JP4006511B2 - DNA amplification method, gene encoding repeated amino acid sequence - Google Patents

DNA amplification method, gene encoding repeated amino acid sequence Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複数のアミノ酸からなるペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子等、通常のPCRで増幅するのが困難である塩基配列を、PCRを利用して増幅するDNA増幅方法、当該方法により増幅された遺伝子及び当該遺伝子を発現させて得られるタンパク質に関する。
【0002】
【従来の技術】
PCR(polymerase chain reaction)法は、いまや分子生物学の分野で欠くことのできない重要な技術である。PCR法によれば、微量の遺伝子試料からでも、目的とする遺伝子を簡単に増幅する事が可能となり、さらには、人為的な遺伝子配列を創製することも可能となる。しかしながら、その原理から明らかなように、PCR法では、相同配列を多く含む配列を増幅することが困難であり、ましてや繰り返しを含むペプチド配列をコードする人為的遺伝子の合成はほとんど報告がなかった。この原因としては、主として、使用するプライマーが鋳型DNAに対してミスアニーリングを起こすことが考えられる。
【0003】
唯一、報告された例としては、プライマーをビーズに固定化し、固相上でPCRを行う手法(Kenneth E.Dombrowski, and Stephen E.Wright, Nucleic Acid Research, 1992, Vol.20, No.24 6743-6744 )が挙げられる。しかしながら、この手法は、操作が煩雑であることに加え、通常のPCR法のプロトコールと異なる操作を行う必要があることから、殆ど利用されていない。また、この手法を用いた場合でも、高頻度、高密度な繰り返しについては現在までに報告例がない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、通常のPCR法で汎用される機器及び手法で増幅することが困難であったDNA断片を増幅する方法を提供することを目的とし、特に、ペプチドの繰り返し配列をコードするDNA断片を増幅する方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成した本発明に係るDNA増幅方法は、増幅対象の塩基配列における第1の領域を挟み込むとともに3’末端で互いにアニールするように一対のプライマーを設計し、これら一対のプライマーを用いてPCR反応を行うことにより、当該第1の領域を合成する工程(以下、第1の工程)と、当該塩基配列の第1の領域と一部重なる第2の領域を挟み込むとともに3’末端で互いにアニールするように一対のプライマーを設計し、これら一対のプライマーを用いてPCR反応を行うことにより、第2の領域を合成する工程(以下、第2の工程)と、これら各工程で合成された第1の領域及び第2の領域をアニールしたものを鋳型として、PCR反応を行うことによって第1の領域及び第2の領域を含む塩基配列を合成する工程(以下、第3の工程)とを有することを特徴とするものである。
【0006】
第1の工程では、PCR反応において、各プライマーにおける3’末端側を互いにアニーリングさせて増幅反応を行う。すなわち、第1工程では、一方のプライマーが他方のプライマーを鋳型とするとともに、他方のプライマーが一方のプライマーを鋳型として増幅反応を行う。これにより、第1工程では、一対のプライマーにより挟み込まれる第1の領域を増幅することができる。同様に、第2の工程では、一方のプライマーが他方のプライマーを鋳型とするとともに、他方のプライマーが一方のプライマーを鋳型として増幅反応を行うことによって、第2の領域を増幅することができる。
【0007】
そして、第3の工程では、第1の工程で増幅された第1の領域及び第2の工程で増幅された第2の領域を鋳型としてPCR反応を行う。ここで、第1の領域と第2の領域とは、重なる領域を有するため、PCR反応においてこの領域でアニーリングすることになる。そして、第3工程では、任意に設定されたプライマーを用いてPCR反応を行うことによって、第1の領域及び第2の領域を含む所望の塩基配列を増幅することができる。
【0008】
また、本発明に係るDNA増幅方法は、上記増幅対象の塩基配列が複数のアミノ酸からなるペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子であってもよい。
さらに、本発明に係るDNA増幅方法は、上記ペプチドの繰り返し配列が糖鎖のアクセプターであってもよい。
【0009】
さらにまた、本発明に係るDNA増幅方法は、上記糖鎖のアクセプターがムチン型糖鎖のアクセプターであってもよい。繰り返しペプチドの配列としての糖鎖のアクセプターを、生物学的に意味のあるムチン型糖鎖のアクセプターとすることにより、クラスター状ムチン型糖鎖の付加配列を導入する基盤技術が確立できる。
さらにまた、本発明に係るDNA増幅方法は、上記一対のプライマーが、繰り返されるペプチドのアミノ酸配列を異なる縮重コドンでコードするように設計された塩基配列を含むものであることが好ましい。
【0010】
一方、本発明に係る遺伝子は、上記いずれかのDNA増幅方法により増幅され、糖鎖のアクセプターとなる機能を有するタンパク質をコードするものである。
また、本発明に係る遺伝子は、上記タンパク質をコードする遺伝子を、他のタンパク質をコードする遺伝子の3’末端及び/又は5’末端、あるいはタンパク質コーディング領域の任意の場所に導入してなり、糖鎖のアクセプターとなる機能を有する領域を含むタンパク質をコードするものであることが好ましい。ここで、上記糖鎖のアクセプターとなる機能を有するタンパク質がAla-Thr-Pro-Ala-Pro(配列番号2)を代表とするXaa-Thr-Pro-Xaa-Pro(配列番号50、Xaaは任意のアミノ酸)で一般化されるペプチドの繰り返し配列を含むことが好ましい。
【0011】
さらに、本発明に係る遺伝子は、上記他のタンパク質がヘパリン結合性を有する増殖因子であってもよい。
さらにまた、本発明に係る組み換え発現用ベクターは、上記いずれかの遺伝子を有するものである。
さらにまた、本発明に係る形質転換体は、組み換え発現用ベクターを用いて形質転換してなるものである。
【0012】
さらにまた、本発明に係る糖タンパク質の製造方法は、上記形質転換体を培養又は栽培し、得られる培養物又は栽培物から糖タンパク質を採取するものである。
さらにまた、本発明の糖タンパク質は、上記遺伝子を発現させることによって得られるものである。
さらにまた、本発明に係る医薬組成物は、上記糖タンパク質を有効成分として含むものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
以下の説明では、ペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子の一例である「ムチン型糖鎖のアクセプターとなるペプチドの繰り返し配列」をコードする遺伝子を増幅するとともに、増幅した遺伝子を他のタンパク質をコードする遺伝子に導入する例について説明する。しかしながら、本発明に係るDNA増幅方法は、当該塩基配列を増幅する方法に限定されず、一般的なPCR法で増幅することが困難なDNA塩基配列を増幅する際に適用されるものである。一般的なPCR法で増幅することが困難なDNA塩基配列としては、塩基配列中に繰り返し配列を有しており、使用するプライマーがミスアニーリングしやすいようなものを挙げることができる。
【0014】
1.ペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子の増幅
1)塩基配列の設計
ペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子の一例として、「ムチン型糖鎖のアクセプターとなるペプチド配列」を繰り返してなるアミノ酸配列(例えば、10回繰り返し)をコードする遺伝子を設計する。
【0015】
先ず、例えば、配列番号1に記載する塩基配列を設計する。すなわち、この塩基配列は、図1に示すように、ムチン型糖鎖のアクセプターとなるペプチドのアミノ酸配列を繰り返しコードする領域(以下、ムチン領域という)と、ムチン領域の5’末端側に付加されたシグナルペプチド配列の一部と、ムチン領域の3’末端側に繊維芽細胞増殖因子(以下、FGF(fibroblast growth factor)という)のN末端側をコードする領域とを含んでいる。また、この塩基配列には、5’末端側及び3’末端側に制限酵素、例えば、Eco RIにより切断される配列を有している。
【0016】
また、ムチン型糖鎖のアクセプターとなるペプチドのアミノ酸配列は、Ala-Thr-Pro-Ala-Pro(配列番号2)のようにXaa-Thr-Pro-Xaa-Pro (配列番号50、Xaa は任意のアミノ酸)と一般化される配列であり、N−アセチルガラクトサミルトランスフェラーゼ−Iの作用部位となるO−結合型糖鎖修飾配列である。そして、配列番号1で示す塩基配列では、Ala-Thr-Pro-Ala-Pro(配列番号2)を10回繰り返すペプチドのアミノ酸配列をコードするように設計する。
【0017】
ここで、Ala、Thr及びProは、いずれもコドンの第一塩基及び第二塩基で規定される。したがって、Ala、Thr及びProのコドンにおいては、第三塩基を任意に決定することができる。例えば、Ala-Thr-Pro-Ala-Proをコードする塩基配列を、Aカセットとしてgcaacaccagcacca(配列番号3)、Cカセットとしてgccacccccgccccc(配列番号4)、Gカセットとしてgcgacgccggcgccg(配列番号5)及びTカセットとしてgctactcctgctcct(配列番号6)で設計する。そして、これらAカセット、Cカセット、Gカセット及びTカセットを用いて、配列番号1で示される塩基配列におけるムチン領域を、図1に示すように設計する。なお、図1中のムチン領域において、[A]、[C]、[G]及び[T]は、それぞれ、Aカセット、Cカセット、Gカセット及びTカセットを示している。
【0018】
2)プライマーの設計
配列番号1で示される塩基配列をPCR法で増幅するために、図1中矢印で示されるプライマーを設計する。例えば、上記塩基配列における前半部分(第1の領域と称する)を挟み込むとともに3’末端側で10mer程度重なり合う一対のプライマーと、上記塩基配列における後半部分(第2の領域と称する)を挟み込むとともに、3’末端側で10mer程度重なり合う一対のプライマーとを設計する。なお、第1の領域と第2の領域とは、20mer程度重なり合うように規定する。
【0019】
具体的には、第1の領域を挟み込む一対のプライマーとして、プライマー#225(配列番号7)及びプライマー#235(配列番号8)を設計し、第2の領域を挟み込む一対のプライマーとして、プライマー#226(配列番号9)及びプライマー#236(配列番号10)を設計する。
【0020】
なお、プライマー#235は、配列番号1における第1塩基から第61塩基と同じ配列であり、プライマー#225は、配列番号1における第52塩基から第106塩基までの配列に相補的な配列である。したがって、プライマー#225及びプライマー#235は、3’末端側で互いに相補的な塩基配列を有する。また、プライマー#226は、配列番号1における第85塩基から第139塩基と同じ配列であり、プライマー#236は、配列番号1における第130塩基から第207塩基までの配列に相補的な配列である。したがって、プライマー#226及びプライマー#236は、3’末端側で互いに相補的な塩基配列を有する。
【0021】
3)PCR
本方法では、配列番号1で示される遺伝子を増幅するために、2段階のPCRを行う。第1段階のPCRでは、プライマー#225及びプライマー#235を用いて第1の領域のみを増幅するとともに、プライマー#226及びプライマー#236を用いて第2の領域のみを増幅する。言い換えると、第1段階のPCRにおいては、第1の領域のみを増幅する第1の工程と、第2の領域のみを増幅する第2の工程とを互いに独立して行う。また、第2段階のPCRでは、第1段階のPCRで増幅された第1の領域及び第2の領域を鋳型として、配列番号1で示される遺伝子全体を増幅する。
【0022】
第1段階における第1の工程では、鋳型DNAを存在させない以外は通常のプロトコールに従ってPCR反応を行う。すなわち、第1の工程におけるPCR反応の1サイクル目では、プライマー#225及びプライマー#235を3’末端側で互いにアニーリングさせ、その後、プライマー#225を鋳型としてプライマー#235からの伸長反応を行うと共にプライマー#235を鋳型としてプライマー#225からの伸長反応を行う。
【0023】
また、第1の工程におけるPCR反応の2サイクル目以降では、1サイクル目と同様に伸長反応を行うか、或いは、すでに合成された断片を鋳型として伸長反応が行われる。このときも、プライマー#225及びプライマー#235を用いているため、ミスアニーリングが防止されており、第1の領域のみを増幅させることができる。
【0024】
また、第2の工程では、第1の工程と同様に、鋳型DNAを存在させない以外は通常のプロトコールに従ってPCR反応を行う。すなわち、第2の工程におけるPCR反応の1サイクル目では、プライマー#226及びプライマー#236を3’末端側で互いにアニーリングさせ、その後、プライマー#226を鋳型としてプライマー#236からの伸長反応を行うと共にプライマー#236を鋳型としてプライマー#226からの伸長反応を行う。
【0025】
また、第2の工程におけるPCR反応の2サイクル目以降では、1サイクル目と同様に伸長反応を行うか、或いは、すでに合成された断片を鋳型として伸長反応が行われる。このときも、プライマー#226及びプライマー#236を用いているため、ミスアニーリングが防止されており、第2の領域のみを増幅させることができる。
【0026】
第2段階のPCRでは、第1の領域及び第2の領域を鋳型DNAとし、図1中矢印で示すプライマー#237(配列番号11)及びプライマー#238(配列番号12)を用いて、通常のプロトコールに従って各反応を行う。ここで、第1の領域と第2の領域とは、20mer程度重なり合うように規定しているため、この重なり合う部分でアニーリングする。そして、プライマー#237及びプライマー#238を用いることによって配列番号1で示される塩基配列全体を増幅することができる。以下、増幅した塩基配列を「増幅断片」と称する。
【0027】
また、これら第1段階及び第2段階のPCRにおいては、DNAポリメラーゼとして、プルーフリーディング活性の高いものを使用することが好ましい。これによって、不測のミスアニールが生じた場合であっても、該DNAポリメラーゼの3’エキソヌクレアーゼ活性によって修正することができる。
【0028】
一方、第1段階及び第2段階のPCRにおいては、DNA変性反応、アニーリング反応及び伸長反応の各反応における温度条件、時間条件及び反応サイクル数を適宜設定し、至適化を行うことが好ましい。
このように、本方法によれば、上記2)で設計したプライマーを用いて2段階のPCRを行うことによって、ペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子を増幅できる。特に、そのアミノ酸配列として、生物学的に意味のあるムチン型糖鎖付加配列を繰り返し含むペプチドをコードする遺伝子を、上述した方法により増幅することができる。これにより、クラスター状ムチン型糖鎖の付加配列を導入する基盤技術が確立できる。
【0029】
2.上記1.で調製した増幅断片の他の遺伝子への導入
他の遺伝子へ増幅断片を導入する手法としては、例えば、T.Maniatisら、Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, p239 (1982) に記載の方法などが挙げられる。この方法に準じて増幅断片を他の遺伝子に導入することによって、増幅断片を他の遺伝子に連結してなる連結遺伝子を調製することができる。
【0030】
他の遺伝子としては、通常の分泌経路にのって分泌されるタンパク質をコードする遺伝子が好ましい。このタンパク質としては、FGFファミリーに属する因子、これと近縁の因子又はヘパリン結合性を有するが前者と構造的な類似性はない他のタンパク質を挙げることができる。ここで述べる他のタンパク質としては、具体的には、ヘパリン結合性上皮細胞増殖因子様因子(HB-EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)などが挙げられるが、これに限定されるものではない。FGFファミリーに属する因子または近縁の因子の具体例としては、FGF-1〜23などが知られている。
【0031】
増幅断片を他の遺伝子に導入することによって、ペプチドの繰り返し配列を他のタンパク質に導入することができる。このとき、増幅断片を導入する位置を適宜設定することによって、他のタンパク質における所定の位置にペプチドの繰り返し配列を導入することができる。
【0032】
配列番号1で示した増幅断片を導入する場合、3’末端側にFGFのN末端側をコードする領域を付加しているため、以下の手順に従って、増幅断片を、FGFをコードする遺伝子(以下、FGF遺伝子と称する)の5’末端に導入することができる。
【0033】
すなわち、増幅断片(配列番号1)とFGF遺伝子(配列番号31)とを鋳型とし、例えば、#237(配列番号11)及び#630(配列番号16)をプライマーとして用いてPCR反応を行う。このPCR反応では、増幅断片の3’末端側にFGFのN末端をコードする領域が存在するため、この領域とFGFのN末端をコードする領域とがアニールする。そして、これらプライマーからの伸長反応により、全長のDNAを合成することによって、増幅断片とFGF遺伝子とを連結させることができる。
【0034】
また、配列番号1で示した増幅断片は、5’末端側に分泌シグナル配列の一部をコードする領域を付加しているため、以下の手順に従って、増幅断片を、分泌シグナル配列をコードする遺伝子(以下、分泌シグナル遺伝子と称する)の3’末端に導入することができる。
【0035】
すなわち、増幅断片(配列番号1)と分泌シグナル遺伝子(配列番号30)とを鋳型とし、例えば、#105(配列番号17)及び#238(配列番号12)をプライマーとして用いてPCR反応を行う。このPCR反応では、増幅断片の5’末端側に分泌シグナル配列のC末端をコードする領域が存在するため、この領域と分泌シグナル配列のC末端をコードする領域とがアニールする。そして、これらプライマーからの伸長反応により、全長のDNAを合成することによって、増幅断片と分泌シグナル遺伝子とを連結させることができる。
【0036】
さらに、ここで得られた、増幅断片とFGF遺伝子との連結遺伝子及び増幅断片と分泌シグナル遺伝子との連結遺伝子は、増幅断片を共通の領域として有するため、これら2つの連結遺伝子を鋳型として、例えば、#105(配列番号17)及び#630(配列番号16)をプライマーとして用いてPCR反応を行うことによって、分泌シグナル遺伝子、増幅断片、FGF遺伝子が連結した遺伝子を作成することが可能となる。
【0037】
なお、増幅断片の5’末端にFGF遺伝子の3’末端の一部を付加することによって、上述した手法に準じてFGF遺伝子の3’末端に増幅断片を連結することができる(図3参照)。
そして、得られた連結した遺伝子を、通常用いられるプラスミド等のベクターに導入することによって、宿主内で複製保持することができる。ベクターとしては、宿主内で複製保持可能なものであればいずれも使用することができるが、例えば大腸菌由来のpBR322、pUC18及びこれらを基に構築されたpET-3cなどを挙げることができる。
【0038】
3.増幅した遺伝子の発現
1)発現ベクターの構築
上記2.で得られた連結した遺伝子を、発現に適したベクター中のプロモーターの下流に連結することによって、発現ベクターを構築することができる。発現ベクターを構築する際には、ムチン領域及び他のタンパク質をコードする塩基配列を含む領域(以下、「ムチン型糖鎖付加型タンパク質をコードする塩基配列を含む領域」と記す。) を切り出し、これを発現に適したベクター中のプロモーターの下流に連結することにより、発現型ベクターを得ることができる。
【0039】
ムチン型糖鎖付加型タンパク質をコードする塩基配列を含む領域は、その5’末端に翻訳開始コドンとしてのATG を有し、また3’末端には翻訳終始コドンとしてのTAA 、TGA またはTAG を有してもよい。さらに該領域にコードされているタンパク質を発現させるには、その上流にプロモーターを接続する。プロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであればいかなるものでもよい。形質転換する宿主が枯草菌である場合には、SP01プロモーター、SP02プロモーター、penPプロモーターなど、宿主が酵母である場合には、PHO5プロモーター、PGK プロモーター、GAP プロモーター、ADH プロモーターなどが挙げられる。また、宿主が動物細胞である場合には、SV40由来のプロモーター、レトロウイルスのプロモーターが挙げられる。
