JPH0775551B2 - Stable DNA constructs for expression of alpha-1-antitrypsin - Google Patents

Stable DNA constructs for expression of alpha-1-antitrypsin

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JPH0775551B2
JPH0775551B2 JP60236262A JP23626285A JPH0775551B2 JP H0775551 B2 JPH0775551 B2 JP H0775551B2 JP 60236262 A JP60236262 A JP 60236262A JP 23626285 A JP23626285 A JP 23626285A JP H0775551 B2 JPH0775551 B2 JP H0775551B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 組換えDNA技術を利用する有用なポリペプチド生成物の
生産のための微生物の使用は、工業として確立されてい
る。外来遺伝子物質が微生物の培養菌中に導入されるこ
とが出来、適当な細胞内及び細胞外条件を与えると望む
生成物が外来遺伝子から合成されうる。そのような遺伝
子物質は一般に、プラスミドの形で微生物中に導入さ
れ、これは自律的に複製する染色体外要素である。形質
転換された細胞培養物内にプラスミドを維持することを
保証するために、これら細胞を特別の条件下で成育する
ことが必要であった。そのような条件の欠除のもとで
は、本質的に不安定であろうプラスミドは維持されず、
細胞群は形質転換されていない状態に戻るであろう。
BACKGROUND OF THE INVENTION The use of microorganisms for the production of useful polypeptide products utilizing recombinant DNA technology is well established in the industry. Foreign gene material can be introduced into the culture of the microorganism and the desired product can be synthesized from the foreign gene given the appropriate intracellular and extracellular conditions. Such genetic material is generally introduced into the microorganism in the form of a plasmid, which is an autonomously replicating extrachromosomal element. It was necessary to grow these cells under special conditions to ensure maintenance of the plasmid in the transformed cell culture. Under the absence of such conditions, a plasmid that would be inherently unstable would not be maintained,
The population of cells will return to the untransformed state.

プラスミド安定性の増大及びコピー数の増大は、プラス
ミドでコードされる蛋白質の生産を常に高いレベルに維
持する手段として生物技術工業にとって重要である。プ
ラスミド安定性を増すための従来報告された試みは、産
業的利用のために最適であるとは見えない。安定性を高
めながらARS含有プラスミド中に酵母動原体を導入する
ことは、プラスミドコピー数を著しく低減することが判
っている(クラーケ(clarke)とカーボン(carbon),
ネイチア(Nature),287:504−509,1980,及びスティン
クコム(Stinchcomb)ら、ジャーナル オブ モレキュ
ラー バイオロジー(J.Molec.Biol.),158:157−179,1
982)。線形動原体酵母プラスミドは同様に、安定性と
コピー数と間の逆比例関係を示す(マリー(Murry)と
スゾスタク(Szostak),ネイチア,305:189−193,198
3)。
Increased plasmid stability and increased copy number are important to the biotech industry as a means of maintaining high levels of plasmid-encoded protein production at all times. Previously reported attempts to increase plasmid stability do not appear optimal for industrial use. Introduction of yeast centromeres into ARS-containing plasmids with increased stability has been shown to significantly reduce plasmid copy number (clarke and carbon,
Nature, 287 : 504-509,1980, and Stinchcomb et al., Journal of Molecular Biology, 158: 157-179,1.
982). Linear centromere yeast plasmids also show an inverse relationship between stability and copy number (Murry and Szostak, Neitia, 305 : 189-193,198).
3).

プラスミドは典型的には、選択マーカーとて知られてい
る遺伝子配列を含み、これは宿主細胞の抗生物質耐性又
は補助栄養要求をコードする。そのようなプラスミドの
存在について選択するために、形質転換された細胞は、
選択剤を含む又は特定の栄養素を除かれた特別の培養基
で生育されなければならない。これら培養基要件は高価
であり、かつ大規模醗酵プロセスの間の最適細胞生長速
度を禁止する。そのようなプラスミドの多くが、文献に
報告されている。抗生物質耐性遺伝子を含むこれらとし
ては、pBR322(ボリバー(Bolivar)ら、ジーン(Gen
e):95−113,1977)及びその誘導体たとえばpUCベク
ター(ビエイラ(Vieira)とメッシング(Messing),
ジーン,19:259−268,1982)(これはアンピシリン耐性
を持つ)及びpBR325(プレントキ(Prntki)ら、ジー
ン,14:289,1981)(これはアンピシリン,テトラサイ
クリン及びクロラムフェニコールに対る耐性遺伝子を持
つ)が挙げられる。宿主栄養要求を補うプラスミドとし
ては、酵母ベクターYEp13(ブローチ(Broach)ら、ジ
ーン,:121−133,1979)(これはLEU2遺伝子を持
つ)、及びYRp7′(スティンクコムら、ネイチア,282:
39,1979)(これはTRP1遺伝子を持つ)が挙げられる。
Plasmids typically contain a genetic sequence known as a selectable marker, which encodes a host cell's antibiotic resistance or supplemental nutritional requirements. To select for the presence of such a plasmid, the transformed cells are
It must be grown in a special culture medium containing selective agents or depleted of certain nutrients. These culture medium requirements are expensive and prohibit optimal cell growth rates during large scale fermentation processes. Many such plasmids have been reported in the literature. These containing antibiotic resistance genes include pBR322 (Bolivar et al., Gene
e) 2 : 95-113, 1977) and its derivatives such as pUC vector (Vieira and Messing,
Gene, 19 : 259-268,1982) (which is resistant to ampicillin) and pBR325 (Prntki et al., Gene, 14 : 289,1981) (which is resistant to ampicillin, tetracycline and chloramphenicol). It has a gene). Yeast vector YEp13 (Broach et al., Gene, 8 : 121-133,1979) (which carries the LEU2 gene), and YRp7 '(Stinkcom et al., Natia, 282 ) are plasmids that complement host auxotrophy. :
39,1979), which carries the TRP1 gene.

アルファ−1−アンチトリプシンは、プロテアーゼイン
ヒビターであり、その主な機能は幅広いスペクトルのプ
ロテアーゼであるエラスターゼを抑制することである。
哺乳動物の肺組織は、エラスターゼによる攻撃に特に弱
く、従ってα−1−アンチトリプシンを欠損又は不活性
化は肺組織弾性の喪失及び従って気腫を結果しうる。α
−1−アンチトリプシン活性の損失又は減少は、タバコ
の煙を含む環境汚染物によるα−1−アンチトリプシン
の酸化の結果である。α−1−アンチトリプシンの欠損
は、いくつかの遺伝的欠陥の一つから起りうる。ガデッ
ク(Gadek),ジエームス(Jame)E.及びR.D.クリスタ
ル(Crystal),「α−1−アンチトリプシン欠損」,
遺伝病の代謝的基礎、スタンブリー(Stanbury),J.B.
ら編、マグロウーヒル,ニューヨーク(1982),pp1450
−1467;及びキャロル(Garroll)ら,ネイチア,2988,3
29−334(1982)参照。
Alpha-1-antitrypsin is a protease inhibitor whose primary function is to inhibit the broad spectrum protease elastase.
Mammalian lung tissue is particularly vulnerable to attack by elastase, thus deficiency or inactivation of α-1-antitrypsin can result in loss of lung tissue elasticity and thus emphysema. α
The loss or reduction of -1-antitrypsin activity is the result of the oxidation of α-1-antitrypsin by environmental pollutants, including tobacco smoke. Deficiency of α-1-antitrypsin can result from one of several genetic defects. Gadek, James E. and RD Crystal, "alpha-1-antitrypsin deficiency",
Metabolic basis of genetic diseases, Stanbury, JB
Et al., McGraw-Hill, New York (1982), pp1450
-1467; and Garroll et al., Neitia, 2988 , 3
29-334 (1982).

従って、α−1−アンチトリプシンをコードするDNA配
列、及び選択マーカーとして、その生成物が複合培養基
上で宿主細胞の生育性又は正常増殖のために必須である
ところの遺伝子配列を含むDNA構造物を提供することが
本発明の目的である。
Therefore, a DNA structure containing a DNA sequence encoding α-1-antitrypsin and, as a selectable marker, a gene sequence whose product is essential for the growth or normal growth of host cells on complex culture media. It is an object of the invention to provide

本発明の別の目的は、複合媒体上での増殖により選択で
きかつα−1−アンチトリプシンを発現しうるプラスミ
ドを含む微生物の形質転換株を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a transformant strain of a microorganism containing a plasmid which can be selected by growth on a complex medium and can express α-1-antitrypsin.

さらに本発明の別の目的は、必須機能において欠陥を持
ち、これら欠陥的必須機能を補いかつα−1−アンチト
リプシンを発現できる遺伝子配列を持つDNA構造物のた
めの宿主として働きうる微生物株を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide a microbial strain which has a defect in essential function and which can serve as a host for a DNA structure having a gene sequence which can complement these defective essential functions and express α-1-antitrypsin. Is to provide.

本発明の別の目的は、形質転換微生物中でα−1−アン
チトリプシンを作る方法において、α−1−アンチトリ
プシンが、選択マーカーとして宿主微生物における必須
遺伝子の欠陥を補う遺伝子配列を含むDNA構造物上に含
まれる遺伝子の生成物である方法を提供することであ
る。
Another object of the present invention is a method for producing α-1-antitrypsin in a transformed microorganism, wherein α-1-antitrypsin comprises a DNA structure containing a gene sequence as a selectable marker that complements a defect of an essential gene in a host microorganism. It is to provide a method which is the product of a gene contained on an object.

本発明の別の目的は、当業者にとって明らかであろう。Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art.

本発明のまとめ 本発明に従い、α−1−アンチトリプシンを発現できか
つ特別の選択培養基を要せずに高いコピー数で維持され
るDNA構造物及び適当な宿主細胞が提供される。そのよ
うな条件における増殖は、より速い増殖、より大きい細
胞密度及び低減された生産コストをもたらす。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention there is provided a DNA construct capable of expressing α-1-antitrypsin and maintained in high copy number without the need for special selective culture media and a suitable host cell. Growth in such conditions results in faster growth, greater cell density and reduced production costs.

本発明は更に、複合培養基での正常細胞増殖のために必
要な機能における欠陥を持つ宿主細胞においてα−1−
アンチトリプシンを作る方法であって、この欠陥を補う
遺伝子及びα−1−アンチトリプシンをコードする配列
を含むDNA分子により宿主細胞を形質転換の段階を含む
方法を提供することである。
The present invention further relates to α-1-in host cells deficient in the functions required for normal cell growth in complex media.
It is an object of the invention to provide a method of making antitrypsin, which comprises the step of transforming a host cell with a DNA molecule containing a gene which complements this defect and a sequence encoding α-1-antitrypsin.

本明細書において、DNA構造物という言葉は、分子中の
ヌクレオチド配列が自然に作られた配列と同じでないよ
うに人により修飾された任意のDNA分子を意味する。DNA
構造物という言葉はまた、そのように修飾されたDNA分
子のクローンをも包含する。発現ベクターという言葉
は、複製の自律部位、転写開始部位及び宿主生物におい
て発現されるべき蛋白質をコードする少くとも一つの構
造的遺伝子を含むDNA構造物として定義される。発現ベ
クターはまた通常、宿主生物における蛋白質の発現を制
御するプロモーター及びターミネーターのような適当な
制御領域をも含むであろう。本発明に従う発現ベクター
はまた、本明細書で述べる必須遺伝子を含む選択マーカ
ーをも含むであろう。
As used herein, the term DNA construct means any DNA molecule modified by humans so that the nucleotide sequence in the molecule is not the same as the naturally-occurring sequence. DNA
The term construct also includes clones of DNA molecules so modified. The term expression vector is defined as a DNA construct containing an autonomous site for replication, a transcription initiation site and at least one structural gene encoding the protein to be expressed in the host organism. Expression vectors will usually also include appropriate control regions, such as promoters and terminators, which control the expression of the protein in the host organism. The expression vector according to the present invention will also include a selectable marker containing the essential genes described herein.

プラスミドという言葉は、その普通に用いられる意味、
すなわち自律的に複製し、通常閉じたループのDNAを意
味する。
The word plasmid has its commonly used meaning,
That is, it means DNA that is autonomously replicated and is normally closed loop.

添付した図面において: 第1図は、プラスミドpB4の構造を示す。In the accompanying drawings: Figure 1 shows the structure of plasmid pB4.

第2図は、プラスミドpB5の構造を示す。FIG. 2 shows the structure of plasmid pB5.

第3図は、プラスミドpB15Lの構造を示す。FIG. 3 shows the structure of plasmid pB15L.

第4図は、プラスミドpB5及びpB15Lで共形質転換された
S.セレビシエ(cerevisiae)株A2.7.CからのDNAのサザ
ーンブロットを示す。このブロットは、ゲノムCDC4座の
崩壊についてテストするためにCDC4の5′フランキング
領域からの2.5kb Bam HI−Hind IIIフラグメントでプ
ローブされた。レーンaは、pB5単独で形質転換された
細胞からのDNAを含む;レーンbは形質転換されてない
細胞:レーンc〜hは共形質転換体を含む。矢印は、プ
ローブにハイブリットするゲノムフラグメントを示す。
FIG. 4 is co-transformed with plasmids pB5 and pB15L
Figure 7 shows a Southern blot of DNA from S. cerevisiae strain A2.7.C. This blot was probed with a 2.5 kb Bam HI-Hind III fragment from the 5'flanking region of CDC4 to test for disruption of the genomic CDC4 locus. Lane a contains DNA from cells transformed with pB5 alone; lane b contains untransformed cells: lanes ch contain cotransformants. Arrows indicate genomic fragments that hybridize to the probe.

第5図は、S.ポンベ(pombe)POT1及びS.セレビシエTPI
1遺伝子の配列を、各々の推定された蛋白質配列ととも
に示す。S.ポンベTPI蛋白質配列の全体が与えられる。
S.セレビシエ蛋白質の配列は、それがS.ポムベ配列と異
る個所のみ示される。S.セレビシエ蛋白質配列における
位置1におけるメチオニンは、天然蛋白質には存在しな
い。
Figure 5 shows S. pombe POT1 and S. cerevisiae TPI.
The sequence of one gene is shown along with each deduced protein sequence. The entire S. pombe TPI protein sequence is given.
The S. cerevisiae protein sequence is shown only where it differs from the S. pombe sequence. The methionine at position 1 in the S. cerevisiae protein sequence is not present in the native protein.

第6図は、プラスミドpCPOTの構造を示す。FIG. 6 shows the structure of plasmid pCPOT.

第7図は、プラスミドpFATPOTの構造を示す。FIG. 7 shows the structure of plasmid pFATPOT.

第8図は、プラスミドpTPI−LEU2の構造を示す。FIG. 8 shows the structure of plasmid pTPI-LEU2.

詳細な説明 本発明は、必須遺伝子がα−1−アンチトリプシンを発
現できるプラスミドのようなDNA構造物上の選択マーカ
ーとして用いられうるという発見に部分的に基づく。必
須遺伝子という言葉は、複合培養基での細胞生育又は正
常増殖のために必要な機能をコードする任意の遺伝子と
定義される。複合培養基は、その中において栄養素が、
組成が良く定義されない生成物たとえば粗細胞エキス、
肉エキス、果汁、血清、蛋白質加水分解物などから導か
れる培養基である。従って、本発明に従う望む形質転換
体を選択するために、選択増殖培養基は単に慣用の複合
増殖養基であり、非形質転換宿主細胞に致命的な比較的
高価な抗生物質、金属拮抗剤、又は他の剤を含む、又は
非形質転換宿主に必要な一以上の特定の栄養素を欠く特
別の培養基ではない。必須遺伝子としては、細胞分割、
膜生合成、細胞壁生合成、細胞小器官生合成、蛋白質合
成、炭素源利用、RNA転写及びDNA複製のために必要な遺
伝子を包含するがこれらに限定されない。
DETAILED DESCRIPTION The present invention is based in part on the discovery that essential genes can be used as selectable markers on DNA constructs such as plasmids capable of expressing α-1-antitrypsin. The term essential gene is defined as any gene that encodes a function required for cell growth or normal growth in complex culture media. The complex medium contains nutrients
Products whose composition is not well defined, eg crude cell extract,
It is a culture medium derived from meat extract, fruit juice, serum, protein hydrolyzate and the like. Therefore, in order to select the desired transformants according to the present invention, the selective growth medium is simply a conventional complex growth nutrient, which is a relatively expensive antibiotic, metalloantagonist, or lethal to non-transformed host cells. It is not a particular culture medium that contains other agents or lacks one or more specific nutrients required for a non-transformed host. The essential genes are cell division,
It includes, but is not limited to, genes required for membrane biosynthesis, cell wall biosynthesis, organelle biosynthesis, protein synthesis, carbon source utilization, RNA transcription and DNA replication.

