JPH03502400A - 蛋白質からn‐末端メチオニンを除去するアミノペプチダーゼおよびこれにより調製される蛋白質 - Google Patents
蛋白質からn‐末端メチオニンを除去するアミノペプチダーゼおよびこれにより調製される蛋白質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】
蛋白質からN−末端メチオニンを除去するアミノベプ −ゼお びこれによ
、J れ及ヨm野
この発明は、酵素、この種の酵素を生産する生物、この酵素および生物を取得し
、培養し、使用する方法、並びにこの種の酵素を使用して調製されるポリペプチ
ドに関する。更に詳しくは、この発明は、ポリペプチドからN−末端メチオニン
を特異的に除去し得る酵素、およびこれらの酵素を使用して調製されるポリペプ
チドに関する。
!見韮韮
蛋白質合成において、AUGは普遍的なRNA翻訳開始コドンである。これは、
アミノ酸のメチオニン(Met)をコードする。よって、全ての蛋白質は、真核
または原核起源のものであれ、生体内でN−末端アミノ5酸としてメチオニンを
有するものとして最@シニ合成される。JJK核生物においては、これらのメチ
オニンはまたホルミル化(f −M e t 、)さ九る。
しかしながら、成熟蛋白質(例えば、成熟化および他の生体内翻訳後修飾により
生産されるもの)は、しばしばN−末端アミノ酸としてf−MetまたはMet
を有さない1例えば、イー・コリの約半数の蛋白質は、生体内翻訳後修飾の後は
、メチオニン以外のN−末端アミノ酸を有する(ジエー・ビー・ワーラー、「イ
ー・コリの無細胞抽出物由来の蛋白質の、 NH2末fI/A歿基J 、J、
Not、 Bial、、 7.483−96 (1963) ) 。
蛋白質のN−末端アミノ酸は、通常はアラニン、セリンまたはトレオニンである
(ニス・ニス・サリモら、「微生物細胞蛋白質のアミノ酸の分類学的比較J 、
J、 Bacteriol、、 98゜368−78 (1969) ) 。
N−末端メチオニンを除去することにより初期蛋白質を「成熟」させると考えら
れる2つの機構がある。生産される細胞によって分泌される蛋白質については、
最初のN−末端メチオニンは、分泌の過程でシグナルペプチドの一部として除去
される9例えば、プレーα−インターフェロン、プレ成長ホル(ン並びにプレ1
0インシユリンのN−末端メチオニンは、分泌の過程でシグナルペプチドの一部
として除去される。
通常は細胞によって分泌されない蛋白質については、初期蛋白質のN−末端メチ
オニンは、通常は脱ホルミル化されており(ジェイ・エム・アダムス、「ホルミ
ル基の初期蛋白質からの放出に際してJ 、J、 Mo1. Biol、、 3
3. E)El、 571−89(196g)) 、その後にこのN−末端メチ
オニンは、蛋白質生産に際し細胞中に存在する幾つかの酵素によって生体内で除
去される。
組換えDNA技術の出現により、蛋白質は、もともとこれらを生産していなかっ
た形質転換単細胞宿主中で生産または過剰生産され始めな、これらの組換え蛋白
質は、勿論、N−末端メチオニンを有するものとして生産された。しかしながら
、そのメチオニンを除去して、対応または所望する成熟蛋白質とアミノ酸配列の
点で同一の蛋白質を生産するのは問題が多い。
通常は分泌される蛋白質について、これらをそのシグナル配列と共に生産させ、
分泌させ、生体内で成熟させて、成熟蛋白質中に通常存在するN−末端を生成す
る種々の試みがなされた。しかしながら、分泌の速度は、多くの場合、細胞から
分泌される成熟蛋白質の商業的な量での生産を可能とするには余りに遅いことが
分った0通常は分泌されない蛋白質を、随伴するN−末端メチオニンの除去を伴
うその分泌および成熟化を生起すべく種々のシグナル配列に融合させて合成する
に際しても、同様の結果が認められた。
生産される細胞中から通常は分泌されない蛋白質については、生体内の酵素レベ
ルまたはこれらの過剰生産(通常は外来性)蛋白質に対する活性は、実質的にメ
チオニンを含有しない蛋白質を高レベルで生産するのに有効なるには低すぎるこ
とが分った。よって、これらの蛋白質は、しばしば、N−末端メチオニンを有す
る蛋白質とN−末端メチオニンを有さない他の蛋白質との混合物としてのみ得ら
れ得る。この種の混合物は、商業的な生成工程において、単一の成分に分解する
のが不可能な場合は困難性を与える9通常は分泌される蛋白質をシグナル配列を
有さすに調製する場合(例えば、組換えmet−インターフェロン、組換えme
t−ヒト成長ホルモン並びに組換えmet−プロインシュリン)、類似する結果
が同様に認められる。
単−の成分に容易に分解されない混合物を結果的に与えるのに加えて、メチオニ
ンを含有するもの、メチオニンを含有しないものであっても、治療的用途のため
に調製される組換え蛋白質上のこれらN−末端メチオニンの存在により、幾つか
の、少くとも観察し得る問題が生起する。第1に、健康管理の権威者は、単一成
分の場合と興なり、蛋白質の異種混合物をしばしば、なかなか認可しない、第2
に、6!康管理の権威者等は、天然の蛋白質以外に付加的にN−末端メチオニン
来性のものと認識させ、したがって、これに対する抗体を産生させると依然とし
て考えている。より有効でない薬剤を用いて継続的に処置を行うのに加えて、こ
れらの抗体は、また、成熟蛋白質それ自体の活性に対しても影響を与え得る。
これらの問題の結果、組換えDNA技術により調製される蛋白質からN−末端メ
チオニンを除去すべく、種々の試みが行われ、継続中である。
分泌されない成熟蛋白質は、次のN−末端アミノ酸を有する傾向がある:AIa
、Gly、Pro、Ser、Thr、またはVal(ニス・ツナサワら、「酵母
イソ−1−チトクロームCの変異形態のアミノ酸末端のプロセシング」、J。
Biol、 Chel、、 260.5382−9t (1985)) 、よっ
て、これらノN−末端アミノ酸を有する分泌されない蛋白質は、もともとN−末
端メチオニンを有しAla、Gay、Pro、Ser、T h r 、またはV
alを第2アミノ酸として有するものとして合成されたことは確実であり、メチ
オニンは、明らかに成熟化の過程で除去されたものである。しかしながら、要求
されるN−末端メチオニンは、第2アミノ酸が、Arg、Asn、Asp、Gl
u、Gln、I le、Leu、Lys。
またはMetである場合、分泌されない蛋白質から明らかに除去されない。
微生物は、ペプチドからN−末端アミノ酸を除去する酵素を典型的には含有する
。しかしながら、これらの酵素の大半は特異性の広い酵素であり、これらはその
基質のN−末端から、メチオニン以外のアミノ酸を切断し得る。この種のペプチ
ダーゼは、その基質からN−末端アミノ酸を切断するのみならず、更にアミノ酸
の切断を続行し得る。これにより、ポリペプチドのN−末端から単一のアミノ酸
を特異的に除去するのにこれらは有効でないものとなる0例えば、サルモネラ・
チフィムリウム(Salionella typhiiuriull)およびイ
ー・コリの組成抽出液中には、少くとも4つのこの種の酵素が存在する(シー・
ジー・ミラーら、「サルモネラ・チフィムリウムのペプチダーゼ変異株J 、J
、Bacteriol、、 120.355−63(1974)、シー・ジー
・ミラーら、「イー・コリのペプチダーゼ欠損変異株J 、J、 Bacrer
iol、、 135.603−11 (t97g) 、ゲー・エル・ストラウチ
ら、「トリペプチダーゼ(ペプチダーゼT)を欠損するサルモネラ・チフィムリ
ウム変興株の単離と特徴J 、J、 Bacteriol、、 154.763
−71 (1983) ) 、これらの酵素が存在することにより、N−末端メ
チオニンのみに作用するアミノペプチダーゼを単離する困離性が増加する。
N−末端メチオニンに特異的なN−末端Metアミノペプチダーゼは、従来は単
離されていない1種々の置換体からメチオニンを切断し得るある種の酵素は単離
されているが(ブイ・エム・ボグト、「イー・コリからのアミノペプチダーゼの
単離と特性J 、J、 Biot、 Chell、、 245.4760−69
(1970) )、これらの酵素は、未成熟ポリペプチドからN−末端メチオ
ニンを特異的に除去するものではない、寧ろ、これらの酵素は、そのペプチド基
