JPH07194A - 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法 - Google Patents

無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法

Info

Publication number
JPH07194A
JPH07194A JP14324293A JP14324293A JPH07194A JP H07194 A JPH07194 A JP H07194A JP 14324293 A JP14324293 A JP 14324293A JP 14324293 A JP14324293 A JP 14324293A JP H07194 A JPH07194 A JP H07194A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
protein
protein synthesis
free
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14324293A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3434319B2 (ja
Inventor
Satoru Sekiguchi
哲 関口
Ayako Funayama
綾子 船山
Hajime Kubota
肇 久保田
Tsuneo Yamane
恒夫 山根
Hideo Nakano
秀雄 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPN Corp
Original Assignee
Nippon Flour Mills Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=15334207&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH07194(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Nippon Flour Mills Co Ltd filed Critical Nippon Flour Mills Co Ltd
Priority to JP14324293A priority Critical patent/JP3434319B2/ja
Publication of JPH07194A publication Critical patent/JPH07194A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3434319B2 publication Critical patent/JP3434319B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 無細胞抽出液を含む無細胞タンパク合成系を
用いたタンパクの製造方法において、フォスファターゼ
阻害剤又はグルタチオン合成酵素阻害剤の存在下にタン
パク合成を行うことを特徴とする方法。 【効果】 従来の約2倍の効率でタンパクを合成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無細胞タンパク合成系
を用いたタンパクの製造方法に関する。ここで無細胞タ
ンパク合成系とは、 mRNAの情報を読み取ってタンパ
クやポリペプチドを合成する無細胞翻訳系、並びにDN
Aを鋳型としてRNAを合成する無細胞転写系と無細胞
翻訳系の両者を含む系のいずれをも意味するものとす
る。
【0002】
【従来の技術】無細胞タンパク合成系を用いたタンパク
やポリペプチドの製造方法として、小麦胚芽、ウサギ網
状赤血球、大腸菌等の抽出液を用いる方法が知られてい
る。しかしながら、それらの抽出液を用いて、量的に十
分なタンパクを合成することは難しく、タンパクの合成
量を増加させる為の種々の工夫がなされてきた。その一
つとして、特開平1−50311号公報には、 mRN
A、ATP、GTP及びアミノ酸を基質として含んでい
るリボソームの無細胞例えばタンパク合成系において、
最終生産物であるAMP、GDP、ピロリン酸塩、無機
リン酸及び合成されたポリペプチドを含んでいる翻訳生
産物を反応系から取り出し、それと同時にアミノ酸、A
TP及びGTPの形態の基質を、それらの初期濃度を維
持するために反応系へ送り出すポリペプチドの製造方法
が記載されている。この方法によれば、従来1時間程度
でポリペプチドの合成が停止してしまうものが、40時
間以上に渡って反応が継続し、合成されるポリペプチド
の収量も大きく増加することが示されている。また、こ
の改良法として、特開平4−200390号公報には、
基質の送液系や反応系中の気相の介在を最小限に制御す
ることにより、反応槽内の圧力の変動を減らして基質の
送液を安定化して、ポリペプチドを合成する方法が記載
されている。更に、反応系より反応生成物をとりだす限
外濾過膜を反応系の側面もしくは上面に置くことによ
り、下面に置くのに比べて改良が図られることも合せて
記載されている。しかしながら、これらの方法は、高価
な機器と厳密な送液条件を必要とし、また、連続的に送
り込まれる基質が、タンパク合成反応に十分に利用され
ずに排出されてしまうという問題もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上記の従来技術の問題点を解決し、安定かつ簡便に
十分な量のタンパクを合成させることのできる、無細胞
タンパク合成系を用いたタンパクの製造方法を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明者らは鋭意研究を重ね、無細胞タンパク合
成系のATP等の基質エネルギーが、タンパク合成反応
以外で消費されることを抑制することにより、タンパク
合成反応の効率を高くすることができることを見出し、
本発明を完成させるに至った。本発明は、無細胞抽出液
を含む無細胞タンパク合成系を用いたタンパクの製造方
