JPH01160482A - 新規なポリペプチド、その製法及び用途 - Google Patents

新規なポリペプチド、その製法及び用途

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JPH01160482A
JPH01160482A JP63266255A JP26625588A JPH01160482A JP H01160482 A JPH01160482 A JP H01160482A JP 63266255 A JP63266255 A JP 63266255A JP 26625588 A JP26625588 A JP 26625588A JP H01160482 A JPH01160482 A JP H01160482A
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puk
prourokinase
polypeptide
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ala
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JP63266255A
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Wolfgang Dr Koerwer
ウオルフガング・ケルヴエル
Manfred Dr Kurfuerst
マンフレート・クルフユルスト
Verena Baldinger
フエレナ・バルデインガー
Thomas Dr Doerper
トーマス・デルパー
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BASF SE
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    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • C12N9/50Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
    • C12N9/64Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from animal tissue
    • C12N9/6421Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from animal tissue from mammals
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    • C12N9/6456Plasminogen activators
    • C12N9/6462Plasminogen activators u-Plasminogen activator (3.4.21.73), i.e. urokinase
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    • A61P7/00Drugs for disorders of the blood or the extracellular fluid
    • A61P7/02Antithrombotic agents; Anticoagulants; Platelet aggregation inhibitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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    • C12Y304/21Serine endopeptidases (3.4.21)
    • C12Y304/21073Serine endopeptidases (3.4.21) u-Plasminogen activator (3.4.21.73), i.e. urokinase

