【発明の詳細な説明】
組み換え融合蛋白構築物を用いるペプチドの製造方法
発明の背景
インビトロDNA操作および付随する遺伝情報の移行について開発が行われ、
効果的な内在性蛋白および外来蛋白の微生物宿主における発現を可能にするテク
ノロジーとなるに至った。組み換えDNA法は蛋白およびペプチドの発現に関す
る選択、増幅および操作を可能にした。
いずれの微生物宿主においてもすべての外来蛋白の発現は理論的には可能であ
るが、産生される蛋白の安定性は、しばしば、かかる実施を制限してきたし、低
収率を招いてきた。詳細には、小型外来蛋白およびオリゴヌクレオチドは、大部
分の細胞宿主においては簡単には過剰産生されない。宿主細胞における小型ペプ
チドの発現は、宿主がポリペプチドを同化する可能性を高める。
この問題に対応して、小型ペプチドが、ペプチドマーカー(例えば、ベーター
ガラクトシダーゼまたはクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)の
ごとき第2の大型ペプチドとの融合蛋白として発現されている。得られる融合蛋
白は容易には同化されないが、所望蛋白の単離および精製はしばしば非常に効率
的でなくあるいは効果的でない。
カラムクロマトグラフィー分離、例えば、アフィニティーカラムによる分離の
使用を必要としない組み換えペプチドの単離および/または精製を可能にする方
法の開発が特に望まれるであろう。典型的には、かかるカラムは高価であり、比
較的限られた寿命を有する可能性がある。したがって、組み換えペプチドの単離
および精製のための柔軟性のある、便利な方法に対する必要性が存在し続けてい
る。
発明の概要
本発明は、カルボニックアンヒドラーゼおよび可変的融合ポリペプチドを含む
融合蛋白構築物を用いる、組み換えペプチドの製造方法を提供する。典型的には
、カルボニックアンヒドラーゼは哺乳動物のカルボニックアンヒドラーゼ(mC
A)である。カルボニックアンヒドラーゼおよび可変的(variable)融合ポリペ
プチドを開裂部位により一緒に連結させることができる。開裂部位はアミノ酸ま
たはアミノ酸配列であり、開裂剤による処理により選択的に開裂される蛋白構築
物を生じるものである。開裂剤は、メチオニン残基のごとき特定の化学的開裂部
位を認識する化学試薬、例えば、臭化シアンであってもよい。開裂剤は、特定の
アミノ酸またはアミノ酸配列(「酵素的開裂部位」)に関する特異的ポイントに
おいて構築物を開裂するエンドペプチダーゼであってもよい。
本発明の1の具体例は、融合蛋白構築物を沈殿させることを含む、ペプチドの
製造方法に指向される。沈殿した構築物を再可溶化することができる。開裂後、
カルボニックアンヒドラーゼを含有するフラグメント(「カルボニックアンヒド
ラーゼフラグメント」)を、クロマトグラフィー、濾過により、あるいは好まし
くは沈殿法により除去することができる。
第2の具体例は、(i)融合蛋白構築物を開裂して可溶性カルボニックアンヒ
ドラーゼフラグメントおよび可溶性の可変的融合ポリペプチドフラグメントを得
て、次いで(ii)カルボニックアンヒドラーゼフラグメントを沈殿させること
を含む、ペプチドの製造方法を提供する。カルボニックアンヒドラーゼフラグメ
ントは、カルボニックアンヒドラーゼを含み、他のアミノ酸残基、例えば、開裂
反応により作られた相互結合ペプチド(interconnecting peptide)由来または
化学的残基由来のものを含んでいてもよい。可変的融合ポリペプチドフラグメン
トは、少なくとも1コピーの標的ペプチドを含み、N末端もしくはC末端尾部配
列または内部結合ペプチド(intraconnecting peptide)のごときさらなるアミ
ノ酸残基を含んでいてもよい。可変的融合ポリペプチドフラグメントが1個より
も多い標的ペプチドのコピーを含む場合、典型的には標的ペプチドは、開裂部位
を含む内部結合ペプチドによって連結されている。
本発明の第3の具体例は、宿主細胞、例えば、イー・コリ(E.coli)宿主細胞
において融合蛋白構築物を封入体の一部として発現させ、次いで、融合蛋白構築
物を単離することを含む、ペプチドの製造方法を提供する。典型的には、融合蛋
白構築物は少なくとも2コピーの標的ペプチドを含んでいる。しかしながら、融
合蛋白構築物が、GRF(1−44)(配列番号:20)、GLP1(7−34
)(配列番号:21)およびPTH(1−34)(配列番号:22)からなる群
より選択されるペプチドに対応する標的ペプチドを含んでいる場合、単一コピー
の標的ペプチドのみを有する構築物を封入体の一部として発現させることができ
る。GRF(1−41)(配列番号:23)、GLP1(7−34)(配列番号
:21)およびPTH(1−34)(配列番号:22)は、それぞれ成長ホルモ
ン放出因子、グルカゴン様ペプチド1および副甲状腺ホルモンに対応する選定ア
ミノ酸を有するペプチドを表す。成長ホルモン放出因子のアミノ酸1−44(G
RFR(1−44)(配列番号:20))およびグルカゴン様ペプチド1のアミ
ノ酸1−36(GLP1(1−36)(配列番号:24))に関する配列は、国
際出願PCT/US94/08125に開示されており、その開示を参照により
本明細書に記載されているものとみなす。ヒト・副甲状腺ホルモン(PTH(1
−84)(配列番号:25))のアミノ酸1−84に関する配列はHendy etal.,
Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,78,7365(1981)およびT.Kimura et al.,BBRC,114,493(
1983)に開示されており、その開示を参照により本明細書に記載されているもの
とみなす。
本発明のもう1つの具体例は、融合蛋白構築物を開裂してカルボニックアンヒ
ドラーゼフラグメントおよび可変的融合ポリペプチドフラグメントを得ることを
含む、ペプチドの製造方法を提供する。カルボニックアンヒドラーゼフラグメン
トおよび可変的融合ポリペプチドフラグメントを沈殿させる。沈殿したフラグメ
ントを、有機成分を含む溶媒で抽出して可変的融合ポリペプチドフラグメントを
回収することができる。
また本発明は、宿主細胞、例えば、E.coli宿主細胞において発現された融合蛋
白構築物を含む封入体を提供する。融合蛋白構築物はカルボニックアンヒドラー
ゼおよび標的ペプチドを含む。好ましくは、標的ペプチドは、GRF(1−41
)(配列番号:23)、GLP1(7−34)(配列番号:21)およびPTH
(1
−34)(配列番号:22)からなる群より選択されるペプチドに対応するアミ
ノ酸配列の少なくとも1つのコピーを含む。
最後に、本発明は、カルボニックアンヒドラーゼおよび標的ペプチドを含む融
合蛋白構築物も提供する。標的ペプチドは、GRF(1−41)(配列番号:2
3)、GLP1(7−34)(配列番号:21)およびPTH(1−34)(配
列番号:22)からなる群より選択されるペプチドに対応するアミノ酸配列を含
む。
図面の簡単な説明
図1は、標的ペプチドの複数のユニットから形成された可変的融合ポリペプチ
ドについての種々の公式を示す。
発明の詳細な説明
組み換えベクターと、宿主細胞または宿主生物という生合成装置との連携によ
る外来蛋白の発現は、生化学的蛋白合成のためのよく知られた方法である。本発
明は、新しく、ローコストで効率の高いペプチドの大規模生物学的合成方法を確
立するためにカルボニックアンヒドラーゼをベースとした融合蛋白構築物と結び
付いたこの発現方法の新規修飾を用いる。本発明方法は、化学的方法にのみ基づ
いたプロセス、すなわち、アフィニティークロマトグラフィーまたは他のクロマ
トグラフィー工程を必要としない組み換えペプチドの単離および/または精製の
ためのプロセスの設計を可能にする。また、融合蛋白構築物は、所望ならば、リ
ガンド固定化アフィニティー分離法の使用を可能にする。本発明方法は、高価な
機械類および試薬、長い合成時間、低い反応効率を除去し、さらに固相ペプチド
合成法よりも不完全なコピーが少なく、高収率の生成ペプチドが得られる。
本発明方法は、生物学的システムにより外来蛋白の発現を容易にすることので
きる細胞の因子および生物学的成分の組み合わせを含む。発現された融合蛋白構
築物は結合蛋白カルボニックアンヒドラーゼを含むので、細胞または生物の発現
機構による標的ペプチドに対する特別な同一性の破壊を可能にしない。好ましい
誘導的発現機構は、ペプチド構築物(そのようにしなければ宿主細胞に対して毒
性を有しうる)の製造を可能にする。
また本発明方法は、精製方法の効率、容量および収率に実質的に貢献する因子
を含む。カルボニックアンヒドラーゼおよびカルボニックアンヒドラーゼを含む
融合構築物の溶解特性は、他の構成成分からの可変的融合ポリペプチドの明確で
完全な分離を容易にする。比較的低分子のカルボニックアンヒドラーゼは、融合
構築物単位重量あたりの容量および効率を高めることを可能にする。該方法は特
別な試薬または反応を必要としないので、望ましくない副産物の生成が回避され
る。
標的ペプチドの性質およびコピー数によって融合蛋白構築物のサイズは変化す
るであろう。融合蛋白構築物は十分に大きくて宿主細胞による分解を回避するも
のであり(例えば、少なくとも約60ないし80個のアミノ酸)、宿主細胞によ
り有効に発現されることができないほど大きいものではない。実際問題として、
融合蛋白構築物は約500000までの分子量を有するであろうが、より大きな
構築物も本発明の範囲内である。融合蛋白構築物が宿主細胞により発現されて蛋
白配列におけるエラーの導入を回避できるように融合蛋白構築物のサイズを選択
する。このことは、一定の構築物中に存在する標的ペプチドのコピー数に対して
実際上の制限を課すものである。上で議論した因子により課せられる制限の範囲
内で、個々の標的ペプチドのサイズおよび性質によって実際の数は変化するであ
ろう。カルボニックアンヒドラーゼ
カルボニックアンヒドラーゼは種々のソースに由来する。適当なソースは脊椎
動物であり、詳細には哺乳動物ソースのもの、例えば、ヒト・カルボニックアン
ヒドラーゼ(hCA)、ラット・カルボニックアンヒドラーゼ、ネコ・カルボニ
ックアンヒドラーゼ、ウマ・カルボニックアンヒドラーゼまたはウシ・カルボニ
ックアンヒドラーゼを包含する。ヤギ、ネズミ、ブタおよびサルのごとき他の哺
乳動物種由来のカルボニックアンヒドラーゼも本発明融合蛋白構築物の形成に用
い
ることができる。適当なカルボニックアンヒドラーゼの例は、ヒト・カルボニッ
クアンヒドラーゼII(hCAII;Taylor et al.,Biochemistry,9,2638(1970
)参照)である。
カルボニックアンヒドラーゼは、修飾機能バージョンのカルボニックアンヒド
ラーゼであってもよい。修飾機能バージョンは、溶液の条件、例えば、特定のp
H、あるいは金属イオンもしくは塩濃度の関数として沈殿しうるカルボニックア
ンヒドラーゼの能力を保持しているであろう。約3.2ないし約6.0の間、より
好ましくは約3.5ないし約5.5の間に溶液のpHを合わせることにより広範な
溶液から沈殿しうる修飾バージョンが好ましい。典型的には、修飾機能バージョ
ンは、阻害剤ベンゼンスルホンアミド、アセトアゾラミドまたはそれらの誘導体
に強く結合するカルボニックアンヒドラーゼの能力も保持している。スルファニ
ルアミドおよびアセトアゾラミド阻害剤に関するカルボニックアンヒドラーゼの
結合特性についての詳細な議論は、国際出願PCT/US91/04511にあ
り、参照により本明細書に記載されているものとみなす。
適当に修飾されたカルボニックアンヒドラーゼの例は、(I)メチオニンを含
まない、(II)すべてまたはいくつかのグルタミン酸が別の負に帯電したアミ
ノ酸、好ましくはアスパラギン酸により置換されている、(III)すべてまた
はいくつかのアルギニンが別の正に帯電したアミノ酸、好ましくはリジンにより
置換されている、(IV)すべてまたはいくつかのアスパラギンが別のアミノ酸
、好ましくはグルタミンにより置換されている、(V)メチオニンが別のアミノ
酸、好ましくはアラニン、セリン、システイン、スレオニンまたはロイシンによ
り置換されている、あるいは(VI)システインが別のアミノ酸、好ましくはセ
リン、スレオニン、ロイシンまたはアラニンにより置換されている機能的置換変
異体を包含する。
カルボニックアンヒドラーゼの適当に修飾されたバージョンの例は、hCAI
Iのごときカルボニックアンヒドラーゼの機能的フラグメントを示すポリペプチ
ド、例えば、hCAIIのシステイン205、アスパラギン231、メチオニン
240またはロイシン250におけるC末端切断物あるいはプロリン
21またはグリシン25におけるN末端切断物を包含するが、これらに限らない
。機能的フラグメントは、pHを調節することにより広範な溶液から沈殿するカ
ルボニックアンヒドラーゼの能力を保持している。
他の適当に修飾されたバージョンは、下記の置換を有するhCAIIの置換変
異体およびhCAIIの機能的フラグメントの置換変異体を包含する:
i.すべてまたはいくつかのグルタミン酸残基が別の負に帯電したアミノ酸(
AA)、好ましくはアスパラギン酸残基により置換されているhCAII
ii.すべてまたはいくつかのアルギニン残基が別の正に帯電したAA、好ま
しくはリジン残基により置換されているhCAII
iii.[N11X,G12X](アスパラギン、グリシン)、[N62X,G
63X]、[N321X,G232X]、M240X(メチオニン)、またはC
205X(システイン)におけるAA位置についての1またはそれ以上の修飾で
あって下記のごとき修飾を有するhCAIIまたはその機能的フラグメント(そ
れらのAA位置は一定のフラグメント中に存在する):
アスパラギンがグルタミンに変化、あるいはグリシンがアラニンに変化、メチオ
ニンがアラニン、セリン、システイン、スレオニンまたはロイシンに変化、およ
びシステインがセリン、スレオニン、ロイシンまたはアラニンに変化。
好ましくは、カルボニックアンヒドラーゼおよびカルボニックアンヒドラーゼ
を含んでいる融合蛋白は、約3.2ないし約6.0の間、好ましくは約3.5ない
し約5.5の間、より好ましくは約4.0ないし約5.0の間に溶液のpHを合わ
せることにより広範な溶液から沈殿しうるものである。この方法を用いてカルボ
ニックアンヒドラーゼが沈殿しうる溶液の例は、ポリエチレンイミン、尿素(例
えば、少なくとも2M)またはグアニジン塩酸(例えば、少なくとも2M)を含
む溶液を包含する。好ましくは、カルボニックアンヒドラーゼは、約3.2ない
し約6.0のpH範囲の外側では広範な溶液中で可溶性のままである。可変的
融合ペプチド
可変的融合ポリペプチドはいくつかの形態を有していてもよい(例えば、図1
参照)。第1のものは単一の標的ペプチドを含む。第2のものは、アミノ酸また
は内部結合ペプチドにより連結された単一の標的ペプチドの複数の並んだユニッ
トから構成される。この場合、通常には、内部結合ペプチドは、相互結合ペプチ
ド(カルボニックアンヒドラーゼと可変的融合ポリペプチドとを連結する)とは
構造および選択性において異なるが、必ずしも異なっているわけではない。異な
る場合、それにもかかわらず内部結合ペプチドは、相互結合ペプチドと同じ一般
的機能を有しており、その結果、酵素的または化学的性質を有する2種の異なる
開裂剤が別々に可変的融合ポリペプチドをカルボニックアンヒドラーゼから開裂
し、さらに個々の標的ペプチドを互いに開裂するであろう。第3の形態は、さら
に内部の結合ペプチド(innerconnecting peptide)によって並んで互いに連結
されているいくつかの(すなわち、2個またはそれ以上の)同一または異なる標
的ペプチドから構成される単一ユニットである。4番目の形態は、内部結合ペプ
チドにより連結されている繰り返しのある複数の並んだユニットから構成される
ものであり、各ユニットは、さらに内部の結合ペプチドにより連結された異なる
個々の標的ペプチドの同じシリーズを含む。5番目の形態は、内部結合ペプチド
により連結されている並んだユニットの同じシリーズから構成されるものであり
、各ユニットは、さらに内部の結合ペプチドにより連結されたいくつかの同一ま
たは異なる標的ペプチドを含み、標的ペプチドはユニットごとに繰り返さない。
6番目の形態は、複数の同一の並んだユニットから構成されるものであり、各ユ
ニットは、さらに内部の結合ペプチドにより連結されたいくつかの同一の標的ペ
プチドを含む。
標的ペプチドは、生成物として望まれる天然または合成ペプチド、例えば、所
望蛋白、オリゴヌクレオチドまたは低分子ペプチドの全体または一部を含んでい
てもよい。本願の目的のためには、ペプチドは、ペプチド結合により連結された
少なくとも2個のアミノ酸残基を含む。可変的融合ポリペプチド中の単一または
複数の連結したユニットとして出現してもよい標的ペプチドの適当な具体例は、
カルトリン、カルシトニン、インスリン、組織プラスミノゲンアクチベーター、
成長ホルモン、成長ホルモン放出因子、エリスロポエチン、インターフェロン、
インターロイキン、オキシトシン、バソプレッシン、ACTH、コラーゲン結合
蛋白、副甲状腺ホルモン、グルカゴン様ペプチド、グルカゴン、プロインスリン
、腫瘍壊死因子、サブスタンスP、脳ナトリウム排泄増加ペプチド、抗体のそれ
ぞれ重鎖および軽鎖、特に、Lerner,Science,246,1275 et seq.(1989年1
2月)により特徴づけられているような単離可変領域のごとき個々の抗体鎖フラ
グメント(VHまたはVL)およびE.Ward et al.,Nature,341,544-546(1986)に
より特徴づけられているようなエピトープ領域を包含する(ここに、抗体、鎖、
フラグメントおよび領域は、抗原性物質に対する天然の抗原性または免疫遺伝学
的に得られた抗原性を有する)。望ましいポリペプチドのさらなる具体例は、甘
味ペプチド、気分転換性ポリペプチド、神経成長因子、調節蛋白、機能性ホルモ
ン、酵素、DNAポリメラーゼ、DNA修飾酵素、構造ポリペプチド、神経ペプ
チド、心臓血管系、呼吸器、排泄器、リンパ器官、免疫、血液、生殖、細胞刺激
および生理学的機能系に対する影響を及ぼすポリペプチド、白血病阻害因子、抗
生物質ペプチドおよびに静細菌ペプチド(セクロピン、アタシン、アピダエシン
のごとき)、殺昆虫、除草および殺真菌ペプチド、ならびにリゾチームを包含す
る。
式:
−TargP−(CS2)−[−(Ln1)n−(CS1)m−TargP−(C
S2)−]r
[式中、−CS1−および−CS2−は開裂部位、−(Ln1)−は連結配列、
−TargP−は標的ペプチド、nおよびmは0または1、rは1から約150
までの整数を意味する]
を有するアミノ酸配列を含むペプチドは適当な可変的融合ポリペプチドに属する
。標的ペプチドは、GRF(1−41)(配列番号:23)、GLP1(7−3
4)(配列番号:21)またはPTH(1−34)(配列番号:22)に対応す
るアミノ酸配列を含んでいてもよい。−(CS1)−および−(CS2)−開裂
部位は化学的開裂部位であっても酵素的開裂部位であってもよい。酵素的開裂部
位はエンドペプチダーゼまたはエキソペプチダーゼにより認識されうる(例えば
、rが1の場合は、−(CS2)−が構築物のC末端残基)。好ましくは、酵素
的開
裂部位はエンドペプチダーゼにより認識される。開裂部位
融合蛋白構築物は化学的開裂部位または酵素的開裂部位を有していてもよい。
融合蛋白構築物中に含まれていてもよい開裂部位または開裂部位(複数)は、存
在する標的ペプチドの同一性に左右される。典型的には、標的ペプチドが開裂部
