JPH06327481A - 分裂酵母接合フェロモン前駆体遺伝子 - Google Patents
分裂酵母接合フェロモン前駆体遺伝子Info
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- JPH06327481A JPH06327481A JP14006993A JP14006993A JPH06327481A JP H06327481 A JPH06327481 A JP H06327481A JP 14006993 A JP14006993 A JP 14006993A JP 14006993 A JP14006993 A JP 14006993A JP H06327481 A JPH06327481 A JP H06327481A
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Abstract
ェロモン・P−ファクター前駆体をコードする遺伝子D
NAの提供。 【構成】分裂酵母Schizosaccharomyces pombeの接合フ
ェロモン・P−ファクター前駆体をコードする遺伝子D
NA、および対応するアミノ酸配列を有するポリペプチ
ド。
Description
に関与する接合フェロモン(P−ファクター)の構造遺
伝子およびその調節領域遺伝子、接合フェロモン遺伝子
を組込んだ組換えプラスミド、ならびにその利用に関す
るものである。
(Schizosaccharomyces pombe )は単細胞真核生物とし
て広く研究されている。通常の栄養条件では、1倍体と
して生育しているが、栄養飢餓の条件で接合および胞子
形成を行うようになる。接合を行う際には、2種類の接
合型(h+ とh- )を示し、相互に接合を行うことで、
接合子を形成する。接合子は直ちに減数分裂および胞子
形成を行うが、接合が起こった後すぐに栄養豊富な培地
に移されると、2倍体として栄養増殖を開始することが
できる。従って、分裂酵母S.pombe は、1倍体および2
倍体として生育することが可能である。
ロモンによって制御されていることが知られている。2
種類の接合型のうち、h+ 細胞はP−ファクター、h-
細胞はM−ファクターと呼ばれる接合フェロモンを生産
している。
ces cerevisiae)においても類似した機構が働いてお
り、フェロモンの同定が行われている。分裂酵母のP−
ファクターはサッカロミセスセレビシエのα−ファクタ
ー、M−ファクターはa−ファクターに対応すると考え
られる。M−ファクターについては近年その分子的実体
が明らかになった。M−ファクターは9アミノ酸からな
るペプチドであり、C末端がファルネシル化されている
ことが示されており、サッカロミセスセレビシエのa−
ファクターと近い構造を有する。これに対して、P−フ
ァクターについても実体はこれまで明らかになっていな
い。
カロミセスセレビシエにおいては接合フェロモン(α−
ファクターならびにa−ファクター)の分子的実体が明
らかになっている(Cell(1982)30, 933-943,J.Kurjan an
d I.Herskowitzなど) 。これに対して分裂酵母S.pombe
接合フェロモンについての研究は遅れていた。
は、9アミノ酸からなるペプチドであることが近年明ら
かにされた(J.Davey、EMBO J.11,951-960(1992))のに対
して、h+ 細胞の分泌するP−ファクターについてはそ
の分子的実体が明らかになっていなかった。本発明は、
分裂酵母S.pombe の接合フェロモンの実体を明らかにし
ようとするものである。
不明であったP−ファクターの分子的実体を明らかにす
るとともに、P−ファクターを大量に入手することを可
能とした。また、分裂酵母S.pombe において機能する分
泌シグナルペプチドを明らかにしたことより、分裂酵母
S.pombe に適したベクター系との組合わせにより有用な
蛋白質の分泌生産を可能とする。本発明の遺伝子および
ポリペプチドは分裂酵母の接合および胞子形成を制御す
るために重要な物質であり、応用面においても重要性が
高い。
ェロモン・P−ファクター前駆体をコードする遺伝子D
NA、後記DNA塩基配列で表されるこの遺伝子DN
A、およびこの遺伝子がコードするアミノ酸配列を有す
るポリペプチドである。さらに本発明は、この遺伝子を
有する組換えプラスミド、およびそれにより形質転換さ
れた酵母または大腸菌である。
pombe の接合フェロモン(P−ファクター)の前駆体遺
伝子を見い出し、その構造を決定した。
り突然変異を誘発させ、接合不能型の変異株を選択す
る。 (2)変異株の接合不能変異についての遺伝子解析を行
