JPH07502723A - 組み替えトランスフェリン、トランスフェリン半−分子、及びそれらの突然変異体 - Google Patents

組み替えトランスフェリン、トランスフェリン半−分子、及びそれらの突然変異体

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JPH07502723A
JPH07502723A JP4505865A JP50586592A JPH07502723A JP H07502723 A JPH07502723 A JP H07502723A JP 4505865 A JP4505865 A JP 4505865A JP 50586592 A JP50586592 A JP 50586592A JP H07502723 A JPH07502723 A JP H07502723A
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フアンク, ウオルター・デイ
マツギリブレイ, ロス・テイ・エイ
メイソン, アン・ビー
ウツドワース, ロバート・シー
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ザ・ユニバーシテイ・オブ・バーモント・アンド・ステイト・アグリカルチユラル・カレツジ
ユニバーシテイ・オブ・ブリテイツシユコロンビア
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 15 請求の範囲9に記載のベクターを用いてトランスフェクションされたベビ ーハムスター腎臓細胞系。
16 少なくともトランスフェリンの1個の突出部の金属−結合ドメインを含む トランスフェリンの組み替え半一分子を、金属の循環量を下げるのに十分な量て 患者に投与することを含む、金属キレート化治療の方法。
17、金属が鉄である、請求の範囲16に記載の方法。
18 トランスフェリン半一分子が天然のトランスフェリンより激しく鉄と結合 する突然変異体である、請求の範囲17に記載の方法。
19 トランスフェリン半一分子が天然のトランスフェリンのりシン残基の代わ りに位置206にグルタミン残基を含む、請求の範囲18に記載の方法。
20、組み替えトランスフェリンを含む細胞培養培地のための非血清補足物。
明 細 書 組み替えトランスフェリン、トランスフェリン半一分子、及びそれらの突然変異 体 発明の背景 集合的にトランスフェリン又はシデロフイリンと呼ばれる鉄−結合プソイドグロ ブリンは、著しく類似の特徴を有するタン、<り質の種類を含む。ヒトラクトフ ェリン(Anderson、B、F、et al(1987)Proc、Na  t l、Acad、Sc i、見旦Δ 旦迭:1769−1773)及びウサギ 血清トランスフェリン(Bailey。
04−581.2)のX−線結晶学的分析は、これらのタンノくり質が短し1架 橋ペプチドにより連結された2個の類似した突出部を含み、各突出部は金属イオ ン及び共働アニオンのための結合部位を含む探し)裂は目を限定する2個のドメ インを含むことを明らかにしている。
ニワトリオボトランスフエリン遺伝子が形質転換マウス中で発現さ才1(McK night、 G、 S、 et aリ−,(1983) Ce l l (C ambridge、MA)34:335−341)、う・ソトトランスフエリン の一部とガラクトシダーゼの融合タンパク質がE、coli中で発現された(A ldred、A 且± −al、(1984)Biochem、Biophy、 Res、Commun、122:960−965)。
この融合タンパク質を除き、原核系てトランスフェリン又は分子の一部を発現す る試みは不成功であった(Aldred、Δ 且± 見±(1984)Bioc hem、Biophy、Res、Commun。
及び分子内の多数のジスルフィド架橋がバクテリア宿主中の発現に対する主要な 障害であろう。アルカリホスファターゼシグナル配列を付けてタンパク質をバク テリア膜輸送に向かわせることにより、天然のタンパク質の折り畳み環境を部分 的に最小にする試みは不成功であった。
発明の概略 本発明は組み替えトランスフェリン、少なくともトランスフェリンの1個の突出 部(アミノ−末端又はカルボキシ−末端)の金属−結合ドメインを含む組み替え トランスフェリン半一分子、及びトランスフェリンの発現のための安定な細胞培 養系に関する。組み替えトランスフェリンは安定な形質転換された真核細胞、例 えばベビーハムスター腎臓細胞中で発現して全−又は半一分子の形懇の基本的に 均一な(単分散)試料を与えることができる。本発明は又、天然(野生−型)の 形態のトランスフェリンと異なる金属−結合性又は他の性質を有する突然変異体 トランスフェリン及びトランスフェリン半一分子に関する。これらには鉄又は他 の金属への結合が天然のトランスフェリンより激しいかあるいは穏やかである突 然変異体トランスフェリン及びトランスフェリン半一分子が含まれる。
トランスフェリン半一分子は金属調節異常症又は金属中毒にかかった患者の処置 のための金属キレート化冶療に使用することができる。例えばトランスフェリン 半一分子、特に天然のトランスフェリンより激しく鉄と結合する突然変異体をサ ラセミアなどの鉄−過剰負荷患者に投与し、その体から過剰の毒性の鉄を除去す ることができる。さらに半−分子又は金属イオン選択性が変えられたその突然変 異体を用いて他の毒性金属、例えば鉛、水銀、カドミウム、銅又は亜鉛を体から 除去することができる。
図の説明 図1はpNUTにおけるhTF/2N発現ベクターの構築を示す。ヒト血清トラ ンスフェリンをコードする2、3−kbのcDNAをヒト肝臓cDNAライブラ リから単離し、完全アミノ−末端ドメインコード配列を含む1.5−kbのPs tl/HalフラグメントをMl 3mp 18中にクローニングする。二重翻 訳停止コドン及びH4ndll!認識配列を特定部位の突然変異誘発により導入 し、BamHI/Hi nd II+フラグメントの単離を可能にし、それがB amHI/Hpa I 1フラグメントと結合するとアミノ−末端ドメイン及び シグナル配列をコードした。このフラグメントを真核発現ベクターpNUT中に クローニングし、ベクターpNUT−hTF/N2を得た。このプラスミドにお いてトランスフェリンcDNAはメタロチオネインプロモーター(MT−1pr o)及びヒト成長ホルモン転写停止シグナル(hGH3°)の制御下にあり;p NUTはヒトB型肝炎ウィルスからの転写停止シグナルを用いて耐性D4−(F RcDNA (D)(FRcDNA)の発現を促進するSV40初期プロモータ ー(SV40)も含む。
図2は、種々のベビーハムスター腎臓細胞系からの免疫沈降物のウェスターンプ ロットを示す。Zn−誘導細胞培養物からの細胞ライセード(a)及び培地(b )の試料を抗−hTF抗血清を用いて沈降させた。
再懸濁したペレットの試料をN a D o d S O< PAGEにより分 析し、ニトロセルロースに移し、抗−hTF抗血清及びその後アルカリホスファ ターゼ複合抗−TgGを用いて発色させた。hG)(−pNUT及びhTF/N 2−pNUT細胞系を500 μMのMTX中でJ択L、DMEM/10%ウシ 胎児血清中ですべての細胞を培養した。1列、BHK細胞;2列、hGH−pN UT)ランスフェクションBHK細胞;3列、hTF/N2−pNUT)ランス フエクションBHK細胞。分子量マーカー(xlo””)の位置をプロットの右 に示し、追加のM、37,000のタンパク質バンドの位置もプロットの右に示 す(<37)。
