JP2509410B2 - 組換えIgA−プロテア―ゼの製法、組換えDNA、組換えベクタ―、細胞 - Google Patents
組換えIgA−プロテア―ゼの製法、組換えDNA、組換えベクタ―、細胞Info
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Description
ら、IgA−プロテアーゼを製造する方法に関する。
(例えばネイセリア(Neisseria)属のもの例
えばネイセリア・ゴノロエアエ(N.gonorroh
oeae)及びネイセリア・メニンギチジス(N.me
ningitidis)又はヘモフィルス(Haemo
philus)属例えばヘモフィルス・インフルエンザ
(H.influenzae)は、ヒトIgA1に関し
て特異的であり、IgA−蛋白質と称されるプロテアー
ゼを分泌する。この免疫グロブリンIgA1は、このよ
うな病源微生物の感染に対して防護する分泌的免疫応答
の重要な要素である(概要:Kornfeld及びPl
autによるRef.Infect.Dis.3(19
81)、521−534)。このIgA−プロテアーゼ
と称される蛋白質分解酵素は、例えばポールナール(P
ohlner)等により記載されているように(Nat
ure325(1987)、458−462)、次の認
識配列を切断する: 1. Pro−Ala−Pro→Ser−Pro 2. Pro−Pro→Ser−Pro 3. Pro−Pro→Ala−Pro 4. Pro−Pro→Thr−Pro ここで→はそれぞれIgA−プロテアーゼによる切断位
置を意味する。
内への移転のためのN−末端信号配列及び引続き周辺細
胞質の媒体中への分泌を可能にするC−末端ヘルパー蛋
白質−部分を有する分泌蛋白質である。
E.コリー中でのクローニング及び表現は、例えばPN
AS USA 79(1982)、7881−7885
及びEMBO J.3(1984)、1596−160
1に記載されている。
−プロテアーゼの取得の欠点は、IgA−プロテアーゼ
−遺伝子で形質転換されたE.コリー細胞の僅かな生産
性及び活力度であり、これにより、IgA−プロテアー
ゼの非常に僅かな収量のみが生じることである。
は、遺伝子技術で得られた融合蛋白質の分解のための蛋
白質分解酵素として高い重要性を有する(WO 91/
11520参照)ので、従来技術の欠点を少なくとも部
分的に排除するIgA−プロテアーゼの冨化法に関する
多大の需要が存在する。
は、次の組換えIgA−プロテアーゼの製法により解決
される: (1)IgA−プロテアーゼ−遺伝子を、IgA−プロ
テアーゼ−遺伝子のC−末端ヘルパー部分に関してコー
ドしているDNA−範囲がもはや機能的に活性でないよ
うに修飾し、(2)宿主細胞を、(1)工程で修飾され
たIgA−プロテアーゼ−遺伝子又はこの修飾された遺
伝子を含有するベクターで形質転換させ、(3)この修
飾されたIgA−プロテアーゼ−遺伝子を、形質転換さ
れた宿主細胞中で表現させ、(4)封入体の形で生じる
IgA−プロテアーゼを宿主細胞から単離し、かつ
(5)このIgA−プロテアーゼを、インビトロ(in
vitro)活性化により、活性蛋白質に変じる。
分を有する(従って、宿主細胞から媒体中へ分泌されな
い)IgA−プロテアーゼが、宿主細胞中で、不活性封
入体の中で生じ、この不活性封入体の活性化の後に非常
に高いIgA−プロテアーゼ収量が得られることが判明
した。次いでこの不活性封入体は、常法で、細胞から単
離でき、引続きインビトロ活性化により活性形に換える
ことができる。
ゼのC−末端ヘルパー部分に関してコードしているDN
A−範囲は、もはや機能的活性ではないことが重要であ
る。このことは、例えば、ヘルパー部分に関してコード
しているDNA−範囲の部分的又は完全な欠失により実
施することができる。DNA−フラグメントのこの欠失
は、当業者に公知の方法で、例えば二本鎖又は一本鎖の
DNAのインビトロ突然変異生成によるか又は適当な制
限酵素を用いる切断及びヘルパー部分の範囲からの制限
酵素の除去により行なうことができる。IgA−プロテ
アーゼ−遺伝子のこのような修飾のもう1つの可能性
は、ヘルパー部分に関してコードしているDNA範囲内
でのインビトロ突然変異生成の実施であり、これによ
り、ここで、IgA−プロテアーゼ−遺伝子の表現時
に、ヘルパー部分の完全な翻訳を阻止する翻訳停止コド
ン1個以上が導入される。
遺伝子を、修飾された遺伝子によりコードされたIgA
−プロテアーゼにおけるこのヘルパー部分は、完全に欠
