JP5531290B2 - gene - Google Patents
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Description
本発明は、糖認識活性を有するタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子に関し、より詳細にはα1→6フコース特異的に認識するタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子とその遺伝子工学的製造方法に関する。 The present invention relates to a gene encoding a protein or peptide having sugar recognition activity, and more particularly to a gene encoding a protein or peptide that specifically recognizes α1 → 6 fucose and a genetic engineering production method thereof.
N結合型糖鎖の還元末端のN−アセチルグルコサミンにフコースをα1→6結合として転移させるフコースα1→6転移酵素(α1→6FucT)の遺伝子は、肝細胞の癌化にともなって発現することが知られている。この癌化した肝細胞の有無は、フコースに親和性をもつレンズマメレクチン(LCA)を用いたレクチン親和電気泳動で検出できる。 The fucose α1 → 6 transferase (α1 → 6FucT) gene, which transfers fucose as α1 → 6 linkage to N-acetylglucosamine at the reducing end of the N-linked sugar chain, may be expressed as hepatocytes become cancerous. Are known. The presence or absence of cancerous hepatocytes can be detected by lectin affinity electrophoresis using lentil lectin (LCA) having affinity for fucose.
従来、フコースα1→6糖鎖と親和性を有するレクチンとして、上記LCAの他に、エンドウマメレクチン(PSA)、ヒイロチャワンタケレクチン(AAL)、ラッパスイセンレクチン(NPA)、ソラマメレクチン(VFA)、麹菌レクチン(AOL)等が知られている(特許文献1〜5)。 Conventionally, as a lectin having an affinity for fucose α1 → 6 sugar chain, in addition to the above LCA, pea lectin (PSA), white bamboo lectin (AAL), daffodils lectin (NPA), broad bean lectin (VFA), bacilli Lectin (AOL) etc. are known (patent documents 1 to 5).
しかし、上記の公知のレクチンは、フコースα1→6糖鎖の他にも、α1→6結合以外のフコースを持つ糖脂質系糖鎖にも親和性を示し、3本鎖以上のフコースα1→6糖鎖へは親和性を示さない。具体的には、AAL及びAOLは、フコースα1→2、フコースα1→3等にも親和性を有する。LCA、PSA及びVFAは、3本鎖以上のフコースα1→6糖鎖への親和性を有していない。 However, the above-mentioned known lectin has affinity for a glycolipid sugar chain having fucose other than α1 → 6 bond in addition to fucose α1 → 6 sugar chain, and fucose α1 → 6 having three or more chains. No affinity is shown for sugar chains. Specifically, AAL and AOL have affinity for fucose α1 → 2, fucose α1 → 3, and the like. LCA, PSA and VFA do not have affinity for fucose α1 → 6 sugar chain of 3 or more chains.
本発明者らは、担子菌に由来し、フコースα1→6糖鎖に特異的に結合する新規レクチンを発見し、その製造方法、並びに該レクチンを用いた糖鎖の検出及び分別方法に利用できることを明らかにした(特許文献6)。 The present inventors have discovered a novel lectin derived from basidiomycetes and specifically binding to fucose α1 → 6 sugar chain, and can be used for its production method and sugar chain detection and separation method using the lectin. (Patent Document 6).
本発明者らが天然物から取得したα1→6フコース特異的レクチンを、遺伝子工学的手法を用いた組換えタンパクとして安定に製造することができれば、α1→6フコース特異的レクチンの利用度が向上する。そこで、本発明の目的は、本発明者らが担子菌から新規に単離したα1→6フコース特異的レクチンをコードする遺伝子、及びその遺伝子に基づいてα1→6フコース特異的に認識するタンパク質又はペプチドを遺伝子工学的に製造する方法を提供することにある。 If the α1 → 6 fucose-specific lectin obtained from natural products by the present inventors can be stably produced as a recombinant protein using genetic engineering techniques, the utilization of the α1 → 6 fucose-specific lectin can be improved. To do. Therefore, an object of the present invention is to provide a gene encoding an α1 → 6 fucose-specific lectin newly isolated from basidiomycete by the present inventors, and a protein or a protein that specifically recognizes α1 → 6 fucose based on the gene. It is to provide a method for producing a peptide by genetic engineering.
本発明者らは、上記の課題を解決するために、ツチスギタケ由来のレクチン(ツチスギタケレクチン、以下、PTLと記載する)の部分アミノ酸配列を基に、Rapid Amplification of cDNA end法(以下、RACE法と記載する)を利用して該レクチンをコードする遺伝子の完全長cDNAをクローニングし、その塩基配列を決定することに成功した。すなわち、本発明は、以下の(1)又は(2)のタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子:
(1)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるタンパク質又はペプチド、
(2)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ糖認識活性を有するタンパク質又はペプチドを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have developed a Rapid Amplification of cDNA end method (hereinafter referred to as RACE method) based on a partial amino acid sequence of a lectin derived from Tsutsugitake (hereinafter referred to as PTL). The full-length cDNA of the gene encoding the lectin was cloned and the nucleotide sequence was successfully determined. That is, the present invention relates to a gene encoding the following protein or peptide (1) or (2):
(1) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 A protein or peptide consisting of a sequence,
(2) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 Provided is a protein or peptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the sequence and having sugar recognition activity.
前記配列番号2のアミノ酸配列をコードする遺伝子は、例えば配列番号1で示される。 The gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is represented by SEQ ID NO: 1, for example.
本発明は、また、上記遺伝子を含有する組換えベクターを提供する。 The present invention also provides a recombinant vector containing the gene.
本発明は、また、上記組換えベクターを宿主に導入して得られる形質転換体を提供する。 The present invention also provides a transformant obtained by introducing the above recombinant vector into a host.
本発明は、また、上記形質転換体から発現した組換えタンパク質又はペプチドを提供する。 The present invention also provides a recombinant protein or peptide expressed from the transformant.
本発明は、また、上記形質転換体を培養又は生育することを特徴とする、組換えタンパク質又はペプチドの製造方法である。 The present invention is also a method for producing a recombinant protein or peptide, characterized by culturing or growing the transformant.
本発明は、また、上記組換えベクターを、無細胞タンパク質合成系に供して組換えタンパク質又はペプチドを発現(すなわち、インビトロの転写と翻訳)させることを特徴とする、組換えタンパク質又はペプチドの製造方法である。 The present invention also provides a recombinant protein or peptide characterized in that the recombinant vector is subjected to a cell-free protein synthesis system to express the recombinant protein or peptide (ie, in vitro transcription and translation). Is the method.
本発明は、また、上記で得られた組換えタンパク質又はペプチドを、タグ配列及び/又は糖認識活性を介したアフィニティー精製にかけることを特徴とする、組換えタンパク質又はペプチドの製造方法である。 The present invention is also a method for producing a recombinant protein or peptide, which comprises subjecting the recombinant protein or peptide obtained above to affinity purification via a tag sequence and / or sugar recognition activity.
本発明により、PTLをコードする遺伝子が提供される。遺伝子を利用すれば、PTLの大量生産が可能になる。PTLは、フコースα1→6糖鎖を特異的に検出できることから、フコースα1→6糖鎖の特異的結合剤や糖鎖研究用試薬をはじめとして、フコースα1→6糖鎖が関係する腫瘍マーカーの正確な検出、予後判定、治療効果判定、並びに新規な腫瘍マーカーの探索等にも有用である。本発明により、糖認識部位を1個又は複数持つ組換えタンパク質又はペプチドの作製が可能になる。糖認識部位の数を変えることにより、細胞又は糖タンパク質の凝集を制御できることから、今までのレクチンでは困難であった検出手法への応用も可能となる。 According to the present invention, a gene encoding PTL is provided. If a gene is used, mass production of PTL becomes possible. Since PTL can specifically detect fucose α1 → 6 sugar chains, it includes tumor markers related to fucose α1 → 6 sugar chains, including fucose α1 → 6 sugar chain specific binding agents and sugar chain research reagents. It is also useful for accurate detection, prognosis determination, therapeutic effect determination, and search for new tumor markers. The present invention makes it possible to produce a recombinant protein or peptide having one or more sugar recognition sites. Since the aggregation of cells or glycoproteins can be controlled by changing the number of sugar recognition sites, it can be applied to detection techniques that have been difficult with conventional lectins.
以下に、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
(A.ツチスギタケレクチン)
ツチスギタケは、担子菌モエギタケ科に属するキノコの一種である。レクチンは、生物界に広く存在し、糖を特異的に認識して結合するタンパク質の総称である。分子内サブドメイン内に糖認識サイトを一つしか持っていない場合でも、多くの分子は多量体を形成するため、糖鎖分子を介した架橋形成能を有する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
(A. Tsutsugitake lectin)
Tsutsugitake is a type of mushroom belonging to the family Basidiomyceae Moegitake. Lectin is a general term for proteins that exist widely in the living world and specifically recognize and bind to sugars. Even when only one sugar recognition site is present in the intramolecular subdomain, many molecules form multimers and thus have the ability to form crosslinks via sugar chain molecules.
PTLは、本発明者らがツチスギタケの子実体より抽出・精製し、その物性とN末端のアミノ酸配列を明らかにした(特許文献6)。それによれば、PTLは、ドデシル硫酸ナトリウム電気泳動法(以下、SDS電気泳動法と記載する)による分子量が4,000〜40,000であり、またフコースα1→6糖鎖に対する結合定数が1.0×104M−1以上である。PTLは、フコースα1→6糖鎖の非還元末端にシアル酸を有するものに対しても親和性が高い。従来のフコースα1→6特異的レクチン(例えばLCA、NPA及びPSA)は、非還元末端にシアル酸を有するフコースα1→6糖鎖に対する親和性が低い。このことは、PTLが従来のレクチンより優れていることを意味する。 The present inventors extracted and purified PTL from the fruit body of Tsutsugitake, and revealed its physical properties and amino acid sequence at the N-terminal (Patent Document 6). According to this, PTL has a molecular weight of 4,000 to 40,000 by sodium dodecyl sulfate electrophoresis (hereinafter referred to as SDS electrophoresis), and has a binding constant of 1. It is 0 × 10 4 M −1 or more. PTL also has high affinity for those having sialic acid at the non-reducing end of the fucose α1 → 6 sugar chain. Conventional fucose α1 → 6 specific lectins (eg, LCA, NPA and PSA) have low affinity for fucose α1 → 6 sugar chains having sialic acid at the non-reducing end. This means that PTL is superior to conventional lectins.
