JPH05103670A - 新規なタンパク質 - Google Patents

新規なタンパク質

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JPH05103670A
JPH05103670A JP3271362A JP27136291A JPH05103670A JP H05103670 A JPH05103670 A JP H05103670A JP 3271362 A JP3271362 A JP 3271362A JP 27136291 A JP27136291 A JP 27136291A JP H05103670 A JPH05103670 A JP H05103670A
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猛 下村
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 CHO細胞を用いた組換えヒト肝細胞増殖因
子(hHGF)の生産において、1本鎖(不活性)型h
HGFを2本鎖(活性)型hHGFに変換する能力を有
する蛋白質を精製、単離し、分子量(約34,000〜
約38,000)及びN末端部分アミノ酸配列を決定し
た。 【効果】 本願蛋白質は、in vivoまたはin
vitroでのhHGFの活性調節因子として、また2
本鎖hHGFを無血清培養時や試験管内で調製するため
に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、肝細胞増殖因子(HG
F)を特定の位置で切断し、1本鎖型から2本鎖型へ変
換させるプロテアーゼ活性を有する新規なタンパク質に
関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、組換えDNA技術により、外来の構造遺伝子を宿主
細胞に導入して得られる形質転換体を培養して、該構造
遺伝子を発現させタンパク質を産生させる方法が実施さ
れている。そして、構造遺伝子が動物由来のものである
場合、天然により近いタンパク質を得るために、宿主細
胞として動物細胞を使用する例が増加している。
【0003】従来、動物細胞培養物から目的とするタン
パク質を取得する場合に用いられる培養液中には、動物
細胞の増殖に必要な血清が約5〜10%程度経験的に添
加されている従って、培養物中には、血清由来のタンパ
ク質が混在することにより、目的とするタンパク質が種
々の修飾を受けたり、抑制されたり、また、目的とする
蛋白質を精製するのに手間がかかるという問題点があ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ヒトHG
F(hHGF)遺伝子を組み込んだCHO細胞を無血清
培地で培養して、hHGFを産生させることを試みた。
5〜10%の血清存在下では、すべてのhHGFは2本
鎖の型をとっていたが、無血清培養下で産生されたhH
GFの大半は、1本鎖型のhHGFであり、約20〜3
0%のみが2本鎖hHGFであった。hHGFの生理活
性は、invitro実験において1本鎖では見られ
ず、2本鎖になった場合に発現することが知られてい
る。
【0005】本発明者らは、hHGFは1本鎖で培養液
中に分泌されて、血清中のプロテアーゼ又はCHO細胞
由来のプロテアーゼによって2本鎖に切断されるものと
考え、活性型の2本鎖hHGFを効率的に調製すること
を目的として、hHGFの切断に関与するプロテアーゼ
活性を持つタンパク質の精製を試みた。その結果、SD
S−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子量が約
34000ダルトン〜約38000ダルトンの、プロテ
アーゼ活性を有する新規のタンパク質を見い出し、本発
明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明の要旨は、下記の理化学的性
質を有することを特徴とする新規なタンパク質に存す
る。 SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子
量が約34,000〜約38,000ダルトンである。 728アミノ酸残基より成るヒト肝細胞増殖因子をそ
のアミノ末端から494番目のアミノ酸であるアルギニ
