JP2984229B2 - 低グリコシル化組換えタンパク質 - Google Patents

低グリコシル化組換えタンパク質

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、N−グリコシル化の欠
損を有する酵母宿主株、並びに均質にグリコシル化され
たタンパク質を発現させるためのその使用に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】タンパク質へ炭水化物を翻訳後に付加さ
せる方法が3通り存在する。これらの方法は次のように
区別されている: *N−グリコシル化 −Asnへの炭水化物鎖のN−グリコシド結合 *O−グリコシル化 −ThrまたはSerへの炭水化物鎖のO−グリコシド
結合 *グリコシル−ホスファチジル−イノシトールアンカー
(GPI) −一部の膜タンパク質の成分 −GPIアンカーはそれらをリン脂質膜に埋め込むのに
役立つ。
【0003】タンパク質のグリコシル化は例えば次の文
献に記載されている: −Kukuruzinska, M.A. et al., Ann. Rev. Biochem. 56
(1987) 915-944; −Paulson, C.P., TIBS 14 (1989) 272-276; −Warren, C.E., BFE 7 (1990) 392-395; −Ballou, C.E., In: Strathern, J.N., et al., The M
olecular Biology ofthe Yeast Saccharomyces, Cold S
pring Harbor Laboratory, New York, pp. 355-360 (19
82); −Kornfeld, R.; Kornfeld, S., Ann. Rev. Bikchem. 5
4 (1985) 631-664; −Tanner, W.; Lehle, L., Biochim. Biophys. Acta 90
6 (1987) 81-99; −Innis, M.A., In: Barr, P.J. et al., Yeast geneti
c engineering,Butterworths, Stoneham, Mass, pp. 23
3-246 (1989). 酵母タンパク質のO−グリコシド炭水化物構造は1−5
個のマンノース残基の非分枝マンノース鎖から成ってい
る。O−グリコシル化はERで始まり(最初のマンノー
ス残基の転移)、そしてゴルジ装置で完了する。
【0004】N−グリコシル化は2段階で行われる。N
−アセチルグルコサミン、マンノースおよびグルコース
のコア単位が脂質キャリアー中間体の上に集成され、こ
れはERにおいて糖タンパク質のAsn残基に移され
る。タンパク質に結合したコア単位がプロセシング(E
Rでのグルコース残基と特定のマンノース残基の切断)
を受けた後、ゴルジ装置で糖構造が伸長する(“外鎖
(outer chain )”グリコシル化)。外鎖グリコシル化
の構造は生物に特異的である。
【0005】分泌酵母タンパク質の外鎖グリコシル化は
高マンノース型である。すなわち、それは長いポリマン
ノースオリゴ糖鎖から構成される。酵母において異種と
して分泌されるタンパク質もまた、酵母に特異的な高マ
ンノース型の外鎖グリコシル化(高グリコシル化とも呼
ばれる)を受ける。多くの場合に、これは不均質なタン
パク質産物(炭水化物の部分、分子量)の生成をもたら
すので好ましくない。その上、不均質な炭水化物部分は
タンパク質の精製を複雑にするだろう。高グリコシル化
は立体的な理由のために翻訳後プロセシング(例えば、
プレプロセグメントの加水分解切断により天然タンパク
質を形成させる“プレプロ”タンパク質の成熟化)を妨
げたり、切断効率を低下させる(Bekkers, A.C.A.P.A.
et al.,Biochim. Biophys. Acta 1089 (1991) 345-35
1)。さらに、高グリコシル化酵素の比活性(単位/重
量の単位)が炭水化物部分の増加により低下する。その
上、酵母に特異的な外鎖グリコシル化は強い免疫原性を
有し、このことは治療用途にとって望ましくない。
【0006】アスペルギルス・ニガー(Aspergillus ni
ger )由来のグルコースオキシダーゼ(GOD)は天然
に分泌されるN−グリコシル化ホモダイマー(分子量/
サブユニット(SU):約80kDa、補助因子:1
FAD/SU、1 SS橋/SU)である。サッカロミ
セス・セレビシエにより異種として発現されたGODは
培地中に非常に効率よく分泌される。この酵素は酵素的
に活性であるが、最高150個のマンノース残基の均一
でない外鎖グリコシル化のために炭水化物部分と分子量
に関して不均質である。これとは対照的に、A.ニガー
から単離されたGODは比較的均質な炭水化物構造(コ
アグリコシル化)をもっている。 −Kriechbaum, M. et al., FEBS Lett. 255 (1989) 63-
66; −Frederick, K.R. et al., J. Biol. Chem. 265 (199
0) 3793-3802; −De Baetselier, A. et al., Biotechnology 9 (1991)
559-561; −Whittington, H. et al., Curr. Genet. 18 (1990) 5
31-536; −Rosenberg, S., WO 89/12675. さらに、酵母から発現/分泌されたGODは、A.ニガ
ーから単離された酵素と比べて、高グリコシル化のため
に、より低い比活性(単位/g酵素)を示す。 A.ニガーから分泌されたGODは比較的均質な炭水化
物構造(コア様グリコシル化、分子量/SU:約80k
Da)をもっている。
【0007】分泌酵母タンパク質のN−グリコシル化も
通常均質ではない。このことは例えばS.セレビシエの
エクスターナルインベルターゼに関して知られている
(Reddy, V.A. et al., J. Biol. Chem. 263 (1988) 69
78-6985; Ziegler, F.D. et al., Biol. Chem. 263 (19
88) 6978-6985 )。インベルターゼの14の可能なセク
オン(sequon、グリコシル化部位、アミノ酸配列パター
ン:Asn-X-Ser/Thr )のうち、13が完全にまたは部分
的にグリコシル化される。しかし、インベルターゼのサ
ブユニット当たりの使用可能な13のセクオンのうち、
平均9−10がグリコシル化されるにすぎない。タンパ
ク質配列により規定されるセクオンは、 i) 常にグリコシル化される、 ii) 決してグリコシル化されない、または iii)ときどきグリコシル化される。
【0008】さらに、規定されたセクオンは短いオリゴ
糖鎖 (GlcNAc2Man8-15) か、長いポリマンノースオリゴ
糖鎖 (GlcNAc2Man50-100) のいずれかをもっている。イ
ンベルターゼの観察された不均質なN−グリコシル化は
次のことが原因で起こる: i) 1分子当たりの使用可能なセクオンの部分的グリコ
シル化(例えば、たった3または5の使用可能なセクオ
ンがランダムにグリコシル化される)、 ii) 短いコアオリゴ糖と長いポリマンノース鎖(外鎖)
の存在、および iii)“外鎖”の鎖長の変動。
【0009】炭水化物部分が減少または欠失した、すな
わち均質な炭水化物部分を有する糖タンパク質を得るた
めに、次の方法が知られている: *グリコシル化の阻害剤(例えば、ツニカマイシン)ま
たは小胞輸送の阻害剤(例えば、ブレフェルジンA)の
存在下での糖タンパク質コード化遺伝子の発現、 *例えばエンドFおよび/またはエンドHおよび/また
はN−グリコシダーゼFによる in vitro でのタンパク
質の酵素的脱グリコシル化、 *DNAレベルでの突然変異誘発によるグリコシル化部
位の除去/変更、 *グリコシル化欠損宿主株の使用。
【0010】N−グリコシル化を変更する酵母変異株は
知られている。分泌を遮断された分泌変異株とN−グリ
コシル化が変更されたタンパク質を分泌する変異株とに
区別される。分泌変異株は分泌機構が局在的に遮断され
ており、その結果として不完全にN−グリコシル化され
たタンパク質が対応する細胞区画に蓄積する。例えば: *R. Schekman によるsec変異株(“分泌欠損”)、 −Novick, P. et al., Cell 21 (1980) 205-215; −Schekman, R. and Novick, P., In: Strathern, J.N.
et al., The MolecularBiology of the Yeast Sacchar
omyces. Cold Spring Harbor Laboratory, NewYork, p
p. 361-398 (1982); *S. Ferro-Novick によるbet変異株(“輸送の初期
遮断”)、 −Ferro-Novick, S. and Newman A.P., J. Cell. Biol.
