JP2688174B2 - ストレプトミセスStreptomycesからの生物活性ヒト顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GM−CSF)及びその他の異種蛋白質の分泌に関する発現系 - Google Patents

ストレプトミセスStreptomycesからの生物活性ヒト顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GM−CSF)及びその他の異種蛋白質の分泌に関する発現系

Info

Publication number
JP2688174B2
JP2688174B2 JP6054123A JP5412394A JP2688174B2 JP 2688174 B2 JP2688174 B2 JP 2688174B2 JP 6054123 A JP6054123 A JP 6054123A JP 5412394 A JP5412394 A JP 5412394A JP 2688174 B2 JP2688174 B2 JP 2688174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dna
streptomyces
sequence
csf
gene
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6054123A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0767663A (ja
Inventor
ロバート・テイー・ガービン
ローレンス・テイー・マレク
Original Assignee
カンジーン・コーポレイシヨン
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 カンジーン・コーポレイシヨン filed Critical カンジーン・コーポレイシヨン
Publication of JPH0767663A publication Critical patent/JPH0767663A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2688174B2 publication Critical patent/JP2688174B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • C12N15/76Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Actinomyces; for Streptomyces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • 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
    • C07K14/52Cytokines; Lymphokines; Interferons
    • C07K14/53Colony-stimulating factor [CSF]
    • C07K14/535Granulocyte CSF; Granulocyte-macrophage CSF
    • 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
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • C12N15/625DNA sequences coding for fusion proteins containing a sequence coding for a signal sequence
    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • C12N9/50Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
    • C12N9/52Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from bacteria or Archaea
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/02Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a signal sequence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/036Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif targeting to the medium outside of the cell, e.g. type III secretion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/70Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction
    • C07K2319/74Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction containing a fusion for binding to a cell surface receptor
    • C07K2319/75Fusion polypeptide containing domain for protein-protein interaction containing a fusion for binding to a cell surface receptor containing a fusion for activation of a cell surface receptor, e.g. thrombopoeitin, NPY and other peptide hormones

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は異種(heterologous)生物
活性蛋白質、特にストレプトミセス・ゲネラStreptomyc
es generaから選択される宿主挿入発現系による顆粒球
マクロファージコロニー刺激因子(『GM−CSF』)
の分泌に関する。
【0002】
【従来の技術】市販可能な蛋白質の生産においては、生
物活性な形態でブロス中に蛋白質を分泌する微生物の能
力が重要である。しかしながら、DNAが発現される細
胞によって分泌され得ない、又は生物活性な形態で蛋白
質を分泌し得ない遺伝子工学的なDNAの構築によって
コードされる多数の蛋白質がある。蛋白質がブロス中に
分泌されない場合は、ダウンストリームプロセッシング
を要する。これは、細胞は採取される必要があり、細胞
壁は破壊されねばならず、所望の蛋白質は純粋な形態で
取り出され、次いでこのような蛋白質は化学的に再生し
て(re-natured)、その生物活性を修復(restore )しな
ければならない。蛋白質がブロス中に分泌されるが、し
かし生物活性な形態ではない場合は、分泌後に蛋白質を
処理し、生物活性を再び保持するようにしなければなら
ない。
【0003】細胞及び微生物の中には、生物活性な形態
で蛋白質を分泌することによりダウンストリームプロセ
ッシング(downstream processing) と生物学的に等価な
ことを行うものもある。細胞外面を通しての細胞の外部
環境へのある蛋白質の分泌を支配する機序は未だ十分に
理解されているわけではない。例えば、ストレプトミセ
ス・グリセウスStreptomyces griseus 種は生物活性な
形態で多数の細胞外蛋白質を分泌する。生物活性がそれ
らの特別な三次元分子構造に依存する商業的価値のある
異種蛋白質が、天然の細胞外蛋白質について観察される
レベルでストレプトミセスStreptomycesから分泌される
場合は好都合である。
【0004】遺伝子工学的なDNAの構築に関する文献
の中には、DNAに含まれる情報を用いる機能性蛋白質
の産生はDNAのコードを解読することにより解決され
ると仮定したものもあった。この仮定は、蛋白質分子の
複雑な三次元構造を特定するために必要な情報がその蛋
白質の一次アミノ酸配列中に含まれる、という原則に基
づいていた。しかしながら、1985年11月 1日にCangene
Corporation が出願したProduction of Active Protein
s Containing Cystine Residues (シスチン残基含有活
性蛋白質の産生)という表題のカナダ国特許出願第 44
9,456号明細書には、遺伝子工学的なDNAの構築に由
来するある種の蛋白質の生物活性は正しく位置したジス
ルフィド結合の形成によることが例証されている。宿主
細胞又は微生物における異種遺伝子の発現に関して、慣
用法よりもさらに有効な方法が探索された。そこで、そ
の発明は、ダウンストリームプロセッシングを要せずに
生物活性な形態で宿主微生物から異種蛋白質が分泌され
得ることを明らかにした。ある発現系である種の微生物
を使用すると、遺伝的工学的なDNA構築の発現におい
てジスルフィド結合の形成が促進される。それらの活性
構造の重要で必然的な部分としてシスチン残基を有する
製造された蛋白質の生物活性は、同種のジスルフィドで
結合された蛋白質を発現及び排出可能な細胞又は微生物
から選択される調節(requlatory)ヌクレオチド配列を用
いることにより達成された。そのヌクレオチド配列は、
ジスルフィド結合を含有する異種蛋白質をコードする二
次ヌクレオチド配列に遺伝子操作により結合され得る。
調節ヌクレオチド配列は細胞又は微生物からの異種蛋白
質の分泌を引き起こす蛋白質をコード化した。異種蛋白
質は天然のものでも又はデザインしたものでもよかっ
た。
【0005】Canagene Corporationが1987年 7月21日に
提出したCharacterization and Structure of Genes fo
r Protease A and Protease B from Streptomyces Gris
eus(ストレプトミセス・グリセウスからのプロテアー
ゼA及びプロテアーゼBに関する遺伝子のキャラクタリ
ゼーション及び構造)という表題のカナダ国特許出願第
542,678号明細書には、同種(homogeneous) 遺伝子の発
現系が開示されている。その発明は、ストレプトミセス
・グリセウスStreptomyces griseus からのプロテアー
ゼA及びプロテアーゼBの分泌を支配する調節ヌクレオ
チド配列に関するものであった。プロテアーゼA及びプ
ロテアーゼBはストレプトミセス・グリセウスStreptom
yces griseus においては天然に生じる蛋白質であり、
したがって、用語的には『同種』である。その出願は、
ストレプトミセスStreptomycesにおけるある型の同種分
泌に関与する調節ヌクレオチド配列を開示するものであ
った。同種発現に関与する遺伝子発現系は異種発現に関
するその他の種々の発現系を構築するに際して有用であ
る。
【0006】顆粒球マクロファージコロニー刺激因子
(『GM−CSF』)は白血球産生を刺激する蛋白質で
ある。GM−CSFは癌治療に関連して使用する生化学
的医薬として非常に有望であり、白血球の修復を促進す
る。天然由来のGM−CSFは127 個のアミノ酸と2個
のジスルフィド結合を有する糖蛋白質(glycoprotein)で
ある。GM−CSFは自然状態でヒトにおいては痕跡量
存在するにすぎず、このため天然から単離された蛋白質
の詳細な構造分析が妨げられていた。したがって、天然
GM−CSFの構造についてのデータのほとんどは哺乳
類細胞における相補的DNA配列及び相補的DNAクロ
ーンの発現を分析することにより得られる。哺乳類細胞
において発現されるGM−CSFは 127個のアミノ酸と
2個のジスルフィド結合を含有し、また14〜35キロダル
トンのサイズの範囲で異なったグリコシル化形態で存在
する。ある形態のGM−CSFは2個のN−連結炭水化
物基及び/又は3個のO−連結炭水化物基を含有し得る
が、これは外見上明らかなサイズの不均一性の原因とな
る。
【0007】Moonen等(1987)は、ハムスターの卵巣細
胞からの分泌によるGM−CSF産生に関する方法を報
告している。GM−CSFは、生物学的に活性である26
−キロダルトン糖蛋白質として分泌される。しかしなが
ら、炭水化物基を酵素的に除去することにより生物学的
活性は20倍に増大され、このことは非グリコシル化形態
のGM−CSFが臨床的使用においては優れていること
を示している。
【0008】Ernst 等(1987)は、アルファ交配因子前
駆体の使用による酵母菌Saccharomyces cerevisiae
らの分泌によるGM−CSF産生に関して報告してい
る。GM−CSFは、35〜100 キロダルトンのサイズ範
囲の糖蛋白質の不均質混合物として分泌される。分泌G
M−CSFの一部分のみがアルファ交配因子前駆体から
正しく処理されて得られた。酵母菌及び哺乳類細胞にお
いて作られるグリコシル化GM−CSFの特異的な生物
学的活性はほぼ同じであった。しかしながら、酵母菌に
おいて産生されるGM−CSFの結合炭水化物基の構造
は哺乳類細胞で産生されるGM−CSFの天然炭水化物
基とは異なっていた。
【0009】Burgess 等(1987)は、大腸菌 E. coli
細胞質からの非グリコシル化GM−CSF様ポリペプ.
チドの産生方法を報告している。 E. coli細胞から単離
されたままのGM−CSF様ポリペプチドはアミノ末端
メチオニンを有し、また還元され、変性されて生物学的
に不活性であった。 E. coliから単離された生物学的に
不活性なGM−CSF様ポリペプチドの生物活性な形態
への変換には、in vitroでの酸化的再生を要した。 E.