質からメチオニン以外の多くのN−末端アミノ酸を除去するか(ボグト、前記文
献> % tなは、これらは、N−末端メチオニンを有するジペプチダーゼに限
定される(ジェイ・エル・ブラウン、「イー・コリB由来のジペプチダーゼMの
精製と性質J 、、J、 Riot。ChelN、、 248.409−16(
1973)) 、また、池の公知のアミノペプチダーゼも非特異的である。すな
わち、これらは、その基質からメチオニンに加えて多くのアミノ酸を除去する。
よって、現在に至るまで、N−末端メチオニンに高度に特異的なアミノペプチダ
ーゼは全く単離されていない、微生物のDNA中におけるその遺伝子の位置は同
定されていない。
更に、このアミノペプチダーゼを使用し、組換え技術により、生体内または試験
管内で、成熟ポリペプチドを特異的に調製するのは不可能であった。
几肌nl羞
本発明は、ここにペプチダーゼMとして具現した従来単離されていなかった°ア
ミノペプチダーゼを単離することにより、従来技術の課題を解決するものである
。ペプチダーゼMは、N−末端メチオニンを含有するポリペ7ナトからへ一木r
@メチオニンを除去し得る酵素である。ペプチダーゼMは、他のN−末端アミノ
酸を除去せず、またペプチダーゼは、N−末端以外の位置でポリペプチド中のメ
チオニンアミノ酸を加水分解しない。
更に、本発明によれば、ペプチダーゼMを過剰生産する微生物の変異株が提供さ
れ、これにより、この株を培養して大量の酵素を得ることができる。その後、酵
素を単離し、試験管内で使用し得る。また、これらの微生物は、組換え蛋白質を
生産する宿主としても使用し得る0発明のこのB様では、eht酵素は生体内で
作用し、同時に生産される組換え蛋白質のN−末端メチオニンを除去する。
また、この発明によれば、所望の組換え蛋白質を生産する宿主中で、ペプチダー
ゼMまたはその活性断片をコードするDNA配列のクローン化が提供され、生体
内で組換え蛋白質のN−末端メチオニンを除去するよう作用する。その他、この
酵素は、そのDNA配列により形質転換された単細胞宿主中で生産することがで
き、その後この酵素を単離して試験管内で使用することができる。
最後に、本発明によれば、ペプチダーゼM、および特にサルモネラ・チフイムリ
ウムのある種の株に見出される好適なペプチダーゼMを使用して生産される成熟
ポリペプチドが提供される1本発明の更なる観点および利点は、本明細書から明
らかとなろう。
区1しとl崖」」i朋
第1図は、ニー・ケー ラエムリ、Nature (ロンドン)、227、68
0−85 (1970)の方法により調製した12.5%アクリルアミドSDS
ゲルを示す、穴2および3は、それぞれ、ニス・チフィムリウム株TN2529
(穴3)およびTN2547(穴2)の抽出物に由来する30μgの蛋白質を含
有する。穴1は、クロマトフオーカシングカラムの活性ピークからの精製したペ
プチダーゼMを含有する。pepM10G抽出物(穴2)中のペプチダーゼMの
バンド(ペプチダーゼMを過剰生産する株)は、野生型ペプチダーゼM抽出物(
穴3)におけるより一層濃いことが認められる。
日 る の、様
本発明がより十分に理解されるべく、以下の詳細な説明を記載する。この明細書
においては、幾つかの次の用語を用いる。
以反人土泗:隣接するペントースの3′および5′炭素の間のホスホジエステル
結合により互いに連結されたデオキシヌクレオチドの線状列。
コドン: mRNAを介して、アミノ酸、翻訳開始シグナル、または翻訳停止シ
グナルをコードする3つのヌクレオチド(トリプレット)のDNA配列、4つの
DNA塩基は、アデニン(「A」)、グアニン(’GJ)、シトシン(’CJ)
並びにチミン(rT」)である、4つのRNA塩基は、A、G、C並びにウラシ
ル(’UJ)である、DNAについて、1猛ヱ:鋳型またはメツセンジャーRN
A (mRNA)をrpJはプリン(AまたはG)を示し、’QJはピリミジン
(CまたはT)を示し、「N」は4つの塩基(A、G、CまたはT)のいずれか
を示す、RNAについて、rpJ、「Q」並びにr N Jは同一の意味を有す
るが、「U」が「T」に置換されているのが例外である0例えば、ヌクレオチド
トリプレットTTA、TTG、CTT、CTC,CTA並びにCTGは、アミノ
酸ロイシン(rLeuJ)をコードし、TAG、TAA並びにTGAは翻訳停止
シグナルであり、ATGはDNAの翻訳開始シグナルであると共にメチオニンを
コードする。これらは、アミノ酸(26)より多い可能なヌクレオチドの組合せ
(64)であるため、遺伝子コードは「縮退」するといわれる、すなわち、幾つ
かの異なるトリプレットが同一のアミノ酸をコードし得る。2つDNA配列は、
興なるコドンを使用する場合であっても、同一のアミノ酸をコードする場合は「
縮退」する。
ポリペプチド:隣接するアミノ酸のα−アミノ基とカルボキシル基との間のペプ
チド結合により互いに連結されたアミノ酸の線状列、この明細書中で「ポリペプ
チド」を使用する場合、当業者により、この用語は「蛋白質」および「プレ蛋白
質」を包含すると理解されよう。
ゲノム:細胞またはウィルスの全DNA、これは、就中、細胞のポリペプチドお
よびオペレータ、プロモータ、およびリポソーム結合および相互作用配列をコー
ドするDNAを包含し、これらそれぞれをコードする配列についてのシャインー
ダルガーノ配列のような配列を包含する。
明するが、イー・コリのような他の微生物も、ペプチダーゼ、 介して、特定の
ポリペプチドを特徴とするアミノ酸の配列をコードするDNA配列。
及に遺伝子によって行われポリペプチドを産生ずる過程。
これには、DNA配列のmRNA配列への転写およびmRNA配列のポリペプチ
ドへの翻訳が包含される6発現されるべきポリペプチドをコードするDNA配列
については、DNA配列は、発現過程を制御する発現制御配列に機能的に連結さ
れていなければならない。
Lu : 50またはそれ以上のアミノ酸からなるポリペプチド。
7に’J亘I:成熟(すなわち活性)蛋白質に対して余分なアミノ酸を有するポ
リペプチドまたは蛋白質。
久三二ヱ進:非性的複製によりこの種の生物体または配列から誘導される生物体
またはDNA配列の集団を得る過程。
DNA またはバイブトドDNA:生細胞の外部で末端−末端にて結合された
興なるゲノムに由来するDNAの断片からなり、生細胞中で維持され得る分子。
ムユニZ囮1且差:宿主細胞中で複製し得るプラスミド、ファージDNA、また
は他のDNA配列、クローン化運搬体は、また、組換えベクタとしても知られて
いる。
本発明の酵素は、ポリペプチドからN−末端メチオニンを除去するのに特異的で
ある。以下の例は、サルモネラ・チフィムリウムにて認められるペプチダーゼM
を用いて発明を説Mtたはアナログの起蒜として便出し得ることは明り刀)での
る、ここで使用するペプチダーゼMの「アナログ」は、その酵素がペプチダーゼ
Mと同一のアミノ酸配列を有さないものであっても、他のN−末端アミノ酸を切
断することなく、ポリペプチドからN−末端メチオニンを切断する酵素を意味す
る。当業者であれば、大半の生物は少くとも幾つかの非分泌性成熟蛋白質をN−
末端メチオニンを有することなく生産するため、この種の生物のそれぞれは、N
−末端メチオニンを特異的に除去し得る少くとも1つの酵素を有すると期待し得
ることを認識し得る。更に、このため、この種の酵素は、ここに記載するように
単離、生産並びに使用され得る。しかしながら、本発明の酵素を生産するのに好
適な微生物は、サルモネラ・チフィムリウムおよびイー・コリである。これらは
取り扱いが容易であり、容易に利用可能なためである。サルモネラ・チフィムリ
ウムは特に好適である。結果的に、ニス・チフィムリウムおよびイー・コリによ
って生産されるペプチダーゼMが好適であり、ニス・チフイムリウムが特に好適
である。
ペプチダーゼMlたはアナログを単離する第1の工程は、N−末端アミノ酸を切
断し得る広い特異性の酵素を実質的に全く生産しない選択された微生物の変異株
を得ることである。
この種の株を利用することにより、メチオニン特異的アミノペプチダーゼを過剰
生産する変異株の選択が可能となる。更に、これら広い特異性の酵素が存在しな
いことにより、他の酵素(精製調製物中に存在すると、これらにより、ペプチド