図3はhTF/2Nの単離及びPAGE分離を示す。(パネルA)組み替えhT F/2N (上線)及びタンパク質分解誘導hTF/2N (下線)のPo1y anion Slのカラム上におけるFPLC単離。
(パネルB)分子量標準(Mr列)及びパネルAからのピークa−dの各3μg のNaDodSO4PAGE (アクリルアミドの5−12%勾配)。(パネル C)FPLCピークa−d(組み替えhTF/2N[I)及びパネル八からのピ ークe−h(タンパク質分解誘導hTF/2N種)の非還元条件下におけるウレ ア−PAGE0アポ−タンパク質(apo)及び鉄−結合タンパク質(Fe)の 位置を示す。FPLCで用いられた条件は材料及び方法にて示す。FPLC留分 は以下のように集めた:ピークロ (留分23−27) 、ピークb(28−3 1)、ピークc(32−38)、ピークd (39−45) 、ピークe(28 −31)、ピークf (32−36) 、ピークg (38−44)及びピーク h(46−51)。
図4は10mMのFe (l I I)(NTA)2を用いた主要形態の組み替 えhTF/2Nの滴定を示す。タンパク質の量は1.00mLの10mM Na HCOs中の3. 68A211゜単位であった。磁気撹拌容器に鉄をそれぞれ 加えた15−10分間可視スペクトルを走査した。
図5は組み替えhTF/2Nの核磁気共鳴スペクトルを示す。(a)2Hzのラ インブロードニングを用いたフーリエ変換スペクトル。(b)4Hzのラインブ ロードニング及びDC=4.0、N5=68500における回転差スペクトル( convolution difference spectrum)oタンパ ク質試料は%o中の領 IM KCI Q、1mL中で8mgであった。
図6はm−F−Tyr組み替えhTF/2Nの鵞9F核磁気共鳴スペクトルを示 す。図はl Q Hzのラインブロードニング、N5=3,000を用いたフー リエ変換を示す。タンパク質試料は21120中の0.1MKCl Q、1mL 中で6mgであり、:参照は”H,O中のO,IMの三フッ化酢酸であった。
図7はhTF/2Cコード配列の創造のためにPCRプライマーとして用いた2 つの別々のオリゴヌクレオチドを示す。全カルボキシ突出部のためのコード配列 を含むEcoRI制限フラグメントを、25巡のPCR増幅の鋳型として用いた 。オリゴヌクレオチド1はSma I認識部位、及び天然のhTFシグナル配列 をその5°末端に含み、その3′末端でhTFのアミノ酸334−341のコー ド配列と合わさる。オリゴヌクレオチド2はhTF cDNAの3°非翻訳領域 の配列と合わさり、この部位に第2のSma I認識配列を導入する。
発明の詳細な説明 本発明は組み替えトランスフェリン、組み替えトランスフェリン半一分子、及び 天然のトランスフェリン分子と比較して金属−結合能の向上など、性質が変化し た全−長トランスフェリン及びトランスフェリン半一分子の突然変異体を与える 。組み替えトランスフェリンは大量に、及び実質的に等質の(単分散)形態で製 造することができる。例えばヒト血清トランスフェリンの組み替え半一分子は、 他のヒト血清タンパク質を実質的に含まない基本的に等質の試料として製造する ことができる。
対照的にホロータンパク質のタンパク質分解により製造された半一分子は精製が 困難で、実際にヒトトランスフェリンのカルボキシ−末端半分をタンパク質分解 の手段により鳩尾に製造することはできない。組み替え法は、トランスフェリン の新規形態の設計及び製造に突然変異誘発を適用することも可能にする。
一般に本発明の組み替えトランスフェリンは、トランスフェリンをコードする核 酸構築物を用いて適した宿主細胞をトランスフェクションし、トランスフェクシ ョン宿主細胞を発現に適した条件下で培養し、細胞により発現された組み替えト ランスフェリンを回収することにより製造される。5種類のトランスフェリンの アミノ酸配列が報告された(Jelvray、R,T、 A、e± 見↓、(1 983)J、Biol、Chem、λ旦旦:3543−3553 ;Metz− Bout igue、M。
−M、e工 見±、(1984)Eur、J、Biochem、145:659 −676;Rose、T、M、et a±、(1986)Proc、Natl、 Acad、Sci、USA 83:1261−1265:Baldwin、G、 S、and Weinstock、J、(1988)Nucleic Ac1d s Res、16:8720−8730)。ヒト血清トランスフェリンのDNA 配列が決定された(Yanci、USA 81:2752−2756)。組み替 えトランスフェリンの製造のための全−長DNA又はトランスフェリンあるいは その一部のアミノ−末端又はカルボキシ−末端突出部のいずれかをコードする切 断DNAを、利用できる供給源から得ることができるか、又は標準的方法により 既知の順序に従って合成することができる。組み替えトランスフェリンを細胞培 地中に分泌させるために、トランスフェリンシグナル配列(又は発現系に適した 他のシグナル配列)をコードするDNAをトランスフェリンコードDNAの上流 に置く。
トランスフェリン及びトランスフェリン半一分子の突然変異体を、特定部位の突 然変異誘発の標準的方法により製造することができる。Ta8−500を参照。
特に突然変異誘発を用いて天然のトランスフェリンと異なる金属結合性を有する 突然変異体トランスフェリンを製造することができる。例えば、天然のトランス フェリンより激しく鉄と結合することができる突然変異体を製造することができ る。そのような突然変異体の製造のためには、金属−結合ドメインの突然変異を 誘発し、結合に含まれる1個又はそれ以上のアミノ酸を別のアミノ酸と置換する 。ヒト血清トランスフェリンの場合の金属キレート化のためのリガンドであるア ミノ酸を下記に示す(アミノ酸の横の番号は一次配列中のアミノ酸残基の位置を 示し、その場合成熟タンパク質の第1バリンを位置1と指定する)。
アミノ末端突出部 カルボキン末端突出部(アミノ酸1−337) (アミノ酸 343−679)アスパラギン酸 63 アスパラギン酸 392チロシン 9 5 チロシン 426 チロシン 188 チロシン 519 ヒスチジン 249 ヒスチジン 584他の種類のトランスフェリンの場合、 番号が異なりリガンド(アミノ酸)は同一である。
トランスフェリンの他の領域は結合を制御し、これらも突然変位誘発の標的とな ることができる。通常これらは正に帯電したアミノ酸、例えばリシン、ヒスチジ ン又はアルギニンである。例えば天然のトランスフェリンより激しく鉄と結合す る突然変異体トランスフェリン半一分子は、206位のりシン残基をグルタミン で置換することにより(AAG+CAG)製造することができる。
トランスフェリン−コードDNAを、DNAの発現を指示するための適した調節 要素を含む真核発現ベクター中にクローニングすることかでプラスミドpNUT である。このプラスミドはメタロチオネインプロモーターを含み、それは重金属 及びヒト成長ホルモンの転写停止シグナルの存在下におけるトランスフェリンコ ードDNAの転写物を含む。さらにpNUTは、細胞培養物中における選択を可 能にするためのヒトB型肝炎ウィルスからの転写停止シグナルと共にSV40初 期プロモーターの制御下にあるジヒドロホレートレダクターゼ遺伝子を含む。遺 伝子は、競争的阻害剤メトトレキセートに対する親和力が270倍低い突然変異 体の酵素をコードする。これにより、トランスフェクションされた細胞を非常に 高濃度(0,5mM)のメトトレキセート中で直接選択することが可能になり、 ジヒドロホレートレダクターゼの不足した受容性細胞系の必要性を廃する。pN UTはpUc18誘導配列も含み、それによりpNUTがE、coli中で増幅 されて受容性細胞のトランスフェクションのために十分な量のプラスミドを与え ることができる。
