JPH02265491A - Sd配列 - Google Patents

Sd配列

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JPH02265491A
JPH02265491A JP8451489A JP8451489A JPH02265491A JP H02265491 A JPH02265491 A JP H02265491A JP 8451489 A JP8451489 A JP 8451489A JP 8451489 A JP8451489 A JP 8451489A JP H02265491 A JPH02265491 A JP H02265491A
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JP
Japan
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sequence
bacillus
strain
plasmid
protein
Prior art date
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JP8451489A
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English (en)
Inventor
Miki Kubo
幹 久保
Toshio Miyake
三宅 俊男
Hirohito Higo
肥後 裕仁
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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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1 この発明は、新規なSD配列に関する。
[従来の技術] 今日、多種の微生物を利用し、産業上有用な物質を効率
良くまた多量に生産することが可能となってきた。とり
わけ、大腸菌を用いた系は、強力なプロモーター系、正
確な制御系、さらには多(の種類の宿主系が確立され、
微生物由来の遺伝子をはじめとし、植物、動物に至る遺
伝子まで発現制御することが可能となってきている。し
かしながら、大腸菌は、細胞内膜の外側に細胞壁、さら
にその外側に莢膜と呼ばれる膜を有し、それら3重の構
造を有するため、分泌されるタンパク質も莢膜と内膜の
間にあるペリプラズム層に蓄積される。そのため、蓄積
される量も物理的に制限を受ける。また、ペリプラズム
層に蓄積されたタンパク質な取り出す場合、菌体を物理
的又は生物的方法で破砕し、抽出するという非常に複雑
な工程を必要とする。この場合、タンパク質が機械的障
害又は酵素的障害を受は活性を失う右それがあり、必ず
しも高い回収率は達成できない。
また、動物由来のタンパク質(例えばインターフェロン
、ヒト成長ホルモン等)を大腸菌で機能するプロモータ
ーの下流に連結し1発現を行なわせた場合、多くの場合
そのタンパク質は細胞質中に不溶性顆粒として形成され
、活性を持たない不溶物として形成される。この場合も
先の場合と同様に物理的又は生物的方法により菌体を破
砕し不溶画分として、目的タンパク質を集めなければな
らない、また、大腸菌以外のタンパク質の発現であるた
め動物中では可溶性タンパク質にも関わらず大腸菌内で
は不溶性かつ不活性型として取り出される。そのため、
活性を持つ正しい三次構造のタンパク質に変性剤を用い
て再構築しなければならない、それら一連の方法は非常
に煩雑であり、実用上は不向きである。また、他の微生
物(例えば枯草菌、酵母、カビ等)を用い生産物を菌体
外に分泌させ、活性型として取り出す方法等が研究され
ているが、発現量が低いとか、宿主菌によるタンパク質
分解酵素により分解され失活するといった問題点を有し
ている。また、動物細胞による分泌発現の系も多く研究
されているが微生物に比べ増殖能が非常に低く、大量に
タンパク質を必要とする場合不向きである。
しかも、現在の技術では、宿主の種類等により、適当な
SD配列を選択して使用しなければならないという問題
点を有している。このことは即ち、目的物の生産を種々
の宿主で実現する場合には、それら宿主内で働く種々の
SD配列を準備し、プラスミドを構築しなければならな
いことを意味している。
上記従来技術における問題点に鑑み、もし、所望のタン
パク質を種々の宿主に効率的に生産させることができる
