンストラクトのより具体的な作製方法の一例について説明するが、該コンストラクトの作製方法は、なんらこれに限定されるものではない。
A construct containing a toxic protein and any peptide, or a gene encoding a fusion protein consisting of two or three components of a toxic protein, a protease recognition sequence, and any peptide may be prepared by conventional genetic engineering techniques. For example, information on a base sequence encoding a toxic protein and a base sequence encoding an arbitrary peptide, or a base sequence encoding a toxic protein, a base sequence encoding a protease recognition sequence, and a base sequence encoding an arbitrary peptide is also provided. A forward primer and a reverse primer can be designed and easily obtained by a conventional PCR method using the DNA of an organism producing a toxic protein as a template.
Here, the base sequence encoding a toxic protein and the base sequence encoding an arbitrary peptide, or the base sequence encoding a toxic protein, the base sequence encoding a protease recognition sequence, and the base sequence encoding an arbitrary peptide are expressed. It needs to be connected as much as possible. "Expressably linked" means a toxic protein and any of the toxic proteins when a construct containing these sequences is inserted into a vector containing the appropriate promoter and the vector is introduced into the appropriate host cell. It refers to the production of a fusion protein containing a peptide, or a fusion protein containing a toxic protein, a protease recognition sequence, and any peptide. Further, "linkage" is a concept including the case where the above-mentioned 2 or 3 base sequences are directly bound and the case where they are bound via another base sequence. When the sequence includes a nucleotide sequence encoding a protease recognition sequence, the sequence of linkage of each nucleotide sequence is as long as the sequence is arranged so as to be sandwiched between the nucleotide sequence encoding a toxic protein and the nucleotide sequence encoding an arbitrary peptide. , There are no particular restrictions. At the time of construct preparation, the forward primer and the reverse primer may be appropriately designed according to the order of linkage.
An example of a more specific method for producing the construct will be described below, but the method for producing the construct is not limited thereto.
毒性タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列は、該毒性タンパク質を産生する生物のＤＮＡのシーケンス情報、既知のデータベースの塩基配列情報等を参考に得ればよい。毒性タンパク質をコードする遺伝子としては、上記で得られる塩基配列からなる遺伝子の他、該塩基配列において１若しくは数個の塩基が欠失、挿入、置換若しくは付加された塩基配列からなり、且つ毒性を有するタンパク質をコードする遺伝子、該塩基配列と８５％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の同一性を有する塩基配列からなり、且つ毒性を有するタンパク質をコードする遺伝子も包含される。ここで、１若しくは数個とは、好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜１０個をいう。 The base sequence of the gene encoding the toxic protein may be obtained by referring to the DNA sequence information of the organism producing the toxic protein, the base sequence information of a known database, and the like. The gene encoding the toxic protein includes a gene consisting of the base sequence obtained above, and a base sequence in which one or several bases are deleted, inserted, substituted or added in the base sequence, and is toxic. A gene encoding a protein having a base sequence, which comprises a base sequence having 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identity with the base sequence, and which encodes a toxic protein is also included. .. Here, 1 or several means preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10.
プロテアーゼ認識配列をコードする塩基配列は、使用するプロテアーゼの認識配列を構成するアミノ酸配列を塩基配列に変換して得ればよい。アミノ酸配列を塩基配列に変換する際には、形質転換に用いる宿主細胞におけるコドンの使用頻度を考慮して変換するのが好ましい。 The base sequence encoding the protease recognition sequence may be obtained by converting the amino acid sequence constituting the recognition sequence of the protease to be used into a base sequence. When converting an amino acid sequence into a base sequence, it is preferable to convert the amino acid sequence in consideration of the frequency of use of codons in the host cell used for transformation.
任意のペプチドをコードする塩基配列は、ペプチド長に対応する数の塩基からなる任意の塩基配列であり、塩基の種類は限定されない。任意のペプチド中にＣｙｓを含む場合は、相当する位置の塩基配列がＣｙｓをコードするコドンの配列となるようにすればよい。 The base sequence encoding an arbitrary peptide is an arbitrary base sequence consisting of a number of bases corresponding to the peptide length, and the type of base is not limited. When Cys is contained in an arbitrary peptide, the base sequence at the corresponding position may be the sequence of codons encoding Cys.
フォワードプライマーは、毒性タンパク質をコードする遺伝子の５’末端の開始コドンを含む塩基配列からなるオリゴヌクレオチドを好適に用いることができる。一方、リバースプライマーは、任意のペプチドをコードする塩基配列と相補的な配列及び毒性タンパク質をコードする遺伝子の３’末端の終止コドンを除く塩基配列と相補的な配列、又は任意のペプチドをコードする塩基配列と相補的な配列、プロテアーゼ認識配列をコードする塩基配列と相補的な配列、及び毒性タンパク質をコードする遺伝子の３’末端の終止コドンを除く塩基配列と相補的な配列からなるオリゴヌクレオチドを好適に用いることができる。リバースプライマーにおける任意のペプチドをコードする塩基配列と相補的な塩基配列としては、該塩基配列よりＰＣＲにて増幅されるＤＮＡ断片が可能な塩基配列の混合物となるよう、該塩基配列を構成する各塩基がアデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）及びシトシン（Ｃ）の混合物であるＮであることが好ましい。あるいは、任意のペプチドをコードする塩基配列と相補的な塩基配列として、終止コドンの発生確率を下げるため、コドンＮＮＫの相補鎖であるＭＮＮという塩基配列を繰り返してもよい。また、コンストラクトのベクターへの組み込みを容易にするために、プライマーの５’末端側に制限酵素切断のための配列を付加することもできる。これらのプライマーとしては、化学合成したものを用いればよい。プライマーの長さは、特に限定されないが、鋳型とアニールする長さが、１０〜５０個の連続した塩基であることが好ましく、１５〜３５個の連続した塩基であることがより好ましい。 As the forward primer, an oligonucleotide consisting of a base sequence containing the start codon at the 5'end of the gene encoding the toxic protein can be preferably used. On the other hand, the reverse primer encodes a sequence complementary to the base sequence encoding any peptide and a sequence complementary to the base sequence excluding the 3'-terminal stop codon of the gene encoding a toxic protein, or any peptide. An oligonucleotide consisting of a sequence complementary to the base sequence, a sequence complementary to the base sequence encoding the protease recognition sequence, and a sequence complementary to the base sequence excluding the 3'-terminal stop codon of the gene encoding the toxic protein. It can be preferably used. As a base sequence complementary to the base sequence encoding an arbitrary peptide in the reverse primer, each of the base sequences constituting the base sequence is such that a DNA fragment amplified by PCR from the base sequence is a mixture of possible base sequences. The base is preferably N, which is a mixture of adenine (A), thymine (T), guanine (G) and cytosine (C). Alternatively, as a base sequence complementary to the base sequence encoding any peptide, the base sequence MNN, which is a complementary strand of the codon NNK, may be repeated in order to reduce the probability of occurrence of the stop codon. In addition, a sequence for restriction enzyme cleavage can be added to the 5'end side of the primer to facilitate the incorporation of the construct into the vector. As these primers, those chemically synthesized may be used. The length of the primer is not particularly limited, but the length of annealing with the template is preferably 10 to 50 consecutive bases, and more preferably 15 to 35 consecutive bases.