coli産生蛋白質中にアミノ末端メチオニンが存在するた
め、再生GM−CSF様ポリペプチドは依然として非グ
リコシル化形態のGM−CSFと同等ではなかった。
【0010】
【発明が解決すべき課題】哺乳類細胞又は酵母菌により
分泌されるGM−CSFは生物活性を示すが、しかしグ
リコシル化されていない。 E. coliから単離されるGM
−CSFはグリコシル化されていないが、しかし生物活
性を示さない。したがって、GM−CSFを産生する慣
用的方法は、培養物からのGM−CSFの形態を臨床的
使用に好ましい生物活性な、非グリコシル化GM−CS
Fに変換するために、経費がかかり、時間がかかり、あ
るいは非効率的なダウンストリームのプロセッシングを
要する。
【0011】したがって、分泌時に生物活性な蛋白質、
特に生物活性なGM−CSFを提供する発現系が必要と
されている。このような蛋白質産物は構造が生物活性を
決定する訳であるから、構造的に従来の蛋白質産物とは
異なったものであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、異種蛋白質、
特にストレプトミセスStreptomyces属から選択される宿
主からの生物活性な形態での顆粒球マクロファージコロ
ニー刺激因子(『GM−CSF』)の分泌を支配する多
数の発現系に関する。本文中では、情況により別の定義
が必要な場合を除いては、『GM−CSF』は本質的に
純粋な、非グリコシル化、酸化GM−CSF蛋白質を意
味する。本発明に従って産生される生物活性なGM−C
SFは、グリコシル化されていないが、しかしながら他
の点では天然の対応物によく似ている。本発明のGM−
CSFは、その天然の対応物と同様、正しい位置に分子
間ジスルフィド結合が存在する。本発明に従って産生さ
れる新規物質はGM−CSFノグリテインと呼ばれる。
GM−CSFノグリテインは宿主生物即ちストレプトミ
セスStreptomyces属から選択される宿主から分泌される
際、十分な生物活性を有し、また天然GM−CSF糖蛋
白質の全ての構造的特徴を示す。
【0013】本発明に従って、遺伝子発現系は、異種蛋
白質をコードする二次ヌクレオチド配列と結合する調節
ヌクレオチド配列を有する形で使用される。調節配列は
シグナル配列及びプロモーター配列を包含する。シグナ
ル配列は、ストレプトミセスStreptomyces属から選択す
る宿主からの生物活性な形態での異種蛋白質の分泌を支
配するペプチドをコードする。天然配列又は合成配列あ
るいは天然配列と合成配列の組み合わせであってもよい
二次ヌクレオチド配列は異種蛋白質をコードする。
【0014】記載の発現系は、生物活性な形態のコード
化された蛋白質のストレプトミセスStreptomyces宿主か
らの分泌をもたらす。本発明の発現系は他の宿主中で使
用可能であると予測される。さらに、これらの発現系
を、本発明の教示に従って、GM−CSF以外の異種蛋
白質の分泌をもたらすのに用いてもよい。
【0015】特に、本発明は、ストレプトミセスStrept
omyces属から選択する宿主からの生物活性な形態での顆
粒球マクロファージコロニー刺激因子(『GM−CS
F』)の分泌のための遺伝子発現系に関する。遺伝子発
現系は、GM−CSFをコードする二次ヌクレオチド配
列に連結する調節ヌクレオチド配列を包含する。この調
節配列はシグナル配列及びプロモーター配列を含む。シ
グナル配列はストレプトミセスStreptomyces属から選択
する宿主からの生物活性な形態でのGM−CSFの分泌
を支配するペプチドをコードする。天然配列又は合成配
列あるいは天然配列と合成配列の組み合わせであっても
よい二次ヌクレオチド配列は、GM−CSFをコードし
得る。
【0016】シグナル配列は、ストレプトミセスStrept
omyces属から選択する宿主からの異種蛋白質の分泌を支
配するシグナルペプチドをコードする。シグナル配列
は、ストレプトミセス・グリセウスStreptomyces gris
eus プロテアーゼB、ストレプトミセス・プリカートス
Streptomyces Plicatusエンド−B−N−アセチルグル
コサミニダーゼHのシグナルペプチド、これらの任意の
ペプチドのハイブリッド、あるいはストレプトミセスSt
reptomyces属から選択する宿主からの異種蛋白質、特に
GM−CSFの分泌を支配する任意の他のシグナルペプ
チドをコードし得る。シグナル配列は、グラム陽性細
菌、グラム陰性細菌のシグナルペプチド又はこれらのペ
プチドのハイブリッドをコードし得る。さらにまた、シ
グナル配列は、ストレプトミセスStreptomycesと他の細
菌のシグナルペプチドのハイブリッドをコードし得る。
【0017】異種蛋白質のアミノ末端に連結するシグナ
ルペプチドより成る融合蛋白質をコードするRNAの合
成を指示するプロモーター配列は、少なくとも1つの型
のストレプトミセスStreptomycesRNAポリメラーゼホ
ロ酵素の特異的な結合及びそれによる転写を可能にす
る。プロモーター配列は、少なくとも1種類のストレプ
トミセスStreptomycesRNAポリメラーゼホロ酵素の特
異的な結合及びそれによる転写を可能にするストレプト
ミセス・フラジアStreptomyces fradiae のアミノグリ
コシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子(『aph 』)か
らの配列を包含してもよい。
【0018】発現系をストレプトミセスStreptomyces
おいて形質転換及び複製が可能なベクターに挿入し、こ
のベクターをストレプトミセスStreptomyces属から選択
する宿主中に挿入する。
【0019】本発明の他の側面では、ストレプトミセス
Streptomyces属から選択する宿主から分泌される生物活
性な形態の顆粒球マクロファージコロニー刺激因子の産
生方法を用いる。その方法は、生物活性な形態でのGM
−CSFの分泌を支配するペプチドをコードする配列と
GM−CSFをコードする配列を連結し、その配列をス
トレプトミセスStreptomyces中での形質転換及び複製が
可能なベクターに挿入し、そのベクターをストレプトミ
セスStreptomyces属から選択する宿主中に挿入し、その
形質転換宿主を育成して、生物活性なGM−CSFを取
り出すことを包含する。
【0020】本発明に従って、異種蛋白質と融合するシ
グナルペプチドをストレプトミセスStreptomyces属から
選択する宿主中での異種発現(heterologous expressio
n )により産生する。
【0021】本発明に従って、GM−CSFに融合する
シグナルペプチドをストレプトミセスStreptomyces属か
ら選択する宿主中での異種発現により産生する。 本発
明に従って、生物活性な蛋白質をストレプトミセスStre
ptomyces属から選択する宿主中での異種発現により産生
する。
【0022】本発明に従って、生物活性なGM−CSF
をストレプトミセスStreptomyces属から選択する宿主中
での異種発現により産生する。
【0023】組み換えDNAから誘導されるGM−CS
Fは、適当な宿主、特にストレプトミセスStreptomyces
属から選択する宿主から生物活性形態で分泌される。G
M−CSFは分泌に際してグルコシル化されず、また分
子内ジスルフィド結合を有する。
【0024】本発明は、発現系を使用してのストレプト
ミセスStreptomycesからの直接分泌による生物学的に活
性な形態のヒトGM−CSFの産生方法に関するもので
ある。
【0025】本発明はまた、他の異種蛋白質の産生に使
用可能な発現ベクターに関する。発現系は、特定の蛋白
質をコードする遺伝子、即ち正しくプロセッシングされ
た蛋白質の成育媒質への分泌を支配するシグナルペプチ
ドをコードする核酸配列;及びその蛋白質をコードし、
mRNAの転写を支配することができるプロモーターを
含有する。当業者には公知のように、発現系は、転写終
了に関する付加的な核酸配列や翻訳の開始と終了に関す
る付加的な核酸配列を包含する。
【0026】好ましい実施態様においては、発現系内に
含まれる遺伝子は蛋白質ヒトGM−CSFをコードする
(Lee 等,1985;Wang等,1985)。GM−CSF遺伝
子、特に図1におけるDNA配列で表わされるものは、
ストレプトミセス Streptomycesのコドン使用(codon u
sage)に従って作られた合成DNAである;即ち、3位
にC又はGを有するコドンである(Bibb等,1985)。該
遺伝子は、ストレプトミセスStreptomycesコドン使用あ
るいは任意の他のバイアス化又は全くランダムなコドン
使用によって、GM−CSFについての天然のcDNA
配列でもよく、あるいはGM−CSFをコードする任意
の他のDNA配列でもよい。その遺伝子は、1つ又はそ
れ以上のアミノ酸が天然のアミノ酸配列中で置換され、
挿入され、又は欠失されたGM−CSFの生物学的に活
性な誘導体をコードし得る。
【0027】発現系内に含まれる異種遺伝子は、別の有
用な蛋白質をコードする天然cDNA配列か又は合成D
NA配列であってもよい。組換えDNA配列によりコー
ドされる特定の蛋白質としては、キモシン、キモトリプ
シン、トリプシン、アミラーゼ、リグニナーゼ、エラス
ターゼ、リパーゼ及びセルラーゼといったような真核生
物性分泌酵素;グルコースイソメラーゼ、アミラーゼ、
リパーゼ、ペクチナーゼ、セルラーゼ、プロティナー
ゼ、オキシダーゼ、リグニナーゼのような原核生物性分
泌酵素;ヒルジン、ベータ−ラクタマーゼ阻害剤、及び
アルファ1-抗トリプシンのような酵素阻害剤;スーパー
オキシドジスムターゼのような金属酵素;ファクターVI
II、ファクターIX、組織型プラスミノーゲンアクチベー
ター及びウロキナーゼのような血液因子;プロインシュ
リンのようなホルモン;ベータ−インターフェロン及び
ガンマ−インターフェロン、並びにインターロイキン-2
のようなリンフォカイン;腫瘍壊死因子、リンフォトキ
シン、及びインターロイキン-1のような細胞毒素;神経
成長因子、上皮成長因子、形質転換成長因子、血小板由
来性成長因子、及び繊維芽細胞成長因子のような成長因
子;インターロイキン-3及び顆粒球コロニー刺激因子の
ような他のコロニー刺激因子;合成抗体分子、デザイン
された抗体分子、又は遺伝子工学による抗体分子のよう
なイムノグロブリン関連分子;コレステロール受容体の
ような細胞受容体;ウイルス性ヘマグルチニン、エイズ
抗原及びイムノゲン、B型肝炎抗原及びイムノゲン、手
足口病ウイルス抗原及びイムノゲンのようなウイルス性
抗原;プロテインAのような細菌表面エフェクター;蛋
白質殺虫剤、殺藻剤、殺菌剤、及び殺生物剤のような毒
素;心筋梗塞蛋白質(MIP)、体重制御因子(WC
F)、及び熱量率蛋白質(CRP)のような医学的重要
性を有する全身性蛋白質などが挙げられる。
【0028】該遺伝子は、in vitroで又は培養中で活性
形態にプロセッシングし得る生物学的に活性な蛋白質の
不活性前駆体(チモーゲン)をコードすることが可能で
あった。その遺伝子は、1つ又はそれ以上のアミノ酸が
天然のアミノ酸配列において置換され、挿入され、又は
欠失された有用蛋白質の生物学的に活性な誘導体をコー
ド可能であった。さらに、遺伝子は、2つ又はそれ以上
の有用蛋白質の生物学的に活性な融合蛋白質、あるいは
配列内の相同位置から単一アミノ酸又はアミノ酸ブロッ
クを交換することにより作成可能な2つ又はそれ以上の
相同蛋白質のハイブリッドをコード可能であった。
【0029】シグナル配列は、アミノ末端融合蛋白質と
して生合成され、異種蛋白質に連結される場合、正しい
アミノ末端基を有して、媒質中への異種蛋白質の分泌を
指示可能な任意のアミノ酸配列をコード可能であった。
好ましい実施態様においては、ストレプトミセス・グリ
セウスStreptomyces griseusプロテアーゼB(カナダ国
特許出願第542,678 号明細書。1987年 7月21日にCangen
e Corporation が出願した。)を用いてGM−CSF:
特に配列MRIKRTSNRSNAARRVRTTAV
LAGLAAVAALAVPTANAの38−アミノ酸ペ
プチドの分泌を支配する。別の実施態様においては、G
M−CSFの分泌を支配するために使用されるシグナル
ペプチドは、アミノ末端基でストレプトミセス・プリカ
ートスStreptomyces plicatusエンド−β−N−アセチ
ルグルコサミニダーゼH(エンドH)シグナルペプチド
