JPH11504217A - 抗肥満タンパク質を製造する方法 - Google Patents
抗肥満タンパク質を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、細胞粘菌、Dictyostelium discoideumから単離されるジペプチジルアミノペプチダーゼを使用して、抗肥満タンパク質を製造する新規方法に関する。その方法は、抗肥満タンパク質を高収率で製造する。
Description
【発明の詳細な説明】
抗肥満タンパク質を製造する方法
本発明は、バイオテクノロジーの分野である。より具体的には、本発明は、粘
菌、Dictyostelium discoideumから単離されるジペプチジルアミノペプチダー
ゼを使用して、配列番号1の抗肥満タンパク質を製造する方法に関する。
肥満、特に上半身の肥満は、米国において、また世界中で、一般的であって、
非常に深刻な公衆衛生問題である。最近の統計によれば、米国の人口の25%、
およびカナダの人口の27%以上が重量超過である。Kuczmarski、Amer.J. of Clin.Nut.
、55:495S−502S(1992);Reederら、Can. Med.Ass.J.
、23:226−233(1992)。上半身の肥満は、II型
糖尿病に関して知られている最も強い危険因子であって、心臓血管疾患および癌
に関する強い危険因子でもある。肥満の医療費に関する最近の見積もりは、全世
界的に150,000,000,000ドルである。その問題は、米国社会に蔓延
した肥満症の常なる増加と闘うために、外科医長官が主導権をとり始めているほ
ど深刻となっている。
この肥満により誘発される病状の多くは、異脂肪症(dyslipidemia)、高血圧症
、およびインシュリン抵抗性との強い関連に起因し得る。多くの研究により、食
事制限および運動による肥満の減少は、これらの危険因子を著しく減少させるこ
とが実証されている。運悪く、これらの処置は、95%に達する失敗率で殆ど不
成功に終わっている。この失敗は、その状態が、食欲の増加、高カロリー食品に
対する嗜好、身体活動の減少、および脂質生成代謝の増加に寄与する、遺伝的に
受け継がれた因子と強く関連しているという事実によるものであり得る。このこ
とは、これらの遺伝特性を受け継いでいる人々が、その状態と闘おうとする彼ら
の努力に関係なく、肥満になりやすいことを示す。従って、この肥満症のハンデ
ィキャップを矯正することができて、彼らの遺伝性質にもかかわらず、医者が肥
満患者を上手く処置することを可能にする薬理学的物質が必要である。
ob/ob マウスは、第6染色体での変異に関連付けられる、常染色体の劣性特
性をもたらすことが知られている、肥満および糖尿病のモデルである。最近では
、Yiying Zhangおよび共同研究者らが、この状態と関連付けられたマウス遺伝
子の位置クローニングを公表した。Yiying Zhangら、Nature、372:42
5−32(1994)。この報告により、脂肪組織において独占的に発現される
21個のアミノ酸のシグナルペプチドをもつ、167個のアミノ酸のタンパク質
をコードする遺伝子が開示された。
ごく最近では、1995年2月6日に提出された、Basinskiら、米国特許出
願番号第08/383,638号において、生物学的に活性な抗肥満タンパク質
が開示され、特許請求されている。これらのタンパク質は、配列番号1で開示さ
れている。本発明は、粘菌、Dictyostelium discoideumから単離されるジペプ
チジルアミノペプチダーゼを使用して、配列番号1の抗肥満タンパク質を製造す
る方法を提供する。
Dictyostelium discoideumは、一般的に粘菌、またはより具体的には、細胞
粘菌と呼ばれる原始真核微生物である。その生物は、土壌および糞の表面上で自
然に見い出されている。野生型のアメーバは、自ら細菌全体の摂取(ファゴサイ
トーシス)により栄養を得る;このため、それらは時に肉食性と呼ばれる。「食
用」細菌の共培養なしに増殖することができ、従って、可溶性培地で増殖するこ
とができるD. discoideumの純増殖変異体が単離されている。
ジペプチジルアミノペプチダーゼ(DAP)は、最後から2番目のアミノ末端ペ
プチド結合を加水分解し、ペプチドおよびタンパク質のブロックされていないア
ミノ末端からジペプチドを放出させる酵素である。現在、4つの群のジペプチジ
ルアミノペプチダーゼ(DAP−I、DAP−II、DAP−III、およびDAP−
IVと呼ばれる)があり、これらは、それらの物理的特性、およびそれらが様々な
アミノ末端ペプチド配列での切断を触媒する速度に基づいて区別される。DAP
−Iは、比較的、非特異的なDAPであり、これは、ペプチドおよびタンパク質
のブロックされていないアミノ末端からの、多くのジペプチドの組み合わせの放
出を触媒するであろう。出現するジペプチドがX−Pro、Arg−X、またはLys
−X(Xは、いずれかのアミノ酸である)ならば、DAP−Iは、活性をほとん
ど、または全く示さない。DAP−IIは、Arg−XまたはLys−X(より低い程
度では、X−Pro)で始まる、アミノ末端ジペプチド配列に対して選択性を示す
。DAP−IIは、大部分の他のジペプチドの組み合わせに対して、著しくより低
い切断速度を示す。DAP−IIIは、Arg−ArgおよびLys−Lys型のアミノ末
端ジペプチド配列を好む性質を有するらしい。DAP−IVは、X−Pro型のジペ
プチド配列に対して、その最も高い速度の加水分解活性を示す。DAP酵素、特