毒性タンパク質及び任意のペプチド、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドという２又は３のコンポーネントからなる融合タンパク質をコードする遺伝子を含むコンストラクトは、上述のフォワードプライマーとリバースプライマーを１セットにし、毒性タンパク質を産生する生物のＤＮＡ等を鋳型としてＰＣＲ反応を行うことで、得ることができる。かくしてＰＣＲにより得られるコンストラクトは、任意のペプチドの配列が異なる様々なコンストラクトの混合物である。なお、ＰＣＲの条件は、プライマー長、増幅断片長、用いるポリメラーゼの種類等を考慮して、適宜決定すればよい。 A construct containing a toxic protein and any peptide, or a gene encoding a fusion protein consisting of a toxic protein, a protease recognition sequence, and a fusion protein consisting of two or three components, is a set of the above-mentioned forward and reverse primers. It can be obtained by performing a PCR reaction using the DNA of an organism that produces a toxic protein as a template. The construct thus obtained by PCR is a mixture of various constructs with different sequences of arbitrary peptides. The PCR conditions may be appropriately determined in consideration of the primer length, amplified fragment length, type of polymerase to be used, and the like.
本発明において、ベクターとしては、宿主細胞中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクター等が挙げられるが、操作性の観点から、プラスミドベクターが好ましい。ベクターの構築に用いられるベクターＤＮＡは、広く普及した入手の容易なものが好適に用いられ、例えば、ｐＵＣ１９（タカラバイオ株式会社製）、ｐＴＶ１１８Ｎ（タカラバイオ株式会社製）、ｐＧＥＸ（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社製）、ｐＥＴ１６０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ製）、ｐＤＥＳＴ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ製）、ｐＥＴ−ｃｏｃｏ−２（Ｍｅｒｃｋ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）等が挙げられる。 In the present invention, the vector is not particularly limited as long as it can be replicated in a host cell, and examples thereof include a plasmid vector and a viral vector, but a plasmid vector is preferable from the viewpoint of operability. As the vector DNA used for constructing the vector, a widely used and easily available vector DNA is preferably used, for example, pUC19 (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), pTV118N (manufactured by Takara Bio Co., Ltd.), pGEX (GE Healthcare Japan). Examples thereof include pET160 (manufactured by Invitrogen), pDEST (manufactured by Invitrogen), pET-coco-2 (manufactured by Merck Millipore) and the like.
上記ベクターは、ＤＮＡの複製開始領域又は複製起点を含むＤＮＡ領域を含み得る。あるいは、上記ベクターにおいては、本発明の毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子の上流に、プロモーター領域、ターミネーター領域、又はシグナル領域等の制御配列が作動可能に連結されていてもよい。ここで、遺伝子と制御配列が「作動可能に連結されている」とは、遺伝子と制御領域とが、該遺伝子が該制御領域による制御の下に発現し得るように配置されていることをいう。
上記プロモーター領域、ターミネーター領域、シグナル領域等の制御配列の種類は、特に限定されず、導入する宿主に応じて、通常使用される制御配列を適宜選択して用いることができる。
あるいは、上記ベクターにおいては、本発明の毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子に、毒性タンパク質の単離を容易にするためのタグ配列が作動可能に連結されていてもよい。かかるタグ配列としては、特に限定されないが、例えば、Ｈｉｓタグ、ＧＳＴタグ、ＧＦＰタグ、ＨＡタグ等が挙げられる。
あるいは、上記ベクターには、該ベクターが適切に導入された宿主を選択するためのマーカー遺伝子（例えば、アンピシリン、ネオマイシン、カナマイシン、クロラムフェニコール等の薬剤の耐性遺伝子）がさらに組み込まれていてもよい。あるいは、宿主に栄養要求性株を使用する場合、要求される栄養の合成酵素をコードする遺伝子をマーカー遺伝子としてベクターに組み込んでもよい。またあるいは、生育のために特定の代謝を必須とする選択培地を用いる場合、該代謝の関連遺伝子をマーカー遺伝子としてベクターに組み込んでもよい。
The vector may include a DNA region containing a DNA replication origin or origin of replication. Alternatively, in the above vector, a promoter region, a terminator region, or a signal region is upstream of the gene encoding the toxic protein and any peptide of the present invention, or the toxic protein, protease recognition sequence, and gene encoding any peptide. Etc. may be operably linked. Here, the term "operably linked" between a gene and a control sequence means that the gene and the control region are arranged so that the gene can be expressed under the control of the control region. ..
The type of control sequence such as the promoter region, terminator region, signal region and the like is not particularly limited, and a normally used control sequence can be appropriately selected and used depending on the host to be introduced.
Alternatively, in the above vector, in order to facilitate the isolation of the toxic protein in the gene encoding the toxic protein and any peptide of the present invention, or the gene encoding the toxic protein, the protease recognition sequence, and any peptide. The tag sequences may be operably linked. The tag sequence is not particularly limited, and examples thereof include a His tag, a GST tag, a GFP tag, and an HA tag.
Alternatively, the vector may further incorporate a marker gene for selecting a host into which the vector has been appropriately introduced (eg, a resistance gene for a drug such as ampicillin, neomycin, kanamycin, chloramphenicol). Good. Alternatively, when an auxotrophic strain is used as the host, a gene encoding the synthase of the required nutrient may be incorporated into the vector as a marker gene. Alternatively, when a selective medium that requires specific metabolism for growth is used, a gene related to the metabolism may be incorporated into the vector as a marker gene.
かかるベクターへの毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子を含むコンストラクトの導入は、通常のＤＮＡ組換え技術により行うことができる。例えば、ベクター及びコンストラクトを適当な制限酵素で切断し、ライゲーションすればよい。かくして得られるコンストラクトを含むベクターは、毒性タンパク質及び任意のペプチドをコードする遺伝子、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列、及び任意のペプチドをコードする遺伝子を発現でき、かつ任意のペプチドの配列がそれぞれ異なるベクターの混合物、すなわちベクターライブラリー（ランダムベクターライブラリー）である。 Introduction of a construct containing a toxic protein and a gene encoding an arbitrary peptide, or a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide into such a vector can be performed by a conventional DNA recombination technique. For example, the vector and construct may be cleaved with an appropriate restriction enzyme and ligated. The vector containing the construct thus obtained can express a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a gene encoding a toxic protein, a protease recognition sequence, and an arbitrary peptide, and the sequence of the arbitrary peptide is different from each other. A mixture of, ie, a vector library (random vector library).