【0040】
このようにして構築されたムチン型糖鎖付加型タンパク質をコードする塩基配列を有する組み換えDNAを組み込むプラスミドとしては、宿主細胞内で複製保持されるものであれば、いずれも使用することができるが、例えば大腸菌由来のpBR322、pUC18 などを基に構築されたベクターなどを挙げることができる。プラスミドに組み込む方法としては、例えばT.Maniatisら、Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, p. 239 (1982)に記載の方法などが挙げられる。
【0041】
2)形質転換体の調製
上記1)で構築した発現ベクターを、適当な宿主細胞に導入して形質転換体を得ることができる。宿主細胞としては、糖鎖付加経路を有するものであれば、いかなるものであってもよく、枯草菌 (例えば、Bacillus subtilis DB105)、酵母 (例えば、Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae) 、動物細胞(例えば、COS cell, CHO cell, BHK cell, NIH3T3 cell, BALB/c3T3 cell, HUVE cell, LEII cell) 、昆虫細胞(例えば、Sf-9 cell 、Tn cell )などを例示することができる。
【0042】
形質転換は、それぞれの宿主細胞について一般的に行われている方法、或いは適用可能な方法ならばいかなる方法で行ってもよい。例えば、宿主細胞が酵母であれ、該酵母をリチウム法その他の方法によりコンピータント細胞とし、構築した発現ベクターを温度ショック法あるいはエレクトロポレーション法により導入することができる。宿主細胞が動物細胞であれば、増殖期等の細胞に、構築した発現ベクターをリン酸カルシウム法、リポフェクション法あるいはエレクトロポレーション法により導入することができる。
【0043】
4.繰り返しアミノ酸配列付加型タンパク質の創製
1)繰り返しアミノ酸配列付加型タンパク質の産生
上述したように得られた形質転換体を培地にて培養することにより、例えば、ムチン型糖鎖付加型タンパク質を産生させる。形質転換体を培養する場合、培養に使用される培地としては、それぞれの宿主について一般的に用いられているものを用いる。または一般的でなくとも適用可能な培地ならば良い。例としては、宿主が酵母であればYPD培地などを用いる。宿主が動物細胞であれば、Dulbecco's MEMに動物血清を加えたものなどを用いる。培養は、それぞれの宿主について一般的に用いられている条件で行う。また一般的でなくとも適用可能な条件ならばよい。例としては、宿主が酵母であれば約25〜37℃で、約12時間〜2週間行い、必要により通気や撹拌を加えることができる。宿主が動物細胞であれば約32〜37℃で、5% CO2、100%湿度の条件で約24時間〜2週間行い、必要により気相の条件を変えたり撹拌を加えることができる。
【0044】
上記のような形質転換体の培養物からムチン型糖鎖付加型タンパク質を得るには、培養液中に放出されたものを、遠心分離後の上澄み液から直接回収できる。また、培養菌体あるいは細胞から抽出する場合には、培養後、ホモジェナイザー、フレンチプレス、超音波、リゾチームおよび/または凍結融解によって菌体あるいは細胞を破壊することにより菌体外に目的のタンパク質を溶出させ、可溶性の画分から該タンパク質を得ることができる。また目的のタンパク質が不溶性画分に含まれる場合は菌体あるいは細胞を破壊後、遠心分離により不溶性画分を回収し、塩酸グアニジンなどを含む緩衝液などによって可溶性にして回収する方法も用いうる。このほか塩酸グアニジンなどのタンパク質変性剤を含む緩衝液によって直接菌体あるいは細胞を破壊し、菌体外に目的のタンパク質を溶出させる方法もある。
【0045】
上澄み液からムチン型糖鎖付加型タンパク質を精製するには、公知の分離・精製法を適切に組み合わせて行うことができる。これらの公知の分離、精製法としては、塩析、溶媒沈殿、透析、限外濾過、ゲル濾過、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、等電点電気泳動などを使用することができる。さらに、ムチン型糖鎖付加型タンパク質がヘパリン結合性を有する場合には、ヘパリンセファロースを担体としたアフィニティークロマトグラフィー法を適用することができる。
【0046】
このようにして得られたムチン型糖鎖付加型タンパク質の活性が損なわれない限りにおいて透析、凍結乾燥を行い、乾燥粉末とすることもできる。さらに、担体として血清アルブミンなどを添加して保存することは、ムチン型糖鎖付加型タンパク質の容器への吸着を防ぐのに有効である。また、精製過程、あるいは保存過程における微量の還元剤の共存は、ムチン型糖鎖付加型タンパク質の酸化を防ぐのに好適である。還元剤としては、β−メルカプトエタノール、ジチオスレイトール、グルタチンなどが挙げられる。
【0047】
2)糖鎖の付加
ムチン型糖鎖付加型タンパク質は、化学的な方法で糖鎖を結合させることもできる。その具体的な方法としては以下のa),b)いずれか、あるいはこれらの組み合わせによる方法が考えられる。
【0048】
a).まず、これらの糖鎖を、生物学的方法又は化学的合成法或いはこれらの適宜組み合わせた方法により完成させる。その際、糖鎖末端に適当なタンパク質結合用の残基を導入しておくこともできる。例えば、完成された糖鎖の還元末端を還元および部分酸化することによりアルデヒド基を形成し、これをタンパク質中のアミノ基とアミド結合させることにより、糖鎖とタンパク質の結合が完成する。
【0049】
b).まず、単糖の還元末端、あるいは単糖に結合した適当なタンパク質結合用の残基を還元および部分酸化することによりアルデヒド基を形成し、これをタンパク質中のアミノ基とアミド結合させることにより、単糖とタンパク質の結合が完成する。この単糖の水酸基などの官能基にさらなる単糖や糖鎖などを結合させることにより、糖鎖を完成させる。この結合には生物学的方法または化学的合成法またはこれの適宜組み合わせた方法などが考えられる。
【0050】
3)生産したムチン型糖鎖付加型タンパク質の利用
上記2)で得られた新規なムチン型糖鎖付加型タンパク質は、タンパク質自身が本来的に有する生理活性を保持したままで、糖鎖の付加による新たな機能を付与されたものである。具体的には、糖鎖付加に起因する高分子量化による生体内動態の改変、生体内での糖鎖認識タンパク質による生体内臓器選択的分配、また、生理活性糖鎖エピトープの提示による組織特異的ターゲッティング等に応用が可能である。
【0051】
さらに、得られたムチン型糖鎖付加型タンパク質は、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、タンパク質分解酵素抵抗性などの安定性に優れており、親水性の増大によって、非特異的吸着の低減をもたらすことが予想される。したがって、ムチン型糖鎖付加型タンパク質を医薬品に利用することにより、生体への投与前にあっては、耐酸性、耐アルカリ性といった物理的安定性の向上、容器への吸着の低減によるロスの予防などが見込まれ、また、生体への投与後にあっては、生物学的安定性の向上をもたらすとともに、臓器、組織特異的ターゲッティングや体内動態の改変に応用することが可能となる。
【0052】
さらにまた、ムチン型糖鎖付加型タンパク質のなかでヘパリン結合性を有するもの(以下、「ムチン型糖鎖付加型ヘパリン結合性タンパク質」と称する)は、糖鎖を共有結合させることにより高機能化するため、医薬として利用可能である。ここで、高機能化とは、対象のタンパク質の活性が向上することを意味する。高機能化の例としては、糖鎖をタンパク質に共有結合させることによって、熱、酸及びアルカリによる処理の後に残存する活性が、糖鎖を共有結合させていないタンパク質に比べて高くなることが挙げられる。
【0053】
例えば、FGFに付加されたクラスター状のムチン型糖鎖は、FGFの生理的機能を調節する作用を有する。FGFの生理的機能とは、具体的には、繊維芽細胞、血管内皮細胞、筋芽細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、グリア細胞の増殖を促進または抑制することをいう。従って、ムチン型糖鎖付加型FGFは、細胞増殖や肝臓など組織再生の促進、創傷治癒や神経機能調節、および繊維芽細胞等の増殖調節に有効であり、各種疾病、具体的には、繊維芽細胞腫、血管腫、骨芽腫、神経細胞死、アルツハイマー病、パーキンソン病、神経芽腫、健忘症、痴呆病、心筋梗塞の予防や治療に有用であり、発毛剤、育毛剤などとしても利用可能である。
【0054】
上記のようにして得られたムチン型糖鎖付加型ヘパリン結合性タンパク質は、医薬的に許容できる溶剤、賦形剤、担体、補助剤などを使用し、製剤製造の常法に従って液剤、ローション剤、エアゾール剤、注射剤、散剤、顆粒剤、錠剤、坐剤、腸溶剤およびカプセル剤などの医薬組成物としてもよい。医薬組成物中、有効成分であるムチン型糖鎖付加型ヘパリン結合性タンパク質の含有量は、0.0000000001〜1.0重量%程度とすればよい。該医薬組成物は、例えばヒト、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ等の哺乳動物に対して非経口的にまたは経口的に安全に投与することができる。本医薬組成物の投与量は、剤形、投与ルート、症状等により適宜変更しうるが、例えばヒトを含む哺乳動物に投与する場合、ムチン糖鎖付加型ヘパリン結合性タンパク質を、0.0001〜100mgを患部に1日に数回適用することが例示される。
【0055】
なお、上述した例では、ヘパリン結合性タンパク質を例にとり説明したが、ムチン糖鎖を共有結合させることにより、これ以外の天然のタンパク質も高機能化させることができる。上述した説明において、PCR反応に使用するプライマーを適当な配列に変更することによって、様々の繰り返し度数のクラスター状ムチン型糖鎖付加配列をコードする cDNA を作製することができる。また、上述した説明のうち、「1.繰り返しアミノ酸配列をコードする遺伝子の増幅」で述べたクローニングの際、標的サイズのクローンのみならず、マイナーな副産物を選択、クローニングすることにより、様々の繰り返し度数のクラスター状ムチン型糖鎖付加配列をコードする cDNA を作製することができる。このようなcDNA配列を含む蛋白質をコードする遺伝子の例を配列番号48及び配列番号49に示す。
【0056】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。ただし、これらの実施例は説明のためのものであり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【0057】
〔実施例1〕
分泌型 FGF の N-末端に導入するムチン型糖鎖のアクセプターとなるペプチドのアミノ酸配列(以下、「ムチンボックス」という)をコードするcDNAの合成(図1参照)
1)ムチンボックスをコードするcDNAの前半部の合成
鋳型の非存在下、プライマーとして#225(配列番号7)及び#235(配列番号8)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中で PCR (Polymerase Chain Reaction:ポリメレース連鎖反応) を行った。反応条件は、94℃(30 秒)、68℃(30 秒)、72℃(30 秒)のサイクルを30回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し(図2レーン1)、特異的に増幅された 106塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られた DNA 断片は、配列番号1に示される塩基配列を含む。
【0058】
2)ムチンボックスをコードするcDNAの後半部の合成
鋳型の非存在下、プライマーとして #226(配列番号9)及び#236(配列番号10)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中で PCRを行った。反応条件は、94℃(30 秒)、68℃(30 秒)、72℃(30秒)のサイクルを30回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し(図2レーン2)、特異的に増幅された 123塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られた DNA 断片は配列番号1に示される塩基配列を含む。
【0059】
3)ムチンボックスをコードするcDNA全長の合成
上記1)、2)で得られたDNA断片(106塩基対の断片及び123塩基対の断片)を混合して鋳型として用い、プライマーとして#237(配列番号11)及び #238(配列番号12)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中で PCRを行った。反応条件は、94℃(30 秒)、60℃(30 秒)、72℃(30 秒)のサイクルを30回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し(図2レーン3)、特異的に増幅された207塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られた DNA 断片は配列番号1に示される塩基配列である。
【0060】
この207塩基対の断片は、ムチンボックスをコードするコーディング鎖の3’末端に、分泌型 FGF の FGF-1部分の N-末端に導入するための配列として、該FGFのN-末端側をコードする塩基配列が挿入されている。また、この207塩基対の断片は、ムチンボックスをコードするコーディング鎖の5’末端に、分泌型 FGF のFGF-1部分のN-末端に導入するための配列として、該FGFの分泌シグナル配列のC-末端側をコードする塩基配列が挿入されている。また、この207塩基対の断片は、両端側に、ベクターに組み込むための制限酵素サイトとしてEco RIサイトが挿入されている。
【0061】
4)ムチンボックスをコードする cDNAのクローニング
上記3)で得られた DNA 断片を Eco RIで完全に消化して、PCR 産物の末端処理を行った。この反応産物を、DNA 断片精製キット(ロシュ・ダイアグノスティクス(株)ハイピュアPCRプロダクトピュアリフィケーションキット)を用いて精製した。得られた精製 DNA 断片を、Eco RI 及び CIAP で前処理したベクター、pBluescript II (KS+) と混合し、DNA 連結反応に供した。この反応産物を用い、大腸菌株 DH5α の形質転換を行った。得られた形質転換体をアンピシリン、X-Gal、IPTG の存在下でアガロース培地上に播種し、生育した白色コロニーを選択することで一次スクリーニングを行った。
【0062】
選択したコロニーを用い、ベクタープライマー#115(配列番号19)及び#116(配列番号20)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想される295塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、二次スクリーニングとした。
二次スクリーニングで得られたコロニーをアンピシリン含有 LB培地中で液体培養し、増殖した菌体からアルカリ法によってプラスミドを粗精製した。このプラスミドを Eco RIで消化し、切り出された DNA断片をアガロースゲル電気泳動で分析した。標的サイズである195塩基対のバンドを与えるクローンを選択し、三次スクリーニングとした。選択された数種のクローンについて、再びプラスミドを精製し、サイクルシークエンス法によってプラスミドの挿入配列を解読した。
【0063】
予想される配列と一致した配列を持つクローンを一種選択し、mucx10@N-ter./pBS/cl.9/000524と名付け、平成12年5月29日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-17881にて寄託されている。このクローンの持つDNA配列を配列番号21に示す。また、このクローンのプラスミドをEco RI で消化し、切り出された DNA 断片をアガロースゲル電気泳動で分析した結果を「図2レーン4」に示す。
【0064】
〔実施例2〕
分泌型 FGF の C-末端に導入するムチンボックスをコードするcDNAの合成(図3参照)
1)ムチンボックスをコードするcDNAの前半部の合成
鋳型の非存在下、プライマーとして#224(配列番号22)及び#225(配列番号23)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中でPCR を行った。反応条件は、94℃(30 秒)、55℃(30 秒)、72℃(30 秒)のサイクルを25回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離して特異的に増幅された110塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られたDNA断片は配列番号24に示す塩基配列を含む。
【0065】
2)ムチンボックスをコードするcDNAの後半部の合成
鋳型の非存在下、プライマーとして#226(配列番号9)及び#227(配列番号23)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中で PCRを行った。反応条件は、94℃(30 秒)、55℃(30 秒)、72℃(30 秒)のサイクルを25回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離して特異的に増幅された107塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られたDNA断片は配列番号24に示す塩基配列を含む。
【0066】
3)ムチンボックスをコードするcDNA全長の合成
上記1)、2)で得られたDNA断片(それぞれ110塩基対のDNA断片及び107塩基対のDNA断片)を混合して鋳型として用い、プライマーとして#230(配列番号25)及び#231(配列番号26)を用い、これらがそれぞれ8pmol/μlの濃度で存在する反応系中で PCRを行った。反応条件は、94℃(30 秒)、50℃(30 秒)、72℃(30 秒)のサイクルを25回繰り返した。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離して特異的に増幅された195塩基対のバンドを抽出し、エタノール沈殿によって精製した。得られたDNA断片は配列番号24に示す塩基配列である。
【0067】
この195塩基対の断片は、ムチンボックスをコードするコーディング鎖の5’末端に、分泌型 FGF のC-末端に導入するための配列として、該FGFのC-末端側をコードする塩基配列が挿入されている。また、この195塩基対の断片は、ムチンボックスをコードするコーディング鎖の3’末端に、蛋白質翻訳の終了を指示するための塩基配列が挿入されている。また、この195塩基対の断片は、両端側に、ベクターに組み込むための制限酵素サイトとしてEco RIサイトが挿入されている。
【0068】
4)ムチンボックスをコードする cDNAのクローニング
上記3)で得られた DNA 断片を Eco RIで完全に消化して、PCR 産物の末端処理を行った。この反応産物を、DNA 断片精製キット(ロシュ・ダイアグノスティクス(株)ハイピュアPCRプロダクトピュアリフィケーションキット)を用いて精製した。得られた精製 DNA 断片を、Eco RI 及び CIAP で前処理したベクター、pBluescript II (KS+) と混合し、DNA 連結反応に供した。この反応産物を用い、大腸菌株 DH5α の形質転換を行った。得られた形質転換体をアンピシリン、X-Gal、IPTG の存在下でアガロース培地上に播種し、生育した白色コロニーを選択することで一次スクリーニングを行った。
【0069】
選択したコロニーを用い、ベクタープライマー#115(配列番号19)及び#116(配列番号20)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想された283塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、二次スクリーニングとした。
【0070】
二次スクリーニングで得られたコロニーをアンピシリン含有 LB培地中で液体培養し、増殖した菌体からアルカリ法によってプラスミドを粗精製した。このプラスミドを Eco RIで消化し、切り出された DNA断片をアガロースゲル電気泳動で分析した。標的サイズである183塩基対のバンドを与えるクローンを選択し、三次スクリーニングとした。選択された数種のクローンについて、再びプラスミドを精製し、サイクルシークエンス法によってプラスミドの挿入配列を解読した。