にDAP−IおよびDAP−IVは、タンパク質のプロセッシングにおいて有用で
あることが示されている。
本発明の方法は、別の型のDAP、細胞粘菌、Dictyostelium discoideumか
ら単離されるdDAPを使用する。dDAPを使用して、配列番号1の抗肥満タン
パク質を高収率で製造することができる。
本発明は、配列番号1のタンパク質を製造する方法であって、配列番号2のタ
ンパクをdDAPと接触させることを含んでなる方法を提供する。
本明細書中に開示し、特許請求する本発明の目的のために、次の用語および略
号は、以下に定義する通りである。
dDAP−Dictyostelium discoideumから単離されるジペプチジルアミノペプ
チダーゼ、これは、GFpNAを基質としてpH 約3.5の最適pHを示し、また
分析用超遠心分離により測定して、約225,000ダルトンの天然の分子量を
有し、またSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動により測定して、約66,
000ダルトンのサブユニット分子量を有する。
支持体表面−そのまま使用するか、または容易に誘導体化もしくは活性化して
、タンパク質を結合することができる、いずれかの固体、または半固体、または
マトリックス、これは、最小の非特異的な吸着を示し、物理的に、機械的に、お
よび化学的に安定であり、非常に多孔質であって、リガンドの接近可能性を与え
、またその表面を劣化することなく、再生することができる。
dDAPベッド(bed)−一重または多重の支持体表面に固定化された、いずれか
の量のdDAP、これは、凝集物体積または固定化されたdDAPの単位を形成す
る。
GFpNA−Gly−Phe p−ニトロアニリド。
配列番号1とは、配列表に示す配列を言い、また以下の式のタンパク質を意味
する。
[式中、
4の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
7の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
22の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
27の位置にあるXaaは、ThrまたはAlaであり;
28の位置にあるXaaは、Gln、Gluであるか、または存在せず;
34の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
54の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val
、Ala、またはGlyであり;
56の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
62の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
63の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
68の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val
、Ala、またはGlyであり;
72の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
75の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
78の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
82の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
100の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL
euであり;
108の位置にあるXaaは、AspまたはGluであり;
130の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
134の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
136の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、V
al、Ala、またはGlyであり;
138の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL
euであり;および
139の位置にあるXaaは、GlnまたはGluである]。
配列番号2とは、配列表に示す配列を言い、また以下の式のタンパク質を意味
する。
[式中、
2の位置にあるXaaは、Proを除く、いずれかのアミノ酸であり;
6の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
9の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
24の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
29の位置にあるXaaは、ThrまたはAlaであり;
30の位置にあるXaaは、Gln、Gluであるか、または存在せず;
36の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
56の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val