本発明において、宿主細胞とは、外来遺伝子を発現できる細胞であればよい。宿主細胞としては、大腸菌、枯草菌等の細菌、酵母、昆虫細胞、哺乳類細胞等が挙げられ、これらのうち、低コストで、増殖が速く、発現のコントロールが容易である観点から大腸菌が好ましい。また、宿主細胞としては、形質転換後の生死判定を容易にする観点から、毒性タンパク質をコードする遺伝子を宿主細胞に導入した場合に、該宿主細胞の生命活動が一部又は完全に阻害される細胞が好ましい。 In the present invention, the host cell may be any cell capable of expressing a foreign gene. Examples of host cells include bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, yeast, insect cells, mammalian cells, etc. Among these, Escherichia coli is preferable from the viewpoint of low cost, rapid growth, and easy control of expression. Further, as a host cell, from the viewpoint of facilitating the determination of life or death after transformation, when a gene encoding a toxic protein is introduced into the host cell, the vital activity of the host cell is partially or completely inhibited. Cells are preferred.
ベクターライブラリーを用いて宿主細胞を形質転換するには、プロトプラスト法、コンピテントセル法、エレクトロポレーション法、ヒートショック法等の当該分野で通常使用される方法を用いることができる。 To transform a host cell using a vector library, methods commonly used in the art such as protoplast method, competent cell method, electroporation method, heat shock method and the like can be used.
本発明の方法の第二の工程は、上記で形質転換した宿主細胞を適切な培地で培養し、導入が適切に行われた形質転換体をマーカー遺伝子の発現等を指標に選択し、生育してきたコロニーを得る工程である。形質転換にはベクターライブラリーを用いるが、１つの宿主細胞に導入されるのは、１種類のベクター、すなわち毒性タンパク質及びある特定の１種の任意のペプチド、又は毒性タンパク質、プロテアーゼ認識配列及びある特定の１種の任意のペプチドを発現するベクターのみである。この任意のペプチドが毒性タンパク質の活性を阻害する機能を有している場合には、合成された毒性タンパク質は不活化され、宿主細胞に対する毒性を示さないため、形質転換体のコロニーが形成される。一方、この任意のペプチドがかかる機能を有していない場合には、合成された毒性タンパク質は活性を示し、その毒性により宿主細胞が死滅し、コロニーは形成されない。すなわち、本工程は、宿主細胞の生死判定に基づき、毒性タンパク質に対し阻害活性を示すペプチドを発現している形質転換体をスクリーニングする工程である。阻害ペプチドの配列は、例えば、生育してきたコロニーを形成する細胞より、常法に従って、ＤＮＡを抽出し、該ＤＮＡを鋳型として適宜設定したプライマーを用いてＤＮＡ断片を増幅し、該ＤＮＡ断片の塩基配列を読み取り、該塩基配列をアミノ酸配列に変換することで得ることができる。また、本工程は、毒性タンパク質の活性を阻害する機能を有するペプチドを利用して、宿主細胞中で毒性タンパク質を発現させる工程でもある。 In the second step of the method of the present invention, the host cells transformed above are cultured in an appropriate medium, and the transformant appropriately introduced is selected using the expression of a marker gene or the like as an index and grown. This is the process of obtaining colonies. A vector library is used for transformation, but one host cell is introduced with one vector, namely a toxic protein and one particular arbitrary peptide, or a toxic protein, protease recognition sequence and. Only vectors that express any particular peptide. When this optional peptide has the function of inhibiting the activity of the toxic protein, the synthesized toxic protein is inactivated and does not show toxicity to the host cell, so that a colony of the transformant is formed. .. On the other hand, when this arbitrary peptide does not have such a function, the synthesized toxic protein exhibits activity, and the toxicity kills the host cell and does not form a colony. That is, this step is a step of screening a transformant expressing a peptide showing an inhibitory activity against a toxic protein based on the determination of whether the host cell is alive or dead. For the sequence of the inhibitory peptide, for example, DNA is extracted from cells forming a growing colony according to a conventional method, the DNA fragment is amplified using a primer appropriately set using the DNA as a template, and the base of the DNA fragment is used. It can be obtained by reading the sequence and converting the base sequence into an amino acid sequence. In addition, this step is also a step of expressing the toxic protein in the host cell by utilizing a peptide having a function of inhibiting the activity of the toxic protein.
本発明の毒性タンパク質の製造方法は、さらに、第三の工程として、毒性タンパク質を単離する工程を含む。本工程は、得られたコロニーを培養し、培養物から発現した毒性タンパク質を単離する工程である。コロニーの培養に使用する培地や培養条件は、宿主細胞の種類にあわせて、当業者が適宜選択することができる。また、本発明の毒性タンパク質の製造方法は、さらに、単離した毒性タンパク質を精製する工程を含んでいてもよい。毒性タンパク質の単離及び／又は精製には、当該分野で一般的な方法、例えば、遠心分離、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルクロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組み合わせて用いればよい。
単離された毒性タンパク質は、ペプチドにより活性が阻害されている状態である。毒性タンパク質にプロテアーゼ認識配列が連結されている場合には、該認識配列を切断するプロテアーゼによりペプチドを切り離すことで、毒性タンパク質の活性体を得ることができる。ペプチドの切断の有無は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ等で容易に確認することができる。あるいは、ペプチドに少なくとも２つのＣｙｓを含んでいる場合には、還元環境の違いに基づき、培養物から毒性タンパク質を単離することで該毒性タンパク質の活性体を得ることができる。これは、細胞内は還元的な環境であるため、Ｃｙｓを含むペプチドは直鎖構造をとり、該構造により毒性タンパク質の活性を阻害するが、単離後に環境を非還元的にすることで、Ｃｙｓを含むペプチド内でジスルフィド結合が形成されてペプチドのフォールディングが変化し、ペプチドが毒性タンパク質から解離して阻害能を消失することを利用するものである。
The method for producing a toxic protein of the present invention further includes, as a third step, a step of isolating the toxic protein. This step is a step of culturing the obtained colonies and isolating the toxic protein expressed from the culture. The medium and culture conditions used for culturing the colony can be appropriately selected by those skilled in the art according to the type of host cell. In addition, the method for producing a toxic protein of the present invention may further include a step of purifying the isolated toxic protein. For the isolation and / or purification of toxic proteins, common methods in the art, such as centrifugation, ammonium sulfate precipitation, gel chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, etc., may be used alone or in combination as appropriate. Good.
The isolated toxic protein is in a state in which the activity is inhibited by the peptide. When a protease recognition sequence is linked to a toxic protein, an active substance of the toxic protein can be obtained by cleaving the peptide with a protease that cleaves the recognition sequence. The presence or absence of peptide cleavage can be easily confirmed by SDS-PAGE or the like. Alternatively, when the peptide contains at least two Cys, an active form of the toxic protein can be obtained by isolating the toxic protein from the culture based on the difference in the reducing environment. This is because the intracellular environment is a reducing environment, so the peptide containing Cys has a linear structure, which inhibits the activity of toxic proteins, but by making the environment non-reducing after isolation, It utilizes the fact that a disulfide bond is formed in a peptide containing Cys to change the folding of the peptide, and the peptide dissociates from a toxic protein and loses its inhibitory ability.
