JPH05502370A - 分子量39kDaの赤痢病原体抗原およびそれに対する遺伝子暗号付与 - Google Patents
分子量39kDaの赤痢病原体抗原およびそれに対する遺伝子暗号付与Info
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- JPH05502370A JPH05502370A JP2513749A JP51374990A JPH05502370A JP H05502370 A JPH05502370 A JP H05502370A JP 2513749 A JP2513749 A JP 2513749A JP 51374990 A JP51374990 A JP 51374990A JP H05502370 A JPH05502370 A JP H05502370A
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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
この発明は赤痢病原体抗原に関し、特に家豚赤痢病原体抗原(以下「抗原」と略
記する)、それらを遺伝暗号付与(コード)する遺伝子、それらの遺伝子に対し
てコードするDNAによって遺伝処理される細胞、および前記抗原の使用方法に
関する。さらに詳しくは、分子量約39kDaの家豚赤痢病原体抗原、および遺
伝子組み換え法による前記抗原の生産方法に関する。
家豚の赤痢は全ての主要養豚国において容易ならぬ感染性の病気で、その症状は
、粘液出血性下痢、脱水症状および体重減少である。
この発明は、前記赤痢を判定し処理するのに有効な抗原、およびそれを生成する
ための遺伝子工学的方法を提供する。
発明の一見地においては、分子量約39kDa (キロダルトン)の抗原のエピ
トープを認識する抗体を誘発することが可能なタンパク質を提供する。
発明者は、家豚赤痢病原体が、約39kDaの複数種のタンパク質に対して遺伝
暗号付与する(以下、「コードする」とする)DNAを含むことを発見した。さ
らに詳しくは、約39kDaの複数種のタンパク質に対してコードするところの
少なくとも8種の遺伝子が存在し、かつこれらの遺伝子でコードされたタンパク
質は、複数個の可変区域で連結された複数個の保存区域を有することが判明した
。前記可変区域は、タンパク質内の親水性の部位にあり、他方保存区域は疏水性
の高に部位に位置する。
39kDa群遺伝子によってコードされた成熟ペプチドから予測されるアミノ酸
の各配列を比較すると第1図の通りとなる。第2A、2B図中のタンパク質の信
号ペプチドに対応するペプチド配列は、この比較の目的からは除外゛する。この
比較を検討することにより、各遺伝子は類似分子量のタンパク質をコードし、可
変配列によって中断された保存タンパク質配列が存在することが判明する。この
保存区域は一般にタンパク質の疏水性の高い区域で、可変区域は親水性の高い区
域に存在し易い(Kyte & Doolittle、分子生物学ジャーナル、
1982年157巻105頁)。
すなわち8種の異なる抗原あるいはその断片または類似体を提供し、これらを以
下略して遺伝子1−8あるいはコピー1−8と記載する。
この発明の他の見地では、分子量約39kDaの種々の赤痢病原体抗原に対して
コードする少な(とも8種の遺伝子が提供される。
さらに異なる見地では、分子量約39kDaの抗原あるいはその断片または類似
体をコードするDNA配列を含む発現伝播体またはクローニング伝播体を提供す
る。
さらに分子量約39’kDaの前記抗原に対してコードするDNAによって遺伝
子操作される宿主細胞または宿主生体を提供する。
抗原あるいはタンパク質を特徴付ける39kDaという分子量は、ネイチャー
(Naturel、227巻、61110−685頁に記載されたレームリ−(
Lae+on+1i)のSDS (ドデシル硫酸ナトリウム)緩衝液を使用する
不連続ポリアクリルアミドゲル電気泳動法を適用し、濃度10−17%のアクリ
ルアミドを使用して、ビスアクリルアミド/アクリルアミド比を1=29とする
ことにより得られる。
かくして8種の異なる遺伝子でコードされる分子量約39kDaの8種の病原体
抗原が存在することが判明した。
#5遺伝子(Cod968プローブ)(表2)に対して特有的なオリゴヌクレオ
チドプローブが合成され、スクリーニングに使用された。
(以下、場合により、家豚赤痢病原体をrT、Hyojと略記する。)
このDNA配列から生成されるタンパク質が、赤痢病原体抗原のエピトープを認
識する1つの抗体を誘発する機能を有すると仮定すれば、このDNA配列は、全
体として単一の抗原であるタンパク質に対して暗号付与ができるのみらなす、そ
の抗原の断片または誘導体のタンパク質、あるいは抗原または断片と、他のタン
パク質との融合生成物であっても、それに対して遺伝暗号付与ができるのである
。従って例えば、分子量39キロダルトン(以下、kDaとする)の抗原の断片
が39kDaの抗原のエピトープ(抗原の構造を決定する決定基、1個または複
数個)を認識する抗体を発生するならば、前記DNA配列は、この39kDaの
抗原の断片あるいはその中に39kDaの抗原の断片を有するタンパク質に対し
て遺伝暗号付与ができるのである。
同様に、抗原の誘導体が、例えば、ペプチド鎖内の1@または2個以上のアミノ
酸の突然変異体であって、その誘導体が、上記の赤痢病原体の抗原のエピトープ
を認識する抗体を誘発させる機能を有する限りにおいては、そのような誘導体で
あるタンパク質に対して、上記のDNA配列が暗号付与を行うことができるので
ある。
つぎに、(i)前記病原体抗原のエピトープを認識する抗体を誘発させる機能を
有する1種のタンパク質と、(if)それ以外の1種のタンパク質、例えばカイ
モシン等との融合生成物のタンパク質に対しても、前記DNA配列が暗号付与を
行うことができる。
これらの分子量39kDaの抗原は、病原体の特定の菌種間において若干の相違
があってもよい。例えば血清型B204の39kDaタンパク質は血清型B23
4のものと微差はあるが、かかる型の抗原ならびにこれらに暗号付与する遺伝子
も、本質的には互いに同等のものと見なされる。
要するに、「特に赤痢病原体用と指定された抗原のエピトープを認識するところ
の抗体を誘発させる機能を有するところの、111のタンパク質に対する遺伝暗
号を作成するDNAの配列」という用語の意味は、DNAの種々の配列が、形質
転換された細胞内において、種々のタンパク質に対する遺伝暗号を付与し、要す
れば発現することを意味し、そのタンパク質は適切な抗原であることは勿論、そ
の断片または誘導体であってもよ(、あるいは、この抗原とその断片または誘導
体と、その他のタンパク質との融合生成物であってもよいということである。
また、1つの細胞内にベクターが導入された場合、そのベクター内に存在するD
NA配列は、その配列によって暗号化されているタンパク質の一部分のみを発現
することができるものであるが、そのようなりNA配列もまた、発現されたタン
パク質の一部が、病原体抗原の1種または2種以上の抗原のエピトープを認識す
る抗体を誘発することができるならば、そのDNA配列も前記の用語の範囲に含
まれるものとする。
例えば、このDNA配列は、すべての抗原に対して暗号を付与することができる
が、発現されるタンパク質は、その抗原の断片である。また、クローン化された
伝播体が、2種以上の病原体抗原または断片に対して暗号化するDNAを含み得
ることも理解できる。
家豚赤痢病原体の30kDaタンパク質に対して遺伝暗号付与する遺伝子(l、
2.3.4.5.6.7あるいは8)とは、完全長遺伝子によって遺伝暗号付与
された完全良家豚赤痢病原体の39kDaの抗原の少くとも1種のエピトープを
認識する少くとも1種の抗体を誘発することが可能なタンパク質に暗号付与する
ところの全遺伝子配列、あるいは完全長遺伝子配列またはそれらの類似体、断片
あるいは誘導体を意味する。
また「遺伝子1.2.3.4.5.6.7あるいは8によって遺伝暗号付与され
るタンパク質」とは、全長すなわち完全長遺伝子によって遺伝暗号付与された家
豚赤痢病原体の39kDaタンパク質あるいはその類似体、または誘導体であっ
て、それが、完全長遺伝子によって暗号付与された完全長の前記病原体の39k
Da抗原の少くともIllのエピトープを認識する少くとも1の抗体を誘発する
ことが可能である場合を意味する。
適切なりNA配列であれば、広く種々のベクターあるいはプラスミドの何れにも
含まれることができる。このようなベクターは、染色体および非染色体の、およ
び合成′のDNA配列を含み、例えば、SV40の誘導体、細菌プラスミド、フ
ァージDNA、酵母菌プラスミド、あるいは、プラスミドと、ファージDNA、
ウィルスのDNA(例えば牛痘、アデノウィルス、家禽痘ウィルス、偽似狂犬病
など)との組合せからめられたベクター、などである。
この適切なりNA配列は、穐々の方法でベクター中に挿入することができる。一
般に、このDNA配列は、従来周知の方法により、適切な制限酵素の位置に挿入
