JPH04503001A - ソマトトロピン・アナログ類 - Google Patents

ソマトトロピン・アナログ類

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JPH04503001A JP50136890A JP50136890A JPH04503001A JP H04503001 A JPH04503001 A JP H04503001A JP 50136890 A JP50136890 A JP 50136890A JP 50136890 A JP50136890 A JP 50136890A JP H04503001 A JPH04503001 A JP H04503001A
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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】 ソマトトロピン・アナログ類 発明の分野 本発明は動物ソマトトロピンのアナログに関する。より詳細には、本発明はウシ ・ソマトトロピン・アナログに関スる。
発明の背景 ソマトトロピンは元来、種々の動物種からの下垂体抽出物中で発見された。一般 に、ソマトトロピンは保存性の分子であり、異なる動物種間にアミノ酸配列およ び構造中の類似点が見いだされる。ウシ・ソマトトロピン(すなわち成長ホルモ ン)がよく研究されている。パラディニ・エイ・シー(Pa lad in i 、A、C,)らにより、文献が論評されている(シー・アール・シー・クリティ カル・レビューズ・イン・バイオケミストリー(CRCCr i t、 Rev 、Biochem、)15:25〜56 (1983))。
ウシ・ソマトトロピンを含めたソマトトロピンは、約200個のアミノ酸の1本 鎖からなり、2個の分子内ジスルフィド結合を有する球状タンパク質である。詳 細には、天然ウシ・ソマトトロピン(bSt)の最も一般的な形態は、190〜 191のアミノ酸の1本鎖、2個の分子内ジスルフィド結合を有する球状構造お よび約22.000ダルトンの分子量を有する。
しかしながら、下垂体から抽出した天然bstは、不均一なタンパク質混合物で ある。該タンパク質の少な(とも6種の主要形態が記載されている。最長形態は 191アミノ酸残基およびala−pheアミノ末端を有する。2番目の形態は 190アミノ酸残基およびpheアミノ末端を有する。3番目の形態は187ア ミノ酸残基およびmetアミ/末端を有する。bstの残りの3形態は、127 位でロイシンがバリンに変わっている。また、この不均一性に加え、ウシ・ソマ トトロピンの明らかでない不均一性も記載されている(ハート・アイ・シー(H art、1.C,)ら、バイオケミカル・ジャーナル(Biochem J、) 、218:573〜581(1984)、ワレス・エム(Wa 11 a c  e M、)およびディクvンーxイチ・ビーーxフ(Dickson、H,B、 F、)、バイオケミカル−ジャーナル(Biochem、J、)、100:59 3〜600 (1965))。天然の抽出物を陰イオン交換クロマトグラフィー により分取した場合、明らかでない電気泳動における不均一さが見られる。これ は、既知形態が、バイオアッセイにおいて異なる相対的効能を有することを示す 。また、bstの他の明らかでない種は、イオン交換カラム上分取した場合、ラ ットの成長モデルにおいて種々の程度の生物活性を示す()\−トら、およびワ レスおよびディクソン前掲)。
明らかでない不均一性が、遺伝的変異性によるのか、インビボの躬訳後修飾によ るのか、リン酸化の違いによるのか(リバティ・ジェイ・ビー(Liberti 、J、P、)ら、バイオケミカル−7ンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミ ュニケイションズ(B i 。
chem、and Biophys、Res、Comm、)128ニア13〜7 20,1985Lまたは単離時の人工的生成物によるのか公知でない。
組換え微生物により生産するかまたは下垂体組織から抽出したbstは商業上重 要である。それは、乳牛の乳分泌を増進し、肉牛の大きさおよび肉生産を増加さ せる。商業上許容しうる生産向上をもたらすためには、1匹、1日あたり20m gまで必要であると見積もられている。かかる投与量のためには効率的な投与方 法を必要とする。本発明に記載のbstの効能における改良は、各動物に投与す る1日あたりの薬量を減らすことができるため有益であろう。
さらに、組換え法により生産したタンパク質を回収する際の主要な問題の1つは 、ジスルフィド結合を適切に形成させることである。
bstは天然の状態で2個のそのようなジスルフィド架橋を有する。
bstは成熟bstの53.164.181および189のアミノ酸位置に4個 のシスティン残基を含有する。最初の2つは、いわゆる大ループを生成するジス ルフィド結合を形成し、一方、後の2つはbstの小ループを形成する。イー・ コリ(E、coli)中で生産される組換えウシ・ソマトトロピン(rbSt’ )タンパク質は還元型であり、単離方法において、ジスルフィド架橋を形成する 酸化段階を要する。該タンパク質は還元しうるダイマーおよびポリマーが形成さ れることが観察されている。該ダイマーはラット・バイオアッセイにおいて生物 効果を減少させ、乳牛中において乳生産を減少させることが示されている。また 、該ダイマーbstは抗原性でありうる。本発明は、特に、システィン181と 189との間のジスルフィド架橋を除くことによりこれらの問題を克服する。
情報の開示 bstのアナログは公知である(例えば、欧州特許出願75,444および10 3,395およびヌクリーク・アシッド・リサーチ(Nucleic Ac1d  Res、)10 (20):6487(+982))を参照)。
ジー・ウィンター(G、 Wi n t e r)およびエイ・アール・フェア シュド(A、R,Fersht)は、キーとなる配列部のアミノ酸組成を変化さ せることによる酵素活性の改変について論評している(ティー・アイ・ビー・ニ ス(TIBS)、2.115頁(1984))。著者らはある酵素において、酵 素活性を保持したままシスティンをセリン残基に変えることについて言及してい る。
エル・グラフ(L、Graf)らは、システィン181とシスティン189との 間のジスルフィド結合が緩和な条件下、すなわち変性剤の不存在下で容易に開裂 されることを示した(インターナショナル・ジャーナル・オブ・ペブタイド・ア ンド・プロティン・リサーチ(Int、J、Peptide Prot、Res 、)、7.467〜73頁(1975))。また、著者らはラット脛骨試験にお ける測定により、還元bstが成長促進活性を保持することを報告している。こ の活性は、生ずるチオール基をヨードアセトアミドのような無電荷のアルキル化 剤でブロックすることにより左右された。著者らは、アルキル化をヨード酢酸で な(ヨードアセトアミドで行った場合、成長促進活性の顕著な損失はなかったこ とを示した。
エム・シュレヤー(M、5chleyer)らは、種々の技術により、生物活性 を保持したままブタ成長ホルモンのジスルフィド架橋を開裂させる研究を記載し た(ホッパ・ゼイラーズ・ザイチュリフト・フコーア・フィシオロギシェ・ケミ −(Hoppe−Seyler’s Z Physiol、Chem、)354 .291頁(1983))。
エム・シュレヤー(M、5chleyer)らは、生物活性を完全に失うことな く、ヒト成長ホルモンのジスルフィド架橋を開裂させることについて言及してい る(ホッパ・ゼイラーズ・ザイチ1リフト・フニーア・フィシオロギシェ・ケミ −(Hoppe−seyIer’s Z Physio’1.Chem、)36 3.1111頁(1982))。
エイ・ワンプ(A、Wang)らは、インターロイキン2中のシスティン残基の セリンによる置換および該変化が生物学的活性に及ぼす効果について言及してい る(サイエンス(Science)、224.1431頁(1984)、米国特 許第4.518.584号および英国特許出願2,130.219A)。3個の うち少なくとも2効能のシスティンが十分な生物学的活性には必要のようであっ た。
