JPH0353884A - ポリペプチドの発現ベクター及びポリペプチドの製造法 - Google Patents

ポリペプチドの発現ベクター及びポリペプチドの製造法

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JPH0353884A
JPH0353884A JP18927089A JP18927089A JPH0353884A JP H0353884 A JPH0353884 A JP H0353884A JP 18927089 A JP18927089 A JP 18927089A JP 18927089 A JP18927089 A JP 18927089A JP H0353884 A JPH0353884 A JP H0353884A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、組み替えDNA、これにより形質転換された
生物及びこの生物を培養して目的ポリペプチドを製造す
る方法に関するものである。
〔従来の技術〕
組の替えDNA技術を用いて大腸菌により真核生物由来
の遺伝子を高レヘルで発現させるためには、一般に大腸
菌のtrpプロモーターなどのプロモーターを用い、さ
らに大腸菌遺伝子の有ずるリボゾーム結合領域であるシ
ャイン・ダルガーノ配列(SD配列)を、翻訳開始のた
めのATGを付加した真核生物由来遺伝子の上流に連結
する方法がとられる。
しかし、この方法の場合、真核生物の目的ポリベプチド
が大腸菌体内に顆粒状(封入体inclusion b
odies)となって蓄積されるほど高レベルに生産さ
れることは稀であり、通常は菌体内に微量、溶解した状
態で蓄積されるにとどまる。このような顆粒状に蓄積さ
れない場合の蓄積量を顆粒状に蓄積された場合の蓄積量
と比較すると、蛋白質の性質により異なるが、通常V,
。。ないし’/+000と極めて少量である。従って、
真核生物由来のポリペプチドを大腸菌を用いて工業的に
生産する場合、目的ポリペブヂドを顆粒状にかつ大量に
蓄積せしめることが出来るか否かは工業生産を実施する
場合にはきわめて重要な要素となる。
一方、外来遺伝子の発現性を高める手段として、大腸菌
が本来、高レベルに生産している蛋白質の遺伝子、例え
ば、IacZ, tufB等の遺伝子に外来遺伝子を連
結すると大腸菌の高レヘル発現蛋白質と外来遺伝子由来
蛋白質が融合蛋白質の形で多量に生産される場合が多い
ことが知られている(ヤング(Young, R. A
.)  ら、Proc. Natl.八cad. Sc
i.USA、80、1194−1198、1983)。
これは遺伝子発現系が、大腸菌の本来的にもっている蛋
白質をコードする遺伝子を含むものであるために翻訳反
応がスムーズに開始されることが主要因と考えられる。
しかし、この方法で得られる蛋白質はその分子内に外来
目的ポリベブチドの構造を含んではいるものの目的ボリ
ペフ゜チドそのものではない。またさその融合蛋白質よ
り目的ポリペプチドを切断し、分離取得するための方法
として、臭化シアンによるMet残基のあるいはヒドロ
キシルア弓ンによるAsn−Gly結合の特異的切断と
いう化学処理的切断法や、リシルエンドペプチダーゼに
よるLys残基のあるいは血液凝固囚子Xaを用いるI
Ie−GluGIy−Arg配列の切断という酵素的切
断法等の開発もあるが、これら特異的切断法の適用には
いくつかの以下に述べるような制限がある。一般に、化
学的切断法はその実施コス1・は安くなるが、切断の特
異性が17iノ酸残基等に限定されているため、目的ポ
リベプチド中にその該アごノ酸残基が存在しない確率は
きわめて低く適用範囲が狭まってしまう。他方、酵素的
切断法においては、その酵素が非常に高価格で、また大
量入手が困難な場合が多く、目的ポリペプチドの大量工
業生産に対して充分には適合しえない。
以上のような現状を踏まえた上で、真核生物由来の目的
ポリペプチドを工業的に得るためには、融合蛋白質とし
てではなく、目的ポリペプチドをコードする遺伝子の効
率よい直接発現系の構築が重要となってくる。
佐藤ら(J. Biochem., 101, 525
−534、1987)はヒトインターロイキン2の直接
発現プラスミドを構築するに当り、 trpプロモータ
ー、SD配列であるtrpLのリボゾーム結合配列の下
流にIL− 2cDNAを連結したところ、これだけで
は高発現せずに、さらにcDNA下流の3゛非翻訳領域
の削除、及びtrpAターごネーターの導入によって、
ヒトインターロイキン2の高発現、さらには菌体内5 にIL−2の顆粒を蓄積せしむるに至った。木遺伝子発
現系の構戒はtrpプロモーター、trpLのSD配列
、目的ポリペプチドのコード流域、3゛非翻訳領域の削
除、転写終結部位(trpA)という外来遺伝子発現系
の基本的装置を備えているものであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで、本発現ベクターに或熟型ヒトインターロイキン
