JP2020519264A - セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法 - Google Patents

セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020519264A
JP2020519264A JP2019561814A JP2019561814A JP2020519264A JP 2020519264 A JP2020519264 A JP 2020519264A JP 2019561814 A JP2019561814 A JP 2019561814A JP 2019561814 A JP2019561814 A JP 2019561814A JP 2020519264 A JP2020519264 A JP 2020519264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recombinant vector
cellulose
target protein
protein
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019561814A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6945883B2 (ja
Inventor
ファン ファン、イン
ファン ファン、イン
ジュ ソン、ウン
ジュ ソン、ウン
イ、ヨンジク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bioapplications Inc
Original Assignee
Bioapplications Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bioapplications Inc filed Critical Bioapplications Inc
Publication of JP2020519264A publication Critical patent/JP2020519264A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6945883B2 publication Critical patent/JP6945883B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/33Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Clostridium (G)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/16Extraction; Separation; Purification by chromatography
    • C07K1/22Affinity chromatography or related techniques based upon selective absorption processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/30Extraction; Separation; Purification by precipitation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/35Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Mycobacteriaceae (F)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K5/00Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/10Tetrapeptides
    • C07K5/1019Tetrapeptides with the first amino acid being basic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8222Developmentally regulated expression systems, tissue, organ specific, temporal or spatial regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/04Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing an ER retention signal such as a C-terminal HDEL motif
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/20Fusion polypeptide containing a tag with affinity for a non-protein ligand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/50Fusion polypeptide containing protease site
