JPH02100685A - Polypeptide secretion expression vector, microorganism transformed with same vector and production of polypeptide by same microorganism - Google Patents
Polypeptide secretion expression vector, microorganism transformed with same vector and production of polypeptide by same microorganismInfo
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- JPH02100685A JPH02100685A JP63249923A JP24992388A JPH02100685A JP H02100685 A JPH02100685 A JP H02100685A JP 63249923 A JP63249923 A JP 63249923A JP 24992388 A JP24992388 A JP 24992388A JP H02100685 A JPH02100685 A JP H02100685A
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Landscapes
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はポリペプチド菌体外分泌発現用ベクタ、該ベク
ターで形質転換した微生物及び該微生物によるポリペプ
チドの製造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vector for exocrine expression of a polypeptide, a microorganism transformed with the vector, and the production of a polypeptide using the microorganism.
〔従来の技術〕
遺伝子工学技術を用いて、インターフェロン、成長ホル
モン等を始めとする比較的高分子の様々なポリペプチド
を大腸菌、枯草菌、酵母等の宿主細胞の利用により製造
する方法はすでに確立されている。また、α−ネオエン
ドルフィン、ソマトスタチン等の比較的低分子のポリペ
プチドを製造するためには、雑種蛋白法〔公開特許公報
昭54−92696号〕、すなわち目的ポリペプチドを
大腸菌蛋白質との雑種蛋白質(融合蛋白質と同意)とし
て生産する方法、を用いることにより可能となってきて
いる。[Conventional technology] Methods have already been established for producing various relatively high-molecular polypeptides, including interferon and growth hormone, using host cells such as Escherichia coli, Bacillus subtilis, and yeast, using genetic engineering technology. has been done. In addition, in order to produce relatively low-molecular-weight polypeptides such as α-neoendorphin and somatostatin, the hybrid protein method [Publication of Patent Publication No. 1988-92696] is used, in which the target polypeptide is mixed with E. coli protein ( This has become possible by using a production method (same as fusion protein).
しかしながら、高分子ポリペプチドを生産する場合と比
較して低分子ポリペプチドにおける遺伝子工学的な生産
技術は、それらに含まれる有用物質の多様さにもかかわ
らず、提供されている方法が限られている。すなわち、
従来は大腸菌プラスミド上に存在するβ−ラクタマーゼ
、アルカリ性フォスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ
等の蛋白質をコードする遺伝子のC末端付近に、α−ネ
オエンドルフィン、ソマトスタチン等の有用なポリペプ
チドに対応する遺伝子を組み込んで、大腸菌を形質転換
させ増殖させた後、その大腸菌から、これら有用なポリ
ペプチドを含む融合蛋白質を得、それから目的とするポ
リペプチドを分離回収する方法が主に行なわれている。However, compared to the production of high-molecular-weight polypeptides, genetic engineering production techniques for low-molecular-weight polypeptides have a limited number of methods, despite the variety of useful substances they contain. There is. That is,
Conventionally, genes corresponding to useful polypeptides such as α-neoendorphin and somatostatin were inserted near the C-terminus of genes encoding proteins such as β-lactamase, alkaline phosphatase, and β-galactosidase, which exist on E. coli plasmids. The main method used is to transform and grow E. coli, obtain a fusion protein containing these useful polypeptides from the E. coli, and then separate and recover the desired polypeptide.
この場合、β−ラクタマーゼ、アルカリ性フォスファタ
ーゼ、β−ガラクトシダーゼ等の蛋白質の生成及びその
生成物の特性については、それぞれ一長一短があって、
必ずしもこれらの遺伝子を含むプラスミドによって形質
転換した大腸菌から、これらの有用なポリペプチドが高
い収量で効率よく得られるとは限らなかった。In this case, the production of proteins such as β-lactamase, alkaline phosphatase, and β-galactosidase, and the characteristics of their products, each have their advantages and disadvantages.
It has not always been possible to efficiently obtain these useful polypeptides in high yields from E. coli transformed with plasmids containing these genes.
例えば、β−ラクタマーゼの遺伝子の近傍に有用なポリ
ペプチドをコードする遺伝子を組み込んだ場合は、一般
に蛋白質の生成量が少ない。また、アルカリ性フォスフ
ァターゼの近傍に組み込んだ場合は、本酵素が低すン酸
倍地でのみ誘導されるので、菌の生育が悪くなり、単位
培養容量当りの目的ポリペプチドの収量が低(なる。一
方、βガラクトシダーゼの遺伝子の近傍に組み込んだ場
合は、その融合蛋白が乳糖やイソプロピル−β−D−チ
オガラクトピラノシド等によって、富栄養培地で誘導さ
れるため単位培養容量当りの収量も高くなるが、得られ
た融合蛋白中のβ−ガラクトシダーゼ中のメチオニン残
基は23個もあるので、臭化シアンで切断した時ペプチ
ドセグメントの数が非常に多くなり、精製が困難である
。またこれらいずれの場合においても、生成した融合蛋
白質は菌体内画分(ペリプラズム、及び細胞質両分)に
局在し、目的ポリペプチドの種類によっては菌体内に不
活性型のインクルージヨンボディを形成したり、また宿
主菌プロテアーゼにより分解され活性を失うこともある
。さらに、その融合蛋白質の精製に際しては、菌体破壊
時に大量に混入してくる大腸菌菌体成分の除去が必要と
なり、精製ステップが煩雑で収量が極めて低くなること
が多かった。For example, when a gene encoding a useful polypeptide is inserted near the β-lactamase gene, the amount of protein produced is generally small. Furthermore, when incorporated near alkaline phosphatase, the enzyme is induced only in low phosphate medium, resulting in poor bacterial growth and a low yield of the target polypeptide per unit culture volume. On the other hand, when it is integrated near the β-galactosidase gene, the yield per unit culture volume is high because the fusion protein is induced in a rich medium by lactose, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, etc. However, since there are as many as 23 methionine residues in the β-galactosidase in the resulting fusion protein, the number of peptide segments becomes extremely large when cleaved with cyanogen bromide, making purification difficult. In either case, the produced fusion protein is localized in the bacterial intracellular compartment (both periplasm and cytoplasm), and depending on the type of target polypeptide, it may form an inactive inclusion body within the bacterial cell, or In addition, it may be degraded by host bacterial protease and lose its activity.Furthermore, when purifying the fusion protein, it is necessary to remove a large amount of E. coli cell components that are mixed in during bacterial cell destruction, making the purification step complicated and reducing the yield. was often extremely low.
しかし、目的ポリペプチドが菌体外分泌性蛋白質、例え
ば好アルカリ性バチルスNα170株由来のペニシリナ
ーゼ、との融合蛋白質として大腸菌の菌体外に産生され
、引き続いて目的ポリペプドが、容易に分離されるなら
ば、しかもペニシリナーゼ中のメチオニン残基は2個し
かないので、目的ポリペプチドとの分離も容易であり、
上記の問題点を解決できるものと思われる。However, if the target polypeptide is produced outside E. coli as a fusion protein with an exocrine protein, such as penicillinase derived from alkalophilic Bacillus Nα170 strain, and the target polypeptide is subsequently easily isolated, Moreover, since there are only two methionine residues in penicillinase, it is easy to separate it from the target polypeptide.
It seems that the above problems can be solved.
そこで本発明の目的は、より容易に比較的低分子の有用
ポリペプチドを得ることができる方法を提供することに
ある。また本発明は、該方法実施のための新しいベクタ
ーおよび該ベクターを保有する微生物を提供することに
ある。Therefore, an object of the present invention is to provide a method by which relatively low-molecular useful polypeptides can be obtained more easily. Another object of the present invention is to provide a new vector for carrying out the method and a microorganism carrying the vector.
本発明者らは、好アルカリ性バチルスNα170株ペニ
シリナーゼのC末端アミノ酸配列に対応するDNA配列
を改良し制限酵素認識部位を挿入し、新たに菌体外分泌
発現用ベクターを造成した。そして該ベクターにインシ
ュリンB鎖の遺伝情報をになう合成りNAを挿入し、こ
れを大腸菌に導入後その培養濾液からペニシリナーゼ融
合蛋白質を精製し、さらに酵素処理あるいは化学処理に
より、インシュリンB鎖を工業的有利に取得することに
成功し本発明を完成するに至った。The present inventors improved the DNA sequence corresponding to the C-terminal amino acid sequence of the alkalophilic Bacillus Nα170 strain penicillinase, inserted a restriction enzyme recognition site, and constructed a new vector for exocrine secretion expression. Then, a synthetic NA containing the genetic information of the insulin B chain is inserted into the vector, and after introducing this into E. coli, the penicillinase fusion protein is purified from the culture filtrate, and then the insulin B chain is purified by enzyme treatment or chemical treatment. The present invention has been completed by successfully obtaining it industrially.
本発明は、ペニシリナーゼをコードするDNA塩基配列
と目的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列とを直
接連結させて目的ポリペプチドをペニシリナーゼ融合蛋
白質として菌体外に分泌発現させるための、ペニシリナ
ーゼをコードするDNA塩基配列を含むことを特徴とす
るポリペプチド分泌発現ベクターに関する。The present invention provides a penicillinase-encoding DNA base sequence that directly connects a penicillinase-encoding DNA base sequence with a target polypeptide-encoding DNA base sequence to secrete and express the target polypeptide outside the bacterial cell as a penicillinase fusion protein. The present invention relates to a polypeptide secretion expression vector characterized by containing a base sequence.
さらに本発明は、ペニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列と目的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列
とが直接連結されてなる融合ポリペプチドをコードする
DNA塩基配列を含むことを特徴とするベクターに関す
る。Furthermore, the present invention relates to a vector characterized by containing a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide obtained by directly linking a DNA base sequence encoding penicillinase and a DNA base sequence encoding a target polypeptide.
さらに本発明は、ペニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列と目的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列
とが直接連結されてなる融合ポリペプチドをコードする
DNA塩基配列を含むベクターで形質転換された微生物
に関する。Furthermore, the present invention relates to a microorganism transformed with a vector containing a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide in which a DNA base sequence encoding penicillinase and a DNA base sequence encoding a target polypeptide are directly linked.
さらに本発明は、ペニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列と目的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列
とが直接連結されてなる融合ポリペプチドをコードする
DNA塩基配列を含むベクターで形質転換された微生物
を培養して菌体外に分泌される融合蛋白質を採取するこ
とを特徴とするポリペプチドの製造法に関する。Furthermore, the present invention involves culturing a microorganism transformed with a vector containing a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide in which a DNA base sequence encoding penicillinase and a DNA base sequence encoding a target polypeptide are directly linked. The present invention relates to a method for producing a polypeptide, which comprises collecting a fusion protein secreted outside the bacterial body.
以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
ペニシリナーゼの遺伝子情報を担うDNAは、好アルカ
リ性バチルスNα170株から単離精製する。The DNA carrying the genetic information for penicillinase is isolated and purified from the alkalophilic Bacillus Nα170 strain.
