JPH0698790A - 無細胞蛋白質合成系によるポリペプチド の製造法 - Google Patents

無細胞蛋白質合成系によるポリペプチド の製造法

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JPH0698790A
JPH0698790A JP8148092A JP8148092A JPH0698790A JP H0698790 A JPH0698790 A JP H0698790A JP 8148092 A JP8148092 A JP 8148092A JP 8148092 A JP8148092 A JP 8148092A JP H0698790 A JPH0698790 A JP H0698790A
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cat
protein
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JP8148092A
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Yoshihisa Kitaoka
岡 義 久 北
Kunihiro Nishimura
村 訓 弘 西
Morio Mimura
村 精 男 三
Yoshimasa Takahara
原 義 昌 高
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 無細胞蛋白質合成系において高発現なプロモ
ーター(lacまたはtac)にクロラムフェニコール
・アセチルトランスフェラーゼ(CAT)構造遺伝子、
およびその下流にポリペプチド構造遺伝子を連結したプ
ラスミドを用い、連続式無細胞蛋白質合成系によって融
合蛋白質を生成することを特徴とするポリペプチドの製
造方法。 【効果】 各種の生理活性を有するポリペプチドを効率
的に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリペプチドの製造法
に関するものである。詳しくは、無細胞蛋白質合成系に
よって様々な生理活性を有するポリペプチドを製造する
方法に関する。
【0002】本発明の方法によって製造されたポリペプ
チドは医療、食品、化学、研究用に使用される。
【0003】
【従来の技術及び問題点】ポリペプチドの製造方法とし
て現在広く用いられているのは、化学合成法、細胞
抽出法、遺伝子組換え細胞法、の3つの方法である。
しかしの方法は連結したアミノ酸数にして30〜40
といういわゆる低分子ペプチドにしか適用できず、また
ラセミ化等による副産物からの目的ペプチドの精製とい
った複雑な後工程を要する。固相合成法によってペプチ
ド鎖長は伸ばすことが出来るようになった現状でも、ポ
リペプチド製造法として用いるには今後の技術開発を要
する生産手段と言える。細胞抽出法は、最も古くから
用いられてきた方法で、目的とするポリペプチドを含む
組織、細胞等から様々なクロマトグラフィー、分離、濃
縮等の工程を経て目的物を抽出する方法である。この方
法のもっとも大きな欠点は、ごく微量にしか含まれてい
ないポリペプチドを取り出そうとした場合、大量の材料
から抽出を開始しなければならず、純粋なポリペプチド
を取得するためには、多段の精製工程を経るうちに当然
ながら回収率が激減することである。遺伝子組換え細
胞法は、目的とする比較的長鎖のポリペプチドの構造遺
伝子を導入した組換え細胞を培養することによって増殖
させ、細胞中における含有率を増加させたポリペプチド
を分離精製する方法である。現在医薬品ポリペプチドの
製造によく用いられているが、この方法の原理的な欠点
は、細胞が本来有していないポリペプチドを生産させよ
うとした場合に、細胞内の蛋白質分解酵素によって宿主
にとっての異種蛋白質として攻撃されたり、生産された
ポリペプチドが不溶化状態に変性しやすいということで
ある。この様に変性したポリペプチドは本来有する生理
活性を失ってしまい、再度正しい生理活性を持つような
高次構造をもったポリペプチドを作るためには複雑な工
程を経なければならない。
【0004】
【問題を解決するための手段】この様な従来の技術の欠
点を克服する方法として旧ソ連・蛋白質研究所のスピリ
ンらが〔サイエンス、242巻、1162−1164
頁、1988年〕に発表した連続無細胞蛋白質合成法が
あげられる。古来より遺伝子産物の解析に用いられてき
た無細胞蛋白質合成系は、その生産性が低いためポリペ
プチド生産には用いられなかったが、基質溶液の供給と
反応産物、副産物の除去を連続的に行うことで、生産性
が高められることが示されたのである。
【0005】本発明は、このような連続無細胞蛋白質合
成法の有する利点に着目し、これを更に発展せしめて工
業レベルにまで高める目的でなされたものであって、本
発明は、大腸菌抽出液を用いた連続式無細胞蛋白質合成
系によってポリペプチドを製造する方法において、低分
子ポリペプチドが無細胞反応液中で分解されるのを防
ぎ、生産性を高めるためになされたものである。
【0006】すなわち本発明は、無細胞蛋白質合成系に
おいて高発現なプロモーター、クロラムフェニコール・
アセチルトランスフェラーゼ構造遺伝子(CAT遺伝
子)、必要あれば配列特異的プロテアーゼで切断可能な
アミノ酸配列(例えばIle−Glu−Gly−Ar
