JPH0751066B2 - Protease inhibitor gene, microorganism having the gene, and method for producing protease inhibitor using the microorganism - Google Patents
Protease inhibitor gene, microorganism having the gene, and method for producing protease inhibitor using the microorganismInfo
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- JPH0751066B2 JPH0751066B2 JP2242553A JP24255390A JPH0751066B2 JP H0751066 B2 JPH0751066 B2 JP H0751066B2 JP 2242553 A JP2242553 A JP 2242553A JP 24255390 A JP24255390 A JP 24255390A JP H0751066 B2 JPH0751066 B2 JP H0751066B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プロテアーゼインヒビターの遺伝子情報を担
うDNA、該DNAを組み込んだ新規ベクター、該ベクターを
導入した微生物、及び、該微生物を用いてプロテアーゼ
インヒビターを製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention relates to a DNA carrying genetic information of a protease inhibitor, a novel vector incorporating the DNA, a microorganism into which the vector is introduced, and a protease using the microorganism. It relates to a method for producing an inhibitor.
〈従来技術及び問題点〉 細胞内の蛋白質分解は、細胞内で起こる非常に多くの生
理的反応、例えば自己蛋白質の代謝回転、外来性蛋白質
・ペプチドの分解、異常蛋白質の除去、細胞内小器管と
分泌蛋白質のプロセッシング、情報伝達、細胞増殖・分
化などの酵素反応あるいは調節に関与している。細胞内
は多数のコンパートメントからなる複雑な構造をしてお
り、直接、蛋白質分解に関与するプロテアーゼは厳密な
コントロールが必要となる。プロテアーゼインヒビター
はプロテアーゼの作用をただちに抑制する物質としてき
わめて有効であり、重要なプロテアーゼの制御系の一要
素である。<Prior art and problems> Intracellular proteolysis involves numerous physiological reactions in cells, such as turnover of self-proteins, degradation of foreign proteins / peptides, removal of abnormal proteins, intracellular organelles. It is involved in processing and regulation of vascular and secretory proteins, signal transduction, and enzymatic reactions such as cell proliferation and differentiation. The intracellular structure has a complex structure consisting of many compartments, and proteases directly involved in proteolysis require strict control. The protease inhibitor is extremely effective as a substance that immediately suppresses the action of protease, and is an important element of the regulatory system of protease.
また微生物工業や発酵工業において、微生物が目的とす
る蛋白質をたとえ分泌生産しても、同時にプロテアーゼ
を生産する場合には、このプロテアーゼによって目的蛋
白質が分解されてしまう。しかしながらこのような系に
おいてプロテアーゼインヒビターが存在すれば、プロテ
アーゼの作用が抑制され、その結果として目的蛋白質が
効率的に得られることになる。Further, in the microbial industry and the fermentation industry, even if the microorganism secretes and produces the target protein, when the protease is simultaneously produced, the target protein is decomposed by the protease. However, if a protease inhibitor is present in such a system, the action of protease is suppressed, and as a result, the target protein can be efficiently obtained.
プロテアーゼインヒビターは動物・植物・微生物界に広
く存在し、特にトリプシン、キモトリプシン、パパイン
に対応するインヒビターの存在が良くしられている。そ
の有用性が確認されつつあるが、まだ産業上必要な量を
供給する迄に至っていないのが現状である。Protease inhibitors exist widely in the animal, plant and microbial kingdoms, and in particular, the presence of inhibitors corresponding to trypsin, chymotrypsin and papain is well known. Although its usefulness is being confirmed, the current situation is that it has not yet supplied the amount industrially required.
〈問題点を解決するための手段〉 プロテアーゼインヒビターの有利な製造方法を開発する
ため鋭意検討を進め、その結果、遺伝子工学による方法
に着目するに至った。<Means for Solving Problems> In order to develop an advantageous method for producing a protease inhibitor, intensive studies have been conducted, and as a result, attention has been paid to a method by genetic engineering.
そして、本発明は、更に研究を進めた結果なされたもの
で、プロテアーゼインヒビターをコードする遺伝子を含
むDNA、更に、該DNAを組み込んだベクター、該ベクター
を導入した形質転換体、該形質転換体を用いてプロテア
ーゼインヒビターを製造する方法を開発する目的でなさ
れたものである。The present invention has been made as a result of further research, and includes a DNA containing a gene encoding a protease inhibitor, a vector incorporating the DNA, a transformant introduced with the vector, and the transformant. It was made for the purpose of developing a method for producing a protease inhibitor using the same.
本発明者らは、上記の目的を達成するため、先ずはじめ
にプロテアーゼインヒビター生産菌のスクリーニングを
行い、その結果、バチルス・ブレビスが菌体外にプロテ
アーゼインヒビターを生産していることを見いだした。
このプロテアーゼインヒビターが新規であることからプ
ロテアーゼインヒビターBbrPIと命名した。In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors first screened a protease inhibitor-producing bacterium, and as a result, found that Bacillus brevis produced a protease inhibitor extracellularly.
Since this protease inhibitor is novel, it was named protease inhibitor BbrPI.
具体的には、バチルス・ブレビスとしてはバチルス・ブ
レビスHPD31(バチルス・ブレビスH102、FERM BP−108
7)、バチルス・ブレビス47(FERM P−7224)が例示さ
れる。Specifically, as Bacillus brevis, Bacillus brevis HPD31 (Bacillus brevis H102, FERM BP-108
7) and Bacillus brevis 47 (FERM P-7224) are exemplified.