既に報告したように、本ペニシリナーゼの遺伝子はベク
ターpMB9を用いて4.5kbEcoRI断片あるい
は2.4 kbl+ind I[[断片として大腸菌に
クローニングされた。得られた組換え体プラスミドをそ
れぞれpEAPlおよびpEAP2と命名し、これらの
プラスミドを含む大腸菌において発現したペニシリナー
ゼが、菌体外に生産されるという現象を見い出した(J
、Bactertol、、 156,949−951(
1983);Eur、J、Microbiol、Bio
technol、、18,339−343(1983
)) −遺伝子組換え技術を用いて有用蛋白質を生産す
る場合、最も重要なこととし°ζ、菌体外に生産物を分
泌させるということがある。その理由としては、生産量
を上げるということ、また異種遺伝子産物を生物学的機
能を持った分子として生産するために分泌させることが
必要な場合もあると考えられる。一般に、分泌される蛋
白質の種類はそれほど多くなく、したがって精製工程が
簡単で工業的にみても大きなコストダウンにつながると
考えられる。しかしながら、遺伝子組換えに最もよく利
用されている大腸菌は、まったくといってよいほど生産
物を菌体外に分泌しない。大腸菌のようなダラム陰性細
菌は、生産物をよく菌体外に分泌することで知られてい
る枯草菌等のグラム陽性細菌と比べて、その表層構造が
異なっている。すなわち枯草菌等では、細胞の表層が細
胞質膜とペプチドグリカン層どの二層構造を有している
のに対し、大腸菌等ではそれら二層の外側に更に外膜を
もち三層構造を有している。その結果、大腸菌では生産
物が分泌性蛋白質であっても外膜に阻まれ細胞質膜と外
膜との間の隙間(ペリプラズム空間)に溜り、菌体外に
分泌されることはない。本発明者らが見いだした大腸菌
に於けるペニシリナーゼの菌体外分泌系の開発は、上記
の問題点を解決し有用蛋白質の菌体外生産のための宿主
として大腸菌を利用できる可能性を示したものである。As previously reported, the penicillinase gene was cloned into E. coli as a 4.5 kb EcoRI fragment or a 2.4 kbl+ind I fragment using vector pMB9. The obtained recombinant plasmids were named pEAPl and pEAP2, respectively, and it was discovered that penicillinase expressed in Escherichia coli containing these plasmids was produced outside the cells (J
, Bactertol, 156, 949-951 (
1983); Eur, J., Microbiol, Bio.
technol, 18, 339-343 (1983
)) - When producing useful proteins using genetic recombination technology, the most important thing is to secrete the product outside the bacterial body. This is thought to be due to the need to increase production and the need to secrete foreign gene products in order to produce them as molecules with biological functions. Generally, there are not so many types of secreted proteins, and therefore the purification process is simple and is thought to lead to significant cost reductions from an industrial perspective. However, Escherichia coli, which is most commonly used for genetic recombination, does not secrete any products outside the cell. Durham-negative bacteria such as Escherichia coli have a different surface structure compared to Gram-positive bacteria such as Bacillus subtilis, which are known to secrete products well outside the bacterial body. In other words, in Bacillus subtilis, etc., the surface layer of the cell has a two-layered structure consisting of a cytoplasmic membrane and a peptidoglycan layer, whereas in E. coli, etc., there is an outer membrane on the outside of these two layers, and a three-layered structure. . As a result, in E. coli, even if the product is a secretory protein, it is blocked by the outer membrane, accumulates in the gap between the cytoplasmic membrane and the outer membrane (periplasmic space), and is not secreted outside the cell. The development of the penicillinase exocrine system in Escherichia coli discovered by the present inventors has solved the above problems and demonstrated the possibility of using Escherichia coli as a host for extracellular production of useful proteins. It is.
本発明者らは、上記ペニシリナーゼの特性に着ロし、該
ペニシリナーゼを利用して、目的とする外来蛋白質をペ
ニシリナーゼとの融合ポリペプチドとして大腸菌内で生
産させるときには、外来蛋白質をペニシリナーゼ融合蛋
白質として菌体外に分泌生産でき、その後酵素的または
化学的処理により目的ポリペプチドを容易に入手し得る
との着想から鋭意研究を重ねた。その結果、実際に大腸
菌内に導入することによって、目的ポリベプチドをペニ
シリナーゼ融合ポリベプチドとして菌体外に分泌させ得
る新しいベクター(プラスミド)及び該ベクターのため
のポリペブチド分泌発現用ベクターの構築に成功すると
共に、このベクターの利用による目的ポリペプチドの製
造に成功した。The present inventors have taken advantage of the above-mentioned properties of penicillinase, and when using the penicillinase to produce a target foreign protein as a fusion polypeptide with penicillinase in Escherichia coli, the foreign protein is transformed into a penicillinase fusion protein. We conducted extensive research based on the idea that the target polypeptide could be secreted and produced outside the body, and then the target polypeptide could be easily obtained through enzymatic or chemical treatment. As a result, we succeeded in constructing a new vector (plasmid) that can actually secrete a polypeptide of interest as a penicillinase-fused polypeptide outside the bacterial cell by introducing it into E. coli, and a polypeptide secretion expression vector for this vector. The target polypeptide was successfully produced using this vector.
本発明のポリペプチド分泌発現用ベクターは、目的ポリ
ベプチドをコードするDNA塩基配列を直接連結できる
ように設計されたべニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列を保有している。従って該ベクターには、そのペ
ニシリナーゼをコードするDNA塩基配列に直接目的ポ
リペプチドをコードするDNA塩基配列を連結させるこ
とができ、かくして得られる発現ベクターは、これを大
腸菌に導入して形質転換させることにより、該大腸菌の
培養によって菌体外に目的ポリペプチドをペニシリナー
ゼ融合ポリペブチドとして分泌生産させることができる
。The polypeptide secretion expression vector of the present invention has a DNA base sequence encoding benicillinase designed to be able to directly link a DNA base sequence encoding a target polypeptide. Therefore, in this vector, a DNA base sequence encoding a target polypeptide can be directly linked to the DNA base sequence encoding penicillinase, and the expression vector thus obtained can be introduced into E. coli and transformed. By culturing the E. coli, the target polypeptide can be secreted and produced as a penicillinase-fused polypeptide outside the bacterial cell.
以下、本発明ベクターの製造技術につき詳述する。The technology for producing the vector of the present invention will be described in detail below.
本発明ベクターの必須構成要件とするペニシリナーゼを
コードするDNA塩基配列は、好アルカリ性バチルスN
α170株由来のそれを利用することが出来る。該ペニ
シリナーゼは、下記式(1)に示すアミノ酸配列を有し
ている。The DNA base sequence encoding penicillinase, which is an essential component of the vector of the present invention, is derived from alkalophilic Bacillus N.
It can be used derived from α170 strain. The penicillinase has an amino acid sequence shown in the following formula (1).
uLeuG l yTh rThrG l nPheV
a lserTh r I leserserVa I
G 1 nA1aSerG 1nLys Va IG
luG In I 1eVa I I 1eLysA
snG l uThrG lyThrI1eSerI
IeSerG1nLeuAsnLysAsnVaITr
pValHisThrG1uLeuG1yTyrPhe
AsnG1yGluA1aValProSerAsnG
1yLeuVa ILeuAsn Th rSerLy
sG 1 yLeuVa l LeuVa IA s
pSerSerTrpA spAsnLysLeuTh
rLysG 1 uLeu I 1eG l uMe
tVa IG 1uLys Lys PheG In
Lys ArgVa IThrAspVa I I l
e I 1eThrH isA la HisA 1a
As pArg I 1eG I yG ly I 1
eThrA laLeuLysG 1uArgG ly
I1eLys A laH isserThrA 1
aLeuThrA IaG 1uLeuA 1aLys
LysSerGlyTyrG1uG1uProLeuG
1yAspLeuG1nThrVa lThrAsnL
euLysPheGlyAsnThrLysVaIG1
uThrPheTyrProGIyLysG IyH
isTh rG 1uAs pAsn I 1 eVa
I Va ITrpLeuProG lnTyrGI
nI IeLeuA1aGIyG1yCysLeuVa
lLysserA1aG1uA1aLysAsnLeu
GlyAsnVaIA1aAspA IaTyrVa
IAsnGluTrpSerThrSer I 1eG
1 uAs nMe tLeuLys ArgTyr
ArgAsn I IeAsn LeuVa IVa
IProG 1yH isG l yLysVa IG
lyAs pLysG 1yLeuLeu Lただし
、−1“−30の番号の付いたアミノ酸は、分泌の際切
断されるシグナルペプチドに相当する。uLeuG l yTh rThrG l nPheV
a lserThr I leserserVa I
G 1 nA1aSerG 1nLys Va IG
luG In I 1eVa I I 1eLysA
snG l uThrG lyThrI1eSerI
IeSerG1nLeuAsnLysAsnVaITr
pValHisThrG1uLeuG1yTyrPhe
AsnG1yGluA1aValProSerAsnG
1yLeuVa ILeuAsn Th rSerLy
sG 1 yLeuVa l LeuVa IA s
pSerSerTrpA spAsnLysLeuTh
rLysG 1 uLeu I 1eG l uMe
tVa IG 1uLys Lys PheG In
Lys ArgVa IThrAspVa I I l
e I 1eThrH isA la HisA 1a
As pArg I 1eG I yG ly I 1
eThrA laLeuLysG 1uArgG ly
I1eLys A laH isserThrA 1
aLeuThrA IaG 1uLeuA 1aLys
LysSerGlyTyrG1uG1uProLeuG
1yAspLeuG1nThrVa lThrAsnL
euLysPheGlyAsnThrLysVaIG1
uThrPheTyrProGIyLysG IyH
isTh rG 1uAs pAsn I 1 eVa
I Va ITrpLeuProG lnTyrGI
nI IeLeuA1aGIyG1yCysLeuVa
lLysserA1aG1uA1aLysAsnLeu
GlyAsnVaIA1aAspA IaTyrVa
IAsnGluTrpSerThrSer I 1eG
1 uAs nMe tLeuLys ArgTyr
ArgAsn I IeAsn LeuVa IVa
IProG 1yH isG lyLysVa IG
lyAs pLysG 1yLeuLeu L However, the amino acids numbered -1"-30 correspond to the signal peptide that is cleaved during secretion.
また、該ペニシリナーゼをコードするDNA塩基配列は
、下記式(2)に示されたものである。Further, the DNA base sequence encoding the penicillinase is shown in the following formula (2).
ATGAAAAAGAATACGTTGTTAAAAG
TAGGATTATGTGTAAGTTT八CTAGG
AACAACTCAATTTGTTAGCACGATT
TCTTCTGTACAAGCTTCAC八八AAGG
TAGAGCAAATAGTAATCAAAAATGA
GACGGGAACCATTTCAATATCTCAG
TTAAACAAGAATGTATGGGTTCATA
CGGAGTTAGGTTATTTTAATGGAGA
AGCAGTTCCTTCGAACGGTCTAGTT
CTTAATACTTCTAAAGGGCTAGTAC
TTGTTGATTCTTCTTGGGATAACAA
ATTAACGAAGGAACTAATAGAAATG
GTAGAAAAG A AA TTTCAGA AG
CGCGTA A CAGATGTCATTA TT
A CA CA TGCGCACGCTGATCGA
ATTGGCGGA A TAACAGCGTTGAA
AGA A AGAGGCATTAAAGCGCAT
AGTACAGCATTAACCGCAGAACTAG
CAAAGAAA AGTGGATATGA A GA
GCCACTTGGAG ATTTACA A AC
A GTTACGA八TTTGAAGTTTGGCAA
TACAAAAGTAGAAACGTTCTATCCA
GGGAAAGGACATACAGAAGATAATA
TTGTTGTTTGGTTGCCACAAT八TCA
AATTTTAGCTGGAGGCTGTTTAGTA
AAATCTGCGGAAGCTAAAAATTTAG
GAAATGTTGCGGATGCGTACGTAAA
TGAATGGTCCACATCGATTGAGAAT
ATGCTGAAGCGATATAGAAATATAA
ATTTGGTAGTACCTGGTCACGGGAA
AGTAGGAGACAAGGGATTACTTTTA
CATACATTGGATTTATTAAAA (2
)また本発明ベクターに保有されるペニシリナーゼをコ
ードするDNA塩基配列は、上記の如き具体的DNA塩
基配列を基本として、その3′側付近、即ちこれに目的
ポリペプチドが連結される側付近、好ましくはその10
塩基以内に、またはこれにさらに10塩基以内のDNA
配列を付加してこの付加部分に、制限酵素認識配列を含
ませるものとする。ATGAAAAAAGAATACGTTGTTAAAAG
TAGGATTATGTGTAAGTTT8CTAGG
AACAACTCAATTTGTTAGCACGATT
TCTTCTGTACAAGCTTCAC88AAGG
TAGAGCAAATAGTAATCAAAATGA
GACGGGAACCATTTCAATATCTCAG
TTAAACAAGAATGTATGGGTTCATA
CGGAGTTAGGTTATTTTTAATGGAGA
AGCAGTTCCTTCGAACGGTCTAGTT
CTTAATACTTCTAAAGGGCTAGTAC
TTGTTGATTCTTCTTGGGATAACAA
ATTAACGAAGGAACTAATAGAAATG
GTAGAAAAG AA TTTCAG
CGCGTA A CAGATGTCATTA TT
A CA CA TGCGCACGCTGATCGA
ATTGGCGGA A TAACAGCGTTGAA
AGA A AGAGGCATTAAAGCGCAT
AGTACAGCATTAACCGCAGAACTAG
CAAAAGAAAAGTGGATATGA A GA
GCCACTTGGAG ATTACA A AC
A GTTACGA8TTTGAAGTTTGGCAA
TACAAAAGTAGAAACGTTCTATCCA
GGGAAAGGACATACAGAAGATAATA
TTGTTGTTTGGTTGCCACAAT8TCA
AATTTTAGCTGGAGGCTGTTTAGTA
AAATCTGCGGAAGCTAAAATTTAG
GAAATGTTGCGGATGCGTACGTAAA
TGAATGGTCCACATCGATTGAGAAT
ATGCTGAAGCGATATAGAAATATAA
ATTTGGTAGTACCTGGTCACGGGAA
AGTAGGAGACAAGGGATTACTTTTA
CATACATTGGATTTATTAAAA (2
) Furthermore, the DNA base sequence encoding penicillinase carried by the vector of the present invention is preferably located near the 3' side of the above-mentioned specific DNA base sequence, that is, near the side to which the target polypeptide is linked. is part 10
DNA within a base or within 10 bases further
A restriction enzyme recognition sequence is included in this added portion by adding a sequence.