ピー・マンツァラ(P、Mantsala)およびエイチ・ザルキン(H,Za lkin)は、グルタミンアミドトランスフェラーゼ酵素中のシスティンをフェ ニルアラニン残基で置換することによる効果について言及している。この変化は 、グルタミンからアミドを活性化させる酵素機能をなくさせた(ジャーナル・オ ブ・バイオロジカル・ケミストリー(J、B i o 1.Chem、) 、2 59.14230頁(1984))。
米国特許第3.264.186号は、ウシ成長ホルモンをメチオニンの箇所で制 限的に開裂して活性なタンパク質を生じることを記載している。
ティー・トクナゲ(T、Tokunage)らは、ヒト成長ホルモン中で165 位システィンをアラニンに変えて、cys−53とcys−165との間のジス ルフィド結合を除去することについて言及している。著者らは、下垂体摘出ラッ トの体重増加を調べることにより、ala−165分子が完全な生物活性を有す ることを見いだした(ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリー( Eur、J、Biochem、)、153:445〜449 (1985))。
発明の概要 本発明は、bS t (c y s−+s e r)において例示するように、 53.164.181および189位のうち少なくとも1位におけるアミノ酸が システィンからセリンに変化した、ならびにブタおよびヒツジを包含する他種か らのソマトトロピンにおいて同様に変化した動物ソマトトロピンの生物活性、加 工性および生産物の均一性の増大に関する。
より詳細には、本発明は、53.164.181および189残基に対応するシ スティン残基の少なくとも1つをセリンで置換した哺乳動物ソマトトロピンに関 する。
より詳細には、181および189残基に対応するシスティン残基を共にセリン で置換した哺乳動物ソマトトロピンを開示する。
さらにより詳細には、それは、181および189アミノ酸残基に位置するシス ティンをセリンに変換したbstアナログ(cys−*ser bSt)である 。
詳細には、181残基に対応するシスティン残基をセリンで置換するか、または 189残基に対応するシスティン残基をセリンで置換した動物ソマトトロピンを 包含する。より詳細には、該動物は哺乳動物であり、さらにより詳細には、ウシ である。
また詳細には、53または164位のシスティン残基の少なくとも1つをセリン で置換した、より詳細には、システィン残基53をセリンで置換した、またより 詳細には、システィン残基164をセリンで置換した動物ソマトトロピンを包含 する。より詳細には、該動物は哺乳動物であり、さらにより詳細には、ウシであ る。
また、開示する少なくとも1つの動物ソマトトロピンの有効量を該動物に与える ことからなる動物の成長を増進させる方法を提供し、ここに、詳細には、該動物 は哺乳動物であり、より詳細には、該哺乳動物はウシである。
また、本発明における動物ソマトトロピンの有効量を投与することからなる、メ スの反別動物における乳生産を増大させる方法を提供し、ここに、より詳細には 、該反別動物は乳牛であり、該ソマトトロピンはbstである。
また、53.164.181および189残基に対応する少な(とも1つのシス ティン残基をセリンに変化させた動物ソマトトロピンをコードするDNAからな るベクターを提供し、詳細には、これはソマトトロピン様タンパク質の発現に導 きうる。
また、前記ベクターの宿主となる微生物、詳細には、バクテリア属、エシェリヒ アからの微生物を提供する。
これらのアミノ酸残基の化学的および遺伝学的修飾は共に、本発明により含まれ る。
好ましい遺伝学的修飾は、天然に存在するシスティンの代わりにセリン残基を挿 入するための単一部位特異的突然変異法に依存する。
詳細な記載 ソマトトロピンの分子異質性のため、種々のソマトトロピンのアミノ酸残基の位 置番号が異なりうる。「天然の哺乳動物ソマトトロピン」なる語は、これらの天 然に存在する種を包含する。チャートlはbstの1つの種を示し、また本発明 の修飾部位に対応するアミノ酸のナンバリングを示す。他のソマトトロピンにつ いてのナンバリングは異なることがある。しかしながら、チャート1におけるb stの53.164.181および189と番号を付けたシスティンを用い、当 業者ならば、他の天然の動物ソマトトロピンまたはそのアナログにおける対応す るアミノ酸配列を容易に位置づけて、所望の、生物活性、加工性および生産物均 一性の増大を得ることができる。
「最近縁(closest−related)天然ソマトトロピン」なる語は、 本発明の特異的ソマトトロピンアナログと比較した場合、動物ソマトトロピンの 天然に存在する他のいずれの形態よりもアミノ酸配列においてより大きな同一性 を有する天然に存在する動物ソマトトロピンの形態を意味する。例えば、チャー ト1のbstは、53位のシスティンをセリンで置換したアナログに対し「最近 縁天然ンマトトロビン」である。天然のソマトトロピンのアナログは、その親代 合物との十分なタンパク質問−性を有して成長促進剤または乳生産刺激剤として の生物活性を有すると仮定して、「ソマトトロピン様タンパク質」なる語は、天 然の形態のソマトトロピンおよび天然のソマトトロピンのアナログの双方をいう 。
「動物ソマトトロピン」なる語は、動物由来のソマトトロピンをいい、例えば下 垂体組織のような天然源由来のソマトトロピンまたは天然存在形態のソマトトロ ピンを生産する組み換えDNA技術により形質転換した微生物由来のソマトトロ ピンいずれも包含する。
例えば、ウシ・ソマトトロピンのような特別な哺乳動物源を呼称する場合、該ソ マトトロピンは天然由来または形質転換微生物由来のものいずれも包含する。
本明細書中で使用する「微生物」なる語は、細菌、酵母、放線菌および細胞培養 で増殖させた高等植物または動物からの単細胞のような単細胞原核ならびに真核 生物を共にいう。また、トランスジェニック・アニマルは、異種ポリペプチドを 生産する分野の当業者に公知である。
「天然」なる語は、例えば下垂体組織のような天然源または天然に存在する形態 のソマトトロピンを生産するために組換えDNA技術により形質転換した微生物 いずれに由来してもよいツマ2−コドンの天然に存在する形態をいう。
「ベクター」なる語は、クローニング・プラスミド、および微生物中で機能でき るプロモーターに作動可能に連結しているソマトトロピンをコードするDNAに よりソマトトロピンの発現を指令スるためのプラスミドの双方を意味する。また 、いくつかの状況においては、ベクターなる語は異種ポリペプチドをフードする DNAの染色体挿入を包含しうる。
ソマトトロピン類は、アミノ酸配列および物理的構造において非常に類似してい る。実施例において記載する方法は、bstに向けられているが、該方法は、セ リンへの変換に使用できる必要なシスティン残基を有するあらゆる動物ソマトト ロピン、特に他の哺乳動物ソマトトロピンに同等に適用できる。
rbStの単離における酸化段階の間、分子間ジスルフィド架橋にユリ、還元し うるタンパク質ダイマーおよびオリゴマーが形成される。この問題を克服するた めに、rbStアナログを構築した。
これらのアナログは、システィンのコドンに対応する181および189位をセ リンのコドンに変えたDNA配列を有するものを包含し、2種の他のアナログは セリンコドンに変化させた181または189いずれかにおけるコドンを有し、 1種は179位に翻訳停止コドンを含有する切形rbStタンパク質をコードす る。これら4種のアナログを遺伝子融合で作り、発現ベクターpcFM414お よびイー・コリ株AM343 Cを使用して発現させた。該ベクターは、pRA −bSt/hyb−8er181/9、pRA−bS t/hyb−3er18 1、pRA−bSt/hyb−3er189およびpRA−bSt/hyb−1 79Tと称する。また、対照として供するために、非修飾rbSt生産物、pR A−bSt/hybをフードするDNAを含有するベクターを構築した。これら 5種のベクターはすべて、AM343c株中で高いレベルでrbStを発現する ことが判明した。