位に対応するアミノ酸配列を含まないように開裂部位および標的ペプチドを選択
する。次に、個々の開裂部位の選択を考える。いくつかの場合には、酵素的開裂
反応の使用を回避するように開裂部位を設計してもよい。S−シアニル化剤(例
えば、2−ニトロ−5−チオシアナートベンゼン)での処理後、または約3.0
未満のpKaを有する酸での処理により開裂されうる化学的開裂部位を用いるこ
とによってこれを行うことができる。他の例において、特別な官能基、例えば、
C末端α−カルボキシアミド基を導入するための標的ペプチドの修飾を可能にす
る開裂部位を用いることが望ましいかもしれない。
化学的および酵素的開裂部位ならびにこれらの部位の1つに近接したペプチド
結合の開裂を行うために用いられる対応する剤は、国際出願PCT/US91/
04511およびPCT/US94/08125に詳細に記載されており、それ
らの開示を参照により本明細書に記載されているものとみなす。本発明において
開裂部位として使用するのに適したペプチド配列(およびそれをコードしている
DNA遺伝子配列)ならびにそれらの対応開裂酵素または化学的開裂条件の例を
下表1に示す。示された遺伝子配列は、対応ペプチド配列をコードしている1の
可能性である。同じペプチド配列をコードする他のDNA配列を構築してもよい
。
組み換えペプチドの製造
組み換え融合蛋白構築物遺伝子を担持している発現ベクターで形質転換された
宿主細胞を用いて融合蛋白構築物を発現させることができる。宿主細胞は原核も
しくは真核宿主細胞または高等生物中の細胞であってよい。本発明の1の好まし
い具体例において、宿主細胞はE.coliのごとき微生物宿主細胞である。融合蛋白
構築物をコードしているDNAセグメントを適当な基本となるベクター中に挿入
することにより、蛋白精製構築物遺伝子を担持しているベクターを調製すること
ができる。単一および多コピーの組み換え融合蛋白生成物の発現方法は国際出願
PCT/US91/04511に開示されており、参照により本明細書に記載さ
れているものとみなす。
発現ベクターは、組み換え遺伝子ならびに転写、翻訳、表現型決定、一時的な
発現調節または他の発現調節、RNA結合および発現産物についての発現後加工
のための適当な調節DNA配列のごとき基本となるベクターセグメントを含んで
いる。一般的には、プロモーター、オペレーター、調節配列および転写終止シグ
ナルのごとき構造的特徴が発現ベクターに含まれている。宿主細胞または高等生
物に適合し、上記特徴を提供するいずれかの基本となるベクターから発現ベクタ
ーを合成してもよい。発現ベクターの調節配列は、ある種の方法で、原核または
真核宿主細胞または高等生物に適合または適用されるであろう。ポリペプチド構
築物の分泌を引き起こす発現後調節配列が真核発現ベクターに含まれていてもよ
い。発現ベクターが宿主細胞または高等生物に対して刺激効果を示し、その結果
ポリペプチド構築物が宿主の通常の生合成発現よりも過剰発現されることが特に
好ましい。
典型的には、得られた組み換えベクターを用いる宿主細胞または高等生物の形
質転換に使用される適当な基本ベクター中に組み換え遺伝子を挿入する。宿主細
胞または高等生物中で可溶性生成物として、あるいは細胞中で不溶性の生成物と
して融合蛋白構築物を発現させることができる。別法として、融合蛋白構築物を
、宿主細胞または高等生物により分泌される生成物として発現させてもよい。好
ましくは、E.coliのごとき宿主細胞中で封入体、すなわち不溶性物質の凝集体の
一
部として融合蛋白構築物を発現させてもよい。封入体の一部として発現される融
合蛋白構築物は、典型的には、2またはそれ以上のコピー数の標的蛋白を含む。
カルボニックアンヒドラーゼをベースにした大部分の単一コピーの融合蛋白構築
物は可溶性生成物として発現されることがわかっている。例えば、hCAIIお
よび単一コピーの標的ペプチド(例えば、カルシトニン、サブスタンスP、アン
ギオテンシン、ATPase−IP、εSU ATPaseおよびアスパラギン
シンセターゼ)を含む単一コピーの融合蛋白構築物は、E.coli中で可溶性蛋白と
して発現される。驚くべきことに、しかしながら、いくつかの場合において、単
一コピーのカルボニックアンヒドラーゼをベースとした融合蛋白が封入体の一部
として発現されうることが見いだされた。詳細には、hCAIIおよび単一コピ
ーのGRF(1−41)(配列番号:23)、GLP1(7−34)(配列番号
:21)またはPTH(1−34)(配列番号:22)を含む融合蛋白は、E.co
li BL21 F-ompTrB-mB-(DE3)のごときE.coli宿主細胞において封入体の一部
として発現される。
本発明は、カルボニックアンヒドラーゼを含む融合蛋白構築物または融合蛋白
構築物のフラグメントのいずれか(まとめて「CAベースの蛋白」という)を沈
殿させることを含む、組み換えペプチドの製造方法を提供する。hCAIIは、
その無傷の形態の酵素のほぼ中性の溶液を酸性にした場合に沈殿することが知ら
れている。pHを低下させることは、無傷の酵素から亜鉛カチオンを除去し、実
質的なコンホーメーション変化を誘発して沈殿を引き起こすと考えられている。
驚くべきことに、カルボニックアンヒドラーゼ、詳細にはhCAIIのごとき哺
乳動物カルボニルアンヒドラーゼは、無傷の形態であるかどうかにかかわらず、
pHの関数としてこれと同じ溶解性の挙動を示すことが見いだされている。その
うえ、同様の方法でpHの関数としてカルボニックアンヒドラーゼを含む融合蛋
白を沈殿させうることが見いだされた。典型的には、pHを約3.2ないし約6.
0の間、好ましくは約3.5ないし約5.5の間、より好ましくは約4.0ないし
約5.0の間に合わせることによって簡単にCAベースの蛋白を溶液から沈殿さ
せることができる。CAベースの蛋白を、高塩農度溶液、例えば、少なくとも
約5%(w/v)の硫酸ナトリウムあるいは少なくとも約5%(w/v)の硫酸
アンモニウム含有溶液から沈殿させてもよい。
本発明の1の具体例において、融合蛋白構築物を沈殿させることを含む方法に
より、組み換えペプチドを単離する。可溶性生成物として発現された融合蛋白構
築物または封入体の一部として発現された融合蛋白構築物に関して沈殿工程を行
うことができる。後者の例において、沈殿工程の前に、例えば少なくとも約0.
5Mのクエン酸を含む溶液中で封入体を溶解する。融合蛋白構築物を種々の他の
溶液、例えば、カオトロピック剤(例、グアニジン塩酸)または界面活性剤(例
、SDS)を含有する溶液、少なくとも約2Mの尿素を含有する溶液、あるいは
少なくとも約10.0のpHを有する溶液中で溶解してもよい。
溶液のpHを約3.2ないし約6.0の間、好ましくは約3.5ないし約5.5の
間に合わせることにより、融合蛋白構築物を上記溶液から沈殿させることができ
る。いくつかの場合に、pH調節以外に溶液への塩の添加によって沈殿効率を向
上させることができる。適当な塩は塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸マグネ
シウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウムおよび塩化ランタニウムを包含する。
Mg2+、Ca2+、Zn2+、Sr2+またはCo2+のごとき2価金属イオンをpH調
節と組み合わせて沈殿効率を向上させてもよい。可溶化した融合蛋白構築物をア
ルカリ溶液から沈殿させる場合、典型的には、酢酸、ギ酸、クエン酸、リン酸お
よび塩酸のごとき酸を添加することにより溶液のpHを調節する。pH調節によ
る沈殿に対する別法として、十分量の硫酸ナトリウムまたは硫酸アンモニウムの
ごとき塩を添加することにより、可溶化した融合蛋白構築物を沈殿させてもよい
。
いくつかの例において、組み換えペプチドの単離における最初の工程として、
細胞残渣および核酸物質を粗細胞溶解物から除去することが有用であるかもしれ
ない。典型的には、少なくとも約0.25%、好ましくは少なくとも約0.38%
のポリエチレンイミン(PEI)を溶解物に添加することにより、これを行う。
一般的には、PEIの添加は、存在する細胞残渣およびDNAの約90−95%
を沈殿させる。次いで、PEI溶液のpHを約3.5ないし約6.0の間に合わせ
ることにより簡単にmCAベースの融合蛋白を上清から沈殿させることができる
。
例えば、少なくとも約10、好ましくは少なくとも約10.5のpHを有する
溶液に溶解することにより、沈殿した融合蛋白を再溶解させることができる。沈
殿した融合蛋白を、カオトロピック剤、界面活性剤または少なくとも0.5Mの
クエン酸を含む溶液のごとき他のタイプの溶液に再溶解してもよい。開裂後、カ
ルボニックアンヒドラーゼ含有フラグメント(「カルボニックアンヒドラーゼフ
ラグメント」)を、クロマトグラフィー、濾過または好ましくは沈殿法により除
去することができる。上記のごとく、溶液のpHを約3.5ないし約6.0の間に
再調整することにより簡単にカルボニックアンヒドラーゼフラグメントを沈殿さ
せることができる。所望であれば、別法として、リガンド固定化アフィニティー
分離法を用いて、カルボニックアンヒドラーゼフラグメントを開裂生成物から分
離してもよい。例えば、開裂生成物の溶液をベンゼンスルホンアミド化合物また
はアセトアゾラミド化合物を包含する阻害剤(例えば、アフィニティーカラム)
と接触させることにより、無傷または変性形態のカルボニックアンヒドラーゼフ
ラグメントを除去することができる。好ましくは、ベンゼンスルホンアミド化合
物は、アミノ置換されたベンゼンスルホンアミド(例えば、4−アミノ−ベンゼ
ンスルホンアミド)またはその誘導体のごときスルファニルアミド化合物を包含
する。アセトアゾラミド化合物は5−アセトアミド−1,3,4−チアジアゾール
−2−スルホンアミドまたはその誘導体である。
本発明のもう1つの具体例において、組み換えペプチドの製造方法は、(i)
融合蛋白構築物を開裂して可溶性カルボニックアンヒドラーゼフラグメントおよ
び可溶性の可変的融合ポリペプチドフラグメントを得て、次いで(ii)カルボ
ニックアンヒドラーゼフラグメントを沈殿させることを含む。カルボニックアン
ヒドラーゼフラグメントは、カルボニックアンヒドラーゼ以外に他のアミノ酸残
基を含んでいてもよい。典型的には、これらの他のアミノ酸残基は、融合蛋白構
築物中に存在する相互結合ペプチド由来である。本発明に用いる適当な相互結合
ペプチドは、化学的または酵素的開裂部位を含むアミノ酸配列を包含する。開裂
後、典型的には、カルボニックアンヒドラーゼフラグメントは相互結合ペプチド
またはその誘導体の少なくとも一部を含んでいる。一般的には、誘導体は、開裂
反応の副産物として生成される。例えば、メチオニン残基のC末端ペプチド結合
において融合蛋白構築物を開裂することにより、C末端ホモセリン残基を有する
カルボニックアンヒドラーゼフラグメントを作ってもよい
カルボニックアンヒドラーゼフラグメントの沈殿後に残存する上清フラクショ
ンを遠心分離により単離することができる。上清フラクションは可変的融合ポリ
ペプチドフラグメントを含んでおり、所望であれば、ペプチドの単離に使用する
慣用的方法により可変的融合ポリペプチドフラグメントをさらに精製する。
可変的融合ポリペプチドフラグメントの回収率を向上させるために、沈殿した
カルボニックアンヒドラーゼフラグメントを、有機溶媒を含む溶媒で抽出しても
よい。適当な溶媒は、アセトニトリル、プロパノール、クエン酸、ポリエチレン
グリコール、またはそれらの混合物のごとき有機成分を含む。例えば、有機溶媒
を含む水溶液、例えば、50%アセトニトリル水溶液および50%n−プロパノ
ール水溶液を用いて抽出を行うことができる。
開裂反応に供する前に、種々の方法により融合蛋白構築物を精製してもよい。
例えば、リガンド固定化アフィニティー分離法を用いて、あるいは沈殿法により
融合蛋白構築物を精製することができる。再生またはアフィニティー精製を必要
とせずに、沈殿、濾過または遠心分離のごとき湿化学的分離法にのみ依存する方
法によって組み換え融合蛋白構築物が得られる場合には、沈殿法による融合蛋白
構築物の精製が好ましい。
本発明の第3の具体例は、融合蛋白構築物をE.coli宿主細胞中で封入体の一部
として発現させ、次いで、融合蛋白構築物を単離することを含む、組み換えペプ
チドの製造方法を提供する。典型的には、融合蛋白構築物は複数コピーの標的ペ
プチドを含んでいる。しかしながら、上記のように、1つのmCAならびにGR
F(1−41)(配列番号:23)、GLP1(7−34)(配列番号:21)
およびPTH(1−34)(配列番号:22)に対応する単一コピーのアミノ酸
配列を含む融合蛋白構築物を発現することが可能である。E.coli宿主細胞中で封
入体として発現されうる適当な単一コピーの融合蛋白の例は、hCAIIならび
に単一コピーのGRF(1−41)(配列番号:23)、GRF(1−
44)(配列番号:20)、GLP1(1−34)(配列番号:26)GLP1
(7−34)(配列番号:21)、GLP1(7−36)(配列番号:27)、
GLPI(7−37)(配列番号:28)、PTH(1−34)(配列番号:2
2)、PTH(1−38)(配列番号:29)およびPTH(1−84)(配列
番号:25)のうちのいずれか1つを含む封入融合蛋白である。
慣用的方法、例えば遠心分離により、封入体を粗細胞溶解物から単離すること
ができる。50mM Tris、1mM EDTA、pH7.8の溶液または1
00mM EDTA溶液で封入体を洗浄して存在する細胞残渣および/または核
酸物質を除去するような最初の精製工程に粗封入体を供することができる。
種々の条件下で封入体を溶解することができる。例えば、約3.2未満のpH
を有する酸性条件下の溶液(例えば、少なくとも約500mMのクエン酸を含む
溶液)に封入体を溶解することができる。別法として、少なくとも約10のpH
を有する溶液に封入体を溶解してもよい。少量のN−ラウロイルサルコシンのご
とき界面活性剤を溶液に添加することにより、塩基性条件下での封入体の溶解を
容易にすることができる。有効量の6N HClまたは尿素、あるいはN−ラウ
ロイルサルコシン、ドデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウムまたはセ
チルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)のごとき界面活性剤を含む溶
液に封入体を溶解してもよい。上記のごとく封入体を溶液に溶解した後、溶液の
pHを約3.5ないし約6.0の間、好ましくは約4.0ないし約5.0の間に合わ
せることにより可溶化した融合蛋白構築物を沈殿させうることを、意外にも見い
だした。別法として、リガンド固定化アフィニティー分離法を含むプロセスによ
り、可溶化した融合蛋白構築物を単離してもよい。
本発明のもう1つの具体例は、融合蛋白構築物を開裂してカルボニックアンヒ
ドラーゼフラグメントおよび可変的融合ポリペプチドフラグメントを得て、次い
で、カルボニックアンヒドラーゼフラグメントおよび可変的融合ポリペプチドフ
ラグメントの両方を沈殿させることを含む。沈殿したフラグメントを有機成分を
含む溶媒で抽出して可変的融合ポリペプチドフラグメントを回収することができ
る。適当な溶媒は、アセトニトリル、プロパノール、クエン酸、ポリエチレング
リコールまたはそれらの混合物のごとき有機成分を含む。
以下の詳細な実施例を参照することにより、本発明をさらに説明する。実施例1. 発現系の説明 宿主細胞の起源、表現型および遺伝子型
発現世細菌宿主E.coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3)をNovagen,Inc.,Madison
,WIから得た。これらのE.coli細胞は、バクテリオファージT7プロモーターを
含む発現ベクター中にクローンされた遺伝子を高レベルで発現する。T7 RN
Aポリメラーゼ遺伝子を含むバクテリオファージ(DE3)をBL21(DE3
)細胞の染色体DNA中に組み込んだ。T7 RNAポリメラーゼ遺伝子はla
c UV5プロモーターおよびlacI遺伝子産物により制御される。pBN1の構築
hCAII遺伝子を含有する発現ベクターpET31F1mhCAIIを、フ
ロリダ大学のP.J.Laipis博士から得た。Tanhauser et al.,Gene,117,113(1992)
により記載されているようにしてpET31F1mhCAIIが調製された。プ
ラスミドpET31F1mhCAIIは、pUC由来のプラスミド骨格中のバク
テリオファージT7プロモーターの下流のhCAII(ヒト・カルボニックアン
ヒドラーゼII)に関するコーディング領域を含んでいる。2個の合成オリゴヌ
クレオチド5'−A GCT TTC GTT GAC GAC GAC GA
T ATC TT−3'(配列番号:7)およびその相補的配列5'−AGC T
AA GAT ATC GTC GTC GTC AAC GAA−3'(配列
番号:8)を、HindIIIで消化したpET31F1mhCAII中にクロ
ーンした。このプラスミドをpA1と命名した。
プラスミドpA1を制限酵素SspIおよびBspEIで消化し、生じた末端
をT4 DNAポリメラーゼ処理により平滑化した。T7−hCAIIカセット
を含有するpA1消化物由来のDNAフラグメントをpBR322(New Englan
d Biolabs)のScaI制限部位中にサブクローンし、かくしてテトラサ
イクリン耐性を付与したがアンピシリン耐性は付与しなかった。得られたプラス
ミドをpBN1と命名した。pBN4の構築
pA1プラスミドをHindIII部位およびEcoRV部位において開環し
、合成オリゴヌクレオチド5'−A GCT GAA TTC AAC GTT
CTC GAG GAT−3'(配列番号:9)およびその相補的配列5'−A
TC CTC GAG AAC GTT GAA TTC−3'(配列番号:1
0)をベクター中にクローンした。これらのオリゴヌクレオチドの挿入により、
ユニークなEcoRIおよびXhoI制限部位をhCAIIのカルボキシル末端
に含むT7−hCAIIカセットを得た。得られたプラスミドをpA3と命名し
た。
pBN1ベクターをEcoRIで消化し、1本鎖オーバーハングをポリメラー
ゼI大(クレノウ)フラグメントで充填した。新たに生じた平滑末端を有する直
鎖状プラスミドを再連結し、かくしてEcoRI部位を破壊した。得られたプラ
スミドをpBN3と命名した。
プラスミドpA3を制限酵素XbaIおよびBspEIで消化した。T7−h
CAIIカセットを含有するpA3消化物由来のDNAフラグメントを、Xba
IおよびBspEIで消化したpBN1ベクター中にサブクローンした。得られ
たベクターをプラスミドpBN4と命名した。実施例2. hCA融合構築物の接種調製
L−ブロスを液体サイクルにセットしたオートクレーブで121℃、20分滅
菌した。グルコースおよびテトラサイクリンストック溶液を、0.22μmフィ
ルターで濾過した。2個の250mlの振盪フラスコそれぞれに下記溶液を入れ
た:
50ml L−ブロス(1.0%トリプトン、1.0% NaCl、0.5% 酵母
エキス)
1.0ml グルコースストック溶液(50mg/ml)
150μl テトラサイクリンストック溶液(5.0mg/ml)
100μl 所望hCA−融合構築物をコードしているベクターでトランスフ
ェクションしたE.coli細胞融解接種物
振盪フラスコを37℃のインキュベーター振盪器(200−220rpm、1
0−14時間)においた。次いで、得られた溶液中の細胞の光学密度(O.D.)