これらの知見にしたがい、本発明者らは、プロテアーゼ
インヒビター生産菌よりプロテアーゼインヒビターBbrP
I遺伝子をクローン化するのに成功した。そして更に該
遺伝子をベクターに組み込んで宿主微生物に導入し、得
られた組み換え体微生物を培養することによりプロテア
ーゼインヒビターBbrPIを生産させることにも成功し、
本発明を完成した。Based on these findings, the present inventors have found that the protease inhibitor BbrP
The I gene was successfully cloned. Then, the gene was further incorporated into a vector, introduced into a host microorganism, and the recombinant microorganism obtained was cultivated to successfully produce the protease inhibitor BbrPI,
The present invention has been completed.
以下、本発明を具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be specifically described.
1.本遺伝子のクローン化 プロテアーデインヒビターBbrPI生産能を有する微生
物、動物及び植物より染色体DNAを調整し、この染色体D
NAを、適当な制限酵素で切断して得たDNA断片と、同様
にしてベクターを切断して得られたベクター断片とを、
例えば、T4 DNAリガーゼなどにより結合させ、プロテア
ーゼインヒビターBbrPI遺伝子を含む組換えDNAを形成す
る。1. Cloning of this gene Chromosomal DNA was prepared from microorganisms, animals, and plants capable of producing the proteade inhibitor BbrPI.
NA, a DNA fragment obtained by cutting with an appropriate restriction enzyme, and a vector fragment obtained by similarly cutting the vector,
For example, it is ligated with T4 DNA ligase or the like to form a recombinant DNA containing the protease inhibitor BbrPI gene.
具体的には、例えばバチルス属に属する菌株を培養し、
遠心分離等によって得られた菌体より染色体DNAを抽出
し、この染色体DNAを制限酵素(例えばSau3A I)を用い
て部分分解する。このDNA断片をプラスミドまたはファ
ージを用いてサブクローニングする。サブクローニング
用のベクターとしては、例えば多コピー・プラスミド系
のプラスミドベクターpBR322やpUCシリーズの他1本鎖D
NAファージであるM13ファージのファージベクター等、
サブクローニングに常用される各種ベクターが適宜使用
される。Specifically, for example, culturing a strain belonging to the genus Bacillus,
Chromosomal DNA is extracted from the bacterial cells obtained by centrifugation or the like, and this chromosomal DNA is partially decomposed using a restriction enzyme (for example, Sau3A I). This DNA fragment is subcloned using a plasmid or phage. Vectors for subcloning include, for example, multicopy plasmid type plasmid vector pBR322, pUC series and other single-stranded D
NA13 phage M13 phage phage vector, etc.
Various vectors commonly used for subcloning are appropriately used.
その結果得られたプラスミドについて、挿入断片の塩基
配列を決定する。そして、常法に従って組換えDNAが導
入された形質転換体微生物が得るのである。The nucleotide sequence of the insert is determined for the resulting plasmid. Then, a transformant microorganism into which the recombinant DNA has been introduced can be obtained by a conventional method.
プロテアーゼインヒビターBbrPI遺伝子の供与体として
は上記のバチルス属の菌株の他、プロテアーゼインヒビ
ターBbrPI生産能を遺伝子組換えにより導入した形質転
換微生物を供与体微生物として利用することもできる。As the donor of the protease inhibitor BbrPI gene, in addition to the Bacillus strains described above, a transformed microorganism into which the protease inhibitor BbrPI-producing ability has been introduced by gene recombination can also be used as the donor microorganism.
本発明を実施するに際し、供与体微生物由来のDNAは、
供与体微生物を、例えば、液体培地で約半〜3日間通気
攪拌培養し、得られる培養物を遠心分離して集菌し、次
いでこれを溶菌させることによって調整することができ
る。溶菌方法は、例えばリゾチームやβ−グルカナーゼ
などの細胞壁溶解酵素による処理や超音波処理などが用
いられる。また、必要によりプロテアーゼ、リボヌクレ
アーゼなどの他の酵素剤やラウリル硫酸ナトリウムなど
の界面活性剤が併用される。また凍結融解処理を施すこ
ともある。In carrying out the present invention, the DNA derived from the donor microorganism is
The donor microorganism can be prepared, for example, by agitating and culturing in a liquid medium for about half to 3 days, centrifuging the obtained culture to collect the cells, and then lysing it. As the lysis method, for example, treatment with a cell wall lysing enzyme such as lysozyme or β-glucanase, ultrasonic treatment, or the like is used. If necessary, other enzyme agents such as protease and ribonuclease and a surfactant such as sodium lauryl sulfate are used together. In addition, freeze-thaw treatment may be applied.
このようにして得られる溶菌物からDNAを分離、精製す
るには、常法にしたがって、例えばフェノール抽出、除
蛋白処理、プロテアーゼ処理、リボヌクレアーゼ処理、
アルコール沈殿、遠心分離などの方法を適宜組み合わせ
ることによって行うことができる。In order to separate and purify DNA from the lysate thus obtained, for example, phenol extraction, deproteinization treatment, protease treatment, ribonuclease treatment, according to a conventional method,
It can be performed by appropriately combining methods such as alcohol precipitation and centrifugation.
