JPH04228086A - ストレプトミセスにおける外来タン白質の製造法 - Google Patents
ストレプトミセスにおける外来タン白質の製造法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
の欧州特許出願公報は、所望なタンパク質の構造遺伝
子を必要に応じて修飾されたテンダミスタット(ten
damistat) 遺伝子のコード鎖の3′−末端連
結し、ストレプトミセス(streptomyces)
宿主細胞中でこの遺伝子構造物を発現させ、上清から、
分泌された融合タンパク質を単離することによる融合タ
ンパク質の産生を開示している。好ましい態様では、テ
ンダミスタット遺伝子は3′−末端で切り詰められる。 切り詰めには、トリプレット31および32の領域にお
ける制限酵素BstEII、トリプレット43および4
4の領域におけるStuI、およびトリプレット52お
よび53の領域におけるSau3A の切断部位が用い
られる。 【0002】この発明の概念の更なる展開においては、
C−鎖が唯1または2個のリシン残基から成る切り詰め
られたプロインシュリン(「ミニ−プロインシュリン)
がテンダミスタット部分の後に続く融合タンパク質を産
生させることが既に提案されている。提案されているも
う一つの更なる展開は、この種の融合タンパク質中のテ
ンダミスタット部分をも切り詰めることである(199
0年5 月9 日公開の欧州特許出願公開第0,367
,163 号公報)。 【0003】驚くべきことには、テンダミスタット部分
が極めて短い融合タンパク質はストレプトミセス細胞中
で安定でありかつ培地中に分泌されることを見出した。 この方法で得られる融合タンパク質は、テンダミスタッ
ト鎖が極めて短いため「成熟」タンパク質のような挙動
を示し、一般に正しい三次構造で培地中に存在する。 【0004】欧州特許出願公開第0,177,827
号公報には、発現系における輸送タンパク質の合成シグ
ナル配列であって、DNAが実質的に天然のシグナル配
列と同じであるがエンドヌクレアーゼに対する1個また
はそれ以上の切断部位を有し、これらの部位は天然のD
NAには含まれないもの、が開示されている。輸送され
るタンパク質の遺伝子がこのようなDNA配列に結合す
ると、この融合遺伝子はベクター中に組み込まれ、細胞
質から発現されたタンパク質を輸送する宿主細胞がこれ
によって形質転換され、原核および真核細胞中で真核、
原核生物またはウイルスのタンパク質を産生することが
可能である。一例としてペリプラズムタンパク質アルカ
リ性ホスファターゼを用いると、プレ配列の直ぐ下流で
且つ所望なタンパク質の構造遺伝子の上流にアルカリ性
ホスファターゼのおよその最初の40個のアミノ酸のコ
ドンを配置することがE. coli での発現に有利
であることが示される。しかしながら、多くの場合には
若干の数の追加のアミノ酸、例えば約10個、好ましく
は約5 個のアミノ酸で十分である。シミアンプロイン
シュリンと対応する融合タンパク質の約90%が、ペリ
プラズム空間に輸送された。 【0005】融合タンパク質のバラスト部分をコードす
る混合オリゴヌクレオチドを構築し、このオリゴヌクレ
オチドをベクター中に導入して、調節領域および所望な
タンパク質の構造遺伝子に機能的に連結させ、この方法
で得たこのプラスミド個体群で好適な宿主細胞を形質転
換し、高収率のコード化された融合タンパク質を示すク
ローンを選択することによって融合タンパク質を産生さ
せることも提案されている(WO 91/03550
、1991年3 月21日公開)。このオリゴヌクレオ
チドは、この場合には4 〜12のトリプレット、特に
4 〜8 のトリプレットから成るのが好ましい。 【0006】短いバラスト部分を有する融合タンパク質
を産生させることが既に試みられて来ている。例えば、
β−ガラクトシダーゼの最初の10個のアミノ酸とソマ
トスタチンからの融合タンパク質をコードする遺伝子融
合体が作られた。しかしながら、この短いβ−ガラクト
シダーゼフラグメントは内因性宿主プロテアーゼによる
消化から融合タンパク質を保護するには十分でないこと
が明らかになった(米国特許第4,366,246 号
公報、第15欄、第2 節)。したがって、バラスト部
分が250 個を上回るアミノ酸を有するβ−ガラクト
シダーゼフラグメントから成る融合タンパク質が、欧州
特許出願公開第0,290,005 号公報および同第
0,292,763 号公報に記載されている。 【0007】しかしながら、テンダミスタットの最初の
約10個のアミノ末端アミノ酸と所望なタンパク質、例
えばプロインシュリンとの融合タンパク質は、実際にス
トレプトミセス宿主細胞中で予期せぬほど安定であり、
培地中に分泌され、この培地からそれらを高収率で単離
することができる。驚くべきことには、これは「ミニ−