後記実施例に示す通り、本発明の方法によれば、毒性タンパク質であるピエリシン−１、具体的にはピエリシン−１のＮ末端触媒ドメイン（配列番号４のアミノ酸配列の１〜２３３位で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド）、の活性を阻害するペプチドをスクリーニングできるとともに、宿主細胞にてピエリシン−１を発現させることができる。かかる阻害ペプチドは、ＣＬＬＭＩＲＣＬＱＦＳＶＣＧＧＳＣで表されるアミノ酸配列（配列番号１）、ＧＫＮＬＮＲＳＡＰＲで表されるアミノ酸配列（配列番号２）、又はＧＨＡＥＥＹＤＤＡＡＡＲＤＳＶで表されるアミノ酸配列（配列番号３）からなり、ピエリシン−１の毒性阻害剤の有効成分として有用である。本発明において、ピエリシン−１の毒性阻害剤は、配列番号１で表されるアミノ酸配列からなるペプチド、配列番号２で表されるアミノ酸配列からなるペプチド、及び配列番号３で表されるアミノ酸配列からなるペプチドよりなる群より選択される１種以上が含まれていればよいが、これ以外に、医薬用無毒性担体、安定化剤、湿潤剤、乳化剤、結合剤、等張化剤、賦形剤等の慣用の添加剤を適宜添加することもできる。ピエリシン−１の毒性阻害剤によりピエリシン−１の毒性を阻害するには、該阻害剤をピエリシン−１に接触せしめればよい。該阻害剤の使用量は、ピエリシン−１の使用量に応じて適宜決定すればよいが、例えば、ピエリシン−１の１質量部に対し、阻害ペプチドとして１質量部以上１００質量部以下が好ましく、５質量部以上５０質量部以下がより好ましい。 As shown in Examples below, according to the method of the present invention, it is indicated by the N-terminal catalytic domain of the toxic protein Piericin-1, specifically Piericin-1, at positions 1-233 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A peptide that inhibits the activity of a polypeptide consisting of an amino acid sequence) can be screened, and piericin-1 can be expressed in a host cell. Such an inhibitory peptide comprises an amino acid sequence represented by CLLMIRCLQFSVCGGSC (SEQ ID NO: 1), an amino acid sequence represented by GKNLNRSAPR (SEQ ID NO: 2), or an amino acid sequence represented by GHAEYDDAAARDSV (SEQ ID NO: 3), and is composed of pierisin-1. It is useful as an active ingredient of the toxicity inhibitor of. In the present invention, the toxicity inhibitor of Piericin-1 is composed of a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3. It is sufficient that one or more selected from the group consisting of the following peptides is contained, but in addition to this, a medicinal non-toxic carrier, a stabilizer, a wetting agent, an emulsifier, a binder, an isotonic agent, and an excipient Conventional additives such as agents can be added as appropriate. To inhibit the toxicity of Piericin-1 by a toxicity inhibitor of Piericin-1, the inhibitor may be brought into contact with Piericin-1. The amount of the inhibitor used may be appropriately determined according to the amount of piericin-1 used. For example, 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less of the inhibitory peptide is preferable with respect to 1 part by mass of piericin-1. More preferably, it is 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例１
方法
（１）ピエリシン−１を含むＤＮＡ断片の作製
ユーロフィンジェノミクス株式会社より購入した、配列番号５の塩基配列からなるピエリシン−１の人工遺伝子をコードしたプラスミドを使用し、下記表１に記載の２種類のプライマーセットを用いてそれぞれＰＣＲを行った。配列番号５の塩基配列は、ピエリシン−１遺伝子について配列最適化を行った配列である。フォワードプライマーは、ピエリシン−１遺伝子の５’末端領域のアンチセンス鎖と相補的な塩基配列を含み、リバースプライマーは、任意のペプチドをコードする塩基配列と相補的な配列、ＴＥＶプロテアーゼの認識配列（配列番号６）をコードする塩基配列と相補的な配列、及びピエリシン−１遺伝子の触媒領域の３’末端領域のセンス鎖と相補的な配列を含む。なお、Ｃ５×２系リバースプライマーにより付加される任意のペプチド配列は、１、７、１３及び１７番目のアミノ酸がＣｙｓである１７アミノ酸からなる配列であり、Ｃ６×２系リバースプライマーにより付加される任意のペプチド配列は、１、８、１５及び１９番目のアミノ酸がＣｙｓである１９アミノ酸からなる配列である。任意のペプチド配列中の上記特定の位置におけるＣｙｓ以外のアミノ酸については、終止コドンの発生確率を下げるべくコドンＮＮＫを使用したため、これらリバースプライマーには、ＮＮＫの相補鎖であるＭＮＮという塩基配列を含む。該プライマーセットを用いてＰＣＲを行うことにより、ピエリシン−１のＮ末端触媒ドメインをコードする塩基配列の下流に、ＴＥＶプロテアーゼの認識配列をコードする塩基配列と任意のペプチドをコードする塩基配列が発現可能に連結されたＤＮＡ断片を増幅した。ＰＣＲはＫＯＤ ｐｌｕｓ ｎｅｏ（東洋紡株式会社製）を用いて行い、表２の反応溶液組成及び表３の反応条件にて実施した。ＰＣＲ後、反応溶液を１．５％アガロースゲル（Ａｇａｒｏｓｅ ＬＯ３「ＴＡＫＡＲＡ」、タカラバイオ株式会社製）を用いてアガロースゲル電気泳動を行った。電気泳動後、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ Ｉ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｇｅｌ ｓｔｒａｉｎ（ロンザジャパン株式会社製）を用いて染色を行い、目的のバンドをゲルから切り出した。切り出したゲルから、ＱＩＡｑｕｉｃｋ Ｇｅｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｋｉｔ（ＱＩＡＧＥＮ製）を用いてＤＮＡ抽出を行った。
Example 1
Method (1) Preparation of DNA Fragment Containing Piericin-1 A plasmid encoded by the artificial gene of Piericin-1 consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 purchased from Eurofin Genomics Co., Ltd. is used and is shown in Table 1 below. PCR was performed using each of the two primer sets. The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 is a sequence in which the sequence of the Piericin-1 gene has been optimized. The forward primer contains a base sequence complementary to the antisense strand in the 5'terminal region of the piericin-1 gene, and the reverse primer is a sequence complementary to the base sequence encoding any peptide, the recognition sequence of TEV protease ( It contains a sequence complementary to the nucleotide sequence encoding SEQ ID NO: 6) and a sequence complementary to the sense strand in the 3'end region of the catalytic region of the piericin-1 gene. Any peptide sequence added by the C5 × 2 reverse primer is a sequence consisting of 17 amino acids in which the 1, 7, 13 and 17 amino acids are Cys, and is added by the C6 × 2 reverse primer. The arbitrary peptide sequence is a sequence consisting of 19 amino acids in which the 1, 8, 15 and 19th amino acids are Cys. For amino acids other than Cys at the above specific position in any peptide sequence, codon NNK was used to reduce the probability of occurrence of a stop codon, so these reverse primers include a base sequence called MNN, which is a complementary strand of NNK. .. By performing PCR using the primer set, a base sequence encoding a recognition sequence of TEV protease and a base sequence encoding an arbitrary peptide are expressed downstream of the base sequence encoding the N-terminal catalytic domain of pierisin-1. The freely linked DNA fragments were amplified. PCR was carried out using KOD plus neo (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) under the reaction solution composition shown in Table 2 and the reaction conditions shown in Table 3. After PCR, the reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis using a 1.5% agarose gel (Agarose LO3 "TAKARA", manufactured by Takara Bio Inc.). After electrophoresis, staining was performed using SYBR Green I Nucleic Acid Gel stain (manufactured by Ronza Japan Co., Ltd.), and the target band was cut out from the gel. DNA was extracted from the cut gel using a QIAquick Gel extraction kit (manufactured by QIAGEN).