これは上記ペニシリナーゼをコードするDNA塩基配列
と、目的ポリベプチドをコードするDNA塩基配列とを
直接連結するために必須のものである。しかしてこの制
限酵素認識配列を認識する酵素としては、公知の制限酵
素のいずれでもよいが、好ましくは5塩基以上の塩基配
列を認識するものがよく、この酵素に応じて上記3′側
付近のDNA塩基配列は、任意に変化させることが出来
る。This is essential for directly linking the DNA base sequence encoding the penicillinase and the DNA base sequence encoding the target polypeptide. However, the enzyme that recognizes this restriction enzyme recognition sequence may be any known restriction enzyme, but preferably one that recognizes a base sequence of 5 or more bases. The DNA base sequence can be changed arbitrarily.
例えば、上記ペニシリナーゼをコードするDNA塩基配
列の3′側にAGATCTの6塩基配列を連結させれば
、本6塩基配列はBglIIにより認識され切断される
。従ってこれを、ペニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列と目的ポリペプチドとの連結点として用いるとき
には、本6塩基配列の3′側に例えばウロキナーゼ等の
特異性が高い蛋白質分解酵素が認識するアミノ酸配列に
対応するDNA塩基配列、または、臭化シアン等の化学
物質が特異的に認識するアミノ酸に対応するDNA塩基
配列を介し目的ポリペプチドのDNA塩基配列を連結す
ることが出来る。ただし、ウロキナーゼ等や臭化シアン
等の認識アミノ酸配列に対応するDNA塩基配列を付加
する理由は、精製されたべニシリナーゼ融合蛋白質から
目的ポリベプチドを単離するときにこれらの酵素や化学
物質を使うからである。For example, if a six-base sequence of AGATCT is linked to the 3' side of the DNA base sequence encoding penicillinase, this six-base sequence will be recognized and cleaved by BglII. Therefore, when using this as a linking point between the DNA base sequence encoding penicillinase and the target polypeptide, the 3' side of this six base sequence corresponds to an amino acid sequence recognized by a highly specific proteolytic enzyme such as urokinase. The DNA base sequence of the target polypeptide can be linked via a DNA base sequence that corresponds to a DNA base sequence that corresponds to an amino acid that is specifically recognized by a chemical substance such as cyanogen bromide. However, the reason for adding DNA base sequences corresponding to recognition amino acid sequences such as urokinase and cyanogen bromide is that these enzymes and chemicals are used when isolating the target polypeptide from the purified benicillinase fusion protein. be.
従って、本発明ベクターの構成要素とするペニシリナー
ゼをコードするDNA塩基配列の具体例は、上記した6
塩基配列を付加させた下記式(3)に示すDNA塩基配
列を有するものである。Therefore, a specific example of a DNA base sequence encoding penicillinase which is a component of the vector of the present invention is the above-mentioned 6
It has a DNA base sequence shown in the following formula (3) to which a base sequence has been added.
ATGAAA八八GAATACGTTGTTA八八AG
TAGGATTATGTGTAAGTTTACTAGG
AAC八八CTCAATTTGTTAGCACGATT
TCTTCTGTACAAGCTTCACAAAAGG
TAGAGC八八ATAGTAATC八八八八八TGA
GACGGGAACCATTTCAATATCTCAG
TTAAACAAG八八TGTATGGGTTCATA
CGGAGTTAGGTTATTTTAATGGAGA
AGCAGTTCCTTCGAACGGTCTAGTT
CTTAATACTTCTAAAGGGCTAGTAC
TTGTTGATTCTTCTTGGGATAACAA
ATTAACGAAGGAACTAATAGAAATG
GTAGAAA八GA八八TTTCAGAAGCGCG
TAACAGATGTCATTATTACACATGC
GCACGCTGATCGAATTGGCGG八八TA
ACAGCGTTGAAAGAAAGAGGC八TTA
AAGCGCATAGTACAGCATTAACCGC
AGAACTAGCAAAGAA八八GTGGATAT
GAAGAGCCACTTGGAGATTTAC八八A
CAGTTACGA八TTTGAAGTTTGGCAA
TAC八八AAGTAGA八八CGTTCTATCCA
GGGAAAGGACATACAGAAGATAATA
TTGTTGTTTGGTTGCCACAATATCA
AATTTTAGCTGGAGGCTGTTTAGTA
AAATCTGCGGAAGCTAAAAATTTAG
GAAATGTTGCGGATGCGTACGTAAA
TGAATGGTCCACATCGATTGAGAAT
ATGCTGAAGCGATATAGAAATATAA
ATTTGGTAGTACCTGGTCACGGGAA
AGTAGGAGACAAGGGATTACTTT本発
明における上記ペニシリナーゼをコードするDNA塩基
配列またはこれを含む塩基配列は、従来公知の各種の方
法、例えばこれを含有する微生物、それから単離された
プラスミド等、好ましくは、例えばpEAP82等から
制限酵素等を利用して切断単離する方法、そのDNA塩
基配列に従い化学合成する方法、これらの方法の組み合
わせ等により容易に製造することができる。また上記ペ
ニシリナーゼをコードするDNA塩基配列と目的ポリペ
プチドをコードするDNA塩基配列との連結ないし結合
手段も、従来公知の各種方法、例えばT4DNAリガー
ゼ等を用いる酵素反応等に従うことができる。ATGAAA88GAATACGTTGTTA88AG
TAGGATTATGTGTAAGTTTACTAGG
AAC88CTCAATTTGTTAGCACGATT
TCTTCTGTACAAGCTTCACAAAAGG
TAGAGC88ATAGTAATC88888TGA
GACGGGAACCATTTCAATATCTCAG
TTAAACAAAG88TGTATGGGTTCATA
CGGAGTTAGGTTATTTTTAATGGAGA
AGCAGTTCCTTCGAACGGTCTAGTT
CTTAATACTTCTAAAGGGCTAGTAC
TTGTTGATTCTTCTTGGGATAACAA
ATTAACGAAGGAACTAATAGAAATG
GTAGAAA8GA88TTTCAGAAGCGCG
TAACAGATGTCATTATTACACATGC
GCACGCTGATCGAATTGGCGG88TA
ACAGCGTTGAAAGAAAGAGGC8TTA
AAGCGCATAGTACAGCATTAACCGC
AGAACTAGCAAAGAA88GTGGATAT
GAAGAGCCACTTGGAGATTTAC88A
CAGTTACGA8TTTGAAGTTTGGCAA
TAC88AAGTAGA88CGTTCTATCCA
GGGAAAGGACATACAGAAGATAATA
TTGTTGTTTGGTTGCCACAATATCA
AATTTTAGCTGGAGGCTGTTTAGTA
AAATCTGCGGAAGCTAAAATTTAG
GAAATGTTGCGGATGCGTACGTAAA
TGAATGGTCCACATCGATTGAGAAT
ATGCTGAAGCGATATAGAAATATAA
ATTTGGTAGTACCTGGTCACGGGAA
AGTAGGAGACAAGGGATTACTTT In the present invention, the DNA base sequence encoding the penicillinase or the base sequence containing the same can be obtained by restriction using various conventionally known methods, such as a microorganism containing the same, a plasmid isolated therefrom, and preferably, for example, from pEAP82, etc. It can be easily produced by a method of cutting and isolating using an enzyme or the like, a method of chemical synthesis according to the DNA base sequence, a combination of these methods, etc. Furthermore, the means for linking or bonding the DNA base sequence encoding the penicillinase with the DNA base sequence encoding the target polypeptide can be carried out by various conventionally known methods, such as an enzymatic reaction using T4 DNA ligase or the like.
上記のごとくして得られるペニシリナーゼをコードする
DNA塩基配列を含む本発明ベクターは、該DNA塩基
配列を、pMB9プラスミドのkil遺伝子領域を好ア
ルカリ性バチルスNo. 170株DNA由来のプロモ
ーター(Exプロモーター)の下流領域に含むことを特
徴とする菌体外分泌ベクター〔公開特許公報昭62−2
99823に組み込むことにより得られる。このDNA
塩基配列の組み込みのために好適な起源ベクターの例と
しては、上記したプラスミドpEAP82を例示できる
。The vector of the present invention containing the DNA base sequence encoding penicillinase obtained as described above combines the DNA base sequence with the kil gene region of the pMB9 plasmid into the alkalophilic Bacillus no. Exocellular secretion vector characterized by containing in the downstream region of the promoter (Ex promoter) derived from strain 170 DNA [Publication Patent Publication No. 1983-2
99823. this DNA
An example of a source vector suitable for incorporating a base sequence is the above-mentioned plasmid pEAP82.
上記起源ベクターへのべニシリナーゼをコードするDN
A塩基配列の導入操作は、従来よりこの種外来遺伝子を
ベクターに組み込む際に用いられているこれらの操作に
従うことができる。その例としては前述した通りである
。DN encoding benicillinase to the above origin vector
The operation for introducing the A base sequence can be carried out in accordance with the operations conventionally used when incorporating this type of foreign gene into a vector. Examples of this are as described above.
また上記の如くして得られる本発明のペニシリナーゼを
コードするDNA塩基配列を含むポリペプチド分泌発現
用ベクターは、これを実際に宿主細胞に導入して目的ポ
リペプチドを菌体外に分泌発現させるためには、これに
目的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列を更に導
入しなければならないことは勿論のこと、他にプロモー
ターリボゾーム結合部位、翻訳停止シグナル、転写終結
因子等の転写調節因子や翻訳調節因子等を含んでいなけ
ればならない。これらの各因子は、既に起源ベクターに
含まれている場合があり、この場合には該起源ベクター
、例えばpEAP82由来のペニシリナーゼの調節因子
等をそのまま用いることができる。これに限定されるこ
となく、従来公知の他の微生物またはウィルス由来の各
種DNAに含まれているこれらの調節因子を用いること
もできる。その例としては、例えば大腸菌ラクトースオ
ペロン、トリプトファンオペロン、λファージのPL等
のプロモーター、βガラクトシダーゼのSD配列等のり
ボゾーム結合部位、大腸菌のrrnB、λファージのt
Ll等の転写終結因子等を例示できる。また翻訳停止シ
グナルとしては、TAA。Furthermore, the polypeptide secretion and expression vector containing the DNA base sequence encoding the penicillinase of the present invention obtained as described above can be used to actually introduce the polypeptide into a host cell and secrete and express the target polypeptide outside the bacterial cell. Of course, it is necessary to introduce a DNA base sequence encoding the target polypeptide into the target polypeptide, as well as transcriptional and translational regulatory factors such as a promoter ribosome binding site, a translation stop signal, and a transcription termination factor. etc. must be included. Each of these factors may already be contained in the origin vector, and in this case, the origin vector, for example, the penicillinase regulatory factor derived from pEAP82, can be used as is. Without being limited thereto, it is also possible to use these regulatory factors contained in various DNAs derived from other conventionally known microorganisms or viruses. Examples include E. coli lactose operon, tryptophan operon, promoters such as PL of λ phage, promoters such as the SD sequence of β-galactosidase, rrnB of E. coli, t of λ phage, etc.
