JPH06102020B2 - シグナルペプチドをコードするdnaまたはこれを含有するdna - Google Patents

シグナルペプチドをコードするdnaまたはこれを含有するdna

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JPH06102020B2
JPH06102020B2 JP62280749A JP28074987A JPH06102020B2 JP H06102020 B2 JPH06102020 B2 JP H06102020B2 JP 62280749 A JP62280749 A JP 62280749A JP 28074987 A JP28074987 A JP 28074987A JP H06102020 B2 JPH06102020 B2 JP H06102020B2
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    • 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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • C12N15/625DNA sequences coding for fusion proteins containing a sequence coding for a signal sequence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/02Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a signal sequence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ポリペプチドの細胞外への分泌に作用するシ
グナルペプチドをコードするDNAまたはこれを含有するD
NAに関するものである。
シグナルペプチドとは、細胞内で生産されたポリペプチ
ドを細胞外へ分泌させる作用をするペプチドである。ポ
リペプチドは一般に細胞内で生産蓄積されるが、シグナ
ルペプチドを伴なうポリペプチドは生産と併行して細胞
外へ分泌される。
この細胞外に分泌されるポリペプチドでは、まず、その
N末端に十数個〜数十個のアミノ酸配列からなるシグナ
ルペプチドが付加された前駆体として細胞内に生産さ
れ、次いで該前駆体はその有するシグナルペプチドの作
用により細胞膜を通過し、その際シグナルペプチドが切
り離され、不要のペプチドを持たない目的ポリペプチド
のみが細胞外に分泌される。
(従来技術) このようなシグナルペプチドを利用すれば細胞内で生産
されるポリペプチドを細胞外へ分泌することが可能であ
り、遺伝子工学的手法によるシグナルペプチドをコード
するDNAを用いたポリペプチドの分泌生産方法が種々検
討されている。
シグナルペプチドおよびそのDNA塩基配列は数種のもの
が知られている。例えば、バチルス・リケニフォルミス
のペニシリナーゼのシグナルペプチド(ヌクレイック
アシッズ リサーチ(Nucleic Acids Res.)、,11,25
77,(1981)),バチルス・アミロリクイフアシエンス
のα−アミラーゼのシグナルペプチド(ジーン(Gen
e),15,43,(1981))およびバチルス・サブチリスのα
−アミラーゼのシグナルペプチド(ジャーナル オブ
バクテリオロジー(J.Bacteriol.),156,1,327−337
(1983))が知られている。また、バチルス・サブチリ
スのα−アミラーゼのシグナルペプチドのN末端側の31
アミノ酸残基を含むシグナルペプチド(特開昭60−1880
70号公報)も知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 遺伝子組換え法により、シグナルペプチドをコードする
DNAを用いて目的とするポリペプチドを分泌生産させる
場合、従来のシグナルペプチドでは目的ポリペプチドの
分泌効率に限界があり、さらに効率よく目的ポリペプチ
ドを分泌生産されることができるシグナルペプチドの開
発が望まれている。
(問題を解決するための手段) 本発明者らは、分泌効率の優れたシグナルペプチドを得
ることを目的に、バチルス・サブチリスのα−アミラー
ゼのシグナルペプチドのN末端側の31アミノ酸残基(式
1に示す)を含むシグナルペプチド 式1 Met Phe Ala Lys Arg Phe Lys Thr Ser Leu Leu Pro Leu Phe Ala Gly Phe Leu Leu Leu Phe Tyr Leu Val Leu Ala Gly Pro Ala Ala Ala の化学構造、性質等を検討し、細胞膜の透過性に関する
知見に基づき鋭意研究した結果、該シグナルペプチドの
27、28番目のアミノ酸残基を人為的に改変させることに
よって、さらに分泌効率の優れたシグナルペプチドを得
ることに成功し、本発明に至った。
即ち、本発明は、バチルス・サブチリスに由来するα−
アミラーゼのシグナルペプチドの変異体であるシグナル
ペプチド Met Phe Ala Lys Arg Phe Lys Thr Ser Leu Leu Pro Leu Phe Ala Gly Phe Leu Leu Leu Phe Tyr Leu Val Leu Ala X Ala Ala Ala (Xは、Ala Pro,Gly Ala,Ala Alaよりなる群から選ば
れるペプチド) をコードするDNAまたはこれを含有するDNAである。