原の他の全ゆる修飾を生起することなくメチオニンを特異的に除去するのに利用
できないものとなる)の除去が促進され、精製が促進される。これらのペプチダ
ーゼを欠損する株は一連の工程によって単離するが、それぞれは、ペプチダーゼ
の1つの欠損を招く特定の変異を生起するよう設計する。(シー・ジー・ミラー
、「サルモネラ・チフィムリウムのペプチダーゼの遺伝的および生理的役割J
、Hicrobiology−1985+346−49 (1986)を参照す
るとよい)、多くの場合、これらの工程を特定の順序で行い、所望の株を生成す
る0例えば、ペプチダーゼNを欠損する変異株は、発色性基質し一アラニルーB
−ナフチルアミドを加水分解し得ないコロニーを直接スクリーニングすることに
より、野生型味がら得られる。このスクリーニングにより与えられるpepN−
変異株をその後使用して、ペニシリン選択により、ロイシンの供給源としてペプ
チドし一ロイシルーし一アラニルアミドにより生育できない変異株について、ペ
プチダーゼAを欠損する変異株を単離する(ジェー・アール・ロス、「細菌の代
謝を研究する遺伝的技術J 、Methods in Enzynol、 17
:3−35 (1970)) 、得られた株(pepN−およびpepA)を使
用して、ペニシリン選択により、ロイシンの供給源としてLeu−Gayを使用
できないものにつき、ペプチダーゼDを欠損する変異株を単離する。この手順に
より得られる変異株(pepN−pepA−pepD)を、その後ペニシリン選
択においてLeu−Leuの利用性欠損について使用する。この手順により、ペ
プチダーゼBを欠損する変異株が与えられる。(これらの株の単離は、シー・ジ
ー・ミラーとゲー・マッキンノJ、 Bacteriol、 120:355−
363 (t974)に記載されている。)。
ペプチダーゼPおよびQを欠損する変異株は、これらの変異株から、プロリンの
供給源としてLeu−Proを使用できないものにつき、ペニシリン選択により
得られる。(ジー・エル・マクフとシー・ジー・ミラー、「サルモネラ・チフィ
ムリウムのプロリンペプチダーゼ変異株J 、Journal of8acte
riolo!IIY、 120:364−371 (1974)) 、ペプチダ
ーゼTは、既にペプチダーゼN、A、B並びにDを欠損する株から、この活性を
欠損する変異株についてマイクロカルチャーを直接スクリーニングすることによ
り得られる(ストラウチら、「トリペプチダーゼ(ペプチダーゼT)を欠損する
サルモネラ・チフィムリウム変異株の単離と特徴J、 J、 Bacterio
l、。
154ニア63−771 (1984)) 、これらの全ての変異株の遺伝的特
徴により、種々の有用な方法で組合せることが可能となる。ペプチダーゼ欠損の
いずれかの組合せを担持する株を構成する。
本目的のためには、これらの手順の極致を、ペプチダーゼN、A、B、P、Q並
びにTを欠損するT N 2624に類似する株の単離とした。この株はアミノ
酸の供給源として大半の小さなペプチドを使用できないが、これはメチオニンの
供給源として、ある種のN−末端メチオニンペプチドを使用し得る(第2表)、
これは、広い特異性のペプチダーゼを除去することにより(特にペプチダーゼN
、A、B並びにTであり、これらは全てN−末端メチオニンペプチドを加水分解
する)、新規なペプチダーゼ、ペプチダーゼMに由来するメチオニン特異的ペプ
チダーゼ活性の検出が可能となったことを示唆する。
広い特異性の酵素を変異により欠損する株(特にペプチダーゼN、A、B並びに
T)を使用して、実質的にペプチダーゼMを過剰生産する変異株を単離する。こ
の種の変異株の選択は、T N 2624のような複数のペプチダーゼを欠損す
る変異株をメチオニン供給源Me t−A l a−3e rまたはMet−A
la−Met(ただしMet−Gly−Glyではない)として使用し得るとい
う観察により示唆された(第2表)。
この種の株の抽出物は、Me t −A 1 a−3e rの約10分の1の速
度でMe t −G 1 y−G I yを加水分解した。したがって、メチオ
ニンの供給源としてMet−crxy−Glyを用いる生育について、この種の
複数ペプチダーゼ欠損株の変異培養に対し、選択を適用しな、この選択により、
ペプチダーゼMの増加した量を与える変異株を得な、PepM100変異を担持
するこの種の変異株の1つは、Met−Ala−3er加水分解活性の20−3
0倍の増加量を示し、この株はペプチダーゼMを過剰生産するという結論を得た
。
pepMlooを担持する株の過剰生産されたペプチダーゼの特異性は、第2表
に示すペプチド使用パターンにより示される。この株は、非メチオニン性ペプチ
ド上で生育する能力を有さない、前記した選択は、ストラウチらによって記載さ
れたように〈前記引用)、ペプチダーゼN、A、B、D並びにTにおける変異の
安定な非復帰対立遺伝子を担持する複数ペプチダーゼ欠損株の使用を要する。
他の生物の過剰生産株を単離するプロセスは前記したプロセスの改変を要し得、
唯一のメチオニン供給源として興なるトリペプチドを使用することは、広い特異
性のペプチダーゼを欠損する変異株を選択する際に他の生物に対してより適切で
あり得ることは、当業者に対し明らかたり得る。
ペプチダーゼMのアナログは、N−末端メチオニンを有する興なるポリペプチド
に対して異なるレベルの活性を有し得る。ペプチダーゼMのアナログを過剰生産
する変異株を産生ずる技術は、非過剰生産株による生育を回避するのに十分低い
加水分解速度を有するmet−ポリペ1チドを要し得る。
ニス・チフィムリウムおよびペプチダーゼMの場合、met−ポリペプチドはM
et−Gly−Glyであると認められ、そのポリペプチドがニス・チフィムリ
ウムの過剰生産株を選択するのに好適なトリペプチドであるが、他のトリペプチ
ドが他の株においてペプチダーゼMのアナログを選択するのにより好適たり得る
。
変異過剰生産株を一旦培養することにより酵素自体を単離し得る。培養により得
られる細胞を等張の媒体で洗浄し、当業界で知られた手段を使用して破壊する。
破壊に由来する顆粒物質を遠心分離のような公知の手段によって除去し、ろ過す
る。上澄をクロマトグラフカラムにかけることができ、ペプチダーゼMを濃縮す
る。
好適な微生物、ニス・チフィムリウムを使用した場合、前記した手順を使用して
過剰生産変異株T N 2270を得た。この株は、0.41HのLeuおよび
0.4 nHのMetを含有する最少グルコース培地で生育する。得られる培養
物をベレット化し、0、OIMのリン酸カリウム緩衝液(DH?、+3 >に懸
濁し、超音波により細胞を破壊する。破壊した細胞を遠心分離する。クロマトグ
ラフにより上澄を分画する。活性画分、すなわちmet−ポリペプチドからN−
末端メチオニンを除去する両分を合せ、濃縮する0株T N 2270を使用す
る場合、クロマトグラフのカラムは、好ましくは、リン酸カリウム緩衝液(pH
7,5)で平衡化したDEAE−セルロース(ワットマンDE−52)カラムと
する。同一のリン酸カリウム緩衝液でカラムを溶出する。活性画分は、好ましく
は、限外ろ過膜(YM−10、アミコン社)上で濃縮する。
株T N 2207が過剰生産株である場合、クロマトグラフによる分離に由来
する活性画分は、それぞれの両分に対し、0,6μmolの基質(好ましくはM
et−Ala−Ser)、0゜03μmolのCo C12並びに6μmO1の
リン酸カリウム緩衝液(pH7,5)を含有する混合物を添加して全容積を30
μlとすることにより測定する。混合物を37℃で30分間インキュベートし、
その後3μlの50%トリクロロ酢酸を添加することにより反応を停止する。遠
心分離により沈澱したポリペプチドを除去する。混合物の一部をトリニトロベン
ゼンスルホン酸により誘導し、アルテックス・ウルトラスフェアODSカラムお
よび適当なグラジェント(0,1%トリフルオロ酢酸/H2O0,1%トリフル
オロ酢酸/アセトニトリル)を使用するHPLCにより分析する。
前記した手順を使用して活性画分を一旦測定したならば、この活性画分を、株T
N 2270の破壊コロニーから再び単離し得る。その後、この活性画分を、
異なるN−末端のmet−ポリペプチドに対して試験する。この手順を使用し、