（２）ベクター及びＤＮＡ断片の制限酵素処理
ｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクター（Ｍｅｒｃｋ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）を用いて発現用ベクターの構築を行った。ｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクターは、形質転換後の大腸菌内におけるコピー数を制御できるタンパク質発現用ベクターである。通常培地にて培養している間はコピー数が大腸菌内で１コピー程度に保たれているが、アラビノースを添加することにより４０コピー程度に増加させることができる。
ｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクターと、（１）にて作製したピエリシン−１のＣ５×２系、Ｃ６×２系のＤＮＡ断片を、ＮｈｅＩ−ＨＦ及びＨｉｎｄ ＩＩＩ ＨＦ（ともにニュー・イングランド・バイオラボ・ジャパン株式会社製）を用いて制限酵素処理した。制限酵素処理後、ｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクターは０．８％アガロースゲルを用いて電気泳動を行った後、目的バンドのゲルからの切り出しを行い、ＱＩＡｑｕｉｃｋ Ｇｅｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｋｉｔを用いてＤＮＡ抽出を行った。抽出したｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクターは、Ｅ．ｃｏｌｉ ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ（東洋紡株式会社製）を用いて脱リン酸化処理を行い、処理後Ｎｕｃｌｅｏｓｐｉｎ ｇＤＮＡ Ｃｌｅａｎ−ｕｐ（タカラバイオ株式会社製）を用いて精製を行った。ＤＮＡ断片は、制限酵素処理後にＮｕｃｌｅｏｓｐｉｎ ｇＤＮＡ Ｃｌｅａｎ−ｕｐを用いて精製を行った。
(2) Restriction enzyme treatment of vector and DNA fragment An expression vector was constructed using a pETcoco-2 vector (manufactured by Merck Millipore). The pETcoco-2 vector is a protein expression vector capable of controlling the copy number in Escherichia coli after transformation. The copy number is maintained at about 1 copy in Escherichia coli while culturing in a normal medium, but it can be increased to about 40 copies by adding arabinose.
The pETcoco-2 vector and the C5 × 2 and C6 × 2 DNA fragments of Piericin-1 prepared in (1) were prepared by NheI-HF and HindIIIHF (both manufactured by New England Biolab Japan Co., Ltd.). ) Was used for restriction enzyme treatment. After the restriction enzyme treatment, the pETcoco-2 vector was electrophoresed on a 0.8% agarose gel, cut out from the gel of the target band, and DNA was extracted using the QIAquick Gel extraction kit. The extracted pETcoco-2 vector was obtained from E. coli. Dephosphorylation treatment was performed using colli-alkaline phosphatase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and after the treatment, purification was performed using Nucleospin gDNA Clean-up (manufactured by Takara Bio Inc.). The DNA fragment was purified using Nucleospin gDNA Clean-up after restriction enzyme treatment.
（３）ベクターとＤＮＡ断片のライゲーション反応
ライゲーション反応には２種類のライゲーション試薬を用いて反応を行った。
（ｉ）ｌｉｇａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｖｅｒ２（東洋紡株式会社製）を用いたライゲーション
（２）にて作製したＣ５×２系、Ｃ６×２系のＤＮＡ断片２μＬと、（２）にて作製したベクター８μＬ及びｌｉｇａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｖｅｒ ２ １０μＬを混ぜ、１６℃、２時間反応させた。
（ｉｉ）ｌｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｋｉｔ（ニッポンジーン社）を用いたライゲーション
（２）にて作製したＣ５×２系、Ｃ６×２系のＤＮＡ断片２μＬと、（２）にて作製したベクター８μＬ及びｌｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｋｉｔ １０μＬを混ぜ、１６℃、１０分反応させた。
(3) Ligation reaction between vector and DNA fragment The ligation reaction was carried out using two types of ligation reagents.
(I) 2 μL of C5 × 2 and C6 × 2 DNA fragments prepared in (2), and 8 μL of vector and duration high prepared in (2), using ligation high ver2 (manufactured by Toyobo Corporation). Ver2 10 μL was mixed and reacted at 16 ° C. for 2 hours.
(Ii) 2 μL of C5 × 2 system and C6 × 2 system DNA fragments prepared in (2), 8 μL of vector prepared in (2), and 10 μL of connection joint kit (10 μL) prepared by ligation using a ligation symvenient kit (Nippon Gene). Was mixed and reacted at 16 ° C. for 10 minutes.
（４）大腸菌の形質転換、及び取得したコロニーの培養
タンパク質発現用ホストとして、大腸菌株Ｔｕｎｅｒ（ＤＥ３）ｐＬｙｓＳ（Ｍｅｒｃｋ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）を使用した。Ｔｕｎｅｒ（ＤＥ３）ｐＬｙｓＳのコンピテントセル２００μＬに対し、（３）にて作製したライゲーション反応後の溶液１μＬを添加し、４２℃、４５秒によるヒートショック法にて形質転換を行った。形質転換後３７℃にてＳＯＣ培地による回復培養を行い、２３００ｇ、１０分にて遠心処理を行い菌体を回収した後、５０μｇ／ｍＬ カルベニシリンを含むＬＢ寒天培地にて３７℃で一晩培養を行った。培養後に形成されたコロニーを５０μｇ／ｍＬ カルベニシリンを含むＬＢ液体培地に植菌し、３７℃で一晩培養した。翌日、培養液の一部を用いて１６％グリセロールを含む、取得コロニー（菌株）のグリセロールストックを作製し、液体窒素で凍結させた後、−８０℃で保存した。
(4) Transformation of Escherichia coli and culture of acquired colonies Escherichia coli strain Tuner (DE3) pLysS (manufactured by Merck Millipore) was used as a protein expression host. To 200 μL of competent cells of Tuner (DE3) pLysS, 1 μL of the solution prepared in (3) after the ligation reaction was added, and transformation was performed by a heat shock method at 42 ° C. for 45 seconds. After transformation, recovery culture was performed in SOC medium at 37 ° C., and cells were collected by centrifugation at 2300 g for 10 minutes, and then cultured overnight at 37 ° C. in LB agar medium containing 50 μg / mL carbenicillin. went. The colonies formed after culturing were inoculated into an LB liquid medium containing 50 μg / mL carbenicillin and cultured at 37 ° C. overnight. The next day, a glycerol stock of acquired colonies (strains) containing 16% glycerol was prepared using a part of the culture solution, frozen in liquid nitrogen, and then stored at −80 ° C.
