JPH0811069B2 - 蛋白質工学を用いるダウンストリ−ムプロセツシングを促進するためのIgG結合性蛋白質の構成 - Google Patents

蛋白質工学を用いるダウンストリ−ムプロセツシングを促進するためのIgG結合性蛋白質の構成

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JPH0811069B2
JPH0811069B2 JP61296509A JP29650986A JPH0811069B2 JP H0811069 B2 JPH0811069 B2 JP H0811069B2 JP 61296509 A JP61296509 A JP 61296509A JP 29650986 A JP29650986 A JP 29650986A JP H0811069 B2 JPH0811069 B2 JP H0811069B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明はブドウ球菌性蛋白質Aに関連した免疫グロブ
リンG(以下IgGと称す)結合領域をコード化する組換
体DNAフラグメントに、このようなフラグメントを含むD
NA配列に、及びこのようなフラグメントまたは配列を用
いることにより発現された融合された蛋白質の開裂方法
に関する。本発明はまたこのような組換体DNAフラグメ
ントまたは配列を保持するプラスミド媒介体及び細菌細
胞に関する。基本的には、本発明は細菌中に発現された
外来蛋白質を製造かつ精製する改善方法に関する。
従来の技術 遺伝子融合技術が遺伝子からの一時発現を監視しかつ
ダウンストリームプロセツシングを促進するための組換
体DNA技術において使用されてきた。ブドウ球菌性蛋白
質Aに遺伝子融合を作ることにより、いかなる遺伝子生
成物も蛋白質Aへの融合蛋白質として精製でき、かくし
てIgGアフイニテイクロマトグラフイーを用いる単一工
程にて精製できる。本発明者らは以前ヒトインシユリン
様発育因子(IGF-I)をコード化する合成遺伝子に蛋白
質A遺伝子を融合させた。発現されたハイブリツド蛋白
質は黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)の増殖
培地から高収率で得ることができた。本発明者らはまた
IGF-Iに融合した2価の蛋白質Aからなる遺伝子生成物
(EE-IGF-I)が本発明者らによるスウエーデン特許出願
中に記載した方法により大腸菌(E.coli)から分泌され
ることを示した。
これら二つの言及された発現方法は外来蛋白質を発現
させかつ分泌させるための非常に強力な手段をなす。し
かしながら、蛋白質A融合の使用は生物学的に活性なペ
プチドまたは蛋白質を放出するための精製後の処理に依
存する。工業的プロセスにおいては、化学開裂方法が経
済的理由で蛋白質分解開裂に比べて好まれる。蛋白質A
を担体蛋白質として用いる場合、蛋白質Aが無傷で残る
ように結合した遺伝子生成分を放出するため処理すべき
リンカー中にのみ認識アミノ酸配列が存在するのかどう
かが非常に重要なことであろう。その方法では、IgGカ
ラム中の2度目の通過は蛋白質A分子を結合させるが、
化学開裂により放出された生成物は通過してしまう。
発明が解決しようとする問題点 IGF-Iの場合、本発明者らが使用するよう提案した方
法はAsn-Glyジペプチド配列におけるヒドロキシルアミ
ン開裂である。さもなければ主に用いられている方法は
Metに特異的なCNBr開裂である。方法の選択は生成物中
にその薬剤に敏感なアミノ酸が存在するか否か、IGF-I
が内部メチオニンを有し、そしてIGF-IIが有さないのに
依存する。しかしながら、蛋白質AはIgG結合領域中に
3個の内部メチオニン及び蛋白質AのIgG結合領域中に
5個のAsn-Glyを有する。このことは、開裂から放出さ
れた蛋白質A片がIgGに結合しないので、カラム中の2
度目の通過を無関係なものにする。
本発明の主な目的は配列中にMetや存在任意のAsn-Gly
が存在しないようにIgG結合領域を適合することにより
これらの問題に対する解答を提供することである。同時
に、2個の非再起帰性(非パリンドローム)Acc I部位
は好ましくはフラグメント中に導入されIgG結合領域を
任意の数のIgG結合領域へと重合可能にする。