の 9〜34番目のアミノ酸に連結するS. griseusプロテア
ーゼBシグナルペプチドの最初の15個のアミノ酸より成
るハイブリッド(Robbins等,1984):特に配列MRIK
RTSNRSNAARRVRTAALALSAAAAL
VLGSTAASGASAの41−アミノ酸ペプチドであ
る。GM−CSFの分泌は、本発明に詳記のS. plicatu
s エンドHのシグナルペプチド;特に配列MFTPVR
RRVRTAALALSAAAALVLGSTAASG
ASAの34−アミノ酸ペプチドによっても支配可能であ
った。分泌はさらに、別のストレプトミセスStreptomyc
es シグナルペプチド:特に S. griseus プロテアーゼ
A、 S. griseus アミラーゼ、Streptomyces R61 D
D−ペプチダーゼのシグナルペプチド、又は当業界で公
知の別のStreptomycesシグナルペプチド(Chang, 198
7)により支配可能であった。分泌はまた、上記シグナ
ルペプチド又は全般的合成アミノ酸配列を有するシグナ
ルペプチドのハイブリッドの支配下でも遂行可能であっ
た。シグナルペプチドは、グラム陽性細菌からのもの:
特にバチルス・ズブチルスBacillus subtilusアルカリ
性プロテアーゼ(apr) のシグナルペプチド、又は当業界
で公知のグラム陽性細菌の別のシグナルペプチド(Chan
g, 1987 )であってもよい。シグナルペプチドはまた、
グラム陰性細菌からのもの:特に大腸菌Escherichia co
li外膜プロテインAのシグナルペプチド、又は当業界で
公知のグラム陰性細菌の別のシグナルペプチド(Sjostr
om等,1987)であってもよい。シグナルペプチドはま
た、2つ又はそれ以上の細菌シグナルペプチドのハイブ
リッドであってもよい。ある実施態様において、GM−
CSFの分泌を支配するために使用されるシグナルペプ
チドは、アミノ末端基で B. subtilusapr シグナルペプ
チドの 6〜30番目のアミノ酸に連結される S. griseus
プロテアーゼBシグナルペプチドの最初の15個のアミノ
酸より成るハイブリッド:特に配列MRIKRTSNR
SNAARRVWISLLFALALIFTMAFGS
TSSAQAの40−アミノ酸ペプチドである。他の実施
態様においては、StreptomycesエンドHのシグナルペプ
チドをコードするDNAと他の細菌由来のシグナルペプ
チドをコードするDNAとのハイブリッドであって、St
reptomycesエンドHのシグナルペプチドが少くとも31個
のアミノ酸を含み、アミノ末端のメチオニンから30番目
から34番目のアミノ酸の間にプロセッシング部位を有す
るシグルペプチドである。さらに他の実施態様において
は、シグナルペプチドは、アミノ末端から17個のアミノ
酸が、アルギニン、リジン又はその両者を含む少くとも
7個のアミノ酸を含むものである。GM−CSFに加え
て、他の異種蛋白質は、本発明に詳記のシグナルペプチ
ド又は当業界で公知の他の細菌シグナルペプチドを有す
るストレプトミセスStreptomycesから分泌可能であっ
た。達成し得る分泌のレベルは培養物の 1μg/l以上
であるが、好ましくは 1mg/l以上である。
【0030】プロモーターは、異種蛋白質のアミノ末端
基に連結されるシグナルペプチドより成る融合蛋白質を
コードするRNAの合成を支配する。プロモーターは、
少なくとも1種類のストレプトミセスStreptomycesRN
Aポリメラーゼホロ酵素の特異的結合及びそれによる転
写を可能にする。好ましい実施態様においては、ストレ
プトミセス・フラディアStreptomyces fradiae アミノ
グリコシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子(『aph
』)のプロモーター(Thompson とGray,1983)を使用
して、GM−CSFに融合されるシグナルペプチドをコ
ードするmRNAを転写する。
【0031】このプロモーターは、少なくとも1種のス
トレプトミセスRNAポリメラーゼホロ酵素の特異的結
合及びそれによる転写を可能とする。プロモーターは、
ストレプトミセス・エリスレウスStreptomyces erythr
eus エリスロマイシンE、ストレプトミセスコエリコロ
Streptomyces coelicolorアガラーゼを含む別のスト
レプトミセスの種Streptomyces spp.から、あるいは当
業界で公知の方法により立証されるようなプロモーター
活性を有する公知の又は未確定起源の任意の配列からの
ものであってもよい。プロモーターは、1つ以上の天然
プロモーター配列又は完全合成プロモーター配列のハイ
ブリッドであってもよい。プロモーターは、向上した機
能を有するプロモーターの突然変異性体(version) を得
るために1つ又はそれ以上の基が置換され、挿入され又
は欠失された天然配列又はハイブリッド配列であっても
よい。突然変異は、ランダム様式又は部位指示様式で、
並びにin vitro又は原核生物宿主細胞内で、化学的に又
は酵素的に発生し得る。
【0032】プロモーターは、1つの転写開始部位を有
する単一プロモーターであっても、又は2つ以上の転写
開始部位を有する多重プロモーターであってもよい。好
ましい実施態様においては、 aphプロモーターは、転写
開始に関する2つの部位を有するDNAフラグメント上
に位置する。部位1 は、翻訳イニシエーターATGのA
で転写を開始し、一方部位2 は、部位1 からさらに 313
塩基上流で転写を開始すると考えられる。別の実施態様
では、開始部位1 のみを有する aphプロモーターを用い
て、GM−CSFに融合するシグナルペプチドをコード
するmRNAを転写する。多重のプロモーターの各転写
開始部位は、同一の又は異なる種類のRNAポリメラー
ゼホロ酵素により認知され得るし、また同一又は異なる
成長時間あるいは発育状態において活性であり得る。多
重の転写開始部位を有するプロモーターは、天然配列で
あってもよく、あるいは1つ以上の天然又は合成単一プ
ロモーター配列より成るハイブリッド配列であってもよ
い。プロモーターは、単一であれ多重であれ、培養(構
成的)中のいかなる時間でも活性であり得るし、あるい
はある種の媒地成分、代謝物質、又は化学薬品の存否に
より、調節可能である。さらに、プロモーターは、培養
の温度又は化学環境の変化により調節可能である。
【0033】好ましい実施態様においては、 aphプロモ
ーターを、蛋白質、特にGM−CSFをコードする核酸
配列にフレーム内に連結されるシグナルペプチドをコー
ドする核酸配列に連結する。NcoI制限エンドヌクレア
ーゼ部位を用いて、 aphプロモーターを、シグナルペプ
チドをコードする合成オリゴヌクレオチドに連結した。
この部位は、この立体配座においてシグナルペプチドの
アミノ末端メチオニンを表わす aph遺伝子の天然イニシ
エータATGを含有する。ストレプトミセス・リビダン
Streptomyces lividansの18SリボゾームRNAの
3′端に対して補完的なDNA配列を、翻訳の開始を増
大するためにこのNcoI部位で含入することができる。
便宜上、PstI部位又はNsiI部位を、シグナルプロセ
ッシング部位に位置させて、分泌させるべき蛋白質をコ
ードするDNA配列を連結する。PstI部位又はNsiI
部位におけるGCAコドンは、シグナルペプチドのカル
ボキシ末端でのアラニンを表わす。好ましい実施態様で
は、コード化シグナルペプチドのカルボキシ末端が、関
係のあるコード化蛋白質のアミノ末端に直接融合される
ようDNA配列を形成する。配列をコードする付加的ペ
プチドをPstI部位又はNsiI部位に挿入して、シグナ
ルペプチドの分泌又はプロセッシングを促進してもよ
い。その結果生じるアミノ末端延長を有する蛋白質を、
自然工程により培養中に、あるいは公知の化学的又は酵
素的方法によりin vitro で除去してもよい。
【0034】本発明の明細書に記載のシグナルペプチ
ド、特に38−アミノ酸プロテアーゼBシグナルペプチ
ド、34−アミノ酸エンドHシグナルペプチド、41−アミ
ノ酸プロテアーゼB−エンドHハイブリッドシグナルペ
プチド、及び40−アミノ酸プロテアーゼB-aprハイブリ
ットシグナルペプチドを、異種蛋白質の分泌に関して、
本発明に記載のもの以外の発現系とともに使用し得ると
予測される。本発明に記載のシグナルペプチドを、他の
発現系、特に他のグラム陽性細菌に関する発現系(Chan
g ,1987)、殊にバチルス・ズブチルスBacillussubtil
is及びスタフィロコッカス・オウレウスStaphylococcus
aureusに関する発現系で使用してもよい。
【0035】Streptomyces以外の細菌宿主中で自然工程
により、本発明に記載のシグナルペプチドの1つをコー
ドするDNAセグメントに連結し、異種蛋白質をコード
するDNAセグメントに連結する、プロモーターとして
機能するDNAセグメントを含む発現系から合成可能で
あると予測される。融合蛋白質は、そのアミノ末端で本
発明に記載のシグナルペプチドの1つを有し、そのカル
ボキシ末端でGM−CSFであり得る異種蛋白質を有す
るであろう。シグナルペプチドのカルボキシ末端は異種
蛋白質のアミノ末端に直接連結して、融合蛋白質を形成
してもよい。融合蛋白質は、細菌宿主における異種蛋白
質の分泌に有用であろう。
【0036】プロモーター、シグナルペプチドをコード
する核酸配列、及び関係する特定の蛋白質をコードする
核酸配列より成る遺伝子発現系は、ストレプトミセスSt
reptomycesにおいて形質転換及び複製が可能なDNAベ
クター中に存在する。本ベクターは、pIJ101 ,pS
LP1.2 ,pSCP2 * を含むStreptomycesの天然由来
のプラスミド、又はOC31を含むStreptomycesの天然由
来のファージ、あるいはStreptomycesにおける複製が可
能な任意の非−ストレプトミセス性プラスミド又はバク
テリオファージの各々の誘導体を含有し得る。ベクター
は、宿主生物中で自律的複製が可能であるか、あるいは
宿主生物の染色体又は大型染色体外因子への統合(inte
gration )を必要とする場合もある。後者の場合、ベク
ターは宿主ゲノムにおける特定のDNA配列か又は未確
定DNA配列によるin vivo組換えを促進することがで
きる適当な核酸配列を含有するものと思われる。これら
の配列は、プラスミド又はファージatt 部位、運搬可能
因子の組換え配列、又は統合を促すに十分な宿主ゲノム
セグメントに関する相同性を有する任意の配列を包含し
得る。Streptomycesのゲノム、殊にStreptomyces coel
icolorのDNAの5.7-kb増幅可能(amplifiable )単位
において自然に増幅されるDNAセグメントはベクター
に包含され、遺伝子発現系の多重−複写統合(multi-co
py integration)を得るために使用され得る。そのベク
ターはまた、形質転換体の形質転換中及びその後の培養
中の両方において、宿主生物の形質転換株に関する選択
をもたらす適当な遺伝子を含有する。この選択の標識物
質は、チオストレプトン、カナマイシン、ビオマイシ
ン、ヒグロマイシンのような抗生物質に対する耐性を提
供し得るし、あるいは宿主生物の独立栄養型(auxotrop
hic )又は条件致死型(conditional lethal)突然変異株
を補完し得る。
【0037】好ましい実施態様では、図2に略記の変法
に従って、ベクターとしてプラスミドpIJ680 を採用
した。第1段階では、 E. coliプラスミドpUC8 の23
54塩基対のPvuII断片をpIJ680 の3390位(第16部
位)でPstI部位に導入した(Hopwood 等,1985)。ブ
ラント末端PvuII断片を図2に示す通り、合成アダプタ
ーを用いてPstI部位の−TGCA 3′端に連結した。
PstI部位に挿入されるE. coliプラスミドを有するベ
クターは、アンピシリン選択下では E. coli中で、また
チオストレプトン耐性についての選択においてはストレ
プトミセスStreptomyces中で複製可能である。ベクター
E. coliプラスミド部分は、ベクター中の発現系の集
合を促すにすぎず、一旦完成プラスミドがStreptomyces
の形質転換に向けて用意されたならば必要でなくなると
思われる。例えば、ClaIによる部分的消化とその後の
