JPH02117386A - 変異型ヒトリゾチーム - Google Patents

変異型ヒトリゾチーム

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JPH02117386A
JPH02117386A JP27189488A JP27189488A JPH02117386A JP H02117386 A JPH02117386 A JP H02117386A JP 27189488 A JP27189488 A JP 27189488A JP 27189488 A JP27189488 A JP 27189488A JP H02117386 A JPH02117386 A JP H02117386A
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plasmid
amino acid
dna
lysozyme
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山本 善雄
Yoshihisa Taniyama
佳央 谷山
Kaori Ishimaru
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TANPAKU KOGAKU KENKYUSHO KK
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、組換えDNA技術による変異型ヒトリゾチー
ムの製造に関するものである。さらに詳しくは、本発明
は、天然型ヒトリゾチーム(以下、単にヒトリゾチーム
ともいう)のアミノ酸配列の第110位のバリンがアス
パラギンで置き換えられた変異型ヒトリゾチームをコー
ドしている変異ヒトリゾチーム遺伝子、該遺伝子を真核
性宿主内で発現させるための発現ベクター、該発現ベク
ターで形質転換された真核性宿主細胞、該形質転換体を
用いてヒトリゾチーム活性を有するタンパク質を製造す
る方法、並びにこのようにして製造された変異型ヒトリ
ゾチームに関するものである。
従来技術および発明が解決すべき課題 リゾチームはヒトをも含めた動物の各種組織、分泌液、
卵白等に広く分布しており、一部の植物にも見出されて
いる酵素であって、細菌細胞壁のペプチドグリカンに作
用してN−アセチルムラミン酸とN−アセチルグルコサ
ミンのβ−1,4−結合を加水分解することにより溶菌
作用を現す。
この溶菌作用により生成される少糖を同定することによ
って、細胞壁の化学構造に関する手懸かりが得られるの
で、リゾチームは、細菌学、蛋白質化学、生化学等、様
々な研究分野において有用な酵素である。リゾチームは
ニワトリの卵白から比較的容易に高純度で単離されるた
め、ニワトリリゾチームが様々な分野で利用されている
。例えば、食品保存の目的で、チーズ、ソーセージ、水
産食品などに添加されたり、牛乳のヒト母乳化の目的で
使用されている他、止血、抗炎症、組織再生、抗腫瘍活
性などの薬理活性を有することも知られており、消炎酵
素剤として市販されている。
しかしながら、上記のニワトリ卵白由来のりゾチームを
含有する物質には不都合な点もあることが指摘されてい
る。特に医薬として用いると、異種タンパクに対する免
疫応答によると思われる発疹、発赤などの過敏症状がし
ばしば、副作用として発現する。従って、ヒトを対象と
する医薬の場合には、ヒト起源のりゾチームを使用する
ことが好ましく、ヒトリゾチームの安定した供給が待た
れている。また、リゾチームの生理学的作用に関する研
究を押し進めるためにも、ヒトリゾチームの大量供給が
必要である。
しかしながら、ヒトの人乳や涙液から単離、精製し得る
ヒトリゾチームの獄は僅かである。従って、上記の治療
、あるいは生体内機能に関する研究推進のためにも、遺
伝子組換え技術を利用したヒトリゾチーム製造手段の確
立が強く望まれている。
このような状況の下、遺伝子組換え技術を利用してヒト
リゾチームを生産し、安定供給する試みがなされてきた
。ヒトリゾチームタンパク質は130個のアミノ酸から
なり、その配列は公知である[日本生化学会編:生化学
データブック巻1. 189頁(1979)]。このア
ミノ酸配列に基いて、ヒトリゾチームをコードするDN
Aが化学合成されている[1 kehara、 M、ら
、ケミカル・アンド・ファーマシコーティカル・プリテ
ン(Chem、 P harm、 Bull、)34.
