JPH07163363A - 形質転換体の製造方法、生理活性タンパク質の製造方法および形質転換体 - Google Patents

形質転換体の製造方法、生理活性タンパク質の製造方法および形質転換体

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JPH07163363A
JPH07163363A JP5312248A JP31224893A JPH07163363A JP H07163363 A JPH07163363 A JP H07163363A JP 5312248 A JP5312248 A JP 5312248A JP 31224893 A JP31224893 A JP 31224893A JP H07163363 A JPH07163363 A JP H07163363A
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hydrogen
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Nobuki Hayase
伸樹 早瀬
Mitsuru Niwano
満 庭野
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生理活性タンパク質を効率よく簡単に製造す
る方法を提供する。 【構成】 水素細菌に、生理活性タンパク質遺伝子、シ
グナルペプチド遺伝子およびプロモーターを導入して形
質転換体を得る方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、形質転換体の製造方
法、生理活性タンパク質の製造方法および形質転換体に
関する。詳細には、水素細菌の形質転換体を製造する方
法、形質転換した水素細菌による生理活性タンパク質の
製造方法および水素細菌の形質転換体に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の遺伝子工学、細胞工学、細胞大量
培養技術などの急速な発展に伴い、ペプチド性ホルモ
ン、サイトカイン、細胞成長因子、ワクチン、酵素など
の生理活性タンパク質が次々と単離され、その構造が明
かにされている。この生理活性タンパク質の遺伝子を単
離または合成し、遺伝子組換え技術を用いて宿主細胞内
に導入し、人工的に生理活性タンパク質を製造する方法
も実用化されつつある。この遺伝子が導入される宿主と
しては、大腸菌、枯草菌、酵母、動物細胞などが知られ
ている。また、タンパク質の分泌機構についても研究が
進み、シグナルペプチド遺伝子を生理活性タンパク質遺
伝子の上流に付与して培養することにより、培養液中に
タンパク質を分泌することが知られている。しかしなが
ら、培養液中には、糖などの炭素源や酵母エキスなどの
窒素源など、非常に多種多様な成分が含まれるために、
分泌された生理活性タンパク質を培養液中より分離精製
するには、多大な費用と時間を要するという問題があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
問題に着目してなされたものであり、生理活性タンパク
質の分離精製の簡略化を目的として、該生理活性タンパ
ク質を効率よく簡単に製造する方法を提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の形質転換体の製
造方法は、水素細菌に、生理活性タンパク質遺伝子、シ
グナルペプチド遺伝子およびプロモーターを導入して形
質転換体を得る点に要旨を有する。また、本発明の生理
活性タンパク質の製造方法は、上記形質転換体を無機塩
培地中、酸素、水素および炭酸ガスからなる混合ガス雰
囲気下に培養する点に要旨を有する。好適な実施態様で
は、上記生理活性タンパク質はヒト上皮細胞増殖因子
(EGF)である。
【0005】さらに、本発明の形質転換体は、水素細菌
を、シグナルペプチド遺伝子およびプロモーターを含む
発現ベクターで形質転換した点に要旨を有する。上記シ
グナルペプチド遺伝子は、好ましくは、配列表の配列番
号1に記載の塩基配列を有する。上記プロモーターは、
好ましくはtacプロモーターを含むものであり、より
好ましくは、配列表の配列番号2に記載の塩基配列を有
する。
【0006】上記の配列番号1に記載のシグナルペプチ