DNAを切断する方法は、例えば、超音波処理、制限酵素
処理などにより行うことができる。切断後、必要に応じ
てホスファターゼやDNAポリメラーゼ等の修飾酵素が用
いられる。また種々のリンカーやアダプターを用いるこ
とによりDNA断片末端の塩基配列を変えることができ
る。The method of cleaving DNA can be performed by, for example, ultrasonic treatment, restriction enzyme treatment, or the like. After cleavage, a modifying enzyme such as phosphatase or DNA polymerase is used if necessary. The nucleotide sequence at the end of the DNA fragment can be changed by using various linkers and adaptors.
切断されたDNA断片から、蔗糖密度勾配遠心法や電気泳
動したゲルからの抽出等によって最適な長さの断片のみ
が得られる。From the cleaved DNA fragment, only a fragment having an optimum length can be obtained by sucrose density gradient centrifugation, extraction from a gel subjected to electrophoresis, or the like.
ベクターとしては、宿主微生物で自律的に増殖し得るフ
ァージまたはプラスミドが適している。Suitable vectors are phages or plasmids that can autonomously grow in the host microorganism.
ファージとしては、既知のものが適宜使用でき、例え
ば、エシェリヒア コリ(Escherichia coli)を宿主微
生物とする場合には、λファージやM13ファージなどが
使用出来る。Known phages can be appropriately used. For example, when Escherichia coli is used as the host microorganism, λ phage, M13 phage and the like can be used.
また、プラスミドとしては、例えば、エシェリヒア コ
リを宿主微生物とする場合には、pBR322、pUC18、pCU11
8やそれらの派生体などが使用でき、バチルス ブレビ
スの場合には、pUB110やそれらの派生体などが使用でき
る。As the plasmid, for example, when Escherichia coli is used as the host microorganism, pBR322, pUC18, pCU11
8 and their derivatives can be used, and in the case of Bacillus brevis, pUB110 and their derivatives can be used.
更に、例えば、エシェリヒア コリ、バチルスブレビス
などの二種以上の宿主微生物で自律的増殖の可能な、例
えば、pHY300PLK、YIp5、YEp13などのベクターのほか、
各種の既知のシャトルベクターを利用することも可能で
ある。このようなベクターを、先に述べたDNAと同様に
制限酵素などで切断し、ベクター断片を得る。Furthermore, for example, Escherichia coli, capable of autonomous growth in two or more host microorganisms such as Bacillus brevis, for example, in addition to vectors such as pHY300PLK, YIp5, YEp13,
It is also possible to utilize various known shuttle vectors. Such a vector is cleaved with a restriction enzyme or the like in the same manner as the DNA described above to obtain a vector fragment.
DNA断片とベクター断片とを結合させる方法は、公知のD
NAリガーゼを用いる方法であればよく、例えば、DNA断
片とベクター断片とをアニーリングの後、生体外で適当
なDNAリガーゼの作用により組換えDNAを作成する。必要
ならば、アニーリングの後、宿主微生物に導入して、生
体内のDNAリガーゼを利用して組換えDNAにすることもで
きる。The method for ligating a DNA fragment and a vector fragment is known in
A method using NA ligase may be used, and for example, after the DNA fragment and the vector fragment are annealed, a recombinant DNA is prepared in vitro by the action of an appropriate DNA ligase. If necessary, it can be introduced into a host microorganism after annealing and then converted into a recombinant DNA by utilizing in vivo DNA ligase.
宿主微生物としては、組換えDNAが安定かつ自律的増殖
が可能でその形質発現のできるものであればどのような
ものでもよい。The host microorganism may be any one as long as the recombinant DNA can be stably and autonomously propagated and its phenotype can be expressed.
宿主微生物に組換えDNAを導入する方法は、公知の方
法、例えば、宿主微生物がエシャリヒアコリの場合には
カルシウム法(Lederberg,E.M.and Cohen,S.N.;J.Bacte
riol.,119,1072,(1974))などを採用することができ
る。The method for introducing the recombinant DNA into the host microorganism is a known method, for example, when the host microorganism is Escherichia coli, the calcium method (Lederberg, EM and Cohen, SN; J. Bacte).
riol., 119 , 1072, (1974)) can be adopted.
λファージDNAであれば、イン ビトロ パッケイジン
グ法(Horn,B.;Methods in Enzymology,68,299,(197
9))によりλファージ粒子を形成し、このλファージ
粒子をエシャリヒア コリの培養菌懸濁液に添加して、
プロテアーゼインヒビターBbrPI生産能を保有する特殊
形質導入ファージを得ることができる。In the case of λ phage DNA, in vitro packaging method (Horn, B .; Methods in Enzymology, 68 , 299, (197
9)) was used to form λ phage particles, and the λ phage particles were added to a culture suspension of Escherichia coli,
It is possible to obtain a special transduction phage having the ability to produce the protease inhibitor BbrPI.
宿主菌がバチルス ブレビスである場合、トリス−PEG
法(Takahashi,W,et al;J.Bacteriol.,156,1130−1134
(1983))またはElectroporation法によって導入する
ことができる(Takagi,H.,et al;Agric.Biol.Chem.,53
(11),3099−3100(1989))。When the host bacterium is Bacillus brevis, Tris-PEG
Law (Takahashi, W, et al; J. Bacteriol., 156 , 1130-1134
(1983)) or the Electroporation method (Takagi, H., et al; Agric. Biol. Chem., 53 .
(11), 3099-3100 (1989)).
