JPH0759571A - アスペルギルス属糸状菌の新規プロモーター - Google Patents

アスペルギルス属糸状菌の新規プロモーター

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JPH0759571A
JPH0759571A JP21265893A JP21265893A JPH0759571A JP H0759571 A JPH0759571 A JP H0759571A JP 21265893 A JP21265893 A JP 21265893A JP 21265893 A JP21265893 A JP 21265893A JP H0759571 A JPH0759571 A JP H0759571A
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晃敬 神田
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正昭 浜地
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アスペルギルス・ニガー由来の新規強力プロ
モーターの提供および、該新規プロモーター配列を含む
アスペルギルス・オリゼおよびアスペルギルス・ニガー
の高発現形質転換株の提供。 【構成】 配列表に示すDNA配列からなるアスペルギ
ルス・ニガー由来の新規強力プロモーター、該新規プロ
モーターを挿入したベクターによるアスペルギルス・オ
リゼおよびアスペルギルス・ニガーの高発現形質転換株
ならびにこれらの株を用いる有用タンパク質の製造法。 【効果】 アスペルギルス・オリゼおよびアスペルギル
ス・ニガーで高発現するプロモーターが得られ、それに
より高発現の形質転換株が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アスペルギルス属糸状
菌の新規プロモーターに関する。さらに詳しくは、本発
明は、アスペルギルス・オリゼまたはニガーを宿主とし
て用いる遺伝子組換技術に関するものであり、アスペル
ギルス・ニガー由来の新規プロモーター配列をクローニ
ングし、アスペルギルス・オリゼおよびアスペルギルス
・ニガーで異種タンパク質を高発現するプロモーターと
して発現系に使用するものである。
【0002】
【従来の技術】アスペルギルス・オリゼおよびアスペル
ギルス・ニガーは古くから有用酵素の生産源として用い
られており、さらに、アスペルギルス・オリゼは清酒醸
造の麹として用いられる微生物であり、歴史的に安全で
あることが証明されている。そこで最近、これらのアス
ペルギルス属糸状菌が異種タンパク質生産の宿主として
注目され、形質転換系の開発が活発に行われている。し
かし、アスペルギルス属の遺伝子の解析例は少ない。こ
れまで、アスペルギルス・オリゼのα−アミラーゼ遺伝
子のプロモーターを利用したタンパク質生産法の報告
(特開昭62−272988号)、そのプロモーターを人
為的に変化させた報告(特開平4−121194号)、ア
スペルギルス・オリゼ、アスペルギルス・ニガーのグリ
セルアルデヒド−3−ホスフェイト デヒドロゲナーゼ
(GAP−DH)のプロモーターを利用しての異種タンパ
ク質の製造方法の報告がある(特開平3−187392
号)等があるにすぎず、いずれも、発現効率が低く、よ
り強力なプロモーターの開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はアスペルギル
ス属糸状菌から、発現効率のよい、より強力なプロモー
ター配列をクローニングし、これをアスペルギルス属に
おける異種タンパク質の生産に利用することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を行い、アスペルギルス・ニ
ガーから新規な、強力なプロモーター配列をクローニン
グすることに成功し、本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明は、(1)以下の配列表
に示した塩基配列で表されるDNA、(2)該DNAか
らなるプロモーター、(3)該プロモーターを挿入した
ベクターにより形質転換したアスペルギルス・オリゼ、
(4)該プロモーターを挿入したベクターにより形質転
換したアスペルギルス・ニガー、(5)上記(3)項の
アスペルギルス・オリゼを培養し、生成、蓄積された有
用タンパク質を採取することを特徴とする有用タンパク
質の製造法、および(6)上記(4)項のアスペルギル
ス・ニガーを培養し、生成、蓄積された有用タンパク質
を採取することを特徴とする有用タンパク質の製造法、
を提供するものである。以下、本発明を詳細に説明す
る。
【0006】本発明においては、まず、アスペルギルス
属糸状菌で自己複製可能な配列であるAMA1配列[ゲ
ムス(Gems)ら、ジーン(Gene)第98巻、61頁(1