6(IL−6)をコードするcDNAを導入し、IL−
6の生産を試みたが、その結果、大腸菌体内に微量のI
L−6が可溶化状態で生産されるにとどまっていること
が判明した。つまり、上記の一般的に採用される基本的
外来遺伝子発現装置のみでは、まだ目的ポリペプチドの
顆粒状高蓄積に至るには不完全な点が存在していること
を示すものである。
本発明の目的は真核生物由来の多くの目的ポリペブチド
を直接発現の形で大腸菌体内に著量、顆粒状態に蓄積せ
しむる遺伝子発現系の構築並びにその目的ポリペプチド
の取得方法の提供にある。
6 〔課題を解決するための手段〕 真核生物のポリペプチドあるいは蛋白質を大腸菌を用い
て工業的に有利に生産するためには、融合蛋白質として
ではなく目的とするポリペプチドだけを大腸菌の菌体内
に著量に、顆粒状に蓄積せしめる遺伝子発現系、及び遺
伝子発現ベクターを構築しなくてはならない。
本発明者らは、遺伝子の直接発現能力を飛躍的に高める
ために、リボゾームのmRNAへの結合力を適度に高め
ること、及び翻訳開始反応を妨害しうるmRNA二次構
造の形威を抑えること、について、検酎し改良を加える
ことによって、実際に目的ポリペプチドを大腸菌体内に
顆粒状に高蓄積させ得る遺伝子発現系の構築に威功し、
本発明を完或するに至った。
即ち、本発明は、ペプチドの遺伝子発現系が上流から少
なくともプロモーター、2つ以上のリボゾーム結合領域
、翻訳開始コドン、ペプチドコード領域及び転万終結部
位がこの順序で配列している遺伝子発現ベクター、この
ベクターを含有する生物、及び該生物を用いるポリペプ
チドの製造法に関するものである。
遺伝子発現ベクターに組み込まれるプロモーターの由来
は問うところではなく、例えば大腸菌のtrpプロモー
ター tacプロモーター、trcプロモーター 1a
cプロモーターや、さらにはλファ−ジのλPtプロモ
ーター、λPRプロモーターなどを用いることができる
リボゾーム結合領域は、例えば大腸菌のtrpLやtr
pE, 1acZのりポゾーム結合領域や、λファージ
のC■タンパクのリボゾーム結合領域を用いることがで
きる。あるいは化学合威したDNA配列を用いることも
できる。
本発明のベクターにおいては2つ以上のリボゾーム結合
領域を連結さ一已るが、これらのリボゾーム結合領域は
同し配列であっても、また異なった配列の組合わせでも
よい。リボゾーム結合領域の連結様式は特に制約はない
が、好ましくは2つのリボゾーム結合領域の隔たりは、
5塩基から20塩基程度である。大腸菌の1(iSリボ
ゾームRNAの3゛末端配列は3゜− AUUCCUC
CACLI八であり、この部分と相補性を有する配列を
リボゾーム結合領域とすることができるが、本発明者ら
は特に適度な親和性を持つ配列としてDNA塩基配列上
5’ − TAAGGAGGT−3”の採用が優れてい
ることを発見した。
翻訳開始コドンはDNA塩基配列上、目的ポリペプチド
をコードする領域の直前にATGを付加することになる
ペプチドコード領域は真核生物由来で目的ペプチドをコ
ードするものである。真核生物の種類は問うところでは
なく、例えばヒト、マウス、ラット、ウシ、ウマ、ヒツ
ジ、ヤギ、サケ、マグロ、酵母等である。目的ペプチド
の種類も問わないが、各種生理活性物質を含み、例えば
、各種インターロイキン、インターフェロン、コロニー
形威因子、リンホトキシン等のリンホカイン、や各種或
長ホルモン類等である。ヒトインターロイキン6 (I
L6)はB S F−2 (B−cell Stimu
latory Factor2)とも呼ばれ、当初B細
胞を抗体産生細胞へ分化させる因子(BCDF : B
−cell Differenciation9 Factor)  としてクローニングされたリンフメ
力インである。[T. llirano et. al
. Nature 324. 73(1986)) L
かし、その後、IL−6は単にB細胞分化能を担ってい
るのではなく、種々の細胞で産生きれ、抗体産生増強能
に加えて造血機能冗進能、分化誘導能等を有することが
確認されている。
また、目的ポリペプチドをコードする遺伝子の前半部分
(目的ポリペプチドのN末端側領域をコードするDNA
部分)としては生産させるポリペプチドのアミノ酸配列
を変えない範囲でアデニン(A)またはチミン(T)に
富む塩基配列を有するDNAを用いるほうがより好まし
い。
転写終結部位は、例えば大腸菌のtrpAターξネータ
ー、rrnBターミネーター、recAターミネーター
などを用いることができる。
さらに、目的ポリペブチドの翻訳終止コドンがアンバー
(TAG)である時は、アンバー(TAG)よりもオー
カー(TAA)やオハ−)Lt(TGA)が、さらには
TAAかつ、またはTGAの2重の翻訳終結コドン(d
ouble stopper)を配置す10 ることか望ましい。また、発現プラスごドのコピー数は
