JPH05507203A - 真核性発現ベクター系 - Google Patents
真核性発現ベクター系Info
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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】
本発明は真核生物遺伝子をクローニングするためのDNA構成物及び方法に関す
る。
2、背景情報
ハイブリッド形成又は免疫学的プローブは利用できないがしかし所定の表現型が
真核細胞で選択されうる遺伝子を分子クローニングするためには、全鎖長cDN
Aを高い割合で含有する真核生物発現cDNAライブラリーの構築が必要である
。未知遺伝子の全鎖長cDNAを高割合で含むライブラリーの作製では、ベクタ
ープライマーcDNA合成が用いられる。
この関係において、SV40転写要素のコントロール下において哺乳動物細胞で
発現されうる機能性cDNAの高効率クローニングに関するベクタープライマー
cDNA合成に基づく新規方法はOkayama及びBerg(Okayama
及びBerg、Mo1.Ce11.BIol、、3:280 (191i3))
により開発された。第−鎖のcDNAの合成は、5v40ポリアデニル化シグナ
ルを保有したプラスミドベクターpcDV1に由来する直鎖DNAに共有結合さ
れたオリゴ(dT)をプライマーとしてなされる。モノポリマーdC尾部はその
新た合成されたCDNAの3′−ヒドロキシル末端に酵素的に加えられる。ベク
タープラスミドの3′−末端に同時に加えられたdC尾部は制限酵素による切断
で除去される。次いでプラスミドベクターは、一端に付着末端及び他端にdG残
基のホモポリマー尾部を保有するリンカ−DNAで環化される。プラスミドベク
ターpL1に由来するリンカ−DNAはSV40 “初期”プロモーターに関す
るヌクレオチド配列も有する。
dG残基はcDNAの第−鎖のdC尾部と対形成し、RNアーゼH及び大腸菌D
NAポリメラーゼ■で触媒されるcDNAの第二鎖の代替合成用プライマーとし
て働く 。
最近SMargolskeeら(Margolskee et al、Mo1.
cell。
Biol、、8:2837 (198g) )はEBO−pcDと表示されるシ
ャトルベクターを開発した。そこではOkaYarna−BergcDNAクロ
ーニングベクター系で作製られたcDNA発現ライブラリーが細菌中で増殖及び
増幅されうるだけでなく、高コピー数で安定的にエビソーム的に複製されてEB
Oセグメントのクローニング後にヒト細胞で発現されうる。プラスミドDNAの
EBOセグメントは、形質転換ヒト細胞において発現cDNAライブラリーの安
定な染色体外複製の維持を保障するDNA複製のエプスタイン−パールウィルス
(EBV)[及びEBV核抗原(EBNA)遺伝子に加えて、ヒト細胞の安定な
トランスフェクトントの選択を可能にするヒグロマイシンB(h p h)に関
する耐性マーカーを含んでいる。更に、全cDNA発現プラスミドライブラリー
は真核細胞においてエビソーム的に高コピー数で維持されうろことから、完全c
DNAクローンは個別的形質転換株から容易に“救助”され、細菌中で増殖によ
り回収されつる。このため、希有なメツセージに対応するc DNAクローンの
発現に関して直接選択して、更に重要にはその後に更なる機能的な特徴付けの研
究のために、これらのエビソームを回収することができれば、ハイブリッド形成
及び免疫学的スクリーニング方法が利用できないが、細胞表現型がヒト細胞で選
択され得る遺伝子のクローニングを可能にするはずである。
上記のようなEBO系のような最近の進歩にもかかわらず、同時c DNA減算
(サブトラクション)なしにOkayama−Bergベクタープライム化cD
NA合成系で希有cDNAクローンをクローニングすることは更にもっと困難で
ある。しかしながら、減算を実施するため培養中ヒト細胞から十分なポリ(A)
+ RNAを得ることは経済的に実施不能であるため、cDNA:RNAハイブ
リッド形成に基づきcDNAライブラリーを減算する慣用的な方法論はヒト細胞
系で実施不可能である。
発明の要旨
本発明は得られる表現型で特徴付けられる遺伝子の全鎖長cDNAに富むベクタ
ープライマーcDNA合成系を提供することを目的としている。
RNA : RNAハイブリッド形成に基づく減算法用にRNAプローブを得る
ためインビトロでセンス及びアンチセンスRNAを合成できるベクター系を提供
することも本発明の1つの目的である。
更に、RNA : RNAハイブリッド形成に基づく減算法を提供することも本
発明の目的である゛。
ファージミドに基づ(cDNA減算ライブラリーの作製手段を提供することも本
発明のもう1つの目的である。
所定の補乳動物細胞表現型に基づき関連遺伝子に関して発現cDNAライブラリ
ーを富化させる手段を提供することも更に本発明の目的である。
本発明の様々な他の目的及び利点は図面及び本発明の詳細説明
本発明は真核生物遺伝子、特に希有遺伝子をクローニングするためのDNA構成
物及びそれを用いる方法に関する。
図面の簡単な説明
図1.pLHC2−HO2の構築
図2.pLHC2−CG5の構築
図3.EBO−pLHc2 (FIA)−CD−X77一ジミドベクター地図
図4.pLHC2ーcDベクター系におけるBEAS2B−R1 cDNAライ
ブラリークローンがらのインビトロRNA合成
pLHC2−cDベクター系においてBEAS2B−RI DNAライブラリー
がらランダムに選択されたクローン#6及び16は、各に1.0及(Fl.5k
bp fイズのcDNAインサートを有する。これらのプラスミドクローンは、
各々Sail又はNotr切断にょる直鎖化後にSF3又はT7 RNAボリメ
ラーゼによりインビトロで触媒されるRNA合成反応において鋳型として用いら
れた。放射能11F識されたRNAは、グリオキサール及びジメチルスルホキシ
ドによる変性後にアガロースゲル電気泳動され、その後オートラジオグラフィー
により分析された。
図5.EBO−pSV2−Neo又はEBO−pLHC2−cD−Neoブラス
ミドのいずれかでトランスフェクトされたBEAS2B−R1細胞の、ヒグロマ
イシンB及びG418耐性の安定な形質転換株においてインビボで発現されたN
eo特異性RNAのノーザンブロットハイブダイゼーション分析。
ヒト気管支上皮細胞系BEAS2B−R1は、Brashら(Mo1.Ce11
.BIo.、7:2031 (1987) )の方法により、E B O −’
p S V 2 − N e o又はEBO−pLHC2−cD−Neoプラ
スミドDNAのいずれかでトランスフェクトされた。ヒグロマイシンB及びG4
18の双方に耐性である安定な形質転換株が選択された。次いでこれらの形質転
換株から単離された全RNA (20μg)は、ホルムアルデヒドを含有したア
ガロースゲルで電気泳動に付された。次いでRNAはナイロン膜フィルターに移
され、放射能標識されたNeo特異性プローブとハイブリッド形成され、しかる
後オートラジオグラフィーのため一70℃で露出された。
図6.pLHC2−(FIA DRFIB)−cD−Neoの構築
図7.pLHC2−CG6の構築
図8.pLHC2−cD−FIAベクターにおける減算cDNAライブラリーの
構築
本発明の詳細な説明
一態様において、本発明は哺乳動物発現ベクター(例えば、図3)のような真核
生物発現ベクターであって、例えば時計回り方向でSV40プロモーターのよう
な真核生物プロモーターと;時計回り方向であって真核生物プロモーターの下流
にある第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと一時計回り方向であ
る真核生物タンパク質をコードするDNA配列と;反時計回り方向である第二バ
クテリオファージポリメラーゼブロモ−ターと;第二バクテリオファージポリメ
ラーゼブロモ−ターと;そしてdA−dT配列に作動的に結合された時計回り方
向のポリアデニル化シグナルとを含んでなるベクターに関する。第一バクテリオ
ファージポリメラーゼプロモーター及び前記DNA配列は、約10〜15塩基対
のデオキシシチジレートーデオキシグアニジレート(dC−dG)配列を介して
作動的に結合される。第二バクテリオファージポリメラーゼプロモーター及び前
記DNA配列は、約40〜60塩基対、好ましくは約45〜50塩基対のデオキ
シアデニレートーデオキシチミジレート(dA−dT)配列を介して作動的に結
合される。第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーターから開始されるR
NA転写物はセンス転写物であり、一方第二バクテリオファージボリメラーゼプ
ロモーターはアンチセンスRNA転写物を開始する。更に、発現ベクターは少く
とも2つの異なる希有制限部位(rararestr!ction 5ite
) 、即ちプラスミドを直鎖化するため少くとも6塩基対からなる制限部位を有
している。一方、希有制限部位の代わりにポリメラーゼに特異的な転写終結部位
をコードするヌクレオチド配列もベクターに組み込んでクローニングすることが
できる。第一制限部位は第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター及び
dC−dG配列の間に存在し、それに対応して第二制限部位は第二バクテリオフ
ァージポリメラーゼプロモーター及びdA−dT配列の間に存在する。