【0071】
予想される配列と一致した配列を持つクローンを一種選択し、mucx10@C-ter./pBS/cl.I2-3/000524と名付け、平成12年5月29日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-17882にて寄託されている。このクローンの持つDNA配列を配列番号27に示す。
【0072】
〔実施例3〕分泌型 FGFをコードする cDNA の合成
ここでは、分泌型 FGFとして、マウス由来FGF−6のN末端の40アミノ酸残基(分泌シグナル配列)と、ヒト由来FGF−1(分泌シグナル配列を有さない)とのキメラタンパク質(配列番号34)を合成した。
【0073】
1)マウス FGF-6 cDNA 断片の作成
マウスの脳より調製したFGF-6のcDNA(配列番号28)を鋳型とし、# 1048 (5'-GCG TCG ACC CAC CAT GTC CCG GGG AGC AGG ACG TGT TCA GGG CAC GCT GCA GGC TCT CGT CTT C-3')(配列番号13)および # 968 (5'-GCG ATA TCC AGT AGC GTG CCG TTG GCG CG-3') (配列番号14)をプライマーとして PCR 反応を行った。特異的に増幅された138塩基対のバンドを電気泳動により分離し、これを抽出後、EcoR Vおよび Sal Iで二重切断した。得られた、130塩基対のバンドを分離抽出し、以下に示す連結反応に用いた。この130塩基対の断片には、マウスFGF-6における分泌シグナルを示すアミノ酸配列をコードする領域を含んでいる。
【0074】
2)ヒト FGF-1 遺伝子断片の作成
ヒトの肝臓細胞より調製したFGF-1 cDNA(配列番号29)を鋳型とし、# 967 (5'-GCG TCG ACA GCG CTA ATT ACA AGA AGC CCA AAC TC-3')(配列番号15)および # 630 (5'-CCG AAT TCG AAT TCT TTA ATC AGA AGA GAC TGG-3')(配列番号16)をプライマーとして PCR反応を行った。特異的に増幅された434塩基対のバンドを電気泳動により分離し、これを抽出後、EcoR IおよびSal Iで二重切断した。得られた418塩基対のバンドを分離抽出し、これを、EcoR I, Sal I で二重切断した pBluescript II (KS+) クローニングベクター (2934塩基対) に挿入して、FGF-1α/pBluescript II (KS+) を得た(3352塩基対)。得られたFGF-1α/pBluescript II (KS+) を Aor51H I および Sal Iで順次消化し、得られた3344塩基対のバンドを分離抽出し、以下に示す連結反応に用いた。この3344塩基対の断片には、ヒトFGF-1をコードする領域を含んでいる。
【0075】
3)キメラ遺伝子の作成
上記1)で得られた130塩基対の断片及び上記2)で得られた3344塩基対の断片をDNA連結反応に供し、N-FGF-6/1α-IV/pBluescript II (KS+)ベクターを得た(3474塩基対、配列番号32)。なお、130塩基対の断片には、N型糖鎖が付加するアスパラギン残基をコードするコドンが存在している。
【0076】
4)N-FGF-6/1α<NQ>キメラ遺伝子の作成
ここでは、上記3)で得られたN-FGF-6/1α-IV/pBluescript II (KS+)ベクターに部位特異的変異導入を行い、N型糖鎖が付加するアスパラギン残基をグルタミン酸に変異させた。すなわち、先ず、N-FGF-6/1α-IV/pBluescript II (KS+) ベクターを鋳型とし、# 105 (5'-GCG TCG ACC CAC CAT GTC-3') (配列番号17)および # 124 (5'-GCG ATA TCC AGT AGC GTG CCT TGG GCG CG-3') (配列番号18)をプライマーとして PCR反応を行った。特異的に増幅された138塩基対のバンドを電気泳動により分離し、これを抽出後、EcoR VおよびSal Iで二重切断した。得られた、130 塩基対のバンドを、上記2)で得られた3344塩基対の断片と共にDNA連結反応に供し、N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターを得た(3474塩基対、配列番号33)。なお、N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターにおいては、130塩基対の断片におけるN型糖鎖が付加するアスパラギン残基をコードするコドンがグルタミンをコードするコドンに変異している。
【0077】
ここで得られたN-FGF-6/1α-IV/pBluescript II (KS+)ベクターのSal I/EcoR I 消化産物を、発現ベクター pMEXneo にクローニングしたクローンを一種選択し、FGF-6/1α-IV/pMEXneo/cl.15-1/DH5α/970903と名付け、平成12年9月10日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-16408にて寄託されている。このクローンの持つ DNA 配列を配列番号32に示す。
【0078】
また、N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターのSal I/EcoR I 消化産物を、発現ベクター pMEXneo にクローニングしたクローンを一種選択し、FGF-6/1α-IV'(NQ)/pMEXneo/cl.153-1/DH5α/970903と名付け、平成12年9月11日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-16418にて寄託されている。このクローンの持つ DNA 配列を配列番号33に示す。
【0079】
〔実施例4〕
分泌型FGFのN-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードするcDNAの合成(図4のBに示す)
ここでは、実施例1で得られたムチンボックスをコードするcDNAを用いて、分泌型FGF(図4のAに示す)のN-末端にムチンボックスを導入したタンパク質を創製するためのcDNAを作製した。
【0080】
1)分泌型FGFのシグナル配列をコードする cDNA の合成
ここでは、分泌型FGFのシグナル配列をコードするcDNAを合成した。N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターを鋳型とし、#115(配列番号19)及び#241(配列番号35)をプライマーとして用いて、PCRを行った。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された160塩基対のバンドを抽出した。
【0081】
2)ムチンボックス領域をコードする cDNA の合成
ここでは、ムチンボックス領域をコードするcDNAを合成した。実施例1で作成したmucx10@N-ter./pBS/cl.9/000524プラスミドを鋳型とし、#239(配列番号36)及び#240(配列番号37)をプライマーとして用いて、PCRを行った。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された196塩基対のバンドを抽出した。
【0082】
3)分泌型FGFのFGF-1領域をコードする cDNA の合成
ここでは、分泌型FGFにおけるヘパリン結合性を有する領域をコードするcDNAを合成した。N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターを鋳型とし、#242(配列番号38)及び#116(配列番号20)をプライマーとして用いて、PCRを行った。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された447塩基対のバンドを抽出した。
【0083】
4)分泌型 FGF の N-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードする cDNAの全長の合成
上記1)、2)、3)で得られた DNA 断片(それぞれ160塩基対、196塩基対、447塩基対)を混合して鋳型とし、#213(配列番号39)及び#116(配列番号20)をプライマーとして用いて、PCRを行った。このPCRにおける反応条件は、94℃(30秒)、55℃(30秒)、72℃(60秒)のサイクルを25回繰り返すものとした。
【0084】
そして、このPCR反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された746塩基対のバンドを抽出した。この746塩基対の断片には、シグナル配列をコードする領域と、その下流に挿入されたムチンボックスをコードする領域と、その下流に挿入されたヘパリン結合性を有する領域(ヒトFGF-1をコードする領域)が含まれている。すなわち、ここで、分泌型FGFのN-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードするcDNAの全長を合成した。
【0085】
5)分泌型FGFのN-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードするcDNAのクローニング
上記4)で得られたDNA断片をEco RIで完全に消化して、PCR産物の末端処理を行った(701塩基対)。その後、この反応産物を、DNA 断片精製キット(ロシュ・ダイアグノスティクス(株)ハイピュアPCRプロダクトピュアリフィケーションキット)を用いて精製した。得られた精製DNA断片を、Eco RI及びCIAPで前処理したpCADベクターと混合し、DNA連結反応に供した。この組み換えベクターを用い、大腸菌株DH5αの形質転換を行った。得られた形質転換体をアンピシリンの存在下でアガロース培地上に播種し、生育したコロニーを選択することで一次スクリーニングを行った。
【0086】
選択したコロニーを用い、プライマー#174(配列番号40)及び#212(配列番号41)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想される807塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、二次スクリーニングとした。さらに、プライマー#174(配列番号40)及び#102(配列番号42)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想される704塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、挿入配列の方向の正しいものを選択した。
【0087】
選択したコロニーをアンピシリン含有 LB 培地中で液体培養し、増殖した菌体からアルカリ法によってプラスミドを粗精製した。このプラスミドを Eco RIで消化し、切り出されたDNA断片をアガロースゲル電気泳動で分析した。標的サイズである701塩基対のバンドを与えるクローンを選択し、三次スクリーニングとした。三次スクリーニングで選択された数種のクローンについて、再びプラスミドを精製し、サイクルシークエンス法によってプラスミドの挿入配列を解読した。
【0088】
予想される配列と一致した配列を持つクローンを一種選択し、NM10:mucx10@Nter.secFGF/pCAD/cl.N-6/000524と名付け、平成12年5月29日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-17879にて寄託されている。このクローンの持つ DNA 配列を配列番号43に示す。
【0089】
〔実施例5〕
分泌型FGFのC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードする cDNAの合成(図4のCに示す)
ここでは、実施例2で得られたムチンボックスをコードするcDNAを用いて、分泌型FGF(図4のAに示す)のC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質を創製するためのcDNAを作製した。
【0090】
1)分泌型FGF のほぼ全長をコードする cDNA の合成
N-FGF-6/1α<NQ>/pBluescript II (KS+) ベクターを鋳型とし、#213(配列番号39)及び#234(配列番号44)をプライマーとして用いて、PCRを行った。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された551塩基対のバンドを抽出した。
【0091】
2)ムチンボックスをコードする cDNA の合成
ここでは、ムチンボックス領域をコードするcDNAを合成した。実施例2で作製したmucx10@C-ter./pBS/cl.I2-3/000524プラスミドを鋳型とし、#232(配列番号45)及び#233(配列番号46)をプライマーとして用いて、PCRを行った。反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された195塩基対のバンドを抽出した。
【0092】
3)分泌型FGFのC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質のcDNAの全長の合成
上記1)、2)、で得られた DNA 断片を混合して鋳型とし、プライマーとして#213(配列番号39)及び#233(配列番号46)を用いてPCRを行った。このPCRにおける反応条件は、94℃(30秒)、55℃(30秒)、72℃(30秒)のサイクルを25回繰り返すものとした。
【0093】
そして、このPCR反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、特異的に増幅された721塩基対のバンドを抽出した。この721塩基対の断片には、シグナル配列をコードする領域と、その下流に挿入されたヘパリン結合性を有する領域(ヒトFGF-1をコードする領域)と、その下流に挿入されたムチンボックスとが含まれている。すなわち、ここで、分泌型FGFのC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質をコードするcDNAの全長を合成した。
【0094】
4)分泌型FGFのC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質のcDNAのクローニング
上記3)で得られたDNA断片をEco RIで完全に消化して、PCR産物の末端処理を行った。その後、この反応産物を、DNA 断片精製キット(ロシュ・ダイアグノスティクス(株)ハイピュアPCRプロダクトピュアリフィケーションキット)を用いて精製した。得られた精製DNA断片を、Eco RI及びCIAPで前処理したpCADベクターと混合し、DNA連結反応に供した。この組み換えベクターを用い、大腸菌株DH5αの形質転換を行った。得られた形質転換体をアンピシリンの存在下でアガロース培地上に播種し、生育したコロニーを選択することで一次スクリーニングを行った。
【0095】
選択したコロニーを用い、プライマー#174(配列番号40)及び#212(配列番号41)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想される807塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、二次スクリーニングとした。さらに、プライマー#174(配列番号40)及び#102(配列番号42)を用いたダイレクトPCRを行うことによって、予想される554塩基対のバンドを与えるクローンを選択することで、挿入配列の方向の正しいものを選択した。
【0096】
選択したコロニーをアンピシリン含有 LB 培地中で液体培養し、増殖した菌体からアルカリ法によってプラスミドを粗精製した。このプラスミドを Eco RIで消化し、切り出されたDNA断片をアガロースゲル電気泳動で分析した。標的サイズである701塩基対のバンドを与えるクローンを選択し、三次スクリーニングとした。三次スクリーニングで選択された数種のクローンについて、再びプラスミドを精製し、サイクルシークエンス法によってプラスミドの挿入配列を解読した。
【0097】
予想される配列と一致した配列を持つクローンを一種選択し、CM10:mucx10@Cter.secFGF/pCAD/cl.D-5/000524と名付け、平成12年5月29日付けで工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM P-17880にて寄託されている。このクローンの持つ DNA 配列を配列番号47に示す。
【0098】
〔実施例6〕
分泌型FGFのN-末端又はC-末端にムチンボックスを導入したタンパク質の発現
1)動物細胞への遺伝子導入
実施例4で得られたNM10:mucx10@Nter.secFGF/pCAD/cl.N-6/000524プラスミド或いは実施例5で得られたCM10:mucx10@Cter.secFGF/pCAD/cl.D-5/000524プラスミドをリポフェクション法によってCHO-K1細胞(チャイニーズハムスター卵巣細胞 K1 亜株)に遺伝子導入し、チミジン及びヒポキサンチン非存在下で培養することによって遺伝子導入細胞を選択した。
【0099】
2)遺伝子増幅
得られた遺伝子導入細胞の培養液にメトトレキサート(MTX)を加え、導入遺伝子の増幅を図った。順次MTX濃度を増加させ、最終的に1000nM MTX 存在下で生存するクローンを選択した。これらの選択されたクローンのうち、ムチンボックスをN-末端に導入したクローンをNM10/CHO と名付け、また、ムチンボックスをC-末端に導入したクローンを CM10/CHO と名付けた。
【0100】
3)選択されたクローンによる目的タンパク質の大量生産
NM10/CHO 及びCM10/CHO を培養皿ほぼいっぱいになるまでそれぞれ増やし、培地を無血清培地に交換することによってタンパク質生産量を増大させた。1日毎に培地を交換し、得られた馴化培地は低速遠心分離した後、その上清を4℃で保存した。
【0101】
〔実施例7〕
シアリルルイスX抗原の発現
実施例6で調製したクローンに、更にコア2N-アセチルグルコサミン転移酵素及びフコース転移酵素7の遺伝子導入を図り、シアリルルイスX抗原を発現させた。
【0102】
1)コア2N-アセチルグルコサミン転移酵素の遺伝子導入
ヒトのコア2N-アセチルグルコサミン転移酵素遺伝子を、定法により PCR によってクローニングし、pZeoSV2(+) ベクターに組み込んだ。これを 実施例6で調製したNM10/CHO細胞あるいはCM10/CHO細胞に上述の手法によって遺伝子導入し、ゼオシン耐性によって導入遺伝子発現細胞を選択した。これらクローンをそれぞれNM10/C2GN-T/CHO、CM10/C2GN-T/CHOと名付けた。
【0103】
2)フコース転移酵素7の遺伝子導入
ヒトのフコース転移酵素7遺伝子を、定法によりPCRによってクローニングし、pMEXneo ベクターに組み込んだ。これをNM10/C2GN-T/CHOあるいはCM10/C2GN-T/CHOに上述の手法によって遺伝子導入し、ジェネティシン耐性によって導入遺伝子発現細胞を選択した。これらのクローンをそれぞれNM10/C2GN-T/FT7/CHO、CM10/C2GN-T/FT7/CHOと名付けた。
【0104】
<試験例>
上述した実施例6又は実施例7で得られた細胞株を用いて、以下に示すような各種試験を行い、ムチンボックスを導入したタンパク質の特性を評価した。
〔試験例1〕
分泌された蛋白質の解析
1)ヘパリン親和性を利用した分泌蛋白質の粗精製
実施例6で得られた馴化培地を用いて、ヘパリン親和性カラムクロマトグラフィーを行い、FGF含有画分を粗精製した。ヘパリン親和性カラムクロマトグラフィーは、先ず、実施例6で得られた馴化培地にヘパリンセファロースビーズを添加し、一昼夜4℃で撹拌した。次に、静置により沈降したビーズをカラムに詰め、生理的塩濃度の緩衝液で十分に洗浄した。その後、2.5Mの塩を含む緩衝液でビーズに結合したタンパク質を溶出させた。タンパク質を溶出させた緩衝液を280nmの吸光度でモニターするとともに、各画分のFGF含量を抗FGF-1抗体を用いたELISA法によって測定した。
【0105】
その結果、NM10/CHO 及びCM10/CHO のいずれについても、5〜8 μg/ml のFGF-1抗原性を有する分子(それぞれ、NM10、CM10と呼ぶ)が分泌されていることを確認した。遺伝子を導入していないCHO細胞の馴化培地中には、FGF-1抗原性を有する分子は検出されなかった(検出感度;100 ng/ml)。
【0106】
2)SDS 変性電気泳動