DNAリガーゼによるベクターの再環化(recirculariz
ation )によって、Streptomycesを形質転換する前に
E. coliプラスミドセグメントを除去可能である。
【0038】第二段階では、 aph遺伝子のプロモーター
及びコード領域を合成DNA配列で置き換えて、今後の
構築を容易にする。これは、合成BglIIリンカーGAG
ATCTCをCCGCGG SacII部位における2番目
のCに連結することにより、pIJ680 の4883位(部位
第32番)でのSacII部位を変化(Hopwood等,1985)させ
ることを含む。ある実施態様では、合成リンカーCGG
ATCCGをAGATCT BglII部位のCと連結する
ことによりBglII部位をBamHI部位に変換し、その結
果、ベクターpSS2 を生じる。別の実施態様におい
て、合成リンカーCAAGCTTGをTCTAGA X
baI部位のGに連結してXbaI位部位をHindIII 部位
に変換する。
【0039】pSS2 のBamHI−XbaI断片は、プロ
モーター、シグナルペプチドをコードする核酸配列、及
び関係のある特定の蛋白質をコードする核酸配列から成
る発現系により置き換え得る。便宜上、制限部位BamH
I、及びXbaIを選択したけれども、遺伝子発現系をベ
クターに結合するためには、これらに代えて、あるいは
これらに加えて、任意の他の制限部位を使用可能である
と理解すべきである。発現系をBamHI部位とXbaI部
位の間に何れの方向にでも挿入することができるが、し
かし図2に示した通り、好ましい配向とすることにより
反時計方向の転写が行われることになろう。これによ
り、XbaI部位に隣接する aph転写ターミネーター〔オ
リジナルpIJ680 の3955位(部位21)と3843位(部位
19)の間に位置する(Hopwood 等,1985)〕の利用が可
能になると考えられる。しかしながら、当業界で公知の
任意の転写ターミネーターは、 aphに対するものの代り
に、又はそれに加えて使用可能である。pSS2 ベクタ
ーは、異種遺伝子の発現には用いられない転写の開始に
関する部位を有し得る。
【0040】種々の遺伝子発現系をpSS2 ベクターに
挿入することにより、発現ベクターを構築できる。ある
実施態様によれば、発現系pAPO.GMCSF(図
3)は、GM−CSFをコードする核酸配列に連結され
るプロテアーゼBシグナルペプチドをコードする核酸配
列に連結される aphプロモータを含有する。別の実施態
様によれば、発現系pAEO.GMCSF(図6)は、
GM−CSFをコードする置換可能な核酸配列に連結さ
れるプロテアーゼB−エンドHハイブリッドシグナルペ
プチドをコードする核酸配列に連結される aphプロモー
ターを含有する。別の実施態様においては、発現系pA
PO.G(図9)は、置換可能な核酸配列に連結される
プロテアーゼBシグナルペプチドをコードする核酸配列
に連結される aphプロモーターを含有する。さらに別の
実施態様では、XbaI部位に合成DNA(CTAGCA
AGCTTG)を挿入することにより、pAPO.Gか
ら発現系pAPO.Hを構築した。発現系pAEO.S
X(図11)は、置換可能な核酸配列に連結されるプロ
テアーゼB−エンドHハイブリッドシグナルペプチドを
コードする核酸配列に連結される aphプロモーターを含
有する。さらに別の実施態様においては、XbaI部位に
合成DNA(CTAGCAAGCTTG)を挿入するこ
とにより、pAEO.SXから発現系pAEO.SHを
構築した。同様にこれに代わるものとしては、置換可能
な核酸配列に連結されるプロテアーゼBシグナルペプチ
ドをコードする核酸配列に連結される aphプロモーター
を含有するpAPO.SX(図14)がある。
【0041】全発現ベクターにおけるBamHI−MluI
断片は、異なるプロモーター及び/又はコードされたシ
グナルペプチドアミノ末端を含有するDNA断片で置換
し得る。また、pAEO.GMCSF,pAEO.S
X,pAEO.SH又はpAPO.SXのMluI−Pst
I断片、あるいはpAPO.G又はpAPO.HのMlu
I−NsiI断片は代りのシグナルペプチドをコードする
DNA断片で置換し得る。同様に、pAEO.GMCS
F又はpAEO.SHのPstI−HindIII 断片;ある
いはpAEO.SX又はpAPO.SXのPstI−Xba
I断片;あるいはpAPO.HのNsiI−HindIII 断
片;あるいはpAPO.GのNsiI−XbaI断片は、蛋
白質をコードする別のDNA断片で置換し得る。
【0042】本発明の好ましい実施態様を、以下例示す
る。ここに記載の方法及び結果は実施例のためのもので
あり、いかなる意味においても本発明の範囲を限定する
ものではない。
【0043】調 製 菌株及びプラスミド ストレプトミセス・リビダンスStreptomyces lividans
66(Bibb等,1980)、並びにプラスミドpIJ61(19
82にThompson等により開示され、S. lividans66/TC
73から単離可能である)及びpIJ680 (1985にHopwoo
d 等により開示され、 S. lividans TK24/TK425
から単離可能である)は、JohnInnesInstitute から入
手した。全ての形質転換において、E. coli HB101
株(ATCC33694)を用いた。プラスミドpUC8 (Vi
eiraとMessing,1982)、並びにpUC18及びpUC19(N
orrander等,1983)はBethesda Research Laboratories
より購入した。プラスミドpUC680 Tは、1988年 6月
28日、寄託番号 40466でAmerican Type Culture collec
tionに寄託した。
【0044】材 料 アプライドバイオシステムズApplied Biosystems社製38
0 A型DNAシンセサイザーを用いて、オリゴヌクレオ
チドを合成した。オリゴヌクレオチド合成に用いたカラ
ム、ホスホアミダイト、及び試薬は、Technical Market
ing Associatesを通じて、アプライドバイオシステムズ
社から購入した。ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行
ない、次いでDEAEセルロースクロマトグラフィーを
行なうことにより、オリゴヌクレオチドを精製した。D
NAの消化及び修飾用の酵素は、New England Biolabs
より購入し、提供者の勧告に従って使用した。放射性同
位元素〔α−32P〕dATP(3000Ci /mmol)及び
〔γ−32P〕ATP(3000Ci /mmol)はAmershamより
入手した。チオストレプトンは、ニューヨークのSquibb
Corporation より寄贈された。
【0045】DNAの単離 アルカリ性溶解法(alkaline lysis procedure)(Hopwoo
d 等,1985)により、形質転換S. lividansのプラスミ
ドDNAを調製した。50μg/mlアンピシリンを含有す
るYT培地(Miller,1972)上でE. coli形質転換株を
育成した。急速煮沸法(HolmesとQuigley ,1981)によ
り、E. coliから得たプラスミドDNAを精製した。全
ての構築に用いたDNA断片及びベクターを低融点アガ
ロース上で電気泳動により分離し、フェノール抽出及び
エタノール析出(Maniatis等,1982)により溶融アガロ
ースから精製した。
【0046】DNA配列決定 HPLC(Edwardson 等,1986)により精製したプラス
ミドDNAを、ジデオキシ法(Sanger等,1977)の変法
(Hattori 等,1985)を用いて配列決定した。必要な場
合は、M13バクテリオファージmp18及びmp19(Norrande
r 等,1983)中でサブクローンを調製し、−20ユニバー
サルプライマー(New England Biolabs)を用いてジデオ
キシ配列決定反応を行なった。強固な二次構造のいくつ
かの領域において、圧縮及びポリメラーゼ欠損は、配列
を明確にするためのジデオキシ反応において、デアザグ
アノシン(Mizusana等,1986)(Boehringer Mannheim)
類縁体の使用を必要とした。DNASTARtmのソフト
ウェア(DoggettとBlattner,1985) を用いて配列をコン
パイルした。
【0047】
【実施例】実施例1 pUC680 Tの作製 ストレプトミセスStreptomycesプラスミドpIJ680 (1
〜2 μg) を4分間、1.2単位のPstIを用いた部分消
化により線状化した。線状化pIJ680 プラスミドを表
わす5.3-kb PstIDNA断片をPstI及び仔ウシ腸ア
ルカリホスファターゼを用いて消化されたE. coli(大
腸菌)プラスミドpUC8 と混合した。次いでその混合
物をT4 DNAリガーゼで結合して、E. coli中に形質
転換した。その形質転換体を、正しい組換え体に関し、
プラスミドDNA分析によりスクリーニングした。ある
プラスミド、pUC680 は、pIJ680 の3390位(部位
番号16)でPstI部位に挿入されたpUC8 プラスミド
を有した。
【0048】pIJ680 のサブクローンを作製して、 a
phプロモーター及びコード領域の置換を容易にした。こ
のサブクローンpCM680 Bは、pIJ680 (Hopwood
ら,1985)の4883位から5290位まで(部位番号32から1
の間)の 0.41-kb SacII−XhoIDNA断片を含有す
る。合成リンカーGAGATCTCを、DNAポリメラ
ーゼIのKlenow断片を用いて平滑末端化されたSacII部
位に結合することにより、SacII部位をBglIIに変え
た。新規に生成されたBglII部位は、XbaI部位で終わ
る0.92-kb の合成DNAに隣接している。
【0049】pIJ680 サブクローンと連結する合成D
NA断片を含有するpCM680 Bの1.33-kb XbaI−
XhoI DNA断片を、E. coliベクターを含むpUC
680の6.6-kb XbaI−XhoIDNA断片と混合した。
その混合物をT4 DNAリガーゼと結合し、E. coli
に形質転換した。その結果生じたプラスミドpUC680
Tを、形質転換体のプラスミドDNAを分析することに
より見出した。プラスミドpUC680 Tは、1988年 6月
28日、the American Type Culture Collectionに寄託番
号 40466号で寄託された。
【0050】実施例2 pSS2 の作製 pUC8 の2.36-kb PvuII断片を、T4 DNAリガーゼ
を用いて、配列CATCGATGのリン酸化ClaIリン
カー(New England Biolabs)に結合した。65℃に加熱し
て結合反応を終結させ、連続的リンカーを結合して生成
した部位を利用するNsiIで消化した。2.36-kb NsiI
断片を単離して、pUC680 Tの5.3-kbPstI断片と混
合した。その混合物を、NsiI及びPstIの存在下でT
4 DNAリガーゼを用いて結合した。65℃に加熱して結
合反応を終結させ、E. coli中に形質転換した。形質転
換体のプラスミドDNAを分析することにより見出され
たプラスミドpSS1 は、前の方のPstI部位に図2に
示す方向で挿入されたE. coliプラスミドセグメントを含
有する。
【0051】pSS1 の唯一のBglII部位をBamHIに
変えて、プロモーター配列の交換を容易にした。プラス
ミドpSS1 をBglIIで消化して、線状化プラスミドの
末端をDNAポリメラーゼIのKlenow断片で塞いだ。次
いで、平滑末端化DNA断片を、T4 DNAリガーゼを
用いて配列CGGATCCGのリン酸化BamHIリンカ
ー(New England Biolabs )に結合した。65℃に加熱し
て結合反応を終結させ、BamHIで消化した。次いで、
BamHI末端を有する精製線状プラスミドを、T4 DN
Aリガーゼを用いて再環化し、E. coli中に形質転換し
た。その結果生じたプラスミド、即ち本来のBglII部位
を置換する唯一のBamHI部位を有するpSS2 は、形
質転換体のプラスミドDNAを分析することにより見出
された。
【0052】実施例3 aphプロモーターを含有するD
NA断片のサブクローニング ストレプトミセスStreptomycesプラスミドpIJ61の2.