当業者であれば認識するように、複製源、好ましくはpBR322複製源、及び
、例えばアンピシリン耐性遺伝子のような選択マーカーは真核生物発現ベクター
に固有である。したがって、本発明の発現ベクターはこれらの要素を含む。
本発現ベクターでの使用に適したバクテリオファージポリメラーゼプロモーター
としては格別限定されないが、T3及びT7、好ましくはSF3及びT7プロモ
ーターが挙げられる。加えて、可能な希有制限部位は例えばNotlSSacI
又は5allである。
上記発現ベクターは、既に記載された方法(Okayama及びBerg、Mo
1.Ce!1.Biol、、3:280 (1983))を用いて、ベクタープ
ライマーc DNA合成により2つのプラスミドベクターから構築される。第一
プラスミドベクター(図1参照)は、ポリアデニル化シグナルと:例えばSP6
プロモーターのようなバクテリオファージポリメラーゼプロモーターと:各々少
くとも6塩基対からなる少くとも1つの希有制限酵素部位と;例えば5acIの
ような切断で3′突出末端を残すプラスミドに特有な制限部位とを含む。プラス
ミドベクター内においてポリアデニル化シグナルは時計回り及びその逆に向けら
れ、バクテリオファージポリメラーゼプロモーターは反時計回りに向けられてい
る。加えて、特有の制限部位は希有制限部位の下流に存在する。更に、バクテリ
オファージポリメラーゼプロモーターはポリアデニル化シグナルとプロモーター
の下流に存在する制限酵素部位との間に存在する。
ポリアデニル化シグナル、プロモーター及び制限酵素部位は、発現ベクターが作
製された場合にc D N A配列、dA−dT配列及びポリアデニル化シグナ
ルが作動的に結合されるように実質上記いに隣接している。
第ニブラスミドベクター(図2参照)は真核生物プロモーターと;T7プロモー
ターのようなバクテリオファージポリメラーゼプロモーターと;少くとも6塩基
対からなる希有制限部位と;切断で3′突出末端を残すプラスミドに特有な制限
部位とを含む。真核生物プロモーター及びバクテリオファージポリメラーゼプロ
モーターはプラスミドベクター内に同方向で存在し、バクテリオファージポリメ
ラーゼプロモーターは真核生物プロモーターの下流にある。更に、希有制限部位
はバクテリオファージポリメラーゼプロモーターの下流に存在し、特有の制限部
位は希有制限部位の下流に存在する。
本発明での使用に適した真核生物プロモーターとしては格別限定されないが、レ
トロウィルス長末端反復(LTR)のようなSV40の強い構成真核生物プロモ
ーター、又は、メタロチオニンもしくは熱シヨツクプロモーターのようなサイト
メガロウィルス(CMV)の誘導性プロモーターが挙げられる。
真核生物発現ベクター及びそれに対応した本発明の第ニブラスミドベクターは、
(例えばDNA複製のFIA源のような)−水路DNAをパッケージ化するファ
ージ複製源を更に含んでもよい(図7参照)。発現ベクター(又は第ニブラスミ
ドベクター)がファージ複製源を含む場合、その源は真核生物プロモーターと同
方向又は反対方向で真核生物プロモーター内に存在する。本発明のベクター系内
におけるDNA複製のF1バクテリオファージ源は、Okayama及びBer
gベクター系でベクタープライマーcDNA合成の利点を留めながら、現在不可
能なファージミドに基づ(cDNAサブトラクション(減算)ライブラリーの構
築を可能にする。
一方、本発明の真核生物発現ベクターがファージ複製源を含まないならば、その
真核生物発現ベクターは真核細胞でエビソーム複製を行える配列を更に含んでも
よく、例えばその配列はエプスタイン−バールウィルス複製源、エプスタイン−
バールウィルス核抗原遺伝子及び例えばヒグロマイシンB(図3参照)又はヒス
チノールデヒドロゲナーゼのような真核生物選択マーカー遺伝子を含んでもよい
。エビソーム複製に関する配列はマーカー遺伝子と一緒に真核生物プロモーター
に入れられる。
もう一つの態様において、本発明は例えば哺乳動物細胞のような真核細胞で遺伝
子をクローニングする方法にも更に関するが、その発現は薬物処理で影響される
。この方法において、真核細胞群は二群に分けられる。第一群の細胞は希有遺伝
子、即ちmRNAが薬物処理前に細胞の全mRNAの0.01〜0.001%で
ある遺伝子の発現を誘導する薬物のような薬剤で処理される。第−cDNAライ
ブラリーは、薬物処理細胞の第一群のメツセンジャーRNAに対応するcDNA
が本発明の真核生物発現ベクターでクローニングされるように、本発明のプラス
ミドベクターを用いて作製される。第二cDNAライブラリーもまた、細胞の第
二未処理群のメツセンジャーRNAから本発明の発現ベクターによって、第一ラ
イブラリーのように作製される。
ライブラリーが構築された後、第一ライブラリーはバクテリオファージポリメラ
ーゼプロモータ一部位の1つで発現ベクターを切断する希有制限酵素で直鎖化さ
れ、しかる後放射能標識されヌクレオチドの存在下で発現ベクターに存在する他
のバクテリオファージポリメラーゼプロモーターに特異的な例えばSF3 RN
Aポリメラーゼ又はT7 RNAポリメラーゼのようなポリメラーゼでインビト
ロ処理され、第一群のRNAを形成する。
また、第ニライブラリ−は第一ライブラリーで完全なままに残存するバクテリオ
ファージポリメラーゼプロモータ一部位で発現ベクターを切断する希有制限酵素
で直鎖化され、その後他のバクテリオファージポリメラーゼプロモーターに特異
的なポリメラーゼでインビトロ処理リーにおいて図3で示された発現ベクターが
T7プロモーターで切断されてそのライブラリーがSF3 RNAポリメラーゼ
で処理されるならば、第ニライブラリ−はSP6プロモーターで切断され、T7
RNAポリメラーゼで処理される。
減算ステップ前に、第二群のRNAはフォトビオチニル化される。次いで第一群
のRNAは、相補的RNA配列が対をなして二本鎖RNA:RNA/%イブリッ
ドを形成できるような条件下で第二群のRNAと接触させられる。これはRNA
:RNAzXイブリッド゛形成に基づく減算と呼ばれる。二本鎖ハイブリッドは
、好ましくはストレプトアビジン−アガロースクロマトグラフィーにより分離さ
れ、それにより真核生物遺伝子に関して減算化プローブとして作用できる減算化
放射能標識−水路RNAが得られる。これらのプローブはクローン化遺伝子に関
する第一ライブラリーをスクリーニングするために用いられるが、その発現は薬
物処理により影響される。
当業者であれば、RNA:RNAzXイブリッド形成が行われるように第ニライ
ブラリ−から対が得られる限り、センスRNA又はアンチセンスRNAのいずれ
かが、選ばれた制限酵素及びRNAポリメラーゼの組合せに応じて第一ライブラ
リーから得られることを認識するであろう。
薬剤で誘導又は抑制される遺伝子は前記方法を用0てクローニングできる。誘導
性遺伝子がクローニングされる場合、前記のようにコントロール細胞からのRN
Aは処理細胞のRNAから減算される。他方、抑制される遺伝子がクローニング
される場合、処理細胞からのRNAはコントロール細胞のRNAから減算される
。
RNA : RNAハイブリッド形成に基づく減算では、cDNAライブラリー
をスクリーニングするため一水路減算化放射能標識RNAプローブを産生ずる。
しかしながら、RNAプローブは量及び半減期に関して制限されるため、それは
ライブラリーをスクリーニングする上で有限回数だけ使用できるにすぎない。こ
のため、更なる実験に繰返し利用できる減算化cDNAライブラリーが更に一層
望ましい。
したがって、もう一つの態様において、本発明はそれらの表現型で同定及び特徴
付けられる真核生物遺伝子、(好ましくは低コピー数で自然発現される遺伝子)
のcDNAを含む減算化cDNAライブラリーの構築方法に関する(図8参照)
。前記クローニング方法のように、細胞群は二群に分けられ、そしてその一群は
希有遺伝子の発現を誘導する薬剤で処理される。次いでcDNAライブラリーは
本発明のプラスミドベクター及び発現ベクターを利用して上記方法で記載される
ように二群のmRNAから作製される。この方法で用いらむる第ニブラスミドベ
クターは、最終発現ベクターがファージ複製配列を含むように、真核生物プロモ
ーター及びバクテリオファージプロモーターと同方向でファージ複製原配列を含
むことが必要である(例えば、図7で示されるプラスミドベクターpLHC2−
CG6)。
ライブラリーの構築後、−水路DNAは当業者に周知の方法を用いてファージミ
ド複製源の使用により第一ライブラリーから得られる。
第ニライブラリ−は、第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター近くの
希有制限部位を切断する制限酵素、例えばSac I又は5all、で直鎖化さ
れ、ファージミド複製源と反対方向に転写する発現ベクターの第二バクテリオフ
ァージポリメラーゼプロモーターに特異的なポリメラーゼ、例えばSF3 RN
Aポリメラーゼでインビトロ処理される。得られたRNAはフォトビオチニル化
され、相補的DNA及びRNA配列が対をなして二本鎖DNA : RNAハイ
ブリッドを形成できるような条件下で、第一ライブラリーから産生される一本鎖
DNAと接触される。非ハイブリッド形成りNA (減算化−水路DNA)は例
えばストレプトアビジン−アガロースクロマトグラフィーにより二本鎖l\イブ
リッドから分離される。