105 (1987) 1587-1594; *D. Gallwitz によるypt1変異株、 −Schmitt, H.D. et al., Cell 47 (1986) 401-412; −Schmitt, H.D. et al., Cell 53 (1988) 635-647; *M. Muramatsuによるsar1変異株、 −Nakano, A. and Muramatsu, M., J. Cell. Biol. 109
(1989) 2677-2691. N−グリコシル化が欠損している変異株は一般的に機能
する分泌経路をもっている。欠損N−グリコシル化は例
えば以下の突然変異のような様々な遺伝子欠損により生
じる: *炭水化物構築(修飾)酵素系における突然変異、 *細胞のタンパク質輸送系(“ソーティング(sorting
)、ターゲッティング(targeting )”)における突
然変異。
【0011】ソーティングおよびターゲッティング変異
株では、ゴルジ装置またはゴルジ装置の一部の区域(特
に外鎖グリコシル化反応が起こる細胞区画)が例えばタ
ンパク質の分泌の際にバイパスによって迂回される。 *C.E. Ballou によるmnn変異株(マンナン欠損)、 −Ballou, L. et al., J. Biol. Chem. 255 (1980) 598
6-5891; −Ballou, C.E., Methods Enzymol. 185 (1990) 440-47
0; −Ballou, C.E., In: Strathern, J.N. et al., The Mo
lecular Biology ofthe Yeast Saccharomyces. Cold Sp
ring Harbor Laboratory, New York, pp. 355-360 (198
2); *C.E. Ballou によるvrg変異株(バナジウム酸塩耐
性グリコシル化)、 −Ballou, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 88 (19
91) 3209-3212; *R. Robbinsによるalg変異株(アスパラギン結合グ
リコシル化欠損)、 −Huffaker, T.C. and Robbins, P.W., Proc. Natl. Ac
ad. Sci. 80 (1983) 7466-7470; −Runge, K.W. and Robbins, P.W., In: Bonventre, P.
F. et al., Microbiology, American Society for Micr
obiology, Washington, D.C. pp. 312-316 (1986); *G. Fink 、(D.T. Moir) 、によるpmr1(ssc
1)変異株、 −Duncan, M.J. and Smith, R.A., EPA 0211208; −Fink, G.R., EPA 0382332; −Rudolph, H.K. et al., Cell 58 (1989) 133-145; *H.R.B. Pelham によるerd1変異株(小胞体保持欠
損)、 −Hardwick, K.G. et al., EMBO J. 9 (1990) 630-632. 分泌経路が遮断された変異株は、理解されるように、バ
イオテクノロジーの目的(タンパク質の同種および異種
分泌)には不適当である。
【0012】多くのN−グリコシル化欠損変異株はある
条件のもとでは致死的であり、つまりそれらは普通の条
件(培養温度30℃)下で生きられず、例えば変異株a
lg1、alg2、alg4、bet1、bet2、ほ
とんど全てのsec変異株およびypt1(低温感受
性)のように温度感受性(ts)表現型を有する。温度
感受性表現型とは、致死ts突然変異が例えば26℃
(許容される生育条件)から37℃(許容されない生育
条件)への温度シフト後にのみ発現されることを意味す
る。これらの変異株も、理解されるように、バイオテク
ノロジーの目的にあまり適していない。実質的に減少し
ている(mnn7、mnn8、mnn10)か又はほと
んど完全に欠失している外鎖グリコシル化により、ある
いは修飾された“コア”グリコシル化(mnn9)によ
り特徴づけられる変異株のグループは次のような欠点を
有する:すなわち、細胞の増殖が遅い;細胞が形態学的
に変化し、培養中すでに溶解するので、これらの変異株
は浸透的に安定化された培地(約0.5M KClまた
は約1Mソルビトールの添加)でのみ増殖できる。
【0013】さらに、文献に記載されたN−グリコシル
化欠損変異株の一部(例えば、alg1)は細胞中で部
分的にしか発現されない(“漏れやすい”)欠損を有す
る。これは不均質なN−グリコシル化(野生型N−グリ
コシル化の混入による汚染)をもたらす。外鎖グリコシ
ル化が短縮された又は欠失されたタンパク質を発現/分
泌し得る酵母株は、例えば EP-A 0 344 864 に記載され
ている。この出願に開示された菌株は全て C.E. Ballou
によって開示されたmnn9突然変異に基づいている。
mnn9変異株は増殖中に溶解を受けやすく、従って浸
透的に安定化されねばならない(上記参照)。
【0014】EP-A 0 314 096に記載された酵母株もmn
n9突然変異に基づいている。これらの菌株は、浸透安
定剤を培地に加えなくてもよい程度に溶解感受性に関し
て改良されている。このためにMNN9遺伝子がクロー
ン化され、その後MNN9遺伝子が外部から調節しうる
プロモーターの制御下にある菌株が構築された。これに
より、例えば必要とされる細胞のグリコシル化宿主タン
パク質を合成する細胞培養期の間、十分量の活性MNN
9遺伝子産物を存在させることができる。この方法によ
って、mnn9突然変異は所望のN−低グリコシル化タ
ンパク質の実際の生産期にだけ発現される。
【0015】しかしながら、この方法には次のような欠
点がある: *細胞の培養がより一層複雑になる; *所望の細胞密度に達した後、目的のN−低グリコシル
化タンパク質の合成を誘導する前に、例えば培養物の温
度シフトにより、MNN9遺伝子をスイッチ・オフにし
なければならない; *MNN9遺伝子をスイッチ・オフにした後、細胞はm
nn9表現型を有し、すなわち貧弱な増殖などを示す
(上記参照); *生産物の合成がすでに誘導されている場合、まだ存在
する活性MNN9遺伝子産物が、MNN9遺伝子のスイ
ッチ・オフにもかかわらず、少量の望ましくない高グリ
コシル化タンパク質産物の合成をもたらす。
【0016】さらに、酵母の分泌変異株(超分泌変異
株)は、多くの場合、低グリコシル化糖タンパク質を分
泌することが知られている。このような例は EP-A 0 38
2 332に記載されている。 ssc1(pmr1)突然変異の分子的原因は、おそら
くERとゴルジ複合体との小胞輸送に関与するD型AT
Pアーゼの失活に基づくものであろう。細胞のソーティ
ング機構がゴルジ区画(通常、外鎖グリコシル化が起こ
る)を迂回する別の分泌経路の開通をもたらすSSC1
遺伝子の破壊によって損なわれると推測される。
【0017】ssc1突然変異は特に次のような欠点を
有する: *ssc1突然変異がカルシウム依存性増殖を引き起こ
す。変異株は低カルシウム濃度では貧弱な増殖を示す; *上昇した分泌(例えば、プロキモシン、u−PAおよ
びt−PA)が遺伝子産物に依存する。α−1抗トリプ
シンの異種分泌および同種酵素の分泌(インベルターゼ
のペリプラズムへの、およびアルカリ性ホスファター
ゼ、プロテイナーゼBおよびカルボキシペプチダーゼY
の液胞への分泌)が上昇しない(Moir, D.T., In: Bar
r, P.J.; Brake, A.J. et al., Yeast genetic enginee
ring, Butterworths, Mass, pp. 215-231 (1989))。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの欠点を回避して、できる限り均質で、できる限り低
いN−グリコシル化を有する(例えば、外鎖グリコシル
化の完全なまたは部分的な欠損を有する)タンパク質の
同種および異種分泌のための、よく増殖する酵母宿主株
を提供することにある。なぜなら、バイオテクノロジー
の分野には、均質な規定されたN−グリコシル化を有す
るタンパク質の同種および異種分泌のための、よく増殖
しかつよく分泌する酵母菌株の必要性が存在するからで
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】この目的は、〔3H〕−
マンノース自殺選択、1つまたは複数の選択マーカー
(栄養要求性および/または耐性)の導入、およびプラ
スミドYEpL/GODによる形質転換と2%酵母エキ
ス、4%バクトペプトン、Difco 、0.1mol/lリ
ン酸緩衝液(pH7.0)、1%フルクトースおよび6
%マルトースを含む完全培地での培養後、振とうしなが
ら3−4日間インキュベートした後で10mg/lまた
はそれ以上のGODを生産しかつサッカロミセス・セレ
ビシエ(Saccharomyces cerevisiae)DSM7042、
DSM7160、DSM7338および/またはDSM
7340にアレリック(allelic )である菌株の選択に
より得られる、N−グリコシル化の欠損を有する酵母変
異株(ngd変異株、N−グリコシル化欠損)により達
成される。
【0020】〔3H〕−マンノース自殺選択(suicide s
election )の原理は本質的に次の段階から成る: −突然変異誘発(野生型菌株、例えばX2180−1
A;ATCC26786、の突然変異誘発); −〔3H〕−マンノースとのインキュベーション; −細胞の生存率がもとの値の102 −103 に低下する
まで低温(好ましくは約−80℃)で細胞を貯蔵するこ
とによる高グリコシル化欠損変異株の濃縮(このための
貯蔵期間は2−4か月が好ましい); −同種として発現されるインベルターゼに基づいたN−
グリコシル化が低減した変異株の選択; −分泌されたインベルターゼの活性染色および/または
免疫沈降による分析、および好ましくはSDS−PAG
Eによるインベルターゼの分子量の決定(グリコシル化
の程度は測定された分子量から決定できる)。
【0021】〔3H〕−マンノース自殺選択は酵母変異
株の作製および単離に有効な方法である(Littlwood,
B.S., In: Methods of Cell Biology, Prescott, D.M.
