JPH01273591A - Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting protein - Google Patents
Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting proteinInfo
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Classifications
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- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/575—Hormones
- C07K14/61—Growth hormones [GH] (Somatotropin)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボ
ゾーム結合部位および分泌シグナルをコードする領域の
直後に成熟ヒト成長ホルモン遺伝子が結合しているDN
A断片が、ベクターDIJAに結合しているヒト成長ホ
ルモン分泌プラスミド、ならびにそれを用いた形質転換
体および蛋白質分泌生産法に関する。とくに、バチルス
・アミロリキファシエンスの中性プロテアーゼ遺伝子の
プロモーター、リボゾーム結合部位および分泌シグナル
領域の直後に、それ自身の分泌シグナルを除いたヒト成
長ホルモン(成熟hG++)遺伝子を結合させたDNA
断片を含むhGI+分泌プラスミド、ならびにそれを用
いた形質転換体および蛋白質分泌生産法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a DNA DNA in which a mature human growth hormone gene is bound immediately after a promoter involved in gene expression, a ribosome binding site, and a region encoding a secretion signal.
The present invention relates to a human growth hormone secretion plasmid in which the A fragment is linked to the vector DIJA, a transformant using the same, and a protein secretion production method. In particular, DNA in which the human growth hormone (mature hG++) gene, excluding its own secretion signal, is linked immediately after the promoter, ribosome binding site, and secretion signal region of the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens.
This invention relates to an hGI+ secretion plasmid containing the fragment, a transformant using the same, and a protein secretion production method.
ここで、成熱hGll遺伝子とは、天然に存在するフェ
ニルアラニンから始まる191アミノ酸残基からなるh
GllをコードするDNA塩基配列を指す。Here, the adult hGll gene is an hGll gene consisting of 191 amino acid residues starting from naturally occurring phenylalanine.
Refers to the DNA base sequence encoding Gll.
また、本発明は、特に、このhG11分泌プラスミドを
用いてバチルス属細菌を形質転換し、得られた形質転換
株を培養し、その培養上清から天然型hGHを回収する
ことを特徴とする天然型hG)Iの生産法に関するもの
である。In addition, the present invention particularly provides a natural hGH characterized in that a Bacillus bacterium is transformed using this hG11 secretion plasmid, the obtained transformed strain is cultured, and natural hGH is recovered from the culture supernatant. The present invention relates to a method for producing type hG)I.
ヒト成長ホルモン(hGll)は、ヒト脳下垂体好酸球
細胞から分泌されるペプチドホルモンの一種で、191
個のアミノ酸残基より成り、分子量は、約22,000
である。hGllの生理活性としては、成長促進効果の
他、タンパク質同化作用、脂質代謝作用、糖代謝作用等
が知られている。Mi換えDNA技術が出現する以前の
hGHの生産法は、遺体の脳下垂体から抽出することに
よってなされていた。Human growth hormone (hGll) is a type of peptide hormone secreted from human pituitary eosinophil cells.
The molecular weight is approximately 22,000 amino acid residues.
It is. The physiological activities of hGll are known to include, in addition to growth promoting effects, protein anabolism, lipid metabolism, and sugar metabolism. Prior to the advent of Mi recombinant DNA technology, hGH was produced by extracting it from the pituitary gland of cadavers.
hG)lはやけど、創傷の治癒、ジストロフィー、骨の
癒着、胃の散在性出血および偽関接症の処置に有効であ
ることが知られていた。それにもかかわらず、前述した
生産法のためhGllは少量しか得られず、下垂体性小
人症患者にさへ十分供給することができなかった。hG)l was known to be effective in the treatment of burns, wound healing, dystrophies, bone adhesions, disseminated gastric hemorrhages and pseudoarthrosis. Nevertheless, due to the production method described above, only a small amount of hGll can be obtained, and it has not been possible to sufficiently supply hGll to patients with pituitary dwarfism.
さらに、従来のhG11生産に伴う大きな問題点として
、遺体からのウィルスの混入による投与患者の死亡が指
摘される(参考文献■)に至り、遺体に依存しないhG
llの生産法の確立が熱望されてきた。Furthermore, it has been pointed out that a major problem associated with conventional hG11 production is death of administered patients due to virus contamination from cadavers (Reference ■).
Establishment of a production method for ll has been eagerly awaited.
(従来技術と発明が解決しようとする問題点)近年、組
換えDNA技術により微生物を宿主としてhGH遺伝子
を発現させ、hGllを生産することが可能となった。(Prior art and problems to be solved by the invention) In recent years, recombinant DNA technology has made it possible to express the hGH gene and produce hGll using microorganisms as hosts.
微生物で生産されるhGllは大きく菌体内生産と菌体
外分泌生産とに分けられる。前者の場合、hGHを菌体
内に効率よく生産することが可能であるが、生産された
hGllは、通常、生物活性を持たない1nclusi
on bodyと呼ばれる不溶性の塊となることが多く
、菌体からの回収後に天然の高次構造を有するhGHに
戻すのが困難であることが指摘されている(参考文献■
)。hGll produced by microorganisms can be broadly classified into intracellular production and exocrine production. In the former case, it is possible to efficiently produce hGH within the bacterial body, but the produced hGll is usually 1nclusi with no biological activity.
It has been pointed out that hGH often forms an insoluble mass called on body, and that it is difficult to return hGH to its natural higher-order structure after recovery from the bacterial body (Reference ■
).
また、通常、菌体内において生産される組換えDNA由
来の異種蛋白質では、翻訳開始シグナルに由来するメチ
オニン(Met)が除去されない。そのため、生産され
た蛋白質は、N−末端にMetが附加した型のメチオニ
ル型となることが広く知られている。h G Ifの場
合でも、天然型hGllのN−末端にMetが附加した
型のメチオニル型hGHが生産され、これは、患者の抗
hGH抗体産生レベルを上昇させると言われている(参
考文献■)。Furthermore, methionine (Met) derived from a translation initiation signal is usually not removed from recombinant DNA-derived heterologous proteins produced within bacterial cells. Therefore, it is widely known that the produced protein is of the methionyl type with Met added to the N-terminus. Even in the case of hGIf, methionyl-type hGH, which has Met added to the N-terminus of natural hGll, is produced, and this is said to increase the level of anti-hGH antibody production in patients (References ).