DNA構造物たとえばプラスミド上の選択マーカーとして
必須遺伝子を用いるために、適当な突然変異宿主細胞株
を提供することが必須である。ロスステイン(Rothstei
n)の一段階遺伝子崩壊法(Meth.in Enzymology 101:
202−210,1983)又は本明細書で述べる共形質転換手順
を用いて、ゲノムにおいて適当な必須遺伝子を欠失を有
する適当な宿主株が構成されうる。そのような欠失突然
変異体は、突然変異がプラスミドに担持される遺伝子物
質によりコードされる機能によって補われるときに増殖
する。宿主のゲノムの必須遺伝子(単数又は複数)にお
ける欠失は、コード領域及び/又はフランキング領域の
主要なセグメントを含むことが好ましい。必須遺伝子に
おける突然変異が点突然変異のみにより達成される様式
で行われるなら、突然宿主細胞が突然変異又は組換修復
メカニズムによって野性種に戻り、それによりプラスミ
ド担持遺伝子の使用により達成されうる選択性を低減又
は除去することがありうる。
In order to use the essential gene as a selectable marker on a DNA construct such as a plasmid, it is essential to provide a suitable mutant host cell line. Rothstei
n) One-step gene disruption method (Meth.in Enzymology 101 :
202-210, 1983) or the co-transformation procedure described herein can be used to construct a suitable host strain having a deletion of the appropriate essential gene in the genome. Such deletion mutants grow when the mutation is complemented by the function encoded by the genetic material carried on the plasmid. Deletions in the essential gene (s) of the host's genome preferably include major segments of the coding and / or flanking regions. If mutations in essential genes are made in a manner that is achieved by point mutations only, the host cell suddenly reverts to a wild species by a mutation or recombinational repair mechanism, which may result in selectivity that may be achieved by the use of plasmid-carrying genes. Can be reduced or eliminated.

必須遺伝子は、多重コピー(たとえばヒストン又はリボ
ソームRNA遺伝子)中に及び/又は遺伝子ファミリーと
呼ばれる多重の関連した形(たとえば種々のヘキソキナ
ーゼ遺伝子、又は種々のDNAポリメラーゼ遺伝子)中に
しばしば存する。そのような場合、これら重複した機能
は、所定の必須機能について多重に欠陥のある宿主細胞
を作るために次々と突然変異されうる。しかし、遺伝子
の活性を増すために高コピー数プラスミドを用いること
によって、プラスミド上の単一の必須遺伝子が多重の宿
主細胞欠陥を補いうる。高コピー数プラスミドは、クロ
ーニングされた外来遺伝子のコピー数の増加がこの遺伝
子によりコードされる蛋白質生成物の産生の増加を結果
するので望ましい。
Essential genes are often present in multiple copies (eg histone or ribosomal RNA genes) and / or in multiple related forms called gene families (eg different hexokinase genes, or different DNA polymerase genes). In such cases, these overlapping functions can be mutated one after the other to create multiple defective host cells for a given essential function. However, by using high copy number plasmids to increase the activity of the gene, a single essential gene on the plasmid may compensate for multiple host cell defects. High copy number plasmids are desirable because increased copy number of the cloned foreign gene results in increased production of the protein product encoded by this gene.

必須遺伝子を持つプラスミドの高コピー数を含む形失転
換体の選択は、各プラスミド担持必須遺伝子の発現レベ
ルを低下させることにより及び/又はプラスミド担持選
択マーカーによりコードされる遺伝子生成物の活性を低
下させることにより達成されうる。一つのアプローチ
は、必須遺伝子を突然変異して、遺伝子の転写及び/又
は翻訳速度が低減される又は遺伝子生成物がより低い特
異的活動を持つよう変えられることである。選択マーカ
ーとして用いられる必須遺伝子の発現レベルを下げるた
めの別の方法は、宿主細胞における欠陥を補うために別
の生物からの遺伝子を用いることである。そのような外
来遺伝子は、宿主細胞における発現について自然に欠陥
的でありうる。なぜなら転写及び/又は翻訳のためのシ
グナルは別の種において最適より低いであろうからであ
る。又は遺伝子生成物は低減した活性又は安定性を持つ
かも知れない。なぜならそれは異質の細胞環境にあるか
らである。
Selection of a form-transformant containing a high copy number of a plasmid having an essential gene is carried out by reducing the expression level of each plasmid-carrying essential gene and / or reducing the activity of the gene product encoded by the plasmid-carrying selection marker. Can be achieved. One approach is to mutate an essential gene so that the transcription and / or translation rate of the gene is reduced or the gene product is altered to have a lower specific activity. Another way to reduce the expression level of essential genes used as selectable markers is to use genes from another organism to compensate for the defect in the host cell. Such foreign genes can be naturally defective for expression in host cells. Because the signal for transcription and / or translation will be suboptimal in another species. Alternatively, the gene product may have reduced activity or stability. Because it is in a heterogeneous cellular environment.

複合培養基における細胞生育又は正常増殖のために必要
な幅広い範囲の機能が存在する。必要遺伝子における欠
陥又は欠失は、致死、細胞分割の速度の低下、細胞分割
の終止、DNA、RNA又は蛋白合成の停止、膜合成の停止、
細胞壁合成の停止、細胞小器官合成の停止、蔗糖代謝に
おける欠陥などを結果しうる。必須遺伝子の例として
は、酵母サッカロミケス セレビシエのCDC(細胞分割
サイクル)遺伝子(プリングル(Pringle)とハートウ
ェル(Hartwell),「サッカロミケス セレビシエ細胞
サイクル」ストラサーン(Strathern)ら編の酵母サッ
カロミケス ライフサイクル及び遺伝の分子生物学、57
−142中、コールド スプリング ハーバー(Cold Spr
ing Harbor),1981),S.セレビシエ及びエシェリヒア
コリ 解糖経路の機能をコードする遺伝子、及びS.セ
レビシエのSEC(ノビック(Novick)とシェクマン(Sch
ekman),プロシージングズ オブ ナショナルアカデ
ミー オブ サイエンスUSA(Proc.Nat.Acad.Sic.USA)
76:1856−1862,1979、及びノビックら、セル(Cell)2
1:205−215,1980)及びINO(カルバートソン(Culberts
on)とヘンリー(Henry),ジェネティクス(Genetic
s)80:23−40,1975)遺伝子が挙げられる。
There is a wide range of functions required for cell growth or normal growth in complex media. Defects or deletions in the required genes are lethal, slow cell division, stop cell division, stop DNA, RNA or protein synthesis, stop membrane synthesis,
It can result in arrest of cell wall synthesis, arrest of organelle synthesis, defects in sucrose metabolism, etc. Examples of the essential genes include yeast Saccharomyces cerevisiae CDC (cell division cycle) genes (Pringle and Hartwell), "Saccharomyces cerevisiae cell cycle", edited by Strathern and others. Molecular biology, 57
-142, Cold Spring Harbor (Cold Spr
ing Harbor), 1981), S. cerevisiae and Escherichia coli genes encoding the functions of the glycolytic pathway, and S. cerevisiae SEC (Novick and Shekman (Sch.
ekman), Procedures of National Academy of Sciences USA (Proc.Nat.Acad.Sic.USA)
76: 1856-1862, 1979, and Novic et al., Cell 2
1: 205-215, 1980) and INO (Culberts
on) and Henry, Genetics
s) 80: 23-40, 1975) gene.

必須遺伝子欠陥の宿主細胞の一つの好ましいクラスは、
cdc突然変異として知られるCDC遺伝子における欠陥を含
み、これは細胞分割サイクルの段階特異的阻止をもたら
す。多くのcdc突然変異は、特定のCDC遺伝子生成物の合
成又は機能に影響することによって、細胞サイクルに必
須の事象の完全な妨害を起す。そのような突然変異は、
生化学的に又は形態学的に観察されうる事象に対する効
果によって同定されうる。多くの既知のcdc突然変異
は、環境条件的致死性(すなわち温度敏感な)突然変異
であり、これは制限的条件下で増殖された突然変異細胞
の正常な成長の終止を結果する。しかし、cdc突然変異
から生じた主な欠陥は、階段特異的機能における欠陥自
体である必要はない。たとえば、連続的に合成された遺
伝子生成物は段階特異的機能を持ちうる;酵母解糖遺伝
子PYK1における(酵素ピルベートキナーゼに対する)欠
陥が細胞分割サイクル突然変異cdc19(カワサキ,博士
論文,ワシントン大学,1979)に対して対立的である。
この突然変異は、典型的酵母複合培養基YEPD(1%酵母
エキス、2%バクトペプトン、及び2%デキストロー
ス)中でインキュベートされた細胞のG1相における細胞
サイクル停止を結果する。すなわち、cdc突然変異が段
階特異的機能における欠陥を結果するか又はそれが段階
特異的機能を持つ遺伝子生成物の抑制又は不能化突然変
異を起すかに拘らず、欠陥の効果は、モニターされう
る。
One preferred class of host cells with essential gene defects is
It contains a defect in the CDC gene known as the cdc mutation, which results in stage-specific arrest of the cell division cycle. Many cdc mutations cause complete blockage of cell cycle essential events by affecting the synthesis or function of specific CDC gene products. Such mutations
It can be identified by the effect on the event that can be observed biochemically or morphologically. Many known cdc mutations are environmentally conditionally lethal (ie, temperature sensitive) mutations that result in the termination of normal growth of mutant cells grown under limiting conditions. However, the main defect resulting from the cdc mutation need not be the defect itself in step-specific function. For example, a continuously synthesized gene product may have a stage-specific function; a defect in the yeast glycolytic gene PYK1 (for the enzyme pyruvate kinase) is a cell division cycle mutation cdc19 (Kawasaki, PhD, Washington University, 1979).
This mutation results in cell cycle arrest in the G1 phase of cells incubated in the typical yeast complex medium YEPD (1% yeast extract, 2% bactopeptone, and 2% dextrose). That is, regardless of whether the cdc mutation results in a deficiency in stage-specific function or it causes a suppressive or inactivating mutation of the gene product with a stage-specific function, the effect of the deficiency can be monitored. .

プリングルとハートウエル(上述)は、いくつかの51CD
C遺伝子の機能を記述している。本発明を実施するに用
いるために、そのような遺伝子は、望む突然変異を持つ
株における補償によって遺伝子ライブラリーから分離さ
れうる。遺伝子ライブラリーは、公知の手順に構成され
うる(たとえばナスミス(Nasmyth)とリード(Reed),
Proc.Natl.Acad.Sci.USA77:2119−2123,1980:及びナス
ミスとタチェル(Tatchell),セル19:753−764,198
0)。望むcdc突然変異を持つ株は、本明細書で述べられ
るように作られ、又は公共的に入手できる寄託機関たと
えばATCC及びバークレー イースト ストック センタ
ーから入手できる。
Pringle and Hartwell (see above) have some 51CD
Describes the function of the C gene. For use in practicing the present invention, such genes can be isolated from the gene library by compensation in strains carrying the desired mutation. Gene libraries can be constructed by known procedures (eg, Nasmyth and Reed,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 2119-2123, 1980: and Nasmith and Tatchell, cels 19: 753-764,198.
0). Strains with the desired cdc mutations are made as described herein or are available from publicly available depository institutions such as the ATCC and Berkeley East Stock Centers.

必須遺伝子の第二の好ましいクラスは、解糖経路に関係
する生成物をコードするものであり、代謝酵素及び調節
機能をコードする遺伝子を包含する。同定されたS.セレ
ビシエにおける解糖経路遺伝子の例は、解糖調節遺伝子
GCR1及び酵素トリオース ホスフェート イソメラー
ゼ,ヘキソキナーゼ1,ヘキソナーゼ2,ホフホグルコース
イソメラーゼ,ホスホグリセラートキナーゼ,ホスホ
フラクトキナーゼ,エノラーゼ,フラクトース1,6−ビ
スホスフェート デハイドロゲナーゼ,及びグリセ ラ
ルデヒド3−ホスフェート デハイドロゲナーゼをコー
ドする遺伝子である。上述したように、ピルベート キ
ナーゼ遺伝子は、カワサキにより同定され、記述され
た。酵母ホスホ グリセラートキナーゼ遺伝子を含み、
調節シグナルを伴うプラスミドは、ヒッツェマン(Hitz
eman)ら、(ジャーナル オブ バイオロジィー アン
ド ケミストリー(J.Biol.Chem.)225:12073−12080,1
980)により記述された。酵母トリオース ホスフェー
トの分離及び配列決定は、アルバー(Alber)とカワサ
キ(ジャーナル オブ モレキュラー アンド アプラ
イド ジェネティクス)(J.Mol.Appl.Genet.)1:419−
434,1982)及びカワサキとフレンケル(Fraenkel)(バ
イオケム バイオフィズ リス コム(Biochem.Biophy
s.Res.Comm.)108:1107−1112,1982)により記述され
る。
A second preferred class of essential genes, which encode products involved in the glycolytic pathway, include genes encoding metabolic enzymes and regulatory functions. Examples of glycolytic pathway genes identified in S. cerevisiae are glycolytic regulatory genes
GCR1 and Enzymes Triose Phosphate Isomerase, Hexokinase 1, Hexonase 2, Hoffhoglucose Isomerase, Phosphoglycerate Kinase, Phosphofructokinase, Enolase, Fructose 1,6-bisphosphate Dehydrogenase, and Glyceraldehyde 3-phosphate Dehydrogen It is a gene that encodes Nase. As mentioned above, the pyruvate kinase gene was identified and described by Kawasaki. Contains the yeast phosphoglycerate kinase gene,
Plasmids with regulatory signals are Hitzmann (Hitz
eman) et al. (J. Biol. Chem.) 225: 12073-12080,1 (Journal of Biology and Chemistry).
980). Isolation and sequencing of yeast triose phosphate was performed by Alber and Kawasaki (Journal of Molecular and Applied Genetics) (J.Mol.Appl.Genet.) 1: 419-
434,1982) and Kawasaki and Fraenkel (Biochem.Biophy.
s.Res.Comm.) 108: 1107-1112, 1982).

特に好ましい解糖遺伝子は、TPI1であり、これは、グリ
セラルヒド−3−ホスフェート及びジヒドロキシアセト
ン−3−ホスフェートの相互転化を触媒し従って解糖及
びグリコネオゲネシスのために必須の酵素、酵母トリオ
ース ホスフェト イソメラーゼをコードする。S.セレ
ビシエにおいて、第一遺伝子座TPI1は、この機能を暗号
する。TPI1における突然変異を有する細胞は、グルコー
ス上で増殖せず、他の炭素源上で少ししか増殖しない。
A particularly preferred glycolytic gene is TPI1, which catalyzes the interconversion of glyceraldehyde-3-phosphate and dihydroxyacetone-3-phosphate, and thus is an enzyme essential for glycolysis and glyconeogenesis, the yeast triose phosphate isomerase. Code In S. cerevisiae, the first locus TPI1 encodes this function. Cells with mutations in TPI1 do not grow on glucose and only slightly on other carbon sources.

S.セレビシエ TPI1遺伝子は、tpi1突然変異の補償によ
り分離された(アルバーとカワサキ(上述)、及びカワ
サキとフレンケル(上述))。分裂酵母シゾサッカロミ
ケス ホンベからのトリオース ホスフェート イソメ
ラーゼ遺伝子(POT1)が同じS.セレビシエ突然変異の補
償により分離され、第5図に示すように配列決定され
た。POT1と名付けられたS.ポンベ遺伝子の配列は、S.ポ
ンベTPI蛋白質がS.セレビシエのTPI蛋白質と相同である
ことを示した。
The S. cerevisiae TPI1 gene was isolated by compensation for the tpi1 mutation (Alber and Kawasaki (supra), and Kawasaki and Frenkel (supra)). The triose phosphate isomerase gene (POT1) from the fission yeast Schizosaccharomyces hombe was isolated by compensation for the same S. cerevisiae mutation and sequenced as shown in FIG. The sequence of the S. pombe gene designated POT1 showed that the S. pombe TPI protein is homologous to the S. cerevisiae TPI protein.