ンと495番目のアミノ酸であるバリンとの間で特異的
に切断するプロテアーゼ活性を有する。
【0007】本タンパク質を無血清培養下のhHGF生
産時に適量添加することにより、ほぼ100%2本鎖の
hHGFを得ることができ、また、試験管内で本タンパ
ク質を作用させると、1本鎖hHGFを2本鎖hHGF
に変えることができる。本発明をさらに詳細に説明する
に、本発明のプロテアーゼ活性を有する新規なタンパク
質は、以下のような精製段階を経ることにより得られ
る。例えば健常人より採血した血液を、ガラス容器中、
冷蔵庫内で、一晩放置後、生じた血ぺいと細胞を遠心分
離により除去後、0.4μmの目のフィルターでろ過し
たヒト血清、又は、市販の種々の動物血清(Gibco
社製のウシ胎児血清、IrvineScientifi
c社製のウシ血清、ウマ血清、ブタ血清等)を材料とす
る。これら血清を水で1.5〜2倍に希釈後、Hepa
rin−sepharoseカラム(ファルマシア社製
等)等に供する。そのカラムクロマトグラフィーより得
られた当該タンパク質を含むフラクションを疎水クロマ
トグラフィー(たとえば、ファルマシア社製Pheny
l−sepharoseカラム等)にかける。得られた
当該タンパク質を含むフラクションをAprotini
n固定化アフィニティーカラム(ペンタファーム社製
等)に供し、その後で、ゲルろ過カラムクロマトグラフ
ィー(旭化成社製GS520等)で処理することによ
り、本タンパク質を得ることができる。必要に応じて、
イオン交換カラムクロマトグラフィー、ハイドロキシア
パタイトカラムクロマトグラフィー等を精製のステップ
に組み込むこともできる。
【0008】精製された本発明のタンパク質はSDS−
ポリアクリルアミド電気泳動による分子量が約34,0
00ダルトンから約38,000ダルトンの間にあり、
単独で、1本鎖hHGFを、特定の位置で切断すること
により、2本鎖hHGFを生じさせるプロテアーゼ活性
を有する。また、本発明のタンパク質を、還元カルボキ
シメチル化処理後、逆相カラムクロマトグラフィー(ワ
イ エム シー 社製YMC pack C4カラム
等)で処理することにより得られる主要なペプチドは配
列番号:1に記載のN末端アミノ酸配列を含む。
【0009】
【発明の効果】本発明に係わるプロテアーゼ活性を有す
るタンパク質は1本鎖hHGFを活性型の2本鎖hHG
Fに変換する能力を持つため、in vivoまたはi
n vitroでのhHGFの活性の調節因子として、
また2本鎖hHGFを無血清培養時や試験管内で調製す
るために使用される。
【0010】
【実施例】以下の実施例により、本発明をさらにより詳
細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、
以下の実施例によって限定されるものではない。 実施例1(ウシ胎児血清を用いての当該タンパク質の精
製とアミノ酸配列解析) ウシ胎児血清(Gibco社製)を水で1.5倍に希釈
し、それをHeparin−sepharoseカラム
(ファルマシア社製:1.5倍に水で希釈されたダルベ
ッコのPBSで平衡化されている)に添加し、緩衝液A
(10mM NaH2 PO4 −Na2 HPO4 バッファ
ー,pH7.0,0.1M NaCl含)で洗浄後、この
緩衝液Aと緩衝液B(10mM NaH2 PO4 −Na2
HPO4 バッファー,pH7.0,0.7M NaCl
含)を用いて、NaCl濃度0.1Mから0.7Mの濃
度勾配溶出を行った。そして、1本鎖hHGFを2本鎖
hHGFに変換するプロテアーゼ活性が存在する画分
(約300〜450mM NaCl画分)を回収した。こ
の画分を、2M硫酸アンモニウムと等量混合後、1M硫
酸アンモニウムで平衡化されたPhenyl−seph
aroseカラム(ファルマシア社製)に添加した。1
M硫酸アンモニウムで洗浄後、硫酸アンモニウム1Mか
ら0Mへの負の濃度勾配溶出を行い、1本鎖hHGFを
2本鎖hHGFに変換するプロテアーゼ活性が存在する
画分(約600〜400mM硫酸アンモニウム画分)を回
収した。当画分を緩衝液C(300mM NaCl,50
mM Tris/HCl,pH8.0)に一晩透析後、緩衝
液Cで平衡化したAprotinin固定化カラム(ペ
ンタファーム社製)に添加した。緩衝液Cで洗浄後、緩