991年)]を用い、レポーター遺伝子としてイー・コ
リ(E.coli)のβ−グルクロニダーゼ(GUS)
遺伝子[ジェファーソン(Jefferson)ら、エムボー・ジ
ャーナル(EMBO.J.)第巻、3901頁(1987
年)]を連結し、高形質転換効率系のプロモーター検索
用のプラスミドを構築する。このプラスミドは、AMA
1配列を有し、インテグレート型に比べて数百倍の形質
転換効率が得られ、アスペルギルス属糸状菌の遺伝子の
ショットガンクローニングを可能にする。
【0007】該プラスミドを用い、アスペルギルス・ニ
ガー由来の種々のプロモーター配列を自体公知の方法に
よりクローニングし、最少培地で高発現する新規なプロ
モーターを得る。プロモーター配列を得るアスペルギル
ス・ニガー株としては、特に限定するものではないが、
例えば、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・ア
ワモリ、アスペルギルス・カワチ、アスペルギルス・ソ
ーヤ、アスペルギルス・オリゼなどが挙げられる。ま
た、最少培地としては、例えば、0.2%NaNO3
0.1%K2HPO4、0.05%MgSO4、0.05
%KCl、0.001%FeSO4、3%グルコースま
たは3%澱粉、pH5.5のツァペック−ドックス(Cz
apek-Dox)培地が用いられる。なお、本発明における
「高発現」とは、従来までに報告されている中では(タ
ダ(Tada)ら、アグリカルチュラル・アンド・バイオ
ロジカル・ケミストリー(Agric.Biol.Chem.)第
55巻、1939頁(1991年)およびツチヤ(Tsuch
iya)ら、バイオサイエンス・バイオテクノロジー・ア
ンド・バイオケミストリー(Biosci.Biotech.Bioc
hem.)第56巻、1849頁(1992年))、アスペ
ルギルス・オリゼのα−アミラーゼ遺伝子のプロモータ
ーにレポーター遺伝子としてGUS遺伝子を発現する誘
導条件以上のGUS活性の発現量を意味し、一方、これ
に及ばない発現は低発現である。
【0008】本発明のプロモーターは、特に、アスペル
ギルス・オリゼまたはアスペルギルス・ニガーに導入し
た場合に高発現するものであり、該プロモーターの下流
に、所望の有用タンパク質遺伝子を連結してベクターを
構築し、該ベクターでこれらの宿主アスペルギルス属糸
状菌を形質転換し、それを培養することにより、有用タ
ンパク質を著量生産させることができる。
【0009】得られたプロモーターへの有用タンパク質
遺伝子の連結、ベクターへの挿入は、自体公知の方法で
行うことができる。有用タンパク質遺伝子としては、特
に限定するものではないが、例えば、仔牛キモシン、ヒ
トEGF、各種成長ホルモン、各種インターフェロンな
どが挙げられる。また、ベクターとしては、アルギニン
要求性などの栄養要求性相補遺伝子、アセトアミド資化
などの炭素・窒素源資化遺伝子、オリゴマイシン耐性な
どの薬剤耐性遺伝子などを用いることができる。
【0010】宿主は、アスペルギルス属糸状菌に限定す
るものではなく、ノイロスポラ属(Neurospora)、ペニ
シリウム属(Penicillium)、トリコデルマ属(Trichod
erma)なども使用できるが、発現効率の点から、上記の
ごとく、アスペルギルス属糸状菌を用いることが好まし
く、例えば、アスペルギルス・オリゼ、アスペルギルス
・ソーヤ、アスペルギルス・アワモリ、アスペルギルス
・カワチ、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・
ニドランスなどが挙げられる。
【0011】これらの宿主アスペルギルス属糸状菌の形
質転換も自体公知の方法で行うことができる。また、該
形質転換体の培養も常法に従って、所望のタンパク質に
適した培地、培養条件を適宜選択するこのにより行うこ
とができ、得られたタンパク質の採取も公知の方法で行
うことができる。
【0012】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、これに限定されるものではない。 実施例1 アスペルギルス・ニガー由来の新規プロモーター配列の
クローニング 選択マーカーとして、アスペルギルス・ニドランス由来
のオルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ遺伝子(a
rgB)(バクストン(Buxton)ら、ジーン(Gene)第
巻、207頁(1985年))およびAMA1配列を組
み込み、さらにレポーター遺伝子としてβ−グルクロニ
ダーゼ(GUS)遺伝子を組み込んだ、BamHIサイト
をユニークサイトとするブルースクリプト(Bluescrip
t)II誘導体のプロモーター検索用プラスミドを2種
類構築した(pBXGAlおよびpBGAR)。それぞれの
BamHIサイトに、アスペルギルス・オリゼIFO42