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/95Fusion polypeptide containing a motif/fusion for degradation (ubiquitin fusions, PEST sequence)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

本発明は、セルロース結合モジュール3を含む組換えベクター及び前記組換えベクターを用いて目的タンパク質を分離する方法に関するもので、本発明のタンパク質分離方法は、前記組換えベクターを用いて形質転換された植物体をセルロースに結合させて目的タンパク質を含む融合タンパク質を容易に分離することが可能であり、融合タンパク質にエンテロキナーゼを処理して目的タンパク質とセルロース結合モジュールを効率的に分離することができるので、産業的に多様な分野に応用可能であると期待される。【選択図】図3

Description

本発明は、セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法に関する。
セルロースは、植物の細胞膜及び木質部を構成する基本成分であって、植物体の約30%以上を占める有機化合物の一種である。多糖類に属し、化学構造は、D−グルコースがβ−1,4−グルコシド結合で多数重合され、天然状態の分子量が数万〜数十万に至る。セルロースは、無臭の白色固体であって、水、エタノール及びエーテルには溶けず、アルカリに非常に強い耐性を有しているが、酸や銅アンモニア溶液内では加水分解されて中間産物としてセロビオースを多量生成し、最終的には、グルコースに変換される。セルロースは、自然界で最も豊かな天然資源の一種類であって、これを利用しようとする多くの研究が進行中である。
一方、セルロースを分解するセルラーゼは、セルロース結合ドメイン(cellulose binding domain、CBD)を有しており、セルロースに特異的に結合してセルロースを効果的に分解する。上記のようなセルロース結合ドメインを必要とする目的タンパク質に結合させてセルロースに特異的に結合する組換えタンパク質を製造しようとする試みが活発に行われている(大韓民国登録特許第10−0618563号)。しかし、このような試みは、微生物を用いて組換えタンパク質を製造する方法に限られており、植物を用いた例はまだ知られていない。
しかし、最近、植物由来の組換えタンパク質、ワクチンなどの生産と関連して関心が集中しており、植物体を用いて大量の組換えタンパク質を生産し、高純度の組換えタンパク質を大量に迅速で且つ低価で分離する方法の開発が切実に求められているという実情がある。
本発明は、上記のような従来技術上の問題点を解決するために案出されたもので、植物体内で目的タンパク質を生成した後、生成された目的タンパク質を大量に迅速で簡単に分離するために、セルロース結合モジュール3(Cellulose binding module 3、CBM3)を含む組換えベクターと、前記組換えベクターを用いて目的タンパク質を分離・精製する方法を提供することをその目的とする。
しかし、本発明が達成しようとする技術的課題は、上記で言及した課題に制限されず、言及しなかったまた他の課題は、下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。
上記のような本発明の目的を達成するために、本発明は、セルロース結合モジュール3をコードする配列番号1の塩基配列を含む組換えベクターを提供するものとして、前記組換えベクターの構成は、図1に示した通りである。
本発明の一具現例において、前記組換えベクターは、セルロース結合モジュール3、連結ペプチド、エンテロキナーゼの切断部位及び目的タンパク質のコード遺伝子が順次に連結されているものであってもよい。
本発明の他の具現例において、前記目的タンパク質のコード遺伝子は、配列番号3の塩基配列で構成されるものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記連結ペプチドは、配列番号5の塩基配列で構成されるものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記エンテロキナーゼの切断部位は、配列番号6の塩基配列で構成されるものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記組換えベクターは、植物細胞で目的タンパク質を小胞体にターゲティングすることができるBiP(Binding immunoglobulin protein)タンパク質をコードする遺伝子が追加的に作動可能に連結されたものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記BiPタンパク質をコードする遺伝子は、配列番号7の塩基配列で構成されるものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記組換えベクターは、HDEL(His−Asp−Glu−Leu)ペプチドをコードする塩基配列が追加的に作動可能に連結されたものであってもよい。
また、本発明は、下記ステップを含む目的タンパク質の分離・精製方法を提供する:
