JPH02500082A - 遺伝子操作された生物による生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の生産 - Google Patents

遺伝子操作された生物による生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の生産

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JPH02500082A
JPH02500082A JP50321688A JP50321688A JPH02500082A JP H02500082 A JPH02500082 A JP H02500082A JP 50321688 A JP50321688 A JP 50321688A JP 50321688 A JP50321688 A JP 50321688A JP H02500082 A JPH02500082 A JP H02500082A
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ストラウスバーグ・スーザン・エル
ストラウスバーグ・ロバート
ウェイ・テナ
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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】 遺伝子操作された生物による生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の生産 lユニ11 1豆二豆1 この発明は、湿潤環境下において物質を結合するために採用することができる生 物粘着物質の生産に関する。典型的には、この発明の生物粘着物質は、海洋性粘 着物質(marine adhesives) 、生物医療的粘着物質、又は歯 科粘着物質として用いられる。この発明はまた、化学的又は酵素的処理によって 生物粘着物質に転化することができる。生物粘着前駆体の微生物による生産に関 する。 1景 休゛の簡単な脱臼 粘着物質の性質は一般的に、それらが用いられる特定の環境の要求に応じるよう に変化することができなければならない、理想的には、粘着物質は硬化(cur e)されることができ、その接着性及び粘着性を使用条件下において維持できる べきである。硬化は、化学的又は酵素的手段によって粘着物質の物理的性質を変 化させることである。ここに記載する操作によって生産される生物粘着物質の場 合には、硬化は、触媒的及び/又は化学的試薬による、隣接する硬化していない 粘着物質分子間の架橋により起こり易い、硬化はまた、基体(substrat el との粘着的架橋をも包含する。 乾燥条件下で優れた粘着性を発揮する多くの粘着物質は、湿潤環境下ではその粘 着力を太き(減じ又は完全に喪失する。さらに、従来技術の粘着物質は、湿fI l環境下では硬化することができない、従って、海洋で用いられる粘着物質や医 療又は歯科的分野で用いられる粘着物質のような、粘着物質を開発することは特 に困難であった。 海生ムラサキガイ及び他の定着性態を椎動物は、それによってそれら自身が水中 の目的物に固定される粘着物質を分泌する能力を有する0例えば、ミチラス(■ tilus) t:に属するムラサキガイ、例えばミチラス・エデュリス(虹田 je d u 1 i s l及びミチラス・カリフォルニアヌス(肛出三ca Hfornianus)は、足から粘着物質を沈着し、この粘着物質は硬化され 、基体に永久的に付着する。ミチラス・エデュリスにより被着される粘着物質の 主成分は約130.000ダルトンの水酸化タンパク質であることが同定されて いる(ウェイト・J、H,J。 Biol、 Chew、、 258:2911−2915 (1983) 、こ の物質は湿潤環境下で用いられる優れた粘着物質を与えるかもしれないが、商業 的にムラサキガイから未硬化の粘着物質を単離することは現実的ではない、なぜ なら、1 kgの粘着物質を抽出することは5百万ないし1子方個のムラサキガ イな必要とする、労力のかかる工程であるからである。 ミチラス・エデュリスの生物粘着タンパク質の生、化学的分析の結果、それはリ ジン(100残基中20)及び水酸化アミノ71(100残基中60)に冨むこ とが示された(ウェイト、J、 H,上掲)、水酸化残基の少なくとも一部は、 翻訳後にチロシン又はプロリンがそれぞれ水酸化されることによって形成される 3、4−ジヒドロキシフェニルアラニン(DOPA)及びヒドロキシプロリンで ある。 翻訳後の水酸化、特にチロシン残基の水酸化はタンパク質の粘着性を規定する上 で重要であると信じられている(ウェイト、J、 H,、In Mo1lusc a、 vol、 1. pp、 467−504 f1983): ビジ、A9 .ら、 Ind、 Eng、 Chew、 Prod。 Res、 Dew、、 21: 309−369 f19821及びウェイタ、 W、 C,。 「粘着物質の粘着及び製剤J Applied 5ciencePublish 、 Ltd、英国・パーキング、(1982)。 米国特許第4.585.585号は、単離されたムラサキガイ粘着タンパク質の 酵素的消化によって生産されたデカペプチド単位を化学的に結合することによっ て生物粘着ポリマーを調製する方法を記載している。この特許の開示に従うと、 生物粘着クンバク質は先ず、ウェイトとクンザーによって、サイエンス、212 : 1038119811に記載されたクンバク質精製方法を用いてミチラス属 に属するムラサキガイのフェノール腺から単離される。単離される分子量120 .000ないし140.000ダルトンの生物粘着物質は先ずコラゲナーゼで処 理され、その分子量が約10.000ダルトンに減少する。処理されたクンバク 質は次にトリプシンで消化され、消化されたタンパク質はゲルろ過透析にかけら れて以下の式で示されるデカペプチドが単離される。 NH!−Al a−Lys−Pro/Hyp−3er/Thr−Tyr/Dop a−Pro/Hyp−Pro/Hyp−3er/Thr−Tyr/Dopa−L ys−COOHこのようにして生産されたデカペプチドは、次に、クルクルアル デヒド、オリゴペプチド、アミノ酸又は他の二官能性結合基のような化学的結合 基を用いることによって重合され、このようなデカペプチド単位を約1000含 む生物粘着物質が生産される。 米国特許第4.585.585号の方法ではさらに、ムラサキガイからの生物粘 着タンパク質の単離が要求され、これは、上述したように商業規模で行なうのに 実際的ではない、さらに、労力のかかる精製操作に加え、この方法では酵素的消 化、デカペプチド断片の単離及び断片の生物粘着ポリマーへの化学的再構築工程 がさらに必要である。この困難な方法は商業規模の生産には適さない、さらに、 本出願人の出願にかかる。 1986年11月24日に出願された米国特許出願 筒933.945号は、ミチラス・エデュリスからのムラサキガイ粘着物質中に は、クレームされた配列の他に、有意な配列が存在することを示している。記載 された繰り返しデカペプチドは明瞭に存在するけれども、ミチラス・エデュリス からの粘着タンパク質はこのデカペプチドだけではな(、他の関連繰り返しペプ チド配列をも含むことが知られている(ウェイト、J、 H,ら、Bio Ch ew、 24: 5010−5014 f1985)及び米国特許出願筒933 .945号)、全ての種々の繰り返しペプチド配列は高濃度のDOPA及びヒド ロキシプロリンにより特徴づけられる。 従って、ムラサキガイ足生物粘着物質に伴う湿潤環境下での優れた性質を有する 生物粘着物質の効率的生産手段及び方法が存在する必要性が持続している。 さらに、ムラサキガイ足生物粘着物質に伴う湿潤環境下での優れた性質を有する 生物粘着物質を、大量のムラサキガイを処理する必要なく生産する手段及び方法 が存在する必要性が持続している。 lユニ嵐1 この発明は、組換えDNA技術を用い、海生熱を推動物によって生産される非水 酸化ポリフェノール性粘着タンパク質に類似した生物粘着物質前駆体タンパク質 の生産に関する。この発明は、生物粘着物質前駆体タンパク質類似体をコードす るDNA配列、該配列を含むベクター、該ベクターにより形質転換された宿主、 生物粘着物質前駆体タンパク質、水酸化生物粘着タンパク質並びに前駆体クンバ ク質を生産する方法、水酸化タンパク質を生産する方法、粘着物質を生産する方 法及び粘着物質を使用する方法を包含する。 この発明の方法により生産される生物粘着物質前駆体タンパク質は、約20%な いし40%のプロリン残基と、約10%ないし40%のりジン残基と、約10% ないし40%のチロシン残基と、0%ないし約40%の、プロリイン、リジン及 びチロシン以外のアミノ酸を含む、約50ないし約1500のアミノ酸残基配列 を含む、好ましくは、この発明の生物粘着物質前駆体タンパク質は繰り返しポリ ペプチド配列を含む1個々のポリペプチドは約20%ないし40%のプロリン残 基と、10%〜40%のりジン残基と、10〜40%のチロシン残基と、0〜4 0%の他のアミノ酸残基を含む、任意的に、ポリペプチド結合基が全体にわたっ て分散している。 この発明の方法により生産されるタンパク質は生物粘着物質前駆体として用いる ことができる。タンパク質の粘着性はチロシン残基の少なくとも一部を化学的又 は酵素的手段によって3.4−ジヒドロキシフェニルアラニン(DOPA)に水 酸化により転化し、また、任意的に、プロリン残基の少なくとも一部を3−又は 4−ヒドロキシプロリンに水酸化により転化することによって高められる。1つ の実施例では、水酸化生物粘着物質前駆体は、ムラサキガイ、ミチラス・エデュ リスのフェノール腺から単離された粘着タンパク質(ウェイト、J、 H,、J 、 Biol。 Chew、、 258: 2911−2915 (19831に類似している。 生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、所望のタンパク質をコードする化学的 に合成された二本鎖DNA(dsDNAlを含む複製可能な発現ベクターを、大 腸菌(E、 coli)、サツカロミセス・セレビシアエ(S。 cerevisiael 、枯草菌(B、 5ubtilusl、アスパラギル ス・ニガー(A、 nigerl 、ビー・バストルス(R6pastorus )のような適当な宿主に挿入し、宿主内の合成二本鎖DNA配列を発現させてタ ンパク質を生産させることにより生産される。この発明の生物粘着物質前駆体タ ンパク質をコードする合成二本鎖DNA配列は、用いられる特定の宿主内で発現 を最適化し、遺伝情報の適切な複製を与えるように選択される。 生物粘着物質前駆体タンパク質をコードする二本鎖DNA配列は、宿主プロモー ターにおいて開始される転写を容易にするために、その5゛末端を宿主クンバク 質のN末端部分をコードする配列に結合することができる。このような場合には 、発現されたタンパク質は生物粘着物質前駆体タンパク質と宿主タンパク質断片 との融合物を構成する。宿主タンパク質断片は、サツカロミセス・セレビシアエ のような宿主の場合には、細胞膜を介して外界に発現物質を分泌することを容易 にするシグナルペプチドを包含することができる。なお、シグナルペプチドは分 泌後切断される。生物粘着物質前駆体タンパク質をコードする配列と宿主タンパ ク質断片をコードする配列との間に、化学的又は酵素的方法によって切断される アミノ酸配列をコードする二本鎖DNA配列を挿入することにより、生物粘着物 質前駆体タンパク質を宿主タンパク質断片から分離するための手段が与えられる 。 21日とl!」dl酉 第1図は、 OL/P、プロモーターを含み、茸B−キモシン融合クンバク質を コードする、大腸菌プラスミドpGX2287 (7)遺伝子地図、 第2図は生物粘着物質前駆体タンパク質類似体をコードする繰り返しDNA配列 の組み立てを示すフローチャート、 第3図は、ハイブリッドGALI/MF−a 1プロモーターと、 PH05シ グナルコ一ド配列と、GAPIIH転写ターミネークーと、選択マーカーと、複 製開始点を含む、サツカロミセス・セレビシアエ及び大腸菌のためのプラスミド YpGX265GAL4 (7)遺伝子地図、第4図は、トリプトファンシンセ ターゼオペロンの迫B及びmA領領域taeプロモーターを含む大腸菌プラスミ ドpGX2213の遺伝子地図、 第5図は、サツカロミセス・セレビシアエー大腸菌シャトルベクターYpGXl の遺伝子地図、第6図は、フオスフォグリセレートキナーゼ遺伝子の一部を含む サツカロミセス・セレビシアエブラスミドYpGX60の遺伝子地図、 第7図は、生物粘着物質前駆体タンパク質類似体を大腸菌プラスミドpGX22 87に挿入してトリブリッドftribridl融合タンパク質をコードする配 列を生成させるための方法を示す図、 第8図は、10の繰り返しデカペプチドをコードする、pGX2365のトリブ リッド遺伝子の一部のDNA配列及びアミノ酸配列を示す図、 第9図は、pGX2365によってコードされる生物粘着物質前駆体タンパク質 類似体の、シアノーゲンブロミド切断後のアミノ酸配列を示す図、 第10図は大腸菌中で産生された数種の生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の ウェスタンプロット分析の結果を示す図、 第11図は、サツカロミセス・セレビシアエMF−α1プロモーターを含む、M 13系ベクターであるMGX436ノ遺伝子地図、 第12図は、サツカロミセス・セレビシアエ中で産生された数種の生物粘着物質 前駆体タンパク質類似体の5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動分析の結果 を示す図、 第13図は、ミチラス・エデュリスの生物粘着物質前駆体タンパク質をコードす るcDNAクローン14−1と同定された遺伝子のDNA配列及び翻訳されたア ミノ酸配列を示す図、 第14図は、ミチラス・エデュリスの生物粘着物質前駆体タンパク質をコードす るcDNAクローン52と同定された遺伝子のDNA配列及び翻訳されたアミノ 酸配列を示す図、 第15図は、ミチラス・エデュリスの生物粘着物質前駆体タンパク質をコードす るcDNAクローン55と同定された遺伝子のDNA配列及び翻訳されたアミノ 酸配列を示す図、 第16図は、ミチラス・エデュリスの生物粘着物質前駆体タンパク質をコードす るcDNAクローン56と同定された遺伝子のDNA配列及び翻訳されたアミノ 酸配列を示す図、 第17図は、実施例7のプラスミドpGX2385の生物粘着物質前駆体タンパ ク質類似体遺伝子のDNA配列及びそれによってコードされるアミノ酸配列を示 す図、第18図は、実施例7のプラスミドpGX2386の生物粘着物質前駆体 タンパク質類似体遺伝子のDNA配列及びそれによってコードされるアミノ酸配 列を示す図、第19図は、実施例7のプラスミドpGX2393の生物粘着物質 前駆体タンパク質類似体遺伝子のDNA配列及びそれによってコードされるアミ ノ酸配列を示す図である。 及!目と7518 ft ’1朋 この発明の方法によって生産される生物粘着物質前駆体タンパク質は繰返しポリ ペプチド、好ましくは繰返しデカペプチド又はヘキサペプチドに配置された、約 50ないし約1500、好ましくは約600ないし約900アミノ酸残基を有す る。このタンパク質、そして好ましくはそれぞれのポリペプチドは、約20%な いし約40%のプロリン残基を有する。現在の化学文献によると、プロリン残基 は生物粘着物質に可撓性を与え、分子を非球状に変える。このため、生物粘着物 質は基体の表面に適合し、他の粘着物質分子と相互作用する。このタンパク質、 そして好ましくは個々のポリペプチドはまた。約10%ないし約40%のりジン 残基を有する。リジン残基は生物粘着物質を塩基性に変え、それによって、一般 的に薄い酸性の生物材料の膜で覆われた、水面下の表面に結合することを助ける 。リジン残基はまた、硬化工程も提供する。