い、P−ファクターの生産に関与している遺伝子の同定
を行う。 (3)解析したそれぞれの接合不能変異株を分裂酵母の
遺伝子ライブラリーにより形質転換し、機能を相補する
遺伝子を同定する。 (4)同定した遺伝子の配列を決定する。
破壊を行い、表現型を調べ、接合不能性を示すかを確
認、目的の遺伝子であることを検定する。 (6)同定した遺伝子を分裂酵母での発現に適したベク
ター系に組み込み、遺伝子産物を酵母内で強制発現さ
せ、その機能を検定する。 以上の方法により、P−ファクターをコードする遺伝子
を同定することができ、その構造が決定された。 (8)同定した遺伝子配列から予想されるアミノ酸配列
を持つポリペプチドを合成し、P−ファクターとしての
活性を示すかを直接的に確認する。
接合フェロモンP−ファクター前駆体遺伝子を見い出
し、その構造が決定された。また、予想されるアミノ酸
配列より接合フェロモン−P−ファクターポリペプチド
を合成した。
により具体的に説明が、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
JY476をYPD培地にて培養、集菌後ニトロソグア
ニジンを用いて最終濃度50、200 および 500μg/mlで突
然変異を誘発した。
5株の接合不能変異株が得られた。さらにh+ 型株また
はh- 型株との交配により接合型特異性を調べた。得ら
れた「接合型特異的な接合不能変異株の表現型」のデー
タを表1にまとめた。
ァクターの分泌をせず、map2遺伝子はP−ファクターの
前駆体をコードしていると考えられた。
下のように作製した。分裂酵母JY939より調製した
ゲノムDNAをSau3AIで部分分解し、アガロースゲル電
気泳動した。6.0-9.5 および9.5-15kbのDNA断片を回
収しこれを、シャトルベクターpDB248をBamHI で消化し
アルカリファスファテースにて処理したものとライゲイ
ション(Ligation)し、大腸菌を形質転換した。その結
果6.0-9.5kb DNAのものに対しては3500クローン、9.
5-15kbのものに対しては約1000クローンの独立な形質転
換体が得られた。
のように作製した分裂酵母遺伝子ライブラリーにて形質
転換し、ヨウ素蒸気でコロニーを染色、茶褐色に染色さ
れたコロニー中の菌体を顕微鏡観察し、接合型子嚢を形
成しているものを選択した。接合型子嚢を形成した形質
転換体より調製したDNAを用いて、大腸菌HB101 形質
転換し、アンピシリン耐性体を得た。このようにして、
変異株の形質を相補できる遺伝子を単離することが可能
であった。そこで、アンピシリン耐性株よりプラスミド
DNAを調製し、その構造を解析した。
酵母変異株を形質転換し、変異を相補できるものについ
て解析を継続した。
エナーゼを用いたジデオキシ法によって決定した。DN
A断片をpUC118、pUC119、pBluescript-KS+ またはpBlu
escript-SK+ にサブクローンしエキソヌクレアーゼおよ
びS1ヌクレアーゼを用いて一方向性にDNAを削っ
た。ヘルパーファージを用いて一本鎖DNAを調製し鋳
型DNAとした。シークエナーゼを用いたジデオキシ法
によって塩基配列を決定した。その結果を以下に示す。
ナル配列と考えられる疎水性領域が存在し、アスパラギ
ン結合型糖鎖付加可能部位が2ヵ所存在した。また、3
4アミノ酸からなる4回の繰り返し構造が認められ、パ
ン酵母αファクター遺伝子の構造と類似していた。map2
に相補的な遺伝子が分裂酵母に他にも存在するかを調べ
たが、見い出されなかった。なお、上記DNA塩基配列
の1番から847番までは、分裂酵母S.pombe の接合フ
ェロモンの発現制御遺伝子をコードする遺伝子DNAで
ある。
3番までは分裂酵母S.pombe の接合フェロモン・P−フ
ァクター前駆体をコードする遺伝子DNAであり、その
配列より接合フェロモン・P−ファクター前駆体のアミ
ノ酸配列は次の通りである。このポリペプチドはまた分
裂酵母S.pombe の接合フェロモンの分泌シグナルペプチ
ドであると考えられる。
徴を示す。図1にmap2遺伝子産物に見られる繰り返し構
造を示す。map2遺伝子産物に4回現れる34アミノ酸の
繰り返しを示した。図2にmap2遺伝子産物の疎水性領域
と親水性領域を示す。kiteらの方法(J.Mol.Biol.157,1
05-132(1982)) により、疎水性の領域が+で表されてい
る。ウインドウ(window) は6アミノ酸とした。
グフレームから0.45kbの断片を除去し、さらに分裂酵母
のura4遺伝子を挿入した断片を作製、直鎖状にした後、
分裂酵母を形質転換した。得られた遺伝子破壊株はオリ