したがって、N−末端にMetを附加していない天然型
hGl+の効率よい生産法の確立は、医療上大きな意義
を有するものである。このことから、天然型hGHを生
産するプロセスについても研究がなされ、附加アミノ酸
を有するhGI+の附加アミノ酸を酵素的に切断する方
法(参考文献■)、および、分’trBを利用して天然
型hGI+を得る方法(参考文献■)について報告がな
されている。前者の方法は、hG)l精製後高価で、か
つ、商品として入手し難いアミノペブチターゼを用いる
点(参考文献■)から、工程の煩雑化、経済性の低下を
招来し、またアミノペプチターゼの入手法そのものを確
立する必要がある。一方、後者の方法については、大腸
菌、pseudomonas 、 @乳動物細胞を宿主
として用いる方法が報告されている(参考文献■、参考
文献■、参考文献■)。この方法の特徴は、次の原理(
参考文献■)によるものである。即ち、分泌蛋白質は、
細胞内でその成熟蛋白質のN−末端上流に分泌シグナル
が付加した型の前駆体蛋白質として合成されるが、分泌
の過程で分泌シグナルは除去される。この点から成熟h
G11を分泌シグナルのC−末端下流に結合させた型の
前駆体蛋白質として細胞内で発現させれば、天然型hG
)Iの分泌生産が期待できる。Therefore, the establishment of an efficient production method for natural hGl+ without Met added to the N-terminus has great medical significance. Based on this, research has been conducted on the process of producing natural hGH, including a method of enzymatically cleaving the additional amino acid of hGI+ that has an additional amino acid (Reference ■), and a method of enzymatically cleaving the additional amino acid of hGI+ that has an additional amino acid, and a method of enzymatically cleaving the additional amino acid of hGI+ that has an additional amino acid. A method for obtaining this has been reported (Reference ■). The former method uses aminopebutidase, which is expensive and difficult to obtain as a commercial product, after hG)l purification (Reference ■), which makes the process complicated and reduces economic efficiency. It is necessary to establish a method for obtaining Tase. On the other hand, regarding the latter method, a method using E. coli, pseudomonas, @mammalian cells as a host has been reported (Reference ■, Reference ■, Reference ■). This method is characterized by the following principle (
This is based on Reference ■). That is, the secreted protein is
It is synthesized intracellularly as a precursor protein with a secretion signal added to the N-terminal upstream of the mature protein, but the secretion signal is removed during the secretion process. Mature h from this point
If G11 is expressed in cells as a precursor protein linked to the C-terminal downstream of the secretion signal, natural hG
) Secretory production of I can be expected.
以上のような観点から、上述したように天然型hGl+
を分泌させる試みが報告されている。From the above viewpoint, as mentioned above, natural hGl+
There have been reports of attempts to secrete
大腸菌を宿主とした場合、前駆体hG)Iは内膜を通過
し天然型り、Gl+となるが、内膜と外膜との間に存在
するペリプラズムに蓄積する。そのため、天然型hGH
を回収するには、宿主として用いた大腸菌の外膜を破砕
する必要がある(参考文献■)。When Escherichia coli is used as a host, the precursor hG)I passes through the inner membrane and becomes Gl+ in its natural form, but it accumulates in the periplasm that exists between the inner and outer membranes. Therefore, natural hGH
In order to recover E. coli, it is necessary to disrupt the outer membrane of the E. coli used as a host (Reference ■).
この場合、菌体外膜成分の混入の可能性が大きく、これ
は、外膜成分に由来する発熱物質の混入と言う点で問題
となる。それゆえ、通常の精製工程以外にも、混入した
外膜成分を煩雑な工程を用いて除去する必要性が生じ、
その分、生産性、経済性を低下させる。一方、Pseu
domonas aerginosaを宿主として用い
た場合は、該細菌自身が緑膿菌として知られる病原菌で
あるので、安全性の面から大きな問題を抱えている。ま
た、哺乳動物細胞を宿主として用いた場合は、哺乳動物
細胞の大量培養が困難である点、また、培養に用いる培
地が高価である点から、生産性、経済性に難点がある。In this case, there is a high possibility of contamination with bacterial outer membrane components, which poses a problem in terms of contamination with pyrogens originating from the outer membrane components. Therefore, in addition to the normal purification process, it becomes necessary to remove the contaminated outer membrane components using a complicated process.
Accordingly, productivity and economic efficiency are reduced. On the other hand, Pseu
When domonas aerginosa is used as a host, there is a big problem in terms of safety because the bacterium itself is a pathogenic bacterium known as Pseudomonas aeruginosa. Furthermore, when mammalian cells are used as a host, there are problems in terms of productivity and economy because it is difficult to culture mammalian cells in large quantities and the culture medium used for culture is expensive.
こういった問題点を解決するために、本発明者らは、バ
チルス属細菌を宿主として用いる方法を検討した。特に
バチルス属細菌のなかでも枯草菌は、遺伝学的、生化学
的、分子生物学的、応用微生物学的知見が多く知られて
おり、かつ安全性も高いため注目を集め、これによりh
Gl+の菌体外分泌のための宿主−組(負えDNA系を
つくる努力がなされている。しかしながら、枯草菌を宿
主とした場合でも、動物由来蛋白質を大量に分泌させる
ことば困難であり(参考文献■)、天然型動物由来蛋白
質を分泌させたという報告は未だにない。枯草菌を宿主
としたヒト由来蛋白質分泌に関する例として、5che
in C,H,らは、菌体外酵素遺伝子の−っであるα
−アミ−ラーゼ遺伝子の分泌シグナル領域の直後に、成
熟インターフェロン(IFN)遺伝子を結合させ、天然
型IFNの分泌を試みた報告をしている。しかしながら
、この場合、多量の前駆体IFNが細胞内に留まり、培
地中への分泌は、少量であったと報告している(参考文
献■)。In order to solve these problems, the present inventors investigated a method using Bacillus bacteria as a host. Among Bacillus bacteria, Bacillus subtilis has attracted attention because of its genetic, biochemical, molecular biological, and applied microbiological findings, as well as its high safety profile.
