JPH0398595A - ペプチド類の遺伝子工学的製造法 - Google Patents

ペプチド類の遺伝子工学的製造法

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JPH0398595A
JPH0398595A JP1234874A JP23487489A JPH0398595A JP H0398595 A JPH0398595 A JP H0398595A JP 1234874 A JP1234874 A JP 1234874A JP 23487489 A JP23487489 A JP 23487489A JP H0398595 A JPH0398595 A JP H0398595A
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bacillus subtilis
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peptide
staphylokinase
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JP1234874A
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English (en)
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Kazunori Hanada
和紀 花田
Junko Aoyama
青山 順子
Yoko Ikeda
陽子 池田
Makoto Yoshimoto
真 吉本
Hiromitsu Yoshimura
広光 吉村
Shigeo Tamaki
玉城 成夫
Isamu Kondo
勇 近藤
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Taisho Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Taisho Pharmaceutical Co Ltd
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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) 本発明はペプチド類の遺伝子工学的製造法に関する。更
に詳細には枯草菌もしくは大FIA菌を宿主とし、黄色
ブドウ球菌由来のスタフイ口キナーぜ遺伝子中のシグナ
ル・ペプチドを]一ドする領域を利用した遺伝子操作に
よりソマトメジンCなどのベブヂド類を菌体外に生産さ
せる事によりペブチド類の製造をこれまでの方法よりも
効率良く且つ容易に行うことを可能にしたペプチド類の
遺伝子工学的製造法である。
(従来の技術) 近年においては、遺伝子操作技術が発達し、医桑品、農
薬等に有用な各種のペプチドを大腸菌、枯草菌、動物細
胞等において大囚に生産することが可能となっている。
例えば、血清中に存在する成長因子の1つでありfJl
傷治療薬として則侍されているソマトメジンCを、大腸
菌において融合蛋白として生産する方法が報告されてい
ろく特開昭62−91199号公報〉。このように大腸
菌において遺伝子操作により有用なペプチドを生産する
場合には、目的とするペプチドは通常菌体内に産生きれ
る。従ってペプチドを回収するためには菌体内より抽出
精製する工程が必要である。
これに対して、枯草菌を宿主として遺伝子操作によりペ
ブチドを生産する場合には、枯草菌は大腸菌に比べ単純
な細胞表層構造を有するため、産生されるペプチドは通
常細胞股を通過し直接培地中へ放出される。従ってペプ
チドの回収工程が容易であるため、最近では枯草菌が遺
伝子操作の宿主菌として広く使用されつつある。
他方、ペプチドを菌体外に分泌させる働きを有するもの
としてシグナル・ペプチドが知られている。シグナル・
ペプチドは分泌されるペブチドのアジノ末端に連結して
前駆体ペプチドを構成し、細胞膜を通過する機構に関連
している。そして前駆体ペプチドが菌体外に分泌される
際に、シグナル・ペプチドが切断されて成熟型のペプチ
ドとなる。そこで、シグナル・ペプチドをコードする遺
伝子と目的とするペプチドをコードする遺伝子とを連結
して、ペブチドを前駆体ペプチドとして発現させて目的
とするペプチドを菌体外に分泌させる試みが報告されテ
イる[Proc. Natl.^cad.Sci. U
.S.A.  7 7、3988 (1 980);E
urJ. Biochem. , 9 6、49 (1
979):蛋白質・核酸・酵素、臨時増刊、“遺伝子操
作″ 26巻、4弓、386−394 (1 981 
)]。
特開昭61−135590g公報には、黄色ブドウ球菌
(Sta hylococcus aureus )に
由来するスタフイ口キナーぜ遺伝子中のシグナル・ペプ
チドをフードする領域を含んだ大腸菌用の複合プラスミ
ドであって、目的とする蛋白を菌体外に分泌させるのに
使用し得るブラスミドが報告されている。
しかしながら、スタフイロキナーゼ遺伝了中のシグナル
・ペプチドをコードする領域を利用して、スタフイロキ
ナーゼ以外の異種蛋白を実際に菌体外へ分泌した例は未
だ報告されていない。
(発明が解決しようとする課題〉 本発明者は、黄色ブドウ球菌に由来するスタフイロキナ
ーゼ遺伝子中に存在するシグナル・ペプチドをコードす
る領域を利用して、目的とする有用なペプチドとしてソ
マトメジンCを用いて、このペプチドを菌体外に分泌さ
せることを試みた所、宿主菌として特に枯草菌を用い、
ソマトメジンCを特にスタフイロキナーゼとの融合蛋白
として発現せしめることにより、発現されるソマi−メ
ジンCの大部分が菌体外に極めて効率良く分泌されるこ
とを見出した。そしてかかる方法は、ソマトメジンC以
外の他のペプチドの場合にも広く適用可能であり、また
大m菌にも適用可能であることを知見し本発明を完成し
た。
しかして、本発明の目的は、宿主菌として枯草菌又は大
腸菌を用いて、黄色ブドウ球菌由来のスタフイロキナー
ゼ遺伝子中のシグナル・ペプチドをコ一ドする領域を利
用したペプチド類の遺伝子工学的製造法を提供すること
にある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、 枯草菌もしくは大腸菌において作動し得るプロモーター
、該プロモーターの下流に位置する枯草菌もしくは大i
!菌において作動し冑るシヤイン・ダルガーノ配列、該
配列の下流に位置する黄色ブドウ球菌由来のスタフイロ
キナーゼ遺伝子中のシグナル・ペプヂドをコードする領
域、及び該領域の下流に位叙するペプチド類をコードす
る構造遺伝子を含む組換えDNAを有する発現用ベクタ
ーをlI築し; 該発現用ベクターを用いて枯草菌もしくは大腸菌を形質
転換し;次いで 得られる形質転換体を培養してペプチド類を発現せしめ
、菌体外に分泌されるペプチド類を回収する: ことを特徴とするペプチド類の遺伝子工学的製造法であ
る。
本発明では、シグナル・ペプチドをコードする遺伝子と
して、黄色ブドウ球菌由来のスタフイロキナーゼ遺伝子
中に存在するシグナル・ペプチドをコードする領域を使
用する。
ここで言う黄色ブドウ球菌由来のスタフイロキナーゼ遺
伝子は、スタフイロキナーゼ(以下SAKと古う)生産
能を有するstaphy+ococcusaureus
の溶原ファージであって溶原変換能を有するファージの
DNAからL’?ることができる。このようなファージ
の例としては、Pφ2,Pφ1,Tφ−42D.Pφ−
4 0 b [ Kondo, I. andFuji
se.,κ.. xnrect. Illlun.上旦
、266−272(1977)]などが挙げられる。こ
れらのファージを増殖させて、塩化セシウム平衡密度勾
配遠心法により精製したファージ粒子からDNAを得る
ことができる。このDNA,即ちスタフイロキナーゼ遺
伝子はそのDNA配列が既に決定されており[Nuc.