トランスフェリンをコードするDNAを含む発現ベクターは、適した宿主細胞中 に挿入される。好ましい宿主細胞は、ベクターを用いて形質転換され、機能的に 活性のトランスフェリン構築物を発現する安定な細胞系を与えることができる真 核細胞である。特に有用な細胞はベビーハムスター腎臓細胞である。ベビーハム スター腎臓細胞は、トランスフェリンをコードするDNA構築物を有するベクタ ー(例えばpNUTなど)を用いてトランスフェクションされ、機能的に活性な トランスフェリン(全又は半一分子)を発現し、分泌する安定な細胞培養系を与 えることができる。これらの細胞は経済的な大規模成育に十分適しており、容易 に利用できる供給源から得ることができる。
リン酸カルシウム共沈又はエレクトロポレーションなどの標準的方法を用い、真 核宿主細胞をベクターでトランスフェクションすることができる。その後細胞を 、トランスフェリンの発現を誘導するのに適した条件下で培養する。例えばpN UTベクターを用いてトランスフェクションしたベビーハムスター腎臓細胞を、 重金属の存在下で刺激し、トランスフェリン構築物を発現させることができる。
ベビーハムスター腎臓細胞は、血清基質Ultraser GTM(Gibco )を約1%で含むDulbeccoの修正Eagle培地−Ham’5F−12 栄養剤混合物の培地中で培養するのが好ましい。
適した培養期間の後、発現され、分泌されたトランスフェリンを培地から回収す ることができる。標準的精製法を用いて組み替えトランスフェリンの実質的に等 質の試料を得ることができる。1つの具体化の場合、培地中のトランスフェリン に鉄を飽和させ、その後アニオン交換クロマトグラフィーにより精製する。
本発明の組み替えトランスフェリンは、鉄又は他の毒性金属とキレート化し、体 から除去するのに用いることができる。生体内の鉄キレート化の通常の方法は、 微生物起源の天然に存在する多様なシデロフォア及び合成鉄キレート剤を、その 生理学的効果、主に鉄と結合して体から除去する能力につき評価することであっ た。このような化合物の多くが研究され、鉄の除去の能力は様々であり、多くの 場合許容し得ない副作用ら過剰の鉄を除去するために用いられるキレート剤とし て、ストレプトミセス ピロシス(Streptomyces pilosis ))がらの環状ペプチドであるデフエロキサミンのみが残っている。
鉄キレート化治療に好ましいトランスフェリンは、天然のトランスフェリンより 激しく鉄と結合する突然変異体トランスフェリン半一分子である。突然変異体半 一分子の使用により、金属のより有効なキレート化及び除去が可能になる。特に 好ましい突然変異体半一分子は、下記の実施例に記載するに206Qであり、こ れは206位にリジンではなくグルタミンを含む。トランスフェリン半一分子は 、ホロータンパク質と異なり腎臓の糸球体を通過し、尿中に排泄され、従って金 属がキレート化されるのみでなく体から除去されるので有利である。さらに単独 の半一分子は組繊細胞の膜上のトランスフェリンレセプターと結合しないので、 これらの組織に鉄を輸送しない。さらにヒトトランスフェリンの半一分子はおそ らくヒトの体により“自己”と認識され、従って免疫学的応答を引き出さない。
さらに突然変異体半一分子は、金属イオン選択性が変わるように設ε1すること ができる。キレート化剤を用いて他の毒性金属、例えば鉛、水銀、カドミウム、 銅及び亜鉛を体から除去することができる。
キレート化治療の場合、金属をキレート化して循環量を毒性型以下に下げるのに 十分な量で組み替えトランスフェリンを患者に投与する。一般にこれは生理学的 に許容し得るビヒクル、例えば食塩水中で、非経口的経路で(典型的に静脈内) 投与する。
組み替え全−長ヒトドランスフェリンは、細胞培養培地のための非血清補足物中 で使用することができる。トランスフェリンは成長細胞による鉄吸収に必要であ る。組み替えトランスフェリンの使用により、ヒト血清から精製したl・ランス フェリンに伴う汚染物(例えばHI V又は肝炎ウィルス)の危険を避けること ができる。
本発明を以下の実施例によりさらに例示する。
衷塵例 ■ アミノ−末端突出部を含む組み替えl・ランスフェリン半一分子の製造 朋 T4 DNAリガーゼ、DNAポリメラーゼI (フレノウフラグメント)及び T4ポリヌクレオチドキナーゼは、Ph a rma c i a−PLBio chemicalsから購入した。制限エンドヌクレアーゼはPharmaci a PL Biochemicals及びBethesda Re5earch  Laboratoriesから購入した。
オリゴデオキシリボヌクレアーゼは、Applied Biosystems  380A DNA合成機上で合成した。ニトロセルロースフィルターは、5ch leicher and 5chuellから、32p−標識ヌクレオチドはN ew England Nuclearから、ヒツジ抗−ヒトドランスフェリン 抗血清はSigma ChemicaI Comparryから、ホルマリン− 固定スタフィロコックス アウレウス(Staphylococcus aur eus))細胞は、Bethesda Re5earch Laborator iesから、プロトプロット(Protoblot)免疫スクリーニング検出系 はPromegaから、オリゴヌクレオチド−指示(oligonucleot  1de−directed)突然変異誘発キットはAmershamから、D u I beccoの修正必須培地及びウシ胎児血清はGibeOから、及び抗 −ヒトドランスフェリンモノクローナル抗体HTF−14はCzechoslo vakian Academy of 5cienceから得た。他の試薬はす べて分析用か又はそれ以上の純度であった。
uart 0rkin、 (Harvard Universjty)提供によ るE、coli発現ベクターpKT−218(Prochown58 : 83 89−8394)中に構築されたヒト肝臓cDNAライブラリを、血清hTFの アミノ−末端8アミノ酸をコードする合成オリゴヌクレオチドをハイブリッド形 成プローブとして用いてスクリーニングし56により報告されたhTF cDN A配列のヌクレオチド88−111に対応した。オリゴヌクレオチドはT4ポリ ヌクレオチドキナーゼ及び”P−ATPを用いて末端−標識しくChacona s、G、and−ニングに用いた。陽性のクローンの制限エンドヌクレアーゼマ ツピング及びDNA配列分析を、それぞれpUc19及びM13mp19ベクt ory Manual、Co1d Spring ITarbor Labor atory、Co1d Spring Harbor、NY:Messing、 J、 (1983)Methods Enzymollol:20−78;Sa nger、F、et al、(1977)P発現ベクター及び細胞培養、 真核 発現ベクターpNUT (Pa 1m)−(K )細胞はDr、Richard  D、Pa1m1ter (Howard Hughes Medical I n5titute、University of Washington)の提 供による。合成後、オリゴヌクレオチドをcps逆相カラム上で精製した(Se p−Pak。