〔発明の構成〕
問題を解決するための手段 従つて、該目的及び以下の記載から明らかになろう他
の目的を達成するため、本発明はブドウ球菌性蛋白質A
に関連した免疫グロブリンG結合領域をコード化する組
換体DNAフラグメント(本開示においてZと略す)であ
って、該フラグメントは該フラグメントのメチオニンコ
ドンがメチオニン不含有蛋白質の発現を可能にする、メ
チオニン以外のアミノ酸残基のコドンにより置換されて
おり、先天蛋白質Aのトリプシン消化により定義された
ようなアミノ酸残基第1番のコドンはバリンコドンによ
り置換され、そして前記フラグメントを任意の多重度で
重合させて翻訳生成物の結合能を高めることを可能とし
ていることを特徴とするものを提供する。該他のアミノ
酸残基のコドンがロイシンのものであることが好まし
い。
本発明のフラグメントの一つの好ましい実施態様にお
いて、アスパラギン−メチオニンコドンはヒスチジン−
ロイシンコドンにより置換されている。先天(天然)蛋
白質Aのトリプシン消化により定義されるアミノ酸残基
の第1番のコドンは好ましくはヌクレオチド水準で非再
起帰性(非パリンドローム)Acc I部位を与える配列GTA
GACを与えるようにバリンコドンにより置換される。
他の好ましい実施態様において、Asn-Gly群中のグリ
シンコドンはアラニンコドンにより置換されている。As
p-Proコドンは、例えばアスパラギン酸コドンをグルタ
ミン酸コドンで置換することにより、発現された蛋白質
のペプチド結合の酸安定性を高めるため適当に変性され
ている。
本発明の他の観点において、上記と同一の意義を有す
る少なくとも2個のZ−フラグメントを含む組換体DNA
配列が提供される。このような融合されたZ−フラグメ
ントの数は2〜15個の範囲、特に2〜10の範囲である。
本発明の更に別の観点によれば、Asn-Glyコード化群
中のグリシンコドンがアラニンコドンにより置換されて
いるブドウ球菌性蛋白質AのEDABC領域のいずれかをコ
ード化する組換体DNAフラグメントが提供される。
本発明はまた上記と同一の意義を有するZフラグメン
ト及びそれに先立つてシグナル配列次いでアミノ酸配
列:AlaGlnHisAspGluAlaをコード化するヌクレオチドペ
プチド配列を含む組換体DNA配列も提供する。
本発明はまた上記と同一の意義を有する組換体DNA配
列を含みかつその3′でDNA水準で生産遺伝子を融合し
ている組換体DNA分子も包含する。この配置により、こ
のような分子は融合された蛋白質を適当な宿主中に発現
させる能力を得る。このような生産遺伝子はソマトメジ
ンのものでよく、その例は成長ホルモンまたは因子、例
えばhGH(ヒト成長ホルモン)、IGF-I,IGF-II,NGF(神
経発育因子),EGF(皮膚発育因子)及びPDGF(血小板誘
導発育因子)である。生産遺伝子はまたインターフエロ
ン,インターロイキン−2インシユリン)イロペプチ
ド、胃腸ペプチド等である。詳しくは、生産遺伝子はIG
F-IまたはIGF-IIのものである。生産遺伝子はまた酵素
またはその一部のための構造遺伝子もコード化できる。
このような組換体DNA分子において、先天蛋白質、例
えばIGF-Iを放出するためペプチド結合のヒドロキシル
アミノ開裂を可能にするためアスパラギンコドンをN末
端グリシンコドンの前におくのが好ましい。他の実施態
様において、先天蛋白質、例えばIGF-IIを放出するため
ペプチド結合の臭化シアン開裂を可能にするためメチオ
ニンコドンをN末端グリシンコドンの前におくのが好ま
しい。
本発明の更に別の観点によれば、上記と同一の意義を
有する組換体DNA分子により生物学的系中に発現された
融合蛋白質を開裂する方法が提供される。このような処
理はN末端グリシンコドンの前にアスパラギンコドンが
おかれる場合ヒドロキシルアミン処理により好適に行な
われる。メチオニンコドンが前におかれる場合は、開裂
は好ましくは臭化シアン処理により行なわれる。
最後に、本発明は上記したような組換体DNA分子を含
むプラスミド媒介体を包含する。本発明はまた上記と同
一の意義を有する組換体DNA分子を保持する細菌細胞に
も及ぶ。分子は細菌細胞の染色体中に保持されることが
できるが、またプラスミド媒介体中にも含有されうる。
作用効果 宿主細胞は例えばグラム陰性であり、特に大腸菌(E.