失されているように修飾するのが有利である。このこと
は、例えば、翻訳停止コドン1個以上をIgA−プロテ
アーゼ−遺伝子内に、直接、C−末端ヘルパー部分の開
始個所で導入することにより達成できる。このヘルパー
部分の欠失のもう1つの可能性は、例えば例1に記載の
ような適当なプライマーの使用下でのIgA−プロテア
ーゼcDNAの所でのPCR−反応である。
−プロテアーゼ−遺伝子を付加的に、IgA−プロテア
ーゼのN−末端信号部分に関してコードしているDNA
−範囲はもはや機能的に活性でないように修飾するのも
有利である。このようにして、IgA−プロテアーゼの
周辺細胞質内への移行も阻止され、形質転換された宿主
細胞の細胞質ゾル中に不活性封入体が生じる。
A−範囲を常法で完全に欠失させることにより行なうの
が有利である。引続き、成熟蛋白質に関してコードして
いるDNA−範囲から場合により失なわれたDNA−配
列を、合成オリゴヌクレオチドの遺伝子技術的導入によ
り再び充填させることができる。しかしながらこの信号
部分の欠失は、例えば例1に記載のような適当なプライ
マーの使用下でのPCR−反応によって行なうこともで
きる。
核細胞有利にE.コリー細胞を使用するのが有利であ
る。更に、宿主細胞を誘導可能なプロモータのコントロ
ール下に存在するIgA−プロテアーゼに関してコード
しているDNA−配列で形質転換させるのが有利であ
る。好適な誘導可能なプロモータの例は、tac、la
c又はtrp−プロモータ又は他の類似のプロモーター
であり、これらは、分子生物学の分野の当業者に公知で
ある。
ーゼは、宿主細胞中に封入体の形で生じる。この封入体
の単離及びインビトロ活性化による活性蛋白質内へのそ
の導入は、任意の、当業者に公知の方法で行なうことが
できる。このような方法の例は、例えば欧州特許(EP
−A)第361475号、西ドイツ特許(DE−A)第
3611817号、同第3537708号、国際公開
(WO)87/D2673号、イエニケ(Jaenic
ke,R)及びルドルフ(Rudolph.R)(19
89)のプロティン・ストラクチャー・ア・プラクティ
カル・アプローチ(Protein structur
e a practical approach,Cr
eighton,T.E.Oxford Univer
sityPress),191,ルドルフ・R(199
0)のモダン・メソッズ・イン・プロティン・アンド・
ヌクレイック・アシド・アナリシス(Modern m
ethods in protein and nuc
leic acid analysis;Tsches
ch.H.WalterdeGruyter Verl
ag)149−171;イエニケ R.(1987)、
のProg.Biophys.Molec.Biol.
49,117に記載されている。
は、可溶化工程及びネイチアリング工程を包含する。こ
のネイチュアリング工程は、この変性された蛋白質をネ
イチュアリング緩衝液中への連続的又は断続的導入によ
り行なうことができる。この場合に、このネイチュアリ
ング工程は、断続的パルスネイチャリング(Pulsn
aturierung)の形で実施するのが有利であ
る。
に有利にはアルギニン0.4〜0.8モル/lの存在
で、IgA−プロテアーゼの活性化のためにこのネイチ
ャリング工程を実施するのが有利である。更に、pH5
〜9殊に有利に6〜8で再活性化を実施するのが有利で
ある。
の再生(Renaturierung)の際に、活性の
可溶性蛋白質が出発物質及び再生法に応じて、約10%
から約30%以上にまで達する収率で生じる。この再生
収率が定量的でないとしても、本発明の方法では、慣用
方法におけるよりも著しく高い活性IgA−プロテアー
ゼの収率が得られる。
化により製造されたIgA−プロテアーゼも本発明の目
的物である。
関してコードしていて、組換えDNAの表現の際に、そ
のC−末端ヘルパー部分がもはや機能的活性ではなく、
むしろ完全に欠失しているIgA−プロテアーゼが生じ
るように修飾されている組換えDNAに関する。本発明
の組換えDNAは、付加的に、この組換えDNAの表現
の際に、そのC−末端信号部分がもはや機能的に活性で
なく、特に完全に欠失しているIgA−プロテアーゼが
生じるように修飾されているのが有利である。所望の結
果をもたらすDNA−範囲の修飾もしくは欠失のための
遺伝子技術的方法は、既に挙げたかもしくは、分子生物
学の分野に通じている当業者には詳細に説明する必要は
ない程度に良く知られている。