組換えDNAが導入された形質転換微生物の選択方法は、
液体選択培地で培養し、培養液中のプロテアーゼインヒ
ビターBbrPI活性を測定する。液体選択培地にはベクタ
ー上のマーカーによって、最小培地や、抗生物質添加培
地が適宜用いられる。The method for selecting the transformed microorganism into which the recombinant DNA has been introduced is
The cells are cultured in a liquid selective medium, and the protease inhibitor BbrPI activity in the culture medium is measured. As the liquid selection medium, a minimal medium or an antibiotic-containing medium is appropriately used depending on the marker on the vector.
また、精製したプロテアーゼインヒビターBbrPIを抗原
として得られた兎抗体を用いたコロニーイムノアッセイ
(D.M.Helfman etal;Proc.Natl.Acad.Sci.USA,80,31−3
5(1983))で選択できる。In addition, a colony immunoassay using a rabbit antibody obtained by using the purified protease inhibitor BbrPI as an antigen (DMHelfman et al; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80 , 31-3
5 (1983)).
得られたプロテアーゼインヒビターBbrPI生産菌を液体
培地にて30℃で培養し、公知の方法、例えば、アルカリ
抽出法(Birnoboim.H.C.and Doly,J.;Nucleic Acid Re
s.,7,1513,(1979))によってプラスミドを得ること
ができる。The obtained protease inhibitor BbrPI-producing bacterium was cultured in a liquid medium at 30 ° C., and a known method, for example, an alkali extraction method (Birnoboim.HC and Doly, J .; Nucleic Acid Re
s., 7 , 1513, (1979)).
プロテアーゼインヒビターBbrPIを含む組換えDNAは上記
の方法で、適宜制限酵素で切断し、他のベクターに組込
んだり、他の宿主に導入することができる。Recombinant DNA containing the protease inhibitor BbrPI can be appropriately cleaved with a restriction enzyme according to the above-mentioned method, and incorporated into another vector or introduced into another host.
2.プロテアーゼインヒビターBbrPIの調製 プロテアーゼインヒビターBbrPIは、次のようにして調
製することができる。2. Preparation of Protease Inhibitor BbrPI Protease inhibitor BbrPI can be prepared as follows.
すなわち上記により調製したプロテアーゼインヒビター
BbrPI産生能を獲得した形質転換微生物を液体培養す
る。形質転換微生物を培養する培地としては、微生物の
通常の培養に用いられるものであればいずれでもよい
が、例えば、炭素源としては澱粉、液体澱粉、グルコー
ス、グリセリン、糖蜜、廃糖蜜などがあり、窒素源とし
ては各種蛋白分解物、大豆粉、肉エキス、ペプトン、尿
素、硝酸塩、アンモニウム塩、酵母エキス、コーンステ
ィープリカーなどがある。その他、ビチオンなどの栄養
素や微量金属などが適宜利用される。That is, the protease inhibitor prepared as described above
A transformed microorganism that has acquired the ability to produce BbrPI is subjected to liquid culture. The medium for culturing the transformed microorganisms may be any as long as it can be used for ordinary culture of microorganisms.For example, carbon sources include starch, liquid starch, glucose, glycerin, molasses, molasses, etc., Examples of the nitrogen source include various protein decomposition products, soybean flour, meat extract, peptone, urea, nitrates, ammonium salts, yeast extract, corn steep liquor and the like. In addition, nutrients such as biotin and trace metals are appropriately used.
培養後、プロテアーゼインヒビターBbrPIが菌体内にあ
る場合には、培養液を遠心分離して菌体を得、超音波や
細胞壁溶解酵素等で処理し、破砕菌体を遠心分離して除
き、粗プロテアーゼインヒビターBbrPI含有液とする。After culturing, if the protease inhibitor BbrPI is present in the microbial cells, the culture solution is centrifuged to obtain the microbial cells, which are treated with ultrasonic waves or cell wall lysing enzyme, etc. Use the solution containing the inhibitor BbrPI.
また、プロテアーゼインヒビターBbrPIが培地中にある
場合には、培養液を遠心分離にて菌体を除き、以後の精
製を行う。When the protease inhibitor BbrPI is present in the medium, the culture solution is centrifuged to remove the cells, and the subsequent purification is performed.
得られた粗プロテアーゼインヒビターBbrPI含有液か
ら、塩析、透析、イオン交換樹脂、アフィニティークロ
マトグラフ処理等一般的な蛋白質精製法によりプロテア
ーゼインヒビターBbrPIを得ることができる。The protease inhibitor BbrPI can be obtained from the obtained solution containing the crude protease inhibitor BbrPI by a general protein purification method such as salting out, dialysis, ion exchange resin, affinity chromatography treatment.
次に本発明を実施例により詳しく説明する。Next, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
実施例1. プロテアーゼインヒビターBbrPI遺伝子のクローン化 バチルス ブレビスHPD31株(FERM BP−1087)を液体培
地(グルコール1%、ペプトン1%、酵母エキス0.2
%、肉エキス0.5%、pH7.0)で一夜振とう培養し、遠心
分離にて集菌、洗浄し、得られた菌体から、Saito,Miur
aの方法(Saito,H.and Miura,K.;Biochem.Biophys.Act
a,72,619(1963))によって染色体DNAを分離し、これ
によりトリス塩酸・EDTA緩衝液に溶解し、制限酵素Sau3
A I(宝酒造社製)を添加し、37℃で部分分解した後、
分解物をアガロースゲル電気泳動し、約2kb以上の染色
体DNA断片をゲルより分離抽出した。Example 1. Cloning of protease inhibitor BbrPI gene Bacillus brevis strain HPD31 (FERM BP-1087) was prepared in a liquid medium (1% glucose, 1% peptone, 0.2 yeast extract).