cys−*ser bStのより高い相対的効能は、下垂体摘出ラットを使用す ることにより容易に測定できる(エバンス・エイチ・エム(E v a n s 、 H,M、)およびロング・ジェイ・エイ(Long。
J、A)、アナトミカル・レコード(Anat、Rec、)21 :61.19 21)、下垂体bS t、rbS tおよびbst7す。グの種々の画分を使用 して全体重の相対的増加を記録する。
cys−+ser bStの乳牛への投与は、必要量を該動物の循環系に送達さ せるのに有効ないずれかの経路を使用する公知方法に従って行った。投与方法は 、経口、筋肉注射、皮下注射および時間調節放出インブラントの使用を包含する 。好ましい投与方法は、時間調節放出インブラントを使用する皮下注射によるも のである。注射のための適当なビヒクルは、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウ ムまたはリン酸アンモニウム溶液のような生理学的に適合した緩衝剤を包含する 。時間調節放出インブラントは該技術において公知である(例えば、米国特許第 4.333.919号)。
有効な用量の範囲は、動物1匹、1日当たり1.0〜200mgである。bst を多く与えるほど、得られる成長、泌乳または乳実質細胞の数は増加する。最も 好ましくは、該用量の範囲は、1日当たり5〜50mgである。
成長ホルモン類はそのアミノ酸配列において非常に類似しているため、1つの種 由来のホルモンは、通常、他の非類縁動物種の成長を増加させることができる。
本発明におけるbstアナログを使用して、ウシ、ヒツジ、ラット、サケおよび ニワトリのような、天然のbstが成長関連生物活性を有することが示されてい る種における成長を増大させうる。好ましい動物は、パル、ヘファーまたはステ イア−のような牛肉に使用されるウシである。
肉牛は、完全な成熟および大きさに達する直前に層殺される。
cys−+ser bStを使用して、層殺までの離乳の間に随時投与すること により、肉牛の成長速度を増大させうる。所望の屠殺時に応じて、最小30日間 、最大450日間、cys−+ser bStを肉牛に投与する。ビール(ve al)に使用する動物は、典型的には、約6月齢で層殺し、層殺の齢になるまで 1日当たり10〜30mgのcys−+ser bStを投与して所望の成長速 度の増大を得る。
ウシ、特に乳牛における泌乳を増加させるためには、出産後の30と90日の間 にcys−+ser bStを投与し、300日間まで継続する。また、cys −+ser bStは、ヤギおよびヒツジのような他の商業的乳生産動物におけ る泌乳を増加させる。
株+MC1000(F−1araD+s*、del (araABC−1e u ) wets、 g a l U、t r p awa、 m a I B a m、 rspL。
relA、thi)(ジ・エクスパーリメンツ・ウィズ・ジーン・ラージ1ン・ ストレイン・キット(the Experimentswith Gene F usion 5train Kit)、コールド・スプリング・ハーバ−・ラボ ラトリ−(Cold Spring Harbor Laboratory)、 :l−ルド・スプリング・ハーバ−(Cold Spring Harbor) 、二ニーヨーク(New YOrk)で入手可能)およびJM83 (ara、 del(Iac−pro)、rspL、phi8Q 1acZ”de1M15) (アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクシジン(American Typ e Cu1ture Co1tect 1on) 、12301.パークローン 、ドライブ、ロックピし、メリーランド(Parklawn Drive Ro ckvf] 1e、Ma ry 1and)20852)より入手可能)株をベ クター構築のコンピテント細胞として使用する。AM343c (F−。
sup’、tonA)株を誘導に使用する。それは内在性発現プラスミドpCF M414−bGHの株を脱落させることによって、発現株AM343Cから得た 。AM343C株(UC”9801とも称される)を、アグリカルテャル/リサ ーチ・サービス・カルチャー・コレクション(Agricultural/Re 5earchservice Cu1ture Co11ection)、ノー イン・リージョナル・リサーチ・センター(Northern Regiona l Re5earch Center)、1815、ノース・ユニバージティー ・ストリート、ペオリア、イリノイ、(North University 5 treet、Peoria。
111inois)61604)に、1989年1月24日に寄託し、受託番号 NRRL B−18443が付与された。発現用の別の株は、BST−ICであ る(ここに参照文献として合体させるPCT/US88100328参照)。
プラスミド:本明細書中に記載の構築には、pUC9(ジェイ・ビエイラ(J、 Vjeira)およびジェイ・スプリング(J、Messing)、ジーン(G ene)19.259〜268頁(1982Lベセスダ・リサーチ・ラボラトリ −(BethesdaResearch Laboratories)より入手 可能)およびpCFM414−bGHベクターを使用した。trpプロモーター およびイー・コリ(E、Co I i)からのtrpt、リボゾーム結合部位を 含有するEcoRI/BamHI断片、および合成りst遺伝子を挿入すること により、pCFM414−bGHベクター(前記AM343 Cで寄託)をpc FM414(米国特許第4゜710.473号)から構築した。pTrp−BS tmlおよびpTrp−BS tml bベクターがPCT/US 8810  O328に記載されている。これらのベクターは共に、bSt cDNA遺伝子 を使用して構築した(ここに参照文献として合体させるPCT/US88100 328)。bstカルボキシル末端をコードするDNA配列において、両ベクタ ーを修飾した。pTrp−BStmlベクターは、bstについての翻訳停止コ ドンの直後にBamHI制限部位を有し、189位にセリンコドンを含有する。
pTrp−BStmlbベクターは、それがbstの189位に対応するシステ ィンコドンを含有する点を除き、pTrp−BStmlと同様である。
培地:培地については既に記載されている(ジエイ・エイチ・ミラー(J、 H ,Mi I Ier)、エクスバーリメンツ・イン・モレキユラー・ジェネティ ックス(Experiments inMolecular Genetics )、コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−(ColcJ Sprin g HarborLaboratory)、コールド・スプリング・ハーバ−、 ニューヨーク (Colci Spring Harbor、New Y。
rk)。
DNAg製およびクローニング法:はとんどのDNAm製および一般的技術は、 当業者によく知られた技術により行う(ここに参照文献として合体させる、ティ ー・マニアテイス(T、Maniatis)ら、モレキュラー・クローニング( MolecularCloning)ニア・ラボラトリ−・マニュアル(A L ab。
ratory Manual)、コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ −(Cold Spring Harbor Lab。
ratory)、コールド・スプリング・ハーバ−、ニューヨーク(Cold  Spring Harbor、New York)’l照)。詳細には、既に記 載されているようにDNAfc調製する(ジエイ・イー・モノト(J、EoMo  t t)ら、イーエムビーオー・ジャーナル(EMBOJ、)、4.1887 〜1891頁(1985))。