2202(1986)]。従って、この公知のDNA塩
基配列を利用してヒトリゾチーム発現ベクターを構築し
、適当な宿主に導入して得られた形質転換体を培養する
ことにより、大量にヒトリゾチームを得ることができる
と考えられる。例えば、ムラ牛(Muraki)らは大
腸菌を宿主としてヒトリゾチームの直接発現を試みた[
Muraki、M、ら、アグリカルチュラル・アンド・
バイオロジカル・ケミストリー(Agric、 Bio
l、Chem、)50.713(1986)]。しかし
ながら、直接発現ではヒトリゾチーム活性を有するタン
パク質を得ることができなかった。ジガミらは、酵母を
宿主とする分泌系発現で、活性のあるヒトリゾチームを
得た[ J igami、 Y 、  ら、ジーン(G
ene)43−1273(1986)]が、生産量(菌
体内外の総和)が少ない上、生産量中に占める分泌量の
比率は55〜65%程度であって、十分なものではなか
った。
本発明者らは、ヒトリゾチーム活性を有するタンパク質
を効率良く生産することを目的として、卵白リゾチーム
のシグナルペプチドに修飾を施し、形質転換された酵母
宿主内で発現された該タンパク質を効率よ(分泌させる
リーダー配列を得た(特願昭62−069764号およ
び特願昭62−69765号)。
一方では、本発明者らは、天然型ヒトリゾチームのアミ
ノ酸配列に修飾を施し、活性の高い変異型ヒトリゾチー
ムを得ることを目的として研究を重ね、第77位と第9
5位のシスティンをアラニンで置き換えることにより、
分泌効率が高く、生産性の増大された変異型ヒトリゾチ
ームを得ることに成功したく特願昭62−245284
号)。
さらに、本発明者らは、より高活性の変異型ヒトリゾチ
ームを安定して得るために継続して検討を重ねてきたが
、その過程において、110位のバリンが酵素活性に及
ぼす影響に着目するに至った。即ち、110位バリンを
他のアミノ酸に変えると、基質との結合の強さを変化さ
せずに、比活性のみを変化させ得るということを予測さ
せる実験データーを得た。この結果に基き、110位バ
リンを様々なアミノ酸置換し、酵素活性に及ぼす影響を
調べた。アミノ酸の置換による酵素活性の変化は、例え
ば、分子内または分子間結合の変化、タンパク質の2次
または3次構造の変化、基質との相互作用における変化
等、様々な要因が複雑に関与していると考えられる。従
って、どのような効果を有するアミノ酸を選択するかと
いうことが、この種の変異誘発を成功させる上で重要な
課題の1つである。本発明は、目的に適ったアミノ酸を
見出し、それを用いて高活性な変異型ヒトリゾチームを
得ることに成功した結果、完成されたものである。
課題を解決するための手段 即ち、本発明は、天然型ヒトリゾチームのアミノ酸配列
の第110位のバリンがアスパラギンで置き換えられて
いるポリペプチドをコードしている変異ヒトリゾチーム
遺伝子を提供するものである。
また本発明は、変異りゾチーム遺伝子とシグナルペプチ
ドをコードしているヌクレオチド配列とを含有し、真核
生物内で自律的に複製可能な発現ベクターを提供するも
のである。
さらに本発明は、上記発現ベクターで形質転換され、変
異型ヒトリゾチームを産生し、分泌し得る形質転換体、
並びに、該形質転換体を培養し、培養液中に分泌された
ヒトリゾチーム活性を有するタンパク質を分離し、所望
により精製することからなる変異型ヒトリゾチームの製
造方法、およびこのようにして製造された変異型ヒトリ
ゾチームを提供するものである。
本発明の変異ヒトリゾチーム遺伝子の調製、該遺伝子を
含有する発現ベクターの構築、該発現ベクターによる宿
主細胞の形質転換、および得られた形質転換体を用いる
変異型ヒトリゾチームの製造は、全て本出願人の出願に
係る特願昭62−245284号および特願昭63−2
26873号に開示した方法に準じて行われた。
即ち、第1図に示すように、天然のヒトリゾチームのア
ミノ酸配列をコードしている合成遺伝子を含有する公知
のプラスミドpGEL125[ヨシムラ(K 、 Y 
osh imura)バイオケミカル・バイオフィジカ
ル・リサーチ・コミュニケーション(B iochem
、 B 1ophys、 Res、 Commun、 
)↓45、?!2(1987)]から、シグナルペプチ
ドの上流にのみXh。
l認識部位を有するプラスミドpER+  8602を
得る。
次いで、プラスミドpERI  8602から、シグナ
ルペプチドとヒトリゾチームとをコードしているヌクレ
オチド配列を含んだXhol−8mal断片を切り出し
、これを、M13epl 8RF[M13mpファージ
DNAの複製型(RF)]にXhol認識部位を挿入し
たファージDNAの大きい方のXhol−3mal断片
と連結(ライゲーション)することにより、シグナルペ
プチドとヒトリゾチームとをコードしている一本鎖ファ
ージDNAである1、VI l 3IIIpl 8Xh
L ZMを得る(第2図参照)。
このM13+apl 8XhLZMのEcoRI −X
hol断片を、pBR322XのEcoRI−Xhol
断片とライゲージ=7しテpB R322XhL ZM
