JP3365423B2 - 遺伝子の分離・精製法 - Google Patents

遺伝子の分離・精製法

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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、遺伝子の分離・精製法
に関する。更に詳しくは、操作上の効率化を図った遺伝
子の分離・精製法に関する。 【0002】 【従来の技術】分離・精製にコストがかかる有用な酵素
を廉価かつ大量に生産する場合、有用な酵素を生産する
ようにコードされている遺伝子(分離を目的とする遺伝
子)を、遺伝子工学を用いて大腸菌などに導入し、遺伝
子が導入されることにより有用な酵素を生産するように
なった大腸菌などを大量に増殖させ、有用な酵素を生産
する方法が従来から用いられている。 【0003】この方法は、次のような手順で行われてい
る。 (1)生体内から遺伝子を抽出し、4塩基認識の制限酵素
を用いて、抽出した遺伝子を部分分解する。 (2)部分分解した遺伝子を電気泳動にかけ、断片の大き
さで分離する。 (3)サザンブロッティング法を用いて、電気泳動した遺
伝子断片をフィルターに移す。 (4)遺伝子断片を移したフィルターに、有用な酵素のア
ミノ酸配列を鋳型として合成された遺伝子(プローブ遺
伝子)をプローブとして用い、ハイブリダイゼーション
法を適用する。 (5)ハイブリダイゼーション法により確認されたフィル
ター上の陽性の位置に対応する電気泳動後のゲル上の位
置に当たる部分を切り取り、透析膜を用いてゲル中の遺
伝子を抽出する。 【0004】このような一連の手順で遺伝子が抽出され
るが、この方法においては、電気泳動-サザンブロッテ
ィング法-ハイブリダイゼーション法については合計約
4日間を費やし、またこの方法で抽出した寒天ゲル状で
の電気泳動像は1本のバンドではなく、ブロード状とな
っているため、ハイブリダイゼーションにより陽性が出
た部分を切り取っても、その部分には分離・精製を目的
とする遺伝子以外の遺伝子も多数含まれている可能性が
高いので、更に精製するための手段が必要となるといっ
た問題点もみられる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、遺伝
子の分離・精製において、一連の操作に要する時間を短
縮させしかも電気泳動像を1本のバンドとすることによ
り、効率化を図った遺伝子の分離・精製法を提供するこ
とにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的を達
成せしめる遺伝子の分離・精製は、分離・精製を目的と
する遺伝子に近似した塩基配列を有する遺伝子の一本鎖
を、ポリアミド樹脂製またはニトロセルロース製チュー
ブ内に流入させて吸着・固定化させ、その後生体から抽
出され、制限酵素による部分分解で得られた遺伝子断片
のSSC溶液を前記チューブ内に流入させて、チューブ
内に先に固定化されているプローブ遺伝子に、分離・精
製を目的とする遺伝子を選択的に吸着させた後、アルカ
リ水溶液をチューブ内に流入させ、得られた溶液を濃縮
し、さらにこれを電気泳動して目的遺伝子を抽出する
とによって行われる。 【0007】このような一連の工程よりなる本発明方法
においては、従来公知のハイブリダイゼーション法が参
考とされる。ハイブリダイゼーション法は、目的とする
遺伝子が遺伝子断片中に存在するかどうかを確認する方
法であり、例えば [GCGC] [GCAGC] [GCGAT] の遺伝子断片を膜に吸着・固定化させ、そこに標識され
た目的とする遺伝子 [CGTCG] を加えると、目的とする遺伝子[CGTCG]が近似した
塩基配列を有する遺伝子断片[GCAGC]に特異的に吸
着するという性質がそこでは利用されており、膜材料と
してはポリアミド樹脂(ナイロン)、ニトロセルロースな
どが用いられている。 【0008】本発明方法においても、このような遺伝子
間の特異的な吸着現象が利用されており、まず分離・精
製を目的とする遺伝子に近似した塩基配列を有する遺伝
子の一本鎖を、ポリアミド樹脂製またはニトロセルロー
ス製チューブ内に流入させて吸着・固定化することが行
われる。以下の説明は、好んで用いられるナイロン製チ
ューブについて記載している。 【0009】生体内には、分離・精製を目的とする遺伝