製造者の推薦に従い、制限消化および連結反応を行う。ニュー・イングランド・ バイオラブズ(New England Biolabs)から制限酵素および リガーゼを購入する。DNA断片をアガロースゲルから2つの技術のうちの1つ により単離する。800bp未満の断片については、バンドを該ゲルから切り取 り、砕き、フェノール存在下ドライアイス上乾燥する。遠心分離により水性相を 分離し、エタノール沈殿させる。800bp以上の断片については、バンドを該 ゲルから切り取り、電気溶出させる(ティー・マニアティス(T、 Man i  a t i s)ら、同上)。
プラスミド形質転換:形質転換すべき細胞を一夜増殖させ、l/100を継代培 養させる。これらの細胞を中期対数相にまで増殖させ、5mffを遠心分離し、 冷50mM CaC1,10m12中に再懸濁させ、氷上または4℃で少なくと も1時間インキュベートする。
再度、該細胞を遠心分離し、0.5 mQ 50 mM Ca C] tニとる 。
約100μQの細胞を氷上でプラスミドDNAとともに1時間インキュベートす る。37°Cで7分間、細胞に熱シラツクを与え、アンピシリン 100μg/ mQを含有するLB平板上で平板培養する。27℃でランナウェイ・ベクターの 選択を行う。非ランナウェイ・ベクターの選択は37℃で行う。
吋すゴマー精製:既に記載されているようにしてオリゴマーを合成し単離する( PCT/US88100328)。
合成断片の形成:リガーゼ緩衝液の存在下でオリゴヌクレオチドJM−1および JM−2(チャート2)を100℃まで加熱し、該混合物を室温まで冷却するこ とにより、179位の終止コドンの導入のための合成りNA断片を形成する。1 81および189のセリン置換のための4個のオリゴヌクレオチド・ブロックを 生成するために、まず高時異的pst標識ガンマATPでオリゴマーJM−4お よび5をキナ−ゼ反応に付し、ついでJM−3およびJM−(3にハイブリッド 形成する(チャート3)。その4個のオリゴヌクレオチド構造を連結し、非変性 ポリアクリルアミドゲルから単離する。
誘導法:pCFM414ランナウェイ・ベクター由来のベクターを含有する細胞 を27℃で一夜増殖させ、アンピシリン 100μg/mQで補足したブロスに 1150を継代培養する。二ニー・ブルンスウィック・エアー・シェイカ−(N ew Brunswicka i r 5hake r)中、約25Orpm、 27℃で該細胞を増殖させる。該細胞が0.2と0.4との間のO,D、550 に到達した時、SDS PAGEについてのサンプル採取し、該培養を37℃の エアー・シェイカーに移す。pURA−1由来のベクターを含有する細胞を、既 に記載されているように誘導させる(PCT/US88100328)。
SDS PAGE:SDS PAGE法は既に記載されている(ジェイ・イー・ モット(J、E、 Mo t t)ら、プロシーデイングズ・オブ・ナショナル ・アカデミ−・オブ・サイエンシーズ・オブ・ザ・ユナイティド・スティソ・オ ブ・アメリカ(Proc、Nat 1.Acad、Sci、USA) 、82. 88〜92頁(1985))。
ユナイティド・スティソ・バイオケミカル(UnitedStates Bio chemical)からシーフェンシング・キット、シークエナーゼ(Sequ enase”)を購入する。製造者の推薦に従い配列決定を行う。エル・ビー・ アジエロン(L。
B、Age I Ion)およびティー・ティー・チェノ(T、 T、 Che n)、ジーン・アナリシス・テクニックス(Gene Anaa 1.Tech n、) 、3.86〜89頁(1986)の方法により、2本鎖配列決定用のD NAを調製する。2本鎖DNAの配列決定については、アニーリング方法を以下 のように修飾する:2MNaOH3μQ、2mM EDTAを2本鎖プラスミド DNA12μffに加え、室温で5分間インキュベートし、1100n/μQプ ライマー3μQを加え、該混合物をlO分間インキユベートシ、ついで3M酢酸 ナトリウム 6μQを加える。さらに5分のインキュベーションの後、水冷95 %エタノール 100μgを加え、ドライアイス上で20分間、DNAを沈殿さ せる。該DNAをベレット化し、70%エタノールですすぎ、真空乾燥する。水 8μQおよび配列決定用緩衝液2μρ中に再懸濁させた後、製造者の指示に従い 配列決定を継続する。dGTP終結混合物A、C,GおよびT 2.5μQをピ ペットで個々のマイクロタイターのウェルに入れ、37℃で予備加熱する。
水冷TE緩衝液中でシークエナーゼ酵素をに8に希釈する。標識反応については 、0.1M DTT lμQ、希釈標識混合物2μQ、35S−dATP 2μ gおよび希釈シークエナーゼ2μQをアニール化したDNAに加え、該反応を室 温で2分間インキュベートする。終結反応については、標識反応3.5μQを各 終結ウェル(A、C,GおよびT)に加え、さらに5分間インキュベートする。
停止混合物4μQで該反応を停止する。75℃で2分間、該反応を沸騰させた後 、各反応4μCを配列決定用ゲル上に載せる。
温度感受性ランチウェイ・ベクターpCFM414−bGHはrbStを高レベ ルで発現させる。trpプロモーターから発現され、翻訳開始のためのt rp Lリポソーム結合部位を使用する合成rbst遺伝子を、該ベクターは含有する 。この合成rbSt遺伝子およびcDNA rbSt遺伝子(PCT/US88 100328)は共に、アミノ酸90および91に対応する配列に、特有のPs tI制限部位を有する。したがって、この共通のイン・フレーム部位を使用して ハイブリッドbst遺伝子をつくることができる。
pcFM414ベクター中にクローニングする場合、該合成遺伝子のN−末端領 域およびcDNA遺伝子のカルボキシル末端をコードする配列を含有するハイブ リッド遺伝子、bSt/hybを発現させて、rbStタンパク質を高レベルで 生産させる。bst/hyb遺伝子を使用して、bst遺伝子の末端部をcDN Aセグメント上に位置する唯一の制限部位を用いて改変させうる。例えば、該c DNAは、アミノ酸175.176および177をコードする配列に、Mst1 1制限部位を含有する。これらは、181および189位のシスティコトンを改 変させるかまたは翻訳を未完成に終結させる合成りNA断片で、カルボキシル末 端の配列を置換するのに使用しうる。制限部位を利用するためには、これらの部 位が唯一のままであるベクター中に、該ハイブリッド遺伝子を入れなければなら ない。
実施例1 小ループを欠いた切切bstをコードするbst遺伝子の構築 1、pDH23の構築 pUC−9ベクター(ジェイ・ピエイラ(J、Vieira)およびジェイ・メ ッシング(J、Mess ing) 、ジーン(Gene)、19.259〜2 68頁(1982)、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ、ガイセルブルク、 メリーランド(BethesdaReasearch Laboratorie s、Gaitherburg、Maryland)、20877より入手可能) はpBR322由来の、高コピー数の構成的ベクターである。それはアンピシリ ン耐性用遺伝子およびI a c Z’ ベータ・ガラクトシダーゼ遺伝子を発 現させるlacプロモーターを含有する。該Iac2′遺伝子は、]acZde 1M15ベータ・ガラクトシダーゼ遺伝子(ビエイラおよびメッシング、前掲) により産生されたペプチド断片を機能的に相補しうるN末端の小ペプチド断片を コードする。
この相補性は、ベータガラクトシターゼを機能させて細胞中で青変する色素基質 物質X−Ga1(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ、ガイセルブルク、メリ ーランド(Bethesda Reasearch Laboratories 、Gaitherburg。
