【発明の詳細な説明】
この発明は、構造および多価機能性の点で新規であり、ペニシリンGおよびペニ
シリン■の生合成の最終段階を触媒する、精製された単離形態の鍵酵素の遺伝子
および遺伝子産物に関するものである。
既に1953年に、加藤(「ジャーナル・オブ・アンティバイ、オテイックス・
シリーズ」、東京6.130−136頁、1953年)により、前駆物質を欠く
ペニシリン発酵物においてペニシリン核の蓄積が観察されている。後にこのβ−
ラクタムは、バチエラー等(1ネイチヤー」、]83.257−258頁、19
59年)により単離され、6−アミツベニシラン酸(6−APA)として同定さ
れ几。6−APAは、特に前駆体を欠くペニシリン発酵物において蓄積される。
エリクソンおよびベネット(「アプライド・マイクロバイオロジー」、13.7
38−742頁、1965年)は、6−APAを、前駆物質としてのフェニル−
ま几;ヨフェノキシ酢酸の非存在下におけるイソペニシリンNの酵素的7−説ア
シル化により得られるか、または天然疎水性ペニシリン類の酵素的開裂により形
成さオーる第二中間代謝物としてみなした。後にペニシリン生合成の最終段階は
、フェニル−またはフェノキシ酢酸をイソペニシリンNのL−α−アミノアジピ
ン酸側鎖と交換することによって、側鎖酸がアンルー補酵素A−化合物として反
応を開始することにより構成されることが発見された。このアシル基転移を触媒
する酵素は、ローグー(Postepy Hig。
Med、 Dose、、26.493−500頁、1972年)によりペニシリ
ウム・クリソゲヌムの粗抽出物において同定され、ペニシリン・アシルトランス
フェラーゼ(FAT)と命名され乙。この酵素は全てのペニシリン形成菌におい
て見出され、細胞内で局在している。フォーセット等の研究(「バイオケミカル
・ジャーナルJ、 l 5L74.1−74.6頁、1975年)は、フェニ
ルアセチル−補酵素への存在下でのペニシリウム・クリソゲヌムの酵素粗抽出物
によるイソペニシリンNからペニシリンGへのアシル基転移を確認している。
ペニシリンGまたはVの生合成におけるFATの重要性は、プルジオロギシェ・
ヘミ−」349.95−103頁、1968年)、スペンサー(「バイオケミカ
ル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ」31.17
0−175頁、1968年)、ガーテンパックおよびプランズバーグ(「アクタ
・ケミ力・スカンディナビカ」22.1059−1061頁、1968年)、ス
ペンサーおよびマウング(「バイオケミカル・ジャーナルJl 18.29−3
0頁、1970年)、メーシェルト等(「ジャーナル・オブ・アンティバイオテ
ィックス」33,722−730頁、1980年)、コゲカー等(「インディア
ン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス」2
0.208−212頁、1983年)、フレデリクゼン等(「バイオテクニカル
・レターズJ6.549−554頁、1984年)、アブラハム(「レギュレー
ション・オブ・セカンダリ−・メタポライド・フォーメーシジン」中、クライン
カウフ等編、プロシーディンゲス・才ブ・ザ・シックスティーンズ・ワ−クンジ
ップ・コンファレンンーズ・ヘキスト、グラハト・カストレ、12.−16.5
.85、第16巻、パインハイム、115−132頁、1986年)、ルエンゴ
等(「ジャーナル・オブ・アンティバイオティックス」39.1565−157
3頁および1754−17594 1986年)並びにアルパレス等(「アンテ
ィマイクロバイアル・エージェンツ・アンド・ケモセラピー」3]、1675−
1682頁、1987年)により為された観察により確認されている。またチオ
ール依存性酵素は、様々なペニシリン内でのアシル基交換を触媒し得、高い合成
能を有するペニシリン株における場合の方が低生産株における場合より見出され
る度合が大きい(ブルースおよびジョンソン、「ジャーナル・オブ・バクテリオ
ロジー」94.1502−1508頁、1967年)。
この発明;よ、この重要な生合成酵素の遺伝子配列および遺伝子産物の単離、特
性検定および説明に関するものであり、力価の増加およびハイブリッドまには突
然変異合成の両方に関する遺伝子工学技術の必須先行条件まf二は新規tβ−ラ
クタム形質転換方法の開示を提供する。
蛋白質配列決定は、ローゼン、「メソッズ・エンザイモロジーー:25.344
−359頁(1972年)により知られている。同様に、当技術分野の現段階で
は、蛋白質をコードする遺伝子の位置決め(Cズスタイン等、コールド・スプリ
ング・ハーバ−・ンンポジア、オン・クオンティテイティブ・バイオロジー、X
LV巻、99−105頁、1981年)およびそれらの配列決定(マクサムおよ
びギルバート、「メソッズ・エンザイモロジーヨ65.499−5601i、1
980年)が知られている。強力で所望により誘導性てめり得るプロモーターへ
の遺伝子のカップリング達成は、プリブノー、「バイオロジカル・レギュレーシ
ョン・アンド・デベロップメント」、第1L231−277頁、ブレナム・プレ
ス・ナンバー4(ゴールドバーガー等、1979年)により知られている。
β−ラクタム生合成の幾つかの酵素は、既に純粋形態で単離され、構造に従い特
性検定されている。同様に、こシーらの酵素の幾つかのに適した対応する発現ベ
クターに組み込まれ、クローン化されている(例、セファロスポリウム・アクレ
モニウムからイソペニシリンNシンテターゼ:サムソン等、「ネイチャー」31
8.191−194頁、1985年、ボールドウィン等、「ジャーナル・オブ・
アンティバイオティックスj40(5)、652−659頁、1987年、EP
200425、イーライ・リリー、1985年、ペニシリウム・クリソゲヌムか
らイソペニシリンNシンテターゼ二カ一等、「ジーン」48.257−266頁
、1986年、EP22:1128、イーライ・リリー、1985年、セファロ
スポリウム・アクレモニウムからエクスパンダーゼ:サムソン等、「バイオテク
ノロジー」5.1207−1214頁、1987年、並びにβ−ラクタム生合成
を触媒するストレプトマイセス・クラブリゲルスから幾つかの酵素:EP233
715、ビーチャム、1986年)。同様に、そt、らの発現ベクターにより行
なわれたβ−ラクタム生産性微生物の最初の形質転換について:よ、既に記載さ
れている(スカトルド等、璽カレント・ジェネティクスJl 2(5)、337
−348頁、1987年)。
第9図に示されている反応式に従い、ペニシリン生合成の最終段階、すなわちイ
ソペニシリンNのアシル基転移または6−APAへのその開裂およびペニシリン
へのそのアシル化を触媒するFATは、既に以前に(上記参照)ペニシリン生産
菌株において同定されており、その多価触媒的機能性も記載されているが、それ
は非常に不安定である1こめ、現時点ではまだ、注目に値するほど純粋には単離
され得す、構造による特性検定も不可能である。非常に不安定で微酸性であり、
40〜100時間の発酵中にペニシリウム・クリソゲヌムのペニシリン形成味に
おいて多量に形成されるチオール依存性FATは、一方では補酵素A活性化発酵
性側鎖(例、疎水性前駆物質フェノキシ酢酸、フェニル酢酸、ヘキサン酸、オク
タン酸などのアンルー補酵素八−化合物)の天然ペニシリン類(例、イソペニシ
リンN、ペニシリン■、ペニシリンG、6−APA等)へのアシル基転移を触媒
し、他方では天然ペニシリンどうしのアシル基転移を触媒する、すなわちアシル
基転移の間、アシル酵素複合体によって、アシル供与体およびアシル受容体とし
ての両方の天然ペニシリン機能を発揮するが、補酵素A活性化疎水性前駆化合物
の方はただアシル供与体として酵素反応に入り得る。アシル転移は水性媒質中で
行tわれるため、求核剤としての水はまたアシル酵素複合体と競合し、それによ
りエネルギーに富むアシル供与体は単に加水分解的に開裂され得る。すtわち、
6−APA、天然ペニシリンのβ−ラクタム核は、常にペニシリン発酵物の培養
ブロスにおいて見出される。
FATの検出は、慣用的分析方法、例えば放射能、微生物またはクロマトグラフ
ィーによる試験方法を用いて行なわれ得る。例えば酵素反応
6−APA+フェノキシアセチル−補酵素A−ペニシリン■十補酵素A:
を触媒する、FATの6−APA−フェノキシアセチル補酵素A−アシル・トラ
ンスフェラーゼ活性を測定するために、次の3種の異なる試験方法を準備した。
a)特異的生成物−感受性試験株を用いた微生物寒天拡散試験によるペニシリン
■の検出。例えば、マイクロコツカス・ルテウスATCC9341は、6− A
P Aに対する場合よりも小数点以下3位より大きい倍率でのペニシリンに対
する抗@感受性を有する。
b)S35−標識6−APAを用いる場合、β−カウンターにおいて抽出可能な
535−ペニシリン■の検出(S35−ペニシリンGから酵素的)。
C)抽出されたペニシリンVのHPLCによる検出。
酵素的アシル基転移反応は、下記混合物を用いてマイクロタイター・プレートで
行なわれる。
6−APA(反応緩衝液中2.5x9/x12) 20 μQP
aCoA(再蒸留水中的15−20m9/=Q> 30 uQ酵素ま
たは反応緩衝液(0,1モル燐酸緩衝液pH7,8,1ミリモルDTT含有)
150μQ直後に、または1時間の一定したイ
ンキニベーンヨン期間内の様々を時点で、20μρのアリコートを各々採取し、
次に同じマイクロタイター・プレート中で50%水性エタノール(=酵素反応の
停止)によりl、5まf: !i 0 Lj / i12のベニシリナーゼ(=
β−ラクタム対照)によl)1:5に希釈し、マイクロコツカス・ルテウスA、
T CC9341まにはラクタム−超感受性株シトモナス・エルギノサBC2
48を播種(播種率0.5%、ディフコの抗生物質培地1.1ウエル当たり50
μg137℃でインキニベーンヨン15時間)シた試験プレートにおける寒天拡
散試験でペニシリン■について試験し乙。
様々な時点で、アリコートを酵素的アシル基転移調製物(総体積2順を有する上
記と同じ混合物)から採取し、次に、pH2(HCl)でジイソプロピルエーテ
ルにより抽出しく1:1)、呈素により有機相を濃縮し、残留物を同体積の反応
緩衝液に再懸濁し、HPLCによりペニシリンVについて試験しに(PaCo、
A含有量測定に関する条件、ただし溶離剤として0.025モル燐酸緩衝液pH
7,0中40%メタノールおよび60%0,01モルTBASを使用)。
保持時間(分)フェノキシ酢酸 l、10ベニシロン酸
G 1.62ペニンロン酸V
1.92ペニシリンG ’ 3.003−デス
アセトキシセファロスポリンV 2.46セフアロスボリンV
3.24同様の方法で、身持異性FAT酵素の他の活性はHPLCに
より測定され得る。この場合、極性基質または生成物の溶離剤として、0.02
5モル燐酸緩衝液pH7、0中0.001モルT B A Sを単独使用する。
保持時間(分)イソペニシリンN 1,676−APA