を540nmで測定した。通常には、適当な読みを得るためには1:1.25希
釈が必要であった。次いで、2個の振盪フラスコのうちの1つを、次の振盪フラ
スコのセットに接種するために選択した。3個の500mlの振盪フラスコそれ
ぞれに下記滅菌済み溶液を入れた:
200ml L−ブロス(1.0%トリプトン、1.0% NaCl、0.5% 酵
母エキス)
4.0ml グルコースストック溶液(50mg/ml)
600μl テトラサイクリンストック溶液(5.0mg/ml)
1.0ml 最初の2個の振盪フラスコのうちの1つからの接種物
3本の振盪フラスコを上記条件下のインキュベーター振盪器に置き、細胞を8
−10時間増殖させた。次いで、得られた溶液の光学密度を540nmで測定し
た(典型的には1:1.25希釈)。次いで、3個の振盪フラスコ全部を用いて
ファーメンターに接種した。実施例3. 60LスケールでのhCA−融合構築物の醗酵生産
醗酵培地をファーメンターに入れ、蒸留水で体積を45.0Lに調節した。培
地は以下のものを含有していた:1200.0gカザミノ酸;300.0g酵母エ
キス;30.0g NaCl;および0.10mlアンチフォーム。ファーメンタ
ーを121℃で25分滅菌した。ファーメンターを37℃まで冷却した。接種前
に、下記溶液をファーメンターに添加した:
グルコース(800.0ml H2O中480.0g)
マグネシウム(250.0mlH2O中120.0g MgSO4・H2O)
リン酸塩(3.0L H2O中120.0g K2HPO4および465.0g KH2
PO4)
テトラサイクリン(30.0ml 95% EtOHおよび20.0ml H2O中
0.90g テトラサイクリン・HCl)
下記ミネラル混合物(490.0ml H2Oおよび10.0ml濃塩酸中に溶解
):
3.6g FeSO4・7H2O
3.6g CaCl2・2H2O
0.90g MnSO4
0.90g AlCl3・6H2O
0.09g CuCl2・2H2O
0.18g モリブデン酸
0.36g CoCl2・6H2O
テトラサイクリンおよびミネラル混合物溶液を除き、上記溶液のすべてを、液
体サイクルとしたオートクレーブで20分滅菌した。テトラサイクリンおよびミ
ネラル混合物溶液を0.22μmのフィルターを通すことにより滅菌した。典型
的にはこの時点でpHが約6.5に低下した。このことが起こった場合には、塩
基(14.8N アンモニア水)を添加してpHを6.8に調節した。pH6.8に
達した後、600.0mlの接種物をファーメンターに添加した。タイムゼロお
よび醗酵期間中、下記パラメーターをモニターした:グルコース濃度(約2−5
g/Lに維持);光学密度;pH(6.8が最適付近);溶存酸素(40%が最
適付近);および撹拌速度。醗酵期間中、温度を37℃に維持した。初期溶存酸
素濃度は90%であったが、急速に低下して40%となった。撹拌速度および酸
素補充をを増加させることにより、醗酵期間中このレベルを維持した。酸素補充
を開始した場合には、空気流入量を20L/分に減少させた。初期グルコース濃
度は約9g/Lであったが、約6時間後に5g/Lに低下した。グルコース濃度
がこのレベルに低下したら、グルコースフィード(70% w/v グルコース
)を用いてグルコース濃度を5g/Lに維持した。
15−20のO.D.が測定されるところまで醗酵が進行した時、培地フィード
を開始した。培地フィード物は、5.0Lの蒸留水に溶解された1200.0gカ
ザミノ酸および300.0g酵母エキスからなっており、液体サイクルで20分
滅菌されたものであった。培地フィード物を1.0−1.5時間かけてファーメン
ターに添加した。醗酵がO.D.30.0にまで進行した時、下記溶液をファーメ
ンターに添加することにより醗酵を誘導した:イソプロピルチオガラクトシド(
IPTG;200mlの蒸留水中28.8g);ZnCl2(1滴の6N HCl
を含む50mlの蒸留水中0.818g)。IPTG溶液を0.22μmのフィル
ターで滅菌した。ZnCl2溶液を、液体サイクルにしたオートクレーブを用い
て20分間滅菌した。添加後、ファーメンター中のIPTG濃度は2.0mMで
あり、ZnCl2濃度は100μMであった。次いで、アミノ酸混合物のフィー
ドを開始した。アミノ酸フィード物は、225.0g L−セリン;75.0g L
−チロシン;74.0g L−トリプトファン;75.0g L−フェニルアラニン
;75.0g L−プロリン;および75.0g L−ヒスチジンからなっており、
1.5L H2Oおよび500ml 濃塩酸の混合物に溶解されていた。インキュベ
ーションを2.0時間継続し、次いで、醗酵ブロスを収穫タンクに移し、約5−
10℃まで冷却した。典型的には、醗酵収量は湿細胞ペーストとして6.5ない
し9.5kgの間であった(乾燥細胞重量は約1.0−1.5kg)。実施例4. 60L醗酵の収穫
上記ファーメンターからの細胞懸濁液を十字クロスフロー膜で濃縮して体積を
10Lとした。濃縮細胞懸濁液を限界濾過し、30Lの冷洗浄バッファー(50
mM Tris−SO4 pH7.8、1.0mM EDTA、および0.10mM フ
ェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)を含有)で洗浄した。次いで、
細胞懸濁液を8Lにまで濃縮した。典型的には、細胞懸濁液の濃縮および洗浄に
は6−10時間かかった。次いで、濃縮細胞懸濁液(細胞ペースト)を袋に詰め
て、後の処理のために凍結するか、あるいは細胞溶解のためにタンク付きホモジ
ナイザーに移した。実施例5. 細胞溶解
60Lファーメンターから得られた細胞ペーストを冷洗浄バッファー(上記)
で希釈して32Lとし、得られた細胞懸濁液を5−10℃まで冷却した。冷却細
胞懸濁液を、Galin高圧ホモジナイザーを用いて12000psiでホモジナイ
ズした。ホモジナイズした細胞ペーストを熱交換器に通して溶解物を10℃まで
冷却し、2回目のホモジナーザーに通した。実施例6. スロンビンストック溶液の調製
融合蛋白の開裂反応に用いるスロンビンを、Calbiochemから凍結乾燥粉末形態
で得た。Milli Q水に溶解して比活性として測定した場合に1mg/mlの濃度
とすることにより、この粉末を使用前に可溶化した。実施例7. PTH(1−34)(配列番号:22)の製造
hCAII、相互結合ペプチド、およびPTH(1−34)(配列番号:22
)をコードしているDNAセグメントを含むPTH構築物をコードしている発現
ベクターを調製することにより、単一コピーのPTH(1−34)(配列番号:
22)融合蛋白をコードしているDNAセグメントの調製を行った。Operon Tec
hnologies Inc,1000 Atlantic Ave.Alameda CA 94501から下記オリゴを得た。
8つの合成DNAオリゴを得て、相補的配列をホスホリレーションし、アニー
リングした。4つの2本鎖フラグメントを用いて、PTH(1−34)(配列番
号:22)が後に続くペプチド間リンカー(interpeptide linker)をコードし
ているDNAフラグメントを調製した。このDNAフラグメントを、制限部位H
indIIIおよびEcoRVを用いて消化し、pA1中に挿入して、ベクター
pA1:PTH(1−34)を作成した。
制限エンドヌクレアーゼXbaIおよびBspEIを用いて発現カセットをp
A1:PTH(1−34)から取り、同じ制限エンドヌクレアーゼで消化したベ
クターpBN1中に挿入した。この最終ベクターをpBN1:PTH(1−34
)と命名した。
hCA−PTH融合蛋白をコードしているDNAを含有するベクターpBN1
:PTH(1−34)で形質転換したE.coli細胞を調製し、培養し、上記手順に
より溶解した。hCA−PTH融合蛋白は、PTH(1−34)(配列番号:2
2)配列のN末端に隣接したスロンビン開裂部位(Gly−Pro−Arg)を
介してPTH(1−34)(配列番号:22)に対応するアミノ酸配列に連結さ
れているhCAIIを含んでいた。hCA−PTH融合蛋白は、E.coli BL21 F-
ompTrB -mB -(DE3)細胞中の封入体として発現された。
封入体の精製
60Lの醗酵から得られた細胞溶解物を、400ml/分として連続フローロ
ーターにて20000gで遠心分離した。ペレットは300−500gの粗封入
体を含んでいた。粗hCA−PTH封入体を2Mのクエン酸に60mg固体/m
lの濃度として懸濁し(4−8リットル)、50%パルス速度、出力70%でソ
ニケーションした。20000gで遠心分離することにより可溶化封入体を清澄
化した。
pHが4−5になるまで10N NaOHを添加することにより上清中のhC
A−PTH融合蛋白を沈殿させた。沈殿したhCA−PTH融合蛋白を2000
0gの遠心分離により集めた。次いで、沈殿したhCA−PTH融合蛋白を、4
ないし8リットルのMilli-Q水中5%酢酸/45% EtOHで洗浄し、沈殿した
hCA−PTH融合蛋白を遠心分離により再度集めた。次いで、hCA−PTH
融合蛋白を、4ないし8リットルの100mM EDTAで2回洗浄し、次いで
、4−8リットルのMilli-Q水で1回洗浄し、各洗浄後に遠心分離により蛋白を
集めた。
PTH(1−34)のスロンビン開裂
200mlの50mM NaOHおよび0.25%のN−ラウロイルサルコシン
を含有する溶液を、hCA−PTH融合蛋白のペレットを入れたビンに添加する
。ビンを37℃の水浴中に入れてペレットを暖めて(典型的には2−5分)ペレ
ットの可溶化を促進する。すべての大きな塊が解離するまで材料をホモジナイズ
する。50mM NaOHおよび0.25% N−ラウロイルサルコシンを含有す
る溶液でpHを11.6ないし11.9に合わせる。得られた溶液をソニケーショ
ンして、すべてのhCA−PTH融合蛋白ペレットを溶解させた。典型的には、
ソニケーションを出力10、パルサー・オン、70%デューティーサイクルで2
分間行う(バッチが小さいと時間がかからない)。280nmの吸光度により反
応溶液の蛋白濃度を決定する。理想的には、濃度は6−7mg/mlであるべき
である(60Lの醗酵物を8ないし10Lにした場合)。濃度が9mg/mlよ
りも高い場合には、50mM NaOH/0.25% N−ラウロイルサルコシン
溶液で希釈して6−7mg/mlとする。
蛋白溶液を激しく撹拌し、1M Tris−HClでpHを8−8.2に合わ
せる。溶液が濁っている場合にはガラス繊維フィルターで濾過する。次いで、溶
液を0.45μmの酢酸セルロース膜で濾過し、280nmの吸光度を測定する
ことにより蛋白濃度を決定する。固体NaClを添加して最終濃度250mMと
する。スロンビンストック溶液1mg/mlを添加して、酵素に対する蛋白の比
を5000:1 w/wとする。次いで、溶液を37℃の水浴プレートで撹拌す
る。バッファーA(95% 水、5% アセトニトリル(ACN)、0.1% トリ
フルオロ酢酸(TFA))からバッファーB(95% ACN、5% 水、0.1
%TFA)までのグラジエント溶離によるC8カラムを用いるHPLCにより反
応をモニターする。PMSFの添加により反応を停止する。典型的には、46−
48分の出発物質に対応するピークの消失により反応完結が決定される。PMS
Fを95% EtOHに溶解し、激しく撹拌されている反応混合物に直接添加す
る。当該スロンビン開裂により、60gのhCA−PTH融合蛋白から5.1g
のPTH(1−34)(配列番号:22)が得られる。
スロンビン切断されたPTH材料のクエン酸沈殿
得られたヒト・カルボニックアンヒドラーゼ(hCA−PTH融合蛋白の開裂
により得られる)および残存未加水分解融合蛋白の両方を、十分量のクエン酸を
添加して150mMとすることにより溶液から沈殿させ、所望ペプチド(PTH
1−34)(配列番号:22)を溶液中に残す。沈殿物質を遠心分離により除去
する。上清を0.45μmのフィルターで濾過し、次いで、−80℃で凍結する
か、あるいはC8カラムで直接脱塩する。当該工程におけるペプチドからの収率
は85%である。
所望ならば、10−70%バッファーB(水性アセトニトリル/トリフルオロ
酢酸(ACN/TFA))のグラジエントを用いる調製用C8カラムによるクロ
マトグラフィーによりPTH(1−34)(配列番号:22)を精製してもよい
。ここに、バッファーAは0.1% TFA、95% 水、5%アセトニトリルで
あり、バッファーBは0.1% TFA、5% 水、95%アセトニトリルである
。
別法として、最初に10−70%バッファーBのグラジエントで溶離する調製用
C8カラムによりPTH(1−34)(配列番号:22)試料を精製してもよい
。ここにバッファーAは、5mM HCl、95% 水、5% アセトニトリルお
よびバッファーBである。PTH(1−34)(配列番号:22)をグラジエン
トを用いて脱塩する。ここにバッファーAは10mM酢酸であり、バッファーB
は50%エタノール水溶液中10mM酢酸である。実施例8. GLP(7−36)−NH2(配列番号:27)の製造
6つの合成DNAオリゴ(1−6)をホスホリレーションし、相補鎖をアニー
リングした。オリゴペアー1および2をpUC19(New England Biolabs.MAか
ら市販されている)のHindIIIおよびKpnI間に挿入した。次いで、オ
リゴペアー3および4をこのベクターのKpnIおよびEcoRI間に挿入し、
pUC19:GLP(7−22)と命名されたベクターを得た。オリゴペアー5
IIIおよびEcoRI間に挿入し、ベクターPB5:GLP(21−34)A
FAを得た。pUC19:GLP(7−22)をNarIおよびEcoRIで消
化し、PB5:GLP(21−34)AFAをClaIおよびEcoRIで消化
し、オリゴ5および6を含有しているPB5:GLP(21−34)AFA由来
のフラグメントを切断されたpUC19:GLP(7−22)中に連結すること
により、オリゴペアー5および6を含有するフラグメントをpUC19:GLP
(7−22)に挿入してpUC19:GLP(7−34)AFAを得た。pUC
19:GLP(7−34)AFAをHindIIIで消化し、GLP1(7−3
4)−Ala−Phe−Ala(配列番号:30)が後に続くペプチド相互リン
カーをコードしている配列を含むフラグメントをpA4に移し、ベクターpA4
:GLP(7−34)AFAを得た。pA4中のhCAII遺伝子はメチオニン
−240がシステインに変化するように変異させられていた。次いで、発現カセ
ットを、制限エンドヌクレアーゼXbaIおよびBspEIを用いてpA4:G
LP(7−34)から消化して、同じ制限エンドヌクレアーゼで消化
したベクターpBN1に挿入した。得られたベクターをpBN6:GLP(7−
34)AFAと命名した。
hCA−GLP1(7−34)−Ala−Phe−Ala(「hCA−GLP
1−AFA」)融合蛋白をコードしているDNAを含んでいるベクターpBN6
:GLP(7−34)AFAで形質転換されたE.coli細胞を上記のごとく調製し
、培養し、溶解した。hCA−GLP1−AFA融合蛋白は、GLP1(7−3
4)−Ala−Phe−Ala(配列番号:30)配列のN末端に隣接して存在
するメチオニン残基を介してGLP(7−34)−Ala−Phe−Ala(配
列番号:30)に対応するアミノ酸配列に連結されているhCAIIを含んでい
た。hCA−GLP1−AFA融合蛋白は、E.coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3
)中で封入体として発現された。
封入体の精製
細胞溶解物を20000gの連続フローローターにて流量400ml/分で遠
心分離して、300−500gの粗封入体を含有するペレットを得た。粗hCA
−GLP1−AFA封入体を、溶解バッファーに固形分濃度25%として懸濁し
(1.2−2.0L)、Galinホモジナイザーで13000psiでホモジナイズ
した。ホモジナイズした封入体を20000gで遠心分離し、100mM 酢酸
ナトリウム(pH4.5)溶液に再懸濁し、2回目のホモジナイズを行った。次
いで、ホモジナイスした封入体を蒸留水に再懸濁した。得られた懸濁液をホモジ
ナイズし、封入体を遠心分離により集める。精製封入体を1.5Mクエン酸に溶
解し、遠心分離により清澄化する。pHが4−5になるまでNaOHを添加する
ことによりhCA−GLP1−AFA融合蛋白を沈殿させ、遠心分離により単離
した。
hCA−AFAの臭化シアン開裂
hCA−GLP1−AFA封入体を2.0Mクエン酸溶液に溶解して約35−
45mg/mlの濃度とした。濃HClを用いて溶液をpH1.0とし、全蛋白
1gあたり0.2gの臭化シアン(CNBr)を添加した。HPLCにより蛋白
濃度を決定した。CNBr添加前に溶液にアルゴンを吹き込んでおいた。アルゴ
ン雰囲気下で4−5時間開裂反応を進行させ、次いで、1gのCNBrあたり2
.2gのDL−メチオニンを添加し、次いで、30分撹拌することにより残存C
NBrを中和した。
GLP1(7−34)−AFA(配列番号:30)の精製
CNBr開裂反応で得られた溶液を、水中10%(w/v)硫酸ナトリウム溶
液で1:1希釈してすべての蛋白およびペプチドを溶液から沈殿させた。試料を
20000gで15分間遠心分離し、上清をデカンテーションした。蒸留水(2
00ml)を各遠心バイアルに添加した。得られた混合物をホモジナイズし、2
0000gで15分間遠心分離した。上清をデカンテーションし、同体積の50
%アセトニトリル(ACN)をペレット物質に添加した。試料をホモジナイズし
、10−15分撹拌し、最後に20000gで15分遠心分離した。50%アセ
トニトリル溶液での抽出を2回ないし3回繰り返して、GLP1(7−34)A
FA(配列番号:30)をアセトニトリル溶液中90−95%の回収率で得た。
抽出を50% n−プロパノールを用いて行ってもよい。
DOWEX−1への50%ACN抽出バッチの負荷
DOWEX-1(各250mgのGLP1(7−34)−AFA(配列番号:30)
につき25g)を、50% ACN抽出溶液添加前に10% ACNで前洗浄する
。バッチ法でDOWEX−1に負荷し、20分撹拌する。次いで、GLP1(7
−34)−AFA(配列番号:30)溶液からDOWEX−1を濾別する。
低圧C8クロマトグラフィー
50% ACN溶液を蒸留水で希釈して12.5% ACNとし、C8樹脂への
GLP1(7−34)−AFA(配列番号:30)の結合を容易にする。ペプチ
ド溶液を低圧カラム中のC8樹脂上に負荷し、カラム体積の5倍の30%
(v/v)ACN溶液でカラムを洗浄する。次いで、GLP1(7−34)−A
FA(配列番号:30)を、蒸留水中50% ACN溶液で溶離する。50% A
CN溶液を凍結乾燥してGLP1(7−34)−AFA(配列番号:30)を得
る。
GLP1(7−36)NH2(配列番号:27)中へのGLP1(7−34)A
FA(配列番号:30)のトランスペプチデーション
GLP1(7−34)AFA(配列番号:30)(1mmole)を、5mM
CaCl2および400mM Gly−Arg−NH2を含有するDMF/H2O
の50/50(v/v)溶液に溶解し、5M NaOHを用いて溶液のpHを8.