ド遺伝子および上記の配列番号2に記載のプロモーター
を含む発現ベクターとしてはpKSEGF2が挙げられ
る。上記水素細菌は、好ましくはシュードモナス・シュ
ードフラバであり、より好ましくはシュードモナス・シ
ュードフラバATCC33668である。好適な実施態
様では、本発明の形質転換体は、上記水素細菌がシュー
ドモナス・シュードフラバATCC33668であり、
上記発現ベクターがpKSEGF2である様なシュード
モナス・シュードフラバATCC33668(pKSE
GF2)である。
【0007】
【作用】本発明の方法は、生理活性タンパク質分泌能を
付与してなる水素細菌の形質転換体を、酸素、水素およ
び炭酸ガスからなる混合ガス雰囲気下に、実質上、無機
塩のみしか含有しない培養液中で培養することにより、
生理活性タンパク質を製造する点に特徴を有する。詳細
には、形質転換された水素細菌を上記培養液中で培養し
て生理活性タンパク質を培養液中に分泌させ、該水素細
菌を除去後、気液分離により上記混合ガスを除去する方
法である。この様な方法を用いることにより、生体に有
用な生理活性タンパク質を、簡単に効率よく製造するこ
とができる。
【0008】本発明に用いられる水素細菌としては、シ
ュードモナス属に属するいくつかの細菌(例えば、シュ
ードモナス・シュードフラバ、シュードモナス・フラ
バ)、アルカリゲネス属に属するいくつかの細菌[例え
ば、アルカリゲネス・ユートロファス(A. eutrophu
s)、アルカリゲネス・パラドカス(A. paradoxu
s)]、パラコッカス属に属するいくつかの細菌(例え
ば、パラコッカス・デントリフィカンス)などが挙げら
れる。
【0009】本発明では、上記水素細菌を、生理活性タ
ンパク質遺伝子、シグナルペプチド遺伝子およびプロモ
ーターをプラスミドベクターに組込んで構築した組換え
プラスミドで形質転換させる。本発明に用いられる生理
活性タンパク質遺伝子としては、例えば上皮細胞増殖因
子(EGF)遺伝子などが挙げられ、上記EGF遺伝子
を含む組換えプラスミドとしては例えばBBG7(BB
PL社製、図5参照)などが挙げられる。また、シグナ
ルペプチド遺伝子をコードするDNAフラグメントとし
ては、好ましくはシュードモナス・スツッツェリの菌体
外分泌アミラーゼのシグナルペプチド遺伝子とEGFの
N末端アミノ酸6個をコードする合成DNA(図4参
照、配列表の配列番号1に対応)が挙げられる。また、
本発明に用いられるプロモーターとは、プロモーター、
オペレーターおよびSD配列からなるプロモーター・オ
ペレーター領域を意味し、その様なプロモーターの例と
しては、慣用のプロモーター・オペレーター領域(ta
cプロモーターなど)が挙げられ、好ましくはtacプ
ロモーターとシュードモナス・エルギノーザのSD配列
をコードする合成DNA(図1参照、配列表の配列番号
2に対応)である。
【0010】これら生理活性タンパク質遺伝子、シグナ
ルペプチド遺伝子およびプロモーターをプラスミドベク
ターに組み込んで組換えプラスミドを構築する方法は特
に限定されず、当該技術分野の常法に従って行えばよ
い。この様にして構築される組換えプラスミドとして
は、好ましくは後述する実施例1で構築されるpKSE
GF2が挙げられる。
【0011】この様にして得られた組換えプラスミド
を、通常の形質転換法によって受容菌である上記水素細
菌に導入し、遺伝形質として安定するまで増殖すると所
望の生理活性タンパク質生産能を有する形質転換体が得
られる。この様な形質転換体の例として例えば、シュー
ドモナス・シュードフラバATCC33668株に、E
GF遺伝子、シグナルペプチド遺伝子およびtacプロ
モーターを導入して形質転換したシュードモナス・シュ
ードフラバK4株などが挙げられ、K4株の製造法は後
述の実施例1に詳述する。
【0012】上記水素細菌の形質転換体は、密封した容
器などを用いて、気相を酸素、水素および炭酸ガスから
なる混合ガス雰囲気で置換した無機塩培地中で培養する
ことにより、培養液中に生理活性タンパク質が分泌す
る。上記無機塩培地としては、例えば以下の組成のもの