法において、フォスファターゼ阻害剤又はグルタチオン
合成酵素阻害剤の存在下にタンパク合成を行うことを特
徴とする方法である。本発明方法では、基質エネルギー
の殆どがタンパク合成に有効に利用され、タンパク合成
以外の反応により消費されることが抑制されるため、タ
ンパクの合成量を顕著に高くすることができる。本発明
に使用する無細胞抽出液としては、例えば、小麦胚芽抽
出液及び大腸菌細胞抽出液等が挙げられる。この明細書
において、タンパク合成活性は、合成された酵素タンパ
クの酵素量(1unit:1分間に1μmol の基質を変化さ
せる酵素量)で表す。
【0005】以下、本発明に使用する無細胞抽出液の調
製から無細胞タンパク合成系におけるタンパク合成活性
の測定までの各段階について詳細に説明する。 i)無細胞抽出液の調製と抽出液の濃縮 無細胞抽出液の調製は、用いる材料に応じて異なるが、
通常のいかなる方法を用いても良い。特に小麦胚芽を用
いる場合は、臭化メチル処理されていない原料小麦の胚
芽を用いる事が望ましい。 ii) 無細胞タンパク合成反応 続いて、タンパク合成反応を実施するが、合成反応は、
バッチ法、連続法等通常のいかなる方法を用いても良
い。反応液には、無細胞抽出液の他、目的とするタンパ
クの構成アミノ酸、目的とするタンパクをコードするD
NA、RNA、RNAポリメラーゼ、緩衝剤、ATP、
GTP等のエネルギー源、クレアチンホスフェート、ク
レアチンホスホキナーゼ、フォスフォエノールピルビン
酸、ピルビン酸キナーゼ等のATP再生系、DTT(ジ
チオスレイトール)、スペルミジン、スペルミン等の安
定化剤、RNase 阻害剤等を適量加える。ATP、GT
P等の基質エネルギー物質、特にATPの濃度は0.1〜
3.0mMが適当であり、1 mMが最も好ましい。反応は、用
いる無細胞抽出液及び目的とするタンパクの種類等によ
り最適の温度で行なわれ、一般に20〜40℃が適当で
ある。
【0006】本発明者らの研究により、従来の反応系を
充分に解析した結果以下の現象が明らかとなった。無細
胞抽出液中には、フォスファターゼ等の脱リン酸酵素
や、グルタチオン合成酵素等のATPを利用する酵素が
存在する。これらの酵素は、タンパク合成反応に競合し
て基質エネルギーを分解したり消費したりする。この反
応はきわめて活性が高く、基質エネルギーを大量に消費
するため、目的のタンパク合成反応が十分に進行しな
い。この対策として、タンパク合成反応液中の基質エネ
ルギー物質の濃度を高める方法が考えられる。しかし、
無細胞タンパク合成の反応系において基質エネルギー物
質には至適濃度があり、この至適濃度より高くすると、
逆に基質エネルギー物質の活性が大きく阻害されること
が知られており、有効な方法ではない。そこで、タンパ
ク合成反応に競合して基質エネルギーを消費する酵素を
阻害する事が有効ではないかと考えさらに研究を進め
た。その結果、フォスファターゼの阻害剤、若しくはグ
ルタチオン合成酵素の阻害剤を反応系に添加し、これら
の阻害剤の存在下に反応を行うことにより、基質エネル
ギーがタンパク合成反応に有効に利用され、タンパク合
成活性を高めることが確認された。このように本発明に
おいてタンパク合成活性が高くなる主な理由は、反応系
中の基質エネルギーが、目的とするタンパク合成に有効
に利用され、競合する他の反応には利用されにくくなる
ためであると考えられる。
【0007】本発明に使用されるフォスファターゼ阻害
剤の例としては、グリコール酸、グリセリン酸等のα−
ヒドロキシカルボン酸、又はフォスファターゼに対する
抗体が挙げられる。中でもグリコール酸が、価格や簡便
性の面から望ましい。またグルタチオン合成酵素阻害剤
の例としては、グルタチオン(GSH)やグルタチオン
合成酵素に対する抗体等が挙げられる。中でもグルタチ
オンが、価格や簡便性の面から望ましい。フォスファタ
ーゼに対する抗体やグルタチオン合成酵素に対する抗体
は、通常の方法により、適当な動物をフォスファターゼ
又はグルタチオン合成酵素により免疫することにより製
造されたものを使用することができる。本発明において
無細胞タンパク合成系に添加されるフォスファターゼ阻
害剤の量は、通常2〜70mM、好ましくは5〜30mMで
ある。またグルタチオン合成酵素阻害剤の量は、通常2
〜50mM、好ましくは5〜20mMである。フォスファタ
ーゼ阻害剤又はグルタチオン合成酵素阻害剤の量が上記
範囲以外では目的とするタンパク合成活性の向上が十分
でない。
【0008】以下、比較例及び実施例によって本発明を
具体的に説明する。
【実施例1及び比較例1】 小麦胚芽抽出液の調製 K. MarucとB. Dudock の方法(Nucleic Acids Research
1巻, 11号, 1385-1397 項、1974年)に従って小麦胚芽
抽出液の調製を行なった。この際、抽出液並びに抽出液
の精製に用いるゲル濾過の緩衝液に、10%程度のグリ
セリンを添加してもよい。 無細胞タンパク合成反応 比較例1の反応液は、60 mM HEPES buffer(KOHにて
pH7.6に調節)、1mM ATP、100 μM GTP,2
mM DTT、12mMクレアチンリン酸, 40μg/ml ク
レアチンホスホキナーゼ, 0.1 mM スペルミジン、0.01
mM スペルミン、160 μMアミノ酸、1.0U/μl RN
ase 阻害剤、11 ng/μl DHFR (ジヒドロフォレ
ートレダクターゼ) 、RNA、83 mM K+ 、2.8 mM M
++、小麦胚芽抽出液5μlの組成からなり、全量を1
5μlとした。ただし、K+ 、Mg++の濃度は、小麦胚
芽抽出液からの持込みも合せた値で表した。反応は30℃
で1時間行なった。実施例1の反応液は、上記比較例1
の反応液中にグリコール酸を最終濃度10 mM になるよう
に添加したものを使用した。 タンパク合成活性の測定 反応終了後の反応液より5.5μlをとり、次の反応条件
にてDHFRの活性を測定した。50 mM リン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH7.0) 、500 μMジヒドロフォレート、60μ