0に合わせる。次いで、2mgのTPCK処理トリプシンを添加する。GPL1
(7−36)NH2(配列番号:27)を生じるトランスペプチデーション反応
は室温において2−3時間で完了する。
所望ならば、水性アセトニトリル/トリフルオロ酢酸(ACN/TFA)バッ
ファーのグラジエントを用いる調製用C8カラムでのクロマトグラフィーにより
、GLP1(7−36)−NH2(配列番号:27)をさらに精製してもよい。実施例9. GRF(1−44)NH2(配列番号:20)の製造
リンカーおよびペプチドのセグメントを含む8つのオリゴヌクレオチドをホス
ホリレーションし、相補的オリゴヌクレオチドペアー1および2、3および4、
5および6、ならびに7および8をアニーリングした。オリゴヌクレオチドペア
ー1および2ならびに3および4を、pTZ19Rベクター(Pharmacia Biotec
h Inc.,NJから市販されている)のHindIIIおよびSalI部位間に同時
に連結してpTZ:GRF(1−29)を得た。オリゴヌクレオチドペアー5お
よび6、ならびに7および8を、pTZ19RベクターのSalIおよびEco
RI部位間に同時に連結してpTZ:GRF(29−44)Aを得た。pTZ:
GRF(1−29)およびpTZ:GRF(29−44)Aを制限エンドヌクレ
アーゼXmnIおよびSalIで消化し、pTZ:GRF(1−29)
ベクターから1.9kbのバンドを得て、そしてpTZ:GRF(29−44)
Aベクターから0.9kbのバンドを得て、それらを連結することにより、遺伝
子フラグメントを互いに隣接させて単一ベクター中にクローンしてベクターpT
Z:GRF(1−44)Aを得た。
プラスミドpA1中の特定のコドンについての部位特異的突然変異により、h
CAII中の3つのAsn−Gly部位(位置10−11、61−62および2
30−231に存在)をGln10−Gly11、Gln61−Gly62およ
びAsn230−Ala231に変化させた。3つの変異すべてを連合してプラ
スミドpA2を作成した。
pA2ベクターをEcoRVで消化した。pTZ:GRF(1−44)AをD
raIおよびEcoRVで消化した。GRF遺伝子を含むフラグメントおよび直
鎖状となったpA2プラスミドを連結してpBN2:GRF(1−44)Aを得
た。
hCA−GRF融合蛋白をコードしているDNAを含んでいるベクターpBN
2:GRF(1−44)Aで形質転換したE.coli細胞を上記のごとく調製し、培
養し、溶解した。hCA−GRF融合蛋白は相互結合ペプチドを介してGRF(
1−44)−Ala(配列番号:31)に対応するアミノ酸配列に結合したhC
AIIを含んでいた。相互結合ペプチドはスロンビン開裂部位およびエンテロキ
ナーゼ開裂部位を含んでいた。エンテロキナーゼ開裂部位(Asp−Asp−A
sp−Asp−Lys)(配列番号:2)はGRF(1−44)−Ala(配列
番号:31)配列のN末端に隣接して存在した。スロンビン処理後にhCA−G
RF融合蛋白が、GRF(1−44)−Ala(配列番号:31)配列のN末端
に接続された8個のアミノ酸の配列(Ala−Met−Val−Asp−Asp
−Asp−Asp−Lys)(配列番号:19)を有するペプチドフラグメント
を生じるようにスロンビン開裂部位(Gly−Pro−Arg)が存在していた
。hCA−GRF融合蛋白は、E.coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3)中で封入体
として発現された。
封入体の精製
細胞溶解物を、400ml/分として連続フローローターにて20000gで
遠心分離した。ペレットは300−500gの粗封入体を含んでいた。粗hCA
−GRF−Ala封入体を2Mのクエン酸に60mg固体/mlの濃度として懸
濁し(5−9リットル)、50%パルス速度、出力70%でソニケーションした
。20000gで遠心分離することにより可溶化封入体を清澄化した。
pHが4−5になるまで10N NaOHを添加することにより上清中のhC
A−GRF−Ala融合蛋白を沈殿させた。沈殿したhCA−GRF−Ala融
合蛋白を20000gの遠心分離により集めた。次いで、沈殿したhCA−GR
F−Ala融合蛋白を、Milli-Q水中5%酢酸/45% EtOHで洗浄し、沈殿
したhCA−GRF−Ala融合蛋白を遠心分離により再度集めた。次いで、沈
殿したhCA−GRF−Ala融合蛋白を、100mM EDTAに2回再懸濁
し、遠心分離により融合蛋白を集めた。洗浄され、沈殿したhCA−GRF−A
la融合蛋白を蒸留水に懸濁した。懸濁液をホモジナイズし、hCA−GRF−
Ala融合蛋白を遠心分離により集めた。
hCA−GRF融合蛋白のスロンビン開裂
50mM NaOHおよび0.25%N−ラウロイルサルコシンを含有する溶液
のうち200mlを、hCA−GRF−Ala融合蛋白のペレットを入れたビン
に添加した。ビンを37℃の水浴に入れてペレットを暖めた。NaOH溶液をビ
ンの壁に沿わせるようにビンを回転させてビンの壁からすべての固体物質を除去
した。次いで、スラリーを適当なサイズのビーカーに注いだ。材料をホモジナイ
ズしてすべての大きな塊を解離させ、pHをモニターした。50mM NaOH
および0.25% N−ラウロイルサルコシンの溶液を用いてpHを11.6ない
し11.9の間に合わせた。溶液をソニケーションしてすべての封入体ペレット
を解離させ、溶液を透明にした。バッチのサイズに応じてソニケーション時間を
変更した。典型的には、1リットル以上のものは2分間、出力10、パルサー・
オン、70%デューティーサイクルでソニケーションした(小さいバッチは時間
がかからなかった)。
反応溶液の蛋白濃度を測定した。濃度が9mg/mlよりも高い場合には、溶
液を50mM NaOH/0.25%N−ラウロイルサルコシン溶液で希釈して蛋
白濃度を6−7mg/mlとした。蛋白溶液を激しく撹拌し、1M Tris−
HClでpHを8−8.2に合わせた。この時、溶液がわずかに濁っている場合
には、ガラス繊維フィルターで濾過することにより溶液を清澄化した。清澄化し
た溶液を0.45μmの酢酸セルロース膜で滅菌濾過した。280nmにおける
吸光度を測定することにより蛋白濃度を決定した。250mMのNaCl濃度と
するに十分なNaClを激しく撹拌しながら添加した。
酵素に対する蛋白の比を5000:1とするに十分なスロンビンストック溶液
(1mg/ml)を添加し、得られた混合物を、37℃の水浴中、撹拌プレート
上で撹拌した。H2O/ACN/TFAバッファーのグラジエントで溶離するC
8カラムを用いるHPLCにより反応をモニターした。融合構築物のピークが本
質的に消失した時に(通常には46−48時間)PMSFを添加して最終濃度0
.1mMとすることにより反応を停止した。PMSFを95%EtOH中に溶解
し、激しく撹拌されている反応混合物に直接添加した。
hCA−フラグメントのクエン酸沈殿
90mMのクエン酸で沈殿させることにより、融合蛋白の開裂により生じたヒ
ト・カルボニックアンヒドラーゼフラグメントおよび残存している未切断融合蛋
白を溶液から除去し、中間体ペプチドLdr−GRF(1−44)−Alaを溶
液中に残した。
スロンビン切断溶液の体積を目盛り付きシリンダーで測定した。1Mクエン酸
ストック溶液を添加してクエン酸最終濃度を90mMとした。溶液を激しく撹拌
しつつ、ゆっくりと添加を行った。凝集物質を遠心分離し、上清を0.45μm
のフィルターで濾過した。濾過した上清を−80℃で凍結するか、あるいは脱塩
のためにC8カラムに直接乗せた。
沈殿によるペレットを90mMクエン酸(pH3.0−3.1)で洗浄した。
1−2グラムのhCAの各ペレットに150ないし200mlの間のクエン酸溶
液を添加した。ペレットをホモジナイズし、洗浄により得られた上清を0.45
μmのフィルターで濾過し、保存した。洗浄されたペレットを捨てた。上清を−
80℃で保存するか、あるいはC8カラムで直接脱塩した。
Ldr−GRF(1−44)−AlaのC8脱塩
Ldr−GRF(1−44)−Alaの90mMクエン酸溶液を調製用C8カ
ラムに直接負荷した。水性エタノール/酢酸バッファーのグラジエントでカラム
を溶離した。Ldr−GRF(1−44)−Ala含有フラクションを集め(典
型的には純度90−95%)、蒸発により溶液を濃縮して21−15mg/ml
とした。得られた溶液をトランスペプチデーションを行うまで−80℃で保存し
た。
Ldr−GRF(1−44)−Alaのトランスペプチデーション
Ldr−GRF(1−44)−Alaペプチドの濃度を、1mMのGRF標準
物質を用いてC8HPLCにより決定した。ペプチド溶液を水で希釈して3mM
のLdr−GRF(1−44)−Alaとした。EDTAおよびリン酸ナトリウ
ムを添加し(それぞれ、5mM;1.9mg/mlおよび25mM;3.6mg/
mlとした)、1M NaOHでpHを6.0に合わせた。2−ニトロフェニルグ
リシンアミド[ONGPA](250mM;89.0mg/ml)を添加し、1
M NaOHでpHを再度6.0に合わせた。カルボキシペプチダーゼY(「CP
D−Y」;2μl/ml)を添加し、暗所にて35−40℃で撹拌した。Ldr
−GRF−ONGPAを生じる反応の程度をHPLCによりモニターした。約1
−2時間後、アセトニトリルを添加して最終濃度15% v/vとすることによ
り反応を停止した。
CPD−Yトランスペプチデーションで得られた試料をC8 HPLCカラム
上に負荷し、20%エタノール、10mMリン酸ナトリウム,pH6.8のバッフ
ァーで洗浄して未反応ONGPAを除去した。次いで、カラムを50%エタノー
ル、
10mMリン酸ナトリウム,pH6.8のバッファーで溶離し、Ldr−GRF−
ONGPAのピーク部分を集めた。
Ldr−GRF−ONGPAの光分解
1mMのGRF標準物質を用いるC8 HPLCによりLdr−ONGPAペ
プチド濃度を決定し、50%エタノールで希釈して1mM Ldr−GRF−O
NGPA(6.0mg/ml)とした。重亜硫酸ナトリウム(5mMとした)お
よび安息香酸ナトリウム(50mMとした)を添加し、1M NaOHで溶液の
pHをを9.5に合わせた。溶液にアルゴンを10−15分間吹き込んだ後、循
環式水浴で20−25℃に維持しながら混合物に照射した(波長>305nm;
200−210Wの中圧水銀ランプ)。反応中、アルゴンを一定流量に維持し、
反応物を一定速度で撹拌した。HPLCにより反応をモニターした。約1−2時
間後、酢酸でpHを5.5に低下させることにより反応を停止した。
Ldr−GRF−NH2に対するエンテロキナーゼ開裂プロトコール
光分解反応で得られたLdr−GRF−NH2の溶液を水で1:5に希釈した
(1.0mg/ml ペプチド)。Triton X-100を添加して最終濃度を0.1%と
した。コハク酸および塩化カルシウムを添加して、それぞれ濃度を50mM(5
.9mg/ml)および2mM(0.3mg/ml)とし、10M NaOHで溶
液のpHを5.5に合わせた。0.45μmの膜で溶液を濾過した後、5.0mg
/mlのDowex 1樹脂を添加した。アニオン交換Dowex 1樹脂を反応物に添加して
Asp−Asp−Asp−Asp(配列番号:32)配列を含むペプチドを結合
させた。このことは、基質特異性を改善しつつ所要エンテロキナーゼ濃度を低下
させるのみならず、反応速度および正味の収率を増加させることがわかった。1
:3000の比のエンテロキナーゼ酵素(10mgのペプチドに対して1μl)
を添加し、反応物を一定速度で撹拌しながら35−40℃の水浴に維持した。2
0−24時間後、Ldr−GRF−NH2をGRF(1−44)−NH2(配列
番号:20)に変換する開裂反応は70−80%完了した。反応混合物を濾過
してDowex 1を除去し、アセトニトリルを添加して再収納ど15%にすることに
より反応を停止した。精製の準備ができるまで試料を−80℃で保存した。所望
ならば、C8カラムを用いる調製用HPLCにより生成物GRF(1−44)−
NH2(配列番号:20)の精製を行ってもよい。実施例10. 可溶性hCA融合蛋白構築物の発現によるペプチドの製造
hCA−9AA融合蛋白をコードしているDNAを含むベクターで形質転換さ
れたE.coli細胞を上記手順により調製し、培養することができる。hCA−9A
A融合蛋白は、相互結合ペプチドを介してアミノ酸配列Thr−Asn−Thr
−Gly−Ser−Gly−Thr−Pro−Ala(「9AA」)(配列番号
:33)に連結されたhCAIIを含んでいる。相互結合ペプチドはエンテロキ
ナーゼ開裂部位を9AA(配列番号:33)配列のN末端に隣接した位置に含ん
でいる。hCA−9AA融合蛋白は、E.coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3)にお
いて可溶性蛋白として発現されうる。
ファーメンターからの細胞ペーストを冷洗浄バッファーで希釈し、5−10℃
まで冷却する。冷却された細胞懸濁液を、Galin高圧ホモジナイザーを用いて1
2000psiでホモジナイズする。細胞ペーストを熱交換器に通し、10℃ま
で冷却してから2回目のホモジナイザー処理を行う。95%エタノール中のPM
SFストック溶液を添加してPMSF最終濃度0.05mMとする。溶解物を約
8℃まで冷却し、12000psiのホモジナイザーに通し、保存用タンクに溜
めた。溶解物をさらに12000psiのホモジナイザーに通した後、ポリエチ
レンイミド(PEI)の5% v/v pH7.5溶液を添加してPEI濃度を
0.35%にすることができる。得られた混合物を20分撹拌し、20000x
gにおいてWestfaliaにより清澄化する。清澄化された溶液を0.22μmのPall
フィルターシステムで濾過する。
p−アミノメチルベンゼン−スルホンアミド−アガロース樹脂を入れたアフィ
ニティーカラムを0.1M Tris−SO4(pH8.7)溶液で平衡化する。P
EI沈殿法により清澄化された上清をカラム上に負荷し、一連のTris−
SO4バッファー溶液でカラムを溶離する。融合蛋白構築物を含有するカラムフ
ラクションをプールする。氷酢酸を用いて溶液のpHを4.0まで低下させるこ
とにより、蛋白構築物をプールしたフラクションから沈殿させる。沈殿した融合
蛋白構築物を遠心分離により単離し、凍結乾燥することができる。
沈殿した融合蛋白構築物を、50mM Trisおよび1mM CaCl2を含
有するpH8.0のバッファーに溶解する。混合物をソニケーションしてすべて
の融合蛋白構築物を溶解させる。溶液を0.45μmの膜で濾過した後、5.0m
g/mlのDowex 1樹脂を添加した。1:3000の比のエンテロキナーゼ酵素
(ペプチド10mgあたり1μl)を添加し、反応物を一定速度で撹拌しながら
35−40℃の水浴に20−24時間維持した。反応混合物を濾過してDowex 1
を除去し、アセトニトリルを添加して最終濃度を15%とすることにより反応を
停止した。3:1体積の15%(v/v)酢酸を溶液に添加し、得られた混合物
を30分撹拌し、そのことにより、hCAを含むペプチドフラグメントを沈殿さ
せる。遠心分離によりhCAフラグメントを除去し、9AA(配列番号:33)
ペプチドを含む上清を得る。上清をC8カラムで脱塩し、−80℃で保存しても
よい。
本発明を種々の特別な好ましい具体例と方法を参照して説明した。しかしなが
ら、本発明の精神および範囲内にあるかぎり、多くの変更および修飾を行っても
よいことが当業者に明らかであろう。
本明細書中のすべての刊行物および特許出願は、本発明が属する分野の通常の
技術レベルを示すものである。すべての刊行物および特許出願は、参照により、
それぞれの刊行物および特許出願が参照により個々に別個に示されるのと同程度
に本明細書に記載されているものと見なされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method for producing peptide using recombinant fusion protein construct
Background of the Invention
Developments have been made on in vitro DNA manipulation and the transfer of accompanying genetic information,
Techniques to enable efficient expression of endogenous and foreign proteins in microbial hosts
It has become a nology. Recombinant DNA methods are involved in protein and peptide expression
Selection, amplification and manipulation.
