JPH0413632A - Nontoxic pseudomonas exotoxin a - Google Patents

Nontoxic pseudomonas exotoxin a

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JPH0413632A
JPH0413632A JP2116670A JP11667090A JPH0413632A JP H0413632 A JPH0413632 A JP H0413632A JP 2116670 A JP2116670 A JP 2116670A JP 11667090 A JP11667090 A JP 11667090A JP H0413632 A JPH0413632 A JP H0413632A
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JP
Japan
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pseudomonas exotoxin
plasmid
nontoxic
linker
amino acids
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JP2116670A
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Japanese (ja)
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T Cho Judy
ジユデイ・テイ・チヨウ
Chen Mei-Sha
メイ―シヤ・チエン
Howan Jouran
ジヨウラン・ホワン
C P Woo Henry
ヘンリー・シー・ピー・ウー
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National Science Council
Original Assignee
National Science Council
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/21Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Pseudomonadaceae (F)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04Antibacterial agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies

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Abstract

PURPOSE: To obtain nontoxic pseudomonas exotoxin A that is composed of polypeptide chains of pseudomonas exotoxin A (PE) having a carboxyl terminal from which a specific number of amino acid moieties are lost. CONSTITUTION: This nontoxic PE is obtained by partially digesting a plasmid (e.g. plasmid pJH4) which contains a complete code sequence of mature PE by using Hha I to isolate linear DNA, completely digesting the isolated DNA by Eco R1, connecting the obtained DNA fragments with a linker (e.g. synthesized oligonucleotide of two chains) to construct a plasmid that contains a PE gene from which a structural gene corresponding 36 or more amino acids at the carboxyl terminal are deleted, and expressing thus constructed plasmid in an expression host, thus obtaining a nontoxic PE which has completely lost ADP-ribosylation activity and cell injury and lacks in 36 or more amino acids at the carboxyl terminal.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無毒性シュードモナス外毒素A (PE)、そ
の製造及びPEワクチン製造のためのその使用に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to non-toxic Pseudomonas exotoxin A (PE), its production and its use for the production of PE vaccines.

及朋m 緑膿菌Pseudomonas aeru 1nosa
はグラム陰性の桿菌である。これらは自然界に広く分布
しており、正常腸内細菌の約10%を占める。かかる細
菌は健康な人間には殆ど感染しないが、火傷、嚢胞性繊
維症、悪性腫瘍に罹患した患者または免疫抑制剤を使用
している患者のような免疫低下を生じた人間には感染す
る。緑膿菌は感染後にシュードモナス外毒素A (PE
)を産生ずる。 PE毒素は肝細胞に対して活性で、肝
機能を破壊し、致命的な結果にもなる。緑膿菌はまた院
内感染も多い病原体である。
Pseudomonas aeru 1nosa
is a Gram-negative bacillus. These are widely distributed in nature and account for about 10% of normal intestinal bacteria. Such bacteria rarely infect healthy humans, but they do infect immunocompromised humans, such as patients suffering from burns, cystic fibrosis, malignant tumors, or patients using immunosuppressive drugs. After infection, Pseudomonas aeruginosa is infected with Pseudomonas exotoxin A (PE
) is produced. PE toxin is active against liver cells and destroys liver function, with potentially fatal consequences. Pseudomonas aeruginosa is also a pathogen that often causes nosocomial infections.

更に、多くの抗生物質に対して耐薬性が強く、また感染
後の治療が一般に難しい、最良の解決方法はワクチン接
種である。
Moreover, it is highly resistant to many antibiotics and post-infection treatment is generally difficult, and the best solution is vaccination.

PEは613個のアミノ酸を含む単一のポリペプチド鎖
である。 PEの3次元分子構造は以下の3つの構造ド
メイン、即ちドメインIa(J!!c基1〜252)と
ドメインIb(残基365〜404)とから成るドメイ
ンIとドメイン■(残基253〜364)とドメイン■
(残基405〜613)とに分割される。
PE is a single polypeptide chain containing 613 amino acids. The three-dimensional molecular structure of PE consists of the following three structural domains: domain I, consisting of domain Ia (J!!c groups 1-252) and domain Ib (residues 365-404), and domain ■ (residues 253-404). 364) and domain■
(residues 405-613).

Ia     n   Ib    mアミノ酸 ドメインImは、毒素が毒素感受性細胞の膜上のレセプ
ターを認識することが可能なドメインである。ドメイン
■は、毒素をエンドサイトから細胞質に移動させるPE
の転位ドメインである。ドメイン■とドメインlbの隣
接する20個のアミノ酸(残基385〜404)とはP
Eのへ〇P−リボシル化酵素ドメインである。 ((+
ray、 G、 L、、 Sm1th、 D、 H,、
Baldridge、 J、 S、、 Harkins
、 R,N、、 Vasil、 M、 L、。
The Ia n Ib m amino acid domain Im is a domain that allows the toxin to recognize receptors on the membrane of toxin-sensitive cells. Domain ■ is PE that moves the toxin from the endocyte to the cytoplasm.
This is the dislocation domain of The adjacent 20 amino acids (residues 385 to 404) of domain ■ and domain lb are P
This is the P-ribosylation enzyme domain of E. ((+
ray, G, L,, Sm1th, D, H,,
Baldridge, J. S., Harkins
, R.N., ,Vasil, M.L.