される。これらの手法はいずれも、周知の範囲の技術と見なされる。
発現ベクター内におけるDNA配列は、成る適切な発現制御配列(プロモータ)
と有効に連けいされて、メツセンジャーRNA合成を支配する。かかるプロモー
タの代表的な例としては、次の各々を挙げることができる。即ち、LTRまたは
SV40プロモータ、大腸菌(E、coj2i)の9.ac (ラクトース)プ
ロモータ、trp (トリプトファン)プロモータ、ファージラムダPLプロモ
ータ、および、原核細胞および真核細胞またはそれらのウィルス内の遺伝子の発
現を制御するために知られている他のプロモータである。発現ベクターは、翻訳
開始と転写終了のためのリポソーム結合位置をも含む。さらにベクターは、発現
を増幅するための適切な配列を含むこともできる。
さらに、好ましくは発現ベクターは、真核細胞培養用のジヒドロ葉酸塩還元酵素
またはネオマイシン耐性の如き、あるいは、大腸菌内のテトラサイタリンまたは
アンピシリン耐性の如き、形質転換された宿主細胞を選択するための表現形質を
与える遺伝子を含むことが望ましい。
前述のとおり適切なりNA配列ならびに適切なプロモータあるいは制御配列を含
むベクターを使用すれば、成る適切な宿主の形質を転換させ、その宿主がタンパ
ク質を発現するようにさせることができる。適切な宿主の代表的な実施例を列挙
すれば、大腸菌、ねずみチフス菌等の細菌細胞、酵母菌等のカビ細胞、CHOま
たはバラス(Bowes)の黒色腫等の動物細胞:および植物細胞、その他であ
る。適切な宿主の選択は、この分野に精通する者にとっては容易になし得ること
である。
前述のとおり、選択された部位に挿入された適切なりNA配列を含む発現伝播体
は、今問題の病原体抗原のエピトープを認識する抗体を誘発し得るタンパク質に
対して暗号付けをする遺伝子の一部ではないところの、DNA配列または遺伝子
配列を含むものでもよい。例えば、所望のDNA配列は、発現の助長、純粋化の
改善、あるいは適切なタンパク質の発現を可能にしたり、免疫原性を改善するよ
うなりNA配列に対して、同一の解読枠内において、融合させたものでもよい。
つぎに、ワクチンを開発しようとする場合、中和化抗体または感染防御抗体を、
天然抗原の不連続で立体構造依存性のエピトープに向って狙いを定めることもで
きよう。それゆえ、組換え形発現系から得られたタンパク質は、自然環境におい
ての、もとのタンパク質分子の3次元構造(立体構造)とは可成り異なった立体
構造を有する可能性があることを考慮に入れておかねばならない。かくして遊離
されたタンパク質の免疫原性に依存して再生させて、適切な分子的立体構造を回
復させることが必要となり得る。タンパク質の再生の方法は、科学文献中に多数
見出されるが、その方法は、(1)アルカリ、カオトロープ、有am媒、および
イオン式界面活性剤等の試薬を使用して、不正規にからみ合ったタンパク質を変
性(はどく)シたのち、希釈、透析、またはpH調整によって再生して、変性を
除去し、(2)タンパク質を脂質2重層即ちリポソームに再構成し、免疫原性タ
ンパク質に対して細胞膜のような環境を再構成させるのである。
この発明によれば、前記説明の形式のクローン化伝播体によって形質転換された
宿主から生成されるタンパク質を、生理学的に許容しつる伝播体と関連させるこ
とにより、家豚の赤痢病原体に対する予防が可能となる。前記の指摘のとおり、
このようなタンパク質は、前記病原体の1種または複数種の抗原のエピトープを
認識する抗体を誘発する機能を有する。このような発現されたタンパク質は、以
下の説明中では「組換え形鋼原体抗原」と称することもあるが、前述のとおり、
タンパク質が同時に断片や誘導体または融合生成物として含まれるような病原体
抗原と同一のタンパク質ではない。「組換え形鋼原体抗原」という用語は、断片
、誘導体あるいは融合生成物をも包含するものである。
組換え形赤痢病原体抗原は、その病原体に対する予防効果を達成する量において
ワクチン内に混入される。一般にワクチンの1回処方量は、少くとも5マイクロ
グラムの組換え形赤痢病原体抗原(以下、「病原体抗原」とする)を含有する必
要があるが、好ましくは100マイクログラムの病原体抗原を含有する方がよい
、多(の場合、20ミリグラム以上の量のワクチン中でも、前記の必要量の病原
体抗原を含有していないのが通例である。
前記病原体に対するワクチンに対して、「予防」または「予防する」という用語
を使用する場合、それは、ワクチンが、家豚の赤痢病原体を駆逐すること、ある
いはその病患症状の重症を軽減することを意味する場合のみならず、その両者を
含める意味にも使用する。
複数の処方が行われるときは、一般に6週間の間に3種以上の処方を行ってはな
らない。
組換え形鋼原体抗原との関連において使用される伝播体は、種々の伝播体のうち
の何れか1種が使用される。適切な担持体の各実例としては、ワクチン用の鉱物
油、明ばん、合成高分子等の担持体が周知であり、適切な担持体の選択は、当業
者にとって容易である。その選択は、ワクチンの投与の方式によっても左右され
る。ワクチンは、注射用の処方でもよく、または筋肉下、静脈内、鼻腔内、ある
いは皮下注射によっても行われる。または、ワクチンは、食物または水と混合し
ての経口投与、または錠剤形とする等も可能である。
その他種々の投与方式が考λられるが、この発明においては、特定の投与方式に
限定されない。
またワクチンには、病原体抗原のまたはその断片の他に、活性成分その他の補助
剤が添加されることは、前述のとおりである。
またこの発明によれば、前記説明の形の病″原体タンパク質抗原の1種を、特殊
な結合体として使用することにより、病原体抗原に対抗する抗体を検出し、判定
することが可能となる。
換言すれば、病原体抗体用の免疫検定法であって、その検定法中には、病原体抗
原が結合体として使用され、特定的に病原体抗体を結合させるようにする方法で
ある。
この検定法では、サンドイッチ形の検定器を使用するのがよ(、病原体抗原がバ
インダとして固体支持体に支持され、試料内にある病原体の特定の抗体と、結合
された抗体とを結合させ、適切なトレーサで判定されるものである。
このトレーサは、着脱可能なラベルを付着したリガンド(配位子)より成る。リ
ガンドは、病原体抗体によって免疫学的に結合された形のリガンドで、このリガ
ンドは既知の方法でラベル付けすることができる。
固体支持器上の病原体抗原に対して結合される病原体抗体は、例えば、1つの適
切な着脱可能なラベルで表示された病原体抗体用の1つの抗体を使用することに
よって判別される。
このサンドイッチ式検定法では、病原体抗体に対してラベル付された抗体、単一
クローン化抗体でも、多クローン化抗体でもよい。例えば多クローン化抗体は、
家豚対向のグロブリンIgGでもよく、または特に赤痢病原体に対して用意され
た1つの抗体であればよく、これは通常の手法で生成されたものでよい。例えば
、その病原体抗体を適切な動物に注射して得られる。
着脱形ラベルは、酵素、放射性ラベル、色原体(ケイ光染料または吸光染料でも
よい)その他の内から適宜に選択できる。
ラベルの選定は周知の技術に属する。
抗体の固体保持器も、種々の固体保持器の中から適宜選択でき、その選定も周知
の技術と見なされる。例えばマイクロ滴定板、管、粒子等があるが、この発明で
はいずれにも限定はしない。抗原は通常の方法で支持され、例えばコーティング
、共有結合体等である。その選定も通常の技術と見なされる。
サンドイッチ形検定器は、種々の方法で遂行でき、例えば「前進」、「後進」ま
たは「同時」があるが、前進法が最適である。
代表的な手法では、固体支持器に支持された病原体抗原を、まず病原体抗体を含
むと想定されるサンプルに接触させて、サンプル中に存在するいずれか特定の抗
体を、支持体上の抗原に結合させる。
固定支持器を洗浄したのち、病原体抗体に結合するトレーサに支持器を接触させ
る。抗体がサンプル中に存在すれば、トレーサは、車体支持器上の抗原に結合さ
れた抗体に結合されるようになり、支持器上のトレーサの存在が、サンプル中に
病原体抗体が存在することを示すゆトレーサの存在は、周知の手順で着脱形ラベ
ルの存在を判別することによって判断される。
サンドイッチ形検定法が最適ではあるが、病原体抗原の検定は他の方法もある。
例えば、膠着検定法では、抗原がラテックス粒子などの固体粒子上において使用
される。
また、この発明は、病原体抗体は前記と同様に支持して、トレーサがリガンド(
配位子)と着脱ラベルより成る検定法、即ち1組の試薬キットとした検定法を提
供する。トレーサのリガンドは、病原体に結合されている。試薬は、適宜なキッ
ト即ち試験パッケージに収納され、さらに緩衝剤等の他の成分を含ませることが
できる。病原体抗原は、固体支持器に支持させる方がよい。
この発明の発現伝播体のDNA配列により、少くとも1種のタンパク質に対して
遺伝暗号を付与し、このタンパク質が病原体抗原のエピトープを認識する抗体を
誘発する効果を生ずる。
またこの発現伝播体により、宿主生物の形質転換を可能とする。
さらに、前記宿主によって発現される少くとも1種のタンパク質を有する予防ワ