減算化−水路DNAは、二本鎖DNAが形成されるような条件下において、大腸
菌DNAポリメラーゼIのフレノウ断片と一本鎖DNAでコードされる発現ベク
ターのセグメント、例えばSP6プロモーターに、相補的な約20〜30ヌクレ
オチドのオリゴデオキシヌクレオチドブライマーとで処理される。次いでその二
本鎖DNAは、適切な宿主細菌を形質転換して減算化cDNAライブラリーを作
製するために用いられる。
減算が行われると、cDNAライブラリーの発現ベクターにおけるFI DNA
配列は、例えば5filのような制限部位においてEBODNAセグメントで減
算することができる。次いでEBO減算化cDNAライブラリーはここで記載さ
れたようなMBrgolskeeらのEBO法(Mo1.Ce11.Biol、
、8:2837 (1988))に従い哺乳動物細胞をトランスフェクトして所
定表現型に基づき特異的c DNAクローンに関してスクリーニングするために
使用できる。
前記のように、ファージ複製配列が真核生物プロモーター及びバクテリオファー
ジポリメラーゼプロモーターと同方向に存在する場合、第二cDNAライブラリ
ーは第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター近くの制限部位で直鎖化
され、第二バクテリオファージポリメラーゼプロモーターに特異的なポリメラー
ゼでインビトロ処理される。しかしながら、ファージ複製配列が真核生物プロモ
ーター及びバクテリオファージポリメラーゼプロモーターと反対方向に存在する
場合、第ニライブラリ−は第二バクテリオファージポリメラーゼブロモ−ター近
くの制限部位で直鎖化され、第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター
に特異的なポリメラーゼで処理される。当業者であれば理解しうるように、セン
ス及びアンチセンス双方のメツセンジャーが一本鎖DNA及び−水路RNAでコ
ードされるようこれが必要とされる。
RNA : RNA及びRNA : DNAハイブリッドがDNA : DNA
ハイブリッドより安定であるほど、ハイブリダイゼイションがより高い厳格条件
下で実施できかつより低い分解複雑化で行えるため本方法は有利である。
高厳格条件の使用は、二本鎖誤対合が望まれるメツセージの限定コピーを容易に
除去しうるため、希有メツセージの単離上特に重要である。更に、ストレプトア
ビジン−アガロース(SA)クロマトグラフィーの使用は、RNAのような一本
鎖配列からRNA : RNAハイブリッドのような二本鎖複合体の分離を改善
する。SAクロマトグラフィーによる−及び二本鎖核酸の分離は、慣用的ヒドロ
キシルアパタイトクロマトグラフィーによる分離よりもかなり簡便かつ効率的で
ある。2サイクルの液中ハイブリッド形成、例えばRNA : RNA又はRN
A :DNA、それに続<SAクロマトグラフィーによれば、平均で98%の減
算が達成できる。
一本鎖ファージミドDNAから二本鎖DNAへの変換に関する大腸菌DNAポリ
メラーゼのフレノウ断片の使用はもう一つの主要な改善である。本発明者らはフ
レノウ断片が逆転写酵素の慣用的使用よりも約270倍効率的であることを見出
した。
もう一つの態様において、本発明は、その産物が細胞増殖を阻害する、真核生物
遺伝子の同定方法に関する。
本方法は増殖阻害、最終分化、腫瘍抑制及び老化の調節に関与する遺伝子を同定
する上で特に有用である。
本方法において、減算cDNAライブラリーは前記方法のような増殖阻害遺伝子
の発現を誘導する薬剤で処理された細胞から作製される。増殖阻害遺伝子をコー
ドする二本鎖DNAが作製されると、真核細胞でエピソーム複製を行える配列は
制限部位を介してファージ複製配列に置き代わった。次いで、増殖阻害された真
核細胞が第一群の細胞で既に用いられた薬剤との処理により得られる。これらの
増殖阻害された細胞は、(i)二本鎖DNA及び(11)真核生物発現ベクター
でトランスフェクトされる。このベクターは、産物が哺乳動物細胞でアンチセン
スRNAを形成する真核生物発現ベクターのプロモーターに特異的なバクテリオ
ファージポリメラーゼ遺伝子、核標的配列と、そして真核生物発現ベクターの選
択マーカーと異なる選択マーカーとを含む。その細胞は当業者に周知の方法を用
いて二本鎖DNA及びベクターで前トランスフェクト又は同時トランスフェクト
できる。増殖を再開する細胞は、細胞内でアンチセンスRNAの発現により止め
られた関心のある阻害遺伝子で高度に富んでいるべきである。その遺伝子をコー
ドするcDNAは、増殖細胞からエビソーム複製プラスミドを単離することによ
り得られる。
当業者であれば認識するように、処理により誘導される遺伝子が望まれる場合、
前記のように一本鎖DNAは処理群から得られる。一方、望ましい遺伝子が処理
により抑制されるならば、−水路DNAはコントロールの未処理群から得られ、
処理群がそこから減算される。
実施例
物質:
Okayama−BergプラスミドベクターpcDV−1及びpLlはファル
マシア(Pharmacia)から購入し、一方pBS(+)はストラタジーン
(Stratagene)から得た。
Neo RNAはベーリンガー・マンハイム(Behringer−Meinh
elm)市販のc DNA合成キットから得た。特定の制限酵素部位と共にSF
3又はT7プロモーターDNA配列を有する合成オリゴデオキシヌクレオチドリ
ンカーはミツドランド・サーティファイドやりエージェント社(Midland
Certif’Ied Reagent Co11pany)により注文合成
、精製及びリン酸化された。他の合成りNAクリンカはアプライド・バイオシス
テムズ(^pplied Biosystems)製のDNAシンセサイザー、
モデル381Aで合成した。制限酵素、ポリヌクレオチドキナーゼ、T4 DN
Aリガーゼ、DNAポリメラーゼIのフレノウ断片、末端デオキシヌクレオチド
トランスフェラーゼ(TdT) 、RNアーゼH等はファルマシア、ニューイン
グランド・バイオラボ(New England BloLabs)又はベセス
ダ・リサーチ会ラボラトリ−(Bethesda Re5earch Labo
ratory)から購入した。逆転写酵素はSeikagaku社から得た。R
NAのインビトロ合成はプロメガ社(Prosega Corporatlon
)から購入したキットを用いて実施した。ヘルパーファージR408はインビト
ロゲン社(Invitrogen Company)製であった。細菌株5CS
−1及びXL1ブルーはストラタジーンから、WMIlooはバイオラッド社(
BioRadCompany)から得た。特に指摘のないかぎり、すべての組換
えDNA法はManlatis (Maniatis、T、、(1982)。
No1ecular Cloning:A 1aboratory manua
l (分子クローニング:実験マニュアル)、Co1d Spring )la
rbor Laboratory Press )から採択した。
pLHC2−CDベクター系における発現cDNAライブラリーの作製:
pLBc2− cDベクター系の作製はOkByama及びBerg (Oka
yama及びBerg、Mo1.Ce!1.Biol、、3:280 (198
3) ;Okayama et al、、Methods in Enzymo
logy、154:3 (1987) )のベクタープライマーcDNA合成プ
ロトコールの修正法に基づいていた。簡単には下記のように記載される。
ヒト細胞からポリ(A)+ RNAの抽出及び精製のため、全HMAを6Mチオ
シアン酸グアニジニウムと共にヒト細胞の単層培養し、その後塩化セシウム溶液
中での遠心から抽出した(Chirgvin ei al、、Biochels
try、18コ5294 (1979))。ポリ(A)+ RNAは少くとも2
サイクルのオリゴ−dTセルロースクロマトグラフィーにより全RNA調製物か
ら精製した。ポリ(A)+ RNA調製物の完全性はGAPDHメツセージのノ
ーザンプロットハイブリッド形成分析により試験した。機能分析はプライマーと
してオリゴdT及びdT尾部形成pLHC2−cDベクターを用いて鋳型活性(
10’O回用いられたRNA@型μg当たりで合成されるcDNAμg)a定に
より実施した。プライマーとしてオリゴdT及びSeikagaku社のAMV
逆転写酵素(RT)を用いた場合、ポリ(A)+ RNA調製物の鋳型活性は3
0%過剰であった。
AMV −RTで触媒される第−鎖cDNA合成の場合、dT尾部形成ベクター
プライマー対ポリ(A)+ RNAの最適比は各々約2μg:5μgであった。
CDNAのdG尾部形成の場合、濃度0.015μg/μmで反応混合液中ポリ
(「A)の含有であれば未利用ベクター分子及びそのベクターに共有結合されて
いないCDNAの優先的尾部形成を最少に抑制することがわかった。これはイン
サートのないcDNAクローンの数を最少にする。最良の尾部鎖長は約10〜1
5’dG残基であった。
Bind3切断にとり最良の条件は獲得されたばがりの酵素約40単位、である
ことがわかり、切断時間は約14時間であった。
オリゴdC尾部形成リンカ−DNAにより媒介される環化及びDNAによるRN
A鎖の置き換えにとり、ベクタ一対リンカ−DNAの最適モル比は各々約1:2
であった。
コンピテント宿主細菌の形質転換の場合、細菌の化学的コンピテント5C5−1
株を用いた形質転換の効力はpUc18 DNAug当たり約108形質転換株
