JP2545377B2 - Dna配列体 - Google Patents

Dna配列体

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JP2545377B2 JP61502186A JP50218686A JP2545377B2 JP 2545377 B2 JP2545377 B2 JP 2545377B2 JP 61502186 A JP61502186 A JP 61502186A JP 50218686 A JP50218686 A JP 50218686A JP 2545377 B2 JP2545377 B2 JP 2545377B2
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    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/61Growth hormones [GH] (Somatotropin)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、望ましいポリペプチドをコードするプラス
ミドまたは他の複製可能なクローニング媒体への導入を
意図するDNA配列体に関する。
望ましいポリペプチドまたはたんぱく質の生合成的生
産方法においては、望ましいポリペプチドまたはたんぱ
く質をコードするプラスミドまたは同様の発現ベクター
を用いて形質転換させた微生物を使用し、この微生物を
適当な基質を用いて培養して、この微生物に望ましいポ
リペプチドまたはたんぱく質を生産させ、この望ましい
ポリペプチドまたはたんぱく質を既知法によって発酵溶
液から分離することが知られている。これに適した微生
物には大腸菌(E.coli)がある。
プラスミドまたは同様の発現ベクターは、例えば、関
与している微生物中で機能するプラスミドから、これを
酵素開裂し、それから、このプラスミドに既知の組換え
法によって望ましいポリペプチドをコードするDNA配列
体を導入して、合成的または半合成的に製造できる。
望ましいポリペプチドをコードするDNA配列体に加え
て、機能するプラスミドは、RNAポリメラーゼが結合し
コードDNA配列体の転写を開始してmRNAを形成するプロ
モーター領域をも含んでいなければならない。このmRNA
は、それから、リボソーム上での翻訳によって望ましい
ポリペプチドが翻訳される。
プロモーター領域の後には、しばしばシャイン−ダル
ガルノ(Shine Dalgarno)領域と呼ばれるリボソーム
結合部位が続いている。この領域は、好ましくはヌクレ
オチド配列AGGAを包含するSD配列を含む。
既知の組換え法によるプラスミドの形成を可能にする
ためには、プロモーター領域は、酵素開裂と実際のDNA
配列体の導入とを起こす制限酵素開裂部位を含まなけれ
ばならない。更に、通常は、その微生物を特定の抗生物
質に対して耐性にする遺伝子を導入する。これらには例
えば、アンピシリン耐性遺伝子またはストレプトマイシ
ン耐性遺伝子がある。耐性の形質転換された微生物は、
この抗生物質を用いて、形質転換されていない微生物か
ら分離できる。
望ましいたんぱく質を高収率で生産するためには、次
の条件を満たすことが重要である。
1. プロモーター中のポリメラーゼ結合部位は、RNAポ
リメラーゼの最適な結合を促進する構造を持たなければ
ならない。
2. リボソーム結合部位は、リボソームに効果的に結合
する相補的mRNAの形成を可能にする最適構造を持たなけ
ればならない。
本発明の目的は、複製可能なクローニング媒体へ導入
されたとき、mRNAのリボソームへの良好な結合を確実に
し、従って、望ましいたんぱく質を提供する効果的な翻
訳をも確実にするリボソーム結合部位をコードするDNA
配列体を提供することである。
本発明の他の目的は、望ましいたんぱく質の発現のた
めに使用されるプラスミドまたは他の転移ベクター中の
リボソーム結合部位の構成を、翻訳の収率を改良するた
めに変化させることである。
種々の微生物におけるリボソーム結合部位のDNA構造
がこれまでに調べられており(Nucleic acids Res.