coli)により構成されている。
以下、本発明を添付図面を参照した非限定的実施例に
より更に例示する。
第1図は蛋白質A遺伝子のコード化領域の組織を示し
ている。Sはシグナル配列であり、A〜EはIgG結合領
域であり、そしてXはコード化ポリペプチドのIgG結合
活性を有さないC末端領域である。
第2図は異なるIgG結合領域の比較を示している。第
一の線は提案された意見一致したIgG結合領域のアミノ
酸配列を示している。二つの囲みは2種の異なるアルフ
アヘリツクスに関係したアミノ酸の範囲を示す。IgGへ
の結合に関係したアミノ酸に下線が引かれている。異な
る領域中のアミノ酸が意見一致のコドンに比較して変化
のない場合は一により、何らアミノ酸の変化はないが無
症状突然変異がある場合は+によりそしてアミノ酸変化
のある場合は他のアミノ酸の文字により示されている。
アミノ酸は1文字のアルフアベツトコードで示した。
第3図は合成されたZフラグメントの感覚鎖(sense
strand)のヌクレオチド配列を示す。開裂領域はシグ
ナル配列のプロセツシングに必要なアミノ酸の範囲を示
す。Z領域はIgG結合領域をコード化するZ−フラグメ
ントの部分である。アミノ酸変化に下線が引かれてい
る。実施例にて用いた部位のための制限酵素認識配列を
示した。
第4図はpZZ-IGF-Iプラスミド媒介体によりコード化
されたZZ-IGF-Iのヌクレオチド配列を示す。シグナルペ
プチド、開裂領域、2種Z領域及びIGF-Iをコード化す
る領域が構成手順に関連した制限部位と共に示されてい
る。
第5図は実施例第V部中に記載した手順を示してい
る。合成オリゴマーはZ−フラグメント(HindIIIからE
coRIまで)のpUC8へのクローン化の前にM13mp8(図示さ
れていない)中にクローン化される。pUC8-ZをAccIで消
化させることにより、Z領域が開裂され、そして結紮次
いで転換により、pUC8-Zプラスミド媒介体が単離でき
た。AMPはβ−ラクタマーゼ遺伝子をコード化する遺伝
子であり、oriは大腸菌を複製する原型であり、lacZ′
はβ−ガラクトシダーゼアルフアフラグメントをコード
化する遺伝子であり、そしてZは合成フラグメントであ
る。
第6図は実施例第VI部中に記載したクローン化手順を
示している。AMPはβ−ラクタマーゼをコード化する遺
伝子であり、Sはシグナル配列であり、A〜Eは蛋白質
AのIgG結合領域であり、oriは複製の原型であり、Zは
合成フラグメントであり、IGF-IはIGF-Iのための遺伝子
であり、F1はフアージf1を複製する原型であり、そして
lacZはβ−ガラクトシダーゼのための遺伝子である。
第7図は、実施例第III及びIV部に記載したようにpAS
Z1及びpASZ2の構成を示している。AMPはβ−ラクタマー
ゼをコード化する遺伝子であり、F1はフアージf1を複製
する原型であり、S1はシグナル配列であり、A〜EはIg
G結合領域であり、oriは大腸菌を複製する原型であり、
そしてZは合成フラグメントである。
第8図は実施例第VII部中に記載したように独特のAsn
-Gly領域開裂方法を用いてIGF-Iを精製する方法手順を
示している。そして、 第9図は実施例第VII部中に記載した方法における異
なる工程に対応する蛋白質のSDSゲル電気泳動を示して
いる。レーン1はキロダルトンで表わしたサイズマーカ
ーを示し、レーン2はIgGアフイニテイ精製後のハイブ
リツド蛋白質を示し、レーン3はヒドロキシルアミン開
裂の結果を示し、レーン4はヒドロキシアミンで消化さ
れたハイブリツド蛋白質のIgGセフアロースゲルのフロ
ースルーを示しており、そしてレーン5は純粋なIGF-1
(マーカー)である。ZZ-IGF-I、ZZ及びIGF-1に対応す
る帯が矢印により示されている。
制限酵素AccIを用いてクローン化合成フラグメントを
開裂し次いで単離されたフラグメントを結紮することに
より、フラグメントは頭−尾型に結紮しフラグメントの
直列型反復を生成し、かつ理論上は任意の数の領域を得
ることができる。本発明を例示するのに用いたフラグメ
ントは以下の方法により構成した。
蛋白質Aは2個の別個の領域からなる: IgG結合領域(A〜E領域)及びIgG結合活性を有さない
領域A(第1図)、IgG結合領域は蛋白質水準にてのト
リプシン処理により開裂分離されうる5種の同類のIgG
結合領域からなる。B領域はIgGと共に結晶化されてお
り、構造はX線結晶学により決定した(Deisenhofer,J,
Biochemistry.20,2361(1981)。
5種のIgG結合領域は約58個のアミノ酸(Eはより短
かく、Dはより長い)からなり、領域のアミノ酸配列は
第2図に示されている。
合成されたフラグメントは下記の特徴を有していた。
1)いかなるMetも欠除、 2)Asn-Glyジペプチド配列の欠除、 3)フラグメントが発現を得るためのクローン化を促進
するためにヌクレオチド水準で合成されるように最適化
される。
4)フラグメントは任意の数のIgG結合領域を得るため
ヌクレオチド水準で重合されうる。
5)フラグメントは発現及び分泌に適した遺伝子系中に
発現される能力を有する。
1)蛋白質AのIgG結合領域中には3個のMetがある。合
成フラグメントにおいて、意見一致したMet(蛋白質A