基質として特定のmet−蛋白質またはmet−ポリペプチドを置換することに
より、全ゆるmet−蛋白質またはmet−ポリペプチドについて、ペプチダー
ゼMの活性を測定し得る。
最終的に、第2表に示すような活性のプロフィールが与えられる。
前記した限外ろ過膜上の活性画分を、0.05Mのリン酸カリウムM街液(pH
7,5>で平衡化したクルトロゲルAcA34カラム(LKB>に通過させる0
株T N 2270について、Met−Ala−3er加水分解画分く前記した
手順に由来する)を再び合せ、限外膜上で濃縮した。この2回目の濃縮物を、0
.025 Mのイミダゾール−HC] (pH7,4、p15.2 >中にて、
ファルマシアPBE94カラムを使用するクロマトフオーカシングにより更に精
製し、ポリバッファ74−HC1(pH4,0)により溶出した。
酵素を単離する他の技術は、以下に実施例4に記載する。
株T N 2270に由来する細胞を、フレンチ・プレス細胞技術を使用して破
壊し、遠心分離する。その後上澄をろ過する。その後上澄を、クロマトグラフお
よびタロマドフォーカシングを使用して分画する。同様に実施例4に開示するよ
うに、この他の技術により、高度に精製されたペプチダーゼMが生産される。
単離したペプチダーゼMを使用して、試験管内でポリペプチドからN−末端メチ
オニンを除去または「クリップ」し得る。以下の例に開示するように、ペプチダ
ーゼMを所望のmet−ポリペプチドと単に混合して成熟ポリペプチドを生産し
得る。成熟ポリペプチドを生産する好適な方法は、met−ポリペプチドを精製
または部分精製ペプチダーゼMに露呈することによるが、ペプチダーゼMを含有
する破壊細胞の組成抽出物であワても、m e t−ポリペプチドからN−末端
アミノ酸を除去する活性を有する。勿論、広い特異性のペプチダーゼを欠損しな
い株の粗製抽出物が、本発明に有用たり得る。広い特異性のペプチダーゼは、他
のN−末端アミノ酸を除去し得るためである。
精製したペプチダーゼMは、m e t−ポリペプチドに対し、約1 : 1G
Gの割合で添加し得る0通常の条件下で、ポリペプチドからのN−末端メチオニ
ンの除去を完遂するのに、一般に2時間以下を要する0通常の条件は、およそ室
温および常圧で約7.0のpHとして定義する。
第3表に、ニス・チフィムリウム株T N 2624の粗製細胞抽出物(広い特
異性のペプチダーゼ、ペプチダーゼN、A、B並びにTを欠損し、pepM10
0変異を担持する株)は、Met供給源として生育を支持するM−末端Met)
リペプチドの全てを加水分解したことを示す、それぞれの場合において、唯一の
ペプチド結合のみが加水分解され、唯一のアミノ酸生成物としてMetを与える
。これらの抽出物は、Met−Leu−Gly、Met−Met−Ala、また
はMe t−Me t−Me tに対する検出し得る活性を含有しないが、Me
t−Ala−3erまたはMet−Ala−Metの約0.1の割合でMet−
Gly−Glyを実際に加水分解する。この特異性のパターンは、ペプチド中の
第2アミノ酸の性状により、ペプチダーゼMがN−末端メチオニンを除去し得る
か否かが決定されることを強く示唆する。観察された特異性は、ペプチダーゼM
は生体細胞中でN−末端Metの除去を行う酵素であるという考えと完全に一貫
する。
この抽出物は、また、Met以外のN−末端のアミノ酸を有する幾つかのペプチ
ドに対して測定し得る程の活性を有さない、他のサルモネラおよびイー・コリの
ペプチダーゼと異なり(ミラー・シーとマキノン・ケー、「サルモネラ・チフイ
ムリウムのペプチダーゼ変異株J 、J、 aacteriol、、 120゜
355−63 (1974) 、ミラー・シーとシュワルツ・ジー、「イー・コ
リノへ1チダ一ゼ欠損変異株J 、J、 Bacteriol、、 135゜6
03−11 (1978) ) 、非変性PAGEゲルによる粗製抽出物の電気
泳動後は活性味によっても活性を検出し得ないくミラー・シーとマキノン・ゲー
、「サルモネラ・チフイムリウムのペプチダーゼ変異株J 、J、 Bacte
riol、、 120.355−63(1974)) 、ペプチダーゼの加水分
解は、CO+2により促進されるが、Mg+1、Mn+2またはZn”によって
は促進されず、EDTAによって阻害される(第4表)。
以下に示すように、実質的に精製または単離されたペプチダーゼMを用いるme
t−ポリペプチドのインキュベートを行うことは、試験管内の使用に際し好適な
方法である。当業者であれば、基質のインキュベート時間は反応混合物中の基質
対ペプチダーゼMの割合により変動することを認識し得る。
−iに、単位基質当り反応混合物中により多いペプチダーゼMが存在する場合、
基質からのN−末端メチオニンの除去を完遂するのに、より少ない時間を要する
。
ペプチダーゼMは生体内で使用することができる。酵素が過剰生産される株を宿
主として使用し、所望の岨換え蛋白質の生産を図る。または、ペプチダーゼMを
コードするDNA配列を単離し、そのDNA配列、そのDNA配列に縮退するD
NA配列、またはペプチダーゼMの活性断片をコードするDNA配列を組換え宿
主に挿入することにより、net除去を望み得るポリペプチドを生産する。所望
の蛋白質を生産する組換え宿主は、随伴するmet蛋白質をしばしば大量に生産
するが、全てのmet蛋白質が宿主の天然ペプチダーゼにより成熟されるもので
はない、この種の宿主にペプチダーゼMをコードするDNA配列を挿入し、その
宿主のその発現を許容することにより、組換え系に大きな利点が存する。ペプチ
ダーゼMの増加したレベルは、生体内における蛋白質の発現に際しプレ蛋白質か
らのN−末端メチオニンの除去を促進するためである。このようにして、大量の
所望のMet−一蛋白質を、組換え宿主により生産することができる。
以下により詳細に示すように、ニス・チフィムリウムに由来しペプチダーゼMを
コードするDNA配列を単離し、ファージに挿入した。そのファージに由来する
ペプチダーゼMをその後プラスミドに挿入し、次にこれをイー・コリ中に置く。
この組換え宿主はペプチダーゼMを生産する。イー・コリは、組換え蛋白質を生
産し得る宿主として知られている。よって、生体内でペプチダーゼMを使用する
1つの可能で好適な方法は、ペプチダーゼMをコードするDNA配列を宿主に挿
入し、ペプチダーゼMの組換え宿主中での発現を可能とし、宿主によって同様に
生産される天然または組換え蛋白質からのN二末端メチオニンの除去を図るもの
である。好ましくは、この宿主は、所望の蛋白質およびペプチダーゼM双方を過
剰生産し得る。
ペプチダーゼMを使用するその他の手段も利用可能である。
以下により詳細に示すように、ペプチダーゼMを過剰生産する株は、それ自体組
換え宿主として伴用し得る。一方、ペプチダーゼMをコードするDNA配列を発
現制御配列に機能的に連結し、組換えベクタを使用して既に所望の蛋白質を過剰
生産する株に挿入し得る。
本発明は、また、組換え手段によって生産されるペプチダーゼMの試験管内での
使用を包含する。ペプチダーゼMは組換え宿主により過剰生産され得、そのペプ
チダーゼは、試験管内または生体内で全ゆるポリペプチドからN−末端メチオニ
ンを除去することができ、そのポリペプチドが組換え手段により生産されたか否
かを問わない。
この発明は、また、ペプチダーゼMにより除去されるN−末端メチオニンを有す
るポリペプチドを包含する。このポリペプチドは、試験管内または生体内でペプ
チダーゼMの基質として作用し得る。ペプチダーゼMは生体内または試験管内に
存在し得、したがって、ポリペプチドからN−末端メチオニンの除去を結果的に
与えるmet−ポリペプチドとペプチダーゼMとのいずれの組合せも、この発明
の範囲内にある。
この発明は、また、通常は生体内では除去されないN−末端メチオニンをポリペ
プチドから除去し得る酵素を生産する微生物の株を単離する方法を包含する。前
記開示したように、N−末端メチオニンは、第2アミノ酸がArg、Asn、A
s p 、 G 1 u 、 G I n、I Ie、Leu、Lysまたは
Metである場合、分泌されないポリペプチドから明らかに除去されない、第2
アミノ酸としてこれらのアミノ酸の1つを有するポリペプチドからN−末端メチ
オニンを除去し得る酵素は、ペプチダーゼM生産株(これは広い特異性のアミノ