上記により得られたFGF含有画分を、SDS変性電気泳動に供した。試料を電気泳動用緩衝液(SDS及び2-メルカプトエタノールを含有)と共に煮沸することによってタンパク質を変性し、12.5 %アクリルアミドゲルを用いて、SDS存在下で電気泳動を行った。分離されたタンパク質をニトロセルロース膜に電気的に転写後、抗 FGF-1単クローナル抗体と西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗マウス IgG抗体、あるいは、ビオチン標識抗 FGF-1単クローナル抗体と西洋ワサビペルオキシダーゼ標識ストレプトアビジンとを用いて染色し、化学発光法で検出した。
【0107】
結果を図5のAに示す。分泌型FGF-1 の分子量18.5 kDa (レーン5)に対し、NM10、CM10は、ともに、35 kDa 近くの分子量を持つことが判明した(それぞれ、レーン1及び2)。これらは、分泌型FGF-1にムチン型糖鎖付加配列を一回だけ導入した分子(NM1、CM1)の分子量21 kDa よりも大きなものであった(それぞれ、レーン3及び4)。
分泌型FGF-1 の分子量とNM10、CM10の分子量の差は、蛋白質骨格の分子量増加だけで説明できるものではないため、NM10、CM10では糖鎖修飾が生じているものと予想された。
【0108】
3)各種糖質分解酵素による消化
上述のとおり、ヘパリン親和性カラムクロマトグラフィーによって粗精製されたタンパク質を用い、酢酸緩衝液(pH 5.0)、アースロバクター・ウレアファシエンス由来のシアリダーゼを加え、37℃で一晩保温した後、100 ℃で3分間加熱して酵素反応を止めた。これを2)と同様にしてSDS変性電気泳動によって解析した。あるいは、リン酸緩衝液(pH 7.8)、フラボバクテリウム由来のペプチド-N-グリコシダーゼ F (PNGase)を加え、37℃で一晩保温した後、100℃で3分間加熱して酵素反応を止めた。これを同様にしてSDS変性電気泳動によって解析した。
【0109】
また、シアリダーゼ処理後の試料を用い、リン酸緩衝液(pH 6.4)、ストレプトコッカス・ニューモニア由来のO-グリコシダーゼを加え、37℃で一晩保温した後、100℃で3分間加熱して酵素反応を止めた。これを上述のとおりSDS変性電気泳動によって解析した。
結果を図5のB〜Eに示す。
【0110】
図5のBでは、シアリダーゼ処理の結果を示す。酵素処理前のNM10、CM10(それぞれレーン1及び3)に比べ、酵素処理後のNM10、CM10(それぞれレーン2及び4)のSDS-PAGE上の分子量が変化した。このことから、NM10、CM10がシアル酸を含有する分子であると結論できた。
【0111】
図5のCでは、PNGase処理の結果を示す。酵素処理前のNM10、CM10(それぞれレーン1及び3)と、酵素処理後のNM10、CM10(それぞれレーン2及び4)のSDS-PAGE上の分子量に変化は認められなかった。ただし、CM10のマイナーなバンド(36 kDa,レーン3)がPNGase処理によって消失する(レーン4)ことが判明した。この結果、NM10がN-結合型糖鎖を含有しない分子であること、また、CM10 もメジャーな画分はN-結合型糖鎖を含有しないが、一部のマイナー画分はN-結合型糖鎖を含有する分子であることが結論できた。
【0112】
また、図5のD及び図5のEでは、NM10(図5のD)、CM10(図5のE)それぞれについてのO-グリコシダーゼで処理の結果を示す。無処理の試料(レーン1)に比べ、シアリダーゼ処理によって移動度は低下するが(レーン2)、O-グリコシダーゼ処理のみでは移動度に変化は見られない(レーン3)。一方、シアリダーゼ処理後の試料をO-グリコシダーゼで処理すると、分子量は大きく減少した(レーン4)。これは、O-グリコシダーゼは修飾されていないGal β 1-3 GalNAc 構造のみを切断するという高い基質特異性に基づくものであり、この結果から、NM10、CM10はシアリル化された Gal β 1-3 GalNAc 構造を持つ糖鎖で修飾されていることが明らかとなった。
さらに、得られた分子量は、O-型糖鎖生合成変異株である ldlD 細胞を宿主とした際に得られる分子の分子量と一致したことからも(レーン5)、NM10及びCM10が O-型糖鎖で修飾された分子であることが確認できた。
【0113】
〔試験例2〕
アミノ酸・アミノ糖の組成分析
試験例1と同様にヘパリン親和性カラムクロマトグラフィーによって粗精製した試料を、希釈して塩濃度を低下させた後、再び、HPLCを用いたヘパリン親和性カラムクロマトグラフィーに供した(後述する試験例4を参照)。塩濃度を0.5〜2.5Mまで直線的に増加させ、214nmの吸光度でモニターするとともに、各画分のFGF含量を抗FGF-1抗体を用いたELISA法によって測定した。得られたFGF含有画分をSDS変性電気泳動で分離し、銀染色によって解析した。結果を図7のB(レーン1)に示す。図7のBに示すように、ムチンボックスを導入したFGFは、ほぼ単一バンドとして検出された。これによりムチンボックスを導入したFGFが高純度に精製されたことが判った。
【0114】
上記により高純度に精製された試料の一部を、6N塩酸中で110℃、22時間加熱することで、ペプチド結合の加水分解を行った。これをアミノ酸分析計で解析することにより、タンパク質含量(濃度)を正確に定量した。また、他の一部を、4N塩酸中で100℃、6時間加熱することで、グリコシド結合の加水分解を行った。これをHPLCで定量分析することで、アミノ糖含量(濃度)を正確に定量した。
【0115】
これら、アミノ酸定量分析の結果とアミノ糖定量分析の結果をあわせ、糖蛋白質1分子中の糖鎖の数を算出した。
その結果、CM10蛋白質1モル中に、GalNAc残基が10.0残基存在することが判明し、上記、試験例1の結果と併せて、CM10はシアリル化された Gal β 1-3 GalNAc 構造を持つ糖鎖10本で修飾されていることが結論できた。
【0116】
〔試験例3〕
DNA合成促進活性
HUVEC(ヒト臍帯由来血管内皮細胞)は15%血清存在下でもFGFなどの増殖因子が欠乏すると細胞周期が停止する。このような状態においたHUVECに、試験例1で調製したムチンボックスを導入したFGFあるいはCHO細胞で生産した分泌型FGF (secFGF)を添加し、18時間後、放射標識されたチミジンを6時間取り込ませた。そして、この間にDNA中に取り込まれた放射活性を測定することによって、新たに合成されたDNA量を算出し、DNA合成促進活性として評価した。
【0117】
結果を図6に示す。図6のAはNM10、図6のBはCM10、図6のCは分泌型FGF-1のHUVECに対するDNA合成促進活性であり、白四角は無処理の試料の、黒四角はシアリダーゼ及びO-グリコシダーゼ処理によってO-型糖鎖を除去した試料の結果を示す。
【0118】
この結果、ムチンボックスを導入したFGF(図6のA、図6のB)は、secFGF(図6のC)に比べ、若干の比活性の低下は認められるものの、十分なDNA合成促進活性を保持していることが明らかとなった。また、これらは、そのO-型糖鎖を除去することによって、secFGFと同等の活性に回復する(黒四角)ことから、比活性低下の一因はO-型糖鎖にあるものと考えられた。
【0119】
〔試験例4〕
ヘパリン親和性アフィニテイークロマトグラフィー
試験例1で得られたムチンボックスを導入したFGF(CM10)或いは大腸菌で生産させたFGF−1について、ヘパリン親和性を調べた。ムチンボックスを導入したFGFの分泌細胞の馴化培地にヘパリンセファロースビーズを加え、4℃で2時間以上攪拌した。低速遠心によって沈降するビーズを回収し、PBSで十分に洗浄後、2.5M NaClを含むPBSによってヘパリン固定化ビーズに結合したタンパク質を溶出した。さらに、この溶出液にリン酸緩衝液を加え塩濃度を低下させた後、再び、ヘパリン親和性アフィニテイービーズを充填した高速液体クロマトグラフィーに供し、NaClの濃度勾配によって結合したタンパク質を溶出した。
【0120】
結果を図7のAに示す。図7のAは214nmの吸光度でモニターしたCM10の溶出パターンを示す。ピーク1がCM10の溶出ピークであり、溶出塩濃度は1.3 M に相当する。一方、大腸菌由来FGF-1はピーク2の位置すなわち塩濃度は1.7 Mで溶出される。この結果から、ムチンボックスを導入したFGF(CM10)は単純蛋白質FGF-1に比べ、固定化ヘパリンへの親和性が低下していることが判明した。
【0121】
図7のBは図7のAの溶出パターンのうち、ピーク1(レーン1)及びピーク2に相当する位置(レーン2)の画分について、銀染色を行った結果である。この結果、ピーク1はほぼ純粋なCM10 として溶出されていること、また、ピーク2として溶出された蛋白質は、その分子量から、自然分解によってO-型糖鎖結合領域が分解し、ほぼFGF-1部分のみなった蛋白質に相当するものと考えられた。
【0122】
〔試験例5〕
ムチンボックスを導入したFGFの耐熱安定性
ムチンボックスを導入したFGF及び大腸菌で生産させたFGF−1について、その分泌細胞の馴化培地をPBSに対して十分に透析し、その一部を56℃または70℃に保温したPBS中に30分間保持、あるいは、室温で12時間保持した後、再び4℃のPBSに対して透析し、試料とした。各試料の耐熱安定性は、各種処理の後、HUVECのDNA合成促進活性試験に供し、4℃のPBSで12時間透析した試料との比較によって、安定性の指標とした。
【0123】
室温で12時間保持した場合、大腸菌由来FGF−1でもヘパリンによってその活性は保護されるが、ムチンボックスを導入したFGFではヘパリンの有無に拘わらず活性が保持された。また、熱処理した場合には、大腸菌由来FGF−1はほとんど失活するにも拘わらず、ムチンボックスを導入したFGFは、56℃の場合には約50%の活性が残存し、70℃の場合には約30%の活性が残存しており、耐熱安定性が向上しているものと考えられた。
【0124】
〔試験例6〕
ムチンボックスを導入したFGFの耐酸安定性及び耐アルカリ安定性
ムチンボックスを導入したFGF及び大腸菌で生産させたFGF−1について、その分泌細胞の馴化培地をPBSに対して十分に透析し、その一部をpH4.0のクエン酸緩衝液または pH10.0の炭酸ナトリウム緩衝液中で12時間透析し、再び 4℃のPBSに対して透析した後、試料とした。各試料の安定性は、各種処理の後、HUVECのDNA合成促進活性試験に供し、4℃のPBSで12時間透析した試料との比較によって、安定性の指標とした。
【0125】
これらの酸、またはアルカリ処理によって、大腸菌由来FGF-1はほとんど活性を消失する。一方、ムチンボックスを導入したFGFはヘパリンの存在の有無に拘わらず、pH4.0の酸処理によってもほとんど活性の低下がみられず、耐酸安定性の向上が認められた。また、ムチンボックスを導入したFGFはpH 10.0 のアルカリ処理の後でも約50%の活性を保持しており、耐アルカリ安定性についても向上が認められた。
【0126】
〔試験例7〕
ムチンボックスを導入したFGFの抗タンパク質分解酵素安定性
ムチンボックスを導入したFGFの分泌細胞の馴化培地をPBSに対して十分に透析し、その一部に蛋白質分解酵素トロンビン(0.01%)またはファクターXa (0.01%) を加え、37℃で1時間保温した。これを前述のSDS変性電気泳動に供し、残存するバンドの強度を処理前の試料と比較することで安定性の指標とした。結果を図8に示す。
【0127】
CHO細胞で生産した単純蛋白質である分泌型FGF(secFGF)の場合、上記のような酵素処理で、当初のバンドの強度が減少し、これにつれて分解物に由来すると考えられる新たなバンドが出現する。しかし、ムチンボックスを導入したFGF(図8では「NM10」、「CM10」)の場合は、ほとんど分解物に相当するバンドは検出されなかった。これより、ムチンボックスを導入したFGFは蛋白質分解酵素(トロンビン、ファクターXa)に対する抵抗性が増大しているものと考えられた。
【0128】
〔試験例8〕
ピーナツ凝集素を例とする糖鎖認識蛋白質への親和性の解析
上述したように、ムチンボックスを導入したFGF(NM10、CM10)はO-型糖鎖による修飾を受けていることが判明した。そこで、これらのFGFに導入された糖鎖が機能をもっているか否かを検討する目的で、レクチン親和性カラムクロマトグラフィーを行った。小麦胚芽凝集素(WGA) は、糖鎖末端のシアル酸を認識することが知られており、その親和性はシアル酸が集塊状に存在したときに増大するとされている。ピーナツ凝集素(PNA)は、ムチン型糖鎖への親和性が知られているタンパク質であり、その親和性はシアル酸のないムチン型糖鎖が集塊状に存在したときに増大するとされている。ヒマ凝集素 (RCA120)は、糖鎖末端のガラクトース残基を認識することが知られており、その親和性はガラクトースが集塊状に存在したときに増大するとされている。そこで、これら凝集素をセファロース担体に固定化したゲルを用い、ムチンボックスを導入したFGF(CM10)及び分泌型FGF-1(secFGF)、また、試験例1で用いたCM1について、これらレクチン固定化カラムへの結合性を比較した。
【0129】
各種のFGFを固定化レクチンカラムに負荷し、十分に洗浄後、それぞれのレクチンのハプテン糖(0.5 M N-アセチルグルコサミン (WGA)、0.3 M ガラクトース (PNA)、0.5 M ラクトース (RCA120))を含有する緩衝液を用いて、結合したタンパク質を溶出した。洗浄液、溶出液をそれぞれ分画し、各画分中に存在するFGF含量を抗FGF-1抗体を用いたELISAで定量解析した。
結果を表1に示す。なお、表1において、「WGA」は小麦胚芽凝集素を示し、「PNA」はピーナッツ凝集素を示し、「RCA120」はヒマ凝集素を示している。
【0130】
【表1】

Figure 0004006511
【0131】
この表1より、O-型糖鎖の導入によって、糖鎖の構造に応じたレクチン反応性が認められ、このことから、FGF-1 分子に O-型糖鎖の機能を付与できたものと考えられた。
【0132】
〔試験例9〕
生物学的安定性の解析
試験例1で調製したムチンボックスを導入したFGF(CM10)をICRマウス尾静脈血管内に投与し、一定時間ごとに尾を切断して、浸潤する血液を一定量採取した。これに血液凝固阻止因子を添加した後、SDS変性電気泳動に供し、抗FGF-1抗体を用いた免疫染色を行った。得られた結果を、デジタル化処理することで、血流中に存在するFGFの量を定量解析した。
【0133】
結果を図9に示す。図9のAは、各時間毎に採取した試料を、免疫染色で解析した結果を示す。(a) は無処理のCM10、(b) はシアリダーゼ処理したCM10、(c) はシアリダーゼ処理後O-グリコシダーゼ処理したCM10の結果を示す。また、図9のBは、免疫染色の結果を定量的に解析した結果を、CM1 の結果を含めて示す。
【0134】
その結果、糖鎖を持たないCM10 分子を基準にすると、シアリル化されたO-型糖鎖を持つCM10 は血中滞在時間が延長し、シアリダーゼ処理によってシアル酸を除去したCM10は、逆に血中滞在時間が短縮することが判明した、これにより、糖鎖の構造を修飾することで、薬剤の体内安定性を制御できる可能性を示した。
【0135】
〔試験例10〕
物理的安定性(非特異的吸着性)の解析
一般に、FGF類縁タンパク質は疎水結合により、非特異的吸着が激しいことが知られている。試験例1で調製したムチンボックスを導入したFGF(CM10)は、糖鎖の導入により親水性の向上が図られているため、非特異的吸着の低減が予想された。
【0136】
そこで、ムチンボックスを導入したFGFあるいは大腸菌で生産させたFGF−1(rec FGF)について、一定濃度(400 ng/μl) にそろえてガラス試験管に分注し、これを4℃、あるいは37℃に保持し、経時的に一定量(100 μl)を採取した。採取した試料は−80℃に急速冷凍し保存した。これらの試料について、抗FGF−1抗体を用いたELISAによってFGF含量を定量解析した。
【0137】
結果を図10に示す。図10のAは4℃で保温した場合、図10のBは37℃で保温した場合の結果である。いずれの温度においても糖鎖を導入したCM10 分子のガラス壁面への非特異的吸着は、単純蛋白質FGF-1 よりも低減していることが判明した。
【0138】
〔試験例11〕
シアリルルイスX抗原の発現
実施例7で調製されたクローンにおいては、ムチンボックスを導入したFGFがシアリルルイスX抗原を発現しているものと予想された。そこで、シアリルルイスX抗原の機能を解析する目的で、これをリガンドとするタンパク質であるE−セレクチンへの親和性を検討した。
【0139】
遺伝子組み換えによって生産した分泌型E−セレクチンをプレートに固定化し、実施例7の馴化培地を添加した。洗浄後、抗FGF−1抗体を用いたELISA様の分析により、E−セレクチンに結合したムチンボックスを導入したFGFを定量分析した。その結果、当該細胞が生産するFGFは、E−セレクチンに対して親和性を有していることが確認された。
【0140】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るDNA増幅方法は、通常のPCRによって増幅が困難な塩基配列を確実に増幅することができる。特に、本方法によれば、通常のPCRによって増幅が困難な塩基配列として、複数のアミノ酸からなるペプチドの繰り返し配列をコードする塩基配列を確実に増幅することができる。また、本方法では、特別な装置、器具及び試薬等を必要とせず、汎用されている装置、器具及び試薬のみを用いて所望の塩基配列を増幅することができる。本発明によれば、タンパク質の機能カセットを重複して作成することが可能となり、これによってタンパク質機能の大幅な改質に寄与することが可能となる。
【0141】
【配列表】
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【0142】
【配列表フリーテキスト】
配列番号1は合成されたDNA断片である。
配列番号2はO-糖鎖付加配列のモチーフである。
配列番号3はムチンボックスをコードするAカセットである。
配列番号4はムチンボックスをコードするCカセットである。
配列番号5はムチンボックスをコードするGカセットである。
配列番号6はムチンボックスをコードするTカセットである。
配列番号7〜20はプライマーである。
配列番号21は合成されたDNA断片である。
配列番号22、23はプライマーである。
配列番号24は合成されたDNA断片である。
配列番号25、26はプライマーである。
配列番号27、32、33は合成されたDNA断片である。
配列番号34はキメラタンパク質である。
配列番号35〜42はプライマーである。
配列番号43は合成されたDNA断片である。
配列番号44〜46はプライマーである。
配列番号47〜49は合成されたDNA断片である。
配列番号50はO-糖鎖付加配列のモチーフであり、第1番目及び第4番目の「Xaa」は任意のアミノ酸を示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】分泌型 FGF の N-末端に導入するためのクラスター状ムチン型糖鎖付加配列をコードする cDNA の合成戦略の模式図である。
【図2】分泌型 FGF の N-末端に導入するためのクラスター状ムチン型糖鎖付加をコードする cDNA の合成過程におけるアガロースゲル電気泳動の写真である。
【図3】分泌型 FGF の C-末端に導入するためのクラスター状ムチン型糖鎖付加をコードする cDNA の合成戦略の模式図である。
【図4】分泌型 FGF の N-末端、C-末端にクラスター状ムチン型糖鎖付加を導入した分泌型FGF-1(CM10、NM10)の模式図である。
【図5】 CM10、NM10のSDS-PAGE 電気泳動の写真、および、各種酵素処理したCM10、NM10のSDS-PAGE 電気泳動の写真である。
【図6】 CM10、NM10のヒト臍帯静脈由来血管内皮細胞に対するDNA合成促進活性を示す特性図である。
【図7】 CM10及びこれを各種グリコシダーゼ処理した試料のヘパリンセファロースカラムからの溶出パターンを示すSDS-PAGE 電気泳動の写真である。
【図8】 CM10の各種蛋白質分解酵素に対する抵抗性試験の結果を示すSDS-PAGE 電気泳動の写真である。
【図9】CM10のマウス血中での安定性試験の結果を示す特性図である。
【図10】 CM10の非特異的吸着性に関する評価試験の結果を示す特性図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, for example, a DNA amplification method for amplifying a nucleotide sequence that is difficult to amplify by ordinary PCR, such as a gene encoding a repeated sequence of a peptide consisting of a plurality of amino acids, by the method, The present invention relates to an amplified gene and a protein obtained by expressing the gene.