Expression of all foreign proteins in any microbial host is theoretically possible.
However, the stability of the proteins produced has often limited such practice,
Yield has been incurred. Specifically, small foreign proteins and oligonucleotides are mostly
It is not easily overproduced in minute cell hosts. Small pep in host cells
Tide expression increases the likelihood that the host will assimilate the polypeptide.
In response to this problem, small peptides have been developed using peptide markers (eg, beta-
Galactosidase or chloramphenicol acetyltransferase)
It is expressed as a fusion protein with a second large peptide. The resulting fusion protein
White is not easily assimilated, but isolation and purification of the desired protein is often very efficient
Ineffective or ineffective.
Column chromatography separation, for example, separation by affinity column
One that allows the isolation and / or purification of recombinant peptides that do not require use
The development of a method would be particularly desirable. Typically, such columns are expensive and have
May have a relatively limited lifetime. Therefore, isolation of the recombinant peptide
And there is a continuing need for flexible and convenient methods for purification
You.
Summary of the Invention
The invention includes carbonic anhydrase and variable fusion polypeptide
A method for producing a recombinant peptide using a fusion protein construct is provided. Typically
, Carbonic anhydrase is a mammalian carbonic anhydrase (mC
A). Carbonic anhydrase and variable fusion polypeptide
The peptides can be linked together by a cleavage site. The cleavage site is
Or an amino acid sequence that is selectively cleaved by treatment with a cleavage agent
It produces things. Cleavage agents are specific chemical cleavage sites, such as methionine residues.
It may be a chemical reagent that recognizes the position, for example, cyanogen bromide. Cleavage agents are specific
Specific points on amino acids or amino acid sequences ("enzymatic cleavage sites")
May be an endopeptidase that cleaves the construct in the process.
One embodiment of the present invention comprises precipitating a fusion protein construct, comprising:
Oriented to the manufacturing method. The precipitated construct can be resolubilized. After cleavage,
Fragments containing carbonic anhydrase ("carbonic anhydrase"
Lase fragment ”) by chromatography, filtration, or
Alternatively, it can be removed by a precipitation method.
A second embodiment is (i) cleaving the fusion protein construct to produce a soluble carbonic anhydride.
Obtaining a drase fragment and a soluble variable fusion polypeptide fragment
And then (ii) precipitating the carbonic anhydrase fragment
A method for producing a peptide is provided. Carbonic anhydrase fragment
The fragment contains carbonic anhydrase and contains other amino acid residues, e.g., cleaved
Derived from the interconnecting peptide produced by the reaction or
It may include those derived from chemical residues. Variable fusion polypeptide fragment
Contains at least one copy of the target peptide and has an N-terminal or C-terminal tail.
Additional amino acids such as rows or intraconnecting peptides
It may contain a noic acid residue. More than one variable fusion polypeptide fragment
When containing many copies of the target peptide, typically the target peptide
Are linked by an internal binding peptide containing
A third embodiment of the invention is directed to a host cell, for example, an E. coli host cell.
Expressing the fusion protein construct as part of an inclusion body in
The present invention provides a method for producing a peptide, comprising isolating a product. Typically, fusion proteins
The white construct contains at least two copies of the target peptide. However,
The combined protein constructs were GRF (1-44) (SEQ ID NO: 20), GLP1 (7-34).
) (SEQ ID NO: 21) and PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
Single copy if the target peptide corresponding to the more selected peptide is included
Construct containing only the target peptide can be expressed as part of the inclusion body
You. GRF (1-41) (SEQ ID NO: 23), GLP1 (7-34) (SEQ ID NO:
: 21) and PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22) are growth hormones, respectively.
Screening agents that respond to glutazone-releasing factor, glucagon-like peptide 1 and parathyroid hormone
Represents a peptide having a amino acid. Amino acids 1-44 (G
RFR (1-44) (SEQ ID NO: 20)) and amino acids of glucagon-like peptide 1
The sequence for noic acid 1-36 (GLP1 (1-36) (SEQ ID NO: 24)) is
Application No. PCT / US94 / 08125, the disclosure of which is incorporated by reference.
It is deemed as described herein. Human and parathyroid hormone (PTH (1
-84) (SEQ ID NO: 25)) is the sequence related to amino acids 1-84 of Hendy et al.,
Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 78, 7365 (1981) and T. Kimura et al., BBRC, 114, 493 (
1983), the disclosure of which is incorporated herein by reference.
Consider
Another embodiment of the present invention provides for the cleavage of a fusion protein
Obtaining a drase fragment and a variable fusion polypeptide fragment
And a method for producing a peptide. Carbonic anhydrase fragment
And the variable fusion polypeptide fragments are precipitated. Fragmented sediment
Extract with a solvent containing organic components to obtain a variable fusion polypeptide fragment.
Can be recovered.
The present invention also provides a fusion protein expressed in a host cell, for example, an E. coli host cell.
An inclusion body comprising the white construct is provided. The fusion protein construct is a carbonic anhydrer
And target peptides. Preferably, the target peptide is GRF (1-41
) (SEQ ID NO: 23), GLP1 (7-34) (SEQ ID NO: 21) and PTH
(1
-34) An amino acid corresponding to a peptide selected from the group consisting of (SEQ ID NO: 22)
At least one copy of the amino acid sequence.
Finally, the present invention provides a fusion comprising a carbonic anhydrase and a target peptide.
Synthetic protein constructs are also provided. The target peptide was GRF (1-41) (SEQ ID NO: 2).
3), GLP1 (7-34) (SEQ ID NO: 21) and PTH (1-34) (
SEQ ID NO: 22) contains the amino acid sequence corresponding to the peptide selected from the group consisting of
No.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 shows a variable fusion polypeptide formed from multiple units of a target peptide.
Here are various formulas for C.
Detailed description of the invention
Linkage between the recombinant vector and a biosynthetic device called a host cell or host organism
Expression of foreign proteins is a well-known method for biochemical protein synthesis. Departure
Akira has identified a new, low-cost, and efficient method for large-scale biological synthesis of peptides.
Combine with a carbonic anhydrase-based fusion protein construct to establish
The novel modification of this expression method attached is used. The method of the present invention is based solely on chemical methods.
Process, i.e., affinity chromatography or other
For isolation and / or purification of recombinant peptides without the need for a chromatography step
Process design for Also, fusion protein constructs may be used, if desired.
Allows the use of Gand immobilized affinity separation methods. The method of the present invention is expensive
Eliminate machinery and reagents, long synthesis times, low reaction efficiencies, and solid-phase peptides
Fewer incomplete copies than the synthetic method, resulting in higher yields of the resulting peptide.
The method of the present invention facilitates the expression of foreign proteins by biological systems,
Including combinations of cellular factors and biological components. The expressed fusion protein structure
Since the structure contains the binding protein carbonic anhydrase, expression of cells or organisms
It does not allow for the disruption of specific identity to the target peptide by the mechanism. preferable
The inducible expression mechanism is based on the peptide construct (which otherwise would be toxic to host cells).
(Which may have the property).
The method of the present invention also provides factors that substantially contribute to the efficiency, capacity and yield of the purification process.
including. Including carbonic anhydrase and carbonic anhydrase
The solubility properties of the fusion construct are distinctive of the variable fusion polypeptide from other components.
Facilitates complete separation. Relatively low molecular weight carbonic anhydrase
Allows for increased capacity and efficiency per unit weight of the construct. The method is particularly
No additional reagents or reactions are required, thus avoiding the formation of unwanted by-products
You.
The size of the fusion protein construct varies with the nature and copy number of the target peptide
Will be. The fusion protein construct is large enough to avoid degradation by host cells
(Eg, at least about 60 to 80 amino acids), depending on the host cell.
Not so large that they cannot be effectively expressed. In practice,
The fusion protein construct will have a molecular weight of up to about 500,000,
Constructs are also within the scope of the present invention. The fusion protein construct is expressed by a host cell and
Choosing the size of the fusion protein construct to avoid introducing errors in white sequences
I do. This is a consequence of the number of target peptide copies present in a given construct.
It imposes practical restrictions. Range of restrictions imposed by the factors discussed above
Within, the actual number will vary depending on the size and nature of the individual target peptides.
Would.Carbonic anhydrase
Carbonic anhydrase is derived from various sources. Suitable source is spine
An animal, particularly of mammalian origin, for example, human carbonic acid
Hydrolase (hCA), rat carbonic anhydrase, cat carboni
Cook anhydrase, equine carbonic anhydrase or bovine carboni
Cook anhydrase. Goats, rats, pigs and other mammals such as monkeys
Carbonic anhydrase from a mammalian species may also be used to form the fusion protein construct of the present invention.
I
Can be Examples of suitable carbonic anhydrases include human carbonic acid.
Quanhydrase II (hCAII; Taylor et al., Biochemistry, 9, 2638 (1970
)).
Carbonic anhydrase is a modified functional version of carbonic anhydrase.
It may be a lase. The modified function version depends on the solution conditions, for example, the specific p
H, or carbonic acid that can precipitate as a function of metal ion or salt concentration
It will retain the ability of inhydrase. Between about 3.2 to about 6.0, more
Preferably, by adjusting the pH of the solution to between about 3.5 and about 5.5,
Modified versions that can precipitate from solution are preferred. Typically, the modifier version
Is the inhibitor benzenesulfonamide, acetoazolamide or their derivatives
It also retains the ability of carbonic anhydrase to bind strongly to. Sulfani
Of carbonic anhydrase for luamide and acetoazolamide inhibitors
A detailed discussion of the binding properties can be found in International Application PCT / US91 / 04511.
And are deemed to be as described herein by reference.
Examples of suitably modified carbonic anhydrases include (I) methionine.
(II) that all or some glutamic acid has another negatively charged amino acid;
(III) all of which are substituted by a carboxylic acid, preferably aspartic acid,
Means that some arginine is converted to another positively charged amino acid, preferably lysine
(IV) all or some asparagine is replaced with another amino acid
(V) methionine is substituted with another amino acid, preferably substituted with glutamine
Acid, preferably by alanine, serine, cysteine, threonine or leucine.
Or (VI) cysteine is replaced with another amino acid, preferably
A functional substitution variable replaced by phosphorus, threonine, leucine or alanine
Includes variants.
An example of a suitably modified version of carbonic anhydrase is hCAI
Polypeptides exhibiting functional fragments of carbonic anhydrase such as I
Cysteine 205 of hCAII, asparagine 231, methionine
C-terminal truncation or proline in 240 or leucine 250
21 or N-terminal truncations at glycine 25, including but not limited to
. Functional fragments are those that precipitate from a wide range of solutions by adjusting the pH.
Retains the ability of rubic anhydrase.
Another appropriately modified version is a substitution modification of hCAII with the following substitutions:
Includes variants and substitutional variants of functional fragments of hCAII:
i. All or some glutamic acid residues are separated by another negatively charged amino acid (
AA), hCAII preferably substituted by an aspartic acid residue
ii. All or some arginine residues are another positively charged AA, preferably
Or hCAII substituted by a lysine residue
iii. [N11X, G12X] (asparagine, glycine), [N62X, G
63X], [N321X, G232X], M240X (methionine), or C
With one or more modifications to the AA position at 205X (cysteine)
HCAII or a functional fragment thereof having the following modifications
These AA positions are present in certain fragments):
Asparagine changes to glutamine, or glycine changes to alanine,
Nin changes to alanine, serine, cysteine, threonine or leucine, and
And cysteine changed to serine, threonine, leucine or alanine.
Preferably, carbonic anhydrase and carbonic anhydrase
A fusion protein comprising between about 3.2 and about 6.0, preferably no more than about 3.5
Adjust the pH of the solution to between about 5.5, more preferably between about 4.0 and about 5.0.
Can precipitate from a wide range of solutions. Carbo using this method
Examples of solutions in which nick anhydrase can precipitate are polyethyleneimine and urea (eg,
For example, at least 2M) or guanidine hydrochloride (eg, at least 2M).
Solution. Preferably, the carbonic anhydrase has no more than about 3.2
However, outside the pH range of about 6.0, it remains soluble in a wide range of solutions.Variable
fusionpeptide
Variable fusion polypeptides may have several forms (eg, FIG. 1).
reference). The first contains a single target peptide. The second is amino acids or
Are multiple side-by-side units of a single target peptide linked by an internal binding peptide.
Consists of In this case, the internal binding peptide is usually
(Linking carbonic anhydrase and variable fusion polypeptide)
Although different in structure and selectivity, they are not necessarily different. Strange
Where the internal binding peptide is nevertheless the same general as the interconnecting peptide
Two different types of enzymes that have enzymatic or chemical properties
Cleavage agents separately cleave variable fusion polypeptides from carbonic anhydrase
And will cleave the individual target peptides together. The third form is
Are connected side by side by an inner connecting peptide
Several (ie two or more) identical or different markers
It is a single unit composed of a target peptide. The fourth form is an internal binding peptide.
Consists of multiple side-by-side units connected by tides
And each unit is different, further linked by an internal binding peptide
Contains the same series of individual target peptides. The fifth form is an internal binding peptide
Consists of the same series of side-by-side units linked by
Each unit is furthermore identical to several identical units linked by an internal connecting peptide.
Or different target peptides, which are not repeated for each unit.
The sixth mode is composed of a plurality of identical side-by-side units.
The knit is further comprised of several identical target pairs linked by an internal connecting peptide.
Including peptides.
The target peptide may be a natural or synthetic peptide desired as a product, e.g.
Contains all or part of the desired protein, oligonucleotide or small peptide
You may. For the purposes of this application, peptides are linked by peptide bonds
Contains at least two amino acid residues. Single or variable in the variable fusion polypeptide
Suitable specific examples of target peptides that may appear as multiple linked units include
Cartolin, calcitonin, insulin, tissue plasminogen activator,
Growth hormone, growth hormone releasing factor, erythropoietin, interferon,
Interleukin, oxytocin, vasopressin, ACTH, collagen binding
Protein, parathyroid hormone, glucagon-like peptide, glucagon, proinsulin
, Tumor necrosis factor, substance P, brain natriuretic peptide, antibody
Heavy and light chains, respectively, in particular Lerner, Science, 246, 1275 et seq.
Individual antibody chain fragments, such as isolated variable regions as characterized by
(VH or VL) and E. Ward et al., Nature, 341, 544-546 (1986).
Encompasses epitope regions as more characterized (where antibodies, chains,
Fragments and regions contain the natural antigenicity or immunogenetics of the antigenic material
With antigenicity obtained in a specific manner). Further specific examples of desirable polypeptides are sweetened.