Examples include transcription termination factors such as Ll. Also, TAA is used as a translation stop signal.
TAG及びTGAの3通りの塩基配列を利用できる。更
に上記調節因子は、これらを含むDNAより常法に従い
取り出した後、必要なものを適当なベクターに通常の方
法に従い導入することもできる。Three types of base sequences, TAG and TGA, can be used. Furthermore, the above-mentioned regulatory elements can be extracted from DNA containing them according to conventional methods, and then the necessary elements can be introduced into an appropriate vector according to conventional methods.
特に好ましい上記調節因子と、ペニシリナーゼとを保存
する本発明ベクターの一具体例としては、pEAP82
を起源ベクターとして構築されたpEAP85を例示で
きる。このプラスミドpEAP85は、ペニシリナーゼ
のプロモーター及びリボゾーム結合部位に続いてペニシ
リナーゼのシグナルペプチド及び成熟蛋白質をコードす
るDNA塩基配列を有し、この塩基配列の3′末端にB
glIIの制限酵素認識配列を有するものである。そし
てその更に下流に、rrnB由来の転写終結因子を含む
ものである。その特性は、その製造概略操作と共に第1
図に示した通りである。第1図より、pEAP85は図
示された制限酵素開裂地図により特徴付けられる。また
PF p EA P 85の大きさは、160%アガロ
ースゲル電気泳動による測定の結果、約5.1kbであ
る。このプラスミドpEAP85を保有する大腸菌HB
IOIは、通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所
に(HB 101(pEAP85))なる表示で、微工
研菌寄第10266号(FERM P−10266)と
して寄託されている。A specific example of the vector of the present invention that stores the above-mentioned regulatory factors and penicillinase is pEAP82.
An example is pEAP85, which was constructed using the origin vector. This plasmid pEAP85 has a DNA base sequence encoding the penicillinase signal peptide and mature protein following the penicillinase promoter and ribosome binding site, and the 3' end of this base sequence has B
It has a glII restriction enzyme recognition sequence. Further downstream thereof, it contains a transcription termination factor derived from rrnB. Its characteristics, together with its manufacturing procedure, are the first
As shown in the figure. From FIG. 1, pEAP85 is characterized by the illustrated restriction enzyme cleavage map. Furthermore, the size of PF p EA P 85 is approximately 5.1 kb as determined by 160% agarose gel electrophoresis. E. coli HB harboring this plasmid pEAP85
The IOI has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, under the designation (HB 101 (pEAP85)) and as Fiber Science and Technology Research Institute No. 10266 (FERM P-10266).
上記各種の調節因子を含み、且つペニシリナーゼをコー
ドするDNA塩基配列と、これに例えばウロキナーゼ等
の特異性が高い蛋白質分解酵素が認識するアミノ酸配列
に対応するDNA塩基配列、または、臭化シアン等の化
学物質が特異的に認識するアミノ酸に対応するDNA塩
基配列を介し連結された目的ポリペプチドをコードする
DNA塩基配列とを有する本発明のポリペプチド分泌発
現ベクターは、上記した本発明ベクターと同様にして構
築され、本発明はペニシリナーゼ融合蛋白質としてポリ
ペプチドを菌体外に分泌発現させるベクターをも提供す
るものである。A DNA base sequence that includes the various regulatory factors mentioned above and codes for penicillinase, and a DNA base sequence that corresponds to an amino acid sequence recognized by a highly specific protease such as urokinase, or a DNA base sequence that encodes penicillinase. The polypeptide secretion expression vector of the present invention, which has a DNA base sequence encoding a target polypeptide linked via a DNA base sequence corresponding to an amino acid specifically recognized by a chemical substance, can be prepared in the same manner as the vector of the present invention described above. The present invention also provides a vector for secreting and expressing a polypeptide as a penicillinase fusion protein outside of the bacterial cell.
上記ポリペプチドの例としては、例えばインシュリン、
カルシトニン、表皮細胞増殖促進因子、ソマトスタチン
、GIP、R−MSA、サイモシンβ4、成長ホルモン
放出因子等のホルモン及び成長因子類を例示できる。こ
れらの各種ポリペプチドをコードするDNA塩基配列は
、それらの起源とする細胞等から通常の方法に従い抽出
単離してもよく、これらポリペプチドのアミノ酸配列に
従い化学合成することもできる。Examples of the above polypeptides include insulin,
Examples include hormones and growth factors such as calcitonin, epidermal cell growth promoting factor, somatostatin, GIP, R-MSA, thymosin β4, and growth hormone releasing factor. The DNA base sequences encoding these various polypeptides may be extracted and isolated from their originating cells, etc., according to conventional methods, or may be chemically synthesized according to the amino acid sequences of these polypeptides.
これらのポリペプチドのDNA塩基配列と、ペニシリナ
ーゼのDNA塩基配列との連結は、例えばペニシリナー
ゼのDNA塩基配列を保有する本発明のポリペプチド分
泌発現ベクターに、これらのポリペプチドのDNA塩基
配列を、前述した方法に従い制限酵素を用いる酵素反応
及び例えばT4リガーゼを用いる酵素反応を利用して導
入することにより実施できる。また、予め上記ポリペプ
チドとペニシリナーゼとの融合ポリペプチドのDNA塩
基配列を化学合成した後、このDNA塩基配列を、前記
ペニシリナーゼのDNA塩基配列の導入と同様にして、
菌体外分泌ベクターに導入することによっても行なうこ
とができる。The DNA base sequences of these polypeptides and the DNA base sequences of penicillinase can be linked, for example, by adding the DNA base sequences of these polypeptides to the polypeptide secretion expression vector of the present invention that carries the DNA base sequences of penicillinase. Introduction can be carried out by utilizing an enzymatic reaction using a restriction enzyme or, for example, an enzymatic reaction using T4 ligase according to the method described above. Further, after chemically synthesizing the DNA base sequence of a fusion polypeptide of the above-mentioned polypeptide and penicillinase in advance, this DNA base sequence is introduced in the same manner as the introduction of the DNA base sequence of the above-mentioned penicillinase,
This can also be done by introducing it into an extracellular secretion vector.
かくして融合ポリペプチドをコードするDNA塩基配列
を保有する本発明のポリペプチド分泌発現ベクターを得
ることができる。これは、上記融合ポリペプチドをコー
ドするDNA塩基配列の前にプロモーター及びリボゾー
ム結合部位を有し、且つ上記塩基配列を構成する目的ポ
リペプチドのDNA塩基配列の直後に翻訳停止シグナル
を有しており、適当な宿主細胞に導入することにより、
該細胞を形質転換してポリペプチド分泌発現型とするこ
とができる。In this way, a polypeptide secretion expression vector of the present invention carrying a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide can be obtained. This has a promoter and a ribosome binding site in front of the DNA base sequence encoding the above-mentioned fusion polypeptide, and a translation stop signal immediately after the DNA base sequence of the target polypeptide that constitutes the above-mentioned base sequence. , by introducing it into a suitable host cell,
The cells can be transformed to secrete the polypeptide.
上記ポリペプチド分泌発現ベクターの好ましい具体例と
しては、p 85 h 08及びp 85 h 09を
例示できる。これらのプラスミドの内でp 85 h
08は、ペニシリナーゼのプロモーター及びリボゾーム
結合部位、ペニシリナーゼのシグナルペプチド及び成熟
蛋白質をコードするDNA塩基配列を有し、特異性が高
い蛋白質分解酵素、ここではウロキナーゼ、が認識する
アミノ酸配列(Glu−Gly−Arg)に対応するD
NA塩基配列、インシュリンB鎖(目的ポリペプチド)
のDNA塩基配列及びその翻訳停止シグナルが正確にこ
の順序で配列されたDNA塩基配列を有している。その
配列は、後記実施例において第3表として示した通りで
ある。このプラスミドp 85h08を保有する大腸菌
HBIOIは、通商産業省工業技術院微生物工業技術研
究所に(HB 101 (p85h08) )なる表示
で、微工研菌寄第10264号(pgR?1p−102
64)として寄託されている。Preferred specific examples of the polypeptide secretion expression vector include p85h08 and p85h09. Within these plasmids p 85 h
08 has a DNA base sequence encoding the promoter and ribosome binding site of penicillinase, the signal peptide and mature protein of penicillinase, and has an amino acid sequence (Glu-Gly- D corresponding to Arg)
NA base sequence, insulin B chain (target polypeptide)
It has a DNA base sequence in which the DNA base sequence and its translation stop signal are arranged exactly in this order. The arrangement is as shown in Table 3 in Examples below. E. coli HBIOI carrying this plasmid p85h08 has been designated as (HB 101 (p85h08)) by the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry, and has been designated as Microbiological Research Institute No. 10264 (pgR?1p-102).
64).
またp 85 h 09は、ペニシリナーゼのプロモー
ター及びリボゾーム結合部位、ペニシリナーゼのシグナ
ルペプチド及び成熟蛋白質をコードするDNA塩基配列
を有している点においてp 85 h 08と共通する
が、ペニシリナーゼとインシュリンB鎖(目的ポリペプ
チド)のDNA塩基配列との連結点に化学物質、ここで
は臭化シアンが特異的に認識するアミノ酸(Met)に
対応するDNA塩基配列を有している点に特徴がある。Furthermore, p85h09 shares the DNA base sequence encoding the promoter and ribosome binding site of penicillinase, the signal peptide of penicillinase, and the mature protein with p85h08; It is characterized by having a DNA base sequence corresponding to an amino acid (Met) that is specifically recognized by a chemical substance, in this case cyanogen bromide, at the connection point with the DNA base sequence of the target polypeptide.
その配列は、後記実施例において第5表として示した通
りである。The arrangement is as shown in Table 5 in Examples below.
このプラスミドp 85 h 09を保有する大腸菌H
B101は、通商産業省工業技術院微生物工業技術研究
所に(HB 101 (p85h09) )なる表示で
、微工研菌寄第10265号(FERM P−1026
5)として寄託されている。E. coli H harboring this plasmid p85h09
B101 is designated by the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry (HB 101 (p85h09)), and is designated by the Microbiological Research Institute No. 10265 (FERM P-1026).
It has been deposited as 5).
本発明のポリペプチド分泌発現ベクターの宿主細胞への
導入は、公知の各種方法によって行なうことができ、用
いられる宿主細胞としての大腸菌の株は特に限定はない
。これらの内で特に大腸菌に12株由来のH8101株
は好ましい。The polypeptide secretory expression vector of the present invention can be introduced into host cells by various known methods, and the strain of E. coli used as the host cell is not particularly limited. Among these, H8101 strain derived from Escherichia coli strain 12 is particularly preferred.
上記宿主細胞へのベクターの導入方法としての具体例と
しては、例えば宿主細胞を低温で塩化カルシウムを含む
水溶液中で処理し、該溶液中にベクターを添加する方法
(J、Bacteriol、、 119.1072(1
974) )を例示できる。A specific example of the method for introducing the vector into the host cell is, for example, a method in which the host cell is treated at low temperature in an aqueous solution containing calcium chloride, and the vector is added to the solution (J, Bacteriol, 119.1072). (1
974) ) can be exemplified.