通常の場合、DNA構造物(プラスミド)において用いら
れる必須遺伝子は宿主種からの野生タイプ遺伝子であろ
うが、ある場合には宿主細胞にとって外来の必須遺伝子
を用いることが好ましい。なぜなら外来遺伝子は自然に
欠陥的であり、それによって高プラスミドコピー数に対
して選択可能であるからである。用いられるそのような
外来必須遺伝子の例として、ここでの例の一つは、S.ポ
ンベ POT1遺伝子がS.セレビシエ宿主における選択マー
カーとして有効に用いられることを示す。
Usually, the essential gene used in the DNA construct (plasmid) will be a wild-type gene from the host species, but in some cases it is preferable to use an essential gene that is foreign to the host cell. Because foreign genes are naturally defective, they are selectable for high plasmid copy numbers. As an example of such an exogenous essential gene used, one of the examples here shows that the S. pombe POT1 gene is effectively used as a selectable marker in S. cerevisiae hosts.

選択マーカーとして必須遺伝子を含む本発明に従うDNA
構造物は、必須遺伝子の機能において欠陥のある突然変
異宿主細胞中に形質転換されよう。適当に当然変異され
た宿主細胞が作られなければならないか、又は公共寄託
機関から容易に入手できる。適当な突然変異体を得るた
めに野生タイプの細胞の突然変異化は、慣用の方法で達
成されうる。たとえば、野生タイプ細胞が、慣用の突然
変異化剤たとえばエタン メチルスルホネートにより処
理され、補償が起るコロニーを同定するために必須遺伝
子を含むプラスミドで形質転換される。あるいは、ゲノ
ムが崩壊されて、特定の突然変異を作る(ロススティ
ン、上述)。
DNA according to the invention containing an essential gene as selectable marker
The construct will be transformed into a mutant host cell that is defective in the function of the essential gene. Appropriately mutated host cells must be made or are readily available from public depository institutions. Mutagenesis of wild-type cells to obtain the appropriate mutants can be accomplished by conventional methods. For example, wild-type cells are treated with a conventional mutagenizing agent such as ethane methyl sulfonate and transformed with a plasmid containing the essential gene to identify colonies for which compensation has occurred. Alternatively, the genome is disrupted to create specific mutations (Rosstin, supra).

宿主細胞中に必須遺伝子を含むプラスミドの安定性は、
宿主細胞における相同の必須遺伝子配列の不存在に依存
しうる。宿主における遺伝欠陥は、プラスミドが維持さ
れることを保証する。なぜなら、宿主細胞の増殖は必須
遺伝子機能の欠除により起らず又は厳しく制限されるで
あろうからである。加えて、プラスミド自体の完全性
は、プラスミド担持必須遺伝子と宿主ゲノム中の対応す
る座の間の相同性の不存在に依存するであろう。なぜな
ら、各プラスミドとゲノム座の間の組換えは突然変異及
びプラスミドの両者の細胞を治ゆするであろうからであ
る。すなわち、ゲノム必須遺伝子を不活性化する宿主細
胞ゲノム中の突然変異が本質的に自然であること、即ち
欠失が染色体遺伝子のコード領部及び/又はフランキン
グ領域のDNA配列から成ることが好ましい。これが達成
されると、組換えによるゲノム突然変異の治ゆは、あま
り起きなくなる。
The stability of the plasmid containing the essential gene in the host cell is
It may depend on the absence of homologous essential gene sequences in the host cell. Genetic defects in the host ensure that the plasmid is maintained. This is because host cell growth will not occur or will be severely limited by the lack of essential gene function. In addition, the integrity of the plasmid itself will depend on the absence of homology between the plasmid-carrying essential gene and the corresponding locus in the host genome. Because, recombination between each plasmid and the genomic locus will cure both mutation and plasmid cells. That is, it is preferred that the mutation in the host cell genome that inactivates the essential genomic gene is essentially natural, ie the deletion consists of a DNA sequence in the coding region and / or flanking region of a chromosomal gene. . Once this is achieved, cure of recombinational genomic mutations is less likely.

本発明のフランキングは、適当な突然変異宿主細胞中に
維持されるとき、予期せぬことに安定である。好ましい
宿主細胞は酵母である;しかし他の真核細胞ならびに原
核細胞も用いうる。酵母細胞の場合、本発明に従うフラ
ンキングの安定性は、動原体を含む酵母プラスミドのそ
れをさえ越えるようである。環状動原体プラスミドは、
酵母について従来報告された最も安定なプラスミドに含
まれるが、しかし極端に低いコピー数が欠点である(ク
ラーケとカーボン、上述、とスティンクコムら、1982、
上述)。線形動原体酵母プラスミドは、プラスミド長に
依存して、不安定であるか低コピー数で依存する(ハー
レイとスゾスタク、上述)。従って、必須遺伝子を担持
するプラスミドの改善された安定性が達成されること
は、予期せぬ利点である。
The flanks of the invention are unexpectedly stable when maintained in a suitable mutant host cell. The preferred host cell is yeast; however, other eukaryotic cells as well as prokaryotic cells may be used. In the case of yeast cells, the stability of the flanks according to the invention appears to even exceed that of yeast plasmids containing centromeres. The circular centromere plasmid is
It is among the most stable plasmids ever reported for yeast, but suffers from an extremely low copy number (Krake and Carbon, supra and Stinkcome et al., 1982,
Above). Linear centromere yeast plasmids are unstable or low copy number dependent, depending on plasmid length (Harley and Suzostak, supra). Thus, achieving improved stability of plasmids carrying essential genes is an unexpected advantage.

POT1及びCDC4遺伝子は、発現ベクター上の選択マーカー
としての必須遺伝子の利用の二つの例である。これら二
つの遺伝子は、複合培養基上での細胞増殖のために必要
な幅広いクラスの遺伝子に属する。他の必須遺伝子の使
用は、複合増殖条件を含む植物又は動物組織培養株にお
けるプラスミド選択を可能にし、また極端には、血、血
清、又は生きた動物又は植物からの液汁から栄養を受け
る細胞中でのプラスミドの維持を可能にする。
The POT1 and CDC4 genes are two examples of the use of essential genes as selectable markers on expression vectors. These two genes belong to a broad class of genes required for cell growth on complex culture media. The use of other essential genes allows for plasmid selection in plant or animal tissue culture strains containing complex growth conditions and, in the extreme, in cells that are nourished from blood, serum, or sap from live animals or plants. Allows maintenance of the plasmid at

本明細書で述べるプラスミドを用いる実験から得たデー
タは、ヒトα−1−アンチトリプシン(AT)産生が選択
マーカーとしてS.ポンベPOT1遺伝子の使用によって、従
来の栄養要求性選択マーカーLEU2を含む類似のプラスミ
ドにより得られるAT産生に比べて二倍にされることを示
す。これらの結果は、POT1含有プラスミドが、これらが
それから誘導されたところの非POT1プラスミドよりもコ
ピー数において機能的により大きいことを示す。
The data obtained from the experiments with the plasmids described herein show that human α-1-antitrypsin (AT) production is similar to that of the conventional auxotrophic selection marker LEU2 by the use of the S. pombe POT1 gene as a selection marker. It is shown that the AT production is doubled as compared with the AT production obtained by the plasmid. These results indicate that POT1-containing plasmids are functionally larger in copy number than the non-POT1 plasmids from which they were derived.

本発明に従うDNA構造物すなわち特にプラスミドを作る
ために用いられる手法は、慣用の方法を含む。DNA構造
物において用いられる必須遺伝子は、もし遺伝子の構造
が知られているなら、ラベルされたDNAプローベを用い
てライブラリーから分離される、又はDNAライブラリー
のセグメントを普通のベクターに結合し、このベクター
を特定の必須遺伝子において欠陥の突然変異細胞中に形
質転換し、そして補償された株をさがすことによって同
定される。必須遺伝子を含む適当なDNAフラグメントが
同定されると、それは発現されるであろう構造的蛋白質
をコードする。
The techniques used to make the DNA constructs according to the invention, and in particular the plasmids, include the conventional methods. An essential gene used in a DNA construct is separated from the library using a labeled DNA probe if the structure of the gene is known, or a segment of the DNA library is attached to a common vector, This vector is identified by transforming into mutant cells defective in certain essential genes and looking for compensated strains. Once a suitable DNA fragment containing the essential gene has been identified, it encodes the structural protein that will be expressed.

DNA配列を含むベクターに結合される。必須遺伝子は、
宿主生物内での発現に必要なそれ自身のプロモーター及
び他の対照と共に用いられうる。あるいは、必須遺伝子
の発現を増す又は減らすために、異種プロモーターが用
いられうる。DNAフラグメントの結合の方法は、実施す
るに十分に記載されており、当業者にとって十分であ
る。
Bound to a vector containing the DNA sequence. The essential gene is
It can be used with its own promoter and other controls required for expression in the host organism. Alternatively, a heterologous promoter can be used to increase or decrease expression of essential genes. The method of ligation of DNA fragments is well described to perform and is well within the skill of the art.

DNA構造物の調製後に、それは形質転換条件下に宿主生
物中に形質転換される。原核細胞及び真核細胞(組織培
養細胞を含め)を形質転換するための方法は、文献で知
られている。
After preparation of the DNA construct, it is transformed into the host organism under transformation conditions. Methods for transforming prokaryotic and eukaryotic cells, including tissue culture cells, are known in the literature.

上述したように、宿主生物は、プラスミド上の必須遺伝
子の選択のための必須機能において欠陥を持たねばなら
ない。突然変異宿主株は、通常の寄託機関から入手で
き、又は突然変異化及び適当な突然変異を持つ突然変異
体をスクリーニングすることにより野生タイプから慣用
の手段により作られうる。
As mentioned above, the host organism must be deficient in essential function for the selection of essential genes on the plasmid. Mutant host strains are available from conventional depository institutions or can be made by conventional means from wild type by mutagenizing and screening mutants with the appropriate mutations.

形質転換された宿主は、次に慣用の複合培養基上での増
殖により選択されうる。酵母の場合、YEPD(1%酵母エ
キス、2%バクトペプチン及び2%デキストロース)の
ような慣用の培養基が用いられうる。本発明に従う必須
遺伝子を含む選択マーカーが、DNA構成に適当である場
合にはいっでもマーカーとして使用でき、そして従って
本発明に従う必須遺伝子選択マーカーを含む構造物は多
くの用途を持つことが認められよう。下記の実施例は、
そのような用途の例示のための示され、制限のためでは
ない。
Transformed hosts can then be selected by growth on conventional complex media. In the case of yeast, conventional culture media such as YEPD (1% yeast extract, 2% bactopeptin and 2% dextrose) can be used. It will be appreciated that the selectable marker comprising the essential gene according to the invention can be used as a marker whenever it is suitable for the DNA construction, and thus the construct comprising the essential gene selectable marker according to the invention has many uses. . The example below
It is shown for illustration of such applications and not for limitation.

別記なき限り、標準分子生物学的手法が用いられた。酵
素は、ベセスダ(Bethesda)研究所、ニューイングラン
ドバイオラブズ、及びボーリンガー(Boehrnger)マン
ハイム バイオケミカルズから得られ、製造者により指
示されたように又はマニアチス(Maniatis)ら(モレキ
ュラークローニング:A実験室マニュアル、コールド ス
プリング ハーバー ラボラトリー,1982)により記載
されたように用いられた。大腸菌培養物は、マニアチス
ら(上述)に開示されるように塩化カルシウム法によっ
て形質転換された。酵母培養菌は、ベッグズ(Beggs)
の方法を本明細書で述べるように修正して用いて形質転
換された。
Standard molecular biology techniques were used unless otherwise indicated. Enzymes were obtained from the Bethesda Institute, New England Biolabs, and Boehrnger Mannheim Biochemicals, as directed by the manufacturer or Maniatis et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual). , Cold Spring Harbor Laboratory, 1982). E. coli cultures were transformed by the calcium chloride method as disclosed in Maniatis et al. (Supra). The yeast culture is Beggs.
Was transformed using the method described above with modifications as described herein.

実施例 1 選択マーカーとしてのS.セレビシエ DCD4遺伝子A安定
なCDC4含有プラスミドの構成 酵母ゲノム ライブラリーは、San3Aによる酵母DNAの部
分的消化、蔗糖勾配によりサイズ選択、及びBamHIで予
め消化された酵母ベクターYRp7中への選択されたフラグ
メントの挿入により構成された(ナスミス(Nasmyth)
とリード(Reed)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA.77:2119−
2123,1980)。CDC4遺伝子を含む組換えプラスミドが、
酵母株GEB5(MATA cdc4−4 leu2 trpl lys1 ura
l)及びGEB7(MATa cdc4−3 leu2 trpl lysl)を
ライブラリーによる形質転換により分離された。これら
の株は、株A364Acdc4−3及びA364Acdc4−4(ハートウ
エルら、ジェネティクス74:267−286,1975)から、高頻
度で形質転換すると知られた株(K79〔MATαlou2 trp
1〕(ナスミスら、ネイチア289:244−250,1981:タッチ
ェルら、セル27:25−35,1981)との交配及び続いての高
形質転換株(K79及びK80〔MATa lou2 trp1 lys1〕)
への戻し交配により望む遺伝的背景(lou2 trp1)でcd
c4−3及びcdc4−4突然変異を得ることによって誘導さ
れた。トリプトファン原栄養性及び制限的温度(37゜)
で増殖する能力についての形質転換体の選択は、ゲノム
中の組込まれCDC4座にマップすると判った一つのそのよ
うなプラスミド(pJY35と名付けられた)を同定した。
自発的プラスミド組込み体は、それらの選択的増殖利点
に基づいて同定された。この生長利点は、元のプラスミ
ド上でのCDC4を結合された遺伝子の存在により、これは
高コピー数で存在するとき(すなわちプラスミドが宿主
ゲノム中に組込まれなかったとき)に細胞増殖にとって
有害である。組込み体において、TRP1 プラスミドマー
カーは、SUP11に遺伝子的に結合されることが見られ、
これは染色体VI上のCDC4に結合される(モルチマー(Mo
rtimer)とシルド(Shild),「サッカロミケス セレ
ビシエの遺伝子マップ」,ストラサーンら編、酵母サッ
カロミケス セレビシエ ライフサイクルと遺伝の分子
生物学,641−651,コールド スプリング ハーバー198
1)。cdc4−3補償領域は6.4kbBamHIフラグメントとし
て精製され、T4DNAリガーゼを用いて、Bam HIで予め開
裂されたベクーターYRp(ストルール(Struhl)ら、Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA76:1035−1039,1979)に結合され
た。この構造物はpJY51として知られ、第1図に示され
る。
Example 1 Construction of S. cerevisiae DCD4 Gene A Stable CDC4-Containing Plasmids as Selectable Markers The yeast genomic library consisted of partial digestion of yeast DNA with San3A, size selection by sucrose gradient, and yeast vector predigested with BamHI. Constructed by insertion of selected fragments into YRp7 (Nasmyth)
Reed, Proc.Natl.Acad.Sci.USA.77: 2119-
2123, 1980). A recombinant plasmid containing the CDC4 gene,
Yeast strain GEB5 (MATA cdc4-4 leu2 trpl lys1 ura
l) and GEB7 (MATa cdc4-3 leu2 trpl lysl) were isolated by transformation with the library. These strains were strains known to be transformed with high frequency from strains A364Acdc4-3 and A364Acdc4-4 (Hartwell et al., Genetics 74: 267-286,1975) (K79 [MATαlou2 trp
1) (Nasmith et al., Nichia 289: 244-250,1981: Tatchell et al., Cell 27: 25-35,1981) and subsequent high transformants (K79 and K80 [MATa lou2 trp1 lys1])
On a genetic background (lou2 trp1) desired by backcrossing to
It was induced by obtaining the c4-3 and cdc4-4 mutations. Tryptophan prototrophy and limiting temperature (37 °)
Selection of transformants for their ability to grow in E. coli identified one such plasmid (designated pJY35) that was found to map to the integrated CDC4 locus in the genome.
Spontaneous plasmid integrants were identified based on their selective growth advantage. This growth advantage is detrimental to cell growth when present in high copy number (ie when the plasmid was not integrated into the host genome) due to the presence of the CDC4 linked gene on the original plasmid. is there. In the integrant, the TRP1 plasmid marker was found to be genetically linked to SUP11,
It is bound to CDC4 on chromosome VI (Mortimer (Mo
rtimer) and Shild, “Saccharomyces cerevisiae genetic map”, edited by Strasan et al., Yeast Saccharomyces cerevisiae Life cycle and molecular biology of inheritance, 641-651, Cold Spring Harbor 198.
1). The cdc4-3 compensation region was purified as a 6.4 kb BamHI fragment and was pre-cleaved with BamHI using the T4 DNA ligase, Becotor YRp (Struhl et al., Proh.
c.Natl.Acad.Sci.USA76: 1035-1039,1979). This construct is known as pJY51 and is shown in FIG.