MD)を使用することにより可視化されうる。pUC9を修飾して、1acZ’  についての配列内にポリクローナル部位と称される唯一の制限部位を含有させ た。これらの部位に挿入したDNA断片は、I a c Z’ ペプチドが産生 される能力およびそれがlacZdelM)5ベータ・ガラクトシダーゼタンパ クを相補する能力を喪失させる。そのような細胞は、X−Ga1指示剤の存在下 、青に変化しない。
pUC−9ベクターはMstI[制限部位は含有しないが、Ec。
R1,BamHISPst IおよびH4ndIIIについてのl a c Z ’ポリリンカー中に唯一の部位を含有する。該pUC−9ベクターを修飾して、 ハイブリッド遺伝子の構築およびそれに続く修飾を妨げるPstIおよびHi  ndI[[部位を除去する。これはHindI[[およびHindIrで該ベク ターを消化することにより行う。また、Hin[部位はポリクローナル部位中に 存在する。Hind■部位をPo1Aクレノウで満たし、該ベクターを連結し、 コンピテント細胞JM83細胞に形質転換する。得られたプラスミドをスクリー ニングし、Hi ndllIおよびPstl制限部位を欠失しているがBamH IおよびEcoR1部位を保持している候補を選択する。
I a c Z’遺伝子は適切な読み取り枠を保持しているため、ポリクローナ ル部位へのこの変換は1acZ“ペプチドの補完能力に影響を与えない。得られ たベクターをpDH23と呼ぶ。唯一なEc。
R1およびBamHI制限部位は合成りst遺伝子のクローニングを可能にする 。
2、bSt/h3rb 合成り5t−bSt CDNAハイブリッド遺伝子の構 築。
合成りst遺伝子をプラスミドpCFM414−bGHからEcoR1/Bam H1断片として単離し、前もってBamHlおよびEcoRIで消化したpDH 23ベクター中にクローニングする。
また、EcoRI/BamHI断片はtrpプロモーターおよびtrpLリポソ ーム結合部位を含有する。得られたベクターはpDH−bstと称する。このベ クターにおいて、bst遺伝子中のPstlおよびBamHI制限部位は唯一の ものである。
Ps t I/BamHI断片をpTrp−BS tmlベクターから単離する 。このベクターは、trpプロモーターから発現されるbSt cDNAを含有 し、trpLリポソーム結合部位を用いる。
pTrp−BStml中のbst遺伝子を修飾して189位のセリンをコードさ せる。pTrp−BStmlベクターをPstlおよびBamHlで消化し、b stのカルボキシル末端についてのDNA配列を含有する約315bpの断片を 単離する。この断片を、前もってPstlおよびBamHIで消化したプラスミ ドpDH−bst中に結び、合成りst遺伝子のPstlからBamHI配列と 置換する。このクローニングから得られたベクターをpDH−bSt/hyb− 189Sと呼ぶ。この構築は、bst遺伝子のPstlとBamHIとの間に位 置する唯一の制限部位MstIIを含有する。
3、pDH−bSt/hyb−189Sベクタ一誘導体3種のベクターは第2節 のpDH−bS t/hyb−189Sからの由来である。最初のクローニング では、pDH−bSt/hyb−189SベクターをPstI[およびBamH Iで消化し、大きなベクター断片を単離する。Pstl/BamHI断片をpT rp−BStmlbから単離する(PCT/US88100328)から単離す る。p’l”yp−BStmlbは、MstIlとBamHI制限部位との間に クローニングした合成由来のオリゴヌクレオチド断片を含有する以外は、pTr p−BStmlと同様である。この断片は、アミノ酸181および189に対応 する位置にシスティン・コドンTGCを含有する以外は、チャート3に記載する 断片と同一である。該コドンの使用を最適化し、HindI[[制限部位を18 9および189のコドンの間の配列中に設ける。Ps t I/BamHI断片 をpTrp−BStmlbから単離し、pDH−bS t/hyb−189Sベ クターの大断片に結んで、pDH−bS t/hybを得る。pDH−bSt/ hybのbst遺伝子は天然のbstをコードする。
次の2つのクローニングにおいて、pDH−bSt/hyb−189SをMst IIおよびBamHIで消化し、該消化物から大きなベクター断片を単離する。
4個のオリゴヌクレオチド由来の合成断片をチャート3に示す。この合成断片を 消化してMstll/BamHI制限部位中に挿入する。この断片の挿入により 、アミノ酸の181および189位にセリンを有するbstタンパク質をコード する遺伝子が生成する。この断片をpDH−bSt/hyb−189SのMs  t II/ B amHIの大断片に結んで第2のベクターpDH−bSt/h yb−3er181/9をつくる。このベクターにおいて、制限部位Pstl、 MstI[、HindllおよびBamHIは唯一のものである。
チャート2に示す合成断片を挿入することにより、pDH−bSt/hyb−t ass由来の第3のベクターをつくる。この断片は、bstの179位に対応す る翻訳停止コドンをコードする。該断片をpDH−bS t/hyb−189S のMs t II/BamHI断片に結んで小ループを欠いた切形bstをコー ドするbst遺伝子を生成させる。このベクターはpDH−bS t/hyb− 179Tと称する。
pDH−bSt/hyb−3er181/9およびpDH−bS t/Mb−1 79Tの構築は、DNA配列分析により確認する。
実施例2 181または189位のいずれかにおいてコードされる各セリン置換 bst遺伝子の構築 本実施例は、181または189位にそれぞれセリンコドンを有する遺伝子を構 築するためのクローニング戦略を記載する。pDH−bSt/hybおよびpD H−bS t/h y b−3e r 181/9(実施例1)の2種の出発ベ クターを使用する。pDH−bS t/I−Bbは天然のbst遺伝子をコード し、pDH−bS t/hyb−5e r 181./9は、アミノ酸181お よび189についてのセリンコドンを有する。両ベクターは、これら2のコドン についての配列の間に位置する唯一のHi n d m制限部位を有する。これ らのベクターをEcoRIおよびHi ndII[で消化することにより、各ベ クターから2個の断片が生成する。850bpの断片はtrpプロモーター、お よび181コドンを含めたbst遺伝子の約95%を含有する。クローニングに おいて出発ベクター間で該850bp断片を交換して、181位のシスティンコ ドンを含有するpDH−b S t / h y bからの断片を189にセリ ンコドンを有するpDH−bS t/hyb−3e r 181/9ベクター中 に導入し、逆に、pDH−bS t/hyb−3e r 18 ]、/9からの セリン181コドンを含有する該850bp断片を1’89システインコドンを 含有するpDH−bSt/hybベクター中にクローニングする。このクローニ ングの結果、2種のベクター、pDH−bs t/hyb −3er181およ びpDH−bS t/h)’b−3e r 189が得られ、これはアミノ酸の 181または189位いずれかで単一のシスティンがセリンに置換したbstア ナログを発現する。
実施例3 pcFM414クローニング高レベルの発現のために、発現ベクター pCFM414−bGHに修飾遺伝子をクローニングする。pCFM414−b GHをEcoRIおよびBarnHIで消化し、この大きなベクター断片を精製 し、このように内因性のbst遺伝子を取り出す。ベクターpDH−bS t/ hyb、pDH−bS t/hyb−3e r 181/9、pDH−bSt/ hyb−Ser181、pDH−bSt/hyb−3er189およびpDH− bS t/hyb−179TをEc。
RIおよびBamHIで消化し、trpプロモーター、trpLリポソーム結合 部位および全bst遺伝子を含有する870bp断片をそれぞれから単離する。
該断片を各々pCFM414ベクタ一断片に結び、イー・コリ(E、coli) 株MC100Oのコンピテント細胞に形質転換する。各構築のためのプラスミド DNAを調製する。得られたベクターを、pRA−bS t/hyb、pRA  −bSt/hyb−8er181/9、pRA−bS t/hyb−5er18 1、pRA−bS t/hyb−3e r 189およびpRA−bSt/hy b−179Tと称する。