子(以下、目的遺伝子という)および染色体遺伝子などが
含まれており、生理活性を有するたん白質を生産する遺
伝子である目的遺伝子を染色体遺伝子から分離するため
に、まず目的遺伝子によって生産されるたん白質のアミ
ノ酸配列が決定される。 【0010】例えば生理活性を有するたん白質が − Asp − Lys − Ala − His − の場合、これらの各アミノ酸に対応する遺伝子の配列
は、 [GAU] [AAA] [GCC] [CAC] となり、これに近似した塩基配列を有する[GATAA
AGCCCAC]がプローブ遺伝子として合成される。 【0011】より具体的には、卵白からリゾチームを生
産する遺伝子が目的遺伝子の場合、生化学実験講座2
“核酸の化学I”第74頁(1975)記載の方法などにより卵
白から遺伝子を抽出し、制限酵素Sau 3AIなどを用いて
部分分解を行い、この部分分解遺伝子断片について、リ
ゾチームのアミノ酸配列を鋳型として、DNAシンセサ
イザーでプローブ遺伝子を合成する。即ち、目的遺伝子
が[TTAA]の塩基配列を有する一本鎖である場合、プ
ローブ遺伝子としては[GTTAACC]の塩基配列を有
するものが合成されて用いられる。 【0012】図1に示されるように、容器1内のプロー
ブ遺伝子の溶液は、循環ポンプ2により、ガラス管3内
のナイロン製チューブ4,4´,・・・内に、約0.01〜1
ml/分の流量で流入させる。ナイロン製チューブとして
は、膜面積を最大にするために内径のなるべく小さいも
の、一般には内径が約0.2〜1.0mm程度であって、外径が
約0.4〜2.0mmであり、例えば内径約4〜8mm程度のガラス
管内に約5〜30本程度収容できるものが好んで用いら
れ、その長さは約5〜10cm程度のものが通常用いられ
る。 【0013】このようにしてプローブ遺伝子をナイロン
製チューブに吸着させるための溶液の注入を約3〜5時間
程度行った後、ティッシュペーパー上で風乾し、次いで
約70〜90℃の真空オーブン中に約2〜4時間程度放置し
て、ナイロン製チューブ内に吸着されているプローブ遺
伝子を完全に固定化させる。 【0014】次いで、卵白からの部分分解遺伝子の×6
SSC溶液を、プローブ遺伝子溶液の場合と同様にし
て、ナイロン製チューブ内に流入させる。ここで、SS
C溶液が用いられるのは、次のような理由による。即
ち、一般に遺伝子は、ヌクレアーゼ酵素により切断され
易く、しかるにこの酵素はあらゆる所に存在する。とこ
ろで、この酵素が遺伝子を切断するためには2価の陽イ
オンを必要としているので、2価の陽イオンをキレート
化することにより、遺伝子の切断を起こり難くすること
ができる。こうした理由から、pHを安定に保ちしかも2
価の陽イオンをキレート化するということでクエン酸ナ
トリウムを含むSSCが使用され、この場合には×6S
SCが用いられる。 注)×1SSC:0.15M NaClおよび0.015Mクエン酸ナト
リウムを含む溶液を、10N NaOH水溶液でpHを7.0に調整
したもの。×2,×6は、すべての薬品濃度を2倍また
は6倍としたもの。 【0015】循環後、ガラス管を恒温槽から取り出し、
約25〜70℃の×6SSCを、ガラス管3上に付けかえた
シリンジ5からガラス管内へ流入させ、未吸着の遺伝子
を洗い流す。前記目的遺伝子が[TTAA]で、そのプロ
ーブ遺伝子が[GAATTCC]の場合、先にナイロン製
チューブに吸着されているプローブ遺伝子と塩基配列を
近似する目的遺伝子はプローブ遺伝子に吸着されている
が、他の遺伝子、例えば塩基配列[TAGC]を有する遺
伝子は×6SSCによって洗い流される。 【0016】その後、約25〜70℃で、×2SSCによる
洗浄が行われる。これ以下のSSC濃度では、pHの安定
性や2価の陽イオンをキレート化する作用が弱くなり、
一方これ以上の濃度では、プローブ遺伝子に特異的に
着している遺伝子が離れ易くなる。 【0017】この洗浄の後、NaCl濃度が0.5M以上でpHが
10以上のアルカリ水溶液、例えば0.25M NaOH-0.6M NaCl
水溶液(pH13.5)をシリンジからガラス管内のナイロン製
チューブ内に流入させ、ガラス管から流出する溶液を回
収して、濃縮器(アミコン製ミニコン)で約10〜100μl程
度迄濃縮する。 【0018】濃縮した溶液を試料として電気泳動を行