であった。細菌株WMI100の形質転換のエレクトロポレーション法を用いた
場合、本発明者らはpUc18DNA (バイオラッド−ジーン・パルサー(B
IoRad GenePulser)及びパルスやコントローラー(Pulse
Controller)) u g当たり1000以内の形質転換株を得るこ
とができた。高品質脱イオンdH2o〔ミレックス(Millex)又はHPL
Cグレード〕がエレクトロコンピテント細菌を産生ずる際に用いられねばならな
い。
RNAのフォトビオチニル化は本質的に製造業者により記載されたようにインビ
トロゲン社のサブトラクターキット(Subtractor Kit)を用いて
酢酸フォトビオチンでのRNAの標識化により行フな。
ストレプトアビジン−アガロース(SA)カラムクロマトグラフィーの場合、ポ
リープレプ(Poly−Prep)クロマドグラフィーカラム(バイオラッド社
)をシリコーン処理し、DEPC処理し、オートクレーブ処理し、しかる後スト
レプトアビジン−アガロース(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ)約0.4
mlで充填した。カラムを約5倍カラム容量の充填緩衝液(10d)リスHC1
゜pH7,5−0,3M NaC1−5sMNaC1−5s酵母tRNA100
μg/ml−ポリ(rA)200μg/at)で平衡化した。キャリアとして酵
母tRNA200μg及びポリ(rA)20μgと共にサンプルフォトビオチニ
ル化RNAを含有した充填緩衝液0.21をカラムに適用し、流通をカラムに何
度も(×4)再適用して、ストレプトアビジン−アガロースカラムへのフォトビ
オチニル化RNAの定量的結合を確実にした。次いでカラムは本質的にフォトビ
オチニル化されていない未結合核酸を定量的に集めるため充填緩衝液で洗浄した
。
オリジカルOkayama−BergプラスミドベクターpcDV1及びpLl
は下記のようにベクター−プライマー及びリンカ−DNAを各々得るため修正し
た。RNA :RNAハイブリッド形成に基づき減算を行う上で十分な量でイン
ビトロでcDNAインサートからセンス及びアンチセンスRNA転写物の合成を
可能にするため、バクテリオファージRNAポリメラーゼプロモーターDNA配
列SP6及びT7を反転写方向で希有制限酵素部位Notl及び5allと共に
各々pLHC2−HO2及びpLHC2−CG5と表示される修正ベクター−プ
ライマー及びリンカ−プラスミド内でクローニングした。
図1で概略的に示されるように、オリジナルOkayasa−Bergベクター
−ブライマープラスミドpcDVlにおいてEcoRI制限部位はpLHC2−
HOIと表示されるプラスミドを得るため合成5fflリンカ−結合で5ffl
に変換させた。pLHC2−HOIプラスミドを5fiI及びKpnIで切断し
、大きな方のDNA断片をゲル精製した。次いで5fil及びKpnl付着末端
で隣接されるSP6プロモーター配列と共にSac 1及びNotI制限部位を
含む49bp合成二本鎖DNAを、pLHC2−HO1/S f i I/Kp
n Iに結合させて、pLHC2−HO2を得た。
次いでdT尾部形成pLHC2−HO2ベクター−プライマーを本質的にOka
yawa及びBerg (Mo1.Ce1l。
Biol、、 3:280(1983))に従い作製した。簡単に言えば、pL
HC2−HO2のSac I切断後に、平均45dTの残基を末端デオキシヌク
レオチドトランスフェラーゼ(T d T)触媒反応で3′末端に共有結合させ
た。
望ましくない尾部は5fil切断により除去した。得られた大きなりNA断片を
PEG−6000で選択的に沈降させ、しかる後オリゴdAセルロースカラムク
ロマトグラフィーで精製した。次いでこれを逆転写酵素触媒cDNA合成のため
dT尾部形成ベクター−プライマーとして用いた。
dC尾部形成リンカ−DNAプラスミドpLHC2−CG5の作製のため、最初
にオリジナルOkayaIIa−BergプラスミドpL1からの521 bp
リンカ−DNA断片をPstl及びHind3切断pGEM4クローニングベク
ターに組み込んでクローニングし、このベクターにお番ブるSac I及びKp
nl制限部位を用いた。p L、HC2−CG4と表示される得られたプラスミ
ドクローンを5acl及びKpnIで切断した。図2で示されるように、5al
l制限部位と5acl及びKpnl付着末端で隣接されるT7プロモーター配列
を含む38bp合成二本鎖DNAを5acI及びKpnl切断pLHC2−CG
4ベクターに結合させて、Okayama及びBerg (MobCell、B
iol、、3:280 (1983) )によるリンカ−DNA断片作製用の起
源プラスミドであるが但し下記のように修正されたpLHC2−CG5を得た。
簡単に言えば、pLHC2−CG5を5acI切断で直鎖化し、平均9dCの尾
部(0kayaia及びBergプロトコールのようなdG尾部の代わり)をT
dtと共にリンカ−DNAの3゛末端に加えた。Hind3切断後、SV40及
びT7プロモーター配列を含む586bpdC尾部形成りNA断片をアガロース
ゲル電気泳動で精製した。
cDNAインサートは、ベクタープライム化cDNA合成のOkayama−B
ergプロトコールに従いpLHC2−cDlli乳動物発現ベクター系に組み
込んでクローニングされた場合に、図3で概略的に示されたように反転写方向で
SF3及びT7プロモーター配列で隣接される。これらの原核生物プロモーター
DNA配列によれば減算を行う上でセンス及びアンチセンスRNAのインビトロ
合成を可能にする。
前記のようにcDNAクローニング経路COkayama atal、、Met
hods in Enzymology、154:3 (1987) )に関与
するステップの各々で最適の条件を用いて、ヒト気管支上皮細胞系(BEAS2
B−S6及び−R1)から単離されたポリ(A)+ RNA調製物からCDNA
ライブラリーを作製した。約20〜30%の評価バックグラウンドに関する補正
後(即ち、cDNAインサートサイズ0.2kbp以下)、cDNAライブラリ
ーはポリCA)” RNAu g当たり約106独立cDNAクローンを構成し
た。
cDNAクローニングベクターpLHC2−CD内における様々な調節遺伝要素
の下記機能分析を行った。
インビトロ分析: pLHC2−cDベクター内の適切な部位に組み込んでクロ
ーニングされるNotl及び5ail制限部位と共にSF3及びT7プロモータ
ーDNA配列は約1.0〜1.5kbpサイズ範囲のランダムに選択されたBE
AS2B−R1cDNAクローンから各々SP6及びT7 RNAポリメラーゼ
でインビトロ触媒されるRNA転写物を合成する能力に基づき機能的であること
を試験した(図4)。
インビボ分析: pLHC2−cDベクター内で計画的にクローニングされるS
F3及びT7プロモーターDNA配列(図3参照)がSV40遺伝要素の転写コ
ントロール下でcDNAインサートの発現に悪影響を与えなかったことを保証す
るため、部分的〜全体的鎖長クローンからなるミニcDNAライブラリーをpL
HC2−cDベクターでBEAS2B cDNAライブラリーに関して本質的に
前記されたようにneo耐性遺伝子をコードする市販(ベーリンガー・マンハイ
ム)1.1kbポリ(A)+ RNAから作製されたo p L HC2−c
D −?’Jeoと表示されるサイズ(1、2kbp)上見掛は全鎖長のcDN
Aクローンをコロニーハイブリッド形成及びミニプラスミド調製分析により単離
した。ヒト細胞におけるNeo遺伝子の発現に関して分析するため、プラスミド
DNAをBEAS2B−R1細胞中にトランスフェクトした。結果は、コントロ
ールプラスミドpSV2−neoと区別しえない効率で、G418耐性トランス
フエクタントの回収に基づきヒト気管支上皮細胞においてneo遺伝子RNA及
びタンパク質産物の高レベル発現を示した(図5)。
ヒト気管支上皮細胞におけるEBO−pLHC2−cD希有c DNAクローン
を単離する上でシャトルベクターとしてこれらプラスミドの利用可能性二Mar
gOISkfl!eらのEBO法[Margolskee et al、、Mo
l。
Ce11.Bfol、、8:2837 (19BB))もまたヒト気管支上皮細
胞においてpLHC2−cDベクター系で機能することを証明するため、7.5
kbp EBOセグメントをp LHC2−cD−Neoにおいて5fiI部位
でクローニングした。EBO−pLHC2−cD−Neoと表示される得られた
プラスミドクローンをヒト上皮細胞中にトランスフェクトした。ヒドロキシルB
及びG418双方に耐性であるヒト上皮細胞形質転換株を回収したが、これはこ
れらの細胞におけるEBO及びneo遺伝子双方の機能的発現を示す(図5の説
明文参照)。完全プラスミドはこれらの形質転換株からのHtrt上澄で抽出さ
れるだけでなく、細菌に戻して増殖させることもでき、それにより多数コピーで
安定してエビソームで複製したEBO−pLHC2−cDベクターのシャトル性
質を証明した。EBO法が、希有cDNAクローンの単離を容易にする本修正ベ
クター系及び親Okayama−Bergベクター系でうまく活用されうること
はこれらのデータから明らかである。
減算化RNAプローブを得るためRNA : RNAハイブリッド形成に基づく
減算方法:
当業者に周知の方法を用いて処理及びコントロール細胞からcDNAライブラリ
ーの対の構築後に、RNA :RNA減算は下記のようにして実施できる。