実施例4 pRAベクターの発現 ベクターpRA−bS t/hybSpRA−bS t/hyb−3e r 1 81/9、pRA−bS t/hyb−3e r l 81、pRA−bS t /hyb−3e r 189およびpRA−bS t/Mb−179Tをイー・ フリAM343 cのコンピテント細胞に形質転換する。該培養を前記のように 誘導し、各培養からの誘導後6時間のサンプルを5DSPA、GEにより分析す る。すべての構築体は、その各rbStタンパク質の高レベルの発現を示す。ま た、イー・コリ株BST−ICを発現に使用する(PCT/US8810032 8)。
実施例5181および189位にセリンを含有するbstアナログの別の発現系 の構築 前記ベクターpDH−bS t/hyb−Se r 181/9はEcoRIと Pst1部位との間にtrpプロモーター、trpLリポソーム結合部位および bstの1〜90のアミノ酸をコードする合成り5tDNA配列を含有し、それ はPst1部位からMstlI部位までにアミノ酸91〜176位(実施例1) に対応するcDNA遺伝子由来の配列を含有し、MstnからBamHI制限部 位までに合成オリゴヌクレオチドブロック(実施例1)由来の配列を含有する。
合成りst遺伝子由来の遺伝子部分は、pDH−bS t/hyb−5er18 1/9をEcoRIおよびPstlで消化し大きなベクター断片を単離すること により欠失しうる。欠失したセグメントは、pTrp−BStm4 (PCT/ US88100328)からのEcoRI、Ps t I制限断片で置換でき、 これはtrpプロモーターおよびtrpLリポソーム結合部位およびbstの1 〜90のアミノ酸をコードするcDNAからのDNA配列を含有する。
また、このDNAはbstの第2のアラニンに対応するコドンにおいてGCCか らGCTヘコドンが変化しており、この結果、発現が改良される(PCT/US 88100328)。得られるベクターはpDH−bStm4−3er181/ 9と称する。
bSTm4−3er181/9 cDNA遺伝子をpURA発現ベクター(PC T/U S 8810 O328)に導入するために、pDH−bSTm4−S er181/9およびpURA−1ベクターを共にEcoRIおよびBamHI 制限酵素で消化する。pURA−1からの大きなベクター断片およびpDH−b S tm4−3e r181/9からの小さい方のbst遺伝子断片を単離し、 rpoCのBamH1転写終止断片と結ぶ(PCT/US88100328)。
結んだDNAを使用してMC100Oのコンピテント細胞を形質転換する。得ら れたベクター、pURA−bStm4−3er181/9は、それが181およ び189にcys−+serの修飾を含有することを除き、pURA−4(PC T/US88100328)と同一である。
発現については、該ベクターをBST−1e株(PCT/US8810 O32 8)に形質転換し、前記のように誘導する(PCT/U8810 O328)。
実施例653または164位のシスティンをセリンに置換するbst遺伝子の構 築 以下の方法を使用することにより、2本鎖DNAプラスミドにつき、オリゴヌク レオチド特異的突然変異誘発を行うことにより、53または164位にセリンを 有するbstをコードするDNAから5et−53または5et−164をつく る:オリゴヌクレオチド4μ12(4μg)を水54μe1緩衝液(0,5MT r i 5−HCQ、pH7,4,0,1M Mg Cl2t、0.1Mジチオ トレイトール)7uQ、50mM ATP 2uQおよびT4ポリヌクレオチド キナーゼ 10単位/μa3μgを、最終容量を70ugとして、37℃で60 分間インキコベートすることにより、オリゴヌクレオチドプライマーをリン酸化 する。該反応混合物をフェノールおよびエーテルで抽出し、乾燥乾固し、水3μ Qに溶解する。このリン酸化オリゴヌクレオチド2μQを(室温で15〜20分 間、DNA 2μgヲ2N NaOH3uQおよび2mM EDTAと12uQ 中でインキュベートすることにより変性させた)変性プラスミドDNA15μg と混合し、ついで3M酢酸ナトリウム6μQおよびエタノール100μQを加え る。該混合物をドライアイス中に15〜30分間保持し、遠心により沈殿物を収 集し、70%エタノールで洗浄し、乾燥し、10mM トリx−HCf2 (p H7,4)25u(lおよび1mMEDTA中に溶解する。この溶液を該リン酸 化オリゴヌクレオチド1μC1水20uQ、1Mトリス−HCQ (pH8,3 )7.5μ(2,0,2MNaCl2 10μ12、O,LM MgCf2,2 5uQ、10mM dNTP20uQ、5mM ATP 17.5μQ、0.4 Mβ−メルカプトエタノール20ug、フレノウ酵素(80単位)16μC,T 4DNAリガーゼ(8,000単位)20ugおよびT4遺伝子32タンパク質 (32μg)18μQと混合する。合計容量が200μの該反応混合物を37° Cで1時間インキュベートし、NaCQと混合して最終的に0.2Mとし、フェ ノールおよびエーテルで抽出し、エタノールで沈殿させる。該沈殿物を10mM トリス−HC& (pH7,4)および1mM EDTA 100μi2に溶解 し、イー−)す(E、Co 11)DHI、MC100Oまたは他の適当な株の 形質転換に使用する。
形質転換効率に依存し、形質転換に突然変異誘発プラスミドを使用する。
コロニー・ハイブリダイゼーションにより、突然変異誘発オリゴヌクレオチドを プローブとして使用し、野生型バックグラウンド上で変異を発見するために洗浄 条件を選択して、突然変異を有するプラスミドを担持する形質転換株をスクリー ニングする。ハイブリダイゼーションの方法は、ティー・マニアナイス(T、M aniatis)、イーーxフ・フリッチx (E、F、Fr1tsch)およ びジェイ・サンプルツク(J、Sambrook) 、モレキュラー・クローニ ング(Molecular Cloning)中に記載のとおりである。一般に 、オリゴヌクレオチド・プローブ1〜2μgを、5QmM)リス−HCQ (p H7,8) 、10mM Mgcc、おjび10mM ジチオトレイトールの合 計量20μρ中の(γ−”P)ATP 100〜200MC1およびT4ポリヌ クレオチドキナーゼ10〜20単位でリン酸化する。5xデンノ・−ツ溶液、5 xSSCおよび0.1%SDS中、42°Cでハイブリダイゼーションを行う。
5xSSCおよび0.1%SDS中、オリゴヌクレオチド・プローブが、変化し た配列にアニーリングしたままとなり野生型配列から解離したままとなることを 許容する温度で、該フィルターを洗浄する。該オリゴヌクレオチド・プローブと 強力にハイブリッド形成する形質転換株を選択し、改変配列を確認するためにD NA配列決定を行う。
前記技術を使用し、53または164位にセリンを有するbstをコードするD NAを生じさせるために、オリゴヌクレオチド特異的変異誘発をプラスミドpU RA−m4 (PCT/US8810○328)で行う。cys−53をセリン に変えるためにGTTGCCT T CT CT T T CT CT G A  A A、 Cの配列を有するオリゴヌクレオチドを突然変異誘発に、またフィ ルターの洗浄温度を51°Cとスルコロニー・ハイブリダイゼーションのプロー ブとして使用する。
この変化したプラスミドをpURA−m4−53se tと称する。
CTGCTCTCCTCTTTCCGGAAGGのオリゴヌクレオチドにより、 フィルターの洗浄を51℃にて、164位におけるセリン置換を行い、得られた プラスミドはpURA−m4 164Serと称する。