(B.PTL遺伝子のクローニング)
PTLをコードする遺伝子(以下、PTL遺伝子と記載する)は、すでに特定されているN末端部分のアミノ酸配列に基づき、ツチスギタケのcDNAあるいはcDNAライブラリーから周知の方法に従ってクローニングすることができる。例えば、cDNAに対して、上記部分アミノ酸配列から作製されるプライマーを用いてポリメラーゼ連鎖反応(以下、PCRと記載する)を行い、得られた増幅断片によりツチスギタケcDNAライブラリーから目的とするPTL遺伝子をクローニングする。あるいは、cDNAライブラリーを作製することなく、RACE法を利用してcDNAから目的のPTL遺伝子をクローニングする。一般に、cDNAライブラリーからの全長cDNAの取得は困難であることが多く、ここではRACE法によるクローニングについて説明する。
(B. Cloning of PTL gene)
A gene encoding PTL (hereinafter referred to as a PTL gene) can be cloned from Tsutsugitake cDNA or a cDNA library according to a well-known method based on the amino acid sequence of the N-terminal portion already specified. For example, a polymerase chain reaction (hereinafter referred to as PCR) is performed on cDNA using a primer prepared from the above partial amino acid sequence, and a target PTL gene is obtained from the Tsutsugitake cDNA library using the obtained amplified fragment. Cloning. Alternatively, the target PTL gene is cloned from cDNA using the RACE method without preparing a cDNA library. In general, it is often difficult to obtain a full-length cDNA from a cDNA library, and here, cloning by the RACE method will be described.
1.mRNAの抽出
まず、ツチスギタケよりmRNAを調製する。mRNAの供給源は、ツチスギタケの傘、菌褶、菌輪、菌柄、脚苞、菌糸等子実体の一部であっても、子実体全体であってもよいが、子実体全体が好ましい。
1. Extraction of mRNA First, mRNA is prepared from Tsutsugitake. The supply source of mRNA may be a part of the fruiting body such as an umbrella, a fungus, a mycelium, a fungus pattern, a footpad, a mycelium, or the like, but the whole fruiting body is preferable.
mRNAの抽出は、通常行われる手法により行うことができる。例えば、子実体全体を液体窒素で凍結する。次いで、凍結した子実体全体を粉砕後、トリゾル試薬(Invitrogen社製)等を加えて核酸を抽出する。あるいは、市販のキットであるMACS mRNA アイソレーションキット(Miltenyi Biotec社製)等を用いて抽出してもよい。抽出した核酸は、クロロホルム、フェノール試薬等で処理して全RNAを得る。次いで、オリゴ(dT)磁性ビーズと磁石、又はオリゴ(dT)−セルロース等を用いたアフィニティーカラム、若しくは全RNAからのPoly(A)+ アイソレーションキット (NIPPON GENE社製)等のキットにより、mRNA(Poly(A)+RNA)を調製する。 Extraction of mRNA can be performed by a commonly performed technique. For example, the whole fruit body is frozen with liquid nitrogen. Next, after the frozen fruit body is pulverized, a nucleic acid is extracted by adding a trisol reagent (manufactured by Invitrogen) or the like. Or you may extract using the MACS mRNA isolation kit (product made from Miltenyi Biotec) etc. which are commercially available kits. The extracted nucleic acid is treated with chloroform, a phenol reagent or the like to obtain total RNA. Then, using an oligo (dT) magnetic bead and magnet, an affinity column using oligo (dT) -cellulose or the like, or a poly (A) + isolation kit (made by NIPPON GENE) from total RNA, mRNA (Poly (A) + RNA) is prepared.
2.cDNAの合成
こうして得られたmRNAを鋳型として、市販のキット、例えばマラソン(登録商標) cDNA アンプリフィケーション キット(Clontech社製)等を用いて、オリゴ(dT)プライマー及び逆転写酵素によって一本鎖cDNAを合成した後、一本鎖cDNAから二本鎖cDNAを合成する。
2. Synthesis of cDNA Using the thus obtained mRNA as a template, a commercially available kit such as Marathon (registered trademark) cDNA amplification kit (manufactured by Clontech) or the like is used to make a single strand with an oligo (dT) primer and reverse transcriptase. After the cDNA is synthesized, a double-stranded cDNA is synthesized from the single-stranded cDNA.
3.RACE法による完全長cDNAの取得
得られた二本鎖cDNAに、適切なアダプターを付加した後、アダプタープライマーと、例えば表6に示すような遺伝子特異的プライマー(Gene Specific Primer、以下GSPと記載する)を用いてPCRを行う。得られる5’−RACE産物、及び3’−RACE産物の末端の塩基配列を決定し、その配列から、新たに5’側及び3’側GSPを作製してPCRを行い、目的とする完全長cDNAを取得する。
3. Acquisition of full-length cDNA by RACE method After adding an appropriate adapter to the obtained double-stranded cDNA, an adapter primer and a gene-specific primer as shown in Table 6 (Gene Specific Primer, hereinafter referred to as GSP) ) To perform PCR. The nucleotide sequences at the ends of the 5′-RACE product and 3′-RACE product obtained are determined, 5′-side and 3′-side GSPs are newly prepared from the sequences, PCR is performed, and the desired full length is obtained. Obtain cDNA.
PTLの場合、N末端のアミノ酸配列を基に作製した縮重プライマーとアダプタープライマーによる一次PCR反応後に、さらに縮重プライマーの内側の配列を基に作製したnested縮重プライマーとnested−アダプタープライマーによる二次PCR反応を行い目的とするPTL cDNAを増幅する。 In the case of PTL, after a primary PCR reaction using a degenerate primer and an adapter primer prepared based on the amino acid sequence at the N-terminus, a second PCR using a nested degenerate primer and a nested-adapter primer prepared based on the sequence inside the degenerate primer is used. Next, a target PTL cDNA is amplified by performing a PCR reaction.
4.塩基配列の決定
得られたPTL cDNAは、ダイレクトシークエンス法、あるいはpGEM−T easy ベクター(Promega社製)、pBlue Script SK(+)(Stratagene社製)、pCR2.1(Invitrogen社製)等の市販のプラスミドベクターにサブクローニングするサイクルシークエンス法により塩基配列解析を行う。塩基配列の決定は、マキサム−ギルバートの化学修飾法、M13ファージを用いるジデオキシヌクレオチド鎖終結法等の公知の手法により行うことができる。自動塩基配列解析装置(BECKMAN COULTER社製:CEQTM 8000 Genetic Analysis System等)を用いる方法が簡便で好ましい。
4). Determination of the base sequence The obtained PTL cDNA is commercially available, such as direct sequencing method, pGEM-T easy vector (Promega), pBlue Script SK (+) (Stratagene), pCR2.1 (Invitrogen). The nucleotide sequence is analyzed by the cycle sequencing method of subcloning into the plasmid vector. The base sequence can be determined by a known method such as a chemical modification method of Maxam-Gilbert and a dideoxynucleotide chain termination method using M13 phage. A method using an automatic base sequence analyzer (manufactured by BECKMAN COULTER: CEQ ™ 8000 Genetic Analysis System, etc.) is simple and preferred.
(C.PTL遺伝子)
上記の方法により単離されるPTL遺伝子(cDNA)は、配列番号1に示す695塩基からなる塩基配列を有する。配列番号1の塩基配列は、コドン表に基づいて配列番号2に示す180アミノ酸残基に変換される。図1にアミノ酸配列の特徴を示す。図1中、糖認識ドメイン(Carbohydrate Recognition Domain)と見なされるCRD1、CRD2及びCRD3の部分配列は、天然PTLのN末端アミノ酸配列の分析結果(40アミノ酸残基)と相同性が非常に高い(80%以上)。さらに、これらのペプチド同士の相同性もまた、表1に示すように非常に高い。
(C. PTL gene)
The PTL gene (cDNA) isolated by the above method has a base sequence consisting of 695 bases shown in SEQ ID NO: 1. The base sequence of SEQ ID NO: 1 is converted into 180 amino acid residues shown in SEQ ID NO: 2 based on the codon table. FIG. 1 shows the characteristics of the amino acid sequence. In FIG. 1, the partial sequences of CRD1, CRD2, and CRD3 regarded as sugar recognition domains (Carbohydrate Recognition Domain) have very high homology with the analysis result of N-terminal amino acid sequence of natural PTL (40 amino acid residues) (80 %that's all). Furthermore, the homology between these peptides is also very high as shown in Table 1.
上記したように、CRD1、CRD2及びCRD3は、ツチスギタケ由来のレクチンのN末端アミノ酸配列や他のCRDと相同性が高い。また、実施例5並びに7に示すように、CRD1、CRD1+CRD2、CRD1+CRD2+CRD3、CRD2、CRD2+CRD3、並びにCRD3、のいずれも、α1→6フコース特異的に認識するタンパク質又はペプチドであることが判明している。 As described above, CRD1, CRD2, and CRD3 are highly homologous to the N-terminal amino acid sequence of lectin derived from Tsutsugitake and other CRDs. Further, as shown in Examples 5 and 7, it has been found that all of CRD1, CRD1 + CRD2, CRD1 + CRD2 + CRD3, CRD2, CRD2 + CRD3, and CRD3 are proteins or peptides that are specifically recognized by α1 → 6 fucose.
したがって、本発明の遺伝子は、以下の(1)又は(2)のタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子と定義することができる。
(1)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるタンパク質又はペプチド、
(2)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ糖認識活性を有するタンパク質又はペプチド。
アミノ酸配列及び塩基配列の範囲の意味づけを表2に示す。
Therefore, the gene of the present invention can be defined as a gene encoding the following protein or peptide (1) or (2).
(1) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 A protein or peptide consisting of a sequence,
(2) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 A protein or peptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the sequence and having sugar recognition activity.
Table 2 shows the meaning of the range of the amino acid sequence and the base sequence.