このタンパク質及び好ましくは個々 のポリペプチドはまた。約10%ないし約40%のチロシン残基を有する。フェ ノール性のチロシン残基は、生物粘着物質に水素結合能力を与える。さらに、プ ロリン及びチロシン残基の両方は水酸化のための部位を与える。チロシンに水酸 基を与えてDOPAを提供することは、水分子を基体の表面から強力に排除する ことを可能にするものと信じられる。プロリン、リジン及びチロシン残基に加え 、このタンパク質、好ましくは個々のポリペプチドは約O%ないし約40%の他 のアミノ酸残基を含む、好ましくは、これらの残基は、もし存在するならば、例 えばアラニンのような非反応性脂肪族側鎖を有するもの並びにセリン及びスレオ ニンのような水酸基含有アミノ酸である。これらの残基は好ましくは、それぞれ のポリペプチド配列に約4個を超える数存在することがないように分散される。 好ましくないアミノ酸は酸性アミノ酸、すなわちアスパラギン酸、グルタミン酸 及びシスティンのようなアミノ酸である。 生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、タンパク質をコードする合成二本鎖D NAを、コードされたタンパク質の適当な宿主細胞内での発現を司ることができ る調節配列と機能的に連結するように、複製可能な発現ベクターに挿入すること により生産することができる。このような宿主細胞、例えば大腸菌やサツカロミ セス・セレビシアエはこの発現ベクターで形質転換し、生育することができ、タ ンパク質が発現する環境下に置かれる。 この発明の目的にとって、「組換え体クンバク質」という語は、複製可能な組換 え発現ベクターで形質転換された宿主によって生産されるタンパク質を意味する ・生物粘着物質前駆体クンバク質をコードする二本鎖DNA配列は、公知のDN A合成方法のいずれによっても調製することができる。二本鎖DNA配列を合成 するため1つの適当な方法はフォスファイト固相法(Tetrahedron  Letters、 21ニア19−722 (1980))である。 この二本鎖DNAは、それが繰返し構造を有する天然の粘着タンパク質の類似体 であるタンパク質をコードするという事実によって特徴づけられる。「類似体」 という語は、厳密なアミノ酸配列が天然のタンパク質とは異なるが、繰返し構造 を有する、翻訳前に修飾される天然の粘着タンパク質に一般的なポリペプチド繰 返し単位を包含することを意図する。「生物粘着物質前駆体タンパク質類似体」 という語は、翻訳後の水酸化に先立つ天然のタンパク質粘着物質中に見出される のと同じか又は類似した繰返しポリペプチド単位を含む、遺伝子操作された微生 物中で産生されるタンパク質を意図する。特定のポリペプチド類似体及びこれら の類似体をコードするDNA配列は第8図、第17図、第18図及び第19図に 示されている。 以下の記載は、ミチラス・エデュラスクンバク質の生物粘着物質前駆体タンパク 質類似体について詳細に行なうが、本発明は、繰返しポリペプチド構造を有する 全てのあらゆる天然のタンパク質粘着物質を包含する0例えば、ここに記載する 技術は、海生無を推動物からの他のタンパク質粘着物質のための類似体前駆体及 び水酸化誘導体を開発するのに有用である。さらに、当業者によって理解される ように、本発明はまた、生物粘着物質前駆体タンパク質類自体誘導体をも包含す る。「生物粘着物質前駆体タンパク質類似体誘導体」という語は、生物粘着物質 前駆体タンパク質類似体とは1又は2以上のアミノ酸が異なるが、それでもその 基本的な性質を維持しているポリペプチドを意味する。 単一のデカペプチドの繰返しを含む生物粘着物質前駆体タンパク質類似体をコー ドする二本鎖DNA配列を合成し、クローニングし5発現する2つの基本的な方 法を検討した。実施例1及び2に記載した第1の方法は、以下の工程を含む。 (a)1つのデカペプチド繰返しをコードするオリゴヌクレオチドを合成する。 Tb)オリゴヌクレオチドを連結してデカペプチド連結体をコードする配列を構 築する。 (C)大腸菌クローニングベクター中で該連結体コード配列をクローニングする 。この場合、好ましくはクローニングされたオリゴヌクレオチドをベクターに挿 入することを容易にする特に設計されたリンカ−を用いる。 (d)最長のクローニングされた配列を大腸菌及びサツカロミセス・セレビシア エ発現ベクターに移してこれらの微生物宿主中で配列が融合タンパク質として発 現されるようにする。 この方法は、ポリペプチド(ala−1ys−pro−ser−tyr−pro −pro−thr−tyr−1ys)、l(ただし、Nはこのデカペプチド配列 の直接的繰返しの数を示す)を構築するのに用いた。このデカペプチドはミチラ ス・エデュリスのポリフェノール性粘着タンパク質の成分であり、天然タンパク 質のトリプシン消化物中に同定されている(米国特許第4.585.585号) 、この方法はまた、他のポリペプチドの繰返しをコードする合成りNA配列を構 築するためにも用いることができる。 発明者らは、例えばlOコドンの繰返しを20個含む、クローニングされた結合 体コード配列は、大腸菌中で不安定ではないかと予想した。大腸菌プラスミド中 での直接的DNA繰返し数を限定するために、異なるコドンの組合わせを用いて 5つの異なるオリゴヌクレオチドを合成した。しかしながら、デカペプチドをコ ードする1つの特定のオリゴヌクレオチド(GCG AAA CCA AGTT ACCCA CCG ACCTACAAA)は結合体コード配列で最も効率的な 構築物であり、得られた繰返しDNA配列は大腸菌中で安定であることがわかっ た。 サツカロミセス・セレビシアエ中でクローニングするために、実施例2に示した 配列を有し、酵母中で効率的に翻訳される遺伝子中に主として見出されるコドン な含む1つのオリゴヌクレオチドを合成した。 この方法により得られたクローンのDNA配列決定及び/又は制限酵素分析によ り、大腸国中では9個以下のデカペプチド繰返しをコードする断片が、サツカロ ミセス・セレビシアエ中では3個以下のデカペプチド繰返しを含む断片がクロー ニングされていたことがわかった。しかしながら、多くのクローンはDNA配列 中に、間違ったコドン、フレームシフト又はターミネーションコドンをもたらす エラーを含んでいることがわかった。 従って、均一な20個のデカペプチド繰返し体をコードする配列を生成させる改 良された方法が開発された。 実施例4に示した第2の方法は以下の工程を含む。 (a)1つのデカペプチドをコードするオリゴヌクレオチドを合成する。 (bl オリゴヌクレオチドを連結してデカペプチド結合体コード配列を構築す る。 (C)オリゴヌクレオチドの挿入を容易にし、クローニングされる配列の末端に 固有の制限部位を与える特に設計された5゛及び3° リンカ−を用いて大腸菌 発現ベクター中で結合体コード配列をクローニングする。 fd)クローニングされたデカペプチドコード配列繰返し体を、5゛末端及び3 °末端における固有の制限部位を用いて大腸菌発現ベクター中で拡張(expa ndl する(繰返しデカペプチドコード配列はまた、サツカロミセス。 セレビシアエ中でタンパク質を生産するためにサツカロミセス・セレビシアエ発 現ベクター中に移すこともできる。 発現ベクターはプラスミド及びファージから選択することができるが、プラスミ ドが一般的に好ましい0発現を容易にするために、タンパク質をコードする合成 二本鎖DNAはその5°末端を、採用する特定の調節配列の制御下にある微生物 性タンパク質のN末端部分をコードする配列に結合することができる。サツカロ ミセス・セレビシアエ中で発現するために、生物粘着物質前駆体タンパク質類似 体をコードする配列の前の5°末端はまた、生物粘着タンパク質前駆体類似体の 分泌を可能にする、通常分泌されるタンパク質のためのシグナルペプチドをコー ドするものであることができる。 大腸菌中でのホモロガス組換えによって引き起こされる配列欠失の問題を少なく するために、recA大腸菌宿主GX3015を用いた0合成りNAは、ウシキ モシンの生産のために以前に開発された発現ベクター(本出願人による米国特許 出願筒671.967号に完全に記載し、米国イリノイ州ぺオリアNRRLに寄 託され、その寄託番号はNRRL−B157881 (II)誘導体(pGX2 287 、第1図参照)中で、トリブリッド融合遺伝子が生成されるように直接 的にクローニングした。遺伝子は、効率的な翻訳開始をプロモートする高発現迫 B遺伝子の5°領域を含み、合成生物粘着物質前駆体タンパク質類似体遺伝子が それに続き、さらにウシキモシンのカルボキシ末端の159アミノ酸をコードす る3°領域がそれに続(、シアノーゲンプロミドによる切断を用いてトリブリッ ド融合タンパク質から生物粘着物質前駆体タンパク質類似体を放出することがで きるように、生物粘着物質前駆体タンパク質領域の両末端にメチオニンコドンが 位置する。さらに、プラスミドは、mRNAを安定化するための遺伝子の3°で ある合成」を配列と、トリプトファンを含まない培地が用いられた時にGX30 15 デルタ江lD 102宿主中で効率的にプラスミドを安定化するmED遺 伝子を含む、プロモーターは、GX3015宿土中の欠陥的ラムダライソーゲン (lysogenlによって生産される温度感受性c1857リブレツサーによ って調節されるハイブリッドラムグOL/PLプロモーター(本出願人による米 国特許第534.982号に完全に記載)である、生物粘着物質前駆体タンパク 質類似体を発現するためのベクターの構築に関する他の事項は、ここに記載した 内容から当業者にとって明らかである。もっとも、一般的な規則として、生物粘 着物質前駆体タンパク質コード領域を、効率的なプロモーターの制御下にある他 の遺伝子とのフレームを合わせた融合物として挿入することが有利である。好ま しくは、融合物は、コードされた融合タンパク質が生物粘着物質前駆体タンパク 質領域の5°末端にメチオニン残基を含むようにコードされる0回収された生物 粘着物質類似体タンパク質は従って、周知の条件を用いてシアノーゲンプロミド で処理することによって余剰のアミノ酸を除去することができる。当業者に知ら れているように、シアノーゲンブロミドはメチオニン残基においてタンパク質を 切断する。生物粘着物質前駆体タンパク質自身の内部にはメチオニン残基が存在 しないので、このタンパク質は損なわれずに残る。 デカペプチドala−1ys−pro−ser−tyr−pro−pro−th r−tyr−1ysの繰返しをコードするDNA配列を構築するために、デカペ プチド配列並びに固有の制限部位を与える5°及び3° リンカ−配列をコード するオリゴヌクレオチドを合成した。これらのオリゴヌクレオチドをアニーリン グにより大腸菌発現ベクターに連結して、3つのデカペプチドコード繰返しを含 むpGX234Bを作製した。 5゛ リンカ−はNotI部位を、3° リンカ−は−1部位を与える。 No tI消化及びDNAポリメラーゼIで一本鎖部分を充填することによって作製さ れたpGX2346デカペプチドコード配列の5°末端を、pGX2346の一 ■処理により作製されたデカペプチドコード配列の平滑3°末端に連結した(第 2図参照)、これにより、thr−pro−alaをコードするリンカ−領域を 介したフレームが合致した(インフレーム)融合物が創製される。5°、3°及 び内部リンカ−の全ては、元のデカペプチド中に見出されるala、 thr、  pro、 serのアミノ酸をコードするので、これにより翻訳産物の一般的 な性質が破壊されることはない、 NotI及びNaeI部位は、これらがプラ スミド中で唯一の制限部位であり、従って、ライゲーションにより合成遺伝子の 長さを増す操作を単純化できるので採用した。 例えば、5つのデカペプチド繰返し体遺伝子(pGX23481を2つ結合して lOの繰返し体遺伝子(pGX23541にする操作は、thr−pro−al aリンカ−を用いて単にNotI/DNAポリメラーゼエで処理したpGX23 48 DNAと、■がで消化しりpGX2348 DNAとを単に連結し、次イ テPvuI (pGX2348の当遺伝子中の部位)で消化し、プラスミドの再 環化に適当な低DNA濃度で再び連結することにより行なうことができる。 N otI/DNAポリメラーゼ■処理プラスミドDNAを、NaeIで切断された プラスミドの他の試料に連結することによって繰返し単位数を増やす方法を採用 することにより、15個の繰返し単位(pGX2358)及び20個の繰返し単 位(pGX2365)をコードする合成遺伝子もまた構築された。プラスミドp GX2348 、 pGX2354、pGX2358及びpGX2365によっ てコードされる生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、下記配列のC末端及び N末端に他のアミノ酸が結合したものである。 ((ala−1ys−pro−ser−tyr−pro−pro−thr−ty r−1ys) 5−thr−pro−ala] n ミチラス・エデュリスのポリフェノール性粘着タンパク質中にはデカペプチドa la−1ys−pro−ser−tyr−pro−pro−thr−tyr−1 ysが何回も繰返されるが、このタンパク質の部分をコードするcDNAを調べ ることによって(米国特許出願第933.945号参照)、このタンパク質中に は多くの他の繰返しデカペプチド及びヘキサペプチド配列が存在し、これらの他 の配列がミチラス・エデュリスのポリフェノール性粘着タンパク質の主たるアミ ノ酸配列を構成しているかもしれないことがわかった0例えば、cDNAクロー ン14−1中では、19個のデカペプチド及び1個のへキサペプチドがコードさ れている(第13図)。 ウェイトによって観察されたデカペプチドはこの配列中にコードされているが1 、他の多くのデカペプチドもまたコードされている。天然タンパク質配列のこの 異質性は、天然のポリフェノール性タンパク質に関連するが、あるデカペプチド 及びヘキサペプチドの頻度並びにタンパク質の分子量において異なる一部の生物 粘着物質前駆体タンパク質類似体を生産し得ることを示している。このことによ り、特定の用途に用いる新規な粘着タンパク質を特に設計することが可能になる かもしれない、従って、他の実施例では、数種の異なるデカペプチド及びヘキサ ペプチド配列並びに種々の分子量を有する生物粘着構築するために、上述の一般 的方法を用いた(実施例7参照)。 発現ベクターが生物粘着物質前駆体タンパク質類似体をコードする領域又はその 断片をコードする領域全体を担持することができるようにベクター構築を修飾す ることができることは明らかであろう、好ましくは、断片は断片は、生物粘着物 質前駆体タンパク質類似体に対応する少な(とも100アミノ酸をコードするの に十分な配列を含む。 生物粘着物質前駆体タンパク質をコードする、挿入された二本鎖DNAを含む発 現ベクターが、公知のトランスフォーメーション技術によって宿主をトランスフ オームするために用いられる。この発明によって提供される発現ベクターは、あ らゆる適当な宿主微生物を、公知の方法を用いてトランスフオームしてトランス フォーマントを作製するのに用いられる。適当な宿主は、例えば、大腸菌並びに サルモネラ、クレブシラ。 アーウィニア[Erwinial等の他の関連するグラム陰性微生物を包含する 。 他の実施例では、生物粘着物質前駆体タンパク質をコードする構築されたDNA 配列は、サツカロミセス・セレビシアエのような酵母中で機能する発現ベクター 中に挿入される。この型の典型的なベクターは、本出願人による、1986年1 0月14日に出願された、「複合酵母ベクター」という名称の米国特許第918 .147号に開示されている。酵母中で生物粘着物質前駆体タンパク質を発現す るのに好ましい1つのベクターは、酵母シャトルベクターYpGX265GAL 4 (ATCC#672331 (第3図) であ6゜このベクターは、サツカ ロミセスにセレビシアエGALLブロモークーとMP−αl (α因子)ブロモ −クーとから誘導されたハイブリッドプロモーターによって特徴づけられる。