換えDNAのコピー少なくとも1個を有する組換えベク
ターでもある。本発明による組換えDNAは、誘導可能
なプロモーターのコントロール下にこのベクター上に存
在するのが有利である。本発明のベクターは、宿主細胞
の染色体の外に存在していてよい(例えばプラスミド)
か又は宿主細胞のゲノム中に組込まれていてよい(例え
ばE.コリー細胞中のバクテリオファージ入)。ベクタ
ーはプラスミドであるのが有利である。
A又は本発明による組換えベクターで形質転換されてい
る細胞に関する。この細胞は、真核細胞であり、特に
E.コリー細胞が有利である。
発明を詳説する。
れているプライマーAを示している。
を示している。
を示している。
を示している。
ムルング・フュア・ミクロオルガニスメン(Deusc
he Sammlung fuer Mikroorg
anismen,GriesebachstraBe
8,D−3400 Goettingen)(DSM)
に、DSM6241として寄託した。
スミド−構造の製造 封入体としてのIgA−プロテアーゼの表現のために、
信号配列及びヘルパー配列を有しない蛋白質のコード領
域を次の記載におけるように、強力なプロモーターの後
でクローニングする(Aminosaeure Pos
ition +1 bis Position959,
PohlnerJ.HalterR.,Beyreut
her K,Meyer T.F.Nature 32
5,(1987)、458−462)。
norrhoeae)からの染色体DNA(例えばMS
11)を単離し、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR法、欧
州特許(EP−A)第0200362号、同第0201
184号参照)の実施のために使用する。次のプライマ
ーをこのPCRのために使用する:プライマーA(SEQ.ID.No.1) :
2):
識配列(GAATTC)を有するプライマーAを得るた
めに、E.コリー中での有効表現のためのIgA−プロ
テアーゼの最初の5コドンをアミノ酸配列を換えること
なく、最適化させた。
Bgl II認識配列に対して側生している(flank
iert)配列を有する(約アミノ酸位置553−56
1)。こうして得られたPCR−フラグメント(A/B
=約1650bp、IgA−プロテアーゼ−遺伝子の
5′−末端領域)を精製し、酵素EcoRI/Bgl I
Iで後切断する。
域の供給のために、次のプライマーを用いて第2のPC
Rを実施する。
3):
4):
域(Bg1 II−切断位置)に相当し、プライマーD
は、アミノ酸位置952−959の配列を、引続く停止
コドン及びSaL I−認識配列と共に有する。こうし
て得られたPCR−フラグメント(C/D=1200b
p)を単離し、酵素Bgl II/SaL Iで後切断す
る。
トC/D及びベクターpKK223−3(DSM369
4P)(これは、予め、酵素EcoRI及びSaL I
で消化し、精製した)を用いて、三−フラグメント−リ
ゲーション(drei−Fragment−Liget
ion)を実施する。こうして得られたベクターをIg
A−Prot IIIと称し、E.コリーK12中に導入す
る。
p)で形質転されたE.コリーK12−細胞を使用し
た。このプラスミド上には、λ−プロモーターのコント
ロール下にIgA−プロテアーゼに関して完全にコード
している領域が存在する。このプラスミドは、アンピシ
リン耐性を有する。
養し、引続き、LB−培地で1:100に稀釈した。次
いで、この培養物を、更に、37℃で4時間恒温保持し
た。細胞を、遠心分離工程で分離した。培養上澄みを酢
酸セルロース−フィルタを通して滅菌し、トリス/HC
l 20mモル/l、pH7.5、EDTA10mモル
/l、10%グリセリン(緩衝剤A)に対して透析さ
せ、SALVIA毛細管−透析器E−15Uを用いて、
1/10の量まで濃縮させた。
20mモル/l、pH7.5、EDTA10mモル/l
及び10%グリセリン中のDEAE−セファデックスA
−50でのネガチブ溶離(Negativelutio
n)を実施した。カラム負荷率(Saeulenbel
adung)は、ゲルマトリックス1ml当り、蛋白質
0.5mgであった。この分離の際にIgA−プロテア
ーゼは、流離液中に存在し、大抵のE.コリー蛋白質
は、担体に結合される。緩衝液A+NaCl 1モル/
lを用いるカラムマトリックスの後洗浄により、IgA
−プロテアーゼの10%以下がカラム物質に結合してい
ることが判った。