意見一致アミノ酸配列は第2図に示されている)はAsn-
MetをHis-Leu配列のためのコドンに代えることにより合
成フラグメント中で変化された。
2)Asn-Glyジペプチド配列はヒドロキシルアミンに敏
感である。この配列は蛋白質Aの5種のIgG結合領域全
てにおいて無傷である故かつこのアミノ酸配列はIgGへ
の結合に関係するアルフアヘリツクスの中央に存在する
故(第2図)、いかなるアミノ酸変化も成功するチヤン
スがほとんどない。AsnからGlnへの変化の明白な選択を
コンピユーターグラフイツクス(FRODOソフトウエア、A
lwin Jones Biological Centre,スウエーデン、ウプサ
ラ)によりBrookhaven Protein Data Bank(Bernstein,
F.C.etal,J.Mol.Biol.,112,553-542(1972))から入手
できる座標を用いて分析し、蛋白質AのX線結晶学的構
造から計算した。
Asnは2種の他の残基への水素結合を提供するので、A
snからGlnへのコードの変化は蛋白質Aの三次構造及びI
gGへの結合いずれも破壊すると予想された。しかしなが
ら、それに反し、コンピユーター分析は驚くべきことに
Asn-Glyジペプチド配列中のGlnがAlaに変化されうるこ
とを示した。この変化は明白ではない。何故ならばグリ
シン類はそれらの特別な特徴により同類の蛋白質配列間
で最も保存されるアミノ酸類の中にあるからである。特
徴にはペプチド結合周囲の柔軟性、アルフア及びベータ
構造を開始させ破壊する通常の機能、及びポリペプチド
鎖中では何ら正味電荷を有さないアミノ酸としての特徴
が含まれる。しかしながら、コンピユーターにてGlyか
らAlaアミノ酸への変化をシミユレートすることによ
り、本発明者らはこの変化は蛋白質Aの折重(foldin
g)またはIgGへの結合を干渉しないとの結論に達した。
3)フラグメントはDNA水準において10個の別個のオリ
ゴマー中で合成された。フラグメントのクローン化を促
進するため、1個のHindIII部位が5′末端に指定さ
れ、EcoRI部位が3′末端に指定された(フラグメント
のヌクレオチド配列は第3図に示されている)。
4)ヌクレオチド水準でフラグメントを重合することが
できるようにするため、IgG結合領域のN末端のコード
においてヌクレオチド配列をGTAGACに変化させることに
より非再帰性AccI部位を導入した。この方法により、全
領域中に存在するAlaコドンがValに変化される。このヌ
クレオチド群により、フラグメントは任意の多数性まで
重合させることができ、かくして翻訳された生成物の結
合能力を変化させる。このアミノ酸置換が蛋白質Aの機
能を干渉するか否かは明白ではない。
5)シグナル配列がフラグメントに結合されるはずのFs
pI部位を導入することによりかつ蛋白質AのE領域に独
特な6個のアミノ酸を有するコード化されたフラグメン
トを開始することにより、フラグメントは分子クローン
化により蛋白質Aシグナル配列に結合される能力を有
し、6個のN末端アミノ酸を導入することによりフラグ
メントの分泌を確実にした。
実施例 本発明の特定な実施態様を以下詳細に記載する。
出発物質 細菌宿主:大腸菌K12の3種の異なる菌株を実施例中で
使用した。
HB101(Boyer,H.W.etal.,J.Mol.Biol,41,459-572(196
9)), JM83(Yanisch-Perron,C.etal,Gene,33,103-119(198
5)及びJM103(Messing,J.etal,Methods Enzymol.,101
20-79(1983))。(菌株はスウエーデン、ストツクホ
ルムのDepartment of Biochemistry and Biotechnolog
y,Royal Institute of Techrologyから入手できる) クローン化媒体: 実施例にて使用したクローン化媒体
はM13mp18(Yanisch-Perron,C.etal.,Gene,33,103-109
(1985))及びpUC8(Vieva,J.etal.,Gene19,259(198
2))であつた。媒介体pHL33は以下の方法で構成された
pEMBL19(−)(Dente etal.,Nucl.Acids Res.,11,1645
(1983))及びpR1T4(Nilsson,B.etal.,EMBO J.4,1075
(1985)から誘導した媒介体である。
プラスミドpR1T4をTaqIで開裂し、そしてKlenowポリ
メラーゼによる充填反応の後、Not-Iリンカーを添加し
た。反応混合物をEcoRI NotIで開裂させ、蛋白質A遺伝
子上に広がつているフラグメントを単離した。このフラ
グメントをNot-I及びEcoRIによりそのプラスミドを開裂
させることによりpEMBL19(−)ヘクローン化させた。
後者はClaI部位が既にNotI部位に結合されてしまつたと
ころである。これにより蛋白質A遺伝子の一部次いでmp
19多重制限酵素リンカーを含有する媒介体を与える。
媒介体pEX4-IGF-IはEcoRI中でBamHI′にクローン化さ
れた合成IGF-Iを有するpEX(Stanley′K.etal.,EMBO J.