調 節遺伝子は、GALI−MP−α1ハイブリツドプロモーターのポジティブレギ ュレーターであるGAL4タンパ’) ’Ji ヲコ−F t 6 GAL4遺 伝子を含む、 YpGX265GAL4 ヘクター系中のクーミネーターは合成 りNAから誘導され、サツカロミセスにセレビシアエGAPDH転写ターミネー タ−に基づく0合成りNAから誘導されたシグナルコード配列はサツカロミセス ・セレビシアエPH05シグナルに基づく、コドンは、サツカロミセス・セレピ シアエ中で優先的に用いられるものから実質的に設計される。 YpGX265GAL4ベクターは、サツカロミセス・セレビシアエ中でのプラ スミド選択のためのマーカーであるLEU2遺伝子を含む、これはまた、サツカ ロミセス・セレビシアエのためのプラスミド複製開始点を与える、サツカロミセ ス・セレビシアエ2ミクロンプラスミドから誘導されたDNAを含む、このベク ターはさらに、pJBD207から誘導された大腸菌複製開始点及び、pJB0 207から誘導された、アンピシリン耐性である大腸菌選択マーカーによって特 徴づけられる。 典型的なベクター構築において、GALL/MF−αfハイブリッドプロモータ ー及びPH05シグナルコ一ド配列を含む酵母発現モジュールが、HindII I及びBamHIで消化することによって単一の制限断片として切り出され、こ の断片はHi n d [1及びBamHIで消化された旧3mp9に連結され る。生物粘着物質前駆体タンパク質コード配列は、制限酵素消化によってpGX 2365のような大腸菌発現ベクターから切り出され、酵母シグナルと生物粘着 物質前駆体タンパク質コード配列との間でフレームが合致した融合が起きるよう に、酵母発現モジュールを担持するM13ベクター中に位置付けられる。所望の 誘導コード配列の作製は、オリゴヌクレオチドリンカー及び/又はオリゴヌクレ オチドに誘導される突然変異の利用を包含する。酵母発現モジュール融合タンパ ク質コード配列は次いでM13系ベクターから切り出され、酵母グリセロアルデ ヒド−3−フォスフェートデヒドロゲナーゼ転写ターミネークーが融合タンパク 質コード領域の末端から下流に位置するように酵母発現ベクターYpGX265 に挿入される。このベクターは酵母及び大腸菌の両方のための複製開始点及びプ ラスミドの維持のための選択マーカーを含む、最終段階で、酵母GAL4遺伝子 が、Hindll制限断片として発現ベクターに加えられる・ 酵母発現のための1つの典型的な構築方法を上述したが、一般的な教示の範囲内 で修飾及び変化を加えることができることは当業者に明らかである。上記したベ クターにおいて、発現ベクターは生物粘着物質前駆体タンパク質のコード領域の 全体又はその断片のコード領域をふくむことができる。 LEU2構造遺伝子に突然変異を有するサツカロミセス属株(例えばDS又はA H22(ATCC$138626))は、標準的方法によりこのプラスミドでト ランスフオームすることができる。得られる酵母菌株は適当な培地(0,7%酵 母窒素塩基、2%グルコース及び適当な栄養補填物を含むYNBD)で生育して プラスミドを維持することができる。生物粘着物質前駆体クンバク質の生産のた めに、トランスフオームされた酵母菌株を適当な培地中で培養することができる 。適当な培地の1つは1%酵母抽出物、2%ペプトン、1%グルコース及び1% ガラクトースを含む。 トランスフォーマント微生物(大腸菌又は酵母)は、生育及び生物粘着物質前駆 体タンパク質類似体遺伝子の発現にとって適当な条件下で培養される。タンパク 質が発現した後、細胞の機械的又は化学的溶解のような公知の方法によりトラン スフォーマント細胞から回収される6タンパク質は、周知のクロマトグラフィー 操作を包含する、この分野において公知の方法により精製することができる。生 物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、均−又はほぼ均一になるまで精製するこ とが好ましい、融合タンパク質の場合には、回収したタンパク質はシアノーゲン ブロミド切断にかけて余剰のペプチド配列を除去することができる。 回収された生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、水酸化によって生物粘着物 質に転化される。すなわち、海生生物の生体内で行なわれているように、チロシ ン残基の少なくとも一部を水酸化することが必要であろうし、また、任意的にプ ロリン残基の一部を水酸化することも必要であろう、水酸化により、チロシン残 基がDOPA残基に転化され、任意的にプロリン残基がヒドロキシプロリン残基 に転化される。 DOPA水酸基は結合面において水を排除し、粘着物質の湿潤 下での優れた強さに寄与し、DOPA残基はキノンに酸化されて粘着物質を硬化 し、接着性を与える分子内架橋に関与する。 水酸化を行なうあらゆる適当な化学的又は酵素的手段を採用することができる。 もっとも、キノコのチロシナーゼ又はストレプトコッカス・アンチビオチヵスの チロシナーゼのような酵素を用いて酵素的に水酸化を行なうことが好ましい、こ れらの酵素を用いた酵素的水酸化方法は、Itoら、Biochem、 J、  222:407−411 f19841並びにMarumo及びWaite、  Biochem、 Biophys、 Acta 852:98−103 (1 9861に一般的に記載された方法により行なうことができる。好、ましくは、 少なくとも約10%のチロシン残基が水酸化される。キノコのチロシナーゼは、 LH−セファデックス60カラムに結合した後0.2M酢酸により溶離すること やメンブレンフィルターによるろ過によってクンバク質から分離することができ る。 上述の記載及び以下の実施例は、ミチラス・エデュラスの生物粘着物質前駆体タ ンパク質の類似体に基づいて記載されているが、この発明は、繰返し構造を有す るあらゆる全ての生物粘着物質前駆体タンパク質の類似体を包含することを意図 する。公知の方法を用いて生物粘着物質前駆体タンパク質を単離し配列決定を行 なうこと及び/又はこれらのタンパク質をコードするcDNAを単離して配列決 定を行なうことができる。この発明の方法を用いることによって、当業者は適当 なりNA配列を演鐸し、該配列をコードするオリゴヌクレオチドを合成し、繰返 しポリペプチド配列をコードする合成遺伝子を構築し、繰返し配列を発現するこ とができる。このように、この発明は、繰返し構造を含むあらゆる全ての天然タ ンパク質粘着物質の生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の微生物による生産を 可能にする。 この発明の方法によって生産された生物粘着物質は、従来と同様に使用すること ができ、所望ならば、接着剤において採用される従来の合成ポリマー接着剤、充 填剤、コアセルベート及び/又はアジュバントと混合することもできる。これら は湿潤環境下での働きが望まれる、例えば海で使用される接着剤、医療用接着剤 若しくは歯科用接着剤又は保護コーティングとして特に有用である。 生物粘着物質タンパク質は、後日接着剤を再構成するために凍結乾燥することが できる。これは他の接着物質を含む若しくは含まない適当な溶媒中での溶液の形 態で接着剤、シール剤又は接着剤プライマーとして用いることができる。生物粘 着物質のための適当な溶媒は、水、メタノール、プロパツール等のアルコールの 水溶液、アセトン、DMSO及びジメチルフォルムアミド等を包含する。1つの 実施例では、生物粘着タンパク質は溶液中に約10ないし約50%の濃度で存在 する。 生物粘着タンパク質の溶液はプライマーとして表面上に均一にコートすることが できる。ブライマーコーティングの硬化は、架橋によって通常の空気環境下で起 き、これは高濃度に用いた場合には茶色又は黄褐色に着色することによって示さ れる。エポキシ接着剤のような従来の接着剤がプライマーコート上に塗布され、 接着すべき表面どうしが付着される。 この発明の他の実施例では、他の粘着物質を含む溶液中に水酸化生物粘着タンパ ク質を含む接着剤組成物が提供される。この発明の生物粘着クンバク質と共に用 いられる接着剤の典型的なものとして炭水化物接着剤及びポリアクリレート、ポ リエポキシド、レゾール等のような合成樹脂接着剤を挙げることができる。採用 することができる公知の炭水化物接着剤は、キトサン、デンプン、ペクチン、グ ルカン、デキストラン等を包含する。 1つの好ましい炭水化物接着剤は、5kujins、 J、J。 ら、Arch、 Biochem、 Biophys、 l11+359 (1 9651に記載された方法によってカニ又はエビの殻のキチンから精製されるキ トサンである。キトサンの遊離のアミノ基は酸化された生物粘着タンパク質のD OPA誘導キノンと反応性を有し、2つのポリマー間に共有結合性の架橋を与え る。 適当な濃度のキトサンは高い粘度及び優れた接着強度を有する生物粘着タンパク 質混合物を与える。高い粘度は、接着剤が硬化する機会を与えられる前に拡散し てしまう水中下での使用にと手特に有用な性質である。 好ましい接着剤混合物は2%ないし30%の水酸化生物粘着物質ポリマー及び1 %ないし7%のキトサンを含み、残部は・溶媒である0組成物のplは約5.5 から7.0である1組成物は、 DOPA−誘導キノンの生成及び架橋を触媒す るカテコールオキシダーゼ又はチロシナーゼを添加することによってp)16. 0で硬化することができる。 この発明の他の実施例では、生物粘着タンパク質が粘着性のような他の物理的性 質を改善する他のタンパク質と混合された接着剤組成物が提供される。ムラサキ ガイ粘着クンバク質はその性質がコラーゲンと深く関連していることが見出され ており、従って、接着剤組成物にとりて好ましい組成物はコラーゲンである。好 ましい組成物は10%ないし70%の固形分を有する溶液である。この固形分の 1%ないし50%は生物粘着タンパク質で50%ないし99%はコラーゲンであ る。 この発明の生物粘着タンパク質は、例えば傷の治療における生物医療接着剤又は シール剤として特に有用である。生物粘着タンパク質は生物由来の材料であるの で、化学合成された接着剤と比較すると毒性の分解産物を生じる危険性がはるか に小さい、生物粘着クンバク質は、フィブリンと同様にして生物医療シール剤と して用いることができる(例えば、Redl、 A、及びSchlag、 C, 。 Facial Plasic Surgery 24: 315−321 (1 9851参照)。 以下の実施例はここに記載したこの発明の実施をさらに例示することを意図した ものであって、この発明の範囲を限定することを意図するものではない。 オリゴDNAの合成のために用いた方法は、アプライド・バイオシステムズ社に よって製造された自動化固相DNA合成機を用いたメチルフォスファイト固相法 (Matteucci、 M、 D、及びCaruthers、 M、 H,。 Tetrahedron 1etters、 21ニア19−722 [198 0])である、4つの適当に保護された5−ジメトキシトリチル−2−デオキシ リボヌクレオシド−3°−フォスフォラミダイトのような出発物質、適当に保護 された5°−ジメトキシトリチル−2−デオキシリボヌクレオシドで誘導された シリカ及びコンドロールド多孔ガラス((:PGl (Adams、 S、 P 、 。 Kavka、 K、S、、 Wykes、 E、 J、、 Ho1der、 S 、 B、及びGa1lappi、G、R,、J、Amer、Cheap、Sac 、、105:661−663[1983]1は市販のものである。 DNA合成は3°末端から5°末端に進む0例えば、5’ GCG AAA C CA AGT TACCCA CCG ACCTACAAA 3゜の一本鎖を合 成するためには、約1μmalの保護された5°−ジメトキシトリチル−2°− デオキシアデノシンを合成カラムに装填し、自動化DNA合成機に挿入する。結 合サイクルは、2%トリクロロ酢酸ジクロロメタン溶液で固体支持体をデトリチ レーションし、無水アセトニイトリルで洗浄し、同時に適当に保護された5−ジ メトキシトリチル−2°−デオキシリボヌクレオシド−3°−フォスフオラミデ ート(l Ou+mollアセトニトリル溶液と、テトラシル(30μモル)ア セトニトリル溶液を加え、1分間インキュベートし、未反応の5°−水酸基を無 水酢酸及びテトラヒドロフラン中ジメチルアミノピリジンでキャッピングし、テ トラヒドロフラン、ルチジン及び水(2:1:2)の混合物中でヨウ素で酸化し 、最後に無水アセトニトリルで洗浄することから成る。結合サイクルは所望の長 さのDNAが得られるまで繰返される。DNAは次に、ジオキサン/トリエチル アミン中チオフェノキシトで処理することによって部分に脱保護され、濃水酸化 アンモニウムによる数回(2〜4回)の短い処理(5〜10分間)によって固体 支持体から遊離される。完全に脱保護されたDNAは水酸化アンモニウム溶液を 60〜65℃で8〜14時間加熱することによって得られる。 DNAは次いでイオン交換及び直線的プレバラティブポリアクリルアミドゲル電 気泳動によって精製される。精製されたDNAはその5°末端を酵素的にリン酸 化され1次のライゲーションの前に特徴づけられる。 烹J■11 単一のデカペプチドの直接・繰゛しを む生物 物「 タンパク 類似 をコー ドする ケのム成 びクローニング並びに 腸 での Ala−Lys−Pro−3er−tyr−Pro−Pro−Thr−Tyr− Lysの配列を有する個々の繰返しデカペプチド単位をコードする合成二本鎖D NAは、コード鎖が以下の式で示される配列を有する配列から選択することがで きる。 GCN AARCCN (AGY又はTCNI TAY CCN CCN AC N TAY AARただし、G、A、T及びCはそれぞれグアニン、アデニン、 チミン及びシトシン塩基を含むデオキシリボヌクレオチドを示し、Rはグアニン 又はアデニンを含むデオキシリボヌクレオチドを含み、Yはシトシン又はチミン を含むデオキシリボヌクレオチドを含み、NはG、A、TまたはCを示す。 上記デカペプチドの繰返しを含むタンパク質の大腸菌中での発現′のために、生 物粘着物質前駆体タンパク質類似体をコードする二本鎖DNA挿入物を調製する ために次の5つの二本鎖オリゴデオキシリボヌクレオチド配列を用いた。 これらのオリゴDNAは、宿主による欠失又は組換えを導くおそれがある繰返し DNA配列を最少化することに留意して選択された。5つのオリゴDNAは、デ カペプチドの種々の繰返し物をコードする配列を作製するために、互いにランダ ムに連結した。 自動化DNA合成機は、上記した10種類の一本オリゴDNAを合成するために 用いた。さらに、アニーリングにより二本鎖DNA挿入物の5°末端のための、 以下の平滑末端リンカ−断片を形成することができる2種類の一本鎖オリゴDN Aも合成した。 最後に、アニーリングにより二本鎖DNA挿入物の3°末端のための、以下の平 滑末端リンカ−断片を形成することができる2種類の一本鎖オリゴDNAも合成 した。 朱印を付した一本鎖オリゴDNAの5°末端は、ポリヌクレオチドキナーゼの存 在下でアデノシン三リン酸で処理することによりリン酸化したものを示す。 デカペプチドの繰返しを20個含むクンバク質を作製するために、デカペプチド をコードする10個のオリゴデオキシリボヌクレオチド(各1.6μg)及び4 つのリンカ−オリゴDNA (各a、4uglをT4DNAリガーゼの存在下で アニーリングし、連結する。この連結反応により、平均的20のデカペプチドコ ード断片を含み、ランダム順に連結され、5°及び3° りオンカー断片に挟ま れた、異なる長さの平滑末端二本鎖DNAの群が生成される。このようにして合 成された二本鎖DNAは、5° リンカ−によりコードされるLeu−Glu− Gly−5er−Met配列に先行され、3° リンカ−の停止コドン(TGA )よりも上流のGCGAAAがその後に続く、一連の繰返しデカペプチドをコー ドする。