 Acids Res.,エユ、7679(1983)
]、その構造を第3図に示した。第3図から明らかなよ
うにSAK遺伝子のシグナル・ペプチドをコードする領
域は、313−393ヌクレオチドに相当する。従って
この111が含まれるように適当な制限酵素で切り出す
ことによってSAK遺伝子中のシグナル・ペプチドをコ
ードする領域を得ることができる。例えば口indII
rで17il’AJして4.8kbの口indI[I断
片あるいはAccl及びAVaIIで同裂して約1.4
kbのAccI/Avaff所片として得ることができ
る〈第1A及びB図参照)。この場合には、II i 
n d m断片あるいはACCI/AVaII断片には
、シグナル・ペプチドをコードする領域とともにプロモ
ーター、シヤイン・ダルガーノ配列及びSAK構造遺伝
子も含まれており、これらをそのまま本発明の枯草菌ま
たは大g菌での発現用ベクターの構築に使用できる。S
AK遺伝子のシグナル・ペプチドをコードする領域は、
そのDNA配列が既知であるため、化学的に合成しても
よい。
本発明では、シグナル・ペプチドをコードするft4域
の上流に、プロモーター及びシヤイン・ダルガーノ配列
を設ける。またその下流には目的とするペプチドをコー
ドする構造遺伝子を設ける。
枯草菌において作動し得るプロモーターとしては、いず
れでもよいが、例えばSAK、α−アミラーゼ、中性プ
ロテアーゼ、アルカリ性プロテアーゼ及びベニシリナー
ぜ遺伝子中のプロモーターなどが挙げられる。大喝菌に
おいて作動し冑るプロモーターとしては、例えばSAK
遺伝子中のプロモーター tacブ0モーター trp
プロモーター DhOAプロモーター jlacプロモ
ーターなどが挙げられる。
枯草菌において作動し得るシヤイン・ダルガーノ配列と
しては、例えばSAK、アルカリ性プロテアーゼ、中性
プロテアーぜ、α−アミラーぜ及びベニシリナーゼ遺伝
子中のシ17イン・ダルガーノ配列などがあり、大1l
菌において作動し得るシヤイン・ダルガーノ配列として
は、例えばSAK,β−ガラクトシダーゼ及びアルカリ
性フオスファターゼ遺伝子中のシヤイン・ダルガーノ配
列などがある。
ペプチド類をコードする構造遺伝子としては、例えば、
ソマトメジンC,IGF−II、上皮細胞成長因子(E
GF) 、γ−インターフェロンなどをコードする構造
遺伝子が挙げられる。これらの構造遺伝子は既に公知で
ありそれぞれ、Y.Saito., J. Bioch
em., 1 0 1、123−134(1 987)
 ;Jansen, H., FEBS Lett.,
  l 79、243−246 (1985) :Be
ll, G. t.Nucl.^cid ROS., 
1 4、8427−8446 (19 8 6 ) :
 }lory, Y., DNA,互、181−193
(1986)に報告ざれている。
これらのプロモーター、シVイン・ダルガーノ配列、シ
グナル・ペプチドをコードする領域等は、これらのそれ
ぞれのDNA配列またはこれらをそれぞれ含むDNA断
片を用いて適当なt,II限酵素部位を利用してT4D
NAリガーゼにより連結することができる。あるいは、
これらのDNA配列もしくはDNAIN片の末端をDN
Aポリメラーゼとデオキシリボヌクレオチド−3リン酸
によって平滑化した後、T4DNAリガーゼにより連結
することができる。また、各連結部位に適宜ポリヌクレ
オチドリン力一を用いる事ができる。プロモーター、シ
ヤイン・ダルガーノ配列、黄色ブドウ球菌由来のスタフ
イロキナーゼ遺伝子のシグナル・ペプチドをコードする
領域及び目的とするペブチド類をコードする構造遺伝子
をこの順序で3′末端側に向って位置するように連結し
、3′末端側に翻訳終止コドンを設けることにより、本
発明で用いる組換えDNAを作成することができる。第
4図に本発明の組換えDNAの塩基配列の例を示した。
前記したSAK遺伝子を含むファージDNAから得られ
る4,8kbの口ind[[断片あるいU約1.4kb
のACCI/AvaII断后ニは、ブOfーター、シャ
イン・ダルガ一ノ配列等の本発明で必要とするDNA配
列が意図する順序で含まれており、従ってこれらの断片
には本発明で用いる組換えDNAが含有されており、こ
れらの断片をそのまま本発明の枯草菌あるいは大m菌で
の発現用ベクターの構築に用いることができる。
本発明においては、目的とするペプチド類はSAK蛋白
との融合蛋白として発現せしめるのが好ましい。従って
、SAK3m1伝子中のシグナル・ペプチドをコードす
る領域及びその下流に位置するSAK411造遺伝子を
含むDNA断片を前記一の77−ジDNAから得、即ち
、例えば前記のt−{ i n d l lli片又は
AccI/AVaII断片として得、このDNA断片中
のSAK構造遺伝子内に目的とするペプチド類をコード
する構造遺伝子を挿入するのが好ましい。かかる構造遺
伝子は、SAK構造道伝子内のa.lJ限酵索部位であ
って、そこに挿入した時にペブチド類をコードする構造
遺伝子のアミノ酸1ft訳フレームが適合し且つ転写さ
れて得られるmRNAが安定に産生されるようなυ1限
酵函部位を選択し、この制限酵素部位に挿入するのが好
ましい。このようなtill限酵素部位としては、例え
ばECORII部位、XhO■部位、Xmn1部位など