4.00DTT(還元)
2.41DTT(酸化) 4.60イ
ソペニシリンNは、吸着樹脂CDlAl0N HP20)および逆相クロマト
グラフイベヌクレオシル018、lOμf、)を用(1ろことにより、前駆体を
欠くペニシリン発酵物から回収され得る。
酵素調製物によっては、多特異性生合成酵素の実際の活性が検出される指示反応
の選択に特に注意を払わなければならない。例えば、粗酵素調製物に存在する妨
害活性:よ、急速にフェノキンアセチル−補酵素A(−PaCoA)およびペニ
シリンVを加水分解し、またエネルギーに冨む側鎖誘導体PaCoAを有する6
−APAをペニシリン■にアシル化する(これは、例えば既知蛋白質分解酵素、
例えばキモトリプシンが触媒する)ため、この粗抽出物におけるFATの指示反
応として6−APA−フェノキンアセチル−補酵素へ八アシルトランスフェラー
ゼ活性を用いること:立あまり宵益ではない。しかしながら、これらの干渉活性
は、実際Oチオール依存性P 、A Tとは明確に区別される。それらは、例え
ば異なるクロマトグラフィー溶離作用、安定性プロフィールおよび阻害パターン
を有する。これらの干渉妨害活性は、一方では粗調製物で先に見出されに非常に
低い特異的FAT活性(約1−10μIJ/19蛋白質)、並びにま1;、酵素
希釈率が増加すると、粗抽出物におけろ6−APA−PaCo、A−アシルトラ
ンスフェラーゼ活性も最大活性まで大きく増加するという、逆説と思われろ発見
を説明する。PへT検出における本質的因子は、高酸化感受性SH−酵素を活性
化または安定化させる還元性化合物、例えばジチオトレイトールまたはβ−メル
カプトエタノールの存在である。
また、FATは温度ン二対する不安定性が高いため、酵素精製はかなり困難であ
る。例えば、新たに製造した酵素調製物でも、様々な安定剤(例、5ミリモルの
ジチオトレイトール+5%ソルビトール”−0,1ミリモルのフェニルメタンス
ルホニルフルオリド)の存在にも拘わらず、37℃での1時間の一定したインキ
ュベーション後には全チオール依存性6−APA−PaCoAアンルトアシスフ
ェラーゼ活性を失う。従って、酸化を防ぎながら4℃の冷却実験室で全精製作業
を行うのが適切である。粗製の精製前酵素溶液は、あまり活性を失わずに安定剤
の存在下で数週間冷凍され得る(−] 96℃、−20℃)。しかしながら、そ
の場合、幾つかの冷凍交換段階により、すぐにFAT活性は不活化される。また
、硫酸アンモニウム沈澱物は、前記安定剤混合物の存在下では4℃で数日または
数週間多かメ−少なかれ安定している。
若いペニシリン陽性ペニシリン菌糸体からは、この発明で使用されるFATの精
製方法により、菌糸体の分解、核酸沈澱、蛋白質沈澱、疎水性相互作用およびア
フィニティー・クロマトグラフィー後に、酵素反応速度または蛋白質化学特性検
定に必要とされる、比較的安定した少なくとも50%活性の酵素調製物が得られ
る。比較的貯蔵可能な蛋白質沈澱に対する後処理は、慣用的精製方法、例えば高
圧ホモジナイザーもしくはガラス製ボール−ミルによる細胞分解またはセチルト
リメチルアンモニウムプロミド、ストレプトマイシン・スルフェートもしくはプ
ロタミン・スルフェートによる核酸沈澱により行なわれ得る。蛋白質沈澱の場合
、中でも硫酸アンモニウムが適しており、検出可能なFAT活性を全て沈澱させ
るには50%飽和度で充分である。硫酸アンモニウム沈澱から出発すると、チオ
ール依存性FATは、疎水性相互作用によりフェニルセファロースCl4Bに結
合する。90%を越えるバラスト蛋白質の除去後、生成物を、低イオン強度の安
定剤水溶液で溶離し、1OkDカツト・オフ限外ろ過膜により濃縮し、さらに好
ましくはアフィニティー・クロマトグラフィーま几は別法としてアニオン交換ク
ロマトグラフィー(D EA E〜セファロースPF)によるゲルろ過工程(ウ
ルトロゲル・アカ54)または吸着クロマトグラフィー(ヒドロキシルアパタイ
ト)により精製すると、少なくとも50%の活性酵素調製物が形成される。これ
は、硫酸アンモニウム沈澱に基づくと約1000の濃度係数に相当する。
常用のマクロ多孔性担体材料、例えばセファロース、セルロース、ポリマー性材
料、安定化シリカゲル、酸化アルミニウム等は、親和性マトリックスとして使用
され得る。C1〜C3゜スペイサ−により担体に結合、またはスペイサ−の非存
在下で担体と共有結合、または疎水性もしくはイオノゲン相互作用により担体に
結合する適当な親和性リガンドは、好ましくはアシルまたはアミノ−β−ラクタ
ム化合物である。これらのリガンドのスペイサ−またはマトリックスへの結合は
、リガ:/ドの結合部位が精製すべき酵素に接近し得る状態のままであるように
行なわれなければならない。この発明によると、特に強い精製効果は、特に、N
−エトキシカルホニル−2−エトキンー1.2−ジヒドロキノリン(EEDQ)
に上り結合する、末端アミノスペイサ−を有する親和性マトリックス、例えばA
H−セルロース4BまたはHMD−ウルトロゲル・アカ34、リガンド、例えば
天然ペニシリン類、好ましくは6−A、PA、ペニシリンVもしくはペニシリン
Gまたは類似した安定性3−デスアセトキシセファ0スポリン化合物、例えば7
−アミノ−3−デスアセトキシセファロスポラン酸(7−ADCA)または7−
フェニルアセトアミドーもしくは7−フェニルアセトアミド−3−デスアセトキ
シセファロスポラン酸(3−デスアセトキシセファ0スポリンVおよびG)によ
り示される。すなわち、アミノ−β−ラクタム親和性マトリックスは、エシェリ
ヒア・コリの可溶性ペニシリンG−アシラーゼによる高価な保護基工業技術を用
いなくても対応するフェニルアセトアミド−β−ラクタムマトリックスから生成
され得る。
酵素製造に必要とされる微生物は、常用のペニシリン形成用栄養培地において培
養される。栄養培地の適当な成分は、真菌培養に一般に使用されている全ての基
質である。これらの栄養素に加えて、微生物の成長を促進し、FAT活性を高め
る添加剤を適当に組み合わせて使用することができる。添加剤は、例えば硫酸マ
グネシウム、塩化ナトリウム、炭酸カルシウム、燐酸塩および同様の無機塩類並
びに成長促進物質、ビタミン類および微量元素である。様々な誘導物質、好まし
くはフェノキシ−もしくはフェニル酢酸およびそれらの誘導体もしくは類縁体を
加えることにより、達成される酵素力価はかなり増強され得る。
培養は、主として好気性条件下15〜35℃の温度範囲および4ないし8のp)
(値で行なわれる。培養ブロスが最大酵素活性に到達するのに要する時間は、使
用される微生物のタイプにより異なるため、最適培養時間は好ましくは個々の株
ごとに別々に評価する。一般に、培養の持続時間は、好ましくは2〜5日の範囲
である。アシル基転移の場合、培養ブロスまたはそこから製造される活性二次調
製物が使用され得る。それらの活性二次調製物の例としては、培養ブロスから回
収および洗浄された非修飾ま几は透過化細胞、菌糸体の物理的、化学的および酵
素的処理により得られる細胞不含有抽出物(例えば、菌糸体の分解または超音波
処理により得られる細胞ホモジネート、および表面活性物質または酵素による処
理により形成される細胞リゼイト)、慣用の酵素精製方法、例えば塩析、分別沈
澱、透析、ゲルろ過、イオン交喚−1吸着−およびアフィニティー−りロマトグ
ラフィーを用いて細胞不含有抽出物を精製することにより得られる所望の酵素の
部分または全体精製調製物、酵素または非修飾または透過化細胞を、吸着、共有
結合形成、架橋、収納または封入手段により水不溶性高分子量担体物質を用いて
物理的ま乙:ヨ化学的に固定させる方法で得られる安定化FAT!F]製物があ
る。
生成した上記酵素濃縮物の酵素的または物理化学的特性検定は、古典的方法、例
えばクロマトグラフィー、電気泳動、基質特異性に関する研究、N−末端配列決
定、活性および安定性に関するp)(および温度プロフィール、活性化、阻害お
よび安定化の試験等を用いて行なわれ得る。
多くの遺伝子単離方法が存在する。一般的概説は、ワトソン等(レコンビニエル
テDNA−アイン・アインフユールング、ハイデルベルグ、1983年)および
ウィナツカ−(ゲーネ・ラント・クローンーアイン・アインフ二−ルング、ケン
テクノロジー中、パインハイム、1984年)の著書に記載されている。pat
−遺伝子(酵素FATの遺伝子)の場合、必要なアミノ酸配列が存在するため、
合成りNA−プローブの使用が最も有意義であると思われる。遺伝子コードに基
づ<DNA配列は、FATのポリペプチドlのアミノ酸配列から誘導され得、対
応するオリゴヌクレオチドは、化学的に合成ざれ得る。第5図は、FATのポリ
ペプチド】のアミノ酸基2〜22の配列を示す。2.3.4または6個のコドン
が数個のアミノ酸に割り当てられるため、結果的にアミノ酸配列下に与えられた
ヌクレオチド配列が形成される。この場合16のみの相異なる遺伝子配列が可能
であるため、例えばアミノ酸残基16〜21に対応する部分が特に適している。
RNAに相補的であるこれらの16オリゴヌクレオチドは、各々4個のオリゴヌ
クレオチドを有する4種の混合物(第5図におけるオリゴヌクレオチド混合物1
.2.3および4)として合成され得る。これらのDNA配列と非常に類似した
さらに別のDNA配列が、ペニシリウム・クリソゲヌムのゲノムに形成されてい
るため、遺伝子のさらに確かな同定は、恐らくこれらのオリゴヌクレオチドによ
っても為され得ないと思われる。これらの様々なり N A配列間の区別は非常
に複雑であり得る。従って、トレーサー配列として利用可能なさらに別のオリゴ
ヌクレオチドが要望されている。
DNAプローブを用い7二遺伝子単離戦略:耘レイズ(「ジャーナル・才ブ・モ
レキュラー・バイオロジー」183、]−12,1985年)により検討されて
いる。例えば、ある種のコドンまたはめる種のジヌクレオチド系列の頻度に関す
る情報が知られている場合、さらに長いDNA配列が合成され得る。ペニシリウ
ム・クリソゲヌムの場合、そのような情報は利用できない。これにも拘わらず、
プローブとしてさらに長いオリゴヌクレオチドを得るために、利用可能なオリゴ
ヌクレオチドが配列決定プライマーとして使用され得る。
酵素「逆転写酵素」は、所定のRNAに相補的なりNA鎖を合成し得るが、ただ
し過当なスターター分子(=ブライマー)が存在する場合のみである。上記の場
合、オリゴヌクレオチド混合物1〜4;よプライマーとして使用され得る。すな
わち、調製物には多くの他の釦RNAが存在するが、pat−tnRNAのみの
配列決定が可能である。配列決定反応は、塩基−特異性端一破壊試薬(ジデオキ
シヌクレオチド・トリホスフェート)の存在下で行なわれる。すなわち、多くの
延長さし1ニオリゴヌクレオチドが製造され、そのゲル電気泳動分析により、p
at−+uRNAに相補的なりNAの塩基系列の測定が行なわれる。この方法の
利点は、得られた配列情報により新しいオリゴヌクレオチドが直接合成され得る
ことである。さらに、非常に重要なのは、この配列が、アミノ酸配列から誘導さ