M β−NADPH、12 mM 2−メルカプトエタノー
ル。37℃において反応液中の340nm の吸光度の減少を測
定した。下記表1に結果を示す。
【0009】
【実施例2及び比較例2】反応液中にグリコール酸を最
終濃度20 mM になるように添加した他は実施例1及び比
較例1と同様の方法により行なった。表1に結果を示
す。
【実施例3及び比較例3】反応液中にグルタチオン(G
SH)を最終濃度10mMになるように添加した他は実施例
1及び比較例1と同様の方法により行なった。表1に結
果を示す。
【実施例4及び比較例4】反応液中にグルタチオン(G
SH)を最終濃度20mMになるように添加した他は実施例
1及び比較例1と同様の方法により行なった。表1に結
果を示す。
【0010】
【表1】 反応液中の無細胞抽出液の 倍率 タンパク合成活性 (m units/ml) (比較例を1とする) 比較例1 253 1 実施例1 434 1.7 比較例2 373 1 実施例2 755 2.0 比較例3 253 1 実施例3 624 2.5 比較例4 332 1 実施例4 681 2.1
【0011】
【発明の効果】本発明の方法で無細胞タンパク合成反応
を実施すると、従来の約2倍の効率でタンパクを合成す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 恒夫 愛知県名古屋市千種区若水3丁目22−1 (72)発明者 中野 秀雄 愛知県岩倉市東新町下境52 岩倉団地51棟 403号室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無細胞抽出液を含む無細胞タンパク合成
    系を用いたタンパクの製造方法において、フォスファタ
    ーゼ阻害剤又はグルタチオン合成酵素阻害剤の存在下に
    タンパク合成を行うことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 無細胞抽出液が小麦胚芽抽出液である請
    求項1記載の方法。
JP14324293A 1993-06-15 1993-06-15 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法 Ceased JP3434319B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14324293A JP3434319B2 (ja) 1993-06-15 1993-06-15 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14324293A JP3434319B2 (ja) 1993-06-15 1993-06-15 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07194A true JPH07194A (ja) 1995-01-06
JP3434319B2 JP3434319B2 (ja) 2003-08-04

Family

ID=15334207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14324293A Ceased JP3434319B2 (ja) 1993-06-15 1993-06-15 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3434319B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000036133A1 (fr) * 1998-12-14 2000-06-22 Riken Procede de production d'un polypeptide dans un systeme de synthese proteique acellulaire
WO2002072890A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-19 Invitrogen Corporation Improved in vitro synthesis system
WO2003072796A1 (fr) * 2002-02-28 2003-09-04 Yaeta Endo Solution de reaction pour la synthese de proteines sans cellule, procede de preparation de cette solution et procede de synthese de cette proteine utilisant cette solution
WO2005075660A1 (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha 改良された無細胞タンパク質合成用組成物

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000036133A1 (fr) * 1998-12-14 2000-06-22 Riken Procede de production d'un polypeptide dans un systeme de synthese proteique acellulaire
WO2002072890A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-19 Invitrogen Corporation Improved in vitro synthesis system
WO2003072796A1 (fr) * 2002-02-28 2003-09-04 Yaeta Endo Solution de reaction pour la synthese de proteines sans cellule, procede de preparation de cette solution et procede de synthese de cette proteine utilisant cette solution