ペプチダーゼを有さない)を変異させ、変異株を唯一のメチオニン供給源として
そのポリペプチドを含有する培地で生育させることにより産生じ得る。このよう
な環境で生育した株は、N−末端メチオニンを除去し得る酵素を有する。
酵素は、活性の程度は異なるが、多くの異なる基質に対して作用する。ペプチダ
ーゼMの場合、トリペプチドMet−glV−gl:Yは、他のトリペプチドの
ように迅速には加水分解されない、この低い活性により、1を越える基質を有す
る酵素を過剰生産する株を単離する技術が提供される。過剰生産株は、必須栄養
の唯一の供給源として、より反応の遅い基質を含有する培地で生育するが、酵素
を過剰生産しない株は、この種の培地中では生育しない、その後、変異させた微
生物をこの種の培地中で培養することにより、過剰生産株を単離し得る。この技
術を公知の変異技術と共に使用して、株中にて、例えば、全ゆるボリベチドから
N−末端メチオニンを切断し得る(通常は生体内でメチオニンの切断を許容しな
い第2アミノ酸を有するポリペプチドからも同様)酵素を生産し得る。
以下の限定的でない実施例により、本発明の詳な説明を提供する。
Met−Gly Glyは、広い特異性のペプチダーゼを欠損する株における生
育を支持しないが、第2アミノ酸としてアラニンを有する基質より遅い速度で抽
出物により加水分解されるという観察は、ペプチダーゼMを過剰生産する株を単
離する方法を示唆した。前記した広い特異性のアミノペプチダーゼにより特定さ
れる遺伝子中の非復帰変異を担持するMet要求株を、Met供給源としてM
e t −G I y −Glyを含有する培地上にブレーティングすると、こ
のペプチドを使用し得る変異株が得られた(ゲー・エル・ストラウチら、「サル
モネラ・チフィムリウムのペプチダーゼTの過剰生産J 、J、 Bacter
iol、、 156.743−51 (1983) ) 。
ペプチダーゼN、A、B、D、P、QおよびT並びにジペプチジル・カルボキシ
ペプチダーゼを、ケー・エル・ストラウチら「トリペプチダーゼ(ペプチダーゼ
T)を欠損するサルモネラ・チフィムリウム変異株の単離と特徴」、J。
Bacteriol、、 154.763−71 (1983)の手順を使用し
て得た。これらの株を、0.4%グルコースおよび0.4 nHL−アミノ酸を
補填したE培地で培養した。
広い特異性のペプチダーゼを欠損する株の変異誘発は、変異の頻度を増加させる
べくジエチル硫酸を用いて行った。しかしながら、この種の変異は必要ではなく
、検出し得る頻度で自然変異を認めることができた。メチオニンの供給源として
Me t−G 1 y−G ] yを使用し得る変異株は、Met−G 1 y
−01y (0,1nH)をM e を供給源として含有する適切に補填した最
少プレート上で0.11のT N 2183の最少−夜培養培養物をブレーティ
ングすることにより選択した。これらの幾つかの変異株を精製し、特徴を調べた
。これらの変異株はMet−Gly−Gly上で十分生育するが、これらは、M
et−Leu−Gly、Met−Met−Ala、またはMet−Met−Me
tを使用せず、Leu供給源として幾つかのN−末端ロイシンのペプチドのいず
れを用いても生育しなかった。1つの変異株、pepMlooの抽出物における
ペプチド加水分解の試験により、20−30倍のMet−Ala−3er加水分
解活性の増加が認められた。この株を更に特徴を調べるのに選択した。
PepMlooを担持する株のペプチド利用プロフィールを、第2表でその親株
と比較する。第3表のデータは、変異株の抽出物中において、第2位置にAla
、ThrまたはGlyを有するN−末端Metのペプチドに対する活性のレベル
は、全て、野生型ペプチダーゼMを有する株の活性と比較して約20倍増加した
ことを示す、メチオニン以外のN−末端を有するMe t−Le u−G 1
y、 Me t−Me t−Me t、Met−Met−Ala並びに幾つかの
他のペプチドは、変異株または親株の抽出物によっては加水分解されない、全て
の基質ペプチドについての相対的な加水分解速度は、2つの抽出物において同一
である。したがって、単一のペプチダーゼのレベルはpepM100変異によっ
て増加する。このペプチドはN−末端メチオニンに対して特異的であり、ペプチ
ドの第2アミノ酸によって影響を受ける。
Met−Gly Met−MetからのN−末端Metの除去は、酵素はテト
ラペプチドを加水分解することができ、トリペプチドに特異性が限定されないこ
とを示す、変異株は幾つかのN−末端Metジペプチドのいずれによっても生育
せず(例えば、Met−GlyおよびMet−Ala>、また、抽出物は、これ
らのジペプチドを加水分解しなかった。
TN2183 1euBCD485 metAI5 匹吐皿肱旦旦肱吐旦
肚吐L B匹1 凹旦H−: Mu d I (X)T N 2270°&肚
■旦Lzae−3t49::Tn10Δ16Δ17T N 2501°” 肚
堕旦Lzad1615 ::Tn10Δ16Δ17T N 2529 凹且
凹−
T N 2547°’ LJ!!LL[Zae−3149::TnIQA16
Δ17T N 2563° pepD3 [pyrA685::TnlO/p
yraA ” ]ゝT N 2565°” I)allD3 [1)’/r
a685::Tn fi” /pyrA”[Zae1614::Tn 10Δ1
6Δ17にant ] +bTN2624@肱吐り封L−I Zcf845:
:TnlOT N 2626・ 肚吐り虹L−I ZCf845::TnlO
凹且旧lL°この株は、示したものに加えて、TN2183の全てのマーカを担
持する。
” Tn10Δ16Δ17およびTnIQA 16Δ17にan’は、フォース
タ・ティら、「トランスボゾン■n10ノ遺伝機構J 、Ce1l、23.20
1−13 (1981)に記載されている。
ゝ角括弧は、クロモシームのタンデムデユー1リクーシヨンが2種以上の雌を有
する( heterozygous )マーカを含む。
11且l
過 か のペプチダーゼMの
株T N 2273を、0.41HのLeuおよび0.4aMのMetを含有す
る最少グルコース培地中で生育させた。培養物からの細胞ベレットを0.OIM
のリン酸カリウムllf液(pH7,5)に懸濁し、超音波により破壊した。遠
心分離の後、リン酸[1i液で平衡化したDEAE−セルロース(ワットマンD
B−52)カラムに装填し、同じlI街液を用いて0.4MまでのKCIリニヤ
・グラジェントにより溶出させた。活性画分を合せ、限外ろ過膜(Y M−10
、アミコン社)上で濃縮し、0.05Mのリン酸カリウム緩衝液(pH7,5)
で平衡化したクルトロゲルAcA34カラム(L K B )を通過させた0M
et−Ala−3erを加水分解する画分を合せ、前記したようにして濃縮した
。この材料の比活性は、出発抽出物より約13倍高く、野生型抽出物のものより
約290倍高かった。この材料をタロマドフォーカシングにより更に精製した(
0.025 Mのイミダゾール−MCI nH7,4、p15.2 、ポリバッ
ファ74−HC1pH4,0を用いて溶出)、このカラムのピーク画分からの精
製材料を、第1図に示す実験に使用した。
乱立■ユ
過膜 からベプ ダーゼM ″ る の ゛株T N 2270に由来す
−る細胞を、250 aHのショ糖と5rxHのM g C12を含有する20
1Mリン酸ナトリウム、pH7,5の等張培地中で洗浄した後、100 iHリ
ン酸ナトリウム、11Mアジ化ナトリウムを用いて再懸濁しな(130m1当り
50gの正味の重量)、その後、フレンチ・プレッシャ・セルを使用して細胞を
破壊し、10,000g テ30分間および60,000gテ90分間ノ遠心分
離により顆粒物質を除去した。最終の上澄を0645μのニトロセルロース膜を
用いてろ過し、100 n+Mリン酸ナトリウム、pH7,0,1nMアジ化ナ
ナトリウム平衡化したDEAE−セファロースカラム(14x5cm直径)に装
填した。
カラムに結合するペプチダーゼMはO−0,3MのNaC1の1.5Lグラジエ
ントを用いるに際して初期に溶出された。
活性を基準としてペプチダーゼMをプールしく約3001の全容積が得られた)
、ダイアフローPM10限外ろ過膜を使用して2011に:a縮した。ミレック