クチンの実現を可能ならしめる効果がある。
4、
付表1は、血清型B204からのペプチド単一配列なしの場合の、39kDa遺
伝子フアミリーの遺伝子生成体の各々の比較表:
付表2Aは、39kDa抗原1−4を暗号付与するB204遺伝子のDNA配列
;
付表2Bは、39kDa抗原5−8を暗号付与するB204遺伝子のDNA配列
:
付表3は;プラスミドpTrep 106 の家豚赤痢遺伝子挿入体のヌクレオ
チド配列:
44表4は、発現プラスミドpTrep 301 の部分DNA配列;
付表5は、PCRから誘導された赤痢病原体(B204)クローンから予想され
るアミノ酸配列;
付表6・は、プラスミドpTrep 702の推定アミノ酸配列;付表7は、プ
ラスミドpTrep 704の推定アミノ酸配列;付表8は、プラスミドpTr
ep 505の遺伝子組換え生成体から予想されるタンパク質配列である。
第1図は、39kDa遺伝子をスクリーンして得られた遺伝子群とサブクローン
;
第2図は、プラスミドpTrep 505のプラスミドマツプ;第3図は、プラ
スミドpTrep 702の構成図;第4図は、プラスミドpTrep 704
の構成図;第5図は、プラスミドpTrep P CR発現伝播体の構成図。
今回の発明について、以下の例に関してさらに説明する。しかしながら、本発明
の範囲はこれらに限定されるものではない。例では特に断わらない限り、精製、
切断および連結は「分子クローン化、実験手技J (Mariatisら著、C
o1d SpringHarbor Laboratory、1982年)の記
載にしたがって実施する。以下の例では、特に示されない限り、変換はCohe
nら(PANS、69.2110 (1973年))の方法にしたがって実施す
る。
例1.天然の抗原の精製および回復
Treponema hyodysenterieaのB204株は、下記のよ
うに調製した肉汁培地で成長させた。脳・心臓浸出液(Difco社製)37グ
ラムを1リツトルの蒸留水で希釈し、オートクレーブ処理後放冷し、ブドウ糖溶
液(最終濃度を5グづム1リットルとする)および仔牛血清(最終濃度を5%(
容量対容量)とする)を無菌状態で添加した。この培地をあらかじめ還元する(
嫌気状態とする)ため、窒素90%、二酸化炭素10%の組成のガス流を24時
間潅流させた。この完成した培地に容量1〜10%の活発に成長している12立
り旦培養物を播種し、温度を37〜39℃に保ち、培地のpHは6.8に維持し
て、酸素を含まないガスを連続的に潅流させ(流速、50mj2/分/培地1リ
ットル)で培養した。
細胞密度が5X10′1個/ m 42以上に到達したら(顕微鏡下で計数)、
この発酵過程から細胞を取り出す。細胞を遠心分離によって集め、10mMの酢
酸カリウム、pH4,75,150mMの塩化カリウムを含む緩衝液で洗浄と再
遠沈な2回繰り返した。次に細胞を10mMの酢酸カリウム(pH4,75)に
再浮遊し、光学的濃度が(600nmで)25〜30になるようにした(溶液の
希釈液について測定)。この場合、典型的な例では元の培地の容量の約1/20
となる。
抽出方法
次にこの細胞懸濁液にTween−20(非イオン化洗剤)を加え、その最終濃
度を0.2%とした。10分間そっと攪拌してから細胞を遠心分離した(10,
000且で10f+間)。
上演分画を捨て、細胞を同じ容量の酢酸緩衝液に再浮遊し、Tween−20を
2.0%の最終濃度で添加して抽出した。
遠心分離後、2%Tween−20の上清液(洗剤によって可溶化した抗原プー
ル)を取り置いて、細胞の塊は再びTween−20に浮遊し、抽出した。この
一連の操作を5回繰り返し、その間にTween−20の濃度を約2%から約l
O%へと増加させた。こうして得られた洗剤によって可溶化した上清分画を1つ
に合わせた。この抽出方法により、エエ立り旦の表面タンパク質が選択的に(定
量的ではないが)可溶化され、細菌の溶解や破裂は起きない。
抗原調製物を濃縮するために、上清分画を超遠心分離(100、OOOxg)に
1.5時間かけ、得られた塊(H3P’)をpH6,8の25mM Tris緩
衝液に再懸濁し、超音波で拡散させた。
抗原の精製
次に再懸濁したH3Pを15容のpHs、8のTris塩酸と、6Mの尿素を0
.45μMのフィルターで濾過したものと混合した。これを室温で2.3時間攪
拌した。100,000Xgで遠心分離し、上演(LISI)を別に取りおいた
。この段階で得られた塊の分画(UPI)は第2段階として尿素に再懸濁して抽
出を行った。この物質を前回と同じように遠心分離し、上清(US2+および塊
([JP21を収集した。
UF4の主要なタンパク質成分は39kDaで、39p抗原と呼ばれることがあ
る。この39p抗原は、SDS存在下での分子ふるいカラムクロマトグラフィー
またはアクリルアミドゲルからの電気溶出によってさらに精製された。
上記の尿素に溶けない塊(UF4)の主要タンパク質成分として分離される沈澱
可能な形態(39p)に加えて、可溶性の39kDaの抗原(39s)を分離す
ることができる。
39s抗原を作製するため、1工立エユ細胞を上記の方法でTween−20を
用いて抽出した。最後のTween−20による抽出の後、残った細胞塊を湿重
量1グラムあたり約2mεの10mM酢酸カリウム(pH4,75)に再懸濁し
、超音波処理を行った。超音波処理をした細胞の塊は、4℃で26.0OOX4
の遠心分離を15分間行い、39s抗原と分離した。次に得られた上清を20℃
で100,0OOXzの遠心分離に2時間かけ、超音波処理によっても放出され
た沈澱可能な膜に関連したあらゆるタンパク質を塊にした。上清(39°)には
、主要なタンパク質成分として39s抗原が含まれているが、これを2μMのフ
ィルターで滅菌ろ過し、4℃または凍結状態で保存した。4℃で保存した場合に
は、何らかのタンパク質分解が39s抗原に起きる。
26.0OOx且で得られた細胞塊に対して、上記の超音波処理および遠心分離
の手順を繰り返すことにより、さらに39°を分離することができる。元の培養
物の容量1リツトルあたり、約4mgの391が得られる。この収率はUF4の
収率とほぼ等しい。
39sタンパク質と39pタンパク質は、SDSポリアクリルアミドゲル中で同
一の電気泳動移動性を示す。この2つのタンパク質は、免疫学的にも交差反応性
を有する。UF4に対して作製された抗血清や、ゲル精製を行った39pは、ウ
ェスターンプロット法により39sを認識する。逆に39°に対して作製された
抗血清は、ウェスターンプロット上の39pを認識する。また39sと399は
、工128で標識した完全な二工立n細胞の表面上を、優勢なタンパク質ととも
にいっしょに移動する( 1Jarchalorisら、Biochemist
ry Journal、第24巻、921ページ(1971年))。ブタから得
られた抗血清で、ブタの赤痢を実験的に感染させて回収したものでも、39kD
a抗原の39sまたは39pのいずれかの型を識別する。
例2.39sおよび39p抗原のタンパク質配列発酵およびタンパク質精製は、
例1と同様に実施する。
2回目の尿素抽出法の遠心分離によって得られた不溶性物質(UF4)には、単
一の主要なタンパク質成分が含まれており、これが39p抗原である。この不溶
性のタンパク質は、3%のSDS、1mMのEDTAおよび70mMの2−メル
カプトエタノールを含むpH6,8の25mM Tris=塩酸中で煮沸するこ
とにより、溶解することができた。この溶液をゲルろ過クロマトグラフィーに供
し、その際にはセファロ−ゼロ B (Bio Rad、Richmond、C
AIの30cmのカラムを用いた。30kDaのピークは、カラム溶出液の分画
についてゲル電気泳動を行って識別した。ピークに相当するあたりの分画な合わ
せて、アセトンによる沈澱でタンパク質を濃縮し、遠心分離によって回収した。
得られた塊を1.1%のSDSに溶解し、次にクロロホルム・メタノールで抽出
して残ったSDSを取り除いた。
上記のように調製した39kDaのタンパク質のアミン端末のアミノ酸配列を決
定するため、自動化されたAppliedBiasystems社製のガス相配
列機において、連m E d mの分解を用いた。このようにして明らかにした
、本タンパク質の最初の41個のアミノ酸の配列を以下に示す。
Asn−Asp−Thr−IIe−Lys−Gly−Thr−Phe−7−7−
Arg−39sのアミノ酸端末のペプチド配列は、39@の調製物から直接得ら
れた。391の調製物はアセトンによる沈澱で濃縮し、配列を決定した。さらに
39s抗原の内部におけるペプチド配列を明らかにするため、内タンパク質分解
酵素LysC(−1/100W/W)をo、i%のSDSを含むpH8,5の5
0mM Tris塩酸中で作用させ(37℃、16時間)、消化した。タンパク
質分解により分割生成物は逆相HPLCを用いて精製し、Vydac CJカラ
ム(250mrax4.6+IIm、 5μM)中でO%〜100B%の直線勾
配(0%は0.1%三弗化酢酸、100B%は67%のアセトニトリル、33%
のイソプロパツールおよび0.1%の三弗化酢酸)を用いて展開し、配列を決定
