JPH08266285A - タイマイの甲羅由来のタンパク質及びその製造法 - Google Patents

タイマイの甲羅由来のタンパク質及びその製造法

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JPH08266285A
JPH08266285A JP7097764A JP9776495A JPH08266285A JP H08266285 A JPH08266285 A JP H08266285A JP 7097764 A JP7097764 A JP 7097764A JP 9776495 A JP9776495 A JP 9776495A JP H08266285 A JPH08266285 A JP H08266285A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 国際状況の変化の中で、海ガメの中でもタイ
マイの甲羅の使用は難しい。その甲羅は、鼈甲として伝
統工芸品に使用されており、従事する人も国内に多い。
一方、海ガメの生態系などについてもまだ不明な点が多
い。そのため、生物性宝石の1つであるタイマイの甲羅
を構成するタンパク質を製造することを目的とし、鼈甲
素材の開発、並びに、海ガメの生物学的知見の解明など
の応用を計る。 【構成】 タイマイの甲羅由来のタンパク質をコードす
る遺伝子をプロモータの下流に挿入したベクターを構築
する。このベクターを大腸菌に入れ、培養することによ
り所望のタンパク質を大腸菌内で作らせ、菌体からタン
パク質を分離し目的のタンパク質を得ることを特徴とす
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、遺伝子工学的手法を用
いることにより、タイマイという海ガメの甲羅などを構
成するタイマイの甲羅由来のタンパク質及びその製造法
に関する。
【0002】
【従来の技術】ここ数年来、遺伝子工学的手法により微
生物にペプチドないしタンパク質(以下「タンパク質
等」という)を生産させる技術が一般化されつつある。
そして現在、この技術を駆使してタンパク質等を生産す
るにあたりその生産効率を向上させるべく種々の改良が
なされているところである。ここで遺伝子工学的手法に
よるタンパク質などの生産とは、所望タンパク質等に対
応するDNA遺伝子をベクターに組み込み組み換えDN
Aとし、ついでこれを宿主微生物に組み込んで宿主の形
質転換を行って形質転換体を得、これを適当な条件で培
養することによって所望タンパク質を産生させ、ついで
この所望タンパク質等を回収する工程よりなるのがふつ
うである。このような遺伝子工学的手法をもってペプチ
ドの合成を行う場合には、具体的な下記のような方法が
知られている。 目的ペプチドの構造遺伝子を翻訳開始信号下流に直結
して発現を行う直接発現法、 分泌性蛋白のシグナルペプチドを利用して目的産物を
細胞質外へ分泌させる分泌法、 他の蛋白と融合させることにより細胞質内での安定性
を高め、これによって収量の増大を計る融合法、 以上のように手法は確立されつつあるが、必ずしも目的
タンパク質等が得られるとは限られていない。したがっ
て、所望のタンパク質等の得られる製造方法の確立が望
まれるところであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】また、海ガメの中でも
タイマイの甲羅は、鼈甲細工などの伝統的工芸に用いら
れてきた。しかしながら、ワシントン条約により平成4
年末をもって輸入禁止となった。そのため、鼈甲細工従
事者および海ガメの研究者にとっては死活問題となって
いた。
【0004】本発明は、本出願と同時に特許出願した
『タイマイの甲羅からのタンパク質の分離法並びにその
分離法で得られたタンパク質を用いた抗体及びDNA』
によってタイマイの甲羅を構成するタンパク質の性質を
明らかにすることにより、これまで製造されていないタ
イマイの甲羅を構成するタイマイの甲羅由来のタンパク
質及びその製造法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、下記のタンパク質をコードする
構造遺伝子からなる。 Tyr Tyr Asn Pro Tyr Cys Tyr Gln Gly Trp Arg Gly Tyr Arg Gly His Tyr Gly Cys Tyr Arg Pro Trp Gly Ser Trp Lys Pro Tyr Arg Tyr Gly Trp Gly His Gln Tyr Gly Gly His Tyr Pro Tyr Arg Trp Gly His Gly Tyr Leu Trp
【0006】また、請求項2の発明は、下記のタンパク