[0002]
[Prior art]
The PCR (polymerase chain reaction) method is an important technique indispensable in the field of molecular biology. According to the PCR method, it is possible to easily amplify a target gene even from a very small amount of a gene sample, and it is also possible to create an artificial gene sequence. However, as is clear from the principle, it is difficult to amplify a sequence containing many homologous sequences by the PCR method, and there has been almost no report on the synthesis of an artificial gene encoding a peptide sequence containing repeats. As this cause, it is conceivable that the primer used causes misannealing with respect to the template DNA.
[0003]
The only reported example is a method in which primers are immobilized on beads and PCR is performed on a solid phase (Kenneth E. Dombrowski, and Stephen E. Wright, Nucleic Acid Research, 1992, Vol. 20, No. 24 6743). -6744). However, this technique is hardly used because it requires complicated operations and requires an operation different from the protocol of the normal PCR method. Even when this method is used, there have been no reports of high frequency and high density repetitions to date.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for amplifying a DNA fragment that has been difficult to amplify by equipment and techniques widely used in ordinary PCR methods, and in particular, a DNA encoding a peptide repeat sequence. It aims at providing the method of amplifying a fragment.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the DNA amplification method according to the present invention that achieves the above-described object, a pair of primers are designed so as to sandwich the first region in the base sequence to be amplified and to anneal to each other at the 3 ′ end, and these pairs of primers are used. By performing a PCR reaction, the step of synthesizing the first region (hereinafter referred to as the first step), the second region partially overlapping the first region of the base sequence, and the 3 ′ end A pair of primers are designed to anneal with each other, and a PCR reaction is performed using the pair of primers to synthesize the second region (hereinafter referred to as the second step), and these steps are synthesized. A step of synthesizing a base sequence including the first region and the second region by performing a PCR reaction using the annealed first region and the second region as a template ( Lower, it is characterized in that it has a third step) and.
[0006]
In the first step, in the PCR reaction, the amplification reaction is performed by annealing the 3 ′ terminal sides of each primer. That is, in the first step, one primer uses the other primer as a template, and the other primer performs an amplification reaction using one primer as a template. Thus, in the first step, the first region sandwiched between the pair of primers can be amplified. Similarly, in the second step, one primer can use the other primer as a template and the other primer can amplify the second region by performing an amplification reaction using one primer as a template.
[0007]
In the third step, a PCR reaction is performed using the first region amplified in the first step and the second region amplified in the second step as a template. Here, since the first region and the second region have overlapping regions, annealing is performed in this region in the PCR reaction. In the third step, a desired base sequence including the first region and the second region can be amplified by performing a PCR reaction using an arbitrarily set primer.
[0008]
Further, the DNA amplification method according to the present invention may be a gene in which the base sequence to be amplified encodes a repeated sequence of a peptide composed of a plurality of amino acids.
Furthermore, in the DNA amplification method according to the present invention, the repeating sequence of the peptide may be a sugar chain acceptor.
[0009]
Furthermore, in the DNA amplification method according to the present invention, the sugar chain acceptor may be a mucin-type sugar chain acceptor. By using a sugar chain acceptor as a repeat peptide sequence as a biologically meaningful mucin-type sugar chain acceptor, a basic technology for introducing an additional sequence of a clustered mucin-type sugar chain can be established.
Furthermore, in the DNA amplification method according to the present invention, it is preferable that the pair of primers includes a base sequence designed to encode the amino acid sequence of the repeated peptide with different degenerate codons.
[0010]
On the other hand, the gene according to the present invention encodes a protein that has been amplified by any of the DNA amplification methods described above and has a function as an acceptor of a sugar chain.
Further, the gene according to the present invention is obtained by introducing a gene encoding the above protein into the 3 ′ end and / or 5 ′ end of a gene encoding another protein, or at any place in the protein coding region. It preferably encodes a protein containing a region having a function as a chain acceptor. Here, Xaa-Thr-Pro-Xaa-Pro represented by Ala-Thr-Pro-Ala-Pro (SEQ ID NO: 2) is a protein having a function as an acceptor of the sugar chain (SEQ ID NO: 50, Xaa is arbitrary) It is preferable to include a repetitive sequence of a peptide generalized by
[0011]
Furthermore, the gene according to the present invention may be a growth factor in which the other protein has heparin-binding properties.
Furthermore, the recombinant expression vector according to the present invention has any of the above genes.
Furthermore, the transformant according to the present invention is obtained by transforming using a recombinant expression vector.
[0012]
Furthermore, the method for producing a glycoprotein according to the present invention comprises culturing or cultivating the transformant, and collecting the glycoprotein from the obtained culture or cultivated product.
Furthermore, the glycoprotein of the present invention is obtained by expressing the above gene.
Furthermore, the pharmaceutical composition according to the present invention comprises the glycoprotein as an active ingredient.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the following description, a gene encoding a “repeat sequence of a peptide serving as an acceptor of a mucin-type sugar chain”, which is an example of a gene encoding a peptide repeat sequence, is amplified, and the amplified gene encodes another protein. An example of introduction into a gene will be described. However, the DNA amplification method according to the present invention is not limited to the method of amplifying the base sequence, and is applied when amplifying a DNA base sequence that is difficult to amplify by a general PCR method. Examples of a DNA base sequence that is difficult to amplify by a general PCR method include those that have a repetitive sequence in the base sequence and that the primer used is easy to misanneal.
[0014]
1. Amplification of the gene encoding the peptide repeat sequence
1) Base sequence design
As an example of a gene encoding a peptide repeat sequence, a gene encoding an amino acid sequence (for example, 10 repeats) obtained by repeating a “peptide sequence serving as an acceptor of a mucin-type sugar chain” is designed.
[0015]
First, for example, the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is designed. That is, as shown in FIG. 1, this base sequence is added to a region that repeatedly encodes the amino acid sequence of a peptide that serves as an acceptor of a mucin-type sugar chain (hereinafter referred to as a mucin region) and to the 5 ′ end of the mucin region. And a region encoding the N-terminal side of fibroblast growth factor (hereinafter referred to as FGF (fibroblast growth factor)) on the 3 ′ end side of the mucin region. In addition, this base sequence has sequences cleaved by a restriction enzyme such as Eco RI on the 5 ′ end side and 3 ′ end side.
[0016]
In addition, the amino acid sequence of the peptide serving as the acceptor of the mucin-type sugar chain is Xaa-Thr-Pro-Xaa-Pro (SEQ ID NO: 50, Xaa is arbitrary as in Ala-Thr-Pro-Ala-Pro (SEQ ID NO: 2)). And an O-linked sugar chain-modified sequence that serves as an action site for N-acetylgalactosamyltransferase-I. The base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is designed to encode the amino acid sequence of a peptide that repeats Ala-Thr-Pro-Ala-Pro (SEQ ID NO: 2) 10 times.
[0017]
Here, Ala, Thr and Pro are all defined by the first base and the second base of the codon. Therefore, the third base can be arbitrarily determined in the codons of Ala, Thr and Pro. For example, the base sequence encoding Ala-Thr-Pro-Ala-Pro includes gcaacaccagcacca (SEQ ID NO: 3) as A cassette, gccacccccgccccc (SEQ ID NO: 4) as C cassette, gcgacgccggcgccg (SEQ ID NO: 5) as G cassette and T cassette As gctactcctgctcct (SEQ ID NO: 6). Then, using these A cassette, C cassette, G cassette and T cassette, the mucin region in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is designed as shown in FIG. In the mucin region in FIG. 1, [A], [C], [G], and [T] indicate an A cassette, a C cassette, a G cassette, and a T cassette, respectively.
[0018]
2) Primer design
In order to amplify the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 by the PCR method, a primer represented by an arrow in FIG. 1 is designed. For example, a pair of primers that sandwich the first half of the base sequence (referred to as the first region) and overlap by about 10 mer on the 3 ′ end side, and a second half of the base sequence (referred to as the second region) are sandwiched, A pair of primers overlapping about 10 mer on the 3 ′ end side is designed. Note that the first region and the second region are defined so as to overlap each other by about 20 mer.
[0019]
Specifically, primer # 225 (SEQ ID NO: 7) and primer # 235 (SEQ ID NO: 8) are designed as a pair of primers that sandwich the first region, and primer # is used as a pair of primers that sandwich the second region. 226 (SEQ ID NO: 9) and primer # 236 (SEQ ID NO: 10) are designed.
[0020]
Primer # 235 is the same sequence as the first to 61st bases in SEQ ID NO: 1, and primer # 225 is a sequence complementary to the sequence from the 52nd base to 106th base in SEQ ID NO: 1. . Therefore, primer # 225 and primer # 235 have base sequences complementary to each other on the 3 ′ end side. Primer # 226 has the same sequence as bases 85 to 139 in SEQ ID NO: 1, and primer # 236 is a sequence complementary to the sequence from base 130 to base 207 in SEQ ID NO: 1. . Therefore, primer # 226 and primer # 236 have base sequences complementary to each other on the 3 ′ end side.
[0021]
3) PCR
In this method, two-stage PCR is performed to amplify the gene represented by SEQ ID NO: 1. In the first-stage PCR, only the first region is amplified using primer # 225 and primer # 235, and only the second region is amplified using primer # 226 and primer # 236. In other words, in the first stage PCR, the first step of amplifying only the first region and the second step of amplifying only the second region are performed independently of each other. In the second stage PCR, the entire gene represented by SEQ ID NO: 1 is amplified using the first and second regions amplified in the first stage PCR as templates.
[0022]
In the first step in the first stage, a PCR reaction is performed according to a normal protocol except that no template DNA is present. That is, in the first cycle of the PCR reaction in the first step, primer # 225 and primer # 235 are annealed to each other on the 3 ′ end side, and thereafter, extension reaction from primer # 235 is performed using primer # 225 as a template. The extension reaction from primer # 225 is performed using primer # 235 as a template.
[0023]
In the second and subsequent cycles of the PCR reaction in the first step, an extension reaction is performed in the same manner as in the first cycle, or an extension reaction is performed using an already synthesized fragment as a template. Also at this time, since primer # 225 and primer # 235 are used, misannealing is prevented and only the first region can be amplified.
[0024]
In the second step, as in the first step, a PCR reaction is performed according to a normal protocol except that no template DNA is present. That is, in the first cycle of the PCR reaction in the second step, primer # 226 and primer # 236 are annealed to each other on the 3 ′ end side, and then an extension reaction from primer # 236 is performed using primer # 226 as a template. An extension reaction from primer # 226 is performed using primer # 236 as a template.
[0025]
In the second and subsequent cycles of the PCR reaction in the second step, an extension reaction is performed in the same manner as in the first cycle, or an extension reaction is performed using an already synthesized fragment as a template. Also at this time, since primer # 226 and primer # 236 are used, misannealing is prevented and only the second region can be amplified.
[0026]
In the second-stage PCR, the first region and the second region are used as template DNAs, and primer # 237 (SEQ ID NO: 11) and primer # 238 (SEQ ID NO: 12) indicated by arrows in FIG. Perform each reaction according to the protocol. Here, since the first region and the second region are defined so as to overlap by about 20 mer, annealing is performed at the overlapping portion. The entire base sequence represented by SEQ ID NO: 1 can be amplified by using primer # 237 and primer # 238. Hereinafter, the amplified base sequence is referred to as “amplified fragment”.
[0027]
In these first and second stage PCRs, it is preferable to use a DNA polymerase having a high proofreading activity. Thus, even if an unexpected misanneal occurs, it can be corrected by the 3 ′ exonuclease activity of the DNA polymerase.
[0028]
On the other hand, in the first-stage PCR and the second-stage PCR, it is preferable to perform optimization by appropriately setting the temperature conditions, time conditions, and number of reaction cycles in each of the DNA denaturation reaction, annealing reaction, and extension reaction.
Thus, according to this method, a gene encoding a peptide repeat sequence can be amplified by performing two-step PCR using the primers designed in 2) above. In particular, a gene encoding a peptide repeatedly containing a biologically significant mucin-type glycosylation sequence as its amino acid sequence can be amplified by the method described above. Thereby, a basic technology for introducing an additional sequence of a clustered mucin-type sugar chain can be established.
[0029]
2. Above 1. Of amplified fragments prepared in step 1 into other genes
Examples of a method for introducing an amplified fragment into another gene include the method described in T. Maniatis et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, p239 (1982). By introducing the amplified fragment into another gene according to this method, a linked gene obtained by linking the amplified fragment to another gene can be prepared.
[0030]
As the other gene, a gene encoding a protein secreted through a normal secretion pathway is preferable. Examples of this protein include factors belonging to the FGF family, closely related factors, or other proteins having heparin-binding properties but no structural similarity to the former. Specific examples of other proteins described herein include, but are not limited to, heparin-binding epidermal growth factor-like factor (HB-EGF) and platelet-derived growth factor (PDGF). . As specific examples of factors belonging to the FGF family or closely related factors, FGF-1 to 23 are known.
[0031]
By introducing the amplified fragment into another gene, a peptide repeat sequence can be introduced into another protein. At this time, by appropriately setting the position at which the amplified fragment is introduced, a repetitive peptide sequence can be introduced at a predetermined position in another protein.
[0032]
When the amplified fragment shown in SEQ ID NO: 1 is introduced, a region encoding the N-terminal side of FGF is added to the 3 ′ terminal side, so that the amplified fragment is converted into a gene encoding FGF (hereinafter referred to as the following procedure). , Referred to as the FGF gene).
[0033]
That is, a PCR reaction is performed using the amplified fragment (SEQ ID NO: 1) and the FGF gene (SEQ ID NO: 31) as a template, for example, using # 237 (SEQ ID NO: 11) and # 630 (SEQ ID NO: 16) as primers. In this PCR reaction, a region encoding the N-terminus of FGF is present on the 3 ′ end side of the amplified fragment, and this region and the region encoding the N-terminus of FGF are annealed. Then, the amplified fragment and the FGF gene can be linked by synthesizing full-length DNA by an extension reaction from these primers.
[0034]
In addition, since the amplified fragment represented by SEQ ID NO: 1 has a region encoding a part of the secretory signal sequence on the 5 ′ end side, the amplified fragment is converted into a gene encoding the secretory signal sequence according to the following procedure. (Hereinafter referred to as a secretory signal gene).
[0035]
That is, a PCR reaction is performed using the amplified fragment (SEQ ID NO: 1) and the secretory signal gene (SEQ ID NO: 30) as a template, for example, using # 105 (SEQ ID NO: 17) and # 238 (SEQ ID NO: 12) as primers. In this PCR reaction, a region encoding the C-terminus of the secretory signal sequence is present on the 5 ′ end side of the amplified fragment, and this region and the region encoding the C-terminus of the secretory signal sequence are annealed. Then, the amplified fragment and the secretory signal gene can be linked by synthesizing full-length DNA by an extension reaction from these primers.
[0036]
Furthermore, since the linking gene between the amplified fragment and the FGF gene and the linking gene between the amplified fragment and the secretory signal gene obtained here have the amplified fragment as a common region, using these two linked genes as a template, for example, By performing a PCR reaction using # 105 (SEQ ID NO: 17) and # 630 (SEQ ID NO: 16) as primers, a gene in which a secretory signal gene, an amplified fragment, and an FGF gene are linked can be prepared.
[0037]
By adding a part of the 3 ′ end of the FGF gene to the 5 ′ end of the amplified fragment, the amplified fragment can be linked to the 3 ′ end of the FGF gene according to the above-described method (see FIG. 3). .
The obtained linked gene can be replicated and maintained in the host by introducing it into a vector such as a commonly used plasmid. Any vector can be used as long as it can be replicated and maintained in the host. Examples thereof include pBR322 and pUC18 derived from E. coli, and pET-3c constructed based on these.
[0038]
3. Expression of amplified genes
1) Construction of expression vector
2. An expression vector can be constructed by ligating the ligated gene obtained in (1) downstream of a promoter in a vector suitable for expression. When constructing an expression vector, a mucin region and a region containing a base sequence encoding another protein (hereinafter referred to as “region containing a base sequence encoding a mucin-type glycosylated protein”) are cut out. By linking this to the downstream of the promoter in a vector suitable for expression, an expression vector can be obtained.
[0039]
A region containing a base sequence encoding a mucin-type glycosylated protein has ATG as a translation initiation codon at the 5 ′ end and TAA, TGA or TAG as a translation termination codon at the 3 ′ end. May be. Furthermore, in order to express the protein encoded by the region, a promoter is connected upstream thereof. The promoter may be any promoter as long as it is appropriate for the host used for gene expression. When the host to be transformed is Bacillus subtilis, SP01 promoter, SP02 promoter, penP promoter and the like, and when the host is yeast, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter and the like can be mentioned. When the host is an animal cell, examples include SV40-derived promoters and retrovirus promoters.
[0040]
Any plasmid can be used as a plasmid into which a recombinant DNA having a base sequence encoding a mucin-type glycosylated protein constructed in this way can be replicated and maintained in a host cell. Examples thereof include vectors constructed based on pBR322, pUC18, etc. derived from E. coli. Examples of the method for incorporation into a plasmid include the method described in T. Maniatis et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, p. 239 (1982).
[0041]
2) Preparation of transformant
A transformant can be obtained by introducing the expression vector constructed in 1) above into an appropriate host cell. The host cell may be any host cell having a glycosylation pathway, such as Bacillus subtilis (eg, Bacillus subtilis DB105), yeast (eg, Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae), animal cell (eg, COS cell, CHO cell, BHK cell, NIH3T3 cell, BALB / c3T3 cell, HUVE cell, LEII cell), insect cell (for example, Sf-9 cell, Tn cell) and the like can be exemplified.