Taste peptide, tranquilizing polypeptide, nerve growth factor, regulatory protein, functional form
Enzyme, DNA polymerase, DNA modifying enzyme, structural polypeptide, neural peptide
Pide, cardiovascular system, respiratory organs, excretory organs, lymphoid organs, immunity, blood, reproduction, cell stimulation
Polypeptides, leukemia inhibitors, anti-
Bioactive peptides and bacteriostatic peptides (cecropin, atasin, apidaesin)
Including insecticidal, herbicidal and fungicidal peptides, and lysozyme
You.
formula:
-TargP- (CS2)-[-(Ln1)n-(CS1)m-TargP- (C
S2)-]r
[Wherein -CS1- and -CS2- are cleavage sites,-(Ln1)-is a linking sequence,
-TargP- is the target peptide, n and m are 0 or 1, r is 1 to about 150
Means an integer up to]
A peptide comprising an amino acid sequence having the formula: belongs to a suitable variable fusion polypeptide
. The target peptides were GRF (1-41) (SEQ ID NO: 23), GLP1 (7-3)
4) corresponding to (SEQ ID NO: 21) or PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
Amino acid sequence. -(CS1)-and-(CS2) -cleavage
The site may be a chemical or enzymatic cleavage site. Enzymatic cleavage
The position can be recognized by endopeptidase or exopeptidase (eg,
, When r is 1,-(CS2)-is the C-terminal residue of the construct). Preferably, the enzyme
Goal opening
The cleavage site is recognized by endopeptidase.Cleavage site
The fusion protein construct may have a chemical or enzymatic cleavage site.
The cleavage site or sites that may be included in the fusion protein construct are
Depends on the identity of the target peptide present. Typically, the target peptide is cleaved
Cleavage site and target peptide are selected so that the amino acid sequence corresponding to the position is not included
I do. Next, consider the selection of individual cleavage sites. In some cases, enzymatic cleavage
The cleavage site may be designed to avoid the use of a reaction. S-cyanylating agent (example
For example, after treatment with 2-nitro-5-thiocyanatobenzene) or about 3.0
PK less thanaUse of a chemical cleavage site that can be cleaved by treatment with an acid having
And this can be done by: In other examples, a special functional group, for example,
Allows modification of the target peptide to introduce a C-terminal α-carboxamide group
It may be desirable to use a unique cleavage site.
Chemical and enzymatic cleavage sites and peptides in close proximity to one of these sites
Corresponding agents used to effect bond cleavage are described in International Application PCT / US91 /
04511 and PCT / US94 / 08125, which are incorporated herein by reference.
These disclosures are considered to be set forth herein by reference. In the present invention
A peptide sequence suitable for use as a cleavage site (and encoding
DNA gene sequences) and their corresponding cleavage enzymes or chemical cleavage conditions.
It is shown in Table 1 below. The indicated gene sequence is one of the ones encoding the corresponding peptide sequence.
It is possible. Other DNA sequences encoding the same peptide sequence may be constructed
.
Production of recombinant peptides
Transformed with an expression vector carrying the recombinant fusion protein construct gene
The host cell can be used to express the fusion protein construct. Prokaryotic host cells
Alternatively, it may be a eukaryotic host cell or a cell in a higher organism. One preferred of the present invention
In certain embodiments, the host cell is a microbial host cell, such as E. coli. Fusion protein
Insert the DNA segment encoding the construct into the appropriate underlying vector
To prepare a vector carrying the protein purification construct gene
Can be. International application for expression of single and multiple copy recombinant fusion protein products
PCT / US91 / 04511, which is hereby incorporated by reference.
Are considered to have been
Expression vectors are used for recombinant genes as well as for transcription, translation, phenotyping,
Post-expression processing of expression regulation or other expression regulation, RNA binding and expression products
Including basic vector segments, such as suitable regulatory DNA sequences for
I have. In general, promoters, operators, regulatory sequences and transcription termination signals
Structural features such as null are contained in the expression vector. Host cells or higher life
Expression vectors from any of the basic vectors that are compatible with the
May be synthesized. The regulatory sequences of the expression vector may be prokaryotic or
It will be adapted or applied to eukaryotic host cells or higher organisms. Polypeptide structure
Post-expression regulatory sequences that cause the secretion of the construct may be included in the eukaryotic expression vector.
No. The expression vector has a stimulatory effect on host cells or higher organisms, resulting in
In particular, the polypeptide construct is overexpressed over the normal biosynthetic expression of the host.
preferable.
Typically, the form of a host cell or higher organism using the resulting recombinant vector
The recombinant gene is inserted into a suitable base vector used for the transformation. Host details
As a product soluble in cells or higher organisms, or as a product insoluble in cells.
To express the fusion protein construct. Alternatively, the fusion protein construct
May be expressed as a product secreted by the host cell or higher organism. Good
More preferably, inclusion bodies, that is, aggregates of insoluble substances, are formed in host cells such as E. coli.
one
The fusion protein construct may be expressed as a part. Fusion expressed as part of inclusion bodies
Synthetic protein constructs typically include two or more copies of the target protein.
Construction of most single-copy fusion proteins based on carbonic anhydrase
Have been found to be expressed as soluble products. For example, hCAII
And a single copy of the target peptide (eg, calcitonin, substance P,
Geotensin, ATPase-IP, εSU ATPase and asparagine
A single copy fusion protein construct containing a synthetase
Is expressed. Surprisingly, however, in some cases,
One copy of a carbonic anhydrase-based fusion protein is part of the inclusion body
It has been found that it can be expressed as In detail, hCAII and single copy
GRF (1-41) (SEQ ID NO: 23), GLP1 (7-34) (SEQ ID NO:
: 21) or PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22) was obtained from E.co.
li BL21 F-ompTrB-mB-Part of inclusion bodies in E. coli host cells such as (DE3)
Is expressed as
The present invention relates to a fusion protein construct or fusion protein comprising carbonic anhydrase
Precipitate any of the construct fragments (collectively, "CA-based proteins").
And a method for producing a recombinant peptide. hCAII is
It is known that a nearly neutral solution of its intact form of the enzyme precipitates when acidified.
Have been. Lowering the pH removes zinc cations from intact enzymes,
It is thought to induce qualitative conformational changes and cause precipitation.
Surprisingly, carbonic anhydrase, in particular, such as hCAII
Milk carbonyl anhydrase, whether in intact form or not,
It has been found to exhibit this same solubility behavior as a function of pH. That
In a similar manner, fusion proteins containing carbonic anhydrase as a function of pH
It has been found that white can be precipitated. Typically, the pH is from about 3.2 to about 6.
0, preferably between about 3.5 and about 5.5, more preferably between about 4.0 and
CA-based proteins can be easily precipitated from solution by adjusting to between about 5.0
Can be made. The CA-based protein is converted to a high salt fertility solution, for example, at least
About 5% (w / v) sodium sulfate or at least about 5% (w / v) sulfuric acid
It may be precipitated from an ammonium-containing solution.
In one embodiment of the present invention, a method comprises precipitating a fusion protein construct.
Thus, the recombinant peptide is isolated. Fusion protein structures expressed as soluble products
A precipitation step is performed on the fusion protein construct expressed as part of the building or inclusion body.
I can. In the latter case, prior to the precipitation step, for example, at least about 0.5.
Dissolve inclusion bodies in a solution containing 5M citric acid. Fusion protein constructs can be
Solutions, eg, chaotropic agents (eg, guanidine hydrochloride) or surfactants (eg,
, SDS), a solution containing at least about 2 M urea, or
It may be dissolved in a solution having a pH of at least about 10.0.
The pH of the solution is between about 3.2 and about 6.0, preferably between about 3.5 and about 5.5.
In time, the fusion protein construct can be precipitated from the solution.
You. In some cases, addition of salt to the solution other than pH adjustment may improve precipitation efficiency.
Can be up. Suitable salts are sodium chloride, potassium chloride, magnesium sulfate
Includes sodium, sodium sulfate, sodium acetate and lanthanum chloride.
Mg2+, Ca2+, Zn2+, Sr2+Or Co2+PH adjustment of divalent metal ions such as
Precipitation efficiency may be improved in combination with nodes. Add the solubilized fusion protein construct to
When precipitating from a lukali solution, typically acetic, formic, citric, phosphoric and phosphoric acids are used.
And the pH of the solution is adjusted by adding an acid such as hydrochloric acid. By adjusting pH
Alternatively, a sufficient amount of sodium or ammonium sulfate
By adding such a salt, the solubilized fusion protein construct may be precipitated.
.
In some cases, as an initial step in isolating the recombinant peptide,
It may be useful to remove cell debris and nucleic acid material from crude cell lysates
Absent. Typically, at least about 0.25%, preferably at least about 0.38%
This is done by adding polyethyleneimine (PEI) to the lysate.
In general, the addition of PEI will result in about 90-95% of the cell debris and DNA present.
Precipitate. Then, adjust the pH of the PEI solution to between about 3.5 and about 6.0.
MCA-based fusion protein can be easily precipitated from the supernatant
.
For example, have a pH of at least about 10, preferably at least about 10.5
By dissolving in a solution, the precipitated fusion protein can be redissolved. Sinking
Transferring the fusion protein to a chaotropic agent, a detergent or at least 0.5M.
It may be redissolved in another type of solution, such as a solution containing citric acid. After cleavage,
The fragment containing the rubic anhydrase ("carbonic anhydrase
Fragmentation) is removed by chromatography, filtration or, preferably, precipitation.
You can leave. As mentioned above, the pH of the solution is between about 3.5 and about 6.0.
Easy precipitation of carbonic anhydrase fragments by readjustment
Can be made. Alternatively, if desired, the ligand immobilization affinity
Using a separation method, the carbonic anhydrase fragment is separated from the cleavage product.
May be separated. For example, a solution of the cleavage product is converted to a benzenesulfonamide compound or
Are inhibitors that include acetoazolamide compounds (eg, affinity columns)
By contacting it with an intact or denatured form of carbonic anhydrase
Lagment can be removed. Preferably, a benzenesulfonamide compound
The product is an amino-substituted benzenesulfonamide (eg, 4-amino-benzene)
Sulfonamide) or its derivatives
I do. The acetoazolamide compound is 5-acetamido-1,3,4-thiadiazole
-2-sulfonamide or a derivative thereof.
In another embodiment of the present invention, a method for producing a recombinant peptide comprises: (i)
The fusion protein construct is cleaved to yield a soluble carbonic anhydrase fragment and
And soluble variable fusion polypeptide fragments are obtained, and then (ii)
Precipitating the nick anhydrase fragment. Carbonic Ann
The hydrolase fragment contains other amino acid residues besides carbonic anhydrase.
It may contain a group. Typically, these other amino acid residues are
It is derived from an interconnected peptide present in the building. Suitable interconnects for use in the present invention
Peptides include amino acid sequences that include a chemical or enzymatic cleavage site. cleavage
Later, typically, the carbonic anhydrase fragment is an interconnected peptide
Or at least a part of a derivative thereof. Generally, the derivative is cleaved
Generated as a by-product of the reaction. For example, the C-terminal peptide bond of a methionine residue
Has a C-terminal homoserine residue by cleaving the fusion protein construct in
May produce carbonic anhydrase fragments
Supernatant fraction remaining after precipitation of carbonic anhydrase fragment
Can be isolated by centrifugation. Supernatant fraction is variable fusion poly
Contains peptide fragments and, if desired, used for peptide isolation
The variable fusion polypeptide fragment is further purified by conventional methods.
Precipitated to improve recovery of variable fusion polypeptide fragments
Extraction of carbonic anhydrase fragments with solvents containing organic solvents
Good. Suitable solvents are acetonitrile, propanol, citric acid, polyethylene
Contains organic components such as glycols, or mixtures thereof. For example, organic solvents
, For example, 50% acetonitrile aqueous solution and 50% n-propano
The extraction can be performed using an aqueous solution of water.
Before subjecting to the cleavage reaction, the fusion protein construct may be purified by various methods.
For example, using a ligand-immobilized affinity separation method or a precipitation method
The fusion protein construct can be purified. Requires regeneration or affinity purification
Who rely only on wet chemical separation methods such as precipitation, filtration or centrifugation
If the recombinant fusion protein construct is obtained by the
Purification of the construct is preferred.
A third embodiment of the present invention provides a method for constructing a fusion protein construct in an E. coli host cell with a portion of an inclusion body.
As a recombinant protein, and then isolating the fusion protein construct.
A method for producing a tide is provided. Typically, the fusion protein construct will contain multiple copies of the target
Contains peptide. However, as described above, one mCA as well as GR
F (1-41) (SEQ ID NO: 23), GLP1 (7-34) (SEQ ID NO: 21)
And a single copy of amino acids corresponding to PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
It is possible to express a fusion protein construct comprising the sequence. Sealed in E.coli host cells
Examples of suitable single copy fusion proteins that can be expressed as a host are hCAII and
A single copy of GRF (1-41) (SEQ ID NO: 23) and GRF (1-
44) (SEQ ID NO: 20), GLP1 (1-34) (SEQ ID NO: 26) GLP1
(7-34) (SEQ ID NO: 21), GLP1 (7-36) (SEQ ID NO: 27),
GLPI (7-37) (SEQ ID NO: 28), PTH (1-34) (SEQ ID NO: 2)
2), PTH (1-38) (SEQ ID NO: 29) and PTH (1-84) (sequence
No. 25).
Isolating inclusion bodies from crude cell lysates by conventional methods, such as centrifugation
Can be. 50 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 7.8 solution or 1
Cell debris and / or nuclei present by washing the inclusion bodies with 00 mM EDTA solution
The crude inclusion body can be subjected to an initial purification step, such as to remove acid material.
The inclusion bodies can be dissolved under various conditions. For example, a pH of less than about 3.2
A solution under acidic conditions (eg, containing at least about 500 mM citric acid)
Solution). Alternatively, a pH of at least about 10
The inclusion body may be dissolved in a solution having A small amount of N-lauroyl sarcosine
When the surfactant is added to the solution, dissolution of the inclusion body under basic conditions
Can be easier. An effective amount of 6N HCl or urea or N-lau
Loylsarcosine, sodium dodecyl sulfate, sodium octyl sulfate or
Solution containing surfactant such as tiltrimethylammonium bromide (CTAB)
The inclusion body may be dissolved in the liquid. After dissolving the inclusion body in the solution as described above,
Adjust the pH to between about 3.5 and about 6.0, preferably between about 4.0 and about 5.0.
Surprisingly found that solubilizing fusion protein constructs
I did. Alternatively, methods involving affinity separation of ligand immobilization
Alternatively, the solubilized fusion protein construct may be isolated.
Another embodiment of the present invention provides for the cleavage of a fusion protein
Obtaining a drase fragment and a variable fusion polypeptide fragment;
A carbonic anhydrase fragment and a variable fusion polypeptide
Including settling both of the fragments. The precipitated fragment is
The variable fusion polypeptide fragment can be recovered by extraction with a solvent containing
You. Suitable solvents are acetonitrile, propanol, citric acid, polyethylene glycol.
Contains organic components such as recalls or mixtures thereof.
The present invention is further described by reference to the following detailed examples.Embodiment 1 FIG. Description of expression system Host cell origin, phenotype and genotype
E. coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3) from Novagen, Inc., Madison
, Obtained from WI. These E. coli cells harbor the bacteriophage T7 promoter.
High level expression of the cloned gene in an expression vector containing the gene. T7 RN
A bacteriophage (DE3) containing the A polymerase gene was converted to BL21 (DE3
) Integrated into the chromosomal DNA of the cells. The T7 RNA polymerase gene is la
c Controlled by UV5 promoter and lacI gene product.Construction of pBN1
The expression vector pET31F1mhCAII containing the hCAII gene was
Obtained from Dr. P.J.Laipis of Lorida University. Tanhauser et al., Gene, 117, 113 (1992)
The pET31F1mhCAII was prepared as described by Step
Rasmid pET31F1mhCAII is a plasmid in pUC-derived plasmid backbone.
HCAII downstream of the Teriophage T7 promoter (human carbonic acid)
Hydrase II). Two synthetic oligonucleotides
Creotide 5'-A GCT TTC GTT GAC GAC GAC GA
T ATC TT-3 ′ (SEQ ID NO: 7) and its complementary sequence 5′-AGC T
AA GAT ATC GTC GTC GTC AAC GAA-3 ′ (sequence
No. 8) was cloned into pET31F1mhCAII digested with HindIII.
I got it. This plasmid was designated as pA1.
Plasmid pA1 was digested with restriction enzymes SspI and BspEI and the resulting ends
Was smoothed by T4 DNA polymerase treatment. T7-hCAII cassette
DNA fragment from the pA1 digest containing pBR322 (New Englan
d Biolabs) into the ScaI restriction site and thus tetrasa
Ecrine resistance was imparted, but not ampicillin resistance. Got plus
The mid was named pBN1.Construction of pBN4
The pA1 plasmid was opened at the HindIII and EcoRV sites.
, Synthetic oligonucleotide 5'-A GCT GAA TTC AAC GTT
CTC GAG GAT-3 '(SEQ ID NO: 9) and its complementary sequence 5'-A
TC CTC GAG AAC GTT GAA TTC-3 ′ (SEQ ID NO: 1
0) was cloned into the vector. By inserting these oligonucleotides,
Unique EcoRI and XhoI restriction sites at the carboxyl terminus of hCAII
The T7-hCAII cassette contained in was obtained. The resulting plasmid was named pA3
Was.
The pBN1 vector was digested with EcoRI, and the single-stranded overhang was
Filled with ZeI large (Klenow) fragment. Straight with newly generated blunt ends
The linear plasmid was religated, thus destroying the EcoRI site. The obtained plastic
The sumid was named pBN3.
Plasmid pA3 was digested with restriction enzymes XbaI and BspEI. T7-h
The DNA fragment from the pA3 digest containing the CAII cassette was converted to Xba
Subcloned into pBN1 vector digested with I and BspEI. Obtained
The resulting vector was named plasmid pBN4.Embodiment 2. FIG. Inoculation preparation of hCA fusion construct
121 ° C, 20 min in an autoclave in which L-broth is set in a liquid cycle
Bacteria. Glucose and tetracycline stock solutions were added to a 0.22 μm filter.
Filtered on a filter. Put the following solution into each of two 250 ml shake flasks
Was:
50 ml L-broth (1.0% tryptone, 1.0% NaCl, 0.5% yeast
extract)
1.0ml glucose stock solution (50mg / ml)
150 μl tetracycline stock solution (5.0 mg / ml)
Transfer with 100 μl of the vector encoding the desired hCA-fusion construct
E. coli cell lysed inoculum
The shake flask was placed in a 37 ° C. incubator shaker (200-220 rpm, 1
0-14 hours). Then, the optical density (OD) of the cells in the resulting solution
Was measured at 540 nm. Normally, a 1: 1.25 dilution is required to obtain a proper reading.
I needed a pardon. Then, one of the two shake flasks is replaced with the next shake flask.