MD−SO3 -−650M:登録商標)を通す精製を行な
う。この蛋白質の結合は、トリス/HCl 20mモル
/l、EDTA10mモル/l、10%グリセリン、p
H7.0中で起こる。次いでpH8.0までの緩衝変更
(Umpuffern)を行なうことができる。
液を用いて行ない、この際、IgA−プロテアーゼをp
H8.0の緩衝の場合にはNaCl 0.1モル/lの
塩濃度を用い、pH7.0の緩衝の場合にはNaCl
0.2モル/lを用いて溶離させる。
mg(純度70%) DEAE−セファデックス後の溶離液 プロテアーゼ2.4
mg(純度90%) フラクトゲル−EMD−SO3 -−650Mの後の溶離液
プロテアーゼ1mg(純度≧95%) b)10 l−醗酵器からのIgA−プロテアーゼの冨
化出発物質及び精製は例2aと同様であった。
アーゼ50mg(純度50%) DEAE−セファデックス後の溶離液 IgA−プロテ
アーゼ30mg(純度60%) フラクトゲル−EMD−SO3 -−650Mの後の溶離液
IgA−プロテアーゼ12mg(純度≧95%) 例3 封入体からのIgA−プロテアーゼの冨化(本発明の方
法) 出発物質は、付加的に、Lac−リプレッサーの表現の
ためのLacIq−プラスミドを含有するE.コリー細
胞DSM3689中の構造IgA−ProtIII(例
1)であった。
500mlにカナマイシン及びアンピシリン各々50μ
g/mlを添加した。この培地に、1晩培養物7.5m
lを接種すると、OD550〜0.1が生じた。次いで、
振動(150Upm)下に、37℃で34時間恒温保持
を行なった。この細胞をOD550〜0.8で、IPTG
5mモル/lで誘導した。振動(150Upm)下に3
7℃で4時間恒温保持の後に、細胞を収獲した。
し、トリス−マグネシウム緩衝液(トリス10mモル/
l、pH8.0、MgCl21mモル/l)10ml中
に入れ、リソチーム(0.3mg/ml)を用いて溶解
させる。
ンチ−プレス−通過(1200psi)を実施する。引
続き、DNAse−消化(DNAseI 1mg)を3
7℃で30分間行なう。
TA20mモル/l、pH8.0及び20%トリトンX
100 3mlを添加し、室温で10分間恒温保持す
る。
分間遠心分離する。ペレットをトリス50mモル/l、
pH8.0、EDTA50mモル/l及び0.5%トリ
トンX100 30ml中に入れ、超音波処理をする。
再び遠心し、再懸濁させかつ超音波処理をする。この操
作を更に2回繰り返す。引続き、遠心分離し、得られた
ペレットをIBとして、例3中で使用する。
l醗酵器中での醗酵に関する結果を明らかにする。
90mgが封入体(IB)物質として得られることが明
らかである。これは、約10%の再生収率で、活性Ig
A−プロテアーゼ6〜9mgを生じる(慣用方法による
3.5mgに比べる)。
〜10.4gがIB物質として得られる。10%再生率
で、これはIgA−プロテアーゼ620〜1040mg
を生じる(慣用の方法でプロテアーゼ50mgに比べ
る)。
上昇が少なくとも2〜3倍(1 l培養液)もしくは2
0〜30倍(10 l醗酵器)であることが明白であ
る。
器) 封入体をまず可溶化し、次いで透析させ次いで、その都
度の緩衝液中でネイチャリングした。
DTE1mモル/l、pH8.5 2)トリス100mモル/l、EDTA1mモル/l、
DTE1mモル/l、pH7.5 3)トリス20mモル/l、EDTA1mモル/l、D
TE1mモル/l、pH8.0 4)Arg/HCl 0.6モル/l、EDTA1mモ
ル/l、DTE1mモル/l、pH8.0 5)Arg/HCl 0.6モル/1、EDTA1mモ
ル/l、還元グルタチオン(GSH)5mモル/l/酸
化グルタチオン(GSSG)0.5mモル/1、pH8 パルスネイチャリング: 変性された蛋白質を5つに分け、再生緩衝液中に加え、
この際、個々の添加の間の時間間隔を30分とし、1パ
ルス当りバッチ中の蛋白質濃度を20μg/mlだけ高
めた。蛋白質最終濃度は最後は100μg/mlであっ
た。
定のために、分解緩衝液(トリス/HCl(pH8)5
0mモル/l、CaCl21mモル/l)中での透析を
行なう。分解基質として、ヒトIgAを使用した。第2
表に、前記ネイチャリング緩衝液(1〜5)の使用によ
り得られる再生物の分解実験(恒温保持:37℃で6時
間)の結果を示した。
ヒトIgAの分解(恒温保持:37℃で6時間)。透析
の後に得られた単離物は、約50%までのIgA−プロ
テアーゼを含有する。
液中で再生できることが明らかである。しかしながら、