Efforts have been made to create a host DNA system for extracellular secretion of Gl+. However, even when Bacillus subtilis is used as a host, it is difficult to secrete large amounts of animal-derived proteins (References ), there have been no reports of secretion of naturally occurring animal-derived proteins.As an example of human-derived protein secretion using Bacillus subtilis as a host,
in C, H, etc. are - of the extracellular enzyme gene α
- They have reported that they attempted to secrete natural IFN by linking a mature interferon (IFN) gene immediately after the secretion signal region of the amylase gene. However, in this case, it has been reported that a large amount of precursor IFN remained within the cells, and only a small amount was secreted into the medium (Reference ■).
この例が示すように、単に菌体外酵素遺伝子の分泌シグ
ナルをコードする領域の直後に、成熟ヒト由来蛋白質を
コードする遺伝子を結合させただけでは天然型ヒト由来
蛋白質を分泌させ得ないのである。As this example shows, it is not possible to secrete a naturally occurring human-derived protein simply by attaching a gene encoding a mature human-derived protein immediately after the region encoding the secretion signal of the extracellular enzyme gene. .
(問題点を解決するための手段)
上記の点に鑑み、本発明者らは、天然型hGHを分泌さ
せ得るプロモーター、リボゾーム結合部位および分泌シ
グナルを有する遺伝子を検索し、遂に本目的を達せしめ
るDNA断片を見い出し、本発明を完成した。(Means for Solving the Problems) In view of the above points, the present inventors searched for a gene having a promoter, a ribosome binding site, and a secretion signal capable of secreting natural hGH, and finally achieved the present objective. They discovered a DNA fragment and completed the present invention.
すなわち、本発明は、遺伝子の発現に関与するプロモー
ター、リボゾーム結合部位および分泌シグナルをコード
する領域の直後に成熟ヒト成長ホルモン遺伝子が結合し
ている[lNA断片が、ベクターDNAに結合したヒト
成長ホルモン分泌プラスミドであり、このヒト成長ホル
モン分泌プラスミドで形質転換した形質転換株、ならび
にこの形質転換株を培養し、その培養上清からヒト成長
ホルモンを回収する蛋白質分泌生産法である。That is, the present invention provides a method in which the mature human growth hormone gene is linked immediately after the promoter involved in gene expression, the ribosome binding site, and the region encoding the secretion signal. This is a protein secretion production method in which the human growth hormone secretion plasmid is used to transform a transformed strain, and the transformed strain is cultured, and human growth hormone is recovered from the culture supernatant.
この本発明は、遺伝子のプロモーター、リボゾーム結合
部位および分泌シグナルをコードする領域が、バチルス
属細菌の菌体外プロテアーゼ遺伝子に由来するものであ
り、バチルス属細菌がバチルス・アミロリキファシエン
スであり、菌体外プロテアーゼが中性プロテアーゼであ
るヒト成長ホルモン分泌プラスミド、とくに遺伝子の発
現に関与するプロモーター、リボゾーム結合部位および
分泌シグナルをコードする領域が、バチルス・アミロリ
キファシエンスの中性プロテアーゼ遺伝子に由来するも
のであるヒト成長ホルモン分泌プラスミド、それによる
形質転換株、ならびにこの形質転換株によるヒト成長ホ
ルモンである蛋白質分泌生産法である。The present invention provides a gene promoter, a ribosome binding site, and a region encoding a secretion signal derived from an extracellular protease gene of a bacterium of the genus Bacillus, and the bacterium of the genus Bacillus is Bacillus amyloliquefaciens; A human growth hormone-secreting plasmid whose extracellular protease is a neutral protease, in particular, the region encoding the promoter, ribosome binding site, and secretion signal involved in gene expression is derived from the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens A human growth hormone-secreting plasmid, a transformed strain using the plasmid, and a method for secreting and producing human growth hormone protein using the transformed strain.
以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明で言うプロモーターとは、I?NAポリメラーゼ
が認識し結合する領域を、また、リボゾーム結合部位と
はRNAポリメラーゼにより合成されたm RNAがリ
ボゾームと結合する領域を指す。The promoter referred to in the present invention is I? The term "ribosome binding site" refers to the region that NA polymerase recognizes and binds to, and the term "ribosome binding site" refers to the region where mRNA synthesized by RNA polymerase binds to ribosomes.
これらの領域は、遺伝子の発現に重要な役割を果たす。These regions play important roles in gene expression.
また、これらの領域の遺伝子配列は、遺伝子の発現量に
関係していることは今日広く知られている(参考文献[
相])。Furthermore, it is widely known today that the gene sequences of these regions are related to the amount of gene expression (References [
phase]).
バチルス属細菌を宿主菌として所望の蛋白質をコードす
る遺伝子を発現させる場合は、バチルス属細菌のRNA
ポリメラーゼ及びリボゾームが、プロモーター及びリボ
ゾーム結合部位に対して厳格な特異性を持つため(参考
文献■)、それらの領域はバチルス属細菌由来であるこ
とが望ましい(参考文献@)。When expressing a gene encoding a desired protein using a bacterium of the genus Bacillus as a host, the RNA of the bacterium of the genus Bacillus
Because polymerases and ribosomes have strict specificity for promoters and ribosome binding sites (Reference ■), these regions are preferably derived from Bacillus bacteria (Reference @).
また、分泌シグナルとは、菌体外蛋白前駆体のN−末端
上流部分に存在するポリペプチドを指す。Furthermore, the secretion signal refers to a polypeptide present at the N-terminal upstream portion of the extracellular protein precursor.
このポリペプチドは、分泌の過程で除去されることから
、菌体外蛋白前駆体の細胞膜通過において重要な役割を
果たすと考えられている(参考文献■)。Since this polypeptide is removed during the secretion process, it is thought to play an important role in the passage of extracellular protein precursors through the cell membrane (Reference ■).