が挙げられる。 例1:KH2 PO4 1.33g K2 HPO4 2.34g MgSO4 ・7H2 O 0.20g (NH42 SO4 5.0 g NaCl 0.50g CoCl2 119μg NiCl2 118μg CrCl2 62μg CaSO4 156μg FeCl3 9.7mg CaCl2 7.8mg 寒天 20g 蒸留水 1L 例2:KH2 PO4 1.33g K2 HPO4 2.34g MgSO4 ・7H2 O 0.20g (NH42 SO4 5.0 g NaCl 0.50g CoCl2 119μg NiCl2 118μg CrCl2 62μg CaSO4 156μg FeCl3 9.7mg CaCl2 7.8mg 蒸留水 1L (例2は、例1において寒天を含まないもの)
【0013】この様にして培地中に生理活性タンパク質
を分泌させた後、菌体を除去し、酸素ガス、水素ガスお
よび炭酸ガスを気液分離により除去することにより、培
養液から生理活性タンパク質の分離精製を容易に行うこ
とができる。以下の実施例では、EGFの製造例を詳細
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
く、前・後記の主旨を逸脱しない範囲で本発明を改変す
ることはすべて本発明の範囲内である。
【0014】
【実施例】tacプロモーターおよびシュードモナス・
エルギノーザATCC10145のSD配列を含む二本
鎖DNAを、P1からP4の4つのフラグメントに分割
し、DNA合成機(アプライドバイオシステムズ株式会
社製、370A)を用いて合成した(図1)。
【0015】合成したDNAをOPCカートリッジ(ア
プライドバイオシステムズ株式会社製)を用いて精製し
た。精製したP2,P4フラグメントの5’末端をT4
ポリヌクレオチドキナーゼを用いてリン酸化した。その
後、0.22A260 単位に調製したP1,P2,P3,
P4フラグメントを混合し、90℃で3分間加熱後、氷
水で急冷した。更に、75℃で5分間加熱後、室温に戻
るまで放置して徐冷し、アニーリングを行った。アニー
リング後、ライゲーションを行い、エタノール沈澱によ
りDNAフラグメントを回収した。次に、回収したフラ
グメントの5’末端をT4ポリヌクレオチドキナーゼで
リン酸化した。このフラグメントをプラスミドベクター
pHSG396(図2)のXhol,Hind III サイトに連結
した。次に、この組換えプラスミドでエシェリヒア・コ
リJM109株を形質転換した。この組換えプラスミド
を保持する形質転換体は、クロラムフェニコール(50
μg/ml)を含むL寒天培地(バクトトリプトン10
g,イーストエキス5g,食塩5g,寒天20g,蒸留
水1L)上に生育するコロニーとして選択した。この様
にして選択した形質転換体を、クロラムフェニコール
(50μg/ml)を含むL培地(バクトトリプトン1
0g,イーストエキス5g,食塩5g,蒸留水1L)で
一晩培養後、アルカリ−SDS法によりプラスミドを調
製した。この様にして調製したプラスミドを制限酵素Xh
ol,Hind III で切断すると、pHSG396のXhol,Hin
d III サイトに約70bpのフラグメントが挿入された組
換えプラスミドpPR01(図3)の存在が確認でき
た。
【0016】次に、シュードモナス・スツッツェリMO
−19の菌体外分泌アミラーゼのシグナルペプチド遺伝
子(Fujitaら、J. Bacteriol. 171 巻, p1333-p1339 参
照)とEGFのN末端アミノ酸6個をコードする二本鎖
DNAを、S1からS4の4つのフラグメントに分割し
てDNA合成機(アプライドバイオシステムズ株式会社
製、370A)を用いて合成した(図4)。
【0017】合成したDNAを、OPCカートリッジ
(アプライドバイオシステムズ株式会社製)を用いて精
製した。精製したS2,S4フラグメントの5’末端を
T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いてリン酸化した。
その後、0.22A260 単位に調製したS1,S2,S
3,S4フラグメントを混合し、90℃で3分間加熱
後、氷水で急冷した。更に、75℃で5分間加熱後、室
温に戻るまで放置して徐冷し、アニーリングを行った。
アニーリング後、ライゲーションを行い、エタノール沈
澱によりDNAフラグメントを回収した。次に回収した
フラグメントの5’末端をT4ポリヌクレオチドキナー
ゼを用いてリン酸化した。このフラグメントを、EGF
遺伝子を含む組換えプラスミドBBG7(BBPL社