が好ましい。SAK遺伝子中のSAK構造遺伝子内のこ
のような部位に目的とするペプチド類をコードする遺伝
子を挿入することにより、ペプチド類を融合蛋白として
発現する発現用ベクター構築用の組換えDNAが作成さ
れる。
このような組換えDNAを意図する枯草菌または大腸菌
内に導入するためには、枯草菌または大m菌において自
己?I¥J可能なプラスミドベクターを用いる。枯草菌
用のプラスミドベクターとしては、例えばpUB110
[κeggins,κ,H.Lovett  P.S.
 & Duvall, E. J., Proc. N
atl.Acad. Sct. USA,  7 5、
1423 (1978)]、pC194 [Byeon
, H., J. 8ac.,  1 58、543−
550 (1984)]、pE194[11orino
uchi, S., Hot. Gen. Genet
.,  1 8 2、34 1−348 (1 98 
1 )  ;Ilorinouchi, SJ. Ba
c..1 5 0、804−8 1 4 (1 98 
2) ]、O U C 1 9 [ Messing,
 J., Methods inEnzysoloOV
,  1 01 、20−78 (1 983) ]な
どが挙げられる。大i菌用のプラスミドベクターとしテ
ハ、例えば、pBR3 2 2 [BolivarF.
 Gene,2、95 (1977)]、DUC8[V
ierira, J. and Messing, J
., Geneエユ、259 (1982)] ,DK
K223−3 [dcBoer,  H.  A., 
 Proc.  Natl.  Acad.  Sci
.  US^.7旦、21 (1983)]などが挙げ
られる。これらのプラスミドベクターに前記の組換えD
NAが含有されるようにして、本発明の目的とするペプ
チド類を発現するための発現用ベクターが構築される。
発現用ベクターを枯草菌に導入する方法としては、枯草
菌が本来有するDNA取り込み能を利用するコンビテン
トセル法[J. Spizizen, Proc.Na
tl. Acad. Sci. USA, 4 4、1
072 (1958)J、あるいはリゾチーム処理によ
ってプロトプラストを117し、ポリエチレングリ]一
ル存在下にベクターを導入させる7aトプラスト法[3
.Chang, Mol. Gen. Gcnet.,
 1 6 8、111(1979〉1などが採用される
。大腸菌内に発現用ベクターを導入する場合もこれらの
方法を同様に採用することができる。
かくして得られる形質転換体を適当な培地中で適当な培
養条件下で培養することにより、目的とするペプチド類
を発現せしめ、菌体外へペプチド類またはその融合蛋白
を分泌させることができる。
培養の際には発現誘導物質を添加してまたは発現が誘導
されるような条件下で培養することができる。菌体外へ
分泌されたペプチド類を回収することにより目的とする
ペプチド類を得ることができる.!1合蛋白として分泌
された場合には、得られる融合蛋白を臭化シアンで処理
することにより目的とするペプチド類を得ることができ
る。
以下に、ソマトメジンCを融合蛋白として回収する本発
明の遺伝子工学的[i法の1例の概略を示す。
SAK31伝子を含むDNAIli片を、黄色ブドウ球
菌のファージでありSAKi伝子をその遺伝子中に持っ
ているPφ2のDNAより、先ずH i ndfflD
NA断片として取得し、ブラスミドpBR322のDN
Aにクローニングしたく第1A図〉。この断片を更にA
CCIとAvaIIで切断しSAK遺伝子を含む約1,
4kbの断片を得、クレナウ・フラグメントとデオキシ
リボヌクレオチド−3リン酸を加え、反応させる事によ
り平滑末端にした後、プラスミドoucsのDNAのS
ma I部位に挿入しブラスミドo(JCSAK(第1
B図)を作製した。以上の組換えDNAl#!作は大腸
菌C600を宿主として行った。
pUCSAKを更にBan口■とECORIで切断しS
AKII伝子を含む約1.4kbのDNA断片を得、こ
れをEcoRIとBamHIで切断した枯草菌のベクタ
ーDNAであるブラスミドpUB110のDNAと結合
させ、ブラスミドpLI8sAKを枯草菌を宿主として
作製したく第IC図)。pUBSAKを持つ枯草菌形質
転換株はSAKを培地中に産生じた。
ソマトメジンC(SMC)遺伝子は既に知られている7
0gのアミノ酸からなるSMCのアミノ酸配列をコード
する塩基配列を持つDNAを、両端にBam口■切断部
位を持つようにリンカーボリヌクレオチドを、またSM
Cをコードする塩基配列の下流に翻訳停止コドンを付加
した形で化学合威したものを使川したく第2図〉。これ
によりSMCをコードするDNA断片をプラスミドρD
R720のDI’JA (ファルマシア社製)のBam
f−11I位に挿入できるようにした。このようにして
SMCをコードするDNA配列を含むプラスミドpNs
Tを大腸菌を宿主として作製し、このDNAを大@調製
し、3am日■で切断した後SAK−SMCの融合遺伝
子を作製するために使用した。
SAK−SMCの融合遺伝子は以下のように作製した。
プラスミドpLJBSAKのDNAはECORI[によ
る切断を可能にするためDNAメチル化酵素マイナスの
