JPH0559701B2 - - Google Patents

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JPH0559701B2
JPH0559701B2 JP20136684A JP20136684A JPH0559701B2 JP H0559701 B2 JPH0559701 B2 JP H0559701B2 JP 20136684 A JP20136684 A JP 20136684A JP 20136684 A JP20136684 A JP 20136684A JP H0559701 B2 JPH0559701 B2 JP H0559701B2
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JP
Japan
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human lysozyme
gene
producing human
plasmid vector
host cell
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Michiro Muraki
Yoshifumi Chikami
Hideaki Tanaka
Fumitaka Kishimoto
Hideo Agui
Shigeo Ogino
Satoshi Nakazato
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2462Lysozyme (3.2.1.17)

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

発明の背景 本発明は化学的に合成したヒトリゾチーム遺伝
子を用いた遺伝子工学的手法によるヒトリゾチー
ムの製造法に関する。 ヒトリゾチームはヒトの涙、唾液、鼻粘液、
乳、リンパ腺、白血球、血漿、軟骨、肺、腎臓、
脾臓、肝臓、腸管、耳下腺、皮膚、精液、白血病
患者の尿中等に見い出される酵素蛋白質であり、
N−アセチルグリコサミンとN−アセチルムラミ
ン酸間のβ−1,4結合を加水分解するムラミダ
ーゼ(muramidase)としての酵素活性を有して
いる事が知られている。 またヒト乳由来のリゾチームは下記の配列で示
される130個のアミノ酸からなる事が知られてい
る(例えば、船津ら「溶菌酵素」55〜58頁、講談
社サイエンテイフイク(1977)参照)。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing human lysozyme by genetic engineering using a chemically synthesized human lysozyme gene. Human lysozyme is present in human tears, saliva, nasal mucus,
Breasts, lymph glands, white blood cells, plasma, cartilage, lungs, kidneys,
It is an enzyme protein found in the spleen, liver, intestinal tract, parotid gland, skin, semen, urine of leukemia patients, etc.
It is known to have enzymatic activity as muramidase that hydrolyzes the β-1,4 bond between N-acetylglycosamine and N-acetylmuramic acid. It is also known that lysozyme derived from human milk consists of 130 amino acids shown in the sequence below (see, for example, Funatsu et al., "Lytic Enzyme", pp. 55-58, Kodansha Scientific (1977)).

【表】【table】

【表】 リゾチームは種々の細菌を溶解する作用を有す
るので、食品等の防腐剤あるいは医薬品として、
リゾチーム単独又は抗生物質との併用による抗菌
剤として使用する事ができる。 また、血液凝固及び止血作用、抗炎症作用、呼
吸器疾患者に対する喀痰喀出作用等をも有するの
でそれらを対象とした医薬品としても利用する事
ができる。 ヒトリゾチームはヒトの乳、尿等から単離する
事ができるが医療等を目的とする工業的生産の要
求を満すには効率が悪く実用的ではない。本発明
は組換えDNA技術により、安価にしかも多量に
純粋なヒトリゾチームを生産する事を可能にした
ものである。 合成ヒトリゾチーム遺伝子を用いて組換え
DNA技術によりヒトリゾチームを製造する方法
は後により詳しく記述するが基本的には下記の工
程より成る。 (1) 遺伝子の設計 (2) 遺伝子の化学合成 (3) 適当な発現用ベクターへの遺伝子の組込み (4) 得られた組換えプラズミドに依る適当な宿主
の形質転換 (5) 形質転換体の培養によるヒトリゾチームの産
生及び回収 遺伝子の設計において、ヒトリゾチームのアミ
ノ酸配列からそれに対応する遺伝子のヌクレオチ
ド配列(本文では以下これを構造遺伝子と呼ぶ)
を決定するにあたつては、大部分のアミノ酸に関
してはそれに対応する遺伝子暗号(コドン)が2
個以上存在するので130個のアミノ酸より成る配
列に対して極めて多数のヌクレオチド配列を考え
る事が可能である。 この多数の可能性の中から望ましい配列を決定
するに当つての判断基準として、例えば、使用す
べき宿主細胞に於いて多頻度に使用されているコ
ドンを使用すべきであること、構造遺伝子を含む
配列の両端および内部に適当な制限酵素認識部位
を持たせてプラズミドへの挿入、解析を行う事を
容易にすること、化学合成の過程に於いて遺伝子
断片の集合及び連結が容易にできる様に各構成断
片間で不必要な相互作用が最小になる様にコドン
を選択することなどがあげられるが、これらの条
件が相反する場合があり、自明な論理による推論
によつて望ましい配列に到達できるのではなく、
試行錯誤を含む種々の実験的検証が必要である。 さて、所望の構造遺伝子を設計合成したとし
て、次にこれを宿主細胞内で発現させるためには
大別して2つの方法があり、本文ではそれらをキ
メラ発現法及び直接発現法と呼ぶことにする。こ
こでいうキメラ発現法とは、用いる宿主の内在性
遺伝子(その宿主の野性株に本来存在する遺伝
子)に所望の遺伝子を接続させた遺伝子(これを
キメラ遺伝子と呼ぶ)を作製し、このキメラ遺伝
子を適当なベクターに組込み、次に宿主を形質転
換して発現させる方法があり、発現された産物は
対応する内在性のポリペプチドと所望の遺伝子に
コードされたポリペプチドが融合した形で生産さ
れる(これをキメラポリペプチドと呼ぶ)。 キメラ発現法は、内在性遺伝子の発現機構を用
いて発現させるので、外来遺伝子を比較的容易に
発現させることができる場合が多いが所望のポリ
ペプチドのみを単離する為にはキメラポリペプチ
ドを化学的、酵素的に処理して、所望のポリペプ
チドを特異的に切り出し精製することが必要があ
り製造工程がより長く複雑になるという欠点を有
している。 一方もう一つの発現法である直接発現法とは、
所望の構造遺伝子を翻訳開始信号(通常ATG)
の直後に接続し、得られた配列を発現用ベクター
の転写及び翻訳を支配する領域の適切な位置に挿
入した組換えプラズミドを作成し、次にその組換
えプラズミドを用いて形質転換して発現させる方
法であり、外来ポリペプチドは単独の完成した分
子として産生されるのでキメラ発現法に比し製造
工程がより単純であり実用的に有利である。 しかしながら、直接発現法の場合外来遺伝子を
効率良く発現させるためには発現用ベクター内の
転写と翻訳を支配している領域(以下5′端の非翻
訳領域と呼ぶ)の適切な位置に外来遺伝子を挿入
する必要があるが、この5′端の非翻訳領域の望ま
しい化学構造(即ちヌクレチオド配列)は、大腸
菌、酵母等の宿主細胞に依つて大きく異なつてい
るのみならず同一宿主細胞であつても所与の構造
遺伝子によつて異なるものである事が知られて来
つつあり、任意の構造遺伝子に対して望ましい非
翻訳領域の構造を予知する事は困難であつて、試
行錯誤的に最適構造を深索しなければならないと
いう困難さを伴つている。 さらに、直接発現法によつて、本来溶菌酵素で
あるヒトリゾールチームを微生物で生産する事に
関しては、発現したヒトリゾチームに依つて組換
え体が溶菌してしまう事も考えられ、その可能性
に概念のさしはさまれる所であつた。 本発明者らは、この様な状況の中でヒトリゾチ
ームの直接発現法による生産を目的として、構造
遺伝子の設計、5′端の非翻訳領域、宿主細胞及び
その培養法等に詳細な工夫を重ね研究を続けた結
果、本発明化合物であるヒトリゾチーム遺伝子を
用いればヒトリゾチームを高レベルで直接発現さ
せる事が可能である事を確認し、本発明を完成す
るに至つた。 発明の構成 1 遺伝子の取得 本発明のヒトリゾチーム遺伝子は通常用いられ
ているヌクレオチド合成法によつて取得される。 宿主細胞によつて種々の条件が考慮され得る
が、通常最も一般的に用いられている大腸菌(E.