本発明のPTL遺伝子は、また、配列番号1の20〜562番、113〜232番、113〜397番、113〜541番、278〜397番、278〜541番、及び422〜541番のいずれかで表される塩基配列を有するポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることができる他のポリヌクレオチドであっても、本発明の糖認識活性を有するPTLタンパク質をコードする限り、本発明の遺伝子に含まれる。ここで、ストリンジェントな条件下とは、例えば、ナトリウム濃度が30mMかつ温度が65℃、好ましくはナトリウム濃度が10mMかつ温度が65℃の条件下をいう。 The PTL gene of the present invention is any of SEQ ID NO: 1, 20 to 562, 113 to 232, 113 to 397, 113 to 541, 278 to 397, 278 to 541, and 422 to 541. As long as it encodes the PTL protein having the sugar recognizing activity of the present invention, even other polynucleotides capable of hybridizing under stringent conditions with the polynucleotide having the base sequence represented by Included in the gene. Here, the stringent condition refers to, for example, a condition where the sodium concentration is 30 mM and the temperature is 65 ° C., preferably the sodium concentration is 10 mM and the temperature is 65 ° C.
なお、本明細書中において、「遺伝子」という用語には、DNAのみならずそのmRNA、cDNA及びcRNAも含むものとする。したがって、本発明の遺伝子には、常に配列表に示されるコーディング鎖とその相補鎖の両方が含まれ、該塩基配列を有するDNA、mRNA、cDNA、及びcRNAの全てが含まれる。また、配列表の塩基配列は、すべてDNA配列として記載するが、該配列がRNAを示す場合、配列表中の塩基記号「t」は、「u」に読み替えるものとする。 In the present specification, the term “gene” includes not only DNA but also mRNA, cDNA and cRNA thereof. Therefore, the gene of the present invention always includes both the coding strand shown in the sequence listing and its complementary strand, and includes all of DNA, mRNA, cDNA, and cRNA having the base sequence. The base sequences in the sequence listing are all described as DNA sequences, but when the sequences represent RNA, the base symbol “t” in the sequence listing shall be read as “u”.
一旦、PTL遺伝子とその塩基配列が確定されると、その後は、化学合成、ゲノムDNAを鋳型としたPCR、あるいは塩基配列を有するDNA断片をプローブとしてハイブリダイズさせることによってPTL遺伝子を取得することは、当業者には容易である。 Once the PTL gene and its base sequence are determined, then the PTL gene can be obtained by chemical synthesis, PCR using genomic DNA as a template, or by hybridizing a DNA fragment having the base sequence as a probe. It is easy for those skilled in the art.
(D.組換えPTLタンパク質の製造)
本発明者らは、このPTLの効果的な精製法を開発した(特許文献6)。しかし、その方法は、天然に生息しているツチスギタケを原料として用いているため、天候や季節による原料確保の問題が含まれていた。
(D. Production of recombinant PTL protein)
The present inventors have developed an effective purification method for this PTL (Patent Document 6). However, since the method uses the natural tsutsutake mushroom as a raw material, the problem of securing the raw material due to the weather and seasons was included.
PTLは、糖鎖研究用試薬への応用のほか、癌化に伴いフコースα1→6糖鎖が増加するという知見から、癌医療において腫瘍マーカーの正確な診断並びに、新規な腫瘍マーカーの探索等にも応用できることが期待される。したがって、遺伝子工学的にPTLを大量生産することができれば、それは極めて効率的な当該レクチンの取得方法となる。以下、本発明の遺伝子を利用した組換えタンパク質又はペプチドの製造方法について説明する。 In addition to its application to sugar chain research reagents, PTL is used for the accurate diagnosis of tumor markers and the search for new tumor markers in cancer medicine from the knowledge that fucose α1 → 6 sugar chains increase with canceration. Is also expected to be applicable. Therefore, if PTL can be mass-produced by genetic engineering, it becomes an extremely efficient method for obtaining the lectin. Hereinafter, a method for producing a recombinant protein or peptide using the gene of the present invention will be described.
1.組換えベクターの作製
PTL遺伝子を含む組換えベクターは、公知のベクターにPTL遺伝子を連結(挿入)することによって得ることができる。前記ベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクター等を用いることができる。
1. Production of Recombinant Vector A recombinant vector containing a PTL gene can be obtained by linking (inserting) a PTL gene into a known vector. The vector is not particularly limited as long as it can be replicated in a host, and for example, a plasmid vector, a phage vector, a virus vector and the like can be used.
前記プラスミドベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド(例えばpBR322, pUC18, pUC119, pTrcHis, pBlueBacHis等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110, pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13, YEp24, YCp50, pYE52等)が挙げられる。ファージベクターとしては、λファージ等が挙げられる。さらに、レトロウイルス、ワクシニアウイルスのような動物ウイルスベクター、バキュロウイルスのような昆虫ウイルスベクター、ジャガイモエックスウイルスのような植物ウイルスベクター等を用いてもよい。 Examples of the plasmid vector include plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pUC18, pUC119, pTrcHis, pBlueBacHis, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5 etc.), and yeast-derived plasmids (eg, YEp13, YEp24, YCp50, pYE52). Etc.). Examples of the phage vector include λ phage and the like. Furthermore, animal virus vectors such as retrovirus and vaccinia virus, insect virus vectors such as baculovirus, plant virus vectors such as potato ex virus, and the like may be used.
前記ベクターへのPTL遺伝子の挿入は、まず、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、ベクターDNAの適当な制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入してベクターに連結する方法が採用される。 For the insertion of the PTL gene into the vector, first, a method is used in which the purified DNA is cleaved with an appropriate restriction enzyme and inserted into an appropriate restriction enzyme site or a multicloning site of the vector DNA and ligated to the vector. .
PTL遺伝子は、その遺伝子の機能を好適に発揮できるようにベクターに組み込む必要がある。そのために、ベクターには、PTL遺伝子の他に、プロモーター、必要であればエンハンサー等のシスエレメント、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選抜マーカー、リボソーム結合配列(SD配列)等を含有させることができる。選抜マーカーとしては、例えばジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子等を挙げることができる。 The PTL gene needs to be incorporated into a vector so that the function of the gene can be suitably exerted. Therefore, in addition to the PTL gene, the vector can contain a promoter, a cis element such as an enhancer, if necessary, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, a ribosome binding sequence (SD sequence), and the like. . Examples of selection markers include dihydrofolate reductase gene, ampicillin resistance gene, neomycin resistance gene and the like.
組換えベクターは、PTL遺伝子を開始コドンから直接発現させるものでも、融合タンパク質として発現させるものでもよい。さらには、PTL遺伝子を含むDNA断片を発現させてもよい。 The recombinant vector may be a PTL gene expressed directly from the start codon or may be expressed as a fusion protein. Furthermore, a DNA fragment containing the PTL gene may be expressed.
2.形質転換体の作出
PTL遺伝子を導入した形質転換体は、上述の組換えベクターをPTL遺伝子が発現しうる態様で宿主中に導入することによって得ることができる。宿主としては、PTL遺伝子を発現できるものであれば特に限定されない。例えば、エッシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエッシェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属、リゾビウム・メリロテイ(Rhizobium melilotei)等のリゾビウム属に属する細菌、サッカロミセス・セルビシエ(Saccharomyce scervisiae)、サッカロミセス・ポンベ(S.pombe)等の酵母、サル細胞(COS細胞)、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)等の動物細胞、Sf19、Sf21等の昆虫細胞、カイコ(Bombyx mori)等の昆虫、並びに大豆(Glycine max)、ウキクサ(Spirodela polyrhiza)等の植物を挙げることができる。
2. Production of Transformant A transformant introduced with a PTL gene can be obtained by introducing the above-described recombinant vector into a host in such a manner that the PTL gene can be expressed. The host is not particularly limited as long as it can express the PTL gene. For example, the genus Escherichia such as Escherichia coli, the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, the genus Pseudomonas putida such as Pseudomonas putida, and the genus Pseudomonas i Bacteria, yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pombe (S. pombe), animal cells such as monkey cells (COS cells), Chinese hamster ovary cells (CHO cells), insect cells such as Sf19 and Sf21 , Insects such as Bombyx mori, soybean (Glycine max), duckweed (Spi) a plant such as rodella polyrhiza).
大腸菌等の細菌を宿主とする場合、組換えベクターは、各細菌中で自律複製可能であるとともに、プロモーター、リボゾーム結合配列、本発明の遺伝子及び転写終結配列により構成されていることが望ましい。また、プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。大腸菌としては、エッシェリヒア・コリ(E.coli)K12、DH1、TOP10F等が挙げられ、枯草菌としては、バチルス・ズブチリス(B.subtilis)MI114、207−21等が挙げられる。 When a bacterium such as Escherichia coli is used as a host, it is desirable that the recombinant vector is capable of autonomous replication in each bacterium and is composed of a promoter, a ribosome binding sequence, the gene of the present invention, and a transcription termination sequence. Moreover, the gene which controls a promoter may be contained. Examples of Escherichia coli include Escherichia coli K12, DH1, and TOP10F. Examples of Bacillus subtilis include B. subtilis MI114 and 207-21.
前記プロモーターとしては、大腸菌等の宿主で発現できるものであれば特に限定されない。例えば、trpプロモーター、lacプロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター等の大腸菌由来のプロモーターを用いることができる。人為的に設計されたtacプロモーター等のプロモーターを用いてもよい。 The promoter is not particularly limited as long as it can be expressed in a host such as Escherichia coli. For example, E. coli-derived promoters such as trp promoter, lac promoter, PL promoter, PR promoter and the like can be used. An artificially designed promoter such as a tac promoter may be used.
組換えベクターの大腸菌等の細菌への導入方法は、細菌にDNAを導入できる方法であれば特に限定されない。例えば、カルシウムイオンを用いる方法(Cohen, S.N. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69:2110 (1972))、エレクトロポレーション法等が挙げられる。 The method for introducing the recombinant vector into bacteria such as Escherichia coli is not particularly limited as long as it is a method capable of introducing DNA into bacteria. For example, a method using calcium ions (Cohen, SN et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69: 2110 (1972)), an electroporation method, and the like can be given.
酵母を宿主とする場合、例えばサッカロミセス・セルビシエ(S.cervisiae)、サッカロミセス・ポンベ(S.pombe)、ピヒア・パストリス(Pichia pastoris)等が用いられる。プロモーターとしては、酵母で発現できるものであれば特に限定されない。例えば、gal1プロモーター、gal10プロモーター、ヒートショックタンパク質プロモーター、MFα1プロモーター、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、AOXプロモーター等を挙げることができる。 When yeast is used as a host, for example, S. cervisiae, S. pombe, Pichia pastoris and the like are used. The promoter is not particularly limited as long as it can be expressed in yeast. For example, gal1 promoter, gal10 promoter, heat shock protein promoter, MFα1 promoter, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, AOX promoter and the like can be mentioned.