衝液D(0.1N HCl,20mM CaCl2 )で溶
出した。溶出画分を集め、緩衝液E(1M Tris/
HCl,pH8.0)で中和後、限外ろ過膜で濃縮した。
この濃縮液を、緩衝液Cを用いて0.5ml/min の流速
で平衡化したGS520カラム(旭化成社製)に添加し
た。分子量約36,000ダルトンの位置のピークを分
取し、この標品を用いて以下に述べるアミノ酸配列の解
析を行った。
【0011】尚、上記の各精製工程において、後述実施
例3に記載の方法で、1本鎖hHGFを2本鎖hHGF
に変換する活性を指標として、分画精製した。上記の精
製されたプロテアーゼ活性を有するタンパク質を、緩衝
液F(6M塩酸グアニジン,0.002Mエチレンジア
ミン4酢酸塩、1Mトリス塩酸バッファー,pH8.5)
中で、2−メルカプトエタノールにより、40℃,2時
間還元した後、等濃度のモノヨード酢酸を加え、窒素ガ
ス下、室温、遮光下で1時間反応させ、カルボキシメチ
ル化を行った。反応後、YMC pack C4カラム
(ワイ エム シー 社製)に添加し、アセトニトリル
/イソプロピルアルコール(3/7)濃度10%から7
0%まで30分間の濃度勾配溶出を行い、1本の主要な
ピークを分取した。このピークを真空状態で乾燥した
後、50%TFA(トリフルオロ酢酸)60μlに溶解
し、ポリブレン処理したグラスフィルターに添加し、A
pplied Biosystems社製470Aシー
クエンサーでエドマン分解し、N末端域のアミノ酸配列
を決定した。フェニルチオヒダントイン(PTH)アミ
ノ酸の同定は、三菱化成社製“MCI gel ODS
IHU”(0.46×15cm)カラムを用い、酢酸緩
衝液(10mM酢酸緩衝液,pH4.7,0.01%SD
S,38%アセトニトリル)による単一溶媒溶出法を流
速1.2ml/分、温度43℃で行い、PTHアミノ酸の
検出は269nmの吸光度で行った。
【0012】この結果、還元カルボキシメチル化された
このタンパク質から得られる1つのペプチドのN末端ア
ミノ酸配列は、後述の配列番号:1に示すようであっ
た。また、還元カルボキシメチル化せずに、当該タンパ
ク質をYMC packC4カラムに添加し、アセトニ
トリル/イソプロピルアルコール(3/7)濃度10%
から70%まで30分間の濃度勾配溶出を行い、1本の
ピークを分取した。このピークを真空状態で乾燥した
後、同様にN末端域のアミノ酸配列を分析した。この結
果、カルボキシメチル化されたペプチドから得られたN
末端アミノ酸配列を含む、等モルの2個のアミノ酸が各
位置で検出された。アミノ酸配列を下記に示す。 Ile Ile Gly Gly Ser Ser Ser Leu − − − − − − − −・・・ Ile Gln Pro Pro Xaa Xaa Glu Ala (Xaaは未同定のアミノ酸) このことより、当該タンパク質は2本鎖のタンパク質で
ある可能性が示された。
【0013】実施例2(ヒト血清を用いての当該タンパ
ク質の精製とアミノ酸配列解析) 常法により得られたヒト血清を水で1.5倍に希釈し、
それを実施例1と同様の方法でHeparin−sep
haroseカラムを用いて濃度勾配溶出を行った。そ
して、1本鎖hHGFを2本鎖hHGFに変換するプロ
テアーゼ活性が存在する画分(約300〜450mM N
aCl画分)を回収した。この画分を実施例1と同様の
方法でPhenyl−sepharoseカラム(ファ
ルマシア社製)を用いて負の濃度勾配溶出を行い、1本
鎖hHGFを2本鎖hHGFに変換するプロテアーゼ活
性が存在する画分(約700〜500mM硫酸アンモニウ
ム画分)を回収した。以下、実施例1と同様の方法によ
り処理し、分子量約30,000ダルトンの位置のピー
クを分取し、この標品を用いて以下に述べるアミノ酸配
列の解析を行った。
【0014】尚、上記の各精製工程において、後述実施
例3に記載の方法で、1本鎖hHGFを2本鎖hHGF
に変換する活性を指標として、分画精製した。上記の精
製されたプロテアーゼ活性を有するタンパク質のN末端
域のアミノ酸配列を実施例1と同様の方法で決定した。
この結果、還元カルボキシメチル化されたこのタンパク
質から得られる1つのペプチドのN末端アミノ酸配列
は、後述の配列番号:1に示すようであった。
【0015】また、還元カルボキシメチル化せずに、当