[0042]
The transformation may be performed by a method generally performed for each host cell or any method that can be applied. For example, if the host cell is yeast, the yeast can be made into a competent cell by the lithium method or other methods, and the constructed expression vector can be introduced by the temperature shock method or electroporation method. If the host cell is an animal cell, the constructed expression vector can be introduced into cells in the growth phase or the like by the calcium phosphate method, lipofection method or electroporation method.
[0043]
4). Creation of repetitive amino acid sequence-added proteins
1) Production of repetitive amino acid sequence-added proteins
For example, a mucin-type glycosylated protein is produced by culturing the transformant obtained as described above in a medium. When the transformant is cultured, a medium generally used for each host is used as the medium used for the culture. Or, if it is not general, it may be an applicable medium. As an example, if the host is yeast, YPD medium or the like is used. If the host is an animal cell, use Dulbecco's MEM supplemented with animal serum. Culturing is performed under conditions generally used for each host. Moreover, it is sufficient if the condition is applicable even if it is not general. As an example, if the host is yeast, it is carried out at about 25 to 37 ° C. for about 12 hours to 2 weeks, and if necessary, aeration or stirring can be added. If the host is an animal cell, at about 32-37 ° C, 5% CO 2 It can be performed at 100% humidity for about 24 hours to 2 weeks. If necessary, the gas phase conditions can be changed and stirring can be added.
[0044]
In order to obtain a mucin-type glycosylated protein from the culture of the transformant as described above, the protein released into the culture solution can be directly recovered from the supernatant after centrifugation. In addition, when extracting from cultured cells or cells, the target protein is removed from the cells by culturing the cells or cells by homogenizer, French press, ultrasonic wave, lysozyme and / or freeze-thawing. And the protein can be obtained from the soluble fraction. In addition, when the target protein is contained in the insoluble fraction, a method in which the cells or cells are destroyed, the insoluble fraction is collected by centrifugation, and is made soluble by a buffer solution containing guanidine hydrochloride or the like and collected. In addition, there is a method in which cells or cells are directly destroyed with a buffer solution containing a protein denaturant such as guanidine hydrochloride, and the target protein is eluted outside the cells.
[0045]
In order to purify the mucin-type glycosylated protein from the supernatant, known separation / purification methods can be combined appropriately. These known separation and purification methods include salting out, solvent precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, Isoelectric focusing etc. can be used. Furthermore, when the mucin-type glycosylated protein has heparin-binding properties, an affinity chromatography method using heparin sepharose as a carrier can be applied.
[0046]
As long as the activity of the mucin-type glycosylated protein thus obtained is not impaired, dialysis and lyophilization can be performed to obtain a dry powder. Furthermore, adding serum albumin or the like as a carrier for storage is effective for preventing adsorption of mucin-type glycosylated proteins to the container. The coexistence of a trace amount of a reducing agent in the purification process or storage process is suitable for preventing the oxidation of mucin-type glycosylated proteins. Examples of the reducing agent include β-mercaptoethanol, dithiothreitol, glutatin and the like.
[0047]
2) Addition of sugar chain
Mucin-type glycosylated proteins can also be linked to sugar chains by chemical methods. As a specific method, a method based on any one of the following a) and b) or a combination thereof may be considered.
[0048]
a). First, these sugar chains are completed by a biological method, a chemical synthesis method, or an appropriate combination thereof. At that time, an appropriate protein-binding residue can be introduced at the sugar chain terminal. For example, an aldehyde group is formed by reducing and partially oxidizing the reducing end of the completed sugar chain, and this is bonded to an amino group in the protein to form an amide bond, thereby completing the binding between the sugar chain and the protein.
[0049]
b). First, an aldehyde group is formed by reducing and partially oxidizing the reducing end of a monosaccharide or an appropriate protein-binding residue bound to the monosaccharide, and by forming an amide bond with an amino group in the protein, The combination of monosaccharide and protein is completed. A sugar chain is completed by binding a further monosaccharide or sugar chain to a functional group such as a hydroxyl group of this monosaccharide. For this binding, a biological method, a chemical synthesis method, a method in which these are appropriately combined, or the like can be considered.
[0050]
3) Use of the produced mucin-type glycosylated protein
The novel mucin-type glycosylated protein obtained in 2) above is given a new function by addition of a sugar chain while retaining the physiological activity inherent in the protein itself. Specifically, modification of in vivo kinetics due to high molecular weight resulting from glycosylation, selective distribution of organs in vivo by glycan recognition proteins in vivo, and tissue specific by presentation of bioactive glycan epitopes It can be applied to targeting.
[0051]
Furthermore, the obtained mucin-type glycosylated protein is excellent in stability such as heat resistance, acid resistance, alkali resistance, and proteolytic enzyme resistance, and non-specific adsorption can be reduced by increasing hydrophilicity. Expected to bring. Therefore, by using mucin-type glycosylated proteins for pharmaceuticals, before administration to living bodies, physical stability such as acid resistance and alkali resistance is improved, and loss prevention by reducing adsorption to containers is prevented. In addition, after administration to a living body, it can improve biological stability and can be applied to organ / tissue-specific targeting and pharmacokinetic modification.
[0052]
Furthermore, among mucin-type glycosylated proteins, those having heparin-binding properties (hereinafter referred to as “mucin-type glycosylated heparin-binding proteins”) are enhanced by covalently binding sugar chains. Therefore, it can be used as a medicine. Here, high function means that the activity of the target protein is improved. An example of high functionality is that by covalently binding a sugar chain to a protein, the activity remaining after treatment with heat, acid and alkali is higher than that of a protein not having a sugar chain covalently bonded. It is done.
[0053]
For example, a clustered mucin-type sugar chain added to FGF has an effect of regulating the physiological function of FGF. The physiological function of FGF specifically refers to promoting or suppressing the proliferation of fibroblasts, vascular endothelial cells, myoblasts, chondrocytes, osteoblasts, and glial cells. Therefore, mucin-type glycosylated FGF is effective for promoting cell growth and regeneration of tissues such as liver, wound healing, nerve function regulation, and fibroblast growth regulation, and various diseases such as fiber It is useful for the prevention and treatment of blastoma, hemangioma, osteoblastoma, neuronal death, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, neuroblastoma, amnesia, dementia, myocardial infarction, and as a hair growth agent, hair restorer, etc. Is also available.
[0054]
The mucin-type glycosylated heparin-binding protein obtained as described above uses pharmaceutically acceptable solvents, excipients, carriers, adjuvants and the like, and in accordance with conventional methods for preparation of preparations, solutions and lotions And pharmaceutical compositions such as aerosols, injections, powders, granules, tablets, suppositories, intestinal solvents and capsules. In the pharmaceutical composition, the content of the mucin-type glycosylated heparin-binding protein that is an active ingredient may be about 0.0000000001 to 1.0% by weight. The pharmaceutical composition can be safely administered parenterally or orally to mammals such as humans, mice, rats, rabbits, dogs and cats. The dosage of the pharmaceutical composition may be appropriately changed depending on the dosage form, administration route, symptoms, etc., but when administered to mammals including humans, for example, mucin glycosylated heparin-binding protein is added in an amount of 0.0001-100 mg. It is exemplified that it is applied to the affected area several times a day.
[0055]
In the above-described example, the heparin-binding protein is described as an example, but other natural proteins can be enhanced by covalently binding mucin sugar chains. In the above description, cDNAs encoding clustered mucin-type glycosylated sequences with various repeat frequencies can be prepared by changing the primers used for the PCR reaction to appropriate sequences. In addition, in the above description, in the cloning described in “1. Amplification of a gene encoding a repetitive amino acid sequence”, not only a target-size clone but also a minor by-product is selected and cloned, whereby various repetitive operations are performed. A cDNA encoding a frequency clustered mucin-type glycosylation sequence can be prepared. Examples of a gene encoding a protein containing such a cDNA sequence are shown in SEQ ID NO: 48 and SEQ ID NO: 49.
[0056]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, these examples are for illustrative purposes and do not limit the technical scope of the present invention.
[0057]
[Example 1]
Synthesis of a cDNA encoding the amino acid sequence of a peptide serving as an acceptor of a mucin-type sugar chain introduced into the N-terminus of secretory FGF (hereinafter referred to as “mucin box”) (see FIG. 1)
1) Synthesis of the first half of cDNA encoding mucin box
PCR (Polymerase Chain Reaction: Polymerase chain reaction) was used in a reaction system in which # 225 (SEQ ID NO: 7) and # 235 (SEQ ID NO: 8) were used as primers in the absence of template, and each of them was present at a concentration of 8 pmol / μl. ) As the reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 68 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 30 times. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis (FIG. 2, lane 1), and a specifically amplified 106 base pair band was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment contains the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
[0058]
2) Synthesis of the second half of cDNA encoding mucin box
In the absence of template, # 226 (SEQ ID NO: 9) and # 236 (SEQ ID NO: 10) were used as primers, and PCR was performed in a reaction system in which these were present at a concentration of 8 pmol / μl, respectively. As reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 68 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 30 times. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis (FIG. 2, lane 2), and a specifically amplified 123 base pair band was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment contains the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
[0059]
3) Synthesis of full-length cDNA encoding mucin box
The DNA fragments (106 base pair fragments and 123 base pair fragments) obtained in 1) and 2) above were mixed and used as templates, and primers # 237 (SEQ ID NO: 11) and # 238 (SEQ ID NO: 12) PCR was performed in a reaction system in which each of them was present at a concentration of 8 pmol / μl. As the reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 60 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 30 times. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis (FIG. 2, lane 3), and a specifically amplified 207 base pair band was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment has the base sequence shown in SEQ ID NO: 1.
[0060]
This 207 base pair fragment encodes the N-terminal side of the FGF as a sequence for introduction into the N-terminal of the FGF-1 portion of the secretory FGF at the 3 ′ end of the coding strand encoding the mucin box. The base sequence to be inserted is inserted. In addition, this 207 base pair fragment is used as a sequence for introduction into the N-terminus of the FGF-1 portion of the secretory FGF at the 5 ′ end of the coding strand encoding the mucin box. A base sequence encoding the C-terminal side is inserted. The 207 base pair fragment has Eco RI sites inserted at both ends as restriction enzyme sites for incorporation into the vector.
[0061]
4) Cloning of cDNA encoding mucin box
The DNA fragment obtained in 3) above was completely digested with Eco RI, and the PCR product was end-treated. This reaction product was purified using a DNA fragment purification kit (Roche Diagnostics High Pure PCR Product Purification Kit). The obtained purified DNA fragment was mixed with a vector pretreated with Eco RI and CIAP, pBluescript II (KS +), and subjected to a DNA ligation reaction. Using this reaction product, E. coli strain DH5α was transformed. The obtained transformant was seeded on an agarose medium in the presence of ampicillin, X-Gal, and IPTG, and primary colonies were selected by selecting the grown white colonies.
[0062]
By using the selected colonies and performing direct PCR using vector primers # 115 (SEQ ID NO: 19) and # 116 (SEQ ID NO: 20), selecting a clone that gives the expected 295 base pair band, Secondary screening was performed.
The colony obtained by the secondary screening was liquid-cultured in ampicillin-containing LB medium, and the plasmid was roughly purified from the grown cells by the alkaline method. This plasmid was digested with Eco RI, and the excised DNA fragment was analyzed by agarose gel electrophoresis. A clone giving a band of 195 base pairs, which is the target size, was selected for the tertiary screening. For several selected clones, the plasmid was purified again, and the inserted sequence of the plasmid was decoded by cycle sequencing.
[0063]
A clone with a sequence that matches the expected sequence was selected and named mucx10@N-ter./pBS/cl.9/000524. Research Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, May 29, 2000 Is deposited at FERM P-17881. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 21. Moreover, the result of digesting the plasmid of this clone with Eco RI and analyzing the excised DNA fragment by agarose gel electrophoresis is shown in “FIG. 2, lane 4”.
[0064]
[Example 2]
Synthesis of cDNA encoding mucin box to be introduced into C-terminal of secretory FGF (see Fig. 3)
1) Synthesis of the first half of cDNA encoding mucin box
In the absence of the template, PCR was performed in a reaction system using # 224 (SEQ ID NO: 22) and # 225 (SEQ ID NO: 23) as primers and present at a concentration of 8 pmol / μl, respectively. As the reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 55 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 25 times. The reaction product was separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 110 base pair band was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment contains the base sequence shown in SEQ ID NO: 24.
[0065]
2) Synthesis of the second half of cDNA encoding mucin box
In the absence of template, # 226 (SEQ ID NO: 9) and # 227 (SEQ ID NO: 23) were used as primers, and PCR was performed in a reaction system in which these were each present at a concentration of 8 pmol / μl. As the reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 55 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 25 times. The reaction product was separated by agarose gel electrophoresis, and a 107 bp band specifically amplified was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment contains the base sequence shown in SEQ ID NO: 24.
[0066]
3) Synthesis of full-length cDNA encoding mucin box
The DNA fragments obtained in 1) and 2) (110 base pair DNA fragments and 107 base pair DNA fragments, respectively) were mixed and used as templates, and primers # 230 (SEQ ID NO: 25) and # 231 (sequences) No. 26) was used, and PCR was performed in a reaction system in which these were present at a concentration of 8 pmol / μl. As the reaction conditions, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 50 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 25 times. The reaction product was separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 195 base pair band was extracted and purified by ethanol precipitation. The obtained DNA fragment has the base sequence shown in SEQ ID NO: 24.
[0067]
In this 195 base pair fragment, the base sequence encoding the C-terminal side of the FGF is inserted into the 5 ′ end of the coding strand encoding the mucin box as a sequence for introduction into the C-terminal of the secretory FGF. Has been. In this 195 base pair fragment, a base sequence for instructing the end of protein translation is inserted at the 3 ′ end of the coding strand encoding the mucin box. Further, this 195 base pair fragment has Eco RI sites inserted at both ends as restriction enzyme sites for incorporation into the vector.
[0068]
4) Cloning of cDNA encoding mucin box
The DNA fragment obtained in 3) above was completely digested with Eco RI, and the PCR product was end-treated. This reaction product was purified using a DNA fragment purification kit (Roche Diagnostics High Pure PCR Product Purification Kit). The obtained purified DNA fragment was mixed with a vector pretreated with Eco RI and CIAP, pBluescript II (KS +), and subjected to a DNA ligation reaction. Using this reaction product, E. coli strain DH5α was transformed. The obtained transformant was seeded on an agarose medium in the presence of ampicillin, X-Gal, and IPTG, and primary colonies were selected by selecting the grown white colonies.
[0069]
By using the selected colonies and performing direct PCR using vector primers # 115 (SEQ ID NO: 19) and # 116 (SEQ ID NO: 20), selecting a clone that gives the expected 283 base pair band, Secondary screening was performed.
[0070]
The colony obtained by the secondary screening was liquid-cultured in ampicillin-containing LB medium, and the plasmid was roughly purified from the grown cells by the alkaline method. This plasmid was digested with Eco RI, and the excised DNA fragment was analyzed by agarose gel electrophoresis. A clone giving a band of 183 base pairs, which is the target size, was selected and used as the tertiary screening. For several selected clones, the plasmid was purified again, and the inserted sequence of the plasmid was decoded by cycle sequencing.
[0071]
A clone with a sequence that matches the expected sequence was selected and named mucx10@C-ter./pBS/cl.I2-3/000524. On May 29, 2000, Biotechnology Industry Deposited at the Technical Research Institute at FERM P-17882. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 27.
[0072]
[Example 3] Synthesis of cDNA encoding secreted FGF
Here, as a secretory FGF, a chimeric protein (SEQ ID NO: 34) consisting of an N-terminal 40 amino acid residue (secretory signal sequence) of mouse-derived FGF-6 and human-derived FGF-1 (without a secretory signal sequence). ) Was synthesized.
[0073]
1) Preparation of mouse FGF-6 cDNA fragment
Using FGF-6 cDNA (SEQ ID NO: 28) prepared from mouse brain as a template, # 1048 (5'-GCG TCG ACC CAC CAT GTC CCG GGG AGC AGG ACG TGT TCA GGG CAC GCT GCA GGC TCT CGT CTT C-3 PCR reaction was performed using ') (SEQ ID NO: 13) and # 968 (5'-GCG ATA TCC AGT AGC GTG CCG TTG GCG CG-3') (SEQ ID NO: 14) as primers. The specifically amplified 138 base pair band was separated by electrophoresis, extracted, and then double cut with EcoR V and Sal I. The resulting 130 base pair band was separated and extracted and used for the ligation reaction shown below. This 130 base pair fragment contains a region encoding an amino acid sequence indicating a secretion signal in mouse FGF-6.
[0074]
2) Preparation of human FGF-1 gene fragment
Using FGF-1 cDNA (SEQ ID NO: 29) prepared from human liver cells as a template, # 967 (5'-GCG TCG ACA GCG CTA ATT ACA AGA AGC CCA AAC TC-3 ') (SEQ ID NO: 15) and # 630 PCR reaction was performed using (5′-CCG AAT TCG AAT TCT TTA ATC AGA AGA GAC TGG-3 ′) (SEQ ID NO: 16) as a primer. The specifically amplified 434 base pair band was separated by electrophoresis, extracted, and then double-cut with EcoR I and Sal I. The obtained band of 418 base pairs was separated and extracted, and this was inserted into a pBluescript II (KS +) cloning vector (2934 base pairs) double-cut with EcoR I and Sal I, and FGF-1α / pBluescript II ( KS +) was obtained (3352 base pairs). The obtained FGF-1α / pBluescript II (KS +) was sequentially digested with Aor51H I and Sal I, and the resulting band of 3344 base pairs was separated and extracted and used for the ligation shown below. This 3344 base pair fragment contains a region encoding human FGF-1.
[0075]
3) Creation of chimeric genes
The 130 base pair fragment obtained in 1) above and the 3344 base pair fragment obtained in 2) above were subjected to a DNA ligation reaction to obtain an N-FGF-6 / 1α-IV / pBluescript II (KS +) vector. (3474 base pairs, SEQ ID NO: 32). The 130 base pair fragment has a codon encoding an asparagine residue to which an N-type sugar chain is added.