枯草菌株を宿主として用い調製した。プラスミドp j
J B S A KのDNAをE c o R Itに
より部分的に切断し3個ある切断部位のうち1個のみが
切断されたDNAlli片を分離しクレナウ・フラグメ
ントとデオキシリボヌクレオチド−3リン酸を加え、反
応させる事により、DNA末端を平滑末端とした。一方
、プラスミド1)NSTのDNAよりBam口■断片と
して得た、SMCをコードするDNA配列を含むDNA
断片も同様に、DNA末端を平滑末端とした。これらの
両DNA断片をT4DNAリガーゼにより結合させ発現
用ベクターpLIS161を得、枯草菌に導入したく第
1D図〉。この時、SAKとSMCのアミノ酸コーディ
ングフレームは同一フレーム内で接続しSAK−SMC
融合蛋白質として翻訳される様に設計した。′R現用ベ
クターpLIS161で形質転換された枯草菌は、工業
技術院微生物工業技術研究所に寄託されており受託番号
として微工研菌寄第10742弓(FERM  P−1
0742)が付与されている。この形質転換された枯草
菌形質転換株が培地中に産生ずるSMC融合蛋白の凸を
ラジオイムノアツセイ(RIA)により縛定した。こう
して得られた、SMCm合蛋白を産生ずる枯草菌形質転
換株はSAK−SMO融合遺伝子を含む組換えDNAを
保持していた。この融合遺伝子のW基配列を第4図に示
した。また、この形質転換株の培地中、及び菌体中に産
生ずるSMC融合蛋白の量を測定したところ、SMCI
1合蛋白は殆ど培地中に分泌されている事が分かった。
大腸菌にてSMCをSAKとの融合蛋白として得る方法
の例は以下の通りである。
大腸菌での発現用ベクターとしてOKK223−3(第
IE図の0)を用いた。このプラスミドベクターは、t
acプロモーター及びリボゾームRNAオベ0ンrrn
l3の転写終止領域を持っている。
前記した枯草菌での発現用ベクターとしてI築したpU
S161のDNAを制限酵素SSDIで開裂してSsp
Ili片を得た。この断片中には、SAK遺伝子中のシ
ヤイン・ダルガーノ配列、シグナル・ペプチドをコード
する領域、S A K jA 造遺伝子及びSAKm造
遺伝子中のEcoRII部位に挿入されたSMCM造遺
伝子が含まれている。
このSspl断片をpKK223−3のSmaI部位に
挿入することによって、SAK−SMC融合蛋白の大!
l!菌での発現用ベクターDKSOO2(第1E図の(
i)〉を構築した。このベクターで大腸菌を形質転換し
、得られる形質転換体を培養タることによって、SAK
−SMC融合蛋白の殆どが菌体外に分M!Pされた。
(発明の効果) 以上に詳述した所から明らかなように、SAK遺伝子中
に存在するシグナル・ペプチドをコードする領域を利用
して、目的とするペブチド類を枯草菌または大腸菌にて
発現することにより、目的とするペプチド類の大部分が
菌体外へ分泌産生される。
特に、SAKII伝子中のシグナル・ペプチドをコード
する領域を用いて、目的とするペプチド類、例えばSM
CをSAK蛋白との融合蛋白として枯草菌にて発現させ
ることにより、融合蛋白を発現効率が高く発現させるこ
とができ、その大部分を菌体外へ分泌産土させることが
可能である。したがって、本発明の方法によって、SV
Cなどの有用なペプチド類を極めて効率良く大陸に生産
することが可能である。
(実施例) 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実蒲例1 Pφ2を軟寒天法[J. E. Blair, Bul
l. Hid11ith Org.,  2 4、77
1−784 (1961);avA学実習提要、p51
7、医和学研究所学友編]で増殖して得られたファージ
液100−に対して5M−塩化ナトリウム水溶液を10
m加え、更に10%(*/W)ポリエチレングリコ〜ル
6000、30II1を加えてよく混和し、O℃で数時
間放置後10.OOOrpmで15分間遠心した。沈澱
を生理食塩水5IRlに懸濁して10mHのマグネシウ
ムイオン存在下で10μg/dのDNase■とRNa
Seを加え、37℃1時間処理してMIl1のDNAと
RNAを分解した。次に10.000rpm 、1 0
分間遠心し、その上消に塩化セシウムを加え25.OO
OrpI、20時間遠心し、ファ一ジ液を得た。これを
生理食塩水に透析し600μlのファージ液を得た。こ
れに0.5M−EDTA水溶液(11118.0)をR
終濃度20mH、プロテネースKを50μg/II1、
20%SDSを0.5%になる様に加え65℃1時間処
理した後、フェノール、エーテル処理を行いTE緩衝液
(10ll+H−トリス塩酸M衝液(pH7.5) 、
illEDTA)に透析して、380μグのPφ2(4
2kb)DNAを1qた。このDNAは訓限酵素口in
dIl[による切断テ4.8kl)のDNA断片(第1
A図の@)が生じ、Pφ2について既に報告されている
事実と一致した[ TheStaphylococci
, Zbl. Bakt. Suppl.,工A111
−29、Gustav Fischer Verlug
 : Stuttgart.New York  ( 
1 9 8 5 ) ]。
2.プラスミドD[3R322のDNAの開裂2μグの
p8R322に、5単位のHindl[[、2μJ(7