(BC)を構築する。pBR322XhLZM(BC)
の構築模式図を第3図に示す。
一方、天然型ヒトリゾチームのアミノ酸配列のmllo
位のバリ゛ンがアスパラギンで置換されたアミノ酸配列
部分をコードしている2本鎖合成オJ−fマーを合成し
、該合成オリゴマーを、pBR322XhLZM(BC
)のBamH1−C1al断片とライデー’/q7して
pBR322XhLZM(Asn110)を得る。pB
 R322XhL ZM(Asn口’)の構築模式図を
第4図に示す。
このDNAからシグナルペプチドと変異型ヒトリゾチー
ムをコードしているXhol −5mal断片を切り出
し、上記プラスミドpERI  8602の9.5kb
 Xhol−Sffla+断片とライゲーションし、’
1174 型ヒトリゾチーム発現ベクター、プラスミド
pERI8866を構築する。プラスミドpE’R1 
8866の構築模式図、並びに制限酵素切断地図を第5
図に示す。
以上に概説した一連の操作における個々の操作は当業者
によく知られている。例えば、DNAのクローニング等
における大腸菌の形質転換は、シーエン(Cohen)
らの方法[Cohen、 S 、N 、ら、プロシージ
ング・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイ
エンス(Proc、Natl、Acad、Sci、US
A)昼旦、2110(1972)]によって行うことが
できる。大腸菌宿主としてはE、coli294、E、
coliDHl 、 E、coliW3110、E、c
oliC600などを用いることができる。
また、形質転換体から、所望の遺伝子が挿入されたプラ
スミドDNAを単離するには、アルカリ抽出法[Bir
nboim、H,C,およびDoly、 J =、ヌク
レイツク・アシッズ・リサーチ(Nucleic Ac
1dsRes、 )7.1513(1979)]等を利
用することができる。次いで、プラスミドDNAを適当
な制限酵素で処理することによって、挿入された該遺伝
子を切り出し、たとえばアガロースゲル電気泳動あるい
はポリアクリルアミド電気泳動によってこれを単離する
。これらの一連の操作は公知であり、文献、例えば[モ
レキュラー・クローニング(Molecular Cl
oning)(1982)、 Co1d S prin
g Harbor LaboratoryJに詳しく記
載されている。
DNAの化学合成は、たとえばCreaらの方法[Cr
ea、R,ら、プロシージング・オブ・ザ・ナショナル
・アカデミ−・オブ・サイエンス(Proc、Natl
、Acad、 Sci、 U S A)75.765(
1978)]などに従って行うことができる。
さらに、DNAの所望の部位に、特異的に変異を起こさ
せるためには、市販のキット(例えばアマ−ジャム社製
キットなど)が用いられ、その配列の確認には、ジデオ
キシヌクレオチド合成鎖停止法[S anger、 F
 、ら、プロシージング・オブ・ザ・す/ヨナル・アカ
デミ−・オブ・サイエンス(Proc、 Na11. 
Acad、 S ci、 )U S A、 74.54
63(1977)]が用いられる。
本発明の発現プラスミドは、真核細胞内で自律的に複製
可能な発現ベクター群の内から選択されたベクターのプ
ロモーターの下流に、シグナルペプチドをコードしてい
る遺伝子と変異ヒトリゾチーム遺伝子を連結させて挿入
することにより組立てられる。本明細書では、GLDプ
ロモーターを用い、天然型ヒトリゾチームをコードして
いる発現プラスミドpERr  8602を使用して本
発明の発現プラスミドの構築例を示したか、その他、プ
ラスミドpPHO17、pcD X [Okayama
、 H、およびBerg、P、、モレキュラー・アンド
・セルラー・バイオロジー(Mo1. Cel 1. 
B iol、 ) 3.280(1983)]、pKs
V−1o(ファルマシア社製)なども利用し得る。
酵母宿主の場合には、プロモーターとして、たとえばP
H05プロモーター、GLDプロモーター、PGKプロ
モーター、ADHプロモーターPH081プロモーター
、GALIプロモーターGALIOプロモーターなどが
、動物細胞宿主を用いた場合には、プロモーターとして
、たとえば5V4Q初期遺伝子プロモーター、メタロチ
オネインプロモーター、ヒートショックプロモーターな
どがそれぞれ利用できる。なお発現にエンハンサ−の利
用も効果的である。
本発明のプラスミドpER18866は、酵母宿主内で
変異型ヒトリゾチームを発現させ、分1必させるのに好
適である。とくに好ましい宿主はサツカロマイセス0セ
レビンエ(S accharoIIlyces cer
evisiae)A H22R−である。
本発明の変異ヒトリゾチーム遺伝子を、動物細胞用ベク
ターに挿入することにより、マウスL細胞、チャイニー
ズハムスター卵母細胞(CHO)、さらには他の真核細
胞を宿主として用い得る。
真核細胞の形質転換方法は当業者既知であり、例えば酵
母の形質転換は、ヒネン(H1nnen)らの方法[プ
ロシージンゲス・オブ・ザ・す/−1ナル・アカデミ−
・オブ・サイエンス(P roe、 N at 1. 