%, Meat extract 0.5%, pH 7.0), shake culture overnight, collect cells by centrifugation, wash, and remove the cells from Saito, Miur
Method a (Saito, H. and Miura, K .; Biochem. Biophys. Act
a, 72 , 619 (1963)) to separate the chromosomal DNA, which is then dissolved in Tris-HCl / EDTA buffer and the restriction enzyme Sau3
After adding AI (Takara Shuzo) and partially decomposing at 37 ℃,
The degradation product was subjected to agarose gel electrophoresis, and a chromosomal DNA fragment of about 2 kb or more was separated and extracted from the gel.
ベクターはpUC118(宝酒造社製)をBamH Iで切断後、ア
ルカリフォスファターゼで処理し、上記で得た約2kb以
上の染色体断片と混合後T4 DNAリガーゼで連結処理し、
E.coli XL1−Blueを形質転換した。得られた形質転換株
について、精製したプロテアーゼインヒビターBbrPIを
抗原として作製した兎抗体を用いてコロニーイムノアッ
セイを行い、抗体と反応する菌株を得た。Vector cut pUC118 (Takara Shuzo) with BamHI, treated with alkaline phosphatase, ligated with T4 DNA ligase after mixing with the chromosome fragment of about 2 kb or more obtained above,
E. coli XL1-Blue was transformed. The obtained transformant was subjected to colony immunoassay using a rabbit antibody prepared by using the purified protease inhibitor BbrPI as an antigen to obtain a strain that reacts with the antibody.
ここで得られたプラスミドpYAS01を、更に第2図に示す
様に制限酵素EcoR I、BamH I、Pst Iで処理しpCU118ま
たはpCU119と連結後、各々大腸菌にサブクローニングす
ることにより、プラスミドpYAS02、pYAS03、pYAS04を得
た。プラスミドpYAS04が導入されたエシェリヒア コリ
は、プロテアーゼインヒビターBbrPIを生産することが
確認された。本菌株をエシェリヒア コリ pYAS04と称
する。The plasmid pYAS01 obtained here was further treated with restriction enzymes EcoR I, BamH I and Pst I as shown in FIG. I got pYAS04. It was confirmed that Escherichia coli introduced with the plasmid pYAS04 produced the protease inhibitor BbrPI. This strain is called Escherichia coli pYAS04.
次いで、pYAS04の断片BamH I−Pst Iの1517bpの塩基配
列を決定した。塩基配列は第1図に示される。第1図に
おいて、832の位置(TTC:フェニルアラニン)から1446
の位置(GAA:グルタミン酸)までがプロテアージインヒ
ビターBbrPI活性を示す。Then, the 1517 bp nucleotide sequence of the pYAS04 fragment BamHI-PstI was determined. The base sequence is shown in FIG. In Figure 1, 1446 from position 832 (TTC: phenylalanine)
Up to the position (GAA: glutamic acid) shows the proteage inhibitor BbrPI activity.
アミノ酸配列に対応する塩基配列、778の位置(ACC:ス
レオニン)から1446の位置(GAA:グルタミン酸)までが
同様プロテアーゼインヒビターBbrPI活性を示す。アミ
ノ酸配列に対応する塩基配列、541の位置(ACC:スレオ
ニン)から1446の位置(GAA:グルタミン酸)までが同様
プロテアーゼインヒビターBbrPI活性を示すアミノ酸配
列に対応する最長の塩基配列であり、また、469の位置
(ATG:メチオニン)の翻訳開始点から1446の位置までが
プロテアーゼインヒビターのBbrPIの構造遺伝子に対応
する塩基配列である。The nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence, from position 778 (ACC: threonine) to position 1446 (GAA: glutamic acid) similarly shows protease inhibitor BbrPI activity. The nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence, the position from 541 (ACC: threonine) to 1446 (GAA: glutamic acid) is the longest nucleotide sequence corresponding to the amino acid sequence exhibiting the same protease inhibitor BbrPI activity. From the translation start point at the position (ATG: methionine) to the position 1446 is the base sequence corresponding to the structural gene for the protease inhibitor BbrPI.
また、第1図の塩基配列には、392〜397(TTGAAA)、41
4〜419(TCGTCC)に転写調節領域、454〜458(GGAGG)
の翻訳調節領域を含み、そして、且つ、469〜471(ATG:
メチオニン)に翻訳開始点を含んでいる。In addition, in the base sequence of FIG. 1, 392 to 397 (TTGAAA), 41
Transcriptional regulatory region in 4-419 (TCGTCC), 454-458 (GGAGG)
And a translational regulatory region of 469-471 (ATG:
Methionine) contains the translation start point.
実施例2. B.brevisへの形質転換 エシェリヒア コリ pYAS04を37℃で一夜培養し、培養
液を遠心分離し、集菌し、洗浄後、分離菌体からアルカ
リ抽出法(Birnoboim.H.C.and Doly,J.;Nucleic Acids
Res.,7,1513,(1979))によってプラスミドpYAS04を
分離した。Example 2. Transformation into B. brevis Escherichia coli pYAS04 was cultured overnight at 37 ° C, the culture solution was centrifuged, the cells were collected, washed, and then alkali-extracted from the isolated cells (Birnoboim.HC and Doly, J. .; Nucleic Acids
The plasmid pYAS04 was isolated by Res., 7 , 1513, (1979)).