(1982)10,6319−6329)、この構造の種々の変化が翻
訳結果に及ぼす影響が調べられている。
リボゾーム結合部位は、しばしばヌクレオチドAGGA
ら構成されるSD配列を包含する。この配列とメチオニン
をコードする開始コドンATGの間には、複数のヌクレオ
チドまたはスペーサー領域があり、その構成と大きさは
翻訳の効率に影響を与える。
本発明はこのスペーサー領域の構成と大きさの重要性
の試験に基づいている。従って、本発明によって、リボ
ソーム結合部位が関連するSD配列および開始コドンと共
に請求の範囲第1項に記載する式を有する場合に、最適
な翻訳が得られることが見出された。本発明の好ましい
具体例によれば、このDNA配列体は、最適な翻訳速度と
翻訳収率とを提供する請求の範囲第2項から第7項まで
のいずれか1項に記載する構成を有する。
ここに述べる効果は、前掲の文献などのこれまでの研
究に基づいては予測できなかった。
本発明の新規なDNA配列体は、既知の組換え法によっ
て、発現される遺伝子と共にプラスミドなどの通常の複
製可能なクローニング媒体へ導入でき、それから、この
クローニング媒体は、既知法によって、基質を用いる培
養によって望ましいたんぱく質を生産する微生物へ移転
できる。
このDAN配列体は、どのようなたんぱく質の生産を望
むかに関係なく、任意の複製可能なクローニング媒体と
関連させて使用できる。従って、この配列体は、インシ
ュリン、ヒト成長ホルモン、インターフェロンまたは他
の任意の望ましいポリペプチドまたはたんぱく質をコー
ドするプラスミドと関連させて使用でき、これらの全て
の場合において、得られる生産収率は驚く程に改良され
る。
リボソーム結合部位の効果に対しては、複製可能なク
ローニング媒体が有する他の製造は重要でない。クロー
ニング媒体に抗生物質耐性遺伝子を導入することが望ま
しい場合には、その型は、形質転換された微生物を形質
転換されていない微生物から効果的に分離できるように
自由に選択できる。
プロモーターは、最適な転写を達成するようにその構
成を選ぶ。適当なプロモーターは例えば次のDNA配列体
である。
これらの式においては+鎖(+strand)のみを示し
た。以下でも特に断わらない限り+鎖のみを示す。
次に、具体例によって本発明をより詳細に説明する。
例1 SD配列体とAGGAとSD配列体TAAGGAGGTとの比較 合成プロモーターの制御下でMet−hGHを発現するプラ
スミドを次のように構築した。
Met−hGHをコードする配列体と翻訳停止シグナル、並
びに、hGH配列体に対する2塩基5′および6非翻訳塩
基3′を、制御酵素Cla I/Sma Iを用いてプラスミドpHD
59−10から切断し、ゲル電気泳動によって分離した。
特にEcoR I中心、RNAポリメラーゼ結合中心、リボソ
ーム結合中心およびCla I中心を含んで、合成DNA断片を
構築した。
このプロモーターSP3は次のようなヌクレオチド配列
を有している。
CGAATTCGATCCTGTTGACAATTAA TCATAGAGCTCGTATAATGTGGAAT TGTGCAGATCTAACAATTAAGCTTA GGATCTAGAAATCGAT 発現させる遺伝子中の翻訳停止シグナルの後に導入し
た転写ターミネーターは、転写停止時の他の遺伝子やDN
A複製の調節領域および開始領域の読取りを防ぎ、従っ
てそれらによる干渉を防ぐので、有利であることが文献
から知られている。そのようなターミネーターには、例
えば、ファージfd由来のターミネーターがある(R.Gent
z et al.,Proc.Natl.Acad.Sci、USA,78(8),4936−49
40(1981))。
fdターミネーターを含む約375bpのHind III断片を分
離し、クレノウ ポリメラーゼとdNTPとによってブラン
ト エンドを形成した。それから、この断片を制限酵素
BamH Iを用いて切断し、ブラント5′末端と3′末端に
BamH Iオーバーハング(overhang)とを伴う約365bpの
断片を分離した。
上述の3つの分離した断片をプラスミドpAT153に連結
させ、これを、EcoR I/BamH Iを用いて切断した。この
ようにして、hGH生産は合成プロモーターに従属となっ
た。ここで構築したプラスミドをpHD67SP3と称する。
連結混合を用いて既知法により大腸菌MC1061を形質転
換した。クローンpHD6711SP3を選び、アンピシリンと混
合した10mlのLB媒体中で培養した。8時間成長させた
後、細胞を収穫し、超音波処理によって溶菌させ、ELIS
A(B.Dinesen and H.Dalbφge Andersen,Analytica
Chimica Acta,163,119−125(1984))およびRIAによ