さらに好ましいDNA塩基配列は ATG TTT GCA AAA CGA TTC AAA ACC TCT TTA CTG CCG TTA TTC GCT GGA TTT TTA TTG CTG TTT TAT TTG GTT CTG GCA Y GCG GCT GCG (Yは、GCA CCG,GGA GCG,GCA GCGよりなる群から選ば
れるDNA塩基配列) である。
本発明で用いる記号の意義は、下記に示すとおりであ
る。
Met メチオニン Leu ロイシン Phe フエニルアラニン Pro プロリン Ala アラニン Gly グリシン Lys リジン Tyr チロシン Arg アルギニン Val バリン Thr スレオニン Glu グルタミン酸 Ser セリン A アデニン G グアニン T チミン C シトシン また、本発明の各種アミノ酸をコードするDNA塩基配列
は下記に示すとおりである。
なお下記に示す塩基は、メチル化等された修飾塩基も含
むものとする。
Met ATG Phe TTT,TTC Ala GCT,GCC,GCA、GCG Lys AAA,AAG Arg AGA,AGG,CGT,CGC CGA,CGG Thr ACT,ACC,ACA,ACG Ser TCT,TCC,TCA,TCG AGT,AGC Leu TTA,TTG,CTT,CTC Pro CCT,CCC,CCA,CCG Gly GGT,GGC,GGA,GGG Tyr TAT,TAC Val GTT,GTC,GTA,GTG Glu GAA,GAG 本発明は、前述したアミノ酸をコードする種々の塩基配
列を適宜選択できる。
本発明のシグナルペプチドをコードするDNAを含有するD
NAとは、本発明のシグナルペプチドをコードするDNAの
5′末端側および/または3′末端側に他のDNAが連結
したものを意味する。
本発明のシグナルペプチドをコードするDNAおよびこれ
を含有するDNAは化学合成的にも半化学合成的にも創製
できる。
以下に本発明のシグナルペプチドをコードする塩基配列
を含むDNA断片の創製例を具体的に説明するが、当該説
明例は何ら発明を制限するものでない。
(実施例) バチルス・サブチリスのα−アミラーゼのプロモーター
およびシグナルペプチドをコードするDNAと、エシェリ
ヒア・コリのβ−ラクタマーゼの構造遺伝子を含むプラ
スミドpTUB226(ジャーナル オブ バイオケミストリ
ー(J.Biochem.),95,87−93(1984))を、制限酵素S
alI(宝酒造製)およびHpaII(宝酒造製)により消化
し、バチルス・サブチリスのα−アミラーゼのプロモー
ターおよびシグナルペプチドをコードするDNAを含む約6
00bpのDNA断片を得た。(以下このDNA断片をIと表
す。) 次に固相法により、以下に示す塩基配列を有するDNA断
片IIおよびIIIを合成した。
II:CGGCGGCTGCGAGTGCTCA III:AGCTTGAGCACTCGCAGCCGC このII、IIIをアニーリングし、相補的塩基対を形成さ
せリンカーを作成した。
5′CGGCGGCTGCGAGTGCTCA3′ 3′CGCCGACGCTCACGAGTTCGA5′ (IV) また、ダブルストランドのファージM13mp8(宝酒造製)
を制限酵素SalIおよびHindIII(宝酒造製)により消化
した。
このファージM13mp8のSalI−HindIII断片の長鎖のもの
と、前述のDNA断片IおよびIVを混合し、T4DNAリガーゼ
(宝酒造製)により連結処理した。これをマンデル(Ma
ndel)とヒガ(Higa)の方法(ジャーナル オブ モレ
キュラー バイオロジー(J.Mol.Biol.),53,154,(19
70))によってエシェリヒア.コリJM101(宝酒造製)
に感染させ、ファージからシングルストランドのDNAを
抽出し、これを鋳型DNAとして用いることにした。(以
下、これをVと表わす。) 次いで固相法により以下に示す塩基配列を有するDNA断
片N−1、N−2およびN−3を合成した。
N−1:GCAGCCGCCGGTGCTGCC N−2:CGCAGCCGCCGCTCCTGCC N−3:CAGCCGCCGCTGCTGCCAG ここでN−1は27番目のGlyをAlaに、N−2は28番目の
ProをAlaに、N−3は27、28番目のGly、ProをAla、Ala
に改変するためのものである。
また、ダブルストランドのファージM13mp10(宝酒造
製)をSalIおよびHindIIIにより消化した。
このファージM13mp10のSalI−HindIII断片の長鎖のも
の、先に得られた合成DNA断片N−1およびシングルス
トランドの鋳型Vを1:10:2のモル比で混合し、この混合
物を常法に従って、100℃で30分間煮騰した後、直ちに3
0℃に冷却、30分間放置し、さらに4℃で30分、0℃
(氷冷)で90分冷却した。
以上の処理を終えた後、デオキシアデノシン三リン酸、
チミジン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸、デオキ
シグアノシン三リン酸、T4DNAリガーゼおよびDNAポリメ
ラーゼI(クレノウ断片、宝酒造製)を加え、12.6℃で
一夜放置した。
このようにして作成したダブルストランドのDNAを、マ
ンデルとヒガの方法でエシェリヒア・コリJM105(宝酒
造製)に感染させ、ファージからシングルストランドの
DNAを抽出した。
得られたシングルストランドのDNAについてダイデオキ
シ法によって塩基配列を確認し、目的のシングルペプチ
ドをコードするDNAを含むDNAを選択した。
次に、選択したシングルストランドのDNAを用いて常法