製,図5)のHind III,BsmI サイトに連結した。次い
で、この組換えプラスミドでエシェリヒア・コリJM1
09株を形質転換した。この組換えプラスミドを保持す
る形質転換体は、アンピシリン(50μg/ml)を含
む上記L寒天培地上に生育するコロニーとして選択し
た。この様にして選択した形質転換体をアンピシリン
(50μg/ml)を含む上記L培地で一晩培養後、ア
ルカリ−SDS法によりプラスミドを調製した。この様
にして調製したプラスミドを制限酵素Hind III,BsmI で
切断すると、BBG7のHind III,BsmI サイトに約90
bpのフラグメントが挿入された組換えプラスミドpSE
GF1(図6)の存在が確認できた。
【0018】この様にしてシグナルペプチド遺伝子およ
びEGF遺伝子を導入した組換えプラスミドpSEGF
1のHind III,BamHIフラグメント(約250bp)を、広
宿主域プラスミドベクターpKT230(図7)のHind
III,BamHIサイトに連結した。次いで、この組換えプラ
スミドを用いてエシェリヒア・コリJM109株を形質
転換した。この組換えプラスミドを保持する形質転換体
は、ストレプトマイシン(50μg/ml)を含む上記
L寒天培地上で生育するコロニーとして選択した。この
様にして選択した形質転換体を、ストレプトマイシン
(50μg/ml)を含む上記L培地で一晩培養後、ア
ルカリ−SDS法によりプラスミドを調製した。この様
にして調製したプラスミドを制限酵素Hind III,BamHIで
切断すると、pKT230のHind III,BamHIサイトに、
シグナルペプチド遺伝子とEGF遺伝子をコードする約
250bpのフラグメントが挿入した組換えプラスミドp
KSEGF1(図8)の存在が確認できた。
【0019】上記pKSEGF1(図8)のXhol,Hind
III サイトに、上述の組換えプラスミドpPR01(図
3)より切り出した合成プロモーター(Xhol,Hind III
フラグメント)を連結した。この組換えプラスミドを用
いてエシェリヒア・コリJM109株を形質転換した。
この組換えプラスミドを保持する形質転換体は、ストレ
プトマイシン(50μg/ml)を含む上記L寒天培地
上で生育するコロニーとして選択した。次いで、選択し
た形質転換体をストレプトマイシン(50μg/ml)
を含む上記L培地で一晩培養後、アルカリ−SDS法に
よりプラスミドを調製した。この様にして調製したプラ
スミドを制限酵素Xhol,BamHIで切断すると、pKT23
0(図7)のXhol,BamHIサイトに、プロモーター、シグ
ナルペプチド遺伝子およびEGF遺伝子をコードする約
320bpのフラグメントが挿入された組換えプラスミド
pKSEGF2(図9)の存在が確認できた。
【0020】一方、プロモーターおよびシグナルペプチ
ド遺伝子を含有しない組換えプラスミドは、以下の様に
して調製した。すなわち、EGF遺伝子を含む上述の組
換えプラスミドBBG7(BBPL社製、図5)より、
EGF遺伝子を含む約180bpのHind III,BamHIフラグ
メントを切り出し、上述の広宿主域プラスミドベクター
pKT230(図7)のHind III,BamHIサイトに連結し
た。この組換えプラスミドを用いてエシェリヒア・コリ
JM109株を形質転換した。この組換えプラスミドを
保持する形質転換体は、ストレプトマイシン(50μg
/ml)を含む上記L寒天培地上で生育するコロニーと
して選択した。次いで、選択した形質転換体をストレプ
トマイシン(50μg/ml)を含む上記L培地で一晩
培養後、アルカリ−SDS法によりプラスミドを調製し
た。この様にして調製したプラスミドを制限酵素Hind I
II,BamHIで切断すると、pKT230のHind III,BamHI
サイトに、EGF遺伝子をコードする約180bpのHind
III,BamHIフラグメントが挿入された組換えプラスミド
pKTEGF1(図10)の存在が確認できた。
【0021】上記の様にして構築した組換えプラスミド
pKTEGF1(図10)とpKSEGF2(図9)
を、ヘルパープラスミドpRK2013を用いた接合伝
達法(Gary Ditta et al., Proc. Natl. Acad. Sci. US
A 77, 7347(1980))により、水素細菌シュードモナス・
シュードフラバATCC3368に導入した。すなわ