ジナルな酵母と同じ表現型を示した。また、遺伝子破壊
株とオリジナルな株を交配し、 500以上の子孫細胞の表
現型を調べたところ、いずれの場合も、すべて接合不能
であった。遺伝子の置換が正確に行われているどうかは
ゲノムDNAのサザン分析によって確認した。以上の結
果から、クローン化された遺伝子は実際にmap2であるこ
とが証明された。
ムを含む0.8kb のDraI断片をベクターpART1 のSmaI切断
部位に挿入した。ベクターの adhプロモーターと同一方
向にmap2遺伝子が挿入されたプラスミドpADMP2を選択し
た。
持つ2倍体株は胞子形成不能であるが、P−ファクター
を与えると胞子形成が可能である。そこで、上記プラス
ミドをmap1/map1 に導入した。その結果、map2遺伝子の
強制発現が起こり、map1/map1 変異株の胞子形成頻度が
顕著に増大した。その結果を表2に示す。表2は「map2
遺伝子の強制発現によるmap1変異株の胞子形成能の回
復」を示すデータである。これらの結果は、pADMP2を含
む酵母株はP−ファクターを大量発現した結果、胞子形
成が可能になったものと考えられた。
Arg Ala Tyr Gln Ser Trp Asn ThrPhe Val Asn Pro Asp
Arg Pro Asn Leu ]で表されるポリペプチドをMerrifi
eldの固相合成法により自動合成した。ついで、合成ペ
プチド粗分画を高速液体クロマトグラフィーにて下記条
件で精製した。 カラム;ウォーターズC18 カラム(マイクロボンダスフ
ェアC18 カラム) 溶出液A;0.1%TFA を含む水、溶出液B;0.1%TFA を含
むアセトニトリル カラムに粗ペプチド画分をチャージ後、溶出液Bの濃度
を60%になるまで直線濃度勾配をかけ、ペプチドを溶
出した。一部を分析用カラムで解析したところ、95%
以上の純度を示した。
ターの分子的実体を明らかにするとともに、P−ファク
ターを大量に入手することが可能となった。また、分裂
酵母S.pombe において機能する分泌シグナルペプチドを
明らかにしたことより、分裂酵母S.pombe に適したベク
ター系との組合わせにより有用な蛋白質の分泌生産を可
能なった。
myces pombe ) 株名:JY939 配列 ACTAGTCGGA GGGGAACGGG TATTTGTTTA TTCTCCTCTT TTTTGCGTGC TCCATCTCCT 60 TTGAAGCTCT ATTTTAGTTG CTTTGCAGTA TCTATATCTG CTACAAGTAG CCAGAGGCGT 120 TCTATGCCTT CAATCTGAAG TTCATTTTTT CATTCTATGG CGGTATGCTA TTGGTTGAGT 180 ACACACAAAG AACAATGGAT AGAGTTTTAT TGTTTACATT ATCAAAAAAC CTTTAACCAA 240 TAAAAAAAAT AGCCGCTACC AGAAAAAAGT CGCTTAAAAT TAATAAGTCT TTTGATTGGT 300 CGCTGTACAT AGAAGTTCAT TTTGGGTGGA CGACAAAAAA ATAAGCGAAT ATCTTCAACC 360 AATCAGGATA AACAGCGATA AAACGAAAAC GGGGAAGTCA TTAAAAAATG GCGGTTAATG 420 TCAACAATGA ACAGTTTGAA AGCATAGAAT TCCAGATTTG AATTGAGGGA AACGGAGCAC 480 TACAAAGATG TATAAATACA GGCATTCTGT CCCAGAAGAA AACCAGAATT CGTTCAAGTC 540 TTCTATTTTA CATATTCACT CTTTCTATTT CTTATTCTTC ACTCTACAAG AACTCGCGTT 600 GGGTGTGAAT TTACATCCCT CTTGTCAACA AACCTGCTCC GTTAGCTAAT TTTCTGTAAA 660 TTTGCTTCGA TCTTTCTTAT TCTAATCTTT TAATCCTTTT TCTTTTGGAA TTTTGCCTTT 720 TTAAACTCTC CCTTTTTTTG AATCAGTCAA CAAATTATAA TTTTCTTCTT TTATTTGCTA 780 GTTCATCGCT TAAACTATCT TTCTTTTTCT AACTTATCAA CGAAATTTTA TTTTTTTCAC 840 ATACATT ATG AAG ATC ACC GCT GTC ATT GCC CTT TTA TTC TCA CTT