1-kb EcoRV−NcoI断片をSau 3AIで消化して、
適当なベクターのBamHI部位及びNcoI部位に結合し
た。組換え体の中で、 aphプロモーターに対応する配列
を有する0.40-kb Sau 3AI−NcoI断片を含有するp
IJ61のサブクローン、即ちpAPH.4が見出された
(図17)。NcoI部位は aph遺伝子のイニシエーター
ATGを含有する。
【0053】実施例4 プロテアーゼBプロモーター及
びシグナルペプチドを含有するDNA断片のサブクロー
ニング プロテアーゼB遺伝子を含有した2.8-kb BalII断片を
含むプラスミドの1.4-kb BssHII断片からプロテアー
ゼB遺伝子のサブクローンを調製した(1987年7月21日
に Cangene Corpora-tion 社が出願したカナダ国特許出
願第 542,678号)。DNAポリメラーゼIのKlenow断片
を用いてBssHII断片の末端を塞ぎ、次いで、実施例2
の教旨に従って、リン酸化BamHIリンカーに結合し
た。その結果得られたBamHI末端を有する1.4-kb断片
を、BamHIで消化された且つアルカリホスファターゼ
で処理されたpUC8 ベクター中に結合した。その結果
生じたプラスミドpSPRBl.4 は完全なプロテアー
ゼB遺伝子を含有した。
【0054】2つのアニールされたオリゴヌクレオチド
GGCCTCGTCTAGA及びAAGCTTCTAG
ACGAGGCCTGCAをPstI部位及びHindIII
部位に結合することによって、さらにサブクローニング
用にプラスミドpUC8 を改造して、プラスミドpU
C.PXHとした。プラスミドpSPRBl.4 をPvu
IIで消化して、T4 DNAリガーゼを用いて配列GCT
GCAGCのリン酸化PstIリンカー(New England Bio
labs) に結合した。65℃に加熱して結合反応を終結さ
せ、PstI及びBamHIで消化した。
【0055】0.49-kb BamHI−PstI断片を精製
し、次いでpUC.PXHベクターのBamHI及びPst
I部位に結合した。その結果生じたプラスミドpPPI
は、プロモーター、シグナルペプチド及びプロペプチド
の最初の10個のアミノ酸、即ちプロテアーゼB遺伝子の
すべてを含有した。
【0056】実施例5 プロテアーゼBシグナルペプチ
ドを用いた発現系の作製 異種蛋白質分泌用にプロテアーゼBシグナルを改造する
ために、プロテアーゼBシグナルペプチドのカルボキシ
末端の 9個のアミノ酸及びヒト成長ホルモンのアミノ末
端の 8個のアミノ酸をコードする2つの合成オリゴヌク
レオチド 42-マー及び 50-マーを使用した(図19)。
合成オリゴヌクレオチドを3通りの結合法でプロテアー
ゼBサブクローンpPPIの 0.44-kb BamI−HaeII
断片(図18)、並びにBamHI及びXbaIで消化した
pSS2 のベクター断片に連結した。その結果生じたプ
ラスミドpPPO.Gは、プロテアーゼBプロモーター
及びシグナルペプチドを含有する 0.46-kbBamHI−N
siIセグメントを有した。NsiI部位は、プロセッシン
グ部位(−1位)直前にアラニン残基のGCAコドンを
含有した。
【0057】プロテアーゼシグナルペプチドの最初の15
個のアミノ酸をコードする 43-マーの2つの合成オリゴ
ヌクレオチドを用いて、プロテアーゼBのシグナルペプ
チドをaph プロモーターからの発現用に改造した(図2
0)。合成オリゴヌクレオチドを、3通りの結合法で、
本実施例の教旨に従って、 aphプロモーターを含有する
0.40-kb BamHI−NcoI断片(図17)及びpPP
O.GのBamHI−MluIベクター断片に連結した。そ
の結果生じた発現ベクターpAPO.Gは、プロテアー
ゼBシグナルペプチドをコードする配列に連結されたap
h プロモーターを含む 0.51-kb BamHI−NsiIセグ
メントと、蛋白質をコードする置換可能な配列を含む
0.03-kb NsiI−XbaIセグメント(図9)とを有し
た。
【0058】実施例6 プロテアーゼBシグナルペプチ
ドを用いた代替発現系の作製 蛋白質をコードする1.1-kb PstI−XbaI断片を含有
するプラスミドpPCMをPstI及びXbaIで消化し、
その1.1-kb断片をpPP1 ベクターのPstI部位及びX
baI部位に結合した。その結果生じたプラスミドpPP
1.PCMは、単一ベクター中にpPCMの1.1-kb Pst
I−XbaI断片に連結した、pPP1 の0.49-kb Bam
HI−PstI断片を含有した。
【0059】異種蛋白質分泌用にプロテアーゼBシグナ
ルをさらに修飾するため、プロテアーゼBシグナルペプ
チドのカルボキシ末端の 9個のアミノ酸をコードする2
つの合成 26-マーオリゴヌクレオチドを用いる必要があ
った(図21)。合成オリゴヌクレオチドを3通りの結
合法でpPP1 の 0.44-kb BamHI−HaeII断片と、
BamHI及びPstIで消化されたpPP1.PCMのベク
ター断片とに連結した。その結果生じたプラスミドpP
PO.PCMは、プロテアーゼBプロモータ及びシグナ
ルペプチドを含む 0.46-kbBamHI−PstIセグメント
を有した。PstI部位はプロセッシング部位(+1位)
直後にアラニン残基のGCAコドンを含有した。
【0060】次いで、pPPO.PCMの1,6-kb Bam
HI−XbaI断片を、pSS2 のBamHI−XbaIベク
ター断片に結合した。その結果生じたプラスミドpPP
O−PCM/S2 は、蛋白質をコードする合成DNAセ
グメントに連結されたプロテアーゼBプロモーター及び
シグナルペプチドを、即ちpSS2 ベクター内のすべて
を含有した。
【0061】実施例5の教示に従って、 aphプロモータ
ーからの発現用に、pPPO.PCM/S2 作製の際の
プロテアーゼBシグナルペプチドを改造した。プロテア
ーゼBシグナルペプチドの最初の15個のアミノ酸をコー
ドする 43-マーのオリゴヌクレオチドを、aph プロモー
ターを含有する 0.40-kb BamHI−NcoI断片及びp
PPO.PCMのBamHI−MluIベクター断片に3通
りの結合方法で連結した。その結果生じた発現ベクター
pAPO.PCMは、プロテアーゼBシグナルペプチド
をコードする配列に連結された aphプロモーターを含む
0.51-kb BamHI-PstIセグメントを有した。
【0062】便宜上、ベクターpAPO.PCM内にお
いて蛋白質をコードするDNAセグメントを、0.8-kb
SacI−XbaI断片を欠失させることにより短縮した。
ベクターpAPO.PCMをSacI及びXbaIで消化
し、合成オリゴヌクレオチドCTAGAGCTに結合す
ることによりベクター断片を再環化した。その結果生じ
た発現ベクターpAPO.SX(図14)は、SacI部
位及びXbaI部位の双方を保持するが、プロテアーゼB
シグナルペプチドをコードする配列に連結した aphプロ
モーターを含有する 0.51-kb BamHI−PstIセグメ
ントと、蛋白質をコードする置換可能な配列を含有する
0.32-kb PstI−XbaI(又はPstI−SacI)セグ
メントとを有する。
【0063】実施例7 プロテアーゼB−エンドHハイ
ブリッドシグナルペプチドを使用した発現系の作製 エンドHシグナルペプチドのアミノ酸配列及びストレプ
トミセス用のコドン使用法(Codon usage) を用いて、合
成DNA配列を決定した。合成配列及びその相補鎖を6
つのオリゴヌクレオチドに分割した。これらのうち最初
の2つ、即ちS1.END及びS2.ENDを aphプロモー
ターに連結させた(実施例11参照)。これらのうちその
次の4つ、即ちS3.END〜S6.ENDは、エンドHシ
グナルペプチドの残りの27個のアミノ酸をコードした
(図22)。オリゴヌクレオチドS4.END及びS5.E
ND(各2 μg)を、10mM Tris 塩酸 (pH7.5)、10m
MMgCl2 、 5mM DTT、 0.5mM ATP及び
5単位のT4 ポリヌクレオチドキナーゼを含有する20μ
lの反応液中で37℃で30分間、別々にリン酸化した。リ
ン酸化オリゴヌクレオチド(各10μl)を各々 1μgの
非リン酸化S3.END及びS6.END、並びに 500mM
Tris 塩酸 (pH7.8)−100 mM MgCl2 3μlと混
合して、最終容量を31μlとした。90℃で10分間、オリ
ゴヌクレオチドのアニーリングを行い、その後12〜16時
間、室温に徐々に冷却した。アニールしたオリゴヌクレ
オチド(15μl)を、50mM Tris 塩酸 (pH7.8)、10m
M MgCl2 , 1mM ATP及び1600単位のT4 D
NAリガーゼを含有する 200μlの反応液中で、16℃で
4時間、ともに結合した。次いで、エンドHシグナルペ
プチドをコードする完全合成遺伝子を、 aphプロモータ
ー、プロテアーゼBシグナルペプチド、及び置換可能合
成なDNAセグメントを含有する発現ベクターpAP
O.SXのMluI部位及びPstI部位に結合した(図1
4)。これは、プロテアーゼBシグナルのアミノ末端の
15個のアミノ酸をエンドHシグナルのカルボキシ末端の
26個のアミノ酸に連結し、プロテアーゼB−エンドHハ
イブリッドシグナルペプチドを形成した。PstI部位
は、シグナルペプチドの−1位にアラニンのGCAコド
ンを含有する。その結果生じた発現ベクターpAEO.