ち、ドナーとしてpKTEGF1またはpKSEGF2
を保持するエシェリヒア・コリJM109株を、ストレ
プトマイシン(50μg/ml)を含む上記L培地で一
晩培養した。また、ヘルパープラスミドpRK2013
を保持するエシェリヒア・コリJM109株は、カナマ
イシン(50μg/ml)を含む上記L培地で一晩培養
した。受容菌であるシュードモナス・シュードフラバA
TCC33668は、上記L培地で一晩培養した。これ
らドナー、ヘルパー、受容菌の3種類の培養液50μl
を混合し、L寒天培地上に載せたニトロセルロースメン
ブレン上で、30℃で16時間培養した。その後、ニト
ロセルロースメンブレンを取り出し、メンブレンに増殖
した菌を滅菌生理食塩水1mlに懸濁した。この懸濁液
を、ストレプトマイシン(500μg/ml)を含む無
機塩寒天培地(上述した例1の無機塩培地)上に塗布
し、混合ガス(水素ガス:炭酸ガス:酸素ガス=8:
1:1)を充填したデシケーター中で、30℃一週間培
養した。出現したコロニーを、ストレプトマイシン(5
00μg/ml)を含む上記L培地で一晩培養した後、
アルカリ−SDS法によりプラスミドを調製した。この
様にして調製したプラスミドを制限酵素PstIで解析した
結果、pKTEGF1を保持するシュードモナス・シュ
ードフラバK3株(以後、K3株と略記する)と、pK
SEGF2を保持するシュードモナス・シュードフラバ
K4株(以後、K4株と略記する)が得られた。
【0022】次に、上記K3株とK4株を用いてヒト上
皮細胞増殖因子を製造した。培養方法は、ストレプトマ
イシン(500mg/ml)を含む200mlの無機塩
培地(上述した例2の無機塩培地)含有の1L容培養ビ
ンの気相を混合ガス(水素ガス:炭酸ガス:酸素ガス=
80:10:10)で置換し、30℃で4日間振とう培
養を行った。その際、一日に2回気相ガスの交換を行っ
た。培養上清中のEGF濃度は、EGF測定キット(大
塚製薬製)により測定した。図11および図12は、K
3株およびK4株の増殖量(OD600 で示す)および培
養上清中のEGF濃度(ng/ml)の経時的変化をそ
れぞれ示したグラフである。これらの図から明かな様
に、EGF遺伝子のみを含む組換えプラスミドPKTE
GF1を保持するK3株は、培地中にEGFを分泌しな
かったが、プロモーター、シグナルペプチド遺伝子およ
びEGF遺伝子を含む組換えプラスミドpKSEGF2
を保持するK4株は、培養後4日目に約6ng/mlの
EGFを分泌することが分かった。
【0023】なお、上記実施例はEGFの製造方法の一
例を示すものであって、用いられるプラスミドベクター
などは上記の例に限らず、他のプラスミドベクターを用
いてもよく、要するに本発明に用いられる生理活性タン
パク質、シグナルペプチド遺伝子およびプロモーターの
DNA配列を発現するものであればよい。
【0024】
【発明の効果】本発明の生理活性タンパク質の製造方法
は以上の様に構成されているので、生理活性タンパク質
を容易に効率よく製造することが可能である。また、本
発明の方法によれば、有機物を含まない培養液中に生理
活性タンパク質を分泌させることができるので、培養液
からの生理活性タンパク質の分離精製が容易である。
【0025】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:90 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:sig peptide 存在位置:9..71 特徴を決定した方法:s 配列 AGCTTCAT ATG AGC CAC ATC CTG CGA GCC GCG GTA TTG GCG GCG ATG CTG 50 Met Ser His Ile Leu Arg Ala Ala Val Leu Ala Ala Met Leu -20 -15 -10 TTG CCG TTG CCG TCC ATG GCC AAC AGC GAC TCT GAA TGC C 90 Leu Pro Leu Pro Ser Met Ala Asn Ser Asp Ser Glu Cys -5 1 5 配列番号:2 配列の長さ:73 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:ー35 signal 存在位置:6..12 特徴を決定した方法:s 特徴を表す記号:ー10 signal 存在位置:28..34 特徴を決定した方法:s 配列 TCGAGTTGAC AATTAATCAT CGGCTCGTAT AATGTGTGGA ATTGTGAGCG GATAACAATT 60 TCACACAAGG AGA 73