れる配列と同じでな:すればならないことであり、確実にpat−特異的配列が
実際に存在することである。
次に、遺伝子の現実の単離は、遺伝子バンクから行なわれ得る。
遺伝子バンクは、各々ペニシリウム・クリソゲヌムのDNAの小部分を含む組換
えDNAベクターのコレクションである(λ−E M BL3遺伝子バンクの場
合、これは、1組換え分子につき約0.05%である)、プラーク・ハイブリダ
イゼーションにより、λ−クローンは単離され得、これらは放射能標識DNAプ
ローブとハイブリダイゼーションする。物理的地図は、これらのクローンのDN
Aから製造され得る。その制限地図は、配向決定℃補助として機能し得る制限エ
ンドヌクレアーゼ交差部位の配置を示す。DNAハイブリダイゼーション技術を
用いろと、DNAプローブがハイブリダイゼーションするD N 、Aの部分領
域を測定することができる。対応する部分フラグメントは、プラスミド−ま1こ
はバクテリオファージ−ベクター分子に組み込まれ、さらに分子遺伝子方法によ
り特性検定される。次に、DNA断片をベクターM13mp19へクローン化す
ることにより、DNA配列の決定が可能となり、それによってpat−特異的D
N Aプローブがプライマーとして使用され得る。さらにDNAの配列決定に
上り、遺伝子の暗号化部分およびそこから誘導されたFATのアミノ酸配列を確
認することができる。既に決定されたアミノ酸部分配列は、必要な情報を提供し
得る。
DNA配列情報に基づき、ペニシリウム・クリソゲヌムのpat −遺伝子は発
現ベクターに組み込まれ得、よく知られた発現生物体へのFATの良好な発現が
可能となる(レツニコフおよびゴールド、「マクシマイジング・ジーン・エクス
プレッション」、ボストン、1986年)。ATGが正確にエシェリヒア・コリ
出発コドンの位置に来る形である正確な構築を可能にするため、Ncol交差部
位を部位突然変異により導入することができる。しかしながら、この前に、完全
なcDNAクローンが対応する遺伝子バンクから単離されなければならない。実
施例19(第7図も参照)は、プラスミドpBC2001の構築の詳細を記載し
ている。これを実施するLめ、まず第一にpat−cDNA−クローンからのD
NAフラグメントをM13mp19にクローン化する。すなわち、部位突然変異
においてNcol交差部位、さらにクローニングに必要なHindn[交差部位
の導入に使用される一本11DNAが利用可能である。Ncol −Hind
−m−フラグメントがベクターpKK233−2に組み込まれた場合、プラスミ
ドpBC2001が製造される。それは、エシェリヒア・コリ選択指標として、
エシェリヒア・クリにおける発現に有効なシグナル(ptrc、、rrnB T
I T 2 )およびアンピンリン耐性遺伝子(bla)を含む。
pat−遺伝子のDNAは、ペニシリウム・クリソゲヌムまたは他のβ−ラクタ
ム生産微生物の形質転換を可能にするベクターに組み込まれ得る。形質転換体は
導入されたDNAの幾つかのコピーを含むことが灸いため(例、コラ−等)、遺
伝子のさらに強力な発現が可能であり、ベニンリン形成が増強され得る。実施例
20は、プラスミドpBc2002の構築を記載しており、それ:よペニシリウ
ム・クリソゲヌムの形質転換に使用され得る。pBc2002(第8図も参照)
は、修飾ベクターpH5I03に組み込まれた、4.8kbの5a11制限フラ
グメント上に完全なペニシリウム・クリソゲヌムpat −遺伝子を含む。フレ
オマイシン耐性遺伝子(ble)は、ペニシリウム・クリソゲヌムにおける選択
を可能にする。アンピシリン耐性遺伝子(bia)は、エシェリヒア・クリにお
ける選択を可能にする。
さらに、DNAの操作は可能である。同様に、プロモーター・セグメントを交換
すると、ペニシリウム・クリソゲヌムにおける転写が改善され得る。ATGの部
位突然変異は、ペニシリウム・クリ′7ゲヌムにおける翻訳を増加させ得る。部
位指向的ま几はフラグメント特異的−非指向的であるが遺伝子特異的−突然変異
により特定のアミノ酸基を交換すると、酵素の安定性またはその活性もしくは特
異性を変化さける特定の突然変異体を単離することができる。
無作為または作為的に選択された微生物のスクリーニング(放射性pat−DN
Aとの特異的ハイブリダイゼーションについてそれらの微生物のDNAを調べる
)はまた、単離されにDN 、Aセグメントの明らかな用途である。そのスクリ
ーニングの結果は、以前に未知のβ−ラクタムを生産した株、また!t−F A
T類似酵素を含むが他の特性を有する株であり得る。
この発明のD N Aは、ペニシリウム・クリソゲヌムから単離された。その方
法は実施例IO〜13に記載されており、第4.5および6図に示されている。
FATのポリペプチドIのアミノ酸配列から出発して(第5図)、4つのオリゴ
ヌクレオチドを合成しく第5図:オリゴヌクレオチド混合物1〜4、第6C図)
、これらを配列決定プライマーとして使用する(実施例11)。こうして決定さ
れた配列の最初の29塩基(第6D図)は、仮定され?=pat−+nRN、A
配列と同じである(第6B図)。この形質転換の結果として、3C量体が合成さ
れ(第6E図)、これをペニシリウム・クリソゲヌム遺伝子バンクからのλクロ
ーンの単離における放射性プローブとして使用した(実施例12および13)。
MI 3ベクターへのサブクローニング後、DNAの配列決定を行った(第6F
図入この配列の最初の77塩基は、c RN Aに相補的な配列の塩基35〜1
11と同じである(第6D図)。これらの個々の配列間の関係は、pat−遺伝
子が実際に単離されたことを立証している。
FATは約38000ダルトンの分子量を有する。110ダルトンの平均アミノ
酸分子量からは、遺伝子の暗号化部分について1100bpのサイズが予測され
得る。フィラメント状菌の遺伝子は普通数個のみ、次いで小さなイントロンを含
むため(バランセ、「イースト」2.229.1986年)、完全な遺伝子は記
載されたDNA分子上に存在すること、および同様に制御領域が完全形態で存在
することが推測され得る。
以下、実施例によりこの発明の説明を行うが、限定的なものではない。実施例に
おいて、省略形xQSL rty、9、rpm、DS、WV%およびUは、ミリ
リットル、リットル、ミリグラム、グラム、19当たりの回転数、乾燥物質、重
量/体積パーセントおよび国際酵素単位(1国際酵素単位=1マイクロモル基質
/分)を表す。重量部は;gに対する9として体積部に関するものであり、温度
;よ摂氏で与えられている。生成物の特性検定は、次の技術、すなわち高性能薄
層クロマトグラフィー(HPTLC)、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC
)、紫外線分光測光法(UV)、赤外線分光測定法(IR)および核磁気共鳴(
NMR)を用いで実施されに。実施例において列挙された株名称に付は加えられ
た番号は、株自体が寄託されているそれらの培養コレクシタン、例えばATCC
(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクシタン、ロックビル、メリーランド
、アメリカ合衆国)の登録された株記号に対応する。
フェノキシアセチル−補酵素A(PaCoA)の製造および分析:原理: 補酵
素A+フェノキシ酢酢酸塩化物−PaCo水氷冷やしながら、901!+9のC
oAを15x12の再蒸留水に溶かし、水酸化ナトリウム(2,56dのlN−
NaOHおよび1.6(IJ!の0.5N−NaOH)によりpH7,0にセッ
トする。続いて、合計235uのフェノキシ酢酸塩化物を激しく撹:よんしなが
ら分けて加え、p)(値を7.0に保つ(1,8iQのIN haOH)c水で
冷やしながら1時間撹は人後、溶液を3回抽出しく毎回40r、Qのジエチルエ
ーテルにより、pH2,0(6またはIN−HCI)で)、次いで水相をNaO
Hにより中和し、残留エーテルを回転蒸発器において室温で除去し、混合物を短
時間墾素によりガス処理し、次いで再蒸留水によりl:50に希釈し、500μ
Qの分量でアンプルに詰め、液体窒素中で冷凍する。HPLCを用いて分析を行
い、フェニルアセチル−補酵素A(PeCoA)を標準として使用する。
HPLCシステム:HP1090液体クロマトグラム(ヒユーレット・パラカー
ド)
カラム: ハイパージル0DS5μI、C1B、+50x200mm積分器:モ
デル3392(ヒユーレット・パラカード)/ATT3流速: 0 、5
RQ1分
検出: 230nm
溶離剤: 35%メタノール
65%0.01モルの硫酸テトラブチルアンモニウム(TBAS)、0.025
モル燐酸緩衝′apH7,0中評価:
試料 保持時間(分) 面積 高さ400u 9/xQ
PeC0A 9.41 8466900 210692200
−〃−9,684105400107689100−〃−9J8 2092
100 54990PaCoAストツク溶液1:200 10.53
1966600. 47737PaCoAス) ツク溶液l: 50 1
0.68 7850700 172983PaCo^ストツク溶液1
: 40 10.47 10389000 222475面積総和 −
+19.2xy PsCoA/x0高さ評価 →1 B、8z9 PaCo
A/x(1平均値 −+18.0x9 PaCoA/iff実施例1
酵素活性バイオマスの製造。
ペニシリウム・クリソゲヌムP2/ATCC4827+の凍結乾燥胞子を含むア
ンプルの内容物を、8xQの媒質A(1リットル当f:りの組成:ラクトース1
59、フーンスティーブ・リカー(とうもろこし浸漬液)からの窒素0.119
.5gのピッチ・ペプトン、4gのNa C1s O−D gのMg5Oa−
7HtO,0,6tのKH,PO4,5π9のF eCIs ・6 Hto、2
HのCLIS04 ・5HtO1蒸留H,Oを適量加えて全部で2000zff
、pH4,85、殺菌:120°で20分間)に懸濁する。2251ρの大麦を
含む2gのエルレンマイヤー・フラスコに、この胞子懸濁液211Oを播種する
。満たす前に、透明になるまで大麦を水で洗浄し、20〜30分間媒質A中で膨
張させ、ふるいによりろ過し、約1時間ろ紙上で乾燥し、続いて2Qのエルレン
マイヤー・フラスコ中225i(!に満たし、次いで1日間隔で約1時間100
°で3回滅菌し、播種前に40〜45°で2日間で乾燥する。胞子を播種後、エ
ルレンマイヤー・フラスコを短時間振り混ぜ、次に約8日間24=1”および相
対湿度60±10%でインキュベーションする。
この一定したインキュベーション期間後、菌胞子を、垂直アジテータ−において
3〜5分間+ 40 rp+mで2501の0.9%NaCl+0.1%トウィ
ーン80に再懸濁する。さらに250wCの0.9%NaC1溶液(トウィーン
は含まず)を加えた後、胞子懸濁液をICの播種キャニスタ−に無菌状きて静か
に注ぐ。各々2001の媒質B(1リツトル当たりの組成 99のフェノキシ酢
酸カリウム、ID09のラクトース水和物、医薬媒質としての窓素2.259.