減算される2つのcDNAライブラリー(各々処理及びコントロール細胞タイプ
)からの放射能標識(32P又は35S)及び未標識RNAをインビトロで合成
する。放射能標識RNAを過剰(1000を超えるロット(Rot)当量)に未
標識フォトビオチニル化RNAと液中でハイブリツド形成させる。二細胞タイプ
間で減算される共通配列を表す得られたフォトビオチニル化二本鎖(d 5)R
NA : RNAハイブリッドはストレブ′トアビジンーアガロースクロマトグ
ラフィーによりハイブリッド形成混合物から除去する。処理細胞タイプで特有に
発現される配列を表す得られた放射能標識−水路(s 5)RNAは処理細胞タ
イプからcDNAライブラリーをスクリーニングするためにプローブとして直接
使用できる。
この方法の実施可能性を例証して、更にRNA :RNAハイブリッド形成に基
づく減算の効力を調べるため、単純なミキシング実験をRNAの二種のみの公知
種で行った;即ちT7/ [”2P)RNAとして表示される(”2P)UTP
を含有したT7 RNAポリメラーゼ触媒反応においてNotl切断で直鎖化さ
れた各々pLHC2−cD−Neo及びpLHc2− cD −1,5kbR1
(BEAS2B−R1,cDNAライブラリーからランダムに選択されたクロー
ン)プラスミドからインビトロ合成されたneo及び1.5kbRIRNAであ
る。1..5kbR1/T7/ C32PE RNAをR1/SP6/未標識R
NAとのハイブリッド形成により選択的に減算したが、その理由はSF3 RN
Aポリメラーゼで5alI切断プラスミドcDNAクローンから合成されたRN
AがT7 RNAポリメラーゼで合成されたRNAと相補的であって、このため
ds RNAを形成するようにハイブリッド形成するはずだからである。減算前
及び後における1、5kb:Neo−特異的RNAの比率から、減算の効力は下
記のように評価できる。
液中ハイブリッド形成:1.5kb及びNeo cDNAに相当する痕跡量のT
7/ [32P]RNA転写物の1:1混合物を200倍過剰(“ドライバー”
)の未修正又はフォトビオチニル化いずれかのSP6/未標識1.5kbRN
Aと液中ハイブリッド形成させた。液中/Xイブリッド形成の程度はRNNアー
ゼ及びT1保護アッセイで調べた。二本鎖(ds)RNAは切断から保護され、
一方一水路(s 5)RNAはRNアーゼで酸溶解性ヌクレオチドに完全に切断
される。
ヒドロキシルアパタイト(HAP)又はストレプトアビジン−アガロース(SA
)カラムクロマトグラフィーによる減算: d s (”P) /、T 7/
1. 5kb: S P 6/1゜5kbRNA(未修正又はフォトビオチニル
化)をRAP(未修正RNA用)又はSA(フォトビオチニル他用)カラムのい
ずれかに結合させることでss[”’P)/T7/Neo RNAから減算した
。SAカラムクロマトグラフィーを行う初期コントロール実験では、未修正又は
フォトビオチニル化いずれかの(32P)/TV/Neo RNAを用いた。表
1で要約されたように(下記参照)、未修正RNAの6%以下がカラムに結合し
くおそらく非特異的結合を表す)、一方フオドビオチニル化RNAのほぼ99%
はカラムに結合できた。次の実験において、この非特異的結合はキャリアとして
100μg/mlの酵母tRNAで補充された結合緩衝液でカラムを平衡化させ
ることにより2%以下まで減少した。
HAP及びSA双方のカラムクロマトグラフィーは同等にうまく機能した。しか
しながら、SAと比較した場合に、HAPカラムクロマトグラフィーは扱いにく
くて時間がかかりすぎる。
[199,150100574,000100未結合 858.170 94.
14 7.050 123結合 40,980 546 5B8.950 98
.77結合緩衝液:lOIMトリス、pH7,2−0,1M NaC1−1mM
NaEDTAサンプル:ストレプトアビジン−アガロースへの非特異的結合を
最少に抑制するためキャリアとして100μgの酵母t RNAを含有した結合
緩衝液0.1sl中RNA1 μ g
減算前及び後に1.5kb:Neo特異性RNAの比率を定量するドツトプロブ
トハイブリツド形成分析:(32P) /T7./1. 5kb及びNeo特異
性RNAをここで記載されたようにドツトプロ・ソト/Xイブリ・ノド形成分析
により減算前及び後に定量した。これらのデータは表2で要約されている(下記
参照)。(32P)/T7/1.5kbRNAのみを(1,5kb:Neo R
NAの1:1混合物の代わりに)プローブとして用いた場合、おそらく相補的R
NAにおける末端10〜15G及びC残基のためl:1.5kb及びNeo R
NAの間で12.4%の交差ハイブリッド形成と見積もられた。このため、デー
タを12.4%バックグラウンドに関して補正した。
2サイクルの液中ハイブリッド形成とその後のSAクロマトグラフィー減算では
、1.5kbRNAの約97%が1.5kb:Neo RNAの原1:1ミック
スから減算することができた。
表2=ストレプトアビジンーアガロース(フォトビオチニル化RNA)又はヒド
ロキシルアパタイト(HAP。
未修正RNA)いずれかのカラムへの結合しかる後ドツトプロットハイブリッド
形成分析により定量される液中RNA : RNAハイブリッド形成後における
未ハイブリッド形成RNAの減算効力
RNAプローブ 減 算 減 真
前 後 % 前 後 %
ドツトされた L5kb及びNEO
プラスミドDNA ng
50 1.29 0.087 93J 1.88 0.28 83.410 1
.28 0.028 97.8 1.95 0.24・ 87.65 0.95
0100.0 1.14 0.22 80.81.5kb RNAプローブ単
独 減算前後のRNA CPMドツトされた 1.5kb及びNEO
プラスミドDNA ng
50 2104 72 98.6 4083 259 93.710 483
17 9B、3 94.4 107 88.75 +、73 0 100.0
370 3B 90.3平均 江」
97.6
化RNA)又はヒドロキシルアパタイト(HAP、 未修正RNA)いずれかの
カラムへの結合しかる後ドツトプロットハイブリッド形成分析により定量される
液中RNA : RNAハイブリッド形成後における未ハイブリッド形成RNA
の減算効力
RNAをT7又はSF3 RNAポリメラーゼ触媒反応において適切な制限(N
otl又はSa I I)1)LHC2−cD−Neo又は1.5kbR1プラ
スミド鋳型DNAからインビトロ合成した。各駒50ng(痕跡量)の(32P
) /T 7/N e o及び(32P ) /T 7 /1 、 5 kbR
N Aを50℃で40時間にわたり未修正又はフォトビオチニル化いずれかのS
P6/1.5kbRNA10μg(ドライバー)と10Pgの最終容量中で液中
ハイブリッド形成させた(443のロフト当量)。ハイブリッド形成溶液は40
iMP lPE5.pH6,4,50%ホルムアミド、3xSSPE、0.1%
SDS及び20Pg/lのポリ(rA)を含有していた。I\イブリッド形成は
フレーム密封100μgキャピラリー中で実施した。ハイブリッド形成の程度は
RNアーゼA及びT1保護アッセイで定量した。二本鎖(ds)RNAは保護さ
れ、一方一水路(s 5)RNAはRNアーゼ切断で酸溶解性ヌクレオチドに分
解される。得られたC”PI/T7/1.5kb:未修正又はフォトビオチニル
化SP6/1.5kbdsRNAをヒドロキシルアパタイト(HAP)又はスト
レプトアビジン−アガロース(SA)カラムクロマトグラフィーにより(32F
)/T7/Neo ss RNAから減算した。HAPカラムクロマトグラフィ
ーは下記のように実施した:簡単に言えば、ヒドロキシルアパタイト(DNAグ
レード、バイオラッド社)を水ジヤケツト化ガラスカラム(バイオラッド社、1
、OX2.Ocm)に充填した。カラムを60℃において10倍カラム容量の結
合緩衝液、pH6,8の0.1M
N a P O4緩衝液で平衡化した。ss及びds RNA含有サンプルを6
7℃で結合緩衝液中カラムに充填した。
カラムを同温度で5倍カラム容量の緩衝液で洗浄した。
−水路RNAを同緩衝液により90℃でカラムから溶出させた。二本鎖RNAは
90℃において0.3MNaPO4で溶出させた。
1、 5kb: N e o (32P) RNAの比率は下記のようなドツト
プロットハイブリッド形成分析により減算前及び後に定量した:
ドツトプロットハイブリッド形成分析:ナイロン膜フィルターのシートにおいて
、5.10及び50Pg量のpLHC2−cD −1,5kbR1及びpLHC
2−cD置(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ社)でドツトした。各々のド
ツトはキャリアとしてサケ精子DNA5μgを含有していた。フィルターの適切
な処理後、ハイブリッド形成はプローブとして減算前及び後に〔32P〕RNA
を用いて一夜65℃で実施した。ノ\イブリッド形成溶液は50%ホルムアミド
、3XSSPE、0.1%SDS、50μg/■1の酵母RNA及び10Pg/
m lのポリ(rA)を含有していた。フィルターのハイブリッド形成後洗浄に
続き、ドツトを切断して、液体シンチレーションにより放射能を測定した。デー
タは、1.5kb特異性(”P)RNAのみをプローブとして用いた場合に得ら
れるハイブリッド形成データから評価されるように、末端CTC配列のため1.