実用上の観点から、遺伝子のプロモーター、リボゾーム
結合部位および分泌シグナルをコードする令頁域の下流
に、異種蛋白質をコードする遺伝子を挿入結合すること
は可能で、しかもバチルス属細菌で複製可能な異種蛋白
質分泌プラスミドを創製する場合は、短時間の内に菌体
外に分泌生産される菌体外酵素遺伝子を用いることが重
要である。From a practical point of view, it is possible to insert and link a gene encoding a heterologous protein downstream of the gene's promoter, ribosome binding site, and region encoding the secretion signal, and moreover, it is possible to insert and link a gene encoding a heterologous protein that can be replicated in Bacillus bacteria. When creating a protein-secreting plasmid, it is important to use an extracellular enzyme gene that can be secreted and produced outside the bacterial cell within a short period of time.
そのような酵素としては、アルカリ性プロテアーゼ、α
−アミラーゼ、レバンシュクラーゼ等が知られている。Such enzymes include alkaline protease, alpha
-Amylase, levansucrase, etc. are known.
しかしながら、分泌プラスミドとしての特性は、これら
の遺伝子のプロモーター、リボゾーム結合部位および分
泌シグナルを用いることで満足されるものではないこと
を旧manen ら(参考文献■) 、5chein
(参考文献■)らの報告が示していることに注目すべき
である。However, the characteristics of a secretion plasmid are not satisfied by using the promoter, ribosome binding site, and secretion signal of these genes, as previously reported by Manen et al.
(Reference ■) It should be noted that the report by et al.
本発明では、天然型hG11をを多量に菌体外に分泌し
うる能力を有する菌体外酵素をコードする遺伝子として
は、バチルス・アミロリキファシエンスの中性プロテア
ーゼ遺伝子が優れた成績を示すものとして使用されるも
のである。すなわち、この中性プロテアーゼ遺伝子のプ
ロモーター、リボゾーム結合部位および分泌シグナルの
直後に成功ヒト成長ホルモン遺伝子を結合させたプラス
ミドを構築する。In the present invention, the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens shows excellent results as a gene encoding an extracellular enzyme capable of secreting a large amount of natural hG11 to the outside of the cell. It is used as a. That is, a plasmid is constructed in which the successful human growth hormone gene is ligated immediately after the neutral protease gene promoter, ribosome binding site, and secretion signal.
また、本発明の天然型hGH分泌プラスミドを構成する
ベクターDNAとしては、バチルス属細菌で複製可能な
ものであれば如何なるものでも使用可能である。通常よ
く用いられるものとしてスタフィロコッカス属細菌由来
のptl[1110、prps、pcI94、pDB9
、pBD64 、pBc16 、pE194等およびそ
の誘導体を挙げることができる。上記のプラスミドはい
ずれもオハイオ大学バチルスストックセンター(住所;
484 West 12th Avenue Colu
mbus、0hio 43210 USA)で万人に分
譲されるものである。Further, as the vector DNA constituting the natural hGH secretion plasmid of the present invention, any DNA can be used as long as it can be replicated in bacteria of the genus Bacillus. The commonly used ones are ptl [1110, prps, pcI94, pDB9] derived from Staphylococcus bacteria.
, pBD64, pBc16, pE194, and derivatives thereof. All of the above plasmids were purchased from the Ohio University Bacillus Stock Center (address:
484 West 12th Avenue Colu
mbus, 0hio 43210 USA) and will be distributed to everyone.
このように構築されるヒト成長ホルモン分泌プラスミド
は、これを用いて形質変換体を生成させる。例えば、C
hang等の方法、すなわち、リゾチウムで処理した枯
草菌とプラスミドを40χポリエチレン溶液で処理する
ことにより形質転換株を得ることができる。The human growth hormone secretion plasmid thus constructed is used to generate transformants. For example, C
A transformed strain can be obtained by the method of Hang et al., that is, by treating Bacillus subtilis treated with Lysotium and a plasmid with a 40x polyethylene solution.
かくして得られた形質転換株を用い天然型hGHを得る
にはその菌株を通常の方法で液体培養すればよい。天然
型hGHが培養上清中に高成績で分泌される。培養液か
らの天然型hGHの調製は、通常の方法で培養上清から
回収精製を行えば実施可能である。In order to obtain natural hGH using the thus obtained transformed strain, the strain may be cultured in liquid by a conventional method. Natural hGH is secreted into the culture supernatant with high efficiency. Natural hGH can be prepared from a culture solution by collecting and purifying the culture supernatant using a conventional method.
この形質転換株を培養することにより、すなわち、例え
ば実施例に示すように、この中性プロテアーゼ遺伝子の
プロモーター、リボゾーム結合部位および分泌シグナル
の直後に成PhGH遺伝子を結合させた型のDNA断片
を存する天然型hG11分泌プラスミドを構築後、枯草
菌に導入し、得られた形質転換株を用いて、天然型hG
lを分泌させることが可能で、枯草菌培養上清中に分泌
蓄積した天然型hGI+は、I mg/ E ・A66
0のhGllに達した。この単位Ctng/l・A66
0 )は、培養上清中に蓄積したhGll呈(mg/
l )を培養液の吸光度(A660 )で割った値を示
す。また、この菌体上清中のhGHは全菌体蛋白質の約
20%を占めるものであった。By culturing this transformed strain, for example, as shown in the Examples, a DNA fragment in which the adult PhGH gene is linked immediately after the promoter, ribosome binding site, and secretion signal of the neutral protease gene is present. After constructing the natural hG11 secretion plasmid, it was introduced into Bacillus subtilis, and the resulting transformed strain was used to produce natural hG11.
The natural hGI+ secreted and accumulated in the Bacillus subtilis culture supernatant is I mg/E ・A66
A hGll of 0 was reached. This unit Ctng/l・A66
0) is the hGll expression (mg/
1) divided by the absorbance (A660) of the culture solution. Furthermore, hGH in this bacterial cell supernatant accounted for about 20% of the total bacterial protein.