質をコードする構造遺伝子からなる。 Thr Phe Ser Gly Leu Cys Tyr Pro Glu Cys Gly Val Ala Arg Pro Ser Pro Val Thr Gly Ser Cys Asn Val Pro Cys Val Arg Gln Cys Gln Asp Ser Glu Val Val Ile Arg Pro Ser Pro Val Val Val Thr Leu Pro Gly Pro Ile Leu Val Asn Phe Pro Gln Gln Ser Gly Val Gly Ala Ile Gly Ala Pro Val Val Gly Pro Gly Phe Gly Gly Ser Phe
【0007】また、請求項3の発明は、請求項1又は請
求項2のタンパク質がタイマイの甲羅由来のものである
組み換えベクターからなる。
【0008】また、請求項4の発明は、複数のつながっ
たタイマイの甲羅の融合タンパク質をコードする融合遺
伝子をプロモーターの下流に含有してなる組み換えベク
ターからなる。
【0009】また、請求項5の発明は、連結部に切断可
能なコドンをもち、生産されたタンパク質の切断、回収
が可能な請求項4記載の組み換えベクターからなる。
【0010】また、請求項6の発明は、請求項1、請求
項2又は請求項3の組み換えベクターを用いて微生物を
形質転換し、微生物を培養することを特徴とするタイマ
イの甲羅由来のタンパク質の製造法からなる。
【0011】また、請求項7の発明は、請求項4又は請
求項5の組み換えベクターを用いて微生物を形質転換
し、微生物を培養することにより得られる融合タンパク
質を回収し、連結部を切断することにより融合タンパク
質からタンパク質を得ることを特徴とするタイマイの甲
羅由来のタンパク質の製造法からなる。
【0012】上記2種類の遺伝子を単独、あるいは融合
遺伝子をプロモーターの下流に連結したベクターを構築
する方がタンパク質を生産させるために効果的である。
なお、プロモータは、tacプロモーター、trpプロ
モーター、lacプロモーターなど大腸菌中でその作用
を示すものをいう。
【0013】大腸菌などの生物の細胞の中へベクターを
入れ形質転換させると、その形質転換体の中で遺伝子を
含むベクターを半永久的に保持することができる。
【0014】そして、必要に応じ形質転換体よりベクタ
ーの調製も可能である。
【0015】
【作用】タイマイの甲羅由来の分子量5000(以下5
K)のタンパク質をコードする遺伝子を含有するベクタ
ーを大腸菌に入れ形質転換させる。次にこの大腸菌を培
養しながら、ベクター上のプロモーターの誘導物質を加
えることにより、5Kタンパク質の生産が確認される。
【0016】上記5Kタンパク質は、大腸菌を破細した
後、遠心分離を行ったら、沈殿画分として回収される。
【0017】前述の5K遺伝子をもう1つの分子量15
000(以下15K)タンパク質のN末端より76アミ
ノ酸(以下8K)をコードする遺伝子の後にメチオニン
に対応するコドンを介して融合遺伝子を含有するベクタ
ーを構築する。前述の0010のように大腸菌に入れ、
同様の手法により融合タンパク質の生産が可能となっ
た。
【0018】上記8Kと5Kの融合タンパク質は、大腸
菌を破細し遠心したら不溶性タンパク質として回収され
る。
【0019】上記融合タンパク質を臭化シアン処理する
ことにより、8Kと5Kの2種のタンパク質として回収
が可能である。
【0020】
【実施例】本出願と同時に特許出願した『タイマイの甲
羅からのタンパク質の分離法並びにその分離法で得られ
たタンパク質を用いた抗体及びDNA』で明らかにした
タイマイの甲羅由来のタンパク質5Kと、15Kタンパ
ク質の76アミノ酸までをコードする遺伝子、各々、5
K遺伝子と8K遺伝子を化学合成した(図1および
2)。
【0021】この際、両遺伝子とも上流5’を制限酵素
EcoRI、下流3’を制限酵素Hind IIIとなるよ
うにしている。
【0022】両構造遺伝子の前には翻訳開始コドンのA
TG(メチオニンに対応)を付け、一方、終止コドンと
してTAAとTGAの2つを付与した。
【0023】両遺伝子は、各々、約40merのDNA
オリゴヌクレオチドとして合成し、それら30pmol
をT4DNAキナーゼで5’をリン酸化した。これらを
T4DNAリガーゼにより連結し、フェノール、クロロ
ホルム処理、エタノール沈殿を行った。その後、制限酵
EcoRIとHind IIIで消化し、アクリルアミド
ゲルで電気泳動を行った。各々、目的のサイズに相当す
る部分を切り出し、エレクトロエルーター(IBI社)
で溶出することにより、5K(167bp)と8K(2
42bp)の遺伝子を回収した。
【0024】上記2種の遺伝子をtacプロモータをも
つベクターpFM005(文献:A.Kitazono 等、
J.Bactriol 、174、7917-7925 、1992)の
coRI−Hind IIIにT4DNAリガーゼを用いて
連結し、大腸菌JM109を形質転換した。形質転換体
よりプラスミドを調製し、ABI社DNAシーケンサー