SXは、プロテアーゼB−エンドHハイブリッドシグナ
ルペプチドをコードする配列に連結した aphプロモータ
を含有する 0.52-kb BamHI−PstI断片と、蛋白質
をコードする置換可能な配列を含有する 0.32-kb Pst
I−XbaI(又はPstI−SacI)セグメントとを有し
た(図11)。
【0064】実施例8 GM−CSFをコードする合成
遺伝子の作製 ストレプトミセスStreptomyces用のコドン選択法を用い
たGM−CSFアミノ酸配列の逆翻訳により合成DNA
配列を決定した。実施例7の教旨に従って、ともにアニ
ールされ、結合される16個のオリゴヌクレオチドの合成
に、このDNA配列及びその逆相補鎖(reverse complem
ent)を用いた。次いで、完全な 0.48-kb合成GM−CS
F遺伝子(図1)をpUC18の PstI部位及びXbaI
部位に結合し、E. coliの形質転換に用いた。PstI部
位は−1位にアラニンのGCAコドンを含有したが、こ
れはプロテアーゼB及びエンドHの発現系と矛盾しな
い。プラスミドDNAの制限分析により形質転換体をス
クリーニングした後、DNA配列分析により、合成GM
−CSF遺伝子が本物であることが確定された。
【0065】実施例9 プロテアーゼBシグナルペプチ
ドを用いたGM−CSF用発現ベクターの作製 pAPO.GのXbaI部位をHindIII 部位に変換し
て、合成GM−CSF遺伝子の挿入を容易にした。ベク
ターpAPO.GをXbaIで消化し、その結果生じた線
状ベクター末端をDNAポリメラーゼIのKlenow断片を
用いて塞ぎ、次いでT4 DNAリガーゼを用いて配列C
AAGCTTGのリン酸化HindIII リンカー(New Eng
land Biolabs) に結合した。65℃に加熱して反応を終結
させ、HindIII で消化した。次いで、T4 DNAリガ
ーゼを用いて、HindIII 末端を有する精製線状プラス
ミドを再環化した。その結果生じた発現ベクターpAP
O.Hは、プロテアーゼBシグナルペプチドをコードす
る配列に連結した aphプロモーターを含む 0.51-kb B
amHI−NsiIセグメントと、蛋白質をコードする置換
可能な配列を含む 0.03-kb NsiI−HindIII セグメ
ントとを有する。
【0066】GM−CSF遺伝子を含有する、pUC.
GMCSFの0.48−kb PstI−XbaI断片を、T4 D
NAリガーゼを用いて、 aphプロモータを含有し、且つ
プロテアーゼBシグナルペプチドをコードするpAP
O.GのBamHI−PstIベクター断片に結合した。そ
の結果得られた発現ベクターpAPO.GMCSF内
で、コードされたシグナルペプチドのカルボキシ末端を
コードされたGM−CSF蛋白質のアミノ末端に直接融
合する。
【0067】実施例10 プロテアーゼB−エンドHハイ
ブリッドシグナルペプチドを用いたGM−CSF用発現
ベクターの作製 pAEO.SXのXbaI部位を、実施例9の教旨に従っ
て、HindIII 部位に変換した。その結果生じた発現ベ
クターpAEO.SHは、プロテアーゼB−エンドHハ
イブリッドシグナルペプチドをコードする配列に連結し
た aphプロモータを含む 0.52-kbのBamHI−PstIセ
グメントと、蛋白質をコードする置換可能な配列を含む
0.32-kb PstI−HindIII (又はPstI−SacI)セ
グメントを有する。
【0068】GM−CSF遺伝子を含有するpUC.G
MCSFの0.48-kb PstI−HindIII を、 aphプロモ
ータを含有し、且つプロテアーゼB−エンドHハイブリ
ッドシグナルペプチドをコードするpAEO.SHのP
stI−HindIII ベクター断片に結合した。その結果得
られた発現ベクターpAEO.GMCSF内で、コード
されたシグナルペプチドのカルボキシ末端をコードされ
たGM−CSF蛋白質のアミノ末端に直接融合する。
【0069】実施例11 エンドHシグナルペプチドを用
いた発現系の作製 pAEO.GMCSF中のシグナルペプチドのアミノ末
端を、実施例5の教旨に従って、0.44-kb BamHI−M
luI断片を3通りの結合法で、pAPH.4 の0.40-kb
BamHI−NcoI断片、並びにアニールされたオリゴ
ヌクレオチドS1.END(CATGTTCACTCCC
GTTCGGAGA)及びS2.END(CGCGTCT
CCGAACCGGAGTGAA)で置換することによ
り、プロテアーゼBからエンドHに変えた。その結果生
じた発現ベクターpAEO−1.GMCSFは、エンドH
シグナルペプチドをコードする配列に連結した aphプロ
モーターを含む 0.50-kb BamHI−PstI断片を有し
た。
【0070】実施例12 プロテアーゼB−apr ハイブリ
ッドシグナルペプチドを用いたGM−CSF用発現ベク
ターの作製 apr シグナルペプチドのアミノ酸配列及びストレプトミ
セスStreptomyces用のコドン使用法を用いて、合成DN
A配列を決定した。プロテアーゼB−apr ハイブリッド
シグナルペプチド発現ベクターの作製には、プロテアー
ゼBシグナルペプチドのアミノ酸15及び aprシグナルペ
プチドのカルボキシ末端の25個のアミノ酸をコードする
2つの合成オリゴヌクレオチド、 81-マーと 73-マーの
使用を必要とした(図23)。合成オリゴヌクレオチド
をアニールし、次いで発現ベクターpAEO.SHのM
luI部位及びPstI部位に結合した(図11)。その結
果生じたプラスミドpAapr.SHは、aph プロモータ、
プロテアーゼB−apr ハイブリッドシグナルペプチドを
コード化する配列、及び置換可能な合成DNAセグメン
トを含有した。プロテアーゼB−apr ハイブリッドシグ
ナルペプチドは、apr シグナルペプチドのカルボキシ末
端の25個のアミノ酸に連結したプロテアーゼBシグナル
ペプチドのアミノ末端の15個のアミノ酸を含有する。
【0071】GM−CSFのアミノ末端の9個のアミノ
酸をコードする2つの合成オリゴヌクレオチド 21-マー
(CCCGCCCGGTCGCCCTCGCCG)及び
29−マー(TCGACGGCGAGGGCGACC
GGGCGGGTGCA)を用いることにより、合成G
M−CSF遺伝子をpAapr.SH発現ベクターに適
応させた。合成オリゴヌクレオチドをアニールし、次い
で3通りの結合法で、pUC.GMCSFの 0.36-kb
SalI−HindIII 断片(図1)、並びにPstI及びH
indIII で消化されたpAapr.SHのベクター断片に結
合した。その結果得られた発現ベクターpAapr.GMC
SF内で、コードされたシグナルペプチドのカルボキシ
末端を、コードされたGM−CSF蛋白質のアミノ末端
に直接融合する。
【0072】実施例13 単一の転写開始部位を有する a
phプロモーターを用いたGM−CSF用発現ベクターの
作製 発現ベクターpAPO.GMCSFをSacIIで消化し、
その結果生じた断片をDNAポリメラーゼIのKlenow断
片で処理して平滑末端化した。次いで平滑末端をもつS
acII断片を、実施例2の教旨に従ってリン酸化BamHI
リンカーに結合した。結合混合物をBamHI及びHind
III で消化して、 0.62-kb断片を精製した。次いで0.62
-kb BamHI−HindIII 断片を、BamHI及びHind
III で消化されたpAPO.Hのベクター断片に結合し
た。その結果生じた発現ベクターpA* PO.GMCS
Fは、GM−CSFをコードする配列に連結されたプロ
テアーゼBシグナルペプチドをコードする配列に連結し
た 0.12-kb aphプロモータセグメントを有した。
【0073】実施例14 GM−CSF発現系を有する
S. lividansの形質転換 S. lividans 66 のプロトプラストを形質転換に用い
た。S. lividans 66 の培養物を、 0.5%グリシンを含
むYEME培地(Hopwood ら,1985)中で30℃で40時間
増殖させた。開示の方法(Hopwood ら,1985)と同様に
して、採取した菌糸をリゾチームで処理してプロトプラ
ストを調製し、ミラクロス Miracloth(Calbiochem Hoe
chst)を通して濾過することにより精製した。プロトプ
ラスト(4×109 個) を発現ベクター(1μg) のプラスミ
ドDNAで形質転換し、開示の方法(Hopwood ら,198
5)と同様にして、R2 YE平板上に接種した。30℃で2
2時間インキュベートした後、平板をチオストレプトン
(30μg/ml)を含有するSoftNutrient Agarで被覆
し、胞子形成が起こるまで、30℃でインキュベートし
た。
【0074】実施例15 S. lividans 形質転換体の増殖 GM−CSF発現ベクターで形質転換されたS. livida
ns 66 のコロニーを、チオストレプトン(5μg/ml) を
含有するLB培地15ml中に接種し、32℃で65時間増殖さ
せた。15ml組織ホモジナイザー(Tenbroeck-Bellco)を
用いて培養物を分散させて、二次培養用接種材料として
用いた。LB培地 200ml+チオストレプトン(5μg/m
l)を含有する 2lのバッフル付振盪フラスコに吸光度
(A600)-.2 となるように接触し、環境シェーカー(240
rpm)中で2〜4日間、32℃でインキュベートした。増殖
0〜96時間目の間の適当な時点で培養物から10mlのアリ
コートを取り出した。乾燥重量測定に用いる菌糸を、 4
℃の臨床用遠心分離器中で4000rpm で10分間遠心分離し
て取り出した。GM−CSFを含有する分泌蛋白質を含
む上清画分を分析前に−20℃で凍結した。
【0075】実施例16 GM−CSF分泌のモニタリン
GM−CSFを含有する分泌蛋白質を含む実施例15に記
載の上清画分をポリアクリルアミドゲル電気泳動によっ
て分析し、関係のある蛋白質を、蛋白質の特異染色法に
より染色するかあるいはWestern ブロッティングにより
分析して視覚化した。培養上清の 1.5mlのアリコート
を、最終濃度10%(w/v) となるようにトリクロロ酢酸
(TCA)の50%(w/v) 溶液(氷上)を添加し、更にそ
の結果得られた混合液を約 4℃で約15〜30分間インキュ
ベートすることにより凝集させた。GM−CSFを含有
する分泌蛋白質を含む生成沈殿物を、室温で5分間、最
大速度でEppendort 遠心器中で遠心分離して収集した。
2N NaOHを添加して、再懸濁TCA沈殿物のpHを
サンプル緩衝液の pHに調整するための変法を含めて、
Laemmli(1970)が記載の方法に従って、電気泳動用に沈
殿したサンプルを調製した。Laemmli(1970) が記載した
手順に従って、ポリアクリルアミドゲル(15%アクリル
アミド)に印加した。上記手順により分離した蛋白質の
プロフィルを、Coomassie Brilliant Blueで染色して視
覚化した(図24)。
【0076】Pharmacia Low Molecular Weight standar
dsと比較した場合、約15,500ダルトンの見掛けの分子量
を有して移動する、GM−CSF遺伝子を含む細胞中に
存在する新規の蛋白質バンドが認められる(第24図に
矢印で示されている)。GM−CSFに対するモノクロ
ーナル抗体との交叉反応により、このバンドはGM−C
SFと同定された。ゲル電気泳動(第25図)によって
分離された蛋白質のWestern ブロッティングによりこの
分析を行なったが、この場合、GM−CSF形質転換体
中に見出された新規の蛋白質バンドは、GM−CSFす
ると抗体と交叉反応した。Burnette(1981)の改良法で
あるTowbinら(1979)の方法に従って、Western ブロッ
ティングを行った。
【0077】Coomassie Brilliant Blue染色ゲルとWest
ern ブロットの双方をスキャンさせることにより、GM
−CSFの分泌レベルの定量を行なった(表1)。Bio-
Rad蛋白質アッセイにより上清中の総蛋白質量を測定し
た。
【0078】GM−CSFの分泌されたレベルは、pA
PO.GMCSFを含有するS. lividansで最高である
(レーン 9〜10)。単一の開始部位を有する aphプロモ
ーターを含有するpA* PO.GMCSFに関しては、
わずかに低レベルの分泌GM−CSFが観察された。p
APO.GMCSF中のプロテアーゼBシグナルペプチ
ドのカルボキシ末端の23個のアミノ酸 (レーン 5〜6)
を、pAEO.GMCSF中のエンドHシグナルペプチ
ドのカルボキシ末端の26個のアミノ酸 (レーン 1〜2)
で、又はpAapr.GMCSFの aphシグナルペプチドの
カルボキシ末端の25個のアミノ酸で置き換えると、分泌
されたGM−CSFのレベルが約1/3 に低下した。しか
しながら、分泌されたGM−CSFのレベルは、pAE
O.GMCSFのプロテアーゼB−エンドHハイブリッ
ドシグナルペプチドを用いた方が、pAEO−1.GMC
SFのエンドHシグナルペプチドを用いた場合よりも高
かったが (レーン 7〜8)、これはハイブリッドシグナル
ペプチドが天然のシグナルペプチドよりも良いことを示
している。
【0079】実施例17 GM−CSFの生物学的活性試
軟質寒天中のコロニーの増殖を刺激する能力に関して細
胞を採点するメチルセルロースコロニー刺激アッセイに
より、分泌されたGM−CSFの生物学的活性を測定し
た。要約すると、造血性コロニー刺激活性アッセイ用の
非付着性骨髄細胞を、Gregory とEaves(1977)が記載し
たのと同様にして、健康成人被験者から採取したサンプ
ルより調製した。アッセイ用に、細胞を終濃度約 5×10