Waters As5ociates;Atkinson、T、andit、M 、J、、Ed、)pp35−81.IRL Press、0xford)o T aylor、 J、 W、旦a 1. (1985) Nuc。
1eic Ac1ds Res、13:8749−8764の方法を用いること により、特定部位の突然変異誘発を行った。プラスミドDNAは、E、co I  i JM105から調製し、塩化セシウム密度勾配を用いた2連続遠心段階に より生成した。
BHK細胞を、10%のウシ胎児血清を含むDulbeccoの修正必須培地( DMEM)中で10−cmの皿当たり約107細胞に成長さム共沈法により10 μgのプラスミドを用いてトランスフェクションした。24時間後、培地を10 0μMのメトトレキセート(MTX)を含むDMEMに変え、生存細胞を500 μMまで厳重に選択した。いくつかの実験では500μMのMTXを直接用いて 細胞を選択した。大規模の回転類培養は、100mLのDMEM−MTXを含む それぞtL850cm2の回転瓶中に約5X10’個の細胞を播種して開始した 。Zn5O。
を0.08mMの最終濃度まで培地に加えることにより80%の集密度にて培養 物を誘導した。培地を40時間後に収穫した。
免疫−沈降及びウェスターンブロッティング、 細胞培養培地及び細胞ライセー ドの免疫−沈降を、Van 0ost、B、A、et at。
(1986) Biochem、Ce1l Biol、645、:699−70 5の方法により行った。沈降物をNaDodSO4の存在下における12%ポリ アクリルアミドゲル上の電気泳動により分析しくLaemml i、U、に、( 1970)Na ture (London)λ又ユニ680−685L、その 後ニトロセルロース膜上にブロッティングした。
プロットをQ、1mg/mlのゼラチンを含むPBS中でインキュベートし、そ の後ヒツジ抗−hTF抗血清(PBS中で250−倍希釈)を用いて処理し、最 後にアルカリホスファターゼ−複合ウサギ抗−ヒツジIgG抗体を用い、供給者 の指示に従って発色した。
アミノ酸置換、3−フルオロチロシンを組み替えhTF/2N中に1’F NM Rプローブとして挿入するために、培養培地に培地中16%の!、−チロシン濃 度でり、L−m−フルオロチロシン(Sigma Chemical Comp any)を補足した。細胞はり、L−m−フルオロチロシンのない培地と同様に この培地上でも十分に成長した。
組み替えhTF/2Nの単離 収穫した培養培地をフェニルメチルスルホニルフ ルオリド中で0.01%としてプロテアーゼを阻害し、培地中のトランスフェリ ンのすべてを飽和させるのに十分なFe(III)(NTA)2を加えた。室温 で撹拌した後、溶液を冷水道流水に対して24時間、そのi&Mi I I i −Q精製水に対して数時間透析した。濃トリスーHCl緩iti液、p)Is、 4を5mMの最終濃度まで加え、試料を遠心して破片を除去し、lQmMのトリ ス−HCl緩衝液、pH8,4で平衡化したDEAE−8ephacel (P harmacia)のカラム(2,5x80cm)に負荷した。
その後カラムを同緩衝液中のNaC+の直線勾配(0−0,3M)を用いて溶離 した。ピンク色を示す留分をNaDodSO4PAGEにより分析し、組み替え タンパク質(Mr37,000)を含む留分を集めた。そのような留分け、組織 培養培地中のウシ胎児血清からのウシトランスフェリン及びアルブミンも含む。
集めた留分をAm1con PM−10膜上で5mLに濃縮した後、タンパク質 を、100mMの炭酸水素アンモニウムで平衡化した5ephadex G−7 5Superfjne(Pbarmacia−PL Biochemicals )のカラム(2,5x90cm)上のクロマトグラフィーにかけた。
ウシタンパク質からhTF/2Nを完全に分離するために、このカラムを通して 2回目のクロマトグラフィ一段階が必要な場合がある。この段階でA4.5/A 410は通常く10であり、汚染ヘム−タンパク質(おそらくヘモベキシン)の 存在を示している。hTF/2Nは、50mMのトIJス−HCl、pH8,0 中のNaC](7)直線勾配(0−0,3M)を用いたPo1yanion S l (Pharmacia)のカラム(1xlOcm)上で1m1/分の流量に て1時間かけたFPLCにより最終的に精製して等質にした。1mLの留分を集 めた。タンパク質の鉄−結合状紗に依存して2−4個のタンパク質バンドがカラ ムから現れた。
5%−12%勾配ゲルを用いてNaDodSOn−PAGEを行い、の修正法( Brown−Mason、A、and Woodworth。
873)に従ってウレア−1”AGEを行った。110mLのガラスカラム(L KB)中の0−50%スクロース勾配上で領 8%のPharmalyte、p H5−8(Pharmacia)を用いて焦点電気泳動を行った。カラムは10 0OVにて2mAの最終電流に終夜予備集中させた。
0.2mL中の試料を勾配の半ばから回収した5mLの溶媒で希釈した。その後 試料をカラムの等密度領域に再注入し、集中を24時間続けた。勾配をカラムの 底から1.5mLの留分て集めた。各留分を八21111及びpHに関して分析 した。最高A21゜を有する留分を、アポ−及び鉄−飽和タンパク質のp■を示 すとして選択した。
鉄は、1mMのNTA、1mMのEDTA、領 5Mの酢酸ナトリウムを含む緩 衝液、p+−14,9中でインキュベートすることにより、鉄−タンパク質から 容易に除去できた。アポ−タンパク質をCentricon 10 (Ami  con)上て最小体積に濃縮し、その復水を用いて2回、及び0.INのKCI を用いて2回希釈して再濃縮した。アポ−タンパク質は純水中で沈澱する傾向が あるが、0.1MのKCI中に容易に再溶解した。アポ−タンパク質をN a  HCOj中で10mMとし、465nmで吸収を監視しながら適した濃度のFe  (NTA)2で滴定した。
組み替えhTF/2Nの定量的免疫検定 競争的固相免疫検定を用い、精製の種 々の段階で培養液中の組み替えhTF/2Nの濃度を評価/2N(Lineba ck−Zins、J、and Brew、に、(1980)J、Biol、Ch em、255ニア08−713)をIodogen (Pierce Chem ical Company)を用いて放射ヨウ素化しくFraker、P、J、 and 5peck、J。
C,、Jr、(1978)Biochem、Biophys、Res。
Commun、80 : 849−857) 、標準として用いた。モノクロー ナル抗−hTF抗体であるHTF−14をプローブとして用いた(B端突出部の みを認識しくMason、A、B、et al、(1988)Br、J、Hae rriatol、68:392−393)ウシトランスフェリンを認識しない( Penhallow、R,C,et al、(1986)J、Ce11.Phy siol、128:251−260)。
アミノ−末端配列分析、 組み替えhTF/2Nの非主要形態及び主要形暢両方 のアミノ−末端配列をUniversity of Vermontc7)Gi ven Analytical FacilityにてApplied Bio systems 470A ProteinSequencer上で決定した。
過ヨー素酸−ンンフ染色 組み替えhTF/2N中のオリゴ糖の存在を、タンパ ク質を過ヨー素酸−シッフ試薬で染色することにより決定した(Fairban ks、G、et al、(1971)Biocheyfus NMRLabor atory、Departmentof Chemistry、Univers ity of Verm。