5kb及びNeo RNAの間で約12.4%交差ハイブリッド形成に関して補
正した。
ファージミド誘導cDNA減算うイブラリー構築法:ファージミドに基づく減算
cDNAライブラリー作製法は現在入手可能である(インビトロ合成社のサブト
ラクターキット)。ファージミドベクターにおけるFIDNA配列は適切なヘル
パーファージ(R408)感染プロトコール及び適切な宿主細菌株(XLIブル
ー)を用いてSSファージミドDNAの救済を可能にするF1繊維状ファージ複
製源を構成する。しかしながら、これらのクローニングベクターはF1配列がベ
クターに組み込まれてクローニングされた場合に本pLHC2−cDベクター系
で行われるベクタープライム化cDNA合成の利点を示さない。
pLHC2−CDベクター系でファージミドに基づく減算プロトコールを採択す
るため、F1配列を図6で示されるようにpLHC2−cD−Neoプラスミド
で最初にクローニングした。ファージミドpBS (+)からのF1配列を保有
する582bpNde I/Pvull DNA断片を、フレノウによるプラン
ト末端へのNdel制限部位の変換後にアガロースゲル電気泳動で回収した。
プラント末端を保有する582bpFI DNA断片を合成ds 5filリン
カ−DNAに結合させ、5filで切断し、ゲル精製し、しかる後5fil及び
CIP処理で既に切断されたpLHc2−cD−NeoプラスミドDNAに結合
させた。
ヘルパーファージR408感染を伴うSSファージミド救済法を用いて、F1配
列が複製源の反対方向に存在する2つの組換えクローンを選別した。時計回り方
向のF1複製源を保有する組換え株はpLHC2−cD−Neo−FIAと表示
し、反対方向である他方はpLHC2−cD−Neo−FIBと表示した。
5s−dsファージミドDNAの変換のため、インビトロゲンサブトラクターキ
ットで用いられるAMV −RTを5C5−1コンピテント細菌の形質転換効力
に基づき5s−dsファージミドDNAの変換効力に関してフレノウ酵素と比較
した。表3で示されるように(下記参照)、フレノウ酵素で達成された形質転換
効力は等量のSSファージミドDNA (1μg)が変換プロセスで用いられた
ときにAMV −RTの場合よりも約270倍高かった。
表3ニ一本鎖(s s)から二本鎖(ds)ファージミドDNAへの変換に関す
るAMV −RT及びフレノウ酵素の相対的効力
収量(μg) コロニー数 (倍率)
ANY−RT O,0828μ g 2.Ox 10’ / u g (1)A
MV −RTに関する反応混合液は全容量40μg中に50+gMトリスHC1
,pH8,5−8mMMgC1−30sMKCI −0,3mMDTT −2m
MdNTP −30HgSP6プライマーー1μg ss環状プラスミドDNA
鋳型−40U AMV−RT−10μC1(32P)dCTPを含有しており、
これを42℃で60分間インキュベートした。フレノウ酵素に関する反応混合液
は全容量40μI中に100mMHEPES、pH6,9−10mMMgCI
−2,5mMDTT −70mMKC1−2ddNTP −30HgSP6プラ
イマーー1μg as環状プラスミドDNA鋳型−250クレノウ酵素−10μ
C】(32P)dCTPを含有しており、これを15℃で4時間インキュベート
した。s s −d sプラスミドDNA変換の量(収量)はTCA沈降放射能
標識核酸に基づき計算した。形質転換効力は超コイル化pBR322μg当たり
6.0XIO8コロニーを産生ずるコンピテント5C8−1細菌を用いて測定し
た。
次いでFI DNA配列(Sfil付着末端を有する5 82 bp)を特有の
5fil制限部位でベクタープライマーcDNA合成プロトコールにおいてdC
尾部形成リンカ−DNAの作製用起源プラスミドpLHC2−CG5に組み込ん
でクローニングした。得られたクローンはpLHC2−CG6と表示した(図7
で示される)。
(pLHc2−HO2から作製されるdT尾部形成ベクター−プライマー及びp
LHC2−CG6から作製される約1.2kbのdC尾部形成リンカ−DNAを
利用して)ファージミドベクター系pLHC2−cD−FIAで(TGF−β1
処理(4時間)ヒト気管支上皮細胞系、BEAS2B−56、ポリ(A)+ R
NA調製物から)ここに組立てられた二本鎖cDNAライブラリーはDNA複製
のFIA源を用いてSSファージミドDNAに変換できる。図8で概略的に示さ
れるように、SP6プロモーター駆動5sRNAを5ail又はSac !切断
で直鎖化された“コントロール”cDNAライブラリープラスミドDNAからイ
ンビトロ合成し、フォトビオチニル化し、しかる後“処理“cDNAライブラリ
ー(DNA : RNAハイブリッド形成)に由来する過剰(1000を超える
ロット当量)のSSファージミドDNAと液中ハイブリッド形成させる。“コン
トロール“及び“処理″細胞系cDNAライブラリー間の共通配列はハイブリッ
ド形成してds DNA:RNA−フォトビオチンハイブリッドを形成するはず
であり、これはSAクロマトグラフィーにより除去され、こうして減算すること
ができる。得られたSS形の減算化ファージミドDNAはDNAポリメラーゼエ
のフレノウ断片によりds形に酵素変換できる。次いでds DNAはエレクト
ロポレーションにより適切な宿主コンピテント細菌をファージミドベクター系で
作製された発現cDNAライブラリーにおけるFIA DNA配列はもはや不要
であり、このため5ftI制限部位において7.5kbpEBODNAセグメン
トと簡単に置き換えられる。次いで EBO−減算化cDNAライブラリーは前
記のよう なMargol 5keeら(19H)のEBO法に従い所定表現型
に基づき特異的cDNAクローンに関してスクリーニングするため哺乳動物細胞
中にトランスフェクトすることができる。
cDNAライブラリーを富化するアンチセンスRNA子前記のように、アンチセ
ンスRNAはSF3 RNAポリメラーゼ(SP6RNP)によりファージミド
ベクター系内でc DNAインサートからSP6プロモーターでインビトロ合成
できる。加えて、5P6RNP遺伝子が生物活性酵素産物として発現されかつ哺
乳動物細胞の液中に効率的に転位されうるならば、本ベクター系は哺乳動物細胞
においてインビボでcDNAインサートからアンチセンスRNAのSP6プロモ
ーター駆動過剰発現をトランス活性化する可能性も与える。真核生物転写コント
ロール下における原核生物5P6RNP遺伝子のインビボ発現が低レベルであっ
ても、関与する酵素的増幅のためにアンチセンスRNAのSP6プロモーター駆
動過剰発現をトランス活性化する上でおそらく十分であろう。アンチセンスRN
Aの過剰発現は同時トランスフェクトされた場合にEBO−pLHC2−cDベ
クターにおいてSV40転写要素のコントロール下でcDNAインサートから発
現されるセンスRNAの翻訳を阻害すると予想できる。トランス活性化プロセス
は真核細胞の核で起きなければならないため、好ましくはメタロチオニン又は熱
シヨツクプロモーターのような誘導性真核生物プロモーターのコントロール下で
同時又は前トランスフェクトされた5P6RNP遺伝子構成物から構成される5
P6RNP酵素タンパク質はその機能的な形で核に物理的に転位されることが前
もって必要である。そのタンパク質は約100kdサイズであって原核生物起源
であるため、それは要求される核標的配列の助けなしに単なる拡散で液中に転位
される見込みはない。
本発明のアンチセンスRNAアプローチのインビボ合成において、本ファージミ
ド減算cDNAベクター系は哺乳動物細胞において所定表現型に基づき減算c
DNAライブラリーを富化する上でEBO法(前記)を更に増強することができ
る。このアプローチは慣用的なアプローチが非産生的である増殖阻害、最終分化
、腫瘍抑制、老化等の調節に関与する遺伝子を同定する上で特に有利である。本
発明者らの研究室で特に遂行される下記ケース力その方法について例示している
。
SV40 T抗原媒介永続化されたがしかし非腫瘍原性ヒト気管支上皮細胞系で
ある親BEAS2B細胞系の86及びR1クローンは、形質転換する増殖因子β
1(TGF−β1)誘導性扁平上皮最終分化をうける感受性及び耐性細胞系を各
々表す(Ke et al、、Diff’erentiation、38:80
(19N))。分化特異性減算cDNAライブラリーは、R1細胞特異性共通
cDNA配列を減算することにより前記のように本発明のEBO−pLHC2−
cDベクター系で作製される。この分化特異性ライブラリーDNAがTGF−β