前記組換えベクターを用いて形質転換された植物体とタンパク質抽出緩衝溶液を混合して植物体混合液を製造するステップ(ステップS1);
前記ステップS1の混合液をセルロースが満たされたカラムに注入してセルロース結合モジュール3及び目的タンパク質が融合された融合タンパク質をセルロースに吸着させるステップ(ステップS2);及び
前記ステップS2で前記融合タンパク質が吸着されたセルロースを遠心分離して沈澱させた後、エンテロキナーゼに懸濁して懸濁液を収得するステップ(ステップS3)。
本発明の一具現例において、前記ステップS3後、セファロースカラムに前記懸濁液を注入してエンテロキナーゼを除去するステップをさらに含むものであってもよい。
本発明の他の具現例において、前記タンパク質抽出緩衝溶液は、10〜100mMのトリス(Tris)緩衝液、100〜200mMの塩化ナトリウム(NaCl)溶液、0.01〜0.5%のTriton X−100及びプロテアーゼインヒビターを含むものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記形質転換植物体は、
a)前記組換えベクターを菌株に導入して形質転換菌株を製造するステップ;及び
b)前記形質転換菌株を用いて植物体を形質転換するステップを含む方法で製造されるものであってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記菌株は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)であってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記植物体は、シロイヌナズナ、大豆、タバコ、ナス、トウガラシ、ジャガイモ、トマト、白菜、大根、キャベツ、チシャ、桃、梨、イチゴ、スイカ、マクワウリ、キュウリ、ニンジン及びセロリからなる群より選択される双子葉植物;又は稲、麦、小麦、ライ麦、トウモロコシ、サトウキビ、エンバク及びタマネギからなる群より選択される単子葉植物であってもよい。
本発明のまた他の具現例において、前記セルロースは、微細結晶セルロース(Microcrystalline cellulose)であってもよい。
本発明の組換えベクターを用いたタンパク質の分離方法は、セルロースに対する高い親和度を有するセルロース結合モジュール3を用いることで、非特異的なタンパク質が結合することを防止して多様なタンパク質が混合されている植物体の総抽出物(total extract)からも目的とするタンパク質を高純度で迅速に分離し得、低い濃度のタンパク質でも分離が可能である。また、目的とするタンパク質と前記タンパク質をタグ化するセルロース結合ドメインを、エンテロキナーゼ処理して迅速に分離し得る。したがって、本発明のタンパク質分離方法は、植物体から大量の目的タンパク質を高純度で迅速に且つ低価で効率的に分離することを可能にするため、産業的に多様な分野に応用が可能であると期待される。
図1は、本発明で用いた組換えベクターの構成を示した図である。 図2は、微細結晶セルロースにCBM3融合タンパク質(CBM3:Ag85A)の吸着を確認した結果を示した図である。 図3は、エンテロキナーゼを用いてCBM3融合タンパク質から目的タンパク質(Ag85A)が分離されたかを確認した結果を示した図である。 図4は、アフィニティークロマトグラフィーでエンテロキナーゼを除去した後、目的タンパク質(Ag85A)が分離・精製されたことを確認した結果を示した図である。
本発明は、セルロース結合モジュール3(Cellulose binding module 3、CBM3)をコードする配列番号1の塩基配列を含む組換えベクターを提供することにその特徴がある。
本発明者らは、高純度の目的タンパク質を植物体から大量に迅速で且つ低価に分離する方法に対して研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の一実施例では、目的タンパク質をコーディングする遺伝子の3’末端方向に配列番号1の塩基配列又は配列番号2のアミノ酸配列で構成されるセルロース結合モジュール3(Cellulose binding module 3、CBM3)を結合して組換えベクターを作製し、前記組換えベクターを用いて目的タンパク質を生産する形質転換された植物体を製造した後、微細結晶セルロース(Microcrystalline cellulose、MCC)を用いてCBM3融合タンパク質を分離した後、エンテロキナーゼを処理して目的タンパク質を分離できることを確認した(実施例1〜4参照)、
上記から本発明者らは、セルロース結合ドメインを含む組換えベクターを用いて目的タンパク質が発現された植物体からセルロースを用いて容易に目的タンパク質を精製し得る事実が分かった。
したがって、本発明は、前記組換えベクターを用いる目的タンパク質の分離方法を提供し得る。
さて、本発明は、下記ステップを含む目的タンパク質の分離・精製方法を提供する:
前記組換えベクターを用いて形質転換された植物体とタンパク質抽出緩衝溶液を混合して植物体混合液を製造するステップ(ステップS1);
前記ステップS1の混合液をセルロース(cellulose)が満たされたカラムに注入してセルロース結合モジュール3及び目的タンパク質が融合された融合タンパク質をセルロースに吸着させるステップ(ステップS2);及び