Selected to inoculate sets of Scos. 3 500ml shake flasks that
Each contained the following sterile solutions:
200 ml L-broth (1.0% tryptone, 1.0% NaCl, 0.5% ferment
Mother extract)
4.0 ml glucose stock solution (50 mg / ml)
600 μl tetracycline stock solution (5.0 mg / ml)
1.0 ml inoculum from one of the first two shake flasks
The three shake flasks were placed on an incubator shaker under the above conditions and cells were
Grow for -10 hours. Then, the optical density of the resulting solution was measured at 540 nm.
(Typically 1: 1.25 dilution). Then, using all three shake flasks
Fermenters were inoculated.Embodiment 3 FIG. Fermentative production of hCA-fusion constructs at 60L scale
The fermentation medium was placed in a fermenter, and the volume was adjusted to 45.0 L with distilled water. Culture
The ground contained: 120.0 g casamino acid; 300.0 g yeast
Kiss; 30.0 g NaCl; and 0.10 ml antifoam. Fermenta
Was sterilized at 121 ° C. for 25 minutes. The fermenter was cooled to 37 ° C. Before inoculation
Next, the following solution was added to the fermenter:
Glucose (800.0 ml HTwo480.0 g in O)
Magnesium (250.0 mlHTwo120.0 g MgSO in OFour・ HTwoO)
Phosphate (3.0 L HTwo120.0 g K in OTwoHPOFourAnd 465.0 g KHTwo
POFour)
Tetracycline (30.0 ml 95% EtOH and 20.0 ml HTwoIn O
0.90 g tetracycline / HCl)
The following mineral mixture (490.0 ml HTwoDissolved in O and 10.0 ml concentrated hydrochloric acid
):
3.6g FeSOFour・ 7HTwoO
3.6 g CaClTwo・ 2HTwoO
0.90 g MnSOFour
0.90 g AlClThree・ 6HTwoO
0.09g CuClTwo・ 2HTwoO
0.18g molybdic acid
0.36g CoClTwo・ 6HTwoO
Except for the tetracycline and mineral mixture solution, all of the above solutions
Sterilized in an autoclave with a body cycle for 20 minutes. Tetracycline and mi
The neural mixture solution was sterilized by passing through a 0.22 μm filter. Typical
At this point, the pH had dropped to about 6.5. If this happens, salt
The pH was adjusted to 6.8 by addition of a group (14.8N aqueous ammonia). to pH 6.8
After reaching 600.0 ml of the inoculum was added to the fermenter. Time zero
During the fermentation and during the fermentation, the following parameters were monitored: glucose concentration (about 2-5
g / L); optical density; pH (6.8 is near optimal); dissolved oxygen (40% is optimal).
And the stirring speed. The temperature was maintained at 37 ° C. during the fermentation. Initial dissolved acid
The element concentration was 90%, but dropped rapidly to 40%. Stirring speed and acid
This level was maintained during the fermentation by increasing the elemental supplementation. Oxygen supplement
Was started, the air inflow was reduced to 20 L / min. Initial glucose concentration
The degree was about 9 g / L, but dropped to 5 g / L after about 6 hours. Glucose concentration
If this drops to this level, the glucose feed (70% w / v glucose
) Was used to maintain the glucose concentration at 5 g / L.
When the fermentation has progressed to the point where the OD of 15-20 is measured, feed the medium.
Started. The medium feed was 120.0 g potassium dissolved in 5.0 L of distilled water.
Consists of zaminic acid and 300.0 g yeast extract, 20 minutes by liquid cycle
It was sterile. The medium feed was fermented for 1.0-1.5 hours.
Was added. When the fermentation progressed to OD 30.0, the following solution was
Fermentation was induced by adding isopropylthiogalactoside (
IPTG; 28.8 g of 200 ml distilled water); ZnClTwo(1 drop of 6N HCl
(0.818 g) in 50 ml of distilled water containing Fill the IPTG solution with a 0.22 μm
And sterilized with a filter. ZnClTwoUsing a liquid cycle autoclave
For 20 minutes. After the addition, the IPTG concentration in the fermenter was 2.0 mM.
Yes, ZnClTwoThe concentration was 100 μM. Next, the amino acid mixture fee
Started. The amino acid feed was 225.0 g L-serine; 75.0 g L
-Tyrosine; 74.0 g L-tryptophan; 75.0 g L-phenylalanine
75.0 g L-proline; and 75.0 g L-histidine;
1.5L HTwoIt was dissolved in a mixture of O and 500 ml concentrated hydrochloric acid. Incube
The fermentation broth was transferred to the harvest tank for about 2.0 hours,
Cooled to 10 ° C. Typically, the fermentation yield is 6.5 as a wet cell paste
9.5 kg (dry cell weight about 1.0-1.5 kg).Embodiment 4. FIG. 60L fermentation harvest
Concentrate the cell suspension from the fermenter with a cross-flow membrane to reduce the volume.
It was 10 L. The concentrated cell suspension was ultrafiltered and 30 L of cold wash buffer (50
mM Tris-SOFour pH 7.8, 1.0 mM EDTA, and 0.10 mM
Phenylmethylsulfonyl fluoride (containing PMSF). Then
The cell suspension was concentrated to 8L. Typically for concentrating and washing cell suspensions
Took 6-10 hours. Next, the concentrated cell suspension (cell paste) is packed in a bag.
Frozen for later processing or homogenized with tank for cell lysis.
Transferred to a nightizer.Embodiment 5 FIG. Cell lysis
The cell paste obtained from the 60 L fermenter is cooled with a washing buffer (above).
, And the resulting cell suspension was cooled to 5-10 ° C. Cooling
The cell suspension was homogenized at 12000 psi using a Galin high pressure homogenizer.
I did Pass the homogenized cell paste through a heat exchanger to reduce the lysate to 10 ° C.
Cooled and passed through a second homogenizer.Embodiment 6 FIG. Preparation of thrombin stock solution
Thrombin used for the fusion protein cleavage reaction was obtained from Calbiochem in lyophilized powder form.
I got it. Concentration of 1 mg / ml when dissolved in Milli Q water and measured as specific activity
The powder was solubilized before use.Embodiment 7 FIG. Production of PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
hCAII, the interconnected peptide, and PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22
Expression encoding a PTH construct comprising a DNA segment encoding
By preparing the vector, a single copy of PTH (1-34) (SEQ ID NO:
22) A DNA segment encoding the fusion protein was prepared. Operon Tec
The following oligos were obtained from hnologies Inc, 1000 Atlantic Ave. Alameda CA 94501.
Eight synthetic DNA oligos were obtained, the complementary sequences were phosphorylated and annealed.
Ringed. Using four double-stranded fragments, PTH (1-34) (SEQ ID NO:
No .: 22) encodes an interpeptide linker followed by
DNA fragments were prepared. This DNA fragment is converted into the restriction site H
digested with indIII and EcoRV, inserted into pA1,
pA1: PTH (1-34) was prepared.
The expression cassette was constructed using the restriction endonucleases XbaI and BspEI.
A1: A vector taken from PTH (1-34) and digested with the same restriction endonuclease
And inserted into the vector pBN1. This final vector was constructed using pBN1: PTH (1-34).
).
Vector pBN1 containing DNA encoding hCA-PTH fusion protein
: Preparation and cultivation of E. coli cells transformed with PTH (1-34)
More dissolved. The hCA-PTH fusion protein is PTH (1-34) (SEQ ID NO: 2).
2) A thrombin cleavage site (Gly-Pro-Arg) adjacent to the N-terminus of the sequence
Through an amino acid sequence corresponding to PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
HCAII. The hCA-PTH fusion protein is E. coli BL21 F-
ompTrB -mB -(DE3) expressed as inclusion bodies in cells.
Purification of inclusion bodies
The cell lysate from the 60 L fermentation was continuously flowed at 400 ml / min.
The mixture was centrifuged at 20000 g with a centrifuge. Pellets are roughly enclosed in 300-500g
Included body. Crude hCA-PTH inclusions were dissolved in 2M citric acid at 60 mg solids / m
suspension (4-8 liters) at 50% pulse rate and 70% power.
Communication. Clarify solubilized inclusion bodies by centrifugation at 20,000 g
It has become.
Addition of 10N NaOH until the pH is 4-5 gives the hC in the supernatant.
The A-PTH fusion protein was precipitated. 2000 h of precipitated hCA-PTH fusion protein
Collected by centrifugation at 0 g. Next, the precipitated hCA-PTH fusion protein was added to 4 h
Washed with -8 liters of 5% acetic acid / 45% EtOH in Milli-Q water and precipitated
The hCA-PTH fusion protein was collected again by centrifugation. Then, hCA-PTH
Wash the fusion protein twice with 4-8 liters of 100 mM EDTA, then
Wash once with 4-8 liters of Milli-Q water and, after each wash, centrifuge for protein
collected.
Thrombin cleavage of PTH (1-34)
200 ml of 50 mM NaOH and 0.25% N-lauroyl sarcosine
Is added to the bottle containing the pellet of the hCA-PTH fusion protein.
. Place the bottle in a 37 ° C water bath to warm the pellet (typically 2-5 minutes).
Promotes solubilization of the kit. Homogenize material until all large chunks dissociate
I do. Contains 50 mM NaOH and 0.25% N-lauroyl sarcosine
Adjust the pH to 11.6 to 11.9 with the appropriate solution. Sonicate the resulting solution
To dissolve all hCA-PTH fusion protein pellets. Typically,
Sonication output 2, pulser on, 2 at 70% duty cycle
Run for a minute (small batches take less time). Anti-absorbance at 280nm
Determine the protein concentration of the reaction solution. Ideally, the concentration should be 6-7 mg / ml
(When a 60 L fermentation product is adjusted to 8 to 10 L). The concentration is 9mg / ml
Higher than 50 mM NaOH / 0.25% N-lauroyl sarcosine.
Dilute to 6-7 mg / ml with solution.
Stir the protein solution vigorously, adjust the pH to 8-8.2 with 1 M Tris-HCl.
Let If the solution is cloudy, filter through a glass fiber filter. Then,
The solution is filtered through a 0.45 μm cellulose acetate membrane, and the absorbance at 280 nm is measured.
This determines the protein concentration. Add solid NaCl to a final concentration of 250 mM
I do. Add 1 mg / ml thrombin stock solution and add protein to enzyme ratio
5000: 1 w / w. The solution is then stirred on a 37 ° C. water bath plate.
You. Buffer A (95% water, 5% acetonitrile (ACN), 0.1%
Fluoroacetic acid (TFA) to buffer B (95% ACN, 5% water, 0.1
% TFA) by HPLC using a C8 column with a gradient elution to
Monitor response. The reaction is stopped by adding PMSF. Typically, 46-
The completion of the reaction is determined by the disappearance of the peak corresponding to the starting material at 48 minutes. PMS
Dissolve F in 95% EtOH and add directly to the vigorously stirred reaction mixture
You. By the thrombin cleavage, 5.1 g was obtained from 60 g of the hCA-PTH fusion protein.
PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22) is obtained.
Citric acid precipitation of thrombin cut PTH material
Cleavage of the obtained human carbonic anhydrase (hCA-PTH fusion protein)
) And the remaining unhydrolyzed fusion protein.
Precipitate from solution by adding to 150 mM and adding the desired peptide (PTH
1-34) (SEQ ID NO: 22) in the solution. Precipitated material removed by centrifugation
I do. The supernatant is filtered through a 0.45 μm filter and then frozen at -80 ° C
Or desalting directly on a C8 column. Yield from peptide in this step
Is 85%.
If desired, 10-70% buffer B (aqueous acetonitrile / trifluoro
Acetic acid (ACN / TFA) gradient with a preparative C8 column.
PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22) may be purified by chromatography.
. Here, buffer A is 0.1% TFA, 95% water, 5% acetonitrile.
Yes, buffer B is 0.1% TFA, 5% water, 95% acetonitrile
.
Alternatively, preparative eluting first with a 10-70% buffer B gradient
The PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22) sample may be purified by a C8 column.
. Here, buffer A contains 5 mM HCl, 95% water, 5% acetonitrile and
And buffer B. PTH (1-34) (SEQ ID NO: 22)
And desalted using Here, buffer A is 10 mM acetic acid, and buffer B is
Is 10 mM acetic acid in 50% aqueous ethanol.Embodiment 8 FIG. Production of GLP (7-36) -NH 2 (SEQ ID NO: 27)
Phosphorylate six synthetic DNA oligos (1-6) and anneal complementary strands
Ringed. Oligopairs 1 and 2 were replaced with pUC19 (New England Biolabs.
(Commercially available from Co., Ltd.) between HindIII and KpnI. Then,
Rigopairs 3 and 4 were inserted between KpnI and EcoRI of this vector,
A vector named pUC19: GLP (7-22) was obtained. Oligo pair 5
III and EcoRI, the vector PB5: GLP (21-34) A
FA was obtained. pUC19: GLP (7-22) was deleted with NarI and EcoRI.
And digest PB5: GLP (21-34) AFA with ClaI and EcoRI
From PB5: GLP (21-34) AFA containing oligos 5 and 6
Ligation into the cut pUC19: GLP (7-22)
The fragment containing oligopairs 5 and 6 was converted to pUC19: GLP
(7-22) to obtain pUC19: GLP (7-34) AFA. pUC
19: GLP (7-34) AFA was digested with HindIII, and GLP1 (7-3
4) Peptide mutual phosphorus followed by -Ala-Phe-Ala (SEQ ID NO: 30)
The fragment containing the sequence encoding the car was transferred to pA4 and the vector pA4
: GLP (7-34) AFA was obtained. The hCAII gene in pA4 is methionine.
-240 had been mutated to change to cysteine. Next, the expression cassette
Using the restriction endonucleases XbaI and BspEI to pA4: G
Digest from LP (7-34) and digest with the same restriction endonuclease
Was inserted into the obtained vector pBN1. The resulting vector was transformed into pBN6: GLP (7-
34) Named AFA.
hCA-GLP1 (7-34) -Ala-Phe-Ala (“hCA-GLP
1-AFA ") Vector pBN6 containing DNA encoding the fusion protein
: E. coli cells transformed with GLP (7-34) AFA were prepared as described above.
, Cultured and lysed. The hCA-GLP1-AFA fusion protein is GLP1 (7-3
4) Present adjacent to the N-terminus of -Ala-Phe-Ala (SEQ ID NO: 30) sequence
GLP (7-34) -Ala-Phe-Ala (distribution) via a methionine residue
HCAII linked to the amino acid sequence corresponding to SEQ ID NO: 30)
Was. The hCA-GLP1-AFA fusion protein is E. coli BL21 F-ompTrB -mB -(DE3
) Was expressed as inclusion bodies.
Purification of inclusion bodies
The cell lysate is centrifuged at a flow rate of 400 ml / min using a continuous flow rotor of 20,000 g.
Separation was performed to obtain a pellet containing 300 to 500 g of the crude inclusion body. Crude hCA
-Suspension of GLP1-AFA inclusion body at 25% solids concentration in lysis buffer
(1.2-2.0 L), homogenize with Galin homogenizer at 13000 psi
did. The homogenized inclusion bodies were centrifuged at 20,000 g and 100 mM acetic acid
The suspension was resuspended in a sodium (pH 4.5) solution and subjected to a second homogenization. Next
The homogenized inclusion bodies were then resuspended in distilled water. Homogenate the resulting suspension.
Nize and collect the inclusion bodies by centrifugation. Dissolve purified inclusion bodies in 1.5 M citric acid
Thaw and clarify by centrifugation. Add NaOH until the pH is 4-5
To precipitate the hCA-GLP1-AFA fusion protein and isolate by centrifugation.
did.
Cyanogen bromide cleavage of hCA-AFA
The hCA-GLP1-AFA inclusion body was dissolved in a 2.0 M citric acid solution to give about 35-
The concentration was 45 mg / ml. The solution was adjusted to pH 1.0 using concentrated HCl and the total protein
0.2 g of cyanogen bromide (CNBr) was added per gram. Protein by HPLC
The concentration was determined. Argon was bubbled through the solution before CNBr addition. Argo
The cleavage reaction was allowed to proceed for 4-5 hours under an atmosphere of oxygen and then 2 g / g CNBr.
.2 g of DL-methionine was added and then stirred for 30 minutes to obtain residual C.
NBr was neutralized.
Purification of GLP1 (7-34) -AFA (SEQ ID NO: 30)
The solution obtained by the CNBr cleavage reaction was dissolved in 10% (w / v) sodium sulfate in water.
All proteins and peptides were precipitated from solution by dilution 1: 1 with the liquid. Sample
After centrifugation at 20,000 g for 15 minutes, the supernatant was decanted. Distilled water (2
00 ml) was added to each centrifuge vial. The resulting mixture is homogenized and
Centrifuged at 0000 g for 15 minutes. The supernatant is decanted and the same volume of 50
% Acetonitrile (ACN) was added to the pellet material. Homogenize the sample
The mixture was stirred for 10-15 minutes and finally centrifuged at 20000 g for 15 minutes. 50% Ase
The extraction with a tonitrile solution was repeated two or three times to obtain GLP1 (7-34) A
FA (SEQ ID NO: 30) was obtained with 90-95% recovery in acetonitrile solution.
The extraction may be performed using 50% n-propanol.
Loading of 50% ACN extraction batch on DOWEX-1
DOWEX-1 (250 mg each of GLP1 (7-34) -AFA (SEQ ID NO: 30)
25 g) is pre-washed with 10% ACN before adding 50% ACN extraction solution
. Load DOWEX-1 by batch method and stir for 20 minutes. Next, GLP1 (7
DOWEX-1 is filtered from the −34) -AFA (SEQ ID NO: 30) solution.
Low pressure C8 chromatography
The 50% ACN solution was diluted with distilled water to 12.5% ACN and loaded onto C8 resin.
Facilitates binding of GLP1 (7-34) -AFA (SEQ ID NO: 30). Pepti
Load solution onto C8 resin in a low pressure column and 5 times column volume to 30%
(V / v) Wash column with ACN solution. Then, GLP1 (7-34) -A
The FA (SEQ ID NO: 30) is eluted with a 50% ACN solution in distilled water. 50% A
The CN solution is freeze-dried to obtain GLP1 (7-34) -AFA (SEQ ID NO: 30).