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プロウロキナーゼ(ウロキナーゼ前駆体)活
性を有する新規なポリペプチド、その製法及び疾患の制
御へのその用途に関する。
プラスミノゲンアクチベーターであるプロウロキ−11
−−セ(PUK )は、「1本領つロキナーゼプラスミ
ノゲンアクチベータ−(5CUPA ) J又は[腎プ
ラスミノゲンアクチベーター(KPA)Jとも呼ばれ、
411個のアミノ酸から成る1不鎖ポリペプチドで、約
54 kD (キロダルトン)の分子量を有する。この
成熟プロウロキナーゼのアミノ酸配列゛を第1図に示す
(Z、 Physiol。
Chem、365.153.1043..1155 (
1982)参照)。このプロウロキナーゼから、Lys
  −Phe  結合を制限プロテアーゼで切断するこ
とにより2本鎖分子の高分子量ウロキナーゼ(HUK)
が生成する。このものはプロウロキナーゼと同じ分子量
を有する。Lys135とLyS136の間でさらにプ
ロテアーゼ切断すると、約35 kDの分子量を有する
低分子量ウロキナーゼ(LUK)が生成する。LUKは
HUKと同様に2本鎖分子である。すべての6つの形は
、ヒトの尿又はヒトの血清中に自然な形で検出された(
 J、 B1′ol、 Ch’em。
257 、!1276 (1982)及び261.12
67(1986)参照)。
1本鎖の形も2本鎖の形もフィブリン溶解作変性し、適
用の際にしばしば生命を脅かす出血を生じさせる。1本
鎖の形だけが凝塊特異的で、小さい全身的溶解を示すに
すぎない。
本発明者らは、一般式 %式% (式中Rは水素原子、Ala又はMet 、 PUKl
−155及びPUK157−411はプロウロキナーゼ
のアミノ酸1〜155及び157〜411、XはAla
 、 Asn 。
Asp、Cys、Gin、Glu%Gly、His、I
le、Leu 。
Lys、MetS Phe、Pro、Ser、Thr、
Trp、Try又はValを意味する)で表わされるポ
リペプチドが、改善された性質を有し、酵素安定性であ
ることを見出した。
式Iのポリペプチドはアミノ酸302(Asn、第1図
参照)においてグリコジル基を有しうる。
プロウロキナーゼのアミノ酸基1〜155及び157〜
411は第1図から明らかである。
本発明はさらに、式Iのポリペプチドのためにコード化
するDNA配列、ならびにこのDNA配列を含有するベ
クターに関する。
新規ポリペプチドは、既知の方法により遺伝子工学的に
製造することができる。ここに記載する構成のための出
発点はcDNAクローン(以下pU 20と呼ぶ)で、
これはプロウロキナーゼのコード化配列及びさらに5′
−及び3′−非翻訳領域を包含する。コード化領域を含
みかつそれから蛋白質配列(第1図)が誘導されるcD
NAクローンの部分配列を、第2図に示す。成熟蛋白質
は、いわゆる「先導」配列の後のSet’で始まりLe
u411の後で終る。
pU 20はヒトグロウロキナーゼ産生腫瘍細胞株De
troit 562 (ATCC& CCL 138 
)から得られた。すなわちこの細胞株からm−RNAを
分離し、そして2木調cDNAに転写した。
このcDNAを市場で入手しうるクローニングベクター
puc18中に挿入したのち、cDNAライブラリーを
作成した。この場合に用いられる方法については、例え
ばマニアテイスら著「モレキュラー・クローニングJ、
C3H−7’レスカ参照される。放射性標識されたオリ
ゴヌクレオチドゾンデを用いるこの種の遺伝子バンクの
「スクリーング」も、たびたび使用される方法で、文献
に記載されている。
pU20のDNA配列の部分は、制限エンドヌクレアー
ゼを用いて容易に入手できる。これらの断片は、場合に
より化学的に合成されたオリゴヌクレオチド、アダプタ
ー又は遺伝子断片と結合して、新規ポリペプチドのため
にコード化するDNA配列をクローニングするために利
用することができる。この遺伝子断片又は合成りNA配
列をクローニングベクター(例えば市販普通のプラスミ
ドpBR’322、puc18及びpuc19)の中に
組込むことは、既知の手段により行われる。
蛋白質の発現を可能にする適当な化学的に合成されたコ