373Aで塩基配列を確認した。そして、tacプロモ
ーターの下流に5K遺伝子を含有するものをpBE5
1、一方、8K遺伝子を含有するものをpBT76と命
名した(図3)。
【0025】trpプロモーターを持つpKM924
は、以下のように構築した。trpプロモーターを含有
するpTPK1(文献;Y.Murooka等、Journal of
Biotechnology,,303〜316,1985)を
EcoRTで切断後、T4DNAポリメラーゼにより平
滑末端とし、HpaIでさらに切断して約350bpの
断片を得た。この断片と、pFM005をSalIで切
断しT4DNAポリメラーゼで平滑末端とし、さらに
ind IIIで切断して得た大きい断片と、pUC19の
EcoRT−Hind IIIのポリリンカーと、Hpa
EcoRIリンカー 5' −AACTAGTACGCAAGTTCACGTAAAAAGGTTTG−3’ 3’−TTGATCATGCGTTCAAGTGCATTTTTCCAAACTTAA−5' の4つのDNA断片をT4DNAリガーゼを用いて連結
し、大腸菌HB101を形質転換した。その形質転換体
よりプラスミドを調製し、DNAシーケンサーで塩基配
列を調べてpKM924を得た。このベクターは、クロ
ーニング部はEcoRI−Hind IIIでプロモーター
trpである。pKM924のEcoRI−Hin
IIIの部位に5K遺伝子と8K遺伝子を各々連結し、大
腸菌HB101を形質転換した。形質転換体よりプラス
ミドを調製し塩基配列を調べた。そして、trpプロモ
ーターの下流に5K遺伝子を含有するものをpBT5
1、一方8K遺伝子を含有するものをpBT76と命名
した(図3)。
【0026】上記pBE51とpBE76の2種の形質
転換体を別々にLB培地で培養し、tacプロモーター
の誘導物質であるイソプロヒル−β−D−チオガラクト
ピラノシド(以下IPTG)を1mM添加して培養し、
遺伝子発現を行った。その結果、5K遺伝子を持つpB
E51ベクターを含有する大腸菌の中で、5Kタンパク
質と思われるタンパク質をSDS−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動(以下SDS−PAGE)において確認し
た(図5)。一方、pBE76ベクターを含有する大腸
菌においては,目的のサイズにタンパク質が認められな
かった。なお、pBT51とpBT76を含有する大腸
菌を別々にM9カザミノ酸培地で培養し、trpプロモ
ーターの誘導物質である3−β−インドールアクリル酸
を20μg/mlになるように加え遺伝子発現を行った
ところ、前述と同様に5Kタンパク質だけが効率良く生
産された。
【0027】上記大腸菌で生産された5Kタンパク質を
超音波処理により無細胞抽出液とし、18000回転遠
心を20分行ったところ沈殿画分として回収された。こ
の画分を8Mグアニジン塩酸、20mMジチオスレイト
ール(以下DTT)、リン酸緩衝液、pH6に溶解し、
6Mグアニジン塩酸塩、5mMDTTを含むリン酸緩衝
液で平衡化したセファディクスG50(ファルマシア
社)のカラムクトマトに供し、5Kタンパク質画分を回
収した。このタンパク質を逆相C18カラム(Waters 、
PuresilC18、4.6 ×250 mm)を用いたHPLCに供
し、最終的に5Kタンパク質を単一バンドにまで精製し
た。そのSDS−PAGEパターンは図6に示す。
【0028】精製した5Kタンパク質のアミノ酸分析か
ら、予想どおり目的の5Kタンパク質であることを確認
した。
【0029】8Kと5Kの融合遺伝子は、次のようにし
て構築した(図4)。まず、pBE76ベクターの8K
遺伝子の3’側にユニークなBamHI制限酵素部位が
あるので、この酵素と終止コドンの後にあるHind I
IIで消化し大きいDNA断片を回収した。次に、pBE
51の5K遺伝子の上流にあるRsaIと終止コドンの
後にあるHind IIIで消化し、約160bpのDNA
断片を得た。この2つの遺伝子に以下のオリゴヌクレオ
チドを 5’−GATCCTTCATGT−3’(BamHI−RsaIリンカー) 3’ −GAAGTACA−5’ BamHI RsaI 混ぜライゲーションを行い、大腸菌JM109に導入し
た。形質転換体の中から融合遺伝子を含有するベクター
をpBE127と命名した。また、pBE127より
coRI−Hind IIIで切り出した融合遺伝子をpK
M924に連結したものを大腸菌HB101へ導入し、
目的のベクターをpBT127と命名した。両ベクター
として予想通りの塩基配列であることを確認した。
【0030】pBT127を含有する大腸菌HB101
を前述の0026と同様の方法で培養した。その結果、
融合タンパク質と考えられる分子量約13000の位置
にSDS−PAGE上でバンドとして確認できた。
【0031】大腸菌を破細後遠心して不溶性画分として
回収された融合タンパク質を70%ギ酸に溶解し、0.