90とアスペルギルス・ニガーIFO4634の染色体
DNAを制限酵素Sau3AIで部分分解したDNA断片
(0.5〜2 Kbp)を挿入したプラスミドライブラリー
を4種類作成した。それぞれのプラスミドDNAを調製
後、argB-株のアスペルギルス・オリゼ(IFO524
0から変異処理により取得)とアスペルギルス・ニガー
(ATCC20739)をヤタラーゼ[Yatalase(宝酒造
製)]を用いてプロトプラスト化し、PEG−CaCl2
在下で上記プラスミドDNAと混合した。スクリーニン
グ用培地として、炭素源としてグルコース、マルトー
ス、スターチと変化させた最少培地(Czapek−Dox)
に、スタビライザーとして0.8MのNaClとβ−グル
クロニダーゼが発現するとき青色の色素を生産するX−
グルクロナイドを含むプレートに重層後、30℃の恒温
槽で数日間培養後、青色に発色するコロニーを選択し
た。このうち24株の青色を示す形質転換株をスクリー
ニングし、炭素源をグルコースとスターチの2種類の最
少培地で24株を培養後、菌体内のβ−グルクロニダー
ゼの酵素活性を最も強く発現している形質転換株を選択
し、No.8株と命名した。No.8株は、アスペルギ
ルス・ニガー由来のプロモーター領域を含む配列を上記
pBXGA1のBamHIサイトに組み込んだベクター
により形質転換したアスペルギルス・オリゼであり、ア
スペルギリス オリゼNP−8と命名し、平成5年8月
5日に、通産省工業技術院生命工学工業技術研究所の受
託番号FERM P−13785の下、寄託してある。
【0013】No.8株よりDNA画分を調製し、イー
・コリHB101を形質転換して得られるプラスミドD
NAよりNo.8のプロモーター領域の入ったXbaI−
SmaI断片をBluescriptIIのXbaI−SmaI領域に
挿入し、シークエンスを行った。その配列を配列表に示
す。この配列は、最新のデーターベースとのホモロジー
検索の結果、全く新規なDNA配列であることが判明し
た。
【0014】実施例2 No.8株によるβ−グルクロニダーゼ活性発現に及ぼ
す培地の炭素源および窒素源の影響 上記方法により取得したNo.8のアスペルギルス・オ
リゼの形質転換株を表1に示す炭素源と窒素源で培養
後、菌体内に生産するβ−グルクロニダーゼの活性を比
較した。その結果を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】β−グルクロニダーゼ活性の発現誘導は、
炭素源の違いによる誘導は見られず、今までに報告され
ているα−アミラーゼ、グルコアミラーゼのアミラーゼ
系のプロモーター[タダ(Tada)ら、アグリカルチュラ
ル・アンド・バイオロジカル・ケミストリー(Agric.
Biol.Chem.)第53巻、593頁(1989年)およ
びハタ(Hata)ら、カレント・ジェネティクス(Cur
r.Genet.)第22巻、85頁(1992年)]とは異な
ることは、配列表のシークエンス結果からも明らかであ
る。また、窒素源による違いを調べたところ、アスパラ
ギンやカザミノ酸などの有機態のものよりも硝酸ソーダ
や硫安などの無機態の窒素源の方が高いβ−グルクロニ
ダーゼ比活性を示した。
【0017】実施例3 既知のプロモーターとの比較 本発明のアスペルギルス・ニガー由来の新規プロモータ
ー活性と、これまでに報告されている強力なプロモータ
ーであるアスペルギルス・オリゼのα−アミラーゼ遺伝
子のプロモーター活性を、β−グルクロニダーゼ遺伝子
をレポーター遺伝子として比較した。双方ともインテグ
レート型のベクターとして比較するために、No.8の
プロモーターが入ったプラスミッド検索用ベクターから
自己複製配列であるAMA1を除き、インテグレート型
のベクターに変換してアスペルギルス・オリゼとアスペ
ルギルス・ニガーを再度形質転換した。糸状菌の形質転
換の特徴として、導入された遺伝子は、相同的な部位に
インテグレートされるだけでなく、非相同的な部位にも
何コピーもタンデムに連なってインテグレートされる。
したがって、コピー数の制御は難しいので、何個かの形
質転換株のβ−グルクロニダーゼ活性の比活性の平均を
比較した。その結果を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】No.8のアスペルギルス・オリゼの再形
質転換株におけるβ−グルクロニダーゼ活性の発現は、
α−アミラーゼのプロモーターとターミネーターの間に
β−グルクロニダーゼ遺伝子の構造遺伝子をそれぞれP
CR(サイキ(Saiki)ら、サイエンス(Science)第
239巻、487頁(1988年))により構築し、argB
遺伝子のマーカーの入ったインテグレート型のベクター
に挿入したTaka−GUSの形質転換株により、デキス
トリンあるいはデンプンを炭素源とする培地で誘導生産
される活性よりも非常に高く、1回目の形質転換では、