前記ステップS2で前記融合タンパク質が吸着されたセルロースを遠心分離して沈澱させた後、エンテロキナーゼに懸濁して懸濁液を収得するステップ(ステップS3)。
より具体的に、本発明で前記セルロースは、微細結晶セルロース(Microcrystalline cellulose)を用いることが好ましく、非結晶セルロース(amorphous cellulose)も用いることができるが、微細結晶セルロースを用いることが、分離効率などを考慮すると、より好ましい。
本発明で前記組換えベクターは、セルロース結合モジュール3、連結ペプチド、エンテロキナーゼの切断部位及び目的タンパク質のコード遺伝子が順次に連結されて構成され、前記セルロース結合モジュールの3’末端には、植物細胞で小胞体に目的タンパク質をターゲティングすることができるBiP(Binding immunoglobulin protein)タンパク質のシグナルペプチドが連結され、前記目的タンパク質のコード遺伝子のカルボキシル末端には、連結されたベクターが小胞体に保持されるようにするHDEL(His−Asp−Glu−Leu)が連結され得る。前記セルロース結合モジュール3は、配列番号1の塩基配列でコードされるものであってもよい。前記組換えベクターで生成されるタンパク質において、セルロース結合モジュール3は、配列番号2のアミノ酸配列で構成されるものである。
本発明で用いられた用語「目的タンパク質(又はタンパク質)」は、本発明による遺伝子工学的方法で生産しようとするタンパク質を指すもので、特にいずれか一つに制限されない。好ましくは、商業的用途に用いられて多量で生産される必要があるタンパク質が含まれ得る。
本発明の一具現例で、前記目的タンパク質のコード遺伝子は、配列番号3の塩基配列でコードされるAg85Aであってもよいが、上述のように分離して生産しようと目的とするタンパク質の種類に応じて変更して用いることができる。前記目的タンパク質は、配列番号4のアミノ酸配列からなるものであってもよい。
本発明の他の具現例で、前記連結ペプチドは、配列番号5の塩基配列で構成されるものであってもよく、前記エンテロキナーゼの切断部位は、配列番号6の塩基配列で構成されるものであってもよく、前記BiPタンパク質のシグナルペプチドは、配列番号7の塩基配列で構成されるものであってもよい。
本発明で用語「融合タンパク質」は、セルロース結合ドメインと目的タンパク質が融合されたタンパク質を意味するもので、前記融合タンパク質でタグに該当するセルロース結合ドメインを目的タンパク質から除去することは、目的タンパク質の分離・精製において重要である。したがって、本発明は、セルロース結合ドメインをエンテロキナーゼ処理して容易に分離し得る。
本発明のまた他の具現例で、前記エンテロキナーゼを処理した後、アフィニティークロマトグラフィーであるセファロースカラム(STI−sepharose)に通過させてエンテロキナーゼを容易に除去し得る。
本発明のまた他具現例で、植物体の混合液を製造するとき添加されるタンパク質抽出緩衝溶液は、10〜100mMのトリス((Tris)緩衝液、100〜200mMの塩化ナトリウム(NaCl)溶液、0.01〜0.5%のTriton X−100及びプロテアーゼインヒビターを含むものであってもよく、植物体の重量1g当たり1〜10mLずつ用いられてもよく、より好ましくは、3〜8mLずつ用いられてもよい。
本発明の方法で、形質転換植物体は、a)前記組換えベクターを菌株に導入して形質転換菌株を製造するステップ;及びb)前記形質転換菌株を用いて植物体を形質転換するステップを含む方法で製造されるものであってもよい。
前記形質転換菌株は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)を用いるものであってもよいが、これに制限されるものではなく、前記植物体は、シロイヌナズナ、大豆、タバコ、ナス、トウガラシ、ジャガイモ、トマト、白菜、大根、キャベツ、チシャ、桃、梨、イチゴ、スイカ、マクワウリ、キュウリ、ニンジン又はセロリなどの双子葉植物;又は稲、麦、小麦、ライ麦、トウモロコシ、サトウキビ、エンバク又はタマネギの単子葉植物が用いられ得るが、これに制限されない。
(発明の実施のための形態)
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は、本発明をより容易に理解するために提供されるものに過ぎず、下記実施例によって本発明の内容が限定されるものではない。
[実施例1.CBM3融合タンパク質が発現される形質転換植物体の製造]
図1のように、植物体でCBM3融合タンパク質を発現させるように組換えをした植物体の形質転換用ベクターを作製した。CBM3融合タンパク質を小胞体に移動させるようにBiP(chaperone binding protein)タンパク質のシグナルペプチドに該当するゲノムDNA配列を用いて目的タンパク質を小胞体に移動させ、融合タンパク質が小胞体に蓄積されるようにカルボキシル末端にHDEL(His−Asp−Glu−Leu)を付与して小胞体に保持した。目的タンパク質(Ag85A)をコーディングする遺伝子の前方に融合タンパク質の分離に必要なセルロース結合モジュール3(Cellulose binding module 3、CBM3)と連結ペプチド(リンカー)及びエンテロキナーゼにより認識されて切断される配列を結合し、植物発現用ベクターであるpCAMBIA 1300に挿入して組換えベクターを製造した。前記ベクターをアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)LBA−4404菌株に形質転換させた。前記形質転換されたアグロバクテリウム菌株を用いてシロイヌナズナを形質転換させて目的タンパク質を生産する形質転換植物体を製造し、その後、安定的にCBM3融合タンパク質を生産する形質転換植物体を選別した。前記組換えベクターで用いられた配列は、下記表1に示した。