一般に多い方が好ましく、複製起点として、pBR系の
複製起点よりpuc系の方が望ましい。
本発明の遺伝子発現ベクターは他のDNA配列を含むこ
とができる。特に、リボゾーム結合領域と翻訳開始コド
ンの間にアデニン(A)、チ旦ン(T)に富む塩基配列
を挿入することにより目的ポリペプチドをより効率よく
発現させることが可能となる。A,Tに富む塩基配列と
はAあるいはTのみによる場合でも、AとTの混合配列
であってもよく、その長さは特に制約はないが、好まし
くは3塩基から13塩基である。AとTがこの塩基配列
に占める割合は、70%以上が好ましい。
このような遺伝子の構築方法としては、まず、強力で制
御可能なプロモーター(例trpプロモーター)とそれ
に続く第1のリボゾーム結合領域、及びその下流に転写
終結部位(例trpAターくネーター)が配備された発
現ベクター(複製起点はpLlc系)を構築しておく。
次に、目的ポリペプチドをコードする遺伝子部分を用意
するが、この時、5゛側のD N A 領域(N末端約
lOアミノ酸程度をコードずる領MU)を、アごノ酸配
列を変えない範囲で化学合或DNAにて置換し、さらに
第2リボゾーム結合領域、A−Tに富むDNA配列も同
時に合威DNAにて作製し、それらを発現ベクター上の
第1リボゾーム結合領域とべブチドコード領域との間に
挿入し、目的遺伝子を連結することにより高発現可能な
目的遺伝子の発現ベクターが構築できる。
上記の遺伝子発現ベクターを組込む生物は原核生物及び
真核生物のいずれであってもよい。原核生物の例として
は大腸菌、枯草菌などを挙げることができる。真核生物
は例えば酵母などである。
遺伝子発現ベクターをこれらの生物に組込む方法も公知
の方法を利用すればよく、例えば大腸菌では、対数増殖
期の細胞を50mMの塩化カルシウ1・で氷中約30分
処理する事により、大腸菌の細胞壁の構造が変化し、続
いてDNAを注入し、約10分後30゜C〜42゜Cで
2分間の熱処理を施した後、培地を加え30゜C〜37
゜Cで約60分培養することで遺伝子発現ベクターを生
物に組み込むことができる。
目的ポリペプチドはこのような生物を培養することによ
って当該生物の体内あるいは培地中に蓄積させることが
できる。培地は各生物を培養しうるそれぞれの公知の培
地を利用すればよく、培養条件も公知の条件でよい。培
養後は目的ポリベブチドを公知の方法で取得すればよい
〔作用〕
本発明のポリペプチド発現ベクターにおいてはプロモー
ターはDNAを鋳型にmRNA合成(転写)を開始する
DNA上のシグナルとして機能し、リボゾーム結合6N
M(SD配列)はりポゾームが最初にmRNAに結合す
るための結合部位として働く。またその下流に位置する
翻訳開始コドンからポリベプチドの合或が始まる。ベブ
チドコード領域は対応するペプチドを作或する。そして
、転写終結部位は、プロモーターから転写されたmRN
Aの合成を終了する働きをなす。
本発明の遺伝子発現ベクターにおいては2つ以上のリボ
ゾーム結合領域を組込むことによってリ13 ボゾームのmRNAへの親和性を高め、結合力を増して
いる。そして、リボゾーム結合領域と翻訳開始コドンの
間にアデニンやチ旦ンの含有量の多い塩基配列を組込む
ことによって翻訳開始反応を妨害するmRNA二次構造
の形威を抑えて目的遺伝子の発現量を高めている。
〔実施例〕
(1)IL−5発現プラスミドの構築およびIL−6の
取得例 ■ブラスミドDNAの構築と組み替え菌の取得pBSF
−20. (本プラスミドを含有するE. coli 
pTBCIIF−02/[8101 は、FERM P
−9061 として寄託されている。)は、J, Bi
ochem. 104、30−34 (1988)に記
載されているIL−6の直接発現プラスごドである。こ
れはpBR系の複製起点を持ち、遺伝子発現系としては
trpプロモーター、trpLのSD配列を配備し、ま
た遺伝子の下流にはtrpAターごネークーが配置され
ている。しかしながら、pBSF2Dはインドールアク
リル酸(以下IAAと略す)添加によるtrpプロモー
ター誘導後もIL−6発現14 量は低く、また菌体内にIL−6の顆粒は確認できなか
った。
また、IL−6のcDNA上の翻訳終止コドンはアンハ
ー(TAG)であり、大腸菌JI8 101はアンバー
サブレッサーを有するため完全にTAGコドンでIL−
6ポリベプチドの合威を終止させることができず、不用
部分が付加したIt−6の産生を引き起こす可能性があ
る。
そこでます、pBSF−20の複製起点のpUCへの転
換とIL−6翻訳終止コドンのオーカー(TAA)へ変
換を目指して、プラスξドpBSF2C−[IUCを第
1図に示すようにして構築した。図中の黒帯部分はtr
pプロモーター/オペレータ一部分を、黒三角部分はt
rp^ターミネータ一部分をモして白帯部分はIL−6
コード領域をそれぞれ示している。
第1図に示したように、まずpBsF〜2Dを制限酵素
EcoR I , Pvu I Iで切断し、IL−6