GCT 889 Met Lys Ile Thr Ala Val Ile Ala Leu Leu Phe Ser Leu Ala 10 GCT GCC TCA CCT ATT CCA GTT GCC GAT CCT GGT GTG GTT TCA GTT AGC 937 Ala Ala Ser Pro Ile Pro Val Ala Asp Pro Gly Val Val Ser Val Ser 20 30 AAG TCA TAT GCT GAT TTC CTT CGT GTT TAC CAA AGT TGG AAC ACT TTT 985 Lys Ser Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Val Tyr Gln Ser Trp Asn Thr Phe 40 GCT AAT CCT GAT AGA CCC AAC TTG AAA AAG CGC GAA TTC GAA GCT GCT 1033 Ala Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu Ala Ala 50 60 CCC GCA AAA ACT TAT GCT GAT TTC CTT CGT GCT TAT CAA AGT TGG AAC 1081 Pro Ala Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr Gln Ser Trp Asn 70 ACT TTT GTT AAT CCT GAC AGA CCC AAT TTG AAA AAG CGT GAG TTT GAA 1129 Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu 80 90 GCT GCC CCA GAG AAG AGT TAT GCT GAT TTC CTT CGT GCT TAC CAT AGT 1177 Ala Ala Pro Glu Lys Ser Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr His Ser 100 110 TGG AAC ACT TTT GTT AAT CCT GAC AGA CCC AAC TTG AAA AAG CGC GAA 1225 Trp Asn Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu 120 TTC GAA GCT GCT CCC GCA AAA ACT TAT GCT GAT TTC CTT CGT GCT TAC 1273 Phe Glu Ala Ala Pro Ala Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr 130 140 CAA AGT TGG AAC ACT TTT GTT AAT CCT GAC AGA CCC AAC TTG AAA AAG 1321 Gln Ser Trp Asn Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys 150 CGC ACT GAA GAA GAT GAA GAG AAT GAG GAA GAG GAT GAA GAA TAC TAT 1369 Arg Thr Glu Glu Asp Glu Glu Asn Glu Glu Glu Asp Glu Glu Tyr Tyr 160 170 CGC TTT CTT CAG TTT TAT ATC ATG ACT GTC CCA GAG AAT TCC ACT ATT 1417 Arg Phe Leu Gln Phe Tyr Ile Met Thr Val Pro Glu Asn Ser Thr Ile 180 190 ACA GAT GTC AAT ATT ACT GCC AAA TTT GAG AGC TAAACTCATT TTATCTTC 1468 Thr Asp Val Asn Ile Thr Ala Lys Phe Glu Ser 200 ATATTTTTTT TATTTTCTAG TATGTTAGCC CACACATCTT TACAAAGCCA TGTGAAGCAA 1528 TTTTTTAAAT TAATTGCTAT TTTCGATCTA TTATTTTACC ATACGATCTG TATTCCTATT 1588 CGCAATAATA TTTTTAATTT TCATCTTAGT CTTCATATTG TAAAAAAAAA AAAAAAAAAA 1648 AAAAAAAAAA AAGAAAAAAC GTATAGTAGT TACAATATTA CTGAAATCTA CAGTACT 1705