10.59の(NH4)tso−,49のNa 2 S Oa、0 、5 gノ
K Ht P O4、l0zCの動物油(ラード油)、259のCa COs、
蒸留Hz Oを適量加えて全部で1000戻12.pH6,5、殺菌: 120
°で20分間)を含む50本の2Qエルレンマイヤー・フラスコに、4°で約1
箇月間貯蔵され得るこの播種材料8xQを各々播種し、次いで25±1で3日間
260 rpmで震とうする。この震とうインキュベーション後、18209の
酵素活性バイオマスが採取される。ペニンリンカ価は、パルプ(軟塊)1リツト
ル当たりペニシリンV1.9gである。
実施例2
酵素活性粗酵素調製物の製造。
実施例1で得られ?17869の湿った菌糸体(=2209DS)を、5ミリモ
ルのジチオトレイトール(DTT)、0.1%トリトンXl00および0.1ミ
リモルのフェニルメタンスルホニルフルオリド(PMSF)を含む3.5ρの0
,1モル燐酸緩衝液(pH,7、5);:再=sし、ガラス製ボール・ミル中(
510d7の500−750μ=ガラス粒(バール)を有する600吋の鋼製粉
砕容器、回転速度200Orpm、摩擦ギャップの幅0.1■、流速30Q/時
、前進移動2〜3°、回帰移動5°、前進移動−20/8°および回帰移動−5
/−1°で食塩水冷却)2/3°に冷却しながら連続的にホモジネートする。続
いて、このホモジネートを1500Orpmおよび4゛で30分間遠心分離し、
上滑を00でo、swv%のセチルトリメチルアンモニウムプロミドCCTAB
)と混合し、30分間撹はんするよ沈澱した核酸を遠心分離(10分間、150
00rp斃、4゛)により分離し、固体硫酸アンモニウムを加えることにより上
清を50W〜′%の飽和度にし、4°で一夜保つことにより、蛋白質沈澱を完了
させる。次いで、沈澱を遠心分離し、冷飽和硫酸アンモニウム溶液で洗浄し、5
W v%のソルビトール、5ミリモルのDTT、2ミリモルのEDTAおよび0
.1ミリモルのP M S Fを加えた後、次のクロマトグラフィ一工程まで4
°で貯蔵する。蛋白質測定(ブラッドフォード)または活性測定(ラクタム−超
感受性株シュードモナス・エルギノサBC24Bによる6−APA、−PaCo
A−アシルトランスフェラーゼ活性の微生物学的検出)を用いて、分解または2
つの沈澱工程が行なわれる。実測値を第1表に列挙する。
実施例3
阻害剤の追加を伴う場合または伴わない場合における酵素調製物AS−沈澱での
アシル基転移活性またはペニシリン■開裂活性の微生物学的検出。
阻害剤を追加する場合または追加しない場合における、PaCo、Aによる6−
APAまにはイソベニンリンNのアシル基転移およびカリウム・ペニシリンVの
開裂に関する微生物学的寒天拡散試験において次の要領により、実施例2の記載
に従い製造された粗酵素調製物を試験する。
試験生物体二マイクロコツカス・ルテウスATCC/BC8:)、0゜5%播種
試験培地: 抗生物質培地1(ディフコ)、110iQ試験プレート: タンク
243X243X18ix試料= lウェル当たり50μg(直径61x)
インキュベーション: 37°、15時間酵素: AS−沈澱(実施例2の記
載に従い製造された):I酎を遠心分離(2000Orpm/ 10分)、上清
を廃棄、沈澱物を20dのRP+Zに再懸濁。
RP+Z: 0.1モル燐酸緩衝液pH7、5÷1ミリモルDTT+10ミリモ
ルMgCIt。
A、アシル基転移/アシル化
マイクロタイター・プレートにおける製造:基質6−APAまたはイソペニシリ
ンNC2,5rtr9/zQ) 10pQPaCoA(約] 5 m9/
Rf)) 15μQ阻害剤の使用下または
不使用下での酵素またはRP□Z 75Jg阻害剤、a)阻害剤不使用(=対
照)
b)2ミリモルのヨードアセトアミド
c)2ミリモルのPMS F
インキュベーション時間の直後および/または7.3oおよび60分後、20J
gアリコートを沈澱物から採取し、50%エタノールによりl:5に希釈しく酵
素反応停止)、寒天拡散試験においてペニシリン含有量について試験する。
PaCoA(HHφ■)によるイソペニシリンN(#28および36)のアシル
基転移
イソベニ a) b)シリンN s
7’ 30’ 60′s 7’ 30’ 60’=28
22.5 25,5 26.0 23.0 21.1 20.8 1
ε、3 14.7:36 27.0 284 Bo、8 28,7
25,2 25.0 23.6 22.1イソペニシリンNhμ9ノ1g イソ
ペニシリンvhμ9/πQ50 25 12.5 2.0 1.5 1.
0 0.5 0.25#2B 20 16.5 12.4
25゜3 24,0 21.7 17.8 9.フ;!:36 2
4.5 22,1 18.4#2B 22,7 24.7 25.7 20
.743B 26,3 27.2 27,7 26.7酵素希釈率により異
なるPaCoAによる6 −A P 、Aのアシル化11!、3 24,4 2
4,3 15.7 1L6 25.4 28.5 25.4s 7′30
′60’ s 7’ 30’ 60’16.0 24
.2 30,7 30,7 14.5 21.3 26.7 27.014J
17J 20.6 22.8 0 9.6 10.5 11.1
25J 24.0 21.7 17.8 9.7B、ペニシリンV
開裂
マイクロタイター・プレートにおける製造:カリウム・ペニシリン■ 10
0μ9/11g lOμQO,1−1−ル燐酸緩衝液pH7,515μ+
2酵素またはRP−!−Z(−阻害剤) 75μQa)阻害
剤不使用(=対照)
b)+2ミリモルのヨードアセトアミドc)=2ミリモルのエチルマレインイミ
ドd)−2ミリモルのPMSF
e)RP+Z
様々な阻害剤の存在下におけるカリウム・ペニシリンV(HHφ製仄)の開裂。
25.7 21.8 0 0 25.7 23.1 0 025.0
23.0 0 0 25.3 0 0 0e) カ
リウム・ペニシリンV h u9/MQs 7’ 30′6(1’
2.0 1.5 1.0 0.5 0.252B、8 25J 26
.2 26.4 27,4 24,7 23.4 18.4 11.9比較とし
てのアシル基転移
6−APA−+−PaCoA −s 7’ 30’ 60’ペニンリン
V 17.0 23.2 26,9 25.9実施例4
FATの活性化、阻害、安定化およびp)(プロフィール。
実施例2の記載に従い製造されたPAT−硫酸アンモニウム沈澱を、様々な活性
剤または阻害剤または安定剤の存在下、0.1モル反応緩衝液により1:10に
希釈し、微生物学試験モデルにおいて直後または4°または一20°で1日イン
キコベーンヨン後に、6−APA、−PaCoAアシルトランスフェラーゼ活性
について試験する。結果を第2表に要約する。
実施例5
PA、Tの温度安定性。
実施例2の記載に従い製造されr二p A T−硫酸アンモニウム沈澱を、1ま
たはlOミリモルのDTTを含む0.1モル燐酸緩衝液p)17.5により1:
20に希釈し、次に厳密に遠心分離し、上清を、−196°、−20’ 、−1
−4°、+20°および+37°での一定したインキュベーションに付し、微生
物学試験モデルにおいて直後まf二はl、4.26および120時間後に6−A
、PA−PaCoAアシルトランスフェラーゼ活性について試験する。結果を第
7表に列挙する。
実施例6
フエニルセフ70−スCl−4Bにおける疎水性相互作用クロマトグラフィー(
HI Cフロー)および6−APA−AH−セファロース4Bにおけるアフィニ
ティー・クロマトグラフィー(アフィニティー・フロー)によるFATの精製。
実施例2の記載に従い製造されたFAT−硫酸アンモニラ÷沈澱2409を、1
モル(NH,)tso、および1ミリモルDTTを含む50ミリモル燐酸緩衝液
(pH7,5)2000x(lに溶かし、−4°での冥験用冷却チャンバ中、2
00xI2の平衡状態のフェニルセファロースCl−4Bを仕込んだBP113
−カラムに加える。続いて、カラムを、流速50ij/分で1モル(N H,)
tsO□および1ミリモルDTTを含む3基礎容量の50ミリモル燐酸緩衝液p
H7,5により洗浄し、次いで、1ミリモルのDTTを含むさらに2基礎容量の
50ミリモル燐酸緩衝液pl(7,5によりバラスト蛋白質を除去し、次いて、
1ミリモルDTTを含む3基礎容量の脱イオン水(E HtO)によりPAT
−酵素を溶離し、活性フラクションを、10kDのカット−オフを有するポリス
ルホン限外ろ過膜を用いてベリコン・カセット・システム中で10分の1の容量
に濃縮し、lWV%ソルビトール、5ミリモルのDTT、2ミリモルのEDTA
および0.1ミリモルのFMSFにより安定化させ、次のクロマトグラフィ一工
程まで一20°で冷凍する。微生物学的に確立された6−APA−PaCoA−
アシルトランスフェラーゼ活性および1基礎容量を含む個々のフラクシヨンの総
蛋白質含有量を下表に要約する。
PL150/l 17 18 0 230PL15
0/2 16 15 0 102PL150/4
0 0 0 2750PL15015
0 0 0 390PL150/6
痕跡 15 0 52PL150/7 18
31 0 389PL150/8 0
0 0 14翌日、注意深い条件下で
HTGフラクションの活性保持物質(retentate)を解凍し、50i1
2のアフィニティー・マトリックス6−APA−AH−セファロース4Bを含む
に26/40フアーマシア・カラムに加える。これは、LKB−記録「プラクテ
ィカル・ガイド・フォー・ユース・イン・アフィニティー・クロマトグラフィー
・アンド・リレイテッド・テクニクス」、ルアクタフ・IBF−ソンエテ・キミ
ク・ポワンツージラール、フランス1933、+33頁に従い、E、EDQによ
りペニシリンGをAH−セファロース4B(ファーマシア)にカップリングし、
続いてエシェリヒア・コリの可溶性ペニシリンG−アミダーゼによりフェニル酢
酸を開裂することにより製造されたものであった。次いで、カラムを、下記媒質
により4°および流速3zQ/分で溶離する。
AL27B/l: 12基礎容量の50ミリモル燐酸緩衝液pH7。
5+1ミリモルDTT+0.1モルN a C+AL27B/2: 3基礎容
量の同緩衝液÷1ミリモルDTT+0゜1モルNaC1+ 1ミリモル6−AP
AAL278/3: 6基礎容量の同緩衝液中1ミリモルDTT+ 1モルN
aC1+1ミリモル6−APA
特異的溶離剤6−APAによりフラクシヨン27 g/2において溶離されたF
AT活性を、10kDのカット・オフを有するポリスルホン−UF−膜を用いて
ミニタン・カセット・システム中で10分の1の容量に濃縮し、再び安定性混合
物lW■%ソルビトール、5ミリモルDTT、2ミリモルEDTAおよび0.1
ミリモルPMSFと混合し、分割して急速冷凍する。HPLC測定により少なく
とも50%純度であるこの酵素調製物の基質特異性を、第4表に記録する。
実施例7
モノP/ファーマシアにおけるアフィニティー・クロマトクラフィーにより製造
され?= F A T酵素調製物のクロマトフオーカシング(クロマトフオーカ
シングAL310)。
アフィニティー・クロマトグラフィーにより実施例6の記載に従い精製され、濃
縮されγ:FAT酵素調製物のlff12分量を、注意深く解凍し、次いで平衡
状態のPDIOセファデックスG25充填カラムにおいて25ミリモルのビスト
リス/HC11衝液(pH6,3)と緩衝液交換を行い、次いで同緩衝液により
平衡状性にさメ−た4*QFPLCモノP充填カラムに加え、すぐ後に流速60
xQ/時で1=10希釈ボリバファ−74(pH4,0に設定)100x12に
より溶離し、次いてピークごとに分画化する。これらのフラクションについては
、最初の形態またはセントリコンlOにより10倍濃縮して、RPC。
5DS−勾配ポリアクリルアミドゲル電気泳動、インモビリンに基づく等電点電
気泳動およびゲルろ過により分析を行う。
第1図は、モノPにおけるPAT−酵素の溶離プロフィールを示す。多機能酵素
は、少なくとも3種の等電形@(PAT31O/3、PAT310/4およびP
A′T31015)に分解される。異なる電荷を有するこれらの酵素変異型は、
真のアイソザイムま几は同じ酵素の異なる酸化還元形態を表し得る。
第2図から明らかな通り、ペニシリウム・クリソゲヌムのチオール依存性FAT
は、RPCの変性条件下で(カラム−バイオラド・ハイ・ポアRP304.25
0X4.6u+、HPLC−パラメーター : 0 、5 MQ1分、45バー
ル、280nm、40°、25μQ注射容量、溶離剤A:0.01%トリフルオ
ロ酢酸を含む35%水性アセトニトリルおよび溶離剤B:0.01%トリフルオ
ロ酢酸を含む80%水性アセトニトリル間での一次勾配、30分)、1つのポリ
ペプチドl、並びにイソ−または酸化還元−変異型によって、1種または2種の
可変性疎水性ポリペプチド変異型2aおよび2bに分解される。
5DS−勾配ポリアクリルアミドゲル電気泳動(第3a図参照、レムリ、「ネイ
チャー」227.680−685頁、1970年による条件、Lだし、8−20
%Tによる勾配ゲル)では、P AT−酵素は、約30および8kDの分子量を
有する、様々なサイズの2種のポリペプチドに分解される。RPCおよび後続の
5DS−勾配−PAGEを用いると、RPCにおいて最初に溶離されるポリペプ
チド1は、約30kD級分と同一であり、2種のさらに強力な保持された疎水性
ポリペプチド2aおよび2bは、8kDと同一であることが立証され得る。さら
に、その多次元分析により、5DS−勾配−PAGEにおける小ポリペプチド2
aおよび2bは同じ移動性を宵し、塩基性イソ−まf二は酸化還元−変異型の大
きい方の約30kDポリペプチドlは、酸性の強い形態の対応するポリペプチド
1よりも迅速に移動することが示され得る。
アンホリンに基づく等電点電気泳動(IEF)の間(第3b図参照、LKBアプ
リケージタン・ノート1804による方法論的手法)、活性親和性ブールiヨ、
5.1に等電点を有する互いに近接した3つの帯を示す。
インモビリンに基づく高度溶媒IEFの狭いPH範囲においては(第3e図参照
、LKBアブリケーンヨン・ノート1819による方法論的手法)、クロマトフ
オーカシングにより分離されるFAT−変異型は5,15.5.06および5.