)1 0X!1[I (1 0rAH−トI)ス塩al
2衝液(pH7.5)、101M−塩化マグネシウム、
1一一ジチオスレイトール、50sH−塩化ナトリウム
水溶液)を加え、37℃で2時間反応させフェノール、
エーテル処理を行い、減圧乾燥したDNAを20μlの
TE(10mH−トリス塩酸緩衝液(117.5) 、
1iH−EDTA)に溶解した。
3.DNA断 の結A反応 上記2のDNAffi液2.5μlにPφ2DNAを}
lindllで消化して得られた4.8kdDN八断片
溶液5μl、10×ライグーションMIli液1μl1
及びT4DNAリガーゼ2単伶を加えてよく混和し、1
5℃で一晩反応させた。
常法ET. Haniatis, Molecular
 Cloning,^Laboratory Manu
al, 2 5 0 − 2 5 1  ( 1 9 
8 2 )  ]により作製した大腸菌C600のコン
ビテント細胞、0.17mに、上記3の組換えDNAを
6μ!混合して氷水浴中30分間静置した後、42℃で
2分間インキユベートした。次にこれに117!のしプ
aスを加え、37℃1詩間静置した後、3,000rp
m5分間室温で遠心し、上清0.9−を捨て、残りを良
く混和し、各0. 1jI1!をアンビシリンーフイブ
リン寒天平板にまいて37℃、1晩培養してアンビシリ
ン耐性、SAK産生(+)の形質転換株を得た。得られ
た形質転換株についてアルカリ法によりDNAを抽出し
、Hi ndIIIで切断して0.8%アガO−スゲル
電気泳動により4.8kbの口indIIIfr片が組
み込まれている事を確認した。このDNA断片を含有す
るブラスミドをl)SAK148と命名したく第1A図
の0〉。
この形質転換株からの組換えDNAの大縫調製は、エチ
ジウムブロマイド/塩化セシウム超遠心法による常法に
従った。
上記4でvA¥JしたブラスミドpsAK148のDN
A1 7119を口ind[[で切断して、4.8kb
HindlllDNA断片を電気泳動により分離し、常
法により溶出・調製した。このDNA断片に制限醇索Δ
ccI10単位、AVal[10単位、1/10用量の
10×緩iI液を加え、良く混和し、37℃で3時間反
応させ、0.8%アガ0−スゲル電気泳動を行い、エチ
ジウムブロマイドでDNAを染色して目的とする約1,
4kbのAccI/AvaTIDNA断片のみを切り出
し、細切して試験管に入れ、−70℃10分間置き氷結
させ、次いで37℃10分間置き溶解する。この操作を
2回行った後、1 5. OOOrpl 1 0分間遠
心して上滑をフェノール、エーテル処理をしエタノール
沈澱を行い、減圧乾燥して約1.4kbの精製Acc工
/AvaTIDNA断片を得た。
6.ρLI8SAKの作成 1)プラスミドpUc8のDNAのFd裂上記2と同様
に1μタのpucsのDNAに5単位のSma■を加え
て開裂させ、結合反応用ブラスミドとした。
2》 約1.4kbAccI/AvalrDNA断片の
平滑化 上記5で得られた約1.4kbの粘!jAccI/AV
amDNA断片の両末端をクレナウ・フラグメントとデ
オキシリボヌクレオチド−3リン酸によって平滑化した
3》 結合反応 1),2)で得られた開裂したDNAと平滑化AccI
/AvalIDNA断片とをT4DNAリガーゼを用い
て結合し、I)UC8DNAの3ma:[部位に挿入し
た。得られたブラスミドをDLICSAKとした(第I
B図のO)。
4)SAK遺伝子を含むDNA断片の分離pLJcsA
KDNAをBam}II及びEcoRIで切断し、アガ
ロースゲル電気泳動を行い、エチジウムブロマイドで染
色して目的のSAK遺伝子を含むDNA断片のみを切り
出し、上記5と同様に処理して約1.4kbの粘’ND
NA断片を得た。
5》 ブラスミドpUBsAKの構築 枯草菌用のプラスミドDLIBIIOのDNAを3am
HI及びECORIで切断し、約0.8kbの断片を除
き、この部位にSAK遺伝子を含む上記DNA断片(約
1,4kb)を挿入した組換えDNAを有するブラスミ
ドを枯草菌マーバーグ168を宿主として用いて作製し
、pUBSAKとした(第1C図0〉。組換えDNAに
よる枯草菌の形質転換は以下の様にした。一晩培養した
宿主菌液0.25ad!をアンチバイオテイツクメデイ
ウム3《デイフコ社製)5−に接種しL字管で、37℃
3時間振とうし、7.00Orpm4℃10分間遠心し
て得られた菌休を51!i!のりゾチーム[10RE/
SMMP (安藤忠彦、遺伝子工学、168−215、
微生物学基礎講座8)]に懸濁し、37℃で50分間ゆ
っくり振とうしプロトブラストを作製した。顕微鏡下で
90%のプロトプラスト化を確認し、3,OOOrpm
 4℃20分遠心し5一のSMMPで洗い、遠心して3
IdのSMMPに懸濁した。あらかじめ導入に用いるD
NAに等吊の2XSMMPを加えて良く混和しておき、
これに上記のプロトブラスト懸濁液0.57を加え混和
し、1.5dの40%ポリエチレングリコール6000
を加えたボルテツクスで激しく混和した。
これに51dのSMMPを加えて混和し、3.00Or
pm10分間遠心して沈渣に11dのSMMPを加えた
。これをL字管に移して30℃3時間ゆっくり振とうし
、プロトブラストにDNAを取り込ませた。この溶液0