、Ala、またはGlyであり;
58の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
64の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
65の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
70の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val
、Ala、またはGlyであり;
74の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
77の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
80の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
84の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり;
102の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL
euであり;
110の位置にあるXaaは、AspまたはGluであり;
132の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
136の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり;
138の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、V
al、Ala、またはGlyであり;
140の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL
euであり;および
141の位置にあるXaaは、GlnまたはGluである]。
本開示で使用するアミノ酸の略号は全て、37 C.F.R.§1.822(b)(
2)(1990)に詳述されている、米国特許商標庁により承認された略号であ
る。
先に述べたように、本発明は、配列番号1のタンパク質を製造する方法であっ
て、該dDAPの作用がアミノ末端ジペプチドを除去することを可能にするのに
十分な条件下、配列番号2のタンパクをdDAPと接触させることを含んでなる
方法を提供する。
好ましい態様には、2の位置にあるXaaがArg、Asp、またはTyrである、配
列番号2のタンパク質が含まれる。他の好ましいタンパク質には、
6の位置にあるXaaがGlnであり;
9の位置にあるXaaがGlnであり;
24の位置にあるXaaがAsnまたはAspであり;
29の位置にあるXaaがThrまたはAlaであり;
30の位置にあるXaaがGlnであるか、または存在せず;
36の位置にあるXaaがGlnであり;
56の位置にあるXaaがMetであり;
58の位置にあるXaaがGlnであり;
64の位置にあるXaaがGlnであり;
65の位置にあるXaaがGlnであり;
70の位置にあるXaaがMetであり;
74の位置にあるXaaがAsnであり;
77の位置にあるXaaがGlnであり;
80の位置にあるXaaがAsnであり;
84の位置にあるXaaがAsnであり;
102の位置にあるXaaがTrpであり;
110の位置にあるXaaがAspであり;
132の位置にあるXaaがGlnであり;
136の位置にあるXaaがGlnであり;
138の位置にあるXaaがMetであり;
140の位置にあるXaaがTrpであり;および
141の位置にあるXaaがGlnである、
配列番号2のタンパク質が含まれる。
本発明のdDAP酵素は、配列番号2のタンパク質を配列番号1のタンパク質
に転換させるのに有用である。いずれの酵素反応でも、切断部位が反応を進行さ
せるのに利用できることが重要である。最も意外なことには、配列番号2の抗肥
満タンパク質のN末端が特に酵素切断を受け易い。従って、本発明の方法は、配
列番号1のタンパク質を90%以上、典型的には、90−95%の収率で産生す
る。
さらにまた、ジペプチドを抗肥満タンパク質から除去するための、dDAP酵
素の使用は、dDAPが約2.8の最適pHを有し、これは、その反応が酸性のpH
範囲で行われることを可能にするという点で有利である。酸性のpH反応の利点
は、当業界で認められていて、より低いレベルの鎖内ジスルフィド二量体、また
は基質のポリマーが生成されて、メチオニン残基の酸化が最小となることを含む
。
本発明の方法のさらなる利点は、経済的なことである。発酵技術は、より優れ
た産物の一致性(consistency)と酵素の再現性を可能にするので、動物源からの
酵素の商業的産生に頼るよりは、発酵培養から得られた酵素を使用することが、
費用の面でより有効である。動物由来の酵素を用いないことは、一定起源の高度
に精製されたバルク物質を可能にする。D. discoideum Ax3(ATCC 283
68)の発酵、続いて、遠心分離、陰イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相
互作用クロマトグラフィー、およびサイズ排除クロマトグラフィーにより、高度
に精製されたdDAP酵素の溶液を得、これは、保存するか、または直ちに使用
することができる。
本発明の方法は、広く様々な温度、pH範囲、および期間で行うことができる
。その反応は、一般に、適当に緩衝化した水性培地で行って、約2.0から約5.