該タンパク質をYMC packC4カラムに添加し、
アセトニトリル/イソプロピルアルコール(3/7)濃
度10%から70%まで30分間の濃度勾配溶出を行い
1本のピークを分取した。このピークを真空状態で乾燥
した後、同様にN末端域のアミノ酸配列を分析した。こ
の結果、カルボキシメチル化されたペプチドから得られ
たN末端アミノ酸配列を含む、等モルの2個のアミノ酸
が各位置で検出された。N末端アミノ酸配列を下記に示
す。 Ile Ile Gly Gly Ser Ser Ser Leu − − − − − − − −・・・ Val Gln Leu Ser Pro Asp Leu Xaa (Xaaは未同定のアミノ酸) このことより、当該タンパク質は2本鎖のタンパク質で
ある可能性が示された。
【0016】実施例3(当該タンパク質の1本鎖hHG
Fを2本鎖hHGFに変換する活性を測定する方法とそ
の活性) 測定しようとするサンプル10μlを、5μg1本鎖h
HGFを含む100mMNaCl,50mMトリス塩酸バッ
ファー,pH8.0溶液40μlに添加した。37℃で3
時間インキュベーション後、この混合液を、還元条件下
でSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供した。
電気泳動後、クマシーブリリアントブルーR250(C
BB)で染色し、1本鎖hHGFと2本鎖hHGFの割
合を比較することで、活性を検出した。
【0017】また、最終的に精製された当該タンパク質
を1本鎖hHGFと上記条件で反応させた後、反応液を
緩衝液Fにバッファー置換させ、実施例1と同様の方法
で還元カルボキシメチル化反応を行った。反応後、YM
C pack C4カラム(ワイ エム シー 社製)
に添加し、アセトニトリル濃度10%から70%まで3
0分間の濃度勾配にて溶出を行い各ピークを分取した。
還元カルボキシメチル化された天然の2本鎖hHGFと
同じ位置に溶出したピークについて、実施例1と同様の
方法で、N末端アミノ酸配列分析を行い、天然のhHG
Fの2本鎖への開裂部位であるVal−Val−Asn
−Gly−Ile−Pro・・・の配列を確認した。従
って当該プロテアーゼ活性を持つタンパク質は、1本鎖
hHGFを、天然の開裂部位である配列のところで切断
することが明らかになった。なお、1本鎖のhHGFは
後述の参考例に示す方法にて調製した。 実施例4(SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動) ウシ胎児血清とヒト血清より実施例1と2に従って精製
されたプロテアーゼ活性を持つ当該タンパク質の見かけ
上の分子量を求めるため、SDS−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動を行った。最終的に精製された当該タンパ
ク質を12.5%のポリアクリルアミド・スラブゲルを
用いたSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に、非
還元下で供した。分子量マーカーとしては、分子量マー
カー「第一」III Laemmli法用(第一化学薬品社
製)を用いた。電気泳動後、銀染色試薬(関東化学社
製)を用いて発色させた。当該タンパク質と標準分子量
マーカータンパク質との泳動距離の相対的比較により、
ウシ胎児血清由来のタンパク質はSDS−ポリアクリル
アミドゲル電気泳動上のみかけの分子量として約38,
000ダルトンであり、ヒト血清由来のタンパク質は約
34,000ダルトンであった。
【0018】実施例5(当該タンパク質の無血清培養へ
の添加) 欧州公開特許第412557号に記載された方法に従っ
て作製されたヒトHGF産生組換えCHO細胞(1×1
5 cells/ml)を5%牛胎児血清を含有するe−RD
F培地15ml,10cm dish中で、5%CO2 雰囲
気下、37℃で培養増殖させた。培養約4日後、コンフ
ルエントな状態に達した時点で、実施例1で得た牛胎児
血清由来の当該タンパク質を含む無血清培地e−RDF
15mlに移し換え、更に2日間培養を続けた。培養上清
を回収して、緩衝液G(0.3MNaCl,10mM N
aH2 PO4 −Na2 HPO4 バッファー,pH7.5)
で平衡化したS−sepharoseカラム(ファルマ