5%となるように臭化シアンを加え反応を30℃、5時
間行った。次に凍結乾燥後、前述の0027と同様の操
作を用い、8Kと5Kの2種のタンパク質を精製した。
【0032】アミノ酸分析の結果、5Kタンパク質は設
計どおりに、一方8Kタンパク質はC末端にホモセリン
が付いていることを確認した。
【0033】ホモセリンの付いた8Kタンパク質は、カ
ルボキシペプチダーゼYで処理することにより、ホモセ
リンのない8Kタンパク質を得た。
【0034】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の
改変をなし得ることは勿論である。
【0035】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されているような効果を奏す
る。
【0036】遺伝子工学的手法により、これまで入手出
来なかったタイマイの甲羅のタンパク質の製造が安価に
且つ永久的に可能となる。
【0037】製造されたタンパク質を用いることによ
り、タイマイの甲羅のような素材の開発が期待できる。
【0038】タイマイの甲羅由来のタンパク質をコード
する遺伝子を合成したベクターを含有する大腸菌を培養
することにより、遺伝子の調製が可能となる。
【0039】ベクターを含有する大腸菌は、グリセリン
存在下、低温することにより半永久的に保存できる。
【0040】さらに、調製したベクターは、低温にする
ことにより永久的に保存できる。
【0041】化学合成DNAを用いることにより、類似
のタンパク質を作る生物において、mRNAの解析、遺
伝子のクローニング、および、PCR法による遺伝子増
幅と解析に利用できる。
【0042】また、製造されたタンパク質を基に、モノ
クローナル抗体、あるいは、ポリクロナール抗体の作製
が容易に可能となる。
【0043】そのような抗体を用いることにより、角化
メカニズムの解明に利用できる。
【0044】また、抗体を用いることにより、生物種の
発生、および海ガメの分類に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タイマイの甲羅由来の5Kタンパク質をコード
する遺伝子である。
【図2】タイマイの甲羅由来の15Kタンパク質のうち
N端より76アミノ酸までをコードする遺伝子である。
【図3】pBE51、pBE76、pBT51、pBT
76ベクターの構築法を示す図である。
【図4】pBE127、pBT127ベクターの構築図
である。
【図5】大腸菌の中で生産された5Kタンパク質であ
る。
【図6】SDS−PAGEによる5Kタンパク質の分
析。
───────────────────────────────────────────────────── 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)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記のタンパク質をコードする構造遺伝
    子。 Tyr Tyr Asn Pro Tyr Cys Tyr Gln Gly Trp Arg Gly Tyr Arg Gly His Tyr Gly Cys Tyr Arg Pro Trp Gly Ser Trp Lys Pro Tyr Arg Tyr Gly Trp Gly His Gln Tyr Gly Gly His Tyr Pro Tyr Arg Trp Gly His Gly Tyr Leu Trp
  2. 【請求項2】 下記のタンパク質をコードする構造遺伝
    子。 Thr Phe Ser Gly Leu Cys Tyr Pro Glu Cys Gly Val Ala Arg Pro Ser Pro Val Thr Gly Ser Cys Asn Val Pro Cys Val Arg Gln Cys Gln Asp Ser Glu Val Val Ile Arg Pro Ser Pro Val Val Val Thr Leu Pro Gly Pro Ile Leu Val Asn Phe Pro Gln Gln Ser Gly Val Gly Ala Ile Gly Ala Pro Val Val Gly Pro Gly Phe Gly Gly Ser Phe
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2のタンパク質がタ
    イマイの甲羅由来のものである組み換えベクター。
  4. 【請求項4】 複数のつながったタイマイの甲羅の融合
    タンパク質をコードする融合遺伝子をプロモーターの下
    流に含有してなる組み換えベクター。
  5. 【請求項5】 連結部に切断可能なコドンをもち、生産
    されたタンパク質の切断、回収が可能な請求項4記載の
    組み換えベクター。
  6. 【請求項6】 請求項1、請求項2又は請求項3の組み
    換えベクターを用いて微生物を形質転換し、微生物を培
    養することを特徴とするタイマイの甲羅由来のタンパク
    質の製造法。
  7. 【請求項7】 請求項4又は請求項5の組み換えベクタ
    ーを用いて微生物を形質転換し、微生物を培養すること
    により得られる融合タンパク質を回収し、連結部を切断
    することにより融合タンパク質からタンパク質を得るこ
    とを特徴とするタイマイの甲羅由来のタンパク質の製造
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103630619A (zh) * 2013-10-28 2014-03-12 山东东阿阿胶股份有限公司 一种龟甲胶及其制品的检测物及其质谱检测方法

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