Chen、 E、 Y、 & Heyneker、 H
,L、 (1984) Proc。
Chen, E., Y., & Heyneker, H.
, L. (1984) Proc.

Natl、  ^cad、Sci、US八 81.26
45−2649;Hwang、J、。
Natl, ^cad, Sci, US 8 81.26
45-2649; Hwang, J.

FitzGerald、D、J、、  ^dhya、S
、、&  Pa5jan、  1(1987) Ce1
l、  48. 129〜138;Douglis、 
 C,H,&Co11ier、  R,J、(1987
)  J、  13acteriol、  169. 
4967〜4971;  Chen、S、T、、Jor
dan、E、M、、Milson。
FitzGerald, D.J., ^dhya, S.
,, & Pa5jan, 1 (1987) Ce1
l, 48. 129-138;Douglis,
C, H, & Collier, R, J. (1987
) J, 13acteriol, 169.
4967-4971; Chen, S. T., Jor
dan, E. M., Milson.

R,B、、  Draper、  R,Y、  &  
C1oves、  R,C,(1987)J、 Cen
 Microbiol、 133.3081〜3091
)。
R, B, Draper, R, Y, &
C1oves, R.C. (1987) J.Cen.
Microbiol, 133.3081-3091
).

PE中毒プロセスのメカニズムにおいては、まずPEが
毒素感受性細胞の表面で特異的レセプターに結合する0
次に、PE−レセプター複合体がレセプターを介するエ
ンドサイト−シスによって細胞に取り込まれる。最後に
、PEが細胞質に移動し、ここでPEはHAD’の^D
P−リボース部分を延長因子EF−2に結合させること
を触媒する。この結果、EF−2が失活してタンパク質
を合成しなくなり、感染した細胞は死に至る(Fitz
Gerald、D、、 Worries、 R,E。
The mechanism of PE intoxication process is that PE binds to specific receptors on the surface of toxin-sensitive cells.
The PE-receptor complex is then taken up into cells by receptor-mediated endocytosis. Finally, PE moves into the cytoplasm, where PE is attached to HAD'^D
Catalyzes the binding of the P-ribose moiety to the elongation factor EF-2. As a result, EF-2 becomes inactivated and no longer synthesizes proteins, leading to the death of infected cells (Fitz
Gerald, D., Worries, R.E.

&  Saelinger、  C,B、(198G)
  Ce1l  21. 867〜8フ3;Fitzl
;erild、 D、、 1orries、 R,E、
& Saelinger。
& Saelinger, C.B. (198G)
Ce1l 21. 867-8F3; Fitzl
;erild, D,, 1orries, R,E,
& Saelinger.

C,B、  (1982)  Infect、  Im
munol、 35.715〜720;Worries
、 R,E、、Nanhart、  M、D、 & S
aelinger、 C,B。
C.B. (1982) Infect, Im
munol, 35.715-720; Worries
, R.E., ,Nanhart, M.D., &S.
aelinger, C,B.

(1983)  Infect’、  Immunol
、 40.806〜811;EidelsL1、Pro
ia、  R,L、  & Hart、  D、^、(
1983)  Microbiol。
(1983) Infect', Immunol
, 40.806-811; EidelsL1, Pro
ia, R, L, & Hart, D, ^, (
1983) Microbiol.

Rev、  47. 596〜620;Middleb
rook、  J、L、  & Dorland、 R
,B、  (1984)  Microbiol、 R
ev、  48. 199〜221)。
Rev, 47. 596-620; Middleb
rook, J. L., & Dorland, R.
, B. (1984) Microbiol, R.
ev, 48. 199-221).

PEによるEF−2のへ〇P−リボシル化の平衡は以下
の式で示される。
The equilibrium of P-ribosylation of EF-2 by PE is represented by the following equation.

PE EF−2+ HAD”(細胞中に多量に存在)′;^D
P−リボースーEF−2+ニコチンアミド+H゛従来の
ワクチン製造方法では、病原体を熱もしくは化学薬品で
解毒するが、または病原体の表面抗原を精製する。がが
る方法にはいくつかの欠点がある0例えば、残留毒素が
存在する。抗原性が十分に強力でない、また、ワクチン
製造に従事する人間に感染の危険がある。
PE EF-2+ HAD” (present in large amounts in cells)’; ^D
P-ribose EF-2 + Nicotinamide + H Traditional vaccine production methods detoxify the pathogen with heat or chemicals, or purify the pathogen's surface antigen. There are several drawbacks to the gargar method, such as the presence of residual toxins. The antigenicity is not strong enough, and there is a risk of infection for people involved in vaccine production.