3,1429(1984)である。
IGF-Iをコード化する合成遺伝子はElmblad,A.らによ
りThird European Congress on Biotechnology III,287
-296,Verlag Chemie,Weinheim(1984)により記載され
ている。プラスミド媒介体pASZ2は西独、ゲツテインゲ
ンのDeutsches Sammlung von Microorganismen(DSM)
に第3594DSM号として寄託されており、かつ(寄託書類
にては命名した名称pE2とされている)。
緩衝液及び培地 コーチング緩衝液:1.59gのNa2CO3,2.93gのNaHCO3及び0.
2gのNaN3を蒸留水で1に調製。
PBST:8.0gのNaCl.0.2gのKH2PO4,2.9gのNa2HPO4×12H2O,
0.2gのKCl,0.2mlのTween 20及び0.2gのNaN3を蒸留水
で1に調製(pH7.4)。
TSB:30gのトリプシン系大豆汁を1に調製し、オート
クレープにかけた。
LB:10gのバクトトリプトン、5gの酵素抽出物及び10gのN
aClを1に調製し、オートクレーブにかけた。
LA:LB含び1当り15gのバクト寒天を含有するプレー
ト。
TBAB:30gのトリプシン系寒天基質を1に調製し、オー
トクレーブにかけた。
OPNG緩衝液:15mM2−メルカプトエタノール及び1mM MgCl
2を含有する0.1M燐酸カリウム緩衝液、pH7.3中の2mMO−
ニトロフエノール−β−ガラクトシド(ONPG、シグマ製
品No.N-1127)。
通常方法 操作方法のうちあるものは実施例中で繰返し行なつ
た。他に特記しない限り、それらはそれらを行なう毎に
全く下記と同じように行なつた。
分子生物学において通常用いられる方法は記載されて
いない(例えば、市販の制限酵素、DNA結紮、Bal31エキ
ソヌクレアーゼ、S1ヌクレアーゼ及びK1enowポリメラー
ゼの使用)。
転換:プラスミドDNAによる大腸菌K12の転換は記載され
たように行なつた(Morrison,D.A.,Methods in Enzymol
ogy,Academic Press 68,326-331(1971))。転換体は7
0mg/lアンピシリンを含有するグレート(TBAB)上で常
法により選択した。
プラスミドDNAの単離:プラスミドDNAをBirnboim,H.C.e
tal,Nucl.Acids Res.7,1513(1973)に記載されたよう
に単離した。多数の転換体をスクリーニングするため小
規模製剤をKieser,T.,Plasmid12,19-36(1984)により
記載されたのと全く同じように作成した。
セフアロース(Sepharose)6Bクロマトグラフイー:Bal3
1またはS1処理のため使用すべきプラスミドDNAを10mM T
ris,1mM EDTA及び500mM NaCl緩衝液中のセフアロース6B
ゲル過にかけた。この方法によりDNAはRNAから分離さ
れる。
DNAフラグメントの溶離:DNAフラグメントのアガロース
またはポリアクリルアミドゲル片からの溶離をMaxam et
al,P.N.A.S.(USA),74,560-564(1977)により記載さ
れたものと全く同じように行なつた。
低ゲル温度アガロースゲル中のDNAの結紮: 直接アガロースゲル中における結紮を低ゲル温度アガ
ロースゲル中の電気泳動を行なうことにより行ない、帯
を切出した後、ゲル片を65℃に加熱することにより融解
させた。Tris緩衝液(10mMpH7.4)を用いる10回希釈の
後、結紮が実施できた。
蛋白質Aの検出及び定量:蛋白質Aを定量するためELIS
A試験(すなわち酵素結合免疫吸着剤分析)を用いた。
この試験は正味電荷(net charge)を有さない特別ミク
ロ滴定プレート(Titertek,オランダ、アムステルスタ
ツド)を使用する。溜めをコーチング緩衝液中のヒトIg
G(Kabi AB,スウエーデン)でコーチングする。試料を
添加し、蛋白質Aを溜め中に吸着されたIgGのFc部分に
結合させる。次いで、蛋白質Aをβ−ガラクトシダーゼ
(Pharmacia AB,スウエーデン、ウプサラから)に接合
された抗蛋白質A(ラビツトから)により分析する。
分析:ミクロ滴定プレートの溜めをコーチング緩衝液中
16ng/mlのヒトIgG溶液75μlで満たし、プレートを室温
で少なくとも1時間培養する。溜めを100μlのPBSTで
3回洗浄し、50μlの試料を各溜めに添加する。定量の
ため、2倍希釈液を調製する。1時間温置後、溜めを10