1で既に処理された増殖阻害S6細胞中に5P6RNP遺伝子構成物で同時又は
前トランスフェクトされた場合に、アンチセンスRNAの過剰発現は増殖制御遺
伝子から特異的に発現されるセンスRNAの翻訳を停止する結果として増殖阻害
を止めるはずである。その結果、TGF−β1で補充された増殖培地で生存して
増殖するS6細胞コロニーのヒグロマイシンB耐性形質転換株のみが増殖阻害コ
ントロールに関与する分化特異性発現遺伝子で高度に富化される株である。
前記すべての文献は参考のため本明細書の開示の一部とされる。
前記発明は明確化及び理解の目的で一部詳細に記載されてきた。形式及び細部に
関して様々な組合せが本発明の範囲から逸脱せずに行いうろことも明らかであろ
う。
唖
L’s”仏”;q / Sfi l / CI P要 約 書
本発明は、二つのプラスミドベクター及びそれから得られる真核性発現ベクター
に関する。本発明は更に、その発現が薬剤処理により影響を受ける真核細胞中の
遺伝子のクローニング方法、減算cDNAライブラリーの構築法、及び、その生
成物が細胞の生長を阻害する真核性遺伝子の同定方法に関する。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成 4 年 12月 18日
立へ
Claims (31)
- 1.プラスミドベクターであって、 i)ポリアデニル化シグナルと、 ii)バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと、iii)各々少くとも 6塩基対からなる少くとも2つの異なる制限酵素部位とを含んでなり、 上記ポリアデニル化シグナルが時計回り方向で、上記プロモーターが反時計回り 方向であり、上記プロモーターが上記ポリアデニル化シグナル及び上記制限酵素 部位の間に存在し、 上記制限酵素部位が上記プロモーターの下流にあり、そして 上記ポリアデニル化シグナル、上記プロモーター及び上記制限酵素部位が実質上 互いに隣接していることを特徴とする、プラスミドベクター。
- 2.バクテリオファージポリメラーゼプロモーターがSP6ポリメラーゼプロモ ーターである、請求項1に記載のプラスミドベクター。
- 3.図1に示されたpLHC2−HO2である、請求項1に記載のプラスミドベ クター。
- 4.プラスミドベクターであって、 i)真核生物プロモーターと、 ii)バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと、iii)少くとも6塩 基対からなる希有制限部位と、1v)切断で3突出末端を残すプラスミドに特有 の制限部位とを含んでなり、 上記真核生物プロモーター及び上記バクテリオファージポリメラーゼプロモータ ーが同じ反時計回り方向であり、上記バクテリオファージポリメラーゼプロモー ターが上記真核生物プロモーターの下流にあり、そして上記希有制限部位が上記 バクテリオファージポリメラーゼプロモーターの下流にあり、上記特有の制限部 位が上記希有制限部位の下流にある ことを特徴とする、プラスミドベクター。
- 5.真核生物プロモーターがSV40プロモーターである、請求項4に記載のプ ラスミドベクター。
- 6.バクテリオファージポリメラーゼプロモーターがT7ポリメラーゼプロモー ターである、請求項4に記載のプラスミドベクター。
- 7.図2に示されたpLHC2−CG5である、請求項4に記載のプラスミドベ クター。
- 8.一本鎖DNAをパッケージ化するファージ複製源を更に含んでなり、その源 が真核生物プロモーター及びバクテリオファージポリメラーゼプロモーターと同 方向又は反対方向であり、かつ、上記源が上記真核生物プロモーター内に存在す るものである、請求項4に記載のプラスミドベクター。
- 9.ファージ複製源がF1複製源である、請求項8に記載のプラスミドベクター 。
- 10.ファージ複製源が真核生物プロモーターと同方向である、請求項8に記載 のプラスミドベクター。
- 11.図6に示されたpLHC2−CG6である、請求項10に記載のプラスミ ド。
- 12.真核性発現ベクターであって、 i)時計回り方向の真核生物プロモーター;ii)時計回り方向であって上記真 核生物プロモーターの下流に存在する第一バクテリオファージポリメラーゼプロ モーターと、 iii)時計回り方向で真核性タンパク質をコードするDNA配列(ここで、上 記第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター及び上記DNA配列はデオ キシシチジレート・デオキシグアニジレート(dC−dG)配列を介して作働的 に結合されていると、iv)反時計回り方向の第二バクテリオファージポリメラ ーゼプロモーター(ここで、上記DNA配列及び上記第二バクテリオファージポ リメラーゼプロモーターはデオキシアデニレートーデオキシチミジレート(dA −dT)配列を介して作働的に結合されている)と、v)上記第二バクテリオフ ァージポリメラーゼプロモーター及び上記dA−dT配列に作働的に結合された 時計回り方向のポリアデニル化シグナルとを含んでなり、;少くとも6塩基対か らなる第一制限部位が上記第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーター及 び上記dC−dG配列の間に存在し、 少くとも6塩基対からなる第二制限部位が上記第二バクテリオファージポリメラ ーゼプロモーター及び上記dA−dT配列の間に存在し、 上記第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーターから開始されるRNA転 写物がセンス転写物で、上記第二バクテリオファージポリメラーゼプロモーター から開始されるRNA転写物がアンチセンス転写物であり、そして 上記第一制限部位及び上記第二制限部位が異なるものである ことを特徴とする、真核性発現ベクター。
- 13.真核性プロモーターがSV40プロモーターである、請求項12に記載の 真核性発現ベクター。
- 14.第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーターがT7プロモーターで ある、請求項12に記載の真核性発現ベクター。
- 15.第二バクテリオファージポリメラーゼプロモーターがSP6プロモーター である、請求項12に記載の真核性発現ベクター。
- 16.dC−dG配列が約10〜15塩基対である、請求項12に記載の真核性 発現ベクター。
- 17.dA−dT配列が約40〜60塩基対である、請求項12に記載の真核性 発現ベクター。
- 18.dA−dT配列が45〜50塩基対である、請求項17に記載の真核性発 現ベクター。
- 19.一本鎖DNAをパッケージ化するファージ複製源を更に含んでなり、その 源が真核生物プロモーター及び第一バクテリオファージポリメラーゼプロモータ ーと同方向又は反対方向であり、上記源が上記真核生物プロモーター内に存在す るものである、請求項12に記載の真核性発現ベクター。
- 20.ファージ複製源がF1複製源である、請求項19に記載の真核性発現ベク ター。
- 21.ファージ複製源が真核生物ベクターと同方向である、請求項19に記載の 真核性発現ベクター。
- 22.図3に示されたEBO−pLHC2(FIA)cD−Xである、請求項2 1に記載の真核性発現ベクター。
- 23.i)真核細胞でエピソーム複製を行える配列と、 ii)真核生物選択マーカー遺伝子とを更に含んでなり、上記配列(i)が真核 生物プロモーター及び第一バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと同方 向であり、かつ、上記配列及び上記マーカー遺伝子(ii)が上記真核生物プロ モーター内に存在するものである、請求項12に記載の真核性発現ベクター。
- 24.配列(i)がエプスタイン−バール(Epstein−Barr)ウイル ス複製源及びエプスタイン−バールウイルス核抗原遺伝子を含んでなる、請求項 23に記載の真核性発現ベクター。
- 25.マーカー遺伝子がヒグロマイシンBである、請求項23に記載の真核性発 現ベクター。