S、  Nirburg、 R,L、  Tolman
及びり、  T、  Callahan■は1983年
に、光親和性失活によって調製されたPE)キソイドを
ワクチンとして使用することを提案した。その原理は、
υV照射によってNAD+とPEとの間に共有結合を形
成させ、その結果としてPEの^DP−リボシル化酵素
活性を喪失させることにある(S、 Marburg、
 R,L、 −Tola+an & L、 T、 Ca
!1ahaall(1983) Proc、 Natl
、^cJLd、 Sci、■S^Vo1.80゜287
0〜2873)、 Lかしながらこの方法の欠点は、か
かる反応によって全てのPE分子の光親和性失活を保証
できないので残留毒素が存在することである。従って、
かかる方法で調製されたPE)キソイドは適当でない。
S, Nirburg, R,L, Tolman
and T. Callahan in 1983 proposed the use of PE) xoids prepared by photoaffinity inactivation as vaccines. The principle is
The purpose of υV irradiation is to form a covalent bond between NAD+ and PE, resulting in the loss of PE's DP-ribosylation enzyme activity (S, Marburg, et al.
R, L, -Tola+an & L, T, Ca
! 1ahaall (1983) Proc, Natl.
, ^cJLd, Sci, ■S^Vo1.80゜287
However, a drawback of this method is that residual toxins are present since such a reaction cannot guarantee photoaffinity deactivation of all PE molecules. Therefore,
PE) xoids prepared in such a manner are not suitable.

現在最良の方法は、病原体の表面抗原の構造遺伝子を遺
伝子工学によってベクターに結合し、該ベクターを介し
て大腸菌、酵母または哺乳類を形質転換させることによ
って発現させ、次いで精製する方法である0本発明では
、この技術で無毒性PEフラグメントを調製し、PEに
対する新しいワクチンの製造に使用する。
The currently best method is to link the structural gene of the surface antigen of the pathogen into a vector by genetic engineering, express it by transforming E. coli, yeast or mammals through the vector, and then purify it. Now, with this technique, non-toxic PE fragments will be prepared and used in the production of new vaccines against PE.

光1とU 本発明は無毒性PEに係る。かかる変性PEにおいては
、カルボキシル末端の36個以上のアミノ酸が欠損して
おり、その結果としてへ〇P−リボシル化活性及び細胞
障害性が完全に喪失している。
Light 1 and U The present invention relates to non-toxic PE. In such modified PE, 36 or more amino acids at the carboxyl terminus are deleted, and as a result, P-ribosylation activity and cytotoxicity are completely lost.

かかる無毒性PEは、PEのカルボキシル末端に対応す
る一連の構造遺伝子を欠失させたPE遺伝子を含むプラ
スミドを発現宿主内で発現させて単離される。
Such non-toxic PE is isolated by expressing in an expression host a plasmid containing a PE gene in which a series of structural genes corresponding to the carboxyl terminus of PE have been deleted.

細胞障害性を喪失したPEは、天然型(intact)
PEの細胞障害性を阻止できるので、PEを病因とする
疾患のワクチンとして使用され得る。
PE that has lost its cytotoxicity is a native type (intact)
Since it can block the cytotoxicity of PE, it can be used as a vaccine for diseases caused by PE.

従って、本発明の目的はカルボキシル末端の36個以上
のアミノ酸が欠損した無毒性PEを提供することである
Therefore, an object of the present invention is to provide a non-toxic PE lacking 36 or more amino acids at the carboxyl terminal.

本発明の別の目的は、PEのカルボキシル末端に対応す
る一連の構造遺伝子を欠失させたPE遺伝子を含むプラ
スミドを提供することである。
Another object of the present invention is to provide a plasmid containing a PE gene in which a series of structural genes corresponding to the carboxyl terminus of PE have been deleted.

本発明のまた別の目的は、PEの製造方法を提供するこ
とである。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing PE.

本発明の更に別の目的は、PHに対する新しいワクチン
を製造するための無毒性PEを提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide non-toxic PE for producing new vaccines against PH.

本発明の上記及びその他の目的、特徴及び利点は添付図
面に基づいて本発明の好ましい実施態様を説明する以下
の記載より明らかであろう0本発明の範囲が以下の記載
に限定されないこと、本発明の範囲は特許請求の範囲に
よって限定されることを理解されたい。
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention based on the accompanying drawings.It is understood that the scope of the present invention is not limited to the following description. It is to be understood that the scope of the invention is limited by the claims.

本発明を添付図面に基づいてより詳細に以下に説明する
The invention will be explained in more detail below on the basis of the accompanying drawings.