US7273615B2 (en) 2002-02-28 2007-09-25 Cellfree Sciences Co., Ltd. Reaction solution for cell-free protein synthesis, method of preparing the same, and protein synthesis method using the same
WO2005075660A1 (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha 改良された無細胞タンパク質合成用組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JP3434319B2 (ja) 2003-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kimura et al. Activation of guanylate cyclase from rat liver and other tissues by sodium azide.
EP1539948B1 (en) Improved methods of in vitro protein synthesis
EP1177311B1 (en) In vitro macromolecule biosynthesis methods using exogenous amino acids and a novel atp regeneration system
US6168931B1 (en) Enhanced in vitro synthesis of biological macromolecules using a novel ATP regeneration system
JP3194928B2 (ja) 接合転写/翻訳の無細胞系における遺伝子の予備発現法
Takakura et al. High-level expression and bulk crystallization of recombinant L-methionine γ-lyase, an anticancer agent
JP2009529856A (ja) 新規アルドラーゼ及び4−ヒドロキシ−l−イソロイシンの製造方法
Bommarius et al. Operational Stability of Enzymes: Acylase‐Catalyzed Resolution of N‐Acetyl Amino Acids to Enantiomerically Pure l‐Amino Acids
WO2022095590A1 (zh) 一种突变酶及其应用和酶催化法制备三胜肽的工艺
Van Der Werf et al. 5-Oxo-L-prolinase (L-pyroglutamate hydrolase). Purification and catalytic properties.
Terada et al. Site-directed mutagenesis of phosphoenolpyruvate carboxylase from E. coli: the role of His579 in the catalytic and regulatory functions
US5474892A (en) Method for the stabilization of proteins using heat shock protein Hsp90
Rebello et al. Metabolic interlock: the multi-metabolite control of prephenate dehydratase activity in Bacillus subtilis
CN113151198A (zh) 一种γ-谷酰胺甲胺合成酶的突变体,其编码基因、氨基酸序列及其应用
Boles et al. Purification and characterization of selenomethionyl thymidylate synthase from Escherichia coli: comparison with the wild-type enzyme
JP3434319B2 (ja) 無細胞タンパク合成系によるタンパクの製造方法
Sheng et al. Glutamine inhibits the ammonia-dependent activities of two Cys-1 mutants of human asparagine synthetase through the formation of an abortive complex
CN113151199A (zh) 一种具有热稳定性的γ-谷酰胺甲胺合成酶的突变体,其编码基因、氨基酸序列及其应用
Wu et al. Purification, crystallization and preliminary X-ray study of orotidine 5′-monophosphate decarboxylase
Perry et al. Reversible dissociation and unfolding of the dimeric protein thymidylate synthase
KR920007403B1 (ko) L(-)-테트라히드로폴산의 제조방법
JPH06225783A (ja) 無細胞タンパク合成系を用いたタンパクの製造方法
JPH05292988A (ja) ジヌクレオシドポリリン酸,ヌクレオシドポリリン酸又はそれらの誘導体の製造方法
US4960696A (en) Process for producing physiololgically active substance by multienzyme process
JPH0143557B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
RVOP Cancellation by post-grant opposition