coli)の場合について述べれば下記の通りであ
る。 (1) 遺伝子の設計 構造遺伝子 ヒトリゾチームを構成するアミノ酸を指定
するいくつかのコドンのうちから下記の条件
を満すものを選んでDNAを合成する。 (A) G−C塩基対に富む領域に続いてA−T
塩基対に富む領域が続かない様にする。 (B) 後記する各々の合成フラグメントが分子
内あるいは分子間で望まない相補性配列を
持たない様にする。 また翻訳を開始終結せしめるため構造遺
伝子の5′端に翻訳開始信号を3′端に翻訳終
止信号を付け加える。 リボゾーム結合部位を含む5′端非翻訳領域 リボゾーム結合部位(以下SD配列と称す)
を含む5′端非翻訳領域のDNAを下記の条件
を満す様に合成する。 (A) プロモーターから適当な距離をおいて
SD配列が配置される様にする。 (B) 合成SD配列は天然に存在するSD配列と
共通な塩基配列を有する部分を持ちかつ適
当な長さのヌクレオチド配列である様にす
る。 (C) SD配列から適当な距離をおいて翻訳開
始信号が配置される様にする。 遺伝子全体 SD配列を含む5′端非翻訳領域及び翻訳開
始、翻訳終止信号を含む構造遺伝子からなる
ヒトリゾチーム遺伝子は (A) プラズミドへの組込み、プラスミドから
の切り出しを容易にするため5′、3′両端に
制限酵素認識配列をもたせる。 (B) 形質転換体の検索を容易にするため遺伝
子内に一つ又は二つ以上の制限酵素認識配
列をもたせる。 (C) 翻訳開始信号から始まる構造遺伝子部分
のみの利用も可能にするため翻訳開始信号
の直前で遺伝子を切断できる様に制限酵素
認識配列をもたせる。 ことが望ましい。 この様にして設計された構造遺伝子の一具体例
は下記のヌクレオチド配列式(1)で表わされる遺伝
子であり、同遺伝子を適当な発現ベクターに組込
む事により大腸菌で発現させる事が可能である。 ヌクレオチド配列式 (1)
[Table] Lysozyme has the effect of dissolving various bacteria, so it is used as a preservative for foods and medicines.
Lysozyme can be used alone or in combination with antibiotics as an antibacterial agent. It also has blood coagulation and hemostasis effects, anti-inflammatory effects, and sputum expulsion effects for people with respiratory diseases, so it can be used as a pharmaceutical for those patients. Human lysozyme can be isolated from human milk, urine, etc., but it is inefficient and impractical to meet the demands of industrial production for medical purposes. The present invention makes it possible to produce pure human lysozyme in large quantities at low cost using recombinant DNA technology. Recombinant using synthetic human lysozyme gene
The method for producing human lysozyme using DNA technology will be described in more detail later, but basically consists of the following steps. (1) Gene design (2) Chemical synthesis of the gene (3) Integration of the gene into an appropriate expression vector (4) Transformation of an appropriate host using the obtained recombinant plasmid (5) Transformation of the transformant Production and recovery of human lysozyme by culture In gene design, the nucleotide sequence of the corresponding gene (hereinafter referred to as the structural gene in the text) is determined from the amino acid sequence of human lysozyme.
For most amino acids, the corresponding genetic code (codon) is 2.
Since there are more than 130 amino acids, it is possible to consider an extremely large number of nucleotide sequences for a sequence consisting of 130 amino acids. Criteria for determining a desirable sequence from this large number of possibilities include, for example, codons that are frequently used in the host cell to be used, and structural genes. Appropriate restriction enzyme recognition sites are provided at both ends and inside the containing sequence to facilitate insertion into the plasmid and analysis, and to facilitate the assembly and ligation of gene fragments during the chemical synthesis process. The first step is to select codons to minimize unnecessary interactions between each component fragment, but these conditions may conflict, and it is necessary to arrive at the desired sequence by reasoning based on obvious logic. Rather than being able to
Various experimental verifications including trial and error are required. Now, once a desired structural gene has been designed and synthesized, there are two main methods for expressing it in host cells, which will be referred to as chimera expression method and direct expression method in this text. The chimera expression method here refers to creating a gene (called a chimera gene) by connecting the desired gene to the endogenous gene of the host (gene originally present in the host's wild strain), and There is a method of inserting a gene into an appropriate vector and then transforming the host for expression.The expressed product is produced in the form of a fusion of the corresponding endogenous polypeptide and the polypeptide encoded by the desired gene. (This is called a chimeric polypeptide). The chimera expression method uses the endogenous gene expression mechanism, so it is often possible to express a foreign gene relatively easily, but in order to isolate only the desired polypeptide, it is necessary to use a chimera polypeptide. It has the disadvantage that it requires chemical and enzymatic treatment to specifically cut out and purify the desired polypeptide, making the manufacturing process longer and more complicated. On the other hand, there is another expression method, the direct expression method.
Translation initiation signal (usually ATG) for the desired structural gene
A recombinant plasmid is created by inserting the resulting sequence into the appropriate position of the region controlling transcription and translation of the expression vector, and then the recombinant plasmid is used to transform and express the expression vector. Since the foreign polypeptide is produced as a single completed molecule, the production process is simpler and more practical than the chimera expression method. However, in the case of the direct expression method, in order to express the foreign gene efficiently, it is necessary to place the foreign gene at an appropriate position in the region that controls transcription and translation (hereinafter referred to as the 5' untranslated region) within the expression vector. However, the desired chemical structure (i.e., nucleotide sequence) of this untranslated region at the 5′ end not only differs greatly depending on the host cell such as E. coli and yeast, but also between the same host cell. It is becoming known that the structure of the untranslated region differs depending on the given structural gene, and it is difficult to predict the desired structure of the untranslated region for a given structural gene. This is accompanied by the difficulty of having to deeply investigate the structure. Furthermore, when direct expression is used to produce human lysozyme, which is originally a lytic enzyme, in microorganisms, it is possible that the recombinant may be lysed by the expressed human lysozyme. It was a place where there was a gap between concepts. Under these circumstances, the present inventors have made detailed improvements to the structural gene design, the untranslated region at the 5' end, host cells and their culture methods, etc., with the aim of producing human lysozyme by direct expression. As a result of repeated research, it was confirmed that human lysozyme can be directly expressed at high levels by using the human lysozyme gene, which is the compound of the present invention, and the present invention was completed. Structure of the Invention 1 Obtaining the Gene The human lysozyme gene of the present invention is obtained by a commonly used nucleotide synthesis method. Although various conditions may be considered depending on the host cell, the most commonly used E. coli (E.