- 26.その発現が薬物処理で影響受ける真核細胞中の遺伝子をクローニングする 方法であって、i)細胞群からの真核細胞の第一群を希有遺伝子の発現を誘導す る薬剤で処理する; ii)上記第一細胞のメッセンジャ−RNAに対応するcDNAが請求項12に 記載された真核性発現ベクターで発現されるように第一cDNAライブラリーを 作製する; iii)細胞の第二未処理群のメッセンジャ−RNAに対応するcDNAが請求 項12に記載された真核性発現ベクターで発現されるように第二cDNAライブ ラリーを作製する; iv)上記第一cDNAライブラリーを直鎖化する;v)第一群のRNAを得る ため放射能標識されたヌクレオチドの存在下で上記発現ベクターのポリメラーゼ プロモーターの一方に特異的なポリメラーゼで上記第一ライブラリーをインビト ロ処理する; vi)上記第二cDNAライブラリーを直鎖化する;vii)第二群RNAを得 るため上記真核性発現ベクターの上記ポリメラーゼプロモーターの他方に特異的 な第二ポリメラーゼで上記第二ライブラリーをインビトロ処理する; viii)前記工程(vii)で産生された上記第二群のRNAをフォドピオテ ニル化する; ix)相補的RNA配列が対をなして二本鎖RNA:RNAハイブリッドを形成 できるような条件下で、上記第一群のRNAを上記第二群のRNAと接触させる ;x)前記工程(ix)の上記二本鎖ハイブリッドを放射能標識一本鎖RNAか ら分離する;及び xi)前記工程(x)からの上記放射能標識一本鎖RNAで上記第一ライブラリ ーをスクリーニングし、それにより発現が薬物処理により影響される上記遺伝子 を単離する; 工程を含んでなる方法。
- 27.分離がストレプトアビジン−アガロースクロマトグラフィーにより行なわ れる、請求項26に記載の方法。
- 28.減算化cDNAライブラリーの構築方法でむって、 i)細胞群からの真核細胞の第一群を希有遺伝子の発現を誘導する薬剤で処理す る; ii)前記工程(i)の上記処理細胞のメッセンジャ−RNAに対応するcDN Aが請求項19に記載された真核性発現ベクターで発現されるように第一cDN Aライブラリーを作製する; iii)細胞の第二未処理群のメッセンジャ−RNAに対応するcDNAが請求 項19に記載された真核性発現ベクターで発現されるように第二cDNAライブ ラリーを作製する; iv)上記発現ベクターの上記ファージミド複製源の使用により上記第一ライブ ラリーから一本鎖DNAを得る;v)上記第二cDNAライブラリーを直鎖化す る;vi)RNA群を得るため上記ファージ複製源と反対方向である上記真核性 発現ベクターのバクテリオファージポリメラーゼプロモーターに特異的なポリメ ラーゼで上記第二ライブラリーをインビトロ処理する;vii)前記工程(vi )で産生された上記RNAをフすドピオテニル化する; viii)相補的DNA及びRNA配列が対をなして二本鎖DNA:RNAハイ ブリッドを形成できるような条件下で上記一本鎖DNA及び上記群のRNAを接 触させる;ix)前記工程(viii)の上記二本鎖ハイブリッドを分離し、そ れにより減算化群一本鎖DNAを単離する;x)二本鎖DNAが上記減算化一本 鎖DNAから作製されるような条件下で前記工程(ix)からの上記減算化一本 鎖DNAを大腸菌DNAポリメラーゼIのクレノウ断片と上記真核生物発現ベク ターのセグメントに相補的なオリゴデオキシヌクレオチドプライマーで処理する ;及び xi)適切な宿主細菌をステップ(x)で産生された上記二本鎖DNAで形質転 換し、それにより減算化cDNAライブラリーを得る; 工程を含んでなる方法。
- 29.分離がストレプトアビジン−アガロースクロマトグラフィーにより行なわ れる、請求項28に記載の方法。
- 30.産物が細胞増殖を阻害する真核生物遺伝子の同定方法であって、 i)細胞群からの真核細胞の第一群を増殖阻害遺伝子の発現を誘導する薬剤で処 理する; ii)前記工程(i)の上記処理細胞のメッセンジャ−RNAに対応するcDN Aが請求項19に記載された真核性発現ベクターで発現されるように第一cDN Aライブラリーを作製する; iii)細胞の第二未処理群のメッセンジャ−RNAに対応するcDNAが請求 項19に記載された真核性発現ベクターで発現されるように第二cDNAライブ ラリーを作製する; iv)上記発現ベクターの上記ファージミド複製源の使用により上記第一ライブ ラリーから一本鎖DNAを得る;v)上記第二cPNAライブラリーを直鎖化す る;vi)RNA群を得るため上記ファージ複製源と反対方向である上記真核生 物発現ベクターのバクテリオファージポリメラーゼブロモ−ターに特異的なポリ メラーゼで上記第二ライブラリーをインビトロ処理する;vii)前記工程(v i)で産生された上記RNAをフオトビオチニル化する; viii)相補的DNA及びRNA配列が対をなして二本領DNA:RNAハイ ブリッドを形成できるような条件下で上記一本鎖DNA及び上記群のRNAを接 触させる;ix)前記工程(viii)の上記二本鎖ハイブリッドを分離し、そ れにより減算化群一本鎖DNAを単離する;x)二本鎖DNAが上記減算化一本 鎖DNAから作製されるような条件下で前記工程(ix)からの上記減算化一本 鎖DNAを大腸菌DNAポリメラーゼIのクレノウ断片と上記真核生物発現ベク ターのセグメントに相補的なオリゴデオキシヌクレオチドプライマーで処理する ;灯)真核細胞でエピソーム複製を行える配列で上記ファージ複製源を減算する ; xii)上記薬剤との処理で増殖阻害された真核細胞を得る; xiii)前記工程(xi)からの上記二本鎖DNAと、産物が上記真核性発現 ベクターの上記第二プロモーターに特異的なバクテリオファージポリメラーゼ遺 伝子、核標的配列及び選択マーカーを含んでなる真核性発現ベクターとで上記増 殖阻害真核細胞をトランスフェクトする;xiv)増殖細胞を単離する;及び xv)上記増殖細胞からエピソーム複製プラスミドを単離する; 工程を含んでなる方法。
- 31.減算cDNAライブラリーの作製の使用に適したキットであって、 a)第一プラスミドベクターであって、i)ポリアデニル化シグナルと; ii)バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと;及び iii)各々少くとも6塩基対からなる少くとも2つの異なる制限酵素部位とを 含んでなり; 上記ポリアデニル化シグナルが時計回り方向で、上記プロモーターが反時計回り 方向であり、上記プロモーターが上記ポリアデニル化シグナル及び上記制限酵素 部位の間に存在し、 上記制限酵素部位が上記プロモーターの下流にあり、そして 上記ポリアデニル化シグナル、上記プロモーター及び上記制限酵素部位が実質上 互いに隣接しているものと、b)第二プラスミドベクターであって、i)真核生 物プロモーターと; ii)バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと; iii)少くとも6塩基対からなる希有制限部位と;iv)切断で3突出末端を 残すプラスミドに特有の制限部位とを含んでなり; 上記真核生物プロモーター及び上記バクテリオファージポリメラーゼプロモータ ーが同じ反時計回り方向であり、かつ、上記バクテリオファージポリメラーゼプ ロモーターが上記真核生物プロモーターの下流にあり、そして 上記希有制限部位が上記バクテリオファージポリメラーゼプロモーターの下流に あり、かつ、上記特有の制限部位が上記希有制限部位の下流にあるものと;c) 第三プラスミドベクターであって、i)真核生物プロモーターと; ii)バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと; iii)少くとも6塩基対からなる希有制限部位と;iv)切断で3突出末端を 残すプラスミドに特有の制限部位と; v)一本鎖DNAをパッケージ化するファージ複製源(ここで、上記源は上記真 核生物プロモーター及び上記バクテリオファージポリメラーゼプロモーターと同 方向又は反対方向であり、上記源は上記真核生物プロモーター内に存在する)と を含んでなり; 上記真核生物プロモーター及び上記バクテリオファージポリメラーゼプロモータ ーが同じ反時計回り方向であり、かつ、上記バクテリオファージポリメラーゼプ ロモーターが上記真核生物プロモーターの下流にあり、そして 上記希有制限部位が上記バクテリオファージポリメラーゼプロモーターの下流に あり、上記特有の制限部位が上記希有制限部位の下流にあるものと、;並びに d)cDNAライブラリーを作製する上で必要な試薬;とを含んでなるキット。
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Also Published As
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