(ed),Academic Press, New York, (1975) vol. IX, pp.
273-285)。この方法では、例えば細胞の糖タンパク質
に組み込まれるトリチウム標識マンノースにより酵母細
胞の一部に細胞死が起こる。生存細胞には、例えば炭水
化物の代謝および/または糖タンパク質の合成に変化が
生じる(Pouyssegur, J., Proc. Natl. Acad.Sci. 77,
2698-2701 (1980); Hirschberg, C.B. et al., Mol. Ce
ll. Biol. 1 (1981), 902-909; Huffaker, T.C. and Ro
bbins, P.W., J. Biol. Chem. 257 (1982), 3202-321
0)。〔3H〕−マンノース自殺選択は、酵母マンノプロ
テインの外鎖グリコシル化の欠損を含む変異株を得るた
めに選択されたものである。このようにするには、グリ
コシル化欠損変異株が野生型細胞よりも放射活性マンノ
ースを少なく取り込み、かくして〔3H〕−マンノース
の露出に対して増強された耐性を示すという仮説が存在
した。マンノースの代謝に基づくこの方法の非特異性を
避けるために、トリチウムにより2位で誘導体化された
マンノースを用いることが好ましい。
【0022】選択マーカー(栄養要求マーカーおよび/
または耐性)は、酵母株を接合させて二倍体を形成させ
(マイクロマニピュレーションによる接合体の単離)、
場合によりその後の半数体への胞子形成(四分子分析)
により導入することができる。適当な選択マーカーは例
えば栄養要求マーカーura3、leu2、trp1、
lys2、his3、his4およびade2、または
例えば銅(CUP1遺伝子)やG418(Tn601
(903)アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ
遺伝子)に対して耐性を生じさせる遺伝子である(Bitt
er, G.A. et al.,Methods Enzymol. 153 (1987) 516-54
3)。
【0023】N−グリコシル化欠損変異株はNGD29
および/またはNGD62遺伝子の欠損を含むことが好
ましい。ngd表現型は、基質/グルコース試薬として
スクロースと2,3,4−トリニトロフェニルテトラゾ
リウムクロリドを用いて、天然PAGEゲルによるイン
ベルターゼの活性染色により測定し得る。
【0024】GODの十分な生産は、標準条件下での培
養後に培地に分泌されたGODの活性を測定することに
より判定し得る。このために、試験すべき菌株(GOD
形質転換体)を、好ましくは選択的前培養後に、振とう
しながら完全培地中で3−4日間インキュベートする。
完全培地には、中性pHで酵母エキス、バクトペプト
ン、フルクトースおよびマルトースを添加することが好
ましい。
【0025】グルコースオキシダーゼの測定は例えば
「一般方法」の実施例に記載した方法に従って行われ
る。本発明による変異株(対立遺伝子変異株)は、試験
すべき変異株が酵母株DSM7042またはDSM73
38(ngd29)およびDSM7160またはDSM
7340(ngd62)と同じ遺伝子に突然変異をもつ
か否かを分析する試験により判定される。
【0026】このために、試験すべき各菌株をDSM7
042/7338グループとDSM7160/7340
グループからの酵母株と接合させ、これにより得られた
二倍体の菌株を分析する。試験すべき突然変異(株)
は、突然変異が二倍体細胞において相補性でない場合、
本発明によるngd変異株(DSM7042、DSM7
338、ngd29)および/または(DSM716
0、DSM7340、ngd62)にアレリック(対立
性)である。
【0027】試験すべき突然変異(株)は、突然変異が
二倍体細胞において相補性で、N−グリコシル化に関し
て野生型表現型をもたらす場合、本発明によるngd変
異株(DSM7042、DSM7338、ngd29)
および/または(DSM7160、ngd62)にアレ
リックでない。本発明により用いられる好ましい酵母株
は株DSM7042、DSM7160、DSM7338
および/またはDSM7340である。DSM7338
および/またはDSM7340を用いることが特に好ま
しい。
【0028】本発明はまた、〔3H〕−マンノース自殺
選択、1つまたは複数の選択マーカー(栄養要求性およ
び/または耐性遺伝子)の導入、プラスミドYEpL/
GODによる形質転換と2%酵母エキス、4%バクトペ
プトン、Difco 、0.1mol/lリン酸緩衝液(pH
7.0)、1%フルクトースおよび6%マルトースを含
む完全培地での培養後、振とうしながら3−4日間イン
キュベートした後で10mg/l以上の量のGODを生
産しかつサッカロミセス・セレビシエDSM7042、
DSM7160、DSM7338および/またはDSM
7340にアレリックである菌株の選択より成る、N−
グリコシル化の欠損を有するサッカロミセス変異株の作
製方法に関するものである。
【0029】本発明はさらに、本質的に均質にグリコシ
ル化されたタンパク質を生産するための本発明の酵母株
の使用に関するものである。酵母特異的糖タンパク質
(例えば、エクスターナルインベルターゼ、酸ホスファ
ターゼ、エンドグルカナーゼおよび細胞壁マンノプロテ
イン)を生産するために、本発明の酵母株を培養し、細
胞または培養上清から公知方法により所望の糖タンパク
質を単離し、精製することができる。
【0030】異種タンパク質は、発現すべき糖タンパク
質の遺伝子を含む組換えDNAを用いて本発明の酵母株
を形質転換することにより得られる。例えば、グルコー
スオキシダーゼ、α1−ミクログロブリン、エリトロポ
エチンおよびグルコアミラーゼをこの方法で生産するこ
とができる。本発明はさらに、タンパク質をコードする
DNAによる請求項1記載の酵母変異株の形質転換、該
形質転換細胞の培養、および細胞または培養上清からの
該タンパク質の単離より成る、本質的に均質にグリコシ
ル化されたタンパク質の発現および生産方法に関するも
のである。
【0031】特許のために、以下のものが「ドイツ微生
物寄託所(DSM)」(Mascheroder Weg 1 B, D-3300
Braunschweig)に寄託された:
【0032】
【表1】
【0033】
【実施例】以下の実施例は本発明をさらに説明するため
のものである。一般方法 組換えDNA法 DNAを操作するために、Maniatis, T. et al., in: M
olecular cloning: Alaboratory manual. Cold Spring
Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New Y
ork, (1989)に記載されるような標準方法を使用した。
分子生物学的試薬は製造者の指示通りに用いた。酵母の形質転換 サッカロミセス・セレビシエ株は Beggs, J.D.の方法
(Nature 275 (1978) 104-109; Ito, H. et al., J. Bac
teriol. 153 (1983) 163-168 または Delorme,E. (Appl
ied and Environmental Microbiology 55 (1989) 2242-
2246)により形質転換した。グルコースオキシダーゼを
発現する酵母株の炭素源としてグルコースの代わりにフ
ルクトースを使用した。グルコースオキシダーゼ活性の測定 GOD活性の測定は、25℃、1mlの容量で、0.1