32のpi−値を有する。
ファーマンアノスーパロース12におけるゲルろ過により分子量を測定すると(
溶離剤:1ミリモルDTTを含む0.1モル燐酸緩衝液pH7,5,0,4πC
/分)、36.5kDの分子量が測定され、またL K、 BのTKS−G20
00SWでは(同じ溶離剤、o 、 5 a(1/分)、38kDの分子量が測
定される。これは2種の変性ポリペプチド1および2の合計と正しく相関してい
る。
実施例8
ポリペプチドl並びに2aおよび2bのN−末端配列決定。
実施例6の記載に従いアフィニティー・クロマトグラフィーにより精製されたP
AT醇素酵素物の別の分量(2u蛋白質)を、注意深く解凍後(実施例7の場合
と同じカラムおよび条件、f二だし、フラッタ−増加勾配:分/%B=010.
810.20/12.25/12.30/+00.33/100.3610.4
010)、RPCにより2回分離し、ポリペプチド】並びに28および2bを含
むフラクションを凍結乾燥し、蛋白質シーケンサ−においてN−末端配列決定を
行う。
N−末端アミノ酸配列:
30kD単位/ポリペプチド1:部分配列18kD単位■/ポリペプチド2a:
部分配列615 1o 15
20Ale−Lys−AlトVal−We−Ala−kg−5
・r−11e−^5p−Phe−Als−Va←Asp−8kD単位n/ポリペ
プチド2b二部分配列6+ 5 1
0 Is 20Ala−Ly
s−−VmHle−Ala−#0−−−11s−Asp−Phe−Ala−Va
ドAsp−Leu−−−Gy−−Thr−SDS−勾配−PAGEの場合と同様
、RPCにおいて異なる保持性を有する小ポリペプチド2aおよび2bは、配列
決定された分子部分において区別されない。
実施例9
ポリペプチド1および2の蛋白質分解性ペプチド・フラグメントの配列決定。
実施例8の記載に従い製造されるポリペプチドlまた(よ2の凍結乾燥フラクシ
ョンを、J、M、ウィルキンソン(「プラクティカル・プロティン・ケミストリ
ー−ア・〕1ンドブツク」、A、ダーブル編、1986年)に従いトリプシンま
たはリシル−エンドペプチダーゼ1こより酵素的に開裂し、個々のペプチド・フ
ラグメントをRP C1こより単離し、蛋白質シーケンサ−において配列決定す
る。中でも下2己のアミノ酸部分配列が得られる。
AS一部分配列2(ポリペプチド1のトリブチツク・ペプチド・G 1y−A
l a−Th r−Leu−Phe−As n−11e−11e−Ty r−A
sp−Hi s−A 1a−A rg−AS一部分配列3(ポリペプチドlのト
リブチツク・ペプチド・フラグメント):
Pro−Th r−As n−Pro−As p−G l u −Me t−P
he−Va l −Met −A rgAS一部分配列4(ポリペプチドlのト
リブチツク・ペプチド・Glu−Leu−Asp−Pro−Leu−Pro−^
sp−3er−Trp−Asn−ArgAS一部分配列5(ポリペプチドlのト
リブチツク・ペプチド・Met−Cilu−Phe−Leu−−Asp−Cil
y−Phe−Asp−Gly−Thr−LysAS一部分配列7(ポリペプチド
lのトリブチツク・ペプチド・11e−A 1a−Leu−G 1u−Ser−
Th r−3er−Pro−Ser−G 1 n −A l a−Ty r−A
s p−A@rg
AS一部分配列8(ポリペプチドlのトリブチツク・ペプチド・フラグメント)
:
Va 1−G ly−PMe−As n−5er−A 1a−G Iy−Va
I −A Ia−Va 1−As n−Tyr−Asn−A@] ]a−Leu
Hi 5−Leu−G In−G ly−Leu−Arg−Pro−Thr−G
1y−Va 1−Pro−3et−His −11e−A@la−
Leu−Arg
AS一部分配列9(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・Thr−Glu
−Phe−Ala−Tyr−Gly−Leu−LysAS一部分配列10(ポリ
ペプチド2のトリブチツク・ペプチドTyr−Tyr−−Glu−11e−Ar
gAS一部分配列11(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメン
ト):
Trp−Pro−Lys
AS一部分配列12(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチドSet−11e
−Asp−Phe−Ala−Val−Asp−Leu−11e−ArgAS一部
分配列13(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチドAsp−Val−Ser
−G 1u−11e−Va 1−Met−Leu−As n−Th r−A r
gAS一部分配列14(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチドGin−Va
l−Leu−Ser−Glr+−Leu−Gly−ArgAS一部分配列15(
リシル−エンドペプチダーゼによるポリペプチド2のペプチド・フラグメント)
:
Cys−Gin−Gly−Thr−Pro−Phe−GiuAS一部分配列16
(リシル−エンドペプチダーゼによるポリペプチド2のペプチド・フラグメント
):
Tyr−τyr−Glu−Glu−11e−Arg−Gly−+1e−Ala−
LysAS一部分配列17(リンルーエンドペプチダーゼによるポリペプチド2
のペプチド・フラグメント):
0In−Val−Leu−Ser−Gln−Leu−Gly−Arg−Val−
11e−Glu−Glu−Arg−−Pro−Lys
AS一部分配列18(リシル−エンドペプチダーゼによるポリペプチド2のペプ
チド・フラグメント):
Gly−Ala−Glu−Arg−人5p−Val−Ser−Glu−11e−
Val−Met−Leu−^sn−Thr−ArgAS一部分配列+9(ポリペ
プチド2のトリブチツク・ペプチドAla−val−11e−Ala−ArgL
ys−Thr−Asp−Glu−Glu−Leu−LysAS一部分配列21(
ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチドGly−11e−Ala−Lys
AS一部分配列22(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチドVal−11e
−Glu−Glu−ArgAS一部分配列23(リシル−エンドペプチダーゼに
よるポリペプチド2のペプチド・フラグメント):
Asn−Thr−−Thr−Glu−Phe−Ala−Tyr−Gly−Leu
−LysAS一部分配列24(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラ
グメント):
Ala−Ala−Arg
実施例10
ペニシリウム・クリソゲヌムの菌糸体からのポリ(、A)R,NAの単離。
ペニシリウム・クリソゲヌムP 2/ATCC4B 27 ]の胞子懸濁液を、
25 Orpmでのアジテータ−において、約70時間25゛で各々]、00i
QのCD5−培地(IcのCD5−培地の場合、オートクレーブ処理により、9
00yf2の溶液A:39のN a N Os、0.59のMg5O−,7Ht
O10,59のKCI、0.19のFeSO4・2Ht0゜59の酵母抽出物、
IO2のカゼイン・ペプトン、209のサッカロース、pH5、8および100
iQの溶液B:250ミリモルのK t HPO,/KH,PO,、P)(5、
8を混合する)を含む5本のエルレンマイヤー・フラスコ(各々1000z(i
)中でインキュベーションする。各々300藁gのCDLP−培地(CDS−培
地と同じ組成、1こだし、209のサッカロースの代わりに、150gのラクト
ース/Qおよび50xQの10%フェノキシ酢酸[水に溶解、KOHによりpH
7,5に設定])を含む12本のエルレンマイヤー・フラスコ(各々1000π
Q)に、各々30岬の前培養物を播種し、250 rpmのアジテータ−中25
゛で40時間インキュベーションする。ビュフナー漏斗を用いて菌糸体をろ過し
、TE(10ミリモルのトリス/HCI、p)(8,1,1ミリモルEDTA、
)により簡単に洗浄し、液体窒素中で微細粉末に粉砕する。この粉末を溶解緩衝
液(5モルのグアニジン・モノチオンアナート、10ミリモルEDTA、50
ミリモルのトリス/)(C1、pH7,5,8%β−メルカプトエタノール)(
湿った菌糸体の塊1g当たり3vQ溶解緩衝液)に懸濁し、室温で1時間撹はん
する。全RNAの単離:よ、記載された方法(カサラ等、DNA2.329−3
35頁、1983年)に従い行なわれる。60gの湿った菌糸体の塊からは、約
189の粗RNAが単離され得る。これを二の濃縮は、マニアチス等の記載Cモ
レキュラー・クローニングj1コールド・スプリング・ハーバ−11982年)
に従い、オリゴ(dT)セルロース−アフィニティー・クロマトグラフィーによ
り行なわれる。この目的の場合、粗RN Aを遠心分離し、乾燥し、水に溶かす
。りjマドグラフィー後、ポリ(A)RNAを含Cフラクションを再びエタノー
ルにより沈澱させ、−70°で貯蔵する。ポリ(A)”RNAの正常性をグリオ
キサルの存在下でゲル電気泳動により試験しくマニアチス等)、U■−吸収によ
り濃度を試験する。
実施例1】
酵素FATをコードするRNAの部分配列決定。
遺伝子コードを基礎として、DNA配列は、FATのポリペプチドlのアミノ酸
配列から誘導される(実施例8)(第5図)、最少数の異なる配列を可能にする
17bpの範囲を、オリゴヌクレオチド混合物の合成用に選択する。目的とする
鎖、すなわちまγ:RNAに相補的である4種の異なるオリゴヌクレオチドの4
種の混合物を合成する(第5図におけるオリゴヌクレオチド混合物l、2.3お
よび4)。
これらのオリゴヌクレオチドを酵素的に燐酸化し、すなわち放射性標識する(マ
ニアチス等)、15119のオリゴヌクレオチドを、30分間37°で250μ
CiのATPを含む12ggの反応調製物(50ミリモルのトリス/HCL p
H9,5,10ミリモルMgCl、、5ミリモルD T E % 5%グリセリ
ン)中、16単位のポリヌクレオチドキナーゼとインキユベーションする(アマ
−ジャムPB10218)。
250ミリモルのKCI、1059モルのトリス/HCI%pH8,3中10μ
9のポリ(A)’ RNA(実施例10)を、0 、5 x(lの反応容器中で
2μgの32−P−標識オリゴヌクレオチド混合物と混合する。
混合物を2分間75°に加熱し、次いで45分間50°で温める。
4つのエッペンドルフ容器の各々に、33μQの反応緩衝液(24ミリモルのト
リス/HCL pH8,3,16ミリモルMgClり、8ミリモルDTE、0.