A cad、Sci、USA)75.1927(197
8)]により、また、真核細胞の形質転換は、「蛋白質
・核酸・酵素・28巻、1983年、“組み換え遺伝子
の細胞への導入と発現°゛(共立出版)j記載の方法で
行うことができる。
形質転換体の培養も、当業者既知の方法のいずれを用い
ても行うことができる。
酵母を使用する場合、培地としては、例えばパークホル
ダー(B urkholder)最小培地[ボスチャン
(Bo−stian、 K、 L、)ら、プロシージン
ゲス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイ
エンスUSA、7ヱ、4505(1980)]が挙げら
れる。
培養は通常15℃〜40℃、好ましくは24°C〜37
℃で10〜144時間、好ましくは24〜96時間行い
、必要に応じて通気や攪拌を加えてもよい。
動物細胞などの真核生物細胞を宿主とした形質転換体を
使用する場合には、培地として例えばイーグル(Eag
le)のM E M[H,E agle、サイエンス(
Science)上30.432(1959)コ、ダル
ベツコ(D u 1becco)の改良イーグル培地(
Modified Eagle’s MediuI6)
[Orgad LaubおよびWilliamJ 、 
Rutter、ジャーナル・オブ・、バイオロジカル・
ケミストリー(J、Biol、Chem、)2旦旦、6
043(1983)]などが挙げられる。培養は通常3
0〜42℃、好ましくは35℃〜37°Cで約l〜lO
日間行う。
培養終了後、当業者既知の方法で細胞と上清とを分離す
る。本発明の発現ベクターによれば、生成した変異型ヒ
トリゾチームは効率良く分泌されるので、上清から得ら
れるが、細胞内に残存する場合には、当分野における通
常の方法、例えば超音波破砕法、フレンチプレスなどを
利用した破砕法、摩砕などの機械的破砕法、細胞溶解酵
素による破砕法などにより細胞を破砕した後抽出する。
さらに必要ならば、トリトン−X100、デオキシシー
レートなどの界面活性剤を加え、産生された変異型ヒト
リゾチームを抽出する。得られた変異型ヒトリゾチーム
は、通常のタンパク質精製法、例えば塩析、等電点沈澱
、ゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィー、高速液体
クロマトグラフィー(夏(PLC,FPLC等)などに
従って精製することができる。
このようにして得られた形質転換体培養物から分離した
培養上清並びに菌体中のヒトリゾチームを精製単離し、
その活性を後述のアッセイ法で測定し、比活性を求めた
ところ、天然型のヒトリゾチームをコードしている発現
ベクターを用いて調製された形質転換体の場合と比較す
ると、本発明の変異型ヒトリゾチーム形質転換体は、従
来のものよりも高い比活性を有するタンパク質を生産す
ることが分かった。
即ち、本発明の変異ヒトリゾチーム遺伝子を含んだ発現
ベクターを適当な宿主に導入し、得られた形質転換体を
適当な条件下で培養し、培養上清のヒトリゾチーム活性
を有するタンパク質を単離し、所望により常法にしたが
って精製することにより、容易かつ簡便に一定した、高
活性の、ヒトリゾチーム活性を有するタンパク質(変異
型ヒトリゾチーム)を得ることができる。
以下、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。
尚、以下の実施例は単なる例示にすぎず、如何なる意味
においても、本発明を制限するものではない。
実施例1  クローニングベクターpBR322Xの構
築 大腸菌ベクターpBR322(5μg)に制限酵素Ba
1l’(1,5ユニツト)を加え、40uQの反応液N
 Oa+M Tris−HCI(pH7,5)、10m
MMgC+、、1mMジチオスレイトール]中で37℃
、5時間反応させた後、常法通りフェノール抽出し、次
いで、DNAをエタノール沈殿させた。このDNAにリ
ン酸化したXhorリンカ−d[pCCTCGAGG]
[ニュー・イングランド・バイオラホ(NEB)社製]
50ngを加え、常法に従ってT4DNリガーゼで両者
を結合させた。
この反応液で大腸1DHI株を形質転換し、得られたア
ンピシリン耐性、テトラサイクリン耐性コロニーから、
アルカリ抽出法でプラスミドを抽出し、Ba1r認識部
位がX ho I認識部位に変換されたプラスミドpB
R322Xを得た。
実施例2 プラスミドpERI  8602(7)構’
Ji)1.6kb、8.3kb断片の調製BamH1用
緩衝液C6mM Tris−)1cI(pH79)、1
5’OmM N aCI、6 mM MgCl*] l
 OOμg中で化学合成したヒトリゾチーム遺伝子を含
有しているプラスミドpGEL125[ヨシムラ(K 
、 Y oshiaura)前掲]48.5μgに60
UのBaaHl(ベーリンガーマンハイム山之内製)を
加えて37℃で2時間反応させたのち、常法通り、冷エ
タノールを加えてDNAを集めた。このDNAを、上記
BamHI用緩衝液(100μ12)中で40UのXh
ol(ベーリンガーマンハイム山之内)を加えて37℃
で15分間部分消化したのち、60℃で15分間加熱し
て反応を停止させた。この反応液を0.7%アガロース
電気泳動にかけ、1.6kb断片を含むゲルを切り取り
、電気泳動溶出によってゲルから抽出した。
同様の方法で48.5μgのpGEL125を600の
Baa+HIで消化し、常法に従ってエタノールでDN
Aを沈澱させた。このDNAにBamH1用緩衝液中で
80UのXholを37°Cで2時間作用させたのち、
前記1.6kb断片と全(同様の方法で、プラスミドp
GEL125からプロモーター、シグナル配列、および
ヒトリゾチームコード領域が除去された8、3kbのB
amHI−XhoI断片を調製した。
1i)Seal認識配列を含む合成オリゴマーの調製p
GEL125のヒトリゾチーム遺伝子の3′末端側のX
hol切断部位をSmaI切断部位に変換するために、
常法に従い、” T CGΔCCCGGG’。
を合成した。
1ii)  1.6kb断片と合成オリゴマーの連結i
)で得た合成オリゴマー(100ng)と1 、6 k
b断片(2μg)を20μgのライゲーション用緩衝液
[50+nM Tris−HCI(pH7,8)、10
mMMgCl、、20mM ジチオスレイトール(DT
T)、1mMATP]に溶かし、T4DNAリガーゼ(
NEB製)800Uを加えて14°Cで一夜反応させ、
DNAを結合させた。常法に従い、エタノールを加えて
DNAを集めたのち、100μQのBawl(I用緩衝
液に溶かし、36UのBamHIを加えて37℃で1時
間反応させ、同様にエタノールを加えてDNAを集めた
。次にこのDNAを50μQのS ma I用緩衝液[
20mM KCI、10mM TrisHCI(pH8
,0)、  1 0 IIIM   MgCIt、  
1mMDTTIに溶かし、21tJの5eal(宝酒造
製)を加えて30°Cで1時間反応させた。これを0.