組換えベクターの酵母への導入方法は、酵母にDNAを導入しうる方法であれば特に限定されない。例えば、エレクトロポレーション法(Becker, D.M. et al.:Methods. Enzymol.,194: 180 (1990))、スフェロプラスト法(Hinnen, A. et al.:Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75:1929 (1978))、酢酸リチウム法(Itoh, H.: J.Bacteriol.,153:163 (1983))等を挙げることができる。 The method for introducing the recombinant vector into yeast is not particularly limited as long as it is a method capable of introducing DNA into yeast. For example, electroporation method (Becker, DM et al .: Methods. Enzymol., 194: 180 (1990)), spheroplast method (Hinnen, A. et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75: 1929 (1978)), the lithium acetate method (Itoh, H .: J. Bacteriol., 153: 163 (1983)), and the like.
動物細胞を宿主とする場合、サル細胞(COS−7)、Vero、チャイニーズハムスター卵巣細胞、マウスL細胞、ラットGH3細胞、ヒトFL細胞等が用いられる。プロモーターとしては、SRαプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、CMVプロモーター等が用いられる。 When animal cells are used as hosts, monkey cells (COS-7), Vero, Chinese hamster ovary cells, mouse L cells, rat GH3 cells, human FL cells, and the like are used. As the promoter, SRα promoter, SV40 promoter, LTR promoter, CMV promoter and the like are used.
組換えベクターの動物細胞への導入方法は、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等が挙げられる。 Examples of methods for introducing the recombinant vector into animal cells include electroporation, calcium phosphate, and lipofection.
昆虫細胞を宿主とする場合、Sf9細胞、Sf21細胞等が用いられる。プロモーターとしては、ポリヘドリンプロモーター、p10プロモーター等が用いられる。 When insect cells are used as hosts, Sf9 cells, Sf21 cells and the like are used. As the promoter, polyhedrin promoter, p10 promoter or the like is used.
組換えベクターの昆虫細胞への導入方法は、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、バキュロウイルス法等が用いられる。 As a method for introducing the recombinant vector into insect cells, for example, an electroporation method, a calcium phosphate method, a lipofection method, a baculovirus method, or the like is used.
昆虫を宿種とする場合、カイコ等が用いられる。プロモーターとしては、ポリヘドリンプロモーター、人為的に設計されたE−vp39puロモーター等が用いられる。 Silkworms are used when insects are used as lodging species. As the promoter, a polyhedrin promoter, an artificially designed E-vp39pu romotor, or the like is used.
組換えベクターの昆虫への導入方法は、例えばバキュロウイルス法、卵への顕微注射等が用いられる。 As a method for introducing a recombinant vector into an insect, for example, a baculovirus method, microinjection into an egg, or the like is used.
植物を宿種とする場合、大豆、ウキクサ、トウモロコシ等が用いられる。プロモーターとしては、35Sプロモーター、NOSプロモーター等が用いられる。 When a plant is used as the seed, soy, duckweed, corn and the like are used. As the promoter, 35S promoter, NOS promoter and the like are used.
組換えベクターの植物への導入方法は、例えばアグロバクテリウム法、パーティクルガン法等が用いられる。 As a method for introducing a recombinant vector into a plant, for example, an Agrobacterium method, a particle gun method, or the like is used.
3.組換えPTLタンパク質の生産
PTLタンパク質は、前項(2.形質転換体の作出)で記載の形質転換体を培養又は生育し、その培養物から該タンパク質を採取することによって得ることができる。形質転換体を培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。或いは前項(1.組換えベクターの作製)で記載の組換えベクターを無細胞タンパク質合成系に供し、インビトロでタンパク質又はペプチドを発現させることによって得ることもできる。
3. Production of Recombinant PTL Protein The PTL protein can be obtained by culturing or growing the transformant described in the previous section (2. Production of transformant) and collecting the protein from the culture. The method of culturing the transformant is performed according to a usual method used for culturing a host. Alternatively, it can be obtained by subjecting the recombinant vector described in the previous section (1. Preparation of recombinant vector) to a cell-free protein synthesis system and expressing the protein or peptide in vitro.
大腸菌、酵母等の微生物を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、微生物が資化しうる炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体を効率的に培養しうる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 As a medium for culturing transformants obtained using microorganisms such as Escherichia coli and yeast as a host, the medium contains carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganisms, and the transformants can be cultured efficiently. As long as it is a medium, either a natural medium or a synthetic medium may be used.
炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプン、マルトース、デキストリン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が用いられる。窒素源としてはアンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩若しくはその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー、カザミノ酸、NZアミン等が用いられる。無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム、硫酸亜鉛、塩化コバルト等が用いられる。 As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, starch, maltose and dextrin, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol are used. Nitrogen sources include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, ammonium phosphates such as ammonium salts of organic acids or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, casamino acid, NZ amine Etc. are used. Examples of inorganic substances that can be used include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, calcium chloride, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate, zinc sulfate, and cobalt chloride.
培養は、通常、振とう培養又は通気攪拌培養等の好気的条件下で、温度は約15℃〜40℃で、培養時間は3〜24時間行う。培養期間中、pHは5.0〜8.0に保持する。pHの調製は、無機又は有機の酸、アルカリ溶液による。 The culture is usually carried out under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture, at a temperature of about 15 ° C. to 40 ° C. and a culture time of 3 to 24 hours. During the culture period, the pH is maintained at 5.0 to 8.0. The pH is adjusted with an inorganic or organic acid or alkaline solution.
培養中には、必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のものを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養する場合、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、Lacプロモーターを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養する場合、イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)等を、trpプロモーターを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養する場合、インドールアクリル酸(IAA)等を培地に添加してもよい。 During the culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary. When cultivating a microorganism transformed with a recombinant vector using an inducible promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when a microorganism transformed with a recombinant vector using the Lac promoter is cultured, a microorganism transformed with isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) or the like with a recombinant vector using the trp promoter is cultured. In this case, indoleacrylic acid (IAA) or the like may be added to the medium.
動物細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般的に使用されているRPMl1640培地、DMEM培地等、これらの培地に牛胎児血清等を添加した培地等が挙げられる。培養は、通常、5%CO2存在下、20〜37℃で1〜7日間行う。培養中、必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。 Examples of a medium for culturing a transformant obtained using animal cells as a host include generally used RPM11640 medium, DMEM medium, and the like, such as a medium obtained by adding fetal calf serum or the like to these mediums. The culture is usually performed at 20 to 37 ° C. for 1 to 7 days in the presence of 5% CO 2 . During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary.
昆虫細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、Grace’s Insect Medium(Grace,T.C.C.:Nature, 195:788 (1962))等に牛胎児血清等を添加した培地が挙げられる。培養は、通常25℃で1〜7日間行う。培養期間中、pHは6.0〜7.0に保持し、必要に応じて通気や攪拌を加える。 As a medium for culturing a transformant obtained by using insect cells as a host, fetal calf serum or the like is added to Grace's Insect Medium (Grace, TCC: Nature, 195: 788 (1962)) Medium. The culture is usually performed at 25 ° C. for 1 to 7 days. During the culture period, the pH is maintained at 6.0 to 7.0, and aeration and agitation are added as necessary.
培養後、本発明のタンパク質が菌体内又は細胞内に生産される場合、菌体又は細胞を破砕する。一方、本発明のタンパク質が菌体外又は細胞外に分泌される場合、培養液をそのまま用いるか、遠心分離等によって菌体又は細胞を除去した後に上清を得る。タンパク質の単離・精製には、一般的に、例えば硫酸アンモニウム沈澱、ゲルろ過クロマトグラフィー、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等を単独であるいは適宜組み合わせて用いることにより、上記の培養物(細胞破砕液、培養液、又はそれらの上清)から本発明の組換えPTLタンパク質を単離・精製することができる。 After culturing, when the protein of the present invention is produced in cells or cells, the cells or cells are disrupted. On the other hand, when the protein of the present invention is secreted outside the cells or cells, the culture solution is used as it is or after removing the cells or cells by centrifugation or the like, a supernatant is obtained. For protein isolation / purification, generally, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, or the like is used alone or in appropriate combination to obtain the above culture (cell disruption solution). The recombinant PTL protein of the present invention can be isolated and purified from the culture medium or the supernatant thereof.
無細胞タンパク質合成系としては、大腸菌抽出液、コムギ胚芽抽出液、ウサギ網状赤血球抽出液、昆虫細胞抽出液、哺乳細胞抽出液、インビトロタンパク質合成キット等が用いられる。 As the cell-free protein synthesis system, Escherichia coli extract, wheat germ extract, rabbit reticulocyte extract, insect cell extract, mammalian cell extract, in vitro protein synthesis kit and the like are used.
以上に説明したように、PTL遺伝子を用いることで、PTLを遺伝子工学的に生産することができかつ、安定的、効率的に得ることができる。 As described above, by using the PTL gene, PTL can be produced by genetic engineering and can be obtained stably and efficiently.
また、遺伝子工学技術により組換えPTLタンパク質又はペプチドにレクチン以外の機能を持った公知のタンパク質、例えば抗体のFc鎖やオワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein, GFP)等を融合させることが容易におこなえる。これにより、天然物にはない有用な機能を持つPTLの製造が可能になる。 In addition, it is easy to fuse a known protein having a function other than a lectin to a recombinant PTL protein or peptide by genetic engineering techniques, such as an Fc chain of an antibody or a green fluorescent protein (Green Fluorescent Protein, GFP). It can be done. This makes it possible to produce a PTL having a useful function not found in natural products.
以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕(ツチスギタケ由来のレクチン遺伝子のクローニング)
本発明者らは、先のPCT/JP2009/003346(発明の名称:α1→6フコース特異的レクチン)にPTLのアミノ酸配列をProtein Peptide Sequencer PPSQ−21 System((株)島津製作所製)を用いて解析した結果を示した。得られたN末端のアミノ酸配列を基に、5’RACE法及び3’RACE法により、レクチン遺伝子のクローニングを、以下の手順で試みた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1] (Cloning of lectin gene derived from Tsutsugitake mushroom)
The present inventors used the Peptide Sequencer PPSQ-21 System (manufactured by Shimadzu Corporation) with the amino acid sequence of PTL in the previous PCT / JP2009 / 003346 (invention name: α1 → 6 fucose specific lectin). The analysis results are shown. Based on the obtained N-terminal amino acid sequence, cloning of the lectin gene was attempted by the following procedure by 5 ′ RACE method and 3 ′ RACE method.