ライゲーション反応からの合成二本鎖DNAは、マニアティスら、(B iochemistry。 14:3787−3794 +1975)lの方法に従って6%ポリアクリルア ミドゲル電気泳動にかけられる。20デ力ペプチドコード配列に対応するバンド をゲルから切り出し、二本鎖DNAをゲルから電気溶出させる。20デカペプチ ドよりも多い又は少ない繰返しを含むタンパク質を合成することを望む場合には 、ライゲーション混合物中のデカペプチドをコードするオリゴDNA断片とリン カ−断片との比率を調節し、所望の大きさの二本鎖DNA断片をゲルから分離す る。 次いで合成二本鎖DNAをプラスミドpGX2213の単一のHpaI部位に挿 入する。第4図に基づいて説明すると、このプラスミドはtac (ハイブリッ ドtrp/1aclプロモーターの制御下にあるトリプトファンシンセターゼオ ペロンのtrpB及びtrpA領域を含む、このプラスミドは大腸菌宿主(GX 1668株)に挿入されてATCCに寄託されており、その受託番号はATCC 39388である。このプラスミド(lug)をHpaI (1単位)で処理す ることによって切断する。切断はtrpB領域内で起こり、tacブロモ−クー に連結されたtrpB遺伝子の5°末端に1122塩基対を残す、直線化された プラスミドは平滑末端を有する。デカペプチドコード配列を含む二本鎖DNA挿 入物(0,2μg)は、T4DNAリガーゼを用いて直線化されたpGX221 3に平滑末端連結される。 再環化したプラスミドは、大腸菌JM109株をトランスフオームするために用 いる。この宿主菌株は例えば、P−Lバイオケミカルズ社、ベセスグ・リサーチ ・ラボラトリーズ社及びニュー・イングランド・バイオラプス社等から市販され ている。これは、tacプロモーターからの発現を調節するlacレブレッサー アを過剰生産する1acl’遺伝子を含む、 tacブロモ−クーからの発現は 、イソプロピル−D−チオガラクトシド(IPTG)の添加によって誘導するこ とができる。この宿主はまた、recA−であり、これは、二本鎖挿入物中のデ カペプチドコード配列の組換えの確率を減少させる。トランスフオームされた大 腸菌JM109細胞は、アンピシリンを含むLB寒天培地上に接種し、24時間 培養する。得られたコロニーから調製されるプラスミドDNAは、制限酵素分析 によりスクリーニングし、正しい方向に挿入された単一の二本鎖DNAを含むク ローンを単離する。単離されたり゛ ローンはtrpB遺伝子産物の最初の37 4アミノ酸と、これに融合された合成二本鎖挿入物の5°末端リンカ−によって コードされる5つのアミノ酸(Leu−Glu−Gly−3er−Metlと、 デカペプチド配列の20の繰返しと、合成挿入物の3°末端のリンカ−の停止コ ドンの前の部分によってコードされるAla−Lysを含む。 単一の二本鎖DN挿入物を正しい方向に含むトランスフォーマントをルリア肉汁 とアンピシリンを含む2リツトル培養フラスコに接種し、中期対数期(0D60 0・0.5)まで生育させる。 IPTG (終濃度0.25 mM )を加え て発現を誘導する。8〜16時間後、融合タンパク質が宿主細胞中で高濃度に発 現される。細胞を遠心により集め、超音波処理により崩壊し、融合タンパク質を 従来のタンパク質回収方法により回収する。融合タンパク質は、最初のデカペプ チド配列の直上流のメチオニン残基のカルボキシル側でタンパク質を切断するシ アノーゲンブロミドで処理し、それによって生物粘着物質前駆体タンパク質をt rpB遺伝子産物のN末端断片及びリンカ−誘導ペプチド断片から分離する。生 物粘着物質前駆体タンパク質は次いで従来の方法により単離する。 見立里ユ 単一のデカペプチドの直妾・繰゛しを む 物 物「駆体タンパク′類似体 コ ードする 列の^成 びクローニング並びにサツカロミセス・セレビシアエ で のエコ サツカロミセス・セレビシアエ中での発現のために、生物粘着物質前駆体タンパ ク質類似体をコードする二本鎖DNA挿入物を調製するために、以下の二本オリ ゴDNA配列を用いる。 G(:TAAGCCATCTTACCCACCAAC(:TACAAGGGTA GAATGGGTGGTTGGATGTT(:CGATTC自動化DNA合成機 を用いて以下のオリゴDNAを合成した。 A5°GCT AAG CCA TCT TACCCA CCA ACCTAC AAGB 5° CTT AGCCTT GTA GGT 丁GG TGG G TA AGA TGGC5°GAA TTCGTCGACATGD5°CTT  AGCCAT GTCGACGAA TTCE 5’ GCT AAG TAA  GCT TGG ATCCF5°GGA TCCAAG CTT Aオリゴデ オキシリボヌクレオチドA、B、DおよびEは、ポリヌクレオチドキナーゼの存 在下でアデノシン三リン酸で処理することによって5°末端をリン酸化する。デ カペプチド繰返しを20個含むタンパク質を作製するために、T4DNAリガー ゼの存在下で、オリゴDNAを4A:4B: IC: ID: IE: IFの 比率でアニーリングして、5° リンカ−(C及びD)、3° リンカ−(E及 びF)並びにサツカロミセス・セレビシアエ中での発現にとって好まれるコドン な含む、繰返しデカペプチドコード配列(A及びB)を含む二本鎖DNA挿入物 を作製する。5° リンカ−はEcoRI及び5alI切断部位を有する。3°  リンカ−はHind[[及びBanHI切断部位を有する。ライゲーション産 物をマニアナイスら(止揚)の方法に従って6%ポリアクリルアミドゲル電気泳 動にかける。デカペプチドコード配列の繰返しを約20含む二本鎖DNAに対応 するバンドをゲルから切り出し、二本鎖DNAをゲルから電気溶出させる。 単離した二本鎖DNA断片を5alI及びHindIIIで消化してギザギザの 末端を生成する。このようにして作製された二本鎖DNA断片を、第5図に示す YpGXlに挿入する。 YpGXlは、テトラサイクリン耐性遺伝子の中に単 一の5alI及びHindnl制限部位を有する。プラスミド(2μg)を5a lI及びHindmで消化し、得られた直線化プラスミドをT4DNAリガーゼ の存在下で二本鎖DNA挿入物と連結する。再環化したプラスミドを用いて大腸 菌JM109株をトランスフオームし、トランスフォーマントを別々にアンピシ リン含有LB−寒天プレート上で生育し1次いでLB+アンピシリン及びLB+ テトラサイクリンプレート上に移す、 Ap”Tc”コロニーからのプラスミド を制限酵素消化によって分析し、正しい方向に二本鎖DNA挿入物を含むプラス ミドを同定する。 サツカロミセス・セレビシアエフオスフオグリPレートキナーゼ(PGK)プロ モーター及び部分的構造遺伝子断片を第6図に示すようにプラスミドYpGX6 0から単離する。 YpGX60を5alIで消化し、PGKブロモ−クーに対 応する断片と構造遺伝子の最初の229コドンに対応する2000塩基対の断片 をゲル電気泳動によって単離する。デカペプチドの繰返しを20個コードする合 成二本鎖DNA断片が挿入されているプラスミドypc+xtを5alIで消化 する。プラスミドYpGX60から単離されたPGK断片を、20デカペプチド コード挿入物を含有する直線化YpGX1とT4DNAリガーゼの存在下で連結 する。得られたプラスミドを用いてD8やAH22(ATCC#386261の ようなサツカロミセス・セレビシアエ菌株をトランスフオームする。トランスフ ォーマントを、適当な栄養を補填したYNBD固相培地上で培養し、免疫的にス クリーニングしてPGK−粘着融合タンパク質を産生しているコロニーを同定す る。単離されたトランスフォーマントは、YNBD+トリプトファンを含む2リ ツトルフラスコ中に接種して30℃で一夜培養する。細胞を遠心により回収し、 フレンチプレス中で破壊する。融合タンパク質を従来のタンパク質回収方法によ り回収する。融合タンパク質は、最初のデカペプチド配列の直上流のメチオニン 残基のカルボキシル側でタンパク質を切断するシアノーゲンブロミドで処理し、 それによって生物粘着物質前駆体タンパク質をPGKのN末端断片及びリンカ− 誘導ペプチド断片から分離する。生物粘着物質前駆体タンパク質は次いで従来の 方法により単離する。 1五里旦 物 質前駆 タンパク 類似体に・する逸生n生 メリーフィールド固相法により合成された。 Ala−Lys−Pro−Ser −Tyr−Pro−Pro−Thr−Tyr−Lysの配列を有する合成デカペ プチド(1,5mg)を、1.8 mlのリン酸緩衝液中の2.OBのウシ血清 アルブミン(BSA)と結合した。1%グルタルアルデヒド(0,2mll を 加え、溶液を22℃で30分間インキュベートした。水素化ホウ素ナトリウムを 終濃度0.5 B/IIlになるように加え、インキュベーションを22℃で1 時間続けた0次いで溶液をリン酸緩衝液に対して透析した。得られたタンパク質 のアミノ酸分析により、B5Alモル当り35モルのペプチドが結合しているこ とが示された。 フロイントの不完全アジュバント中の100μgのペプチド(BSA結合)をウ サギに筋肉内注射した。フロイントの不完全アジュバントを用いたブースター皮 下注射をその後2週間間隔で行なった。この方法により、デカペプチド並びにム ラサキガイから単離されたミラチス・エデュラスの生物粘着物質前駆体タンパク 質又は微生物中で生産された類似体タンパク質に対して反応性を有する高タイタ ー抗体が得られた。 1土里A 単一のデカペプチドの官 ・繰返しを も生物粘 物前駆 タンパク 類似体を コーじ−々」こ烈jと含」L及U’)ローニング並びに 腸 での 現 A、 pGX2346の構築 ウシキモシンの発現のためのベクター/宿主系の一部であるプラスミドpGX2 287 fNRRL−B15788) ヲ、生物粘着物質前駆体タンパク質類似 体コード配列のための大腸菌クローニング及び発現ベクターとして用いた。第7 図は最初のクローニング実験の間に構築されたDNA断片の概略を示す0両端に 5゛及び3゛ リンカ−がついた1つのデカペプチドをコードする合成りNAを 、pGX2287の単一のC1aI及び5phI制限酵素部位の間でクローニン グした。このクローニングは、効率的に発現されるtrpB遺伝子と、生物粘着 物質前駆体タンパク質類似体コード配列と、ウシキモシンの159個のカルボキ シ末端アミノ酸をコードする37領域とを含む合成トリブリッド遺伝子が形成さ れるように行なった。このトリブリッド遺伝子は、5゛配列及びtrpB部分が 効率的な転写及び翻訳開始を与え、キモシン配列が大腸菌中で不溶性の封入体( inclusion bodylを形成するので採用した。封入体の形成は、外 来クンバク質に安定性を与え、初期精製の便利な方法を与える。メチオニンコド ンが生物粘着物質前駆体タンパク質類似体コード配列の両側に存在し、従って、 生物粘着物質前駆体クンバク質はシアノーゲンブロミド処理によって融合タンパ ク質から容易に切りだすことができる。 第7図に示す合成りNAはアプライド・バイオシステムズ・DNA合成機(〕〕 オスフォラミタイトケミストリー)を用いて7種類のオリゴヌクレオチドとして 合成した。これらのオリゴヌクレオチドは以下の通りで1875 GGTTTC GCGGCCGCCAT 5’リンカ−1876CGATGGCGGCC5°リ ンカ−1877CTTGCCGGCGTTTTGTAGGTCGGT 3°リン カ−GGGTAAGAC 1892GCGAAACCGTCTTACCCACCGACCT 3°リンカ− 1893ACAAAACGCCGGCAAGCATG 3’リンカープレバラテ イブゲル電気泳動及び逆相クロマトグラフィーによる精製後、オリゴヌクレオチ ドを1デルタ280単位/■1の濃度で溶解した。オリゴヌクレオチド8187 6、#1877及び1111892は、それぞれ別々に、T4ポリヌクレオチド キナーゼと、1mMATPと、50ulのキナーゼ反応液に加えられた20μl のオリゴヌクレオチド溶液を含む反応液中でリン酸化した。オリゴヌクレオチド #1545及びJt1546は、最初に1:1の比率でプールすることを除き、 同様な方法で処理した。酵素反応後、溶液を煮沸して酵素を不活性化した。オリ ゴヌクレオチド81875を等量の#1876キナーゼ反応液に加え、ゆっくり と冷めさせて5゛ リンカ−を形成した。同様に、H892及び#1877キナ ーゼ反応溶液を等量の、キナーゼを含まない1893と混合し、煮沸し、ゆっく りと冷めさせ、次いでT4ポリヌクレオチドリガーゼで180μlの体積で16 ℃で11時間反応させて3° リンカ−を構築した。 プラスミドpGX2287 D NA (5u g )を18単位のC1alで 消化し、フェノール−クロロホルムで抽出し、エタノール沈殿を行ない、0.0 01 M EDTA含有0.01 M Tris−HCI (pH8,0)中に 0.25μgDNA/μlの濃度で溶解した。lOμlのC1aI切断pGX2 287 D N Aを、25μlの5° リンカ−と、総体積40μlで、16 ℃で11時間連結した。連結後、DNAをフェノール−クロロホルム抽出し、エ タノール沈殿を行ない、次いで1aIの水に溶解した。DNA溶液を、セントリ コン30(アミコン9超遠心機を用いて濃縮し、次いで2aIの水で2回洗浄し 、5000 rpmで10分間遠心した。未結合リンカ−の多くが除去された、 洗浄及び濃縮されたDNAを1、エタノール沈殿し、10μlの水に溶解した。 ′ライゲーション混合物を、150μlの5phI制限酵素緩衝液中に希釈し、  5phIで消化した。10μgのtJ’lNAを加え、溶液をフェノール−ク ロロホルム抽出し1次いでエタノール沈殿した。DNAは最終的にT4リガーゼ 緩衝液で200μlに希釈し、15℃で一夜連結した。連結体を用いて、標準的 な方法により大腸菌GX3015 (F−trpED102 tna2 rec A nadA [chlD−pgl][ラムダcI857BamHIl l を トランスフオームした。 recA及びtrpED突然変異を有し、ラムダcI 857リブレツサーを有する欠陥的゛ ラムダライソーゲンを有するいずれの大 腸菌も宿主として適当である。細胞は、 LB÷100μg/mlアンピシリン 、又は0.4%グルコース、0.4%酸加水分解カゼイン(カザミノ酸、ディフ コ社)及び100μg/mlのアンピシリンを含む最少培地上で培養した。1つ の特徴づけられたトランスフォーマントは、37℃に加熱すると、抗キモシン抗 体及び抗デカペプチド抗体(実施例3の方法により生産された)の両方と反応す ることがウェスタンプロット法(Burnette、 W、N、、 1981.  Anal、 Biochem、、 112:195−203)により確認され たタンパク質を産生した。このトランスフォーマント中のプラスミドをpGX2 346と命名した。これをDNA配列分析したところ、合成遺伝子は2つの内部 デカペプチドコード配列、合計3つのデカペプチドコード配列と5°及び3°  リンカ−を含むことが示された(これらのデカペプチドの1つは3゛ リンカ− によってコードされる。第7図参照)。 B、生物 物質前駆体タンパク質類似体をコードする列の きさを拡 すること によるGX2348の −pGX234B中の3つのデカペプチドコード配列の 両端につく5゛及び3゛ リンカ−を、生物粘着物質前駆体タンパク質類似体コ ード配列の大きさをオリゴヌクレオチドをさらに連結することなく、単一の連結 操作で増大させることができるように、単一の制限部位を有するように設計した 。57リンカーはNotI部位を、3゛ リンカ−はNaeI部位を有する。  pGX2346のNotI消化及びそれに続<DNAポリメラーゼエでの処理に よって生成される3つのデカペプチドコード配列の57末端を、別のpGX23 46のNaeI消化によって生成される3つのデカペプチドコード配列の平滑3 7末端に連結した(第2図参照)、コれにより、 thr−pro−alaをコ ードするリンカ−領域を介してフレームが合致した融合物が形成される。 5°、3°及び内部リンカ−の全ては、元のデカペプチドに用いられているアミ ノ酸ala、thr、 pro、serをコードするものであるので、翻訳産物 の一般的な性質を破壊することはない。 