5までのpHを得て維持する。好ましくは、その培地のpHは、約2.4から約4.
5、また最も好ましくは、約2.4から約2.8の範囲である。しかし、当業者は
、いずれの特異的な反応の最適なpHも、該タンパク質および酵素の安定性およ
び溶解度といったような因子により決定されるであろうことが分かるであろう。
幾つかの場合には、尿素、ドデシル硫酸ナトリウム、グアニジン等といったよう
な可溶化剤を使用することができる。
プロセッシング反応は、僅か2秒から数日までの範囲で、いずれかの一定期間
行うことが可能である。好ましくは、その反応は、約1分から約24時間、また
最も好ましくは、約1時間から約8時間の間行うことが可能である。当業者は、
その反応時間は、使用する個々の条件で変わることが分かるであろう。
プロセッシング反応の温度は、約4℃から約45℃の間である。さらに好まし
くは、その反応温度は、約20℃から約37℃の間であって、最も好ましくは、
その反応は、約25℃から約37℃の間で起こる。
広範囲にわたる緩衝物質のいずれもを使用することができ、唯一必要なのは、
望ましい範囲内にpHを維持する、それらの能力である。典型的な緩衝物質の例
は、リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グリシン等であ
る。好ましい緩衝物質は、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、およびグリシン
である。
先の方法はまた、dDAPを支持体表面上に固定化することにより行うことも
できる。固体の支持体表面には、多孔質シリカ、調節された(controlled)細孔ガ
ラス、およびヒドロキシアパタイトといったような無機物質が含まれ得る。ポリ
アクリルアミド、ポリメタクリレート、およびポリスチレンといったような合成
有機ポリマーもまた、例示的な支持体表面である。加えて、セルロース、デキス
トラン、セファデックス(商標)、セファロース(商標)、およびアガロースといっ
たような多糖は、さらに例示的な支持体表面の例である。膜およびフィルターと
いったような他の支持体表面もまた、実施可能である。商業的に入手可能な膜の
例は、Acti−Mod(商標)第四級アミンモジュール(FMC BioProducts)であ
る。
好ましい支持体表面は、その表面に一度結合したdDAPに悪影響を及ぼさな
い支持体表面である。様々な大きさのビーズに形成された、商業的に入手可能な
多糖マトリックスは、多孔質であり、取り扱いが容易であり、また生化学的精製
技術において十分知られ、かつ理解されていることから、さらに好ましい。より
高度に好ましい支持体表面は、商業的に入手可能な陰イオン交換樹脂である。最
も好ましい支持体表面は、Q セファロース(商標)樹脂(Pharmacia)である。Af finity Chromatography Principles & Methods
、Pharmacia Fine Chemic
als(1983);Biotechnology Products Catalog 1993、Pharmacia
Biotech Inc.、800 Centennial Ave.、Piscataway、NJ 08854を
参照。
酵素の固定化は、大底は通常、酵素への樹脂の共有結合を可能にする官能基が
含まれるよう、修飾または活性化されている固体の支持体、一般にクロマトグラ
フィー樹脂を使用して成し遂げられる。典型的には、脂肪族リンカーアームを使
用する。商業的に入手可能な共有結合固定化樹脂の例は、活性化 CH セファロ
ース(商標)4B(Pharmacia)である。多くのタイプの化学作用の1つは、Pharm
aciaがセファロース(商標)4B 塩基マトリックスに結合することである。通例
、活性化された樹脂は、同じ塩基マトリックスの陰イオン交換樹脂以上に著しく
費用がかかり、イオン交換クロマトグラフ媒体のように広範囲にわたる様々な塩
基マトリックスタイプを入手することは不可能であり、従って、低い清澄度(cla
rity)のカラム充填または高い移動相の流速を取り扱う、それらの能力において