coli) case is as follows. (1) Gene design Structural gene DNA is synthesized by selecting codons that meet the following conditions from among several codons that specify the amino acids that make up human lysozyme. (A) A region rich in G-C base pairs followed by A-T
Avoid consecutive regions rich in base pairs. (B) Ensure that each of the synthetic fragments described below does not have any undesired complementary sequences within or between molecules. In addition, in order to initiate and terminate translation, a translation initiation signal is added to the 5' end of the structural gene, and a translation termination signal is added to the 3' end. 5′ end untranslated region containing ribosome binding site (hereinafter referred to as SD sequence)
Synthesize the DNA of the 5' untranslated region containing the following conditions. (A) At an appropriate distance from the promoter
Make sure the SD array is placed. (B) The synthetic SD sequence has a nucleotide sequence that has a common base sequence with the naturally occurring SD sequence and has an appropriate length. (C) Place the translation initiation signal at an appropriate distance from the SD sequence. Entire gene The human lysozyme gene consists of a 5′ untranslated region containing the SD sequence and a structural gene containing translation initiation and termination signals. 'Have restriction enzyme recognition sequences at both ends. (B) One or more restriction enzyme recognition sequences are included in the gene to facilitate the search for transformants. (C) In order to make it possible to use only the structural gene portion starting from the translation start signal, a restriction enzyme recognition sequence is provided so that the gene can be cut just before the translation start signal. This is desirable. A specific example of a structural gene designed in this manner is a gene represented by the following nucleotide sequence formula (1), which can be expressed in E. coli by incorporating the gene into an appropriate expression vector. Nucleotide sequence formula (1)

【表】【table】

【表】 前記のヌクレオチド配列式(1)で表わされる構造
遺伝子に前記のリボゾーム結合部位を含む5′端非
翻訳領域のヌクレオチド配列及び翻訳終止信号を
含む3′端の制限酵素認識配列を付加した一例が下
記のヌクレオチド配列式(2)で表わされる遺伝子で
あり、同遺伝子は翻訳開始信号、翻訳終止信号及
びSD配列を自からの内に含んでいるため大腸菌
に於いて使用し得る発現ベクターの制限がより少
なくなつている。また同遺伝子を、例えばCla
等の適当な制限酵素(後記の表1を参照)で処理
して適当な発現ベクターに挿入する事も可能であ
る。 ヌクレオチド配列式 (2)
[Table] The nucleotide sequence of the untranslated region at the 5' end containing the ribosome binding site and the restriction enzyme recognition sequence at the 3' end containing the translation termination signal were added to the structural gene represented by the above nucleotide sequence formula (1). An example is the gene represented by the nucleotide sequence formula (2) below, which contains a translation start signal, a translation stop signal, and an SD sequence within itself, making it an expression vector that can be used in E. coli. There are fewer restrictions. The same gene can also be used, for example, in Cla
It is also possible to insert the vector into an appropriate expression vector by treating it with an appropriate restriction enzyme such as (see Table 1 below). Nucleotide sequence formula (2)

【表】【table】

【表】【table】

【表】 (2) 遺伝子の合成 上記のように設計した遺伝子を合成するには、
+,−両鎖のそれぞれについて、これをいくつか
のフラグメントに分けて、それらを化学的に合成
し各々のフラグメントを連結する方法によれば良
い。 各鎖は11〜19塩基からなり各々が少くとも6塩
基づつ重なる様に56個程度のフラグメントに分け
るのが好ましい。 フラグメントの合成、精製、5′−水酸基のリン
酸化及びフラグメントの連結はそれ自体公知の方
法に従つて行う事ができる。具体的事項に関して
は後記の実施例を参照されたい。 2 組換えプラズミドの調製 (1)ヒトリゾチーム遺伝子のプラズミドベクター
への導入 前記の様にして合成したヒトリゾチーム遺
伝子を宿主内で増殖可能なプラズミドベクタ
ー又は宿主内で増殖、発現が可能な様に構成
されたプラズミドベクターの適当な挿入部位
に組込む。 組込み操作そのものは分子生物学の分野で
公知の常法に従つて行うことができる。具体
的な方法については後記の実施例を参照され
たい。 本発明によるヒトリゾチーム遺伝子の増殖
はpBR322,pAT153(例えばTwiggら、
Nature,283,216〜218(1980)参照)等の
公知の種々のプラズミドベクターを用いて行
う事ができる。また、プラズミドDNAの単
離精製も分子生物学の分野で公知の常法に従
つて行う事ができる。 本発明遺伝子によるヒトリゾチームの直接
発現は宿主細胞によつて適宜の方法をとり得
るが大腸菌に於いてはlacプロモーター(例
えばFuller,Gene,,19,48〜54(1982)参
照〕、trpプロモーター(例えばWindassら、
Nucleic Acids Res.,10,6839〜6657
(1982)参照)、tacプロモーター(例えば
Boyerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA.80,21
〜25(1983)参照)、Pプロモーター(例えば
deHasethら、Nucleic Acids Res.,11
773〜787,(1983)参照)、PLプロモーター
(例えばDeromら、Gene,17,45〜54(1982)
参照)及び1ppプロモーター(例えば
Nakamuraら、EMBOJ771〜775(1982)
参照)等を有する公知の種々の発現ベクター
(例えば中村、化学と生物2047〜58(1982)及
びManiatisらMolecular Cloning 403〜433
(1982)参照)を用いて行うことができる。 これらの発現ベクターのうちの一具体例は
pMY12−6 Amp−1及びpSM240である。 pMY12−6 Amp−1はpMY12−6(例
えばTsurimotoら、Mol.Gen.Genet.18779〜
86(1982)参照)とpBV234(例えばOhtsubo
ら、Gene20245〜254(1982)参照)とから以
下のようにして造成する事ができる。 pBV234をPstで切断しアンピシリン耐
性遺伝子の一部を含む約2.6Kbpの断片をと
り出し、pMY12−6のPst切断部位にアン
ピシリン耐性遺伝子が再生する様に挿入して
pMY12−6Ampを得る。pMY12−6AmPを
BamHで限定分解した後、その粘着末端
をDNAポリメラーゼ(クレノーフラグメン
ト)を用いて修復し、DMAリガーゼで連結
して、pBV23.4由来のDNA断片中に含まれ
るBamH切断部位のみが消失したpMY12
−6Amp−1を得る。 pSM240はpDR540(例えばRussellら、
Gene20231〜248(1982)参照)及びpIN−
−A1(例えばMasuiら、Biotechnology81
〜85(1984)参照)から造成する事ができ、
pDR540のBamH及びPst部位間のtacプ
ロモーターを含約1.2Kbp断片とpIN−−
A1のBamH及びPst部位間のlaci遺伝子
を含む約6.2Kbp断片を連結する事によつて
造成する事ができる。 具体的には実施例及び図面2を参照された
い。 (2)方向性の判定 プラズミドに組込まれたヒトリゾチーム遺
伝子の方向性の判定は遺伝子内に含まれる特
定の塩基配列を認識する制限酵素(例えば、
Cla,BStE,Xba等であり、後記の表
1を参照されたい) でその部位を切断し、遺伝子外の特定部位を
別の制限酵素を用いて切断して、得られた断
片のサイズをアガロースゲル電気泳動等の通
常用いられている方法で分析する事により行
う事ができる。 8 形質転換 (1) 宿主菌 ヒトリゾチーム遺伝子を組込んだ組換えプ
ラズミドを用いて形質転換させる宿主細胞の
大腸菌での一具体例はE.coli C600(例えば
NelsonらVirology108338〜350(1981)参照)
である。 ヒトリゾチーム遺伝子を組込んだ組換えプ
ラスミドによる形質転換は上記の宿主に限定
されるものではなく、公知の種々のE.coli
K−12株誘導体(例えばBachmann,
Bacteriol.Rev.36525〜557(1972)参照)を
使用することができる。 これらのE.coli K−12株誘導体の多くの
ものは公認の微生物機関、例えばAmerican
Type Culture Collection(ATCC),に寄託
されておりそこから分譲が可能である(例え
ばATCCカタログ参照)。 また分子生物学の分野で公知の如く、適当
なベクターを選べばより広範囲の細菌種より
適当な宿主を選択する事も可能である。 (2) 形質転換 形質転換操作そのものは、分子生物学の分
野で公知の常法に従つて行う事ができる。
(例えばCohenら、Rroc.Natl.Acad.Sci.USA
692110〜2114(1972)及びManiatisら、
Molecular Cloning 249〜253(1982)参照)。 (3) 形質転換体 大腸菌に於ける形質転換体の具体例は、E.
coli C600をpPLHLY−1、又はpTCHLY
−1で形質転換させて得た形質転換体であつ
て、本発明ではそれらをE.coliC600
(pPLHLY−1),E.coliC600(pTCHLY−
1)と命名した。 4 ヒトリゾチームの生産 この様にして得た形質転換体を分子生物学及
び発酵学の分野で公知の常法に従つて培養すれ
ばヒトリゾチームが生産される。 ヒトリゾチーム遺伝子の発現は、試験管内無
細胞タンパク質合成系(例えばZubay,
Methods in Enzymology 65856(1980)参
照)及びMaxicell法(例えばSancarら、J.
Mol.Biol.148 45(1981)参照)等の公知の方
法を用いて確認する事ができる。 ヒトリゾチームは公知のラジオイムノアツセ
イ(例えばYuzurihaらChem.Pharm.Bull.27
2802〜2806(1979)及びYuzurihaらChem.
Pharm.Bull.26 908〜914(1978)参照)、酵素
活性測定法(例えばSidhanら、Agric.Biol.