ントロール領域又は微生物もしくはファージから分離さ
れたコントロール領域を、遺伝子又は遺伝子断片に供給
することもできる。
こうして得られる雑種プラスミドを適当な宿主微生物に
形質転換することも既知であり、文献に詳細に記載され
ている。この雑種プラスミドに、大腸菌のペリプラズム
中へのポリペプチドの分泌を可能にする相当するシグナ
ル配列を与えることもできる。
吐乳動物細胞培養物ならびに酵母又は昆虫細胞中での分
泌も同様の手段で行わせることができる。すなわちこの
場合は、真核性コントロール領域を用いなければならな
いことはもち論である。哺乳動物細胞中で発現させる場
合は、例えばウィルス性SV40プロモーターのコント
ロール下に発現すべき外来遺伝子を定めるベクターを用
いることができる。この種のプラスミドは真核性の複製
起点を有しない。許容される噴孔動物細胞への形質転換
ののち、このプラスミドの複製をゲノム中に組込んで有
するクローンを分離する。同様にして、発現すべき遺伝
子を、真核性プロモーターのコントロール下にウシ乳頭
腫ウィルスを基礎とするベクター上でクローニングする
ことができる。この種の発現プラスミドは、20〜10
0の複製数で許容されるマウス繊維芽細胞株0127中
にエピゾームとじて残留する。
この真核性発現系は、その産生物を有効かつ多くは天然
の形で分泌させることができる利点を有する。さらにこ
れは、その産生物を翻訳後に修飾する能力を有する。
真核細胞中で発現させると、プロウロキナーゼはアミノ
酸302(Asn)においてグリコシド側鎖をも有する
。微生物はグリコシド側鎖を合成することができない。
細菌中で発現されるたいていの蛋白質例えばプロウロキ
ナーゼは、そしてこれから本発明により導かれるポリペ
プチドも、細胞中で変性された封入体として得られ、蛋
白質化学的に巻戻さねばならない。さらに細菌は、イニ
シエーターアミノ酸のメチオニンを出来上った蛋白質か
ら脱離させることがしばしばできない。細菌中での発現
の際に末端メチオニンを脱離すること及び多くの場合封
入体の形成を防止することは、分泌系の使用により達成
できる。この系を用いる場合にはもち論、N末端は脱離
位置にとって重要なアミノ酸例えばアラニンをもしばし
ば有する。細菌中での発現は多くの問題を有するが、得
られる粗蛋白質を活性な酵素に再生することができる場
合には、こ遺伝子コードの変性により、異なるDNA配
列例えば化学的に合成されたプロウロキナーゼ遺伝子又
は異なるトリプレットを有するその一部を、新規ポリペ
プチドを発現させるために利用することも可能である。
新規な有効物質は動脈性及び静脈性の閉塞性疾患におけ
る血栓溶解のために使用することができ、ヒトプロウロ
キナーゼ建地して改善された性質を示す。
したがって、本発明の対象は、少なくとも1種の新規ポ
リペプチドを、所望により製剤上容認される賦形剤又は
結合剤中に含有する医薬である。
新規蛋白質は他のフィブリン溶解剤例えばウロキナーゼ
、TPA 、ストレプトキナーゼ、これる。
本発明の他の態様を下記実施例により詳細に説明する。
実施例 1、ヒトプロウロキナーゼのためのcDNAクローンの
分離: プロウロキナーゼを産生ずるヒト腫瘍細胞株Det、r
oit562 (ATCC& CCL 138 )を、
「イーグル最小必須」培地中で、NaHCOg 3%、
胎児子ウシ血清10%、アミノ酸1%、Hepes 2
.4%、pH7,5と共に67℃及び5%CO2雰囲気
中で合流するまで培養した。培地を傾しゃして除去し、
細胞を生理食塩水で洗浄し、溶解緩衝液(グアニジニウ
ムイソチオシアネート6M、(えん酸ナトリウム5 m
M (pH7) 、メルカプトエタノールO,f M 
、ザルコシル0.5%)中で溶解した。RNAを5.7
 M CsC1−クツションにより10000oy’g
で1夜沈降させた。ポリA−RNAを含有する分画をオ
リゴ(dT)−セルロース上での2回のアフイニテイク
ロマトグラフイにより分別した。
酵素AMV−逆転トランスクリブターゼ及びオリゴ(a
T)12−18をスターターとして用いて、このボIJ
 A −RNAを1本鎖cDNA中に転写した。第2の
鎖の合成は大腸菌−DNA−ポリメラーゼIを用いて行