約0.5 u g ノpGX2346 D N Aを20ul(7)体積でNo tIで切断した。第2のpGX2346試料0.5μgをNaeIで切断した。 DNA溶液をフェノール−クロロホルムで抽出し、エタノール沈殿し、20μl の水に溶解した。 Notl消化したDNAを、0.25 mM dATP、 dGTP、 dCT P、dTTPを含有する100μlの74DNAポリメラーゼ溶液と反応させて NotI消化により生成した一本鎖末端を充填した。DNAを抽出し、沈殿し、 水に溶解した。 NotI/Po1l処理DNAの約半分と、 NaeI処理DNAの約半分とを T4ポリヌクレオチドリガーゼ及び0.5 mM ATPによって20μlの体 積中で22℃で4.5時間連結した。連結反応液を100μlのPvuI緩衝液 で希釈し6.28単位のPvuIで1時間、37℃で消化した。キャリアtRN A(20LLg)を加え、反応液を抽出し、沈殿した。最後に、DNAを150 μlの体積で15℃で8時間連結して低DNA濃度での環化を促進した。ライゲ ーション混合物でGX3015細胞をトランスフオームした。 特徴づけられた1つのトランスフォーマントは、予想された6つの繰返しではな く、5つの生物粘着物質前駆体タンパク質類似体の繰返しをコードすることがD NA配列決定により示されたプラスミドを有していた。また、5°及び3° リ ンカ−の結合から予想されるthr−pro−alaコード配列も存在しなかっ た。これは、おそらく、ホモロガス組換えによって1つのデカペプチドコード繰 返し及びリンカ−が欠失したものと思われる。この新規なプラスミドはpGX2 348と命名した。 pGX2348を含む細胞な0℃で培養し、次いで37℃ にシフトさせると、予想されたように、抗デカペプチド抗体と反応する分子量2 7,000のタンパク質を産生した。 C0物 物 前駆 タンパク 類似 コード ダのL立皇玉蓋」 5つデカペプチドコード配列を有するプラスミドpGX2348を、pGX23 46について上述したのと全く同一の連結操作に付し、予想された構造を完全に 有するプラスミドpGX2354を含むトランスフォーマントを得た(第8図参 照) 、thr−pro−ala トリペプチドコード配列によってそれぞれ5 つのデカペプチド繰返しをコードする2つの領域が存在していた。5°及び3°  リンカ−をNotI及びNaeI部位において結合するとNaeI部位が再生 する。 従って、上記した方法によりさらに連結操作を行なうと、5つのデカペプチドコ ード繰返しの数が増えて大きさが増大する。すなわち、pGX2354 flo デカペプチド繰返し)をpGX2358 f15デカペプチド繰返し)の構築に 用い、pGX2358をpGX2365 (20テカヘブチト繰返L)C7)m 築!=用いた。 pGX2358及びpGx2365中の挿入物のDNA配列は 決定していないが、それらは内部NaeI部位を有し、以下に述べるように、シ アノーゲンプロミド切断の前後で予想された分子量を有する免疫反応性タンパク 質を産生ずる。これらのデータは、予想される構造、すなわち、デカペプチドコ ード繰返しがトリペプチドコード配列によって分離された構造を有する合成遺伝 子と符合する。 pGX2346 3 24.729 4.004pGX2348 5 26.9 96 6.270pGX2354 10 32.931 12.206pGX2 358 15 38.854 18.128pGX2365 20 44.80 3 24.077第9図は、シアノーゲンブロミド切断後にプラスミドpGX2 365を含む細胞によって産生された分子量24.077の生物粘着物質前駆体 タンパク質類似体のアミノ酸配列を示す。 D、デカペプチド繰゛し さの 大により減小する生物T躯体タンパク 、似  蓄 の 析 ウェスタンプロットにおける免疫反応の強さく第10図)及びコマシー染色した 総細胞タンパク質(データは示さず)に基づくと、プラスミドpGX2346及 びpGX2348を含む大腸菌細胞は総革溶性タンパク質の数パーセントの生物 粘着物質前駆体タンパク質を産生したが、デカペプチド繰返し数が1O115、 そして20に増えるにしたがって、タンパク質の生産量が有意に減少する。すな わち、遺伝子発現レベルは、コードされるデカペプチド繰り返し単位の数に反比 例的に変化する。3ないし20個の繰返しを含む一連のプラスミドpGX234 6ないしpGx2365は1合成生物粘着物質前駆体タンパク質遺伝子の長さを 除けば同一に構築されている。従って。 発現レベルが低下することは、発現される遺伝子の大きさが増大することと直接 関連していると考えられる。 E、 物 物 「駆体タンパク′類似 を生産するための 腸 株の プラスミドpGX2287は、アンピシリン耐性を与えるβ−ラクタマーゼを有 し、また、トリプトファンを含まない培地において宿主GX3015染色体中で のtrpED102欠失を補うtrpED遺伝子を有する。大腸菌GX3015 のトランスフオームされた培養物は100μg/mlのアンピシリン及び/又は トリプトファンを含まない培地中で生育させた。 上記セクションCにおいて記載したプラスミドの1ツヲ含むGx3015の単一 のコロニーを、0.4%カザミノ酸及び0.4%グルコースを添加した最少塩培 地(Miller。 J、H,、r分子遺伝学における実験J Co1d Spring Harbo rlaboratory、 1972. p、 4321上で生育した後、10 0μg/alのアンピシリンを添加した5mlのLB培地に接種した。吸光度( ABO3)が1.0以上に達した後、0.4 mlの培養物を、100μg/m lのアンピシリンを添加した50+slのLB肉汁を含む250m1の2つの振 盪フラスコのそれぞれに接種した。2つのフラスコを30℃でインキュベートし 、250 rpmで6.5〜9時間振盪した。 発酵は8リツトルの以下の初期培地を用いて行なう。 (NH41*50430 g KH*PO4−15g KIHPO4−5g ビオチン(95%エタノール中0.5 mg/all −12ml水道水を加え て8リツトルにし、オートクレーブにかける。 オートクレーブにかけた後、以下の添加物を加えて初期培地を提供する。 CaC1t・2H,0−10%(v/v)滅菌溶液10m1グルコース −50 % (w/vl滅菌溶液360m1ニアシン −0,5% fw/v)滅菌溶液 18+nl微量溶液1 − 90m1 微量溶液2 − 18m+1 微量溶液3 − 1.8■l 以下の発酵条件を維持する。 pH7,0(5N NH,OH及びI N H,PO,により調整)スバージ速 度 1 vvm 温度 32℃ 撹拌速度 800 rpm 発現を誘導する前に細胞密度を増大させるために、栄養を含む肉汁補填物の系を 採用する。加える溶液は以下のようにして調製する。 脱イオン水中に1000 gのグルコースを含む溶液(最終体積1700 al lをオートクレーブにかける。オートクレーブ後、微量無機物温液を加える。 微量溶液1 − 500+nl 微量溶液2 − 100m1 微量溶液3 − 10+n1 CaC1i・2Hz0 50 ml 微Jl腋」2 水 900 酊1 濃塩酸 13.1 +n1 FeC1i’6HzO5,4g ZnSO44Hi0 1.44 g MnC1g’48iO1,Og CuSO−・5HJ O,25g GOClt・6HaOO,24g H,BOm 0.062 g looo mlにして滅菌ろ過する。 裟l呈亘ユ 水 900II11 塩酸 44.8ml 1HtO4・7HxO61,6g looo mlにして滅菌ろ過する。 匙11豆ユ 水 100hl Na*Mo0n・2HtO24,1g 滅菌ろ過する。 添加溶液は肉汁に先ず180 ml加えておき、グルコ−゛ス濃度を10 g/ lに維持するのに必要に応じて添加する。 添加はABO3が20になるまで続け、この時点でハイブリッドラムダOL/P *ブロモ−クーからトリブリッド生物粘着物質前駆体タンパク質遺伝子を発現す る誘導をかける。誘導は、温度を42℃に1時間上げて、 GX3015染色体 中の欠陥的ラムダリソーゲンによって産生された温度感受性ラムダcI857リ ブレツサータンパク質を不活性化することによフて行なわれる0発酵は37℃で さらに6〜8時間行なう。 1胤PI 5 デカペプチド Ala−L 5−Pro−3er−Tyr−Pro−Pro−T hr−T r−Lsの繰返しを20 む生物 物質前一体クンバク頚似 の 現 を改良するー プラスミドpGX2365を、大腸菌中での20繰返しタンパク質の発現を増大 させる試みでさらに操作した。すなわち、発現レベルに及び細胞内溶解度に対す るキモシン配列の効果を調べるために、以下に示すようにpGX2365の新規 な誘導体を2つ作製した。 プラスミドpGX2365は、デカペプチド繰返しコード配列の末端に単一の5 phl部位と、キモシンコード配列の中に単一のBanII部位と、キモシンコ ード配列の末端に単一のBclI部位とを有する。オリゴヌクレオチドを合成し 、アニールして以下に示すリンカ−を作製した。このリンカ−は、遺伝子からキ モシン配列を段階的に欠失させるために用いることができる。 リンカ−を先ずpGX2365のBanlI部位とBe11部位との間に挿入し てpGX2374を作製した。 pGX2374から産生されたタンパク質は、 キモシンから誘導された61のカルボキシ末端アミノ酸と4つのリンカ−アミノ 酸のみを含んでいた。欠失により、キモシン領域に元々存在した4つのシスティ ンの2つを包含する、98個のカルボキシ末端キモシンアミノ酸が除去された。  pGX2374を5phlで消化し、小さな5phl断片を除去し、再環化す ると、残ったキモシン配列が欠失し、デカペプチド繰返しの後にはリンカ−配列 によってコードされるカルボキシ末端アミノ酸net−pro−gly−1eu のみが残った。このプラスミドはpGX2375 ト命名シタ。 pGX2374及びpGX2375によって産生されるデカペプチド繰返しタン パク質の発現レベルと溶解度を、ウェスタンプロットにより調べて先に記載した 他の全てのプラスミドと比較した。結果を第10図に示す。 浄書(内容に変更なし) 実施例6 単一デカペプチドの反復配列を含む生物粘着物質前駆体類似タンパク質をコード する配列の、ビール酵母菌(S。 cerevisiae )中での発現 実施例4のように構成した生物粘着物質前駆体類似り7/(り質を、第3図に示 した酵母の発現ベクターYpG265GAL4 (ATCC#67233)に取 り込ませた。この酵母−E、coliシャトルベクターは、酵母の2μmの複製 起源およびpJDB207からのLEU2−d対立遺伝子を有するため、非常に 高いコピー数(l細胞あたり100〜200コピー)でS acchromye es中で複製した(Beggs、 J、D、、 In Alfred Ben5 on Symposiuss 16. Mo1ecular Genetics  in Yeast、 Van Wettenstein。 D、ら編、 Muoksgaard、Copenhagen、pp−383−3 89(1981)、転写の開始および調節は、GALL−10調節領域から上流 の活性化部位(UAS)と結合したMF−σ1転写開始部位(TIS)で構成さ れたハイブリッドであるプロモーターによって決定された。転写開始が効率的に 生じるために、GAL l −10UASは、酵母ガラクトース遺伝子における 正のレグレータ−であるGAL4タンパク質に結合しなければならない。複数の GAL 1−10UAS部位に結合するに十分なGAL4タンパク質を得るため に、GAL4遺伝子も発現プラスミドに乗っている。さらに、プラスミドYpG X265GAL4には、PH05遺伝子由来のシグナルコード配列が含まれ浄書 (内容に変更なし) ている。転写を終止させるために、酵母のグリセロアルデヒド3−リン酸デヒド ロゲナーゼ(GAPD)()遺伝子に見られるターミネータ−に基づいて、合成 ターミネータ−を利用した。 ベクターYpGX262GAL4からの酵母発現モジュール(同時係属出願であ って、通常に譲渡された米国特許第916.147号に完全に記載)は、制限酵 素のHindI[[およびB a m HIで切り出され、M l 3 m p  9にクローニングされて、MGX436を生じた(第11図参照)。 E、coliの調節配列を有する生物粘着物質前駆体類似タンパク質−キモトリ プシンバイブリド遺伝子は、βmaIおよびBcllf!1llEftエンドヌ クレアーゼを用いてpGX2365 (実施例4参照)から切り出され、MGX 436の酵母発現モジュール中のEcoRVおよびBa m H1部位で結合し 、MGX441が生じた。直接類似体配列に先行する5つのtrpBコドンおよ びメチオニンフドン以外のE、coli配列は、以下のオリゴヌクレオチド配列 を用いたオリゴヌクレオチド規定突然変異によって欠失を生じた。 5’ CATCGATGGCTGGCGCAGAGGCGTTGGCCAAAG AAGにれによって、ベクターMGX448が生じた。 酵母の発現七ジュール−生物粘着物質前駆体類似タン浄書(内容に変更なし) バク質−キモトリプシン配列は、βmalt;よびXh。 ■制限酵素を用いてMGX 448ベクターから切り出し、酵母−E、coli シャトルベクターにトランスファーして、YpGX277が生じt;。続イテ、 GAL4遺伝子を、ユニークHindI[[サイトでH1ndI[[断片として YpGX277に加えると、YpGX277GAL4が生シタ。 このプラスミドによってコードされた生物粘着物質前駆体類似タンパク質は、配 列、PHQ5シグナル−Leu−Arg−Gay−Pro−Se t−Me t −Ala−Ala−[(Ala−Lys−Pro−3et−Tyr−Pro−P ro−Thr−Tyr−Lys)g−Thr−Pro−Aral 4−3e r −Me t−キモトリプシン(159のアミノ酸)を有する。 生物粘着物質前駆体類似タンパク質配列とPH05シグナル配列がメチオニンフ ドンによって分離するが、trpBコドンのない酵母発現ベクターを会合させる ために、pGX2365をC1aI8よびBcllで消化し、生物粘着物質前駆 体類似タンパク質を含む断片を、ゲル精製した。さらに、配列が5’ ATCA ATおよび5′CGATTTGATの2つのオリゴヌクレオチドを合成し、アニ ーリングした。NGX436の2本鎖DNAをEcoRVおよびBamHIで消 化し、大きなベクター断片をゲル精製した。 2つの精製DNA断片でおよびアニーリングオリゴヌクレオチドを連結し、E、 coliを標準的なプロトコル浄書(内容に変更なし) を用いてトランスフオームした。を二だ1つのプラークに、BamHIおよびI ;coRVで消化して、DNA断片を放出するDNAが含まれていた。 制限エンドヌクレアーゼおよびDNA配列の解析によれば、リンカ−オリゴヌク レオチドは予想通り挿入されているが、予定の20反復配列ではなく30反復配 列のデカペプチド配列がベクターにコードされる組換えによって、生物粘着物質 前駆体類似タンパク質領域が伸長していることが分かつt;。生物粘着物質前駆 体類似タンパク質コード配列および酵母発現モジュールは、5′末端および3′ 末端のそれぞれでβmalおよびXholを用いて、このM13ベクターから切 り出され、酵母−E。 coliシャトルベクターと連結され、YpGX275が生じた。統いて、GA L4遺伝子が、ユニークH4ndn[サイトにHindm断片として付加され、 YpGX275GAL 4が生じた。YpGX275GAL4でコードされた生 物粘着物質前駆体類似タンパク質は、PH05シグナル−Asp−I lo−L ys−5er−Met−AIa−Ala−[(Ala−Lys−Pro−3er −Tyr−Pro−Pro−Thr−Tyr−Lys)sThr−Pro−Al  a] 、−3e t−Me t−キモトリプシン(159アミノ酸)である。 