Chem.45 1817〜1828(1981)及びMorsky
Anal.Biochem.128 77〜85(1983)参照)等を
用いて検出、定量することができる。 また生産したヒトリゾチームは生化学及び醗
酵学の分野で公知の常法を適宜組合わせて回
収、精製することができる。 具体的事項に関しては後記の実施例を参照さ
れたい。 実施例 ヒトリゾチーム遺伝子の設計 下記の表1に示した塩基配列の遺伝子を設計し
た。設計の手順は下記の通りである。 (1) コドンの選定 ヒトリゾチーム構造遺伝子のコドンを表1に
示した通りに選ぶ。 (2) 構造遺伝子の5′端に翻訳開始コドンATGを
付加し、3′端に2個の翻訳終止コドン(TAA
及びTGA)を付加する。 (3) ATGの上流にmRNAのリボゾーム結合部位
に対応する配列を含み、同時に翻訳開始コドン
ATGの直前にCla認識配列が配置される様な
配列 GTTAGGAGTTTAATCGを付加する。 (4) BamH認識配列の粘着末端に相当する配
列を5′端にSau3A認識配列の粘着末端に相当
する配列を3′端に付加する。 以上の様にして設計された遺伝子は、構造遺伝
子内部にCla,Taq,Bal,Hae,Mbo
,BstE,Msp,Hinf,Alu,Hpa,
Hph,Xba,Nar,Hinc,BstN,
EcoR,Bbe,Hpa,Hga及びDde認
識配列を含むものである。
[Table] (2) Gene synthesis To synthesize the gene designed as above,
A method may be used in which both the + and - chains are divided into several fragments, which are chemically synthesized, and the respective fragments are linked. Each strand consists of 11 to 19 bases and is preferably divided into about 56 fragments, each of which overlaps by at least 6 bases. Fragment synthesis, purification, 5'-hydroxyl group phosphorylation, and fragment ligation can be performed according to methods known per se. For specific details, please refer to Examples below. 2. Preparation of recombinant plasmid (1) Introduction of the human lysozyme gene into a plasmid vector The human lysozyme gene synthesized as described above is transferred into a plasmid vector that can be propagated in the host or in a manner that can be propagated and expressed in the host. into the appropriate insertion site of a plasmid vector constructed as follows. The incorporation operation itself can be carried out according to conventional methods known in the field of molecular biology. For specific methods, please refer to Examples below. The propagation of the human lysozyme gene according to the present invention is carried out using pBR322, pAT153 (e.g. Twigg et al.
This can be carried out using various known plasmid vectors such as Nature, 283 , 216-218 (1980). Furthermore, isolation and purification of plasmid DNA can be carried out according to conventional methods known in the field of molecular biology. Direct expression of human lysozyme by the gene of the present invention can be achieved by using an appropriate method depending on the host cell, but in E. coli, the lac promoter (see, for example, Fuller, Gene, 19 , 48-54 (1982)), the trp promoter ( For example, Windass et al.
Nucleic Acids Res., 10 , 6839-6657
(1982)), the tac promoter (e.g.
Boyer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 80 , 21
~25 (1983)), P promoters (e.g.
deHaseth et al., Nucleic Acids Res., 11 ,
773-787, (1983)), the P L promoter (e.g. Derom et al., Gene, 17 , 45-54 (1982)
) and 1pp promoter (e.g.
Nakamura et al., EMBOJ 1 771-775 (1982)
), etc.) (e.g. Nakamura, Chemistry and Biology 20 47-58 (1982) and Maniatis et al. Molecular Cloning 403-433).
(1982)). One specific example of these expression vectors is
pMY12-6 Amp-1 and pSM240. pMY12-6 Amp-1 is pMY12-6 (e.g. Tsurimoto et al., Mol. Gen. Genet. 187 79~
86 (1982)) and pBV234 (e.g. Ohtsubo
et al., Gene 20 245-254 (1982)) as follows. Cut pBV234 with Pst, take out a 2.6Kbp fragment containing part of the ampicillin resistance gene, and insert it into the Pst cutting site of pMY12-6 so that the ampicillin resistance gene is regenerated.
Obtain pMY12-6Amp. pMY12−6AmP
After limited digestion with BamH, the sticky ends were repaired using DNA polymerase (Klenow fragment) and ligated with DMA ligase, resulting in pMY12 in which only the BamH cleavage site contained in the pBV23.4-derived DNA fragment was deleted.
-6Amp-1 is obtained. pSM240 is pDR540 (e.g. Russell et al.
Gene 20 231-248 (1982)) and pIN-
−A 1 (e.g. Masui et al., Biotechnology 2 81
~85 (1984))),
Approximately 1.2 Kbp fragment containing the tac promoter between the BamH and Pst sites of pDR540 and pIN−−
It can be constructed by ligating an approximately 6.2 Kbp fragment containing the laci gene between the BamH and Pst sites of A1 . Specifically, please refer to Examples and Drawing 2. (2) Determination of directionality The directionality of the human lysozyme gene incorporated into the plasmid is determined by using a restriction enzyme that recognizes a specific base sequence contained within the gene (e.g.
Cla, BStE, This can be done by analysis using commonly used methods such as gel electrophoresis. 8 Transformation (1) Host bacteria A specific example of E. coli host cells to be transformed using a recombinant plasmid incorporating the human lysozyme gene is E. coli C600 (e.g.
Nelson et al. Virology 108 338-350 (1981))
It is. Transformation with a recombinant plasmid incorporating the human lysozyme gene is not limited to the above-mentioned hosts, but can be used with various known E. coli
K-12 strain derivatives (e.g. Bachmann,
Bacteriol. Rev. 36 525-557 (1972)) can be used. Many of these E. coli K-12 strain derivatives have been approved by accredited microbial institutions, such as the American
It has been deposited at the Type Culture Collection (ATCC), where it can be sold (for example, see the ATCC catalog). Furthermore, as is known in the field of molecular biology, by selecting an appropriate vector, it is possible to select an appropriate host from a wider range of bacterial species. (2) Transformation The transformation operation itself can be performed according to conventional methods known in the field of molecular biology.
(e.g. Cohen et al., Rroc. Natl. Acad. Sci. USA
69 2110-2114 (1972) and Maniatis et al.
(See Molecular Cloning 249-253 (1982)). (3) Transformants A specific example of a transformant in E. coli is E.
coli C600 to pPLHLY-1 or pTCHLY
-1, and in the present invention, they are transformed with E. coliC600.
(pPLHLY-1), E.coliC600 (pTCHLY-
1). 4. Production of human lysozyme Human lysozyme is produced by culturing the transformant thus obtained according to conventional methods known in the fields of molecular biology and fermentation science. Expression of the human lysozyme gene can be achieved using in vitro cell-free protein synthesis systems (e.g. Zubay,
Methods in Enzymology 65 856 (1980)) and the Maxicell method (e.g. Sancar et al., J.
This can be confirmed using known methods such as Mol.Biol. 148 45 (1981). Human lysozyme can be synthesized using known radioimmunoassays (e.g. Yuzuriha et al. Chem.Pharm.Bull.27).
2802-2806 (1979) and Yuzuriha et al. Chem.
Pharm. Bull. 26 908-914 (1978)), enzyme activity assays (e.g. Sidhan et al., Agric. Biol.
Chem. 45 1817-1828 (1981) and Morsky
Anal.Biochem. 128 77-85 (1983)). In addition, the produced human lysozyme can be recovered and purified by appropriately combining conventional methods known in the fields of biochemistry and fermentation. For specific details, please refer to Examples below. Example Design of human lysozyme gene A gene with the base sequence shown in Table 1 below was designed. The design procedure is as follows. (1) Codon selection Codons for the human lysozyme structural gene are selected as shown in Table 1. (2) A translation initiation codon ATG is added to the 5′ end of the structural gene, and two translation stop codons (TAA) are added to the 3′ end.
and TGA). (3) Contains a sequence corresponding to the ribosome binding site of mRNA upstream of ATG, and at the same time contains a translation initiation cocoon.
Add the sequence GTTAGGAGTTTAATCG so that the Cla recognition sequence is placed immediately before ATG. (4) A sequence corresponding to the sticky end of the BamH recognition sequence is added to the 5' end, and a sequence corresponding to the sticky end of the Sau3A recognition sequence is added to the 3' end. The gene designed as described above has Cla, Taq, Bal, Hae, Mbo inside the structural gene.