[実施例2.微細結晶セルロースを用いたタンパク質の分離]
微細結晶セルロース(Microcrystalline cellulose、MCC)にCBM3融合タンパク質を吸着させるために、微細結晶セルロース1gを蒸留水に添加して水和させた。以後、前記実施例1の方法で製造された形質転換植物体を土壌に植えて約3週間培養した後、根部分を除いた植物体を乳鉢に入れて液体窒素を用いて粉末化させた。前記粉末化された植物体1gを新しいチューブに移し、タンパク質抽出緩衝溶液(50mM Tris(pH7.2)、150mM NaCl、0.2%Triton X−100、プロテアーゼIXインヒビター)5mLを添加してボルテックスしてよく混合した。フィルターでミラクロス(Miracloth)を用いて植物破送物を除去した後、微細結晶セルロース1gを添加した後に1時間の間4℃でよく混合してCBM3融合タンパク質が微細結晶セルロースに吸着されるようにした。その後遠心分離(14,000rpm、4℃、10分)を通じて微細結晶セルロースに結合されないタンパク質を除去した後、5mLの洗浄用緩衝溶液(50mM Tris(pH7.2)、150mM NaCl)で微細結晶セルロースを2回洗浄した。CBM3融合タンパク質の微細結晶セルロースの吸着は、CBM3抗体を用いてウエスタンブロッティングで確認した。
その結果、図2に示したように、植物で発現されたCBM3融合タンパク質は、ほとんど損失なしに微細結晶セルロースによく吸着され、洗浄段階でも微細結晶セルロースに吸着されているCBM3融合タンパク質がほとんど溶出されないことが確認できた。
[実施例3.エンテロキナーゼを用いた融合タンパク質の切断]
Ag85Aを含んだ融合タンパク質が吸着されたセルロースを、遠心分離(14,000rpm、4℃、10分)を通じて沈澱させた後、エンテロキナーゼ反応溶液(50mM Tris(pH7.2)、150mM NaCl、1mM CaCl)にまた懸濁させた。懸濁液にエンテロキナーゼを5単位ほど添加して28℃で反応させた後、時間帯別に懸濁液を採取してSDS−PAGEを行った。エンテロキナーゼの処理時間による融合タンパク質の切断は、Ag85A抗体を用いてウエスタンブロッティングで確認した。
その結果、図3から確認できるように、エンテロキナーゼの処理による融合タンパク質の切断反応は非常に効率的に起き、処理1時間後に約70%の融合タンパク質が切断され、4時間後には融合タンパク質は完全に切断されてCBM3とAg85Aに分離された。
[実施例4.アフィニティークロマトグラフィーでエンテロキナーゼの除去を通じたAg85Aの分離・精製]
遠心分離(14,000rpm、4℃、10分)を通じてエンテロキナーゼと完全に切断されたAg85Aを含む反応液をセルロースから分離した(図4の左側)。反応液からエンテロキナーゼを除去するためにアフィニティークロマトグラフィーを実施した。反応液にSTI−Sepharoseを入れて4℃で1時間の間反応させた後、空のカラムに入れてSTI−Sepharoseに結合しない部分を回収した。図4の右側から確認できるように、STI−Sepharoseアフィニティークロマトグラフィーを通じて反応液からエンテロキナーゼを除去して純粋分離されたAg85Aを獲得し得ることがわかる。
前記結果を通じて、本発明の組換えベクターを用いたタンパク質の分離方法は、溶出過程なしにエンテロキナーゼを用いて容易に目的タンパク質に分離させ得、これを通じて、最終的にはタンパク質の分離に所要される時間を減少させ得ることを確認した。これは、大量のタンパク質を分離する場合には、用いられる試料の減少及び所要時間短縮により作業効率を極大化し得ることを意味する。
上述した本発明の説明は例示のためのもので、本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更しなくても他の具体的な形態に容易に変形が可能であることが理解できる。したがって、以上で記述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的ではないことで理解すべきである。
本発明の組換えベクターを用いたタンパク質の分離方法は、植物体から大量の目的タンパク質を高純度に迅速、低価で且つ効率的に分離することが可能なので、産業的に多様な分野に応用が可能であると期待される。

Claims (15)

  1. セルロース結合モジュール3をコードする配列番号1の塩基配列を含むことを特徴とする、組換えベクター。
  2. 前記組換えベクターは、セルロース結合モジュール3、連結ペプチド、エンテロキナーゼの切断部位及び目的タンパク質のコード遺伝子が順次に連結されていることを特徴とする、請求項1に記載の組換えベクター。