第1図において、CDC4コード領域が下記の方法でフラン
キング ゲノムDNA配列から精製された。プラスミドpJY
51がHind IIIで開裂され、CDC4領域を含む3.6kbフラグ
メントがバクテリア プラスミドpBR322中でサブクロー
ンされた。この構造物は、Bam HIで完全に消化され、Hi
nc IIで部分的に消化され、約2.3kbのCDC4含有フラグメ
ントが精製された。
In FIG. 1, the CDC4 coding region was purified from the flanking genomic DNA sequence by the following method. Plasmid pJY
51 was cleaved with Hind III and a 3.6 kb fragment containing the CDC4 region was subcloned in the bacterial plasmid pBR322. This construct was completely digested with Bam HI and
A CDC4 containing fragment of approximately 2.3 kb was purified by partial digestion with nc II.

Hinc IIフラグメント末端は、リンカー配列(配列:5′C
CGGATCCGG3′、コラボラティブリサーチから得られた)
の付加及び続いて過剰のリンカーの除去のためのBam HI
での消化によって、Bam HI末端に転化された。CDC4遺伝
子の約1.9kbを含む得たフラグメントは、プラスミドpJY
70を作るためにYRp7のBam HI部位中に挿入された。この
プラスミドは、上述のcdc4−3突然変異を捕うように見
えた。この1.9kbフラグメントはCDC4遺伝子の5′−及
び3′−コード領域の両者の小さな部分を欠くが、それ
は驚ろくことに温度感性欠陥を補う。たぶん、CDC4配列
の転写及び翻訳はプラスミドのpBR322領域中に位置する
配列により制御され、機能的遺伝子生成物の産生を可能
にする。
The end of the Hinc II fragment had a linker sequence (sequence: 5'C
CGGATCCGG3 ', obtained from collaborative research)
Bam HI for the addition of and subsequent removal of excess linker
It was converted to the Bam HI end by digestion with. The resulting fragment containing approximately 1.9 kb of the CDC4 gene was plasmid pJY.
It was inserted into the Bam HI site of YRp7 to make 70. This plasmid appeared to catch the cdc4-3 mutation described above. This 1.9 kb fragment lacks a small portion of both the 5'- and 3'-coding regions of the CDC4 gene, which surprisingly compensates for the temperature-sensitive defect. Probably the transcription and translation of the CDC4 sequence is controlled by sequences located in the pBR322 region of the plasmid, allowing production of a functional gene product.

プラスミドpJY70は酵母TRP1及びARS1配列を除くためのE
coRIで開裂され、そして再び結合されてpBR322及びCDC4
配列を含むハイブリッド プラスミドを与えた。このプ
ラスミドはpJY71として知られ、第1図に示される。
Plasmid pJY70 is an E for removing the yeast TRP1 and ARS1 sequences.
cBR cleaved and religated to pBR322 and CDC4
A hybrid plasmid containing the sequence was given. This plasmid is known as pJY71 and is shown in FIG.

1.9kb酵母配列は、Bam HI−Hind IIIフラグメントとし
てpJY71から精製された。このフラグメントは、Bam HI
とHind IIIでの消化により線形化されたpBR322に結合さ
れてプラスミドpB4を作った。これは第1図に示され
る。
The 1.9 kb yeast sequence was purified from pJY71 as a Bam HI-Hind III fragment. This fragment is Bam HI
And ligated into linearized pBR322 by digestion with HindIII to create plasmid pB4. This is shown in FIG.

CDC4領域は、高コピー数酵母ベクター中への挿入のため
にpB4から再び分離された。そのようなベクターは、酵
母2μプラスミドの複製のオリジン、及び興味ある外来
遺伝子のためのクローニング部位として働く一以上の制
限酵素開裂部位を含むであろう。好ましくは、そのよう
な部位はプラスミド上のユニーク部位であろう。好まし
いベクターはMW5であり、これは酵母2μプラスミド複
製オリジンとユニークEcoRIとBam HIクローニング部位
を含む。第2図において、プラスミドMW5は、プラスミ
ドYRp7′(スティンクコムら、ネイチア282:39−43、19
79)から、EcoRIで部分的開裂により平均分子当り二つ
のEcoRI部位の一つを開裂することによって誘導され
た。線形分子の得た非対末端は、DNAポリメラーゼを用
いて満たされ、得られたブラント末端はT4 DNAリガー
ゼを用いて再結合された。ARS1配列に近接するEcoRI部
位を保持する得たプラスミドを次に選択した。ARS1配列
はPstIとEcoRIでの消化により除かれ、酵母2μDNAの複
製オリジンを含むプラスミドYEp13(ブローチ(Broac
h)ら、ジーン(Gene)8:121−133,1979)のPstI−EcoR
Iフラグメントで置き代えられた。MW5と呼ばれる得たプ
ラスミドを第2図に示す。
The CDC4 region was reisolated from pB4 for insertion into a high copy number yeast vector. Such a vector would contain the origin of replication of the yeast 2μ plasmid, and one or more restriction enzyme cleavage sites that serve as cloning sites for the foreign gene of interest. Preferably such a site will be a unique site on the plasmid. A preferred vector is MW5, which contains the yeast 2μ plasmid replication origin and unique EcoRI and BamHI cloning sites. In FIG. 2, the plasmid MW5 is the plasmid YRp7 ′ (Stinkcome et al., Nichia 282: 39-43, 19).
79) was derived by cleavage of one of the two EcoRI sites per average molecule by partial cleavage with EcoRI. The resulting unpaired ends of the linear molecule were filled in using DNA polymerase and the resulting blunt ends were religated using T4 DNA ligase. The resulting plasmids carrying an EcoRI site adjacent to the ARS1 sequence were then selected. The ARS1 sequence was removed by digestion with PstI and EcoRI and contained the plasmid YEp13 (broach (Broac
h) et al., Gene 8: 121-133, 1979) PstI-EcoR.
Replaced by I fragment. The resulting plasmid, called MW5, is shown in FIG.

CDC4領域は、高コピー数酵母ベクター中への挿入のため
にpB4から再び分離された。そのようなベクターは、酵
母2プラスミドの複製のオリジン、及び興味ある外来遺
伝子のためのクローニング部位として働く一以上の制限
酵素開裂部位を含むであろう。好ましくは、そのような
部位はプラスミド上のユニーク部位であろう。好ましい
ベクターはMW5であり、これは酵母2ラスミド複製オリ
ジンとユニークEcoRIとBam HIクローニング部位を含
む。第2図において、プラスミドMW5は、プラスミドYR
7′(スティンクコムら、ネイチア282:39−43、1979)
から、EcoRIで部分的開裂により平均分子当り二つのEco
RI部位の一つを開裂することによって誘導された。線形
分子の得た非対末端は、DNAポリメラーゼを用いて満た
され、得られたブラント末端はT4 DNAリガーゼを用い
て再結合された。ARS1配列に近接するE‖RI部位を保持
する得たプラスミドをつぎに選択した。ARS1配列はPst1
とE‖RIでの消化により除かれ、酵母2μDNAの複製オ
リジンを含むプラスミドYEp13(ブローチ(Broach)
ら、ジーン(Gene)8:121−133,1979)のPstRIフラグメ
ントで置きかえられた。MW5と呼ばれる得たプラスミド
を第2図に示す。
The CDC4 region was reisolated from pB4 for insertion into a high copy number yeast vector. Such a vector would contain the origin of replication of the yeast 2 plasmid and one or more restriction enzyme cleavage sites that serve as cloning sites for the foreign gene of interest. Preferably such a site will be a unique site on the plasmid. A preferred vector is MW5, which contains the yeast 2 rasmid replication origin and unique EcoRI and BamHI cloning sites. In FIG. 2, the plasmid MW5 is the plasmid YR.
7 '(Stinkcome et al., Neacia 282: 39-43, 1979)
From EcoRI, two EcoEs per average molecule due to partial cleavage with EcoRI.
It was induced by cleaving one of the RI sites. The resulting unpaired ends of the linear molecule were filled in using DNA polymerase and the resulting blunt ends were religated using T4 DNA ligase. The resulting plasmids harboring the E | RI site adjacent to the ARS1 sequence were then selected. ARS1 sequence is Pst1
And plasmid YEp13 (broach) containing the origin of replication of the yeast 2μ DNA, which was removed by digestion with E‖RI.
, Gene 8: 121-133, 1979) with the PstRI fragment. The resulting plasmid, called MW5, is shown in FIG.

最終的なCDC4含有安定プラスミドを構成するために、MW
5はEcoRIとBamHIで開裂された。CDC4フラグメントは、
プラスミドpB4から、プラスミドをBamHIとEco RIで消
化することにより精製された。T4DNAリガーゼを用いて
二つのフラグメントを結合し、そのようにして作ったキ
メラ分子を大腸菌株RRI(ナスミスとリード、上述)中
に形質転換し、アンピシリン耐性、テトラサイクリン感
応性のコロニーについて選択した。一つのそのようなコ
ロニーから分離されたプラスミドpB5(第2図に示す)
は、酵素2μ複製オリジン、pBR322プラスミド配列、選
択マーカーTRP1、酵母CDC4コード配列の19kb,及びユニ
ークEcoRクローニング部位を含む。
To construct the final CDC4-containing stable plasmid, MW
5 was cleaved with EcoRI and BamHI. The CDC4 fragment is
The plasmid pB4 was purified by digesting the plasmid with BamHI and EcoRI. The two fragments were ligated using T4 DNA ligase and the chimeric molecule so produced was transformed into the E. coli strain RRI (Nasmis and Reed, supra) and selected for ampicillin resistant, tetracycline sensitive colonies. Plasmid pB5 isolated from one such colony (shown in Figure 2)
Contains the enzyme 2μ replication origin, pBR322 plasmid sequence, selectable marker TRP1, 19 kb of yeast CDC4 coding sequence, and a unique EcoR cloning site.

B.宿主CDC4遺伝子の崩壊のためのプラスミドの構成 本発明に従うCDC4含有プラスミドの、形質転換された宿
主における安定性は、宿主における機能性CDC4遺伝子の
欠損に依存する。プラスミドと染色DNAの間の組換えを
除くために、宿主ゲノムとCDC4含有安定プラスミドの間
に相同性が存在しないことが更に望ましい。適当に除去
されたCDC4座を持つ酵素株を得るために、野性型CDC4遺
伝子を含む酵母宿主は、崩壊された“CDC4遺伝子”(ロ
スステイン、上述)を持つ線形化されたプラスミドフラ
グメントにより形質転換されうる。線形化されたプラス
ミドフラグメントは、フラグメントの自由末端がCDC領
域内での組換えを高めるであろう故に、好ましい形質転
換剤である。そのようなプラスミドフラグメントは、完
全なゲノムCDC4座との組換えを促進するためにその末端
で完全なCDC4フランキング領域を持つであろう。プラス
ミド フランキングのCDC4フランキング領域の間に挿入
された遺伝子物質は、形質転換された宿主中で選択され
うる表型的特徴(TRP1又はLEU2のような選択マーカー)
をコードするであろう。崩壊するプラスミドは好ましく
はまた、宿主ゲノム中への崩壊されたCDC4選択マーカー
配列の組込みについて選択するために、複製の酵母オリ
ジンを欠くであろう。線形化されたプラスミドでの形質
転換に続いて、遺伝子組換えは宿主のゲノム配列の代り
に崩壊された配列の置換を結果する。CDC4遺伝子が今や
除去された細胞は次に、崩壊において用いられたマーカ
ーに従って選択できる。
B. Construction of plasmids for disruption of the host CDC4 gene The stability of the CDC4-containing plasmid according to the invention in transformed hosts depends on the loss of the functional CDC4 gene in the host. It is further desirable that there is no homology between the host genome and the CDC4 containing stable plasmid to eliminate recombination between the plasmid and the stained DNA. To obtain an enzyme strain with the appropriately removed CDC4 locus, a yeast host containing the wild-type CDC4 gene was transformed with a linearized plasmid fragment containing the disrupted "CDC4 gene" (Rosstein, supra). Can be done. Linearized plasmid fragments are the preferred transforming agents because the free ends of the fragments will enhance recombination within the CDC region. Such a plasmid fragment will have a complete CDC4 flanking region at its end to facilitate recombination with the complete genomic CDC4 locus. The genetic material inserted between the CDC4 flanking regions of the plasmid flanking is a tabular feature (selectable marker such as TRP1 or LEU2) that can be selected in the transformed host.
Would code. The disrupting plasmid will also preferably lack a replicating yeast origin to select for integration of the disrupted CDC4 selectable marker sequence into the host genome. Following transformation with the linearized plasmid, genetic recombination results in the replacement of the disrupted sequence instead of the host genomic sequence. Cells in which the CDC4 gene is now removed can then be selected according to the markers used in the disruption.

宿主ゲノムの一段階崩壊のための方法は、ロスステイン
(上述)により記述されている。上述のように、宿主株
を完全な安定プラスミドと線形プラスミドによる共形質
転換の追加的改善により崩壊が行われて、宿主ゲノムの
崩壊の達成に加えて宿主の安定プラスミドの形質転換も
また行われる。
The method for single-step disruption of the host genome is described by Rosstain (supra). As described above, the disruption of the host strain is achieved by the additional improvement of co-transformation with the complete stable plasmid and the linear plasmid, in addition to achieving the disruption of the host genome, the stable plasmid of the host is also transformed. .

宿主CDC4座の崩壊のための好ましいプラスミドは、pB15
Lであり、第3図に示される。それは、CDC4のフランキ
ング領域とベクターpUC13(ビエイラ(Vieira)とメッ
シング(Messing),ジーン19:259−268,1982,及びメッ
シング,メセッド イン エンザイモロジー101:20−7
7,1983)の間に挿入された酵母LEU2遺伝子を含む。酵母
とベクター配列の結合点で線形化されそして適当な酵母
宿主株中に形質転換されるとき、プラスミドはCDC4領域
のためのLEU2配列の置換から得られた宿主ゲノムにおけ
るCDC4の欠失を作る。宿主株において、ロイシン栄養要
求性の崩壊された形失転換体は次に、ロイシン原栄養性
に基づいて選択されうる。
A preferred plasmid for disruption of the host CDC4 locus is pB15
L, shown in FIG. It includes flanking regions of CDC4 and vector pUC13 (Vieira and Messing, Gene 19: 259-268,1982, and Messing, Mesed in Enzymology 101: 20-7.
7,1983) and the yeast LEU2 gene inserted during. When linearized at the junction of the yeast and vector sequences and transformed into a suitable yeast host strain, the plasmid creates a CDC4 deletion in the host genome resulting from the replacement of the LEU2 sequence for the CDC4 region. In the host strain, the leucine auxotrophic disrupted form transformants can then be selected based on leucine prototrophy.