（５）タンパク質の発現誘導
（４）にて作製した菌液を用いてタンパク質の発現を行った。０．２％グルコース及び５０μｇ／ｍＬ カルベニシリンを含むＬＢ液体培地に（４）で培養した培養液を用いて植菌を行い、濁度ＯＤ６００が約１．０になるまで３７℃にて振とう培養を行った。ＯＤ６００が約１．０に達した後、培養液を回収、２３００ｇ、１０分にて遠心処理を行った。遠心処理後、上清を捨て、１０ｍＬの５０μｇ／ｍＬ カルベニシリンを含むＬＢ液体培地にペレットを懸濁した後、ＩＰＴＧを終濃度０．１ｍＭ、Ｌ−ａｒａｂｉｎｏｓｅを終濃度０．０１％になるよう添加し、２０℃にて一晩振とう培養を行った。
(5) Induction of protein expression Protein expression was performed using the bacterial solution prepared in (4). Inoculate the LB liquid medium containing 0.2% glucose and 50 μg / mL carbenicillin using the culture solution cultured in (4), and shake culture at 37 ° C. until the turbidity OD600 reaches about 1.0. Was done. After the OD600 reached about 1.0, the culture broth was collected and centrifuged at 2300 g for 10 minutes. After centrifugation, discard the supernatant, suspend the pellet in 10 mL of LB liquid medium containing 50 μg / mL carbenicillin, and then add IPTG to a final concentration of 0.1 mM and L-arabinose to a final concentration of 0.01%. Then, the mixture was shake-cultured overnight at 20 ° C.
（６）菌体破砕及び発現解析用サンプルの調製
（５）にて作製した培養液を、２３００ｇ、１０分にて遠心処理した。上清を捨て、菌体を破砕用ｂｕｆｆｅｒ（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ ｐＨ７．５、２５０ｍＭ ＮａＣｌ、５％ ｇｌｙｃｅｒｏｌ）４ｍＬに懸濁した。懸濁後、超音波を用いた菌体の破砕を行い、破砕液を用いてＳＤＳ−ＰＡＧＥ用のサンプル調製を行った。サンプル調製には、Ｂｏｌｔ ＬＤＳ Ｓａｍｐｌｅ Ｂｕｆｆｅｒ（４×）及びＢｏｌｔ Ｓａｍｐｌｅ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ａｇｅｎｔ（１０×）（共にＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｋ．Ｋ．製）を用いた。
(6) Crushing of cells and preparation of sample for expression analysis The culture solution prepared in (5) was centrifuged at 2300 g for 10 minutes. The supernatant was discarded, and the cells were suspended in 4 mL of a crushing buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 250 mM NaCl, 5% glycerol). After suspension, the cells were crushed using ultrasonic waves, and a sample for SDS-PAGE was prepared using the crushed solution. For sample preparation, Bolt LDS Sample Buffer (4 ×) and Bolt Sample Reducing Agent (10 ×) (both manufactured by Thermo Fisher Scientific KK) were used.
（７）Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇによる解析
（６）にて調製したサンプルについて、ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇにてピエリシン−１合成の有無を確認した。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ用のゲルとしてＢｏｌｔ ４−１２％ Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ Ｐｌｕｓを、泳動用ｂｕｆｆｅｒとしてＮｕＰＡＧＥ ＭＥＳ ＳＤＳ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ（２０×）を２０倍希釈して使用した（ともにＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｋ．Ｋ．製）。一次抗体として抗ピエリシン−１ウサギ抗体を使用し、二次抗体としてＡｎｔｉ−Ｒａｂｂｉｔ ＩｇＧ，ＨＲＰ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｗｈｏｌｅ Ａｂ Ｄｏｎｋｅｙ（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社製）を使用、発色にＡｍａｒｓｈａｍ ＥＣＬ Ｐｒｉｍｅ（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社製）を使用した。解析に際して、コントロールとして無細胞合成系にて合成した１−２３３残基からなるピエリシン−１を使用した。
(7) Analysis by Western blotting With respect to the sample prepared in (6), the presence or absence of piericin-1 synthesis was confirmed by Western blotting. Bolt 4-12% Bis-Tris Plus was used as a gel for SDS-PAGE, and NuPAGE MES SDS Running Buffer (20 ×) was diluted 20-fold as a buffer for electrophoresis (both manufactured by Thermo Fisher Scientific KK). .. Anti-Pierisin-1 rabbit antibody is used as the primary antibody, Anti-Rabbit IgG and HRP-Linked Walle Ab Donkey (manufactured by GE Healthcare Japan Co., Ltd.) are used as the secondary antibody, and Amarsham ECL Prime (GE Healthcare) is used for color development.・ Made by Japan Co., Ltd.). In the analysis, piericin-1 consisting of 1-233 residues synthesized in a cell-free synthesis system was used as a control.
（８）ピエリシン−１の発現が確認された菌株にて発現しているペプチドの配列解析
（７）にてピエリシン−１の発現が確認できた菌株にて、ピエリシン−１のＣ末端に付加されているペプチド配列を特定するためにシーケンス解析を行った。
（４）にて作製した培養液のうち、グリセロールストック及びタンパク質の発現誘導に使用した分を除く残りの培養液を２３００ｇ、１０分遠心処理した。上清を捨て、ペレットよりＱｉａｐｒｅｐ ｓｐｉｎ ｍｉｎｉｐｒｅｐ ｋｉｔ（ＱＩＡＧＥＮ製）を用いてプラスミド抽出を行った。得られたプラスミド溶液と表４のシーケンス解析用プライマーを用いてＰＣＲを行った。ＰＣＲの反応溶液組成及び反応条件は表２及び表３の条件で実施した（プラスミド溶液の濃度のみ０．２６μｇ／μＬとして実施）。反応後、エタノール沈殿を行い、ペレットを乾燥後５０μＬのＴＥ ｂｕｆｆｅｒに溶解し、ＤＮＡ溶液を作製した。作製したＤＮＡ溶液を用いて、ＢｉｇＤｙｅ ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ ｖｅｒ３．１ Ｃｙｃｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｋｉｔ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ｓｃｉｅｎｉｆｉｃ Ｋ．Ｋ．製）及び３５００ｘＬ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｚｅｒ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ｓｃｉｅｎｉｆｉｃ Ｋ．Ｋ．製）を用いたシーケンシングを行った。解析には、表４に示したフォワードプライマー及びリバースプライマーを用いた。
(8) Sequence analysis of peptides expressed in the strain in which the expression of pierisin-1 was confirmed. In the strain in which the expression of pierisin-1 was confirmed in (7), it was added to the C-terminal of pierisin-1. Sequence analysis was performed to identify the peptide sequence.