cDNAを含むDNA断片とp U C19 (Mes
sing, J.(1983) Methods in
 [!nzymology+ IOL 20−78)を
制限酵素Hinc I I , EcoR Iで切断し
得られる大きいDNA断片とをT4DNAリガーゼで連
結することにより複製起点をpUC系とするpBSF2
−DUCを得た。
またpT133Nco (本プラス呉ドを含有するIE
. co1i AJ−12447はFERM ’P−1
0757として寄託されている。) (J. Bioc
hem. 104、30−34 (198B)に記載〕
を制限酵素EcoR I , Pvu I Iで切断し
、得られる小DNA断片と上記のpUcI9断片を連結
することにより、pT13sNco−UCを構築した。
次に、pBsF2−DLICを制限酵素11ind T
 I I , Ban TIで切断して得られる大きい
DNA断片と、通常の方法で作製した合或DNA断片B
SCT (IL− 6翻訳終止コドン変換用)と、さら
にpT13sNco−UCを制限酵素Bamll 1 
, Hind I I Iで消化して得られるtrpA
ターミネーターを有するDNA断片との3つのDNA断
片を74DNAリガーゼで連結することによりpBSF
2C−DUCを構築した。尚、合威DNA断片BSCT
は下記の配列を有している。
CTGCGTCAAATGTAATGAGGTACCG
CCGAGACGCAGTTTACATTACTCCA
TGGCCTAG一方、IL−6コード領域の前にSD
配列を2つ配備するためにIL−6cDNAの一部を化
学合或DNAにより第2図に示したように改変した(合
成DNA断片BSFN )。図中の破線部分はSD配列
を示している。
この合威DNAは39マー(mer)から457−の化
学合或DNA断片6本(BSFNIF, IR, 2F
, 2R, 3F,3R)より次のように作製した。す
なわち、DNA合成機(Applied Biosys
tems社製mode1380B)により化学合威した
各DNA断片を燐酸化後(BSFNIF, BSFN3
Rは燐酸化しない)、BSFNIFとBSFNIR, 
BSFN2FとBSFN2R, BSFN3FとBSF
N3Rとをアニールさせ、続いてそれらを混合し、T4
DNAリガーゼにより連結させた。次に、その反応液を
5%ポリアクリルアξドゲル電気泳動にかけ、泳動、エ
チジュウムブロマイド染色の後、目的合威DNA断片B
SFNに相当するDNAのハンド(約130bp)を分
取し、精製することにより合成部分IL−6DNAを得
た。この合威DNA断片BSFNは、第3図に示すよう
に制限酵素EcoR I , Ace Iで消化したp
UC19の大きいDNA断片にT4DNAリガーゼにて
連17 結させ、p U C−SD6Nを得た。図中の格子帯部
分は合或DNA部分を示している。なお、合威DNA断
片BSFNのDNA塩基配列は、このp U C −S
D6Nを用い、両方向からdideoxy法にて確認し
た。
続いて、第4図に示すように、p U C −SD6N
を制限酵素Cla Iで切断し、クレノウフラグメント
により平滑末端とした後、Tthll881で消化する
ことにより得られるIL−6の一部を有するDNA断片
(約120bp) と、pBsF2c−DtlCをPv
u I r ..Bamll I、Tthll881で
消化し得られるIL−6の後半部分を有するDNA断片
(約470bp) と、pBR322をE c o R
 V、Bamll Iで消化し、得られる大きいDNA
断片とをT4DNAリガーゼにより連結することにより
pBRSD7を構築した。図中、黒帯部分はtrpプロ
モーター/オペレータ一部分を、黒三角部分ばtrpA
夕一くネータ一部分を、白帯部分はIL−6コード領域
をそして格子帯部分は合成DNA部分をそれぞれ示して
いる。
次に、同じ第4図に示すように、pBR − S[l7
をdam−株の大腸菌に通常の方法により形質転換後、
プ18 ラスミドを調製しpBR−SD7 (dam−)を得、
これをCIa I 、BamIf T切断することによ
り、半合成1[.−6DNAを有するDNA断片を取得
した。そして、このDNA断片に、再びpBSF2C−
DUCを制限酵素Cla I XBamll 1で切断
して得られるtrpプロモーターおよびtrpAクーξ
ネーターを有するDNA断片とを74DNAリガーゼに
よって連結する事によりIL−6の高発現、かつ直接発
現プラス旦ドpBSF2SD7を構築、取得した。
続いて、pBSF2−SD7を大腸菌HB 101に形
質転換し、IL−6高生産菌(E. coli pBS
F2−SD7/IIBIOI^J−12448、FER
M P−10758)を得た。
■培養、及び生産物の取得 選択した形質転換株E. coli pBSF2−SD
7/HBIOI(FEI?M P−10758)を50
 ttg / mflのアンピシリンを含む2xTY 