, BstE, Msp, Hinf, Alu, Hpa,
Hph, Xba, Nar, Hinc, BstN,
It contains EcoR, Bbe, Hpa, Hga and Dde recognition sequences.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 フラグメントの化学合成 前記のようにして設計したヒトリゾチーム遺伝
子は、表−2に示す56個のフラグメントに分けて
合成した。 これらのオリゴヌクレオチドフラグメントは公
知の方法(例えば、Itakuraら、Nucleic.Acids
Res.101755(1982)参照)に準じ固相合成法によ
り合成した。 ヌクレオシドを導入した架橋度1%のポリスチ
レン樹脂は市販のパツケム社製のものを用いた。 完全に保護したジヌクレオチドは市販の日本ゼ
オン社製、ヤマサ社製及び公知の方法(例えば
Gaitら、Nucleic Acids Res 1691(1981)
参照)に準じ自ら合成したものを用いた。 オリゴヌクレオチドフラグメントの合成法をペ
ンタデカヌクレオチド GpApTpCpCpGpTpTpApGpGpApGpTpTの
合成の場合について述べれば下記の通りである。 完全に保護したチミジン4μmolをリンカーを介
して結合したポリスチレン樹脂40mgを1M臭化亜
鉛を含む塩化メチレン:イソプロパノール(85:
15,v/v)溶液1mlでジメトキシトリチルカチ
オンの赤色がほぼ生じなくなるまで30秒間ずつ6
回ないし7回処理することにより5′水酸基のジメ
トキシトリチル保護基を除去した。次に完全に保
護したジヌクレオチドGpTp(以下保護基を省略
して略記する)25mgをトリエチルアミン:ピリジ
ン(1:1,v/v)溶液2mlで室温1時間処理
して3′端リン酸のシアノエチル基を除去し、ピリ
ジンと共沸することにより水分を除去した後、
2,4,6−トリメチルベンゼンスルホニル−3
−ニトロトリアゾリド30mg存在下無水ピリジン
0.2ml中で上記のポリスチレン樹脂に導入したチ
ミジンと40℃、30分間縮合させた。 ピリジン2mlを樹脂を洗浄後、50mgのジメチル
アミノピリジンを含むピリジン−無水酢酸(9:
1,v/v)溶液1mlで処理して未反応のチミジ
ンの5′位水酸基をアセチル化した。 以下完全に保護したジヌクレオチドとして
GpAp,ApGp,TpTp,CpGp,TpCp及び
GpAp各々25mgを順次使用し、脱ジメトキシトリ
チル化と縮合反応を繰返すことにより保護したペ
ンタデカマーを合成した。 最終縮合後樹脂をピリジン2mlを洗浄し、次い
で0.5Mピリジンアルドキシム及びテトラメチル
グアニジンを含む90%ピリジン水1mlで40℃、1
日間処理してオリゴマーを樹脂から切り離し、28
%アンモニア水3mlで60℃、4時間処理すること
により5′端のジメトキシトリチル基以外はすべて
脱保護されたペンタデカマーを得た。同ペンタデ
カマーを高速液体クロマトグラフイーで逆相系担
体(Cosmosil 5C18:半井化学社製)を用い
0.1M酢酸−トリエチルアミン緩衝液(PH6.5)中
アセトニトリルの直線濃度勾配による溶出にて精
製した。 上記精製液を減圧留去にて約500μに濃縮し
た後、最終濃度80%となるように氷酢酸を加え、
室温15分間処理することによりジメトキシトリチ
ル基を除去した。これを上記の方法により高速液
体クロマトグラフイーで精製し、10 OD260単位
の完全に脱保護したペンタデカマーを得た。 同様の方法で表−2に示した他の55個のフラグ
メントを合成した。
[Table] Chemical synthesis of fragments The human lysozyme gene designed as described above was divided into 56 fragments shown in Table 2 and synthesized. These oligonucleotide fragments can be prepared using known methods (e.g., Itakura et al., Nucleic. Acids).
Res. 10 1755 (1982)). A commercially available polystyrene resin with a crosslinking degree of 1% into which nucleosides were introduced was used from Patchem. Completely protected dinucleotides can be prepared using commercially available Nippon Zeon Co., Yamasa Co., Ltd. or by known methods (e.g.
Gait et al., Nucleic Acids Res 9 1691 (1981)
I used one that I synthesized myself according to (see). The method for synthesizing an oligonucleotide fragment will be described below for the synthesis of pentadecanucleotide GpApTpCpCpGpTpTpApGpGpApGpTpT. 4 μmol of fully protected thymidine was added to 40 mg of polystyrene resin bound via a linker in methylene chloride:isopropanol (85:1) containing 1M zinc bromide.
15, v/v) 1 ml of the solution for 30 seconds at a time until the red color of dimethoxytrityl cation almost disappears.
The dimethoxytrityl protecting group of the 5' hydroxyl group was removed by treating from 1 to 7 times. Next, 25 mg of the completely protected dinucleotide GpTp (hereinafter abbreviated without protecting groups) was treated with 2 ml of triethylamine:pyridine (1:1, v/v) solution at room temperature for 1 hour to form a cyanoethyl 3'-terminal phosphate. After removing the group and removing water by azeotroping with pyridine,
2,4,6-trimethylbenzenesulfonyl-3
- Anhydrous pyridine in the presence of 30 mg of nitrotriazolide
It was condensed with thymidine introduced into the above polystyrene resin in 0.2 ml at 40°C for 30 minutes. After washing the resin with 2 ml of pyridine, pyridine-acetic anhydride (9:
1, v/v) solution to acetylate the 5'-hydroxyl group of unreacted thymidine. As a fully protected dinucleotide below
GpAp, ApGp, TpTp, CpGp, TpCp and
A protected pentadecamer was synthesized by sequentially using 25 mg of each GpAp and repeating dedimethoxytritylation and condensation reactions. After the final condensation, the resin was washed with 2 ml of pyridine, and then added with 1 ml of 90% pyridine water containing 0.5 M pyridine aldoxime and tetramethylguanidine at 40°C for 1 hour.
The oligomers were separated from the resin by treatment for 28 days.
By treating with 3 ml of % ammonia water at 60°C for 4 hours, a pentadecamer was obtained in which all but the dimethoxytrityl group at the 5' end were deprotected. The same pentadecamer was analyzed using high-performance liquid chromatography using a reversed-phase carrier (Cosmosil 5C18: manufactured by Hanui Chemical Co., Ltd.).
Purification was carried out by elution with a linear gradient of acetonitrile in 0.1M acetic acid-triethylamine buffer (PH6.5). After concentrating the above purified liquid to about 500μ by distillation under reduced pressure, glacial acetic acid was added to give a final concentration of 80%.
The dimethoxytrityl group was removed by treatment at room temperature for 15 minutes. This was purified by high performance liquid chromatography as described above to obtain a completely deprotected pentadecamer with 10 OD260 units. The other 55 fragments shown in Table 2 were synthesized in a similar manner.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 リン酸化及びフラグメントの連結反応 上記の化学合成した56個のフラグメントを表1
に示した如くA〜Iの9つのブロツクに分け、各