第1A図は、PE構造遺伝子の概略図である。第1B図
はカルボキシル末端に種々の欠損を有するPEの発現に
使用されるプラスミドの構築を示す概略図である。 p
JII4をHha Iで部分的に切断した。 5.9k
bの線状DNAをEcoRlで完全に切断した。4.4
〜5.9kbの範囲のDNAフラグメントを単離し、合
成オリゴヌクレオチドリンカーで結合した。該リンカ−
は3つの読み取り枠金部に終止コドンを含んでいた。
FIG. 1A is a schematic diagram of the PE structural gene. FIG. 1B is a schematic diagram showing the construction of plasmids used to express PEs with various deletions at the carboxyl terminus. p
JII4 was partially cut with HhaI. 5.9k
The linear DNA of b was completely cut with EcoRl. 4.4
DNA fragments ranging from ~5.9 kb were isolated and ligated with synthetic oligonucleotide linkers. The linker
contained stop codons in three open reading frames.

第2図は変性プラスミドによって発現された欠失PEの
クローンを示す。
Figure 2 shows a clone of deleted PE expressed by a modified plasmid.

第3図は、宿主BL21(DE3)内での変性プラスミ
ドの発現によって得られたPEの^DP−リボシル化酵
素活性を示す、 BL21(DE3)/pJH4から得
られた完全な長さのPEを陽性対照として使用し、これ
を^DPリボシル化活性100%とした。 BL21(
DE3)/−を陰性対照として使用した。 BL21(
DE3)/pJJ1〜BL21(DE3)/pJJ14
から得られたその他のすべてのPEフラグメントの相対
的なへ〇P−リボシル化活性を測定した。欠損型PEの
へ〇P−リボシル化比活性をBL21(DE3)/pJ
H4から得られた完全な長さのPEのへ〇P−リボシル
化比活性と比較した。
Figure 3 shows the DP-ribosylation enzyme activity of PE obtained by expression of a modified plasmid in the host BL21(DE3). It was used as a positive control and had a DP ribosylation activity of 100%. BL21(
DE3)/- was used as a negative control. BL21(
DE3)/pJJ1-BL21(DE3)/pJJ14
The relative hep-ribosylation activity of all other PE fragments obtained from . BL21(DE3)/pJ
The specific activity of hep-ribosylation of full length PE obtained from H4 was compared.

詳J141」1 本発明の無毒性PEは、PEポリペプチドのカルボキシ
ル末端にある36個以上のアミノM残基を組換えDNA
技術によって欠損させたものである。無毒性PEは毒素
結合活性を保持しているが、へ〇P−リボシル化酵素活
性を喪失しており、従ってその細胞障害性も喪失してい
る。
Details J141''1 The non-toxic PE of the present invention is produced by translating 36 or more amino M residues at the carboxyl terminus of the PE polypeptide into recombinant DNA.
This was caused by technology. Although non-toxic PE retains toxin binding activity, it has lost its P-ribosylation enzyme activity and therefore its cytotoxicity.

本発明の無毒性PEは、カルボキシル末端の36個以上
のアミノ酸に対応する構造遺伝子を欠失させたPE遺伝
子を含むプラスミドを宿主に形質転換し、形質転換プラ
スミドを該宿主内で発現させることにより製造すること
ができる。該プラスミドの構築は、成熟PEの完全コー
ド配列を含むプラスミドをHha Iで部分消化して線
状DNAを単離すること;該線状DN^をEcoRIで
完全に消化すること;及びDNAフラグメントをリンカ
−と結合することから成る。
The non-toxic PE of the present invention can be obtained by transforming a host with a plasmid containing a PE gene in which a structural gene corresponding to 36 or more amino acids at the carboxyl terminal has been deleted, and expressing the transformed plasmid in the host. can be manufactured. Construction of the plasmid consists of partially digesting the plasmid containing the complete coding sequence of mature PE with Hha I to isolate the linear DNA; completely digesting the linear DNA with EcoRI; and separating the DNA fragments. It consists of combining with a linker.

PHのへ〇P−リボシル化酵素活性のドメインは、ドメ
イン■とドメインIbの一部分とであることが同定され
た。へ〇P−リボシル化活性に必要な毒素のカルボキシ
ル末端部分をより詳細に確定するために、本発明方法に
従って構築したプラスミドを大腸菌に移入して発現させ
た。プラスミド中の欠失のサイズを制限分析及びサイズ
マツピングによって決定した。
The domains of PH he○P-ribosylation enzyme activity were identified as domain ■ and a portion of domain Ib. In order to determine in more detail the carboxyl terminal portion of the toxin required for the P-ribosylation activity, a plasmid constructed according to the method of the present invention was transferred to E. coli and expressed. The size of the deletion in the plasmid was determined by restriction analysis and size mapping.