上記のようにして本発明ベクターを導入して形質転換し
た細胞を培養するときには、細胞内で前駆体型の融合ポ
リペプチドが生産され、続いてペリプラズムに成熟融合
ポリペプチドが蓄積し、更に培養を続けることによって
本融合ポリペプチドが菌体外に分泌生産される。即ち、
まず、ベクター中の融合ポリペプチドをコードする遺伝
子から、ベクター中の転写調節因子並びに宿主細胞中の
諸因子の作用でmRNAが生産される。次いで、mRN
Aから翻訳調節因子並びに宿主細胞中の諸因子の作用で
前駆体型融合ポリペプチドが生産される。更にここで生
産される前駆体は、シグナルペプチドの作用により、ペ
リプラズムに分泌され、同時にシグナルペプチダーゼの
作用により、前駆体からシグナルペプチドが切り離され
成熟融合ポリペプチドとなる。更にベクター中に存在す
るkil遺伝子がExジブロモーにより活性化され、そ
の結果、大腸菌外膜の透過性が増大化し、ペリプラズム
に蓄積されていた成熟融合ポリペプチドが菌体外に分泌
生産される。When cells transformed by introducing the vector of the present invention as described above are cultured, a precursor type fusion polypeptide is produced within the cells, and then the mature fusion polypeptide is accumulated in the periplasm, and the culture is continued. As a result, the present fusion polypeptide is secreted and produced outside the bacterial cell. That is,
First, mRNA is produced from the gene encoding the fusion polypeptide in the vector by the action of transcriptional regulatory factors in the vector and various factors in the host cell. Then, mRN
A precursor type fusion polypeptide is produced from A by the action of translational regulatory factors and various factors in the host cell. Further, the precursor produced here is secreted into the periplasm by the action of a signal peptide, and at the same time, the signal peptide is separated from the precursor by the action of a signal peptidase, resulting in a mature fusion polypeptide. Furthermore, the kil gene present in the vector is activated by Ex dibromo, and as a result, the permeability of the outer membrane of E. coli increases, and the mature fusion polypeptide accumulated in the periplasm is secreted and produced outside the cell.
かくして分泌生産されたペニシリナーゼ融合ポリペプチ
ドは、ペニシリナーゼ活性を有しており本活性を指標に
容易に分離精製することができる。The penicillinase fusion polypeptide thus secreted and produced has penicillinase activity and can be easily separated and purified using this activity as an indicator.
この分離精製操作としては、例えば培養上清を透析後イ
オン交換クロマトグラフィーにかける方法を採用するこ
とができる。精製されたペニシリナーゼ融合ポリペプチ
ドは、更にウロキナーゼあるいは臭化シアンによって分
解され、目的ポリペプチドは高速液体クロマトグラフィ
ー等によって容易に回収することができる。As this separation and purification operation, for example, a method of subjecting the culture supernatant to ion exchange chromatography after dialysis can be adopted. The purified penicillinase fusion polypeptide is further degraded by urokinase or cyanogen bromide, and the target polypeptide can be easily recovered by high performance liquid chromatography or the like.
以下本発明を実施例により更に詳しく説明する。The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples.
実施例1 ペニシリナーゼ融合ポリペプチド分泌発現用
ベクターpEAP85の構築
■ 菌体外分泌ベクターpEAP82(村上ら、投稿中
〕2μgを制限酵素旧ncII (東洋紡社製、HNC
−202)で部分分解後、5′末端がリン酸化されてい
るBamtl [リンカ−(東洋紡社製、BAH−80
1)1μgを混ぜ、T4ファージ由来のDNAリガーゼ
(宝酒造社製、2011A)を用い、16°C11昼夜
連結反応を行った。次にこの反応液を大腸菌HBIOI
コンピテントセル200μlに混合し、0°C下で1時
間静置する。更に、42°C170秒間加温し、形質転
換を行った。得られた形質転換体を3 mlのし一ブロ
スに植菌し、37°C下で3時間培養後培養液を20μ
g / mQのクロラムフェニコール(シグマ社製、C
−0378)を含むLB寒天平板に塗抹し、クロラムフ
ェニコール耐性を示すコロニーを選択した。選択された
コロニーからpEAP82においてペニシリナーゼ遺伝
子の下流に存在した旧ncIIサイトがBamHIサイ
トに変換したプラスミドを含む形質転換株を得た。Example 1 Construction of vector pEAP85 for secretory expression of penicillinase fusion polypeptide
Bamtl [linker (manufactured by Toyobo Co., Ltd., BAH-80
1) 1 μg was mixed and a ligation reaction was performed at 16° C. using DNA ligase derived from T4 phage (Takara Shuzo Co., Ltd., 2011A). Next, this reaction solution was mixed with E. coli HBIOI.
Mix with 200 μl of competent cells and leave at 0°C for 1 hour. Furthermore, the mixture was heated at 42° C. for 170 seconds to perform transformation. The obtained transformant was inoculated into 3 ml of Shiichi broth, and after culturing at 37°C for 3 hours, the culture solution was diluted with 20μ
g/mQ of chloramphenicol (Sigma, C
-0378) on an LB agar plate, and colonies showing chloramphenicol resistance were selected. A transformant strain containing a plasmid in which the old ncII site that existed downstream of the penicillinase gene in pEAP82 was converted to a BamHI site was obtained from the selected colonies.
本形質転換株からプラスミドをアルカリ−3DS法によ
り調整し、このプラスミドをpEAP83とした。A plasmid was prepared from this transformed strain by the alkaline-3DS method, and this plasmid was named pEAP83.
■ また一方、pEAP821oμgを制限酵素CIa
I(宝酒造社製、1034B)とEcoRII (ニノ
ボンジーン社製、315−00882)とにより完全分
解後、6%ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、エ
チジウムプロミド染色後、約50塩基対からなるC1a
I−EcoRII D N A断片を切り出し、抽出し
た。■ On the other hand, transfer pEAP821μg to restriction enzyme CIa.
After complete decomposition with I (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd., 1034B) and EcoRII (manufactured by Nino Bon Gene Co., Ltd., 315-00882), it was subjected to 6% polyacrylamide gel electrophoresis, and after staining with ethidium bromide, C1a consisting of approximately 50 base pairs
The I-EcoRII DNA fragment was cut out and extracted.
■ ペニシリナーゼのC末端アミノ酸配列に対応するD
NA塩基配列及び8glllサイト、翻訳停止シグナル
を含むオリゴヌクレオチド合成のために、以下の塩基配
列を有する4種のオリゴヌクレオチドのそれぞれをAB
T社製、自動DNA合成装置モデル380Bのシステム
を利用して合成した。■ D corresponding to the C-terminal amino acid sequence of penicillinase
For the synthesis of oligonucleotides containing an NA base sequence, an 8glll site, and a translation stop signal, each of the four oligonucleotides having the following base sequences was converted into AB
Synthesis was performed using an automatic DNA synthesizer model 380B system manufactured by T Company.
<b (5’) CCTGGTCACGGGAAA
GTAGGAGACAAGGGATTACTTTTAC
ATACATTGGATTTATTAAAAAGATC
(3”)<2> (5’) TTAAGAAACT
GCAGA八八TACAAGCCCGCCへへATGA
GCGGGCTTTTTTTTG(3′)<3> (
5’) GATCCAAAAAAAAGCCCGCT
CATTAGGCGGGCTTGTATTTCTGCA
GTTTCTTAAGATCTTTTTAA (3”)
<4> (5’) TA八へへCCAATGTAT
GTAAAAGTAATCCCTTGTCTCCTAC
TTTCCCGTG八へ3′)上記オリゴヌクレオチド
の5′端をそれぞれT4ポリヌクレオチドキナーゼ(東
洋紡社製、PNK−104)を用いてリン酸化した。<b (5') CCTGGTCACGGGAAA
GTAGGAGACAAGGGATTACTTTTTAC
ATACATTGGATTTATTAAAAAAGATC
(3”) <2>(5') TTAAGAAAACT
GCAGA 88 TACAAGCCCGCC to ATGA
GCGGGCTTTTTTTTG (3') <3> (
5') GATCCAAAAAAAGCCCGCT
CATTAGGCGGGCTTGTATTTCTGCA
GTTTCTTAAGATCTTTTTAA (3”)
<4>(5') CCAATGTAT to TA 8
GTAAAAGTAATCCCTTGTCTCCTAC
TTTCCCGTG 8 to 3') The 5' end of each of the above oligonucleotides was phosphorylated using T4 polynucleotide kinase (manufactured by Toyobo Co., Ltd., PNK-104).
■ 上記■で得たプラスミドpEAP83の10μgを
、制限酵素C1alとBamHI(東洋紡社製、RAM
−104)とで完全分解し、1.0%アガロースゲル電
気泳動を行い、エチジウムプロミド染色後、約4゜25
キロ塩基対のDNA断片を切り出し、DNAセル(第一
化学社製、DNA−0001)を用いて、本断片を電気
的に回収した。■ 10 μg of plasmid pEAP83 obtained in above
-104) and subjected to 1.0% agarose gel electrophoresis, and after ethidium bromide staining, approximately 4°25
A kilobase pair DNA fragment was excised, and this fragment was electrically recovered using a DNA cell (manufactured by Daiichi Kagaku Co., Ltd., DNA-0001).
■ 上記■で得たDNA断片と上記■で調整したリン酸
化オリゴヌクレオチドのそれぞれ約1μgを合わせて、
T4DNAリガーゼにて結合反応させ、次の第1表に示
す163塩基対からなるp 107107C1al−B
a D N A断片を得た。■ Combine approximately 1 μg each of the DNA fragment obtained in (■) above and the phosphorylated oligonucleotide prepared in (■) above,
A binding reaction was performed using T4 DNA ligase to obtain p107107C1al-B consisting of 163 base pairs shown in Table 1 below.
a DNA fragment was obtained.
(本頁以下余白)
第1表
CIaI
C1aI−EcoRII断片
■ 上記■で得たDNA断片と、上記■で得たp107
DNA断片それぞれ1μgを合わせてT4DNAリガー
ゼにて結合反応させた。反応終了後、大腸菌88101
株を形質転換し、得られたクロラムフェニコール耐性で
且つアンピシリン耐性を示す形質転換株からプラスミド
を単離し、ペニシリナーゼ構造遺伝子のC末端側に相当
するDNA塩基配列にBglIIサイトをもつプラスミ
ドpEAP84を得た。(Margins below this page) Table 1 CIaI C1aI-EcoRII fragment ■ DNA fragment obtained in above ■ and p107 obtained in above ■
1 μg of each DNA fragment was combined and subjected to a ligation reaction using T4 DNA ligase. After the reaction, E. coli 88101
A plasmid was isolated from the resulting transformant strain showing chloramphenicol resistance and ampicillin resistance, and a plasmid pEAP84 having a BglII site in the DNA base sequence corresponding to the C-terminal side of the penicillinase structural gene was transformed. Obtained.
■ 一方、rrnB転写終結因子を含むプラスミドpK
K223−3(ファルマシア社製、27−4935−0
1) 10μgを制限酵素Htnc11で切断し、上記
■で行なったときと同様の操作で、BamHIリンカ−
を結合させた。次ぎにこれを制限酵素PstI (東洋
紡社製、PST−107)とBamHIとで完全分解さ
せ、6%ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、0.
75キロ塩基対のrrnB転写終結因子を含むPstl
−BamHI D N A断片を切り出し抽出した。■ On the other hand, plasmid pK containing the rrnB transcription termination factor
K223-3 (manufactured by Pharmacia, 27-4935-0
1) Cut 10 μg with the restriction enzyme Htnc11, and add the BamHI linker using the same procedure as in step ① above.
were combined. Next, this was completely digested with restriction enzymes PstI (manufactured by Toyobo Co., Ltd., PST-107) and BamHI, and subjected to 6% polyacrylamide gel electrophoresis.
Pstl containing the 75 kilobase pair rrnB transcription terminator
-BamHI DNA fragment was cut out and extracted.
■ 上記■で得たプラスミドpEAP84 1μgをP
stIとBamHとで切断後、上記■で得たrrnB転
写終結因子を含む0.75キロ塩基対のPstl−Ba
mHIDNA断片を混合し、T4DNAリガーゼにて結
合反応させた。反応終了後、大腸菌H8101株を形質
転換し、得られたクロラムフェニコール耐性で且つアン
ピシリン耐性を示す形質転換株からプラスミドを単離し
、ペニシリナーゼ構造遺伝子の下流側に0.75キロ塩
基対のPstI−BamHI DNA断片が挿入された
プラスミドpEAP85を得た。■ Transfer 1 μg of plasmid pEAP84 obtained in ■ above to P
After cleavage with stI and BamH, 0.75 kilobase pairs of Pstl-Ba containing the rrnB transcription termination factor obtained in step ① above were obtained.