(1.6%バクトトリプトン、1%酵母エキス、0.5
%NaCI、pH7.0)5mR中で30゜C一晩生育
させた。ついで、その培養懸濁液5 mflを10 0
 mlのM9カザξノ酸培地(0.6%Na2HP04
− 12Hz0, 0.3%KII2PO., 0.0
5%NaCl,  0.1%Nl14CI, 0.05
%MBSO4−71120.  0.00147%Ca
C12. 0.2%グルコース,0.2%カザミノ酸,
 0.02%L−ロイシン, 0.02%L−ブロリン
,  0.0002%チアミン塩酸塩, 100tlg
7mlアンビシリンpl16.9) ヘ接種し、37゜
Cにて、3時間培養した。その後、25μg / mf
lになるように3インドールアクリル酸(IAA)を添
加し、さら番こ、37゜Cにて、21時間誘導培養した
この一部の菌体懸濁液を位相差顆微鏡により、約150
0倍にて観察すると大腸菌体内の顆粒の形成が認められ
た。
続いて、上記の如く培養した菌体懸濁液を遠心分離機に
かけ、菌体を集め2倍濃縮になるように、30mM N
aClを含む20mM Tris−lIclti街液(
pll7.5)を添加し、懸濁後、そこへ0.5MED
Tへ(pl18.0)でI mg / rrdlになる
ように溶かしたりゾチーム溶液37.5mRを添加し、
撹拌した後、水中にて1時間放置した。ついで超音波破
砕で菌休を破壊し、6000rpm,5minの遠心分
離で顆粒を回収した。
この顆粒を6M塩酸グアニジンで可熔化し、目的ポリベ
プチドIL−6F!度が1 0 0 pg / ml 
,及び2F1塩酸グアニジン溶液となるように、濃度調
製を行い、これに酸化型グルタチオン1mMと還元型グ
ルタチオン10mMとなるように添加し、pl18.0
で室温で10〜16時間放置した。次6こ、Sepha
dex G−25によるゲル濾過で塩酸グアニジンを除
去し、IL−6画分を得た。
本物質はSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動により
、その分子量はアミノ酸組戒から計算した値とほぼ一致
し、またプロテインシークエンサーにてN末端側のアミ
ノ酸配列を検定した結果、目的産物である成熟型IL−
6の配列と一部そのN末端にメチオニンが付加したIL
−6の配列であることが確認された。
また、生理活性としてはIgMを産生ずるしトB細胞株
CL4 (T.lIiranoら、Proc.Natl
. Acad. Sci., 82., 5490. 
1985)を用いて、IgM産生活性を測定した。つま
り、抗体産生活性を測定する検液と6xlO’個(7)
 CL4を200I1lノ1o%FCSを含むRPMI
1640培地( 1 mfl当りペニシリン100単位
、ストレプl・マイシン100μg1ゲンタマイシン1
opg及びNaH21 C0. 16mMを含む)に入れ、この混合物を96穴
マイクロプレ−1・中で3日間、5%CO2存在下、3
7゜Cで培養し、培養上清のIgM生産量(最高のCL
4の反応)の50%を示す抗体産仕活性をlu/mRと
した。
その結果、上記の如く取得した組み替えIL−6は、約
6 .Ou/ngの比活性を示し、それは、動物細胞よ
り得られた天然のIL−6と同程度の生理活性を持つこ
とが判明した。
以上のようにして、本発明によるポリペプチド製造方法
を用いることにより、効率よ<II.−6ポリベブチド
を製造、取得することができた。
なお、第1表に従来からf14築されていた直接発現プ
ラス貴ドρBSF−21)と今回作製した高効率型の直
接発現プラスくドpBSF2−SD7との発現性を比較
して示した。
第1表 ブラスミト名  ori  ^−T豊冨化 SD配列数
 発現性pBSF−2D   pBR系       
  1    ±pBsF2=sD7  pUC系  
 +    2   千十22 (注) ori ;複製開始部位の由来、A−T豊富化
; SD−ATG間領域の特徴士.IL−6が菌休全蛋
白の1%以下である十十; IL−6が菌体全蛋白の約
20%である(2)ヒトα−グロビン蛋白誘導体の例グ
ロビン蛋白質はヘモグロビンを構或する蛋白部分である
が、戚人ヒトの場合、それはα−グロビンとβ−グロビ
ンで構威されている。
本発明者らは、各々のグロビンを大腸菌で直接大量発現
させるにあたり、それらのN末端に遺伝子の翻訳開始に
必要なメチオニン残基(Met)とブロリン残基( P
 ro)を付加した各グロビン蛋白の誘導体を計画し、
これらの大腸菌体内に顆粒状蓄積させ得る直接発現プラ
スミドの構築を行い、上記、各ヒ1・−グロビン蛋白誘
導体の効率よい、かつ経済的な取得に戒功した。
■プラスミドDNAの構築と組み替え菌の取得M. O
. Dayhoff,   “八tlas  of  
Protein  Sequence  and  S
tructure    National  Bio
medicai  Foundation, Wash
ington D.C.+ Vol.5 (1972)