プラスミドpB15Lを構成するために、CDC4遺伝子及びそ
の5′−及び3′−フランキング領域を含む6.4kbフラ
グメントが、pJY51のBam HI消化物から精製された。こ
のフラグメントは、プラスミドpB14を作るためにBam HI
消化されたpUC13中に挿入された。CDC4コード領域の多
くが、pB14をCla Iで消化し、pUC13とCDC4フランキング
配列を含む比較的大きなフラグメントを精製することに
より除去された。ブラグメント末端は、XhoI(Bal II)
スマートリンカー(ワーシングトン ダイアゴノスチッ
ク(Worthington Diagonostic)の付加により修飾さ
れ、YEp13の2.8kbBgl II LEU2フラグメント(ブローチ
ら、ジーン8:121−133,1979)が得られた粘性末端に結
合された。そのように作られたDNAは、大腸菌株RRIを形
質転換するために用いられた。形質転換体は、酵母LEU2
配列が大腸菌宿主中のleuB欠陥を補うきで、ロイシン原
栄養性に基づいて選択された。プラスミドpB15Lが、そ
のような形質転換された一つのコロニーから精製され
た。
To construct the plasmid pB15L, a 6.4 kb fragment containing the CDC4 gene and its 5'- and 3'-flanking regions was purified from the Bam HI digest of pJY51. This fragment was used in Bam HI to generate plasmid pB14.
It was inserted into the digested pUC13. Much of the CDC4 coding region was removed by digesting pB14 with ClaI and purifying the larger fragment containing pUC13 and the CDC4 flanking sequences. XhoI (Bal II) at the end of the fragment
A 2.8 kb Bgl II LEU2 fragment of YEp13 (Broch et al., Gene 8: 121-133, 1979), modified by the addition of a smart linker (Worthington Diagonostic), was attached to the resulting sticky end. The DNA thus prepared was used to transform E. coli strain RRI.
The sequence complemented the leuB defect in the E. coli host and was selected based on leucine prototrophy. Plasmid pB15L was purified from one such transformed colony.

プラスミドpB15Lは、5′及び3′フランキング配列に
加えてCDC4コード配列の5′末端の僅か約50塩基対を含
む。プラスミドpB5とpB15Lのマップの比較は、それらの
各々のCDC4配列の間の相同性の欠除を示す。なぜならpB
15LのCDC4−LEU2遺伝子融合の結合点がpB5中に存在する
DCCフラグメントの領域の外に位置しているからであ
る。この相同性の欠除は、pB5と宿主細胞における崩壊
されたCDC4座の間の組換えを除く。
Plasmid pB15L contains only about 50 base pairs at the 5'end of the CDC4 coding sequence in addition to the 5'and 3'flanking sequences. A comparison of the maps of plasmids pB5 and pB15L shows the lack of homology between their respective CDC4 sequences. Because pB
The junction of the 15L CDC4-LEU2 gene fusion exists in pB5
This is because it is located outside the region of the DCC fragment. This lack of homology excludes recombination between pB5 and the disrupted CDC4 locus in the host cell.

C.S.セレビシエの共形質転換 同時的に、ゲノムCDC4遺伝子を除去しかつプラスミドpB
5を導入するために、酵母細胞がBam HI開裂されたpB15L
と完全なプラスミドpB5により共形質転換された。形質
転換において用いられるべき宿主株は、プラスミドpB5
とゲノムCDC4崩壊の同時選択のために、トリプトファン
とロイシンについて栄養要求性でなければならない。株
A2(MATα leu2−2,112 his3−11,15 can1;スゾスタ
ク,メソッド イン エンザイモロジー101:245−252,1
983)の株GEB7(実施例1A参照)の交配から得られた株A
2.7.c(MATα cdc4−3 trp1 leu2−2,112 lys1 h
is3−11,15 can1)が用いられた。
Cotransformation of CS cerevisiae with simultaneous removal of the genomic CDC4 gene and plasmid pB
To introduce 5, Bam HI-cleaved pB15L in yeast cells
Was co-transformed with the complete plasmid pB5. The host strain to be used in transformation is the plasmid pB5
And for the simultaneous selection of genomic CDC4 decay, it must be auxotrophic for tryptophan and leucine. stock
A2 (MATα leu2−2,112 his3−11,15 can1; Suzostak, Method in Enzymology 101: 245−252,1
983) strain GEB7 (see Example 1A) obtained from a cross
2.7.c (MATα cdc4-3 trp1 leu2-2,112 lys1 h
is3-11,15 can1) was used.

典型的な共形質転換実験において、対数増殖相のS.セレ
ビシエA2,7.cの培養物の10mlが、約6μgのBam HI消化
されたpB1 5L,1μgpB5及び担体としての10μg子ウシ胸
腺DNAにより形質転換された。形質転換条件は、ベッグ
ズ(上述)に記述された通りである。細胞は、ロイシン
とトリプトファンを欠く培地上に置かれた。それらは、
22゜で一夜増殖され、37゜に移された。約30のコロニー
が得られた。pB5単独での対照の形質転換及びトリプト
ファン原栄養性についての選択は、約1000の形質転換体
を作った。
In a typical cotransformation experiment, 10 ml of a culture of S. cerevisiae A2,7.c in logarithmic growth phase was treated with about 6 μg of Bam HI digested pB1 5L, 1 μgpB5 and 10 μg calf thymus DNA as a carrier. Transformed. The transformation conditions are as described in Beggs (supra). The cells were plated on medium lacking leucine and tryptophan. They are,
It was grown overnight at 22 ° and transferred to 37 °. About 30 colonies were obtained. Control transformation with pB5 alone and selection for tryptophan prototrophy produced about 1000 transformants.

六つの共形質転換されたコロニーは、CDC4座の崩壊を検
証し、そしてpB5プラスミドの安定性をテストするため
に分析された。ゲノムDNAは、アブラハム(Abraham)ら
(コールド スプリング ハーバー シンポジング ク
オンタム バイオロジー47:989−998,1893)による方法
により共形質転換体から分離され、EcoRIとBam HIで消
化され、アガロースゲル上で電気泳動され、ニトロセル
ロースに移された(サザーン,J.Mol.Biol.98:503−517,
1975)。ブロットは、pB1 5Lに存在しpB5に存在しないC
DC4の5′フランキング領域からの2.5kb Bam HI−Hind
IIIフラグメントによりプローベされた。第4図は、プ
ローベが非形質転換細胞からのDNAの6.4kbフラグメント
にハイブリッドしたことを示す。(レーンb);この6.
4kb Bam HIフラグメント内にEcoRI部位はない。LEU2配
列がEcoRI部位を含むので、CDC4座の崩壊はハイブリッ
ド化帯のサイズの減少を結果する(第4図で矢印で示
す)。これは、レーンc,d,f,g及びhにおいて示された
形質転換体の場合である。レーンeは、いく分異るパタ
ーンを示し、ゲノムサイズ帯を保持し、ゲノムCDC4の欠
失が起きなかったことを示す。(レーンc〜hに見られ
る比較的小さな帯は、レーンaとbにおける対照のパタ
ーンにより示されるように、ゲル精製されたプローベの
汚染による。) 六つの共形質転換体が、複合培地(YEPD)上で増殖する
ことによりプラスミド安定性をテストされる。細胞は、
液状YEPD中で25゜で30世代に亘って増殖され、次にYEPD
上で25゜でプレートされ、そして37゜のYEPD,トリプト
ファン欠除培地及びロイシン欠除培地上にレプリカ プ
レートされた。表1にまとめた結果は、#3を除く総て
の共形質転換体は、複合培地上でプラスミドマーカーに
ついて100%安定であったことを示す。(分離番号3
は、第4図のレーンeに示された同じ共形質転換体であ
る。) 二つの共形質転換体、番号1及び2,についてさらに安定
性テストが実施された。テストは、各々663と681のコロ
ニーについて行われた。30゜でYEPD上での30世代の増殖
後に、総てのコロニーはトリプトファンとロイシンに対
して原栄養性であった。
Six co-transformed colonies were analyzed to verify the disruption of the CDC4 locus and test the stability of the pB5 plasmid. Genomic DNA was isolated from cotransformants by the method of Abraham et al. (Cold Spring Harbor Symposium Quantum Biology 47: 989-998,1893), digested with EcoRI and Bam HI and electrophoresed on an agarose gel. And transferred to nitrocellulose (Southern, J. Mol. Biol. 98: 503-517,
1975). Blot shows C present in pB1 5L but not pB5
2.5 kb Bam HI-Hind from 5'flanking region of DC4
Probed with the III fragment. Figure 4 shows that the probe hybridized to a 6.4 kb fragment of DNA from untransformed cells. (Lane b); this 6.
There is no EcoRI site within the 4 kb Bam HI fragment. Since the LEU2 sequence contains an EcoRI site, disruption of the CDC4 locus results in a reduction in the size of the hybridization zone (indicated by the arrow in Figure 4). This is the case for the transformants shown in lanes c, d, f, g and h. Lane e shows a somewhat different pattern, retaining the genome size band, indicating that no deletion of genomic CDC4 occurred. (The relatively small bands seen in lanes c-h are due to contamination of the gel-purified probe, as shown by the control pattern in lanes a and b.) Six co-transformants were complex media (YEPD. A) Plasmid stability is tested by growing on. Cells
Propagated in liquid YEPD at 25 ° for 30 generations, then YEPD
Plated at 25 ° above and replica plated on 37 ° YEPD, tryptophan depleted and leucine depleted media. The results summarized in Table 1 show that all cotransformants except # 3 were 100% stable for plasmid markers on complex media. (Separation number 3
Is the same co-transformant shown in lane e of FIG. ) Further stability tests were carried out on the two cotransformants, numbers 1 and 2. The test was performed on 663 and 681 colonies, respectively. After 30 generations of growth on YEPD at 30 °, all colonies were prototrophic for tryptophan and leucine.

共形質転換体#1は、22゜で増殖速度をテストされ、非
形質転換のA2.7.c対照と同じ速度で増殖することが判っ
た。
Cotransformant # 1 was tested for growth rate at 22 ° and found to grow at the same rate as the untransformed A2.7.c control.

共形質転換体#1は、BELL1と名付けられた。それは、A
TCCに寄託番号20698として寄託された。
Cotransformant # 1 was named BELL1. It is A
It was deposited with the TCC under deposit number 20698.

実施例 2 シゾサッカロミケス ポンベPOT1遺伝子 A.選択マーカーとしてのS.ポンベPOT1遺伝子 サッカロミケス セレビシエ TPI1遺伝子は、トリオー
スホスフェート イソメラーゼ蛋白質をコードし、tpi1
欠陥を補うことにより得られた(カワサキとフレンケ
ル,上述;アルバーとカワサキ,上述)。驚くべきこと
に、S.ポンベからの相同遺伝子は、同じS.セレビシエtp
i1突然変異を補うことにより分離された。POT1(pombe
triose phosphate isomerase)と名付けられたS.ポンベ
TPI遺伝子は、Sau3Aにより部分的に消化されベクターYE
p13中に挿入されたゲノムS.ポンベDNAを含むところの、
ラッセル(Russell)とホール(Hall),(J.Biol.Che
m.258:143−149,1983)により記述されたライブラリー
からクローンされた。予備的DNA配列(マキサム(Maxa
m)とギルバート(Gilbert),Meth,in Enzymology 6
5:497−559,1980の方法による)は、POT1遺伝子がTPI蛋
白質をコードし、該蛋白質は他の生物からのTPI蛋白質
と相同であることを示した(アルバーとカワサキ、上
述)。このPOT1DNA配列は、S.セレビシエ TPI1DNA配列
及び各蛋白質配列と共に第5図に示される。
Example 2 Schizosaccharomyces pombe POT1 gene A. S. pombe POT1 gene as a selectable marker The Saccharomyces cerevisiae TPI1 gene encodes the triose phosphate isomerase protein and tpi1
Obtained by compensating for defects (Kawasaki and Frenkel, supra; Alber and Kawasaki, supra). Surprisingly, the homologous gene from S. pombe has the same S. cerevisiae tp
Isolated by compensating for the i1 mutation. POT1 (pombe
S. pombe named triose phosphate isomerase)
The TPI gene was partially digested with Sau3A and the vector YE
of the genomic S. pombe DNA inserted in p13,
Russell and Hall, (J.Biol.Che
m.258: 143-149, 1983). Preliminary DNA sequence (Maxa (Maxa
m) and Gilbert, Meth, in Enzymology 6
5: 497-559, 1980), showed that the POT1 gene encodes a TPI protein, which is homologous to TPI proteins from other organisms (Alber and Kawasaki, supra). This POT1 DNA sequence is shown in FIG. 5 together with the S. cerevisiae TPI1 DNA sequence and each protein sequence.

S.ポンベ POT1遺伝子は、S.セレビシエにおける選択マ
ーカーとしてS.セレビシエ TPI1遺伝子よりも、この実
施例で好まれる。S.セレビシエにおけるPOT1のような外
来遺伝子は、異る宿主細胞中では良好に機能せず、従っ
て宿主細胞欠陥を補うためにより高いコピー数を必要と
するかも知れない。また酵母プラスミド上の選択しうる
POT1遺伝子は、同じベタター上の産業上重要な遺伝子の
発現のために内在TPI1プロモーター及びTPI1ターミネー
ター(POT1との相同性を示さない対照領域)の使用を可
能にする。POT1,及びTPI1のフランキング領域は相同性
を示さないので、分子内組換え及び結果としてのプラス
ミド不安定性が低減される。最後に、POT1遺伝子はS.セ
レビシエ染色体DNAと組換わらないようである。なぜな
ら、それは、TPI1配列とDNAレベルで少ししか相同性を
共有せず、TPI遺伝子の多くは宿主株において除去され
た。すなわち、POT1含有プラスミドは、酵母において産
業的に興味ある外来遺伝子の高められた発現のために望
ましい高いコピー数を保持しうる。
The S. pombe POT1 gene is preferred in this example over the S. cerevisiae TPI1 gene as a selectable marker in S. cerevisiae. Foreign genes such as POT1 in S. cerevisiae do not function well in different host cells and may therefore require higher copy numbers to compensate for host cell defects. Also selectable on yeast plasmids
The POT1 gene allows the use of the endogenous TPI1 promoter and TPI1 terminator (a control region showing no homology with POT1) for the expression of industrially important genes on the same beta. Since the flanking regions of POT1 and TPI1 do not show homology, intramolecular recombination and resulting plasmid instability is reduced. Finally, the POT1 gene does not appear to recombine with S. cerevisiae chromosomal DNA. Because it shares little homology with the TPI1 sequence at the DNA level, many of the TPI genes were deleted in the host strain. That is, POT1-containing plasmids can retain the high copy number desirable for enhanced expression of foreign genes of industrial interest in yeast.

POT1遺伝子を含むプラスミドは、S.セレピシエ株N587−
2D(カワサキとフレンケル、上述)におけるtpi1突然変
異の補償によりラッセルとホール(上述)のS.ポンベか
ら同定された。
The plasmid containing the POT1 gene is S. cerepisiae strain N587-
Compensation for the tpi1 mutation in 2D (Kawasaki and Frenkel, supra) was identified from S. pombe in Russell and Hall (supra).

このプラスミドpPOTの制限地図を第6図に示す。pPOTは
ベクターYEp13を含むので、それは本来的に不安定であ
る。なぜなら、それは酵母において2μプラスミドの維
持のために必要な複製機能を欠くからである。従って、
POT1遺伝子は、より有能なベクターたとえばC1/1及び完
全な2μプラスミド配列を含む関連ベクター中に動かさ
れうる。プラスミドC1/1は、pJDB248(ベッグズ,ネイ
チア275:104−109,1978)及びpBR322から本明細書の実
施例3に記載されるように誘導された。それは、酵母2
μプラスミドDNA,選択しうるLEU2遺伝子及びpBR322配列
の総てを含む。
A restriction map of this plasmid pPOT is shown in FIG. Since pPOT contains the vector YEp13, it is inherently unstable. This is because it lacks the replication function necessary for maintenance of the 2μ plasmid in yeast. Therefore,
The POT1 gene can be mobilized into more competent vectors such as C1 / 1 and related vectors containing the complete 2μ plasmid sequence. Plasmid C1 / 1 was derived from pJDB248 (Beggs, Nichia 275: 104-109,1978) and pBR322 as described in Example 3 herein. It's yeast 2
It contains all of the μ plasmid DNA, the selectable LEU2 gene and the pBR322 sequence.

POT1遺伝子は、約3400塩基対のBamHI−XbaI制限フラグ
メントとしてpPOTから分離され、pUC13の対応するポリ
ソンカー部位中に挿入された。得たプラスミドは、pUCP
OTであり、その部分的制限地図を第6図に示す。
The POT1 gene was isolated from pPOT as an approximately 3400 base pair BamHI-XbaI restriction fragment and inserted into the corresponding polysonker site of pUC13. The resulting plasmid is pUCP
It is an OT and its partial restriction map is shown in Fig. 6.

pUCPOTプラスミドは、S.ポンベとS.セレビシエDNAの約1
800塩基対を除去するためにSa1 Iで切断され、そして再
リゲートされる。この得たpUCPOT−Sa1プラスミドは、
第6図に示される。
The pUCPOT plasmid contains approximately 1 of S. pombe and S. cerevisiae DNA.
Cleaved with Sa1 I to remove 800 base pairs and religated. The obtained pUCPOT-Sa1 plasmid was
It is shown in FIG.