g)をコードするDNA、及び、目的とするポリペプチ
ドをコードするポリペプチド構造遺伝子を含有するプラ
スミドを新たに造成するのに成功し、このプラスミドを
用いて連続式無細胞蛋白質合成系によって融合蛋白質を
先ず製造するものである。
【0007】次いで、得られた融合蛋白質を精製した
後、目的ポリペプチドからCAT蛋白質を切断分離する
ことにより目的ポリペプチドが効率的に得られる。この
場合、融合部分に上記した切断可能なアミノ酸配列を挿
入しておけば、これを特異的プロテアーゼ(例えばファ
クターXa)で切断することができ、更に効率的に目的
ポリペプチドを製造することができる。
【0008】本発明に係るプラスミドを用いて目的とす
るポリペプチドを製造するには、具体的には次のように
すればれよい。
【0009】すなわち、1)無細胞反応液中で安定な蛋
白質CAT遺伝子のC末端付近に目的とするポリペプチ
ド構造遺伝子を翻訳枠が一致するように連結する。この
時CAT遺伝子の上流には大腸菌において高発現を示す
プロモーター(lacまたは、tac)を用いる。これ
らを1つのプラスミド上に配置する。2)またCAT遺
伝子とポリペプチド遺伝子との境界には配列特異的プロ
テアーゼで切断可能なアミノ酸配列から推定されるDN
A配列を挿入しておく。3)この様に構築したプラスミ
ドDNAを常法に従って調製し、連続無細胞蛋白質合成
系の鋳型として加える。4)合成された融合ポリペプチ
ドは大腸菌抽出液由来の夾雑蛋白質を除くため、CAT
に特異的に親和性のあるアフィニティークロマトグラフ
ィーで精製する。5)精製された融合蛋白質の融合部分
を特異的プロテアーゼで切断する。6)再びCATに親
和性のあるアフィニティークロマトグラフィーでCAT
蛋白質のみを吸着させ、目的とするポリペプチドを溶出
液中に得る。
【0010】このようにして、ヒトカルシトニン前駆体
をはじめとして各種のポリペプチドを極めて効率的に製
造することができる。
【0011】
【実施例】以下に、例としてヒトカルシトニン(以下、
hCTと略称することもある)前駆体を製造する例を実
施例として述べる。
【0012】1)ポリペプチド構造遺伝子の合成 ヒトカルシトニン成熟体は、下記の表1に示される配列
表の配列番号1に示す構造で表され、そのC末端はアミ
ド化されている。
【0013】
【表1】
【0014】目的とするhCT前駆体は、後でアミド化
されるように配列表の配列番号1(表1)のC末端にG
lyのついた下記の表2に示される配列表の配列番号2
で表されるポリペプチドである。
【0015】
【表2】
【0016】さらに、特異的プロテアーゼ(ファクター
Xa:宝酒造)で切断可能な配列(下記の表3に示され
る配列表の配列番号3)をN末端に有するようにデザイ
ンした。
【0017】
【表3】
【0018】図1にアミノ酸配列と合成したDNA配列
を示した。DNAは、C1〜C9の9断片に分け、DN
A合成装置(アプライドバイオシステムズ社製)を用い
てホスホアミダイト法によって各々合成し、逆相高速液
体クロマトグラフィー(HPLC)で0.1Mトリエチ
ルアミン酢酸(pH7.5)−アセトニトリルの濃度勾
配溶出によって精製した。精製した合成DNAを乾固し
た後、TE緩衝液(10mMトリス塩酸(pH8.
0)、1mM EDTA)に溶解した。対合する1本鎖
DNA同志をアニールして2本鎖DNAとした後、5’
末端をポリヌクレオチドキナーゼでリン酸化し、DNA
リガーゼで連結させてhCT前駆体(以下phCTと略
称)DNAとした。これらの実験操作はモレキュラーク
ローニング第二版(コールドスプリングハーバーラボラ
トリー出版)に記載されている常法によった。
【0019】2)CAT−phCTキメラプラスミドの
構築 lacプロモーター下流にCAT遺伝子がクローニング
されたpLC6のCAT遺伝子内にあるNcol切断部
位と3’末端のHindIII 切断部位に、上記1)のよ
うに合成したhpCT遺伝子を公知の常法によって挿入
し、pLC/CTを構築した。(図2参照)
【0020】3)連続式無細胞蛋白質合成の実施 本発明者らが考案した実験装置を使用した。概略を図3
に示した。反応容器はポリカーボネート製で反応液部分
は1mlである。図中の限外濾過膜としては分子量10
万ダルトンを排除限界とするものを用いた。(例えばア
ミコン社製YM100)
【0021】大腸菌抽出液(以下S30と略称)は常法
によって調製した。(例えばプラット、トランスクリプ
ション・アンド・トランスレーション、179頁、IR
Lプレス参照)
【0022】無細胞反応液は、下記する表4に示すよう
な組成からなる。また供給液は、下記する表5に示す組
成からなり、1時間当り2mlの速度でHPLCポンプ
で反応槽に送った。連続式無細胞蛋白質合成系において
合成されたCAT−phCT融合蛋白質はCATの酵素
活性で測定した。(例えばショー、メソッド・イン・エ
ンザイモロジー、43巻、737頁、1975年参照)
図4に融合蛋白質の合成の経時変化をCAT活性で表し
た。
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】4)phCTの精製 約20時間の連続合成後、全合成液をクロラムフェニコ
ールを担体(例えばファルマシア・CHセファロースC
L4B)に結合させたアフィニティーカラムに吸着さ
せ、夾雑蛋白質を50mMトリス塩酸pH7.6、0.