8mol/lグルコース、15単位/ml西洋ワサビペ
ルオキシダーゼおよび1.75mmol/lABTS
(登録商標)グルコース試薬を含む、酸素を飽和させた
0.1mol/lリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)
中で行った。グルコースオキシダーゼ(5−20mU/
mlに希釈したGOD含有試料10μl)の添加により
反応を開始させ、吸光度/分の変化(ΔA/分)を40
5nmで測定した(ε405 =36.8〔mmol-1×1
×cm-1〕)。1単位(U)のGOD活性は25℃で1
分あたりに1μmolのグルコースを酸化する酵素の量
と定義される。精製したA.ニガーGODの比活性はこ
れらの試験条件下で約230U/mgタンパク質であ
る。タンパク質の測定 タンパク質の測定は標準としてウシ血清アルブミンを用
いてマイクロビウレット法(Zamenhof, S. et al., Met
hods Enzymol. 3 (1957) 696-704)により行った。
【0034】精製GOD酵素のタンパク質濃度は280
nmでの光学密度に基づいて計算し
【0035】
【0036】細胞溶解および粗抽出物の単離 5mlの培地から細胞(約0.1−0.2gの酵母、湿
潤重量)を遠心分離した。細胞ペレットを10mmol
/lリン酸緩衝液(pH7.0)で1回洗い、続いてWh
irlmix(Ciriacy, M., Mut. Res. 29 (1975) 315-326)
でホモジナイズすることによりガラスビーズで溶解し
た。その後細胞を2mlの10mmol/lリン酸緩衝
液(pH7.0)中に再懸濁/抽出し、細胞破片を遠心
により除き、上清を粗抽出物としてさらに処理した。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PA
GE) 可溶性試料(培地上清および細胞溶解液)を1/5倍容
量の5×SDS試料緩衝液(1×SDS試料緩衝液:5
0mmol/lトリス−HCl、pH6.8、1%SD
S、1%メルカプトエタノール、10%グリセロール、
0.001%ブロモフェノールブルー)と混合し、95
℃で5分間インキュベートした。細胞破片画分の不溶性
タンパク質は2mlの1×SDS試料緩衝液および6−
8mol/lの尿素で抽出し、95℃で5分間加熱して
変性し、遠心により不溶性成分から分離した。その後タ
ンパク質をSDS−PAGEで分離し(Laemmli, U.K.,
Nature 227 (1970) 680-685)、クーマシーブリリアン
トブルー(Coomassie Brilliant Blue: 登録商標)染料
で染色した。実施例1 S.セレビシエからA.ニガーGODを分泌させるため
のプラスミドの構築 酵母発現ベクターYEpL(出発ベクター)の構築 プラスミドYEpLはα−グルコシダーゼベクターYE
p/5C6b3(Kopetzki et al., Yeast 5 (1989) 11
-24; Kopetzki et al., EP-A 0 323 838)を土台にして
いる。プラスミドpBR322由来の約2.3kBpの
長いEcoRI/PvuIIフラグメント(プラスミド
起点、アンピシリン耐性遺伝子)は大腸菌中でこのプラ
スミドを複製させるのに役立つ。酵母中での複製のため
に、このベクターは酵母の2μmDNA由来の約2.2
kBpの長いEcoRIフラグメントを含む(大腸菌/
酵母シャトルベクターYEp24からサブクローニング
した)。さらに、このベクターは栄養要求酵母株におい
てプラスミドを選択するためのURA3およびLEU2
d遺伝子並びにα−グルコシダーゼ発現カセット(GL
UCPI遺伝子)を含む。それはα−グルコシダーゼプ
ロモーター、ポリリンカー(発現すべき遺伝子のクロー
ニング部位)およびα−グルコシダーゼターミネーター
から成っている。さらに、MAL2−8cp遺伝子が存
在し、この遺伝子産物(MAL2−8cpタンパク質)
がα−グルコシダーゼプロモーターを活性化する。α−
グルコシダーゼプロモーターはグルコースの存在下で抑
制される。それはグルコースの消費後に抑制解除され、
そしてマルトースによる誘導後にその最大活性に達す
る。1.1 プラスミドYEp/KL6b3の構築 α−グルコシダーゼターミネーターとMAL2−8cp
プロモーターの間の必要でない約1.4kBpのDNA
配列をプラスミドYEp/5C6b3から欠失させた
(図1)。
【0037】このために、プラスミドYEp/5C6b
3をXhoIで線状化し、5’突出末端を Klenow ポリ
メラーゼで修復し、このプラスミドをMroIで再度切
断して、8.7kBpのMroI/XhoI(平滑)ベ
クターフラグメントを単離した。2回目の調製では、プ
ラスミドYEp/5C6b3を制限エンドヌクレアーゼ
MroIとScaIで消化して、α−グルコシダーゼ遺
伝子を含む2.5kBpのMroI/ScaIフラグメ
ントを単離し、8.7kBpのMroI/XhoI(平
滑)ベクターフラグメントと連結した。所望のプラスミ
ドを制限マッピングにより同定し、YEp/KL−6b
3と命名した。1.2 プラスミドYEp/KL−6b3Mの構築 MluIリンカー(5'-GACGCGTC-3')をMAL2−8c
p遺伝子の5’非翻訳領域のSspI制限エンドヌクレ
アーゼ切断部位に連結した。プラスミドの構築:YEp
/KL−6b3M。1.3 プラスミドYEp/KL−6b3M−MCSの構
α−グルコシダーゼの構造遺伝子を“ポリメラーゼ連鎖
反応(PCR)”法により除去し(Mullis, K.B. and F
aloona, F.A., Methods in Enzymol. 155 (1987) 335-3
50)、DNAリンカー(多重クローニング部位;MC
S)と置き換えた。
【0038】
【化1】
【0039】このために、プラスミドYEp/KL−6
b3MからのGLUCPIプロモーター配列をPCRに
より次のプライマー対(配列番号1および配列番号2参
照):
【0040】
【化2】
【0041】を用いて増幅し、約410BpのPCR産
物をアガロースゲル電気泳動により単離した。プラスミ
ドYEp/KL−6b3MからのGLUCPIターミネ
ーター配列は2回目のPCR反応で次のプライマー対
(配列番号3および配列番号4参照):
【0042】
【化3】
【0043】を用いて増幅し、約860BpのPCR産
物をアガロースゲル電気泳動により単離した。その後、
等モル量(それぞれ約50pg)の単離PCRフラグメ
ントをPCR反応混合物中で一緒にし、95℃で5分イ
ンキュベートしてds−DNAを変性させ、この反応混
合物を60℃に冷却してMCSを含む相補一本鎖DNA
をアニーリングさせ、ハイブリダイゼーション産物をT
aqポリメラーゼを使ってds−DNAに変換し、そし
て3回目のPCR反応で次のプライマー対(配列番号1
および配列番号4参照):
【0044】
【化4】
【0045】を用いて増幅した。その後、約1.27k
BpのPCR産物を制限エンドヌクレアーゼMroIと
MluIで消化して、約0.92kBpのMroI/M
luI−GLUCPIプロモーター/MCS/GLUC
PIターミネーターフラグメントをアガロースゲル電気
泳動により単離し、これを約8.55kBpのMroI
/MluI−YEp/KL−6b3Mベクターフラグメ
ントと連結させた。所望のプラスミドYEp/KL−6
b3M−MCSを制限マッピングにより同定し、PCR
で合成したDNA領域をDNAシークエンシングにより