4ミリモルdATP、0.8ミリモルdGTP。
0.4ミリモルdcTP、0.4ミリモルdTTP、6単位の逆転写酵素を加え
る。さらに各々は、lμQの1ミリモルdATPまたはlμgの1ミリモルdG
TPまたは1μCの1ミリモルdcTPまtは1μ+ 。
Cの1ミリモルdTTPを有する。2μgのポリ(A) RSA−オリゴヌク
レオチド混合物を加えた後、エッペンドルフ容器の内容物を短時間遠心分離にか
け、50゛で45分間加熱する。2μCの停止緩衝液(99%ホルムアミド、0
.3%ブロモフェノール・ブルー、0.3%キシレンーンアノール)を加え、3
分間沸騰させることにより、反応を終結させる。4μQの各試料を、8%ポリア
クリルアミド/尿素ゲルに適用し、40W(セキ・ゲン、バイオラド)で2.5
時間暴露する。その後、ゲルを20分間5%メタノール、5%酢酸中に置き、8
0°で1時間乾燥する。冷却したゲルを家庭用ホイルに包む。X線フィルム(コ
ダックxOマットAR)を20時間適用する。このX線フィルムから読取られる
配列を再生する。
1〜29位は、FATのポリペプチド1のアミノ酸配列(第5、CD図)から誘
導されるDNA配列に相捕的である。この配列の最初の30ヌクレオチドを含む
オリゴヌクレオチドを合成する。
実施例12
ペニシリウム・クリソゲヌムのゲノム遺伝子バンクの構築。
CD5−培地で洗浄し1ニペニンリウム・クリソゲヌム培養の菌糸体(実施例1
0)からDNAを単離する。菌糸体を液体窓素中で粉砕し、次いで1%サルコシ
ル、0.1モルEDTA%pH8,100μ9プロテイナーゼに/RQ(19菌
糸体/ 251I2)に加え、37°で48時間撹はんする。混合物をフェノー
ルで3回抽出し、01体積部の3モル酢酸ナトリウム(pH5,2)を加えた後
、エタノールにより沈澱させる。続いて、CsC1−EtBr遠心分離を行い(
マニアチス等)、イソアミルアルコールにより抽出し、TEで透析しに後、U■
吸収により濃度を測定する。さらに、アガロース−ゲル電気泳動に上りDNAを
試験する。300μこのペニシリウム・クリソゲヌムDNAを、USau3A(
BRL)において37゛で60分間lOミリモルのトリス/HCI、pH7,5
,10ミリモルMgC1tS 1ミリモルDTE、50ミリモルNaC+中で開
裂する。開裂の種変をアガロース−ゲルで試験する。D N Aの大部分はIO
ないし2Okb間のサイズを有するのが望ましい。次いで、DNAを2つ9 N
a CI勾配(TE[IOミリモルのトリス/HCI、pH8,0,1ミリモ
ルEDTA]中20%NaC1を含む2本のベックマン−S W28 、1超遠
心分離管を冷凍、次いで解凍することにより製造)に適用し、ローター5W28
.1中に置い几超遠心機において+4000rprrlで16時間遠心分離を行
う。管の内容物を分画する。1okbよりも大きいDNAを含むフラクションを
合わせ、TEで透析する。DNAを濃縮(500、l/r=Q)後、それを、B
amHlおよびEcoRIにより開裂しておいたλ−EMBL3−DNA(フリ
シャラフ等、「ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー」170.82
7−832頁、1983年)により精製する。0.5UのT4−DNA−リガー
ゼを加えに後、それを、30ミリモルのトリス/MC1,pH7,5、lOミリ
モルMgCIt、IOミリモルDTE、2,5ミリモルATP中16°で一夜ラ
イゲーションする(DTE濃度200 u9/rnQ、ベクタ一対ベニンリウム
・クリソゲヌムDNAのモル比1 :l)。このライゲーンヨン混合物を、蛋白
質抽出物(rパッケージング・ミリシーズー、マニアチス等)で補助しながらイ
ンビトロ包装する。生成しr;λ〜リゼイトを指示株\M539(フリシャラフ
等)で滴定する。
to@prυが得られる。
実施例13
PAT−特異的オリゴヌクレオチドとハイブリダイゼーションするλ−クローン
の単離。
株NM538(フリシャラフ等)による、λ−EMBL3におけるペニシリウム
、クリソゲヌム遺伝子バンク(実施例12)の40000の組換えファージを、
0.7%アガロース中90ix(’>TB−プレート(TB培地は、1リツトル
当たり1.0gのバクトートリプトンおよび59のNaC1を含み、NaOHに
よりp)(を7.5に設定する)に放す。これらのプレートの2つの型(印象)
をナイロン・フィルター(アマ−ジャム・ハイボンドN−フィルター)上で作成
する。DNAをU■固定した後、これらのフィルターをハイブリダイゼーション
に用いる。FATのポリペプチドlのアミノ酸配列から誘導されるDNA配列に
相捕的な配列を有する、実施例11に記載されy=30量体に、放射性陣識を行
う(実施例11記戦のT4−ポリヌクレオチド−キナーゼ反応)、6XSSPE
(I X5SPEは、0.15%ル、NaC]、10ミリモルNaHtP04.
1ミリモルEDT、へ、p)17゜4である)、30%ホルムアミド、5Xデン
ハード、O1%SDS。
100 u9/lOニーシン精子DNA、0.1ミリモルATP、3ng/z(
i32−P−標識オリゴヌクレオチド中37゛で約20時間ハイブリダイゼーシ
ョンを行う。次いで、フィルターを、2xSCC(I xSCCは、0.3モル
NaCL 0.03モルくえん酸ナトリウム、pH7,0である)、0.1%S
DSにより室温で10分間3回洗浄し、次にlX5CC,0,1%SDSにより
56°で2θ分間3回洗浄し、乾燥後、オートラジオグラフィーを行う。xaフ
ィルムにおけル陽性ハイブリダイゼーション・シグナルに対応する、オリジナル
・プレートのアガロース層における領域を、滅菌し1ニバスツール・ピペットに
より採取し、SM−緩衝液(5,89のNaC1,2gのMg5O,・7H10
および50πQのIM)リス/HCI、pH7,5)に再懸濁する。また、指示
株としてのNM538による適当な希釈物をTB−プレートに放す。これらのプ
レート上のファージをナイロン・フィルターに移し、上記と同様にハイブリダイ
ゼーションする。
対応する組換え入−ファージを、2番目に陽性シグナルを与えるプラークから単
離する。これらのファージの精製DNAは、制限分析およびサザーン・ハイブリ
ダイゼーションに使用される。さらに、プラスミド(pUc12、メッシング、
「メソッズ・イン・エンザイモロジー」101.20.1983年)およびM1
3−ベクター(M13mp1B、M13mp19、ノランダー等、「ジーン」2
6.101.1983年)においてサブクローニングを行う。オリゴヌクレオチ
ドを有するM13mp19−サブクローンの配列決定により、下記配列が与えら
れる。
RNAを用いて確かめられた(実施例11)DNA配列のヌクレオチド35〜1
11は、このD N A配列のヌクレオチド1〜77と適合する(第6F図)。
実施例14
P 、A T遺伝子のDNA配列。
第4図において、このDNA配列の位置を2本の水平線1こより表す。1は最初
のヌクレオチドに対応し、1972は最後のヌクレオチドに対応する。
0丁Tc^TCTCCCATCAI:TCT’CATOCTATGC;TCCC
AcAτ丁CCτmAc0OcAATA丁AAATCTCAbCATGCA
σ口’CCαでπt^−TC^πCCCAαスα)CCσ口Tσに講式1℃
ACCC1501601フ0 18
0 190 200 210ATCTr
CCCACCCccAOCACAAA−×π−シrcATcc’rcrc;−シ
A0χA ^Aσ■℃1ズ詰■
丁CM丁ACCAGATrT丁TrCC’!TCTCAATC丁τCCcAcT
rcTcACCτCaτCCACATCOOCτACCMC`TCIOCT
290 300 310 32G 330
340 350Wχ!:AAAOCC(TCATAQCC)
J:aAACAシLT!’CACTI℃αχで式χv’TCTCA?CCGAα
χ論人ん暖℃A`CAA
CACCiCACcAAcAOCTrAAACAOCTA(TCTCOCAA
TCc^GGA^^G^τ0cbCCA八A丁AC
OCQCCC;ACrAAへロ工℃τ買刀1℃ CCA
AAQAcAAcCTcATCCOCTTAAαンrTccf?
710 790 Boo −’810 820 830
840CACC;Cα:CACTrCCCACCATCAAATTCAT
AACCCAαmnシ+TCCAズーAα=−χviτんIcAcTG850
1160 870 1180 890
900 Q10C00OC−CTCOCCCTCAATrACA
ACOCCCTTCACCTTCAA
cbA丁A丁
TOCCCTCCO:ATAQCOCT℃CAAAQCAσ口℃−χゴiズ℃A
DCCCTA 7シCαχv式xτα論0シ請α℃α論990 1000
!010 1020 1030 1040
1050^τα℃α℃C^αχCτ=τAτCA−χπαχCんりαχ℃^α
話αχ涛T口℃CT口℃αAATTσrcccccAcc^CACA(jス刀工
+CAC
実施例15
FAT遺伝子のDNA配夕し
このD N A配列では、このDNA配列の暗号化能力を存する実験的に決定さ
れたアミノ酸部分配列との比較により暗号化領域を確立した。すなわち、この遺
伝子には3つのイントロンの存在することが示されている。さらに、それらは、
イントロンー二クストロンー散配列(ランポセックおよびリーチ、「クリティカ
ル・レビコーズ・イン・バイオテクノロジー」6.357−393頁、1987
年)により同定された。
110 90 100 110 120
130 14゜CTTCCGCCTOCATCATCATCCC
CAOC,Aα℃Cσ−TCTCAτeraαπCAOCCAαπCTCACT
TCTTT`CCC
1501601701g0 190 200
210ATCTrCCCaACCCQCAQCA CAAA丁GCTrC
ACATCCT eTc′rCAAGGCACTCCCTTTCAAC丁■奄`
c’rOCTQCAC
M6tLeu)ligZユeLeucisC1ncly丁hrProPhecl
u丁yrGluC1u工1aArgCi
C1uAspcluAygSerAl吐emsnA1yrgLe−1実施例16
DNA配列から誘導されに、P、八Tのアミノ酸配列。
このポリペプチドは、40000Dの分子量を有する。モジ−力くアミノ酸基+
02および103間で開裂された場合、2種のポリペプチドが得られる。すなわ
ち1つは、分子量!、+500Dでポリペプチド2のN−末端アミノ酸配列を有
するポリペプチドである。ペプチド・フラグメントは全て再びこのアミノ酸配列
に見出され得る(AS部部分列9〜24)。すなわち、これはrPATの8kD
成分」である。もう1つは、分子量28500DでポリペプチドlのN−末端ア
ミノ酸配列を有するポリペプチドである。ペプチド・フラグメントは全て再びこ
のアミノ酸配列に見出され得る(AS部部分列2.3.4.5.7.8)。すな
わち、これは「FATの30kD成分jである。
MetLeuHisXleLaucyslll;1nclyThrProPhe
cluXleG1yTyrC1uH1sclySer^1龜人1aLysAla
ValXle^ユ&ArgserlleAgpphe^ILV&1kspLeu
X1.ekHG1yLysτhrLys Ly 5ThrAspc+ l uc
luLeuLysclnVa 1Leuserci l nLeuo 1grg
Va l Z@1ecl uClu
^rIrTrpProLys丁yrTyrC1uG1ulleArlrclyI
leAlaLysC1y^lacluArg八spvalSerGluIleV
a1MetLeuAsnThrArgThrO1uPha^1aTyに1yLe
x止73 A 1 aA l a)−秩@g
ProThrXlaLysPhellaThにl+aAlaclyZ le工1
eG1yLysVaIC1yPhυtsnserAla(:1.yVal^1a
ValAsnTyr人sn^1aLauHtsLeuC1nC1yLeu^rg
PrO丁hrclyValPr。
S@2HisX1e^laLeuArgIleAlaLauC1uSerThr
SerProSaに1nAlaTyr^spyg^1aPhaG1yLeuGl
uPheSerProThrSerIla^rgLysC;1nVsILeu^
5pAla^5nGIr^rgMetValHisτhrAs nHi 5cy
iLauLauに1r+HL sG lyLysAgnCl uLysC;lu
Le高唐■
C1yThrLysC1n^1ashs^1aclnLeuTrp^1aMPc
luA!sp^5nTyrProPheserIle310 ”’
320CysArg^1&τyrC1uC1uC1y
LysSerArrGly^1mThrLeuPheAsnIleIleTyr
^spH:s人1aArghrroユuAlaThrVal^r7Leucly
人rgProThrhsnPro人3p(luMetPhe実施例17
実験的に決定されγニアミノ酸配列とD N A力Xら誘導されy:FATのア
ミノ酸配列との比較。
30kD/ポリペプチド1(N−末端アミノ酸配り1])2 ThrThr
AlaTyrCysGlnLeuProAsnGly八1aLeuGlnG1y
Gln入n5TrpAspPhePh■
104 Thr?hrAlaTyrCysGlnLeuProAsnGlyA