スーGV0.22μフィルタユニットによるろ沿接の濃縮物を、50+sHリン
酸カリウム、pH7,0で平衡化したクルトロゲルAcA34カラムに装填した
。35m1/h「でカラムを溶出させ、6.50ilの画分を集めた。活性を基
準としてペプチダーゼMを再びプールしく約6611の全容積が得られた)、約
5nlに濃縮した。濃縮物の5DS−PAGEは、32−35,000M、1の
主要バンドを示した。クロマトフオーカシング(モノP)または陰イオン交換ク
ロマトグラフ(ファストQ)を使用するFPLCにより更なる精製を行った。
前記したようにして得られた部分精製ペプチダーゼMを50raHす”yff4
ナトリウム、pH7,0(約4.0−6.0 ng/nlで0.5−1゜51]
)中に置き、251Nビス−トリス−HC1、pH7,4で平衡化したFPLC
モノP HR5/20カラム(ファルマシア)にこれを装填することによりク
ロマトフオーカシングを行った。水で1:10に希釈しMCI″′C″DH4,
0に調整した4911のポリバッファ74−HCI(ファルマシア)を用い、室
温にて111/分でカラムを溶出させた0等量の2001Hリン酸ナトリウム、
pH7,0を含有するチューブに両分(0,5ml)を集めた。
50nHリン酸ナトリウム、pH8,0で平衡化したHR515カラム上で陰イ
オン交換クロマトグラフを行った。いずれの方法も90%のペプチダーゼMを生
成した(SDS−PAGEおよび分析用EGF)。
ペプチダーゼMの過剰生産を与える変異のマツプ位!の決定、p e p M遺
伝子の重複の構成、びに e M4に対 る e MlooのfE越pepM位
置の近傍へT n 10Δ16Δ17を挿入したもの(ティ・ジエイ・フォスタ
ら、Ce11.23.201−13 (1981) )を単離した(ケー・エル
・ストラウチら、「サルモネラ・チフィムリウムの酸素制御J 、J、 Bac
teriol、、 161.673−80(1985)) 、この挿入物を使用
し、Tn10Δ16Δ17挿入の部位での移行開始点を備えるHfr形成の標的
とした(エフ・ジー・チュムレイら、r T n 10により指向されるHfr
形成」、Genetics、 91.639−55 (1979) ) 、この
ようにして構成したHfrを使用する接合交差は、pepMはサルモネラゲノム
の98−7マツプ単位領域に位置することを示した(ゲー・イー・サウンダーソ
ンら、Microbial、 Rev、、 47.410−53(1983))
、この領域のマーカを用いるファージP22に媒介される誘発交差は、pep
Mlooは3マツプ単位でleuに対して約8%リンクすることを示した。pe
pMにリンクする他のトランスボゾン性要素を単離し、更にマツプ位置を特定す
べくマーカとして使用しな、これらの交差の結果を第5表に示す、これらの結果
は、p e p M遺伝子およびトランスボゾン性要素の位置を確立する。試験
したMet−Gly−Glyの利用を与える全ての変異はz ae3149:
Tn10Δ16L旦に対するP22誘発にリンクするため、これら全てがpep
M位Iの対立遺伝子の可能性がある。
pyrA遺伝子中のT n 10挿入を使用し、pepM位置の重複を有する株
をアンダーソンとロスの方法、「細菌の遺伝子重複:娘染色体交換によるジーン
・ドーセージの変動」、Co1d 5prir+gHarbor 5ynp、
Quant、 Biol、、 43.1083−87[1978) )によって
構成した。この重複株を、優勢試験および本発明の実施態様に使用した。コバル
トイオンを添加してペプチダーゼMの活性を増加させることができる。第4表を
参照するとよい。
過剰生産変異の選択の基本は、Me t−G I 3’−G I Vがこの酵素
の基質であるにも拘らず、これをM e を供給源として使用し得る程十分に迅
速に、−見して加水分解されないことを!11!察することである。ペプチダー
ゼMの過剰生産株の利用性は、この酵素の精製のためには便利な供給源を与える
が、当業者により、過剰生産株の調製はペプチダーゼMを調製し単離するのに必
須ではないことが認識されよう、ペプチダーゼMの過剰生産は細胞の生育に対し
て有害であるとは期待されない、pepM100過剰生産変異を有する株は、試
験を行つな全ての条件下で正常に生育したためである。酵素は第2アミノ酸に対
して極めて明確な特異性を有するため、過剰生産は、結果的に、通常は修飾され
ないままの蛋白質からのMetの除去を与えるものではない、ペプチダーゼMを
過剰生産する株は、クローン化した蛋白質からN−末端を除去するのに有用たり
得、これは、野生型細胞中で有効にN−末端を修飾するには高すぎるレベルで発
現される。その他、たとえペプチダーゼMの過剰生産が細胞に対して有害であっ
ても、pepM遺伝子を操作して、必要な場合にのみ、大量に発現させることが
できる。
K土■互
Met−インターロイキン−1β(IL−1β)からの251Hのイミダゾール
酢酸緩衝液pH7゜6に溶解したIL−1β組換え誘導LI−1β(バイオジエ
ン・ニス・ニー)を、FPLCモノP HR5/20カラム(ファルマシア、
211/1の蛋白質濃度で2IIgを装填)または予めカラムvl街液で平衡化
したポリバッファを含有するカラム(Itcix 1.5 cra直径)に装填
した。1:15に水で希釈し酢酸を用いてpH6,0に調整した571のポリバ
ッファ96/ 74混合物(20: IV/V)により、室温にて11/分でモ
ノPカラムを溶出させた。(ファルマシア製ポリバッファ)、水で1:13に希
釈し酢酸を用いてI)86.0に調整した2001のポリバッファにより、50
m1/hで4℃にて、ポリバッファ交換カラムを溶出させた。 280 III
におけるその吸光度を基準として2つの個々の画分をプールした。プールした画
分からポリバッファを除去すべく、固体硫酸アンモニウムを82%飽和にて添加
しな、遠心分離により沈澱した蛋白質を回収し、20iHN H4HCOj中に
溶解した。
清澄な溶液を4℃にてこの緩衝液を何回か交換しつつ透析し、その後凍結乾燥を
行った。
IL−1βとmet−IL−1βとの間の分子量の差は僅かであるなめ、どの画
分がどの形態の蛋白質を含有するかを決定するには5DS−PAGEは適切では
なく、エドマン分解を使用した。
クロマトフオーカシングにより分離した2つの形態のIL−1βのエドマン分解
は、1つのプールにN−末端Ala−Proが存し、他のプールにN−末端Me
t−Alaが存することを示した。
組換え技術により製造されたIL−1μ分子の約25−30%のみがN−末端メ
チオニンを有することが分った。
B、ベプ ダーゼMの
標準反応混合物は、終容積0.21中に、40μモルのリン酸ナトリウム、pH
7,5,40μモルのNaC1、並びに0.1μモルのCo C12、基質とし
て60−100/JgのMet−Gly−GlyまたはLeu−Gly−Gly
を含有するものとした。酵素を添加することにより反応を開始し、30℃で15
−30分間行った。遊離のアミノ酸の一量は、50μgのし一アミノ酸オキシダ
ーゼ、0.5μモルのMnCl 2.100 μgの西洋ワサビペルオキシダー
ゼ並びに50μgのジアニシジンを含有する50μmを添加することにより、4
5nmで分光光学的に測定した(この混合物により、遊離アミノ酸の酸化に際し
てH2O2が産生される。その後H20,はペルオキシダーゼの基質として利用
され、これにより0−ジアニシジンが酸化され、色の変化を与える)、ロイシン
アミノペプチダーゼ(ブタ腎臓由来)をコントロールのアミノペプチダーゼとし
て使用しな、0.2μモルのMnC1,を金属活性化剤とじて使用する以外は、
コントロールについて同様の条件を使用した。
C,Met−IL−1に るベプチ −ゼMの一組換えIL−1βに対してペ
プチダーゼMを試験すべく、前記したようにクロマトフオーカシングにより組換
えメチオニル化および非メチオニル化IL−1βを分離しな。
薄層ポリアクリルアミドゲル(LKBアンホラインPAGプレートpH3,5−
9,5)上でエレクトロフォーカシングを行った。不連続vI街液系を使用して
13%アクリルアミドスラブゲル上で5DS−PAGEを行った。精製したメチ
オニンアミノペプチダーゼは、Met−Gly−GlyおよびLeu−G 1