、さらに限定され得る。
dDAP酵素はまた、例えば、イオンまたは疎水性機構によって、固体の支持
体表面に非共有結合することもできる。多くの様々なイオン交換および疎水性相
互作用クロマトグラフィー樹脂は、活性化された共有結合固定化樹脂より安い費
用で、多数の販売元から入手可能である。
先の論議は、本発明の範囲を何ら限定しようとするものではない。当業者は、
タンパク質を支持体表面に結合する多数の他のスキームを知っているであろう。
そのうえ、支持体表面の選択、およびdDAPを固定化する方法は、主として、
便利性の問題であって、様々な支持体表面に関する専門家の知識と好み、さらに
はまた、様々な固定化スキームに対する専門家の好み、および基質の知識に依存
する。
dDAPが支持体表面上に一度固定化されたら、処理された配列番号1のポリ
ペプチドへの、配列番号2のタンパク質の転換は、先に記載した様々な適当な条
件下に成し遂げることができる。好ましい方法は、基質が固定化された酵素表面
上を通過して、反応を進行させることができるよう、クロマトグラフィーカラム
を固定化されたdDAPで充填することである。酵素が支持体表面に結合したま
まであることから、物理的に反応混合物の一部とはならず、従って、その後の再
生使用に利用できる。
接触工程を1回またはそれ以上繰り返して、タンパク質の完全なプロセッシン
グを確実なものとするのが好ましい。従って、その反応物/生成物の流れを同じ
dDAPベッド上に1回またはそれ以上再循環させても、または連続的に別々のd
DAPベッド上を通過させてもよい。
配列番号2のタンパク質は、組換えDNA技術、または溶液もしくは固相ペプ
チド合成といったような周知の化学的方法、または従来の溶液法によって結合さ
せたタンパク質フラグメントで始まる、溶液中での半合成のいずれかにより産生
することができる。
高収率が望まれるならば、組換え法が好ましい。タンパク質の組換え産生にお
ける基本的な工程には、
a)そのタンパク質をコードする合成または半合成(または天然源からの単離)
DNAの構築、
b)タンパク質の発現に適当な方法で、そのコード配列を単独で、または融合
タンパク質として発現ベクターに組込むこと、
c)適当な真核または原核宿主細胞を発現ベクターで形質転換すること、およ
び
d)組換え的に産生したタンパク質を回収して精製すること
が含まれる。
インビトロまたはインビボにおける、その転写および翻訳がタンパク質の産生
をもたらすであろう合成遺伝子は、当業界で周知の技術により構築することがで
きる。当業者は、遺伝コードの天然の縮重のために、該タンパク質をコードする
、相当な大きさの、さらに限定された数のDNA配列を構築することができるこ
とが分かるであろう。DNAにおいて予め決められた部位で置換変異を引き起こ
す技術、例えば、M13プライマー変異誘発は、十分知られている。本発明の抗
肥満タンパク質をコードするDNAにおいて引き起こされ得る変異は、その配列
をリーディングフレームの外に配置してはならず、第二mRNAの構造をもたら
すことができる相補的領域を作り出さないのが好ましいであろう。DeBoerら、
欧州特許第75,444A号(1983)を参照。
合成遺伝子の構築方法は、当業界で十分知られている。例えば、Brownら(1
979)、Methods in Enzymology、Academic Press、N.Y.、第68巻、
109−151頁を参照。合成タンパク質遺伝子に対応するDNA配列は、App
lied Biosystems 380A型または380B型 DNA合成装置(Applied Bio
systems,Inc.、850 Lincoln Center Drive、Foster City、CA 94
404から商業的に入手可能である)のような、従来のDNA合成装置を使用し
て作り出すことができる。
タンパク質をコードする遺伝子はまた、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用
することにより作り出すこともできる。その鋳型は、cDNAライブラリー(CL