  3. 前記目的タンパク質のコード遺伝子は、配列番号3の塩基配列で構成されることを特徴とする、請求項2に記載の組換えベクター。
  4. 前記連結ペプチドは、配列番号5の塩基配列で構成されることを特徴とする、請求項2に記載の組換えベクター。
  5. 前記エンテロキナーゼの切断部位は、配列番号6の塩基配列で構成されることを特徴とする、請求項2に記載の組換えベクター。
  6. 前記組換えベクターは、植物細胞で目的タンパク質を小胞体にターゲティングすることができるBiP(Binding immunoglobulin protein)タンパク質をコードする遺伝子が追加的に作動可能に連結されたことを特徴とする、請求項2に記載の組換えベクター。
  7. 前記BiPタンパク質をコードする遺伝子は、配列番号7の塩基配列で構成されることを特徴とする、請求項6に記載の組換えベクター。
  8. 前記組換えベクターは、HDEL(His−Asp−Glu−Leu)ペプチドをコードする塩基配列が追加的に作動可能に連結されたことを特徴とする、請求項2に記載の組換えベクター。
  9. 下記ステップを含むことを特徴とする、目的タンパク質の分離・精製方法:
    請求項1に記載の組換えベクターを用いて形質転換された植物体とタンパク質抽出緩衝溶液を混合して植物体混合液を製造するステップ(ステップS1);
    前記ステップS1の混合液をセルロースが満たされたカラムに注入してセルロース結合モジュール3及び目的タンパク質が融合された融合タンパク質をセルロースに吸着させるステップ(ステップS2);及び
    前記ステップS2で前記融合タンパク質が吸着されたセルロースを遠心分離して沈澱させた後、エンテロキナーゼに懸濁して懸濁液を収得するステップ(ステップS3)。
  10. 前記ステップS3の後、セファロースカラムに前記懸濁液を注入してエンテロキナーゼを除去するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
  11. 前記タンパク質抽出緩衝溶液は、10〜100mMのトリス(Tris)緩衝液、100〜200mMの塩化ナトリウム(NaCl)溶液、0.01〜0.5%のTriton X−100及びプロテアーゼインヒビターを含むことを特徴とする、請求項9に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
  12. 前記形質転換された植物体は、
    a)請求項1に記載の組換えベクターを菌株に導入して形質転換菌株を製造するステップ;及び
    b)前記形質転換菌株を用いて植物体を形質転換するステップ
    を含む方法で製造されることを特徴とする、請求項9に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
  13. 前記菌株は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)であることを特徴とする、請求項12に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
  14. 前記植物体は、シロイヌナズナ、大豆、タバコ、ナス、トウガラシ、ジャガイモ、トマト、白菜、大根、キャベツ、チシャ、桃、梨、イチゴ、スイカ、マクワウリ、キュウリ、ニンジン及びセロリからなる群より選択される双子葉植物;又は稲、麦、小麦、ライ麦、トウモロコシ、サトウキビ、エンバク及びタマネギからなる群より選択される単子葉植物であることを特徴とする、請求項9に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
  15. 前記セルロースは、微細結晶セルロース(Microcrystalline cellulose)であることを特徴とする、請求項9に記載の目的タンパク質の分離・精製方法。
JP2019561814A 2017-05-11 2018-05-10 セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法 Active JP6945883B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170058882A KR101848082B1 (ko) 2017-05-11 2017-05-11 셀룰로오즈 결합 도메인을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 벡터를 사용하여 단백질을 분리정제하는 방법
KR10-2017-0058882 2017-05-11
PCT/KR2018/005371 WO2018208099A2 (ko) 2017-05-11 2018-05-10 셀룰로오즈 결합 도메인을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 벡터를 사용하여 단백질을 분리정제하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020519264A true JP2020519264A (ja) 2020-07-02
JP6945883B2 JP6945883B2 (ja) 2021-10-06

Family