(mRNAの抽出)
ツチスギタケ子実体を、乳鉢と乳棒により液体窒素中で破砕した。100mgの破砕サンプルにトリゾル試薬(Invitrogen社製)を1mL加え、全RNAを抽出した。全RNAからのmRNAの精製は、Poly(A)+ Isolation キット from Total RNA(NIPPON GENE社製)を用いて、該当キットの説明書に従いmRNAを精製した。
(MRNA extraction)
Tsutsugitake fruit bodies were crushed in liquid nitrogen with a mortar and pestle. 1 mL of a trizol reagent (manufactured by Invitrogen) was added to a 100 mg crushed sample to extract total RNA. For purification of mRNA from total RNA, Poly (A) + Isolation Kit from Total RNA (manufactured by NIPPON GENE) was used to purify mRNA according to the instructions of the relevant kit.
(cDNA合成)
精製したmRNAからの2本鎖cDNA合成は、マラソン(登録商標) cDNA アンプリフィケーション キット(Clontech社製)を用いて行った。すなわち、2.5μLのmRNA溶液(460ng)に、付属のcDNA Synthesis プライマー溶液(10μM)を0.5μL加えた。溶液を、70℃で2分間加熱後、氷上で2分間静置した。続いて、表3に記載の反応組成にて、42℃で1時間反応させ、1本鎖cDNA反応液を調製した。
(CDNA synthesis)
Double-stranded cDNA synthesis from the purified mRNA was performed using a Marathon (registered trademark) cDNA amplification kit (Clontech). That is, 0.5 μL of the attached cDNA Synthesis primer solution (10 μM) was added to 2.5 μL of the mRNA solution (460 ng). The solution was heated at 70 ° C. for 2 minutes and then left on ice for 2 minutes. Subsequently, the reaction composition shown in Table 3 was used for reaction for 1 hour at 42 ° C. to prepare a single-stranded cDNA reaction solution.
この1本鎖cDNA反応液を、表4に記載の反応組成にて16℃で1.5時間反応させた。 This single-stranded cDNA reaction solution was reacted at 16 ° C. for 1.5 hours with the reaction composition shown in Table 4.
さらに1μLのT4 DNA ポリメラーゼ(3 units)を加えて、16℃で45分間反応させた。続いて、2μLのEDTA/glycogen溶液を添加し、2本鎖cDNA合成反応を停止させた。この反応液に、フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール(25:24:1)溶液を50μL加え混和した。遠心分離(14,000rpm、10min、25℃)後、水層を回収した。回収した水層に、クロロホルム:イソアミルアルコール(24:1)溶液を50μL加え混和した。遠心分離(14,000rpm、10min、25℃)後、水層を回収した。回収した溶液に、1/2倍量の4M 酢酸アンモニウム溶液と2.5倍量の95% エタノールを加えて混和した。遠心分離(14,000rpm、20min、25℃)し、cDNAを沈殿させた。上清を除いた沈殿物に、80% エタノールを150μL加え、沈殿を洗浄した。遠心分離(14,000rpm、10min、25℃)後、上清を除き、沈殿物を乾燥させた。乾燥させた沈殿物を5μLの滅菌水で溶解することにより、2本鎖cDNA溶液を調製した。 Further, 1 μL of T4 DNA polymerase (3 units) was added and reacted at 16 ° C. for 45 minutes. Subsequently, 2 μL of EDTA / glycogen solution was added to stop the double-stranded cDNA synthesis reaction. To this reaction solution, 50 μL of a phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1) solution was added and mixed. After centrifugation (14,000 rpm, 10 min, 25 ° C.), the aqueous layer was recovered. To the recovered aqueous layer, 50 μL of a chloroform: isoamyl alcohol (24: 1) solution was added and mixed. After centrifugation (14,000 rpm, 10 min, 25 ° C.), the aqueous layer was recovered. To the collected solution, 1/2 volume of 4M ammonium acetate solution and 2.5 volume of 95% ethanol were added and mixed. Centrifugation (14,000 rpm, 20 min, 25 ° C.) was performed to precipitate cDNA. To the precipitate excluding the supernatant, 150 μL of 80% ethanol was added to wash the precipitate. After centrifugation (14,000 rpm, 10 min, 25 ° C.), the supernatant was removed and the precipitate was dried. A double-stranded cDNA solution was prepared by dissolving the dried precipitate with 5 μL of sterile water.
(2本鎖cDNAへのアダプター配列の付加)
調製した2本鎖cDNAへのアダプター配列の付加は、マラソン(登録商標) cDNA アンプリフィケーション キット(Clontech社製)に付属しているアダプターを用いて行った。すなわち、2.5μLの2本鎖cDNA溶液を、表5に記載の反応組成にて、16℃で1晩反応させ、アダプター配列が付加した2本鎖cDNA(アダプター配列付加2本鎖cDNA溶液)を調製した。
(Addition of adapter sequence to double-stranded cDNA)
The adapter sequence was added to the prepared double-stranded cDNA using an adapter attached to a Marathon (registered trademark) cDNA amplification kit (Clontech). That is, a 2.5 μL double-stranded cDNA solution was reacted overnight at 16 ° C. with the reaction composition shown in Table 5, and an adapter sequence added double-stranded cDNA (adapter sequence-added double-stranded cDNA solution) Was prepared.
(縮重プライマーの設計)
ペプチドシーケンンサー:Protein Peptide Sequencer PPSQ−21 System((株)島津製作所製)で解析したPTLのN末端部分アミノ酸配列を基に、縮重プライマーを作製した。表6に示す4種類のプライマーを作製した。NGSP_sence_PTL及びNGSP_antisence_PTLは、それぞれ、GSP_sence_PTL及びGSP_antisence_PTLの内側の配列を基に作製した。
(Degenerate primer design)
Peptide sequencer: A degenerate primer was prepared based on the N-terminal partial amino acid sequence of PTL analyzed by Protein Peptide Sequencer PPSQ-21 System (manufactured by Shimadzu Corporation). Four types of primers shown in Table 6 were prepared. NGSP_sense_PTL and NGSP_antisense_PTL were created based on sequences inside GSP_sense_PTL and GSP_antisense_PTL, respectively.
(一次PCR)
PCRは、Takara Ex−Taq(登録商標)(タカラバイオ株式会社製)を用いて行った。まず、先に得られたcDNAを鋳型として、マラソン(登録商標) cDNA アンプリフィケーション キット(Clontech社製)に付属しているアダプタープライマーとGSP_sence_PTL(5’RACE)又はGSP_antisence_PTL(3’RACE)を用いて、表7に記載の反応組成及び表8に記載の反応条件で、一次PCRを行った。一次PCR産物は、分析時まで4℃に保存した。一次PCRによって、DNA断片が増幅されたことを、PCR産物のアガロース電気泳動、及びエチジウムブロマイド染色にて確認した。
(Primary PCR)
PCR was performed using Takara Ex-Taq (registered trademark) (manufactured by Takara Bio Inc.). First, using the previously obtained cDNA as a template, adapter primer and GSP_sense_PTL (5′RACE) or GSP_antisense_PTL (3′RACE) attached to Marathon (registered trademark) cDNA amplification kit (manufactured by Clontech) are used. The primary PCR was carried out under the reaction composition described in Table 7 and the reaction conditions described in Table 8. The primary PCR product was stored at 4 ° C. until analysis. It was confirmed by agarose electrophoresis of the PCR product and ethidium bromide staining that the DNA fragment was amplified by primary PCR.
(二次PCR)
次に、増幅されたDNA断片を鋳型としてマラソン(登録商標) cDNA アンプリフィケーション キット(Clontech社製)に付属しているnested−アダプタープライマーとNGSP_sence_PTL(5’RACE)又はNGSP_antisence_PTL(3’RACE)を用いて、表9に記載の反応組成及び表10に記載の反応条件で、二次PCR(nested−PCR)を行った。二次PCR産物は、分析時まで4℃に保存した。
(Secondary PCR)
Next, using the amplified DNA fragment as a template, the nested-adapter primer and NGSP_sense_PTL (5′RACE) or NGSP_antisense_PTL (3′RACE) attached to the Marathon (registered trademark) cDNA amplification kit (Clontech) are used. Using the reaction composition described in Table 9 and the reaction conditions described in Table 10, secondary PCR (nested-PCR) was performed. Secondary PCR products were stored at 4 ° C. until analysis.
二次PCRによってDNA断片が増幅されたことを、PCR産物のアガロース電気泳動並びにエチジウムブロマイド染色にて確認した。結果を図2に示す。得られたDNA断片の塩基配列を決定するために、以下の手順でサブクローニングを行った。 The amplification of the DNA fragment by secondary PCR was confirmed by agarose electrophoresis and ethidium bromide staining of the PCR product. The results are shown in FIG. In order to determine the base sequence of the obtained DNA fragment, subcloning was performed according to the following procedure.
(サブクローニング)
得られたDNA断片を、pGEM−T easy ベクター(Promega社製)を用いて、TAクローニングした。まず、表11に記載の反応液を調製し、室温で1時間反応させた。
(Subcloning)
The obtained DNA fragment was TA-cloned using a pGEM-T easy vector (manufactured by Promega). First, reaction solutions shown in Table 11 were prepared and reacted at room temperature for 1 hour.
次に、ライゲーション反応液1μLを、氷上で融解したE.coli DH5α Electro−Cells(タカラバイオ株式会社製)40μLと混合してエレクトロポレーションを行った。その後、SOC培地(タカラバイオ株式会社製)を500μL添加して、37℃で1時間振とう培養した。振とう培養後の培養液を、LB寒天培地(アンピシリン、イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)、X−gal配合)に展開した。37℃で16時間培養し、形質転換したコロニーを形成させた。 Next, 1 μL of the ligation reaction solution was thawed on ice. Electroporation was performed by mixing with 40 μL of E. coli DH5α Electro-Cells (manufactured by Takara Bio Inc.). Thereafter, 500 μL of SOC medium (manufactured by Takara Bio Inc.) was added and cultured with shaking at 37 ° C. for 1 hour. The culture solution after shaking culture was developed on an LB agar medium (containing ampicillin, isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) and X-gal). The cells were cultured at 37 ° C. for 16 hours to form transformed colonies.