欠失型プラスミドを宿主中で発現させることによって得
られた形質転換体を適当に培養し、得られたPEクロー
ンのへ〇P−リボシル化活性をアッセイした(Coll
ier、 R,J、 & Kandel、 J、 (1
971) JBiol、 CheIll、 246.1
496〜1503)。^rg−609からLys613
までのカルボキシル末端アミノ酸残基が欠損し^rg−
^snで置換されたクローンは、野性型PEのADP−
リボシル化活性を保持していた。^Ia−596からL
ys−613までの末端アミノ′tIi残基が欠損しV
aille−^snで置換されたクローンでは^DP−
リボシル化活性が75%減少していた。また、カルボキ
シル末端から36個以上のアミノ酸残基が欠損したクロ
ーンはへ〇P−リボシル化活性を完全に喪失していた。
The transformant obtained by expressing the deletion plasmid in a host was appropriately cultured, and the resulting PE clone was assayed for hep-ribosylation activity (Coll.
ier, R.J., & Kandel, J. (1
971) JBiol, Chell, 246.1
496-1503). ^rg-609 to Lys613
The carboxyl-terminal amino acid residues up to ^rg-
Clones substituted with ^sn are ADP-
It retained ribosylation activity. ^Ia-596 to L
The terminal amino'tIi residues up to ys-613 are deleted and V
In clones substituted with aille-^sn, ^DP-
Ribosylation activity was reduced by 75%. In addition, clones in which 36 or more amino acid residues were deleted from the carboxyl terminus completely lost the hep-ribosylation activity.

これらの変性PEの細胞障害性及びこの変性PEが有す
るPE細胞障害性の阻害能も試験した。この結果によれ
ば、^DP−リボシル化活性を完全に喪失した変性PE
はそれに対応して細胞障害性も喪失していた。更に、へ
〇P−リボシル化活性をもたないPEフラグメントを含
む抽出物は、天然型PEの細胞障害性の活性阻害能を有
していた。カルボキシル末端から36個以上のアミノ酸
が欠損したPEを、PEを病因とする疾患の新しいワク
チンとして使用することは最良の選択である。更に、カ
ルボキシル末端から36個のアミノ酸を欠損させたPE
遺伝子を含むプラスミドは、大腸菌中で発現して多量の
変性PEを産生ずる。安全性に関しては、この遺伝子工
学法によって製造されたワクチンは絶対に安全であり、
抗原性に関しては絶対に有効である。また製造コストは
廉価で製造プロセスも簡単である。
The cytotoxicity of these modified PEs and their ability to inhibit PE cytotoxicity were also tested. According to these results, modified PE that completely lost DP-ribosylation activity
There was also a corresponding loss of cytotoxicity. Furthermore, extracts containing PE fragments without He○P-ribosylation activity had the ability to inhibit the cytotoxic activity of native PE. It is the best choice to use PE in which 36 or more amino acids are deleted from the carboxyl terminus as a new vaccine for diseases caused by PE. Furthermore, PE with 36 amino acids deleted from the carboxyl terminus
The plasmid containing the gene is expressed in E. coli to produce large amounts of modified PE. Regarding safety, the vaccine produced by this genetic engineering method is absolutely safe;
Absolutely effective in terms of antigenicity. Furthermore, the manufacturing cost is low and the manufacturing process is simple.

本発明の理解を助けるために以下に実施例を説明する。Examples are described below to help understand the invention.

本発明の範囲は以下の記載に限定されない。The scope of the invention is not limited to the following description.

アミノ末端に付加的なメチオニン基を有する成熟PEの
完全コード配列を含むプラスミドpJH4がら、カルボ
キシル末端に一連の欠失を生じさせるPE構造遺伝子を
含むプラスミド(pJJl−pJJl4)を第1図に示
す手順で構築した。
Plasmid pJH4, which contains the complete coding sequence of mature PE with an additional methionine group at the amino terminus, and a plasmid containing the PE structural gene (pJJl-pJJl4) resulting in a series of deletions at the carboxyl terminus, were prepared using the procedure shown in Figure 1. Built with.

cray等によって報告された配列データを使用しくG
ray、 G、 L、、 Sm1th、 D、 H,、
Baldridge、 J、 S、。
Using the sequence data reported by Cray et al.
ray, G, L,, Sm1th, D, H,,
Baldridge, J.S.

Harkins、 R,N、、 Vasil、 M、 
L、、 Chen、 E、 Y、、 &Heyneke
r、 H,L、 (1984) Proc、 Natl
、^ead、 Sci。
Harkins, R.N., Vasil, M.
L., Chen, E., Y., & Heyneke
r, H, L, (1984) Proc, Natl.
,^ead, Sci.

USA 81.2645〜2649)、まずpJH4を
Hha lで部分消化した。 5.9kbの線状DNA
を単離し、次にEcoRIで完全に消化した。4.4〜
5.9kbの範囲のDNAフラグメントを単離した。H
haJ及びEcoRlに対する付着端を有する2本鎖の
合成オリゴヌクレオチドを使用して線状フラグメントを
連結した。2つの非相補末端を結合させるのに使用され
た2本鎖の合成オリゴヌクレオチドはタンパク質合成終
結用の汎用配列から構成されていた。これは3つの読み
取り枠全部に終止コドンを含んでいた。
USA 81.2645-2649), pJH4 was first partially digested with Hhal. 5.9kb linear DNA
was isolated and then completely digested with EcoRI. 4.4~
A DNA fragment ranging from 5.9 kb was isolated. H
The linear fragments were ligated using double-stranded synthetic oligonucleotides with cohesive ends for haJ and EcoRl. The double-stranded synthetic oligonucleotide used to join the two non-complementary ends consisted of a universal sequence for protein synthesis termination. It contained stop codons in all three open reading frames.