ID=61969336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019561814A Active JP6945883B2 (ja) 2017-05-11 2018-05-10 セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10934558B2 (ja)
EP (1) EP3623477A4 (ja)
JP (1) JP6945883B2 (ja)
KR (1) KR101848082B1 (ja)
CN (1) CN110709518B (ja)
WO (1) WO2018208099A2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101848082B1 (ko) 2017-05-11 2018-04-12 주식회사 바이오앱 셀룰로오즈 결합 도메인을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 벡터를 사용하여 단백질을 분리정제하는 방법
KR102138272B1 (ko) 2018-09-19 2020-07-28 주식회사 바이오앱 BiP 단편을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 벡터를 이용한 재조합 단백질의 제조 방법
KR102250576B1 (ko) 2018-11-15 2021-05-12 주식회사 바이오앱 식물 발현 시스템에서 캡시드 단백질의 발현을 증가시키는 재조합 벡터 및 이를 이용한 바이러스-유사 입자의 제조방법
WO2020101187A1 (ko) 2018-11-15 2020-05-22 주식회사 바이오앱 식물체에서 바이러스-유사 입자를 발현하는 재조합 벡터 및 이를 이용한 써코바이러스-유사 입자를 포함하는 백신 조성물의 제조방법
KR102288367B1 (ko) 2018-11-15 2021-08-11 주식회사 바이오앱 식물체에서 바이러스-유사 입자를 발현하는 재조합 벡터 및 이를 이용한 써코바이러스-유사 입자를 포함하는 백신 조성물의 제조방법
KR102317403B1 (ko) * 2019-01-28 2021-10-29 주식회사 바이오앱 당화된 Ag85A 단백질을 포함하는 결핵 예방용 백신 조성물 및 이의 제조방법
KR102213745B1 (ko) * 2019-04-16 2021-02-09 주식회사 바이오앱 돼지 유행성 설사병 바이러스 백신 조성물 및 이의 제조 방법
CN112458109B (zh) * 2020-11-11 2023-07-04 西北农林科技大学 一种基于负压与暂时浸没的高效瞬时植物转基因方法
KR20220122815A (ko) 2021-02-25 2022-09-05 주식회사 바이오앱 식물 발현 시스템을 이용한 알팔파 모자이크 바이러스 유사 입자 제조 방법 및 이의 활용
WO2023195555A1 (ko) * 2022-04-06 2023-10-12 포항공과대학교 산학협력단 식물에서 tgfbeta1 재조합 단백질의 생산 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11225763A (ja) * 1998-02-12 1999-08-24 Toyobo Co Ltd タンパク質の精製方法
KR20050040601A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 한국생명공학연구원 셀룰로오스 결합 도메인을 이용한 효모에서 재조합단백질의 제조방법
JP2007503211A (ja) * 2003-08-27 2007-02-22 オーアールエフ・リフタエクニ・エイチエフ 植物から組換えタンパク質を精製するための非変性プロセス
US20120255069A1 (en) * 2009-08-31 2012-10-04 Helix, Co., Limited Dna fragment for improving translation efficiency, and recombinant vector containing same
KR20130130563A (ko) * 2012-05-22 2013-12-02 (재) 스크립스코리아항체연구원 전체 세포 분리 방법
US20150274772A1 (en) * 2012-10-05 2015-10-01 Bioapplications Inc. Method for separating and purifying protein from plants using cellulose and cellulose binding domain

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2224792B1 (es) * 2002-06-28 2007-02-16 Era Plantech, S.L. Produccion de peptidos y proteinas por acumulacion de cuerpos proteicos derivados de reticulos endoplasmico en plantas.