3M塩化ナトリウムで洗浄し、除いた。(アフィニティ
ーカラムの調製は、ザイデンザイグら、FEBSレター
ズ、62巻、266頁、1976年参照)カラムからの
溶出は同じ溶液に1mg/mlのクロラムフェニコール
を含む溶液で行った。溶出液を50mMトリス塩酸pH
7.6、0.1M塩化ナトリウムに対して透析し、クロ
ラムフェニコールを除いた。溶液の一部を取ってSDS
−PAGEで単一バンドに精製されていることを確認し
た後、融合蛋白質100μgに対して、ファクターXa
(宝酒造製)を1μg加え、30℃で24時間保温し、
CATとphCTに分解した。この溶液を再び上記のア
フィニティーカラムに加え、未吸着部分及び50mMト
リス塩酸pH7.6、0.3M塩化ナトリウムで溶出さ
れる画分を分取した。この画分を凍結乾固し、0.1%
トリフルオロ酢酸に溶解し、逆相HPLCで精製した。
溶出は0.1%トリフルオロ酢酸を含むアセトニトリル
の濃度勾配によった。溶出したphCTを凍結乾固し、
20μgのphCTを得た。その一部を取って、ペプチ
ドシーケンサー(アプライドバイオシステムズ社製)で
分析したところ、予想された配列表の配列番号2のアミ
ノ酸配列と一致した。
【0026】
【発明の効果】本発明は従来のポリペプチド製造法(化
学合成法、細胞抽出法、遺伝子組換え細胞法)の欠点を
すべて補うものであり、従来の方法では製造できなかっ
たポリペプチドの製造を可能にした。さらに従来の連続
式無細胞蛋白質合成法における生産効率を高めるため、
分解され易いポリペプチドを無細胞液中で安定なCAT
蛋白質との融合蛋白質の形で発現させる手法を用いた。
この方法を用いることで、任意の生理活性ポリペプチド
の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】上段にデザインしたphCTのアミノ酸配列を
示し、N末端側はCATに融合させたときの、ファクタ
ーXaの切断部位であり、下段にはアミノ酸配列に対応
するDNA配列とC1〜C9のDNA断片の位置を示
す。
【図2】PLC/CTキメラプラスミドの構築図であ
る。
【図3】連続式無細胞蛋白質合成系の概略を示す。
【図4】連続無細胞系によって合成されたCAT−ph
CT融合蛋白質の量をCAT活性で表した場合の経時変
化を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 原 義 昌 茨城県つくば市観音台1丁目25番14号 株 式会社神戸製鋼所筑波研究地区内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無細胞蛋白質合成系において高発現なプ
    ロモーター(lacまたはtac)にクロラムフェニコ
    ール・アセチルトランスフェラーゼ(以下CATと略
    称)構造遺伝子、およびその下流にポリペプチド構造遺
    伝子を連結したプラスミドを用い、連続式無細胞蛋白質
    合成系によって融合蛋白質を生成することを特徴とする
    ポリペプチドの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の製造法によって製造され
    た融合蛋白質をアフィニティークロマトグラフィーで精
    製後、CAT蛋白質とポリペプチドの境界で切断するこ
    とによりポリペフチドを回収することを特徴とする方
    法。
JP8148092A 1992-03-04 1992-03-04 無細胞蛋白質合成系によるポリペプチド の製造法 Pending JPH0698790A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005503157A (ja) * 2001-09-17 2005-02-03 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー 組換え生産においてタンパク質の溶解性、発現率及び活性を増大させるための方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005503157A (ja) * 2001-09-17 2005-02-03 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー 組換え生産においてタンパク質の溶解性、発現率及び活性を増大させるための方法

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