このプラスミドにBamH I、Hind III(宝酒造社製)を添
加し、37℃で反応させることにより切断し、BamH I−Hi
nd III 1.5kbの断片を得た。BamHI and HindIII (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) were added to this plasmid, and the mixture was cleaved by reacting at 37 ° C to obtain BamHI-Hi.
A fragment of nd III 1.5 kb was obtained.
別に、Bacillus brevisで発現可能なベクターpNH300をB
amH I、Hind III(宝酒造社製)で切断後、アルカリフ
ォスターゼ(宝酒造社製)で処理し、これにプロテアー
ゼインヒビターBbrPI遺伝子を含むBamH I−Hind III 1.
5kbの断片を混合し、T4 DNAリガーゼ(宝酒造社製)で
連結処理し、エレクトロポーレション法(Takagi,H.,et
al;Agric.Biol.Chem.,53(11),3099(1989))により
Bacillus brevis HPD31(Bacillus brevis H102 FERM B
P−1087)に形質転換し、形質転換株Bacillus brevis H
PD31−S5/pYS01を得た。Separately, the vector pNH300, which can be expressed in Bacillus brevis, is
After cutting with amH I and Hind III (Takara Shuzo), it was treated with alkaline phosphatase (Takara Shuzo), and BamHI-Hind III containing protease inhibitor BbrPI gene 1.
The 5 kb fragments were mixed, ligated with T4 DNA ligase (Takara Shuzo), and electroporation (Takagi, H., et.
al; Agric.Biol.Chem., 53 (11), 3099 (1989))
Bacillus brevis HPD31 (Bacillus brevis H102 FERM B
P-1087) and transformed into Bacillus brevis H
PD31-S5 / pYS01 was obtained.
なお、ベクターpNH300の作製は、以下の様に行った。pN
U200(Yamagata,H.et al,;Proc.Natl.Acad.Sci.USA86,3
589〜3593,1989)を制限酵素EcoR Iで処理後、Klenow酵
素を用いて切断部分(粘着末端)を埋めた後(fill i
n)制限酵素Hind IIIで処理し、B.brevis 47のMWPのプ
ロモーター及びシグナルペプチドの一部を含む350bp断
片を得た。pBAM101(Tsukagoshi,N.et al.;J.Bacterio
l.,164,1182〜1187,1985)を制限酵素BamH Iで処理後、
Klenow酵素を用いて切断部分を埋め、次いで制限酵素Hi
nd IIIで処理し、3.3kb断片を得、これと先に得た350bp
断片をT4 DNAリガーゼを用いて連結し、B.brevis HPD31
を形質転換し、2断片の結がったプラスミドpNH300を得
た。The vector pNH300 was prepared as follows. pN
U200 (Yamagata, H. et al ,; Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86 , 3
589 to 3593, 1989) was treated with the restriction enzyme EcoRI, and the cleavage site (sticky end) was filled with Klenow enzyme (fill i).
n) Treatment with the restriction enzyme HindIII gave a 350 bp fragment containing the promoter of B. brevis 47 MWP and part of the signal peptide. pBAM101 (Tsukagoshi, N. et al .; J. Bacterio
l., 164, after treatment with a restriction enzyme BamH I to 1182~1187,1985)
Klenow enzyme is used to fill in the cleavage site, then the restriction enzyme
Treatment with nd III yielded a 3.3 kb fragment, which is the same as the 350 bp obtained above.
The fragments were ligated using T4 DNA ligase and the B. brevis HPD31
Was transformed to obtain a plasmid pNH300 in which two fragments were ligated.
実施例3. プロテアーゼインヒビターBbrPIの生産 Bacillus brevis HPD31−S5/pYS01をネオマイシン(60
μg/ml)を含むT2液体培地200ml(グルコース1%、ペ
プトン1%、酵母エキス0.2%、肉エキス0.5%、pH7.
0)で30℃、3日間培養後、遠心分離することにより菌
体を除き、培養上澄180mlを得た。この培養液のプロテ
アーゼインヒビターBbrPI活性を測定したところ1100u/m
lの活性を示した。Example 3 Production of Protease Inhibitor BbrPI Bacillus brevis HPD31-S5 / pYS01 was transformed with neomycin (60
200 ml of T2 liquid medium (μg / ml) (glucose 1%, peptone 1%, yeast extract 0.2%, meat extract 0.5%, pH 7.
After culturing at 0) for 3 days at 30 ° C., the cells were removed by centrifugation to obtain 180 ml of a culture supernatant. The protease inhibitor BbrPI activity of this culture was measured to be 1100 u / m.
l activity was demonstrated.
プロテアーゼインヒビターBbrPI活性は、0.01Mの塩化カ
ルシウムを含む0.1Mトリス・塩酸(pH7.5)緩衝液600μ
、プロテアーゼインヒビターBbrPIを含有する試料10
μ、トリプシン(200μg/ml溶液)5μを混合、5
分後、基質(0.02M N−benzoyl−L−arginine−p−ni
troanilide)10μを加え、直ちに405nmの吸光度を測
定する。Protease inhibitor BbrPI activity is 600μ in 0.1M Tris-HCl (pH7.5) buffer containing 0.01M calcium chloride.
, A sample containing the protease inhibitor BbrPI 10
Mix 5μ of trypsin (200μg / ml solution) and 5
After a minute, the substrate (0.02MN-benzoyl-L-arginine-p-ni
troanilide) 10 μm is added, and the absorbance at 405 nm is immediately measured.