表
すグラフ
Claims (8)
- 【請求項1】分裂酵母S.pombe の接合フェロモン・P−
ファクター前駆体をコードする遺伝子DNA。 - 【請求項2】下記DNA塩基配列で表される、分裂酵母
S.pombe の接合フェロモン・P−ファクター前駆体をコ
ードする遺伝子DNA。 ATGAAGATCA CCGCTGTCAT TGCCCTTTTA TTCTCACTTG CTGCTGCCTC ACCTATTCCA 60 GTTGCCGATC CTGGTGTGGT TTCAGTTAGC AAGTCATATG CTGATTTCCT TCGTGTTTAC 120 CAAAGTTGGA ACACTTTTGC TAATCCTGAT AGACCCAACT TGAAAAAGCG CGAATTCGAA 180 GCTGCTCCCG CAAAAACTTA TGCTGATTTC CTTCGTGCTT ATCAAAGTTG GAACACTTTT 240 GTTAATCCTG ACAGACCCAA TTTGAAAAAG CGTGAGTTTG AAGCTGCCCC AGAGAAGAGT 300 TATGCTGATT TCCTTCGTGC TTACCATAGT TGGAACACTT TTGTTAATCC TGACAGACCC 360 AACTTGAAAA AGCGCGAATT CGAAGCTGCT CCCGCAAAAA CTTATGCTGA TTTCCTTCGT 420 GCTTACCAAA GTTGGAACAC TTTTGTTAAT CCTGACAGAC CCAACTTGAA AAAGCGCACT 480 GAAGAAGATG AAGAGAATGA GGAAGAGGAT GAAGAATACT ATCGCTTTCT TCAGTTTTAT 540 ATCATGACTG TCCCAGAGAA TTCCACTATT ACAGATGTCA ATATTACTGC CAAATTTGAG 600 AGCTAA 606 - 【請求項3】下記アミノ酸配列で表されるポリペプチド
からなる、分裂酵母S.pombe の接合フェロモン・P−フ
ァクター前駆体。 Met Lys Ile Thr Ala Val Ile Ala Leu Leu Phe Ser Leu Ala Ala Ala 16 Ser Pro Ile Pro Val Ala Asp Pro Gly Val Val Ser Val Ser Lys Ser 32 Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Val Tyr Gln Ser Trp Asn Thr Phe Ala Asn 48 Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu Ala Ala Pro Ala 64 Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr Gln Ser Trp Asn Thr Phe 80 Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu Ala Ala 96 Pro Glu Lys Ser Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr His Ser Trp Asn 112 Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu 128 Ala Ala Pro Ala Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr Gln Ser 144 Trp Asn Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Thr 160 Glu Glu Asp Glu Glu Asn Glu Glu Glu Asp Glu Glu Tyr Tyr Arg Phe 176 Leu Gln Phe Tyr Ile Met Thr Val Pro Glu Asn Ser Thr Ile Thr Asp 192 Val Asn Ile Thr Ala Lys Phe Glu Ser 201 - 【請求項4】請求項1または2の遺伝子DNAが導入さ
れた組換えプラスミド。 - 【請求項5】請求項4の組換えプラスミドにより形質転
換された酵母または大腸菌。 - 【請求項6】下記アミノ酸配列で表されるポリペプチド
からなる、分裂酵母S.pombe の接合フェロモンの分泌シ