プロインシュリン」のような比較的小さなタンパク質に
ついても真実である。 【0008】「約10個のアミノ酸」とは、この場合に
はこれよりも少ない数のアミノ酸、例えばテンダミスタ
ットの最初の7 個のN−末端アミノ酸でも好適である
が、好ましくは10個より大きくないことを意味する。 テンダミスタット部分のプロリンが(天然の配列と同様
に)7 および/または9 位に存在する融合タンパク
質が好ましい。しかしながら、既知または提案された態
様によれば、更に大きなテンダミスタットバラスト部分
を選択することも可能であることは勿論であるが、低「
バラスト」の利点がますます失われることも勿論である
。 【0009】テンダミスタット部分の天然アミノ酸配列
を変更すること、すなわちアミノ酸を交換または欠失さ
せまたは天然のアミノ酸配列には生じないアミノ酸を挿
入することが可能であり且つ有利でもある。更に、シグ
ナルペプチド中のアミノ酸配列を変更することが可能で
ある。 【0010】発明の概念が知られているときには、簡単
な予備実験によって特に有利な融合構造を容易に決定す
ることができる。 【0011】例えばバチルスまたはブドウ球菌細胞のよ
うな他のグラム陽性菌細胞中で、これらの宿主によって
「認識」されるシグナル配列を用いて発明の概念を実現
することも可能である。 【0012】本発明によって得られる融合タンパク質は
、培地中に溶解した形態で存在し、これはプロセシング
および精製において多くの利点を有する。従って例えば
、バラスト部分の切断による酵素的プロセシングが分泌
生成物に直ちに起こり、不溶性の融合タンパク質に必要
な処理工程は行う必要がない。アフィニティクロマトグ
ラフィ、或いは限外濾過、沈澱、イオン交換クロマトグ
ラフィ、吸着クロマトグラフィ、ゲル濾過または高圧液
体クロマトグラフィのような濃縮または精製処理を最初
に更なるプロセシングの前に行うことも可能である。 【0013】下記の例において、本発明を更に詳細に説
明する。 【0014】プラスミド構築の出発材料は、欧州特許出
願公開第0,367,163 号公報に提案されたプラ
スミドpKK500である。このプラスミドは、プロイ
ンシュリン遺伝子がC鎖の代わりに、単にアミノ酸リシ
ンをコードするだけの類似の遺伝子によって置換されて
おり且つターミネーター配列がこの「ミニ−プロインシ
ュリン」遺伝子の直ぐ下流に挿入されているという点で
欧州特許出願公開第0,289,936 号公報から知
られているプラスミドpKK400とは異なる。欧州特
許出願公開第0,367,163 号公報からの表1お
よび2は「ミニ−プロインシュリン」遺伝子およびター
ミネーター配列がそれぞれ示されており、この説明に対
する追加物として包含される。 【0015】プラスミドpKK400およびpKK50
0は(トリプレット−5〜−7の領域における)α−ア
ミラーゼインヒビター遺伝子のシグナル配列中にXma
III切断部位を含む。 【0016】 【実施例】例1 プラスミドpKK500を制限酵素EcoRI および
XamIIIで開裂させ、大きなフラグメントを0.8
%アガロースゲル上でゲル電気泳動によって分離し、
電気溶出(electroelution)によって単
離する。このフラグメントを、ホスホラミダイト(ph
osphoramidite) 法によって合成された
DNAフラグメント(1) (配列番号:1 、図1)
と連結して、この連結混合物をE. coli 中に形
質転換する。プラスミドpKK510が得られる。この
プラスミドは、テンダミスタットのシグナル配列の後に
テンダミスタットの最初の7 個のアミノ酸が続き、こ
の後にミニ−プロインシュリン鎖が続いているプレプロ
インシュリンをコードする。 【0017】例2 プラスミドpKK400を発現プラスミドpGF1に転
移させるための欧州特許出願公開第0,289,936
号公報に記載の方法と同様に、プラスミドpKK51
0を発現プラスミドpKF1に移転させる。pKK51
0の単離されたプラスミドDNAを制限酵素SphIお
よびSstIで切断し、融合遺伝子を有する小さなフラ
グメントを単離する。市販の発現プラスミドpIJ70
2 (ジョン・インズ・ファンデーション(John
Innes Foundation) 、ノリッジ(N
orwich) から入手可能)を同じ酵素で切断し、
大きなフラグメントを単離する。これらの2種類の単離
されたフラグメントを連結させ、連結混合物をS. L
ividans TK24中に形質転換させ、このプラ
スミドをチオストレプトン耐性の白色(すなわち、メラ
ニンを形成することができない)形質転換体から単離さ
せる。導入された挿入物を有するクローンを、振盪培養
物中での融合タンパク質の形成について試験を行う。コ
ード化された融合タンパク質は、それ自体既知の方法で