した。39p抗原のペプチド配列は上記のように展開されたが、これについても
同様の方法で決定した。また39′″からは、内タンパク質分解酵素■8(”
1/100W/W)を0.1%のSDSを含むpH7,8の50 m V N
H4HCO3中で作用させて分割生成物を消化によって得、これを精製したとこ
ろい(つかのタンパク質配列がさらに得られた。
また39p抗原の内部配列は、次のようにして決定された。
39kDaのタンパク質(UF4の細胞分画にある)を内タンパク質分解酵素L
ys−Cを用いてタンパク質分解消化を行い、得られたペプチド断片をHPLC
で精製してアミノ酸配列を決定した。39kDaのタンパク質300μgをまず
アセトンで沈澱させ、次にpH8,5の25mM Tris液に4Mの尿素を溶
かした溶液に再懸濁し、2.5μgのLysCで消化した(37℃、16時間)
。C−4逆相カラムを用い、0.1%三弗化酢酸中のアセトニトリル:イソプロ
パノール(2:1)の勾配で展開したところ、溶出された物質からはピークとし
て1つのペプチドが得られた。
精製したこの断片は次のような内部配列を示した。
val gin his ser leu ala trp gly alat
yr ala glu leu tyr val arg pro val g
in asp leuglu glu tyr phe glu met as
p ile asn、、。
このアミノ酸配列は、UP2分画の39kDa成分のタンパク質分解酵素耐性成
分を、キモトリプシンで消化した後にも決定した。UP2タンパク質を2 m
g / m 12の濃度で懸濁した液を超音波処理し、0.1%のZwitte
rgent 3−12洗剤を含むpHs、8の25mM TrisJi!fl液
に20ug/mj2のキモトリプシンを入れた申出、37℃で16時間培養した
。配列決定に先立って予備的なゲル電気泳動を行い、クロロホルム・メタノール
によって沈澱および抽出を実施したところ、電気溶出によってタンパク質分解酵
素に対して抵抗性の27kDaの生成物が単離された。この成分は次のような配
列を示した。
asp xxx xxx thr 1ys−asp tyr met gly
ile ser thr asp ile gin leu arg tyr
tyr thr xxxile asp ala phe asn ala i
le arg leu tyr phe lys tyr gly gln x
xxxxx phe
39pおよび39sから得られたアミノ酸配列のデータをまとめて比較したもの
を、例の後に付けた表1に示した。タンパク質の全体について配列の決定を実施
してはいないが、いずれのデータも39p抗原と39s抗原とにアミノ酸配列の
違いを示すものではなかった。したがって、39p抗原と39s抗原のアミノ酸
配列は非常によく似ており、同一のものかもしれないと結論することができる。
例3一般的な方法
特に断わらない限り、後出の例では下記のr一般的な方法1を使用した。
A、ニー立り旦のDNAのゲノム蔵書の構築48 u g (+) L」ニーB
204株のゲ/ ムD N Aを、A1.uIによって部分的に消化した。E
coRIリンカ−を製造者(Pharmaci、a LKB Biotechn
ology、Piscataway、NewJerseylの指示に従ってP3
2ATPで活素化し、50単位/ m ilのBMBリガーゼを用いて133u
g/mgのリンカ−濃度でAlu Iによって部分的に消化されたL2立しユの
DNAと連結させた。−晩連結を行わせた後、リガーゼを熱によって不活化し、
反応物をEcoRIで消化した。
このDNAは、カラム緩衝液として0.3MのNaCβ。
$)H8,Oの0.05mMのTris塩酸、1mMのEDTAおよび0.06
%アジドナトリウムを用い、S−200(Pharvacialカラムで分画化
し、遊離したリンカ−や遊離ATPを取り除いた。回収された二、立上ユのDN
Aは、PRomega Biotec(Madison、Wisconsinl
から入手し、製造者の明細書に従って使用した脱リン化したラムダgtll E
coRrの腕と連結させた。次にこの連結を±n vitr。
包装キット、stratagene (San Diego、CAIから人手し
たlrGigparkJを用いてラムダバクテリオファージ粒子中に収納した0
次にこのファージをE、coli Y 1090r−株(Promega Bi
otechlの定富ファージ培地に滴定した。白色斑の数は、もとのファージ保
存液が合計0.5mgの中に1.4X10’ pfu/m℃を含んでいたことを
示した。
B2組み換えファージの識別
39kDa遺伝子について混合オリゴヌクレオチドスクリーニングを実施するた
めに、L D、 BentonとR,11,Davisの方法(Science
、第196巻、180ページ、1977年)を用いた。二個ずつのフィルター
の各オリゴヌクレオチド探針と交雑した。約10’ cpm (1〜2mgの探
針)の探針をフィルターに使用し、37℃で一晩処理した。交雑溶液の成分は次
のとおりである。
5xDenharts
0.1μmのyATP
250LLg/mf2のE、 co I i+RNA6xNET (I XNE
T=150mMのNacj2.15mMのTriS塩酸、pH7,5,1mMの
EDTA)
0.5%のNP40
1mMのどロリン酸ナトリウム
交雑に先立って、フィルターは交雑溶液で2時間、37℃で洗浄した。交雑後、
フィルターはRT (20分・洗浄)で2回、0.1%SDSを含む6XNET
で37℃(20分・洗浄)で1回洗浄した。次にフィルターを乾燥させ、X線フ
ィルムに暴露した。陽性斑を選択し、再びスクリーニングして斑を精製した。フ
ァージDNAはC,He1m5らの方法(DNA、第4巻、39ページ、198
5年)を用いて単離した。
C,RCR計画
1.10mgのゲノムDNA (B204またはB234)を10μρのIOX
反応緩衝液(Perkin El+aer Cetusl、16uf2の1.2
5mM dNTP (各々)、25.、gのpriwer# 1 (41LM
) 、および25u、9のpriver# 2(4μM)と混合し、QHx○を
用いて最終容量を100μβとした。
2、この混合物を94℃で1.5分間加熱し、タンノ(り質を変性させ、50℃
で2.5分間焼還した。Tagポリメラーゼ(15V/u、9) (Perki
n Elmer Cetusl o、5μεを添加し、55℃で10分間重合を
行わせた。
3、第2段階で明記した時間および温度条件で、変性、焼還および重合をもう一
度実施した。
4、重合時の温度を65℃に上げて、第2段階と同様の変形、焼還および重合を
23回繰り返した。
5、最後の増幅過程の後、この混合物をフェノール:クロロホルム(1: 1)
およびクロロホルムで抽出し、エタノールで沈澱させた。
6、抽出および沈澱の後、この試料を適切な酵素(BamHlおよびHi nd
3)によって消化させ、望みのベクター(pVC8またはpVC9)を用いて連
結した。
D1点斑点スクリーニング計画
1、細菌のコロニーを一晩培養してスクリーニング蚤こカニける。
2、−晩培養したもの50μ2を遠心分離し上清を取り除く。
3、細胞の塊を、10mMのEDTAを加えたpH8,0の25mM Tris
塩酸に、鶏卵の白色リゾチーム(1mg / m 12 )を添加した液200
LLI2中に再懸濁する。
4、室温で5分間培養する。
5、短時間(3秒間)の超音波処理を行う。
6.3NのNaOH20g、9を添加し、70℃で1時間培養する。
7、xiになる*で冷却t、、2M(7)NH40Acを220μ2添加する。
混合する。
8、真空を利用してニトロセルロースのフィルターに適用する。
9、フィルターを空気乾燥する。90℃で2時間焼く。
10、望みの探針でフィルターを探索する。
E、割目翻訳探針の調製
1.50ngのDNAの断片を9μ2のTE中で5分間煮沸し、タンパク質を変
性させる。氷上で冷却する。
2、5uA(1)ガンvaATp (6,0OOCi/mMof2゜10mC1
/mj2)、IOX反応緩衝液(BMB)に溶解した変性ヘキサマー2μ2.3
μ2のdNTP (25μMのdG−、dT−およびdCTP、最終濃度)およ
び2LL!2のKlenow (20/LLn、BMB)を添加する。
3.37℃で30分間培養する。10rr+MのEDTA30μβを添加して停
止させる。
4、G−50回転カラム(BMB)を用いて、標識された断片を取り込まれなか
った標識化合物から単離する。
F、割目翻訳探針によるスクリーニングの手順スクリーニングの手順は次のとお
りである。
1、焼いたニトロセルロースのフィルターを、pH8,0の20mM Tris
塩酸に1mMのEDTAおよび0. 1%のSDSを加えたもので、37℃で2
時間あらかじめ洗浄する。
2、フィルターを50%の脱イオン化ホルムアミド、5XDenhardt’s
、 5 X S S P E 、 0 、 1%のSDSおよびサケの精子のD
NA (100ug/mlの中で2時間42℃であらかじめ交雑する。