laLeuGlnG1yGlnAsnT’rpAspPheohe
22 SerAlaThrl、ysGluAsnLeu工1eArg 3
0L24 Ser入1aThrLysGluAsnLeu工1eArg
1.32AS部分配列2(ポリペプチド10ト1ノブチツク・ペプチド・フラ
グメント):
l GIyAlaThrLeuPheAsnllelleTyrAspHis
AlaArg 13311 GIyAlaThrLeuPheAsnllell
eTyrAspHisAlaArg 323AS部分配列3(ポリペプチドlの
トリブチツク・ペプチド・フラグメント):
I ProThrAsnProAspGIJeLPheVal!IIetAr
g 11333 I’roThrAsnF’roAspGluMetPheV
a1MeLArg 343AS部分配列4(ポリペプチド1のトリブチツク・
ペプチド・フラグメント)
1 G]uLeuAspProLeuProAspSerTrpAsnArg
11258 GiuLeuAspProLeuProAspSerTrp
AsnArg 26gAS部分配列5(ポリペプチドlのトリブチツク・ペプ
チド・)272 MetGluPheLeuLeuAspGlyPheAsp
GlyThrLys 283AS部分配列7(ポリペプチドlのトリブチツク
・ペプチド・フラグメント)。
+ 11eAlaLeuGluSerThrSerProSerG]n^Ia
TyrAspArg 14187 11eAlaLeuGluSerThrS
erProSerG]n^IaTyrAspArg 200ASs分配列8(
ポリペプチドlのトリブチツク・ペプチド・フラグメント)・
l ValGlyPheAsnSerAlaGlyValAlaValλ5n
TyrAsnAlaLeuHisLeuGlnGlyLeu155 Val
GlypheAsn5*rAlaGlyValAlaValasnTyrAsa
AユaLeuHisLeuGlnGlykeu
21 ArgProThrGlyValProSerHisIleAlaLe
uArg 32175 ArgProThrGlyValProSe
rHislleAlaLeuArg 1868kD単位1/ポリペプチ
ド2a
l MetLeul(islleLeuCysGlnGlyThrProPhe
GlulleGlyTyrGlu)lisGlyI MetLeu)lisll
eLeuCysG1nG1yThrT’roPheGlulleGlyTyrG
1u)lisGlySerAlaAlaLysAlaVallleAlaArg
SerlleAspPheAlaValAsp 34SerA1aA1aLys
AlaVa111eA1aArgSerlleAspPheA1a〜’alAs
p 348kD単位■/ポリペプチド2b
111etLeuH4slleLeyCysG1nG1yThrProF’he
GlulleGlyTyrGluHisG1yl MetLeul(islle
LeuCysC1nC+1yThrProPheGlulleC1yTyrGl
u)iisGlySerAlaAlaLysAlaval 11eAlaArg
serl 1eAspPheAlaValAspLeul ]eSerAlaA
1aLys VallleAlaArg l1eAspPheAl
aValAspLll!u−ArgGlyLysThr 4(1
AS部分配列9(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメント):
I ThrGluPheAliTyrGlyLeuLys 890 Th
rGluPheAliTyrGlyLeuLys 97ASS分配列】0(ポ
リペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメント):
] TyrTyrAnyG]ulleArg 665 TyrTyrGL
uGlulleArg 70AS部分配列11(ポリペプチド2のトリブチツ
ク・ペプチド・フラグメント):
l TrpProLys 3
62 TrpProLys 64
AS部分配列12(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメント)
:
I 5erlleAspPheA]aValAspLeulleArg 1
028 5erlleへspPheAlaValAspLeulleArg
:(7AS部分配列]3(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラ
グメント):
l AspValSerGlulleValMetLeuAsnThrArg
1179 AspValSerGlulleValMetLeuAsnT
hrArg 89AS部分配列14(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチ
ド・フラグメント):
1 (ilnValLeuSerGlnLeuGlyArg 849 G
lnValLeuSerGlnLeuGIyArg 56AS部分配列15(
リシル−エンドペプチダーゼを含むポリペプチド2のペプチド・フラグメント)
:
6 CysGlnGlyThrProPheGlu 121 Cys(i
lnGlyThrProPheGlu 7AS部分配列16(リシル−エンド
ペプチダーゼを含むポリペプチド2のペプチド・フラグメント):
65 TyrTyrGluGIulleArgGlylleAlaLys
74I TyrTyrGluGlulleへrgGlylleAlaLys
10AS部分配列17(リシル−エンドペプチダーゼを含むポリペプチド
2のペプチド・フラグメント)・
49 G1nValLeuSerG!nLeuGlyArgVallleGl
uGluArgTrpProLys 641 GlnValLeuSerG
InLeuGlyArgVallleGluGluArg ProLys
l5AS部分配列1B(リシル−エンドペプチダーゼを含むポリペプチド2のペ
プチド・フラグメント)ニ
ア5 GlyAlaGluArgAspValSerGlulleValMe
tLeuAsnThrArg 891 GlyAlaGluArgAspV
alSerGlulleValMetLeuAsnThrArg 15AS部
分配列19(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメント):
23 AlaVallleAlaArg 271 AlaVallleA
laArg 5AS部分配列20(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド
・フラグメント):
42 LysThrAspGluGluLeuLys 4BA、 S il
E分配列21(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメント)ニ
ア1 GIylleAlaLys 741 GlylleAlaLys
4AS部分配列22(ポリペプチド2のトリブチツク・ペプチド・フラグメン
ト):
57 VallleGluGluArg 611 VallleGluG
luArg 5AS部分配列23(リシル−エンドペプチダーゼを含むポリペ
プチド2のペプチド・フラグメント):
87 AsnThrArgThrG4uPheAlaTyrGlyLeuLy
s 971 AsnThr−丁hrGIuPheAIaTyrGIyLe
uLys II要約:
AS部分配列 DNAから誘導されたAS配列に
おけるASの位置
N−末端人S配列30kD単位/ポリペブチダーゼl 104−1
.13N−末端AS配列8kD単位/ポリペブチダーゼ2a 1
−34λ−末端AS配列8kD単位/ポリペブチダーゼ2b 1
−40AS部分配列2(ポリペプチド1のトリブチツク・ペプチド・フラグメン
ト): 311−323AS部分配列3(ポリペプ
チド1のトリブチツク・ペプチド・フラグメント) :
333−343AS部分配列4(ポリペプチド1のトリブチツク・ペプチ
ド・フラグメント) : 25B−268As部
分配列5(ポリペプチド1のトリブチツク・ペプチド・フラグメント) :
272−283AS部分配列7(ポリペプチド1のト
リブチツク・ペプチド・フラグメント) : 1
87−200As部分配列8(ポリペプチド1のトリブチツク・ペプチド・フラ
グメント): 155−186AS部分配列9(ポ
リペプチド2のトリブチツク・フラグメント):
90−97AS部分配列10(ポリペプチド2のトリブチツク・
フラグメント] 65−70ASI分
配列11(ポリペプチド2のトリブチツク・フラグメント):
62−64ASI分配列12(ポリペプチド2のトリ
ブチツク・フラグメント): 2B−
37AS部分配列13(ポリペプチド2のトリブチツク・フラグメント):
79−89AS部分配列14(ポリペ
プチド2のトリブチツク・フラグメント):49〜56
As部分配列15(ポリペプチド2のリシル−エンドペプチダーゼ)+
6−12AS部分配列16(ポリペプチド2のリ
シル−エンドペプチダーゼ)二65〜74
AS[E分配列17(ポリペプチド2のリシル−エンドペプチダーゼ):
49−64As部分配列】8(ポリペプチド2の
リンルーエンドペプチダーゼ)・ 75−89
AS部分配列19(ポリペプチド2のトリブチツク・フラグメント):
23−27AS部分配列20(ポリペプチ
ド2のトリブチツク・フラグメント):
42−48As部分配列21(ポリペプチド2のトリブチツク・フラグメ
ント): 71−74AS部分配列
22(ポリペプチド2のトリブチツク・フラグメント):
57−61^S部分配列23(ポリペプチド2のリシル
−エンドペプチダーゼ): 87−97実施
例+8
イソペニシリンNシンテターゼ(ips)の遺伝子およびP A、 Tの遺伝子
間に存在するDNAフラグメントの部分配列。
この配列;ま、ips遺伝子に存在するrcGATccJ、すなわち制限#素B
aIhH1の認識配列から始まる。この遺伝子の最後の34(c−末端)コドン
を示す。それらは、公開されたDNA配列との比較により同定された(カー等、
「ジーン」48.257−266頁、1986年)、中間頌域の後に、pat−
DNA配列の1位が1442から続匂このDNA部分配列を第4図において示す
(B )cips−およびpat−遺伝子間の狭いカップリングを証明し、また
pat−遺伝子の転写および翻訳に不可欠な制御要素全てがこのフラグメントに
存在するため、このD N A部分配列は重要である。
実施例19
プラスミドpBc2001の構築およびエシェリヒア・クリにおけるpat−遺
伝子の発現。
a)ペニシリウム・クリソゲヌムのcD\A遺伝子バンクの構築。
5μ9のポリ(A)”−RNA(これの単離および精製については実施例+07
こ記載されている)を、4種のデオキシヌクレオシド・トリホスフェートの存在
下で逆転写酵素を用いてオリゴdT−プライマーと反応させることにより、相補
的1本鎖DNAを形成させる。
そこから酵素リボヌクレアーゼHおよびDNAポリメラーゼにより2本鎖分子を
形成させる(グプラーおよびホフマン、「ジーン」25.263.1983年)
。適当なEcoRIアダプターを加えた後(このために酵素ポリヌクレオチドキ
ナーゼおよびT4−DNAリガーゼが用いられる)、線状2本鎖cDNAが得ら
れ、これはクローニング・ベクター中に組み込まh得る。これらの反応の場合、
市販されているCDNA合成キット(ファーマシア社製)を使用するのが好まし
い。それは、Hし重要な酵素およびアダプター・オリゴヌクレオチドを含む。こ
の反応は、製造会社の使用説明書に従い行なわれる。
こうして合成された、EcoRI末端を有する2本鎖DNAを、ベクターgtl
oにクローン化する(ユイン等、rDNAクローニング」、デセーバー、D、M
、11i、オフスフオード、1.49.1985年)。
80μρのcDNA調製物を、予めEcoRIにより開裂し、ホスファターゼに
より処理しておいた(マニアチス等)16μQのgtlO−DNA(8μ9)と
混合する。3μgの3モル酢酸ナトリウム(pH5,2)および250μgのエ
タノールを加えた後、混合物を一20°で2θ時間沈澱させ、続いて60μgの
10ミリモル・トリス−HCI(PH7,5)、1ミリモルEDTAに溶かす。
66ミリモルのトリス−HC1(pH7、5)、1ミリモルのスペルミジン、1
0ミリモルM g C12,15ミリモルのジチオトレイトール、0.21/I
CBSA、0゜5ミリモルATP中6UのT4−DNAリガーゼを加えることに
より12°で20時間ライゲーションを行う。ライゲージロン混合物を蛋白質抽
出物Cパッケージング・ミックス」)によりインビトロ包装し、エシェリヒア・
コリ株c 600hrlと培養する(ユイン等)。
必要な方法は記載されている(マニアチス等)。その試験で:よ、5゜1OLを
越えるプラークを得ることができる。
b)pat−特異的c D N Aクローンの単離およびM131111)19
におけるサブクローニング。
実施例13の記載に従い、ペニシリウム・クリソゲヌムcDNA遺伝子バンクの
約40000のプラークを用いてプラーク・ハイブリダイゼーションを行う。エ