0μlのPBSTで3回洗浄し、次いで50μlの抗蛋白質A
−β−ガラクトシダーゼを添加する(各溜めに添加され
た蛋白質A結合能力の量は過剰の蛋白質Aによる滴定に
より検出された各溜めに添加されたIgGのモル量に対応
する)。45分間温置した後、溜めを100μlのPBSTで3
回洗浄し、次いで125μlのONPG緩衝液を添加する。20
〜30分間温置した後、150μlの0.1MNaOHを添加して反
応を停止させる。定量は既知濃度の蛋白質A標準溶液の
2倍希釈液を試料の2倍希釈液と平行して流すことによ
り行なう。405nmにおける吸収を光度計により各溜めに
ついて測定する。
SDS-PAGE:SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動をLaem
mli,O,K,Nature(London),227,680-685(1970)によ
り記載されたのと全く同じように10-20%段階勾配ゲル
を用いて行なつた。
実施例 I.合成蛋白質Aフラグメント(Z)の構成 誘導されたDNA配列をコンピユータープログラムによ
り分析し、41個から45個までのヌクレオチドと長さが変
化しかつ6bpのオーバーラツプを有する10個のオリゴヌ
クレオチドに分割した。
合成を完全自動機械により行ない、脱蛋白オリゴマー
をポリアクリルアミド電気泳動(20%ポリアクリルアミ
ド、7M尿素、50mM Trisホウ酸塩、pH8.3)にかけ、次い
で水で抽出し、親液化することにより精製した。
II.Z−フラグメントの結紮及びクローン化 100pmoleずつのオリゴヌクレオチドA1〜A5及びB1〜B5
を20μlのキナーゼ緩衝液(50mM Tris-HCl,pH7.6,10mM
MgCl2,1mM ATP,10mMDTT)中で別個にホスホリル化し、
5単位のポリヌクレオチドキナーゼを添加し、混合物を
37℃で45分間温置した。
5μgの媒介体M13mp18の複製的形態を制限酵素EcoRI
及びHindIIIで消化させた。消化からの大きなフラグメ
ントを低温アガロースゲルから単離した。
消化させたM13mp18を含有するアガロースを65℃で融
解し、5μl(0.5μl、0.1pmole)を50μl結紮緩衝
液(66mM Tris-HCl、pH7.6 50mM MgCl2,50mM DTT,1mM A
TP)中の0.5pmoleずつのホスホリル化オリゴマーA1〜A5
及びB1〜B5と混合し、90℃に加熱し、1時間かけてゆつ
くり室温まで冷却した。10単位のT4DNAリガーゼを添加
し、混合物を15℃で1晩温置した。
大腸菌JM103をかくして得られたDNAでトランスフエク
シヨンし、x-gal及びIPTGを含有する2xYTプレート上で
1晩増殖させた。78個の白色プラークを新しい2xYTプレ
ートに移し、コロニーとして増殖させた。プローブとし
ての32P標識オリゴヌクレオチドによるコロニーハイブ
リツド形成により一つの陽性コロニーが得られ、これを
取り出し15mlの2xYT中で大腸菌JM103で増殖させた。細
胞を旋回沈降させ、フアージを上澄液から回収した。一
本鎖フアージDNAを抽出し、精製し、ジデオキシ法によ
る配列反応のための鋳型として用いた。Z−フラグメン
トを含有するM13mp18をM13-Zと命名した。
III.プラスミド媒介体pASZ2の構成 プラスミド媒介体pHL33をHindIII及びEcoRIで開裂し
た。大きなフラグメントは電気泳動後1%アガロースゲ
ルから単離した。フラグメントは単離したZ−フラグメ
ント(HindIII/EcoRI)に結紮した。結紮後、混合物を
大腸菌HB101に転換し、単離された媒介体pASZ1(第7
図)はシグナル配列から下流にクローン化された合成Z
−フラグメントを有する。シグナル配列の直後に合成フ
ラグメントを置くために、pASZ1媒介体をFspIで開裂さ
せた。再結紮後、混合物を大腸菌HB101に転換し、pASZ2
が単離できた。
媒介体は蛋白質Aのシグナル配列の直後にZ−フラグ
メント(第3図)を有している。
構成はDNA配列化により確認した。
IV.pASZ2の発現 pASZ2の大腸菌HB101中の発現 菌株を15mlのTSBに接種し、振盪フラスコ中で12時間
温置した後、細胞懸濁液を遠心分離した。
細胞をTE(5ml)中で1回洗浄し、更に5mlのTBS中に
再懸濁し、次いで3×30s(MSE超音波処理器、ミクロテ
イツプ、出力6)で超音波処理した。超音波処理後、混
合物を10分間10000xgで遠心分離した。
増殖培地及び細胞超音波処理からの抽出物を通常方法