3、割目翻訳探計を5分間煮沸してタンパク質を変性させ、氷上で冷却する。
4、あらかじめの交雑した溶液およびタンパク質を変性させた探針の中で、42
℃で一晩交雑を行わせる。
5、フィルターを2xSSCおよび0.1%SDSを用いて室温で2回洗浄する
。
6、O,lX5SC中で42℃で1回洗浄する。
7、フィルターを乾燥させ、−70℃で遮へい板を強化してX線フィルムに暴露
する。
G、セメント質の調製
1、−晩培養した細胞を、元の容量の1/25のpH8,0の25mM Tri
s塩酸に10mM(7)EDTAと1mg/ m j2のりゾチームを添加した
液に再懸濁する。
2.30〜60分間培養する。超音波処理によってDNAを破壊し、粘度を下げ
る。
3.1/10の容量の2o% Triton X−100を添加する。実験用振
どう器で2時間攪拌する。必要に応じて超音波処理を行い、粘度を下げる。
4.10,0OOX且で10分間遠心分離し、塊状のセメント質を得る。
5、セメント質を元の容量の1/25のpH8,0の20mM Tris塩酸に
、5mMのEDTAと5%のTriton X−100を添加した液に再懸濁す
る。超音波処理を行う。実験用振とう器で一晩攪拌する。
6.10.0OOX且で10分間遠心分離し、塊のセメント質を得る。セメント
質を5 m MのED″TAを含むpH8,0の20mM Tris塩酸で洗浄
する。遠心分離する。
7.5mMのEDTAを含むpH8,0の20mM TriS塩酸を元の容量の
1150用意し、この中に再懸濁する。
例4.39kDa抗原の一族の最初の仲間のコードを示す遺伝子の識別
例2に示したアミノ端末のアミノ酸配列のデータを使用して、−組のDNA探針
を合成した。これらの1つ1つは変性した配列のプールから成るもので、下記に
示すように目標部位のアミノ酸配列のコードを示すヌクレオチドの可能な組み合
わせのすべてを包含する。各探針はヌクレオチド17個分の長さである。
!
O
G degeneracy=96foldAluIによって部分消化された一エ
立しユのゲノムDNA(8204株)に由来するEcoRIで結鎖した断片を含
むラムダGTII蔵書を、探針で走査した。3−5Cfiという1つのファージ
が、探針553および555との交雑によって識別された。このDNAはEco
RIによる消化の後に検査され、1.6kbの挿入部を含むことがわかった。
このEcoRIの側面に位置するファージ3−5CI2からの1.6kbのDN
A部分は、アクリルアミドゲルからの電気溶出によって単離され、次いでEco
RIによる消化を受けて直線化されていたプラスミドpUc19に連結したもの
である。
これらのDNAはともに連結し、旦、cofiiの中に変換され、組み換えプラ
スミドpTrep’106(付表3)を含むクローンが、プラスミドDNAの分
析または制限消化によって確認された。
プラスミドpTrep106は、蛋白質の合成を試験管内での353−メチオニ
ンを含む組み合わさった転写・翻訳系に向けるために使用した。この系による蛋
白質生成物を5DS−ゲル電気泳動にかけたところ、ニエmユのDNA挿入が行
われていない親のプラスミドでは見られなかった39kDaの蛋白質が認められ
た。このことがら、クローン化されたDNAには、皿、ユL旦39 k D a
抗原のための完全なコード配列が含まれており、E、coI2iが7のプロモー
ターおよびリボゾーム結合部位を認識することができ、この異質な蛋白質の合成
を方向づけることができることが示唆される。
プラスミドpTrep106によって変換された旦、二二工土の株は、目的の3
9kDa T、工U抗原を相当量生産することはなかった。したがって、組み換
え抗原が高水準で発現するようにするプラスミドの構築は、以下のように行った
。
EcoRIの側面に位置する、pTrep106の1.6kbの断片は、Eco
RIによる消化のために直線化したプラスミドpUc18へと連結された。得ら
れたプラスミドpTrepH2はPstIおよびBamHIで切断し、次にエグ
ゾヌクレアーゼmで処理してC一方向性に)、39kDa 二、立!ユ抗原の開
始コドンと予想されているATG(Henikoff、Geve 、第28巻、
351〜359ページ、1984年)の上方にある無意味なりNA配列を取り除
いた。この消化の間の種々の時間にDNAの部分を取り除き、エグゾmをフェノ
ール抽出によって不活性化し、残りのDNAはヌクレアーゼSIによる消化によ
って鈍い末端部を持つようにし、次にこのDNAを再連結させてE、co!2i
の変換に使用した。
このような新しいクローンから得られたプラスミドDNA、pTrepH2−1
のヌクレオチドの配列決定(Sangerら、PNAS、第74巻、5463ペ
ージ、1977年)により、成熟したニエ立ヱo39kDa蛋白質のコードを示
す372個のコードに近接する配列と、信号配列からの7個のアミノ酸が、親の
pUC18プラスミドのHindlI[部位の下方に結合していることがわかっ
た。この結合は読み取り枠にあり、その発現がCacプロモーターによって調整
されると思われる結合蛋白質のコードを示している。ただし、このためにはクロ
ーン化された断片の向きが、HfndI[+がらEcoR1部位へとpUC9の
中へクローン化することにより逆にされなくてはならない(付表4参照)。得ら
れたプラスミドpTrep301によって変換されたE、coI2iは不溶性の
39kDa抗原を生成したが、この抗原はブタから採取した血清と免疫吸取紙お
よびプレートEL r SA分析の双方で反応する。(用いたブタの血清は、ブ
タ赤痢から回収したものと、12mから精製した39kDa蛋白質によって免疫
した動物からのものの両方であった。)
39kDa抗原の組み換え型の精製
旦、coQiのCY−15,000株でプラスミドpTrep301を含むもの
を、アンピシリンを200LLg/mβ含むLur iの肉汁250rr+42
中で培養した。この培養物は37℃で18時間培養された。細胞は遠心分離によ
って収集し、元の容量の1/20の25mMのTris、10mMのpH8,0
のEDTAおよびimg/m℃のりゾチームを含む緩衝液に再懸濁した。室温で
30分間培養した後、細胞は溶解してさらに超音波処理で破壊した。非イオン系
の洗剤TritonX−100を最終濃度が2%となるように添加し、細胞溶解
物を室温で1時間混合し、次に1.0.000×且で遠心分離した。これらの段
階の後の不溶性の塊の分画を回収した。この分画の主要蛋白質成分は、約40k
DaのMrを持っていることが、5DS−ゲル電気泳動後の試料をCo關ass
ieブルーで染色することで判断された。この同一の蛋白質成分はウェスターン
プロット分析によって、UP2分画から得られた本物の39kDa1−エヱユ蛋
白質に対して作製したブタおよびマウスの抗血清によって認識された。またこの
組み換え蛋白質は、実験的に引き起こされたブタ赤痢から回復したブタの血清を
用いて探りあてた免疫プロットによっても認識された。
この例において得られた39kDa組み換え抗原について予想されたアミノ酸配
列は、12工!ユのUP2分画の39kDa抗原のアミノ酸配列と非常に良く似
ているが、同一ではない。しかしながら、これらは単一の血清によって認識され
る共通のエピトープを有している。これ以降に示すように、この例で生成した3
9kDa組み換え抗原は、異なるニー立しユ抗原のコードを示す多重遺伝子の1
つである遺伝子1によってコードを示された蛋白質に相当する。これらの多重遺
伝子の分子量は約39kDaである。
以下の例4で議論するように、エエ立り旦のゲノムには分子量が約39kDaの
関連した抗原のコードを示す遺伝子が少なくとも7個存在する。これらの遺伝子
のうち1つだけの生成物しか試験管内で培養した細胞からは単離されていないが
、この遺伝子群の別のものが生体内では表現され、この分野における感染からの
防禦に対して免疫学的な関連のあるものである可能性がある。これらの蛋白質そ
れぞれに先行して信号配列があるという観察効果から、これらはすべて発現する
時には細胞の細胞質から搬出されるだろうということがわかる。試験管内で培養
した細胞の表面を、IItsとラクトペルオキシダーゼの存在下で標識すると、
KGP分画の39kDa蛋白質が識別される主要な蛋白質である。したがって、
39kDa遺伝子族の別の遺伝子が発現している細胞では、試験管内でCopy
5遺伝子を発現している細胞とは、非常に異なる表面の構造が見られるかもしれ
ない。この39kDa遺伝子族の1形態に対して増加する免疫反応は、別の形態
のうちの1つを発現している細胞に対してはほとんどはっきりした効果が認めら
れないかもしれな例5.39kDa抗原族の追加メンバーのコードを示す遺伝子
の識別
39pからの内部アミノ酸配列は、pTrep301のアミノ酸配列として予想
されたものとは充分異なっており、変性させたオリゴヌクレオチド(Cod 6
64、表2)の選別および合成が可能と考えられた。このオリゴヌクレオチドは
、pTrep106の遺伝子生成物のコードを示す配列と、39kDa抗原のコ
ードを示すものとを識別するために利用できるだろう。