.1ml!ずつをDH3プレート【安藤忠彦、遺伝子工
学、168−215、微生物学基礎講座8]上に置き、
3eのD I−13軟寒天溶液を加えて良く混和し、固
まった後に37℃3日間培養して84個のカナマイシン
耐性形質転換株を得た。これらの枯草菌形質転換株につ
いて力ゼイン平板[Detler Behnke,Mo
l. Gcn. Genet.,210、528−53
4 (1 987)]によりSAK産生を検討したとこ
ろSAK (+)は8/84で76株はSAK (−)
であった。SAK(+)形質転換株のDNAを制限酵素
を用いて解析し意図した組換えDNAを持っていること
を確認した。この形質転換株からのブラスミドpUBs
AKのDNAの大量5I製は以下の7の方法に従った。
7.プラスミドp L) 8 S A KのDNAの 
量暫 pUBSAK枯草菌形質転換株の一晩培養液50Idを
11のしブロスに接種して、37℃、4時間振とう培養
し、OD66o−0.4〜0.5で遠心、集菌した。T
EN!!l衝液(501−トリス塩Sa衝液(1111
8 . 0 ) 、1 0 0ml4−塩化ナトリウム
水溶液、5mN−ナトリウムEDTA水溶液)で2回室
温で洗浄し、45M1になる様にTNS緩衝液(50憎
H−トリス塩酸緩衝液(pH8. 0> 、1QOII
H−塩化ナトリウム水溶液、25%(w/v)蔗糖溶液
)に懸濁した。15aeXa本に分け、リゾチーム溶液
(20j19/dTNs)0.4ydを加え、37℃2
0分間穏やかに振とうした.3.6一の5M−塩化ナト
リウム水溶液を室温にて加え、更に0.9−の0.5M
ナトリウムEO丁八水溶液(50+gH−t−リスjl
3al!l衝液(pH8. 0) 、5QmH−ナトリ
ウムEDTA水溶液)等の通常のプラスミド単離に用い
られる試薬を加えて順次処理した[8. Niavde
t, Plaslid,  2、48(1979 〉 
; 丁.  INANAκA,  Bioindust
ry,4.、 1  7−29(1987)]。かくし
て得られる溶液に塩化セシウムとエチジウムブロマイド
を添加してから50.OOOrpmで20時間超遠心に
かけた後、DNA溶液を取り、n−ブタノールでエチジ
ウムブロマイドを除去し、DNA溶液をTE(10mH
ートリスm酸緩衝液(11117 . 5 ) 、1 
mH−EDTA)で透析することによりvi製ブラスミ
ドpUBSAKのDNAを得た。
した。この直鎖DNAを上記6−2》の方法により末端
を平滑化した。
−−−−AAACCTGG    −−−−AACCC
TGG−−−−TTTGGACC    −−−−TT
GGGACCv1限WI素ECORI[の切断部位G.
tdcm(デオキシシチジンメチラーゼ)によりメチル
化されていると切断されないため、メチル化能を欠損し
た枯草菌にpUBsAK−DNAを上記6−5)の方法
により導入して得られた形質転換株より、該組換えDN
Aを上記7の方法により調製した。このDNAはECO
RI[により、SAKil伝子中2B所あるECORI
I部位で切断され、216bpのDNA断片が生じる事
をiv認した。調製したDNA、2μ9に対し20単位
のECORI[を加え、!l衝液(50lH一トリスm
酸緩衝液(1)H8. O) , 51mM−塩化マグ
ネシウム、IIN−ジチオスレイトール)、20μl中
で37℃にて1時間反応させることによりEcoRlで
部分切断し、アガO−ス電気泳動で直鎖のDNAを精製
SMC遺伝子を含むブラスミドDNAの調製は、DNA
合成機により合成されたSMGをコードリーるDNA 
(第2図)を含むブラスミドpNsT〈第ID図の(e
〉〉を保持する大腸菌形質転換株より、エチジウムブロ
マイド/塩化セシウムの超遠心法の常法によって行った
。このDNA、40u9に対し80単位のBam口エ、
1/10fjの10X緩衝液を加え、37℃にて反応さ
せ、SMCをコードする塩基配列を含むDNA断片を生
ぜしめ、このillDNAを上記6−2)の方法により
末端を平滑化し2 4 8 bpのDNAIgi片を得
た。
GATCCGT・・・・・AGGATCCTAGGCA
・・・・・TCCTAG2 4 8 bpの平滑化DN
A断片の両平滑化末端上記のブラスミドpNSTは、第
2図に示した5′末端にリンカーを有するSMG構造遺
伝子をDNA合成機により合成し、この合成DNAをプ
ラスミドO D R 7 2 0 [ Russell
, D. R. andBennet, G. N.,
 Gene, 2 0、231 (1982)]の3a
m口1部位へ挿入して構築した。
1)  II換えDNAの枯草菌への導入上記8、及び
9で得た2つの平滑化末端DNA断片を混合し、E記3
と同様の方法によって結合し、上記6−5)の方法によ
って枯草菌MB168株に導入し、カナマイシン耐性形
質転換株を得た。
これらの形質転換株についてカビイン平板によりSAK
産生を検討したところ得られた形質転換体84株中SA
K (+)株は8株で76株はSAK(一)であった。
又、これらの形質転換株のSMC産生量は上記10− 
2)に示す方法で測定した。
2)SMCII度の測定 SMCの測定にはRIAアツセイキットである、ソマト
メジンC“栄研キット″ (旧chatsInstit
ute DiaQnOStiCS, Cal.,U. 