POT1遺伝子は、以下の方法でC1/1中に入れられた。C1/1
及びpUCPOT−Sa1の両者は、アンピシリン耐性遺伝子中
にBg1 I部位、及びどこか他の位置にユニークBam HIを
有すので、pUCPOT−Sa1のPOT1フラグメントは、C1/1のp
BR322領域の一部に置き代わりうる。C1/1はBgl I及びBa
m HIで切断されて、ampr遺伝子の一部、2μDNAの総
て、多びLEU2遺伝子を含む約7700塩基対の大きなフラグ
メントを遊離した。同様に、pUCPOT−Sa1はBa1 I及びBa
m HIで切断され、ampr遺伝子の別の一部及びPOT1遺伝子
を含む約3400塩基対のフラグメントを遊離した。これら
二つのフラグメントをリゲートしてpCPOTを形成し、こ
れは回復された選択しうるampr遺伝子、POT1遺伝子、LE
U2遺伝子、総ての2μDNA、及びpUC13からの複製領域の
バクテリアオリジンを含む(pUC13からのバクテリアオ
リジン領域は、pBR322のオリジン領域が行うよりもより
高いプラスミドコピー数を可能にする)。
The POT1 gene was inserted into C1 / 1 by the following method. C1 / 1
Since both pUCPOT-Sa1 and pUCPOT-Sa1 have a Bg1 I site in the ampicillin resistance gene and a unique Bam HI at some other position, the PUC1 fragment of pUCPOT-Sa1 is a C1 / 1 p
It can replace part of the BR322 region. C1 / 1 is Bgl I and Ba
Cleavage with mHI released a large fragment of approximately 7700 base pairs containing part of the amp r gene, all 2 μDNA, and the LEU2 gene. Similarly, pUCPOT-Sa1 is Ba1 I and Ba1
Cleavage with m HI released a fragment of approximately 3400 base pairs containing another part of the amp r gene and the POT1 gene. These two fragments were ligated to form pCPOT, which is the restored selectable amp r gene, POT1 gene, LE
It contains the U2 gene, all 2 μDNA, and the bacterial origin of the replication region from pUC13 (the bacterial origin region from pUC13 allows higher plasmid copy numbers than does the origin region of pBR322).

pCPOTで形質転換された大腸菌株HB101は、寄託番号3968
5としてATCCに寄託された。
Escherichia coli strain HB101 transformed with pCPOT has accession number 3968
5 was deposited with the ATCC.

POT1遺伝子はまた、同様の構成によりC1/1誘導ベクター
中に挿入されうる。たとえば、プラスミドpFAT5(第7
図)は、C1/1に挿入されたヒトα−1−アンチトリプシ
ン(AT)の産生のための発現ユニットを含む。この発現
ユニットは、実施例4で述べるように作られ、TPI1プロ
モーター、ATcDNA配列、及びTPI1転写ターミネーターよ
り成る。pFAT5の制限地図は、第7図に示される。
The POT1 gene can also be inserted into the C1 / 1 inducible vector with a similar construction. For example, plasmid pFAT5 (7th
The figure) contains an expression unit for the production of human α-1-antitrypsin (AT) inserted in C1 / 1. This expression unit was constructed as described in Example 4 and consists of the TPI1 promoter, ATcDNA sequence, and TPI1 transcription terminator. A restriction map of pFAT5 is shown in Figure 7.

pFAT5は、Ba1 IとBam HIにより切断され、AT遺伝子とTP
I1ターミネーターを含むフラグメント(2200塩基対)を
遊離した。また、上述したようにC1/1Ba1 I−Bam HIフ
ラグメントと同一のBa1 I−Bam HIフラグメントが遊離
される。但し、pFAT5からのフラグメントは、TPI1プロ
モーターを含むさらに900の塩基対を含む。この後者のp
FAT5片及びpUCPOT−Sa1 3400hp Bg1 I−Bam HIフラグ
メント(上述した)は、プラスミドpFPOTを形成するた
めにリゲートされ、これは第7図に示すように制限地図
を持つ。
pFAT5 is cleaved by Ba1 I and Bam HI, resulting in AT gene and TP
The fragment containing the I1 terminator (2200 base pairs) was released. Further, as described above, a Ba1 I-Bam HI fragment identical to the C1 / 1Ba1 I-Bam HI fragment is released. However, the fragment from pFAT5 contains an additional 900 base pairs containing the TPI1 promoter. This latter p
The FAT5 piece and the pUCPOT-Sa1 3400hp Bg1 I-Bam HI fragment (described above) were ligated to form the plasmid pFPOT, which has a restriction map as shown in FIG.

ベクターpFAT5はユニークBam HI部位で切断され、2200
塩基対AT遺伝子及びpFAT5からのTPI1ターミネーターフ
ラグメントの挿入を可能にする。pFPOT中への適当な定
位の2200hbフラグメントのクローニングは、この酵母ベ
クター中のヒトATの発現を許す。適当にリゲートされた
生成物は、pFATPOTと名付けられ、その制限地図を第7
図に与える。
The vector pFAT5 is cleaved at the unique Bam HI site and
Allows insertion of the TPI1 terminator fragment from the base pair AT gene and pFAT5. Cloning of the appropriately oriented 2200hb fragment into pFPOT allows expression of human AT in this yeast vector. The appropriately ligated product was named pFATPOT and its restriction map
Give to the figure.

B 宿主TPI遺伝子の崩壊 サッカロミケス セレビシエ TPI1 遺伝子がクローン
され、配列決定された(カワサキとフレンケル、上述、
及びアルバートカワサキ、上述)。TPI蛋白質のための
構造遺伝子を含むプラスミドpTPIC10は、アルバーとカ
ワサキ(上述)に記載されている。Bg1 II部位が、TPI1
コード領域のDNA位置295に存在し、もう一つのBg1 II部
位が5′フランキング領域において約1200塩基対離れて
位置する。これらBg1 II部位は、TPI1遺伝子の一部を除
去するため及び別の遺伝子たとえば酵母LEU2遺伝子を挿
入するために慣用のクローニング部位である。そのよう
な構造物は、形質転換された宿主におけるゲノムTPI1座
の崩壊を作るために用いられうる。
B. Disruption of the host TPI gene The Saccharomyces cerevisiae TPI1 gene was cloned and sequenced (Kawasaki and Frenkel, supra,
And Albert Kawasaki, supra). The plasmid pTPIC10, which contains the structural gene for the TPI protein, is described in Albert and Kawasaki (supra). Bg1 II site is TPI1
Located at DNA position 295 in the coding region, another BglII site is located approximately 1200 base pairs apart in the 5'flanking region. These Bg1 II sites are conventional cloning sites for removing part of the TPI1 gene and for inserting another gene such as the yeast LEU2 gene. Such a construct can be used to create a disruption of the genomic TPI1 locus in a transformed host.

TPI1の5′フランキング領域における約−1800は、Pst1
部位である。従って、pTPIC10においてTPI1遺伝子が、
5′側でPst I部位によりそして3′側でSal I部位(te
tr遺伝子における)によりフランクされる。
About -1800 in the 5'flanking region of TPI1 is Pst1
It is a part. Therefore, in pTPIC10, the TPI1 gene is
The Pst I site on the 5'side and the Sal I site (te
(in the t r gene).

TPI1を含むこのPst I−Sal Iフラグメントが、Pst I及
びSal I部位でpUC13に挿入されてpUCTPIを作った。Pst
I−Sal I挿入物(pUC13への)の制限マップを、第8図
に示す。
This PstI-SalI fragment containing TPI1 was inserted into pUC13 at the PstI and SalI sites to create pUCTPI. PST
A restriction map of the I-Sal I insert (to pUC13) is shown in FIG.

次にプラスミドにpUCTPIがBgl IIで切断され、二つのDN
Aフラグメントが電気泳動により分離された。比較的大
きなプラスミドが精製され、自己結合を防ぐためにホス
ホァターゼ分解された。このDNAのBal II部位中に酵母L
EU2遺伝子がリゲートされ、これはBal IIフラグメント
としてプラスミドYEp13(ブローチら、ジーン8:121−13
3,1979)から除去されたものである。得られたプラスミ
ドは、pUCTPI−LEU2であり、これはTPI1の部分的欠失及
びLEU2の挿入を有する。pUCTPI−LEU2を第8図に示す。
Next, pUCTPI was cleaved with BglII into the plasmid, and two DN
The A fragment was separated by electrophoresis. The larger plasmid was purified and phosphatase digested to prevent self-ligation. The yeast L is in the Bal II site of this DNA.
The EU2 gene was ligated, which contained the plasmid YEp13 (Brooch et al., Gene 8: 121-13) as a Bal II fragment.
3,1979). The resulting plasmid is pUCTPI-LEU2, which has a partial deletion of TPI1 and an insertion of LEU2. pUCTPI-LEU2 is shown in FIG.

プラスミドpUCTPI−LEU2は、DNAを線形化するためにPst
1とBam HIで切断された。次に酵母配列が、電気泳動及
びゲル精製によりpUC13配列から分離された。第8図に
示される酵母DNA部分は、TPI1染色体遺伝子(ロスステ
ン、上述)を「崩壊する」ために、LEU2について欠陥の
あるS.セレビシエ株E2−7B(ATCCNo.20689)を形質転換
するために用いられる。leu+形質転換体は、3%グリセ
ロール、1%ラクテート(pH7に中和された)、1Mソル
ビトール及びロイシン不含の合成(修正ウィッケラム
の)培地(モルチマーとホーソーン著、ローズとハリソ
ン編、ザ イーストvol.1、385−460、アカデミックプ
レス、1969)上で選択された。形質転換体は、YEP−デ
キストロース上でのその増殖不能によりTPI欠陥につい
てスクリーンされた。初めの99のスクリーンされた形質
転換体のうち一つのtpi-性質転換対が見い出された。こ
の株は、E2−7B△tpi#29(以下、△tpi#29と云う)と
名付けられた。△tpi#29は、YEP−3%グリセロールー
1%ラクテート上で増殖したが、YEP−デキストロース
上で増殖しなかった。粗細胞抽出物で酵素評価(クリフ
トン(clifton)ら、ジェネティクス88:1−11,1980)が
行われ、△tpi#29が、検出できるレベルのトリオース
ホスファートイソメラーゼ活性を欠くことが確認され
た。
Plasmid pUCTPI-LEU2 contains Pst to linearize DNA.
Cut with 1 and Bam HI. The yeast sequence was then separated from the pUC13 sequence by electrophoresis and gel purification. The yeast DNA portion shown in Figure 8 was used to transform S. cerevisiae strain E2-7B (ATCC No. 20689), which is defective for LEU2, in order to "disrupt" the TPI1 chromosomal gene (Rossten, supra). Used. leu + transformants were 3% glycerol, 1% lactate (neutralized to pH 7), 1 M sorbitol and leucine-free synthetic (modified Wickelham) medium (Mortimer and Hawthorne, edited by Rose and Harrison, The Yeast, The Yeast). vol.1, 385-460, Academic Press, 1969). Transformants were screened for TPI defects due to their inability to grow on YEP-dextrose. Beginning of 99 screened in one of the transformants tpi - nature transformed pair is found. This strain was named E2-7BΔtpi # 29 (hereinafter referred to as Δtpi # 29). Δtpi # 29 grew on YEP-3% glycerol-1% lactate but not on YEP-dextrose. An enzyme assay (clifton et al., Genetics 88: 1-11, 1980) was performed on crude cell extracts and confirmed that Δtpi # 29 lacks detectable levels of triosephosphate isomerase activity. It was

△tpi#29は、tpi-欠失についてヘテロ接合性である二
倍体を形成するために、他の酵母株に交配されうる。そ
のような二培体は、トリロース ホスフェート イソメ
ラーゼについて欠陥的な他の株が発生されうるように、
胞子形成されうる。たとえば、△tpi#29は、E8−10A
(Matα leu2)(雑種E2−7BXGK100〔ATCC20669〕の胞
子分離体)に交配されて、二培体E11を形成した。この
二培体は、胞子形成されて、半数体子孫E11−3Cを発生
した。これは次のゲノタイプを持つ:Matαpep4−3tpi
1。E11−3Cが△tpi#29に戻し交配されて二倍体E18を形
成した。これはtpi1欠失についてホモ接合性である。E1
8、アミノ酸要求を持たず、より大きな細胞を持ち、よ
り速く増殖するので、プラスミドのための宿主株として
△tpi#29より好ましい。これらtpi-株は、解糖機能を
コードする遺伝物質について欠失しており、従って戻ら
ない(すなわち安定な)突然変異体であると考えられ
る。
Δtpi # 29 can be crossed to other yeast strains to form diploids that are heterozygous for the tpi deletion. Such a diploid, so that other strains defective for trilose phosphate isomerase can be generated,
Can be sporulated. For example, △ tpi # 29 is E8-10A
(Matα leu2) (spore segregant of hybrid E2-7BXGK100 [ATCC20669]) to form the diploid E11. This diploid was sporulated to give rise to the haploid progeny E11-3C. It has the following genotypes: Matαpep4-3tpi
1. E11-3C was backcrossed to Δtpi # 29 to form diploid E18. It is homozygous for the tpi1 deletion. E1
8. Preferred over Δtpi # 29 as a host strain for plasmids as it has no amino acid requirements, has larger cells and grows faster. These tpi strains are deficient in the genetic material encoding the glycolytic function and are therefore considered to be irreversible (ie stable) mutants.

C.S.セレビシエ tpi-欠失株へのPOT1遺伝子の形質転換 プラスミドpFPOT及びpFATPOTが、△tpi#29及び関連す
るtpi欠失株に形質転換された。この酵母突然変異体
は、30゜でYEP−2%ガラクトース中で対数相後期まで
一夜好気的に増殖された。形質転換条件は、ベッグズ
(上述)により記載された通りであったが、但し細胞
は、上部寒天にプレートされる前にYEP−デキストロー
スの代りに1Mソルビトールを含むYEP−3%グリセロー
ル−1%ラクテート又はYEP−2%ガラクトース中で1
〜2時間30゜で回復するのを許された。上部寒天及びプ
レートは、1Mソルビトール及び2%デキストロースを含
む合成の、修正ウィッカラム培地を含んだ。30゜で3日
後に、形質転換体は見え、YEPDへのレプートのために寒
天から取り離された。その後、形質転換体は、YEPD又は
デキストロースを含む他の複合培地上で維持された。
Transformation of POT1 gene into CS cerevisiae tpi - deleted strains Plasmids pFPOT and pFATPOT were transformed into Δtpi # 29 and related tpi deleted strains. This yeast mutant was grown aerobically at 30 ° in YEP-2% galactose until late log phase overnight. The transformation conditions were as described by Beggs (supra), except that cells were plated with YEP-3% glycerol-1% lactate containing 1M sorbitol instead of YEP-dextrose before being plated on upper agar. Or 1 in YEP-2% galactose
I was allowed to recover at 30 degrees for ~ 2 hours. The top agar and plates contained synthetic, modified Whitcolumn's medium containing 1M sorbitol and 2% dextrose. After 3 days at 30 ° the transformants were visible and detached from the agar due to repute to YEPD. The transformants were then maintained on YEPD or other complex media containing dextrose.

pFATPOTで形質転換された株E18は、ZYM−3と名付けら
れた。それは、寄託番号20699でATCCに寄託された。
Strain E18 transformed with pFATPOT was named ZYM-3. It has been deposited with the ATCC under deposit number 20699.