pTrep106のスクリーニングに用いたラムダGTIT/B204の蔵書は
、Cod664によって探査され、またp”rrep301からの39kDa蛋
白質のアミン端末部分のコードを示す411個の塩基対5phl−Ball断片
から作り出された割目翻訳探針によっても探査された。
さらにB204ゲノムDNAを部分的に制限酵素5au3aで消化したものと、
BamHIで消化したラムダEMBLSとによる連結によって構成されたライブ
ラリーも、これらのプローブ(消息子)によってスクリーン(分離増殖)された
。このスクリーニングの結果、コード554.301Sph−Bclあるいはこ
れら両者に対して交雑された多くのファージが確認された。
交雑化したファージは精製されクローンされ、プラスミドpUC8,9,18ま
たは19が得られ、ラムダファージ、その交雑パターンおよびサブクローン群を
表3に示す。
サブクローン体および内部ペプチド配列からのDNA配列に基づいて、類似の3
9kDaタンパク質にコードする少なくとも6種の関連遺伝子が存在することが
判明した。分析の結果、UP−2,39★分画中に発見された39kDa抗原を
、#5遺伝子が最もよくコードすることが推定された。
サブクローンまたはそれらのいずれの組合せであっても、#5遺伝子の完全長コ
ピーを含んでいなかった。そこで他のプローブを調製して39kDa抗原をコー
ドする遺伝子の残余部分を分離するための他のプローブを調製した。39sと3
9p抗原から得られたカルボキシ末端断片のペプチド配列から抽出された縮退オ
リゴヌクレオチド(Cod 1019とCod1020)をも使用して、GTI
Iライブラリーをスクリーニングし、#5遺伝子用の配列に一層広範にコードす
る配列を含む1種または2種以上のファージが得られた。若干のアミノ酸に対す
るコドンの使用が、39kDa系の他の遺伝子中に見られる使用法と類似である
と仮定すれば、前記Cod 1019と 1020の変性は減速される。
この追加スクリーニングによって特定されたファージと、それらの交雑パターン
およびサブクローン群を総合した結果を表7に示す。
重複サブクローン群から抽出されたDNA配列により、39kDa抗原群は、タ
ンデム形に反復された39kDa遺伝子の2種のサブファミリー中に発見される
ことが判る。ファミリー1には(1〜4)が、ファミリー2には(5〜8)が包
含される。各遺伝子は、内部バクテリア細胞膜を通してのタンパク質の移送を指
示する仮想信号配列により、そのタンパク質にコードする。
完全長遺伝子1〜8の各々に対する遺伝子配列および予測アミノ酸配列を付表2
.2aに示す。さらに第1図は2種のライブラリーをスクリーニングして得られ
た遺伝子ファミリーとサブクローン群のマツプである。
付表1は、異なる完全長の7種の39kDaの病原体抗原および遺伝子のカルボ
キシ末端断片にコードする1〜7遺伝子の処理生成体の予測アミノ酸配列間の関
係を示す。
パーキンエルマー/セタス法ポリメラーゼ連鎖反応装置は、39kDaの完全長
コピーを含むクローン群を判別するスクリーニングファージライブラリーに対す
る補充として使用された。遺伝子#l、2.3(3°末端のみ)および#4 (
5’末端のみ)は、確かに特有の内部DNA配列を含んでいるとはいえ、元来、
同一の5°および3°DNA配列を含むものである。
かくして5′配列および3′配列の反転補動列に相当する2つの連係オリゴヌク
レオチドは、合成されてDNA合成用のプライマー(補助物質)として使用され
た。次いで血清タイプB204またはB234から得られたゲノムDNAの鋳型
と混合された。このオリゴヌクレオチドとDNAとの混合体を25サイクルの熱
変性サイクル、アニーリングおよびTaqポリメラーゼ使用DNA合成を通過せ
しめ、2個のオリゴヌクレオチドブライマーの間のゲノムDNA配列を増幅した
。これらの合成された配列は、制限酵素BamHIおよび Hind II■に
よって切断され、pucsあるいはpUC9にクローニングされた。pUC8に
にクローンされた場合は、断片の各々は読み取りフレームに整列され、9個のア
ミノ酸より成る融合タンパク質のLacプロモータから発現されるようにされた
。クローン群は、ドツトプロットスクリーニング法の規定に基づいてスクリーニ
ングされた。この非判別プローブおよびDNA配列分析のみに対して交雑された
若干のクローン群は、DNA配列に多少の不一致はあるとしても#7遺伝子に相
当することが判明した。これらのサブクローン群および交雑パターンの要約は、
実例により表4に示す通りである。
PCR方式は、完全長39p/39s抗原を暗号付与する#5遺伝子を合成しク
ローニングするためにも使用された。使用されたオリゴマーはCod1054、
Cod1055で、前者は#6遺伝子の5゛末端のDNA配列から、また後者は
39p/39s抗原のカルボキシ末端を暗号付与するDNA配列の反転補足から
抽出された。この配列により、#5遺伝子が他の遺伝子から識別される。次いで
オリゴヌクレオチドはゲノムDNAと混合され、Taqポリメラーゼの存在にお
いて25サイクルの熱変性サイクル、アニーリングおよびDNA合成を通過し、
干渉配列を増幅された。増幅された混合体は、制限酵素BamH1およびHin
d3で切断され、pUC8または9中ヘクローンされた。各プローブと交雑され
た。1つのクローンは、ベータガラクトシダーゼプロモータの制御下において発
現される遺伝子に対する全コード配列を有する。選ばれたクローンを選別してC
od968、CodlO19、Cod1020およびCod957へ交雑された
。そのうちの1種のpTrep613は、pUCのベータガラクトシダーゼプロ
モータの制御下において発現される遺伝子に対するすべてのコード配列を有する
。
PCR方式は、コピー#8全長抗原をコードする#8遺伝子を合成しクローンす
るためにも使用された。この方法で使用されたオリゴマーは、それぞれが遺伝子
の3′、5°末端に相当するCod1359およびCod1438であった。こ
れらのオリゴヌクレオチドを、B204またはB234からのゲノムDNAと混
合し、複合酵素Taqポリメラーゼの存在下において熱変性、アニーリングおよ
びDNA合成のサイクルを25回実行して、干渉配列を増幅した。増幅された混
合物を制限酵素BamHIと5allとで切断し、pucsまたはpUC9中に
クローンした。若干のクローン体を選択し、これらをCod957に交雑させた
。そのうちの1種のpTrep541は、pUCのベータガラクトシダーゼプロ
モータの制御下において発現される遺伝子に対するすべてのコード配列を有する
。このプロモータ制御反応(pTrep 345.541.604.605.6
20.613)によって抽出された8204発現クローンの図解は第5図の通り
である。これらのクローンでコードされると予想されるアミノ酸配列を付表5に
示す。
#2および6遺伝子に対応するゲノムDNAサブクローンからの39kDaタ
ンパク質の組換え型の発現pTrep505は、pucl 9起源のプラスミド
で、Lacプロモータからの39kDa遺伝子群の#2遺伝子のアミノ酸のうち
の最初の19種のアミノ酸の発現に寄与する。これはラムダGT11ライブラリ
ーからサブクローンされた制限酵素EcoR1断片を含むpTrep323から
構成されている。このEcoR1断片をプラスミドpWHA142中にサブクロ
ーンして正規の方向と読取りフレームに正置し、Lacプロモータから発現させ
た。このpWHA142は、EcoR1側に交差する読み取りフレームを有する
pucl 9からの誘導体である。pTrep505のプラスミドマツプを第2
図に示す。予想されるタンパク質配列は付表8の通りである。
pTrep702はpUCl 9起源のプラスミドで、#6遺伝子およびpUC
中の補足ペプチドに融合する成熟タンパク質の13種のアミノ酸の発現に寄与す
る。これはpTrep501とpTrep327から2ステツプで生成され、制
限酵素Ba1l、Aatllで切断され、Bcl、1−Aatllの断片で連結
される。このクローンからの断片pTrep701がプラスミドPWHA142
のEcoR1側ヘクローンされた。第3図は前記pTrep702の構成図で、
付図6はpTrep702でコードされた遺伝子組換え生成体のタンパク質配列
の予想配列を示す。
全長コピー#6抗原をコードする発現クローンpTrep704は、長さ430
塩基対のN5L1−Ndel断片を、pTrep508からの長さ847塩基対
のN5il−Nde1断片で置換することによって得られたpTrep702か
ら成る。pTrep508の3゛クローニング側は、カルボキシ末端をコードす
るDNA配列を含む。第3図は前記発現クローンpTrep704の構成図で、
付表7は、pTrep7Q4でコードされた遺伝子組換え生成体のタンパク質配
列の予想配列を示す。
pTrep505、pTrep702、pTrep704によってコードされる
組換え生成体は、大腸菌中の不溶解成分として再生される。
これらは被感染動物体からの血清、およびUF4によってワクチン接種された動
物体からの血清に対しても免疫反応性である。