発現させるが、形質転換株を25℃を上回る温度で振盪
フラスコ中で4 日間インキュベーションし、菌糸体を
遠心分離によって培養溶液から分離すると、15%ポリ
アクリルアミドゲル中での20μlの培養濾液の電気泳
動の後に、菌株をpIJ702のみで形質転換したコン
トロール実験では生じない追加のタンパク質バンドとし
て培養上清中に形成された融合タンパク質をクーマシー
ブルー(COOMASSIE Blue)(登録商標)
で染色することによって目に見えるようにすることが可
能である。培養濾液をリシンエンドプロテイナーゼで処
理すると、デ(de)− (B30)−Thr −イン
シュリンを検出することが可能であり、これはゲル電気
泳動での真正のコントロールによって証明される。更に
、免疫ブロットでのインシュリン抗体でまたはインシュ
リンRIAで培養濾液中の融合タンパク質を検出するこ
とが可能である。 【0018】 を用いることを除き例1および2による方法を行い、こ
の方法でそれぞれpKK320およびpKF2を得る。 これらのプラスミドは、テンダミスタットの最初の7
個のアミノ酸の後に(天然のアミノ酸のアラニンの代わ
りに)アスパラギンが続き、且つこの後にテンダミスタ
ット中の第9のアミノ酸プロリンが続くという点で例1
および2によるものと異なる融合タンパク質をコードす
る。従って、アラニンをアスパラギンに代えることによ
って、融合タンパク質のバラスト部分に追加の正の電荷
が導入されるのである。驚くべきことには、例2におけ
るよりも約20〜30%高い収率が得られる。 【0019】 を用いることを除き例1および2による方法を行い、こ
の方法によればそれぞれpKK330およびpKF2が
得られる。 これらのプラスミドは、テンダミスタットの最初の9
個の天然アミノ酸をコードする点で例1および2による
ものと異なる。例2と比較すると、約10%高い収率が
得られる。 【0020】例5 pKK500によってコード化される融合タンパク質は
テンダミスタット部分とプロインシュリンのB鎖との間
にアミノ酸Asn−Ser−Asn−Gly−Lys
をコードするリンカー配列を含む。この末端Lys と
C鎖を表わすLys を、下記のようにArg によっ
て置換する。この処理法では、プロインシュリンにおけ
るコドンB30 〜A1の領域における単一のStyI
切断部位が用いられる。pKK500から単離されたプ
ラスミドDNAをStyIを用いて切断し、S1ヌクレ
アーゼで消化して突出末端を除去し、過剰のヌクレアー
ゼをフェノール−クロロホルムを用いて抽出する。次に
、線状化したプラスミドをEcoRI で切断し、大き
なフラグメントを電気泳動で分離し、電気溶出によって
単離する。このフラグメントを合成フラグメント(4)
(配列番号:4、図4) B1
10Asn Ser Asn
Gly Arg Phe Val Asn Gln H
is Leu Cys Gly Ser His AA
T TCG AAC GGC CGC TTC GTC
AAC CAG CAC CTG TGC GGC
TCG CAC GC TTG CCG G
CG AAG CAG TTG GTC GTG GA
C ACG CCG AGC GTG (EcoRI)
20
30Leu Val Glu Ala L
eu Tyr Leu Val Cys Gly Gl
u Arg Gly Phe Phe CTC GTG
GAG GCC CTC TAC CTG GTG
TGC GGG GAG CGC GGC TTC T
TC GAG CAC CTC CGG GAG AT
G CAC CAC ACG CCC CTC GCG
CCG AAG AAG
B30 C(B31)Tyr Thr Pro
Lys Thr Arg TAC ACC CCC
AAG ACC CGC ATG TGG GGG T
TC TGG GCG と連結して、この連結混合物をE. coli 中に形
質転換する。所望なクローンを新たに展開されたSst
II 切断部位を用いて、含まれるプラスミドの制限分
析によって試験する。更に、全SphI−SstI フ
ラグメントを配列決定する。コード化された融合タンパ
ク質を発現させるために、配列分析によって確認された
フラグメントをベクターpIJ 702 に連結させ、
これを同じ酵素で切断して、発現ベクターpGF4を生
成させる。pGF4によってコード化された分泌される
融合タンパク質は、一方ではα−アミラーゼインヒビタ
ープレート試験(欧州特許出願公開第0,161,62
9 号公報、例3)によって検出することができ、他方
では例2と同様に振盪培養液の上清から検出することが
できる。 【0021】例6 例5と同様に、フラグメント(4) をベクターpKK
510、520 および530 に挿入すると、ベクタ
ーpKK610、620および630 が得られる。融
合タンパク質のコード配列を有するそれぞれのSphI