調べた。1.4 プラスミドYEpLの構築 次のプラスミドの構築では、LEU2d遺伝子をプラス
ミドYEp/KL−6b3M−MCSに挿入した。この
ために、プラスミドYEp/KL−6b3M−MCSを
CelIIとSnaBIで消化し、8.4kBpのCe
lII/SnaBI−YEp/KL−6b3M−MCS
ベクターフラグメントを単離した。LEU2d遺伝子は
プラスミドpADH040−2(Erhart, E. and Holle
nberg, C.P., J. Bacteriol. 156 (1983) 625-635 )か
ら約2.32kBpのCelII/SnaBIフラグメ
ントとして単離し、8.4kBpのCelII/Sna
BI−YEp/KL−6b3M−MCSベクターフラグ
メントと連結させた。所望のプラスミドYEpL(DS
M7038)を制限マッピングにより同定した(図
2)。1.5 プラスミドYEpL/GODの構築 用いるグルコースオキシダーゼ遺伝子のクローニング
(菌株:NRRL−3,ATCC9029)、pBluescr
ipt SK(+) ベクターへのサブクローニング、DNAシー
クエンシング、およびGODタンパク質配列の推定は K
riechbaum, M. らの文献(FEBS Lett. 255 (1989) 63-6
6 )に記載されている。GOD遺伝子はpBluescript SK
(+) に2つの部分領域(SalI制限フラグメント)と
してクローニングした。
【0046】プラスミドpSK/GOD−1.8は、
5’非翻訳領域およびBp位置164(Bp位置は Kri
echbaum, M. らによる番号付けに対応する)のSalI
切断部位までのGOD構造遺伝子のN末端領域をコード
する約1.8kBpのSalIフラグメントを含んでい
る。プラスミドpSK/GOD−2.0は、Bp位置1
65から1853までのGOD構造遺伝子の残りおよび
GOD構造遺伝子の下流の3’非翻訳領域をコードする
約2.0kBpのSalIフラグメントを含んでいる。
【0047】GOD遺伝子の5’および3’非翻訳領域
はPCR法によって除去し、GOD構造遺伝子に単一の
制限エンドヌクレアーゼ切断部位(BglIIとPvu
II)を導入し、さらに天然GODタンパク質をコード
するDNA配列を保持しつつGOD構造遺伝子のC末端
コード領域に単一のSphIおよびNheI切断部位を
導入した。続いて、GOD構造遺伝子を3フラグメント
連結反応により2つのPCRフラグメントから構成し、
ベクターYEpLに挿入した。N末端GOD構造遺伝子
を増幅するために次のプライマー対(配列番号5および
配列番号6参照):
【0048】
【化5】
【0049】を使用し、プラスミドpSK/GOD−
1.8を鋳型DNAとして使用した。残りのGOD構造
遺伝子を増幅するために次のプライマー対(配列番号7
および配列番号8参照):
【0050】
【化6】
【0051】を使用し、プラスミドpSK/GOD−
2.0を鋳型DNAとして使用した。1回目の反応から
の約220BpのPCR産物をBglIIとSalIで
再度切断し、約130BpのBglII/SalIフラ
グメントを単離した。2回目の反応からの約2.05k
BpのPCR産物をSalIとPvuIIで消化し、約
1.7kBpのDNAフラグメントを単離した。その
後、PCRフラグメントを約10.7kBpのBglI
I/PvuII−YEpLベクターフラグメントに連結
させた(3フラグメント連結反応)。所望のプラスミド
YEpL/GOD(図3)を制限マッピングにより同定
し、部分的に配列決定を行った(クローニング接合
部)。1.6 プラスミドYEpL/GOD−(His)4 の構
このプラスミドはC末端に4個の追加のヒスチジン残基
をもつGOD酵素変異体をコードする修飾GOD遺伝子
を含んでいる。YEpL/GOD−(His) 4 はプラ
スミドYEpL/GODから作製した。
【0052】このために、プラスミドYEpL/GOD
をSphIで部分的に切断し、PvuIIで完全に切断
して、約10.7kBpのSphI/PvuIIフラグ
メントを単離し、ハイブリダイゼーションによって2つ
のオリゴヌクレオチド(配列番号9および配列番号10参
照)から作製した以下のDNAリンカーと連結させた:
【0053】
【化7】
【0054】所望のプラスミドYEpL/GOD−(H
is)4 は、放射性標識プライマー10を用いてコロニ
ーハイブリダイゼーションにより同定し、さらに制限マ
ッピングと部分的シークエンシング(GOD構造遺伝子
のC末端領域)により分析した。実施例2 欠損N−グリコシル化を有する酵母宿主株の単離 2.1 〔3H〕−マンノース自殺突然変異誘発 原理 : −突然変異誘発(出発菌株:X2180−1A、遺伝子
型:SUC2 malmel gal2 CUP1;
ATCC26786); −〔3H〕−マンノースとのインキュベーション; −細胞の生存率が102 −103 に低下するまで(2−
4か月)−80℃で細胞を貯蔵することによる高グリコ
シル化欠損変異株の濃縮。
【0055】X2180−1A(ATCC26786)
のような酵母株をYEPD培地(2%バクトペプトン、
1%酵母エキス、Difco 、および4%グルコース)で培
養し、対数増殖期(約5×108 個の細胞)に回収し、
0.1mol/lリン酸ナトリウム(pH7)で洗浄
し、1.5mlの0.1mol/lリン酸ナトリウム
(pH7)中に再懸濁した。0.1mlのエチルメタン
スルホン酸を添加して25℃で1時間、細胞に突然変異
を起こさせた。このように処理した細胞0.2mlをチ
オ硫酸ナトリウム(5%w/v)10mlと10分間イ
ンキュベートし、0.1mol/lリン酸ナトリウム
(pH7)で3回洗浄し、YEPD培地(2%バクトペ
プトン、1%酵母エキス、Difco 、および4%グルコー
ス)中に再懸濁した。
【0056】細胞は、578nmで0.6のODに達す
るまで、振とうしながら28℃でインキュベートした。
106 個の細胞をYEP培地(2%バクトペプトン、1
%酵母エキス、Difco )で洗浄し、0.1%のグルコー
スを含む0.1mlのYEP培地中に再懸濁した。2m
Ciの〔3H〕−マンノース(比活性18.5Ci/m
mol)を加え、この培養物を28℃で60分間インキ
ュベートした。細胞を遠心し、水で洗い、25%グリセ
ロールを含むYEPD中に再懸濁し、放射能が効力を現
すように−70℃で貯蔵した。
【0057】約45−50日後、細胞の生存率が1.5
−0.2%に低下したとき、細胞のアリコートを2%マ
ンノース含有YEP寒天プレートにまき、30℃でイン
キュベートした。2.2 N−グリコシル化の低下した変異株の単離 タンパク質グリコシル化の欠損を有する変異株は、初め
に、〔3H〕−マンノースを取り込まず〔35S〕−メチ
オニンを取り込む能力について選択した。このために、
細胞をYEPD寒天プレートで増殖させ、酵母コロニー
を2枚のロットバンド(Rotband )フィルター(Schlei
cher & Schull, Dassel,ドイツ)上に移し、再度YEP
Dプレートで6時間インキュベートした。一方のフィル
ターはその後0.01mCi/mlの〔35S〕−メチオ
ニンを含むYEPDの溶液(フィルターを湿らすのに丁
度十分な量)中でインキュベートした。他方のフィルタ
ーは0.2mCi/mlの〔3H〕−マンノースを含む
YEPを含浸させ、30分間インキュベートした。5%
トリクロロ酢酸を用いてフィルター上に細胞/コロニー
を固定化し、水とアセトンで洗い、オートラジオグラフ
ィーにより分析した。2.3 エクスターナルインベルターゼの天然ゲル電気泳