7%アガロース電気泳動にかけ、常法通り所望の部分を
切り出し、電気泳動溶出によって1.6kbのBam1
l I −3eal断片を得た。
IV)8.3kb断片と合成オリゴマーの連結iii 
)と全く同様にして、1μgの8.3kb断片と110
0nの合成オリコマ−とを連結したのち、同様にBam
HI、およびS ma Iで処理して電気泳動にかけ8
.3kbのBamHI −3eal断片を得た。
v)  1.6kbBam)I I −3eal断片と
8.3kbBamH1−3eal断片との連結 iv)で得た8、3kb断片(120ng)とL6kb
断片(360ng)を100μQのライゲーション用緩
衝液((山)に同じ)中で800UのT4DNAリガー
ゼ(N E B製)を加えて14°C−夜反応させた。
その115mを用いてE、coli DHlを形質転換
し、プラスミドpERI  8602を得た。
プラスミドpGEL125およびプラスミドpER18
602の制限酵素切断地図およびプラスミドpER18
602の構築模式図を第1図に示す。
実施例3  M13mp18XhLZMの構築i)ヒト
リゾチーム遺伝子を含むXhol −3eal断片の調
製 実施例2で調製したプラスミドpERI  8602 
1100nを実施例2記載の方法に従ってXh。
1.5IIIalで切断し、シグナル配列コード領域お
よびヒトリゾチーム遺伝子を含むX ho S  S 
ma 1断片を調製した。
ii)M13IIlp18へのXhol制限部位の導入
M13mp18の複製型(RFX宝洒造製)2.4μ区
を30μQのHindlu用緩衝液[50aM NaC
L、10II+M Tris−HCI(1)H7,5)
、l OmM MgCl3.1mMDTT]中で27U
のHindu(ベーリンガーマンハイム山之内製)と3
7°Cで2時間反応させたのち、常法通り冷エタノール
を加えてDNAを沈澱させた。
一方、常法に従って合成した2本のオリゴマー”TCG
AGGCCA”(100ng)および”AGCTTGG
CC(l OOng)をATPを含まないライゲーショ
ン用緩衝液(前出)20μσ中で80°C15分処理し
たのち、室温まで徐々に冷却して二本鎖とした。この反
応液に上で得たBindnl処理したM13IIlp1
8RF500ngとATPを1mMとなるように加え、
14℃で一夜反応させた。次にこのl/lo量をE、c
oliTG lに感染させ、常法に従いX ho l切
断部位をもったM13mp18RFを得た。この5μg
を実施例2、iii )記載の方法でXholt6よび
S ma Iで処理し、エタノールで沈澱させた。
iii)Ml:3npl 8XhLZMの構築)で調製
したXhol−8mal断片300 ngと1)で調製
したM13n+p18を含む大きいXholS ma 
I断片1100nとを50uQのライゲーション用緩衝
液(前出)中400UのT4DNAリガーセ(NEB製
)と14°Cで一夜反応させ、その115mをE、co
liTG lに感染させ、M13mp18XhLZMR
Fを得た。
M13mp18XhLZMの構築模式図を第2図に示す
実施例4 ヒトリゾチーム遺伝子へのBamH[および
C1al認識部位の造成 天然型ヒトリゾチームのアミノ酸配列の110位バリン
を他のアミノ酸に変換するために、オリゴヌクレオチド
−デイレクチイツト、インビトロ、ムタゲネシスシステ
ム(アマ−ジャム社製キット)を用い、カセット式変異
法で、上記110位バリンをコードするコドンの両側に
BamHlおよびC1al認識部位を造成した。
)BamHI認識部位およびC1al認識部位造成のた
めのオリゴマーの合成 常法に従って次のオリゴマー(50マー)を合成した。
(T)   (T)(A) GAGCCTGGGTCGCTTGGAGA(CXA) ×は変更後の塩基を、()内は本来の塩基を示す。
また、下線は、5°側から順番に、新たに造成されたB
amHI認識部位およびC1al認識部位を示す。なお
、この変換でもコードするアミノ酸の種類はもとのまま
である。
上線で示したGTCコドンは、110位バリンをコード
している。
)アニーリングおよびライゲーション 実施例3で得たMl 3mpl 8XhLZMの単鎖D
NAl0μ9を含む溶液(5μQ)、5′をリン酸化し
たオリゴマー(〜1 、6 pmot/ it Q) 
(5uの、緩衝液1(7μmりおよび水(17μのを混
合し、80°Cで3分間処理したのち、室温で30分間
放置した。この反応液にMgCtJ(10μQ)、ヌク
レオチド混液1(38,cl)、水(10μ&)、クレ
ノーフラグメント(12L))、T4DNΔリガーゼ(
12U)を加え、14℃で一夜反応させた。反応液をニ