−SstIフラグメントをベクターpIJ 702 に
組み込むと、発現ベクターpKF11 、12および1
3を生成する。分泌された融合タンパク質の発現を、例
2と同様にして試験する。 【0022】例7 プラスミドpIJ 702 の誘導体の発現を増加させ
るために、メラニンプロモーターをPstIおよびSp
hIで消化することによってそこから欠失させ、合成フ
ラグメント(5) (配列番号:5、図5) PstI BclI 10 20
30 40 50
CTGCAGTGATCAGGGGGACCCTTGT
GCGAATTTCCGTTACGGGTTTGGGT
GGTAGGG GACGTCACTAGTCCCCC
TGGGAACACGCTTAAAGGCAATGCC
CAAACCCACCATCCC
SphI 60
70 80 ACGCACC
CGAAGAGGAGGCCCCAGCATGC TG
CGTGGGCTTCTCCTCCGGGGTCGTA
CG によって置換する。合成およびテンダミスタットプロモ
ーターのタンデム構造物がこれによって得られる。この
プラスミドをpGR110と呼ぶ。合成フラグメント(
1) 、(2) および(3) をSphIおよびSs
tIで切断した後にpGR110に挿入すると、発現ベ
クターpGR200、210 および220 を生じる
。同様な方法で、発現ベクターpGR250、260
および270 がフラグメント(4) を用いて得られ
る。 【0023】例8 トリプシンまたは同様な効果を有する酵素とカルボキシ
ペプチダーゼBとを結合するさせることによってインシ
ュリン前駆体からヒトインシュリンを生じさせようとす
るときには、切断反応の経過中にバラスト部分を速やか
に切断して切断反応をB31 (Arg) −インシュ
リンへと導くようにするのが有利である。このためには
、アミノ酸B1 (Phe)の上流のアミノ酸を修飾す
るのが好適である。 この処理法は例1と同様であり、プラスミドpKK50
0を制限酵素EcoRI およびDraIIIを用いて
開裂させる。最初のフラグメントを、次にホスホラミダ
イト法によって合成したDNAフラグメント(6) (
配列番号:6、図6)
B1 Asn Ser Ala Ar
g Phe Val Asn Gln His Leu
Cys Gly Ser His Leu 5’
AAT TCG GCC CGC TTC GTC A
AC CAG CAC CTG TGC GGC TC
G CAC CTC 3’ 3’ GC C
GG GCG AAG CAG TTG GTC GT
G GAC ACG CCG AGC GTG
5’ (EcoRI)
(DraIII) によって置換する。E. coli 中へのクローニン
グおよびStreptomyces lividans
中での発現は、それぞれ例1および例2にしたがって
行う。プラスミドpKK640および発現プラスミドp
KF14 を生じる。(フラグメント(4) の組み込
みの後に)例5にしたがって生じるプラスミドは、同様
な方法で処理することができる。この方法では、プラス
ミドpKK650およびpKF15 が得られる。 【0024】(欧州特許出願公開第0,367,163
号公報からの)添付物: 【表1】 【表2】 【配列表】 【0025】配列番号:1 配列の型:対応するタン白質を含めたヌクレオチド配列
の長さ:44塩基 鎖の数:突出認識配列を有する二本鎖 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 G GCC GGG CCG GCC TCC GCC
GAC ACG ACC GTC TCC GAG
CCG CCC GCG CGG AGG
CGG CTG TGC TGG CAG AGG
CTC GGC TTA A Ala Gly P
ro Ala Ser Ala Asp Thr Th
r Val Ser Glu Pro Asn −5
1 5【0026】
配列番号:2 配列の型:対応するタン白質を含めたヌクレオチド配列
の長さ:50塩基 鎖の数:突出認識配列を有する二本鎖 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 G GCC GGG CCG GCC TCC GCC
GAC ACG ACC GTC TCC GAG
CCC GAC CCG CCC GGG
CGG AGG CGG CTG TGC TGG
CAG AGG CTC GGG CTG GCC T
TA A Ala Gly Pro Ala Se
r Ala Asp Thr Thr Val Ser
Glu Pro Asp Pro Asn
−5 1
5
10 【0027】配列番号:3 配列の型:対応するタン白質を含めたヌクレオチド配列