You.
GLP1 (7-36) NHTwoGLP1 (7-34) A into (SEQ ID NO: 27)
Transpeptidation of FA (SEQ ID NO: 30)
GLP1 (7-34) AFA (SEQ ID NO: 30) (1 mmole) was added to 5 mM
CaClTwoAnd 400 mM Gly-Arg-NHTwoDMF / H containingTwoO
In a 50/50 (v / v) solution and the pH of the solution was adjusted to 8. using 5M NaOH.
Set to 0. Then 2 mg of TPCK-treated trypsin is added. GPL1
(7-36) NHTwoTranspeptidation reaction resulting in (SEQ ID NO: 27)
Is completed in 2-3 hours at room temperature.
If desired, aqueous acetonitrile / trifluoroacetic acid (ACN / TFA)
By chromatography on a preparative C8 column using a fur gradient
, GLP1 (7-36) -NHTwo(SEQ ID NO: 27) may be further purified.Embodiment 9 FIG. Production of GRF (1-44) NH 2 (SEQ ID NO: 20)
Host eight oligonucleotides, including linker and peptide segments.
Horizon, complementary oligonucleotide pairs 1 and 2, 3 and 4,
5 and 6, and 7 and 8 were annealed. Oligonucleotide pairs
-1 and 2 and 3 and 4 were transformed with the pTZ19R vector (Pharmacia Biotec).
h Inc., available from NJ) between the HindIII and SalI sites.
And pTZ: GRF (1-29) was obtained. Oligonucleotide pair 5
And 6, and 7 and 8 were replaced with SalI and Eco of the pTZ19R vector.
Simultaneous ligation between the RI sites yielded pTZ: GRF (29-44) A. pTZ:
GRF (1-29) and pTZ: restrict GRF (29-44) A to endonuclease
Digested with Xase I and SalI and pTZ: GRF (1-29)
A 1.9 kb band was obtained from the vector and pTZ: GRF (29-44)
A 0.9 kb band was obtained from the A vector and ligated,
The child fragments are cloned into a single vector adjacent to each other and
Z: GRF (1-44) A was obtained.
By site-directed mutagenesis for specific codons in plasmid pA1, h
Three Asn-Gly sites in CAII (positions 10-11, 61-62 and 2
30-231), Gln10-Gly11, Gln61-Gly62 and
And Asn230-Ala231. All three mutations are combined
Sumid pA2 was created.
The pA2 vector was digested with EcoRV. pTZ: GRF (1-44) A to D
digested with raI and EcoRV. Fragments containing GRF gene and direct
The pA2 plasmid thus ligated was ligated to obtain pBN2: GRF (1-44) A.
Was.
Vector pBN containing DNA encoding hCA-GRF fusion protein
2: E. coli cells transformed with GRF (1-44) A were prepared as described above and cultured.
Nourished and dissolved. The hCA-GRF fusion protein binds to GRF (
HC bound to the amino acid sequence corresponding to 1-44) -Ala (SEQ ID NO: 31)
AII. The interconnecting peptide is responsible for the thrombin cleavage site and
It contained an enzyme cleavage site. Enterokinase cleavage site (Asp-Asp-A
sp-Asp-Lys) (SEQ ID NO: 2) is GRF (1-44) -Ala (sequence
No. 31) Present adjacent to the N-terminus of the sequence. HCA-G after thrombin treatment
The RF fusion protein is the N-terminal of the GRF (1-44) -Ala (SEQ ID NO: 31) sequence.
(Ala-Met-Val-Asp-Asp-Asp)
-Asp-Asp-Lys) (SEQ ID NO: 19)
Thrombin cleavage site (Gly-Pro-Arg) was present to produce
. The hCA-GRF fusion protein is E. coli BL21 F-ompTrB -mB -Inclusion body in (DE3)
Was expressed as
Purification of inclusion bodies
Cell lysate at 20,000 g in continuous flow rotor at 400 ml / min
Centrifuged. The pellet contained 300-500 g of crude inclusions. Crude hCA
-Suspend GRF-Ala inclusions in 2M citric acid at a concentration of 60 mg solids / ml.
Cloudy (5-9 liters), sonicated at 50% pulse rate, 70% power
. The solubilized inclusion bodies were clarified by centrifugation at 20,000 g.
Addition of 10N NaOH until the pH is 4-5 gives the hC in the supernatant.
The A-GRF-Ala fusion protein was precipitated. Precipitated hCA-GRF-Ala fusion
The combined proteins were collected by centrifugation at 20,000 g. Then, the precipitated hCA-GR
The F-Ala fusion protein was washed with 5% acetic acid / 45% EtOH in Milli-Q water and precipitated.
The hCA-GRF-Ala fusion protein was collected again by centrifugation. Then,
The hCA-GRF-Ala fusion protein was resuspended twice in 100 mM EDTA.
Then, the fusion protein was collected by centrifugation. Washed and precipitated hCA-GRF-A
The la fusion protein was suspended in distilled water. The suspension was homogenized, and hCA-GRF-
Ala fusion protein was collected by centrifugation.
Thrombin cleavage of hCA-GRF fusion protein
Solution containing 50 mM NaOH and 0.25% N-lauroyl sarcosine
200 ml of the bottle containing the pellet of the hCA-GRF-Ala fusion protein.
Was added. The bottle was placed in a 37 ° C. water bath to warm the pellet. NaOH solution
Remove all solid material from the bottle wall by rotating the bottle along the wall of the bin
did. The slurry was then poured into an appropriately sized beaker. Homogenize the material
To dissociate all large lumps and monitor the pH. 50 mM NaOH
PH of 11.6 with a solution of 0.25% N-lauroyl sarcosine.
And adjusted to between 11.9. Sonicate the solution and pellet all inclusion bodies
Was dissociated and the solution became clear. Sonication time depending on batch size
changed. Typically, for 1 liter or more, 2 minutes, output 10, pulsar
On, sonicated at 70% duty cycle (small batches require time
Did not start).
The protein concentration of the reaction solution was measured. If the concentration is higher than 9 mg / ml,
The solution was diluted with 50 mM NaOH / 0.25% N-lauroyl sarcosine solution and
The white density was 6-7 mg / ml. The protein solution was stirred vigorously and 1M Tris-
The pH was adjusted to 8-8.2 with HCl. At this time, if the solution is slightly turbid
The solution was clarified by filtration through a glass fiber filter. Clarify
The solution was sterile filtered through a 0.45 μm cellulose acetate membrane. At 280 nm
The protein concentration was determined by measuring the absorbance. 250 mM NaCl concentration
NaCl was added with vigorous stirring.
A thrombin stock solution sufficient to bring the ratio of protein to enzyme to 5000: 1
(1 mg / ml) and the resulting mixture is placed in a 37 ° C. water bath with a stirring plate.
Stirred above. HTwoC eluting with a gradient of O / ACN / TFA buffer
The reaction was monitored by HPLC using 8 columns. The peak of the fusion construct is the book
When qualitatively disappeared (typically 46-48 hours), PMSF was added to a final concentration of 0
The reaction was stopped by adjusting to 0.1 mM. Dissolve PMSF in 95% EtOH
And added directly to the vigorously stirred reaction mixture.
Citrate precipitation of hCA-fragment
By precipitation with 90 mM citric acid, the heat generated by cleavage of the fusion protein was
Carbonic anhydrase fragment and the remaining uncleaved fusion protein
The white was removed from the solution and the intermediate peptide Ldr-GRF (1-44) -Ala dissolved.
It was left in the solution.
The volume of the thrombin cutting solution was measured with a graduated cylinder. 1M citric acid
Stock solution was added to a final citric acid concentration of 90 mM. Stir solution vigorously
While slowly adding. The flocculant was centrifuged and the supernatant was 0.45 μm
Was filtered. Freeze the filtered supernatant at -80 ° C or desalinate
Was directly loaded on a C8 column.
The pellet from the precipitation was washed with 90 mM citric acid (pH 3.0-3.1).
Between 150 and 200 ml of citric acid dissolved in each pellet of 1-2 g of hCA
The liquid was added. The pellet was homogenized, and the supernatant obtained by washing was washed with 0.45.
The solution was filtered through a μm filter and stored. The washed pellet was discarded. Supernatant-
Stored at 80 ° C. or desalted directly on a C8 column.
C8 desalting of Ldr-GRF (1-44) -Ala
Prepare a 90 mM citric acid solution of Ldr-GRF (1-44) -Ala
Loaded directly on the ram. Column with aqueous ethanol / acetic acid buffer gradient
Was eluted. Collect the Ldr-GRF (1-44) -Ala containing fractions (Reference
(Typically 90-95% pure), the solution was concentrated by evaporation to 21-15 mg / ml
And Store the resulting solution at -80 ° C until transpeptidation.
Was.
Transpeptidation of Ldr-GRF (1-44) -Ala
The concentration of Ldr-GRF (1-44) -Ala peptide was adjusted to 1 mM GRF standard.
Determined by C8 HPLC using the material. Dilute the peptide solution with water to 3 mM
Ldr-GRF (1-44) -Ala. EDTA and sodium phosphate
(5 mM; 1.9 mg / ml and 25 mM; 3.6 mg / ml, respectively).
The pH was adjusted to 6.0 with 1 M NaOH. 2-nitrophenyl
Lysinamide [ONGPA] (250 mM; 89.0 mg / ml) was added, and 1
The pH was adjusted again to 6.0 with M NaOH. Carboxypeptidase Y ("CP
DY "; 2 µl / ml) and stirred at 35-40 ° C in the dark. Ldr
The extent of the reaction producing -GRF-ONGPA was monitored by HPLC. About 1
After 2 hours, acetonitrile was added to a final concentration of 15% v / v.
The reaction was stopped.
The sample obtained by CPD-Y transpeptidation was used for a C8 HPLC column.
Load on top and buffer with 20% ethanol, 10 mM sodium phosphate, pH 6.8
The unreacted ONGPA was removed by washing with a filter. The column was then 50% ethanol
,
Elution was performed with a buffer of 10 mM sodium phosphate, pH 6.8, and Ldr-GRF-
The peak portion of ONGPA was collected.
Photolysis of Ldr-GRF-ONGPA
Ldr-ONGPA pair by C8 HPLC using 1 mM GRF standard.
The peptide concentration was determined, diluted with 50% ethanol, and diluted with 1 mM Ldr-GRF-O.
NGPA (6.0 mg / ml). Sodium bisulfite (5 mM) and
And sodium benzoate (50 mM) and the solution was added with 1 M NaOH.
The pH was adjusted to 9.5. After bubbling argon through the solution for 10-15 minutes,
The mixture was irradiated while maintaining the temperature in a cyclic water bath at 20-25 ° C. (wavelength> 305 nm;
200-210 W medium pressure mercury lamp). During the reaction, maintain a constant flow of argon,
The reaction was stirred at a constant speed. The reaction was monitored by HPLC. About 1-2 o'clock
After a short time, the reaction was stopped by lowering the pH to 5.5 with acetic acid.
Ldr-GRF-NHTwoEnterokinase Cleavage Protocol
Ldr-GRF-NH obtained by photolysis reactionTwoSolution was diluted 1: 5 with water
(1.0 mg / ml peptide). Add Triton X-100 to a final concentration of 0.1%
did. Succinic acid and calcium chloride were added to a concentration of 50 mM (5 mM each).
0.9 mg / ml) and 2 mM (0.3 mg / ml) and dissolved in 10 M NaOH.
The pH of the solution was adjusted to 5.5. After filtering the solution through a 0.45 μm membrane, 5.0 mg
/ Ml Dowex 1 resin was added. Add anion exchange Dowex 1 resin to the reaction
Binding peptide containing Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 32) sequence
I let it. This reduces the required enterokinase concentration while improving substrate specificity
As well as increase the reaction rate and net yield. 1
: Enterokinase enzyme in a ratio of 3000 (1 μl for 10 mg of peptide)
Was added and the reaction was maintained in a 35-40 ° C. water bath with constant stirring. 2
After 0-24 hours, Ldr-GRF-NH2 was replaced with GRF (1-44) -NH2 (sequence
The cleavage reaction to convert to No. 20) was 70-80% complete. Filter the reaction mixture
To remove Dowex 1 and add acetonitrile to bring it back to 15%
The reaction was further stopped. Samples were stored at -80 C until ready for purification. Desired
Then, the product GRF (1-44)-was obtained by preparative HPLC using a C8 column.
NH2 (SEQ ID NO: 20) may be purified.Embodiment 10 FIG. Production of peptides by expression of a soluble hCA fusion protein construct
Transformed with a vector containing DNA encoding the hCA-9AA fusion protein
The obtained E. coli cells can be prepared and cultured by the above procedure. hCA-9A
The A fusion protein has the amino acid sequence Thr-Asn-Thr via the interconnecting peptide.
-Gly-Ser-Gly-Thr-Pro-Ala ("9AA") (SEQ ID NO:
: 33) containing hCAII. The interconnected peptide is Enteroki
Includes an enzyme cleavage site adjacent to the N-terminus of the 9AA (SEQ ID NO: 33) sequence
In. The hCA-9AA fusion protein is E. coli BL21 F-ompTrB -mB -At (DE3)
And can be expressed as a soluble protein.
Dilute the cell paste from the fermenter with cold wash buffer,
Cool down to The cooled cell suspension was removed using a Galin high pressure homogenizer for 1 hour.
Homogenize at 2000 psi. Pass the cell paste through a heat exchanger to 10 ° C.
And then perform a second homogenizer treatment. PM in 95% ethanol
Add SF stock solution to a final PMSF concentration of 0.05 mM. Lysate about
Cool to 8 ° C, pass through 12000 psi homogenizer, pool in storage tank
I did. The lysate was passed through an additional 12000 psi homogenizer before the polyethylene
Add a 5% v / v pH 7.5 solution of lenimide (PEI) to reduce the PEI concentration
0.35%. The resulting mixture is stirred for 20 minutes, 20000x
C. Clarify with Westfalia. Pour the clarified solution into 0.22 μm Pall
Filter through a filter system.
Affiliate containing p-aminomethylbenzene-sulfonamide-agarose resin
Column with 0.1 M Tris-SOFourEquilibrate with (pH 8.7) solution. P
The supernatant clarified by the EI precipitation method was loaded on the column, and a series of Tris-
SOFourElute the column with the buffer solution. Column containing the fusion protein construct
Pool traction. Use glacial acetic acid to lower the pH of the solution to 4.0.
Causes the protein construct to precipitate from the pooled fractions. Precipitated fusion
The protein construct can be isolated by centrifugation and lyophilized.
The precipitated fusion protein construct was purified using 50 mM Tris and 1 mM CaClTwoIncluding
Dissolve in pH 8.0 buffer. Sonication of the mixture and everything
Is dissolved. After the solution was filtered through a 0.45 μm membrane, 5.0 m
g / ml Dowex 1 resin was added. Enterokinase enzyme in a ratio of 1: 3000
(1 μl per 10 mg of peptide) and stirring the reaction at a constant speed.
Maintained in a 35-40 ° C water bath for 20-24 hours. Filter the reaction mixture to Dowex 1
The reaction is removed by adding acetonitrile to a final concentration of 15%.
Stopped. 3: 1 volume of 15% (v / v) acetic acid was added to the solution and the resulting mixture
Was stirred for 30 minutes, thereby precipitating the peptide fragment containing hCA.
Let The hCA fragment was removed by centrifugation and 9AA (SEQ ID NO: 33)
A supernatant containing the peptide is obtained. The supernatant is desalted on a C8 column and stored at -80 ° C.
Good.
The invention has been described with reference to various specific and preferred embodiments and methods. However
Many changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
Good will be apparent to those skilled in the art.
All publications and patent applications mentioned in this specification are to be of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
It indicates the technical level. All publications and patent applications are, by reference,
To the extent that each publication and patent application is individually and individually indicated by reference
As described herein.
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C07K 14/605 C07K 14/605
14/635 14/635
19/00 19/00
C12N 1/21 C12N 1/21
C12P 21/02 ZNA C12P 21/02 ZNAC
//(C12N 1/21
C12R 1:19)
(C12P 21/02
C12R 1:19)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U
G),AL,AM,AT,AU,BB,BG,BR,B
Y,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES
,FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,
KP,KR,KZ,LK,LR,LS,LT,LU,L
V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ
,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,
SK,TJ,TM,TT,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 ヘンリクセン,デニス・ビー
アメリカ合衆国68503ネブラスカ州 リン
カーン、ノース・フォーティフォース・ス
トリート343番 アパートメント723
(72)発明者 マニング,シェーン・ディ
アメリカ合衆国68154ネブラスカ州 オマ
ハ、シーウォード・プラザ11206番 アパ
ートメント2217
(72)発明者 デ・ラ・モッテ,レベッカ・エス
アメリカ合衆国68502ネブラスカ州 リン
カーン、サウス・トゥエンティフィフス・
ストリート1209番
(72)発明者 ホームクイスト,バートン
アメリカ合衆国68526ネブラスカ州 リン
カーン、ウエスト・レイクショア・ドライ
ブ442番
(72)発明者 ワグナー,フレッド・ダブリュー
アメリカ合衆国68461ネブラスカ州 ウォ
ールトン、ボックス77ビー、ルート1番──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C07K 14/605 C07K 14/605 14/635 14/635 19/00 19/00 C12N 1/21 C12N 1/21 C12P 21/02 ZNA C12P 21/02 ZNAC // (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:19) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB , GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, UG), AL, AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI , GB GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT , RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, UG, UZ, VN (72) Inventor Henriksen, Dennis B. Lincoln, Nebraska, USA 68503 Street 343 Apartment 723 (72) Inventor Manning, Shane Di United States 68154 Nebraska Omaha, Seaward Plaza 11206 Apartment 2217 (72) Inventor De La Motte, Rebecca Es United States 68502 Nebraska Lin Khan, South Twenty-Fifth Street 1209 (72) Inventor Homequist, Burton United States of America 68526 Nebraska Lincoln, West Lake Shore Drive 442 No. (72) inventor Wagner, Fred W. United States 68,461 Nebraska Wo Ruton, box 77 Bee, route No. 1