YpGX277GAL4中での生物粘着物質前駆体類似タンパク質コード配列の 3′末端からキモトリプシン配列を除去するために、酵母のプロモータ、シグナ ル配浄書(内容に変更なし) 列および生物粘着物質前駆体類似タンパク質配列は、プロモータの開始点でH1 ndll+サイト、およびキモトリプシン配列から生物粘着物質前駆体類似タン パク質配列を分111するβphIサイトを用いて、YpGX277GAL4か ら切り出された。この断片は、βphrサイトがBamHIサイトに隣接するよ うに、Ml 3mp l 8にクローン化した。酵母のプロモータシグナル配列 生物粘着物質前駆体類似タンパク質を含む断片は、プロモータ領域の開始点でH indmサイト、およびMl3からBamHIサイトを用いて2本鎖M13ベク ターから切り出された。続いて、この断片を、酵母−E、coliシャトルベク ターによって連結し、GAL4遺伝子をM i n dm断片として添加したと ころ、発現ベクターYpGX279GAL4が生じた。これは、YpGX265 GAL4に相当するが、PH05シグナルコ一ド配列末端のEcoRVサイトと GAPDHターミネータ−に先行するBamHIサイトとの間に位置する生物粘 着物質前駆体類似タンパク質配列を有していた。同様の方法によって、キモトリ プシンコード領域は、YpGX275GAL4カラ欠失シ、YpGX283GA L4が生じた。 PH05シグナルと生物粘着物質前駆体類似タンパク質配列との間にtrpB: ドンがなく、2CIE復配列のデカペプチド配列をフードする発現ベクターを産 生ずるために、以下のような構成を行った。 ypC,x279を、酵素NotIおよびBamHIに浄書(内容に変更なし) よって消化し、20デカペプチドの反復配列をコードする小さな断片をゲル精製 した。YpGX275は、N。 tIおよびBamHIによって消化し、酵母の発現モジュールおよび複製配列を 有する大きなベクター断片をゲル精製した。統いて、これら2つの断片を連結し 、E。 coliをトランスフオームし、得られたベクターYpGx284を単離した。 GAL 4遺伝子を、H1ndlI[サイトとしてYpGX284に加えた。Y pGX284GAL4によってコードされる生物粘着物質前駆体類似タンパク質 は、PH05シグナル−As p −1] o−Ly s−3er−Met−A l5−3er−[(Ala−Lys−Pro−3er−Tyr−Pro−Pro −Thr−Ty r−Lys)s−Thr−Pro−At a] 、−3e t −Met−Pro−Ara−Gly−Arg−LeUである。 これらのS 、 cerevisiae株が予期した分子量の生物粘着物質前駆 体類似タンパク質を高レベルで産生ずるかを決定するために、発現ベクターでト ランスフオームした酵母株D8YpGX225GAL4、YpGX227GAL 4、YpGX229GAL4、YpGX283GAL4およびYpGX2g4G AL4を、最初にYNBD個体培地(0,7%酵母窒素塩基、10%グルコース 、2%寒天)上で成育させ、続いてA600の初期値が0゜1となるようにYP D (1%酵母抽出物、2%ペプトン、浄書(内容に変更なし) 2%グルコース)10ml中に接種し、28℃で17〜24時間震盪しながら成 育させた。この細胞をYPGal(1%酵母抽出物、2%ペプトン、2%ガラク トース)で収穫ならびに洗浄し、6〜28時間誘導した。各培養物1mlをTs slE+zs緩衝液(25mMTris−HClx l 25EDTA%pH8 ,4)で、収穫および洗浄しt;。続いて、この細胞を収穫し、T□E 12% 緩衝液100に再懸して、グラスビーズの存在下で渦動させることによって破壊 した。T□E 12!緩衝液200μlを添加後、細胞溶解物をグラスビーズか ら除去し、細胞破砕物を微量遠心機(microfuge)にて5分間でベレエ ット化した。不溶性ペレエットは、試料用緩衝液(Laemmli、 IJ、に 、 1970+Nature 227:680−685) 200μlに再懸濁 し、5分間煮沸した。アリコート25μlを10%ポリアクリルアミドゲル上で 調べ、クマシブルーで染色した。この解析結果(第12図)によれば、適当な分 子量の生物粘着物質前駆体類似タジバク質は、この酵母株によって全細胞タンパ ク質の約5%のレベルで産生されることが示された。 発酵槽中で酵母株D8 (YpGX284GAL4)を成育させる!こめに、細 胞を寒天プレートから以下の接種培地50m1に接種し、30℃で24〜36時 間成育させた。光学濃度(ABO3)4.0ないし6.0において、培養物5− 5−1Oを接種培地500m1に移し、30℃にて24〜36時間成育させた。 4.0〜6.0の光学濃度で、この培養物を、産生培地9.4Qが充填された浄 書(内容に変更なし) 発酵槽に移した。 接種培地: 酵母窒素塩基(Dirco) 0 、67 g/ 1グルコース 100g/l KH2PO45g/l Mg5O,−7H105g/l 産生培地: 酵母抽出物 15g/l ベプトア 15g/l *グルコース 20g/I KH,Po、 5g/I M g S O、・7H,05g/l *ガラクトース log/l イノシトール 0.lOg/l チアミン 0.001g/I Sag4130 0.25g/l * オートクレーブ処理後に添加 細胞は、光学濃度が約50〜55に達する40〜45時間、産生培地中で増殖さ せj;。発酵茶件は、以下のようである。 浄書(内容に変更なし) 温度 32℃ 通気 lVVM 撹拌 800RPM pH4,5±0.1 pH滴定剤 lO%H,Po。 10%NaOH 続いて、細胞を遠心分離によって回収し、溶解緩衝液に再懸濁した。 実施例7 数種の異なったデカペプチドおよびヘキサペプチドを含む生物粘着物質前駆体類 似タンパク質の、):、coli中での合成、クローニングおよび発現 M、 edulisの生物粘着物質タンパクcDNAクローンに見られる様々な デカペプチドおよびヘキサペプチド列に基づくと(米国特許第933,945号 )、ポリペプチド反復アミノ酸配列中で大きな多様性のある生物粘着物質前駆体 類似タンパク質をコードする合成遺伝子が構成されていた。 A−pGX2385およびI)GX2386(7)会合M、 edulisのポ リフェノールタンパク質に見られる、1つのへキサペプチドおよび4つの異なっ たデカペプチドをコードするように、以下のオリゴヌクレオチドを設計した(第 13〜16図における、c D N Aの塩基配列浄書(内容に変更なし) データに基づく)。このコドンは、高いレベルで発現される遺伝子中で酵母S  、 cerevisiaeによって優先的に使用されるものを基準に選択しI; 。 ヘキサペプチド オリゴ# Ara Lys Pro Thr Tyr Lys2197 TAG  AAG GCT AAG CCA ACT2196 CGA TTCGGT  TGA ATG TTCデカペプチドI Pro Lys Pro Ser Tyr Pro Pro Thr Tyr  Lys2194 TACAAG CCA AAG CCA TCT TACCC A CCA ACT2195 GGT TTCGGT AGA ATG GGT  GGT TGA ATG TTCデカペプチド2 Pro Lys lie Thr Tyr Pro Ser Thr Tyr  Lys2193 TACAAG CCA AAG ATT ATCTACCCA  TCT ACT2192 GGT TTCTAA TGA ATG GGT  AGA TGA ATG TTCデカペプチド3 +1e Lys Pro Thr Tyr Pro Ser Thr Tyr  Lys2191 TACAAG ATT AAG CCA ATCTACCCA  TCT ACT2190 TAA TTCGGT TGA ATG GGT  AGA TGA ATG TTCデカペプチド4 Ara Lys Pro Thr Tyr Pro Ser Thr Tyr  Lys2189 TACAAG GCT AAG CCA ATCTACCCA  TCT ACT2188 CGA TTCGGT TGA ATG GGT  AGA TCA ATG TTC浄書(内容に変更なし) これらのコード配列に加えて、pGX2346のtrpB遺伝子または関連ペプ チドとのフレーム内融合物ヲ産生ずるように、5′および3′ りンカーを設計 した。 これらリンカ−の配列は以下のようである。 オリゴ# Met Ara Ara Ara Tyr Lys2201 5’  りンガー CG ATG GCG GCCGCT2200 TACCGCCGG  CGA ATG TTCClal Notl Tyr−Lys−Gly−Thr−Ser−Met2198 3’リンガ−TA CAAG GGT ACCAGCATG2199 CCA TGG TC Asp718 5phl この5′ リンカ−にはNotI認識部位が含まれ、3′リンカ−にはAsp7 18 認識部位が含まれている。 従って、プラスミドの第1バツチをNotIで設計し、第2バツチをAsp71 8で設計した後、DNAポリメラーゼI処理によって5′末端の突き出し部分を 埋めると、これらDNAが連結して、以下に示す新たな2結合遺伝子を創製する ことができる。 前駆体遺伝子 Met Ara Ara Ara Gly Thr Ser MetATG G CG GCCGCT GGT ACCAGCATC浄書(内容に変更なし) TACCGCCGG CGA CCA TGG TCG TACNot I ’  Asp71g 5゛ リンカ−生物粘着物質前駆体類似タンパク質配列2結合遺伝子 Met Ara Ara Ara Gly Thr Ara Ara Gly  Thr Ser MetATG GCG GCCGCT GGT ACG GC CGCCGGT ACCAGCATGTACCGCCGG CGA CCA T GCCGG CGA CCA TGG TCG TAC5′ リンカ−連結No tl/Asp718 3 ’ リンカ−この工程は、遺伝子サイズの増大に伴っ て数回繰り返し、サイズを指数関数的な大きさにし、非常に大きな合成遺伝子を 作製することができる。制限酵素切断部位およびコドンは、フレーム内融合が起 き、リンカ−でコードしI;アミノ酸および結合配列の大部分が、天然の生物粘 着タンパク質のデカペプチドに通常見られるものとなるように、5′および3′  リンカ−内に選択した。唯一の例外は、結合配列へも引き入れる3′ リンカ −のグリシンコドンである。 これらオリゴヌクレオチドは、リン酸化学(phoshoramidite c hemisrtry)に基づいて、Applied Biosystemの自動 DNA合成装置によって合成した。各オリゴヌクレオチドは、A260が1.0 単位/l!11ノ濃度テH2゜に溶解しI;。2200および2199以外のす べてのオリゴヌクレオチドは、T4ポリヌクレオチドキナーゼを浄書(内容に変 更なし) 用いてリン酸化した。この1.OOD/+o;のオリゴヌクレオチド溶液20μ l([166μg)を、容量60μlとして、37℃で1.5時間キナーゼ処理 した。2分間煮沸し、続いて、相補対との混合(すなわち、2196と2197 .2194と2195.2192と21.93.2190と2191.2188 と2189)によって反応させた。このリン酸化オリゴヌクレオチド2201は 等量の非リン酸化オリゴヌクレオチド2200と混合して5′ リンカ−を作製 し、リン酸化オリゴヌクレオチド2198は等量の非リン酸化オリゴヌクレオチ ド2199と混合して3′ リンカ−を作製した。混合後、試料を沸騰するまで 加熱し、徐々に20℃に冷却させ、統いて、氷上でアニーリングさせた。 容量100/I11中のpGX2287DNA (NRRL−B15788)1 0μmを、CI a r (Boehringer−Mannheim) I  O単位によって消化した。C1al断片pcx228710μgを、5′ リン カ−溶液30μmを用いて15℃にて4,5時間容量40μlの反応で連結させ た。この連結溶液は、1mlに希釈してから、Centricon 30 フィ ルター(Am1con Carp−)によって50μlに濃縮した。 この希釈および再濃縮をさらに2回繰り返し、非連結リンカ−を除去した。この DNAは、フェノール−クロロホルム抽出およびエタノール沈澱を行って、H, 040μlに溶解した。 5′ リンカ−を用いて生物粘着物質前駆体類似タンパ浄書(内容に変更なし) り質とpGX2287に挿入する連結は、以下のように行った。約2.5μgの 修飾pGX2287DNAを、デカペプチドコードオリゴヌクレオチドの溶液( 2194および2194.2192および2193.2190および21’jl 、2188および2189)の各4μ11およびヘキサペプチドコードオリゴヌ クレオチド溶液(2196および2197)2μlを含む容量40μlの反応液 中で連結させた。3′ リンカ−オリゴヌクレオチド(2198および2199 )を添加するために、2つの方法を取った。連結溶液(1〜3μl)に開始直後 から少量の3′ リンカ−を添加する方法、または15分ないし1時間は3′  リンカ−なしで連結反応を進行させる方法であった。続いて、3′ リンカ−を 過剰に(5〜10μl)添加した。3′ リンカ−のsph !末端はリン酸化 されないので、その遺伝子へ3′ リンカ−を添加することによって、さらに大 きなサイズの末端が生じた。オリゴヌクレオチドの連結反応溶液は、5phI消 化緩衝液で100または150μlの容量に希釈し、5phIによって切断した 。この消化断片をフェノール−クロロホルムで抽出してから、tRNA10μg を含むエタノールで沈澱させた。最後に、5phI切断連結反応混合物の半分( 最初のpGX2287の1.25ug)を、150μlの低濃度溶液中で環化さ せた。この最終連結溶液を用いてE。 こoliGX3105をトランスフオームし、トリプトファン≠含有で、0.4 %のグルコース、lμg/mlの二浄書(内容に変更なし) クチン酸、1μg7mlのビオチン、および100μg/mlのアンピシリンを 含有する、0.4%酸で加水分解したカザミノ酸(Difco)添加の最小塩類 培地上に蒔いた。 その結果得られた。tri)+AJ)十のプラスミドを有するトランスフォーマ ントが増殖し、そのプラスミドを解析した。性質決定された2つのプラスミド( pGX23858よびpGX2386)には、それぞれ、約280塩基対および 200塩基対の生物粘着物質前駆体タンパク挿入片が含まれていj;。pGX2 385およびpGX2386のDNA塩基配列とタンパク質への翻訳は、それぞ れ第17図および第18図に示す。pGX2385およびI)GX2386中の 合成遺伝子のDNA配列を調べたところ、上記の配列をコードするヘキサペプチ ドおよび4つのデカペプチドのうちの3つが含まれているこきが分かった。デカ ペプチド2(オリゴ21B98よび2188)のみは、これた2つの実施例では 示さない。 pGX2285およびpGX2286を含むトランスフォーマントは、抗コモト リプシン抗体および実施例3の抗生物粘着物質前駆体類似タンパク質と反応する タンパク質を産生じた。 B、pGX2385およびpGX2386中−’c’ノ=+−ド配列の伸長 生物粘着物質前駆体類似タンパク質コード配列は、実施例4に記載の方法、また はそれ自体でデカペプチドを浄書(内割二変更なし) コードする結合配列が得られる方法によって、伸長することができる。後者の方 法によって、以下のオリゴヌクレオチドを合成したが、この両者には、上記の一 次遺伝子会合体に使用した3′ リンカ−および5° リンカ−においてAsp 718およびNotI末端に相補的な1本鎖末端が含まれていた。 Thr Lys Ser Tyr Pr。 #2220 GT ACT AAG TCT TACCC#2221 A TT CAGA ATG GGCCGGリンカ−の設計は、2つの合成遺伝子への結合 後、このリンカ−から、第1の源遺伝子における最後のデカペプチドコード反復 配列と、第2の源遺伝子における最初のデカペプチドコード反復配列との間で、 以下に示すデカペプチドコード反復配列が生じた。 連結反復配列 連結反復配列 、、Tyr Lys Gly Thr Lys Ser Tyr Pro Ar a Ara Tyr Lys Pro Lys Pro、。 