The mHI DNA fragments were mixed and subjected to a ligation reaction using T4 DNA ligase. After the reaction, Escherichia coli strain H8101 was transformed, and a plasmid was isolated from the resulting transformant strain showing chloramphenicol resistance and ampicillin resistance, and a 0.75 kilobase pair of PstI was added downstream of the penicillinase structural gene. - Plasmid pEAP85 into which the BamHI DNA fragment was inserted was obtained.
一連の操作の概略は第1図に示す通りである。An outline of the series of operations is shown in FIG.
得られたpEAP85は、1.0%アガロースゲル電気
泳動の結果、5.1キロ塩基対の大きさを有しており、
そのDNA塩基配列をM13法(Messing。The obtained pEAP85 had a size of 5.1 kilobase pairs as a result of 1.0% agarose gel electrophoresis,
The DNA base sequence was determined using the M13 method (Messing.
J、 In Th1rd C1eveland Sym
p08iumon ?Iacromolecules:
Recombinant DNA+ I)p、
143−153.Edited byA、 Wal
ton、 (1981) 八msterdam:
Elsevier、) により分析した結果、期待
通りにDNA塩基配列が挿入されていることが確認され
た。J, In Th1rd C1eveland Sym
p08iumon? Iacromolecules:
Recombinant DNA + I)p,
143-153. Edited by A, Wal
ton, (1981) 8msterdam:
As a result of analysis by Elsevier, ), it was confirmed that the DNA base sequence had been inserted as expected.
該pEAP85は、通商産業省工業技術院微生物工業技
術研究所に(HB 101(p EA P85))なる
表示で、微工研菌寄第10266号(FERM P−1
0266)として寄託されている。The pEAP85 was designated as (HB 101 (p EA P85)) by the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry.
0266).
実施例2 ペニシリナーゼーインシュリンB鎮融合ポリ
ペプチドをコードするDNA塩
基配列を有する分泌発現ベクターの構
築
(A)ウロキナーゼ認識アミノ酸配列を介してペニシリ
ナーゼとインシュリンB鎖とがつながった融合ポリペプ
チドをコードするDNA塩基配列を有する分泌発現ベク
ターp 85 h 08の構築■ インシュリンB鎖の
塩基配列は、広瀬と板倉の総説〔ファルマシア・レビュ
ーNo、 3 、 pp、4957 (1980))を
参考にして、まずインシュリンB鎖をコードするDNA
塩基配列の前に、制限酵素認識部位及びウロキナーゼ認
識アミノ酸配列(Glu−Gly−^rg)をコードす
るDNA塩基配列を付加し、またその後に、終止コドン
及び制限酵素認識部位を付加してなるオリゴヌクレオチ
ド合成のために、以下の塩基配列を有する4種のオリゴ
ヌクレオチドのそれぞれをABI社製、自動DNA合成
装置モデル380Bのシステムを利用して合成した。Example 2 Construction of a secretory expression vector having a DNA base sequence encoding a penicillinase-insulin B chain fusion polypeptide (A) DNA encoding a fusion polypeptide in which penicillinase and insulin B chain are connected via a urokinase-recognizing amino acid sequence Construction of a secretory expression vector p85h08 having the nucleotide sequence■ The nucleotide sequence of the insulin B chain was first determined by referring to the review by Hirose and Itakura [Pharmacia Review No. 3, pp. 4957 (1980)]. DNA encoding a chain
An oligo obtained by adding a DNA base sequence encoding a restriction enzyme recognition site and a urokinase recognition amino acid sequence (Glu-Gly-^rg) before the base sequence, and adding a stop codon and a restriction enzyme recognition site after that. For nucleotide synthesis, four types of oligonucleotides having the following base sequences were each synthesized using an automatic DNA synthesizer model 380B system manufactured by ABI.
<5> (5’) GATCTGAAGGTCGT
TTCGTC八八TCAGCACCTTTGTGGTT
へへCACCTCGTTGAAGCCTTGTAC(3
”)<6> (5’) CTTGTTTGCGGT
GAACGTGGTTTCTTCTACACTCCTA
AGACTTAATAA (3”)<7> (5’)
GATCTTATTAAGTCTTAGGAGTG
TAGAAG八八ACCACGTTCACCGCAAA
CAAGGTACAAGGCT (3’)<8>
(5’) TCAACGAGGTGAGAACCAC
AAAGGTGCTGATTGACGAAACGACC
TTCA ( 3”)上記オリゴヌクレオチド〈6〉
及び〈8〉の5′端をそれぞれT4ポリヌクレオチドキ
ナーゼ(東洋紡社製、pNK−xo4)を用いてリン酸
化し、〈5〉から〈8〉までのそれぞれ約1μgを合わ
せて、T4DNAリガーゼにて結合反応させ、次の第2
表に示す110塩基対からなるUKIN−BBglI[
DNA断片を得た。<5>(5') GATCTGAAGGTCGT
TTCGTC88TCAGCACCTTTGTGGTT
hehe CACCTCGTTGAAGCCTTGTAC(3
”)<6>(5') CTTGTTTGCGGT
GAACGTGGTTTCTTCTACACTCCTA
AGACTTAATAA (3”) <7>(5')
GATCTTATTAAGTCTTAGGAGTG
TAGAAG88ACCACGTTCACCGCAAA
CAAGGTACAAGGCT (3')<8>
(5') TCAACGAGGTGAGAACCAC
AAAGGTGCTGATTGACGAAACGACC
TTCA (3”) above oligonucleotide <6>
The 5' ends of <8> and <8> were each phosphorylated using T4 polynucleotide kinase (manufactured by Toyobo Co., Ltd., pNK-xo4), and approximately 1 μg of each of <5> to <8> was combined and combined with T4 DNA ligase. The binding reaction is carried out, and the following second
UKIN-BBglI [
A DNA fragment was obtained.
第2表 UKIN−B
■ 実施例1で得たpEAP85の1μgを制限酵第3
表 >Genetic Code [Universa
l]erLeuLeuGlyThrThrGInPhe
ValSerThrlleSerSe八snGIuTh
rGIyThrIIeSerI1eSerGlnLeu
AsnLysAsnValTrpVal}lisThr
GluLeuG1yTyrPheAsnGlyGluA
IaValProSerAsnG1yLeuValLe
uAsnThrSerLysGlyLeuVaILeu
Va lAspSerSerTrpAspAsnLys
LeuThrLysG1uLeuIIeGluMetV
alG1uLysLysPheGlnLy素BgllI
で切断し、上記■で得たUKIN−BBglll[ N
A断片1μgと混ぜT4DNAリガーゼにて結合反応
させた。反応終了後、大腸菌HBIOI株を形質転換し
、得られたクロラムフェニコール耐性で且つアンビシリ
ン耐性を示す形質転換株からプラスミドを単離し、Bg
llIサイトにUKIN−B断片が正方向で挿入された
(ペニシリナーゼの遺伝子の方向と同じ方向にインシュ
リンB鎖の遺伝子がつながっている)プラスミドp 8
5 h 08を得た。本操作の概略は、第2図に示す通
りである。Table 2 UKIN-B ■ 1 μg of pEAP85 obtained in Example 1 was incubated with restriction enzyme 3
Table >Genetic Code [Universa
l]erLeuLeuGlyThrThrGInPhe
ValSerThrlleSerSe8snGIuTh
rGIyThrIIeSerI1eSerGlnLeu
AsnLysAsnValTrpVal}lisThr
GluLeuG1yTyrPheAsnGlyGluA
IaValProSerAsnG1yLeuValLe
uAsnThrSerLysGlyLeuVaILeu
ValAspSerSerTrpAspAsnLys
LeuThrLysG1uLeuIIeGluMetV
alG1uLysLysPheGlnLyBgllI
UKIN-BBgll [N
This was mixed with 1 μg of A fragment and subjected to a ligation reaction using T4 DNA ligase. After the reaction, E. coli HBIOI strain was transformed, and a plasmid was isolated from the resulting transformant strain showing chloramphenicol resistance and ambicillin resistance.
Plasmid p8 in which the UKIN-B fragment was inserted in the llI site in the forward direction (the insulin B chain gene is connected in the same direction as the penicillinase gene)
Got 5h08. The outline of this operation is as shown in FIG.
なお、挿入断片の方向性の確認は、DNA塩基配列を決
定することにより行なった。その結果、該DNA塩基配
列は、下記第3表の通りでありp 84 h 08がペ
ニシリナーゼをコードするDNA塩基配列と、ウロキナ
ーゼ認識アミノ酸配列及びインシュリンB鎖コードする
DNA塩基配列とが正確にこの順序で配列されているこ
とが確認された。また第3表には、DNA塩基配列に対
応するアミノ酸配列も併記する。The orientation of the inserted fragment was confirmed by determining the DNA base sequence. As a result, the DNA base sequence is as shown in Table 3 below, and the DNA base sequence where p84h08 encodes penicillinase, the urokinase recognition amino acid sequence and the DNA base sequence that encodes insulin B chain are exactly in this order. It was confirmed that they were arranged in Table 3 also lists the amino acid sequences corresponding to the DNA base sequences.
CGAATTGGCGGAATAACAGCGTTGA
AAGAAAGAGGCATTA^rgI1eGlyG
1yIleThrA1aLeuLysG1uArgGl
ylleLysA1aHisSerThrA1aLeu
ThrAlaG1uLeuA1aLysLysSerG
lyTyrGIuGIuProLeuG1yAspLe
uG1nThrValThrAsnLeuLysPhe
GIyAsnThrLysVal.GluThrPhe
TyrProGlyLysGlyHisThrG1uA
spAsnl 1eValValTrpLeuProG
InTyrGInl1eLeuAlaG1yG1yCy
sLeuValLysSerA1aG1uAlaLys
AsnLeuGlyAsnValA1aAspAIaT
yrValAsnG1uTrpSerThrSerr
leG1uAsnMetLeuLysArgTyrAr
gAsnI1eAsnLeuValValProGIy
HisGlyLysValG1yAspLysGlyL
euLeuLeullisThrLeuA該p 85
h 08は、通商産業省工業技術院微生物工業技術研究
所に(HB 101 (p85h08) )なる表示で
、微工研菌寄第10264号(FERM P−1026
4)として寄託されている。CGAATTGGCGGAATAACAGCGTTGA
AAGAAAGAGGCATTA^rgI1eGlyG
1yIleThrA1aLeuLysG1uArgGl
ylleLysA1aHisSerThrA1aLeu
ThrAlaG1uLeuA1aLysLysSerG
lyTyrGIuGIuProLeuG1yAspLe
uG1nThrValThrAsnLeuLysPhe
GIyAsnThrLysVal. GluThrPhe
TyrProGlyLysGlyHisThrG1uA
spAsnl 1eValValTrpLeuProG
InTyrGInl1eLeuAlaG1yG1yCy
sLeuValLysSerA1aG1uAlaLys
AsnLeuGlyAsnValA1aAspAIaT
yrValAsnG1uTrpSerThrSerr
leG1uAsnMetLeuLysArgTyrAr
gAsnI1eAsnLeuValValProGIy
HisGlyLysValG1yAspLysGlyL
euLeuLeullisThrLeuAp 85
h08 is an indication of the Microbial Technology Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry (HB 101 (p85h08)),
It has been deposited as 4).
(B)臭化シアン認識アミノ酸配列を介してペニシリナ
ーゼとインシュリンB鎖とがつながった融合ポリペプチ
ドをコードするDNA塩基配列を有する分泌発現ベクタ
ーp 85 h 09の構築■ インシュリンB鎖をコ
ードするDNA塩基配列の前に、制限酵素認識部位及び
臭化シアン認識アミノ酸配列(Met)をコードするD
NA塩基配列を付加し、またその後に、終止コドン及び
制限酵素認識部位を付加してなるオリゴヌクレオチド合
成のために、新たに以下の塩基配列を有する2種のオリ
ゴヌクレオチドのそれぞれをAB1社製、自動DNA合
成装置モデル380Bのシステムを利用して合成した。(B) Construction of secretory expression vector p85h09 having a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide in which penicillinase and insulin B chain are linked via a cyanogen bromide recognition amino acid sequence ■ DNA base encoding insulin B chain The sequence is preceded by D encoding a restriction enzyme recognition site and a cyanogen bromide recognition amino acid sequence (Met).