った。この2木調cDNAに、酵素ターミナルトランス
フェラーゼを用いてそれぞれ5′−末端において約10
〜20 dc)−基を合成付加させた。制限エンドヌク
レアーゼSph iにより線状化され、そしてその5′
−末端において前記のように約10〜20 dC−基が
合成付加されている市販のプラスミドpuc18を用い
て同様に操作した。両方のDNAを相互に融合させ、こ
の雑種を大腸菌株HB101のコンピテントな細胞に形
質転換させた。このクローンを選択マーカーとしてのア
ンピシリン100μg/mlを含むLB−板上に広げ、
コロニーをニトロセルロース上ニ移シタ。
フィルター上の細菌を複製させ、溶菌し、そして変性さ
れたDNAをフィルターに固定した。
DNA−合成装置(アプライド・バイオシステムズ製、
380A型)を用いて、発表されたヒトプロウロキナー
ゼのDNA配列と相同性の4種の17−オリゴヌクレオ
チドゾンデを製造した。これらのゾンデは下記の配列を
有する。
5’ TCAGCAGCACATAGCAT  3’5
’ AACCAGGGCTGGTTCTC6’5’ A
CCATGCACTCT’TGGAC3’5’ TGC
TGGTCACAGGTCAT  3’これらのオリゴ
ヌクレオチドゾンデを5′−末端においてγ−”P −
ATPで標識し、ニトロセルロースフィルターを、6×
セツトの緩i液(1×セツト= NaCl 0.15 
M、  )リス−HCl (pH7,4) o、015
M、 EDTAo、001M)、SDS 0゜1%及び
デキストラン硫酸塩10%の中で42℃で1夜振とうし
ながらゾンデと共に保温した。
フィルターを6×上セツト8DS1%中で426Cでよ
く洗浄したのち、このフィルターをX線フィルムと共に
照射し、そして配列相同性を有するクローンを調べた。
相同性クローンを分離して個別化した。
こうして分離されたクローンの1つはpU 20であっ
た。そのコード化領域及び隣接範囲の配列を第2図に示
す。
2、対照物質のプロウロキナーゼを発現させるための雑
種プラスミドの製造: 出発点はプラスミドpU20(実施例1)であった。こ
のものから制限されたTag I/BamH1−消化に
よって、ヌクレオチド162〜1329のプロウロキナ
ーゼ遺伝子の断片を切断し、ゲル電気泳動により分離し
た(断片1)。プラスミドpuc 18をEcoRl及
び5ailにより線状化し、これにより断片2を生成し
た。
この断片1及び2を、それぞれプロウロキナーゼの5′
−末端(3/4 )ならびに6′−末端(5/6)を再
び産生ずるオリゴヌクレオチドアダプター6/4及び5
/6と連結した。オリゴヌクレオチド3/4の使用によ
り、5′−末端においてEcoRl−切断位が欠失され
た。こうして第6図に示す雑種プラスミドpPUKが得
られ、このものはプロウロキナーゼ遺伝子を種々の発現
ベクター中に転移するための容易にクローニングしうる
C1a I/ Sal I   rカセット」として利
用できるようにした。
’EcoRI  C1aI aql amHI Sal( 雑種プラスミドpPTJKをC1al Kより開裂し、
突出した5′−末端をDNAポリメラーゼ■のフレノウ
断片及びdCTP及びdGTPにより充填した。
エンドヌクレアーゼ5alIによる後切断及びゲル電気
泳動精製により、ウロキナーゼ遺伝子を有する断片が得
られた。この断片を、EcoRIにより開裂し、突出末
端を「ムング豆ヌクレアーゼを用いて製造業者の指示に
従って除去したのち、5alIにより切断した市販の発
現ベクター1)KK 22+−!+ (ファルマシア注
文扁27−4955−01)に挿入した。断片の連結に
より、第4図に示す発現プラスミドpKK 223/P
tTKが得られた。
このプラスミドを、大腸菌株K 12 JM 105 
(ファルマシア注文A 271550−01 )のコン
ピテントにした細胞内に形質転換した。この菌株は、普
通の生長条件下でプロウロキナーゼを複製する1bc−
リプレッサーを有するエピゾームF’iQを含有する。
イソプロピル−β−D−チオガラクトシド(IPTG 
)の含量を対数的生長相において0.5 mMにするこ
とにより、プロウロキナーゼ遺伝子の発現を誘発させた