SD配列が存在すれば、そのような所望のタンパク質の
生産に大いに貢献することは明らかである。
[発明が解決しようとする課題] 従って、この発明の目的は、所望のタンパク質の遺伝子
工学的な分泌生産に用いることができる、高効率なSD
配列を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本願発明者らは、高い分泌能を持つバチルス属細菌に着
目し、とりわけ高頻度で分泌されるタンパク質を選び出
して鋭意研究した結果、少なくともバチルス属細菌内及
び大腸菌内で働<SD配列を見出し、かつ、これを含む
プラスミドを構築し、これを用いて所望のタンパク質を
生産させることに成功し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、少なくともバチルス属細菌内及び
大腸菌内で働<SD配列を提供する。
[発明の効果] 本発明により、少なくともバチルス属細菌及び大腸菌に
所望のタンパク質を生産させることができるSD配列が
提供された。この発明のSD配列は、高活性であり、従
って、これを利用してタンパク質を生産すると、高効率
に所望のタンパク質な生産させることができる。さらに
、本発明のSD配列は、後述の実施例で明らかになるよ
うに、所望のタンパク質を菌体外分泌生産させるために
用いることも可能であり、この場合には該タンパク質が
菌体外に分泌されるので、国体を破砕する必要がな(な
り、その結果、タンパク質が障害を受けることがな(な
る、また、生産された所望のタンパク質の精製も容易で
ある。
[発明の詳細な説明] 本発明のSD配列は少なくともバチルス属細菌及び大腸
菌内の両方において機能するものであり、このようなS
D配列は初めて見出された。このようなSD配列は、バ
チルス属細菌の耐熱性中性プロテアーゼのSD配列に見
出すことができ、下記実施例においてはバチルス・ステ
アロサーモフィルスの耐熱性中性プロテアーゼ旺すのS
D配列を採用しているがこれに限定されるものではない
、好ましいSD配列の例としてGAAAAGGを挙げる
ことができる。
本発明のSD配列は、常法により化学合成することによ
っても調製することができるし、本発明のSD配列を含
む天然の染色体DNAから切り出してくることもできる
。後述の実施例においては、本発明のSD配列は、バチ
ルス・ステアロサーモフィルスMK−232株(微工研
菌寄第9645号)の染色体DNAから得られたもので
ある。
本発明のSD配列は、従来と同様の態様により、所望の
ポリペプチドを高効率に生産するために用いることがで
きる。すなわち、本発明のSD配列及びその下流に位置
する所望のポリペプチドをコードする構造遺伝子、さら
にはSD配列の上流に位置するプロモーター、前記構造
遺伝子の下流に位置するターミネータ−1宿主細胞内で
複製するための複製開始点及び好ましくは形質転換株を
選択するための、薬剤耐性や栄養要求性のような選択マ
ーカーを有するプラスミドを構築し、このプラスミドで
枯草菌のようなバチルス属細菌や大腸菌を常法により形
質転換し、形質転換株を培養し、培養物又は菌体から所
望のポリペプチドを回収することにより、所望のポリペ
プチドを生産することができる。このようなプラスミド
は、例えばpUBllo及びpTB53のような市販の
発現ベクターに本発明のSD配列及び所望のポリペプチ
ドをコードするDNA配列を常法により組み込むことに
より得ることができ、このような方法は例えばT、 M
aniatisら、”MolecularClonin
g、  ALaboratory Manuaビ(19
821,Co1d SpringHarborや、Me
thods in Enzymology、  68巻
、1979に詳しく記載されている。
本発明のSD配列は、所望のポリペプチドの菌体内生産
のために利用することもできるが、生産されたポリペプ
チドを菌体外に分泌させる機能を有するシグナルペプチ
ドをコードする配列(以下シグナル配列と言う)及び特
に所望のポリペプチドがタンパク質分解酵素である場合
等のような必要な場合にはその下流にいわゆるプロ構造
をコードする配列を存在させることにより所望のポリペ
プチドを菌体外に分泌させることができる。
下記実施例では、バチルス・ステアロサーモフィルスU
K−232株由来のシグナル配列及びプロ構造コード配
列を利用して、枯草菌及び大腸菌において分泌生産を行
なっている。
以下、この発明を実施例に基づきより具体的に説明する
。なお、下記実施例においては、各配列の具体的な塩基