【図面の簡単な説明】
【図1】tacプロモーターとシュードモナス・エルギ
ノーザのシャイン−ダルガノ配列をコードする合成DN
Aの配列図である。
【図2】プラスミドベクターpHSG396の構造を示
す制限酵素地図である。
【図3】組換えプラスミドpPR01の構造を示す制限
酵素地図である。
【図4】シグナルペプチド遺伝子とEGFのN末端アミ
ノ酸6個をコードする合成DNAの配列図である。
【図5】組換えプラスミドBBG7の構造を示す制限酵
素地図である。
【図6】組換えプラスミドpSEGF1の構造を示す制
限酵素地図である。
【図7】広宿主域プラスミドベクターpKT230の構
造を示す制限酵素地図である。
【図8】組換えプラスミドpKSEGF1の構造を示す
制限酵素地図である。
【図9】組換えプラスミドpKSEGF2の構造を示す
制限酵素地図である。
【図10】組換えプラスミドpKTEGF1の構造を示
す制限酵素地図である。
【図11】シュードモナス・シュードフラバK3株の増
殖と培養液上清中のEGF濃度の経時的変化を示すグラ
フである。
【図12】シュードモナス・シュードフラバK4株の増
殖と培養液上清中のEGF濃度の経時的変化を示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C12N 1/21 C12R 1:38) (C12P 21/02 C12R 1:38)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素細菌に、生理活性タンパク質遺伝
    子、シグナルペプチド遺伝子およびプロモーターを導入
    して形質転換体を得ることを特徴とする形質転換体の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の形質転換体を無機塩培
    地中、酸素、水素および炭酸ガスからなる混合ガス雰囲
    気下に培養することを特徴とする生理活性タンパク質の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記生理活性タンパク質がヒト上皮細胞
    増殖因子である請求項2に記載の生理活性タンパク質の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 水素細菌を、シグナルペプチド遺伝子お
    よびプロモーターを含む発現ベクターで形質転換したも
    のであることを特徴とする形質転換体。
  5. 【請求項5】 前記シグナルペプチド遺伝子が、配列表
    の配列番号1に記載の塩基配列を有するものである請求
    項4に記載の形質転換体。
  6. 【請求項6】 前記プロモーターがtacプロモーター
    を含むものである請求項4または5に記載の形質転換
    体。
  7. 【請求項7】 前記プロモーターが、配列表の配列番号
    2に記載の塩基配列を有するものである請求項4〜6の
    いずれかに記載の形質転換体。
  8. 【請求項8】 前記発現ベクターがpKSEGF2であ
    る請求項4に記載の形質転換体。
  9. 【請求項9】 前記水素細菌がシュードモナス・シュー
    ドフラバである請求項4〜8のいずれかに記載の形質転
    換体。
  10. 【請求項10】 前記シュードモナス・シュードフラバ
    がシュードモナス・シュードフラバATCC33668
    である請求項9に記載の形質転換体。
  11. 【請求項11】 生理活性タンパク質生産能を有するシ
    ュードモナス・シュードフラバATCC33668(p
    KSEGF2)。
JP5312248A 1993-12-13 1993-12-13 形質転換体の製造方法、生理活性タンパク質の製造方法および形質転換体 Withdrawn JPH07163363A (ja)

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