プラスミドpJJ1〜pJJ14を夫々側々に宿主(大
腸菌)に移入し、各プラスミドにおける欠失のサイズを
制限分析及びサイズマツピングの組換えDMA法で測定
した。この結果を第2図に示す。
Plasmids pJJ1 to pJJ14 were each transferred side by side into a host (E. coli), and the size of the deletion in each plasmid was determined by restriction analysis and recombinant DMA methods of size mapping. The results are shown in FIG.

伊2:無  PEの・ Davisら(L、 G、 Davis、 M、 D、
 Dibner & J、 F。
Italy 2: None PE Davis et al. (L, G, Davis, M, D,
Dibner & J, F.

Battey(1986) Ba5ic Method
s in Mo1ecular Bi。
Battey (1986) Ba5ic Method
s in Molecular Bi.

1ogy、 pp、 90−92. Elsevier
 5cientific Publishing Co
、、 New York)に記載の方法で、]acUV
5プロモーターのコントロール下にT7 RN^ポリメ
ラーゼ遺伝子を保有するファージ(DE3)で予め溶原
化した宿主BL21(DE3)にプラスミドpJJ1〜
pJJ14を夫々側々に移入した。得られた形質転換体
を直ちに、50μg/xlのアンピシリンを加えたLB
ジブロス中37℃で培養した。 650nn+の吸光度
が0.3に達すると、イソプロピル−1−チオーB−D
−ガラクトピラノシド(IPT(:)を最終濃度0.5
+Mで添加して、BL21 (DE3)溶原ファージに
局在するT7ボリメラーゼの合成を誘発した。90分後
に細胞を採取し、BL21 (DE3)中で発現されカ
ルボキシル末端に一連の欠損を有するPEクローンを得
た。
1ogy, pp, 90-92. Elsevier
5Ccientific Publishing Co.
,, New York) by the method described in ]acUV
Plasmids pJJ1~ to the host BL21 (DE3) that had been lysogenized in advance with a phage (DE3) carrying the T7 RN^ polymerase gene under the control of the 5 promoter.
pJJ14 was transfected on each side. The obtained transformant was immediately transferred to LB supplemented with 50 μg/xl ampicillin.
Cultured in dibroth at 37°C. When the absorbance of 650nn+ reaches 0.3, isopropyl-1-thio B-D
- galactopyranoside (IPT(:) final concentration 0.5
+M to induce synthesis of T7 polymerase localized to BL21 (DE3) lysogenic phages. Cells were harvested after 90 minutes and PE clones expressed in BL21 (DE3) and containing a series of deletions at the carboxyl terminus were obtained.

^DP−リボシル化活性をアッセイするために、Co!
1ier & Kandelの一般法(J、 Biol
、 Cheta、 246゜1496〜1503.19
71)を使用した。EF−2に富む小麦胚芽抽出物をE
F−2源として使用した。(総量500μlの)アッセ
イは、約10pmolのEF−2と37pmo lの[
U−IC]MAD”(Q、06μCi)と種々のPEク
ローンを含むBL21 (DE3)の溶解物とバッファ
(40mMのジチオトレイトール、1mHのEDT^、
50mMのTris、 pH8,1>とを含んでいた。
^To assay DP-ribosylation activity, Co!
1ier &Kandel's General Law (J, Biol
, Cheta, 246°1496~1503.19
71) was used. Wheat germ extract rich in EF-2 is
It was used as an F-2 source. The assay (in a total volume of 500 μl) consisted of approximately 10 pmol of EF-2 and 37 pmol of [
Lysate of BL21 (DE3) containing U-IC] MAD” (Q, 06 μCi) and various PE clones and buffer (40 mM dithiothreitol, 1 mH EDT^,
50mM Tris, pH 8.1>.

細胞を2mg7x1のリゾチームを用いて室温で50m
MのTris、 pi(8,0及び50mMのEDTA
中で溶解し、次いで遠心して上清とベレットとを分離し
た。次にベレットを8M尿素に溶解した。上清及びベレ
ット中の活性を測定するために、夫々の反応において3
0分間でEF−2に結合した^DP−リボースのピコモ
ルを測定した。37℃、30分間のインキュベーション
後に0.5z1の12%トリクロロ酢酸を各ア・ンセイ
混合物に添加した6次にアッセイ混合物を水浴に15分
間維持し、4℃、3000×、で10分間遠心した。ベ
レットをIWlの6%トリクロロ酢酸で洗浄し上記のご
とく遠心した。べにットの14(’の含量を液体シンチ
レーションカウンタで測定し、へ〇P−リボシル化活性
の指標とした。
Cells were incubated with 2 mg 7x1 lysozyme at room temperature for 50 μm.
M Tris, pi (8,0 and 50mM EDTA
The supernatant and pellet were separated by centrifugation. The pellets were then dissolved in 8M urea. 3 in each reaction to measure the activity in the supernatant and pellet.
Picomole of DP-ribose bound to EF-2 was measured in 0 minutes. After incubation for 30 minutes at 37°C, 0.5z1 of 12% trichloroacetic acid was added to each assay mixture.The assay mixtures were then kept in a water bath for 15 minutes and centrifuged at 3000x, 4°C, for 10 minutes. The pellets were washed with 6% trichloroacetic acid in IWl and centrifuged as above. The content of 14(' in Benit was measured using a liquid scintillation counter and used as an index of he○P-ribosylation activity.