に記載のヒトα−グロビンのアξノ酸配列に従い、第5
図に示すようにそれをコーI・しうる合成DNAを作製
した。
α−グロビン141アミノ酸を含む領域をコードしうる
合威DNAを3つのフ゛口・ンク、AOPTI  (サ
ブフラグメント12本) 、AOPT2 (り・ブフラ
グメント10本) 、AOPT3 (サブフラグメン口
4本)に分割して、実施例(1)と同様にしてfJlみ
立てた。なお、^OPT 1の末端はSac T 、H
ind I I Iで、八OPT 2はEcoR I 
..Sph Iで、そしてAOPT 3はSph I 
..Bamll IでそれぞれpUc1BまたはpUc
19にクローニングされるようにデザインした。
第6図に示したように、AOPT 1をSac I ,
 llindIIIで処理したpUc18へ組み入れ、
puc1lb(A)を構築した。同様に、AOPT 2
はEcoRI,sph I処理したpUc1Bへ組み入
れることにより、また八OPT 3はSph  I ,
 Bamll I処理したpUc19にクローニングす
る事により、それぞれ、pUC1lb(B)、p U 
C −1lb (C)を構築した。次にこれらのプラス
ミドはサンガー法によるDNA塩基配列決定法を用いて
、正しい塩基配列を有していることを確認した。
続いて、α−グロビンの合或DNAを完成させるため、
第7図に示したようにSac  I % Bamll 
T処理したpTl35Ncoの大きいDNA断片に、p
UC1{b(A)をSac I , Nsp(7524
)V処理し得られる合或DNA部分と、dam一株から
調製したpUC−1lb(B )dam−をCla I
 , Sph I消化し得られる合戒DNA断片、そし
て、p U C −1lb(C ’)をSph I ,
 BamHI処理し得られる合1’iDNA断片をT4
DNAリガーゼにより連結することによりヒトインター
ロイキン2蛋白質の一部と融合したヒトα−グロビンを
発現し得るプラスミドPT13SIlbα(S1)を構
築した。図中、白三角はtrpプロモータ一部分を表し
ている。他の記号は第4図と同し意味を表している。
一方、Met−Pro−グロビン直接発現のための合戒
DNAとしては第8図に示したものを用いた。
合成DNA .AMPはM e +、−Pro−tx−
グロビンの単純な直接遺伝子発現系の構築用 25 合或DNA .AMPS 1は翻訳開始コドンの直前を
アデニンに富むDNA塩基配列にしたM e tPro
一α−グロビンの直接遺伝子発現系の構築用合成DNA
 .AMPS2は翻訳開始コトンの直前をアデニンに富
むDNA塩基配列にし、かつ2つのSD配列が配備され
るようにデザインしたMet−Pro一α−グロビンの
直接遺伝子発現系の構築用 そこで、第9図に示すように、先ず合成DNA.AMP
を用いてMet−Pro一α−グロビンの直接発現系の
作製を行った。゛プラスξドpT]3Sllbcx (
Sl)を制限酵素Cla I , Afl I .1で
切断し得られるグロビン遺伝子を有するDNA断片と合
成DNA.AMPを74DNAリガーゼにより連枯し、
Met−Pro−−α−グロビン直接発現プラスξドp
11lb(α)一肝を構築した。
本プラスミドはtrpプロモーターの制御下てMet−
Pro−α−グロビンを直接発現させ得る従来用いられ
ている型の遺伝子発現系である。
次に、同し第9図に示すように、pTllb(α)−1
’ll)26 の複製開始部位をpUc19のものに変換した。プラス
ミドpUcl9をEcoR I , Hinc I I
で切断し得られる大きいDNA断片に、pTHb(α)
 一MPをEcoR1,PνuIIで処理し得られるグ
ロビン遺伝子を有するDNA断片とをT4DNAリガー
ゼで連結する事によりpNll b (α)一肝を構築
した。
また、上で構築したpNllb(α)−MPを制限酵素
Cla I、Afl T Iで切断し得られた大きいD
NA断片に合威DNA断片. AMPS 1をT4DN
Aリガーゼにより連結することにより、SD配列と翻訳
開始コドン間領域がアデニンに富む配列であるM e 
tPro−α−グロビン遺伝子直接発現系を有するpN
11b(α) − MPSLを構築した。さらに2つの
SD配列を有するMet−Pro一α−グロビン遺伝子
直接発現系は、同様にCla I 、八flll処理し
たpNl{b ( cr )MPの大きいDNA断片に
合威DNA断片i AMPS2を連結ずる事により構築
し、第10図に示すようにpNHb(α)−MPS2を
作製した。
以上の如く、作製したプラスミドは通常の方法により大
腸菌11B 101株へ形質転換し、形質転換株を取得
した。なお、E.coli pTHb(α)−MP/I
IB 101AJ−12449は微工研菌寄第1075
9号、lE.coli pNIlb(α)−MP/HB
 .101 AJ−12450ば微工研菌寄第1076
0号、E.coli pNI{b(α)−MPSI/H