ブロツクを連結し、さらに(A〜C)、(D〜F)
及び(G〜I)の各ブロツクを連結した後、(A
〜C)、(D〜F)及び(G〜I)ブロツクを連結
して全体のヒトリゾチーム遺伝子を合成した。56
個のフラグメントのうち両端に当るHLY−1及
びHLY−56を除く54個のフラグメントをA〜I
の各ブロツクごとにまとめて、その5′端の水酸基
をリン酸化し、ひきつづいて連結反応を行つた。 リン酸化及び連結反応の詳細を表1のブロツク
Aの場合について述べれば下記の通りである。 リン酸化を行う8個のフラグメント (HLY−2〜HLY−9)各2μgの混合物を
8.4単位のT4ポリヌクレオチドキナーゼ、35pmol
の〔γ−32p〕ATP(2900Ci/mmol)、1mMスペ
ルミジン、50mMジチオスレイトール(DTTと
略記)、100mMMgCl2,500mMTris−HCl(PH
7.5)及び1mMEDTAを含む70μの反応液中で
37℃,60分間インキユベートした。次に65℃で10
分間インキユベートした後氷冷した。 フラグメントHLY−1 2μgを加え
20mMTris−HCl(PH7.5)及び10mMMgCl2とな
るように1MTris−Hcl(PH7.5)及び1MMgCl2
添加し65℃10分間インキユベートした後37℃、30
分間さらに室温(約25℃)、20分間静置した。 次に、ATP及びDTTを各々0.4mM及び10mM
となるように加え11℃で10分間インキユベートし
た後22単位のT4リガーゼを加え11℃で12時間反
応させ連結させた。 反応終了後フエノール抽出、エタノール沈澱を
行いDNAを回収し50μのTE緩衝液
(10mMTris−HCl PH7.5,1mMEDTA)に溶解
して−20℃で保存した。 同様にしてHLY−10〜HLY−14よりブロツク
Bを、HLY−15〜HLY−18よりブロツクCを、
HLY−19〜HLY−22よりブロツクDを、HLY
−23〜HLY−26よりブロツクEを、HLY−27〜
HLY−31よりブロツクFを、HLY−32〜HLY
−38よりブロツクGを、HLY−39〜HLY−47よ
りブロツクHを、HLY−48〜HLY−56よりブロ
ツクを合成した。 ブロツクA,B及びCの連結反応物のそれぞれ
半量(25μ)を混合しエタノール沈澱により回
収した後、ブロツクAの連結反応に使用したもの
と同じ組成の反応液中で11℃、12時間反応させ
た。 15%ポリアクリルアミドゲル電気泳動で生成物
を分離して目的の(A〜C)ブロツクを得た。 同様にしてブロツクD〜Fよりブロツク(D〜
F)を、ブロツクG〜Iよりブロツク(G〜I)
を合成した。 次にブロツク(A〜C),(D〜F)及び(G〜
I)を混合し、これをブロツクAの連結反応に使
用したものと同じ組成の反応液中で11℃、17時間
反応させ全長遺伝子を得た。この全長遺伝子を含
む連結反応混合物をそのままベクターとの結合反
応に使用した。 クローニング プラズミドpBR322 10μgを10mMTris−HCl
(PH7.5)、50mMNaCl,10mMMgCl2及び50単位
の制限酵素BamHを含む50μの反応液中で37
℃、2時間インキユベートした後フエノール抽
出、エタノール沈澱を行つた。 このDNA3.5μgと前述のHLY全長遺伝子を含
む連結反応混合物の半量とを混合し、20mMTris
−HClPH7.5、10mMMgCl2、0.4mMATP、
10mMDTT及び13単位のT4DNAリガーゼを含
む200μの反応溶中で11℃、13時間反応させた。 次にこの反応液を用いて大腸菌E.coliC600株を
形質転換し、アンピシリン抵抗性(40μg/ml)、
テトラサイクリン感受性(10μg/ml)の形質転
換体を得た。これらの形質転換体よりプラズミド
DNAを調製し、制限酵素開裂パターンの分析を
行つて、pBR322のBamH部位に合成ヒトリゾ
チーム遺伝子が図面1で示される様に挿入された
組換えプラズミド(以下このプラズミドをpHLY
−1と呼ぶ)を含む形質転換体を選び出した。 組換えプラズミドpHLY−1をSau 3A,
BamH/Hind及びBamH/Xbaで処理
し8%ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行つて
各々418bp、559bp及び205bpのフラグメントを単
離した。それぞれのヌクレオチド配列をMaxam
−Gilbert法(例えばMaxamら、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 74 560(1977)参照)で解析し
た結果pHLY−1のSau3A 418bpフラグメン
トは表1に示した計画通りのヌクレオチド配列で
あつた。 発現ベクターpSM240の調製 プラズミドpDR540 15μgを 10mMTris−HCPH7.4、50mMNaCl、
10mMMgSO4,1mMDTT,50単位の制限酵素
BamH及び50単位の制限酵素Pstを含む50μ
の反応液中で37℃、2時間反応させた後1%ア
ガロースゲル電気泳動を行い、tacプロモーター
を含む約1.2Kbpの断片を回収した。 プラズミドPIN−−A118μgを上記と全く同
様に処理してlacを含む約6.2Kbpの断片を回収
した。 上記のtacプロモーターを含む約1.2Kbp断片
160ngとlacを含む約6.2Kbp断片200ngを
20mMTris−HClPH7.6、10mMMgCl2
10mMDTT、5mMATP及び3単位のT4DNAリ
ガーゼを含む20μの反応液中で16℃、15時間反
応して連結させた。 次にこの反応液を用いて大腸菌E.coli294株を
形質転換しアンピシリン(50g/ml)抵抗性の形
質転換体を得た。 これらの形質転換体よりプラズミドDNAを調
製し、制限酵素開裂パターンの分析を行つて図面
2に示される様な発現ベクターpSM240を含む形
質転換体を選び出した。 発現用組換え体の作成 プラズミドpMY12−6Amp−120μgを
10mMTris−HClPH7.5、50mMNaCl、
10mMMgCl2−及び40単位の制限酵素BamHを
含む40μの反応液中で37℃、2時間インキユベ
ートした後エタノール沈澱を行つた。 プラズミドPHHLY−1 25μgを10mMTris−
HClPH7.5、100mMNaCl、10mMMgCl2及び64単
位の制限酵素Sau3Aを含む100μの反応液中
で37℃、2時間インキユベートした後5%ポリア
クリルアミドゲル電気泳動を行い418bpの合成
HLY遺伝子を回収した。上記のpMY12−6Amp
−1 0.2μg及びHLY遺伝子1.1μgを66mMTris
−HClPH7.5、10mMMgCl2、10mMDTT、
3mMATP及び1.5単位のT4DNAリガーゼを含む
20μの反応液中で15℃、14時間反応させた。 次にこの反応液を用いて大腸菌E.coliC600株を
形質転換しアンピシリン抵抗性(80μg/mg)の
形質転換体を得た。 これらの形質転換体よりプラズミドDNAを調
製し、制限酵素開裂パターンを分析を行つて図面
3に示される様な組換えプラズミドpPLHLY−
1を含む形質転換体を選び出した。 この形質転換体をE.coliC600(PLHLY−1)
を命名した。 プラズミドpSM240を用いて上記と全く同様に
してそのBamH部位にHLY遺伝子を挿入しE.
coliC600株を形質転換した。 上記と同様にして図面3に示される様な組換え
プラズミドpTCHLY−1を含む形質転換体を選
び出した。 この形質転換体をE.coliC600(pTCHLY−1)
と命名した。 ヒトリゾチーム遺伝子の発現 ヒトリゾチーム遺伝子の発現を下記の方法によ
つて確認した。 (i) 試験管内無細胞タンパク質合成系による方法 無細胞タンパク質合成系及び標識アミノ酸は
各々Amersham社製の PROKARYOTIC DNA−DIRECTED TRANSLATION KIT及びL−〔35S〕−メ
チオニンを用い、方法は手順書の記載に従つて
以下のように実施した。 溶液2 7.5μ、溶液3 3μ及びL−
35S〕−メチオニン(33μCi)を混合し、この混
合液にテレプレートDNAとしてpMY12−
6Amp−1(〔D〕,〔E〕)又はpPLHLY−1
(〔B〕,〔C〕)を2.5μgを加え、溶液5を総量
が25μになる様に添加した。 また同時にDNAを添加しない試料(〔F〕)
も対照として調製した。 次に溶液15μを加え28℃(〔C〕,〔E〕)又
は42℃(〔B〕,〔D〕,〔F〕)で60分間インキユ
ベートした後溶液75μを加えさらに5分間28
℃又は42℃でインキユベートした。 反応終了後、反応混合物を氷冷し、分子量マ
ーカー(〔A〕)とともにLaemmliの方法
(Laemmli,Nature 227680(1970))に従つて
15%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動を
行いオートラジオグラフイーを行つた、その結
果を図面4に示した。 図面4に示した如く、テンプレートDNAと
してpPLHLY−1を用いた場合にのみ、ヒト
リゾチーム遺伝子産物と考えられる約14.7Kダ
ルトンの蛋白質バンドが検出された。 またこのバンドの強度は28℃で反応させた場
合に比べて42℃で反応させた場合に著しく増大
しており、温度で誘導可能なPLプロモーター
支配下の産物であると考えられた。 (ii) Maxicell法 E.coli CSR603株の形質転換は公知の常法
(掘内、細胞工学 832(1988))に従つて行
い、形質転換体は30℃で培養した。 E.coliCSR603(pMY12−6Amp−1)(〔A〕,
〔B〕)及びE.coliCSR603(pPLHLY−1)
(〔C〕,〔D〕)を60μg/mlのアンピシリンを
含むK培地(1%カザミノ酸、0.1μg/mlチア
ミンを含むM9培地)5ml中で28℃で一夜培養
した。 この培養液を50mlのK培地に加え28℃で培養
しOD660=0.2まで増殖させた。各々の培養液20
mlづつを2枚の滅菌シヤーレに移し、ゆるやか
に撹拌しながら紫外線ランプ(東芝製15W)直
下70cmの距離で7秒間(〔B〕,〔D〕)又は15秒
間(〔A〕,〔C〕)照射した。 照射後、培養液を200mlの三角フラスコに移
し28℃2時間培養した。サイクロセリンを
100μg/mlになる様に加え28℃15時間培養し
た後2500rpm、10分間の遠心分離を行つて集菌
した。菌体を5mlのHershey saltで2回洗浄
後5mlのHershey培地に懸濁し28℃で1時間培
養した。 L−〔35S〕−メチオニンを50μCi/mlになるよ
うに加え42℃で1時間培養した後15Krpm、10
分間の遠心により集菌した。これを、分子量マ
ーカー(〔E〕)とともにLaemmliの方法に従
つて15%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動を行いオートラジオグラフイーを行つた、そ
の結果を図面5に示した。 図面5に示した如く、E.coli CSR603
(pPLHLY−1)にのみヒトリゾチーム遺伝子
産物と考えられる約14.7Kダルトンの蛋白質バ
ンドが検出された。
[Table] Phosphorylation and fragment ligation reaction Table 1 shows the 56 chemically synthesized fragments mentioned above.