ntにおける5、872 Te5ia Bruker WM NMRスペクトロ メーターにて請求積検出(quadrature detection)を用い たフーリエ変換モードで操作してプロトン及びフッ素NMRスペクトルを得た。
IoFプローブはその部門のDr、Christopher W、Al1enに より提供された。プロトンスペクトルの場合、スペクトロメーターの設定は前記 の通りであった(Valeour、A、A、 and Woodworth、R ,C,(1937)W±−正−g−W−魚更一り糺jr y λ6:3120  3125)。19Fスペクトルの場合、掃引幅は30.000Hzであり、アク イジション時間は0279秒であり、アクイジシヨンと15.01s (90° )のパルスノ間に2.0秒ルンーバーデレー(reciever delay) が介在し、試料は303”Kてあった。limF化学シフトは2[(20中のO lLMの三フッ化酢酸に対する。タンパク質試料は0.1mLの99.8原子% ’41.0中の6−8mgであり、スペクトルは’ 11 、 Oを含む標準的 Smm NMR管に挿入された領 1mLのカプセル中のこれらの試料につき走 査した。liFスペクトルの自由誘導減衰(f ree 1nduction  decay)につき、フーリエ変換の前に1. Q Hzのライヒl−T F  c I) Nへの単離 ハイブリッド形成プローブとしてヒトTF cDNAの 5°配列への24塩基オリゴヌクレオチドを用い、ヒト肝臓cDBAライブラリ (Prochownik、E、V、et al、(1983)J、Biol、C hem、258:8389−8394)の約100,000個のコロニーをスク リーニングした。1個の陽性のコロニーを得た。このコロニーから単離されたプ ラスミドの広範囲81 :2752−2756により同一のライブラリから単離 されたヒトTF cDNAから予想されたパターンと完全に一致した。このクロ ーンの5° −及び3°−末端のDNA配列分析は、それがYang etal 、により単離された全−長クローンと同一であることを確証した。
このcDNAの突然変異誘発及びサブクローニングの間に行われるその後の配列 分析はすべて以前に報告された配列に正確に従った。
ベクター構築及び発現 2個の翻訳停止コドン及び1個のH玉ndIII認識部 位をhTF cDN八配列配列ミノ−及びカルボキン−末端ドメインの間のリン カ−領域に、オリゴヌクレオチド−指示突然変異誘発により導入した。この構築 物からの推定翻訳配列は、血清hTF番号付は配列に従いΔ5p−337で終わ る(MacGi l I 1vray、 R,T、 A、旦 且↓、(1983 )J、Biol、Chem。
258 : 3543−3553)。
発現ベクターpNUT (Pa Imi t e r、 R,D、旦 見上、( 1987)Ce I I (Cambr idge、MA)50 :435−4 43)はマウスメタロチオネイン−1/ヒト成長ホルモン遺伝子融合物を含み、 これは形質転換マウスにおいて多量のヒト成長ホルモンを指示することが示され た(Palmiter、R,D、et al、(1983)Science ( Washington、 D、 C,) 222:809−814)。このベク ターの重要な機能的特徴には、マウスメタロチオネイCO±土中でpUc18配 列の複製及び選択を可能にし、SV40初期プロモーターにより誘導されたンヒ ドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)cDNAの細胞培養物における選択を可能に することが含まれる。DHFRcDNAは、競争的阻害剤メトトレキセート(N M)に対する親和力が270−倍低い酵素の突然変異体をコードする(Simo nsen、C,C,and Levinson、A、D、(1983)Proc 。
Natl、Acad、Sci、USA 80:2495 2499)。
これは、トランスフェクションされた細胞を非常に高濃度(領 5mM)のNj TX中で直接選択することを可能にし、D I(F Rの不足した受容性細胞系 の必要性を廃する。
発現ベクターpNUT−hTF/2Nの構築のために、バクテリア発現ベクター からBamHT−Hind I I +フラグメントを単離した(図1)。最初 のトランスフェリンcDNAクローンからのIlpall−Bamll+フラグ メントも単離した(図1)。その後これらの2つのフラグメントを、Accl及 びHindlIIを用いて切断したM13mp18複製可能形W D N A中 に連結した。得られたM13ファージからの複製可能形管DNAを単離し、Xb al及びHindl l 1を用いて切断することにより挿入片を放出させ、末 端を平滑末端とした。これらの段階は、フラグメントが1訳停止シグナルを含み 、タンノ々り質のための天然のノブナル配列を保持し、最初のベクター中にある d G/d C尾部を含まないことを保証する(図1)。このフラグメントをS ma I−切断pNtJT中に挿入し、かくしてヒト成長ホルモン遺伝子はhT F/2NコードcDNAと置換されるが成長ホルモン遺伝子からの転写停止/グ ナルはそのまま残った。このプラスミドをBHK細胞中にトランスフェクション し、得られた形質転換物をMTXの存在下で選択した。
トランスフェクションされたBHK細胞により製造されたmRNA転写物の分析 のために、ホルムアルデヒドの存在下のアガロースゲル上でry Manual 、Co1d Spring 1larbor Laboratory、 Co1 d Spring Harbor、 NY)o=ニトロセルロースに移した後、 ノ\イブリッド形成プローブとしてhGH遺伝子の3゛非翻訳領域に対するオリ ゴヌクレオチドを用いてプロットを分析した。トランスフェクションされた細胞 系で約1.4kbの誘導mRNAが検出されたが、疑似−感染BHK細胞では検 出されなかった(データは示していない)。これはhGH3’非翻訳配列及びポ リ(Δ)尾部を含むbTF/2N mRNへの推定サイズと一致した。
形質転換されたBIIK細胞により製造されたポリペプチドの分析のために、種 々の細胞系の細胞ライセード及び培地の両方につきウェスターンプロット分析を 行った(図2)。BHK細胞、hGH−pNUTプラスミドを含むB HK細胞 及びhTF/2N−pNUTプラスミドを含むBHK細胞の試料をDMEM ( BHK細胞)又はDMEM−MTX (1)NUTベクターを含むBHK細胞) 中で成育した。細胞が集密に達したら培地の試1を採取し、細胞ライセードを調 製した。これらの試料を順にヒツジ抗−hTF抗血消及びホルマリン−固定S、 アウレウス(旦工aureus)細胞と共にインキュベートした(Van 0o st、B。
A、 et al、 (1986)Biochem、 Ce1l Biol。
64・699−705)。
NaDodSO,と共にインキュベートし、ポリアクリルアミドゲル」二で電気 泳動させ、ニトロセルロース膜に移すことにより結合タンパク質を溶離した。そ の後膜をヒツジ抗−hTF抗血清及びアルカリホスファターゼと複合化したつづ ギ抗−ヒツジ免疫グロブリンと共にインキュベートした。B HK細胞からの細 胞ライセード又は培地(図2.18列及びlb列)、あるいはhGH−pNUT プラスミドを含むBHK細胞からの細胞ライセード又は培地(図2.2a列及び 2b列)を分析すると、最初のヒツジ抗−hTF抗体から予想されるヒツジ免疫 グロブリンバンド(Mr 25,000及び50.000)及び少量の交叉反応 物質のみが観察された。しかしhTF/2N−pNUTプラスミドを含むBHK 細胞の細胞ライセード(図2.3a列)又は培地(図2.3b列)中に、さらに Mr 37.000のバンドが観察された。このポリペプチド鎮の分子量は、ア ミノ酸配列から算出されたhTF/2N分子の分子量(37,833)と非常に 一致している。