実施例7 53位および164位の双方にてシスティンをセリンで置換したbs t遺伝子の構築 この戦略では、bst遺伝子のコドン90に位置するPst1部位を使用して、 53または164位で1個のセリンで置換したbst配列を接合させる。操作の 便宜のため該ベクター中の他のPst1部位を除去するため、pURA−m4− 164serからのtrpプロモーターおよびbst遺伝子を含有するEcoR I/BamHIの小断片を単離し、それをpDH23から単離したEcoRT/ BamHTの大きなベクター断片に結ぶことにより、セリンを164位に有する bst配列を、pDH23にサブクローニングする。得られたプラスミドpDH −m4−164 s e rは、bst遺伝子のコドン90に単一のPstI部 位を有する。164位がセリンであるbst配列の3°側の半分を含有するEc oRI/PstIの大きなベクター断片を、pDH−m4 164から単離する 。この断片をtrpプロモーターおよびpURA−m4−53setから単離し た、53位がセリンであるbstをコードする配列の5′側の半分を含有するE coRI/Pstlの小断片に結ぶ。
得られたプラスミドをpDH−m4−53/164serと称する。
53および164位がセリンであるbstの高レベルの発現のため、trpプロ モーターおよび該bst配列を含有するEcoRI/HindI[lの小断片を pDH23−m4−53/164serから単離する。この断片をpURA−m 4から単離したEcoRI/Hi n d mの大きなベクター断片に結ぶ。得 られたプラスミドはpURA−m4 53/164serと称する。
実施例8 54.164.181および189位がセリンであるbst遺伝子の 構築 53.164.181および189位のシスティンをセリンで置換したbstを コードするベクターを構築するため、trpプロモーターならびに53および1 64位がセリンであるbstをコードする配列の大部分を担持するEcoRI/ Ms t II小小片片pDH−m4−53/164serから単離する。この 断片を、pDH−bSt/hyb−ser181/9から単離した181および 189位がセリンである3’bstをコードする配列を含有するEc。
RI/Mst■大ベクター断片に連結する。得られたプラスミドはpDH−m4 −53/164/181/189 s e rと称する。すべての4システイン 残基がセリンで置換されたrbStの高レベルの発現のため、trpプロモータ ーおよび53.164.181および189位がセリンであるbstをコードす る配列を含有するEcoRI/BamHT小断片をpDH−m4−53/164 /181/189serから単離する(断片■)。該E c o RI / B  amHI大ベクター断片(断片■)およびイー・コリ(E、Co l i)遺 伝子rpoBC用の転写ターミネータ−を担持する350bpBシmHI断片( 断片■)をp U R,A −m 4から単離する。断片I、■および■を結び 、ターミネータ−が正しい向きにあるプラスミドを選択し、pURA−m4−5 3/164/181/189 s e rと命名する。
実施例9 53.164.181および189位のうち1またはそれ以上の位置 にセリンを有するbstの発現ベクターpURA−m4−53se r、pUR A−m4−164ser、pURA−m4−53/164serまたはpURA −m4 53/164/181/189serをイー・コリ Bst−ICに形 質転換し、特許出願PCT/US88100328に記載の通り誘導する。
実施例10 cys→ser bStアナログの生物活性200Qのビール中、 修飾ルリア・ブロスを使用し、pRA−bSt/hyb−ser181/9で形 質転換されたAM343G細胞を増殖させた。初めに27°C,pH7で、1の A 65 oを得るまで該細胞を増殖させた。温度を37℃まで、pHを6まで シフトさせ、酵母エキスを添加することにより誘導を起こさせた(PCT/US 8810 O328)。以下の遠心により収集した細胞からrbStを収穫する : 1)まず細胞をリゾチームで溶解し、ついで該溶解産物をタージトール(Ter gitol)で洗浄する。
2)該DNAを切断し、封入体を洗浄し、ついでラウロイルサルコシンナトリウ ムで可溶化する。
3)か(生産したrbStを酸化し、空気と24時間撹拌することにより折り畳 ませる。
4)ダウエックス(Dowex)lx4で処理することによりラウロイルサルコ シンナトリウムを除去する。
5)rbStfi合物をDEAE−セファロース上でクロマトグラフィーに付し 、該rbSt画分を回収し、凍結乾燥する。
う・ノド・バイオアッセイのため、下垂体を摘出した、メスのスプラグ・ドーリ −(Sprague−Dawley)ラットをチャールズ・リバー・ラボラトリ ーズ・インコーホレイティド(Charles River Laborato ries。
I n c、)から購入する。該ラットを、1グループ当たり7匹の試験グルー プに分ける。対照用標準下垂体由来bstを、0.15MNaCe10.03M 重炭酸ナトリウム緩衝液(pH10,8)に溶解する。該溶液のpHを9.5に 調整し、pH9,5の同緩衝液で2mg/mQのタンパク質濃度に希釈する。重 炭酸ナトリウム緩衝液中にトゥイーン80およびマンニトールを含有する凍結乾 燥粉として試験用rbStを調製する。これらを10mg/mQ溶液に復元し、 ついでl:5に希釈してストック溶液とする。cys+serアナログに加え、 組換えにより生産した天然rbStの調製物を対照として使用する。該試験グル ープの各動物に毎日2回(100uρ/注射)、合計9日間で合計用量7.5. 15.30または60mgタンパク質/日を注射する。処方期間の初めから終わ りまで週末を除く毎日、該ラットの体重を計測する。
乳牛のバイオアッセイでは、泌乳ホルシュタイン牛を使用した。
これらの乳牛には該実験に用いる前に代謝異常、乳腺炎、疾病はなく、また投薬 も行わなかった。試験化合物の最初の注射の3および2日前に、平均孔収量に基 づき、乳牛を5頭の4連にてブロックに分けた。出産後122日と289日の間 の乳牛を該実験に使用した。各ブロックの5匹の乳牛を3つの実験グループ(そ れぞれ毎日5mgおよび15mgのcys→ser rbSt、rbStプロセ ス対照ならびに注射をしない対照群)の1つに任意に割り当てた。はぼ0745 〜0815時、すなわち搾乳後2〜3時間後に乳牛に注射した。ラットの実験に 使用したのと同一の凍結乾燥調製物を使用して10mg/mi2の注射用ストッ ク溶液をつくった。注射は毎日1回、半翼様筋中に行い、7日間継続した。該乳 牛の日常の搾乳計画および方法に従い、0500時および1600時に搾乳した 。各乳牛に7日間注射した後の3〜5日、すなわち合計15日の実験において、 目盛り付き乳びんを使用して各搾乳における個々の牛乳重量を見積もった。乳酸 率を3.5%脂肪補正乳に合わせた。
cys−*serアナログ調製物および組換え法により生産した天然rbstの 対照調製物の分析的プロフィールの概要を表1に示す。
表1 アッセイ 対照 C)’S−’Ser*RIA 92% 18% 5DS−PAGE (モノマー) 97.8% 98.0%IEF(主要pり  8.1および8.2 8.1および8.2エンドトキシン 1.5EU/mgタ ンパク質 6.2EU/mgタンパク質HPLC−SECポリマー0.00%  ポリマー0,00%モノマー97.97% モノマー98.99%84、34重 1% 90.93重量% RP−HPLC酸化116.7% 酸化120.32還元0.73% 還元0. 2% DNA含量 0.15ng/mg 0.115ng/mgイー・コリ(E、 c ol i) 一タンパク質 <0.05% 0.052%*このアナログは181および18 9位で共にシスティンをセリン(181,189)で置換したものである。
一般にこの2つの調製物はその分析的プロフィールにおいて類似している。しか しながら、ラジオイムノアッセイにおいてはcys→ser bStアナログは 、対照の92%と比較して、標準のわずか18%であった。
乳酸率もまた、cys−*ser bSt (181,189)アナログで処理 した乳牛については、天然rbSt対照と比較して高かった(表2)。