ってhGH免疫反応生ペプチドの含有量を分析した。
脳下垂体hGH、ナノルモン(Nanormon )とHD67−11
SP3の培養によって生産したMet−hGHとのRIAおよびEL
ISAの結果を比較したところ、それらが並行して希釈さ
れることが示された。HD6711SP3からの溶菌物を、一部
を純粋な溶菌物として、一部をナノルモン と混合した
溶菌物として、HPLCで分析した。両方の場合にhGHのピ
ーク特性が得られた。生成物を精製した後、最初の15の
アミノ酸を自動エドマン分解によって決定し(P.Edman
and G.Begg,Eur.J.Biochem.1,80−91(1967))、Me
t−hGHに対するアミノ酸配列と同一であることを見出し
た。
生産した細菌のMet−hGHの生物活性を脛骨試験によっ
て調べた結果、それがナノルモン の活性に相当するこ
とが見出された。
修正したSD配列体の効果を調べるために、プラスミド
pHD6711SP3を制限酵素Hind III/Cla Iを用いて切断し、
その本来の領域の除去を可能にした。その代わり、配
列、 AGCTTAAGGAGGTTAAAAT ATTCCTCCAATTTTAGC を有する合成DNA断片を導入し、プラスミドpHD6711SP14
を得た。
得られたプラスミドを用いて既知法により大腸菌MC10
61を形質転換した。クローン pHD6711SP14−1を選
び、アンピシリンと混合した10mlのLB媒質中で培養し
た。8時間成長させた後、細胞を収穫し、超音波処理に
よって溶菌させ、HD6711SP3と同様の分析を行った。
HD6711SP3とHD6711SP14−1の発現レベルを測定し
た。その結果を第I表に示す。HD6711SP3と比較して、H
D6711SP14の発現レベルが約10倍高いことが見出され
た。
DNA配列分析では、プロモーター シャイン−ダルガ
ルノ領域を対照として測定した。
例2 SD−ATG距離がMet−hGH発現に及ぼす影響の試験 SD配列体TAAGGAGGTはそのままで、SD領域を第II表に
示す種々の長さの合成DNA断片の導入によって変化させ
て、AGGAとATGと間の最適な距離を調べる試験を、プラ
スミド pHD6711SP14を出発物質として使用して行っ
た。プラスミド HD6711SP14を制限酵素Hind III/Cla I
を用いて切断し、そのプラスミド断片をゲル上で精製し
た。
8の合成DNA断片を第II表に示すようにプラスミドに
連結させ、表中に示す構造を得た。
大腸菌MC1061の形質転換を行い、クローンの選別を行
った後、これらをアンピシリンと混合したLB媒質中で培
養した。16時間成長させた後、細胞を収穫し、超音波処
理によって溶菌し、ELISAによってhGHの含有量を分析し
た。第II表および第I図に見られるように、SD−ATG距
離が10塩基と12塩基の間のときに、Met−hGHが最大に発
現された。
全てのDNA配列を分析し、それが予期されたものであ
ることを確認した。
例3 MAE−hGH、MAEAE−hGH、および、MAEE−hGHの発
現 プロモーターが、Met−hGH以外の遺伝子の発現にも使
用できるかどうかを調べるために、Met−Ala−Glu−hG
H、Met−Ala−Glu−Ala−Glu−hGHおよびMet−Ala−Glu
−Clu−hGHに対する遺伝子を、既知のDNA技法を使用し
て、プロモーターSP13を含むプラスミドへ導入した。
これらのプラスミドを用いて大腸菌DM1061の形質転換
を行った後、例2と同様に培養し溶菌して、ELISAによ
りhGH生産を測定した。得られた収率を第III表に示す。 第III表 クローン mghGH/10D1 MAE−hGH 10 MAEAE−hGH 8 MAEE−hGH 8.5
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) (C12P 21/00 C12R 1:19) (72)発明者 ダール,ハンス,ヘンリツク・マルスト ランド オーストラリア国 3052 ビクトリア 州,パービレ,フレミングトン・ロー ド,ローヤル・チルドレンス・ホスピタ ル,バース・デイフエクト・リサーチ・ インステイチユート(番地なし) (72)発明者 クリステンセン,ソルキルド デンマ−ク国 デイ・ケイ−3450 アラ ード,ベリスヴエジ 55

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】DNAにおける+鎖が、次の配列: Y1…YmZVAGGAGGWX1X2…XnATG [式中、Y1…Ymは1以上の制限酵素部位を有するプロモ
    ーターを表わし、mはプロモーター中の塩基対の数に対