For the synthesis of oligonucleotides in which an NA base sequence is added and then a stop codon and a restriction enzyme recognition site are added, two types of oligonucleotides having the following base sequences were newly added, manufactured by AB1, Synthesis was performed using an automatic DNA synthesizer model 380B system.
<9> (5’) GATCTATGTTCGTC
AATCAGCACCTTTGTGGTTCTCACC
TCGTTGAAGCCTTGTAC(3’)<10>
(5’) TCAACGAGGTGAGAACC
ACA八八GGTGCTGATTGACGAACへへA
(3’)
上記オリゴヌクレオチド〈6〉及び〈10〉の5′端を
それぞれT4ポリヌクレオチドキナーゼ(東洋紡社製、
PNK−104)を用いてリン酸化し、<9〉。<9>(5') GATCTATGTTCGTC
AATCAGCACCTTTTGTGGTTCTCACC
TCGTTGAAGCCTTGTAC(3')<10>
(5') TCAACGAGGTGAGAACC
ACA 88GGTGCTGATTGACGAAC to A
(3') T4 polynucleotide kinase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.,
Phosphorylated using PNK-104) <9>.
<5>、 <7>及び〈10〉のそれぞれ約1μgを合
わせて、T4DNAリガーゼにて結合反応させ、次の第
4表に示す104塩基対からなるBRIN−B Bg
lrI DNA断片を得た。Approximately 1 μg of each of <5>, <7>, and <10> were combined and subjected to a ligation reaction with T4 DNA ligase to produce BRIN-B Bg consisting of 104 base pairs shown in Table 4 below.
An lrI DNA fragment was obtained.
第4表 BRIN−B
</>
第5表 >Genetic Code [Univer
sal]■ 実施例1で得たpEAP85の1μgを制
限酵素BglIIで切断し、上記■で得たBRIN−B
BglII D N A断片1μgと混ぜT4DNAリ
ガーゼにて結合反応させた。反応終了後、大腸菌881
01株を形質転換し、上記(A)■に記載しである方法
と同様の方法によりプラスミドp85h09を得た。本
操作の概略は、第3図に示す通りである。Table 4 BRIN-B </> Table 5 >Genetic Code [Univer
sal]■ 1 μg of pEAP85 obtained in Example 1 was digested with restriction enzyme BglII, and BRIN-B obtained in the above
This was mixed with 1 μg of BglII DNA fragment and subjected to a ligation reaction using T4 DNA ligase. After the reaction, E. coli 881
01 strain was transformed, and plasmid p85h09 was obtained by the same method as described in (A) ① above. The outline of this operation is as shown in FIG.
なお、挿入断片の方向性の確認は、DNA塩基配列を決
定することにより行なった。その結果、該DNA塩基配
列は、下記第5表の通りでありP 84 h Q9がペ
ニシリナーゼをコードするDNA塩基配列と、臭化シア
ン認識アミノ酸及びインシュリンB鎖コードするDNA
塩基配列とが正確にこの順序で配列されていることが確
認された。また第5表には、DNA塩基配列に対応する
アミノ酸配列も併記する。The orientation of the inserted fragment was confirmed by determining the DNA base sequence. As a result, the DNA base sequence is as shown in Table 5 below, and P 84 h Q9 is the DNA base sequence encoding penicillinase, and the DNA base sequence encoding cyanogen bromide recognition amino acid and insulin B chain.
It was confirmed that the base sequences were arranged exactly in this order. Table 5 also lists the amino acid sequences corresponding to the DNA base sequences.
erLeuLeuGIyThrThrGlnPheVa
ISerThrlleSerSeAsnGIuThrG
lyThrlleSerlleSerGlnLeuAs
nLysAsnValTrpValHisThrGlu
LeuGlyTyrPheAsnGlyGluA 1a
Va 1Pr08erAsnG IyLeuVa IL
euAsnThrSerLyssArgValThrA
spVa111elleThrHisA1aHisA1
aAsp該p 85 h 09は、通商産業省工業技術
院微生物工業技術研究所に(HB 101 (p85h
09) 〕なる表示で、微工研菌寄第10265号(F
ERM P−10265)として寄託されている。erLeuLeuGIyThrThrGlnPheVa
ISerThrlleSerSeAsnGIuThrG
lyThrlleSerlleSerGlnLeuAs
nLysAsnValTrpValHisThrGlu
LeuGlyTyrPheAsnGlyGluA 1a
Va 1Pr08erAsnG IyLeuVa IL
euAsnThrSerLyssArgValThrA
spVa111elleThrHisA1aHisA1
aAsp p 85 h 09 was submitted to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry (HB 101 (p 85 h
09) ] with the display, Microtechnical Research Institute No. 10265 (F
ERM P-10265).
実施例3 p 85 h 08及びp 85 h 0
9を保有する大腸菌によるペニシリナーゼ融合インシュ
リンB鎖の菌体外への分泌発現
(八)発現の分布
■ 実施例2で得られたプラスミドp 85 h 08
及びp 85 h 09を含む大腸菌H8101株をそ
れぞれ0.2%のグリセリンの含まれたし一ブロス培地
10 mlに植菌し、37°Cにて24時間振盪培養し
た。培養終了後、8000rpmにて10分間遠心沈澱
し得られた培養上清を菌体外画分とした。Example 3 p 85 h 08 and p 85 h 0
Expression of extracellular secretion of penicillinase-fused insulin B chain by Escherichia coli harboring 9 (8) Distribution of expression■ Plasmid p85h08 obtained in Example 2
and p85h09 were each inoculated into 10 ml of a broth medium containing 0.2% glycerin, and cultured with shaking at 37°C for 24 hours. After completion of the culture, the mixture was centrifuged at 8,000 rpm for 10 minutes, and the resulting culture supernatant was used as the extracellular fraction.
■ 上記■で得られた沈澱菌体を5 mlの生理食塩水
で洗い再び遠心沈澱により菌体を回収した。(2) The precipitated bacterial cells obtained in (1) above were washed with 5 ml of physiological saline, and the bacterial cells were recovered by centrifugal sedimentation again.
次に菌体を5 mlの25%蔗糖(1mMEDTA含有
)にて懸濁し、室温にて10分間振盪した後、8000
rpmにて10分間遠心沈澱した。上滑を捨てた後、得
られた菌体に0°Cに冷やしである蒸留水5成を一気に
いれ、0°Cにて10分間振盪した。Next, the bacterial cells were suspended in 5 ml of 25% sucrose (containing 1 mM EDTA), shaken at room temperature for 10 minutes, and then
Centrifugation was performed for 10 minutes at rpm. After discarding the supernatant, five parts of distilled water chilled at 0°C were poured into the obtained bacterial cells at once, and the cells were shaken at 0°C for 10 minutes.
次に110000rpにて10分間遠心沈澱後し、得ら
れた上清をペリプラズム画分とした〔オスモティ・ンク
ショ・ツク法、Kato et al、 Eur、J、
八pp1.Microbio1.Biotechno1
. 、18.339(1983) )。Next, it was centrifuged at 110,000 rpm for 10 minutes, and the resulting supernatant was used as a periplasm fraction [Osmoti-Nkusho-Tsuku method, Kato et al, Eur, J.
8pp1. Microbio1. Biotechno1
.. , 18.339 (1983)).
■ 上記■で得られた沈澱を、5 mlの50mMリン
酸緩衝液pH7,0にて懸濁し、超音波菌体破壊装置(
トミー精工社製、モデル−UR200P)にて0°Cl
2Oキロヘルツ、1分間の超音波処理を行なった。その
後、10010000rp分間の遠心沈澱を行ない、得
られた上清を菌体内画分とした。■ Suspend the precipitate obtained in step (■) above in 5 ml of 50 mM phosphate buffer pH 7.0, and use an ultrasonic cell disruption device (
Tomy Seiko Co., Ltd., model - UR200P) at 0°Cl
Ultrasonication was performed at 20 kilohertz for 1 minute. Thereafter, centrifugal sedimentation was performed at 1,001,000 rpm, and the resulting supernatant was used as the intracellular fraction.
■ 上記■■■で得られたそれぞれの両分について、ペ
ニシリナーゼの活性を測定した。ペニシリナーゼの活性
は、沢井らによって開発された方法(Antimicr
ob、Agents、Chemother、+ 13+
910(1978) )に準じて行なった。得られたそ
れぞれの両分のペニシリナーゼ活性測定値から、それぞ
れの両分に含まれるペニシリナーゼ融合蛋白質の量を以
下に示すそれぞれの融合蛋白質の比活性から求めた。p
85 h 08を含む大腸菌から得られた、ウロキナ
ーゼ認識配列を介してペニシリナーゼとインシュリンB
鎖とが融合している融合蛋白質(以下、PENHO3と
する)の比活性は、460ユニット/mg蛋白質であり
、p 85 h 09を含む大腸菌から得られた、臭化
シアン認識配列を介してペニシリナーゼとインシュリン
B鎖とが融合している融合蛋白質(以下、PENHO9
とする)の比活性は、390ユニット/mg蛋白質であ
る。■ The activity of penicillinase was measured for each of the two samples obtained in the above ■■■. The activity of penicillinase was determined by the method developed by Sawai et al.
ob, Agents, Chemother, + 13+
910 (1978)). Based on the obtained penicillinase activity measurements for both parts, the amount of penicillinase fusion protein contained in each part was determined from the specific activity of each fusion protein shown below. p
Penicillinase and insulin B through the urokinase recognition sequence obtained from Escherichia coli containing 85h08.
The specific activity of the fusion protein (hereinafter referred to as PENHO3) in which the chains are fused is 460 units/mg protein. and insulin B chain (hereinafter referred to as PENHO9)
The specific activity is 390 units/mg protein.
第6表にこれらの結果をまとめた。Table 6 summarizes these results.
(本頁以下余白)
p85h08 12.8 0.2
3.0p85h09 6.9 0
.8 3.8ただし、数字は培地1リットル当
りの■数を現わしている。(Margin below this page) p85h08 12.8 0.2
3.0p85h09 6.9 0
.. 8 3.8 However, the numbers represent the number of ■ per liter of culture medium.
上記第6表より、本発明により提供されたポリペプチド
分泌発現ベクターp 85 h 08及びp85h09
から発現した、それぞれのペニシリナーゼ融合インシュ
リンB鎖、PENHO3及びPENI!09は、菌体外
画分にそれぞれ約80%及び60%分泌生産されている
ことが確認された。From Table 6 above, the polypeptide secretory expression vectors p85h08 and p85h09 provided by the present invention
The respective penicillinase-fused insulin B chains, PENHO3 and PENI!, expressed from PENHO3 and PENI! It was confirmed that approximately 80% and 60% of 09 were secreted and produced in the extracellular fraction, respectively.
(B)融合蛋白質の精製と分析
■ 実施例2で得られたプラスミドp 85 h 08
及びp 85 h 09を含む大腸菌88101株をそ
れぞれ0.2%のグリセリンの含まれたL−ブロス培地
100雇に植菌し、37゛Cにて1晩前培養を行なった
。(B) Purification and analysis of fusion protein■ Plasmid p85h08 obtained in Example 2
and p85h09 were inoculated into 100 volumes of L-broth medium containing 0.2% glycerin, and precultured overnight at 37°C.
前項tj 液をクロラムフェニコール20μg / m
lを含む同培地1.5リツトルに対して5%植菌後、3
7°Cで24時間振盪培養を行なった。培養終了後、8
000rpmにて30分間遠心沈澱し得られた培養上清
を蒸留水に対し1晩透析した。次に、これをpH7,5
に調整し50mMリン酸緩衝液にて平衡化しであるCM
セルロファイン(ファルマシア社製)カラム(2,5c
m X 30cm)にのせ、同緩衝液にて十分洗浄の後
NaC1のOMから0.5 Mまでの直線グラデイエン
ド法により溶出させた。溶出された各フラクションから
、280nmの蛋白質に特異的な吸収を測定し、また同
時にペニシリナーゼの活性も測定した。Add 20μg/m of chloramphenicol to the previous TJ solution.