表2 脂肪補正孔収率 (kg乳/日) 用量(mg) 化合物 0 5 猛 対照 24.6 rbSt対照 25. O25,7 cys0ser 27.6 26.2 (181,189) 下垂体摘出ラットに注射した場合、cys−+set (181,189)rb Stは、体重増加の誘導において対照調製物より活性である(表3)。
表3 下垂体摘出ラットにおける体重増加効能下垂体bst t、。
rbSt対照 1.42 1.09〜1.87 1.0cys4set 1.7 8 1.36〜2.35 1.25 0.96〜1.64実施例11 ベクター pURA−bS tm4−5 e r 181/189を使用する、181およ び189位にセリンを有するbstの発現 細胞(BST−1c)をpURA−bStm4−3er181/189で形質転 換し、先の記載のとおり(1988年2月17日付は出順、米国特許第157. 275号)200リツトルのビール中で増殖させた。工程4(ダウエックス−1 x4の処理によるラウロイルサルコシンナトリウムの除去)および工程5 (D EAE−セファロース上のクロマトグラフィー)を繰り返すことが必要なことを 除き実施例10と同様にして、収集した細胞から該rbStを収穫した。該発酵 からの2つの調製物についてこれを行った。イン・ビトロの分析データを表4に 示す。
表4 rbStアナログ調製物の分析 アッセイ 調製物A 調製物B RIA 41% 31% PLC 酸化(重量%) 72.68 74.05還元(重量%) 0.78 0.21 EC ポリマー(面積%) 0.92 0.00ダイマー(面積%) 4.05 3. 95モノマー(面積%’) 93.51 94.15モノマー(重量%) 84 .17 79.55アミノ酸分析による 合計タンパク質 98.0% 95.3%チャート1.ウシ・ソマトトロピンの アミノ酸配列ala ph@pro ala mae sar leu sir  gly 1@u ph曇a1a asn ala van1au arg a im gin his l@u his gin 1*u aim aim a sp thr pha lysglu ph龜 glu arg thr ty r Lie pro glu gly gin arg tyr sat il *gln asn thr gin val ala ph−ays pha  sir gluセhr ila pro almpro tbx gly ly s asn glu aha gin gin lys sar asp 1* u glu 1auLau arg il@Sar lau 1*u 1*u  11m gin gsr erp 1的gly pro laugln pha  lau sir arg van ph*セhr asn sir l@u  val pha gly ehrmar asp arg val tyr g lu 1y寓1*u lys nip lau glu glu gly 11 m1*u ala 1*u wee arg glu lau glu asp  gly thr pro arg ala glygln Lla 1自u  lys gin thr tyr asp lys pha asp ehr  asn mat argsar asp asp ala 1@u leu l ys asn セyr gly 1*u 1*u sar ays phaar g lym asp leu his lys thr glu thr ty r 1*u arg van ahaセリSays arg arg ph・g ly glu aim s@τcys ala ph@チャート2.コドン17 9に翻訳ターミネータ−を導入するための合成りNA断片の組立て A、各オリゴマーの配列 JM−13°GGATAATGTGGGAGTjト23”CCCACATTAT CCCTAGB0合成断片の配列 5’ TGAGGGTGTAATAGGCCCACATTATCCCTAG チャート3.181および189位におけるシスティンからセリンへのコドンの 改変のための合成断片の構築1)合成断片を構築するために使用する各オリゴマ ーの配列JM−33’CTTTGCTGCCCTAAAGTATTCGGA(i TJM−43’GGATAATCTTTCGCCTCCTTCGAAGTGGJ ト53”CCCAATACTTTAGGGCAGCAAAGCCACTTJM− 63’CGAAGGAGGCGAAAGATTATCCCTAG2)合成断片中 のオリゴマーの配置 5’ JM−3JM−43’ 3)dsDNA合成断片の配列 5’ −TGAGGGTTATGAAATCCCGTCGTTTCGGTGAA GCTTCCTCCGCTTTCTAATAGGCCCA AT A CTTT AGGGCAGCA A AGCCA CTTCGAAGG A GGCGA  A AGA TTATCCCTAG−5’ 4)キイとなる制限部位の位置 MstlI HindIII BamHI補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成3年7月22日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.残基54、164、181および189に対応するシステイン残基のうちの 少なくとも1個がセリンで置換された哺乳動物ソマトトロピン。 2.残基181および189に対応するシステイン残基が共にセリンで置換され た請求項1記載の哺乳動物ソマトトロピン。 3.残基181に対応するシステイン残基がセリンで置換された請求項1記載の 哺乳動物ソマトトロピン。 4.残基189に対応するシステイン残基がセリンで置換された請求項1記載の 哺乳動物ソマトトロピン。 5.ウシ・ソマトトロピンである請求項1記載の哺乳動物ソマトトロピン。 6.ウシ・ソマトトロピンである請求項2記載の哺乳動物ソマトトロピン。 7.ウシ・ソマトトロピンである請求項3記載の哺乳動物ソマトトロピン。 8.ウシ・ソマトトロピンである請求項4記載の哺乳動物ソマトトロピン。 9.53または164位のシステイン残基の少なくとも1個がセリンで置換され た請求項1記載の哺乳動物ソマトトロピン。 10.システイン残基53がセリンで置換された請求項9記載の哺乳動物ソマト トロピン。 11.システイン残基164がセリンで置換された請求項9記載の哺乳動物ソマ トトロピン。 12.53および164位のシステイン残基がセリンで置換された請求項9記載 の哺乳動物ソマトトロピン。 13、53、164、181および189のシステイン残基がセリンで置換され た請求項1記載の哺乳動物ソマトトロピン。 14.ウシ・ソマトトロピンである請求項9記載の哺乳動物ソマトトロピン。 15.ウシ・ソマトトロピンである請求項10記載の哺乳動物ソマトトロピン。 16.ウシ・ソマトトロピンである請求項11記載の哺乳動物ソマトトロピン。 17.ウシ・ソマトトロピンである請求項12記載の哺乳動物ソマトトロピン。 18.ウシ・ソマトトロピンである請求項13記載の哺乳動物ソマトトロピン。 19.動物に有効量の請求項1記載の組成物を処方することを特徴とする動物の 成長増進方法。 20.動物の種がウシである請求項19記載の方法。 21.有効量の請求項1記載の組成物を投与することを特徴とするメスの反芻動 物の乳生産を増加させる方法。 22.該反芻動物が乳牛である請求項21記載の方法。 23.残基54、164、181および189に対応するシステインのうちの少 なくとも1個をセリンに変化させた哺乳動物ソマトトロピンをコードするDNA からなることを特徴とするベクター。 24.ソマトトロピン様タンパク質の発現を指令しうる請求項2.3記載のベク ター。 25.最近縁天然ソマトトロピンの残基54、164、181および189に対 応するシステイン残基の少なくとも1個をセリンに変化させた哺乳動物ソマトト ロピン様タンパク質をコードするDNAからなるベクターを宿主する微生物。 26.バクテリア属、エシエリヒア(Escherichia)から選択される 請求項25記載の微生物。
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