シェリヒア・コリ株C600hfl(ユイン等)を指示株として使用する。Ec
oRIにより部分開裂後、組換えgtlo−ファージのDNAを、EcoRI−
開裂M13mP19−RF−DNAとライゲージロンし、トランスフイクシタン
する。組換えM13IIlpl 9−RF−DNAの個々のクローンを同定し、
制限地図法により確認する。
C)NCO+交差部位を挿入するための組換えMI3ap19クローンのDNA
の部位突然変異。
下記配列を有する41量体オリゴヌクレオチドが合成される。
5’ −TCCGACCCGCAGCAGCCATGGTTCへCATCCTC
TGTC^AGGC−3゜pat−cDNAのDNA配列と比べると、このD
N 、A配列:よ、N−末端メチオニン基に対応するATGを囲eNcol交差
部位か得られる点が変わっている。右方へ20、左方へ15のヌクレオチドは、
pat−cDNA配列と同一である。5ピコモルの燐酸化オリゴヌクレオチドお
よび0.5ピコモルの1本鎖M 13mpl 9 DN、Aを混合し、10μ
Qの20ミリモルのトリス−MCI(pH7,5)、10ミリモルMgC1y、
50ミリモルNa Cl中、5分間65°および20分間42°で加熱する。エ
フチダルザブ−およびヘニコフに従い(「ヌクレイツク・アンッズ・リサーチ」
14.5115.1986年)、フレノウ・ポリメラーゼ、T4−DNAリガー
ゼおよびSl−ヌクレアーゼによる処理を行う(20ミリモルのトリス−C1(
pH7,5)、lOミリモルMgCl、、、I Oミリモルのジチオトレイトー
ル、4種のdTNA各々0.8ミリモル、1ミリモルATPに2単位のフレノウ
・ポリメラーゼおよび3単位のT4−DNA−リガーゼを含む10μQの溶液、
42°で1時間)。EDTAを加えることにより(R終濃度25ミリモル)反応
を止め、10分間70°に加軌する。エタノールにより沈澱後、沈澱物をlOμ
gのトリス−HCI(PH8)、lミリモルEDTAに溶かす。15μQの30
ミリモル酢酸カリウム(PH4,,6)、0.25モルNaC1,1ミリモルZ
nCL、5%グリセリン、7単位のSlヌクレアーゼを加えた後、室温で20分
間インキュベーションを行う。反応調製物により適当なエシェリヒア・クリ株(
例、JMI OI、ヤニシューベロン等、Eノーン」33.103.1985年
)をトランスフェクションし、RF DNAを単離しに後、変化したDNAが
Ncol開裂により同定され得る。
d)pat −cD N Aを有するN col −H1ndII[フラグメン
トのプラスミドPKK233−2へのクローニング。
挿入されたNcol交差部位を有するpat−cDNAを含む組換えM13クロ
ーンのRF−DNAを、N colおよびHindI[lにより開裂する。同様
に、プラスミドpKK233−2(アマンおよびブロシウス、「ジーン」40,
183.1985年)をNcolおよびHindnlにより開裂する。66ミリ
モルのトリス−HCI(pH7,5)、1ミリモルのスペルミジン、]、0ミリ
モルMgCI!、15ミリモルのジチオトレイトール、0.2x9/xOBsp
、、0.5ミリモルATP中14’ で20時間、2UのT4−DNA−リガー
ゼを加えることにより、2つの上記DNAのライゲーションを行う。適当なエシ
ェリヒア、コリ株の形質転換後(例、JM83、ヤニシューベロン等、:ジーン
」33.103.1985年)、個々のプラスミド−DNAを単離し、制限地図
法により特性検定する。プラスミドpKK233−2においてpat−cDNA
を有するN eol −Hindm制限フラグメントを含むプラスミドをpBc
2001と称する。
C)エシェリヒア・コリにおけるpat−遺伝子の発現。
エシェリヒア・コリRB791(アマンおよびブロシウス、「ジーン」40,1
83.1985年)をPBC200]により形質転換する。50 xQ’l)
L B培地(1リツトル当たり、109のバクトートリブトン、8gのNaC1
,5gの酵母抽出物。NaOHによりpH7,5に設定する)に、株RB79+
の個々のコロニーを播種しくpB 02001)、0.5の光学密度が得られる
まで(600nmで測定)、200rpm、37′″で振り混ぜる。5HQのo
、iモルI PTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトシド)を加える。続
いて、20 Orpmで3時間37°で振り混ぜる。次いで、細胞を遠心分離(
10分間、5000rpm、 20°ベツクマンJA20)にかけ、後処理する
ことにより、エシェリヒア・クリにおいて発現した蛋白質の同定を行う。
この同定は、エシェリヒア・コリ総蛋白質のSDSポリアクリルアミドゲル電気
泳動、PAT−特異抗体を用いたウェスタン−プロットまたは酵素検出法により
行なわれ得る。
実施例20
ベニンリウム・クリソゲヌムのpat−遺伝子の形質転換。
a)プラスミドpBc2002の構築。
プラスミドpH5103(コラ−等、「ジーン」62.127.1988年)を
EeoRlにより全体的に開裂し、EeoRl −9ai1開裂M 13mpl
9−RF−DNAの存在下で再びライゲージタンする(66ミリモルのトリス
−HC1(p)17 、5 )、1ミリモルのスペルミジン、lOミリモルMg
Cl、、15ミリモルのジチオトレイトール、0 、2 o/友QBSp、、0
.5ミリモルATP、20時間14°で2UのT4−DNA−リガーゼを加える
)。形質転換後、5allフラグメントのクローニングに適したプラスミドが利
用可能である。完全なpat−遺伝子を含む4 、8 kgの5ailフラグメ
ントを有する組換えプラスミドの場合と同様に(実施例]3参照)、このプラス
ミドを5allにより開裂する。ライゲーションおよび形質転換後、修飾PH5
103およびpat−遺伝子を含む4 、8 kbの5allフラグメントから
成るプラスミドが同定され得る。このプラスミドを1)BC2002と称する。
b)ペニシリウム・クリソゲヌム・プロトプラストの単離および形質転換。
ペニシリウム・クリソゲヌムP2/ATCCの濃厚胞子5s液2xQを、lQの
エルレンマイヤー・フラスコ中、ペニシリウム・クリソゲヌム用の無菌最小培地
(1リツトル当たり、3gのNa N Os、0゜59のMgSO4・7HtO
10,590KCI、+029のFe50..78y0.209+7)サッカロ
ース、l 39のKH,PO,およびIxQの微量元素混合物(100d当たり
、0.19のFe5O−・7HtO10゜99のZn5O−・7Ht0,0.0
49のCu5O−・5HtO10,019のMnSO4・HtOlo、019の
H3BO!、0.019+7)NatHPO−・2 H*0))200xQに加
え、250 rpIllで20時間25°で振り混ぜる。プロトプラストの単離
および精製は、イニルトン等の方法(「プロン−ディンゲス・オブ・ザ・ナショ
ナル・アカデミ−・オブ・サイエンシーズ・オブ・ザ・ニー・ニス・エイJ、8
]、1470.1984年)により行なわれる。菌糸体を遠心分離にかけ、0゜
9モルNaCl中で2回洗浄し、5x9/xQのノボザイム234を含L′0.
9モルNaCQ20*Qに再懸濁する。30°で15時間インキュベージぢンを
行う。反応調製物を遠心分離にかける(ベックマン冷却遠心分離機JS7.5.
1500rpm、20°、5分間)。プロトプラスト沈澱物を0.9モルNaC
1により2回、次いで1.0モルのソルビトール、50ミリモルのCaC1tに
より1回洗浄する。プロトプラストを、0.2xC(7)1.0Mソルビトール
、50ミリモルCaC1x(約0.5〜5.10@プロトプラスト/Ig)に再
懸濁する。lOミリモルのトリス−HCl(pH7,5)、1ミリモルEDTA
中5μこのpBc2002を、形質転換に使用し、プロトプラスト懸濁液に加え
る。12.5μgの25%ポリエチレングリコール(BDH)、lOミリモルの
トリス−HCI(pH7,5)、50ミリモルのCaC]t(滅菌ろ過済み)を
加える。水中で20分間インキニベーシタンを行う。
0 、5 x(lの12.5μg25%ポリエチレングリコール(B D H)
、lOミリモルのトリス−HC1(pH7、5)、50ミリモルCaC]t(滅
菌ろ過済)を加える。混合物を20°で5分間インキュベージジン徹底的に混合
し、混合物を、0.5%寒天および20μ9のフレオマイシン/IIQを含む最
小培地311gに加える(48°)。形質転換調製物を最小培地プレートに移し
て培養する(上記の最小培地、1.6%寒天および20μタフレオマイシン/I
C)。
様々なコロニーから単離されるDNAは、放射性標識pat−DNAとのサザー
ン・ハイブリダイゼーションにより特性検定され得る。
形質転換体の中から、多重組み込みの発生によってpat−遺伝子の幾つかのコ
ピーを含むものが発見される。続いて、ペニシリン形成増加に関する試験発酵に
よりそれらの株を試験する。
以下、図面の説明を行う。
第1図: ペニシリウム・クリソゲヌムP2/ATCC48271からのチオー
ル依存性FATの精製。
モノPにおけるアフィニティー−タロマドグラフィーにより製造されたPAT醇
素酵素物A1 278/2のクロマトフオーカシング(耽AL310)。
カラム: ファーマシア・モノP基礎体積: 4友g
溶離緩衝液: A:25ミリモルのビス・トリス緩衝1fflpH6。
3、HCI
B:101ffのポリバフy−74/ ] OOx(!、 p)(4,0、HC
I
試料: アフィニティー試料AL 27 B/2試料体積:ta衝液a
とlλQの緩衝液交換、その21gは荷電状態
紙送り速度: 30c災/時
流速: 60tQ1時
光学密度: O0]、280nm、 HR−10−細胞フラクション: 標
識参照
第2図: ペニシリウム・クリソゲヌムP 2/ATCC48271のチオール
依存性FATの精製。
AL310からのフラクション3−5のRPC(M!’、’ヌクレオジル300
−5/C,)/モノPにおける活性プールAL278/2(アフィニティー・ク
ロマトグラフィー後)のクロマトフオーカシング。
第3図: ペニシリウム・クリソゲヌムP 2/ATCC4827】のチオール
依存性FATの電気泳動特性検定。
AL310の勾配5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動およびアンホリン(
pH3,5−9,5)またはインモビリン(pH4,5−6゜5)にお;する等
電点電気泳動/モノPにおけるアフィニティー・クロマトグラフィーにより製造
されj: F A T酵素調製物AL 278/2のクロマトフオーカシング。
第4図: pat−遺伝子を含乙゛ペニシリウム・クリソゲヌムの制限地図。
制限地図は、DNA分子における制限交差部位の大体の再現である。制限交差部
位の示されL距離は現実の距離に比例するが、現実に観察される距離はこれらと
は相異し得る。全ての制限交差部位が与えられている訳ではなく、さらに別の交
差部位も全体を通じて存在し得る。
A=実施例14および15の配列
B=実施例18の配列
第5図:21!択されたオリゴヌクレオチド混合物の配置お工び配列。
第6図: 配列決定された領域(D、F、G)、オリゴヌクレオチド(C,E)
、FATのポリペプチド!およびそこから誘導された暗号化DNA鎖(B)の配
列間の関係の図示。
D=実施例11の配列
F;実施例】3の配列
G−実施例14および150配列の一部分第7図: プラスミドpBc2001
)構5゜完全なpat −cD N AクローンのDNAから出発して(最上線
)、2つのEcoR1フラグメントをベクターM13mp19にクローン化する
。オリゴヌクレオチドを用いてNcol交差部位を挿入する。次いで、Ncol
−Hindm−フラグメントを発現ベクターpKK2’33−2に組み込む。E
coRl、I(indDI、N colは、対応する酵素の交差部位、MI3m
p19のacs多重クローニング部位、pK K 233−2のp trc L
rp−1ac融合プロモーター、pKK233’−2のrrnBTIT2転写タ
ーミネータ−1pKK233−2のblaアンピシリン耐性遺伝子を示す。
第8図: プラスミドpBc2002゜フレオマイシン耐性遺伝子(bee)と
アスペルギルス・ニデユランス・プロモーターp gdp(グリセリン・アルデ
ヒド燐酸デヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター)との融合を含むこのプラスミ
ドの構築は、pH5Ic13(コラ−等)から出発する。アンピシリン耐性遺伝
子(bla)は、エシェリヒア・フリにおける選択マークとしての役割を果にす
。pHs+031こおいて、4.8kgの5ai1フラグメントは、ペニシリウ
ム・クリソゲヌムpat−遺伝子と共に組み込まれる。5a11、EcoRlは
、対応する制限酵素の交差部位でるる。
第9図; ベニンリン・アシル・トランスフェラーゼ(FAT)が、イソペニノ
リンNのアシル基転移またはその6−APAへの開裂およびペニシリンへのその
アシル化を触媒する場合に従う反応式。
Fig−2=
F工g+ 7:
Fig、 El:
巳豆ニーユニ
Eヨ=コ
国際調査報告
−1−−1^紳−mk セCT/EP 89100374