8株の平均で2.8倍、2回目の形質転換では、6株の
平均で4.3倍のβ−グルクロニダーゼ活性を発現して
いた。このTaka−GUSの形質転換株における誘導、
非誘導(炭素源がグルコースの場合)のβ−グルクロニダ
ーゼ活性は、従来報告されている値[タダ(Tada)ら、
アグリカルチュラル・アンド・バイオロジカル・ケミス
トリー(Agric.Biol.Chem.)第55巻、1939
頁(1991年)およびツチヤ(Tsuchiya)ら、バイオ
サイエンス・バイオテクノロジー・アンド・バイオケミ
ストリー(Biosci.Biotech.Biochem.)第56
巻、1849頁(1992年)]と同程度であった。
【0020】アスペルギルス・ニガーの形質転換株を用
いて同様の実験を行った。宿主のタンパクの生産能力の
差により、アスペルギルス・オリゼの宿主よりも1/1
0程度のβ−グルクロニダーゼ活性の発現量であった
が、No.8のアスペルギルス・ニガー由来の該新規プ
ロモーターが入ったものは、アスペルギルス オリゼの
α−アミラーゼのプロモーターが入ったものよりも、6
株の平均で、β−グルクロニダーゼ活性はやはり3.2
倍高くなった。このことにより、アスペルギルスの既知
のプロモーターよりも、格段に強いプロモーター配列あ
るいはUAS(Upstream Activation Sequence)配
列がアスペルギルス・オリゼ以外の菌種にも存在するこ
とが明らかとなった。上記の結果は、本発明のプロモー
ターが炭素源がグルコースでも非常に強い発現量を示す
プロモーターであることを示唆しており、ノーザンハン
ブリダイゼーションの結果においても、アスペルギルス
・ニガー由来の該新規プロモーターが挿入されたβ−グ
ルクロニダーゼ遺伝子の転写産物の量がアスペルギルス
・オリゼのα−アミラーゼのプロモーターの同転写産物
の量よりもはるかに多いことからも結論付けられる。
【0021】
【発明の効果】本発明により、アスペルギルス・ニガー
由来の新規強力プロモーターが提供され、該プロモータ
ー配列を含むベクターにより形質転換されたアスペルギ
ルスオリゼおよびニガーにおける外来性タンパク質の著
量生産が可能となる。
【0022】
【配列表】
配列の長さ:787 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:Genomic DNA 起源 生物名:アスペルギルス・ニガー 配列の特徴 特徴を表す記号:promoter 配列 10 20 30
40 50 60 5’ GATCGGCTGC GACTGCGAGG ATTTTACTCT
GAAGACGTAC GGGATTGCCA TTGGTGTTTT 3’ CTAGCCGACG CTGACGCTCC TAAAATGAGA
CTTCTGCATG CCCTAACGGT AACCACAAAA 70 80 90
100 110 120 GGGACTTCAC ATCCTTTCGC TTCTGCTCAT
CAAGGGCGGC TCTGGGAGGC GTGGGGCATC CCCTGAAGTG TAGGAAAGCG AAGACGAGTA
GTTCCCGCCG AGACCCTCCG CACCCCGTAG 130 140 150
160 170 180 AGCGACTAGC TTGCGGATAG GAGGAGCTGG
GCGGTAGAAG ATGGAGTGAC GAACGTGGTT TCGCTGATCG AACGCCTATC CTCCTCGACC
CGCCATCTTC TACCTCACTG CTTGCACCAA 190 200 210
220 230 240 TGGAAGAAAT CATCCCGGTG GGAGGATTGG
GCCATATTGG TAGGAGGGGA TTTTTAGTTG ACCTTCTTTA GTAGGGCCAC CCTCCTAACC
CGGTATAACC ATCCTCCCCT AAAAATCAAC 250 260 270
280 290 300 ATGGAACTAT TATTATGACC AAGAATAAGG
AGCAGTAACC AGGAAATGGG GCAATGTAAT TACCTTGATA ATAATACTGG TTCTTATTCC
TCGTCATTGG TCCTTTACCC CGTTACATTA 310 320 330
340 350 360 AGTCAGATTA GACCCAGACA ATGCCTAGGA
TGCTATCCAC AAAACCAGCT TTTGGTGAAT TCAGTCTAAT CTGGGTCTGT TACGGATCCT
ACGATAGGTG TTTTGGTCGA AAACCACTTA 370 380 390
400 410 420 AATGAATACT ACTAGCATTC CCCGCTGACG
GAGCTCACGT GGTCCGTTCG GGCAAAACTA TTACTTATGA TGATCGTAAG GGGCGACTGC