(作用)
本発明の一態様として示すように、バチルス・アミロリ
キファシエンスの中性プロテアーゼ遺伝子のプロモータ
ー、リボゾーム結合部位および分泌シグナルを利用して
天然型hGH分泌プラスミドを構築し、これを使用して
形質転換体を得て培養することにより、天然型h G
Ifを培養上清中に分泌させることが可能となった。す
なわち、本発明により、hGllが培養上清からnW
’iiな手段で回収精製出来る方法が確立された。(Function) As shown as one aspect of the present invention, a natural hGH secretion plasmid is constructed using the promoter, ribosome binding site, and secretion signal of the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens, and this is used. By obtaining a transformant and culturing it, the natural hG
It became possible to secrete If into the culture supernatant. That is, according to the present invention, hGll is extracted from the culture supernatant by nW.
A method has been established that allows for recovery and purification using 'II' methods.
本発明は、また、中性プロテアーゼ遺伝子のプロモータ
ー、リボゾーム結合部位および分泌シグナルの直後に結
合させる遺伝子として、他の成熟異種蛋白質をコードす
る遺伝子を選べば、その成熟蛋白質をコードする遺伝子
に対応する天然型蛋白質が得られるものであることを示
す。それ故、本発明に示した方法を用いることにより、
すなわち、分泌シグナルをコードする領域の直後に成熟
異種蛋白質をコードする遺伝子を結合させた型の天然型
異種蛋白質分泌プラスミドを構築することより、所望の
天然型異種蛋白質を分泌生産することを可能ならしめる
ものであり、所望の天然型異種蛋白質の回収精製がより
容易に実施可能であることを示すものである。The present invention also provides that if a gene encoding another mature heterologous protein is selected as the gene to be linked immediately after the promoter, ribosome binding site, and secretion signal of the neutral protease gene, the gene encoding the mature protein will correspond to the gene encoding the mature protein. Indicates that a natural protein is obtained. Therefore, by using the method presented in the present invention,
That is, if it is possible to secrete and produce a desired natural heterologous protein by constructing a natural heterologous protein secretion plasmid in which a gene encoding a mature heterologous protein is ligated immediately after the region encoding the secretion signal. This shows that the desired natural heterologous protein can be recovered and purified more easily.
(実施例)
以下、本発明を具体例で説明するが、本発明はこの例に
より何ら限定されるものではない。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained using specific examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.
実施例1
天然型bGH分泌プラスミドphGI!324の構築最
初に、バチルス・アミロリキファシエンスの中性プロテ
アーゼ遺伝子のプロモーター、リボゾーム結合部位およ
び分泌シグナル領域の直後に異種蛋白質をコードする遺
伝子を挿入結合することの可能な異種蛋白質発現分泌ヘ
クターpNPA225を図1に示した方法に従って構築
した。プラスミドpNPA84は、中性プロテアーゼ遺
伝子のプロモーター、リボゾーム結合部位および分泌シ
グナル、およびプロペブタイドの上流域をコードする領
域の下流に、成熟α−アミラーゼ遺伝子が結合した領域
を有するアミラーゼ分泌プラスミドである。このプラス
ミドpNPへ84を含む形質転換株MT−8400株(
FRPM−BP−923)から、pNPA84をTab
ak らの方法(参考文献@)を用いて調製した。この
pNPA84ON八を制限酵素tlpalT (宝酒造
製)と制限酵素Bam1l■ (宝酒造製)とで分解し
て生じた約7.8KbのDNA断片(以下DNA断片A
とする)をアガロースゲルを用いるゲル電気泳動によっ
て精製した。Example 1 Natural bGH secretion plasmid phGI! Construction of 324 First, a heterologous protein expression secretion hector pNPA225 capable of inserting and ligating a gene encoding a heterologous protein immediately after the promoter, ribosome binding site and secretion signal region of the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens was constructed according to the method shown in Figure 1. Plasmid pNPA84 is an amylase secretion plasmid having a region in which the mature α-amylase gene is linked downstream of the region encoding the promoter of the neutral protease gene, the ribosome binding site and secretion signal, and the upstream region of propeptide. Transformed strain MT-8400 strain containing 84 (
Tab pNPA84 from FRPM-BP-923).
Prepared using the method of ak et al. (Reference @). This pNPA84ON8 was digested with restriction enzyme tlpalT (manufactured by Takara Shuzo) and restriction enzyme Bam1l (manufactured by Takara Shuzo), resulting in an approximately 7.8 Kb DNA fragment (hereinafter referred to as DNA fragment A).
) was purified by gel electrophoresis using agarose gel.
このDN^断片Aは、プロモーター、リボゾーム結合部
位およびC末端領域を欠く分泌シグナルを含んでいる。This DN^ fragment A contains the promoter, ribosome binding site and secretion signal lacking the C-terminal region.
一方、分泌シグナル領域の直後に制限酵素Stu■切断
部位を創製するために、16merと18marの2種
類の合成オリゴヌクレオチドを改良トリエステル法(参
考文献■)で合成した。On the other hand, in order to create a restriction enzyme Stu■ cleavage site immediately after the secretion signal region, two types of synthetic oligonucleotides, 16mer and 18mar, were synthesized by the modified triester method (Reference ■).
2種の合成オリゴヌクレオチド各1μgをT4ボリヌク
レドキナーゼ(宝酒造製)およびcurp ()アルマ
シア製)を用いてリン酸化した(参考文献@)。次に、
これらの反応生成物を混ぜ、熱湯中で3分間加熱後ゆっ
くりと冷却することで2種の合成オリゴヌクレオチドを
アニールした。然る後に、DNA断片A (0,5μg
)とアニールした合成オリゴヌクレオチド(1μg)を
T4リガーゼ(宝酒造製)を用いて結合し、プラスミド
pNPA225を得た。次に、天然型hG11分泌プラ
スミドphGI+324を第2図に示した方法に従って
構築した。まず、成熟hGHのN−末端から22酸基目
までのアミノ酸をコードするDNA断片(第3図)を構
築するために、5種のオリゴヌクレオチドを合成した。1 μg of each of the two synthetic oligonucleotides was phosphorylated using T4 vorinucledokinase (manufactured by Takara Shuzo) and curp (manufactured by Almasia) (References @). next,
These reaction products were mixed, heated in boiling water for 3 minutes, and then slowly cooled to anneal the two synthetic oligonucleotides. After that, DNA fragment A (0.5 μg
) and the annealed synthetic oligonucleotide (1 μg) were ligated using T4 ligase (manufactured by Takara Shuzo) to obtain plasmid pNPA225. Next, the natural hG11 secretion plasmid phGI+324 was constructed according to the method shown in FIG. First, five types of oligonucleotides were synthesized in order to construct a DNA fragment (Fig. 3) encoding the amino acids from the N-terminus to the 22nd acid group of mature hGH.