動による陽性クローンの特性決定 S.セレビシエからのSUC2遺伝子は、2つの異な
る、調節されかつ区画化されたインベルターゼの形態:
i)主にペリプラズムに分泌されるグリコシル化インベル
ターゼ、およびii) 細胞内のやや短い非グリコシル化形
態、をコードしている(Carlson, M. et al., Mol. Cel
l. Biol. 3 (1983) 439-447 )。インベルターゼは14
の可能なN−グリコシル化部位を含み、分泌形態ではそ
のうちインベルターゼサブユニットあたり平均9−10
がグリコシル化される。エクスターナル野生型インベル
ターゼは不均質な外鎖グリコシル化のために天然ゲルに
おいて分散バンドとして泳動する。これに対して、細胞
質非グリコシル化形態は活性染色後に鋭いバンドをもた
らす。かくして、N−グリコシル化の変化は天然ゲルに
おけるエクスターナルインベルターゼの泳動速度とバン
ドの鋭さによって直接分析することができる。
【0058】酵母株(X2180−1A野生型株および
陽性クローン)を5mlのYEPS培地(1%酵母エキ
ス、2%バクトペプトン、Difco 、および2%スクロー
ス)中で一晩培養し、細胞を後期対数増殖期に回収し、
20mmol/lのアジ化ナトリウムで1回洗い、Whir
lmixでホモジナイズしてガラスビーズを用いて溶解し
た。細胞溶解物の調製、天然ゲル電気泳動、および基質
/グルコース試薬としてスクロースおよび2,3,4−
トリニトロフェニルテトラゾリウムクロリドを用いたイ
ンベルターゼの活性染色は、Ballou C.E. の方法(Meth
ods Enzymol. 185(1990) 440-470 )に従って行った。
【0059】陽性クローンはインベルターゼの活性染色
に基づいて4つのクラスに分割しうる: 1.野生型インベルターゼの移動度をもつ変異株; 2.非グリコシル化インベルターゼもグリコシル化イン
ベルターゼも合成しない変異株; 3.外鎖グリコシル化の欠損を有する変異株(3−4本
のバンドの別個のオリゴマーバンドパターン); 4.インベルターゼの実質的グリコシル化欠損をもたら
す変異株(野生型インベルターゼよりも速い移動度)。結果 クラス4の変異株は、以下においてngd29(DSM
7042/7338)およびngd62(DSM716
0/7340)と称されるが(ngdは“N−グリコシ
ル化欠損”を意味する)、出発菌株X2180−1Aと
比べて均質にグリコシル化された2量体エクスターナル
インベルターゼを合成した(活性染色後の天然ゲルにお
ける鋭いバンドと移動度の増加)。ngd変異株は浸透
的に安定しており、30℃で培養することができ、培養
期間中凝集しなかった。実施例3 同種および異種タンパク質発現用のグリコシル化欠損酵
母宿主株の構築 形質転換によって補足し得る1つまたは複数の栄養要求
性を導入するために、F. Shermanらの方法(Methods in
Yeast Genetics: A Laboratory Manual, ColdSpring H
arbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, (1
981) )に従ってngd変異株を適当な実験室株と接合
させ、二倍体株をマイクロマニプュレーションにより単
離した。続いて二倍体株に胞子を形成させ、適当な栄養
要求性(例えば、ura3、leu2)とngd変異を
有する分離株(segregant )を単離した。
【0060】このために、ngd29変異株をDBY7
46株(MATα ura3−52leu2−3,−1
12 trp1−289a his3−Δ1;〔DSM
4316〕、ATCC44733に対応する)と共に、
そしてngd62変異株をJM1935株(MATα
ura3 leu2 his4,DSM7156)と共
にYEPD(1%酵母エキス、2%バクトペプトン、Di
fco 、および2%グルコース)中で30℃、6時間イン
キュベートした。続いて、接合体をマイクロマニプュレ
ーター(ドイツ、Reutlingen、Bachhofer 社からの de
Fonbruneに一致するモデル)を使って単離し、5mlの
YEPD中で一晩増殖させた。細胞を短時間に遠心し、
培地を約0.2mlにデカントし、細胞ペレットを残留
培地に再懸濁した。細胞懸濁液を酢酸カリウムプレート
(1%酢酸カリウム、1.5%寒天)にまいた。約5日
後、このようにして得られた子嚢を接種ループを使って
滅菌水0.5mlに再懸濁し、10μlのβ−グルクロ
ニダーゼ/アリールスルファターゼ混合物(Boehringer
Mannheim )を加え、室温で10分間インキュベートし
た。その後水10mlを加え、子嚢懸濁液を遠心し、上
清をデカントした。いくつかの子嚢の胞子をマイクロマ
ニプュレーターを使って単離し、YEPDプレート
(1.5%寒天を含むYEPD)上で30℃、3日間イ
ンキュベートした。発芽した胞子からレプリカプレート
を作製し、コロニーを合成最少培地(0.67%アミノ
酸不含の酵母窒素塩基,Difco ;2%グルコース;1.
5%寒天および添加物:20mg/l Trp,Hi
s,Arg,Met;30mg/lLeu,Ile,L
ys;50mg/l Phe;100mg/l Gl
u,Asp;400mg/l Val,Thr,Ser
並びに20mg/lアデニンおよびウラシル;これらの
添加物の1つがそれぞれの最少培地において除かれた)
に抑えつけ、30℃で3日間インキュベートした。ウラ
シルとロイシンに対する栄養要求性を有しかつngd2
9表現型を示す分離体を実施例2.2 に記載するように分
析し、単離した。ngd29表現型(およびngd62
表現型)は試験した全ての四分子において2:2に分離
し、このことは単一の核遺伝子座の単一の変異を示すも
のである。
【0061】ここに記載した接合DBY746×ngd
29から、菌株BMY3−9AおよびN−BMY3−9
A(MATα leu2−3,112 ura3−52
his3−1 ngd29;DSM7042およびD
SM7338)並びにBMY3−9CおよびN−BMY
3−9C(MATα leu2−3,112,ura3
−52 ngd29;DSM7193およびDSM73
41)が得られた。
【0062】接合JM1935×ngd62から同様に
して、菌株BMY12−20DおよびN−BMY12−
20D(MATα leu2 ura3 his4 n
gd62;DSM7160およびDSM7340)が得
られた。実施例4 野生型およびグリコシル化欠損酵母宿主株における天然
A.ニガーGODとGOD(His)4 変異体の発現/
分泌の比較 A.ニガーからのGODは天然に分泌されるグリコシル
化2量体酵素である。各サブユニットには8つの可能な
N−グリコシル化部位(セクオン)と3個のシステイン
残基(そのうちの2個はジスルフィド橋を形成する)が
存在する。S.セレビシエの野生型株では、発現された
GODが培地に分泌され、均質でない外鎖グリコシル化
(高グリコシル化)のために分子量に関して非常に不均
質である(Frederick, K.R. et al., J. Biol. Chem. 2
65 (1990) 3793-3802; De Baetselier, A. et al., Bio
technology 9 (1991) 559-536 )。プロセシングされた
(22アミノ酸長のシグナル配列の切断)A.ニガーG
ODタンパク質は63273Daの分子量をもち得る5
83個のアミノ酸から構成されている(Frederick,K.R.