hTF/2N生成物の等質性は、5DS−PAGE上で細胞ライセード及び分泌 試料が共移動した際のシグナル配列の除去の成功を示す。沈澱物中にウシTFが ほとんど現れないので抗−血清はヒトTF種に特異性が高いことがわかる。
回転瓶で成育されるhTF/2N細胞系の大規模培養の場合、培地中のhTF/ 2Nの濃度はラジオイムノアッセイにより検出して約10−15μg/mlであ った。
組み替えhTF/2Nの単離及び特性化、 組み替えh T F / 2 Nを 3段階法により精製し、それはラジオイムノアッセイに基づいて80%の収率の 主要形態のタンパク質を日常的に与える。Po1yanionSI上の最終的精 製は、ウレア−PAGE (図3、パネルC)により確証される通り、タンパク 質の非主要成分(く5%)及び主要成分(図3、パネルA)の両方のアポ−及び 鉄−飽和形態を定量的に分離した。
ウレア−PAGE上で最も移動の遅いバンドはアポ−hTF/2Nであり、移動 の速いバンドはFe−hTF/2Nであることに注意してほしい。5DS−PA GEゲル(図3、パネルB)は、主要形態及び非主要形態の組み替えhTF/2 Nが、等分子量の単分散であり、主要成分がPAS染色により炭水化物を含まな い(データは示していない)ことを示した。
一般にこれらの試料は、原核的誘導hTF/2Nより優れた単分散性を有するよ うである(Lineback−Zins、J、and Brew、に、(198 0)J、Biol、Chem、λ55 : 708−713)(図3)。例えば クロマトグラフィーのピークは前者の場合の方がより規則的であり、ウレア−P AGE上のバンドの数は後者の方が多い。鉄−飽和組み替えタンパク質の場合の スペクトル比は、典型的にA 2110/ A 4g5= 21及びA46S/  A410= 1.38であり、これはヒト血漿から単離された純粋なトランス フェリンニ鉄の場合に優るとも劣らない。
Fe(NTA)zを用いたアポ−タンパク質の3.68A211゜単位の滴定は 、E46smM=2.1に対応する傾斜を与え、アポ−タンパク質のE211゜ mM=38.8を示しく図4)、両方共、半一トランスフェリン分子として合理 的な値である(Lineback−Zins、J、and Brew、に、(1 980)J、Biol、Chem、255+708−713;Zak、0.et  a±、(1983)Biochim、Bi。
phys、Acta 742:490−495)、アポ−及びFe−hTF/2 Nの場合のp■はそれぞれ6.5及び5.4であった。
非主要及び主要形態の両方の組み替えhTF/2Nのアミノ−末端配列分析は、 血清からのポローhTFの場合に見いだされた結果と同一の結果を与えた(Ma cGi I I 1vray、R,T、A、eコ、a±(1983)J、Bio l、Chem λ且旦: 3543−3553)(表1)。
組み替えタンパク質のプロトンNMRスペクトル(図5)は、タンパク質分解− 誘導hTF/2Nのスペクトルと非常に似ている(Valcour、A、A、a nd Woodworth、R,C,(1987)Biochemistry  λ6 : 3120−3125)が、組み替えタンパク質の場合の方が共鳴線は 鋭い。m−F−チロシンを補足した培地上で成育した細胞培養物から誘導したタ ンパク質の19F NMRスペクトル(図6)は、4つの十分に分離した共鳴を 示し、2つはおそらく未分離ンヨルダーを有する。
人1 ヒトトランスフェリン及び組み替えヒトトランスフェリンアミノ−末端半一分子 のアミノ−末端配列 タンパク質 アミノ酸配列 参照 ヒト血ill V−P−D−に−T−V−R−W−C−A−V−3−MacGi llivrayトランスフェリン et al、 (1983)組ミtJ工V− P−D−に−T−V−R−W−X−^−V−S−本報告hTF/2N(主要) 組み替え V−P−D−に−T−V−本報告hTF/2N (非主要) °組み替えhTF/2N配列は、Applied Biosystems 47 0A タンパク質シーケンサー上で決定した。約200pモルの各試料を分析し た。512ソーケンサーサイクルを分析した。′サイクル9で残基は同定されな かった:しかじ分析の前にシスティン残基は修飾しなかった。66ンーケンサー サイクルを分析した。
組み替えDNA法を用いることにより、いくつかの独立した基準で判断してタン パク質分解により誘導された種と同一の機能を果すhTF/2N分子を製造する 。これは、この重要な鉄輸送タンパク質の機能的活性形態の、安定な細胞培養系 における発現の初めての報告となる。
本文に記載のpNUTに基づ<hTF/2N構築により、DHFR−不足細胞系 又は冗長な耐性増幅法を必要とせずに多量の組み替えタンパク質が製造された。
B ■(K細胞は経済的大規模成育に十分適しており、現在我々はバイオリアク ター容器中の微量担体上の成育特性を試験中である。数リットルの容量を有する 回転瓶又は発酵器のいずれかを用いることにより、従来高濃度のタンパク質を必 要としてきたNMRのような方法にさえ十分な組み替えタンパク質を容易に製造 することができる。
Po1yanion Sl上で単離された非主要形態の組み替えhTF/2Nは 、ウレア−PAGE上の移動が主要形態より遅い(図3、パネルC)が、5DS −PAGE (図3、パネルB)上では同速度である。
従って見掛けの分子量は同一であるが6Mウレア中の変性の相対的程度が異なる 。タンパク質分解−誘導アポーh T F / 2 Nは6Mウレア中でも移動 の速い種を示すことに注意してほしい(図3、パネルC1留分g及びh)。
これらのゲル上でのFe−hTF/2Nによるアポ−hTF/2Nの汚染及びそ の逆は、FPLC留分の収集法、ウレアゲル上における結合鉄のいくらかの損失 、及びF P L C試料の仕上げの間の汚染鉄の結合から生ずる。同一のN− 末端配列(表1)は、シグナルペプチドが非主要及び主要形態の組み替えタンパ ク質の両方から除去されたことを示す。
ヒト血清からのhTF/2Nの場合と同様に(Lineback−Zins、J 、and Brew、に、(1980)J、Bjol、Chem、λ55 :  708−713) 、組み替えhTF/2Nは非−グリコシル化である。hTF /2Nの主要形態及び非主要形態の差の理由は現在未知である。非主要形態は合 計の組み替えタンパク質の5%以上とならず、通常1%以下である。従って単分 散組み替えhTF/2N (主要形態)の単離の目標は達成された。
組み替えhTF/2Nの鉄結合挙動、pi、Na Do d 5O4−PAGE 及びウレア−PAGE上の移動、ならびにプロトンNMRスペクトルは、サーモ リンンを用いたタンパク質分解によるアミノ末端hTF−鉄から誘導されたhT F/2Nのものと、上記の点を除いて十分合理的に一致する(1,1nebac k−Zins、J、and Brew、K。