次に、得られた合成オリゴヌクレオチド各1μgは、リ
ン酸化後アニールした。これと制限酵素5tulと制限
酵素BamHI とで切断したpNPA225[INA
とをT4リガーゼ(宝酒造製)を用いて結合させ、中性
プロテアーゼ遺伝子の分泌シグナルをコードする領域の
直後にh G 11 ill壬子N末端領域(1から2
2アミノ酸残基)が結合したバイブリドプラスミドρh
G H317を得た。さらに、hGl+発現プラスミ
ドphGH20DNAを制限酵素Pvu I I と制
限酵素EcoRVとで分解することにより、hGllの
23番目からC末端までをコードする領域を含むDNA
断片(DNA断片B)を調製アガロースゲル電気泳動に
よって精製した。このDNA断片とphGH317を制
限酵素Pvu I Iで分解した結果性じた約5.8K
bのDNA断片(DNA断片C)をT4リガーゼを用い
て結合し、天然型hGH分泌プラスミドphG+132
4を構築した。このphGI+324は、バチルス・ア
ミロリキファシエンスの中性プロテアーゼ遺伝子のプロ
モーター、リボゾーム結合部位および分泌ングナルをコ
ードする領域の直後に成熟hG11遺伝子が結合したD
NA断片を含むバイブリドプラスミドである。なお、h
Gll遺伝子の全塩基配列は、既に報告されているもの
である。従って、本実施例において使用したhGH遺伝
子を含むDNA断片は、化学合成したhG)I遺伝子を
有するhGH発現プラスミドphGI+20から調製し
た。Next, 1 μg of each of the obtained synthetic oligonucleotides was phosphorylated and then annealed. pNPA225 [INA] was cut with restriction enzyme 5tul and BamHI.
using T4 ligase (manufactured by Takara Shuzo), and immediately after the region encoding the secretion signal of the neutral protease gene, h
2 amino acid residues) is combined with hybrid plasmid ρh
GH317 was obtained. Furthermore, by digesting the hGl+ expression plasmid phGH20 DNA with restriction enzyme Pvu II and restriction enzyme EcoRV, DNA containing the region encoding hGll from position 23 to the C-terminus was obtained.
The fragment (DNA fragment B) was purified by preparative agarose gel electrophoresis. This DNA fragment and phGH317 were digested with the restriction enzyme Pvu II, resulting in approximately 5.8K
The DNA fragment of b (DNA fragment C) was ligated using T4 ligase to create a natural hGH secretion plasmid phG+132.
4 was constructed. This phGI+324 is a DNA in which the mature hG11 gene is bound immediately after the promoter, ribosome binding site, and region encoding the secretion signal of the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens.
This is a hybrid plasmid containing an NA fragment. In addition, h
The entire base sequence of the Gll gene has already been reported. Therefore, the DNA fragment containing the hGH gene used in this example was prepared from the hGH expression plasmid phGI+20 containing the chemically synthesized hG)I gene.
実施例2
天然型hGI+分泌プラスミドによるhGllの分泌生
産
実施例1で構築したプラスミドphcH324を用いて
、高生産株MT−430(FERM BP−1079)
をChangらの方法(参考文献[相])を用いて形質
転換した。得られた形質転換株MT−324(FERM
BP−1399)をマイクロジャー(実容積1400
jりで培養し、hGHに対する抗体を用いた酵素免疫測
定法(参考文献@)で、hGllの分泌蓄積量を調べた
。2倍濃度のLB培地を用いて30°Cで10時間培養
(撹拌数;400回転/分、通気量;11/分)後の培
養上清を用いて、酵素免疫法により培地中のhGHの濃
度を測定した結果、培地llあたり10mgのhGll
の蓄積が12められた。また、培養上清にトリクロロ酢
酸を添加して得た沈殿をSO3−PAGEで解析した結
果は、天然型hGI+と同じサイズである分子LE22
,000ダルトンの蛋白質が多量に培養上清中に蓄積し
ていることを示した。しかも、ヒト成長ホルモンに対す
る抗体と反応したことから、この分子i22,000の
蛋白質;よ、hGllであることが確認された。また、
ゲルスキャナーデンシトメーターで解析した結果、MT
−324株の培養上清中のhG11の存在量は20%に
も及んだ。この上清を下記に述べるアセトン沈殿法によ
り濃縮して得た両分においては、驚くべきことに、hG
llの存在比が50%と高まり夾雑蛋白質の極めて少な
いものとなった
次に、上清中に分泌されたhGHの分子サイズを調べる
ため、MT −324株が培地中に分泌したhGl(を
精製した。培養fi(542)から、ホロー・ファイバ
ー(分子量分画10,000.ブレース・ジャパン社製
)による濃縮、アセトン沈殿(40%V/V )、等電
点沈殿(バッファーのpl+を5.0に調製した。Example 2 Secretory production of hGll using natural hGI + secretion plasmid Using plasmid phcH324 constructed in Example 1, high production strain MT-430 (FERM BP-1079)
was transformed using the method of Chang et al. (Reference [Phase]). The obtained transformed strain MT-324 (FERM
BP-1399) in a micro jar (actual volume 1400
The secreted and accumulated amount of hGll was examined by enzyme immunoassay using an antibody against hGH (Reference @). hGH in the medium was determined by enzyme immunoassay using the culture supernatant after culturing at 30°C for 10 hours (stirring rate: 400 rpm, aeration rate: 11/min) using double concentration LB medium. As a result of measuring the concentration, 10 mg of hGll per 1 liter of medium.