After inoculating 5% of the same medium containing 1.5 liters of
Shaking culture was performed at 7°C for 24 hours. After culturing, 8
The culture supernatant obtained by centrifugation at 000 rpm for 30 minutes was dialyzed against distilled water overnight. Next, adjust this to pH 7.5
CM adjusted to 50mM phosphate buffer and equilibrated with
Cellulofine (manufactured by Pharmacia) column (2,5c
After thorough washing with the same buffer, elution was performed using a linear gradient end method from OM to 0.5 M NaCl. Protein-specific absorption at 280 nm was measured from each eluted fraction, and at the same time, penicillinase activity was also measured.
その結果、単一のピークが得られた(第4図)。As a result, a single peak was obtained (Figure 4).
第4図はPENHO3のCMセルロファイン力ラムに於
けるパターンを示したものであるが、PENHO9の場
合も殆ど同じパターンであった。FIG. 4 shows the pattern in the CM cellulofine force ram of PENHO3, and almost the same pattern was observed in the case of PENHO9.
以上のペニシリナーゼ融合蛋白質の精製を第7表にまと
めた。Table 7 summarizes the purification of the above penicillinase fusion protein.
[PEN)108]
透析後
M
セルロファイン
[PENI+09]
透析後
M
セILDファイン
1570 55.5 2103 37.
913.0 2.31 1139 493
.01600 5B、2 1584 2
7.210.0 1.49 585 3
93.154.2
36.9
■ 上記■で得られたペニシリナーゼ融合インシュリン
B鎖、P E N 1108及びPENI(09は、S
DSポリアクリルアミドゲル電気泳動の結果、単一に精
製されていることが確認された。そこで、精製されたこ
れらの融合蛋白質についてアミノ酸分析を行なった結果
、DNA塩基配列(第3表及び第5表)から予想された
それぞれのアミノ酸分析値と完全に一敗した。[PEN) 108] Post-dialysis M Cellulofine [PENI+09] Post-dialysis M Cellulofine 1570 55.5 2103 37.
913.0 2.31 1139 493
.. 01600 5B, 2 1584 2
7.210.0 1.49 585 3
93.154.2 36.9 ■ Penicillinase-fused insulin B chain obtained in (■) above, P E N 1108 and PENI (09 is S
As a result of DS polyacrylamide gel electrophoresis, it was confirmed that the product was purified into a single product. Therefore, amino acid analysis was performed on these purified fusion proteins, and the amino acid analysis values were completely different from those predicted from the DNA base sequences (Tables 3 and 5).
(C)精製されたペニシリナーゼ融合インシュリンB鎖
からのインシュリンB鎖の分離
■ プラスミドp 84 h 08を含む大腸菌881
01株の培養濾液から精製された融合蛋白質PIENH
O8の1 mgを、0.1%SDS存在下、沸騰水浴中
で加温し冷却後ウロキナーゼ0.02mgを加えて37
°Cで24時間消化した。消化後、ABI社製、高速液
体クロマトグラフィ装置モデル13〇へのシステムを利
用して、逆相液体クロマトカラム(ABI社製、RP−
300,400419)にかけ、融合蛋白質から分離さ
れたインシュリンBt)¥20μgを分取した。(C) Separation of insulin B chain from purified penicillinase-fused insulin B chain ■ Escherichia coli 881 containing plasmid p84h08
Fusion protein PIENH purified from the culture filtrate of strain 01
1 mg of O8 was heated in a boiling water bath in the presence of 0.1% SDS, and after cooling, 0.02 mg of urokinase was added.
Digested for 24 hours at °C. After digestion, a reverse phase liquid chromatography column (RP-1, manufactured by ABI) was added using a high-performance liquid chromatography system model 130 manufactured by ABI.
300, 400419), and 20 μg of insulin Bt) separated from the fusion protein was collected.
■ プラスミドp 84 h 09を含む大腸菌881
01株の培養濾液から精製された融合蛋白質PENI+
09の1 mgを、70%蟻酸に溶解し臭化シアン10
0■を加えて室温で24時間反応させた。反応後、減圧
下で濃縮し4NNaOHで中和後上記■と同様に、液体
クロマトグラフィにかけPENHO9から分離されたイ
ンシュリンB鎖30μgを分取した。■ Escherichia coli 881 containing plasmid p84h09
Fusion protein PENI+ purified from the culture filtrate of strain 01
Dissolve 1 mg of 09 in 70% formic acid and add cyanogen bromide 10
0■ was added and allowed to react at room temperature for 24 hours. After the reaction, the mixture was concentrated under reduced pressure, neutralized with 4N NaOH, and then subjected to liquid chromatography in the same manner as in (2) above to collect 30 μg of insulin B chain separated from PENHO9.
■ 上記■及び■で得られた目的ポリペプチド(インシ
ュリンB鎖)について、アミノ酸分析を行なった結果、
ヒト由来インシュリンB 11のアミノ酸分析値と完全
に一致する事が確認された。■ As a result of amino acid analysis of the target polypeptide (insulin B chain) obtained in above ■ and ■,
It was confirmed that the amino acid analysis values were completely consistent with the amino acid analysis values of human-derived insulin B11.
第1図は起源ベクターpEAP82からpEAP83を
得、更に合成りNAフラグメントp107を挿入するこ
とによりpEAP84を得、次にpKK2233−3か
ら切り出した0、75キロ塩基対からなるrrnB転写
終結因子を含むDNAフラグメントをpEAP84のB
amHI−Pstlサイトに組換えることにより本発明
ポリペプチド分泌発現用ベクターpEAP85を得る工
程、及びこれにより得られるpEAP85の特徴を示す
図である。図中Ex−には、菌体外分泌に関与する遺伝
子領域を示している。
第2図は、pEAP85に合成りNA“’UKIN−B
″を挿入し、本発明のポリペプチド分泌発現ベクターp
85 h 08を得る工程及び得られるベクター p
85 h 08の特性を示す図である。図中白抜きの部
分は、インシュリンB鎖の遺伝子を示す。
第3図は、pEAP85に合成りNA“BRIN−B”
を挿入し、本発明のポリペプチド分泌発現ベクターp
85 h 09を得る工程及び得られるベクター P
85 h 09の特性を示す図である。第2図と同様に
白抜きの部分は、インシュリンB鎖の遺伝子を示す。
第4図は、P E N HO8を精製する際のCM−セ
ルロファイン力ラムの流出パターンを示したものである
。Figure 1 shows pEAP83 obtained from the origin vector pEAP82, pEAP84 obtained by inserting the synthesized NA fragment p107, and then DNA containing the rrnB transcription terminator consisting of 0.75 kilobase pairs excised from pKK2233-3. The fragment of pEAP84B
It is a figure showing the process of obtaining pEAP85, a vector for secretion and expression of the polypeptide of the present invention, by recombining into the amHI-Pstl site, and the characteristics of pEAP85 obtained thereby. In the figure, Ex- indicates a gene region involved in extracellular secretion. Figure 2 shows NA"'UKIN-B synthesized in pEAP85.
'' to create the polypeptide secretory expression vector p of the present invention.
Steps for obtaining 85 h 08 and the resulting vector p
FIG. 85 is a diagram showing the characteristics of 85 h 08. The white part in the figure indicates the insulin B chain gene. Figure 3 shows NA “BRIN-B” synthesized into pEAP85.
into the polypeptide secretory expression vector p of the present invention.
Steps for obtaining 85 h 09 and the resulting vector P
FIG. 85 is a diagram showing the characteristics of 85 h 09. As in FIG. 2, the white area indicates the insulin B chain gene. FIG. 4 shows the outflow pattern of the CM-Cellulofine force ram during the purification of PENHO8.
Claims (9)
ードするDNA塩基配列と目的ポリペプチドをコードす
るDNA塩基配列とをウロキナーゼ等の特異性が高い蛋
白質分解酵素が認識するアミノ酸配列に対応するDNA
塩基配列、または、臭化シアン等の化学物質が特異的に
認識するアミノ酸に対応するDNA塩基配列を介し連結
させて目的ポリペプチドをペニシリナーゼ融合蛋白質と
して菌体外に分泌発現後分離させるための、好アルカリ
性バチルス由来のペニシリナーゼをコードするDNA塩
基配列、当該ペニシリナーゼに由来するプロモーター、
リボゾーム結合部位及びrrnBリボゾームRNA由来
の転写終結因子を含むことを特徴とするポリペプチド分
泌発現ベクター。(1) DNA that corresponds to the amino acid sequence that a highly specific protease such as urokinase recognizes the DNA base sequence that encodes penicillinase derived from alkalophilic bacillus and the DNA base sequence that encodes the target polypeptide.
In order to secrete and express the target polypeptide outside the bacterial cell as a penicillinase fusion protein by linking it via a base sequence or a DNA base sequence corresponding to an amino acid specifically recognized by a chemical substance such as cyanogen bromide, A DNA base sequence encoding a penicillinase derived from alkalophilic Bacillus, a promoter derived from the penicillinase,
A polypeptide secretion expression vector comprising a ribosome binding site and a transcription termination factor derived from rrnB ribosomal RNA.
的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列とがウロキ
ナーゼ等の特異性が高い蛋白質分解酵素が認識するアミ
ノ酸配列に対応するDNA塩基配列、または、臭化シア
ン等の化学物質が特異的に認識するアミノ酸に対応する
DNA塩基配列を介し連結されてなる融合ポリペプチド
をコードするDNA塩基配列を含むことを特徴とする請
求項1〜2のいずれかに記載のベクター。(3) The DNA base sequence encoding penicillinase and the DNA base sequence encoding the target polypeptide are DNA base sequences that correspond to amino acid sequences recognized by highly specific proteolytic enzymes such as urokinase, or cyanogen bromide, etc. The vector according to any one of claims 1 to 2, comprising a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide linked via a DNA base sequence corresponding to an amino acid specifically recognized by the chemical substance. .
インシュリンB鎖をコードするものである請求項3記載
のベクター。(4) The vector according to claim 3, wherein the DNA base sequence encoding the target polypeptide encodes insulin B chain.
的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列とがウロキ
ナーゼ等の特異性が高い蛋白質分解酵素が認識するアミ
ノ酸配列に対応するDNA塩基配列、または、臭化シア
ン等の化学物質が特異的に認識するアミノ酸に対応する
DNA塩基配列を介し連結されてなる融合ポリペプチド
をコードするDNA塩基配列を含むベクターで形質転換
された微生物。(7) The DNA base sequence encoding penicillinase and the DNA base sequence encoding the target polypeptide are DNA base sequences that correspond to amino acid sequences recognized by highly specific proteolytic enzymes such as urokinase, or cyanogen bromide, etc. A microorganism transformed with a vector containing a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide linked via a DNA base sequence corresponding to an amino acid specifically recognized by a chemical substance.
的ポリペプチドをコードするDNA塩基配列とが直接連
結されてなる融合ポリペプチドをコードするDNA塩基
配列を含むベクターで形質転換された微生物を培養して
菌体外に分泌される融合蛋白質を採取し、次いで目的ポ
リペプチドを分離することを特徴とするポリペプチドの
製造法。(9) Cultivating a microorganism transformed with a vector containing a DNA base sequence encoding a fusion polypeptide in which a DNA base sequence encoding penicillinase and a DNA base sequence encoding a target polypeptide are directly linked; A method for producing a polypeptide, which comprises collecting a fusion protein secreted outside the body and then separating a target polypeptide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63249923A JPH02100685A (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Polypeptide secretion expression vector, microorganism transformed with same vector and production of polypeptide by same microorganism |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63249923A JPH02100685A (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | Polypeptide secretion expression vector, microorganism transformed with same vector and production of polypeptide by same microorganism |
Publications (1)
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JP (1) | JPH02100685A (en) |
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