トロセルロースフィルターで濾過し、未反応の単鎖DN
Aを除去したのち、常法に従いエタノールでDNAを沈
澱させ、50μQの緩衝液2に溶解した。
山)変異DNAを含むプラスミドによる大腸菌の形質転
換 ii)で得たDNA溶液50μQの内lOμQに、65
uQの緩衝液3と5UのNa1lを加え37°Cで90
分間反応させて変異していないDNAに二。
りを入れた。反応後さらに500mM NaCl(12
uQ)、緩衝液4(10zi)、エキソヌクレアーゼ[
[[(50U)(2μQ)を加えて、37°Cで30分
間反応させ、ニックを入れたDNAを消化した。
次に70°Cで15分間加熱して酵素を失活させた。冷
却後、ヌクレオチド混液2(13μQ)、MgC1,液
(5μQ)、DNAポリメラーゼ1(3U)、T4DN
Aリガーゼ(2U)を加えて14℃で4時間反応させた
。この反応液20μQを用い、E 、 c。
+1TGlを形質転換した。
iv)変異DNAの調製と変異の確認 iii )で得た形質転換体をYT寒天培地(バタトト
リブト78g、バクト酵母エキス5g、 NaC45g
、寒天15g1水1(2)にまき、プラークを生じさせ
た。プラークを採取し、E、coliTG 1に感染さ
せ、これをYT培地で37℃において一夜、液体培養し
、培養上清を集めた。この上清111I2にPEG/N
aC1(20%ポリエチレングリコール6000.2,
5MNaC1)20011Qを加え、よく混合して15
分間放置したのち、遠心分離して上清を除去した。沈澱
にTE緩衝液(10mM T ris −tlCI、l
+wM EDTA、pH8,0)(100μQ)および
、TE緩衝液飽相フェ/−ル(50μのを加えてよく攪
拌したのち、遠心分離し、水層を採取した。この水層に
冷エタノールを加えて、単鎖1) N Aを沈澱させた
。この単離DNAを鋳型としてジデオキシヌクレオチド
合成鎖停止法によって塩基配列を決定し、目的通り変異
したDNAを数種得た。
実施例5 変異したヒトリゾチーム遺伝子のpBR32
2Xへの組み込み )EcoRI、X ho l認識部位を末端にもつpB
1犬322xの調製 実施例1で調製したpBR322X(3,izg)l:
制限酵素EcoRI(15U)とXhol(16U)と
を加L、E coRI 緩衝M(ベーリンガーマンハイ
ム社製)100μg中で37℃において2時間反応させ
た後、フェノール抽出、エタノール沈殿に付し、DNA
混合物を得た。
得られたDNA混合物を1.0%アガロースゲル電気泳
動にかけて大きい断片を切り出し、電気泳動溶出によっ
てゲルから抽出した。
ii)Ml 3npl 8XhLZM(BC)からのB
am)(I。
C1aI認識部位を有するヒトリゾチーム遺伝子の調製 上記i)と同様にして、制限酵素処理、電気泳動溶出を
行い、実施例3で得たM13mp18XhLZM(BC
)(20μg)からヒトリゾチーム遺伝子を含むEco
RI −Xhol断片を調製した。
iii)pBR322XhLZM(BC)(7)調製)
で得たI)BR322Xの大きい方のEcoRI−Xh
ol断片(250ng)と11)で得たヒトリゾチーム
遺伝子を含むEcoRI−Xhol断片(120ng)
とをT4リガーゼ(800U)の存在下、14°Cで一
夜反応させてライゲート(連結)した。このライゲーシ
ョン混合物を用いて大腸菌DHIを形質転換し、プラス
ミドpBR322XhLZM(BC)を得た。プラスミ
ドpBR322XhLZM(BC)の構築模式図を第3
図に示す。
’J4Mfi+%I6 110位のアミノ酸がアスパラ
ギンに変換されたヒトリゾチームの遺伝子の調製)Va
llloをAsn”’に変換するためのオリゴマーの合
1戊 常法に従って、以下の2本のオリゴマーを合成した。
(2)     GCT CGG ACCTTG CG
A ACCTCT TTA GC”ii)pBR322
XhLZM(BC)のBamHIおよびC1al処理 実施例5で得たpBR322XhLZM(BCXIo 
0 ng)を、C1a[(60U)を含んだTA緩衝液
(0’ F arrcllら、Mo1cc、 G en
、 G enet、、179.421−435(198
0))500μQ中、37°Cで3時間反応させた後、
DNAをエタノール沈殿させた。このDNAに蒸留水4
40μQを加えて溶解させ、BamHI緩衝液(ベーリ
ンガー社製)5Q BQ、Ba1lHI l Oμ(2
(90U)を加え、30°Cで一夜反応させた。この半
量を1%アガロースゲル電気泳動にかけ、大きい方の断
片を切り出し、電気泳動溶出してpBR322XhLZ
M(BC)+7)大きい断片を得た。
iii )アニーリングおよびライゲーション)で得た