によりダブルストランドのDNAを調製した。
得られたDNAをSalIおよびHindIIIにより消化し、プロモ
ーターおよびシグナルペプチドをコードするDNAを含む
約600bpのDNA断片を得た。(以下このDNA断片をVIと表
わす。) 一方、プラスミドpKTH74(イルッカ パルヴァら、プロ
シーディング オブ ザ ナショナル アカデミー オ
ブ サイエンス オブ ザ ユナイテッド ステイツ
オブ アメリカ(I.Palva et al.Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA),79,5582−5586(1982))をHindIIIで消化し、エ
シェリヒア・コリのβ−ラクタマーゼの構造遺伝子を含
む1.4kbのDNA断片を得た。(以下このDNA断片をVIIと表
わす。) 次に、プラスミドpTUB625をSalIおよびHindIIIによって
消化した。
得られた5.4KbのSalI−HindIII断片を、先のプロモータ
ーおよびシグナルペプチドをコードするDNAを含む600bp
のDNA断片VI、およびβ−ラクタマーゼの構造遺伝子を
含む1.4KbのDNA断片VIIと共に混合し、T4DNAリガーゼに
よって連結しプラスミドを作成した。
また、合成DNA断片N−1をN−2およびN−3におき
かえて同様の操作を行ない、プラスミドを作成した。
作成したプラスミドを、バチルス・サブチリス207−25
(ジャーナル オブ バクテリオロジー(J.Bacterio
l.)156,1,327−337)にプロトプラスト法によって導入
した。
得られた形質転換株の中からカナマイシン耐性(K
mr)、β−ラクタマーゼ活性(Bla+)を有する株を選択
した。選択によって得られた菌株からプラスミドを調製
し、ダイデオキシ法によりプラスミドの塩基配列を調
べ、このプラスミドが当初計画した塩基配列を有するこ
とを確認した。
この3種のプラスミドをそれぞれpTUB226−1,pTUB226−
2,pTUB226−3とし、これらのプラスミドを有する菌株
をそれぞれバチルス・サブチリス207−25(226−1),2
07−25(226−2),207−25(226−3)とした。
ここで得られた3種のシグナルペプチドをコードするDN
Aを含有するプラスミドを有する菌株のβ−ラクタマー
ゼの分泌能、すなわちシグナルペプチドの分泌効率を測
定した。
まず、比較のために、バチルス・サブチリス207−25を
プラスミドpTUB256(ヌクレイック アシッズ リサー
チ,12,13,5307−5319(1984))およびpTUB226によっ
て各々形質転換した。この菌株をバチルスサブチリス20
7−25(256)および207−25(226)とした。プラスミド
pTUB256は、式1に示したシグナルペプチドをコードす
るDNAを有しており、シグナルペプチドをコードするDNA
をの塩基配列およびプロモーターの上流にHindIII切断
部位を有すること以外は、pTUB226−1,226−2,226−3
と同一である。またプラスミドpTUB226も、式1に示し
たシグナルペプチドをコードするDNAを有している。
次に、バチルス・サブチリス207−25(226−1),207−
25(226−2),207−25(226−3),207−25(256)お
よび207−25(226)をそれぞれL培地(1%トリプトン
(ディフコ製)、0.5%酵母エキス(ディフコ製)、0.5
%NaCl、pH7.2)において37℃で振盪培養し、培地中の
β−ラクタマーゼ活性を経時的に測定した。菌株の増殖
は五者共に差は全く認められなかった。β−ラクタマー
ゼ活性はいずれの場合も5〜7時間経過後に最大活性を
示した。各々の最大活性を表1に示す。
なお実施した制限酵素等の反応は酵素購入時に添附され
ている説明書に記載された緩衝液および反応条件に従っ
た。
(効果) 本発明のシグナルペプチドをコードするDNAまたはこれ
を含有するDNAを用いて遺伝子組換えによって目的のポ
リペプチドを生産させると、従来のものを用いた場合と
比較して顕著に多量の目的ポリペプチドを培地中に分泌
させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07K 99:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バチルス・サブチリスに由来するα−アミ
    ラーゼのシグナルペプチドの変異体であるシグナルペプ
    チド、 Met Phe Ala Lys Arg Phe Lys Thr Ser Leu Leu Pro Leu Phe Ala Gly Phe Leu Leu Leu Phe Tyr Leu Val Leu Ala X Ala Ala Ala (Xは、Ala Pro,Gly Ala,Ala Alaよりなる群から選ば
    れるジペプチド) をコードするDNAまたはこれを含有するDNA。
  2. 【請求項2】シグナルペプチドをコードするDNA塩基配
    列が、 ATG TTT GCA AAA CGA TTC AAA ACC TCT TTA CTG CCG TTA TTC GCT GGA TTT TTA TTG CTG TTT TAT TTG GTT CTG GCA Y GCG GCT GCG (Yは、GCA CCG,GGA GCG,GCA GCGよりなる群から選ば
    れるDNA塩基配列) である特許請求の範囲第1項記載のDNAまたはこれを含
    有するDNA。
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