い、寒天ゲル上の最も強いバンドの部分を切り取り、目
的とする遺伝子を抽出する。この遺伝子が目的遺伝子で
あることは、それを酵母菌由来のプラスミドに組込み、
そのプラスミドを酵母に注入し、酵母を大量に増殖させ
た後、酵母を除いた培養液を大腸菌のコロニーに滴下す
ると溶菌作用がみられることから確認された。 【0019】 【発明の効果】本発明に係る遺伝子の分離・精製法で
は、一連の工程を2日間(延べ20時間)で終えることがで
き、従来法の約半分の時間しか要しない。しかも、電気
泳動後の寒天ゲル上の最も強いバンドの部分は、分離・
精製を目的とした遺伝子以外の遺伝子が含まれておら
ず、更にそれを精製するための手段を必要とはしない。 【0020】 【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。 【0021】実施例 卵白からリゾチームを生産する遺伝子を、以下の手順に
より得た。 (1)卵白から前記記載の方法により遺伝子を抽出し、Sau
3AI(制限酵素)で部分分解を行った。 (2)この部分分解遺伝子断片について、リゾチームのア
ミノ酸配列を鋳型として、DNAシンセサイザーでプロ
ーブ遺伝子を合成した。 (3)得られた30mlのプローブ遺伝子×6SSC溶液を、
ポンプを用いて、ガラス管内に流量0.1ml/分で流入さ
せ、ガラス管内のナイロン製チューブ内に固定させた。 (4)このような循環を1時間行った後、ガラス管をはず
して1時間キムワイプ上で風乾し、次いで約80℃の真空
オーブン中に2時間放置して、ナイロン製チューブ内に
吸着されているプローブ遺伝子を完全に固定化させた。 (5)この固定化後、60℃の恒温槽中で、(1)の卵白からの
部分分解遺伝子の溶液(×6SSC;0.02%ポリビニルピ
ロリドン、0.02%ウシ血清アルブミン、0.02%フィコール
および0.5%ドデシル硫酸ナトリウムを含む)30mlを、(3)
と同様にして、ガラス管内に流量0.01ml/分で3時間循環
させた。 (6)循環後、ガラス管を恒温槽から取り出し、60℃の×
6SSC 70mlをシリンジ5からガラス管3内へ流入さ
せ(図2)、未吸着の遺伝子を洗い流した。続けて、60℃
の×2SSC 10mlを流入させ、洗浄した。 (7)洗浄後、0.25M NaOH-0.6M NaCl水溶液(pH13.5)2ml
を、シリンジからガラス管内のナイロン製チューブへ流
入させ、ガラス管から流出する溶液を回収した。 (8)回収した溶液を、濃縮器(アミコン製ミニコン)で50
μlに濃縮した。 (9)濃縮した溶液を試料として、電気泳動を行った。 【0022】電気泳動後、寒天ゲル上の最も強いバンド
の部分を切り取り、遺伝子を抽出した。抽出した遺伝子
を、酵母菌由来のプラスミドに組込み、そのプラスミド
を酵母に注入した。その酵母を、大量に増殖させた後、
酵母を除いた培養液を大腸菌のコロニーに滴下すると溶
菌作用がみられ、目的とする遺伝子(リゾチームを生産
するようにコードされている遺伝子)が分離されていた
ことが確認された。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明方法で用いられる吸着装置の概略図であ
る。 【図2】本発明方法で用いられる脱着装置の概略図であ
る。 【符号の説明】 1 プローブ遺伝子溶液を入れた容器 2 循環ポンプ 3 ガラス管 4 ナイロン製チューブ 5 シリンジ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 分離・精製を目的とする遺伝子に近似し
    た塩基配列を有する遺伝子の一本鎖を、ポリアミド樹脂
    製またはニトロセルロース製チューブ内に流入させて吸
    着・固定化させ、その後生体から抽出され、制限酵素に
    よる部分分解で得られた遺伝子断片のSSC溶液を前記
    チューブ内に流入させて、チューブ内に先に固定化され
    ているプローブ遺伝子に、分離・精製を目的とする遺伝
    子を選択的に吸着させた後、アルカリ水溶液をチューブ
    内に流入させ、得られた溶液を濃縮し、さらにこれを電
    気泳動して目的遺伝子を抽出することを特徴とする遺伝
    子の分離・精製法。
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