シア社製)に添加した。緩衝液Gで十分洗浄後、1M
NaClを含む10mM NaH2 PO4 −Na2 HPO
4 バッファー(pH7.5)で溶出した。溶出液を集め、
限外ろ過膜により濃縮し、12.5%ポリアクリルアミ
ド・スラブゲルを用いたSDS−ポリアクリルアミド電
気泳動に、還元下で供した。電気泳動後、CBBで染色
し、1本鎖hHGFと2本鎖hHGFの割合いを比較し
た。結果を図1に示す。図中、1は当該タンパク質無添
加の場合を、2は培地に当該タンパク質を約30ng/ml
添加した場合の結果を表わす。
【0019】参考例 一本鎖型組換えhHGF(r−hHGF)生産方法 培養容器としてT−150フラスコを用いてr−hHG
F産生組換えCHO細胞を5%牛胎児血清を含む基本合
成培地e−RDF60ml中、37℃で培養増殖させた。
培養約4日後、コンフルエントな状態に達した時点で、
血清を含む培養液を除去し、新しいe−RDF培地60
mlを添加し、さらに一日培養した。次の日、その培養液
を除去し、e−RDF培地60mlで細胞を一度洗浄後、
以下の生産培地を添加し、2日間、37℃で培養するこ
とにより、一本鎖r−hHGFを産生させた。
【0020】培養後、遠心により細胞を除去した培養上
清を回収した。この培養上清より、2本鎖r−hHGF
精製と同じ条件にて、S−セファロースカラムにて、一
本鎖r−hHGFを精製した。この精製標品は、全r−
hHGF量に対して、一本鎖r−hHGFを約90%含
んでいた。 生産培地 e−RDF 60ml この基本合成培地に以下の物を添加 インスリン 10μg/ml トランスフェリン 10μg/ml セレナイト 10-8M エタノールアミン 10-5M アプロチニン 50KIU/ml メシル酸ナファモスタット(6−アミジノ−2ナフチル
p−グアニジノベンゾアートジメタンスルフォネート)
50μM
【0021】[配列表] 配列番号:1 配列の長さ:8 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 フラグメント型:N末端フラグメント (2本鎖の内の1本のN末端フラグメント) 起源:生物名:ヒト,ウシ 組織の種類:血清 配列 Ile Ile Gly Gly Ser Ser Ser Leu 1 5 8
【0022】 配列番号:2 配列の長さ:8 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 フラグメント型:N末端フラグメント (2本鎖の内の1本のN末端フラグメント) 起源:生物名:ウシ 組織の種類:血清 配列 Ile Gln Pro Pro Xaa Xaa Glu Ala 1 5 8 (Xaaは未同定のアミノ酸)
【0023】 配列番号:3 配列の長さ:8 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 フラグメント型:N末端フラグメント (2本鎖の内の1本のN末端フラグメント) 起源:生物名:ヒト 組織の種類:血清 配列 Val Gln Leu Ser Pro Asp Leu Xaa 1 5 8 (Xaaは未同定のアミノ酸)
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタンパク質の存在の有無による1本鎖
hHGFおよび2本鎖hHGFの生成割合を示す図面で
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の理化学的性質を有することを特徴
    とする新規なタンパク質。 SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分子
    量が約34,000〜約38,000ダルトンである。 728アミノ酸残基より成るヒト肝細胞増殖因子をそ
    のアミノ末端から494番目のアミノ酸であるアルギニ
    ンと495番目のアミノ酸であるバリンとの間で特異的
    に切断するプロテアーゼ活性を有する。
  2. 【請求項2】 下記の部分アミノ酸配列を有することを
    特徴とする請求項1記載のタンパク質。 Ile Ile Gly Gly Ser Ser Ser Leu 1 5
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