4 細胞/mlとなるよう平板培養した。培地には、 Coulo
mbelら(1983)及び Cashmanら(1985)の報告と同様に
して、 0.8%メチルセルロース、30%ウシ胎児血清(Fl
ow)、1 %脱イオン化ウシ血清アルブミン(BSA,Si
gma Chemical Co., セントルイス)、 0.1mM 2-メル
カプトエタノール、及びアルファ培地を含有させた。十
分な湿度を有する 5%CO2 含有空気中、37℃で一般に
7〜14日の期間の間、成長因子を含有する培地の存在中
で細胞をインキュベートした。反転顕微鏡下、その場で
コロニーを採点した。
【0080】pAPO.GMCSF及びpAEO.GM
CSFの両方に関して生物学的活性の分析を行い(表
2)、どちらの場合にも、10%ヒト白血球コンディショ
ニング培地(ヒトGM−CSFを含有)を用いて見出さ
れたのと同様の比率で、赤血球/混合大型コロニーの低
レベルの刺激とともに、顆粒球/マクロファージ型コロ
ニーの有意の刺激が実証された。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【0083】実施例18 GM−CSFの精製 ポリアクリルアミドゲルからGM−CSFを溶出するこ
とにより、GM−CSFを少量精製した。増殖の約24時
間目に上清蛋白質10mlを採取し、 4℃で臨床用遠心器
中、4000rpm で10分間遠心分離して菌糸を取り出した。
実施例16の教旨に従ってGM−CSFを含有する上清蛋
白質を凝集し、Laemmli (1970)の方法に従い、但しサン
プル調製及びゲルの印加に関してはHunkapiller ら(198
3)の改良法に従って、15%ポリアクリルアミドゲル上を
移動させて分離した。Hunkapillerら(1983)が記載のゲ
ル溶出法によりGM−CSF蛋白質バンドを分離し、そ
の結果得られた蛋白質溶液を凍結乾燥により濃縮した。
実施例16の教旨に従って、溶出バンドの純度及び性質を
分析した。
【0084】実施例19 GM−CSFのアミノ末端配列
の分析 実施例18の記載と同様に培養上清のサンプルから精製し
たGM−CSFサンプルは、カナダのモントリオールの
the Institut de Recherche enBiotechnologieで分析さ
れた。Edman 自動分解循環法(EdmanとBegg,1967) を用
いるアプライドバイオシステムズApplied Biosystems社
製気相スクエネータ上でアミノ末端配列決定を行った。
蛋白質の最初の 9個のアミノ酸に関して得られた配列は
APARSPSPSであったが、これは予期したアミノ
酸配列と一致した。
【0085】本発明の好ましい実施態様が詳細に記載さ
れているけれども、本発明の思想又は付記のクレームの
範囲を逸脱しない限りにおいての変更は可能であると、
当業者は理解されたい。
【0086】図面に関しては、制限部位、デオキシリボ
核酸、ベクター、及び関連した情報を見分けるために種
々の短縮形を用いた。当業者が容易に認知できるよう
に、これらの成分すべてを確認するに際しては標準的用
語を用いた。
【0087】本発明の好ましい実施態様を、図面で説明
すると以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 GM−CSFをコードするPstI−HindII
I 断片のDNA配列である。
【図2】 ベクターpIJ680 の特異的な入れ替え(al
teration)を示している。
【図3】 発現ベクターpAPO.GMCSFの制限地
図である。
【図4】 挿入するBamHI−HindIII DNA断片の
配列である。
【図5】 挿入するBamHI−HindIII DNA断片の
配列である。
【図6】 発現ベクターpAEO.GMCSFの制限地
図である。
【図7】 挿入するBamHI−HindIII DNA断片の
配列である。
【図8】 挿入するBamHI−HindIII DNA断片の
配列である。
【図9】 発現ベクターpAPO.G(又はpAPO.
H)の制限地図である。
【図10】 挿入するBamHI−XbaI(又はBamHI
−HindIII )DNA断片の配列である。
【図11】 発現ベクターpAEO.SX(又はpAE
O.SH)の制限地図である。
【図12】 挿入するBamHI−XbaI(又はBamHI
−HindIII )DNA断片の配列である。
【図13】 挿入するBamHI−XbaI(又はBamHI
−HindIII )DNA断片の配列である。
【図14】 発現ベクターpAPO.SXの制限地図で
ある。
【図15】 挿入するBamHI−XbaI DNA断片の
配列である。
【図16】 挿入するBamHI−XbaI DNA断片の
配列である。
【図17】 aphプロモータを含むBamHI−NcoI
DNA断片の配列である。
【図18】 プロテアーゼBプロモータを含有し、且つ
プロテアーゼBシグナルペプチドとプロテアーゼBプロ
−ペプチドのアミノ末端の10個のアミノ酸とをコードす
るpPPIのBamHI−Pst DNA断片の配列であ
る。
【図19】 プロテアーゼBシグナルペプチドのカルボ
キシ末端及びヒト成長ホルモンのアミノ末端をコードす
るHaeII−XbaI DNA断片の配列である。
【図20】 プロテアーゼBシグナルペプチドのアミノ
末端をコードするDNA断片の配列である。
【図21】 プロテアーゼBシグナルペプチドのカルボ
キシ末端をコードするHaeII−PstI DNA断片の配
列である。
【図22】 エンドHシグナルペプチドのカルボキシ末
端の27個のアミノ酸をコードするMluI−PstIDNA
断片の配列である。
【図23】 aprシグナルペプチドのカルボキシ末端の
25個のアミノ酸をコードするMliI−PstIDNA断片
の配列である。
【図24】 ポリアクリルアミドゲル電気泳動を示す写
真である。
【図25】 Western ブロッティングによるGM−CS
F分泌の分析結果を示す電気泳動の写真である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (C12P 21/02 C12R 1:465) (56)参考文献 特開 昭61−158782(JP,A) 特開 昭61−502682(JP,A) 特開 昭58−174396(JP,A) JOURNAL OF BACTER IOLOGY,VOL.169,NO8, (1987)P.3778−3784 NATURE,VOL.294(1981) P.176−178 PROC.NATL.ACAD.SC I.USA,VOL.77,NO7 (1980)P.3988−3992

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (i) プロモーター配列、 (ii) シグナルペプチドをコードし、該プロモーター
    配列に結合したDNAシグナル配列であって、前記DN
    Aシグナル配列が、ストレプトミセスのプロテアーゼB
    遺伝子由来DNA、ストレプトミセスのプロテアーゼB
    遺伝子由来DNAとストレプトミセスのエンド−β−N
    −アセチルグルコサミニダーゼH遺伝子由来DNAとの
    ハイブリッド、又はストレプトミセスのプロテアーゼB
    遺伝子由来DNAとバチルスズブチルスのアルカリ性プ
    ロテアーゼ遺伝子由来DNAとのハイブリッドであるも
    の、及び (iii) ヒト蛋白質をコードし、該シグナル配列に結
    合したDNA配列を含み、該シグナル配列が、グリコシ
    ル化されず、1つ以上のジスルフィド結合を有する形態
    の該ヒト蛋白質のストレプトミセス属から選択した宿主
    からの分泌を支配することができるものである、組換え
    DNA。
  2. 【請求項2】 前記DNAシグナル配列が、ストレプト
    ミセスのプロテアーゼB遺伝子由来のDNAとストレプ
    トミセスのエンド−β−N−アセチルグルコサミニダー
    ゼH遺伝子由来のDNAとのハイブリッド、又はストレ
    プトミセスのプロテアーゼB遺伝子由来のDNA及びバ
    チルスズブチルスのアルカリ性プロテアーゼ遺伝子由来
    のDNAとのハイブリッドである、請求項1に記載の組
    換えDNA。
  3. 【請求項3】 前記ストレプトミセスのエンド−β−N
    −アセチルグルコサミニダーゼH遺伝子由来のDNA
    が、少なくとも31個のアミノ酸を含み、アミノ末端の
    メチオニンから30番目から34番目のアミノ酸の間に
    プロセッシング部位を有するシグナルペプチドをコード
    する、請求項1又は2に記載の組換えDNA。
  4. 【請求項4】 前記ストレプトミセスのプロテアーゼB
    遺伝子由来のDNAが以下のアミノ酸配列: 【化1】 の少くともアミノ末端部分をコードする、請求項1ない
    し3のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  5. 【請求項5】 前記ストレプトミセスのエンド−β−N
    −アセチルグルコサミニダーゼH遺伝子由来のDNAが
    以下のアミノ酸配列: 【化2】 の少くともアミノ末端部分をコードする、請求項1ない
    し4のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  6. 【請求項6】 前記ストレプトミセスのエンド−β−N
    −アセチルグルコサミニダーゼH遺伝子由来のDNAが
    以下のアミノ酸配列: 【化3】 の少くともアミノ末端部分をコードする、請求項1ない
    し4のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  7. 【請求項7】 前記ストレプトミセスのプロテアーゼB
    遺伝子由来のDNAが以下のアミノ酸配列: 【化4】 の少くともアミノ末端部分をコードする、請求項1、
    2、3、5又は6に記載の組換えDNA。
  8. 【請求項8】 前記シグナル配列が、ストレプトミセス
    ・グリセウス種由来のDNA、ストレプトミセス・プリ
    カートス種由来のDNA、又はストレプトミセス・グリ
    セウス種由来のDNA及びストレプトミセス・プリカー
    トス種由来のDNAのハイブリッドである、請求項1な
    いし7のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  9. 【請求項9】 前記シグナル配列が天然又は合成DNA
    を含む、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の組換
    えDNA。
  10. 【請求項10】 前記シグナル配列が野生型又は突然変
    異型DNAを含む、請求項1ないし9のいずれか一項に
    記載の組換えDNA。
  11. 【請求項11】 前記シグナル配列にコードされたシグ
    ナルペプチドの内の17個のアミノ末端アミノ酸が、ア
    ルギニン、リジン又はその両者を含む少なくとも7個の
    アミノ酸を含むものである、請求項1ないし10のいず
    れか一項に記載の組換えDNA。
  12. 【請求項12】 前記ヒト蛋白質が顆粒球マクロファー
    ジコロニー刺激因子(GM−CSF)である、請求項1
    ないし11のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  13. 【請求項13】 前記ヒト蛋白質をコードするDNA配
    列が図1に示されている、請求項12に記載の組換えD
    NA。
  14. 【請求項14】 前記ヒト蛋白質が、インターロイキン
    −1、インターロイキン−2、インターロイキン−3,
    顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)又は細胞受容体
    である、請求項1ないし11のいずれか一項に記載の組
    換えDNA。
  15. 【請求項15】 前記ヒト蛋白質をコードするDNA配
    列が天然又は合成又はそれらの組合せである、請求項1
    ないし14のいずれか一項に記載の組換えDNA。
  16. 【請求項16】 前記プロモーター配列が多重プロモー
    ター配列を含む、請求項1ないし15のいずれか一項に
    記載の組換えDNA。
  17. 【請求項17】 前記プロモーター配列が、ストレプト
    ミセスRNAポリメラーゼホロ酵素の特異的結合及びそ
    れによる転写が可能な、ストレプトミセス・フラディア
    のアミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子由
    来の配列を含む、請求項1ないし16のいずれか一項に
    記載の組換えDNA。
  18. 【請求項18】 請求項1ないし17のいずれか一項に
    記載の組換えDNAが配置されている、ストレプトミセ
    ス内の形質転換及び複写が可能なベクター。
  19. 【請求項19】 ベクターがpSS2である、請求項1
    8に記載のベクター。
  20. 【請求項20】 請求項18又は19に記載のベクター
    を有し培地中にヒト蛋白質を生産する能力を有するスト
    レプトミセスの宿主。
JP6054123A 1988-07-25 1994-03-24 ストレプトミセスStreptomycesからの生物活性ヒト顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GM−CSF)及びその他の異種蛋白質の分泌に関する発現系 Expired - Fee Related JP2688174B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA572956 1988-07-25