合成オリゴマー(1)および(2)夫々500 ngを
用い、T4DNAキナーゼ2μ12(14U)、lom
M ATP3μ12.toxライゲーション緩衝液(前
出)3μQを含む30μσ中で、37°Cにおいて30
分間反応させた後、65°Cで15分間加熱して反応を
止めた。
次いで、このようにして得たD N A断片17ngと
ii)テ得たpBR322XhLZM(BC)の大きい
断片50ngとをタカラ(TAKARA)ライゲーショ
ンキット(宝酒造製)中で14°Cにおいて1時間反応
させ、この半量を使ってE、coli DH1を形質転
換した。このようにして得られたプラスミドを大腸菌か
ら抽出LrpB R322XhL Z M(Asn11
0)と命名した。この変異ヒトリゾチーム遺伝子を常法
通りジブオキシスクレオチド合成鎖停止法でその塩基配
列を決定し、所望のDNAが挿入されていることを確認
した。プラスミドpBR322XhLZM(Asn”’
)の構築模式図を第4図に示す。
害−鞭桝ユ プラスミドpERI  8866の構築実
施例6、iii )で得たpB R322XhL ZM
(Asn110)を大腸菌DHIから常法に従って調製
した後、実施例2、山)に記載の方法に従ってXhol
およびS Ifla +で処理して、シグナル配列のコ
ード領域と変異ヒトリゾチーム遺伝子とを含むXho[
−3ma I断片(a)を得た。一方プラスミドpER
I8602を同様にXholおよびS++aIで処理し
たのち、常法通り電気泳動によって9.5kbのXh。
1−3m31断片(b)を単離した。
次いで、これらのDNA断片(a)および(b)のそれ
ぞれ、Longと30ngを20uQのライゲーション
用緩衝液中で実施例2、iii )と同様に反応させて
連結し、この反応混合物でE、coli DH1を形質
転換した。形質転換体から、変異ヒトリゾチーム遺伝子
を含有しているプラスミド数種を得、その一つをpER
l  8866と命名した。プラスミドpER1886
6の構築模式図を第5図に示す。
実施例8 酵母形質転換体の調製 実施例7で得た発現プラスミドpER18866を用い
、ヒ不ンらの方法(前出)に従い、S セレビシェAH
22R−を形質転換し、形質転換体S、セレビシェAH
22R−/pERI  8866を得た。この菌株は、
工業技術院微生物工業技術研究所に受託番号FERM 
P−10260て寄託されている(受託日:昭相63年
8月31日)。
実施例9  S、セレビシェAH22R’/pER18
866の培養 実施例8で得た形質転換体S、セレビシェAH22R−
/pER+  8866を、試験管中のハークホルダー
(B urkholder) [アメリカン・ジャーナ
ル・オブ・ボタニー(Amer、 J 、 Bot、)
30.2゜6(1943)]の改変培地II[(1(2
中、KH,Po。
0.4g、グルコース]Og、アスパラギン5g、シシ
ークロース80gを含有)5−に接種し、30℃で72
時間振盪培養した。得られた培養液1m(2をそれぞれ
上記培地[4m(!を含む試験管へ移し、30°Cて1
日振盪培養した。この培養液2m&を上記培地III 
l 8mQを含む200m&容三角フラスコに移し、3
0°Cで振盪培養し、72時間後に培養液を採取し、ア
ッセイ用試料の調製に用いた。
実施例10アッセイ試料の調製 実施例9で得た培養液を遠心分離し、上iRと菌体を分
離した。上清はアッセイに供し、菌体は1゜2Mスクロ
ースを含む50mMリン酸バッファー(pt+ 7 、
0 ’)で洗浄した後、ライモリアーゼ(Zymoly
ase)[生化学工業(株)裂]を0.5119/dに
なるように加えた同バッファーに懸濁し、室温で2時間
反応させた。この反応液に4倍量の50nMリン酸バッ
フy  (pH7,0)[10mM  EDTA、1m
MPMSFを含む]を加え、室温で1時間反応させたの
ち、上清を集めて菌体抽出液とした。
実施例11  変異型ヒトリゾチーム産生量の測定実施
例10で得た上清と菌体抽出液とを変−″シ型ヒトリゾ
チームのアッセイに供した。
ヒトリゾチーム活性の測定は、実質Lワーンントン・エ
ンザイム・マニュアル(Worthigton [ミn
zyme ManualSpl OOlWorthig
ton B iochemicat Corporat
ion、 U S ASl 972)によった。
標準ヒトリゾチームとしてはングマ(S iguma)
社製を使用した。l単1前ま、O,IMリン酸ハ、ファ
ー(pH6,9)中テマイクロコツカス・ルテウス(M
icrococcus 1uteus)(生化学工業社
製)を基質として25°Cで1分間反応させ、450m