、、TACAAG GGT ACT AAG TCT TACCCG GCCG CT TACAACCCA AAG CCA、。 、、ATG TTCCCA TGA TTCAGA A′Tc ccc CGG  CGA ATG TTCGGT TTCGGT、 。 新たな連結Iミよってコードされた新規デカペプチドは、このcDNAに見られ るデカペプチド反復配列と同一の浄書(内容に変更なし) ものではないが、極めて関連しており、M、 edulisのポリフェノールタ ンパク質反復配列に通常見られるアミノ酸が含まれている(グリシンは例外)。 類似の方法を用いて、他の関連するリンカ−配列を設計することができる。 pGX2385DNAI OugはA s p 718 (Boehringe r−Mannheim)で、pGX2386DNAlOμgはN o t I  (New England Biolabs)で、それぞれ容量100μlとし て消化した。これらDNAは、フェノール−クロロホルムで抽出し、沈澱させ、 続いて、10μlの水に溶解した5Asp718切断pGX2385の半分は、 容量60μlにして、アニール化オリゴ2221および2220で連結した(2 220は前以てATPおよびポリヌクレオチドキナーゼでリン酸化した)。約1 nHのリンカ−を添加した。連結後、非結合リンカ−は、Centricon  30 (Amicon)濾過ユニット中でのDNAの濃縮台よび洗浄によって除 去した。沈澱後、このDNAは、容量20μ!にして、NotI切断pGX23 86DNA5μm (5μg)を用いて連結した。連結後、混合物は、100μ mに希釈して、PuvIで消化した。PuvI連結を行い、プラスミドの環形成 を促進させた。最終連結の混合物は、Gx3015細胞のトランスフォーメイシ 讐ンに使用した。1つのトランスフォーマントには、期待の構造を有するプラス ミドが含まれ、これをpGx浄書(内容に変更なし) 2393と命名L タ。p GX 2393 (7)DNA塩基配列を第19図 に示す。 pGX2393における、生物粘着物質前駆体類似タンパク質遺伝子は、この3 ′末端におけるユニークAsp718サイト、5′末端におけるユニークNot Iサイト、およびNotIサイトの上流3013塩基に位置するユニークM I  u Iサイトを利用することによって、大きさを倍加させた。pGX2393 DNAは、Not工およびM 1 u Iによって制限分解し、大きな断片(5 ゜2 kb)をゲル精製した。プラスミドI)GX2393DNAは、Asp7 18およびM 1 u Iによっても切断し、小さな断片(3,4kb)をゲル 精製した。この2つの断片は、前以てアニーリングしておいたオリゴマー222 0および2221 (非リン酸化)と共に連結しt;。E。 coli GX1210 (NRRL B−15800)は、連結混合物を用い てトランス7オームした。得られたプラスミドYpGX28gには、28のデカ ペプチドおよび6つのへキサペプチドがコードされていなければならない。 この生物粘着物質前駆体類似タンパク質における、ざらI;2種類の結合も、同 じように、適当な大きなの断片のゲル精製、およびアニール化オリゴマーとの連 結によって実施した。これによって、55のデカペプチドおよび12のへキサペ プチドをシードすべきYpGX289、および11のデカペプチドおよび24の へキサペプチド浄書(内容に変更なし) をコードすべきYpGX290が生じた。これらDNA塩基配列の決定は行われ なかつI;が、ウェスタン法による試験では、実施例3の抗デカペプチド抗体と 反応するタンパク質の産生が認められた。これらタンパク質の分子量は、生物粘 着物質前駆体類似タンパク質セグ、メント中で、それぞれアミノ酸306個およ び622個を有するポリフェノール−キモトリプシン融合タンパク質で予期され るものであった。 実施例8 数種の異なったデカペプチドおよびヘキサペプチドを含む生物粘着物質前駆体類 似タンパク質をコードする塩基配列の、酵母中での発現 実施例7において会合した生物粘着物質前駆体類似タンパク質コード配列を、Y pGX265GAL4に存在する、酵母の発現モジュールに挿入するために、以 下のような方法を用いた。M13ベクターのMGX451は、生物粘着物質前駆 体類似タンパク質コード配列、酵母プロモーター、およびHindI[[−5p hI制限酵制限酵素口てYpGX277GAL4P (実施例6)から(7)P H05シグナルコ一ド配列をH1ndll[およびSph I消化断片に挿入す ることによって会合した。MGX451はNotIおよびSph rで消化し、 大きな断片をゲル精製した。YpGX288 (実施例7参照)はNotlおよ び5phIで消化し、生物粘着物質前駆体類似タンパ浄書(内容に変更なし) り質コード配列を有する小さな断片をゲル精製した。2つの精製断片を連結して 、E、coliをトランス7オームした。酵母発現モジュールに挿入された異種 の生物粘着物質前駆体類似タンパク質を有する、所望のトランス7オーマントを MGX 456と命名した。MGX456はNotIおよびB a m HIで 消化し、小さなベクター断片をゲル精製した。YpGX284はNotIおよび BamHIで消化し、大きなベクター断片をゲル精製した。続いて、これら2つ の断片を連結し、E、coli中にトランスフオームした。得られた発現ベクタ ーは、YpGX291と命名した。そして、GAL4遺伝子をYpGX291の ユニークH1ndII!サイトに加えt;ところ、YpGX291GAL4を作 製した。 同じ方法で、プラスミドYpGX290 (実施例7)からの生物粘着物質前駆 体類似タンパク質コード配列を酵母発現ベクターにトランスファーし、YpGX 297GAL4を作製した。この遺伝的再構成の際に、生物粘着物質前駆体類似 タンパク質コード配列内で欠失が起き、138.000ダルトンではなく100 ,000ダルトンのタンパク質をコードする配列が生じた。 酵母株D8は、YpGX291GAL4j;;よびypcX297GAL4でト ランスフオームし、その翻訳産物を実施例6のように解析した。この解析によれ ば、株D8 (YpGX291GAL4) は、予想eおりの約34゜00ダル トンの生物粘着物質前駆体類似タンパク質を産浄書(内容に変更なし) 生じミこのタンパク質は全酵母細胞タンパク質の1〜2%から成ることが分かっ た。株D8 (YpGX297GAL4)によって産生された生物粘着物質前駆 体類似タンパク質のサイズは、E、coli中に存在するコード配列によって予 想されたものより小さく、YpGX290(138,000ダルトン)には酵母 発現ベクターの再構成中に起きた欠失が反映していた。 実施例9 生物粘着物質前駆体類似タンパク質の精製実施例4または7に記載したプラスミ ドの1つを含むE、 coli GX3015細胞(32gの湿式重量)を、2 0m1aTris−HCI 20m1.211MEDTA (pH7゜5)、l IIMフェニルメチルスルホニルクロリF、25mMヨード酢酸溶液に懸濁し、 フレンチプレス(French press)への通過、および超音波処理によ って完全に破砕した。細胞破砕物、および生物粘着物質前駆体類似タンパク質を 含む封入体を、4℃にて30分間27.500gでの遠心分離によってペレット 化した。このペレットを、10mMTris−HCI% IIIIMEDTA  ($)H7,5)中での懸濁および遠心によって徹底的に洗浄した。洗浄は、上 清が透明になるまで続けた。統いて、ペレットを、6Mグアニジン塩酸、5%β −メルカプトエタノール、2°5111Mヨード酢酸溶液15m1に溶解し、4 ℃にて30分間30.000gで遠心分離した。その上清を0.2浄書(内容に 変更なし) mxEDTA% l 0mgヨード酢酸溶液4Qに対して3回交換しながら透析 した結果、タンパク質の沈澱が生じた。 0.5gのタンパク質を含む沈澱を、70%蟻640m1に溶解した。臭化シア ンを添加し、溶液を室温で1夜反応させた。これをロータリーエバポレーターに かけた後、残渣を水(残存の蟻酸からpH4,0)20mlで抽出した。水溶性 分画のpHを、5N KOHでpH7゜0に調整した結果、いくらかの沈澱が生 じた。統いて、この上清を、50mmリン酸カリウム溶液(pH7,,5)で平 衡化したCM−スルロースおよびS−セファロースのカラム(2,5X26cm )にかけた。カラムを14時間50111Mリン酸カリウム溶液(pH7,5) で洗浄した後、生物粘着物質前駆体類似タンパク質を、塩の勾配(0〜0.5) 、または緩衝液のpH変化によって溶出した。これらの分画は、280nmでの 吸光度測定、およびクマシブルータンパク質染色ならびに特異抗体(実施例3) を用いたウェスタン法のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動によってアッセ イした。生物粘着物質前駆体類似タンパク質を含む分画は、プールして、脱イオ ン水2Qに対して一夜で2回透析した。生じた懸濁液を凍結乾燥し、精製物質1 mgを得た。必要に応じて、物質は、pH4,0の0.3M酢酸アンモニウムを 用、いIニセファデックスG−75カラムクロマトグラフイーによって更に精製 した。 精製タンパク質は、105℃の真空にて6Mの濃HC浄書(内容に変更なし) l中で24時間加水分解した。酸加水分解物中のアミノ酸は、C18逆相HPL Cカラム上で分離するO−7タルアルデヒド(OPA)の誘導体として同定した (Fleury、 M、O,およびAshley、 Anal、 Bioche m、、 133:330−338(1983))。このアミノ酸組成は、アミノ 酸のサブ、セット(5ubset)のみが生物粘着物質前駆体類似タンパク質に 存在するので、純度の確認に使用した。 実施例10 生物粘着物質前駆体類似タンパク質精製のl;めのスケールアップ法 180Qの発酵液から得られたE、coli細胞まt;は酵母細胞は、West pharia遠心機で遠心分離し、生理食塩水で洗浄して、Manton−Ga ulinホモゲナイザーで破砕する前に、l OmMEDTAS l 、OmM フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF) 、I O+nMヨード酢酸 (IAA)pH8,0に固体30%として再懸濁した。 不溶性分画中に存在する生物粘着物質前駆体類似タンパク質を、Westpha ria遠心機によって細胞破砕物とともに回収した。遠心分離しI;ペレットを 、pH2,2ないし2.5の酢酸または蟻酸中に固体20%で再懸濁し、数時間 混合して、生物粘着物質前駆体類似タンパク質を可溶化した。この抽出物を遠心 分離または濾過して、固体を除去し、続いて透明な濾液をs l Om M E  D T A sl 0m1M I AAj;よび1.OIOMPMSFの存在 下、5N浄書(内容に変更なし) KOHを用いてpH4,Oに調整した。 不純物は、濾過または遠心分離によって沈澱として除去した。次に、上溝中の生 物粘着物質前駆体類似タンパク質を、超遠心(分子量10.000の排除膜)に よって濃縮し、続いて凍結乾燥した。残渣(約50〜100g)を70%蟻酸1 .212に溶解した後、臭化シアンを添加して、その溶液を室温で24時間撹拌 した。続いて、反応混合物をロータリーエバポレーターで乾燥し、残渣をpH8 ,0の6Mグアニジン塩酸5050−1O0中に溶解して、4℃にて20分間3 0.000gで遠心分離した。その上清を、同一溶液で平衡化したセファクリル S−3000のクロマトグラフィーにかけた。生物粘着物質前駆体類似タンパク 質を含む分画を集め、酢酸でpH4,0に調整し、水に対して透析し、凍結乾燥 して、塩を含まない粉末として回収した。 実施例11 生物粘着物質前駆体類似タンパク質のヒドロキシル化チロシナーゼは、チロシン のヒドロキシル化およびDOPAの酸化を触媒することが知られている(CIt oら。 Biochem、、 222:407−411 (1984) ; Marum oおよびWa i te 。 Biochem、 Biophys、 Acta、’ 892:98−103  (1986))ので、マツシュルームのチロシナーゼは、E、coliまたは酵 母産生の生物粘着物質前駆体類似タンパク質を酵素的に修飾することができる。 タンパク質2mg525μMアス浄書(内容に変更なし) コルビン酸およびO−05Mリン酸ナトリウムを含む混合物(pH5〜7.5) 1a+1に、マツシュルームのチロシン(Sigma Chemicsls C o、 )を添加した。この混合物を室温で3時間反応させた。ヒドロキシル化工 程の動力学は、DOPAおよびDOPA誘導体キノンの呈色アッセイで記録した ( Waits、 J、H,およびM、L、 Tanzer、 Anal、 B iochem、、 Ill:131−136 (1981)) 、さらに、産物 は、上記のような酸加水分解後、アミノ酸分析にかけた(実施例9)。回収工程 の間に損失の補正を行った後、アミノ酸分析によれば、約40%のチロシン残基 がり。 PAに転化されたことが分かる。 ヒドロキシル化の後、溶液は、pHを酢酸で4に調節し、5%酢酸100容に対 して透析した。これら試料をロータリーエバポレーターにかけ、容積を減らした 。トリプシナーゼは、0.2M酢酸で溶出するLHセファデックス60カラムの 使用、または膜濾過法(Am1con pH30、排除分子量30,000)の 使用によって除去した。 ヒドロキシル化の後に行う別の精製法を以下に示す。 CNBr開裂後、pH7,0で得られた上溝(実施例9参照)を、アスコルビン 酸またはトロボロン(Kahn、 V。 およびA、 Andravis 、 Phytochemisry、 24:9 05”908 (1985))の存在下でpH5ないし7に酸性化した。ヒドロ キシル化は、チロシナーゼの添加によって開始した。反応終了時、試料をSE− セファデックスカラムで精製し浄書(内容に変更なし) た。DOPAを含む分画をプールし、2.5%酢酸に対して透析して、凍結乾燥 した。ヒドロキシル化タンパク質の純度は、酸−尿素ポリアクリルアミドゲル電 気泳動(Panyium S、およびR,Chalkley、 Arch、 B iochem、 Bi。 phys、、 130:337−346 (1969))およびアミノ酸分析で 確定した。 さらに、DOPA含有生物粘着物質前駆体類似タンパク質は、接着剤としての製 品化に供される。 実施例12 金属またはプラスチックなどの表面は、しばしば酸による酸化、炎処理またはプ ラズマ衝撃といった前処理が施され、表面に「湿り」の性質を与えたり、接着剤 との反応性を改善させる。 微生物が産生じ、表面に塗布したヒドロキシル化生物粘着物質前駆体類似タンパ ク質は、従来の接着剤用の前処理剤または下塗り剤として使用が可能である。2 つのアルミニューム片を結合させるプライマー旭理として、生物粘着物質前駆体 類似タンパク質の使用例を以下に挙げる。 実施例11で調製したヒドロキシル化生物粘着物質前駆体類似タンパク質を10 ’−400mg/m1(10〜40%v/v)の濃度で脱気水(至適pH7,0 −8,0)に溶解した。溶液を窒素下で保ち、DOPA残基のキノンへの不完全 な酸化および接着プライマーの硬化を防止し浄書(内容に変更なし) I;。 生物粘着物質前駆体類似タンパク質溶液を、通常の空気雰囲気下で油の付着して いないアルミニューム表面に一様に噴霧または塗布する。次に、表面を低湿度雰 囲気下で乾燥させた。キノン酸化および化学的架橋を示す、褐色または黄褐色を 呈しt;。続いて、接着する下塗り表面を、エポキシ接着剤などの標準的物質を 用いて結合させる。 生物粘着物質前駆体類似タンパク質の硬化を促進し、プレヒドロキシル化段階( 実施例11参照)を省略する別の方法には、マツシュルームのチロシナーゼ(I t’oら。 Biochemistry、 222:407−411 (1984))または 連鎖球菌のチロシナーゼ(LerchおよびEttlinger、 Eur、  J、 Bi。 chem、、 31:427−437 (1972))を、使用直前(例えば、 噴霧器のノズル中で)に0 、01 = l 、 Omg/mlの溶液濃度で学 ヒドロキシル化タンパク質(実施例10)と混合する方法が挙げられる。これら の条件下で酵素は、チロシンから反応性キノン種への酸化作用をもたらす。 他のポリマーと混合した生物粘着物質前駆体類似タンパク質も、その他の接着剤 用プライマーとして使用することができる。 実施例13 生物粘着物質前駆体類似タンパク質の使用実施例11で調製したヒドロキシル化 生物粘着物質前浄側内容に変更なし) 駆体類似タンパク質を、30〜700 mg/ mlの濃度(3〜70%固体) で、希酸でp)(6,0に調整した水(または、医用生理食塩水)へ溶解した。 表面への適用直前に、塩基溶液(約1150容)を添加して、i)Hを8.0に 上げた。ムラサキガイの、カテコールオキシダーゼ(Waite、 J、H,、 J、 Mar、 Biol、 As5oc。 、 65:359〜371 (1958))などの酵素も、適用直前に塩基溶液 の代わり、まI;はそれに加えて添加し、DOPA残基のキノンへの酸化を促進 して、より急速な硬化が可能となる。適用直前の混合は、例えば、フィブリンシ ーラントにおいて記載した(Redl、 H,およびG、 Schlag、 F acial Plastic Surgery、 2:315−321 (19 85))ようなりuploject”シリンジのスプレーヘッドで生じることが ある。 マツシュルームのチロシナーゼ(Itoら、 Biochemistry。 222:407〜411 (1984))まI;は連鎖球菌のチロシナーゼ(L erchおよびEttlinger、 Eur、 J、 Biochem、、  31:427−437 (1972))も使用できる。チロシナーゼについて、 生物粘着物質前駆体類似タンパク質を前置てヒドロキシル化する必要はなく、実 施例10で記載したヒドロキシル化の前処理なしで材料を使用することができる 。DOPA残基をキノンへ酸化し、硬化する(酵素の有無にかかわらず)ために 、生物粘着物質前駆体類似タンパク質には溶解厳素が存在しなければならない。 実施例14 浄書(内容に変更なし) 他のタンパク質ポリマーと生物粘着物質前駆体類似タンパク質の組成物 ムラサキガイのポリフェノール性タンパク質接着剤の性質を調節し、改善するた めに、他のポリマーとの混合物が使用される。生物粘着物質前駆体類似タンパク 質は、ムラサキガイのbyssal thread中のコラーゲンと自然に会合 する。コラーゲンは、フェノール性タンパク質組戊物の粘着強度を高める!こめ に使用できる天然ポリマーの1つである。酸溶性コラーゲン(Ga1lop、  P、M、およびS。 5aifter、 Method Enzymol、、 VT:635−641  (1963))は、10〜70%(w/v)で希酸溶液に溶解する。コラーゲ ンは、全固体範囲がlOないし70%であって、生物粘着物質前駆体類似タンパ ク質を含む固体の比が1%ないし50%として、実施例13に記載のような生物 粘着物質前駆体類似タンパク質混合物と混合することができる。 生物粘着物質前駆体類似タンパク質のパーセントが高いほど、低いパーセントの 生物粘着物質前駆体類似タンパク質のものより固体組成物の架橋強度が増す。ア ルカリ溶液を、使用直前、混合物の中和に使用することができる。これによって 、混合物のより急速な酸化および架橋(硬化)が可能となる。また、天然のpH で、コラーゲンは結晶化し、添加した接着剤の強度を高くする。 さらに、生物粘着物質前駆体類似タンパク質は、コラーゲンの成塁シートを組み 合わせて使用される。この方法は、エポキシ組成物のセメントまたはグラファイ ト・フ浄書(内容(二変更なし) アイバー中の強化鋼の使用と類似している。市販のコラスタート(collas tat) (American Home Products Corpora tionによって供給されるHaritrex製品)などのコラーゲンシート、 または他の類似製品は、実施例13に記載のように、活性化した生物粘着物質前 駆体類似タンパク質に噴霧もしくは浸せし、続いて結合表面に塗布する。 同様の方法で、他の型の不溶性または結晶性タンパク質シートを、接着タンパク 質の強化材として使用することができる。例えば、絹布もしくは羊毛のケラチン 繊維から得られる、可溶化および強化αケラドース(J、DeBersagbe 、 Curr、 Probl、 Dermatol、、6:34−86 (19 76))で形成されるシート、または精製フィブリノーゲン、トロンビンならび に第■因子から形成される重合フィブリンクロット(Redl、 H,8よびG 、 Schlog、 Facial Plastic Surgery、 2: 315−321 (1985))が使用される。医療用に、フィブリンシートを 使用することによって、創傷治癒の促進に役立つ可能性がある(上記のRed  1およびSch”g) 6 実施例15 炭水化物ポリマーと生物粘着物質前駆体類似タンパク質の組成物 キトサンを、1%酢酸に30−150mg/ml (3−15%v/v)の濃度 まで溶解する。最終pHが約6.0の浄書(内容に変更なし) キトサン溶液を、実施例11のように調製したヒドロキシル化、生物粘着物質前 駆体類似タンパク質と混合する。 混合の際の濃度は、通常、生物粘着物質前駆体類似タンパク質が2ないし30% 、およびキトサンが2ないし7%とする。キトサンが溶解可能なpH6,0で、 チロシナーゼの添加によって、反応性DOPA誘導キノロンおよび架橋の形成が 触媒される。適用前にpHが8.0へ上昇すると、場合により、望ましくない溶 液からキノロンの急速な沈澱が生じる。 浄書(内容に変更なし) trpD FIG、 f AL4 FIG、3 浄書(内容に変更なし) PAD=ポリフェノール性粘着性デカペプチドFIG、2 FIG、4 FIG、5 浄書(内容に変更なし) E 二 呂 R6,8 RG、 9 浄書(内容に変更なし) FIG、 10 MWXlo”3 ・18.4 ・14.3 浄書(内容に変更なし) 浄書(内容に変更なし) 口めロ ロe(OすCロ的く ロめく o防く〜為く 5>く Q島く ロ為く  ロ島く 〜島くJ(J(;(−(−一(u−( 浄書(内容に変更なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体をコードするDNA配 列を含む組換えペクター。 2.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はムラサキガイ中に見出されるタ ンパク質の類似体である請求項1記載の組換えペクター。 3.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス属に属するムラサキガ イ中に見出されるタンパク質の類似体である請求項2記載の組換えペクター。 4.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス・エデュリス中に見出 されるタンパク質の類似体である請求項3記載の組換えペクター。 5.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、約50ないし約1500のア ミノ酸を含み、該アミノ酸の約20%ないし約40%がプロリン残基、約10% ないし約40%がリジン残基、約10%ないし約40%がチロシン残基、約0% ないし約40%がプロリン、リジン及びチロシン以外のアミノ酸である請求項2 記載の組換えペクター。 6.前記DNA配列は、以下の群から選ばれる1又は2以上の繰返しポリペプチ ドをコードする請求項2記載の組換えペクター。 a.【配列があります】 b.【配列があります】 c.【配列があります】ただし、 A=アラニン、H=ヒスチジン、I=イソロシン、K=リジン、L=ロイシン、 M=メチオニン、N=アスパラギン、P=プロリン、S=セリン、T=スレオニ ン、V=バリン、Y=チロシン 7.生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体をコードするDNAを 列を含む組換えペクターを含む宿主。 8.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はムラサキガイ中に見出されるタ ンパク質の類似体である請求項7記載の宿主。 9.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス属に属するムラサキガ イ中に見出されるタンパク質の類似体である請求項8記載の宿主。 10.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス・エデュリス中に見 出されるタンパク質の類似体である請求項9記載の宿主。 11.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、約50ないし約1500の アミノ酸を含み、該アミノ酸の約20%ないし約40%がプロリン残基、約10 %ないし約40%がリジン残基、約10%ないし約40%がチロシン残基、約0 %ないし約40%がプロリン、リジン及びチロシン以外のアミノ酸である請求項 8記載の宿主。 12.前記DNA配列は、以下の群から選ばれる1又は2以上の繰返しポリペプ チドをコードする請求項8記載の宿主。 【配列があります】 ただし、 A=アラニン、H=ヒスチジン、I=イソロシン、K=リジン、L=ロイシン、 M=メチオニン、N=アスパラギン、P=プロリン、S=セリン、T=スレオニ ン、V=バリン、Y=チロシン 13.前記宿主は大腸菌、サッカロミセス・セレビシアエ、アスパラギルス・ニ ガー及びP.pastorisからなる群より選ばれる請求項7記載の宿主。 14.前記宿主は大腸菌である請求項13記載の宿主。 15.前記宿主はサッカロミセス・セレビシアエである請求項13記載の宿主。 15.生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を含む組換えタンパ ク質。 17.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はムラサキガイ中に見出される タンパク質の類似体である請求項16記載の組換えタンパク質。 18.前記生物粘着物質前躯体タンパク質類似体はミチラス属に属するムラサキ ガイ中に見出されるタンパク質の類似体である請求項17記載の組換えタンパク 質。 19.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス・エデュリス中に見 出されるタンパク質の類似体である請求項18記載の組換えタンパク質。 20.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体は、約50ないし約1500の アミノ酸を含み、該アミノ酸の約20%ないし約40%がプロリン残基、約10 %ないし約40%がリジン残基、約10%ないし約40%がチロシン残基、約0 %ないし約40%がプロリン、リジン及びチロシン以外のアミノ酸である請求項 17記載の組換えタンパク質。 21.前記DNA配列は、以下の群から選ばれる1又は2以上の繰返しポリペプ チドをコードする請求項17記載の組換えタンパク質。 a.【配列があります】 b.【配列があります】 c.【配列があります】 d.【配列があります】 e.【配列があります】 f.【配列があります】 g.【配列があります】 h.【配列があります】 i.【配列があります】ただし、 A=アラニン、H=ヒスチジン、I=イソロシン、K=リジン、L=ロイシン、 M=メチオニン、N=アスパラギン、P=プロリン、S=セリン、T=スレオニ ン、V=バリン、Y=チロシン 22.水酸化された形態にある生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘 導体を含む生物粘着物質タンパク質類似体。 23.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はムラサキガイ中に見出される タンパク質の類似体である請求項22記載の生物粘着物質タンパク質類似体。 24.前記生物粘着物質前躯体タンパク質類似体はミチラス属に属するムラサキ ガイ中に見出されるタンパク質の類似体である請求項23記載の生物粘着物質タ ンパク質類似体。 25.前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体はミチラス・エデュリス中に見 出されるタンパク質の類似体である請求項24記載の生物粘着物質タンパク質類 似体。 26.前記生物粘着物質前躯体タンパク質類似体は、約50ないし約1500の アミノ酸を含み、該アミノ酸の約20%ないし約40%がプロリン残基、約10 %ないし約40%がリジン残基、約10%ないし約40%がチロシン残基、約0 %ないし約40%がプロリン、リジン及びチロシン以外のアミノ酸である請求項 22記載の生物粘着物質タンパク質類似体。 27.前記DNA配列は、以下の群から選ばれる1又は2以上の繰返しポリペプ チドをコードする請求項22記載の組換えペクター。 a′.【配列があります】 b′.【配列があります】 c′.【配列があります】 d′.【配列があります】 ただし、 A=アラニン、H=ヒスチジン、1=イソロシン、K=リジン、L=ロイシン、 M=メチオニン、N=アスパラギン、P=プロリン、S=セリン、T=スレオニ ン、V=バリン、Y=チロシン 28.チロシン残基の少なくとも一部が水酸化されている請求項26又は27記 載の生物粘着物質タンパク質類似体。 29.生物粘着物質タンパク質類似体及び適当な溶媒を含む接着剤組成物。 30.前記生物粘着物質タンパク質類似体は、生物粘着物質前駆体タンパク質類 似体から誘導される請求項29記載の接着剤組成物。 31.(a)(i)前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を コードするDNA配列と、(ii)前記DNA配列に機能的に結合されたプロモ ーター及び転写開始シグナルであって、前記宿主中で前記生物粘着物質前駆体タ ンバク質類似体の発現を行なうことができるもの とを台む組換えペクターでトランスフォームした宿主を培養する工程と、 (b)生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を発現する工程と、 (c)前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を回収する工程 とを含む、生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体の生産方法。 32.(a)(ii)前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体 をコードするDNA配列と、(ii)前記DNA配列に機能的に結合されたプロ モーター及び転写開始シグナルであって、前記宿主中で前記生物粘着物質前駆体 タンパク質類似体の発現を行なうことができるもの とを含む組換えペクターでトランスフォームした宿主を培養する工程と、 (b)生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を発現する工程と、 (c)前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体又はその誘導体を回収する工程 と、 (d)前記生物粘着物質前駆体タンパク質類似体を水酸化する工程とを含む、生 物粘着物質タンパク質類似体の生産方法。 33.少なくとも1つの面に生物粘着物質タンパク質類似体を塗布し、該面と他 の面とを互いに接触させることから成る、2つの面の接着方法。
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