y−c 1 yのN−末端アミノ酸を、それぞれ10.33および0.4単位/
I1g酵素の速度で加水分解することができな。
20%N−末端メチオニンを含有する精製したIL−1β(100μg)を、異
なる時間に渡りペプチダーゼMと共にインキュベートした(酵素対基質の比率は
1 : 100とした)。
メチオニル化IL−1βのN−末端メチオニル残基は、非メチオニル化IL−1
βの分解を伴うことなく、15〜30分以内のインキュベートにより除去された
。
N−末端メチオニル化IL−1βの形態のものを、クロマトフオーカシングによ
り混合物の非メチオニル化rL−1βから分離した。1〜2時間のインキュベー
ト後に非メチオニル化形態の分解を伴うことなく、ペプチダーゼM(0,68μ
g)は、精製したメチオニル化IL−1β(68μg)のn−末端メチオニンを
完全に除去した。IEF上で観察した所では、ロイシンアミノペプチダーゼは、
メチオニル化IL−1βのN−末端メチオニンを除去しなかっな。
ペプチダーゼMはN−末端メチオニンに特異的であり、他のN−末端アミノ酸を
除去しないことを確認すべく、種々の分解時間ペプチダーゼMと接触させた後に
取得したmet−IL−β1のサンプルにより5DS−PAGE分析を行った。
また、イソエレクトリック・フォーカシングによって分離したバンドから溶出さ
せた蛋白質により、N−末端配列決定を行った。その結果は、メチオニンより後
のN−末端アミノ酸の更なるプロセシングは起っていないことを示した。
当業者であれば、勿論、ペプチダーゼMまたはそのアナログを使用して試験管内
でプレ蛋白質を処理できることを理解しよう、また、当業者であれば、本発明の
微生物の過剰生産株を組換えDNAの宿主として使用する利点を理解しよう。
また、ベプチタゼーゼMをコードする遺伝子を宿主に挿入して、成熟組換えまた
は過剰生産蛋白質の生産を促進することができる。
艮1ヱl
ペプ ダーゼMの過 をコード るDNA のヨ5au3Aを使用して
、ニス・チフイムリウム株T N 2529(野生型)に由来するDNAを消化
し、得られた9〜22Kbの断片を、ファージλEMBL3およびBamHI部
位のDNAに挿入した。ニス・チフィムリウム株T N 2529は、既にドイ
ツチェ・ザンムルング・フォノ・ミクロオーガニスメン、西ドイツに寄託され、
寄託番号としてDSMNo。
3969が付与されている。また、株T N 2547に由来するDNA(ペプ
チダーゼM過剰生産株)を部分消化し、9〜22に5画分をλEMBL3のBa
mHI部位に挿入した。同様に株TN2547をドイツチェ・ザンムルング・7
オン・ミクロオーガニスメンに、DSM No、3970として寄託した。そ
の後、そぞれのファージの1000のプラークを、ケー・カイザーとエヌ・イー
・ムライ、DNA CIoninΩ、第1巻(ディ・エム・クロパー編)(第1
〜47頁)、IRLプレス、オックスフォード、ワシントンDCに記載された手
順を使用してスクリーニングした。これらの2つのファージを後の使用に備えて
保存した。
実施例4に記載したように、AcA34クロマトグラフカラムを使用して、株T
N 2547の粗製抽出物からペプチダーゼMを単離した。その後、濃縮した
ペプチダーゼを、イソエレクトリック・フォーカシングにより更に精製した。イ
ソエレクトリック・フォーカシングにより結果的に与えられるpI5.2のバン
ドがペプチダーゼMであった。ペプチダーゼMのN−末端の最初の約30のアミ
ノ酸を、その後、蛋白質配列決定装置により配列決定した。ペプチダーゼMの最
初の30のアミノ酸を第7表に示す。
配列決定を使用して2つのオリゴヌクレオチドのプローブ、32/ 1aおよび
32/Ibを作製したが、これをキナーゼを使用しp12によりγ−ラベルした
。この2つのプローブは単一の不対舎のみを有し、パイプリダイゼーションは確
実である。これらのプローブを使用し、固定化ニトロセルロースフィルタ上で株
T N 2529および株T N 2547に由来するペプチダーゼMのストラ
ンドを含有する2つのλEMBL3ファージを同定した。それぞれの場合におい
て、ファージおよびプローブを、6XSSC55×ゾーンハート溶液、0.1%
SDS、並びに0.1%ビロリン酸ナトリウムの溶液に浸漬した。キャリヤとし
て10μg/lのウシ胸fiDNAを添加し、混合物を37℃で一夜インキユベ
ートした。2つの株T N 2529およびT N 2547について、プロー
ブ32/Iaは陽性を与え、グローブ32/1bは陰性を与えた。
プローブに付着したDNAを、3.2MのテトラメチルNH,CI/1%SDS
溶液中にて、52℃で90分間洗浄した。
そのtie、このDNAを6XSSCおよび0.1%SDS中にて、室温で10
分間洗浄した。オートラジオグラフによりクローンを同定し、5つの陽性のプラ
ークをそれぞれの株のDNAの配列について最初に選択した。これらのファージ
を精製し、DNAを単離し、それぞれの株に由来する1つの配列を更なる検討に
供すべく選択した。もともと株T N 2529に由来するDNA配列(野生型
株)をファージス10A中に挿入し、もともと株T N 2547に由来するD
NA配列(過剰生産株)をファージス3B中に挿入した。
また、ファージλ10Aを、前記したプローブより長い2つのプローブ(プロー
ブは第8表に示す)とハイブリダイズさせ、挿入されたDNA配列はペプチダー
ゼMをコードするものであることを確認した。同様にこれらの長いプローブを第
8表に示す、この結果により、適切なりNA配列が存在することが確認された。
ファージλ10AのDNA配列を、サザンプロット技術を使用して32/ 1a
プローブとハイブリダイズさせ、ペプチダーゼMのDNA配列が存在することを
確認した。ファージス10A配列を5alJで切断した後、9〜10Kbの断片
をAlu:[で切断し、この断片をプラスミドm 13m p 19のSma工
部位に挿入しな、このプラスミドをイー・コリに再導入し、プローブを用いるプ
ラークハイブリダイゼーションに供し、陽性のプラークを得た。
株T N 2529に由来するペプチダーゼMのDNA配列を有するファージλ
10AからのDNAを、XhoIおよびSal工により別々に切断し、約3.5
にbおよび4.5 KbのDNA断片を得な、それぞれの断片をプラスミドpU
C1gに挿入し、得られたベクタをイー・コリの株JM83に挿入した。この株
も、ドイツチェ・ザンムルング・ミクロオーガニスメンに、DSM No、3
977として寄託した。ゲル電気泳動により、組換えグラスミドは、イー・コリ
およびサルモネラ株中でペプチダーゼMを発現するより大きい断片を有すること
が示された。酵素の同一性は、イムノブロッティング並びに単離によって確認す
る。
その精神または範囲を逸脱することなく本発明の種々の改良をなし、本発明を改
変して本発明の方法および組成物を利用する他のB様を提供し得ることは、当業
者に対し明らかであろう、したがって、本発明の範囲はここに添付する請求の範
囲によって規定され、例として記載した特定のB様によらないことが理解されよ
う。
第2表 アミノ酸供給源としてのベグチドの利用e M” e Mlo
o
Met−Ala −−Me t G I
y ’ −Met−Ala−3er +
十
Met−Ala−Met + 士
Met−Thr−Met + +Met−Gly−Me
t + +
Met−cxy−Gly +
Met−crty−Met−Met + +Met−Leu−Gly
−−Met−Met−Ala −−Met−Met−
Met −−=MetペプチドをMet供給源として試
験し、LeuペプチドをLeu供給源として試験した。
第3表 細胞抽出物により触媒されるペプチドの加水分解。
T N 2624 T N 2626e M” (e Ml
oo
Net−Ala−Ser 1.0 1.0Net−Ala
−Net 1.0 1.0Net−Thr−Net
O,20,2Net−Gly−Net 0150.5Net−
Gly−Gly 0.09 0. INet−Gly−N
et−Net O,80,7Net−Leu−Gly O・−
・ 0−・・)1st−Net−Ala OONet−Ne
t−Met O0Leu−Gly−Gly O,02””
0.004 ”−−A Ia−A Ia−A Ia 0.