[0076]
4) N-FGF-6 / 1α <NQ> Chimeric gene creation
Here, site-directed mutagenesis is performed on the N-FGF-6 / 1α-IV / pBluescript II (KS +) vector obtained in 3) above, and the asparagine residue added by the N-type sugar chain is mutated to glutamic acid. It was. That is, first, using N-FGF-6 / 1α-IV / pBluescript II (KS +) vector as a template, # 105 (5'-GCG TCG ACC CAC CAT GTC-3 ') (SEQ ID NO: 17) and # 124 (5 PCR reaction was performed using '-GCG ATA TCC AGT AGC GTG CCT TGG GCG CG-3') (SEQ ID NO: 18) as a primer. A specifically amplified 138 base pair band was separated by electrophoresis, extracted, and then double cut with EcoR V and Sal I. The resulting 130 base pair band was subjected to DNA ligation reaction together with the 3344 base pair fragment obtained in 2) above, and N-FGF-6 / 1α The <NQ> / pBluescript II (KS +) vector was obtained (3474 base pairs, SEQ ID NO: 33). N-FGF-6 / 1α In the <NQ> / pBluescript II (KS +) vector, a codon encoding an asparagine residue added by an N-type sugar chain in a 130 base pair fragment is mutated to a codon encoding glutamine.
[0077]
Select a clone of the N-FGF-6 / 1α-IV / pBluescript II (KS +) vector Sal I / EcoR I digestion product obtained here and cloned into the expression vector pMEXneo, and select FGF-6 / 1α-IV. Named /pMEXneo/cl.15-1/DH5α/970903, deposited on September 10, 2000 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology at FERM P-16408. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 32.
[0078]
N-FGF-6 / 1α Select a clone of <NQ> / pBluescript II (KS +) vector Sal I / EcoR I digestion product cloned into the expression vector pMEXneo and select FGF-6 / 1α-IV '(NQ) /pMEXneo/cl.153- It was named 1 / DH5α / 970903 and was deposited at the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology on September 11, 2000 at FERM P-16418. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 33.
[0079]
Example 4
Synthesis of cDNA encoding a protein having a mucin box introduced at the N-terminus of secretory FGF (shown in FIG. 4B)
Here, using the cDNA encoding the mucin box obtained in Example 1, a cDNA for creating a protein having a mucin box introduced at the N-terminus of a secretory FGF (shown in FIG. 4A) is prepared. did.
[0080]
1) Synthesis of cDNA encoding the signal sequence of secretory FGF
Here, a cDNA encoding a signal sequence of secretory FGF was synthesized. N-FGF-6 / 1α PCR was performed using the <NQ> / pBluescript II (KS +) vector as a template and # 115 (SEQ ID NO: 19) and # 241 (SEQ ID NO: 35) as primers. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 160 base pair band was extracted.
[0081]
2) Synthesis of cDNA encoding mucin box region
Here, a cDNA encoding a mucin box region was synthesized. PCR was performed using the mucx10@N-ter./pBS/cl.9/000524 plasmid prepared in Example 1 as a template and # 239 (SEQ ID NO: 36) and # 240 (SEQ ID NO: 37) as primers. . The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 196 base pair band was extracted.
[0082]
3) Synthesis of cDNA encoding FGF-1 region of secretory FGF
Here, cDNA encoding a region having heparin-binding property in secretory FGF was synthesized. N-FGF-6 / 1α PCR was performed using the <NQ> / pBluescript II (KS +) vector as a template and # 242 (SEQ ID NO: 38) and # 116 (SEQ ID NO: 20) as primers. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 447 base pair band was extracted.
[0083]
4) Synthesis of full-length cDNA encoding a protein with mucin box introduced at the N-terminus of secretory FGF
The DNA fragments obtained in the above 1), 2) and 3) (160 base pairs, 196 base pairs and 447 base pairs, respectively) were mixed to form a template, and # 213 (SEQ ID NO: 39) and # 116 (SEQ ID NO: 20) ) As a primer. As the reaction conditions in this PCR, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 55 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (60 seconds) was repeated 25 times.
[0084]
The PCR reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 746 base pair band was extracted. This 746 base pair fragment contains a signal sequence coding region, a mucin box coding region inserted downstream thereof, and a heparin-binding region inserted downstream thereof (coding human FGF-1). To be included). That is, the full length of cDNA encoding a protein having a mucin box introduced at the N-terminus of secretory FGF was synthesized here.
[0085]
5) Cloning of cDNA encoding a protein with mucin box introduced at the N-terminus of secretory FGF
The DNA fragment obtained in 4) above was completely digested with Eco RI, and the end treatment of the PCR product was performed (701 base pairs). Subsequently, this reaction product was purified using a DNA fragment purification kit (Roche Diagnostics High Pure PCR Product Purification Kit). The obtained purified DNA fragment was mixed with a pCAD vector pretreated with Eco RI and CIAP and subjected to a DNA ligation reaction. Using this recombinant vector, E. coli strain DH5α was transformed. The obtained transformant was seeded on an agarose medium in the presence of ampicillin, and a primary screening was performed by selecting the grown colonies.
[0086]
By using the selected colonies and performing direct PCR using primers # 174 (SEQ ID NO: 40) and # 212 (SEQ ID NO: 41), a clone that gives the expected 807 base pair band is selected. Next screening. Furthermore, by performing direct PCR using primers # 174 (SEQ ID NO: 40) and # 102 (SEQ ID NO: 42), by selecting a clone that gives the expected band of 704 base pairs, The correct one was selected.
[0087]
The selected colonies were liquid-cultured in ampicillin-containing LB medium, and the plasmid was roughly purified from the grown cells by the alkaline method. This plasmid was digested with Eco RI, and the excised DNA fragment was analyzed by agarose gel electrophoresis. A clone giving a band of 701 base pairs, which is the target size, was selected and used as the tertiary screening. For several clones selected in the tertiary screening, the plasmid was purified again and the inserted sequence of the plasmid was decoded by cycle sequencing.
[0088]
A clone having a sequence that matches the expected sequence was selected and named NM10: mucx10@Nter.secFGF/pCAD/cl.N-6/000524. Deposited at the Industrial Technology Research Institute with FERM P-17879. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 43.
[0089]
Example 5
Synthesis of cDNA encoding a protein having a mucin box introduced at the C-terminus of secretory FGF (shown in FIG. 4C)
Here, using the cDNA encoding the mucin box obtained in Example 2, a cDNA for creating a protein having a mucin box introduced into the C-terminus of secretory FGF (shown in FIG. 4A) is prepared. did.
[0090]
1) Synthesis of cDNA encoding almost the entire length of secretory FGF
N-FGF-6 / 1α PCR was performed using <NQ> / pBluescript II (KS +) vector as a template and # 213 (SEQ ID NO: 39) and # 234 (SEQ ID NO: 44) as primers. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 551 base pair band was extracted.
[0091]
2) Synthesis of cDNA encoding mucin box
Here, a cDNA encoding a mucin box region was synthesized. PCR was carried out using the mucx10@C-ter./pBS/cl.I2-3/000524 plasmid prepared in Example 2 as a template and # 232 (SEQ ID NO: 45) and # 233 (SEQ ID NO: 46) as primers. went. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 195 base pair band was extracted.
[0092]
3) Synthesis of the full-length cDNA of a protein with a mucin box introduced at the C-terminal of secretory FGF
PCR was performed using the DNA fragments obtained in 1) and 2) above as a template by mixing # 213 (SEQ ID NO: 39) and # 233 (SEQ ID NO: 46) as primers. As the reaction conditions in this PCR, a cycle of 94 ° C. (30 seconds), 55 ° C. (30 seconds), and 72 ° C. (30 seconds) was repeated 25 times.
[0093]
The PCR reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and a specifically amplified 721 base pair band was extracted. This 721 base pair fragment contains a signal sequence encoding region, a heparin binding region inserted downstream thereof (region encoding human FGF-1), and a mucin box inserted downstream thereof. It is included. That is, the full length of cDNA encoding a protein having a mucin box introduced into the C-terminal of secretory FGF was synthesized here.
[0094]
4) Cloning of cDNA of protein with mucin box introduced into C-terminal of secretory FGF
The DNA fragment obtained in the above 3) was completely digested with Eco RI, and the end treatment of the PCR product was performed. Subsequently, this reaction product was purified using a DNA fragment purification kit (Roche Diagnostics High Pure PCR Product Purification Kit). The obtained purified DNA fragment was mixed with a pCAD vector pretreated with Eco RI and CIAP and subjected to a DNA ligation reaction. Using this recombinant vector, E. coli strain DH5α was transformed. The obtained transformant was seeded on an agarose medium in the presence of ampicillin, and a primary screening was performed by selecting the grown colonies.
[0095]
By using the selected colonies and performing direct PCR using primers # 174 (SEQ ID NO: 40) and # 212 (SEQ ID NO: 41), a clone that gives the expected 807 base pair band is selected. Next screening. In addition, by performing direct PCR using primers # 174 (SEQ ID NO: 40) and # 102 (SEQ ID NO: 42), by selecting a clone that gives the expected 554 base pair band, The correct one was selected.
[0096]
The selected colonies were liquid-cultured in ampicillin-containing LB medium, and the plasmid was roughly purified from the grown cells by the alkaline method. This plasmid was digested with Eco RI, and the excised DNA fragment was analyzed by agarose gel electrophoresis. A clone giving a band of 701 base pairs, which is the target size, was selected and used as the tertiary screening. For several clones selected in the tertiary screening, the plasmid was purified again and the inserted sequence of the plasmid was decoded by cycle sequencing.
[0097]
A clone having a sequence that matches the expected sequence was selected and named CM10: mucx10@Cter.secFGF/pCAD/cl.D-5/000524. On May 29, 2000, Biotechnology, AIST Deposited at the Industrial Technology Research Institute at FERM P-17880. The DNA sequence of this clone is shown in SEQ ID NO: 47.
[0098]
Example 6
Expression of protein with mucin box introduced at N-terminal or C-terminal of secreted FGF
1) Gene transfer into animal cells
NM10: mucx10@Nter.secFGF/pCAD/cl.N-6/000524 plasmid obtained in Example 4 or CM10: mucx10@Cter.secFGF/pCAD/cl.D-5/000524 obtained in Example 5 The plasmid was transfected into CHO-K1 cells (Chinese hamster ovary cell K1 substrain) by the lipofection method, and the transfected cells were selected by culturing in the absence of thymidine and hypoxanthine.
[0099]
2) Gene amplification
Methotrexate (MTX) was added to the obtained culture solution of the gene-transferred cells to amplify the transgene. The MTX concentration was sequentially increased, and finally clones that survived in the presence of 1000 nM MTX were selected. Among these selected clones, a clone having a mucin box introduced at the N-terminus was named NM10 / CHO, and a clone having a mucin box introduced at the C-terminus was named CM10 / CHO.
[0100]
3) Mass production of target protein by selected clones
NM10 / CHO and CM10 / CHO were each increased until the culture dish was almost full, and the amount of protein produced was increased by replacing the medium with a serum-free medium. The medium was changed every day, and the conditioned medium obtained was centrifuged at low speed, and the supernatant was stored at 4 ° C.
[0101]
Example 7
Expression of sialyl Lewis X antigen
The clones prepared in Example 6 were further introduced with core 2N-acetylglucosamine transferase and fucose transferase 7 to express sialyl Lewis X antigen.
[0102]
1) Gene transfer of core 2N-acetylglucosamine transferase
The human core 2N-acetylglucosaminyltransferase gene was cloned by PCR according to a conventional method and incorporated into the pZeoSV2 (+) vector. The gene was introduced into the NM10 / CHO cells or CM10 / CHO cells prepared in Example 6 by the above-described method, and the transgene-expressing cells were selected based on zeocin resistance. These clones were named NM10 / C2GN-T / CHO and CM10 / C2GN-T / CHO, respectively.
[0103]
2) Gene transfer of fucose transferase 7
The human fucose transferase 7 gene was cloned by PCR according to a conventional method and incorporated into the pMEXneo vector. The gene was introduced into NM10 / C2GN-T / CHO or CM10 / C2GN-T / CHO by the method described above, and a transgene-expressing cell was selected based on geneticin resistance. These clones were named NM10 / C2GN-T / FT7 / CHO and CM10 / C2GN-T / FT7 / CHO, respectively.
[0104]
<Test example>
Various tests as described below were performed using the cell lines obtained in Example 6 or Example 7 described above, and the characteristics of the protein into which the mucin box was introduced were evaluated.
[Test Example 1]
Analysis of secreted proteins
1) Crude purification of secreted protein using affinity for heparin
Heparin affinity column chromatography was performed using the conditioned medium obtained in Example 6, and the FGF-containing fraction was roughly purified. In the heparin affinity column chromatography, first, heparin sepharose beads were added to the conditioned medium obtained in Example 6 and stirred at 4 ° C. overnight. Next, beads settled by standing were packed in a column and washed thoroughly with a buffer solution having a physiological salt concentration. Thereafter, the protein bound to the beads was eluted with a buffer containing 2.5 M salt. The buffer from which the protein was eluted was monitored by absorbance at 280 nm, and the FGF content of each fraction was measured by ELISA using an anti-FGF-1 antibody.
[0105]
As a result, it was confirmed that 5-8 μg / ml of FGF-1 antigenic molecules (referred to as NM10 and CM10, respectively) were secreted in both NM10 / CHO and CM10 / CHO. No molecule having FGF-1 antigenicity was detected in the conditioned medium of CHO cells into which the gene was not introduced (detection sensitivity: 100 ng / ml).
[0106]
2) SDS denaturing electrophoresis
The FGF-containing fraction obtained as described above was subjected to SDS-denaturing electrophoresis. The protein was denatured by boiling the sample with a buffer for electrophoresis (containing SDS and 2-mercaptoethanol), and electrophoresis was performed in the presence of SDS using a 12.5% acrylamide gel. After the separated protein is electrically transferred to a nitrocellulose membrane, anti-FGF-1 monoclonal antibody and horseradish peroxidase-labeled anti-mouse IgG antibody, or biotin-labeled anti-FGF-1 monoclonal antibody and horseradish peroxidase-labeled streptavidin And were detected by chemiluminescence.
[0107]
The results are shown in FIG. NM10 and CM10 were both found to have a molecular weight close to 35 kDa (lanes 1 and 2, respectively), whereas secretory FGF-1 had a molecular weight of 18.5 kDa (lane 5). These were larger than the molecular weight of 21 kDa of the molecules (NM1, CM1) in which the mucin-type glycosylation sequence was introduced only once into secretory FGF-1 (lanes 3 and 4, respectively).
Since the difference between the molecular weight of secreted FGF-1 and the molecular weight of NM10 and CM10 cannot be explained only by the increase in the molecular weight of the protein backbone, it was expected that NM10 and CM10 had glycosylation.
[0108]
3) Digestion with various carbohydrate degrading enzymes
As described above, using a protein roughly purified by heparin affinity column chromatography, acetate buffer (pH 5.0), sialidase derived from Arthrobacter ureafaciens were added, and the mixture was incubated at 37 ° C. overnight. The enzyme reaction was stopped by heating at 0 ° C. for 3 minutes. This was analyzed by SDS denaturing electrophoresis as in 2). Alternatively, phosphate buffer (pH 7.8) and peptide-N-glycosidase F (PNGase) derived from Flavobacterium were added and incubated overnight at 37 ° C, and then the enzyme reaction was stopped by heating at 100 ° C for 3 minutes. . This was similarly analyzed by SDS denaturing electrophoresis.
[0109]
In addition, using the sialidase-treated sample, add phosphate buffer (pH 6.4) and O-glycosidase derived from Streptococcus pneumonia, incubate at 37 ° C overnight, and then heat at 100 ° C for 3 minutes to carry out the enzyme reaction. stopped. This was analyzed by SDS denaturing electrophoresis as described above.
The results are shown in FIGS.
[0110]
FIG. 5B shows the result of sialidase treatment. Compared to NM10 and CM10 before the enzyme treatment (lanes 1 and 3 respectively), the molecular weight on SDS-PAGE of NM10 and CM10 after the enzyme treatment (lanes 2 and 4 respectively) was changed. From this, it was concluded that NM10 and CM10 are sialic acid-containing molecules.
[0111]
FIG. 5C shows the result of the PNGase treatment. No changes were observed in the molecular weights on SDS-PAGE of NM10 and CM10 (lanes 1 and 3 respectively) before enzyme treatment and NM10 and CM10 (lanes 2 and 4 respectively) after enzyme treatment. However, it was found that a minor band of CM10 (36 kDa, lane 3) disappeared by PNGase treatment (lane 4). As a result, NM10 is a molecule that does not contain an N-linked sugar chain, and CM10 also has a major fraction that does not contain an N-linked sugar chain, but some minor fractions are N-linked. It was concluded that the molecule contains sugar chains.
[0112]
5D and FIG. 5E show the results of treatment with O-glycosidase for each of NM10 (D in FIG. 5) and CM10 (E in FIG. 5). Compared to the untreated sample (lane 1), the mobility is decreased by sialidase treatment (lane 2), but no change is observed in the mobility only by O-glycosidase treatment (lane 3). On the other hand, when the sialidase-treated sample was treated with O-glycosidase, the molecular weight was greatly reduced (lane 4). This is based on the high substrate specificity that O-glycosidase cleaves only the unmodified Gal β 1-3 GalNAc structure. From this result, NM10 and CM10 are sialylated Gal β 1-3 It was revealed that it was modified with a sugar chain having a GalNAc structure.
Furthermore, the molecular weight obtained was consistent with the molecular weight obtained when ldlD cells, which are O-glycan biosynthesis mutants, were used as hosts (lane 5), indicating that NM10 and CM10 were O-type. It was confirmed that the molecule was modified with a sugar chain.
[0113]
[Test Example 2]
Composition analysis of amino acids and amino sugars
The sample roughly purified by heparin affinity column chromatography in the same manner as in Test Example 1 was diluted to reduce the salt concentration, and then subjected to heparin affinity column chromatography using HPLC again (Test Examples described later). 4). The salt concentration was increased linearly from 0.5 to 2.5 M, monitored by absorbance at 214 nm, and the FGF content of each fraction was measured by ELISA using an anti-FGF-1 antibody. The obtained FGF-containing fraction was separated by SDS denaturing electrophoresis and analyzed by silver staining. The results are shown in FIG. 7B (lane 1). As shown in FIG. 7B, FGF into which the mucin box was introduced was detected as a nearly single band. As a result, it was found that the FGF into which the mucin box was introduced was purified with high purity.