As shown in Figure 1, it is divided into nine blocks A to I, each block is connected, and then (A to C), (D to F)
After connecting each block of and (G to I), (A
-C), (D-F) and (G-I) blocks were ligated to synthesize the entire human lysozyme gene. 56
54 fragments excluding HLY-1 and HLY-56 at both ends of the
The hydroxyl group at the 5' end of each block was phosphorylated, followed by a ligation reaction. Details of the phosphorylation and ligation reactions for block A in Table 1 are as follows. A mixture of 2 μg of each of the 8 phosphorylated fragments (HLY-2 to HLY-9) was added.
8.4 units of T4 polynucleotide kinase, 35pmol
[γ- 32p ]ATP (2900Ci/mmol), 1mM spermidine, 50mM dithiothreitol (abbreviated as DTT), 100mMgCl2 , 500mMTris-HCl (PH
7.5) and in a 70μ reaction solution containing 1mM EDTA.
It was incubated at 37°C for 60 minutes. then 10 at 65℃
After incubation for a minute, the mixture was cooled on ice. Add 2μg of fragment HLY-1
Add 1MTris-Hcl (PH7.5) and 1MMgCl 2 to 20mMTris-HCl (PH7.5) and 10mMMgCl 2 , incubate at 65℃ for 10 minutes, and then incubate at 37℃ for 30 minutes.
The mixture was further left at room temperature (approximately 25°C) for 20 minutes. Next, ATP and DTT were added to 0.4mM and 10mM, respectively.
After incubation at 11°C for 10 minutes, 22 units of T4 ligase was added and allowed to react at 11°C for 12 hours for ligation. After the reaction was completed, phenol extraction and ethanol precipitation were performed to recover the DNA, which was dissolved in 50μ of TE buffer (10mM Tris-HCl PH7.5, 1mMEDTA) and stored at -20°C. Similarly, block B from HLY-10 to HLY-14, block C from HLY-15 to HLY-18,
Block D from HLY-19 to HLY-22, HLY
Block E from −23~HLY-26, HLY-27~
Block F from HLY-31, HLY-32 to HLY
Block G was synthesized from -38, block H from HLY-39 to HLY-47, and block H from HLY-48 to HLY-56. Half of each of the ligation reaction products of blocks A, B, and C (25μ) was mixed and recovered by ethanol precipitation, and then reacted at 11°C for 12 hours in a reaction solution with the same composition as that used for the ligation reaction of block A. Ta. The products were separated by 15% polyacrylamide gel electrophoresis to obtain the desired blocks (A to C). Similarly, block (D~
F) from blocks G to I.
was synthesized. Next, blocks (A~C), (D~F) and (G~
I) was mixed and reacted for 17 hours at 11°C in a reaction solution with the same composition as that used for the ligation reaction of block A to obtain a full-length gene. The ligation reaction mixture containing this full-length gene was used as it was in the ligation reaction with the vector. Cloning 10μg of plasmid pBR322 in 10mM Tris-HCl
(PH7.5), 50mM NaCl, 10mMgCl 2 and 50 units of restriction enzyme BamH in a 50μ reaction solution containing 37
After incubation at ℃ for 2 hours, phenol extraction and ethanol precipitation were performed. Mix 3.5 μg of this DNA with half of the ligation reaction mixture containing the aforementioned HLY full-length gene, and add 20 mM Tris.
−HClPH7.5, 10mMgCl2 , 0.4mMATP,
The reaction was carried out at 11°C for 13 hours in a 200μ reaction solution containing 10mMDTT and 13 units of T4 DNA ligase. Next, E. coli C600 strain was transformed using this reaction solution, resulting in ampicillin resistance (40 μg/ml),
A transformant sensitive to tetracycline (10 μg/ml) was obtained. Plasmids from these transformants
After preparing the DNA and analyzing the restriction enzyme cleavage pattern, we created a recombinant plasmid (hereinafter referred to as pHLY) in which the synthetic human lysozyme gene was inserted into the BamH site of pBR322 as shown in Figure 1.
-1) was selected. Recombinant plasmid pHLY-1 was transformed into Sau 3A,
Fragments of 418 bp, 559 bp, and 205 bp were isolated by treatment with BamH/Hind and BamH/Xba and 8% polyacrylamide gel electrophoresis, respectively. Maximize each nucleotide sequence
-Gilbert method (e.g. Maxam et al., Proc. Natl.
Acad.Sci.USA 74 560 (1977)) analysis revealed that the Sau3A 418 bp fragment of pHLY-1 had the planned nucleotide sequence shown in Table 1. Preparation of expression vector pSM240 15μg of plasmid pDR540 10mM Tris-HCPH7.4, 50mMNaCl,
10mMgSO 4 , 1mMDTT, 50 units of restriction enzyme
50μ containing BamH and 50 units of restriction enzyme Pst
After reacting for 2 hours at 37°C in the reaction solution described above, 1% agarose gel electrophoresis was performed, and a fragment of about 1.2 Kbp containing the tac promoter was recovered. 18 μg of plasmid PIN-A 1 was treated in exactly the same manner as above to recover a fragment of approximately 6.2 Kbp containing lac. Approximately 1.2Kbp fragment containing the above tac promoter
160ng and 200ng of approximately 6.2Kbp fragment containing lac
20mM Tris−HClPH7.6, 10mMgCl2 ,
Ligation was performed at 16° C. for 15 hours in a 20μ reaction solution containing 10mMDTT, 5mMATP and 3 units of T 4 DNA ligase. Next, E. coli strain 294 was transformed using this reaction solution to obtain a transformant resistant to ampicillin (50 g/ml). Plasmid DNA was prepared from these transformants, and the restriction enzyme cleavage pattern was analyzed to select transformants containing the expression vector pSM240 as shown in FIG. 2. Creation of recombinant for expression 120 μg of plasmid pMY12-6Amp
10mM Tris−HClPH7.5, 50mMNaCl,
After incubation at 37° C. for 2 hours in a 40μ reaction solution containing 10mMgCl 2 - and 40 units of restriction enzyme BamH, ethanol precipitation was performed. Plasmid PHHLY-1 25μg to 10mMTris-
Synthesis of 418bp was performed by incubation at 37℃ for 2 hours in a 100μ reaction solution containing HClPH7.5, 100mM NaCl, 10mMgCl 2 and 64 units of restriction enzyme Sau3A, followed by 5% polyacrylamide gel electrophoresis.
The HLY gene was recovered. pMY12−6Amp above
-1 0.2μg and 1.1μg of HLY gene in 66mMTris
-HClPH7.5, 10mMgCl2 , 10mMDTT,
Contains 3mMATP and 1.5 units of T4 DNA ligase
The reaction was carried out in a 20μ reaction solution at 15°C for 14 hours. Next, E. coli C600 strain was transformed using this reaction solution to obtain ampicillin-resistant (80 μg/mg) transformants. Plasmid DNA was prepared from these transformants, and the restriction enzyme cleavage pattern was analyzed to create a recombinant plasmid pPLHLY- as shown in Figure 3.
Transformants containing 1 were selected. This transformant was transformed into E.coliC600 (PLHLY-1).
was named. Using plasmid pSM240, insert the HLY gene into the BamH site in exactly the same manner as above, and create E.
coliC600 strain was transformed. Transformants containing the recombinant plasmid pTCHLY-1 as shown in FIG. 3 were selected in the same manner as above. This transformant was transformed into E.coliC600 (pTCHLY-1).
It was named. Expression of human lysozyme gene Expression of the human lysozyme gene was confirmed by the following method. (i) Method using an in vitro cell-free protein synthesis system The cell-free protein synthesis system and labeled amino acids were PROKARYOTIC DNA-DIRECTED TRANSLATION KIT and L-[ 35 S]-methionine manufactured by Amersham, respectively, and the method was as described in the procedure manual. It was carried out as follows. Solution 2 7.5μ, Solution 3 3μ and L-
[ 35 S]-Methionine (33 μCi) was mixed, and pMY12- as teleplate DNA was added to this mixture.