WO2005023981A2 (en) * 2003-09-09 2005-03-17 Zephyr Proteomix Ltd. Libraries of chimeric cellulose binding proteins and methods of use thereof
JP5641478B2 (ja) * 2010-07-18 2014-12-17 独立行政法人国際農林水産業研究センター 酵素の再利用方法
KR101848082B1 (ko) * 2017-05-11 2018-04-12 주식회사 바이오앱 셀룰로오즈 결합 도메인을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 벡터를 사용하여 단백질을 분리정제하는 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11225763A (ja) * 1998-02-12 1999-08-24 Toyobo Co Ltd タンパク質の精製方法
JP2007503211A (ja) * 2003-08-27 2007-02-22 オーアールエフ・リフタエクニ・エイチエフ 植物から組換えタンパク質を精製するための非変性プロセス
JP2007517765A (ja) * 2003-08-27 2007-07-05 オーアールエフ・リフタエクニ・エイチエフ 組換えタンパク質のタンパク質分解性切断および精製のためのプロセス
KR20050040601A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 한국생명공학연구원 셀룰로오스 결합 도메인을 이용한 효모에서 재조합단백질의 제조방법
US20120255069A1 (en) * 2009-08-31 2012-10-04 Helix, Co., Limited Dna fragment for improving translation efficiency, and recombinant vector containing same
KR20130130563A (ko) * 2012-05-22 2013-12-02 (재) 스크립스코리아항체연구원 전체 세포 분리 방법
US20150274772A1 (en) * 2012-10-05 2015-10-01 Bioapplications Inc. Method for separating and purifying protein from plants using cellulose and cellulose binding domain

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPL. MICROBIOL. BIOTECHNOL., 2011, VOL.91, PP.789-798, JPN6021002601, ISSN: 0004433034 *
DATABASE GENBANK [ONLINE], ACCESION NO. AEI55081.1 <HTTPS://WWW.NCBI.NLM.NIH.GOV/PROTEIN/AEI55081.1>, JPN6021002602, ISSN: 0004433035 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200270624A1 (en) 2020-08-27
WO2018208099A2 (ko) 2018-11-15
US10934558B2 (en) 2021-03-02
WO2018208099A3 (ko) 2019-01-10
JP6945883B2 (ja) 2021-10-06
EP3623477A4 (en) 2021-02-17
KR101848082B1 (ko) 2018-04-12
CN110709518B (zh) 2023-08-15
CN110709518A (zh) 2020-01-17
EP3623477A2 (en) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6945883B2 (ja) セルロース結合モジュールを含む組換えベクター及び前記ベクターを用いてタンパク質を分離・精製する方法
TWI600763B (zh) 植物重組蛋白質表現及純化之具成本效益的方法
KR101831300B1 (ko) 재조합 대장균으로부터 인간 과립구 콜로니 자극인자를 정제하는 방법
AU626521B2 (en) Production and purification of a protein fused to a binding protein
CN111718952B (zh) 从植物中大量生产碳酸酐酶的方法
US10000544B2 (en) Process for production of insulin and insulin analogues
JPWO2009028531A1 (ja) ドックリンポリペプチドおよびそれを利用した組換え融合タンパク質の精製方法
CN107267537B (zh) 一种杂合抗菌肽mlh的制备方法
CN107119058B (zh) 一种ms2衣壳蛋白融合表达方法及其应用
EP3904525A1 (en) Fusion polypeptides for target peptide production
KR20220006893A (ko) Mt619 효소를 이용한 진세노사이드 g17 또는 ck의 생산방법
CN101457219A (zh) 一种肠毒素c2蛋白的制备方法
Han et al. The increased efficiency of porphyran hydrolysis by constructing a multifunctional enzyme complex from marine microorganisms
CN104946705A (zh) 一种连续化生产c-di-AMP的方法
KR101507207B1 (ko) 식물에서 셀룰로오즈와 셀룰로오즈 결합 도메인을 사용하여 단백질을 분리정제하는 방법
CN112358530B (zh) 多肽标签、高度可溶性的重组腈水解酶及其在医药化学品合成中的应用
CN108486142A (zh) 一种表达异戊烯基转移酶ComQ的基因工程菌的构建方法及应用
CN103789321B (zh) 一种重组人胸腺肽α1的制备方法
CN108148852A (zh) 一种海藻酸裂解酶sha-6基因及应用
CN110590888B (zh) 一种应用sting蛋白亲合纯化环二核苷酸的方法
WO2010035756A1 (ja) イムノグロブリン結合タンパク質
KR102010061B1 (ko) 신규한 셀룰로오스 결합 도메인의 염기서열, 이를 포함하는 재조합 벡터 및 이를 활용한 단백질 분리정제 방법
CN111019927A (zh) 用于表达tev蛋白的重组质粒、重组工程菌,以及制备和纯化tev蛋白的方法
TWI712691B (zh) 葡聚醣親和性標籤及其應用
CN115873075A (zh) 重组生物多功能医用肽及制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191211

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6945883

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150