PCRは、2×PCR Master Mix(Promega社製)を用いて、マルチクローニングサイトを増幅するように設計されたプライマーセット(M13 フォワード及びM13 リバース)(Sigma−Aldrich社製)を用いて行った。まず、形質転換されたコロニーを、滅菌した爪楊枝で掻き取り、表12記載の反応液中に懸濁した。表13に記載の反応条件でPCRを行った。PCR産物は、分析時まで4℃に保存した。PCR産物を、アガロース電気泳動並びにエチジウムブロマイド染色にて1000bp以下のDNA断片が組み込まれているクローンを選択した。 PCR was performed using a primer set (M13 forward and M13 reverse) (manufactured by Sigma-Aldrich) designed to amplify the multiple cloning site using 2 × PCR Master Mix (manufactured by Promega). First, the transformed colony was scraped with a sterilized toothpick and suspended in the reaction solution described in Table 12. PCR was performed under the reaction conditions described in Table 13. PCR products were stored at 4 ° C. until analysis. From the PCR product, a clone in which a DNA fragment of 1000 bp or less was incorporated was selected by agarose electrophoresis and ethidium bromide staining.
アンピシリンを50μg/mL含むLB液体培地2mLに、上記で選択されたコロニーを植菌して、37℃にて16時間振とう培養した。培養後、遠心分離(14,000rpm、1min、4℃)により菌体を集菌した。得られた菌体からのプラスミド抽出は、市販のQIAprep Spin Miniprep キット(QIAGEN社製)を用いて行った。操作は、その説明書に従った。 The colonies selected above were inoculated into 2 mL of LB liquid medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. After culturing, the cells were collected by centrifugation (14,000 rpm, 1 min, 4 ° C.). Plasmid extraction from the obtained cells was performed using a commercially available QIAprep Spin Miniprep kit (manufactured by QIAGEN). The operation followed the instructions.
(塩基配列の決定)
こうして精製されたプラスミドを用いて、挿入された5’RACE並びに3’RACEによるDNA断片の塩基配列を決定した。塩基配列の決定には、DNAシーケンサーを用いた。すなわち、Dye Terminater法とキャピラリーシーケンスによるCEQTM 8000 Genetic Analysis System (BECKMAN COULTER社製)を用いて、塩基配列を決定した。
(Determination of nucleotide sequence)
Using the thus purified plasmid, the nucleotide sequences of the inserted 5 ′ RACE and 3 ′ RACE DNA fragments were determined. A DNA sequencer was used to determine the base sequence. That is, the base sequence was determined using CEQ ™ 8000 Genetic Analysis System (manufactured by BECKMAN COULTER) using the Dye Terminator method and capillary sequence.
得られたプラスミドを、100−200ng/μLになるように調製した。サイクルシーケンシングは、DTCS クイックスタートマスターミックス キット(BECKMAN COULTER社製)を用いて行った。操作はその説明書に従った。PCR反応は、表14及び表15記載の条件で行った。プライマーは、M13 フォワード及びM13 リバースを、適宜使用した。 The resulting plasmid was prepared to be 100-200 ng / μL. Cycle sequencing was performed using a DTCS quick start master mix kit (manufactured by BECKMAN COULTER). The operation followed the instructions. The PCR reaction was performed under the conditions described in Table 14 and Table 15. As the primer, M13 forward and M13 reverse were appropriately used.
サイクルシーケンス終了後に、表16に記載の反応停止液を5μL添加した。続いて、100%エタノールを60μL加え、撹拌した。 After completion of the cycle sequence, 5 μL of the reaction stop solution described in Table 16 was added. Subsequently, 60 μL of 100% ethanol was added and stirred.
反応産物を、遠心分離(14,000rpm、20min、4℃)した。上清を除き70%エタノールを200μL加えた。再度遠心分離(14,000rpm、20min、4℃)により、沈殿物を洗浄した。この操作を、2回繰り返した。沈殿物を風乾させ、キット付属のサンプルローディングソリューション(BECKMAN COULTER社製)を40μL添加し、沈殿物を溶解させた。溶解サンプルを全量CEQサンプルプレートに移した。各ウェルにミネラルオイルを1滴ずつ滴下し、キャピラリーシーケンスを行った。 The reaction product was centrifuged (14,000 rpm, 20 min, 4 ° C.). The supernatant was removed and 200 μL of 70% ethanol was added. The precipitate was washed again by centrifugation (14,000 rpm, 20 min, 4 ° C.). This operation was repeated twice. The precipitate was air-dried, and 40 μL of a sample loading solution (manufactured by BECKMAN COULTER) attached to the kit was added to dissolve the precipitate. The lysed sample was transferred to the entire CEQ sample plate. One drop of mineral oil was dropped into each well, and a capillary sequence was performed.
5’RACE並びに3’RACEを解析した蛍光パターンの結果から、PTL cDNAの全長配列(図1、配列番号1)が決定された。 The full-length sequence of PTL cDNA (FIG. 1, SEQ ID NO: 1) was determined from the results of fluorescence patterns obtained by analyzing 5′RACE and 3′RACE.
cDNAの全長配列をコドン表に基づいて変換したアミノ酸配列(図1、配列番号2)は、開始コドン(ATG)から停止コドン(TAA)まで、180個のアミノ酸をコードする塩基配列を含んでいた。このアミノ酸配列は、先に精製したPTLのN末端アミノ酸配列分析結果(40アミノ酸残基)と非常に相同性の高い配列が3ヶ所存在していることが明らかとなった。これらの相同性の高い配列を、5’側から順にCRD1、CRD2及びCRD3と命名した。 The amino acid sequence obtained by converting the full-length sequence of cDNA based on the codon table (FIG. 1, SEQ ID NO: 2) contained a base sequence encoding 180 amino acids from the start codon (ATG) to the stop codon (TAA). . This amino acid sequence was found to have three highly homologous sequences to the previously purified PTL N-terminal amino acid sequence analysis results (40 amino acid residues). These highly homologous sequences were named CRD1, CRD2 and CRD3 in order from the 5 'side.
BLASTを用いて、得られた180残基のアミノ酸配列を公知のアミノ酸配列と比較したところ、有意な相同性を示したタンパク質は確認されなかった。 When the obtained 180-residue amino acid sequence was compared with a known amino acid sequence using BLAST, no protein showing significant homology was confirmed.
〔実施例2〕(組換えPTLの大腸菌での発現1)
上記で得られた全長配列のコーディング領域に、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を付加し発現させた。まず、表2に示すrPTL0の塩基配列の遺伝子断片に制限酵素配列を付加し、pET27bベクター(Novagen社製)のHisタグ配列の上流へ挿入した。
[Example 2] (Expression 1 of recombinant PTL in E. coli)
A histidine tag (His tag) was added to the coding region of the full-length sequence obtained above for expression. First, a restriction enzyme sequence was added to the gene fragment of the base sequence of rPTL0 shown in Table 2 and inserted upstream of the His tag sequence of the pET27b vector (Novagen).
作製したpET27b/PTL0プラスミドを大腸菌One Shot BL21 Star (DE3)(Invitrogen社製)へ形質転換した。形質転換された大腸菌を、LB寒天培地(カナマイシン含有)に展開し、37℃で16時間培養を行った。得られた単一コロニーを、LB液体培地(カナマイシン含有)に植菌して、37℃にて16時間振とう培養した。LB液体培地(カナマイシン含有)に前培養液を、全量添加した。波長600nmの吸光度が0.6〜1.0となるまで37℃で培養した。最終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた。さらに、25℃にて24時間培養後、菌体を遠心分離(5000g,20min,4℃)により集菌した。菌体ペレットに10mM リン酸緩衝化生理食塩水(pH7.4、以後PBSと記載する)を加え懸濁した。超音波破砕処理にて、菌体を破砕した。菌体破砕液を遠心分離(8500g,30min,4℃)により上清を回収した。 The prepared pET27b / PTL0 plasmid was transformed into E. coli One Shot BL21 Star (DE3) (manufactured by Invitrogen). The transformed E. coli was developed on LB agar medium (containing kanamycin) and cultured at 37 ° C. for 16 hours. The obtained single colony was inoculated into LB liquid medium (containing kanamycin) and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. The whole amount of the preculture solution was added to the LB liquid medium (containing kanamycin). The cells were cultured at 37 ° C. until the absorbance at a wavelength of 600 nm reached 0.6 to 1.0. IPTG was added to a final concentration of 1 mM. Furthermore, after culturing at 25 ° C. for 24 hours, the cells were collected by centrifugation (5000 g, 20 min, 4 ° C.). To the cell pellet, 10 mM phosphate buffered saline (pH 7.4, hereinafter referred to as PBS) was added and suspended. The bacterial cells were crushed by ultrasonic crushing treatment. The supernatant was recovered by centrifuging the cell disruption solution (8500 g, 30 min, 4 ° C.).
(Hisタグによる精製)
得られた上清を、HiTrap Chelating HP(GE ヘルスケアバイオサイエンス社製)にて、表2に示すrPTL7のアフィニティー精製を行った。精製結果を、図3に示す。予想通りの22kDaのバンドを検出した。以上のことから、pET27b/PTL0プラスミドから、rPTL7の発現を確認し、そしてrPTL7を精製することができた。
(Purification with His tag)
The obtained supernatant was subjected to affinity purification of rPTL7 shown in Table 2 using HiTrap Chelating HP (GE Healthcare Bioscience). The purification result is shown in FIG. The expected 22 kDa band was detected. From the above, the expression of rPTL7 was confirmed from the pET27b / PTL0 plasmid, and rPTL7 could be purified.
〔実施例3〕(組換えPTLの大腸菌での発現2)
上記で得られた全長配列のうち、PTLのN末端アミノ酸配列と相同性の高い領域を発現させた。まず、表2に示すrPTL1、rPTL2及びrPTL3の3種類の塩基配列の遺伝子断片に、停止コドン(TAA)と制限酵素配列を付加した。pET51bベクター(Novagen社製)のStrep・Tag(登録商標)II配列の下流へ挿入して、3種類の組換えベクターを作製した。
[Example 3] (Expression of recombinant PTL in E. coli 2)
Of the full-length sequence obtained above, a region having high homology with the N-terminal amino acid sequence of PTL was expressed. First, a stop codon (TAA) and a restriction enzyme sequence were added to gene fragments of three types of base sequences rPTL1, rPTL2 and rPTL3 shown in Table 2. Three types of recombinant vectors were prepared by inserting the pET51b vector (manufactured by Novagen) downstream of the Strep Tag (registered trademark) II sequence.