004 0Ala−Ala−Ala−Ala O,04040分
の反応時間を用い、実施例に記載したようにして試験しな。
°° それぞれの抽出物についての加水分解速度を、その抽出物についてのNe
t−Ala−3etに対する加水分解速度と比較した。
Net−Ala−3er 4:対する比活性は、T N 2624抽出物ニツい
ては、029単位/IIg蛋白質、T N 2626抽出物については0.53
阜位/NQ蛋白質であった。試験では、140 rIQ蛋白質(T N 262
4抽出物)または14H蛋白質(T N 2626抽出物)を含有するものとし
た。
=” T N 2624抽出物試験についての相対的加水分解速度であるo、
ooe 4たはT N 2626についての、003は、容易に検出し得るもの
として計算しな。
°°°° 極めて少量のcxyおよびLeu−Glyが産生した。
これがペプチダーゼM以外のペプチダーゼによる結果であることはほぼ確実であ
る。
第4表 ペプチダーゼM活性に対する2価陽イオンの効果添加物°
相対的加水分解速度°。
B D TA (1iH) <0.00027Ji g +
2 o。9Z n + 2
1° 2価陽イオンは、全て、終濃度3
mMにて塩化物塩として添加した。Co口は、標準試験に使用した濃度、1nH
で同様の活性化を示した。
°° 記載したように、Met−Ala−8erを基質として使用し、T N
2626の粗製抽出物(8mo)を酵素として試験を行った。
第5表 P22誘発によるpepMのマツピング供与体 受容体 選択マーカ
非選択マーカ 共誘発頻度(%)
TN2695 TN2529 Leu ” pepH
loo ′″ 7.5(6/80)Ieu pepH”
pepHloo
1、T2 TN2547 Leu ” pepP 8.3
(22/265)TN2501 TN2529 Kan ’ DeD
Hlooo 17.0(52/305)pepHloo pepH”
zae1615;:
Tn10Δ16Δ17
Kan ’
TN2501 TT421 にan rTet−11,8(17/144)
zaeists panC::
■ni。
Tn10Δ16A17
Kan ’
TT421 TN2501 TetrKan’ 3.4(6
/176)panC: zae1615::
TnIQ Tn10Δ16Δ17an 1
− pepM対立遺伝子は、M e を供給源としてMet−Gly−Gly
上での生育を試験することによりスコアした。
第6表 重複株におけるペプチダーゼMのレベル株
比活性。
μnot Net/分/IIQ
TN2529 (p e p M” > 0.025TN2
563(p e pM” /p e pM” ) 0.076TN254
7 (p e p Mloo > 0.60TN2565(p
epM”/pepM100) 0.77基質としてMet−Ala−3er
を使用する標準試験第7表
ペプチダーゼMの部分的N−末端アミノ酸配列p15.2の画分から配列決定を
行った。
A lal IeSerI IeLysThrSerG IuAspl leG
1uLysHetAraVa lA Ia(f IyAroLeuA laA
IaG tuba l 1euG IuHet ] IeG IuProTy
r11elysProG!yValThr、、。
第8表
(3’ )CTY CTRTARCTY TTY TAC(5” )Aコ:
二f32乙す
(3’ ) CTY CTRTAT CTY TTY TAC(5” ’)
(Y=CまたはT、R=AまたはG、唯一の不対台部位を下線で示す)
(3’ ) GCTATCTCTATCAAAACTTCTGAAG^TA(5
’)(プローブN32−18およびグローブN52−2’は、マークを付した塩
基の闇で相補的である。これらのオリゴヌクレオチドは互いにアニールし、フレ
ニュー酵素を補助として放射活性ヌクレオチド・トリフオスフェートにより延在
し、オリゴヌクレオチドの取り込まれないトリフオスフェートは、オリゴヌクレ
オチドの混合物から分離される。このオリゴヌクレオチドの混合物をグローブと
して使用し、pepM遺伝子に対応するDNAを同定した。)kDa
11mlllkeMl a@″””””=PCT/EP al1100096−
^竜雪内l191−1^1−−畳−1ll−INN−シpcτ/EPl!810
00961際調査報告
Claims (13)
- 1.ポリベプチドからN−末端メチオニンを切断し得る酵素であって、前記酵素 が、前記ポリベプチドから他の如何なるN−末端アミノ酸をも実質的に切断し得 ず、前記ポリベプチドのN−末端以外の如何なる部分のメチオニンをも実質的に 切断切断し得ないことを特徴とするポリベプチドからN−末端メチオニンを切断 し得る酵素。
- 2.前記酵素がペプチダーゼMである請求項1記載の酵素。
- 3.前記ポリベプチドの第2アミノ酸が、アラニン、システイン、グリシン、プ ロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン並びにバリンよりなる 群から選択される請求項1記載の酵素。
- 4.N−末端のメチオニンを含有しないポリベプチドを製造するに際し、前記N −末端メチオニンを有するポリベプチドを請求項1または2記載の酵素で処理す ることからなることを特徴とするN−末端のメチオニンを含有しないポリベプチ ドの製造方法。
- 5.請求項4記載の方法によって製造されることを特徴とするポリベプチド。
- 6.N−末端メチオニンを含有しないポリベプチドを製造するに際し、(a)( i)発現制御配列に機能的に連結された前記ポリベプチドをコードするDNA配 列および(ii)発現制御配列に機能的に連結された請求項1または2記載の酵 素をコードするDNA配列を含有する単細胞生物を培養し、(b)前記微生物か ら前記ポリベプチドを回収する工程からなることを特徴とするN−末端メチオニ ンを含有しないポリベプチドの製造方法。
- 7.N−末端メチオニンを含有しないポリベプチドを製造するに際し、(a)N −末端メチオニンを有する前記ポリベプチドを生産する宿主を選択し、(b)発 現制御配列に機能的に連結された請求項1または2記載の酵素をコードするDN A配列により前記宿主を形質転換し、(c)前記形質転換宿主を培養する工程か らなることを特徴とするN−末端メチオニンを含有しないポリベプチドの製造方 法。
- 8.N−末端メチオニンを含有しないポリベプチドを製造するに際し、(a)請 求項1または2記載の酵素を過剰生産する宿主を選択し、(b)発現制御配列に 機能的に連結された前記ポリベプチドをコードするDNA配列により前記宿主を 形質転換し、(C)前記形質転換宿主を培養する工程からなることを特徴とする N−末端メチオニンを含有しないポリベプチドの製造方法。
- 9.(a)ペプチダーゼMをコードするDNA配列、(b)ペプチダーゼMの活 性断片をコードするDNA配列、(c)ペプチダーゼMのアナログをコードする DNA配列、並びに(d)前記(a)、(b)または(c)のいずれかのDNA 配列に対して縮退するDNA配列よりなる群から選択されることを特徴とするD NA配列。
- 10.請求項9記載の少くとも1つのDNA配列からなることを特徴とする組換 えDNA分子。
- 11.請求項10記載の組換えDNA分子によって形質転換されたことを特徴と する宿主。
- 12.酵素を過剰生産する微生物の株を選択するに際し、前記酵素を第1基質お よび第2基質上で作用させ、前記酵素が前記第2基質に対するより前記第1基質 に対して実質的に大きい活性を有し、(a)生育に必要な唯一の栄養源として前 記第2基質を含有し前記第1基質を含有しない培養培地中で前記微生物を培養し 、(b)前記第2基質に対する高活性を示す前記微生物の株を単離する工程から なることを特徴とする酵素を過剰生産する微生物の株の選択方法。
- 13.前記ポリベプチドがインターロイキンIB(IL−IB)である請求項5 記載のポリペプチド。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP1988/000096 WO1988005993A2 (en) | 1987-02-10 | 1988-02-09 | Aminopeptidase for removing n-terminal methionine from proteins and proteins prepared therefrom |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03502400A true JPH03502400A (ja) | 1991-06-06 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63504077A Pending JPH03502400A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 蛋白質からn‐末端メチオニンを除去するアミノペプチダーゼおよびこれにより調製される蛋白質 |
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JP (1) | JPH03502400A (ja) |
-
1988
- 1988-02-09 JP JP63504077A patent/JPH03502400A/ja active Pending
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