配列やアミノ酸配列が示されているが、一般に、プロモ
ーター配列やSD配列のような特定の機能を有する塩基
配列は、その塩基配列を構成する塩基のうち少数の塩基
が置換され、欠失し又は少数の塩基が付加された場合で
あっても実質的に同一の機能を果たす場合があることは
当業者において広(認識されているところである。従っ
て、下記実施例において具体的に示される塩基配列やと
は少数の塩基が置換され、欠失し又は付加されている点
において異なるが実質的に同一の機能を果たすものは下
記実施例において具体的に開示された塩基配列と実質的
に同一のものであると解釈すべきである。
叉J【例」1 (11MK−232株染色体DNAの調製耐熱性中性プ
ロテアーゼnJ!jmM (同一出願人による特願昭6
2−253749号に記載)を含むバチルス・ステアロ
サーモフィルスMK−232株(Motokiにubo
、 Keiichi Murayama、 Koji 
5eto及びTadayuki Imanaka、J、
 Ferment、 Technol、  66巻、1
号、pp、13−17 1988、”HighlyTh
ermostable  Neutral  Prot
ease  from  Bacillusstear
othermophilus、微工研菌寄第9645号
)を100 mlのし培地を含む500 ml容量フラ
スコ中で一夜55℃で培養した。遠心集菌後、20m1
のTE緩衝液(10a+IJトリス、l mW EDT
A、 pH8,51で洗浄し1次いで6mlの15%シ
ヨ糖−50w+Mトリス(pH8,51−50mM E
DTA−1mg/mlリゾチームに懸濁し、水中で30
分間静置した。これに6mlの2%ザルコシルー50s
l)リス(pH8,51−50mM EDTAを添加し
、室温で約15分間放置して完全に溶菌させた0次いで
50m1容量フラスコにCsC111gを入れ、さらに
前記溶菌液12+mlを加えた。その後10 ■g/m
lのエチジウムブロマイド液0.6 mlを加えた。こ
の液を2本の遠心管に分注し、PR6570−ター(日
立製作新製)で超遠心場で分離した。超遠心終了後、D
NA画分を注射針で抜き取り、n−ブタノールで3回抽
出を繰り返してエチジウムブロマイドを除去した。この
DNA試料を10mM)リス(pH7,51−0,I 
DIM EDTA中で透析し、4℃で保存した。
(2)制限酵素処理・リガーゼ処理 枯草菌を宿主として複製維持できるベクタープラスミド
pTB53  (文献:命中ら、J。
Bacteriol、  146巻、1091頁、19
81年;命中ら、JGen、 Microbiol、 
130巻、1399頁、1984年)を常法により調製
した。このpTB53及び上記のようにして調製したバ
チルス・ステアロサーモフィルスMK−232株染色体
DNAを制限酵素PstIでそれぞれ完全分解した・0
反応条件は次のとおりであった。
hす緩衝液(10mMトリス(pH7,41−10ml
JMgCl、 −50mM NaC1−1mMジチオス
レイトール)の10倍濃縮液を使用する(10 x P
stI緩衝液)。
il  MK−232DNA           3
0  u 110 x PstI緩衝液       
 10ulウシ血清アルブミン(5mg/+*ll  
  2  μl蒸留水             56
ul田1             2 μ1ii) pTBs3             20  ull
o x Pstl緩衝液        10μmウシ
血清アルブミン(511g7ml)2  μl蒸留水 
            66  μ1PstI   
            2  u1反応は37℃で9
0分間行なった。
2種のDNAを混合し、5M酢酸ナトリウムを加え、そ
の後エタノールを0.45 ml加えて10〜15分、
20℃放置後、遠心して上清を捨てた。沈殿をエタノー
ルで洗って脱水、脱塩し、デシケーク−で乾燥した。乾
燥物に10 x  リガーゼ緩衝液(fi6G mM 
)リス(pH7,6)  66 m141gC1*) 
 5μl 、100−Mジチオスレイトール5μl 、
 10 mu ATP sμt 、蒸留水34ulを加
えて混合した後、DNAリガーゼlulを加え、4℃、
16時間保った。これを次の形質転換に用いた。
(3)コンピテントセルの調製 バチルス・サチルスMT−2株(文献:藤井ら、J、 
8acterio1.154巻、831頁、 1983
年)をL培地で37℃、−後培養した培養液を、TF−