に記載した方法を用いて蛋白質Aについて分析した。結
果を第1表に示す。
これらの結果はフラグメントがIgG結合性であること
を示している。
V.二量体Zフラグメントの構成 M13-Zからの一本鎖DNAを配列化プライマーへと焼なま
し、次いでKlenow及びdNTPによる処理を行なつた。
ここにおいて二本鎖DNAが得られた。反応混合物をHin
dIII及びEcoRIで消化させ、Zフラグメントを低ゲル温
度アガロースゲル電気泳動から単離した。別個にプラス
ミドpUC8をEcoRI及びHindIIIで消化させ、大きなフラグ
メントを低ゲル温度アガロースゲル電気泳動から単離し
た。2種の単離したゲルフラグメントを65℃に加熱し、
2μlの各融解フラグメントを50μlの結紮緩衝液及び
2.5単位のDNAリガーゼで15℃で1晩結紮させた。かくし
て得られたDNAを上記のように大腸菌株JM83を転換させ
るため使用し、2種の被転換体からのプラスミドDNAを
単離し、Zフラグメントを含有していることが分つた。
pUC8-Zを制限酵素AccIで消化させた。消化混合物の結
紮後、JM83の新しい転換を作成し、次いで12種の被転換
体からプラスミドを単離した。HindIII及びEcoRIで消化
させ、アガロースゲル分析することにより2種の被転換
体が2種のZフラグメントの挿入体を有するpUC8を保持
している(pUC8-ZZ)ことを確認した。
VI 発現媒介体pZZ-IGF-Iの構成 pZZ-IGF-Iの構成を以下の方法により行なつた(第6
図)。
A.pUC18-ZZをFspI及びEcoRIで消化させ、最も小さなフ
ラグメントをLGTアガロース上で単離した。
B.プラスミド媒介体pHL33をFspIで消化させた。最も大
きなフラグメント(2273bp)をLGTアガロース上で単離
した。
C.プラスミドpEX4-IGF-IをFspI及びEcoRIで消化させ
た。AMP遺伝子中へのIGF-I遺伝子上に亘つている小さな
フラグメントを単離した。
A,B及びCからの3種のフラグメントを通常方法に記
載したように一緒に結紮させ、結紮混合物を大腸菌JM83
に転換した。
被転換体選択は70μg/mlのアンピシリンを含有するLB
寒天培地を用いて行なつた。プラスミドDNAの単離及び
制限酵素による分析により被転換体がプラスミドpZZ-IG
F-Iを保持していることを見出した。
VII pZZ-IGF-Iを含有する大腸菌JM83の増殖及びIGF-I
の精製 0.2%グルコース、0.01M MgSO4及びアンピシリン(10
0μg/ml)を補充した4lの増殖培地を大腸菌JM83/pZZ-IG
F-Iで接種した。細胞を振盪フラスコ中で2lのフラスコ
中各フラスコ当り500mlのブロスを用いて37℃で20時間
増殖した。細胞を旋回沈降させ、−20℃に3日間保持し
た。この凍結ペレツト(32g正味重量)に、128mlの10mM
Tris HCl pH8.0溶液を添加し、細胞懸濁液を+4℃で
2時間緩かに混合した。細胞を遠心分離により旋回沈降
させ、上澄液をアフイニテイクロマトグラフイーのため
回収した。上澄液を再遠心分離し、次いでIgGセフアロ
ースカラムに150mMNaCl、50mM Tris HCl.pH7.5(以下T
s)と共に付した。
上澄液を12ml/時の速度でカラムに通し、IgG結合性物
質の量をカラムに流す前後で分析した。結合した物質を
0.05%TritonX-100を補充したTSで、次いでTSそして最
後に0.05M酢酸アンモニウムで洗浄し、次いでpHを酢酸
アンモニウムで2.8に合せた1M酢酸で溶離した。2mlずつ
の画分を蛋白質A含量について分析し、画分をプール
し、凍結乾燥させた。ハイブリツド蛋白質はBornstein
etal,Methods Enzymol.,47,132(1977)に記載したよう
にヒドロキシルアミンで開裂させた。乾燥物質を塩化リ
チウムでpH9に調整した2Mヒドロキシルアミン及び0.2M
Tris塩基中に溶解した。この開裂を45℃で4時間行なつ
た。開裂反応をpHを酢酸で7.0に低下させることにより
停止させ、TSで飽和させたPD-10カラム上で脱塩した。
脱塩した3.5mlの画分を1mlのIgG−セフアロースカラム
に通すことによりIGF-IをZZポリペプチドから分離し
た。次いで、この物質を0.2M酢酸で飽和させたPD-10カ
ラム上で脱塩し、次いで凍結乾燥させた。次いで、物質
をドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気