et al., J. Biol. Chem. 265 (1990) 3793-3802 )。
【0063】プラスミドYEpL/GOD(実施例1.5
)およびYEpL/GOD−(His)4 (実施例1.6
)を野生型株JM1935(MATα leu2 u
ra3his4 MAL4)(DSM7156)、BM
Y3−9A(DSM7042)およびN−BMY3−9
A(DSM7338)(実施例3参照)に形質転換し、
1.5%アガロース、0.67%YNB(酵母窒素塩
基、塩ビタミン混合物、Difco )、0.5%CAA(カ
ザミノ酸、タンパク質加水分解物、Difco )、および炭
素源としての2%フルクトースを含む最少培地寒天プレ
ート(ウラシル選択)で形質転換細胞を選択した。4.1 GOD形質転換細胞の培養 プラスミドのコピー数を増幅するために(プラスミドコ
ード化LEU2d対立遺伝子を選択;Beggs, J.D., Nat
ure 275 (1978) 104-109; Erhart, E. and Hollenberg,
C.P.J., Bacteriol. 156 (1983) 625-635)、形質転換
細胞はロイシンを含まない最少培地プレート(1.5%
アガロース、0.67%YNB、Difco、60mg/l
アデニンおよび2%フルクトース)で画線培養した。
【0064】前培養は振とうフラスコに入れた0.67
%YNBと4%フルクトースを含むロイシン選択培地で
30℃、48時間行い、発現培養物に接種するために使
用した(接種物:1−2%)。主培養(1リットルの振
とう培養)は2%酵母エキス、4%バクトペプトン、Di
fco 、0.1mol/lリン酸緩衝液、pH7.0、1
%フルクトースおよび6%マルトースを含む完全培地中
で振とうしながら30℃で3−4日間インキュベートし
た。48および72時間後に試料を採取し、細胞増殖を
測定し(600nmでの光学密度の測定、OD600 )、
そして培地に分泌されたGOD活性と細胞に残留するG
OD活性を細胞溶解後の粗抽出物において測定した。野生型株DSM7156およびグリコシル化欠損宿主株
DSM7042/7338(ngd29)におけるGO
Dの発現/分泌分析 プラスミド:YEpL/GOD
【0065】
【表2】
【0066】プラスミド:YEpL/GOD
【0067】
【表3】
【0068】野生型株DSM7156およびグリコシル
化欠損宿主株DSM7042/7338(ngd29)
におけるGOD−(His)4 の発現/分泌分析 プラスミド:YEpL/GOD−(His)4
【0069】
【表4】
【0070】プラスミド:YEpL/GOD−(Hi
s)4
【0071】
【表5】
【0072】結果 発現および分泌に関して、GODとGOD−(His)
4 変異体との間には有意差が存在しなかった。4.2 分泌されたGODのSDS−PAGE グリコシル化欠損宿主株DSM7042/7338(n
gd29)およびDSM7160/7340(ngd6
2)から発現された(培地に分泌された)GOD−(H
is)4 酵素と、野生型株DSM7156から発現され
た(分泌された)酵素と、A.ニガーからの精製GOD
(Boehringer Mannheim, GFR)はSDS−PAGEとそ
の後のタンパク質染色によってさらに特性決定された。
GODを含む野生型株からの培地上清を電気泳動前にT
CA沈殿により10倍に濃縮した。炭水化物を含まない
GOD−(His)4 酵素はN−グリコシダーゼFを使
って酵素的に調製し、サイズ標準として使用した。N−グリコシダーゼFによる酵素的脱グリコシル化 Haselbeck, A. and Hosel, W. (Topics in Biochemistr
y 8 (1988) 1-4)の方法に従って脱グリコシル化を行っ
た。GOD−(His)4 を含む培地上清0.1mlを
トリクロロ酢酸(最終濃度:10%)で沈殿させ、沈殿
したタンパク質を遠心し、タンパク質ペレットを70%
エタノールで洗い、真空下で乾燥し、1%SDSを含む
20mmol/lリン酸カリウム緩衝液(pH7.2)
10μlにとり、95℃で3分間加熱した。室温へ冷却
後、試料を20mmol/lリン酸カリウム緩衝液(p
H7.2)、オクチルグルコシド(最終濃度:0.5
%)および5単位のN−グリコシダーゼFにより0.1
mlに希釈し、37℃で1−12時間インキュベート
し、続いて25μlの5×SDS緩衝液(上記参照)を
加えた。結果 グリコシル化欠損ngd変異株から発現されたGOD酵
素(GODおよびGOD−(His)4 )は、タンパク
質染色後にSDS−PAGEにおいて約80kDaの分
子量を有する主要な均質バンドとして可視化される。こ
の実験はGOD酵素における外鎖グリコシル化の非存在
を示し、均質なコア様グリコシル化を表している。グリ
コシル化に関して、ngd変異株はmnn9様表現型を
有する。対照的に、野生型株から発現されたGOD酵素
は、およそ80−200kDaの分子量範囲に及ぶ非常
に分散したバンドとして認められる。実施例5 オルトバナジウム酸塩またはヒグロマイシンBを含むY
EPD寒天プレートでの増殖に基づいたグリコシル化欠
損ngd変異株の特性決定 mnn8、mnn9およびmnn10のようなグリコシ
ル化欠損変異株は、オルトバナジウム酸塩に対し増大し
た耐性を、そして抗生物質ヒグロマイシンBに対し増大
した感受性を示す。耐性/感受性の表現型はN−グリコ
シル化欠損変異株の区別/分類を可能にする(Ballou,
L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 88(1991) 3209-32
12 )。
【0073】試験すべき菌株をYEPD培地で一晩培養
し(5mlの回転培養)、菌株/培養物をYEPD培地
で正確に0.05の光学密度(OD600 )に調整した。
その後各細胞懸濁液20μlを、2−15mmol/l
のオルトバナジウム酸ナトリウムまたは10−200μ
g/mlのヒグロマイシンBを含むYEPD寒天プレー
トに点在させた。30℃で2日間のインキュベーション
後に細胞の増殖を調べた(表参照)。オルトバナジウム酸ナトリウムまたはヒグロマイシンB
を含むYEPD寒天プレート上の酵母細胞の増殖表現型
【0074】
【表6】
【0075】1) J. Biol. Chem. 259 (1984) 3805-381
1 + 増殖する ± 非常に遅く増殖する − 増殖しない結果 mnn9変異株および野生型株の耐性パターンとは相違
する耐性パターンに関して、ngd変異株間には差異が
存在する。実施例6 ngd変異株の特性決定/同定(対立性検定) 対立性(allelism)検定は遺伝子および遺伝子欠損(突
然変異)を同定する(区別する)のに役立つ。この手法
により、2つの変異株がアレリックである(同一遺伝子
に変異を有する)か否かを分析することが可能である。
ngd変異株は互いに、そしてmnn9変異株に対する
対立性を調べた。
【0076】対立性検定は遺伝的標準手法を用いて行っ
た(Sherman, F.; Fink, G.R.; Hicks, J.B., Methods
in Yeast Genetics: A Laboratory Manual. Cold Sprin
g Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York,
(1981); Guthrie, C. and Fink, G.R. (eds.), Guide
to Yeast Genetics and Molecular Biology. MethodsEn
zymol. 194 (1991)を参照されたい)。原理 :互いに補い合う栄養要求性を有する、異なる接合
型の分析すべき2つの半数体変異株を接合させ、最少培
地プレートで二倍体株を選択する。単離した株の二倍性
は、Huxley, C.らの方法(Trends Genet. 6 (1990) 23
6)に従ってPCR分析を用いてaおよびα接合型に特
異的なDNA配列の存在により確かめる。
【0077】変異が二倍体細胞において相補性でないと
き、2つの変異株はアレリックで(対立性があり)、つ
まり同一遺伝子に変異を有する。変異が二倍体細胞にお
いて相補性でありかつ野生型の表現型を生じるとき、2
つの変異株はアレリックでなく(対立性がなく)、つま
り2つの異なる遺伝子に変異を有する。使用した菌株
【0078】
【表7】
【0079】SC=合成完全培地(0.67%アミノ酸
不含酵母窒素塩基、Difco ;2%グルコース;1.5%
寒天および添加物:20mg/l Trp,His,A
rg,Met;30mg/l Leu,Ile,Ly
s;50mg/l Phe;100mg/l Glu,
Asp;400mg/l Val,Thr,Ser並び
に20mg/lアデニンおよびウラシル;アミノ酸Ur
a、HisおよびTrpが「二倍体の選択」の欄に表示
したように個々の最少培地において除かれた)。結果 :変異株ngd29およびngd62は互いに異な
り、かつmnn9と相違している(非アレリック)。実施例7 野生型および高グリコシル化欠損酵母株からのGODお
よびGOD−(His) 4 の単離 7.1 金属キレートクロマトグラフィーによるGOD−
(His)4 の単離 GOD変異体のGOD−(His)4 は、BMY3−9
A/GOD−(His)4 細胞およびBMY12−20
D/GOD−(His)4 細胞(高グリコシル化欠損宿
主株)の培養濾液からこの単離法を使って単離した。
【0080】培養濾液を水酸化ナトリウムでpH7.5
に滴定し、10mmol/lリン酸カリウム緩衝液、p
H7.5で平衡化したNTAカラム(カラム容量25m
l;Diagen社(Dusseldorf)からのNTAゲル;Hochul
i, E. et al., J. Chromatography 411 (1987) 177-18
4;Hochuli, E. et al., Biotechnology 6 (1988) 1321
-1325)にかけた。このカラムを5−10倍カラム容量
の10mmol/lリン酸カリウム緩衝液、pH7.5
中の1mol/l塩化ナトリウムで洗浄し、さらに5−
10倍カラム容量の10mmol/lリン酸カリウム緩
衝液、pH7.5で再度洗浄した。その後、GOD−
(His)4 酵素を平衡化緩衝液、pH7.5中の0.