対照としてプロテアーゼインヒビターBbrPIを含まない
時の活性(0D値の増加)を測定し、1μgのトリプシン
の活性を50%抑える時のプロテアーゼインヒビターBbrP
Iの量を1unitとして示した。As a control, the activity (increase of 0D value) when the protease inhibitor BbrPI was not contained was measured, and the protease inhibitor BbrP when the activity of 1 μg trypsin was suppressed by 50%
The amount of I is shown as 1 unit.
この上澄液に0.8飽和になるように硫安を加え、遠心分
離することによって沈殿画分を集めた。この沈殿画分を
20mM Tris−HCl(pH7.5)緩衝液で溶解し、同一の緩衝
液に対し透析した。この透析により脱塩後の試料をDEAE
−セルロースに吸着後、0〜0.5Mの食塩濃度勾配により
溶出し、プロテアーゼインヒビターBbrPIの活性画分を
集めた・ この活性画分に更に0.8飽和になるように硫安を加え、
沈殿画分を遠心で集め20mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)
に溶解し、0.1M NaCl含有20mMトリス緩衝液で平衡化し
たトヨパール−HW−55によるゲル濾過クロマトグラフィ
ーによってプロテアーゼインヒビターBbrPI活性部分を
集めた。集めた活性画分は培養上澄から約300倍精製さ
れほぼ純粋のプロテアーゼインヒビターBbrPIを得た。Ammonium sulfate was added to the supernatant to 0.8 saturation, and the precipitate was collected by centrifugation. This precipitate fraction
It was dissolved in 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) buffer and dialyzed against the same buffer. The sample after desalting by this dialysis is DEAE
-After adsorption on cellulose, elution was carried out with a salt concentration gradient of 0 to 0.5 M, and the active fraction of the protease inhibitor BbrPI was collected. Ammonium sulfate was added to this active fraction to further saturate 0.8,
20mM Tris-HCl buffer (pH 7.5)
The protease inhibitor BbrPI active moiety was collected by gel filtration chromatography on Toyopearl-HW-55, which was dissolved in E. coli and equilibrated with 20 mM Tris buffer containing 0.1 M NaCl. The collected active fraction was purified from the culture supernatant about 300 times to obtain almost pure protease inhibitor BbrPI.
〈発明の効果〉 本発明によって、プロテアーゼインヒビターを大量に生
産することがはじめて可能となった。<Effects of the Invention> The present invention makes it possible for the first time to produce a large amount of a protease inhibitor.
したがって、本発明は、プロテアーゼ制御系の解明に有
用であるばかりでなく、医薬としての利用も大いに期待
することができる。またこのインヒビターを利用すれ
ば、微生物利用工業において、分泌生産された目的とす
る蛋白質がプロテアーゼによって破壊変成することがな
くなるので、従来得られなかったりあるいは充分量得る
ことができなかった蛋白質も自由に得ることも可能とな
る。Therefore, the present invention is not only useful for elucidating the protease control system, but also can be expected to be used as a drug. Further, by using this inhibitor, in the microorganism utilization industry, the target protein secreted and produced will not be destroyed and denatured by the protease, so that a protein that could not be obtained in the past or could not be obtained in a sufficient amount is free. It is possible to obtain it.
また本発明に係るプロテアーゼインヒビターBbrPI遺伝
子を各種微生物に導入することにより、該微生物が生産
するプロテアーゼが不活化され、もって構造遺伝子の発
現がきわめて効率的に行われる。その結果、目的とする
蛋白質を著量生産できるようになるばかりでなく、プロ
テアーゼによって破壊されていた蛋白質も生産可能とな
り、従来未知の生理活性物質が発現される可能性も非常
に高くなる。Further, by introducing the protease inhibitor BbrPI gene according to the present invention into various microorganisms, the protease produced by the microorganisms is inactivated, and thus the expression of the structural gene is performed extremely efficiently. As a result, not only the target protein can be produced in a large amount, but also the protein that has been destroyed by the protease can be produced, and the possibility that a previously unknown physiologically active substance is expressed becomes very high.
第1図はプロテアーゼインヒビターBbrPI遺伝子を含む
塩基配列を示し、第2図はベクター、pYAS01〜04のフィ
ジカルマップを示す。FIG. 1 shows the nucleotide sequence containing the protease inhibitor BbrPI gene, and FIG. 2 shows the physical map of the vector, pYAS01-04.
───────────────────────────────────────────────────── 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 C12P 21/02 C 9282−4B //(C12N 15/09 ZNA C12R 1:08) (C12N 1/21 C12R 1:08) (C12P 21/02 C12R 1:08) C12R 1:08) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C12P 21/02 C 9282-4B // (C12N 15/09 ZNA C12R 1:08) (C12N 1 / 21 C12R 1:08) (C12P 21/02 C12R 1:08) C12R 1:08)
Claims (9)
TC:フェニルアラニン)から始まり最終位置1446の位置
(GAA:グルタミン酸)で終了するプロテアーゼインヒビ
ターBbrPIのアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するD
NA。1. The position of 832 (T
D: having a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the protease inhibitor BbrPI starting from (TC: phenylalanine) and ending at the final position 1446 (GAA: glutamic acid)
NA.
CC:スレオニン)から始まり最終位置1446の位置(GAA:
グルタミン酸)で終了するプロテアーゼインヒビターBb
rPIのアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するDNA。2. The position of 778 shown in the nucleotide sequence of FIG. 1 (A
CC: threonine) and the final position 1446 (GAA:
Glutamic acid) -terminated protease inhibitor Bb
A DNA having a base sequence corresponding to the amino acid sequence of rPI.