複合培地上でのpFPOT及びpFATPOTの安定性 プラスミド安定性を研究するために、単一細胞からのコ
ロニーを、YEPDを含む試験管に接種し、合計109細胞
(約30分裂)まで増殖を許した。酵母細胞を音波処理し
て塊を破壊し、適当倍希釈し、tpi-細胞(POT1遺伝子を
担持するプラスミドあり又はなし)の増殖を許すYEP−
2%ガラクトース又はYEP−2%グリセロール−1%ラ
クテート上にプレートされた。YEP−ガラクトース上で
生じたコロニーは次に、プラスミドの欠損についてスク
リーンするためにYEPD上にレプリカプレートされた(す
なわち、POT1含有プラスミドを失ったtpi-細胞はデキス
トロース上で増殖しないであろう)。表2にまとめた結
果は、pFPOTとpFATPOTプラスミドが、酵母tpi-欠失株に
おいて安定であることを示す。それらは驚ろくべきこと
に、動原体を含む酵母プラスミドよりはるかに安定であ
る。動原体を持つプラスミド(これはコピー数が小さ
い)は、酵母について報告された最も安定なプラスミド
の一つであり、複合培地での一回の分裂当り約1%の細
胞の確率で一般に失われる(マーレイとスゾスタク、上
述、を動原体プラスミド安定性の総説として参照された
い)。表2に示すように、ここで述べるPOT1プラスミド
は、tpi-欠失株において複合培地での30回分裂後に1%
未満の確率で失われる。
Stability of pFPOT and pFATPOT on complex media To study plasmid stability, colonies from single cells were inoculated into tubes containing YEPD and allowed to grow to a total of 10 9 cells (approximately 30 divisions). did. YEP- which allows yeast cells to be sonicated to break up the clumps, diluted appropriately and allowed to grow tpi - cells (with or without the plasmid carrying the POT1 gene).
Plated on 2% galactose or YEP-2% glycerol-1% lactate. Colonies generated on YEP-galactose were then replica-plated on YEPD to screen for plasmid deficiency (ie tpi cells that had lost the POT1 containing plasmid would not grow on dextrose). The results summarized in Table 2 show that the pFPOT and pFATPOT plasmids are stable in the yeast tpi - deficient strain. They are surprisingly much more stable than yeast plasmids containing centromeres. Centromere-bearing plasmids (which have low copy numbers) are among the most stable plasmids reported for yeast, with a general probability of loss of about 1% cells per division in complex media. (See Murray and Suzostak, supra, for a review of centromeric plasmid stability). As shown in Table 2, the POT1 plasmids described here were found to be 1% after 30 rounds of division in complex media in the tpi - deleted strain.
Lost with less than probability.

D.POT1プラスミドを用いるS.セレビシアにおけるヒトα
−1−アンチトリプシンの発現 形質転換された酵母における異種蛋白質の発現を高める
ためのPOT1プラスミドの使用をテストするために、プラ
スミドpFATPOT及びpFAT5を、各々S.セレビシア株△tpi
#29及びE2−7Bを形質転換するために用いた。形質転換
された細胞は、デキストロースを含むロイシン不含培地
で選択された。培養菌は、30゜で3〜4のO.D.600まで
増殖された。細胞抽出物を調製し、実施例5記載のよう
にATについて評価した。
Human α in S. cerevisiae using the D. POT1 plasmid
Expression of -1-antitrypsin To test the use of the POT1 plasmid to enhance expression of heterologous proteins in transformed yeast, plasmids pFATPOT and pFAT5 were added to S. cerevisiae strain Δtpi, respectively.
Used to transform # 29 and E2-7B. Transformed cells were selected on leucine-free medium with dextrose. The culture was grown at 30 ° to an OD600 of 3-4. Cell extracts were prepared and evaluated for AT as described in Example 5.

pFATPOT/△tpi#29により作られたとき4〜6%の合計
可溶蛋白質を示した。
When made with pFATPOT / Δtpi # 29 it showed 4-6% total soluble protein.

pFAT5/E2−7Bにより作られたとき2〜3%の合計可溶蛋
白質を示した。
It showed 2-3% total soluble protein when made with pFAT5 / E2-7B.

プラスミドコピー数は正確に測定し平均固体数を表わす
ことが困難であるが、遺伝子生物量の経験的観察は、相
対的プラスミドレベルの指標を与え、発現ユニット(プ
ロモーター、興味の遺伝子、ターミネーター)は変わら
ないことを示す。従ってpFATPOTは、これがそれから誘
導されたところのpFAT5よりも機械的に数がより大きい
ようである。二つの形質転換株は遺伝的にほぼ同一であ
り(△tpi#29はプラスミドに向けられた突然変異化に
よりE2−7Bから誘導された)、同じ条件下で増殖された
ので、これらの結果は従来記載されるベクターを上向る
本明細書記載の安定なプラスミド発現系の値を示す。
Although plasmid copy number is difficult to measure accurately and represent the average individual number, empirical observations of gene abundance give an indication of relative plasmid levels, and expression units (promoter, gene of interest, terminator) Indicates that it does not change. Thus pFATPOT appears to be mechanically higher in number than the pFAT5 from which it was derived. Since the two transformants were genetically nearly identical (Δtpi # 29 was derived from E2-7B by plasmid-directed mutagenesis) and were grown under the same conditions, these results are The values for the stable plasmid expression system described herein are shown over the previously described vectors.

実施例 3 プラスミドC1/1の調製 C1/1が、プラスミドpJDB248(ベッグズ、J.,ネイチア27
5、104−109、1978)から作られた。pMB9配列が、EcoRI
による部分的消化によってpJDB248から除かれ、EcoRIで
切断されたpBR322DNAにより置代えられた。C1/1の制限
地図を第6図に示す。C1/1プラスミドは、EcoRI部位で
のpBR322挿入を伴い、酵母(S.セレビシエ)からの全2
μDNAを含む。それまた、LEU2遺伝子を含む。
Example 3 Preparation of plasmid C1 / 1 C1 / 1 was obtained from plasmid pJDB248 (Beggs, J., Nichia 27).
5, 104-109, 1978). pMB9 sequence is EcoRI
It was removed from pJDB248 by partial digestion with and replaced with pBR322 DNA cut with EcoRI. Figure 6 shows the C1 / 1 restriction map. The C1 / 1 plasmid contains all 2 from the yeast (S. cerevisiae), with pBR322 insertion at the EcoRI site.
Contains μDNA. It also contains the LEU2 gene.

実施例 4 プラスミドpFAT5の調製 ヒトα−1−アンチトリプシン(AT)の主な形をコード
する遺伝子が、DNAハイブリダイゼーションプローベと
してヒヒ配列を用いる慣用の方法によりヒト肝臓cDNAラ
イブラリーから分離された(クラチら、Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA78:6626−6830、1980;及びチャンドラら、Bio
chem.Biophys.Res.Comm.103:751−758、1981)。このラ
イブラリーは、ヒト肝臓cDNAをプラスミドpBR322のPst
I部位に挿入することにより構造された(ボリバーら、
ジーン2:95−113,1977)。AT遺伝子は、1500塩基体(b
p)Pst Iフラグメントとしてライブラリーから分離され
た。このフラグメントは、プラスミドpUCα1を作るた
めに、pUC13のpst I部位に挿入された。pUCα1におい
て、AT配列は、ポリリンカーにおいてXba I及びEcoRI部
位により3′末端でフランクされた。
Example 4 Preparation of plasmid pFAT5 The gene encoding the major form of human α-1-antitrypsin (AT) was isolated from a human liver cDNA library by conventional methods using baboon sequences as a DNA hybridization probe ( Kurachi et al., Proc.Natl.Aca
d. Sci. USA 78: 6626-6830, 1980; and Chandra et al., Bio.
chem.Biophys.Res.Comm.103: 751-758, 1981). This library uses human liver cDNA to generate Pst of plasmid pBR322.
It was constructed by inserting it at the I site (Bolivar et al.
Gene 2: 95-113, 1977). The AT gene has 1500 bases (b
p) isolated from the library as a Pst I fragment. This fragment was inserted into the pstI site of pUC13 to make plasmid pUCα1. In pUCα1, the AT sequence was flanked at the 3'end by Xba I and Eco RI sites in the polylinker.

TPIターミネーターが、約700bpのXba I−EcoRIフラグメ
ントとしてプラスミドpFG1(アルバーとカワサキ、上
述)から精製され、Xba IとEcoRIで開裂さたpUCα1中
に挿入された。この構造物は次に、EcoRIで切断され、
オリゴヌクレオチド リンカー(配列:AATTCATGGAG GT
ACCTCCTAG)が多重リンクされたコピーで付加されて、T
PIターミネーターの3′末端にBam HI部位を与える。得
たプラスミドはBAT5として知られる。
The TPI terminator was purified from plasmid pFG1 (Alber and Kawasaki, supra) as an approximately 700 bp XbaI-EcoRI fragment and inserted into pUCα1 cleaved with XbaI and EcoRI. This structure was then cut with EcoRI,
Oligonucleotide linker (sequence: AATTCATGGAG GT
ACCTCCTAG) is added in the multi-linked copy, T
A Bam HI site is provided at the 3'end of the PI terminator. The resulting plasmid is known as BAT5.

TPIプロモーターフラグメントがプラスミドpTPIC10(ア
ルバーとカワサキ、上述)から得られた。このプラスミ
ドは、ユニークKpn I部位で切断され、TPIコード領域を
Bal31エキソヌクレアーゼにより除去し、EcoRIリンカー
(配列:GGAATTCC)がプロモーターの3′末端に付加さ
れた。Bal II及びEcoRIでの消化は、Bal II及びEcoRI粘
性末端を持つTPIプロモーターフラグメントを与えた。
このフラグメントは次に、Bal IIとEcoRIで切断したプ
ラスミドYRp7′(スティンクコムら、ネイチア282:39−
43、1979)に結合された。得たプラスミドTE32を、テト
ラサイクリン耐性遺伝子の一部を除去するためにEcoRI
とBam HIで開裂した。線形化されたプラスミドは次に、
プラスミドTEA32を作るために、上述のEcoRI−Bam HIリ
ンカー付加により再線形化された。次にTEA32は、Bal I
IとBam HIで開裂され、TPIプロモーターは約900bpのフ
ラグメントとして精製された。
The TPI promoter fragment was obtained from the plasmid pTPIC10 (Alber and Kawasaki, supra). This plasmid is cleaved at the unique Kpn I site and contains the TPI coding region.
It was removed with Bal31 exonuclease and an EcoRI linker (sequence: GGAATTCC) was added to the 3'end of the promoter. Digestion with Bal II and Eco RI gave a TPI promoter fragment with Bal II and Eco RI sticky ends.
This fragment was then digested with Bal II and Eco RI plasmid YRp7 '(Stinkcom et al., Nichia 282: 39-
43, 1979). The resulting plasmid TE32 was transformed with EcoRI to remove a part of the tetracycline resistance gene.
And cleaved with Bam HI. The linearized plasmid is then
It was re-linearized by the EcoRI-Bam HI linker addition described above to make plasmid TEA32. Next TEA32 is Bal I
Cleaved with I and Bam HI, the TPI promoter was purified as a fragment of approximately 900 bp.

プラスミドpFAT5を構造するために、プラスミドC1/1をB
am HIで線形化し、TEA32からの900bpTPIプロモーターフ
ラグメントに結合した。プラスミドFとして知られる得
た構造物は、TPIプロモーターの3′末端に位置するユ
ニークBam HI部位を持つ。このプラスミドはBam HIで切
断され、ATコード領域とTPIターミネーターを含む2200b
pBam HIフラグメントがBAT5から精製され、Bam HI部位
中に挿入された。pFAT5として知られる得たプラスミド
は、第7図に示される。
In order to construct plasmid pFAT5, plasmid C1 / 1 was cloned into B
It was linearized with am HI and ligated to the 900 bp TPI promoter fragment from TEA32. The resulting construct, known as plasmid F, has a unique BamHI site located at the 3'end of the TPI promoter. This plasmid was digested with Bam HI and contains the AT coding region and TPI terminator 2200b.
The pBam HI fragment was purified from BAT5 and inserted into the Bam HI site. The resulting plasmid, known as pFAT5, is shown in FIG.

実施例 5 α−1−アンチトリプシンについての評価 対照として、100μg/mlトルプシン溶液の10μ(1μ
g)、ウシ血清アルブミンの100μg(100μ)及び1m
Mベンゾイルアルギニフイル−p−ニトロアニリドを含
むpH8.0の緩衝液0.05M TRISの100μを混合し、405nm
での吸光度の増加を分光光度計で経時測定した。この溶
液の吸光度値は、100%トリプシン活性の標準として用
いられた。総ての評価されたサンプルは、同じ濃度の基
質及びウシ血清アルブミンを含む。
Example 5 Evaluation of α-1-antitrypsin As a control, 10 μm of a 100 μg / ml trypsin solution (1 μm)
g), 100 μg of bovine serum albumin (100 μ) and 1 m
M benzoyl arginylyl-p-nitroanilide pH 8.0 buffer solution 0.05 M TRIS (100 μ) was mixed, and 405 nm
The increase in the absorbance was measured with a spectrophotometer over time. The absorbance value of this solution was used as a standard for 100% trypsin activity. All evaluated samples contain the same concentration of substrate and bovine serum albumin.

実施例 6 選択マーカーとしてのアスペルギルスニジュランスTPI 機能性TPI cDNAを、S.セレビシエ株Δtpi29(マックナ
イト(McKnight)等、Cell46:143−147、1986)中のTPI
欠失を補足する為に、その能力でA.ニジュランス(A.ni
dulans)から分離した。1.15kbのTPI cDNAを、EcoRI−B
amHIフラグメントとしてpUC91に挿入した。このcDNA
を、Sst Iでの部分的消化後に得られたプラスミドから
切り取り、BamHIで消化を完結し、プラスミドpM144を造
る為に、Sst I−Bglll消化plC19R(マーシュ(Marsh)
等、Gene32:481−486、1984)に挿入した。BamHI部位
を、EcoRVでプラスミドを線状化し、BamHIリンカーシー
クエンスを添加し、そして再接合する事により、pM144
に導入した。得られた構造体を、pM147と命名した。TPI
cDNAを、次いでSa11−BamHIフラグメントとして、pM14
7から分離した。
Example 6 Aspergillus nidulans TPI functional TPI cDNA as a selectable marker was isolated from TPI in S. cerevisiae strain Δtpi29 (McKnight et al., Cell 46: 143-147, 1986).
To complement the deletion, the ability of A. nidulans (A. nidulans)
dulans). 1.15 kb TPI cDNA was added to EcoRI-B
It was inserted into pUC91 as an amHI fragment. This cDNA
Was excised from the plasmid obtained after partial digestion with Sst I, digested to completion with BamHI, and constructed with Sst I-Bglll digested plC19R (Marsh) to construct plasmid pM144.
Et al., Gene 32: 481-486, 1984). The BamHI site was transformed into pM144 by linearizing the plasmid with EcoRV, adding the BamHI linker sequence and religating.
Introduced. The resulting structure was named pM147. TPI
The cDNA was then transformed into pM14 as a Sa11-BamHI fragment.
Separated from 7.

このSa1l−BamHI A.ニジュランスTPIを、次いで、同じ
酵素での消化で線化状されたC1/1に挿入した。ベクター
を得たC1/1を、pCTIPと命名した。
This Sa1l-BamHI A. nidulans TPI was then inserted into C1 / 1 linearized by digestion with the same enzymes. C1 / 1 for which the vector was obtained was named pCTIP.

プラスミドpTIPを、次いで酵母形質転換での安定性試験
にかけた。S.セレビシエ株GA18−1c(MAT α1cu2−3、
112 ura3 barlΔtpi IILEU2)を、pTIPで形質転換し、
グルコース媒地で培養した。このプラスミドは、宿主で
のTPI欠失を補足する事を示し、エチジウムブロマイド
染色ゲルのリボソマールDNAバンドとの比較で、高いコ
ピー数(細胞当り200コピー)で存在する事が示され
た。
The plasmid pTIP was then subjected to a stability test in yeast transformation. S. cerevisiae strain GA18-1c (MAT α1cu2-3,
112 ura3 barl Δtpi IILEU2) was transformed with pTIP,
Cultured in glucose medium. This plasmid was shown to complement the TPI deletion in the host and was shown to be present at a high copy number (200 copies per cell) in comparison to the ribosomal DNA band on ethidium bromide stained gels.

これらの結果は、又ベクター上のプロモーターシークエ
ンスが、TPIシークエンスの発現に、偶然向けられてい
る事を示す。更に分析は、pDPOTのpUC13部分のE coli l
aczプロモーターは、応答可能であった事を示した。
These results also indicate that the promoter sequence on the vector is accidentally directed to the expression of the TPI sequence. Further analysis revealed that E. coli l
The acz promoter showed that it was responsive.