CA000572956A CA1295567C (en) 1988-07-25 1988-07-25 Expression system for the secretion of bioactive human granulocyte, macrophage-colony stimulating factor (gm-csf) and other heterologous proteins from streptomyces

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1192426A Division JP2711148B2 (ja) 1988-07-25 1989-07-25 ストレプトミセスからの遺伝子発現方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0767663A JPH0767663A (ja) 1995-03-14
JP2688174B2 true JP2688174B2 (ja) 1997-12-08

Family

ID=4138439

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1192426A Expired - Fee Related JP2711148B2 (ja) 1988-07-25 1989-07-25 ストレプトミセスからの遺伝子発現方法
JP6054123A Expired - Fee Related JP2688174B2 (ja) 1988-07-25 1994-03-24 ストレプトミセスStreptomycesからの生物活性ヒト顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GM−CSF)及びその他の異種蛋白質の分泌に関する発現系

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1192426A Expired - Fee Related JP2711148B2 (ja) 1988-07-25 1989-07-25 ストレプトミセスからの遺伝子発現方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0352707B1 (ja)
JP (2) JP2711148B2 (ja)
AT (1) ATE291629T1 (ja)
CA (1) CA1295567C (ja)
DE (1) DE68929531D1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930701464A (ko) * 1990-07-11 1993-06-11 스튜어트 알.슈터 이질성 단백질의 생성용 스트렙토마이세스 벡터
FR2666588B1 (fr) * 1990-09-10 1994-02-11 Pasteur Institut Sequence nucleotidique regulatrice de l'initiation de transcription.
JP2818146B2 (ja) * 1996-06-20 1998-10-30 株式会社精工技研 光ファイバ端面研磨装置
JP2787293B2 (ja) * 1996-06-20 1998-08-13 株式会社精工技研 光ファイバ端面研磨装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4775622A (en) * 1982-03-08 1988-10-04 Genentech, Inc. Expression, processing and secretion of heterologous protein by yeast
GB8315579D0 (en) * 1983-06-07 1983-07-13 Biogen Nv Streptomyces expression systems
ATE67244T1 (de) * 1984-07-06 1991-09-15 Sandoz Ag Herstellung und reinigung von lymphokinen.
US4745056A (en) * 1984-10-23 1988-05-17 Biotechnica International, Inc. Streptomyces secretion vector
CA1295563C (en) * 1985-11-01 1992-02-11 Robert T. Garvin Production of active proteins containing cystine residues
CA1295566C (en) * 1987-07-21 1992-02-11 Robert T. Garvin Characterization and structure of genes for protease a and protease b from streptomyces griseus
AU1299988A (en) * 1987-03-09 1988-10-10 Cetus Corporation Expression of heterologous genes in streptomyces species

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF BACTERIOLOGY,VOL.169,NO8,(1987)P.3778−3784
NATURE,VOL.294(1981)P.176−178
PROC.NATL.ACAD.SCI.USA,VOL.77,NO7(1980)P.3988−3992

Also Published As

Publication number Publication date
EP0352707B1 (en) 2005-03-23
DE68929531D1 (de) 2005-04-28
JPH0286782A (ja) 1990-03-27
JPH0767663A (ja) 1995-03-14
JP2711148B2 (ja) 1998-02-10
ATE291629T1 (de) 2005-04-15
CA1295567C (en) 1992-02-11
EP0352707A2 (en) 1990-01-31
EP0352707A3 (en) 1991-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5641663A (en) Expression system for the secretion of bioactive human granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) and other heterologous proteins from steptomyces
US4977247A (en) Immobilized protein G variants and the use thereof
US5200327A (en) Expression system for the secretion of bioactive human granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) and other heterologous proteins from streptomyces
JP3730256B2 (ja) 分泌シグナル遺伝子およびそれを有する発現ベクター
EP0143836A1 (en) Expression and secretion vectors and method of constructing vectors
EP0196864A2 (en) Alkaline phosphatase-mediated processing and secretion of recombinant proteins, DNA sequences for use therein and cells transformed using such sequences
NO311142B1 (no) Fusjonerte proteiner og fremgangsmåte for enzymatisk spalting av rekombinante proteiner ved anvendelse av IgA-proteaser ogfremgangsmåte for fremstilling av rekombinant G-CSF
NZ283214A (en) Rh signal peptide used for improving secretion of ngf polypeptides and preparing met-less ngf polypeptides
RU2232772C2 (ru) Модифицированный колониестимулирующий фактор гранулоцитов человека и способ его получения, днк, экспрессирующий вектор
US4956296A (en) Cloned streptococcal genes encoding protein G and their use to construct recombinant microorganisms to produce protein G
JP2023517162A (ja) 枯草菌及びエンドヌクレアーゼを使用したヒト塩基性線維芽細胞増殖因子の生成
JPH04211384A (ja) 細菌ベクター
US4954618A (en) Cloned streptococcal genes encoding protein G and their use to construct recombinant microorganisms to produce protein G
CA1295566C (en) Characterization and structure of genes for protease a and protease b from streptomyces griseus
Breitling et al. Secretory expression in Escherichia coli and Bacillus subtilis of human interferon α genes directed by staphylokinase signals
US5082773A (en) Cloned streptococcal genes encoding protein G and their use to construct recombinant microorganisms to produce protein G
US5272254A (en) Production of streptavidin-like polypeptides
JP2688174B2 (ja) ストレプトミセスStreptomycesからの生物活性ヒト顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GM−CSF)及びその他の異種蛋白質の分泌に関する発現系
US5312901A (en) Cloned streptococcal genes encoding protein G and their use to construct recombinant microorganisms to produce protein G
Koller et al. Recombinant Streptomyces lividans secretes a fusion protein of tendamistat and proinsulin
EP0293391A1 (en) Cloned streptococcal genes encoding protein g and their use to construct recombinant microorganisms to produce protein g
DK175020B1 (da) Fremgangsåde til udtrykkelse og ekstracellulær udskillelse af proteiner i G(-)bakterie, rekombinant DNA-konstruktion og plasmidvektor kodende herfor, samt G(-)bakterie indeholdende disse
JP3689920B2 (ja) マルチクローニングベクター、発現ベクター、および異種蛋白質の生産
EP1678308B1 (en) Expression vector for secreting antibody fragment using e. coli signal sequence and method for mass-producing antibody fragment
US5514590A (en) Expression system comprising DNA encoding the signal peptide of protease B from Streptomyces griseus

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees