JPH02501108A - 微生物によるヒト副甲状腺ホルモンの生産 - Google Patents
微生物によるヒト副甲状腺ホルモンの生産Info
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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】
微生物によるヒト副甲状腺ホルモンの生産本発明はプレプロヒト副甲状腺ホルモ
ンをコードするDNAを持つ、遺伝子工学的操作を加えた微生物に関するもので
ある。
哺乳類細胞によって正常に合成される数々の蛋白質やペプチドは、医学、農業、
工業上有用であることが証明されてきた。これらの蛋白質やペプチドは異なる分
子サイズでもあり、例えば酵素や構造蛋白質、成長因子、ホルモンなどのように
いくつかの異なる機能を有している。
本質的に、蛋白質、ペプチド共に、アミノ酸の一次配列より構成されており、2
次構造、3次構造を形成して生物学的活性を発現する。
ヒト副甲状腺ホルモンは比較的小分子量であり、アミノ酸を順次付加することに
よって、化学的にこのペプチドを合成する事が可能である。
故に副甲状腺ホルモンは商業的に利用可能ではあるが、ごく少量で高価である。
結果的に多くの潜在的、医学、農業、工業面の応用に供するのに適当な価格の利
用可能なヒト副甲状腺ホルモンは存在しない。
過去10年間、組み換えDNAを用いた微生物学的技術は異種のペプチドの生産
に微生物を利用する事を可能にしてきた。微生物は急速かつ、大量の成長が可能
であり、細菌のペプチドと同様の方法で、外来性の産生物を合成出来る。この分
子生物学的アプローチの有効性と可能性は既に医学或いは他の使用目的に今や多
用可能な数々のヒト蛋白質の微生物による生産によって証明されてきた。
副甲状腺ホルモン(PTH)は哺乳類のカルシウム代謝の最も重要なレギュレー
ターの1つであり、ヒトや動物のミルク熱急性低カルシウム症の他に、病理的血
中カルシウムレベル変化といった、いくつかの病気にも関連している。それ故に
このホルモンは、診断キットの一部としても重要であり、ヒトや家畜の医療にお
いても治療に潜在的可能性を有している。
ヒトプレプロ副甲状腺ホルモンDNへの最初の合成はヘントリ(Hendry)
G、N、Kroneberg、)1.M、、Potts、Jr、J、T、Ric
h Aらによって報告された。(78Proc、Natl Acad、Sci、
7365−7369.1981) 。
またヘンドリーらによってPTH,n+RNA配列の相補DNAが合成され、2
本鎖に合成された(前出)、このcDNAは、pBR322DNAにクローニン
グされ、大腸菌(E、coli、) 1776にトランスフェクトされた。選択
された抗生物質に耐性のコロニーのうち、200コロニー中23コロニーが、特
異的ヒトPTHcDNAの挿入を持っていることが同定された。しかしながら2
3個のヒトPT)lコロニーのうち、全長にわたって挿入されているものはなか
った(ヘンドリーら、前出)、後にプレイエル(Breyel)、E、]’1o
relle、G、 Auf’mtolk、B。
Frank、R,Blocker H,Mayer、)1.らは、シャロン4A
フアージで構成された胎児肝、ジェノミックDNAライブラリーにヒ) PT)
l遺伝子があることを報告した(第3回欧州バイオテクノロジー会議、1984
、 9月10 14. vol、3.363 369)。PTH遺伝子の制限酵
素断片が再クローン化され、大腸菌(E、coli、)にトランスフェクトされ
た。
しかし、プレイエルらの研究により(前出) 、E、coliはヒトPT)lを
分解することがわかった。故に、これまでのところ、無障害のヒト副甲状腺ホル
モンを安定に生産する微生物は報告されてきていない。更に、副甲状腺ホルモン
は酵母からも単離されてきていない。
したがって、ヒトプレプロ副甲状腺ホルモン()IPT)l)をコードするDN
Aを持つ大腸菌(E、coli)挿入用のプラスミドの開発が本発明の目的であ
る。また、ヒトプレプロ副甲状腺ホルモンをコードするDNAを持つ大腸菌を遺
伝子工学的に作成する事が本発明のもう一つの目的である。
更に、本発明の目的は、酵母挿入用の副甲状腺ホルモンをコードするDNAを持
つプラスミドの開発である。また、ヒト副甲状腺ホルモンを含めて、副甲状腺ホ
ルモンをコードするDNAを持つ、形質転換酵母を作成し、その形質転換酵母か
ら、副甲状腺ホルモンを得ることが、本発明の目的である。
本発明の他の目的や、利用法は、後述されるところによって明らかとなるであろ
う。
前述の目的を達成する為に、本発明によってヒトプレプロ副甲状腺ホルモンをコ
ードするDNAを持つ大腸菌挿入用の新しいプラスミドが作成された。このプラ
スミドは大腸菌に挿入されると大腸菌を形質転換させ、マルチコピーのプラスミ
ド、つまりヒトプレプロ副甲状腺ホルモンのcDNAを複製させるものとして機
能する0本発明による大腸菌挿入用のプラスミドと形質転換大腸菌は、例えば、
ヘンドリーらによって報告されているように、本発明のプラスミドは、プレプロ
副甲状腺ホルモンをコードするDNAの5′未満に2重の開始コドンを含んでい
る点で、今までの人ロブラスミドや微生物と区別できる。この2重の開始コドン
の存在により、このcDNAを持つプラスミドで微生物を形質転換させた時、プ
レプロ副甲状腺ホルモンを従来技術の形質転換微生物よりも高効率、高収量で生
産するような生産微生物が得られたのであろう。
更に、本発明によって副甲状腺ホルモンをコードするDNAを持った酵母挿入用
のプラスミドが作成された。より具体的にはこのプラスミドは前述の、大腸菌へ
の挿入用のプラスミドをクローン化することによって開発された。最終的には、
本発明により、前述の酵母への挿入用プラスミドによって副甲状腺ホルモンを生
産分泌するような形質転換酵母が得られた。即ち、本発明は、酵母培地から、副
甲状腺ホルモンを単離できるような方法を開発したものである。
より具体的には、この形質転換酵母は、サツカロマイセス・セレビシアエ(Sa
ccharomyces cerevisiae)である。また、副甲状腺ホル
モンは、ヒト副甲状腺ホルモンである。ブタペスト条約の規定により、pssH
PTH−10とその形質転換大腸菌、pSSαLX5−)IPTHIとその形質
転換サツカロマイセス・セレビシアエ(Saccharos+yces cer
evisiae)は、1986年9月29日、メリーランド州のアメリカン・タ
イプ・カルチャー・コレクション(A+*erican Type Cu1tu
re Co11ection)に供託された。これらのサンプルは、以下の寄託
番号を付与されている。
pSS)IPT)l−10を持つ、形質転換大腸菌 ATCC67223pss
HPTH−10ATCC40267pSSαLXS−HPTH1を持つ形質転換
サツカロマイセス・セレビシアエ ATCC20821pssαLX5−HPT
HI ATCC40266図1にヒトプレプロ副甲状腺ホルモンをコードするD
NA塩基配列の可能な全てのバリエーションを示しである。
図2にクローンpSS)IPT)I−10のヒトプレプロ副甲状腺ホルモンDN
Aに特異的なコード配列を示しである。
図3に本発明のプラスミドに存在すると考えられるヒトプレプロ副甲状腺ホルモ
ンをコードし、5′末端に2重のスタートコドンを持つ、可能な全てのDNA配
列をその近接領域と共に示している。
図4はクローンpSS)IPT)l−10の特異的ヒトプレプロ副甲状腺ホルモ
ンDNA配列をその近接配列と共に示しである。
図5はクローンpSS)IPTH−10のDNA配列にコードされる、ヒトプレ
プロ副甲状腺ホルモンの実際のアミノ酸配列を示している。
図6は組み換えプラスミドpSSHPTH−10の構成を示している。
図7はpALX 4の制限地図を示している。
図8はpL4とpMFα1−1からのpαLX−5の構成を示している。
図9はpSSαLX5−HPTH1の概略図を示している。
図10は肝α1−HPTHの融合遺伝子の配列と、肝THをコードするDNAの
可能な全ての組み合わせを示している。
図11は肝α1−HPT)Iの融合遺伝子の配列を示している。
図12は酵母が生産、分泌し、酵母培地から回収されたヒト副甲状腺ホルモンの
電気泳動プレートを示している。
以上に示したように本発明は、ヒトプレプロ副甲状腺ホルモンをコードするDN
Aを含んだ大腸菌への挿入用プラスミドについてのものである。また本発明は作
成された形質転換大腸菌に関する。
更に本発明は、大腸直への挿入用プラスミドに由来する、副甲状腺ホルモンをコ
ードするDNAを持つ酵母への挿入用プラスミドについてのものである。最終的
には本発明は、副甲状腺ホルモンが回収されると考えられる酵母についてのもの
である。
更に本発明によりこのプラスミドと形質転換微生物の単離と作成の方法がもたら
される。外科的操作後直ちに回収されたヒト副甲状腺腫からポリA選択のl’l
NAが単離された。ポリA RNAを庶糖濃度勾配超遠心によって適正な大きさ
の1lRNAに濃縮した。
このサイズに分画されたポリA RNAからインビトロで正常な分子量の副甲状
腺ホルモンを翻訳しこれを、抗副甲状腺腫抗血清による免疫沈降後に、SOS電
気泳動によって判定した。ヒト、PTH特異的mRNAを鋳型として用いオリゴ
d (T) 18マーをプライマーとして鳥筋原細胞腫ウィルス逆転写酵素を用
いて相補DNAを合成した。 RNAの鋳型をアルカリ加水分解によって除去し
た後に、大腸菌DNAポリメラーゼ■のフレノウフラグメント存在下で精製した
第1のDNA鎖をインキュベートすることによって第2の相補鎖DNAを合成し
た。二本鎖の相補DNAの末端をアスペルギルス・オリザエ(Aspergil
lus oryzae)の−末鎖特異的エンドヌクレアーゼ51の作用により平
滑末端にし、5oobp以上の長さの相補DNAをニュートラル庶糖濃度勾配遠
心によって単離した。約20塩基長のd (C)テイルをcDNAの3′末端に
酵素によって付加した。この修飾された相補DNAを制限酵素PstIで切断し
オリゴd (G)テイルを付加したベクターpBR322に付加した。作成され
た組み換えプラスミドDNAを大腸菌に12 BJ5103株に形質転換させた
。ポジティブな形質転換株は、それぞれ、ホルモンmRNA配列の3′末端の非
コード領域と、N本のコード領域をカバーする2種類の合成デオキシオリゴヌク
レオチドを用いたコロニーハイブリダイゼーションによって検索した。66個の
クローンのうち6つが両方のプローブにポジティブであり、これらを制限酵素地
図による詳細な解析に供したところ、スタートコドンと3′末端のストップコド
ンのXba 1部位の近接領域において、サイズがいくつか異なることを除いて
は、全て同一であった。そのうちの1つのクローンであるpssHPTH40の
DNA配列を解析したところpBR322のPst1部位に432塩基長のヒト
副甲状腺ホルモンの相補DNAが挿入されている事が判明した。この全cDNA
配列は、スタートコドンの前に5bpの欠失があった事を除いては、ヘンドリー
ら(前述)によって報告された配列と同一であった。
図2は、pssHPTH−10のヒトプレプロ副甲状腺ホルモンのDNA配列を
示したものである。5′の二重スタートコドンを除いては、ヒト副甲状腺ホルモ
ンのDNA配列の可能な全てのバリエーションを示す図1と一致するであろう。
図3は本発明によって得られたクローンのDNA配列をその近接領域の配列と共
に示しである。より具体的には、ヒト副甲状腺ホルモンをコードする大腸菌への
挿入用プラスミドはpSSHPTH−10であり、そのDNA配列は近傍の配列
と共に図4に示しである。
更に本発明により、酵母への挿入用の、副甲状腺をコードする111NAを持つ
プラスミドが得られる。この副甲状腺ホルモンはヒト及び動物、例えばブタやウ
シの副甲状腺ホルモンでもよい。
本発明の酵母挿入用プラスミドは、ヒト又は動物の副甲状腺ホルモンをコードす
るDNAを持つプラスミドから再クローン化され得よう、具体的には、酵母への
挿入用プラスミドに、ヒト副甲状腺ホルモンをコードするDNAが含まれている
。以下の例で示すように、pssHPTH−10由来のヒ) )IPTH配列を
再クローン化しサツ力ロマイセスーセレビシアエ(Saccharo+nyce
s cerevisiae)で発現するように特別に設計されたベクターに挿入
した。
pSSHPTH−10は288bpのBgl II−χbaI断片にあるように
切断した。この断片をpUc19中のBamHIとXba 1部位間にサブクロ
ーニングした。このサブクローンを更にDpn lで切断し生じてきた最も大き
な断片を単離した。この断片を次にSal Iで切断した。
酵母MATα細胞中でPTHを発現、分泌するこのプラスミドpSSαLX−)
IPTHIは三段階を経て作成された。
1、 酵母シャトルベクターpL4 (大腸菌中でもサツカロマイセス・セレビ
シアエ(Saccharomyces cerevisiae)中でも複製する
)の作成。
2、酵母性フェロモン肝α1遺伝子を含んだDNA断片のクローニングと、これ
の酵母シャトルベクターへの挿入によるpαLX5ベクターの作成。
3、pssHPTH−10のHPTH遺伝子のコード領域のDNA断片をpαL
X5のコード領域にMFα1遺伝子の前駆体部分と共に挿入することによるps
sαLX 5− HPTHベクターの作成。
シャトルベクターpL4はpADHO40より単離したADHプロモーターを含
む、EcoRI −Ava II断片をpJDB207に挿入することによって
作成した。5phl断片を次に欠失させ、プラスミドpALX 1を作成した。
βラクタマーゼ遺伝子中のpst1部位を欠失させ、このプラスミドをpva
IとBgl Iで部分分解し、pLlcのPvu I 。
Bgl I断片をライゲーションし、pALX 2を作成した。さらに、オリゴ
ヌクレオチドの挿入後このプラスミドと旧ndI[Iで分解し再び結合させてp
ALX 4を作成した。
Y288c株より得た酵母の全DNAをEcoRIで切断し1.6〜1.8kb
の断片を単離した。これをEcoRIで切断したpBR322に結合し、大腸菌
を形質転換させた。オリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションにより肝α−1
の挿入クローンをスクリーニングした。
この結果選択されたDNAを大腸菌の形質転換用に用いた。得られたプラスミド
p?IFα1−1をEcoRIで切断しフレノウフラグメントで平滑末端にした
後にBglllで切断した。MFαl断片を単離し、(BamHIで切断した後
にフレノウフラグメントで平滑末端にした)pL5に結合してpαLX5を作成
した。pαLX5にヒ) PTHcDNA断片を挿入する為に、pαLX5を旧
ndlIlで切断し、生じた接着末端とこの部位をDNAポリメラーゼ■のフレ
ノウフラグメントとdNTPで平滑末端にした。次にpαLχ5を5allで切
断し、5ailで切断した上記のヒトPTH断片と相補する接着末端を有するD
NAを作成した。
5ailで切断したヒトPT)I断片を、5ailで切断したpαLX5に挿入
した0作成したプラスミドpSSαLX5・PT)Iは図9に示しである。
pssαLX5−PT)lを酵母に挿入し、ヒト副甲状腺ホルモンを生産、分泌
するような形質転換酵母を得た。より具体的には、この形質転換酵母はサツカロ
マイセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae
)である。
図12に酵母培地より得たヒト副甲状腺ホルモンの電気泳動プレートを示しであ
る。
しかしながら、pSSHPTH−10を再クローニングし酵母への挿入用プラス
ミドを作成する方法は詳細に示してあり、この方法は本発明を例証するものとし
て示しであるが、本発明は以後これに制限されるものではない。この方法は、ヒ
ト、動物のPT)IをコードするDNAを持つ様々なプラスミドに応用されるだ
ろうし、本発明の酵母への挿入用プラスミドが作成出来る。
本発明のプラスミド及び形質転換微生物は以下の例にあるように作成された。
例1
ヒト5 ホルモンのmRNへの −と DNA0人本発明の最初の材料として患
者より外科的に得られた副甲状腺腫が使われた。副甲状腺組織を摘出後、直ちに
ドライアイス中で冷却しRNAm製用に研究室に運ノしだ。この凍結組織は、4
hグアニジンイソチオシアネート存在下、超ツラックスホモゲナイザーでホモゲ
ナイズし、ガーグイン(Ghirg賃in J、M、)、ビジビラ(Przyb
yla A、E、)、マクドナルド(MacDonald R,J、) 、ルタ
ー(Rutter W、J、)らの方法(Biochemistry 1852
94 52991979)に従って段階別エタノール沈殿によってRNAを回収
した。
調製したRNAを、オリゴd (T)セルロース′アフィニティクロマトグラフ
ィカラムにかけ、ポリ(A)を持つmRNAを濃縮した。ポリ(A)を多く含む
RNAを更に15〜30%連続庶糖濃度勾配超遠心にかけ、副甲状腺ホルモンm
RNA0サイズのI?NAを濃縮した。得られたグラジェントを25画分に分画
し、3両分毎にインヒドロで翻訳させ、抗PT)l抗血清による免疫沈降しガウ
テビイク(Gautvik。
K、M、) Cautivik、V、T、 Halvorsen J、F、 5
cand、J、Cl1n、Lab。
Invest、 43553−5691984)とSDS、ポリアクリルアミド
電気泳動レムリ−(Laemmeli、U、に、) 227 Nature 6
801970)によってPTHmRNA含量を検量した。翻訳可能なPTHmR
NAを含む両分のRNAはエタノール沈殿によって回収した。 PTH+++R
NAを多量に含むこのRNAを、cDNA合成の為の鋳型にして、プライマーと
してオリゴd(T)18マーを、反応触媒として鳥筋原細胞腫ウィルス逆転写酵
素を用いた。マニアティス(Maniatis、T、)Fritsch E、F
。
5anbrook、J、 Mo1ecular Cloning pp230−
2431982) *第一のDNA鎖の合成後に、RNAの鋳型をアルカリ加水
分解によって除去した。第2のcDNA鎖は、大腸菌DNAポリメラーゼIのフ
レノウフラグメント存在下に、精製した第一のcDNA鎖をインキュベートして
合成した(マニアナイス前出)。このインビトロ合成二本鎖cDNAは、アスペ
ルギルス・オリザエ(Aspergillus oryzae)の−重鎖特異的
エンドヌクレアーゼS1の作用によって平滑末端にした(マニアナイス前出)。
この平滑末端cDNAは、15〜30%のニュートラル蔗糖勾配によってサイズ
毎に分画した。各両分のサイズ分布は、マガロースゲル電気泳動で既知の[lN
A断片をマーカーにして検定した。約500bpより長いcDNAを含む両分を
ストックし、cDNAをエタノール沈殿によって集めた。
例2
PTHcDNAのブースミドBR322へのクローニングと K12BJ、51
83の多 −
約20塩基長のd (C)テイルをcDNAの3′末端にターミナルデオキシヌ
クレオチジルトランスフェラーゼによって付加した。(マニアナイス前出)この
d (C)テイルが付加されたcDNAをPst Iで切断し、d (G)テイ
ルが付加されたベクターpBR322にアニールさせ、作成された組み換えプラ
スミドDNAをハナハン(Hanahan、D)の方法(166、J、Mo1.
Biol、 557−5801983)によって形質転換可能になった大腸菌に
12.B、J、5183細胞に形質転換した。得られた33000の形質転換株
がPTHcDNAを含んでいることは、コロニーハイブリダイゼーション(Ha
nahan、D、Meselson 10 Gene 631980)によって
検定した。
2〜34個の形質転換株を、それぞれ82■直径のニトロセルロースフィルター
に直接にブレーティングによって接種し、テトラサイクリンを含む高栄養寒天プ
レート上に置き、37゛cで約0.1肺のコロニーが出現する迄インキュベート
した。このフィルターに新しい2枚のフィルターを順次押しつけることによって
それぞれのフィルターの2枚のレプリカを得た。このレプリカフィルターを新し
いテトラサイクリンを含む寒天プレートの上に置き、約直径0.5膿のコロニー
が出現するまで37℃でインキュベートした。細菌のコロニーのマスターフィル
ターは寒天プレート上に置き4°Cで保存し、2連のレプリカフィルターは寒天
プレートから引きはなして以下のコロニーハイブリダイゼーションの操作に供し
た。
例3
えPTHcDNA ” ・ コロニーと 5SHPTH−10クローン如止肘1
それぞれのコロニーの細胞はその場でアルカリおよび塩化ナトリウム処理により
こわされ、各々の細菌のクローンの有するDNAが、露出された。フィルターを
トリス緩衝液で中和し80″Cで乾燥させることによってDNAがフィルターに
結合する。m胞の破片は65°Cで、界面活性剤ラウリル硫酸ナトリウム(SD
S)と塩化ナトリウムで洗浄することにより、はとんどが除去されたが、DNA
は細菌のコロニーがあった位置のフィルターに結合したままである。これらのフ
ィルターを6xssc液(0,9M NaC1゜0.09Mクエン酸ナトリウム
)、1×デンハルト液(0,1g/mi!フィコル(Ficoll)、0.1g
/−ポリビニルピロリドン、0.1g/ml!ウシ血清アルブミン) 、100
g/ifニシン精子DNA、0.5%SO5,0,05%ピロリン酸ナトリウム
に37°Cで2時間浸しており、(ウッズ(Woods、D、E、) 6 Fo
cus No、3.1984)ハイブリダイゼーションは、izp標識のDNA
プローブが入っているハイブリダイゼーション液(6X5SC,I Xデンハル
ト液、20g#+NtRNA、0.05%ピロリン酸ナトリウム)中で、42°
Cで18時間かけて行った。(ウッズ前出)
ハイブリダイゼーションのプローブとして使ったDNAは、ヘンドリーら(前出
)らによって報告されたヒトPTHcDNAの配列から推定された2種類の異な
る合成デオキシリボオリゴヌクレオチドのうちの1つである。1番目のフ゛ロー
フ゛は、24マーのオートコドン付近の配列に由来するものでありその配列はT
ACTATGGACGTTTTCTGTACCGAである。第2のオリゴヌクレ
オチドは247−であり、終止コドンの31ヌクレオチド下流に位置する制限酵
素Xba Tの切断部位をまたぐものであり、その配列はCTCAAGACGA
GATCTGTCACATCCである。
” P −7−ATPの32Pをオリゴヌクレオチドの5′末端にポリヌクレオ
チドキナーゼの作用で結合させ標識した。(マキサム(Maxam A、M、)
G11bert L 65. Methods Enz mol、 4991
980)ハイブリダイズしたフィルターはオートラジオグラフィーの前に42℃
で6XSSC10,05%ピロリン酸ナトリウム液中で洗浄した。二連のレプリ
カフィルターの両方の写しにハイブリダイズしていることで判定してみたところ
66個のクローンが両方のプローブにポジティブであることがわかった。cDN
Aライブラリーがストックされているもとのフィルターからそれらを全て回収し
て、−70°Cで永久保存するために増殖させた。これらのうち6つをプラスミ
ド調製用とエンドヌクレアーゼによる制限酵素地図の更に詳細な解析をするため
に選んで調べたところ、開始コドンとXba I部位の近接領域でそれぞれサイ
ズが異なってきていることを除いては全てが全く同一のものであった。
例4
クローン5SHPTH−10
pSSHPTH−10クローンをマサキム・ギルバート法(前出)によるDNA
の配列解析に供した0図6にpssHPTH−10の完全な構造が示しである。
このクローンは432bp長のPTHcDNAの配列が、pBR322のPst
I部位に挿入されており5′末端に27のG/C塩基対か3′末端に17のG/
C塩基対がある。図4にpssHPTH−10のcDNA挿入部分の完全なりN
A配列が示しである。開始コドンのちょうど前1−5塩基対の欠失があることを
除いてはヘンドリー(前出)らのシーフェンスを同一であり、使用される開始コ
ドンに先立つ、報告されている(ヘンドリーら前出)。開始−終止シグナル(A
TGTGAAG)は、(下線部が欠失)、2重の開始シグナル(ATGATG)
に変わっていた。
例5
シャトルベク −L4の
HPT)Iを酵母で発現させる計画が始まる以前に一般的な酵母発現ベクターの
一連のものが作成された。その1つがpL4であり、以下に述べるように後に使
用してpSSαLX 5− HPTI(を作成した。
ベッヂ(Beggs J、D)、Von Wettstein D、Fr1is
J、Kielland −Brandt M、5tenderup、Aらによ
って作成されたプラスミドpJDB207“マルチコピー酵母プラスミドベクタ
ー”(Eds) Mo1ecularGenetics in Yeast (
1981) Alfred Benzon Symposiun Vol、16
383−390)は、−JG的な発現ベクターのための基本に選んだ。
これは、pBR322に由来するpAT153に酵母の2ミクロンDNAのEc
oRI断片が挿入されている。また、酵母のLEL12遺伝子を持っている。p
JD207の酵母cir”細胞中でのコピー数は他のプラスミドに比較してはる
かに多く、air″株での非選択培養後でもめずらしく安定である。
ベレフト(Parent S、A、)FeniIlore C,M、 Bost
ian K、A、 ”発現用のベクターシステム、サツカロマイセス・セレビシ
アエ(S。
cerevisiae)のDNAシークエンスの分析とクローニング″ 1゜n
…紅 83−138 (1985) ;エルバー) (Erhart E、)H
ollenberg C,P、″サッカ0フイセス°セレビシアエ(Sacch
arolIlyces cerevisiae)の2ミクロンDNA組み換えプ
ラスミド上の欠損LEU2の存在が高コピー数とキユアリングの原因である。”
156 J、Bacterial 625 635(1983) 。
これらの特徴は選択マーカー遺伝子LEU2 (またはLEt12dと言う、d
は欠陥の頭文字)のプロモーターが部分的に弱くなっていることと関連があり、
エルハート(前出)、以下のプラスミド作成において変換されない。
AD旧プロモーターを含む1260塩基対のEcoRI −Ava II断片を
プラスミドpAD)1040から単離した。DNAポリメラーゼ■のフレノウフ
ラグメントと全ての4つのdNTPとの反応を完全に行わせた後にBamHIリ
ンカ−を付加してこの断片をpJDB207の中にある唯一のRam)l 1部
位にクローン化した。逆方向のプロモーターになっているプラスミドから105
0塩基対のsph 1断片(pJDB 207のsph 1部位からプロモータ
ー断片中のSph I部位に至る)を欠失させ、1つのBanHI部位のみを残
した。このプラスミドをpALXlと称した。
pALX l中のβラクタマーゼ遺伝子中のPst1部位を次に遺伝子を不活性
化させることなく欠失させた。pALX 1をPstlで完全に分解し、ヌクレ
アーゼS1でPst1部位を分解し、次にPvu 1とBgl Iによって部分
的に分解した。同時にpUclBがらビエイラ(Vieira J、) Mes
sing J、 19. Gene、 259.1982) Pst 1部位を
含まない対応するβラクタマーゼ遺伝子の断片になる。Pvu I rBgl
Iの250塩基対の断片を単離した。これを部分分解したpALxlに結合させ
た。単離されたアンピシリン耐性クローン全てのうち、βラクタマーゼ遺伝子は
plJc8断片と結合することにょっ特表千2−501108 (7)
で、復帰していた。このプラスミドのことをpALX 2と称する。
ベルゲン(Bergen )大学のクレッペ(K、Kleppe)教授より以下
のオリゴヌクレオチドを購入し、pALX 2のBawl 1部位に挿入した。
適正な方向にプロモーターが入ったプラスミドを単離し、これをpALX 3と
称する。
最終的にpALX 3は旧ndI[[で切断し再結合させることによってHin
d Inの480塩基対断片を欠失させた。このプラスミドをpALX 4と名
づけた。図7にpALX4の制限地図を示しである。
pL4はpALX 4由来のものでAD)IIのプロモーターが欠失している。
pL4は他のプロモーターの挿入用のものとして使われた。
pALX 4をまずBgl IIと5ailで切断した。生じてきた接着末端を
DNAポリメラーゼIのフレノウフラグメントと4つのdNTPによってうずめ
て、再結合させた。この処理によってADHIプロモーターが除去され、Bgl
m部位を再び持つベクターpL4が作成された。
例6
出国■
酵母の性フェロモン9Fαlの遺伝子は初めてカージャン(Kurjan、J、
)とへルスコウィッ(Herskowitz、 1.)によってクローニングさ
れた。
°゛酵母フェロモン遺伝子(MFα)の構造;推定上のα因子前駆体には4つの
タンデムコピーの成熟の因子が含まれる”30並旦、933−943 (198
2)。この文献に報告されている配列をもとに肝α1遺伝子を再クローニングし
た。全酵母DNAをY288C株より得、EcoRIで切断し、この切断産物の
うち1.6〜1.8kdの範囲のサイズのものを調整用アガロースゲルから単離
した。これは次に脱リン酸化され、EcoRIで切断されたpBR322に結合
させ、大腸菌BJ5183を形質転換するのに使われた。生じてきたクローンを
下記の構成の標識オリゴヌクレオチドでハイブリダイゼーションによって)IF
α1遺伝子の挿入を調べた。
TGGCATTGGCTGCAACTAAAGCポジティブクローンより精製し
てきたDNAは、次に、プラスミドDNAが調製されてきた大腸菌JA221を
形質転換するのに使われた。以下のプラスミドに使われたプラスミドすなわちp
MFα1−1は図8に示しである。
PMFα−1はEeoRIで切断し、DNAポリメラーゼIのフレノウフラグメ
ントと4つのdNTPと反応させ、フェノール抽出を行いBgl Ifで切断し
た。1.7kbの肝α1遺伝子をアガロースゲルから単離した。酵母シャトルベ
クターにこれを挿入する前に、pL4の旧ndI11部位をHindIIIによ
る分解によって除去し、フレノウフラグメントでのうめあわせ反応と、再結合に
よってpL5シャトルベクターを作成した。pL5はBaIIHIが切断され、
DNAポリメラーゼIのフレノウフラグメントと4つのdNTDによってうめあ
わせ、フェノール抽出をし、Bgl IIで切断した。ゲルで精製した後にこれ
をMFα1の断片と結合させ、図8に示しであるような発現ベクターpαLX5
を作成した。
例7
SScrLX5−HPTH1(7) j@pssHPTH−10プラスミドから
の288塩基対のBgl It、Xba I断片を単離しPOCl2にそのベク
ターのBamHIとXba I部位を用いてサブクローニングした。このptl
c−)IPTFIと名づけられたサブクローンをDpn Iで切断し最大の断片
を単離した。この断片をSal lで切断し、Sal l切断の方は接着末端に
Dpn l切断の方は平滑末端になっている、2つの生成断片のうち小さい方を
単離した。
pαLX5を旧ndIIlで切断し、DNAポリメラーゼ■のフレノウフラグメ
ントと4つのdNTPでのうめあわせ反応をし、フェノール抽出を行い、Sal
1での切断を行った。ゲルから精製後、これを上述のHPT)I断片に結合し
た。このり°ローンはリーディングフレームが適正となるように旧ndlI[部
位が再生されている。
このプラスミドをpSSαLX 5−HPTH1と称し、図9に示しである。肝
α1−HPTH融合遺伝子の配列は図5に示しである。
例8
− にお番るHPTHの とゝパ・
酵母株PL200(cr、 Ura3. Leu2)を、プラスミドpαLX5
とpSSαLX 5− HPT)I lで、スフェロプラスト法で形質転換させ
た。
それぞれのうち1つの形質転換株をLeu−の培地で成育させ、細胞を含まない
培養液を5OS−PAGE銀染色で調べた。(図12)pSSαLX 5− H
PTH1の形質転換株の培地には2つの大量のバンドがあったが、pαLX5の
形質転換株培養液にはなかった。1分子量に対応し、他のバンドは約16000
ダルトンであり、プロセンシングを受けていない肝α1−)IPTH融合産物に
対応するものであろう。両ポリペプチド共に生来のホルモンと同一の態様で抗ヒ
) PTH抗体と反応した。
以上の例は、例証により示されているが、本発明はこれに制限されるわけではな
い。以上の例はヒト副甲状腺ホルモンを生産、分泌するサツカロマイセス・セレ
ビシアエ(S、cerevisiae)の開発を目的としたものだが、本発明の
方法は、どの種の副甲状腺ホルモンをコードするDNAを含むプラスミドを作成
するのにも応用され得よう。更にこのプラスミドはどの種の酵母にも挿入され得
よう。故に本発明はサツカロマイセス・セレビシアエ(S、cerevisia
e)に制限されない。
本発明の酵母が生産した、クローン化ヒト副甲状腺ホルモンには既知の、又は潜
在的可能性のある、様々な使用法がある。
例えば、最近の医学理論によると、ヒト副甲状腺ホルモンは骨粗r症の治療に非
常に効果的であるらしい。遺伝子工学的に作成された副甲状腺ホルモンはヒトや
動物の副甲状腺ホルモンレベルを測る分析キットについても利用価値があろう。
ヒト副甲状腺ホルモンやその断片は減少性又は病理的血中カルシウムレベル異常
を示すヒトや動物の治療にも使えるであろう。
遺伝子工学的に作られた副甲状腺ホルモンが例えば本発明の結果として大量に入
手可能になると、数多くの他の使用法の開発が期待される。
本発明は特定の好適具体例を参照しつつ記載したが、その応用は当業者に明白な
ので、本発明は上記具体例に限定されない。
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on;、)
国際調査報告
lmamlm−^−−に一−Ie、pc=7=p 87100581国際調査報
告
EP 8700581
SA 19102
Claims (29)
- 1.大腸菌(E.coli)への挿入用プラスミドであって、ヒト副甲状腺ホル モンをコードするヌクレオチド配列からなり、このヌクレオチド配列の5′末端 に2重の開始コドンを持つプラスミド。
- 2.上記配列が下記よりなる請求項1のプラスミド。 【配列があります】(ここで M=A又はC R=A又はG W=A又はT S=C又はG Y=C又はT H=A又はC又はT N=A又はG又はC又はT。)
- 3.ヌクレオチド配列が下記よりなる請求項2のプラスミド。 【配列があります】(ここで M=A又はC R=A又はG W=A又はT S=C又はT Y=C又はT H=A又はC又はT N=A又はC又はC又はT。)
- 4.ヌクレオチド配列が下記よりなる請求項2のプラスミド。 【配列があります】
- 5.ヌクレオチド配列が下記よりなる請求項3のプラスミド。 【配列があります】
- 6.請求項1のプラスミドを持つ微生物。
- 7.その微生物が大腸菌(Escherichia coli.)である請求項 6の微生物。
- 8.請求項2のプラスミドを持つ微生物。
- 9.微生物が大腸菌(Escherichia coli.)である請求項8の 微生物。
- 10.請求項3のプラスミドを持つ微生物。
- 11.微生物が大腸菌(Escherichia coli.)である請求項1 0の微生物。
- 12.請求項4のプラスミドを持つ微生物。
- 13.微生物が大腸菌(Escherichia coli.)である請求項1 2の微生物。
- 14.請求項5のプラスミドを持つ微生物。
- 15.微生物が大腸菌(Escherichia coli.)である請求項1 4の微生物。
- 16.請求項1のプラスミドを作成する方法。
- 17.請求項6の微生物を作成する方法。
- 18.副甲状腺ホルモンをコードするヌクレオチド配列からなる酵母への挿入用 プラスミド。
- 19.その副甲状腺ホルモンはヒト副甲状腺ホルモンである請求項18のプラス ミド。
- 20.そのヌクレオチド配列が下記よりなる請求項19のプラスミ【配列があり ます】(ここで M=A又はC R=A又はG W=A又はT S=C又はG Y=C又はT H=A又はC又はT N=A又はG又はC又はT)。
- 21.ヌクレオチド配列が下記よりなる請求項20のプラスミド。 【配列があります】
- 22.請求項18のプラスミドを持つ微生物。
- 23.請求項19のプラスミドを持つ微生物。
- 24.微生物が酵母である請求項22の微生物。
- 25.酵母がサッカロマイセス・セレビシアエ(Saccharomycesc erevisiae)である請求項24の酵母。
- 26.微生物が酵母である請求項23の微生物。
- 27.酵母がサッカロマイセス・セレビシアエ(Saccharomycesc erevisiae)である請求項26の酵母。
- 28.請求項18のプラスミドを作成する方法。
- 29.請求項22の微生物を作成する方法。
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