1mol/lイミダゾールで溶離し、GOD−(Hi
s)4 含有画分(黄色)を10mmol/lリン酸カリ
ウム緩衝液、pH7.5に対して透析した。7.2 予め濃縮および透析を行った後のQ−セファロー
スffでのイオン交換クロマトグラフィーによるGOD
およびGOD変異体の単離 天然GODおよび高グリコシル化GODはこの方法に従
って精製した。
【0081】固体の硫酸アンモニウム33g(硫酸アン
モニウムの飽和濃度55%)を滅菌濾過した培養濾液1
00mlにゆっくり攪拌しながら加え、室温で1−2時
間インキュベーション後に沈殿したタンパク質を遠心
し、25mlの25mmol/lリン酸カリウム緩衝
液、pH7.5に溶解し、そして同じ緩衝液に対して透
析した(4×10リットル、24時間、4℃)。
【0082】続いて、透析物を25mmol/lリン酸
カリウム緩衝液、pH7.5で平衡化したQ−セファロ
ースffカラム(カラム容量12ml)に加え、5−1
0倍カラム容量の平衡緩衝液で再度洗浄した。結合した
GOD酵素を平衡化緩衝液(約10倍カラム容量)中の
0−1mol/l塩化カリウムの勾配で溶離し、GOD
含有画分(黄色)をプールした。実施例8 単離したGOD酵素の生化学的特性決定 8.1 比GOD活性の測定 GOD活性の測定は「一般方法」の項で記載したように
行った。A.ニガー、S.セレビシエ(野生型)およびS.セレ
ビシエ(高グリコシル化欠損変異株)において発現され
たGODおよびGOD−(His)4 の比活性
【0083】
【表8】
【0084】 A.ニガー: A.ニガー由来のGOD、純度II(Boeh
ringer Mannheim ) WT : S.セレビシエ野生型 ngd29: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
d29変異株 ngd62: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
d62変異株8.2 SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS
−PAGE)による分子量の測定 精製したGOD酵素を1/5倍容量の5×SDS試料緩
衝液(1×SDS試料緩衝液:50mmol/lトリス
−HCl、pH6.8、1%SDS、1%メルカプトエ
タノール、10%グリセロール、0.001%ブロモフ
ェノールブルー)と混合し、95℃で5分間インキュベ
ートした。その後、タンパク質をSDS−PAGEによ
り分離し(Laemmli, U.K., Nature 227 (1970) 680-68
5)、クーマシーブリリアントブルー染料で染色した。A.ニガー、S.セレビシエ(野生型)およびS.セレ
ビシエ(高グリコシル化欠損変異株)において発現され
たGODおよびGOD−(His)4 のSDS−PAG
E後の分子量/サブユニット
【0085】
【表9】
【0086】 A.ニガー: A.ニガー由来のGOD、純度II(Boeh
ringer Mannheim ) WT : S.セレビシエ野生型 ngd29: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
d29変異株 ngd62: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
d62変異株8.3 炭水化物部分の測定(アントロン反応) 異なる生物および酵母株からのGOD酵素の炭水化物部
分は Ashwell, G.の方法(Methods Enzymol. 3 (1957)
84)に従って測定した。
【0087】このために、0.5mlの精製GOD酵素
(濃度20−100U/ml水)を5mlのアントロン
試薬と混合し、この溶液を25℃で5分間インキュベー
トし、その後沸騰水浴中で15分間加熱した。試料を2
5℃に冷却した後、吸光度を試薬ブランクに対して63
0nmで測定した。GOD試料中の炭水化物の部分は、
同時に設定した5、25、75および100μl/ml
のマンノース標準溶液を用いて作成されたマンノース検
量線により測定した。 アントロン試薬の調製:濃硫酸66mlを水34mlで
慎重に希釈する。80℃に冷却後、アントロン50mg
とチオ尿素1gを硫酸中に溶解する。このアントロン試
薬は4℃で2週間保存できる。A.ニガー、S.セレビシエ(野生型)およびS.セレ
ビシエ(高グリコシル化欠損変異株)において発現され
たGODおよびGOD−(His)4 の炭水化物部分
【0088】
【表10】
【0089】 A.ニガー: A.ニガー由来のGOD、純度II(Boeh
ringer Mannheim ) WT : S.セレビシエ野生型 ngd29: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
d29変異株 ngd62: S.セレビシエ高グリコシル化欠損ng
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【0090】
【化8】
【0091】(2)配列番号2の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:48塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号2:
【0092】
【化9】
【0093】(2)配列番号3の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:50塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号3:
【0094】
【化10】
【0095】(2)配列番号4の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:24塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号4:
【0096】
【化11】
【0097】(2)配列番号5の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:38塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号5:
【0098】
【化12】
【0099】(2)配列番号6の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:21塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号6:
【0100】
【化13】
【0101】(2)配列番号7の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:20塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号7:
【0102】
【化14】
【0103】(2)配列番号8の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:45塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号8:
【0104】
【化15】
【0105】(2)配列番号9の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:21塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号9:
【0106】
【化16】
【0107】(2)配列番号10の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:25塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列の記載:配列番号10:
【0108】
【化17】
【図面の簡単な説明】
【図1】制限酵素切断部位を示したプラスミドYEp/
5C6b3の模式図である。
【図2】制限酵素切断部位を示したプラスミドYEpL
の模式図である。
【図3】制限酵素切断部位を示したプラスミドYEpL
/GODの模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルハルト コペッツキー ドイツ連邦共和国 D−82377 ペンツ バーク カストナーホフシュトラーセ 21 (56)参考文献 特開 平2−150292(JP,A) 特開 平2−419(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目的のタンパク質をコードする組換えD
    NAによるサッカロミセス・セレビシエDSM704
    2、DSM7338、DSM7160および/またはD
    SM7340の形質転換、該細胞の培養、および該細胞
    または培養上清からの目的のタンパク質の単離により、
    本質的に均質にグリコシル化されたタンパク質を発現お
    よび生産する方法。
  2. 【請求項2】 組換えDNAが下記の開裂地図で表され
    る塩基対数が12528のプラスミドYEpL/GODであ
    る請求項1記載の方法。
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