の長さ:50塩基 鎖の数:突出認識配列を有する二本鎖 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 G GCC GGG CCG GCC TCC GCC
GAC ACG ACC GTC TCC GAG
CCC GCA CCG CCC GGC
CGG AGG CGG CTG TGC TGG
CAG AGG CTC GGG CGT GGC T
TA A Ala Gly Pro Ala Se
r Ala Asp Thr Thr Val Ser
Glu Pro Ala Pro Asn −5
1 5【0028】
配列番号:4 配列の型:対応するタン白質を含めたヌクレオチド配列
の長さ:108 塩基 鎖の数:突出認識配列を有する二本鎖 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列の種類:他の核酸 合成DNA配列AAT TC
G AAC GGC CGC TTC GTC AAC
CAG CAC CTG TGC GGC TCG
CAC GC TTG CCG GCG AA
G CAG TTG GTC GTG GAC ACG
CCG AGC GTG Asn Ser Asn
Gly Arg Phe Val Asn Gln H
is Leu Cys Gly Ser His
5
10
15 CTC GTG GAG GCC C
TC TAC CTG GTG TGC GGG GA
G CGC GGC TTC TTC GAG CAC
CTC CGG GAG ATG GAC CAC
ACG CCC CTC GCG CCG AAG A
AG Leu Val Glu Ala Leu Ty
r Leu Val Cys Gly Glu Arg
Gly Phe Phe
20
25 30 TA
C ACC CCC AAG ACC CGC ATG
TGG GGG TTC TGG GCG Tyr
Thr Pro Lys Thr Arg
35 【0029】配列番号:5配列の型:ヌクレオチド配列
の長さ:86塩基鎖の数:二本鎖トポロジー:直鎖状フ
ラグメント型:中間部フラグメント配列の種類:他の核
酸 合成DNA配列 CTGCAGTGAT CAGGGGGACC CTT
GTGCGAA TTTCCGTTAC GGGTTT
GGGT GGTAGGGACG 60CACCCG
AAGA GGAGGCCCCA GCATGC
86 【0030】配列番号:6 配列の型:対応するタン白質を含めたヌクレオチド配列
の長さ:45塩基 鎖の数:突出認識配列を有する二本鎖 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 AAT TCG GCC CGC TTC GTC A
AC CAG CAC CTG TGC GGC TC
G CAC CTC GC CGG GCG
AAG CAG TTG GTC GTG GAC
ACG CCG AGC GTG Asn Ser A
la Arg Phe Val Asn Gln Hi
s Leu Cys Gly Ser His Leu
5
10
15
ヌクレオチド配列およびコードされるアミノ酸を示す説
明図。
オチド配列およびコードされるアミノ酸を示す説明図。
オチド配列およびコードされるアミノ酸を示す説明図。
オチド配列およびコードされるアミノ酸を示す説明図。
オチド配列を示す説明図。
ヌクレオチド配列およびコードされるアミノ酸を示す説
明図。
Claims (8)
- 【請求項1】所望なタン白質に対する構造遺伝子をテン
ダミスタットのシグナル配列および最初の約10個のア
ミノ末端アミノ酸のコドンに連結し、この遺伝子構造物
をストレプトミセス宿主細胞中で発現させ、上清から、
分泌された融合タン白質を単離して、テンダミスタット
遺伝子配列を修飾することが可能であるこをと特徴とす
る、融合タン白質の製造法。 - 【請求項2】テンダミスタットのシグナル配列および最
初の約10個のコドンおよび他のタンパク質の構造遺伝
子を含む遺伝子構造。 - 【請求項3】アミノ酸のコドンがテンダミスタット部分
で欠失、交換または付加された、請求項2記載の遺伝子
構造。 - 【請求項4】リンカー配列がテンダミスタット遺伝子と
所望なタン白質の構造遺伝子との間に配置される、請求
項2または3記載の遺伝子構造。 - 【請求項5】請求項2、3または4に記載の遺伝子構造
を含むベクター。 - 【請求項6】請求項5記載のベクターを含むストレプト
ミセス細胞。 - 【請求項7】テンダミスタットの最初の約10個のアミ
ノ酸のN−末端部分が、所望によりブリッジ配列を介し
て、所望なタン白質に連結されていることを特徴とする
、融合タン白質。 - 【請求項8】請求項7記載の融合タン白質または請求項
1記載の方法で得ることができる融合タン白質の所望な
タン白質の製造のための使用。
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