Accumulation of 12 was recorded. In addition, the results of SO3-PAGE analysis of the precipitate obtained by adding trichloroacetic acid to the culture supernatant revealed that the molecule LE22, which has the same size as natural hGI+,
,000 Dalton protein was found to accumulate in large amounts in the culture supernatant. Moreover, since it reacted with an antibody against human growth hormone, it was confirmed that this molecule was i22,000 protein; hGll. Also,
As a result of analysis using a gel scanner densitometer, MT
The amount of hG11 present in the culture supernatant of the -324 strain was as high as 20%. Surprisingly, hG
The abundance ratio of hGl increased to 50%, and there were very few contaminant proteins. Next, in order to investigate the molecular size of hGH secreted into the supernatant, we purified hGl secreted into the medium by the MT-324 strain. Culture fi (542) was concentrated using a hollow fiber (molecular weight fraction 10,000, manufactured by Brace Japan), acetone precipitation (40% V/V), and isoelectric focusing (buffer pl+ was 5.5%). It was adjusted to 0.
)、イオン交換クロマトによりhGllを精製し、5O
5−PAGE的に1バンドの標品を得た(図4)。), hGll was purified by ion exchange chromatography, and 5O
A specimen with one band was obtained by 5-PAGE (Fig. 4).
この結果から、MT−324株が分泌するhGllは、
天然型hGI+と同(、;電気泳動度を有することが判
明した。そこで、精製hGIl(In 5ole)を用
いて、N−末端アミノ酸配列を決定した(参考文献■)
ところ、Phe−Pro−The−11e−Proであ
った。このことから、MT−324株は、天然型hGI
+と完全に一致するN−末端アミノ酸を有することが判
明した。From this result, hGll secreted by the MT-324 strain is
It was found to have the same electrophoretic mobility as natural hGI+. Therefore, the N-terminal amino acid sequence was determined using purified hGIl (In 5ole) (Reference ■)
However, it was Phe-Pro-The-11e-Pro. From this, the MT-324 strain has natural hGI
It was found to have an N-terminal amino acid that exactly matches the +.
以上の結果より、枯草蘭系で天然型hG11の分泌生産
が可能であることが示された。From the above results, it was shown that secretory production of natural hG11 is possible in the Orchid subtilis system.
(参考文献−覧)
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7990
第1図は、天然型異種蛋白質発現分泌ベクターpNPA
225の構築法を示す図である。
第2図は、天然型hGH分泌プラスミドphGI+32
4の構築法を示す図である。
第3図は、成熟hGllのN−末端から22番目までの
アミノ酸をコードする合成オリゴヌクレオチドを示した
図である。
第4図は、肘−324株が、分泌したhGllの5DS
−PAGEパターンを示した図である。
なお、第1図、第2図、第3図において、Aはアデニン
を、Cはシトシンを、Gはチミンを、Gはグアニンを示
す。
また、第1図、第2図においてpromo terは、
中性プロテアーゼ遺伝子の発現に必要なプロモーター領
域を、l?11は中性プロテアーゼ遺伝子のりボゾーム
結合部位を、preは、中性プロテアーゼ遺伝子の分泌
シグナルをコードする領域を、Δproは中性プロテア
ーゼ遺伝子のプロペブタイドの上流域を、α−amyl
aseはアルファーアミラーゼ遺伝子を、hG11は成
熟ヒト成長ホルモン遺伝子を、Δproteaseは中
性プロテアーゼの後半部分を示す。
さらに、第4図においてレーン1.4は分子量サイズマ
ーカーであり、レーン2は天然型hG11標品であり、
レーン3はl’1T−324株山来hGl−1である。
特許出願人 工業技術院長 飯塚素工
図面の浄2FC内容に変死なし)
第1図
菓4図
手叙2(甫正吉(自発)
昭和63年ン月3θ日
特許庁長官 吉 1)文 毅 殿
1、事件の表示
昭和62年特許願第204104号
2、発明の名称
ヒト成長ホルモン分泌プラスミド、ならびにそれを用い
た形質転換体および蛋白質分泌生産法3、補正をする者
1、北2fb>>−一一瞥〜ン
砕
5、補正の内容
図面全図を適正な用紙を用いて十分に濃厚な黒色で鮮明
に描いた図面(内容に変更なし)と差し替える。
以上Figure 1 shows the natural heterologous protein expression secretion vector pNPA.
225 is a diagram showing a construction method of 225. Figure 2 shows the natural hGH secretion plasmid phGI+32.
4 is a diagram showing a construction method of No. 4. FIG. 3 shows a synthetic oligonucleotide encoding the 22nd amino acid from the N-terminus of mature hGll. Figure 4 shows the 5DS of hGll secreted by the elbow-324 strain.