作製した3種類のpET51b/PTLプラスミドをそれぞれ、エレクトロポレーションにより大腸菌BL21−コドンプラス(商標登録)(DE3)−RILへ形質転換した。形質転換された大腸菌を、LB寒天培地(アンピシリン含有)に展開し、37℃で16時間培養を行った。得られた単一コロニーを、LB液体培地(アンピシリン含有)に植菌して、37℃にて16時間、振とう培養した。LB液体培地(アンピシリン含有)に前培養液を、全量添加した。波長600nmの吸光度が0.6〜1.0となるまで37℃で培養した。最終濃度1mMとなるようにIPTGを加えた。さらに、25℃にて24時間培養後、菌体を遠心分離(5000g,20min,4℃)により集菌した。菌体ペレットにPBSを加え懸濁した。超音波破砕処理にて菌体を破砕した。菌体破砕液を遠心分離(8500g,30min,4℃)により上清を回収した。 The three kinds of prepared pET51b / PTL plasmids were each transformed into E. coli BL21-codon plus (registered trademark) (DE3) -RIL by electroporation. The transformed E. coli was developed on LB agar medium (containing ampicillin) and cultured at 37 ° C. for 16 hours. The obtained single colony was inoculated into LB liquid medium (containing ampicillin) and cultured with shaking at 37 ° C. for 16 hours. The whole amount of the preculture solution was added to the LB liquid medium (containing ampicillin). The cells were cultured at 37 ° C. until the absorbance at a wavelength of 600 nm reached 0.6 to 1.0. IPTG was added to a final concentration of 1 mM. Furthermore, after culturing at 25 ° C. for 24 hours, the cells were collected by centrifugation (5000 g, 20 min, 4 ° C.). PBS was added to the cell pellet and suspended. The bacterial cells were crushed by ultrasonic crushing treatment. The supernatant was recovered by centrifuging the cell disruption solution (8500 g, 30 min, 4 ° C.).
(Strep・Tactin superflow columnによる精製)
得られた上清を、Strep・Tactin(登録商標) superflow column(Novagen社製)にて、表2に示すrPTL8、rPTL9及びrPTL10のアフィニティー精製を行った。精製結果を、図4に示す。予想通りの7.3kDa、13.2kDa、18.3kDaのバンドを検出した。以上のことから、rPTL8、rPTL9、及びrPTL10の発現を確認し、そしてrPTL8、rPTL9及びrPTL10を精製することができた。
(Purification by Strep / Tactin superflow column)
The resulting supernatant was subjected to affinity purification of rPTL8, rPTL9 and rPTL10 shown in Table 2 using Strep Tactin (registered trademark) superflow column (manufactured by Novagen). The purification results are shown in FIG. As expected, bands of 7.3 kDa, 13.2 kDa, and 18.3 kDa were detected. From the above, the expression of rPTL8, rPTL9, and rPTL10 was confirmed, and rPTL8, rPTL9, and rPTL10 could be purified.
〔実施例4〕(組換えPTLの大腸菌での発現3)
上記で得られた全長配列のうち、PTLのN末端アミノ酸配列と相同性の高い領域のみを発現させた。まず、表2に示すrPTL1〜6の6種類の塩基配列の遺伝子断片の前後に、開始コドン(ATG)と停止コドン(TAA)並びに制限酵素配列を付加した。タグ配列を除いたpET51bベクター(Novagen社製)へ挿入して、6種類の組換えベクターを作製した。
[Example 4] (Expression of recombinant PTL in E. coli 3)
Of the full-length sequence obtained above, only the region having high homology with the N-terminal amino acid sequence of PTL was expressed. First, a start codon (ATG), a stop codon (TAA), and a restriction enzyme sequence were added before and after the gene fragments of six types of base sequences rPTL1 to 6 shown in Table 2. By inserting into the pET51b vector (Novagen) excluding the tag sequence, six types of recombinant vectors were prepared.
実施例3と同様の操作を行い、上清を回収した。 The same operation as in Example 3 was performed, and the supernatant was collected.
(アフィニティークロマトグラフィーによる精製)
得られた上清を、PBSで平衡化したチログロブリン固定化アガロースに供した。PBSでカラムを洗浄後、0.2Mアンモニアで溶出した。溶出した画分を、SDS−PAGE及びCBB染色により解析した。その結果を図5に示す。予想通りそれぞれ、4.6kDa、10.5kDa、15.6kDa、4.6kDa、9.7kDa、4.5kDaのバンドを検出した。以上のことから、rPTL1〜6の発現を確認し、そしてrPTL1〜6を精製することができた。
(Purification by affinity chromatography)
The obtained supernatant was subjected to thyroglobulin-immobilized agarose equilibrated with PBS. The column was washed with PBS and eluted with 0.2 M ammonia. The eluted fractions were analyzed by SDS-PAGE and CBB staining. The result is shown in FIG. As expected, bands of 4.6 kDa, 10.5 kDa, 15.6 kDa, 4.6 kDa, 9.7 kDa, and 4.5 kDa were detected, respectively. From the above, the expression of rPTL1-6 was confirmed, and rPTL1-6 could be purified.
〔実施例5〕(糖タンパク質アレイ)
フコースα1→6糖鎖を持つ糖タンパク質してチログロブリンを用意し、またフコースα1→6糖鎖を持たない糖タンパク質としてトランスフェリンを用意した。これら糖タンパク質をガラス基板に固定化し、GlycoStationTM Reader 1200(GPバイオサイエンス社製)を用いて糖タンパク質アレイを行った。まず、精製した組換えPTLを、Cy3 Mono−Reactive Dye Pack(GE ヘルスケアバイオサイエンス社製)の説明書に従ってCy3標識した。500mM グリシン、1% Triton X − 100、 1mM CaCl2、 1mM ZnCl2、0.8% NaClを含むトリス緩衝液(pH7.4、以下Probing bufferと記載する)中に標識化組換えPTLを懸濁させ、糖タンパク質を固定化したガラス基板に標識化組換えPTLを供した。20℃で一晩反応させた後、Probing bufferでガラス基板を洗浄した。
[Example 5] (Glycoprotein array)
Thyroglobulin was prepared as a glycoprotein having fucose α1 → 6 sugar chain, and transferrin was prepared as a glycoprotein having no fucose α1 → 6 sugar chain. These glycoproteins were immobilized on a glass substrate, and glycoprotein arrays were performed using GlycoStation ™ Reader 1200 (manufactured by GP Bioscience). First, purified recombinant PTL was labeled with Cy3 according to the instructions of Cy3 Mono-Reactive Dye Pack (manufactured by GE Healthcare Bioscience). Suspended labeled recombinant PTL in Tris buffer (pH 7.4, hereinafter referred to as Probing buffer) containing 500 mM glycine, 1% Triton X-100, 1 mM CaCl 2 , 1 mM ZnCl 2, 0.8% NaCl The labeled recombinant PTL was provided on a glass substrate on which the glycoprotein was immobilized. After reacting overnight at 20 ° C., the glass substrate was washed with a Probing buffer.
洗浄後のガラス基板をGlycoStationTM Reader 1200に供し、固定化糖タンパク質とCy3標識した組換えPTLとの結合を解析した。その結果を、図6に示す。 The washed glass substrate was subjected to GlycoStation ™ Reader 1200, and the binding between the immobilized glycoprotein and Cy3-labeled recombinant PTL was analyzed. The result is shown in FIG.
図6から、全ての組換えPTLにおいて、フコースα1→6糖鎖を持つ糖タンパク質に結合し、かつフコースα1→6糖鎖を持たない糖タンパク質には結合しないことがわかる。 FIG. 6 shows that all recombinant PTLs bind to glycoproteins having fucose α1 → 6 sugar chains and not to glycoproteins having no fucose α1 → 6 sugar chains.
〔実施例6〕(Strep・Tag(登録商標)II配列の除去及び糖タンパク質への特異性解析)
rPTL8のN末端に付加させたStrep・Tag(登録商標)II配列をRecombinant Enterokinase(Novagen社製)により除去した。まず、精製したrPTL8を表17記載の反応組成にて、室温で一晩反応させた。反応後の溶液を実施例5と同様の操作を行い、糖タンパク質アレイにて特異性を解析した。その結果を、図7に示す。
[Example 6] (Removal of Strep • Tag (registered trademark) II sequence and analysis of specificity to glycoprotein)
The Strep Tag (registered trademark) II sequence added to the N-terminus of rPTL8 was removed by Recombinant Enterokinase (manufactured by Novagen). First, purified rPTL8 was reacted overnight at room temperature with the reaction composition shown in Table 17. The solution after the reaction was subjected to the same operation as in Example 5, and the specificity was analyzed with a glycoprotein array. The result is shown in FIG.
図7から、Strep・Tag(登録商標)II配列を除去したrPTLにおいても、フコースα1→6糖鎖を持つ糖タンパク質に結合し、かつフコースα1→6糖鎖を持たない糖タンパク質には結合しないことがわかる。このように、タグ配列によるアフィニティー精製後に、タグ配列を除去することで、タグ配列等の余分な配列を含まないrPTLの製造が可能である。 From FIG. 7, rPTL from which the Strep • Tag (registered trademark) II sequence has been removed also binds to a glycoprotein having fucose α1 → 6 sugar chain and not to a glycoprotein having no fucose α1 → 6 sugar chain. I understand that. In this way, by removing the tag sequence after affinity purification with the tag sequence, it is possible to produce rPTL that does not contain an extra sequence such as a tag sequence.
さらに、rPTL8よりStrep・Tag(登録商標)II配列を除去したrPTL8の方が、フコースα1→6糖鎖を持つ糖タンパク質への蛍光強度が増加した。このことは、rPTLの活性を最大限発揮する上で、タグ配列などの余分な配列が付加していないほうが好ましい場合もあることを意味する。 Furthermore, rPTL8 from which the Strep • Tag (registered trademark) II sequence was removed from rPTL8 showed increased fluorescence intensity to glycoprotein having fucose α1 → 6 sugar chain. This means that it may be preferable not to add an extra sequence such as a tag sequence in order to maximize the activity of rPTL.