泳動で分析した。この方法は第8図に示されており、SD
S−ポリアクリルアミドゲルは第9図に示されている。
発現された融合蛋白質のヌクレオチド配列を第4図に示
した。
これらの結果はZZフラグメントが精製を促進するため
IgGを結合すること並びに先天IGF-Iを放出するためかつ
ゲル中第二の通過の後ZZ部分をIgGゲルに結合できるよ
うにするため独得なAsn-Gly開裂部位を保持することに
関してIGF-Iを精製する方法において機能することを示
している。
以上本発明をIGF-Iの精製に関して説明してきたが、
本発明は有用な蛋白質をコード化する任意の遺伝子の精
製に適用できることに留意ありたい。かくして、IGF-I
精製は本発明の有用性の一つの例にすぎず、本特許請求
の範囲に規定した以外に本発明の範囲を限定するものと
解してはならない。
ヒトIgGを結合すると知られた全ての蛋白質A領域中
に存在するAsp-Proジペプチド群はGlu-Proに変化するよ
う設計された。これは通常酸に不安定なAsp-Proペプチ
ドを酸処理(例えば70%蟻酸で42℃にて12時間)に耐え
られるようにし、任意の他の導入されたAsp-Proコード
化リンカーを独特なものにしている。この設計されたア
ミノ酸変化(AspからGlu)は実施例中に示されていな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は蛋白質A遺伝子のコード化領域の組織を示して
いる。 第2図は異なるIgG結合領域の比較を示している。 第3図は合成されたZ−フラグメントの感覚鎖のヌクレ
オチド配列を示している。 第4図はpZZ-IGF-Iプラスミド媒介体によりコード化さ
れたZZ-IGF-Iのヌクレオチド配列を示す。 第5図は実施例第V部中に記載した手順を示している。 第6図は実施例第VI部中に記載した手順を示している。 第7図は実施例第III及びIV部中に記載したようにpASZ1
及びpASZ2の構成を示している。 第8図は実施例第VII部中に記載したように独特のAsn-G
ly領域開裂方法を用いてIGF-Iを精製する方法を示して
いる。 第9図は実施例第VII部中に記載した方法における異な
る工程に対応する蛋白質のSDSゲル電気泳動を示してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:19) (72)発明者 マジアス・ウーレン スエーデン国,ウプサラ,エスー752 35, エーブルス ロッツガータン 8アー (56)参考文献 Nucleic Acids Rese arch,Vol.13,No.4(1985) p.1151−62 The Journal of Bio logical Chemistry,V ol.259,No.3(1984)p.1695− 1702

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブドウ球菌性蛋白質Aに関連した免疫グロ
    ブリンG結合領域をコードする組換体DNAフラグメント
    であり、下記に示すアミノ酸配列(Z−領域)をコード
    するヌクレオチド配列を含む組換体DNAフラグメント。
  2. 【請求項2】シグナル配列及びアミノ酸配列: Ala Gln His Asp Glu Ala をコードするヌクレオチド配列がZ−領域をコードする
    ヌクレオチド配列の上流に存在する特許請求の範囲第
    (1)項記載の組換体DNAフラグメント。
  3. 【請求項3】Z−領域をコードするヌクレオチド配列の
    直前にアミノ酸配列: Ala Gln His Asp Glu Ala をコードするヌクレオチド配列が、更にその前にシグナ
    ル配列をコードするヌクレオチド配列が存在する特許請
    求の範囲第(1)項記載の組換体DNAフラグメント。
  4. 【請求項4】ブドウ球菌性蛋白質Aに関連した免疫グロ
    ブリンG結合領域をコードする組換体DNAフラグメント
    であり、下記に示すアミノ酸配列(Z−領域)をコード
    するヌクレオチド配列を少なくとも2個含む組換体DNA
    フラグメント。
  5. 【請求項5】シグナル配列次いでアミノ酸配列: Ala Gln His Asp Glu Ala をコードするヌクレオチド配列がZ−領域をコードする
    ヌクレオチド配列の上流に存在する特許請求の範囲第
    (4)項記載の組換体DNAフラグメント。
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