1zの吸収をo、oot減少させるに必要な酵素獄とし
た。同様の実験を3回行って得たヒトリゾチーム活性で
表した産生量は、以下の表1に示す通りであった。
なお、天然型のヒトリゾチームを産生ずる形質転換体S
、セレビシェA H22R−/pG E L・CLlo
(FF、RMp−9285)を対照として同様に培養し
、本発明の形質転換体におけるヒトリッチ−ム活性を有
するタンパク質の産生量と比較した。
結果を表1に示す。
表 1 ヒトリゾチーム /pERI  8866 夫廊男ユニ 分泌された変異型ヒトリゾチームの精製 実施例7で得た形質転換体S、セレビシェAl122R
−/pERI  8866を実施例9に示した培地51
1IQを含む試験管に接種し、30°Cで3日間振盪培
養した。次に、上記培地18m12を含f:Tする20
0o+&容三角フラスコに、上の培養?&2mQを移し
、30°Cで1日振盪培養した。次に上記培地250t
!を含有するIQ容三角フラスコにこの培養i1に20
 mQを移し、30°Cで3日間培養した。この培養液
を遠心分離機にかけ、上清と菌体を分離した。この上清
(約112)を5Qn+Mリン酸ナトリウム緩衝液(p
H6,5)で平衡化した陽イオン交換樹脂(I ndi
on)カラム(0,7csX 15cm)に吸着させ、
同緩衝液30+12で洗浄後、0.5M NaCl2を
含む同緩衝液で溶出した。溶出液を1IIIQずつ分取
し、各フラクションについて実施例10に従ってリゾチ
ーム活性を測定した。リゾチーム活性が最大となるフラ
クションを取り、これを高速液体クロマトグラフィー(
Asahipak502 C)により、さらに精製した
。50mMリン酸ナトリウム緩衝液を含む0.6M硫酸
ナトリウム0−30%の直線濃度勾配により30分間溶
出を行い、保持時間22゜713分に現れる280nm
の吸収ピークを分取し、これをN110とした。この溶
出パターンを第6図に示す。
実施例12 精製変異型ヒトリゾチームN110の分析 実施例11で精製した変異型ヒトリゾチーム精製標品に
ついて比活性を測定した。タンパク質の定量は市販のヒ
トリゾチーム(シグマ社)を標準として[3CAプロテ
インアツセイ試薬(ピアス社)を用いて行った。その結
果、市販の天然型ヒトリゾチームの比活性を100とし
たとき、変異型ヒトリゾチームの比活性は211と高い
ことが分かった。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpER18602の構築模式図1.
112びにプラスミドpGELI25およびプラスミド
pERI  8602の制限酵素切断地図、第2図はM
l 3mpl 8XhLZMの構築模式図、第3図はプ
ラスミドpBR322XhLZM(BC)の構築模式図
、並びに制限酵素切断地図、第4図はプラスミドpBR
322XhLZM(Asn”’)の構築模式図、並びに
制限酵素切断地図、第5図はプラスミドpER1886
6の構築模式図、並びに制限酵素切断地図、第6図はA
sahipak502CによるN’ l l Oの溶出
状態を示すグラフである。 第3図 特許出願人  株式会社蛋白工学研究所代 理 人  
弁理士 前出 葆(外2名)第6図 手続補正書動狗 特許庁長官殿       平成 1年 3 Jl 2
9日発明の名称 変異型ヒト Jゾチ−11 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、天然型ヒトリゾチームのアミノ酸配列の第110位
    のバリンがアスパラギンで置き換えられたポリペプチド
    をコードしている変異ヒトリゾチーム遺伝子。 2、請求項1に記載の変異ヒトリゾチーム遺伝子と、シ
    グナルペプチドをコードしているヌクレオチド配列とを
    含有し、真核生物内で自律的に複製可能な発現ベクター
    。 3、プラスミドpERI8866である請求項2に記載
    の発現ベクター。 4、請求項2または3に記載の発現ベクターで形質転換
    されており、変異型ヒトリゾチームを産生し、分泌し得
    る宿主細胞。 5、形質転換体サッカロマイセス・セレビシエAH22
    R^−/pERI8866である請求項4に記載の宿主
    細胞。 6、請求項4または5に記載の形質転換体を培養し、培
    養液中に分泌されたヒトリゾチーム活性を有するタンパ
    ク質を分離し、所望により精製することからなる変異型
    ヒトリゾチームの製造方法。 7、請求項6に記載の方法で製造された変異型ヒトリゾ
    チーム。
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