Of the culture broth prepared in (4), 2300 g of the remaining culture broth excluding the portion used for inducing the expression of glycerol stock and protein was centrifuged for 10 minutes. The supernatant was discarded, and plasmid extraction was performed from the pellet using a Qiaprep spin miniprep kit (manufactured by QIAGEN). PCR was performed using the obtained plasmid solution and the primers for sequence analysis in Table 4. The PCR reaction solution composition and reaction conditions were carried out under the conditions shown in Tables 2 and 3 (only the concentration of the plasmid solution was 0.26 μg / μL). After the reaction, ethanol precipitation was performed, and the pellet was dried and then dissolved in 50 μL of TE buffer to prepare a DNA solution. Using the prepared DNA solution, a BigDye terminator ver3.1 Cycle Sequencing kit (manufactured by Thermo Fisher scientific KK) and a 3500xL genetic analyzer (manufactured by Thermo Fisher) Sequencing were performed. The forward and reverse primers shown in Table 4 were used for the analysis.
結果
（１）形質転換結果
方法（４）の形質転換実験の結果、Ｃ５×２系を用いてｌｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｋｉｔを使用した系にて、実験を２回実施し、計３個のコロニーを取得した。また、Ｃ６×２系を用いてｌｉｇａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｖｅｒ２を使用した系にて、実験を１回実施し、１個のコロニーを取得した。このうち、Ｃ５×２系にて取得したコロニーを培養し、方法（５）での実験に使用した。
大腸菌に毒性を示さないタンパク質をコードする遺伝子を本実施例と同様に大腸菌に導入した場合、通常は無数のコロニーを取得することができる。しかしながら、本実施例で取得できたコロニー数は非常に少なかった。ピエリシン−１の細胞傷害活性が非常に高く、かかる活性を阻害するペプチドの配列は限定されていると予想されるところ、任意のペプチドの大半は、ピエリシン−１に対して阻害活性を示さない、または中程度の阻害活性を持つペプチドであり、これらはピエリシン−１の活性を完全に抑えきれないため大腸菌は死滅したが、ピエリシン−１に対して強固に阻害活性を示すペプチドもごく少量存在しており、かかるペプチドにより大腸菌が生存することができ、非常に少量であったもののコロニーを形成できたと考えられる。
このように、本実施例ではピエリシン−１の活性ゆえに取得できたペプチドが非常に少なかったが、このことは一方で本発明の方法の高い選択圧と感度を示していると考えられる。
Results (1) Transformation results As a result of the transformation experiment of the method (4), the experiment was carried out twice in the system using the residence convenient kit using the C5 × 2 system, and a total of 3 colonies were obtained. .. In addition, an experiment was carried out once in a system using ligation high ver2 using a C6 × 2 system, and one colony was obtained. Of these, the colonies obtained in the C5 × 2 system were cultured and used for the experiment in the method (5).
When a gene encoding a protein that is not toxic to E. coli is introduced into E. coli in the same manner as in this example, innumerable colonies can usually be obtained. However, the number of colonies obtained in this example was very small. The cytotoxic activity of pierisin-1 is very high, and the sequences of peptides that inhibit such activity are expected to be limited, but most of the arbitrary peptides show no inhibitory activity against pierisin-1. Alternatively, they are peptides with moderate inhibitory activity, and Escherichia coli was killed because the activity of piericin-1 could not be completely suppressed, but there are also very small amounts of peptides that strongly inhibit piericin-1. It is probable that such peptides allowed Escherichia coli to survive and form colonies, albeit in a very small amount.
Thus, in this example, very few peptides could be obtained due to the activity of piericin-1, but this is considered to indicate the high selective pressure and sensitivity of the method of the present invention.
（２）Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇによる発現解析結果
図１にｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇの結果を示した。Ｃ５×２系にて取得したコロニーについて、コントロールと同様の強度のバンドを確認することができた。このことから、Ｃ５×２系にて取得したコロニー（菌株）はピエリシン−１を発現していることが分かった。なお、取得菌株由来のバンドは、コントロールのバンドより高分子側にシフトしていたが、これは、コントロールのアミノ酸残基数が２３３であるのに対し、取得菌株では、ピエリシン−１のＣ末端にプロテアーゼ認識配列とペプチド配列を含む３０残基が、Ｎ末端にｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクター由来のＨｉｓタグ配列の１０残基が付加されているため、アミノ酸残基数が２７３であることに起因するものと考えられる。
(2) Expression analysis results by Western blotting Fig. 1 shows the results of Western blotting. For the colonies acquired by the C5 × 2 system, a band having the same intensity as that of the control could be confirmed. From this, it was found that the colonies (strains) obtained in the C5 × 2 system express piericin-1. The band derived from the acquired strain was shifted to the polymer side from the control band, which means that the number of amino acid residues in the control was 233, whereas in the acquired strain, the C-terminal of piericin-1 was used. This is due to the fact that the number of amino acid residues is 273 because 30 residues including the protease recognition sequence and the peptide sequence are added to the N-terminal with 10 residues of the His tag sequence derived from the pETcoco-2 vector. it is conceivable that.
（３）シーケンス解析結果
方法（８）にて実施したシーケンス解析の結果を図２及び３に示した。図２はフォワードプライマーを用いたシーケンス結果を、図３はリバースプライマーを用いたシーケンス結果を示す。図中、実線で囲んだ部分がピエリシン−１の配列、破線で囲んだ部分がプロテアーゼ認識配列、二重線で囲んだ部分がペプチド配列である。シーケンス解析の結果、ピエリシン−１の発現が確認できたコンストラクトは、ピエリシン−１配列、プロテアーゼ認識配列、ペプチド配列を有し、該ペプチドの配列はＣＬＬＭＩＲＣＬＱＦＳＶＣＧＧＳＣ（配列番号１）であることが明らかとなった。従来の方法では大腸菌で発現できなかったピエリシン−１を発現できたことから、該ペプチドがピエリシン−１の毒性を阻害するペプチドであると考えられた。
(3) Sequence analysis results The results of the sequence analysis performed by the method (8) are shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows the sequence result using the forward primer, and FIG. 3 shows the sequence result using the reverse primer. In the figure, the part surrounded by a solid line is the sequence of Piericin-1, the part surrounded by a broken line is a protease recognition sequence, and the part surrounded by a double line is a peptide sequence. As a result of sequence analysis, it was clarified that the construct in which the expression of Piericin-1 was confirmed had a Piericin-1 sequence, a protease recognition sequence, and a peptide sequence, and the sequence of the peptide was CLLMIRCLQFSVCGGSC (SEQ ID NO: 1). It was. Since Piericin-1 could be expressed in Escherichia coli by the conventional method, it was considered that the peptide is a peptide that inhibits the toxicity of Piericin-1.