。この場合プロウロキナーゼが細胞内で変性されていわ
ゆる「封入体」として得られた。このものは細菌の溶解
により精製することができ、これからプロウロキナーゼ
を蛋白質化学的に再生して精製することができる。
3、アミノ酸が156位で交換しているPUKを発現す
るための雑種プラスミドの製造: 雑種プラスミド1)PUK (実施例2、第3図)をB
a1lにより完全に、モしてEcoRIKより部分的に
切断した。ベクターに含有される断片をゲル電気泳動に
より精製し、合成オリゴヌクレオチド84/85.86
/87又は88/89と連結した。
Arg −+Lys Ball            156coRI Bal[156 coRI Ball                    1
56C0RI こうして雑種プラスミドpPUK Lys 、 pPU
KGin及びpPUK Leuが生成した(第5図、こ
の図中のYは156位のLys 、 Gln又はLeu
を意味する)。これらのDNA断片を用いて実施例2に
記載したと同様にして、゛大腸菌中で本発明のポリペプ
チドを遺伝子工学的に合成した。
4、大腸菌中で発現されたポリペプチドの精製及び再生
: 前記のポリペプチドを、標準法により大腸菌中で発現さ
せたのち、精製して再生した。
細胞ペレット(湿潤混合物100g)を、溶液(燐酸塩
緩衝液pH8,0の50 mM、 EDTAlomM、
 DTT 1 mM及びツイーン80のo、 o o 
s%)500mA!中に移し、再懸濁させた。超音波で
溶解した細胞を遠心分離し、封入体を含有するペレット
を、燐酸塩緩衝液pH8,0の50mM、NaC11M
 、 DTT 1 mM及びツイーン8000.005
%の溶液で洗浄した。
この洗浄された封入体を遠心分離しく10000gで1
0分間)、6M−グアニジニウム塩酸塩に溶解した。こ
れは燐酸塩緩衝液pH8,0の50鮨、DTT 5 m
M 、 EDTA 1 mM及びグアニジニウム塩酸塩
6Mの溶液200 ml中で室温で30分間攪拌するこ
とにより行った。不溶性蛋白質を遠心分離した。PUK
変異体の再生はこの溶液を、燐酸塩緩衝液pH9,0の
50mM、グアニジニウム塩酸塩1.5M、アルギニン
0.5 M、 GSH1mM。
G55G 0.1 mM 、 EDTA 1 mM及び
ツイーン80のo、oos%の溶液中で、蛋白質濃度が
0.2〜0゜31n97mlとなるように希釈すること
により行った。
蛋白質の精製は、硫酸アンモニウム沈殿、アフイニテイ
クロマトグラフイ及びイオン交換クロマトグラフィによ
り行った。このためには再生溶液に硫酸アンモニウム(
40〜70%)を添加し、ペレットを燐酸塩50mM、
グアニジニウム塩酸塩1M%NaC10,I M及びツ
イーン80のo、 o o s%の溶液に移し、Zn−
キレート(ファルマシア)−クロマトグラフィカラムの
上に載せ、前記の緩衝液中のEDTA 50 mMを用
いて4℃で溶離させた。溶離した蛋白質を、燐酸塩10
 mM、 NaC110mM及びツイーン8000.0
05%の溶液に対して4℃で透析し、S−セファロース
(ファルマシア)の上に載せた。PUK変異体を燐酸塩
50 mM、 NaC1400mM及びツイーン80の
o、 o o s%の溶液によりカラムから溶離させた
基質S−2444(カリガラス)を用いる直接のアミド
分解試験において、精製された蛋白質の比 1fpJ14い活性は0.5〜1.5 X 1 [)’
U/■の範囲にある。
5、アミノ酸が156位で交換しているPUKポリペプ
チドの強化されたグロテアーゼ抵抗性:プロウロキナー
ゼをArg156の後方でトロンビン切断することによ
り、もはや活性化することができず、かつ凝塊の溶解に
もはや利用されない2本鎖分子が生成する。156位の
アミノ酸交換を有する前記のポリペプチドは、トロンビ
ンにより全(不活性化されないか又はきわめてわずかな
程度に不活性化されるにすぎない。
前記のポリペプチドを代表して、156位にグルタミン
又はロイシンを有する各分子について、この改善された
性質を説明する。
トロンビン不活性化試験を次のように実施した。プロウ
ロキナーゼ(又はその変異体)を6000 U/ml!