アルギニン(Arg)−緩衝液中の収率は、アルギニン
なしの場合より10〜100倍高い。比較のために、基
質を、精製された可溶化IgA−プロテアーゼ(例1)
で、プロテアーゼ:基質の比1:500で100%まで
分解した。これから、緩衝液4及び5では、約50%の
再生収率を測定できる。
H値及びアルギニン濃度との関係 可溶化及び透析は例4と同様。
の記載と同様に行なった。
ング収率の測定。
DTA 1mモル/l、pH8 DTA 1mモル/l Arg/HCl:0.2、0.4、0.6及び0.8モ
ル/l 引続き、分解緩衝液(トリス/HCl 50mモル/
l、pH8、CaCl21mモル/l)の100倍量に
対する透析を室温で行なった。
トIgAの分解。透析物は、IgA−プロテアーゼ約5
0〜70%を含有する。分解バッチ内で、基質50μg
を、再生IgA−プロテアーゼ1μgと共に37℃で6
時間恒温保持した。
で、IgA−プロテアーゼの最適再生が行なわれる。
Claims (13)
- 【請求項1】 組換えIgA−プロテアーゼを製造する
方法において、 (1)IgA−プロテアーゼー遺伝子を、IgA−プロ
テアーゼ−遺伝子のC−末端ヘルパー部分に関してコー
ドするDNA−範囲がもはや機能的に活性でないように
修飾し、 (2)宿主細胞を、(1)工程で修飾されたIgA−プ
ロテアーゼ遺伝子又はこの修飾された遺伝子を含有する
ベクターで形質転換させ、 (3)修飾された宿主細胞内でこの形質転換されたIg
A−プロテアーゼ遺伝子を表現させ、 (4)封入体の形で生じるIgA−プロテアーゼをこの
宿主細胞から単離し、 (5)このIgA−プロテアーゼを、インビトロ活性化
により、活性蛋白質に変じることを特徴とする、組換え
IgA−プロテアーゼの製法。 - 【請求項2】 IgA−プロテアーゼを、修飾された遺
伝子の表現により生じるIgA−プロテアーゼのC−末
端ヘルパー部分を完全に欠失しているように修飾する、
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 ヘルパー部分に関してコードするDNA
−範囲内に1個以上の翻訳停止コドンを導入するか又
は、ヘルパー部分に関してコードするDNA−範囲を部
分的又は完全に欠失させる、請求項1又は2記載の方
法。 - 【請求項4】 IgA−プロテアーゼ−遺伝子を、付加
的に、IgA−プロテアーゼ−遺伝子のN−末端信号部
分に関してコードするDNA−範囲がもはや機能的に活
性でないように修飾する、請求項1から3までのいずれ
か1項記載の方法。 - 【請求項5】 IgA−プロテアーゼ−遺伝子を、修飾
された遺伝子の表現により生じるIgA−プロテアーゼ
のN−末端信号部分を完全に欠失させるように修飾す
る、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 宿主細胞として、E.コリー細胞を使用
する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 アルギニン0.1〜1モル/1の存在
で、このネイチャリング工程を実施する、請求項1から
6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 組換えDNAの表現時に、そのC−末端
ヘルパー部分がもはや機能的に活性でないIgA−プロ
テアーゼが生じるように修飾されており、付加的に、組
換えDNAの表現時にそのN−末端信号部分がもはや機
能的に活性でないIgA−プロテアーゼを生じるように
修飾されていることを特徴とする、IgA−プロテアー
ゼをコードする組換えDNA。 - 【請求項9】 組換えDNAの表現時に、そのヘルパー
部分を完全に欠失しているIgA−プロテアーゼを生じ
る、請求項8記載の組換えDNA。 - 【請求項10】 組換えDNAの表現時に、その信号部
分を完全に欠失しているIgA−プロテアーゼを生じ
る、請求項8記載の組換えDNA。 - 【請求項11】 請求項8から10までのいずれかに記
載のDNAのコピー少なくとも1個を含有することを特
徴とする、組換えベクター。 - 【請求項12】 請求項8から10までのいずれかに記
載の組換えDNA又は請求項11記載の組換えベクター
で形質転換されていることを特徴とする、細胞。 - 【請求項13】 E.コリー細胞である、請求項12記
載の細胞。
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