(1980)J、Biol、Chem、25旦: 708−713 :VaIc our、A、Δ、and Woodworth、R,C,(1987)Bioc hemis工■ 26:3120−3125)。タンパク質分解により誘導され たhTF/2Nより主要形態の組み替えタンパク質は単分散性が高く (図3) 、そのプロトンNMRスペクトルは鋭い共鳴線を示す。非主要形態の量はNMR による分析には不十分であった。
E、coliからのアルカリホスファターゼ中へのm−フルオロチロシンの挿入 の以前の研究は、タンパク質中のチロシル残基を特異的に精査するためのI’F  NMRの有効性を確立した(Sykes、B、D。
et al、(1974)Proc、Na11.Acad、Sci、USA ヱ ↓:469−473;Hul I、W、E、and 5ykes。
B、D、(1974)Biochemistry 13:3431−3437) 。組み替えh T F/2 N中へのm−F−チロシンの挿入により、この細胞 培養系において選択的アミノ酸置換が可能であり、チロシル側鎖の特異的NMR プローブへの方法を与えることが証明された。この試料は非−置換組み替え体に 関して上記で記載した通り、非−修飾タンパク質とすべての点で同様に挙動する 。多量の挿入の達成のために細胞培養条件を最適化した場合、常磁性及び反磁性 金属を添加した時、及びpHを変化させた時の”F NMRスペクトルの変化は 、金属結合に特異的に含まれるチロシル残基の研究に有用であろう。選択的にジ ューチリウム化した芳香族アミノ酸の挿入は、日本ウズラからのリゾチームに関 する研究と同様の方法でタンパク質のプロトンNMRスペクトルの芳香族領域の 分析を可能にするであろう(Brown−Mason、A、et al、(19 81)J、Biol、Chem、256:1506−1509)。
II カルボキン末端突出部を含む組み替えトランスフェリン半一分子の製造 hTFのカルボキシ突出部のコード配列を含むEcoRr制限フラグメントを、 全長hTF、cDNAから単離し、PCR−指示突然変位誘発の鋳型として用い た(図2)。PCRプライマーとして用いるために2個のオリゴヌクレオチドを 合成した。オリゴ1は、Sma I認識部位をコードし、hTFの天然のシグナ ル配列をコードする配列が続き、アミノ酸334−341のコード配列と合わさ る配列が続いた。第2のオリゴヌクレオチドはhTF cDNAの3“非翻訳領 域の相補体と合わさり、正常な翻訳停止部位にSma I認識配列3°を導入す る。(Yang、F、e去−al、(1984)Proc、Natl、Acad Sci、USA 旦↓: 2752−2756による番号付けを用いてヌクレオ チド21.25 2127)。Tagポリメラーゼ(perkinElmcr) を用いた25巡のPCR増幅は、所望のDNAフラグメントを与え、それはh  T Fの天然のシグナル配列をC突出部コード配列にスプライシングする。この フラグメントをそのBSrna Tで消化し、h T F / 2 N発現研究 の場合と同様にpNUTの大Sma Iフラグメントと連結した。
II+ 組み替え全長トランスフェリンの製造ヒト血清トランスフェリンのため のコード配列を、上記のヒト肝臓ライブラリから単離した全−長cDNΔクロー ンから誘導した制限酵素消化フラグメントから組み立てた。最初のクローンの基 となるプラスミド(pKT−218)のユニーク制限酵素認識部位の数が限られ ていたので、簡便なベクター中にコート配列を挿入するために一系列のクローニ ング段階が必要であった。この過程は、cDNAの5′末端からのHpa T  I/namHIフラグメ〉;−のベクターpUC18へのクローニングにより開 始された(Messing、J、(1983)Meth、Enzymol−11 旦1−:2O−28)o得られたプラスミドをBamLl■及びHindllr で消化し、ヒトトランスフェリンcDNAからのBamHI/H4ndlllフ ラグメントを最初のフラグメントに隣接してクローニングした。得られたプラス ミドをその後)(indlll及びPstlで消化し、トランスフェリン cD NAの3゛末端からの最終的Hi nd I I I/Ps t Iフラグメン トをクローニングし、全−長コード配列の組み立てを完了した。N−及びC−末 端トランスフェリン半一分子コード配列の場合に記載した通り、得られたプラス ミドを5acl及びSph rで消化すると、1個の制限フラグメントとして全 −長コード配列を放出し、続いてそれを74 DNAポリメラーゼ及びdNTP を用いて平滑化し、その後pNuTの大SmalフラグメントにクプラスミドD NAはE、coli JM105から調製し、塩化セシウム勾配を用いた2連続 遠心段階により精製した。 ベビー11ムスター腎臓(BHK)細胞を、10% の牛胎児血清を含むDulbeccoの修正Eagle培地−Ham’5F−1 2栄養剤混合物(DMEM−F−12)(Gibco;Sigma)中で100 −mmの皿当たり約10”細胞に成育腰続いて5ear!e、P、F、旦 1( 1985)Mo 1.Ce ! 1.Biol、5 :1480−1489に記 載のリン酸カルシウム共沈法により10μgのプラスミドを用いてトランスフエ フシコンした。24時間後、培地を5001zMのメトトレキセート(MTX) を含むDMEM−F−12に変え、プラスミド含有細胞を選択した。選択したら 、El)TA (0,2gm/I)を含むリン酸塩緩衝食塩水を用い、細胞を約 80%の実密度にて5個の100mm皿に、(の後5個のT−175フラスコに 、最後に5個の広表面積回転瓶(そ第1ぞれ200 n11 )に厳重に通過さ せた。T−175通過の際に、フエ2ノール赤を含まないDMEM−F−12中 のウシ胎児血清の代わりに血清基質、Llltraser G(Gibco)を 1%の量で用いた。
1度生産量が高くなると(約100μg/ml培地)、Ultraser Gを 含まない培地が少な(とも2回通過の間、組み替えタンパク質の製造を維持でき ることが見いだされた。これは発現された全−長組み替えヒ1−血清トランスフ ェリンの単離を非常に簡略化した。組み替えタンパク質の単離のために、収穫し 、た培養培地をフェニルメタンスルポニルフルオリド及びナトリウ1、アジドに 関して0.01%とし、それぞれプロテアーゼ及びバクテリア成長を阻害する。
存在するトランスフェリンの飽和に寸分なFe”にトリロトリ酢酸)2を加える 。培地の体積を<lQmlに減少させ、組み替えアミノ末端ヒトトランスフェリ ン半一分子に関して記載したアニオン交換カラム(Po l yan i on SI= 1−xlOcm)上を通過させることにより精製する。上記参照。
単離された組み替え全−長ヒト血清トランスフェリンはこのカラム上で、グリコ ノル化パターンの変動によるいくらかの異質性を示す。タンパク質はNaDod SO4−ポリアクリルアミドゲル電気泳動に関して単分散であり、精製ヒト血清 トランスフェリンと同等のスペクトル及びスペクトル比を有する。
IV突然変異体トランスフェリンの製造野生型(本来)の残基の従来の単一文字 アミノ酸記号、それに続いて一次配列中の置換の位置番号、(この場合成熟タン パク質のバリンを位rPIt1と指定する)、及びそれに続く置換残基の記号を 用いることにより置換突然変異体を指定する。例えば位置63のアスパラギン酸 残基がセリン残基により置換さ枠た変異体は、D63Sと指定される。