表5は、異なる遺伝子またはコピーを有する約39kDaの7種の家豚赤痢病原
体抗原を発現するための39kDaの発現クローン群を表示する。
表1398抗原と39p抗原のアミノ酸の比較MYGDRDSWIDFLTHG
NQFRARMDQLGFVLつNGTIKGTFGF??Q?I 39 *抗
原(7)N末端P?S??TK?YMGISTDIQLRYYTGIDAFNA
工RLYFKYGQAGFK 39 p ” ’IFPYS?STKDYMGI
STDIQLRYYTGIDAFNAIRLYFKYGQAGFKTANGAS
EYFAQSLGFEARFYFLNTPVGNVTINPFIKVVNTAT
ANGASEYFAQSLGFEARFYFLNTPVGNVTINPFIKV
VNTALAQAVLGITANSDVVSLYVEPSLGYQATYLGK
AQAVLGITANSDVVSLYVEPSLHISENPYLNIDSK
1(ISENPYLNIDSK
VQH3LAllGAYAELYVRPVQDLE?YFEMDINRNGVP
VNFATSTGIT?YLPALGG?QMDIlfNSDSKRNGVPV
NFATSTGI丁?YLPALGGAQ註:指定以外は、SDSの存在下でリ
ジンCによる消化切断により生成された断片から抽出された全ての配列を示す。
1:SDSの非存在下ワクチンCによる消化2、アミノ酸配列の強度とDNAに
基づいて解明された断片付与倍数配列
3 : SDSの存在下におけるGluCによる消化4:機差および残査#1の
喪失により、残査#2によって開始される配列
上記配列中における単文字アミノ酸記号A=アラニン H=ヒスチジン P=プ
ロリンw=hリブトファン C=シスチン I=イソロイシンQ=グルタミン
Y=チロシン D=アスパラギン酸に=リジン R=アルギニン E=グルタミ
ン酸し=ロイシン S=セリン F=フェニルアラニンM=メチオニン T=ト
レオニン G=グリシンN=アスパラギン ■=バリン
表2
COD 配列 配列の起源 コピーの特定39p 内部へ°フ゛チト
配列
664 ACG−AAG−GAT−TAT−ATG−GGAAC(: 5
844 TTAATCCGCATGATA pTrep 106908 GTn
’CATCACAAFCAAA pTrep 333 3931 ATGAAT
ATGA(:GGATAA pTrep 330932 AAAGTTGATA
AACAAGG pTrep 333 4934 TATCATCCTrCTA
ATCCT pTrep 331 4956 CCGAAAGTACC’ffr
AAT pTrep 106 AlI368 TATAATCCTrATGAT
CCT pTrep 317987 GAATrCCGGATCCATGTAT
GG−pTrep 106 1−4AGATCAGGACGATTGGATT9
88 GTCGACAAGCTrATAATTAAA−pTrep 106 1
−4ATTCTGGCAAATACCAAGT1010 ATATrGACTG
ATAGTAT pTrep 506TCTACペプチド配列
1054 GAATTCCGGATCCATGTATGGCGACAG−pTr
ep 326 5,6AGATTCTTGGATC
1055GTCGACAAGCTrATAATTATTGAGCAC−pTre
p 510 8CGCCTAAAGCAGG
1092 AGTATGTTrGAACCAATA pTrep 333 81
151 TCATATGTATCGTGTATA pTrep 333 410
95 GGAGTACCTAAACTrCAA pTrep 337 8124
8 CGACAGAGATTCTrGGA pTrep 613 5,6132
8 GAATTCAATTACGGATrpTrep 537 81359 G
TCGACCTGCAGTTATTA−pTrep 520 8TTGTAAA
GCAGGTAAATA−CA
1438 GAATrCCGGATCCATGTATGG−pTrep 537
8TGCAGACAACACATGGCTT表3 組換え形ファージとサブク
ローン群の特定特定の根源
ファージ プラスミド 301Sph−Bcl Cod66453.3B 32
8 + +
56.3 330 +
左列の組換えファージはすべてGT11ライブラリーから得られたもの。
但しファージ9BのみはEMBL3ライブラリーから得られたもの。
表4 組換え形ファージとサブクローン群の特定下記各々からのスクリーンによ
り特定された〕7−ン’ pTrep 301Sph−Bcl 908 934
968 1010 1019 1020 1092 1095 115P 1
248
表5 PCRからの発現クローン
クローン 血清型 Cod957 Cod844 Cod908 Cod931
Cod932 Cod968 Codl151pTrep620 B204
+
pTrep651 B234 +
pTrep641 B204 +
表6
クローンの表示 コピ一番号 根源 備考置換を有する
実施例6 ワクチン内への39★抗原の適用ワクチン投与の2種の実験において
39s抗原を含み、前記実施例1の方法で調製された純化39★抗原を、補助剤
をf弁用するワクチン投与、あるいは市販のノ\イガード(Hygard。
Haver Labs、製)の抗原と比較した。
最初の実験では、各群から6頭の家豚を選択し、平均体重26ボンド、生後的5
〜61iI!であった。、5群の家豚に最初と36日目に投与し、注射は天然抗
原を1回1mg頚部iこ接種した。1頭当り5.5X 10”の限界量の赤痢抗
原(B204)の純粋培養量を使用した胃内挿入法により50日目に抗原投与し
た。試験は92日目に終了した。
ワクチンには乳化補助剤を混用した。乳化剤はDulbecOのPBS緩衝剤を
混合して補助剤の制御として使用した。ノ\イガードは1種の細菌ワクチンで、
製造者の処方に基づG1て投与された。
被検家豚は赤痢の病状が毎日検査され、1週毎に家豚赤痢菌とサルモネラ菌とに
対する直腸内採取の微生物学的評価を実施した。出血性下痢を示す家豚を収集し
、即日評価した。被投与家豚の体重と揉食量を毎週検定した。その結果を次表に
示す。
41日間の抗原投与間における処理群の総合比較表止常日の認否分率 血便 A
DG 給食対促進比 平均回復率処理 外見 水分 糞便 (本°ンド)抗原投
与なし 100 9999 0 N/A 0Adj+Buffer 96 7G
84 8 18 19Hyburd 100 79 96 0 N/A 33
9★ 100 84 100 0 N/A 13註: ADG + 日当り平均
体重増加(ボンド)赤痢症状からの回復
実施例7 天然抗原の使用
特に胃内に抗原投与する際に、39★抗原ワクチンで実行された実施例5の結果
を確認するために、第2の検討を実施した。下記の通り、9頭中1頭は39★抗
原の1mgをワクチン投与され、胃内挿入法により4.4X102の限界量の赤
痢抗原(B204)が投与された。
ワクチン投与群 中断数対生体数 実施日次抗原投与なし O/6 11,11
.12 (日目)39★抗原 1mg 新ロフト O/3実施例8 抗体の生成
エマルシジン中での25−200マイクログラムのセメント質の調製剤(実施例
4のバートG)を、家豚に筋肉的注射する。2週間後、同一処方により追加抗原
投与し、2週間後採血し、これを凝結させる。遠心分離法により4℃で免疫血清
を分離する。
この発明は前記実施例に限定されず、さらに種々の変形が可能であり、何れも別
記の請求の範囲に属すること勿論である。
付表 1
39kDa遺伝子フアミリーの遺伝子生成体の比較表1寸表 2A−1
39kDa抗原1−4を暗号付与するB204遺伝子のDNA配列「!Gσ諷ニ
ーー呻口に^3eく111ac@of@204Gan・sLれC■a工ngコ%
に5a入acLgmas1−4?yr?hにλY! ! m ilAムprta
aanazun紘四mutyrvaz=ystyra↓yOkA L4 vG
L y1240?入テAeNAcA?入(iA?Ocフフ〒)入^Tα入^^フ
^^a入デテ^丁At;フ入入^Aテ入丁G口Gこ入入ττλOGO
付表 2A−2
:L@S*r?ytJuath・qly!ar)luThctroVaL−1−
−c工Laム1へ人工aLauAaへA1−^1n240ロ 入丁フ入aテアλ
丁 、 、 + フ入C〒CCフクフ入CτフA?α入τフ入^rコ;デ〒〒^
^^TcA丁人^丁1寸表 2A−3
u−da 工La?BLy*Aap?yr??+ −一+auGLyJuaTh
r ! l*! * rG Lfa ly ! L 71 凵f?y r
lgoo デマGGCフ^?Aτ^τ^^^a^iフ入フル;テフλデ〒フ入0
1Jaロ入^Cフ人デT〒e;GGCGC7A〒入コ;ム丁■t
付表 2A−4
GLyτ?fAlaムauG1yAgn41*Z二*5偕[1yAsn丁hrc
LyAxnシ1工^5pLeuG上nτh;ツー;228L SO入ACAGC
入ττ入Ca=τ^^τ入τCλτ)τC入(、G?八へへへCτGO入^^τ
GフへG入τフτ入C入人A(■OCτ
付表 2B−1
39kDa抗[5−8を暗号、付与するB204遺伝子のDNA配列rLqsr
c@@−−ロN^1sqv倫nesoe!1204’QhnmsCncocli