BL21 (DE3)/pJH4から得られた完全な長
さのPEを陽性対照として使用し、これを^DP−リボ
シル化活性100%とした。陰性対照としてはBL21
(DE3)/−を使用した。 BL21(DE3)/p
JJ1〜BL21(DE3)/pJJ14から得られた
その他の全部のPEフラグメントのへ〇P−リボシル化
相対活性を測定した。欠損型PEの^DP−リボシル化
の比活性をBL21 (DE3)/pJH4から得られ
た完全な長さのPHの比活性と比較した。結果を第3図
に示す。
Full-length PE obtained from BL21 (DE3)/pJH4 was used as a positive control, giving a DP-ribosylation activity of 100%. BL21 as a negative control
(DE3)/- was used. BL21(DE3)/p
The relative activity of P-ribosylation of all other PE fragments obtained from JJ1-BL21(DE3)/pJJ14 was determined. The specific activity of DP-ribosylation of the deleted PE was compared to that of the full length PH obtained from BL21 (DE3)/pJH4. The results are shown in Figure 3.

^rg−609からLys−613までのカルボキシル
末端アミノ酸残基の欠損と^rg−^sn置換とを有す
る、プラスミドpJJ1から得られたPEフラグメント
は、野性型PEの^DP−リボシル化活性を保持してい
た。しかしながら、八1a−596からLys−613
までのカルボキシル末端アミノ酸残基の欠損とVal−
11e−^sot換とは75%減というへ〇P−リボシ
ル化活性の劇的な減少を示した。カルボキシル末端から
36個以上のアミノ酸が欠損するとすべての酵素活性は
同様の誘発条件下のBL21 (DE3)宿主細胞のレ
ベルまで減少した。
A PE fragment obtained from plasmid pJJ1 with a deletion of the carboxyl-terminal amino acid residues from ^rg-609 to Lys-613 and a ^rg-^sn substitution retains the ^DP-ribosylation activity of wild-type PE. Was. However, from 81a-596 to Lys-613
Deletion of carboxyl-terminal amino acid residues up to Val-
The 11e-^sot conversion showed a dramatic decrease in P-ribosylation activity of 75%. Deletion of 36 or more amino acids from the carboxyl terminus reduced all enzyme activities to the level of BL21 (DE3) host cells under similar induction conditions.

3:    アッセイ PEフラグメントによるPE細胞障害性の防御試験を5
w1ss 3T3細胞で実施した。防御アッセイの24
時間前に5w1ss 3T3細胞を接種した。各ウェル
は2X 10’ll胞を収容していた0種々の濃度のP
Eを単独で存在させるかまたはPEフラグメントを含む
8121(DE3)細胞抽出物と共に存在させて72時
間インキュベーションした後に、単層をメチレンブルー
て:染色し生存細胞を検出した。
3: Assay PE fragment protection test for PE cytotoxicity.
Performed in w1ss 3T3 cells. 24 of the protection assays
5wlss 3T3 cells were inoculated an hour before. Each well contained 2x 10'll cells of different concentrations of P
After 72 hours of incubation in the presence of E alone or with 8121 (DE3) cell extracts containing PE fragments, the monolayers were stained with methylene blue to detect viable cells.

へ〇P〜リボシル化活性を全く保持してしないpJJ3
及びpJJ4欠損型フラグメントは細胞障害性も喪失し
たと考えられる。しがしながら、これらの欠損型フラグ
メントは5w1ss 3T3細胞上で天然型PEの細胞
障害性を競合的に阻害する能力を保有していた。プラス
ミドpJJ3及びpJJ4がら産生された変性フラグメ
ントがより高い濃度で存在するときはPE中毒を有効に
予防した。
〇P ~ pJJ3 that retains no ribosylation activity
It is thought that the pJJ4-deficient fragment also lost its cytotoxicity. However, these deleted fragments retained the ability to competitively inhibit the cytotoxicity of native PE on 5wlss 3T3 cells. The modified fragments produced from plasmids pJJ3 and pJJ4 effectively prevented PE poisoning when present at higher concentrations.