hTF/2N変異体の製造は、2通りの方法で行った。D81S置換体は、Ne 1son、R,M、and Long、G、L、(1989)Δ旦」すyt、B iochem、↓y旦: 147−1.51の方法を用いて製造した。簡単に述 べると、hTF/2Nコード配列の5゛末端からのHpa I I/BamHI フラグメントをpUc18中にサブクローニングし、その後PCRに基づく2段 階突然変異誘発法の鋳型として使用した。得られたDNAフラグメントをそのf f1M13mp18中に再クローニングし、突然変異体構築物の配列をジデオキ シ配列分析により確認した。そのi&フラグメントを、Xbal及びB a m  HIで消化することにより2本鎖形態の配列決定ベクターから放出し、最初の hTF/2N構築物からのBamHI/Hindll+フラグメントに連結して 全長D81S−hTF/2Nコード配列を製造し、このスプライシングの忠実度 を制限消化分析により確認し、その後前と同様にpNUT中にクローニングした 。
全hTF/2N=+−ド配列をM13mp18にサブクローニングし、その後そ れをオリゴヌクレオチド−指示突然変異誘発(Zoller。
M、J、and Smi th、M、(1983)Meth、Enzym旦±  上旦旦二458−500)の鋳型として用い、du t−1ung−′選択法( Kunkel、T、A、(1985)Proc、Natl Δcad、Sci、 USA 82:488−492)を用いることにより、置換突然変異体G65R ,D63C,に206Q及びH207Eを製造した。突然変異誘発の後、突然変 異体配列のための全コード配列を、250bp間隔でコード配列の長さに沿って 標的設定した配列決定プライマーを用いたジデオキシ配列分析により確認した。
その後所望のコード配列を、制限消化により放出し、平滑化し、前記の通りpN UT中に挿入した。
a)全−長ヒト血清トランスフェリン(hTF)及びb)アミノ−末端半一分子 (hTF/2N)の種々の特定部位の突然変異体のためのCDNΔを含むpNU Tプラスミドが構築された。これらの突然変異体は、1)ヒトメラノフエリンの C−末端半分に見られる天然に起こる突然変異に基づ<D63S、2)英国の患 者からのhTFのC−末端半分に見られる天然に起こる突然変異体に基づ<G6 5R,c)ニワトリの卵白変える試みとしてのD63Cを含む。これらの構築物 はすべてベビーハムスター腎臓細胞の安定な形質転換物中で、10−100mg の組み替えタンパク質の量で発現された。さらにoTFのための全長cDNA及 びh T F / 2 N −o T F / 2 Cならびにo T F /  2 N −h T F / 2 CO)ためのキメラcDNAを含むpNUT プラスミドが構築された。
特定部位の突然変異体の特性には D63S突然変異体は鉄と結合するが(文献 中の推測に反して)野生型タンパク質よりずっと穏やかであることが含まれる。
例えばこの突然変異体は、8Mウレアを含むPAGEゲルにおける電気泳動にて その結合鉄を失うが、野生型はその結合鉄を保持している。可視スペクトルの最 大は422nmにあり、野生型の470nmと対照的である。G65R突然変異 体は、野生型より鉄との結合が弱く、470nmに可視スペクトルの最大を有す る。K2O6Q突然変異体は、そのモデルであるoTF/2Cと同様に野生型よ りずっと激しく鉄と結合する。野生型鉄タンパク質の赤色は、それぞれ]、mM のEDTA及びNTAを含む0.5M酢酸塩緩衝液、pH4,9中で非常に急速 に消えるが、突然変異体は全く色を失わず、その結合鉄を放出するためにはp  H4及び1mMのデフエロキサミンが必要である。アポ−突然変異体は、鉄との 再結合が野生型タンパク質より遅いようである。
この突然変異体の場合の可視スペクトルの最大は460nmにある。
全長組み替えh T Fは、5DS−PAGE上で血清−誘導タンパク質と同速 度で移動する。
殿笠狗 当該技術における熟練者は、本文に記載の特定の方法に関する多数の同等物を日 常的実験のみを用いて認識する、又は確かめることができるであろう。そのよう な同等物は本発明の範囲内であり、以下の請求の範囲に含まれると考えられる。
FIG、 1 FIG、2 FIG、3A M、abcd abcde fg h 99ヤ■ PPM FIG、5A PPM FIG、 7 補正口の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成5年8月6日−

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.組み替えトランスフェリン。
  2. 2.組み替えヒト血清トランスフェリン。
  3. 3.少なくともトランスフェリンの1個の突出部の金属−結合ドメインを含む、 トランスフェリンの組み替え半−分子。
  4. 4.1個の突出部がヒト血清トランスフェリンのアミノ末端突出部である、請求 の範囲3に記載のトランスフェリン半−分子。
  5. 5.1個の突出部がヒト血清トランスフェリンのカルボキシ末端突出部である、 請求の範囲3に記載のトランスフェリン半−分子。
  6. 6.少なくともトランスフェリンの1個の突出部の金属−結合ドメインを含み、 突然変異体の金属に対する結合力が天然のトランスフェリンより強い、突然変異 体トランスフェリン半−分子。
  7. 7.鉄に対する結合力が天然のトランスフェリンより強い、請求の範囲6に記載 の突然変異体トランスフェリン半−分子。
  8. 8.少なくともトランスフェリンの1個の突出部の金属−結合ドメインを含み、 天然のトランスフェリンの位置206のリシン残基がグルタミンにより置換され ている、請求の範囲7に記載の突然変異体トランスフェリン半−分子。
  9. 9.トランスフェリン、又は少なくともトランスフェリンの1個の突出部の結合 ドメインを含むトランスフェリン半−分子をコードする核酸を、真核細胞中の発 現に適した遺伝的調節要素と結合させて含む核酸構築物を含む、真核発現ベクタ ー。
  10. 10.核酸構築物がトランスフェリン又はトランスフェリン半−分子をコードす る核酸に結合したトランスフェリンシグナル配列をコードする核酸を含む、請求 の範囲9に記載の真核発現ベクター。
  11. 11.1個の突出部がヒト血清トランスフェリンのアミノ末端突出部である、請 求の範囲10に記載の真核発現ベクター。
  12. 12.1個の突出部がヒト血清トランスフェリンのカルボキシ末端突出部である 、請求の範囲10に記載の真核発現ベクター。
  13. 13.トランスフェリン半−分子が天然のトランスフェリンのリシン残基の代わ りに位置206にグルタミン残基を含む、請求の範囲9に記載の真核発現ベクタ ー。
  14. 14.請求の範囲9に記載のベクターを用いてトランスフェクションされた真核 細胞系。
  15. 15.請求の範囲9に記載のベクターを用いてトランスフェクションされたベビ ーハムスター腎臓細胞系。
  16. 16.少なくともトランスフェリンの1個の突出部の金属−結合ドメインを含む トランスフェリンの組み替え半−分子を、金属の循環量を下げるのに十分な量で 患者に投与することを含む、金属キレート化治療の方法。
  17. 17.金属が鉄である、請求の範囲16に記載の方法。
  18. 18.トランスフェリン半−分子が天然のトランスフェリンより激しく鉄と結合 する突然変異体である、請求の範囲17に記載の方法。
  19. 19.トランスフェリン半−分子が天然のトランスフェリンのリシン残基の代わ りに位置206にグルタミン残基を含む、請求の範囲18に記載の方法。
  20. 20.組み替えトランスフェリンを含む細胞培養培地のための非血清補足物。
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