ngコ%boaAr=hqernS−@付表 2B−2
ioto ?! +1 .0Tcフ入入^^^、?CCGc;テ〒〒AテC二人
^丁入デi:フチ為τ九に〒付表 2B−3
S)40A、、、λτλ畠〒〒フ〒〒フ入^Tテ?AA−+、、、、−、++、
入^C入τテ入入^^G〒Cτフ入^^λQT1寸表 2B−4
opy 4
am ac 釦r?yrcys Is f ! L@I M41% tFyrQ
L YAa% LaAa IJu 11? !’il ! kaAap P f
i@
4146 rAmTAm?入!AmArGG^aAm^e入??ロα^??Q入
τテ〒i付表 2B−5
付表 2B−6
付表 2B−7
付表 2B−8
付表 2B−9
iso= tc口lllI
付表 3 プラスミドpTrep toeの家豚赤痢遺伝子挿入体のヌクレオチ
ド配列付表 4 発現プラスミドpTrep 301の部分DNA配列買−鵡フ
付a 5 PCRから誘導された赤痢病原体(B 204)クローンから予想さ
れるアミノ酸配列
一−PrlId工C’LaC1艙上1’lO暴C工d seq’usncs f
from FcRa*rtv嗜a Jf+!12041 eLor1@s
ρτtep60s−Copy2
250 260 270 280 290 30:vxti:zr:ayss
0RTAXAAG’Nf NkKWOにN?Yり V〒VQAV−cvτ AN
SDfVSLYV ミ?SL TλAxY
コ10 コ20 ココ0 ゴ40 コSo 360LGXLTY’KO?OCK
V’1ffl)n H’tLS賀CAM^! LM工τ?vxコLX wyr=
HDvNNs DSDST’;FPV5
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τ?V Ll−1!NAkNっド―
13’o 140 130 tga L70 11R:v:?VOrT−V Y
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より入f’MIE KILLτf/KYCQL
250 260 270 zso zsa コoaubswx rss口PIP
/3SQ AN!IQXWOKN PThV?’べmV’L a’v’rxss
orvi Lrn本IL;!R付表 6
プラスミド1丁rep 345−−コピー4pTrep345−−Copy4
プラスミドpTrep 613− コピー5pTrsp61コー−C口pys
付表 7
プラスミドpTrep 820− コピー7p?x@p620−ベロ9Y1
工!!GKTI)NLCLOA?”/S<工0 τTSD!rにICL (mJ
ITms? I、QMITi’VLMV N、ulJWNLqr入
130 140 150 1g0 L70rP工QIAA5Ke)i’rcXY
フzsoy KOτ−G:5TD! Q工RYY’!暑よりV rNQVRLY
!にY GQS(YKmVIC1
1902002LO220
1ffll)MrAQSrOruff二τrum τIσ’KVNXNPr X
KVSYN7jJJ SSDmZ 5LVIJ??”fSKw
250 260 270 2aロ 290CgK!ffYN V’Tλλ入VT
+OLT AMmCLSLCV O!!、CTNAjQ KσxY大テD5+’
N ’IT”’QKNfLY−
プラスミドpTrep 613− コピー8、・=゛r−・−2
付表 8 プラスミドpTrep 505の遺伝子組換え生成体から予想される
タンパク質配列
TyrPMGluM@c入3pVa1^1八^Hns@rkRps@を入xpS
@rThrGlyllel)roValserPhe1o21 τ入ττTτC
入入入TGG入τGTTλ入丁入入τ入GτG入ττC入G入τ丁C丁へ〇入G
G?入TACCTGTTλOτ−■■
第1図
GENES 1−4
oTr@olQ6.aTraoM23oTraos2s、oTrmo631一三
ヨニ巧三コモ三コ嘔=五−−
GENES 5−8
≦4呈μ
一二−−工二U盟−−
G@ng ”80an11#6 Gax #7 G@ng I5第2図
Hjam+11 113
第3図
国際調査報告
1−1−−−11−−@l Apr++−au” ”e訂/US9Q I051
29
Claims (34)
- 1.分子量約39kDa(キロダルトン)の少なくとも1種の抗原のエピトープ を認識する少なくとも1種の抗体を誘発することが可能なことを特徴とする赤痢 病原体抗原。
- 2.第1の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 3.完全長の第1の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の 範囲第2項記載の赤痢病原体抗原。
- 4.第2の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 5.第3の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 6.第4の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 7.第5の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 8.第6の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 9.第7の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第1 項記載の赤痢病原体抗原。
- 10.第8の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の赤痢病原体抗原。
- 11.完全長の第2の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 12.完全長の第1の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第2項記載の赤痢病原体抗原。
- 13.完全長の第2の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 14.完全長の第3の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 15.完全長の第4の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 16.完全長の第5の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 17.完全長の第6の遺伝子によって遺伝暗号付与されることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 18.分子量約39kDaの少なくとも1種の抗原のエピトープを認識する少な くとも1種の抗体を誘発する少なくとも1種の赤痢病原体抗原に対して遺伝暗号 付与することを特徴とする遺伝子。
- 19.前記遺伝子が、分子量39kDaの赤痢病原体抗原に遺伝暗号付与する第 1から第8までのいずれか一種の遺伝子あるいはそれらの混合体であることを特 徴とする特許請求の範囲第18項記載の遺伝子。
- 20.完全長遺伝子を保有することを特徴とする請求の範囲第18項記載の遺伝 子配列。
- 21.請求の範囲第18項記載の遺伝子によって遺伝子操作される宿主に保有さ れることを特徴とする遺伝子。
- 22.請求の範囲第19項記載の遺伝子によって遺伝子操作される宿主に保有さ れることを特徴とする遺伝子。
- 23.請求の範囲第20項記載の遺伝子によって遺伝子操作される宿主に保有さ れることを特徴とする遺伝子。
- 24.請求の範囲第18項記載の遺伝子を含む発現伝播体に保有されることを特 徴とする遺伝子。
- 25.請求の範囲第19項記載の遺伝子を含む発現伝播体に保有されることを特 徴とする遺伝子。
- 26.請求の範囲第20項記載の遺伝子を含む発現伝播体に保有されることを特 徴とする遺伝子。
- 27.請求の範囲第21項記載の宿主によって発現されるタンパク質を成分とす る抗原。
- 28.請求の範囲第22項記載の宿主によって発現されるタンパク質を成分とす る抗原。
- 29.請求の範囲第23項記載の宿主によって発現されるタンパク質を成分とす る抗原。
- 30.家豚赤痢の予防のために動物体に投与されることを特徴とする請求の範囲 第1項記載の赤痢病原体抗原。
- 31.家豚赤痢の予防のために動物体に投与されることを特徴とする請求の範囲 第27項記載の赤痢病原体抗原。
- 32.家豚赤痢の予防ワクチンに含有されることを特徴とする請求の範囲第1項 記載の赤痢病原体抗原。
- 33.家豚赤痢の予防ワクチンに含有されることを特徴とする請求の範囲第27 項記載の赤痢病原体抗原。
- 34.分子量39kDaの抗原を認識する抗体によって特徴ずけられる赤痢病原 体抗原。
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