CC:スレオニン)から始まり最終位置1446の位置(GAA:
グルタミン酸)で終了するプロテアーゼインヒビターBb
rPIのアミノ酸配列に対応する塩基配列を有するDNA。3. The position of 541 shown in the nucleotide sequence of FIG. 1 (A
CC: threonine) and the final position 1446 (GAA:
Glutamic acid) -terminated protease inhibitor Bb
A DNA having a base sequence corresponding to the amino acid sequence of rPI.
TG:メチオニン)の翻訳開始点から始まり、最終位置144
6の位置(GAA:グルタミン酸)で終了するプロテアーゼ
インヒビターBbrPIの構造遺伝子に対応する塩基配列を
有するDNA。4. The position of 469 shown in the nucleotide sequence of FIG. 1 (A
(TG: methionine) starting from the translation start point and ending at 144
A DNA having a nucleotide sequence corresponding to the structural gene of the protease inhibitor BbrPI ending at position 6 (GAA: glutamic acid).
GAAA)、414〜419(TCGTCC)の転写調節領域、454〜458
(GGAGG)の翻訳調節領域を含みそして、かつ、469〜47
1(ATG:メチオニン)の位置の翻訳開始点を含み、そし
て、更に541の位置から始まり1446で終了するアミノ酸
組成に対応する塩基配列を有するDNA。5. The 392 to 397 (TT shown in the base sequence of FIG.
GAAA), 414-419 (TCGTCC) transcriptional regulatory region, 454-458
(GGAGG) and including 469-47
A DNA having a base sequence corresponding to the amino acid composition starting from the 541 position and ending at the 1446 position, including a translation start point at the 1 (ATG: methionine) position.
第1図に示した塩基配列を有するDNA。6. A DNA having the nucleotide sequence shown in FIG. 1 from the first codon GGA to the final codon CAG.
レビス由来のプロテアーゼインヒビターBbrPIをコード
するDNA断片を含有するプラスミドであって、バチルス
・ブレビス染色体DNAをSau3A Iで処理して得たpYAS01、
それをEcoR Iで処理して得たpYAS02、それをBamH Iで処
理して得たpYAS03、及び/又はそれをPst Iで処理して
得たpYAS04。7. A plasmid containing a DNA fragment encoding the protease inhibitor BbrPI derived from Bacillus brevis shown in the nucleotide sequence of FIG. 1, which is pYAS01 obtained by treating Bacillus brevis chromosomal DNA with Sau3A I. ,
PYAS02 obtained by treating it with EcoRI, pYAS03 obtained by treating it with BamHI, and / or pYAS04 obtained by treating it with PstI.
レビス由来のプロテアーゼインヒビターBbrPIをコード
するDNA断片を含有するプラスミドであって、バチルス
・ブレビス染色体DNAをSau3A Iで処理して得たpYAS01、
それをEcoR Iで処理して得たpYAS02、それをBamH Iで処
理して得たpYAS03、及び/又はそれをPst Iで処理して
得たpYAS04を含む形質転換体。8. A plasmid containing a DNA fragment encoding a Bacillus brevis-derived protease inhibitor BbrPI represented by the nucleotide sequence of FIG. 1, which is pYAS01 obtained by treating Bacillus brevis chromosomal DNA with Sau3A I. ,
A transformant comprising pYAS02 obtained by treating it with EcoRI, pYAS03 obtained by treating it with BamHI, and / or pYAS04 obtained by treating it with PstI.
レビス由来のプロテアーゼインヒビターBbrPIをコード
するDNA断片を含有するプラスミドであって、バチルス
・ブレビス染色体DNAをSau3A Iで処理して得たpYAS01、
それをEcoR Iで処理して得たpYAS02、それをBamH Iで処
理して得たpYAS03、及び/又はそれをPst Iで処理して
得たpYAS04を含む形質転換体を培養することによりプロ
テアーゼインヒビターBbrPIを生産させることを特徴と
するプロテアーゼインヒビターBbrPIの製造法。9. A plasmid containing a DNA fragment encoding the Bacillus brevis-derived protease inhibitor BbrPI shown in the nucleotide sequence of FIG. 1, which is pYAS01 obtained by treating Bacillus brevis chromosomal DNA with Sau3A I. ,
Protease inhibitor by culturing a transformant containing pYAS02 obtained by treating it with EcoR I, pYAS03 obtained by treating it with BamH I, and / or pYAS04 obtained by treating it with Pst I A method for producing a protease inhibitor BbrPI, which comprises producing BbrPI.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2242553A JPH0751066B2 (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Protease inhibitor gene, microorganism having the gene, and method for producing protease inhibitor using the microorganism |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04126083A JPH04126083A (en) | 1992-04-27 |
JPH0751066B2 true JPH0751066B2 (en) | 1995-06-05 |
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---|---|---|---|---|
JP2016003227A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 三洋化成工業株式会社 | Proteinaceous protease inhibitors for protein purification |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0235084A (en) * | 1988-07-26 | 1990-02-05 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of thrombin-inhibiting substance |
JPH02150282A (en) * | 1988-07-19 | 1990-06-08 | Shionogi & Co Ltd | Modified human psti |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2242553A patent/JPH0751066B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH02150282A (en) * | 1988-07-19 | 1990-06-08 | Shionogi & Co Ltd | Modified human psti |
JPH0235084A (en) * | 1988-07-26 | 1990-02-05 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of thrombin-inhibiting substance |
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