上記では本発明を好ましい実施態様及び実施例に基づい
て説明したが、本発明の範囲は上記の記載によってでは
なく特許請求の範囲のみによって限定される。
Although the present invention has been described above based on preferred embodiments and examples, the scope of the present invention is limited not by the above description but only by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1八図は、PE構造遺伝子の概略図、第1B図はカル
ボキシル末端に種々の欠損を有するPEの発現に使用さ
れるプラスミドの構築を示す概略図、第2図は変性プラ
スミドによって発現された欠損型PEのクローン、第3
図は、宿主BL21 (DE3)における変性プラスミ
ドの発現によって得られたPEの^DPリボシル化酵素
活性を示す命。 ウ  ワ   ワ   rコ   ノ リ  1″)I+)    ウ  つ 偽  QI   QI   QiQ 1、事件の表示 発明の名称 手続補正書 平成2年6月lS日 平成2年特許願第116670号 無毒性シュードモナス外壽素A 8、補正の内容 (1)本願明細書中、特許請求の範囲を別紙のとおり補
正する。 ■間中、第8頁第1行の[チンの製造に使用する。 」の直後に、[このような無毒性PEのワクチンとして
の使用は全く安全であり、また無毒性PEは強力な抗原
性を有する。」を補充する。 3、補正をする者 事件との関係
Figure 18 is a schematic diagram of the PE structural gene, Figure 1B is a schematic diagram showing the construction of plasmids used to express PE with various deletions at the carboxyl terminus, and Figure 2 is a schematic diagram of PE structural genes expressed by modified plasmids. Deficient PE clone, 3rd
The figure shows the DP-ribosylation enzyme activity of PE obtained by expression of a modified plasmid in host BL21 (DE3). U wa wa rko Nori 1'') I+) U tsu false QI QI QiQ 1, Amendment of title procedure for the indicated invention in the case June 1990 1S Date 1990 Patent Application No. 116670 Non-toxic Pseudomonas spp. A 8. Contents of amendment (1) The scope of claims in the specification of the present application is amended as shown in the attached sheet. The use of such non-toxic PE as a vaccine is completely safe, and non-toxic PE also has strong antigenicity. ”. 3. Relationship with the person making the amendment

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カルボキシル末端から36個以上のアミノ酸残基
が欠損したシュードモナス外毒素Aのポリペプチド鎖か
ら成り、天然型シュードモナス外毒素Aの細胞障害性を
阻止し得ることを特徴とする無毒性シュードモナス外毒
素A。
(1) A non-toxic Pseudomonas exotoxin comprising a polypeptide chain of Pseudomonas exotoxin A lacking 36 or more amino acid residues from the carboxyl terminus and capable of inhibiting the cytotoxicity of natural Pseudomonas exotoxin A. Toxin A.
(2)シュードモナス外毒素Aワクチンの製造のための
請求項1に記載のシュードモナス外毒素Aの使用。
(2) Use of Pseudomonas exotoxin A according to claim 1 for the production of Pseudomonas exotoxin A vaccine.
(3)カルボキシル末端の36個以上のアミノ酸に対応
する構造遺伝子を欠失させたシュードモナス外毒素A遺
伝子を含むプラスミド。
(3) A plasmid containing a Pseudomonas exotoxin A gene in which a structural gene corresponding to 36 or more amino acids at the carboxyl terminus has been deleted.
(4)(A)成熟シュードモナス外毒素Aの完全コード
配列を含むプラスミドをHha I によつて部分消化し
て、線状DNAを単離し、 (B)線状DNAをEcoR I によって完全に消化し
、 (C)DNAフラグメントをリンカーと連結する手順を
含むことを特徴とする請求項5に記載のプラスミドの構
築方法。
(4) (A) A plasmid containing the complete coding sequence of mature Pseudomonas exotoxin A was partially digested with Hha I to isolate the linear DNA, and (B) the linear DNA was completely digested with EcoR I. , (C) The method for constructing a plasmid according to claim 5, comprising the step of ligating the DNA fragment with a linker.
(5)成熟シュードモナス外毒素の完全コード配列を含
むプラスミドがpJH4であることを特徴とする請求項
4に記載の方法。
(5) The method according to claim 4, characterized in that the plasmid containing the complete coding sequence of the mature Pseudomonas exotoxin is pJH4.
(6)リンカーが2本鎖の合成オリゴヌクレオチドであ
ることを特徴とする請求項4に記載の方法。
(6) The method according to claim 4, wherein the linker is a double-stranded synthetic oligonucleotide.
(7)リンカーが3’TAATTAATTAGCCAT
TAATTAATCTTAA5’であることを特徴とす
る請求項6に記載の方法。
(7) Linker is 3'TAATTAATTAGCCAT
7. The method according to claim 6, characterized in that TAATTAATCTTAA5'.
(8)発現用宿主を請求項3に記載のプラスミドで形質
転換し欠損シュードモナス外毒素を得ることを特徴とす
る無毒性シュードモナス外毒素Aの製造方法。
(8) A method for producing non-toxic Pseudomonas exotoxin A, which comprises transforming an expression host with the plasmid according to claim 3 to obtain a defective Pseudomonas exotoxin.
(9)宿主が大腸菌¥E.Coli¥であることを特徴
とする請求項8に記載の方法。
(9) The host is Escherichia coli¥E. 9. The method according to claim 8, characterized in that it is E. coli.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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J.BIOL.CHEM=1989 *

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