6Amp-1 ([D], [E]) or pPLHLY-1
2.5 μg of ([B], [C]) was added, and Solution 5 was added so that the total amount was 25 μg. Samples without DNA added at the same time ([F])
was also prepared as a control. Next, add 15μ of the solution and incubate at 28℃ ([C], [E]) or 42℃ ([B], [D], [F]) for 60 minutes, then add 75μ of the solution and incubate for another 5 minutes.
℃ or 42℃. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled on ice and mixed with a molecular weight marker ([A]) according to the method of Laemmli (Laemmli, Nature 227 680 (1970)).
15% SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and autoradiography were performed, and the results are shown in Figure 4. As shown in Figure 4, only when pPLHLY-1 was used as the template DNA, a protein band of approximately 14.7 K Daltons, which is considered to be the human lysozyme gene product, was detected. Furthermore, the intensity of this band was significantly increased when the reaction was performed at 42°C compared to when the reaction was performed at 28°C, and it was considered to be a product under the control of the temperature-inducible PL promoter. (ii) Maxicell method Transformation of E. coli CSR603 strain was performed according to a known conventional method (Horiuchi, Cell Engineering 2 832 (1988)), and the transformant was cultured at 30°C. E.coliCSR603 (pMY12-6Amp-1) ([A],
[B]) and E.coliCSR603 (pPLHLY-1)
([C], [D]) were cultured overnight at 28°C in 5 ml of K medium containing 60 μg/ml ampicillin (M9 medium containing 1% casamino acid and 0.1 μg/ml thiamine). This culture solution was added to 50 ml of K medium and cultured at 28°C to grow to OD 660 =0.2. 20 of each culture
Transfer ml each to two sterilized petri dishes, and while gently stirring, place at a distance of 70 cm directly under an ultraviolet lamp (Toshiba 15W) for 7 seconds ([B], [D]) or 15 seconds ([A], [C]). ) irradiated. After irradiation, the culture solution was transferred to a 200 ml Erlenmeyer flask and cultured at 28°C for 2 hours. cycloserine
The cells were added to a concentration of 100 μg/ml and cultured at 28° C. for 15 hours, followed by centrifugation at 2500 rpm for 10 minutes to collect the bacteria. The bacterial cells were washed twice with 5 ml of Hershey salt, suspended in 5 ml of Hershey medium, and cultured at 28°C for 1 hour. Add L-[ 35 S]-methionine to 50 μCi/ml and incubate at 42°C for 1 hour, then at 15 Krpm, 10
Bacteria were collected by centrifugation for 1 minute. This was subjected to 15% SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and autoradiography together with a molecular weight marker ([E]) according to the method of Laemmli, and the results are shown in Figure 5. As shown in Figure 5, E.coli CSR603
A protein band of approximately 14.7 K daltons, which is considered to be a human lysozyme gene product, was detected only in (pPLHLY-1).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面1は合成ヒトリゾチーム遺伝子のクローニ
ングを示した図である。図面2は発現用ベクター
pSM240の作成法を示した図である。図面3は発
現用組換えプラズミドpPLHLY−1及び
pTCHLY−1の作成法を示した図である。図面
4は及び図面5はヒトリゾチーム遺伝子の発現を
示した電気泳動の図である。
Figure 1 is a diagram showing the cloning of a synthetic human lysozyme gene. Figure 2 is the expression vector
FIG. 3 is a diagram showing a method for creating pSM240. Figure 3 shows the expression recombinant plasmid pPLHLY-1 and
It is a figure showing the production method of pTCHLY-1. Figures 4 and 5 are electrophoretic diagrams showing the expression of the human lysozyme gene.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 予定した宿主細胞内で増殖可能であつてかつ
挿入された遺伝子の転写、翻訳を可能にするプラ
スミドベクターの適当な挿入部位を化学的に合成
した下記のヌクレオチド配列で表される構造遺伝
子を含むヒトリゾチーム遺伝子を挿入して当該宿
主細胞中で増殖、発現可能な組み換えプラスミド
を作成し、該宿主細胞を形質転換して得られた形
質転換体を適当な培地中で培養し産生されたヒト
リゾチーム蛋白質を回収することからなるヒトリ
ゾチームの製造法。 【表】 【表】 2 ヒトリゾチーム遺伝子が、構造遺伝子の5′端
及び3′端にそれぞれ翻訳開始信号ATG及び2個
の翻訳終止信号TAATGAを有するヒトリゾチー
ム遺伝子である特許請求の範囲第1項記載のヒト
リゾチーム製造法。 3 ヒトリゾチーム遺伝子が、構造遺伝子の上流
にリボソーム結合部位に対応する配列を含み同時
に翻訳開始信号の直前に制限酵素Cla認識配列
が又5′端に制限酵素Sau3A認識配列が配置され
る様な配列
GATCCGTTAGGAGTTTAATCGATGを、下
流に翻訳終止信号を含み同時に3′端に制限酵素
Sau3A認識配列が配置される様な配列
TAATGATCを有するヒトリゾチーム遺伝子で
ある特許請求の範囲第1項記載のヒトリゾチーム
の製造法。 4 宿主細胞がエシエリシア属に属する大腸菌
(Esherichia coli)である特許請求の範囲第1項
記載のヒトリゾチームの製造法。 5 宿主細胞がエシエリシア属に属する大腸菌
(Esherichia coli)である特許請求の範囲第2項
記載のヒトリゾチームの製造法。 6 宿主細胞がエシエリシア属に属する大腸菌
(Esherichia coli)である特許請求の範囲第3項
記載のヒトリゾチームの製造法。 7 プラスミドベクターがλフアージのPLプロ
モーターを含むプラスミドベクターである特許請
求の範囲第6項記載のヒトリゾチームの製造法。 8 プラスミドベクターがpMY12−6Amp−1
である特許請求の範囲第7項記載のヒトリゾチー
ムの製造法。 9 プラスミドベクターがpPLHLY−1である
特許請求の範囲8項記載のヒトリゾチームの製造
法。 10 プラスミドベクターがtacプロモーターを
含むプラスミドベクターである特許請求の範囲6
項記載のヒトリゾチームの製造法。 11 プラスミドベクターがpSM240である特許
請求の範囲10項記載のヒトリゾチームの製造
法。 12 プラスミドベクターがpTCHLY−1であ
る特許請求の範囲11項記載のヒトリゾチームの
製造法。
[Scope of Claims] 1. An appropriate insertion site of a plasmid vector that can be propagated in the intended host cell and that enables transcription and translation of the inserted gene is represented by the following nucleotide sequence, which is chemically synthesized. A recombinant plasmid that can be propagated and expressed in the host cell is created by inserting the human lysozyme gene containing the structural gene, and the host cell is transformed and the resulting transformant is cultured in an appropriate medium. A method for producing human lysozyme, which comprises recovering the human lysozyme protein produced. [Table] [Table] 2. Claim 1, wherein the human lysozyme gene is a human lysozyme gene having a translation initiation signal ATG and two translation termination signals TAATGA at the 5' and 3' ends of the structural gene, respectively. The described method for producing human lysozyme. 3 The human lysozyme gene contains a sequence corresponding to the ribosome binding site upstream of the structural gene, and at the same time, a restriction enzyme Cla recognition sequence is placed immediately before the translation initiation signal, and a restriction enzyme Sau3A recognition sequence is placed at the 5' end.
GATCCGTTAGGAGTTTAATCGATG contains a translation termination signal downstream and a restriction enzyme at the 3' end.
Sequence where Sau3A recognition sequence is located
The method for producing human lysozyme according to claim 1, which is a human lysozyme gene having TAATGATC. 4. The method for producing human lysozyme according to claim 1, wherein the host cell is Esherichia coli belonging to the genus Esherichia. 5. The method for producing human lysozyme according to claim 2, wherein the host cell is Esherichia coli belonging to the genus Esherichia. 6. The method for producing human lysozyme according to claim 3, wherein the host cell is Esherichia coli belonging to the genus Esherichia. 7. The method for producing human lysozyme according to claim 6, wherein the plasmid vector is a plasmid vector containing the P L promoter of λ phage. 8 Plasmid vector is pMY12-6Amp-1
The method for producing human lysozyme according to claim 7. 9. The method for producing human lysozyme according to claim 8, wherein the plasmid vector is pPLHLY-1. 10 Claim 6, wherein the plasmid vector is a plasmid vector containing a tac promoter
Method for producing human lysozyme as described in Section 1. 11. The method for producing human lysozyme according to claim 10, wherein the plasmid vector is pSM240. 12. The method for producing human lysozyme according to claim 11, wherein the plasmid vector is pTCHLY-1.
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