- It is a figure showing a PAGE pattern. In addition, in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, A represents adenine, C represents cytosine, G represents thymine, and G represents guanine. In addition, in FIGS. 1 and 2, the promo ter is
The promoter region necessary for the expression of the neutral protease gene is expressed as l? 11 is the ribosome binding site of the neutral protease gene, pre is the region encoding the secretion signal of the neutral protease gene, Δpro is the upstream region of the propeptide of the neutral protease gene, α-amyl
Ase indicates the alpha amylase gene, hG11 indicates the mature human growth hormone gene, and Δprotease indicates the latter half of the neutral protease. Furthermore, in FIG. 4, lane 1.4 is the molecular weight size marker, lane 2 is the natural hG11 preparation,
Lane 3 is l'1T-324 strain Yamaki hGl-1. Patent applicant: Director of the Agency of Industrial Science and Technology, Soko Iizuka (No change in the contents of the 2FC drawings) No. 1 Zuka 4 Commentary 2 (Ho Seikichi (spontaneous) Date of June 3, 1988 Commissioner of the Japan Patent Office Yoshi 1) Moon Tsuyoshi 1 , Indication of the case 1988 Patent Application No. 204104 2 Title of the invention Human growth hormone secretion plasmid, transformant using the same and protein secretion production method 3 Amendment person 1 Kita 2fb>>-1 5. Contents of correction Replace all drawings with drawings clearly drawn in sufficiently deep black using appropriate paper (no changes in content). that's all
Claims (1)
結合部位および分泌シグナルをコードする領域の直後に
成熟ヒト成長ホルモン遺伝子が結合しているDNA断片
が、ベクターDNAに結合していることを特徴とするヒ
ト成長ホルモン分泌プラスミド。 2)遺伝子のプロモーター、リボゾーム結合部位および
分泌シグナルをコードする領域が、バチルス属細菌の菌
体外プロテアーゼ遺伝子に由来するものである特許請求
の範囲第1項記載のヒト成長ホルモン分泌プラスミド。 3)バチルス属細菌が、バチルス・アミロリキファシエ
ンスである特許請求の範囲第2項記載のヒト成長ホルモ
ン分泌プラスミド。 4)菌体外プロテアーゼが、中性プロテアーゼである特
許請求の範囲第2項記載のヒト成長ホルモン分泌プラス
ミド。 5)遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボゾーム
結合部位および分泌シグナルをコードする領域が、バチ
ルス・アミロリキファシエンスの中性プロテアーゼ遺伝
子に由来するものである特許請求の範囲第1項記載のヒ
ト成長ホルモン分泌プラスミド。 6)遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボゾーム
結合部位および分泌シグナルをコードする領域の直後に
成熟ヒト成長ホルモン遺伝子が結合しているDNA断片
が、ベクターDNAに結合しているヒト成長ホルモン分
泌プラスミドで形質転換したことを特徴とする形質転換
株。 7)遺伝子のプロモーター、リボゾーム結合部位および
分泌シグナルをコードする領域が、バチルス属細菌の菌
体外プロテアーゼ遺伝子に由来するものである特許請求
の範囲第、6項記載の形質転換株。 8)バチルス属細菌が、バチルス・アミロリキファシエ
ンスである特許請求の範囲第6項記載の形質転換株。 9)菌体外プロテアーゼが、中性プロテアーゼである特
許請求の範囲第6項記載の形質転換株。 10)形質転換される微生物が、バチルス属細菌である
特許請求の範囲第6項記載の形質転換株。 11)遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボゾー
ム結合部位および分泌シグナルをコードする領域が、バ
チルス・アミロリキファシエンスの中性プロテアーゼ遺
伝子に由来するものである特許請求の範囲第6項記載の
形質転換株。 12)形質転換される微生物が、バチルス属細菌である
特許請求の範囲第11項記載の形質転換株。 13)遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボゾー
ム結合部位および分泌シグナルをコードする領域の直後
に成熟ヒト成長ホルモン遺伝子が結合しているDNA断
片が、ベクターDNAに結合しているヒト成長ホルモン
分泌プラスミドで形質転換した形質転換株を培養し、そ
の培養上清からヒト成長ホルモンを回収することを特徴
とするヒト成長ホルモンの分泌生産法。 14)遺伝子の発現に関与するプロモーター、リボゾー
ム結合部位および分泌シグナルをコードする領域が、バ
チルス・アミロリキファシエンスの中性プロテアーゼ遺
伝子に由来するものである特許請求の範囲第13項記載
の分泌生産法。[Scope of Claims] 1) A DNA fragment in which a mature human growth hormone gene is bound immediately after a promoter involved in gene expression, a ribosome binding site, and a region encoding a secretion signal is bound to vector DNA. A human growth hormone secretion plasmid characterized by: 2) The human growth hormone secretion plasmid according to claim 1, wherein the gene promoter, ribosome binding site, and region encoding a secretion signal are derived from an extracellular protease gene of a bacterium belonging to the genus Bacillus. 3) The human growth hormone secretion plasmid according to claim 2, wherein the Bacillus bacterium is Bacillus amyloliquefaciens. 4) The human growth hormone secretion plasmid according to claim 2, wherein the extracellular protease is a neutral protease. 5) Human growth according to claim 1, wherein the region encoding the promoter, ribosome binding site, and secretion signal involved in gene expression is derived from the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens. Hormone secretion plasmid. 6) A DNA fragment in which the mature human growth hormone gene is linked immediately after the promoter involved in gene expression, the ribosome binding site, and the region encoding the secretion signal is a human growth hormone secretion plasmid linked to the vector DNA. A transformed strain characterized by being transformed. 7) The transformed strain according to claim 6, wherein the gene promoter, ribosome binding site, and region encoding a secretion signal are derived from an extracellular protease gene of a bacterium belonging to the genus Bacillus. 8) The transformed strain according to claim 6, wherein the Bacillus bacterium is Bacillus amyloliquefaciens. 9) The transformed strain according to claim 6, wherein the extracellular protease is a neutral protease. 10) The transformed strain according to claim 6, wherein the microorganism to be transformed is a bacterium belonging to the genus Bacillus. 11) The transformation according to claim 6, wherein the region encoding the promoter, ribosome binding site, and secretion signal involved in gene expression is derived from the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens. KK. 12) The transformed strain according to claim 11, wherein the microorganism to be transformed is a bacterium belonging to the genus Bacillus. 13) A DNA fragment in which the mature human growth hormone gene is linked immediately after the promoter involved in gene expression, the ribosome binding site, and the region encoding the secretion signal is a human growth hormone secretion plasmid linked to the vector DNA. A method for secretory production of human growth hormone, which comprises culturing a transformed strain and recovering human growth hormone from the culture supernatant. 14) Secretory production according to claim 13, wherein the promoter involved in gene expression, the ribosome binding site, and the region encoding the secretion signal are derived from the neutral protease gene of Bacillus amyloliquefaciens. Law.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20410487A JPH01273591A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting protein |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20410487A JPH01273591A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting protein |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01273591A true JPH01273591A (en) | 1989-11-01 |
Family
ID=16484864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20410487A Pending JPH01273591A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Human growth hormonal secretory plasmid, transformant using the same plasmid and method for secreting protein |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01273591A (en) |
Cited By (3)
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JPH04316488A (en) * | 1991-04-16 | 1992-11-06 | Agency Of Ind Science & Technol | Method for secreting and producing protein with escherichia coli |
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1987
- 1987-08-19 JP JP20410487A patent/JPH01273591A/en active Pending
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