1(Spizigen’s 5alt x 10 (N
H4)SO42%、K、HPO。
14%、K)1.Po、 6%、クエン酸ナトリウム1
%)2m1.2%カザミノ酸0.2 ml、 1 mg
/mlアミノ酸液1 ml、蒸留水14.8 ml %
5%グルコース+0.2%Mg30.2 n1l)に植
え、3時間45分振盪培養し、 TF−2(10x S
pizigen’s 5alt 3.6 ml 、 2
%カザミノ酸0.18 ml 、蒸留水28.44 m
l、5%グルコース+0.21 Mg5O,3,611
11に植え、1時間30分振盪培養し、コンピテントセ
ルを得た。
(4)耐熱性中性プロテアーゼのクローニング前記(2
)のDNA溶液40uLとla+1のコンピテントセル
を混合し、37℃%30分激しく撹拌した。これを遠心
後、3mlのし培地を加え、37℃、2時間穏やかに攪
拌した。その0.1+slを1%カゼインと共にテトラ
サイクリン(20μl/+ml)又はカナマイシン(5
μl/ml)を含むLAプレートにまいた。このプレー
トを16時間、37℃に保ち、ハローを形成するコロニ
ーを取得した。このようにして得られた形質転換株をバ
チルス・サチルスMT−2/pTZ232と命名した。
バf ルス・”j f )tt スMT−2/pTZ2
32は昭和61年9月30日付で微工研に微工研菌寄第
8982号として寄託されている。バチルス・サチルス
IT−2/pTZ232を培養して常法によりプラスミ
ドD N A 、 pTZ232を得た。このプラスミ
ドの制限酵素開裂部位を図2に示す。
(5)耐熱性プロテアーゼ構造遺伝子及びその近傍の全
塩基配列の決定 プラスミドpTZ232から旧ndIII −PstI
断片を切り出し、ジデオキシ法によりその全塩基配列を
決定した。結果を図1に示す。
(6)プロモーター配列の同定 プラスミドpTZ232の転写開始点をSlマツピング
法により同定した。すなわち、プラスミドpTZ2:1
2からHindIII −Ba1l旧断片を公知の方法
で分離し、BamHI 5°末端をT4−ポリヌクレオ
チドキナーゼを用い、[γ−”P]ATPでラベルした
。この断片と、公知の方法で分離した旺す遺伝子のmR
NAを含むRNA画分をハイブリダイズした。
これをSlヌクレアーゼ処理し、GilmanとCha
mberlin (Cell 35巻、pp、 285
−293.19831記載の方法に従い、転写開始点を
決定した。その結果、図1に示すT(−1o領域から1
1塩基対下流)から転写されることが明らかとなった。
従って、この転写開始点より上流がプロモーター配列で
あり、検索を行なったところ、工T (J −Bact
eriol、 163巻、pp、 824−831.1
9851と非常によ(似たプロモーター配列を見出すこ
とができた。図1に示されるように、このプロモーター
の一35領域はTTTTCCl−10領域はTATTG
Tであり、その間の塩基数は18塩基であった。
(71SD配列の同定 (6)で決定した転写開始点の下流で、かつATG(M
et)以下のオーブンリーディングフレームの上流で、
SD配列の検索を行なったところ、GAAAAGGから
成るSD配列が見出された。なお、SD配列の検索は、
常法に基づき、コンセンサス配列及び従来報告されてい
るSD配列の比較により行なった。
(8)シグナルペプチドコード配列の同定図1に示す塩
基配列を基にアミノ酸配列を推定したところ、唯一のオ
ーブンリーディングフレームが見出された。その結果、
図1に示すように、ATG(Metlから19アミノ酸
から成るシグナル配列が見出された。なお、シグナルペ
プチドのアミノ酸配列は種によって太き(異なるが、般
的に、 ↓ Met−塩基性アミノ酸−疎水性アミノ酸−Ala −
Ala(又はAla −X−Ala) (↓は切断点を
示す)で表わされる約20アミノ酸から成ることがわか
っている。
(9)プロ構造配列の同定 バチルス・ステアロサーモフィルスの菌体外に分泌され
る耐熱性プロテアーゼ肚すヲ、TSKgel−G300
0S胃及びTSK gel−G2000SW  (東ソ
ー株式会社製ゲルろ適用担体)によるクロマトグラフィ
ーにより精製した。その精製したタンパク質をエドマン
分解し、全自動シークエンサーによりそのN末端部分の
アミノ酸配列を同定した。その結果、l1e−Thr−
Gly−Thr−3erが同定され、Ile以降が成熟
タンパク領域であり、それ以前がシグナル配列までプロ
構造であることが同定された。
叉」1九呈 耐熱性中性プロテアーゼ遺伝子を含むプラスミドの小型
