JP2938352B2 - 組換え人マトリライシンの製造方法 - Google Patents
組換え人マトリライシンの製造方法Info
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Description
前駆体型(29k型)および分子量19,000の成熟
型(19k型)の人マトリライシンの製造に関する。さ
らに詳しくは、微生物、たとえばE.coliで効率的
に分泌発現されるように遺伝子の塩基配列を設計し、そ
のような遺伝子を人工合成し、微生物に導入した後、そ
の菌体からマトリライシンを分離精製することを特徴と
するマトリライシンの製造に関する。
学、生化学および薬学の研究用試薬として有用であり、
種々の動物培養細胞を器壁よりはがしたり、また、種々
の動物組織から特定の細胞を分離するための細胞分散用
の試薬として有用である。中でも特に人由来の組織や細
胞を、分化機能を保持させた状態で分散させるのに有利
である。
状の構造蛋白やプロテオグリカンなどから成り、組織の
維持、形成に不可欠である。ECMの主な構造蛋白とし
て、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニンが知られ
ている。癌細胞は金属プロテアーゼ、セリンプロテアー
ゼ、チオールプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアー
ゼなどの種々のプロテアーゼを分泌するが、これらの内
で特に金属プロテアーゼはECM蛋白の分解に関与し、
癌細胞の転移に関係していると考えられている。
れており、ラットの子宮(Woessner.J.F., Jr., and Ta
plin, C.J.(1988) J.Biol. Chem. 263, 16918-1692
5)、人の直腸癌細胞株(Miyazaki, K., Hattori, Y.,
Umenishi, F., Yasumitsu. H.,and Umeda, M.(1990) Ca
ncer Res. 50, 7758-7764)から精製されている。Quant
inら(Quantin, B., Murphy, G., and Breathnach, R.
(1989) Biochemistry 28, 5327-5334)はCOS細胞で
pump−1cDNAを発現させた。また、Ye,Q,-
Z.ら(Ye, Q, -Z., Johnson, L. L. and Baragi, V (1
992) Biochem. Biophys. Res Commun. 186, 143-149)
はE.coliでpump−1を高発現させたが、イン
クルージョンボディが形成され、活性型は得られていな
い。
の点において工業的に十分とは言い難い。すなわち、天
然型、組換え型いずれの酵素の場合も、動物細胞を材料
とするとその細胞の培養のためには高価な培地を必要と
し、製造コストが高くなる。E.coliを用いて組換
え型酵素を高発現させた場合は、不溶性のインクルージ
ョンボディとなり、活性型酵素が得られない。
題点を解決する目的でなされたものであって、種々の検
討の結果、本発明者らはE.coliにおいて活性型の
人マトリライシンを効率的に分泌発現させる方法を見い
だし、これらの知見をもとに、本発明の完成に至ったも
のである。
法を説明する。人マトリライシンの遺伝子の配列はすで
に公知である(Muller, D., Quantin, B., Gesnel, M.
C., Millon-Collard, R., Abecassis, J. and Breathna
ch, R. (1988) Biochem. J. 253, 187-192)。
coli(E.coli)で発現させようとしても、一般的
には発現効率が低く、遺伝子産物を工業生産レベルにま
で高めることはきわめて困難である。
ために、E.coliの至適コドンを用いて人マトリラ
イシンの遺伝子の配列を設計した。その際、成熟型酵素
を直接発現させると、正しい立体構造が取れずにインク
ルージョンボディが形成されることが予想されるので前
駆体型を発現する配列とした。また、E.coliで効
率的に分泌発現させるために、E.coliのアルカリ
性ホスファターゼのシグナルペプチドをN末端側に付加
した。細胞内で合成された前駆体酵素はシグナルペプチ
ダーゼによってシグナルペプチドが切断されて、ペリプ
ラズムに蓄積するよう設計した。
トリライシン遺伝子配列を含有する合成遺伝子を現実に
作製することに成功しただけでなく、発現ベクタの選
択、該合成遺伝子を発現ベクタに挿入して組換えプラス
ミドの作製、これを宿主に導入して形質転換体の作成、
形質転換体の培養及び遺伝子の発現をそれぞれ確認した
だけでなく、更に、人マトリライシン封入体について
は、その可溶化、再生による活性型酵素の取得について
も研究を行い、成功するに至った。
子にあって、遺伝子組換え技術の面でも様々な工夫をこ
らしてその発現に現実に成功しただけでなく、更に生化
学上の工夫をこらして従来得ることができなかった活性
型(成熟型)人マトリライシンの製造にはじめて成功し
たものである。以下、本発明を実施例により詳しく説明
する。
iの至適コドンを用いて人マトリライシンの遺伝子の配
列を設計した。すなわち、19k型(活性型)マトリラ
イシンを直接発現させるのではなく、前駆体型(不活性
型)である29k型マトリライシンの遺伝子を基本配列
とし、そして、E.coliで効率的に分泌発現させる
ために、E.coliのアルカリ性ホスファターゼのシ
グナルペプチドをN末端側に付加した。発現ベクタに組
み込むために、N末端側にEcoRI、C末端側にBa
mHIの認識配列を導入した。人工合成遺伝子の塩基配
列を確認するときに必要なサブクローニングの為の制限
切断部位として、PstI、HindIII、KpnI、
SmaI、SphIの認識配列をコード領域内に導入し
た。