実施例２
方法
ピエリシン−１を含むＤＮＡ断片の作製にあたり、下記表５に記載のプライマーセットを用いた以外は、実施例１の方法（１）〜（７）と同様にして、ピエリシン−１の発現解析を行った。なお、１５ａａリバースプライマーにより付加される任意のペプチド配列は、１５アミノ酸からなるペプチド配列である。また、実施例１の方法（８）と同様にしてペプチドの配列解析を行った。ただし、リバース側からの解析のみ行った。
Example 2
Method In preparing a DNA fragment containing pierisin-1, the expression analysis of pierisin-1 was carried out in the same manner as in the methods (1) to (7) of Example 1 except that the primer sets shown in Table 5 below were used. went. The arbitrary peptide sequence added by the 15aa reverse primer is a peptide sequence consisting of 15 amino acids. Moreover, the sequence analysis of the peptide was performed in the same manner as in the method (8) of Example 1. However, only the analysis from the reverse side was performed.
結果
（１）形質転換結果
方法（４）の形質転換実験の結果、ｌｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｋｉｔを使用した系にて、実験を１回実施し、３個のコロニーを取得した。また、ｌｉｇａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｖｅｒ２を使用した系にて、実験を１回実施し、２個のコロニーを取得した。このうちの４個のコロニーを培養し、方法（５）での実験に使用した。
Results (1) Transformation results As a result of the transformation experiment of the method (4), the experiment was carried out once in the system using the connection convenient kit, and 3 colonies were obtained. In addition, the experiment was carried out once in the system using ligation high ver2, and two colonies were obtained. Four of these colonies were cultured and used in the experiment in method (5).
（２）Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇによる発現解析結果
図４にｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇの結果を示した。取得した４個のコロニー（菌株）について、ピエリシン−１の発現を確認することができた。このうち、発現が強い菌株２及び４を、方法（８）の配列解析に供した。なお、菌株４由来のバンドは、コントロールのバンドより高分子側にシフトしていたが、これは、コントロールのアミノ酸残基数が２３３であるのに対し、菌株４では、ピエリシン−１のＣ末端にプロテアーゼ認識配列とペプチド配列を含む２８残基が、Ｎ末端にｐＥＴｃｏｃｏ−２ベクター由来のＨｉｓタグ配列の１０残基が付加されているため、アミノ酸残基数が２７１であることに起因するものと考えられる。一方、菌株２由来のバンドは、コントロールのバンドと菌株４由来のバンドの中間あたりに認められた。よって、ペプチド配列中に終止コドンが生じ、ペプチド配列が想定より短くなったことが予想される。
(2) Expression analysis results by Western blotting FIG. 4 shows the results of Western blotting. The expression of pierisin-1 could be confirmed in the obtained 4 colonies (strains). Of these, strains 2 and 4 having strong expression were subjected to sequence analysis of method (8). The band derived from strain 4 was shifted to the polymer side from the control band, which means that the number of amino acid residues in the control was 233, whereas in strain 4, the C-terminal of piericin-1 was used. This is due to the fact that the number of amino acid residues is 271 because 28 residues including the protease recognition sequence and the peptide sequence are added to the N-terminal with 10 residues of the His tag sequence derived from the pETcoco-2 vector. it is conceivable that. On the other hand, the band derived from the strain 2 was observed between the control band and the band derived from the strain 4. Therefore, it is expected that a stop codon is generated in the peptide sequence and the peptide sequence is shorter than expected.
（３）シーケンス解析結果
菌株２についてのシーケンス解析の結果を図５に、菌株４についてのシーケンス解析の結果を図６に示した。図中、実線で囲んだ部分がピエリシン−１の配列、破線で囲んだ部分がプロテアーゼ認識配列、二重線で囲んだ部分がペプチド配列である。シーケンス解析の結果、ピエリシン−１の発現が確認できた菌株２及び４は、ともにピエリシン−１配列、プロテアーゼ認識配列、及びペプチド配列を含むコンストラクトを有していることが明らかとなった。菌株２において提示されていたペプチドは、配列中の終止コドンの出現のため、設計よりも５残基少ない１０残基のペプチドであり、その配列はＧＫＮＬＮＲＳＡＰＲ（配列番号２）であった。一方、菌株４では、設計通りの１５残基のペプチド配列が付加されており、その配列はＧＨＡＥＥＹＤＤＡＡＡＲＤＳＶ（配列番号３）であった。従来の方法では大腸菌で発現できなかったピエリシン−１を発現できたことから、該ペプチドがピエリシン−１の毒性を阻害するペプチドであると考えられた。
(3) Sequence analysis result The result of the sequence analysis for the strain 2 is shown in FIG. 5, and the result of the sequence analysis for the strain 4 is shown in FIG. In the figure, the part surrounded by a solid line is the sequence of Piericin-1, the part surrounded by a broken line is a protease recognition sequence, and the part surrounded by a double line is a peptide sequence. As a result of sequence analysis, it was clarified that the strains 2 and 4 in which the expression of piericin-1 was confirmed had a construct containing the pielicin-1 sequence, the protease recognition sequence, and the peptide sequence. The peptide presented in Strain 2 was a 10-residue peptide, 5 residues less than designed due to the appearance of a stop codon in the sequence, and the sequence was GKNLNRSAPR (SEQ ID NO: 2). On the other hand, in strain 4, a 15-residue peptide sequence as designed was added, and the sequence was GHAEYDDAAARDSV (SEQ ID NO: 3). Since Piericin-1 could be expressed in Escherichia coli by the conventional method, it was considered that the peptide is a peptide that inhibits the toxicity of Piericin-1.
Claims (11)
形質転換された前記宿主細胞を培養してコロニーを得る工程と、
を含むことを特徴とする、毒性タンパク質の活性を阻害するペプチドのスクリーニング方法。 A step of transforming a host cell with a vector library containing a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a vector containing a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide.
The step of culturing the transformed host cell to obtain a colony, and
A method for screening a peptide that inhibits the activity of a toxic protein, which comprises.
形質転換された前記宿主細胞を培養してコロニーを得る工程と、
毒性タンパク質を単離する工程と、
を含むことを特徴とする、毒性タンパク質の製造方法。 A step of transforming a host cell with a vector library containing a gene encoding a toxic protein and an arbitrary peptide, or a vector containing a toxic protein, a protease recognition sequence, and a gene encoding an arbitrary peptide.
The step of culturing the transformed host cell to obtain a colony, and
The process of isolating toxic proteins and
A method for producing a toxic protein, which comprises.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H. CHERUVARA, ET AL., THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, vol. 290, no. 12, JPN6023003425, 2015, pages 7426 - 7435, ISSN: 0005138021 * |
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