[0114]
A part of the sample purified to a high purity as described above was heated in 6N hydrochloric acid at 110 ° C. for 22 hours to hydrolyze the peptide bond. The protein content (concentration) was accurately quantified by analyzing this with an amino acid analyzer. In addition, the glycoside bond was hydrolyzed by heating the other part in 4N hydrochloric acid at 100 ° C. for 6 hours. The amino sugar content (concentration) was accurately quantified by quantitative analysis with HPLC.
[0115]
These amino acid quantitative analysis results and amino sugar quantitative analysis results were combined to calculate the number of sugar chains in one molecule of glycoprotein.
As a result, it was found that 10.0 moles of GalNAc residues exist in 1 mole of CM10 protein. In addition to the results of Test Example 1 above, CM10 has a sialylated Gal β 1-3 GalNAc structure. It was concluded that it was modified with 10 sugar chains.
[0116]
[Test Example 3]
DNA synthesis promoting activity
HUVEC (human umbilical cord-derived vascular endothelial cells) stops the cell cycle when a growth factor such as FGF is deficient even in the presence of 15% serum. To the HUVEC in such a state, FGF introduced with the mucin box prepared in Test Example 1 or secreted FGF (secFGF) produced in CHO cells was added, and 18 hours later, radiolabeled thymidine was taken up for 6 hours. Let During this time, the amount of newly synthesized DNA was calculated by measuring the radioactivity incorporated into the DNA, and evaluated as DNA synthesis promoting activity.
[0117]
The results are shown in FIG. 6A shows NM10, FIG. 6B shows CM10, and FIG. 6C shows DNA synthesis promoting activity of secreted FGF-1 against HUVEC. White squares are untreated samples, black squares are sialidase and O- The result of the sample which removed O-type sugar chain by glycosidase treatment is shown.
[0118]
As a result, the FGF (A in FIG. 6 and B in FIG. 6) into which the mucin box was introduced exhibited a sufficient decrease in specific activity compared to secFGF (C in FIG. 6), but had sufficient DNA synthesis promoting activity. It became clear that it was holding. In addition, by removing the O-type sugar chain, the activity is restored to the same level as secFGF (black square), so it is considered that the cause of the decrease in specific activity is the O-type sugar chain. It was.
[0119]
[Test Example 4]
Heparin affinity affinity chromatography
The affinity of heparin was examined for FGF (CM10) into which the mucin box obtained in Test Example 1 was introduced or FGF-1 produced by Escherichia coli. Heparin sepharose beads were added to the conditioned medium of FGF secreting cells into which the mucin box was introduced, and the mixture was stirred at 4 ° C. for 2 hours or more. The beads that settled by low-speed centrifugation were collected, washed thoroughly with PBS, and then the protein bound to the heparin-immobilized beads was eluted with PBS containing 2.5 M NaCl. Further, a phosphate buffer solution was added to the eluate to lower the salt concentration, and then the solution was again subjected to high performance liquid chromatography packed with heparin affinity affinity beads to elute the bound protein by a NaCl concentration gradient. .
[0120]
The results are shown in FIG. FIG. 7A shows the elution pattern of CM10 monitored by absorbance at 214 nm. Peak 1 is the elution peak of CM10, and the elution salt concentration corresponds to 1.3 M. On the other hand, FGF-1 derived from E. coli is eluted at the position of peak 2, that is, the salt concentration is 1.7 M. From this result, it was found that FGF (CM10) into which a mucin box was introduced had a lower affinity for immobilized heparin than the simple protein FGF-1.
[0121]
FIG. 7B shows the result of silver staining of the fraction at the position corresponding to peak 1 (lane 1) and peak 2 (lane 2) in the elution pattern of A in FIG. As a result, peak 1 is eluted as almost pure CM10, and the protein eluted as peak 2 has its O-type glycan-binding region decomposed due to natural degradation due to its molecular weight, and almost FGF-1 It was thought to correspond to a protein that consisted only of parts.
[0122]
[Test Example 5]
Thermal stability of FGF with mucin box
For FGF introduced with a mucin box and FGF-1 produced by Escherichia coli, the conditioned medium of the secretory cells was sufficiently dialyzed against PBS, and a part thereof was incubated in PBS kept at 56 ° C. or 70 ° C. for 30 minutes. After holding for 12 hours at room temperature, the sample was dialyzed again against PBS at 4 ° C. to prepare a sample. The heat stability of each sample was used as an index of stability by comparison with a sample subjected to a DNA synthesis promoting activity test of HUVEC after various treatments and dialyzed with PBS at 4 ° C. for 12 hours.
[0123]
When kept at room temperature for 12 hours, the activity of E. coli-derived FGF-1 was also protected by heparin, but the activity was retained in the FGF into which mucin box was introduced regardless of the presence or absence of heparin. In addition, when heat-treated, the FGF-1 introduced with a mucin box retains about 50% of the activity at 56 ° C. despite the fact that FGF-1 derived from Escherichia coli is almost inactivated. About 30% of the activity remained in the sample, which was considered to have improved heat resistance stability.
[0124]
[Test Example 6]
Acid and alkali resistance of FGF with mucin box
For FGF introduced with a mucin box and FGF-1 produced in E. coli, the conditioned medium of the secretory cells is sufficiently dialyzed against PBS, and a part thereof is citrate buffer pH 4.0 or pH 10.0. The sample was dialyzed in sodium carbonate buffer for 12 hours, dialyzed again against PBS at 4 ° C., and used as a sample. The stability of each sample was used for the HUVEC DNA synthesis promoting activity test after various treatments, and was used as an index of stability by comparison with a sample dialyzed with PBS at 4 ° C. for 12 hours.
[0125]
By these acid or alkali treatments, FGF-1 derived from E. coli almost loses its activity. On the other hand, FGF into which mucin box was introduced showed almost no decrease in activity even with acid treatment at pH 4.0 regardless of the presence of heparin, and an improvement in acid resistance stability was observed. In addition, FGF into which a mucin box was introduced retained about 50% of activity even after alkaline treatment at pH 10.0, and an improvement in alkali resistance stability was observed.
[0126]
[Test Example 7]
Anti-proteolytic enzyme stability of FGF with mucin box
The conditioned medium of FGF-secreting cells into which mucin boxes have been introduced is sufficiently dialyzed against PBS, and proteolytic enzyme thrombin (0.01%) or factor Xa (0.01%) is added to a part thereof, and the mixture is incubated at 37 ° C. for 1 hour. did. This was subjected to the above-mentioned SDS-denaturing electrophoresis, and the intensity of the remaining band was compared with the sample before the treatment, which was used as an index of stability. The results are shown in FIG.
[0127]
In the case of secreted FGF (secFGF), which is a simple protein produced in CHO cells, the intensity of the original band is reduced by the enzyme treatment as described above, and a new band that appears to be derived from the degradation product appears along with this. . However, in the case of FGF (in FIG. 8, “NM10” and “CM10”) into which a mucin box was introduced, almost no band corresponding to a degradation product was detected. From this, it was considered that FGF into which a mucin box was introduced had increased resistance to proteolytic enzymes (thrombin, factor Xa).
[0128]
[Test Example 8]
Analysis of affinity for sugar chain recognition protein using peanut agglutinin as an example
As described above, it was found that the FGF (NM10, CM10) into which the mucin box was introduced was modified with an O-type sugar chain. Therefore, lectin affinity column chromatography was performed for the purpose of examining whether or not the sugar chains introduced into these FGFs have a function. Wheat germ agglutinin (WGA) is known to recognize sialic acid at the sugar chain end, and its affinity is said to increase when sialic acid is present in agglomerated form. Peanut agglutinin (PNA) is a protein with known affinity for mucin-type sugar chains, and its affinity is said to increase when mucin-type sugar chains without sialic acid are present in agglomerated form. . Castor agglutinin (RCA120) is known to recognize a galactose residue at the end of the sugar chain, and its affinity is said to increase when galactose is present in agglomerated form. Therefore, these lectins were immobilized on FGF (CM10) and secreted FGF-1 (secFGF) into which mucin boxes were introduced, and CM1 used in Test Example 1, using a gel in which these agglutinins were immobilized on a sepharose carrier. The binding to the column was compared.
[0129]
Load various FGFs onto an immobilized lectin column, wash thoroughly, and contain the hapten sugars of each lectin (0.5 M N-acetylglucosamine (WGA), 0.3 M galactose (PNA), 0.5 M lactose (RCA120)) Bound protein was eluted using a buffer solution. The washing solution and the eluate were fractionated, and the FGF content present in each fraction was quantitatively analyzed by ELISA using an anti-FGF-1 antibody.
The results are shown in Table 1. In Table 1, “WGA” indicates wheat germ agglutinin, “PNA” indicates peanut agglutinin, and “RCA120” indicates castor agglutinin.
[0130]
[Table 1]
Figure 0004006511
[0131]
According to Table 1, lectin reactivity corresponding to the structure of the sugar chain was observed by the introduction of the O-type sugar chain, and from this, the function of the O-type sugar chain could be imparted to the FGF-1 molecule. it was thought.
[0132]
[Test Example 9]
Analysis of biological stability
The FGF (CM10) into which the mucin box prepared in Test Example 1 was introduced was administered into the ICR mouse tail vein blood vessel, the tail was cut at regular intervals, and a certain amount of infiltrating blood was collected. After adding a blood coagulation inhibitor to this, it was subjected to SDS-denaturing electrophoresis, and immunostaining was performed using an anti-FGF-1 antibody. The obtained results were digitized to quantitatively analyze the amount of FGF present in the bloodstream.
[0133]
The results are shown in FIG. A of FIG. 9 shows the result of analyzing the sample collected every time by immunostaining. (a) shows untreated CM10, (b) shows sialidase-treated CM10, and (c) shows sialidase-treated and O-glycosidase-treated CM10. FIG. 9B shows the result of quantitative analysis of the result of immunostaining, including the result of CM1.
[0134]
As a result, when CM10 molecules without sugar chains are used as a reference, CM10 with sialylated O-glycans has a longer residence time in blood, while CM10 with sialic acid removed by sialidase treatment is It was found that the residence time in the medium was shortened, which indicated that the in vivo stability of the drug could be controlled by modifying the sugar chain structure.
[0135]
[Test Example 10]
Analysis of physical stability (nonspecific adsorption)
In general, it is known that non-specific adsorption of FGF-related proteins is intense due to hydrophobic bonds. The FGF (CM10) into which the mucin box prepared in Test Example 1 was introduced was improved in hydrophilicity by introduction of a sugar chain, and therefore nonspecific adsorption was expected to be reduced.
[0136]
Accordingly, FGF-1 (rec FGF) produced by mucin box-introduced FGF or E. coli was dispensed into a glass test tube at a constant concentration (400 ng / μl), and this was dispensed at 4 ° C. or 37 ° C. And a constant amount (100 μl) was collected over time. The collected sample was snap frozen at −80 ° C. and stored. About these samples, the FGF content was quantitatively analyzed by ELISA using an anti-FGF-1 antibody.
[0137]
The results are shown in FIG. 10A shows the results when the temperature is kept at 4 ° C., and FIG. 10B shows the results when the temperature is kept at 37 ° C. It was found that the nonspecific adsorption of the sugar chain-introduced CM10 molecule to the glass wall surface at any temperature was lower than that of the simple protein FGF-1.
[0138]
[Test Example 11]
Expression of sialyl Lewis X antigen
In the clone prepared in Example 7, it was predicted that the FGF into which the mucin box was introduced expressed the sialyl Lewis X antigen. Therefore, for the purpose of analyzing the function of sialyl Lewis X antigen, the affinity to E-selectin, which is a protein having this as a ligand, was examined.
[0139]
Secreted E-selectin produced by gene recombination was immobilized on a plate, and the conditioned medium of Example 7 was added. After washing, FGF in which a mucin box bound to E-selectin was introduced was quantitatively analyzed by ELISA-like analysis using an anti-FGF-1 antibody. As a result, it was confirmed that the FGF produced by the cells has affinity for E-selectin.
[0140]
【The invention's effect】
As described above in detail, the DNA amplification method according to the present invention can reliably amplify a base sequence that is difficult to amplify by ordinary PCR. In particular, according to this method, a base sequence encoding a peptide repeat sequence consisting of a plurality of amino acids can be reliably amplified as a base sequence that is difficult to amplify by ordinary PCR. Moreover, in this method, a special base, an instrument, a reagent, etc. are not required, but a desired base sequence can be amplified using only a widely used apparatus, an instrument, and a reagent. According to the present invention, protein functional cassettes can be created in duplicate, thereby contributing to significant modification of protein function.
[0141]
[Sequence Listing]
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[0142]
[Sequence Listing Free Text]
SEQ ID NO: 1 is a synthesized DNA fragment.
SEQ ID NO: 2 is a motif of an O-glycosylation sequence.
SEQ ID NO: 3 is an A cassette encoding a mucin box.
SEQ ID NO: 4 is a C cassette encoding a mucin box.
SEQ ID NO: 5 is a G cassette encoding a mucin box.
SEQ ID NO: 6 is a T cassette encoding a mucin box.
Sequence number 7-20 is a primer.
SEQ ID NO: 21 is a synthesized DNA fragment.
SEQ ID NOs: 22 and 23 are primers.
SEQ ID NO: 24 is a synthesized DNA fragment.
SEQ ID NOs: 25 and 26 are primers.
SEQ ID NOs: 27, 32, and 33 are synthesized DNA fragments.
SEQ ID NO: 34 is a chimeric protein.
Sequence number 35-42 is a primer.
SEQ ID NO: 43 is a synthesized DNA fragment.
Sequence number 44-46 is a primer.
SEQ ID NOs: 47 to 49 are synthesized DNA fragments.
SEQ ID NO: 50 is a motif of an O-glycosylation sequence, and the first and fourth “Xaa” indicate arbitrary amino acids.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a synthesis strategy of cDNA encoding a clustered mucin-type glycosylation sequence for introduction into the N-terminus of secretory FGF.
FIG. 2 is a photograph of agarose gel electrophoresis during the synthesis of cDNA encoding clustered mucin-type glycosylation for introduction into the N-terminus of secretory FGF.
FIG. 3 is a schematic diagram of a synthesis strategy of cDNA encoding clustered mucin-type glycosylation for introduction into the C-terminal of secretory FGF.
FIG. 4 is a schematic diagram of secreted FGF-1 (CM10, NM10) in which clustered mucin-type glycosylation is introduced at the N-terminal and C-terminal of secreted FGF.
FIG. 5 is a photograph of SDS-PAGE electrophoresis of CM10 and NM10, and a photograph of SDS-PAGE electrophoresis of CM10 and NM10 treated with various enzymes.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing DNA synthesis promoting activity of CM10 and NM10 on human umbilical vein-derived vascular endothelial cells.
FIG. 7 is a photograph of SDS-PAGE electrophoresis showing the elution pattern from a heparin sepharose column of a sample obtained by treating CM10 and various glycosidases thereof.
FIG. 8 is a photograph of SDS-PAGE electrophoresis showing the results of a resistance test of CM10 against various proteolytic enzymes.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the results of a stability test of CM10 in mouse blood.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the results of an evaluation test on nonspecific adsorption of CM10.

Claims (4)

複数のアミノ酸からなるペプチドの繰り返し配列をコードする遺伝子の塩基配列における第1の領域を覆うとともに、3’末端で互いにアニールし、繰り返されるアミノ酸配列を異なる縮重コドンでコードするように設計された塩基配列を含むように一対のプライマーを設計し、これら一対のプライマーを用いてPCRを行うことにより、これら一対のプライマーが3’末端で互いにアニールし、これら一対のプライマーのうち一方が他方を鋳型として伸長反応が進行し、当該第1の領域を合成する工程と、
当該第1の領域と一部重なる、上記遺伝子の塩基配列における第2の領域を覆うとともに、3’末端で互いにアニールし、繰り返されるアミノ酸配列を異なる縮重コドンでコードするように設計された塩基配列を含むように一対のプライマーを設計し、これら一対のプライマーを用いてPCRを行うことにより、これら一対のプライマーが3’末端で互いにアニールし、これら一対のプライマーのうち一方が他方を鋳型として伸長反応が進行し、当該第2の領域を合成する工程と、
これら各工程で合成された第1の領域及び第2の領域をアニールさせたものを鋳型として、PCRを行うことによって第1の領域及び第2の領域を含む塩基配列を合成する工程とを有することを特徴とするDNA増幅方法。
Designed to cover the first region in the base sequence of a gene encoding a repeated sequence of a peptide consisting of a plurality of amino acids and anneal to each other at the 3 ′ end to encode the repeated amino acid sequence with different degenerate codons By designing a pair of primers so as to include the base sequence and performing PCR using these pair of primers, these pair of primers anneal to each other at the 3 ′ end, and one of these pair of primers is the other template. As the extension reaction proceeds, and the step of synthesizing the first region;
A base designed to cover the second region in the base sequence of the gene partially overlapping with the first region, anneal to each other at the 3 ′ end, and encode repeated amino acid sequences with different degenerate codons By designing a pair of primers so as to include the sequence and performing PCR using these pair of primers, the pair of primers anneal to each other at the 3 ′ end, and one of the pair of primers is used with the other as a template. A step in which an extension reaction proceeds to synthesize the second region;
A step of synthesizing a base sequence including the first region and the second region by performing PCR using the annealed first region and second region synthesized in each of these steps as a template. DNA amplification method characterized by the above.
上記ペプチドの繰り返し配列は、糖鎖のアクセプターであることを特徴とする請求項1記載のDNA増幅方法。  2. The DNA amplification method according to claim 1, wherein the repeating sequence of the peptide is a sugar chain acceptor. 上記糖鎖のアクセプターは、ムチン型糖鎖のアクセプターであること特徴とする請求項2記載のDNA増幅方法。  3. The DNA amplification method according to claim 2, wherein the sugar chain acceptor is a mucin-type sugar chain acceptor. 複数のアミノ酸からなるペプチドはXaa-Thr-Pro-Xaa-Pro(配列番号50、Xaaは任意のアミノ酸)からなるペプチドであることを特徴とする請求項1乃至いずれか1項記載のDNA増幅方法。The DNA amplification according to any one of claims 1 to 3, wherein the peptide comprising a plurality of amino acids is a peptide comprising Xaa-Thr-Pro-Xaa-Pro (SEQ ID NO: 50, Xaa is any amino acid). Method.
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