s.^.〉を使用し、同時に作製した標準曲線から、培
養土清中、及び菌休中のSMCの濃度(ミリ単位/d)
を求め、更にSMCI■=4,000単位としてJ!!
!具してSMC蛋白を含む融合蛋白の産生重量を算出し
た。
3)形質転換株のSMC産生酷の測定 2XLプロス(11当り、バクトトリプトン20g、イ
ーストエキストラクト10g、塩化ナトリウム1(l含
有)10dにカナマイシン5μク/IIIl1グルコー
ス1%、消泡剤10μlを加え、し字管に入れ、前記の
形質転換株84株の前培養液0.5−を各々接種して1
6時間振とう培養し、得られた上清について上記10−
 2)の方法に従いRIAアツセイを行ったところ、S
AK (十)の株は全<SMC蛋白を含む融合蛋白を産
土していなかった。又、SAK (−)の株では0.0
51Pg〜5.2■のSMC蛋白を含む融合蛋白を産生
じていた。これら形質転換株のDNAを上記7の方法に
より精製し、制限酵素で切断して制限酵素地図を作製し
たところ、SAK遺伝子中、2箇所あるECORIIの
うち、5′上流側にあるECORII部位にSMC遺伝
子が挿入された組換えDNAを含むプラスミドptJs
161’  (第1D図の(g)〉と、2つのECOR
I[の間が除去されこの間にSMG遺伝子が挿入された
組換えDNAを含むプラスミドpLJs161(第1D
図の(f) ) 、の2種類が得られ、DLIS 1 
6 1を保持する形質転換株の方がplJs161’を
保持する形質転換株よりもSMG蛋白を含む融合蛋白の
産生ほが高かった。この理由としてpLIs161’は
SMC311伝子から3′側の非翻訳部分が長くなって
おり、そのためにRNAが不安定となり産生斑が徂くな
ったことが考えられる。これらの中で最も高いSMC蛋
白を含む融合蛋白の産生はを示したptJs161を保
持する形質転換株pUS 161/マーバーグ株につい
て、培養後4.6.8,20,24.40時間目のSM
C蛋白を含む融合蛋白の産゛生徴を測定したところ、1
6時間目が最も高<5.22I/J!のSMC蛋白を含
む融合蛋白の産生塑を示した。又、超音波により菌体を
破砕(破砕率=80〜85%)して菌体内のSMC蛋白
を含む融合蛋白の黴を測定した所、菌体内には微潰しか
なく、ほとんど100%のSAK−SMC融合蛋白が菌
体外に分泌されていることが、明かとなった。
pUS161を保持する形質転換株pUS161/マー
バーグ株を工業技術院微生物工業技術研究所に寄託し、
受託番号として微工研菌寄第10742号(FERM 
 P−10742)が付与ざれた。
4)SAK−SMG融合蛋白質の調製と臭化シアンによ
る分解、及びSMCの精製 SAK−SMG融合蛋白質を分泌生産する形質転換株p
LJs161/マーバーグ168を2XLブロス培地で
16時間培養した18!l上清を濃縮後、SDS−ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を行
い、CBB染色により分子量13KのSAK−SMCf
i合蛋白質を同定した。この試料をセフアクリル330
0カラムクaマトグラフイーにより精製し、凍結乾燥を
行った。この試料100ayを60%ぎ酸16d&−溶
解し、臭化シアン16■を加え、混合物を撹拌しながら
25℃以下で3時間反応させた。次に蒸留水100jE
l!を加えた後、ぎ酸及び臭化シアンを凍結乾燥により
除去した。これをカチオン交換樹脂CM25のカラムに
より8M!!素/50mH2−メルカブトエタノールで
0.01Mから0.2MI1度勾配の酢酸アンモニウム
(pl+4.6)で溶出し、更にHPLC逆相クロマト
グラフイーにより還元型SMCをV4Mした。これを通
常のりフォールデイング法により酸化型SMCに転化し
た。SOS−PAGE及びアミノ酸分析により上記によ
って得られたものがSMG蛋白質である事を同定した。
実施例2 菌でのSMC融A  の 泌生 1.7ラスミドpKK223−3のSma工による切断 ブラスミドpKK223−3 (50(lg/d)41
11に、i OX!l衝液(20+gH一塩化カリウム
、iQIN−トリス塩it!lm液(+)88. 0)
 、1 0nH一塩化マグネシウム、1 aM−ジチオ
スレイトール)を1μiul限醇素SmaI (6LJ
/μ1)1μlを加え37℃、2時間反応させ、完全に
明断されたことをアガロース電気泳動により確認した。
ついでフェノール、エーテル処理し、減辻乾燥して得た
DNAを10μ尤のTEに溶解した。
2.1ラスミドpUs161よりSAK−SMCrl1
合遺伝子を含むSSI)IDNA断片のEl製 ブラスミドpLJS161 (100μg/d)30μ
lに、10×緩衝液(100mN−塩化ナトリウム、1
0m}l−}−リス塩酸mt液(pl17.5>、1Q
sH−マグネシウム、10n+H−2メルカブトエタノ
ール)を5μl1υ1限酵素SspI (3U/μ1)
2.5μlを加え37℃、16時間反応させ、完全に切
断されたことを7ガロースグル電気泳動により確認した
。これよりSAK−SMC融合遺伝子を含むSSpID
NA断片を調製用アガ口−スゲル電気泳動により精製し
、フェノール、エーテル処理を行い、減圧乾燥して得た
DNAを8μlのTEに溶解した。
3.DNA断片の結合と大mtzへの導入上記1.2の
DNA溶液を2μlずつと10×ライゲーション緩衝液
1μl、及びT4リガーゼ2単位を加えてよく混和し、