〔実施例7〕(フロンタルアフィニティクロマトグラフィー)
図8に示す構造のピリジルアミノ(PA)化糖鎖を用意した。FAC−1(島津製作所製)を用いて、フロンタルアフィニティクロマトグラフィーを行った。まず、rPTL1〜3を、NHS−活性化セファロース(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)の説明書に従って、rPTL−セファロースを作製した。0.8% NaClを含む10mM トリス緩衝液(pH7.4、以下TBSと記載する)中に、rPTL−セファロースを懸濁させ、ミニチュアカラム(φ2mm x 10mm, 31.4μL)に充填した。作製したカラムを、ステンレスホルダーに差し込み、FAC−1装置に接続した。流速及びカラム温度を、それぞれ0.125ml/min及び25℃に保った。前記TBSでミニチュアカラムを平衡後、過剰容積(0.5ml〜4ml)のPA化糖鎖(3.75nM又は7.5nM)を、自動サンプリング装置あるいは手動インジェクション装置を用いてカラム中へ注入した。
[Example 7] (Frontal affinity chromatography)
A pyridylamino (PA) sugar chain having the structure shown in FIG. 8 was prepared. Frontal affinity chromatography was performed using FAC-1 (manufactured by Shimadzu Corporation). First, rPTL-Sepharose was produced from rPTL1-3 according to the instructions of NHS-activated Sepharose (manufactured by GE Healthcare Bioscience). RPTL-Sepharose was suspended in 10 mM Tris buffer (pH 7.4, hereinafter referred to as TBS) containing 0.8% NaCl, and packed in a miniature column (φ2 mm × 10 mm, 31.4 μL). The prepared column was inserted into a stainless steel holder and connected to the FAC-1 apparatus. The flow rate and column temperature were kept at 0.125 ml / min and 25 ° C., respectively. After equilibrating the miniature column with the TBS, an excessive volume (0.5 ml to 4 ml) of a PA sugar chain (3.75 nM or 7.5 nM) was injected into the column using an automatic sampling device or a manual injection device.
各PA化糖鎖の溶出液の蛍光強度(励起波長310nm及び蛍光波長380nm)をモニターし、相互作用強度〔標準オリゴ糖(糖鎖No.003)に対する前端溶出液の差:V−V0〕を測定した。相互作用強度及び有効リガンド量から結合定数Kaを求めた。その結果を、表18、19及び20A〜20Eに示す。 The fluorescence intensity (excitation wavelength: 310 nm and fluorescence wavelength: 380 nm) of each PA sugar chain eluate was monitored, and the interaction intensity [difference in front eluate relative to standard oligosaccharide (sugar chain No. 003): V−V 0 ] Was measured. The binding constant Ka was determined from the interaction strength and the effective ligand amount. The results are shown in Tables 18, 19 and 20A-20E.
表18〜20から以下のことがわかる。3種類のrPTLとも、フコースα1→6糖鎖に対する結合定数はKa=1.0×105M−1以上となり、強く結合していることがわかる。また、非フコースα1→6糖鎖やフコースを持たない糖鎖に対する結合定数がKa=5.15×103M−1以下であることは、rPTLがこれら糖鎖に結合しないことを意味している。さらに、フコースα1→6糖鎖の三本鎖(糖鎖No.410)や四本鎖(糖鎖No.418)にも強く結合し、シアル酸が付加されているフコースα1→6糖鎖(糖鎖No.602)の結合定数が下がっていない。このことは、従来のフコースα1→6糖鎖に結合するレクチンより優れていることを意味している。 The following can be understood from Tables 18-20. It can be seen that the binding constant for the fucose α1 → 6 sugar chain is Ka = 1.0 × 10 5 M −1 or more, and the three types of rPTL are strongly bound. In addition, a binding constant for a non-fucose α1 → 6 sugar chain or a sugar chain not having fucose is Ka = 5.15 × 10 3 M −1 or less means that rPTL does not bind to these sugar chains. Yes. In addition, fucose α1 → 6 sugar chain (fucose α1 → 6 sugar chain (sugar chain No. 410) or four chain (sugar chain No. 418) that is strongly bound to sialic acid is added. The binding constant of sugar chain No. 602) is not lowered. This means that it is superior to a lectin that binds to a conventional fucose α1 → 6 sugar chain.
また、CRD1、CRD2及びCRD3のいずれにも、フコースα1→6糖鎖に結合しうることから、これらの配列を任意に組み合わせることで、フコースα1→6糖鎖に高い親和性を有する組換えタンパク質又はペプチドを製造できることが容易に推定できる。 In addition, since any of CRD1, CRD2 and CRD3 can bind to fucose α1 → 6 sugar chain, a recombinant protein having high affinity for fucose α1 → 6 sugar chain can be obtained by arbitrarily combining these sequences. Or it can be estimated easily that a peptide can be manufactured.
〔実施例8〕(サケツバタケ由来のレクチン遺伝子のクローニング)
サケツバタケ子実体を原料に、実施例1と同様の操作を行い、塩基配列を決定した。解析結果から、サケツバタケ由来レクチン(以下、SRLと記載)cDNAの全長配列(図9、配列番号7)が決定された。SRLの全長配列をコドン表に基づいて変換したアミノ酸配列(図9、配列番号8)は、開始コドン(ATG)から停止コドン(TAA)まで、179個のアミノ酸をコードしていた。また、PTL cDNAからのアミノ酸配列と比較したところ、2ヶ所のアミノ酸欠失、及び1ヶ所のアミノ酸付加、並びに59ヶ所のアミノ酸置換が確認された。
[Example 8] (Cloning of Salmonella lectin gene)
Using the salmon bamboo fruit body as a raw material, the same procedure as in Example 1 was performed to determine the base sequence. From the analysis results, a full-length sequence of salmonella lectin-derived lectin (hereinafter referred to as SRL) cDNA (FIG. 9, SEQ ID NO: 7) was determined. The amino acid sequence obtained by converting the full-length sequence of SRL based on the codon table (FIG. 9, SEQ ID NO: 8) encoded 179 amino acids from the start codon (ATG) to the stop codon (TAA). In addition, when compared with the amino acid sequence from PTL cDNA, two amino acid deletions, one amino acid addition, and 59 amino acid substitutions were confirmed.
また、アミノ酸配列の相同性から、SRLのPTLのCRD1〜3に相当する部位を同定した。SRLとPTLの各CRD間の相同性を表21に示す。いずれのCRD間で64%以上の相同性があった。さらに、PTLとSRLの同一のCRD間の相同性は、74%以上であった。 Moreover, the site | part corresponded to CRD1-3 of PRL of SRL was identified from the homology of the amino acid sequence. Table 21 shows the homology between each SRL and PTL CRD. There was more than 64% homology between any CRD. Furthermore, the homology between the same CRD of PTL and SRL was 74% or more.
表21から、PTLと同様に、以下の(1)又は(2)のタンパク質又はペプチドをコードする遺伝子もまた、糖結合活性を有する遺伝子であると予測される。
(1)配列番号8の1〜179番、30〜68番、30〜123番、30〜172番、85〜123番、85〜172番、及び134〜172番のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるタンパク質又はペプチド、
(2)配列番号8の1〜179番、30〜68番、30〜123番、30〜172番、85〜123番、85〜172番、及び134〜172番のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ糖認識活性を有するタンパク質又はペプチド。
上記7種類のアミノ酸配列の範囲の意味づけを表22に示す。
From Table 21, similarly to PTL, the gene encoding the following protein or peptide (1) or (2) is also predicted to be a gene having sugar-binding activity.
(1) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 179, 30 to 68, 30 to 123, 30 to 172, 85 to 123, 85 to 172, and 134 to 172 A protein or peptide consisting of a sequence,
(2) Amino acids represented by any one of SEQ ID NOs: 1 to 179, 30 to 68, 30 to 123, 30 to 172, 85 to 123, 85 to 172, and 134 to 172 A protein or peptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the sequence and having sugar recognition activity.
Table 22 shows the meaning of the range of the above seven amino acid sequences.
〔実施例9〕(組換えSRL(rSRL)の大腸菌での発現と精製)
実施例2と同様の操作を行い、rSRL0(全長cDNA)を得た。その結果を、図10に示す。予想通りの15.6kDaのバンドを検出した。以上のことから、rSRLの発現を確認し、そしてrSRLを精製することができた。
[Example 9] (Expression and purification of recombinant SRL (rSRL) in E. coli)
The same operation as in Example 2 was performed to obtain rSRL0 (full-length cDNA). The result is shown in FIG. The expected 15.6 kDa band was detected. From the above, rSRL expression was confirmed and rSRL could be purified.
〔実施例10〕(糖タンパク質アレイ)
実施例5と同様の操作を行い、rSRLの特異性を解析した。その結果を、図11に示す。図11から、rSRLは、フコースα1→6糖鎖を持つ糖タンパク質に結合し、かつフコースα1→6糖鎖を持たない糖タンパク質には結合しないことがわかる。
[Example 10] (Glycoprotein array)
The same operation as in Example 5 was performed to analyze the specificity of rSRL. The result is shown in FIG. FIG. 11 shows that rSRL binds to a glycoprotein having fucose α1 → 6 sugar chain and does not bind to a glycoprotein having no fucose α1 → 6 sugar chain.
本発明者らは、先のPCT/JP2009/003346(発明の名称:α1→6フコース特異的レクチン)において、PTL及びSRLがα1→6フコース特異的レクチンであることを示した。本発明においても、rPTL及びrSRLが、α1→6フコース特異的に認識することを示した。以上のことから、rSRLをコードする遺伝子が、タンパク質又はペプチドのアミノ酸欠失、及びアミノ酸付加、並びにアミノ酸置換体をコードする本発明の遺伝子の一例とみなすことができる。 In the previous PCT / JP2009 / 003346 (title of the invention: α1 → 6 fucose specific lectin), the present inventors have shown that PTL and SRL are α1 → 6 fucose specific lectins. Also in the present invention, it was shown that rPTL and rSRL specifically recognize α1 → 6 fucose. From the above, the gene encoding rSRL can be regarded as an example of the gene of the present invention encoding amino acid deletion and amino acid addition and amino acid substitution of protein or peptide.
Claims (7)
(1)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるタンパク質又はペプチド、
(2)配列番号2の1〜180番、32〜71番、32〜126番、32〜174番、87〜126番、87〜174番、及び135〜174番のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ糖認識活性を有するタンパク質又はペプチド。 Genes encoding the following proteins or peptides (1) or (2):
(1) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 A protein or peptide consisting of a sequence,
(2) Amino acids represented by any one of SEQ ID NO: 1 to 180, 32 to 71, 32 to 126, 32 to 174, 87 to 126, 87 to 174, and 135 to 174 A protein or peptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the sequence and having sugar recognition activity.
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