実施例7 選択マーカーとしてのPGI遺伝子 A.PGIのクローン化 シャトルベクターYEp13中の酵母DNAライブラリーを、ナ
スミス(Nasmyth)とターチェル(Tatchell)(Cell 1
9:753−764、1980)の記述通りに調製した。ホスホグル
コース イソメラーゼ(PGI)遺伝子を運ぶプラスミド
としては、グルコースでの培養の為の同時選択及びロイ
シン原栄養株(Kawasaki and Fraenlel、Biochem.Bioph
ys.Res.Comm.108:1107−1112、1982)を使用して、pgi-
酵母株の補完で同定され、pPGI19−7と命名した。pPGI
19−7の制限エンドヌクレアーゼ地図は、PGI1遺伝子を
含む5.7kbのBamHI−Hind IIIフラグメントを同定した。
pPGI19−7からPGI1含有インサートを、次いで、pUC13
にサブクローニングした。BamHI及び部分的にHind III
で補足する為に、プラスミドを切断する事に依り、次い
でアガローゼゲルでの単離に依り、5.3kbのフラグメン
トを得た。精製フラグメントを、BamHI及びHind IIIで
切断されたpUC13に接合した。こノクローンの同定は、D
NAシークエンスで確認した。得られたクローンは、pUCP
GIと命名した。
Example 7 Cloning of PGI Gene A.PGI as Selectable Marker Yeast DNA library in shuttle vector YEp13 was cloned into Nasmyth and Tatchell (Cell 1).
9: 753-764, 1980). As a plasmid carrying the phosphoglucose isomerase (PGI) gene, co-selection for culturing on glucose and leucine prototrophy (Kawasaki and Fraenlel, Biochem. Bioph.
ys.Res.Comm.108: 1107-1112,1982) using, pgi -
It was identified by complementation of a yeast strain and was named pPGI19-7. pPGI
A 19-7 restriction endonuclease map identified a 5.7 kb BamHI-HindIII fragment containing the PGI1 gene.
The PGI1-containing inserts from pPGI19-7, then pUC13
Subcloned into. BamHI and partially Hind III
By supplementing with, by cutting the plasmid and then by isolation on an agarose gel, a 5.3 kb fragment was obtained. The purified fragment was ligated into pUC13 cut with BamHI and HindIII. The identification of this clone is D
Confirmed by NA sequence. The resulting clone is pUCP
I named it GI.

B.PGI欠失株の構成 酵母宿主株中のゲノムPGI1遺伝子座を崩壊するのに使用
する為のプラスミドを構成した。これは、pUCPGIのPGI1
遺伝子にLEU2の挿入を含み、pGD1040と命名した。
B. Construction of PGI Deletion Strains A plasmid was constructed for use in disrupting the genomic PGI1 locus in yeast host strains. This is pUCPGI's PGI1
The gene contained LEU2 insertion and was named pGD1040.

プラスミドpGD1040を、次いでBamHI及びHind IIIで消化
し、LEU2シークエンスを含むフラグメントを、S.セレビ
シエ株2−7Bの形質転換に使用した。形質転換体は、1c
u−合成培地含有フルクトース上で選択した。LEU+形質
転換体は、次いでYEPDプレート上で培養の可能性に対し
スクリーンされた。突然変異株は、PGIにおいては欠陥
のあるものである事を確認する為に、マイトラ(Maitr
a)及びローボ(Lobo)(J.Biol.Chem.246:475−488、1
971)及びKawasaki及びFraenkel(ibid)の記述通り
に、酵素評価を、粗細胞抽出物で行った。欠失突然変異
株は、酵素活性を示さなかった。trpl-表現型を運ぶpgi
欠失株が、更に構成された。これを、#51a(MATα 1cu
2 trpI−289 ura3−53 his3−Δ1 Δpgi1 II LEU2)と
命名した。
Plasmid pGD1040 was then digested with BamHI and HindIII and the fragment containing the LEU2 sequence was used to transform S. cerevisiae strain 2-7B. Transformant is 1c
Selected on fructose containing u-synthetic medium. LEU + transformants were then screened for viability on YEPD plates. The mutant strain was identified in Maitr (Maitr) to confirm that it is defective in PGI.
a) and Lobo (J. Biol. Chem. 246: 475-488, 1
971) and Kawasaki and Fraenkel (ibid), enzyme evaluations were performed on crude cell extracts. The deletion mutant strain showed no enzymatic activity. trpl - pgi carry phenotype
The deletion strain was further constructed. Add this to # 51a (MATα 1cu
2 trpI-289 ura3-53 his3-Δ1 Δpgi1 II LEU2).

C.PGI cDNAの単離 プラスミドpYcDE8(McKnight et al.EMBO J.4:2093−20
99,1985)にプールされている酵母cDNAをマクナイト及
びマッコノーギー(Proc.Natl.Acad.Sci.USA80:4412−4
416,1983)に記載の方法に準じて調製し、株#51aの形
質転換に用いた。形質転換体をトリプトファンを含まな
い合成グルコース培地上で選択し、1つの形質転換体を
得た。この形質転換体からプラスミドDNAを調製し、E.c
oli RR1を形質転換するのに用いた。pPHGIcDNAと称する
このプラスミドの制限地図から、2.0kb Sst I−Bam III
フラグメント上に含まれるPGIcDNAが5.4kbのゲノムフラ
グメントの一部に相当し、かつ遺伝子分裂においてすで
に使用したpGD1040の欠失部分と大部分重複するとがわ
かった。このcDNAをM13ファージベクター中でサブクロ
ーニングし、常法により配列した、この配列は、酵母ホ
スホルグルコース イソメラーゼ(Kempe et al.J.Bio
l.Chem.249:4625−4633,1974)のアミノ酸組成に合致し
た。
C. Isolation of PGI cDNA Plasmid pYcDE8 (McKnight et al. EMBO J. 4: 2093-20
99, 1985) and pooled yeast cDNA to McNight and McConorgy (Proc.Natl.Acad.Sci.USA80: 4412-4).
416, 1983) and used for transformation of strain # 51a. The transformants were selected on a synthetic glucose medium containing no tryptophan to obtain one transformant. Plasmid DNA was prepared from this transformant and Ec
Used to transform oli RR1. From the restriction map of this plasmid, called pPHGI cDNA, the 2.0 kb Sst I-Bam III
It was found that the PGI cDNA contained on the fragment corresponded to a part of the 5.4 kb genomic fragment and largely overlapped with the deleted part of pGD1040 that was already used in gene division. This cDNA was subcloned in the M13 phage vector and sequenced by the conventional method. This sequence was used for yeast phosphoryl glucose isomerase (Kempe et al. J. Bio
I. Chem. 249: 4625-4633, 1974).

D.発現ベクターとしてのPG1プラスミドの使用 プラスミドpPGIcDNAをSst I及びBam HIで消化し、PGI c
DNAを含む2.0kbフラグメントをゲルで精製した。このcD
NAを、Sst I及びBam HIで予め消化したpZUC13に結び付
けた(pZUC13はS.セレビシエ染色体LEU2遺伝子及びpUC1
3に挿入されたS.セレビシエ2μmプラスミドからの複
製源を含んでいる。EP公開公報163,529に記載のプラス
ミドpMT212を用いて、EP公開公報195,691に記載のpZUC1
3に類似の方法で構築した。)。pA1と称する得られたプ
ラスミドは、従って、lacZプロモーターに融合したPGI
cDNA、LEU2配列、2ミクロン複製源及びアンピシリン耐
性マーカーを含んでいる。pA1を株#51aに形質転換する
と、この形質転換体はleu−グルコースプレート上で成
育し、酵母細胞中でlacZプロモーターが機能しているこ
とを示した。
D. Use of PG1 plasmid as an expression vector Plasmid pPGI cDNA was digested with Sst I and Bam HI to give PGI c
The 2.0 kb fragment containing the DNA was gel purified. This cD
NA was ligated to pZUC13 predigested with Sst I and Bam HI (pZUC13 is the S. cerevisiae chromosome LEU2 gene and pUC1
It contains the origin of replication from the S. cerevisiae 2 μm plasmid inserted in 3. Using plasmid pMT212 described in EP Publication 163,529, pZUC1 described in EP Publication 195,691
Constructed in a similar way to 3. ). The resulting plasmid, designated pA1, is therefore PGI fused to the lacZ promoter.
Contains cDNA, LEU2 sequence, 2 micron origin of replication and ampicillin resistance marker. When pA1 was transformed into strain # 51a, this transformant grew on leu-glucose plates, indicating that the lacZ promoter was functional in yeast cells.

E.PGI選択を用いたα−アンチトリプシンの発現 pA1中にPTIプロモーター−−α−1−アンチトリプシン
をコードする配列−−TP1ターミネーターの発現ユニッ
トを挿入してなるプラスミドpA1−Bを構築した。この
発現ユニットは次の方法で構築した。プラスミドTEA32
(実施例4)をBgl II及びEcoRIで消化し、990bpの部分
的なTPIプロモーターフラグメントをゲルで精製した。
プラスミドplC19HをBgl II及びEcoRIで切断し、ベクタ
ーフラグメントをゲルで精製した。ついで、TPIプロモ
ーターフラグメントを直線化したplC19Hに繋き、該混合
物を用いてE.Coli RP1を形質転換した。プラスミドDNA
を調製し、900bp Bgl II−EcoRIフラグメントの存在を
スクリーニングした。正しいプラスミドを選択しplCTPI
Pと命名した。
E. Expression of α-antitrypsin using PGI selection A plasmid pA1-B was constructed by inserting an expression unit of the PTI promoter-α1-antitrypsin-encoding sequence-TP1 terminator into pA1. This expression unit was constructed by the following method. Plasmid TEA32
Example 4 was digested with BglII and EcoRI and the 990 bp partial TPI promoter fragment was gel purified.
Plasmid plC19H was cut with BglII and EcoRI and the vector fragment was gel purified. The TPI promoter fragment was then ligated to the linearized plC19H and the mixture was used to transform E. Coli RP1. Plasmid DNA
Was prepared and screened for the presence of the 900 bp BglII-EcoRI fragment. Select the correct plasmid and plCTPI
I named it P.

次いでプラスミドpMVR1を構築した。プラスミドpIC7(M
arsh et al.同上)をEcoPIで消化し、フラグメントの末
端をDNAポリメラーゼ1(クレノーフラグメント)でブ
ラントしT4DNAリガーゼを用いてこの直線状DNAを再び環
状にした。得られたプラスミドを用いてE.coli RR1を形
質転換した。プラスミドDNAをこの形質転換体から調製
し、Eco R1部位の欠失をスクリーニングした。正しい制
限パターンを有するプラスミドをpIC7R1*と命名した。
プラスミドpIC7R1*をHind III及びNar Iで消化し、250
0bpフラグメントで精製した。部分的TP1プロモーターフ
ラグメント(約900bp)をNar1及びSph1を用いてplCTPIP
から除き、ゲルで精製した。
The plasmid pMVR1 was then constructed. Plasmid pIC7 (M
arsh et al. ibid.) was digested with EcoPI, the ends of the fragment were blunted with DNA polymerase 1 (Klenow fragment) and the linear DNA was recircularized with T4 DNA ligase. E. coli RR1 was transformed with the obtained plasmid. Plasmid DNA was prepared from this transformant and screened for deletion of the Eco R1 site. The plasmid with the correct restriction pattern was named pIC7R1 *.
Plasmid pIC7R1 * was digested with Hind III and Nar I to give 250
Purified with 0 bp fragment. A partial TP1 promoter fragment (approximately 900 bp) is plCTPIP using Nar1 and Sph1
And gel purified.

pFATPOTをSph1及びHind IIIで消化し、部分的なTPIプロ
モーター、ATcDNA及びTPIターミネーターを含む1750bp
フラグメントをゲルで精製した。このpIC7R1*フラグメ
ント、部分的なTPIプロモーター、及びpFATPOTからの部
分的なTPIプロモーター−AT−TPIターミネーターフラグ
メントを3つの繋ぎ目で繋いでpMVR1を製造した。
1750bp containing pFATPOT digested with Sph1 and HindIII and containing partial TPI promoter, ATcDNA and TPI terminator
The fragment was gel purified. This pIC7R1 * fragment, the partial TPI promoter, and the partial TPI promoter-AT-TPI terminator fragment from pFATPOT were ligated at three junctions to produce pMVR1.

次にα−1−アンチトリプシンの発現ベクターを構築し
た。プラスミドpMVR1をBal IIで消化し、2.3kb発現ユニ
ットフラグメント(TPIIプロモーター−ATcDNA−TPIIタ
ーミネーター)をゲルで精製し、pA1のBamHI部位に挿入
した。得られたプラスミドをpA1−Bと命名した。
Next, an expression vector of α-1-antitrypsin was constructed. The plasmid pMVR1 was digested with Bal II and the 2.3 kb expression unit fragment (TPII promoter-ATcDNA-TPII terminator) was gel purified and inserted into the BamHI site of pA1. The resulting plasmid was named pA1-B.

pA1−BをS.セレビシエ株#51aに形質転換し、形質転換
体をTEPD液体培地で1リットルのO.D.600まで増殖させ
た。この形質転換体は、α−1−アンチトリプシンを全
可溶性蛋白2.5−4.0%で発現した。このレベルは、POT1
選択を用いて得られたレベルに匹敵する。pA1−Bのコ
ピー数は約100/細胞であった。
pA1-B was transformed into S. cerevisiae strain # 51a and transformants were grown in TEPD liquid medium to an OD600 of 1 liter. This transformant expressed α-1-antitrypsin at a total soluble protein of 2.5-4.0%. This level is POT1
Comparable to the level obtained using selection. The copy number of pA1-B was about 100 / cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、プラスミドpB4の構造を示す。 第2図は、プラスミドpB5の構造を示す。 第3図は、プラスミドpB1 5Lの構造を示す。 第4図は、プラスミドpB5及びpB1 5Lで共形質転換され
たS.セレビシエ(cerevisiae)株A2.7.cからのDNAのサ
ザーンプロットを示す。 第5図は、S.ポンベ(pombe)POT1及びS.セレビシエTPI
1遺伝子の配列を、各々の推定された蛋白質配列ととも
に示す。 第6図は、プラスミドpCPOTの構造を示す。 第7図は、プラスミドpFATPOTの構造を示す。 第8図は、プラスミドpTPI−LEU2の構造を示す。
FIG. 1 shows the structure of plasmid pB4. FIG. 2 shows the structure of plasmid pB5. FIG. 3 shows the structure of plasmid pB15L. FIG. 4 shows a Southern plot of DNA from S. cerevisiae strain A2.7.c cotransformed with plasmids pB5 and pB1 5L. Figure 5 shows S. pombe POT1 and S. cerevisiae TPI.
The sequence of one gene is shown along with each deduced protein sequence. FIG. 6 shows the structure of plasmid pCPOT. FIG. 7 shows the structure of plasmid pFATPOT. FIG. 8 shows the structure of plasmid pTPI-LEU2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレン カワサキ アメリカ合衆国 ワシントン州 98112 シアトル イースト シツクステイーンス アベニユー 1547 (72)発明者 レスリー ベル アメリカ合衆国 ワシントン州 98102 イースト シアトル ボイアー アベニユ ー 2518 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Glen Kawasaki Washington, USA 98112 Seattle East Sixteen States Avenue 1547 (72) Inventor Leslie Bell, Washington 98102 East Seattle Boyer Avenue 2518

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複合培養基での正常細胞増殖のために必要
な機能における欠陥を持つ酵母宿主細胞においてα−1
−アンチトリプシンを生産する方法において、 (a) 該欠陥を補う遺伝子及びα−1−アンチトリプ
シンをコードする配列を含むDNA分子により上記酵母宿
主細胞を形質転換すること; (b) 段階(a)からの細胞を、上記遺伝子が形質転
換体細胞のための選択マーカーとして機能する条件下で
培養すること の段階を含む方法。
1. α-1 in yeast host cells having a defect in the function required for normal cell growth in complex media.
-A method for producing antitrypsin, comprising the steps of: (a) transforming the yeast host cell with a DNA molecule containing a gene that complements the defect and a sequence encoding α-1-antitrypsin; (b) step (a) A method comprising the step of culturing cells from from under the conditions in which the gene functions as a selectable marker for transformant cells.
【請求項2】段階(a)からの細胞を、抗生物質又は重
金属を含むことを必要とせず、かつ特定の栄養素の欠除
を必要としない増殖培養基において培養することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の方法。
2. The cell from step (a) is cultivated in a growth medium which does not require the inclusion of antibiotics or heavy metals and does not require the depletion of certain nutrients. The method according to claim 1.
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