    応する整数であり、それぞれのX並びにZ、V及びWは
    ヌクレオチドA、G、C又はTの任意の一つであり、n
    は3から12までの整数であり、かつ、Ym-3…YmZVAGGAGG
    WX1X2…XnATGは、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATTCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTCCTTACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATCGATG、及び、 AGCTTAAGGAGGTTCGATG、 からなる群から選ばれる配列を示す。] で表わされるヌクレオチド配列からなることを特徴とす
    るDNA。
  2. 【請求項2】DNAにおけるY1…Ymの+鎖が、次のヌクレ
    オチド配列: からなることを特徴とする請求の範囲第1項記載のDN
    A。
  3. 【請求項3】DNAにおけるY1…Ymの+鎖が、次のヌクレ
    オチド配列: からなることを特徴とする請求の範囲第1項記載のDN
    A。
  4. 【請求項4】DNAにおける+鎖が、式: AAGCTTAAGGAGGTX1X2…Xn ATG [式中、それぞれのX及びnは請求の範囲第1項で定義
    した通りである。] を有する配列を含むことを特徴とする請求の範囲第1項
    記載のDNA。
  5. 【請求項5】DNAにおける+鎖が、式: AAGCTTAAGGAGGTTAAAATCGATG を有する配列を含むことを特徴とする請求の範囲第1項
    記載のDNA。
  6. 【請求項6】DNAにおける+鎖が、次の配列: Y1…YmZVAGGAGGWX1X2…XnATG [式中、Y1…Ymは1以上の制限酵素部位を有するプロモ
    ーターを表わし、mはプロモーター中の塩基対の数に対
    応する整数であり、それぞれのX並びにZ、V及びWは
    ヌクレオチドA、G、C又はTの任意の一つであり、n
    は3から12までの整数であり、かつ、Ym-3…YmZVAGGAGG
    WX1X2…XnATGは、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATTCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTCCTTACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATCGATG、及び、 AGCTTAAGGAGGTTCGATG、 からなる群から選ばれる配列を示す。] で表わされるヌクレオチド配列からなるDNAと、所望の
    たんぱく質ををコードする遺伝子とを含み、場合によっ
    ては、その後に転写停止シグナルが続くことを特徴とす
    る複製可能なクローニングベクター。
  7. 【請求項7】DNAにおける+鎖が、次の配列: Y1…YmZVAGGAGGWX1X2…XnATG [式中、Y1…Ymは1以上の制限酵素部位を有するプロモ
    ーターを表わし、mはプロモーター中の塩基対の数に対
    応する整数であり、それぞれのX並びにZ、V及びWは
    ヌクレオチドA、G、C又はTの任意の一つであり、n
    は3から12までの整数であり、かつ、Ym-3…YmZVAGGAGG
    WX1X2…XnATGは、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATTCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTCCTTACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAAAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATAACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATACGATG、 AGCTTAAGGAGGTTAATCGATG、 AGCTTAAGGAGGTTATCGATG、及び、 AGCTTAAGGAGGTTCGATG、 からなる群から選ばれる配列を示す。] で表わされるヌクレオチド配列からなるDNAと、所望の
    たんぱく質をコードする遺伝子とを含み、場合によって
    は、その後に転写停止シグナルが続く複製可能なクロー
    ニングベクターを含むことを特徴とする細菌。
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