塩基配列を、アミノ酸配列とともに、下記表1、表2に
示される配列表の配列番号1に示す。
分泌発現させるためのプラスミドの構築
のシグナルペプチドの遺伝子を付加した人マトリライシ
ンの全長遺伝子を約50ベースの長さの28本のオリゴ
ヌクレオチドに分類し(図1、図2)、それぞれをDN
A自動合成機を用いて合成し、図3に示す手順で、T4
DNAリガーゼにより順次DNA断片を連結して、人工
合成遺伝子を創製した。
と、クローニング部位として、EcoRI、NcoI、
BamHI、HindIII、PstIサイトをもつpλ
PRを用いた。この発現ベクタをEcoRI、とBam
HIで切断し、人マトリライシンの合成遺伝子を挿入し
てpλPR−MATを作製した。ライゲーション反応
は、T4DNAリガーゼを用いて、14℃、16時間行
った。この反応生成物を用いてE.coli N99c
I+(F-,strA,ga1K2λ-,IN(rrnD
−rrnE)1)の形質転換を行った。得られた形質転
換菌のプラスミドをアルカリ−SDS法により分離し、
制限切断により目的遺伝子が挿入されていることを確認
した後、再度、E.coli N4830−1(F-s
uo his-,ilv-,galK-,(chlD−pg
l),(λ,Bam,N+,c1857,H1)の形質
転換を行った。
830−1は、Escherichia coli N
4830−1/pλPR−MATと命名し、工業技術院
生命工学工業技術研究所にFERM BP−4794と
して寄託した。この形質転換菌を、アンピシリンを1m
lあたり50μg含むLB培地中で、30℃で16時間
培養した。このようにして得た菌体液を、アンピシリン
を1mlあたり50μg含むLB培地に3%接種し、3
0℃で6時間培養後、34℃または42℃で1〜4時間
培養した。
29k型のプロマトリライシンが可溶性として発現され
た。42℃で発現の誘導を行った場合は、31k型のシ
グナルペプチドの付加したマトリライシンが不溶性とし
て発現された。31k型マトリライシンは以下に示す方
法により変性条件下で精製後、再生することにより、活
性型酵素が得られた。
0.5mM EDTAを含む50mMトリス塩酸緩衝液
(pH7.5)に懸濁し、ダイノミルにより菌を破砕し
た。15,000rpmで20分間4℃で遠心分離し、
上清と沈澱に分けた(可溶性の29k型プロマトリライ
シンが発現している場合はこの上清から精製する)。得
られた沈澱から以下の処理により封入体を得る。まず1
M蔗糖溶液に沈澱を懸濁し、10,000rpmで15
分間遠心して沈澱を得る。2%トリトンX−100、1
0mM EDTA溶液懸濁し、4℃で約18時間攪拌す
る。10,000rpmで15分間遠心して沈澱を得
る。10mM EDTA溶液で3回洗浄することにより
封入体が得られる。得られた封入体を8M尿素、0.0
1% Brij35を含む10mMトリス塩酸緩衝液
(pH7.5)(緩衝液A)で溶解し、緩衝液Aで平衡
化したSPセファロースカラムにアプライした。目的蛋
白質はこの条件でSPセファロースカラムに吸着した。
緩衝液Aでカラムを十分に洗浄後、0〜0.5M Na
Clの直線濃度勾配で溶出した。目的蛋白質画分を、ダ
イアフローYM−10メンブレンを用いて膜濃縮を行っ
た。濃縮したサンプルを、緩衝液Aで平衡化したSup
erdex 200カラムを用いた分子篩クロマトグラ
フィにかけた。以上の工程により、シグナルペプチドが
付加した31k型のプロマトリライシンを精製した。
31k型プロマトリライシンを含む画分を集め、0.5
M NaCl、0.01%Brij 35、1mM E
DTAを含む50mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)
中で、4℃で約17時間透析を行うと、31k型のプロ
マトリライシンは可溶性として再生された。
0.1mM ZnCl2と10mMCaCl2の存在下
で、37℃で反応させると、約1時間で29k型にプロ
セシングされ、約17時間で19k型にまでプロセシン
グされた。
動物細胞を培養する必要がなく、高純度の人マトリライ
シンを工業的規模で容易に製造することができる。
よびアミノ酸配列を示した図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 配列表の配列番号1で示される塩基配列
を有する人マトリライシン遺伝子領域を含む塩基配列を
有するDNA。 - 【請求項2】 請求項1に記載のDNAを含んだ組換え
ベクター。 - 【請求項3】 組換えベクターが人マトリライシン遺伝
子を含有する塩基配列を含んだ組換えプラスミドpλP
R−MATであることを特徴とする請求項2に記載の組
換えベクター。 - 【請求項4】 請求項2又は3に記載のベクターを宿主
微生物に導入してなる形質転換体。 - 【請求項5】 宿主微生物がEscherichia
coliであることを特徴とする請求項4に記載の形質
転換体。 - 【請求項6】 形質転換体Escherichia c
oli N4830−1/pλPR−MAT。 - 【請求項7】 請求項4〜6のいずれか1項に記載の形
質転換体を使用することを特徴とする人マトリライシン
の製造方法。 - 【請求項8】 発現されるマトリライシンがプロ型(前
駆体型)であり、オートプロセシング機構によって活性
型酵素が得られるものであることを特徴とする請求項7
に記載の方法。 - 【請求項9】 マトリライシンのアミノ酸配列のN末端
側にEscherichia coliのシグナルペプ
チドの配列を持ち、ペリプラズムに分泌されることを特
徴とする請求項7又は8に記載の方法。 - 【請求項10】 シグナルペプチドとして、Esche
richia coliのアルカリ性ホスファターゼの
シグナルペプチドの配列を用いることを特徴とする請求
項9に記載の方法。
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