B 101 AJ−12451は微工研菌寄第1076
1号、E.coli pN1lb(α)−MPS2/I
IBIOI八J12452は微工研菌寄第10762号
である。
■培養及び生産物の取得 選択した各形質転換株を実施例(1)と同様にして培養
を行い、α−グロビン誘導体の生産性を検討した結果、
SD配列を2つ有するpNIlb (α)−Ml”S2
においてα−グロビン誘導体の生産性が飛躍的に増大し
、大腸菌体内に顆粒形成が認められた。
なお、各pTllb (α)一MP..pNIlb(α
) −MP, pNIlb(α)MPSI、pNHb(
α) − MPS2の生産性比較は第2表にまとめた。
第2表 pTHb(α)−MP  pBR系  一    l 
   ±pNIlb (α)−MP  pUc系  −
    1    ±pNllb(α)−MPSI p
Uc系  +    1−1−pNIlb(α)−Mr
’S2 pLlc系  +    2   千十(注)
±;α−グロビン誘導体が菌体全蛋白の1%以下である +;α−グロビン誘導体が菌体全蛋白の約5%である ++;α−グロビン誘導体が菌体全蛋白の約20%であ
る 次に、培養した形質転換体pNHb (α) −MPS
2/HB101より実施例(1)と同様にして、α−グ
ロビン誘導体を取得した。本物質はSOSポリアクリル
アξドゲル電気泳動により、その分子量はアξノ酸組成
物から計算した値とほぼ一致し、またプロテインシーク
エンサーにてN末端側のアごノ酸配列を検定した結果、
目的産物であるα−グロビン誘導体配列であることが確
認された。
(3)ヒトβ−グロビン蛋白誘導体の例■プラスごドD
NAの構築と組み替え菌の取得Met−Pro−β−グ
ロビンの直接発現プラス5ドも実施例(2)と同様にし
て構築した。
第11図に示したようなβ−グロビン遺伝子を含む合戒
遺伝子を化学合J&DNAオリゴマーにょり2 9一 作製した。第12図に示すようムこ、それらは3つのブ
ロック、BOPT l 、BOPT 2、ロOI’T 
3をまず合成し、それぞれ、pUc1BをSac I 
, Sal Iで、Kpn ( , SalIで、そし
てKpn I、Bamll Iで各々処理した大きいD
NA断片に連結させることにより、pUCHb(D)、
p U C−1{b(E)、p U C−Hb(F)を
得た。
またこれらのプラスくドを用いて、3つのブIl’lン
クのDNA塩基配列を決定し、目的どおりの塩基配列で
あることを確認した。
続いて、第l3図に示ずようにSac I 、Baml
l T処理したpT133Ncoの大きいDNA断片に
、pUC−Hb(D)をSal I , Sac I処
理し得られる合戒DNA部分と、p U D−Hb(E
)をSal I , Kpn I処理し得られる合威D
NA断片、そしてp U C −1lb(F)を[pn
 I, Bamll I処理し得られる合或DNA断片
をT4 D N Aリガーゼにより連結することにより
ヒトインターロイキン2蛋白質の一部と融合したヒトβ
−グロビン誘導体を発現し得るプラスごドpT135H
bβ(S1)を構築した。
一方、Met−Pro−グ口ビン直接発現のための30 合或DNAとしては第8図に示したものを用いた。
合或DNA .BMPはMet−Pro−β−グ・ロビ
ンの単純な直接遺伝子発現系の構築用 合或DNA.BMPS2は翻訳開始コドンの直前をアデ
ニンに富むDNA塩基配列にし、かつ2つのSD配列が
配備されるようにデザインしたMet−Pro一β−グ
ロビンの直接遺伝子発現系の構築用 そこで、先ず合或DNA .BMPを用いてM e t
Pro一β−グロビンの直接発現系の作製を行った。第
14図に示したように、pT13sIIbβ(S1)を
制限酵素Nco I , BamH Iで処理し得られ
るtrpプロモーターを有するDNA断片と、同しp’
rtssnbβ(S1)をPst I 、Bamll 
Iで消化し得られるβ−グロビン遺伝子の多くを含むD
NA断片、そして合威DNA断片BMPをT4DNAリ
ガーゼにより連結することでMet−Pro−β−グロ
ビン直接発現プラスミドpTHb(β)−MPを構築し
た。本プラスミドは、trpプロモーターの制御下でM
et−Pro一β−グロビン直接発現させ得る従来用い
られている型の遺伝子発現系である。次に、pTIlb
(β)−MPの複製開始部位をpUc19のものに変換
した。ブラスミドpUc19をEcoR I 、Hin
c I Iで切断し、得られる大きいDNA断片に、p
Tllb(β)−MPをEcoR I %PvuTTで
処理し得られるグロビン遺伝子を存ずるDNA断片とを
74DNAリガーゼで連結する事によりpNIlb(β
)−MPを構築した。さらに2つのSD配列を有するM
et−Pro一β−グロビン遺伝子直接発現系は、Cl
a I , Pst I処理したpNllb (β)M
Pの大きいDNA断片に合成DNA断片;BMPS2を
連結する事により構築し、第15図に示すようにpN!