15℃で一晩放置した。Lブロス培地で37℃、一晩振
盪培養した大膓菌JM1 09培養液0.2mを10−
のしブaス培地に植え、2.5時F+培養し、遠心によ
り集菌し、氷冷した1011H−トリス!!街液(1)
118 . 0 ) , 5 0nH一塩化カルシウム
溶液で洗浄し、1IIlの同溶液に懸濁して氷中30分
置いてDNA受容菌とし、上記、結合反応させたDNA
溶液を加え氷中30分間置いた後Lブ0ス、1mを加え
37℃、1時間放置後0.1dを(アンビシリン)50
η/dを含有するし寒天培地に播種し37℃一晩インキ
ユベーションし、生育してきたコロニーを培養しブラス
ミドDNAを調製した。
4.形質転換株のプラス.ミドDNAの解析上記3で得
られた大Ill菌形質転換株をLブロスで37℃一晩培
養し集菌した後アルカリ法でDNAを抽出し、制限M素
切断地図を作威し、第1E図の(+)にしめずプラスミ
ドpKSOO2を得た。
5.7ラスミドI)KSOO2を保持した大i!菌のS
MC−SAKM合蛋白質の分泌生産大I!菌宿主として
JM109、及び06008S株を用い、上記4で作或
したブラスミドpKS002DNAを上記3の方法で宿
主菌に導入し形質転換株を得た。これら形質転換株を、
tacプロモーターのインデューサーであるIPTG(
イソプロビルチオガラクトシド、lmH)を加えたしブ
ロス培地で37℃一晩@養しその培養上清中のSMG濃
度を実施例10−2の方法により測定した。その結果、
表1に示すように、3.5MI/1(7)SMCを含む
SAK−SMCa!IJ白質産生量が得られた。又、培
養した菌を遠心により集め超音波処理を行い、破砕した
国体の遠心上澄中のSMClffを測定することにより
菌体内産生慰を測定したところ、産生したSAK−SM
C蛋白は殆ど全て菌体外に分泌した。
表1 人膓菌形質転換株のSMC産生1!i(III/
1)チドをコードするf!4域及びSAK構造遺伝子を
含むSAK遺伝子の塩基配列を示す。
第4A図及び第4B図は、SAK−SMC融合遺伝子の
塩基配列を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)枯草菌もしくは大腸菌において作動し得るプロモ
    ーター、該プロモーターの下流に位置する枯草菌もしく
    は大腸菌において作動し得るシヤイン・ダルガーノ配列
    、該配列の下流に位置する黄色ブドウ球菌由来のスタフ
    イロキナーゼ遺伝子中のシグナル・ペプチドをコードす
    る領域、及び該領域の下流に位置するペプチド類をコー
    ドする構造遺伝子を含む組換えDNAを有する発現用ベ
    クターを構築し: 該発現用ベクターを用いて枯草菌もしくは大腸菌を形質
    転換し:次いで 得られる形質転換体を培養して菌体外に分泌されるペプ
    チド類を回収する: ことを特徴とするペプチド類の遺伝子工学的製造法。
  2. (2)枯草菌において作動し得るプロモーター及びシヤ
    イン・ダルガーノ配列を用いて発現用ベクターを構築し
    、該発現用ベクターで枯草菌を形質転換し、次いで得ら
    れる形質転換体を培養して菌体外に分泌されるペプチド
    類を得る請求項1記載のペプチド類の遺伝子工学的製造
    法。
  3. (3)黄色ブドウ球菌由来のスタフイロキナーゼ遺伝子
    中のシグナル・ペプチドをコードする領域及びその下流
    に連結したスタフイロキナーゼ構造遺伝子を用い、該ス
    タフイロキナーゼ構造遺伝子内の制限酵素部位にペプチ
    ド類をコードする構造遺伝子を挿入して、発現用ベクタ
    ーを構築し、ペプチド類をスタフイロキナーゼとの融合
    蛋白として発現せしめる、請求項1又は2記載のペプチ
    ド類の遺伝子工学的製造法。
  4. (4)スタフイロキナーゼ構造遺伝子内の EcoRII部位、XhoII部位又はXmn I 部位に、
    ペプチド類をコードする構造遺伝子を挿入する請求項3
    記載のポリペプチド類の遺伝子工学的製造法。
  5. (5)ペプチド類がソマトメジンCである請求項1〜4
    のいずれか1項記載のペプチド類の遺伝子工学的製造法
  6. (6)発現用ベクターがプラスミドベクターpUS16
    1である請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチド
    類の遺伝子工学的製造法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004017A1 (fr) * 1997-07-19 1999-01-28 Bai Hansan Staphylokinase recombinante et sa souche manipulee pour une expression elevee

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004017A1 (fr) * 1997-07-19 1999-01-28 Bai Hansan Staphylokinase recombinante et sa souche manipulee pour une expression elevee

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