CTCGAGTGCA CCAGGCAAGC CCGTTTTGAT 430 440 450
460 470 480 ACGAAGGAAC TGCATGTTGA GCTTCTCCCG
TCCACCGGAG CCCCAGCCTT TCCCACCACA TGCTTCCTTG ACGTACAACT CGAAGAGGGC
AGGTGGCCTC GGGGTCGGAA AGGGTGGTGT 490 500 510
520 530 540 AAACCTCCGT CGTTCCTTTT TAAACCTTTT
CTCTTCCTCA TCTTCCCTTC TTCTCTCTTC TTTGGAGGCA GCAAGGAAAA ATTTGGAAAA
GAGAAGGAGT AGAAGGGAAG AAGAGAGAAG 550 560 570
580 590 600 CTCCCACTTC CTTGCCCTTC CCCCCCCTCC
CACCTCCCTA CCCATTGAGC AGATTTTTCC GAGGGTGAAG GAACGGGAAG GGGGGGGAGG
GTGGAGGGAT GGGTAACTCG TCTAAAAAGG 610 620 630
640 650 660 CTCCTCCTTC CCTCTCTCCC CCCTGTACCT
TTCTTTTCTA TCTTGCGCGT CAATCGCGCA GAGGAGGAAG GGAGAGAGGG GGGACATGGA
AAGAAAAGAT AGAACGCGCA GTTAGCGCGT 670 680 690
700 710 720 CACTCCCCTG TCAGCATGGA TATGAACCAT
TTAATAGGGT CAGTGTTCTA TGCCACTACT GTGAGGGGAC AGTCGTACCT ATACTTGGTA
AATTATCCCA GTCACAAGAT ACGGTGATGA 730 740 750
760 770 780 GGTCTGAACC AGGGTTTGTG CGGCTAGGCG
GGAGTTAACA CCTGGCAGTC AGCGTTTCAA CCAGACTTGG TCCCAAACAC GCCGATCCGC
CCTCAATTGT GGACCGTCAG TCGCAAAGTT CCTGATC 3’ GGACTAG 5’
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】これらの宿主アスペルギルス属糸状菌の形
質転換も自体公知の方法で行うことができる。また、該
形質転換体の培養も常法に従って、所望のタンパク質に
適した培地、培養条件を適宜選択することにより行うこ
とができ、得られたタンパク質の採取も公知の方法で行
うことができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【表2】
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 15/09 C12R 1:685) (C12N 1/15 C12R 1:685) (C12N 1/15 C12R 1:69) (C12P 21/02 C12R 1:685) (C12P 21/02 C12R 1:69) C12R 1:685) (72)発明者 布川 彌太郎 兵庫県西宮市今津出在家町4番9号 大関 株式会社総合研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列表に示した塩基配列で表されるDN
    A。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のDNAからなるプロモー
    ター。
  3. 【請求項3】 アスペルギルス・ニガー(Aspergillus
    niger)由来である請求項2記載のプロモーター。
  4. 【請求項4】 アスペルギルス・ニガーにおいて高発現
    する請求項2記載のプロモーター。
  5. 【請求項5】 アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus
    oryzae)において高発現する請求項2記載プロモータ
    ー。
  6. 【請求項6】 請求項2記載のプロモーターを挿入した
    ベクターにより形質転換したアスペルギルス・オリゼ。
  7. 【請求項7】 請求項2記載のプロモーターを挿入した
    ベクターにより形質転換したアスペルギルス・ニガー。
  8. 【請求項8】 請求項6記載のアスペルギルス・オリゼ
    を培養し、生成、蓄積された有用タンパク質を採取する
    ことを特徴とする有用タンパク質の製造法。
  9. 【請求項9】 請求項7記載のアスペルギルス・ニガー
    を培養し、生成、蓄積された有用タンパク質を採取する
    ことを特徴とする有用タンパク質の製造法。
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