Ib(β) − MPS2を作製した。
以上の如く、作製したプラスミドは通常の方法により大
腸菌JI8 101株へ形質転換し、形質転換株を取得
した。なお、E. coli pT1{b(β)−MP
/+1+3101八J−12453は微工研菌寄第10
763号、E. coli pNIIb(β)−MP/
HBIOI AJ−12454は微工研菌寄第1076
4号、E. coli pNHb(β)−MPS2/H
B101 AJ−12455は微工研菌寄第10765
号である。
■培養及び生産物の取得 選択した各形質転換株を実施例(1)と同様にして培養
を行い、β−グロビン誘導体の生産性を検討した結果、
α−グロビン誘導体の場合と同じくSD配列を2つ有す
るpNHb(β) − MPS2においてβグロビン誘
導体の生産性が飛躍的に増大し、大腸菌体内に顆粒形威
が認められた。なお、各p T II b(β)一肝、
pNIlb(β)一肝、pNIlb(β)−MPS2の
生産性比較は第3表にまとめた。
第3表 pTIlb(β)−MP   pBR系  −   1
   ±pNllb(β)−MP   pllc系  
−   1   ±pNllb(β)−MPS2  p
UC系  +   2   +」−(注)±;β−グロ
ビン誘導体が菌体全蛋白の1%以下である 1−+;β−グロビン誘導体が菌体全蛋白の約20%で
ある 次に、培養した形質転換体pNIIb(β) − MP
S2/HB101より実施例(1)と同様にして、β−
グロビン誘導体を取得した。本物質&i S D Sポ
リアクリルア33 ξドゲル電気泳動により、その分子量はアミノ酸組或か
ら計算した値とほぼ一致し、またプロテインシークエン
サーにてN末端側のアミノ酸配列を検定した結果、目的
産物であるβ−グロビン誘導体配列であることが確認さ
れた。
〔発明の効果〕
2つ以上のSD配列をIL−6ポリペプチドコード領域
の上流に配備すること(プラスミドpBsF2SD7の
場合)により既存の一般的な遺伝子発現装置を配置した
もの(プラスミドpBSF−20の場合)に比べ飛躍的
にIL−6生産性の向上が確認できた。
また、IL−6以外にもα−グロビン誘導体、βグロビ
ン誘導体の飛躍的発現、生産においても本発明の効果が
確認できた。
本発明によれば、目的ポリペプチドが従来の一般的な直
接発現法では高発現せず、菌体内に顆粒状蓄積されない
ものであっても、木遺伝子発現系を適用することにより
、目的ポリベブチドを多量に、かつ安価に製造すること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
34 第1図はプラスξドpBsF2c−DUCの構築工程を
示す図面である。 第2図は合威DNA断片BSFNの塩基配列を示す図面
である。 第3図はプラスミドpUC−SD6Nの構築工程を示す
図面である。 第4図はIL−6の直接発現プラスミドであるpBSF
2−SD7の構築工程を示す図面である。 第5図はヒトα−グロビン誘導体をコードする合或DN
Aの塩基配列を示す図面である。 第6図はプラスミドptJc−}{b(A)、pUCH
b(B)、pUC−Hb(C)の構築工程を示す図面で
ある。 第7図はプラスミドpT13sHbα(S1)の構築工
程を示す図面である。 第8図はMet−Pro−グロビンの直接発現に必要な
合成DNA断片である。AMP..BMP,AMPSI
、AMPS2、BMPS2の塩基配列を示した図面であ
る。 第9図はプラスミドpTHb(α)−MP及びpNHb
(α)−MPの構築工程を示す図面である。 第10図はプラス稟ドp N H b (α)−MPS
L及びpNHb(α)−MPS2の構築工程を示す図面
である。 第11図はヒトβ−グロビン誘導体をコードずる合威D
NAの塩基配列を示す図面である。 第12図はプラスごドpUC−1−{b(D)、pUC
H b (E)、pUC−Hb(F)の構築工程を示す
図面である。 第13図はプラスごドpT13sHbβ(S1〉の構築
工程を示す図面である。 第14図はプラスごドp ′J” J{ b (β)−
MP及びpNHb(β)−MPの構築工程を示す図面で
ある。 第15図はプラスミドpNHb(β)−MPS2の構築
工程を示す図面である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ペプチドの遺伝子発現系が上流から少なくともプ
    ロモーター、2つ以上のリボゾーム結合領域、翻訳開始
    コドン、ペプチドコード領域及び転写終結部位がこの順
    序で配列している遺伝子発現ベクター
  2. (2)リボゾーム結合領域が2つである請求項(1)に
    記載のベクター
  3. (3)2つ以上のリボゾーム結合領域と翻訳開始コドン
    の間がアデニン及び/又はチミンに富む塩基配列を有す
    る請求項(1)に記載の遺伝子発現ベクタ
  4. (4)ペプチドコード領域がインターロイキン6をコー
    ドする領域である請求項(1)に記載のベクター
  5. (5)請求項第(1)、(2)、(3)又は(4)記載
    のベクターが組み込まれた生物
  6. (6)生物が原核生物である請求項(5)に記載の生物
  7. (7)生物が真核生物である請求項(5)に記載の生物
  8. (8)原核生物が大腸菌である請求項(6)に記載の原
    核生物
  9. (9)請求項(5)に記載の生物を培地中で培養し、ペ
    プチドコード領域に対応するアミノ酸配列を有するポリ
    ペプチドを菌体内及び/又は培地中に蓄積せしめ該ポリ
    ペプチドを採取することを特徴とする該ポリペプチドの
    製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003050553A (ja) * 2001-08-06 2003-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Led表示装置

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