に希釈しく燐酸塩pH6,7の50mM。
NaC1300mM、ツイーン80の0,005%)、
トロンビン(5U/rnl )と共に37℃で保温した
15分の間隔で一定割合を取出し、アミド分解試験で測
定した。
アミド分解試験においてプロウロキナーゼの活性は、ト
ロンビン単位が増大するにつれて低・下す、ることか示
された(第6図)。すなわち活性化プロウロキナーゼは
、トロンビン2U(曲線a)の添加の場合に保温時間1
5分後に、その出発活性の86%を有し、30分後に5
9%を有した。一方、トロンビン10U(曲線b)の添
加の場合は、同じ保温時間において出発活性の50%な
らびに66%が測定された。プロウロキナーゼをトロン
ビン無添加で同じ条件下で保温すると、1時間の期間に
わたり常に出発活性の100%を示した。プロウロキナ
ーゼの代わりにPUK変異体(()ln156又はLe
u156)をトロンビン不活性化試験に使用した。第6
図から明らかなように、この変異体はトロンビン5Uを
添加して30分間保温したのち、出発活性の100%を
有していた(曲線C)。プロウロ・キナーゼの156位
のアミノ酸交換(Arg  →Gin )は、トロンビ
ンが変異体においてもはや蛋白質溶解活性を有せず、そ
して不活性な2本鎖物質を生成しないように作用する。
【図面の簡単な説明】
第1図は成熟プロウロキナーゼのアミノ酸配列を示し、
第2図は第1図のポリペプチド配列のためのcDNAク
ローンのコード化領域及び隣接範囲の配列を示し、第3
図及び第4図は対照物質としてのプロウロキナーゼの発
現用雑種プラスミドpKK 226/ PUKを製造す
るための工程図、第5図は156位のアミノ酸が交換し
ている本発明のポリウロキナーゼの発現用雑種プラスミ
ドpPUKYを製造するための工程図、そして第6図は
本発明のポリペプチドの活性(血清半減期)を示すグラ
フである。 出願人   ビーニーニスエフ・アクチェンゲゼルシャ
フト代理人 弁理士率  林  正  雄 1−    fi    F−”    m    (
Ll    /11)−(りΦのト caり999C9tC9Cり9ca9C9C999a9
9aC99C(9999Ct99a9C99t99ta
CtCtCタタタaC9aC(9a9C9aCtCCa
aa99Ca9Caat9aaCttCat1121 
−−−−−−−−−+−−−−−−−−−+−−−−−
−−−−+−・CtC9Ct9a99tttCC9tC
9ttaCtt9aa9ta噸CmwΔel+1n1 
ill ^r+u: zlヨtCC99t99CtCC
99CタタC99Ca9atC9C:りC9C9りac
9aa9a9ac3caタタaCCa9Caに aa9ttCCatC9aaCt9t9aCt9tCt
aaa−−−一−−−−+−−−−−−−−−+−−−
一−−−−−+  180ヨttCaa99ta9Ct
t9aCaCt9aCa9aセ11f’:I I−IL
Jコl 57Mζ1コy6cnl”heΔerqr++
el  611乙ay’s   −aCCtCCtt9
taCaCaCa99tt9ttCat 92GlyG
lyThrCysすalserAsnLysTyrFC
tttaa9CCtCCC9tC9t9aCaCttt
atcLysPheGlyGLyGlnHiscysG
luI 1e−f−−^■マー為1 ・%I %d %
+ I r l dl + v7−r 1−どνl−一
一一「I+I■3a9a99tt9taa9t9aCC
aC9tt9aC999tttコheSerAsnIl
eHisTrpCysAsnCysProLソs  −
:tattCa9ttttt99aC9ataCtCC
CCttaCC4spLysSeyLysThrC37
sTyrGluGlyAsnGly  −十 ヤリコ”
  5/6 イ呆うMLpポト同 斡)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 R−PUK^1^−^1^5^5−X−PUK^1^5
    ^7^−^4^1^1( I )(式中Rは水素原子、A
    la又はMet、PUK^1^−^1^5^5及びPU
    K^1^5^7^−^4^1^1はプロウロキナーゼの
    アミノ酸1〜155及び157〜411、XはAla、
    Asn、Asp、Cys、Gln、Glu、Gly、H
    is、Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Pr
    o、Ser、Thr、Trp、Try又はValを意味
    する)で表わされるポリペプチド。 2、第1請求項に記載のポリペプチドのためにコード化
    するDNA配列。 3、第1請求項に記載のポリペプチドのためにコード化
    する遺伝子配列を含有するベクター。 4、第1請求項に記載のペプチド配列のためにコード化
    する遺伝子を宿主微生物中で発現させることを特徴とす
    る、第1請求項に記載のポリペプチドの遺伝子工学的製
    法。 5、少なくとも1種の第1請求項に記載のポリペプチド
    を、所望により製剤上容認される賦形剤又は結合剤の中
    に含有する医薬。 6、少なくとも1種の第1請求項に記載のポリペプチド
    と他のフィブリン溶解物質を含有する、第5請求項に記
    載の医薬。
JP63266255A 1987-10-23 1988-10-24 新規なポリペプチド、その製法及び用途 Pending JPH01160482A (ja)

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