化 上記(4)で得られたプラスミドpTZ232を20ユ
ニツトの制限酵素Bgl IIで切断後1%アガロース
電気泳動にかけ分子量の大きいバンドのゲルを切り取っ
た。このゲル中のDNAをGENE CLEAN(フナ
コシ)を用いて回収するとBgl II断片が得られた
得られたBgl If断片を上記(2)の方法によりD
NAリガーゼを用いライゲーションを行ない、プラスミ
ドpTZ232を小型化した(図3)、得られたプラス
ミドをプラスミドpT2232Bgと命名した。
pTZ232の制限酵素地図を図4に示す。
上記(3)で示したコンピテントセル調製に従い、プラ
スミドpTZ232Bgを用いてバチルス・サチルスM
t−2を形質転換した。このプラスミドを持つMt−2
株は小型化前のプラスミドと同様、耐熱性中性プロテア
ーゼの生産を効率良(行なった。
X立五1 大腸菌における発現 図2に示した、プロモーター配列を含む5ail−Ps
tl断片の大きい方を実施例2で示した方法により回収
した。大腸菌中で複製可能なプラスミドpUc19を凪
■及びpsTIで切断後、上記虱I−Pstl断片を実
施例1(2)で示した方法により連結したaVk組換え
プラスミドを大腸菌JM109コンピテントセル(宝酒
造(株))に常法により形質転換した。得られた形質転
換株をL培地で37℃、16時間培養した。菌体を集菌
後、培地中のプロテアーゼ活性を測定したところ、50
0 U /mlのプロテアーゼ活性が培地中に分泌され
ていた。このように本発明のSD配列は枯草菌のみなら
ず大腸菌中でも効率良く異種タンパク質を分泌生産した
叉JJL丘 ヒトウロキナーゼの分泌生産 図2に示す、シグナル配列を含む断片であるBaw+H
I−HindlII断片及びAatI−PstI断片を
抽出した。ウロキナーゼ構造遺伝子はl■−Aat I
(Agric、 Rial、 Cheffl、、 52
巻、329−336. 1988)として抽出した。こ
れらの断片とベクターとしてpTB53の那■、Hin
dlI[で切断したものとを実施例1(2)に示した方
法により連結した(図5)、このようにして得られた組
換えプラスミドを実施例1(3)で示した方法により形
質転換した。得られた組換え菌をL培地で37℃、24
時間培養した。11体を集菌後、培地中のウロキナーゼ
活性を測定した。その結果、培地1■1当たり3000
 U/mlの酵素活性を示した(ウロキナーゼの活性測
定はS−2444合成基質活性測定法(Hayashi
、 Sら、Throa+b、 Res、 22巻、57
3−578.19111に従い測定した。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明のSD配列並びにプロモーター配列、シグ
ナルペプチドコード配列、プロ構造コード配列及び耐熱
性中性プロテアーゼ構造遺伝子を含む領域の塩基配列並
びにそれによってコードされるアミノ酸配列を示す図、 図2は本発明のSD配列の1実施例を含むプラスミドで
あるJ)TZ232の制限酵素地図。 図3はpTZ232を小型化してpTZ232Bgを作
製する工程を示す図、 図4はp722328g(7)制限u i 地図、図5
は、ヒトウロキナーゼをコードする、本発明の1実施例
のSD配列を含むプラスミドpMK4の制限酵素地図で
ある。 図1(その2) 図1(そのl)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくともバチルス属細菌内及び大腸菌内で働く
    SD配列。
  2. (2)バチルス属細菌の耐熱性中性プロテアーゼ遺伝子
    由来のものである請求項1項記載のSD配列。
  3. (3)バチルス・ステアロサーモフィルスの耐熱性中性
    プロテアーゼ遺伝子由来のものである請求項2記載のS
    D配列。
  4. (4)GAAAAGGの配列を有する請求項1ないし3
    のいずれか1項に記載のSD配列。
JP8451489A 1989-04-03 1989-04-03 Sd配列 Pending JPH02265491A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104830887A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 武汉华美生物工程有限公司 一种乙酰胆碱酯酶的分泌型表达载体及其构建方法和应用

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