グナル。 Met Lys Ile Thr Ala Val Ile Ala Leu Leu Phe Ser Leu Ala Ala Ala 16 Ser Pro Ile Pro Val Ala Asp Pro Gly Val Val Ser Val Ser Lys Ser 32 Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Val Tyr Gln Ser Trp Asn Thr Phe Ala Asn 48 Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu Ala Ala Pro Ala 64 Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr Gln Ser Trp Asn Thr Phe 80 Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu Ala Ala 96 Pro Glu Lys Ser Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr His Ser Trp Asn 112 Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Glu Phe Glu 128 Ala Ala Pro Ala Lys Thr Tyr Ala Asp Phe Leu Arg Ala Tyr Gln Ser 144 Trp Asn Thr Phe Val Asn Pro Asp Arg Pro Asn Leu Lys Lys Arg Thr 160 Glu Glu Asp Glu Glu Asn Glu Glu Glu Asp Glu Glu Tyr Tyr Arg Phe 176 Leu Gln Phe Tyr Ile Met Thr Val Pro Glu Asn Ser Thr Ile Thr Asp 192 Val Asn Ile Thr Ala Lys Phe Glu Ser 201 - 【請求項7】分裂酵母S.pombe の接合フェロモンの発現
制御遺伝子をコードする遺伝子DNA。 - 【請求項8】下記DNA塩基配列で表される、分裂酵母
S.pombe の接合フェロモンの発現制御遺伝子をコードす
る遺伝子DNA。 ACTAGTCGGA GGGGAACGGG TATTTGTTTA TTCTCCTCTT TTTTGCGTGC TCCATCTCCT 60 TTGAAGCTCT ATTTTAGTTG CTTTGCAGTA TCTATATCTG CTACAAGTAG CCAGAGGCGT 120 TCTATGCCTT CAATCTGAAG TTCATTTTTT CATTCTATGG CGGTATGCTA TTGGTTGAGT 180 ACACACAAAG AACAATGGAT AGAGTTTTAT TGTTTACATT ATCAAAAAAC CTTTAACCAA 240 TAAAAAAAAT AGCCGCTACC AGAAAAAAGT CGCTTAAAAT TAATAAGTCT TTTGATTGGT 300 CGCTGTACAT AGAAGTTCAT TTTGGGTGGA CGACAAAAAA ATAAGCGAAT ATCTTCAACC 360 AATCAGGATA AACAGCGATA AAACGAAAAC GGGGAAGTCA TTAAAAAATG GCGGTTAATG 420 TCAACAATGA ACAGTTTGAA AGCATAGAAT TCCAGATTTG AATTGAGGGA AACGGAGCAC 480 TACAAAGATG TATAAATACA GGCATTCTGT CCCAGAAGAA AACCAGAATT CGTTCAAGTC 540 TTCTATTTTA CATATTCACT CTTTCTATTT CTTATTCTTC ACTCTACAAG AACTCGCGTT 600 GGGTGTGAAT TTACATCCCT CTTGTCAACA AACCTGCTCC GTTAGCTAAT TTTCTGTAAA 660 TTTGCTTCGA TCTTTCTTAT TCTAATCTTT TAATCCTTTT TCTTTTGGAA TTTTGCCTTT 720 TTAAACTCTC CCTTTTTTTG AATCAGTCAA CAAATTATAA TTTTCTTCTT TTATTTGCTA 780 GTTCATCGCT TAAACTATCT TTCTTTTTCT AACTTATCAA CGAAATTTTA TTTTTTTCAC 840 ATACATT 847
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