ONETECHまたはSTRATAGENEから商業的に入手可能である)、ま
たはヒト脂肪組織から単離されたmRNAであり得る。そのような方法は、当業
界のManiatisら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、Cold Spr
ing Harbor Press、Cold Spring Harbor Laboratory、Cold Spring Ha
rbor、New York(1989)で十分知られている。
所望のコード配列および制御配列を含む適当なベクターの構築は、標準的なラ
イゲーション技術を使用する。単離されたプラスミドまたはDNAフラグメント
を切断し、適合させ(tailored)、所望の形に再びライゲートして、必要とされる
プラスミドを形成する。
所望のタンパク質の翻訳を行うために、操作された合成DNA配列を、適当な
制限エンドヌクレアーゼの使用によって、過剰の適当な組換えDNA発現ベクタ
ーのいずれかに挿入する。合成コード配列は、これらの発現並びに増幅並びに発
現プラスミドからの単離、およびこれらへの組込みを促進するために、制限エン
ドヌクレアーゼの切断部位を転写物のどちらかの末端に有するよう設計されてい
る。当業界で十分知られている技術により、所望のクローニングベクターへの、
この配列の組込みを促進するために、単離されたcDNAコード配列を、合成リ
ンカーの使用により容易に修飾することができる。使用する個々のエンドヌクレ
アーゼは、使用すべき親発現ベクターの制限エンドヌクレアーゼ切断パターンに
より指示されるであろう。制限部位の選択は、正しい枠内での読み取りとタンパ
ク質の発現を達成するために、制御配列をもつコード配列が正しく方向付けされ
るよう選択される。
通例、宿主細胞と適合する種から誘導された、プロモーターおよび制御配列を
含むプラスミドベクターを、これらの宿主と共に使用する。そのベクターは、普
通、複製部位、および形質転換された細胞において表現型の選択を与えることが
できるマーカー配列を有する。例えば、E. coliは、典型的には、pBR322
、E. coli種から誘導されたプラスミドを使用して形質転換される(Bolivarら
、Gene 2:95(1977))。プラスミドpBR322は、アンピシリンお
よびテトラサイクリン耐性に関する遺伝子を含み、従って、形質転換された細胞
を同定する容易な方法を与える。そのpBR322プラスミド、または他の微生
物プラスミドもまた、プロモーター、および組換えDNA技術で一般的に使用さ
れる他の調節要素を含まなければならず、またはそれらを含むよう修飾しなけれ
ばならない。
所望のコード配列を、プロモーターおよびリボソーム結合部位から転写される
よう正しい方向で発現ベクターに挿入するが、これらは両方とも、タンパク質が
発現されるべき宿主細胞において機能的でなければならない。そのような発現ベ
クターの一例は、Belagajeら、米国特許第5,304,493号(この教示は、
本明細書の一部を構成する)に記載されているプラスミドである。米国特許第5
,304,493号に記載されているA−C−B プロインシュリンをコードする
遺伝子は、制限酵素 NdeIおよびBamHIを用いて、プラスミド pRB182
から除去することができる。本発明のタンパク質をコードする遺伝子を、NdeI
およびBamHI 制限フラグメントカセット上でプラスミド骨格に挿入すること
ができる。
通例、本発明において有用なベクターを構築する際のDNA配列のクローニン
グには、原核生物を使用する。例えば、E. coli K12株 294(ATCC第
31446号)が特に有用である。使用することができる他の微生物株には、E.
coli BおよびE. coli X1776(ATCC第31537号)が含まれる。こ
れらの例は、限定するというよりはむしろ、例示的なものである。
原核生物をまた、発現にも使用する。前述の株、さらにはまた、E. coli W
3110(原栄養体、ATCC第27325号)、Bacillus subtilisのようなバ
チルス属の細菌、並びにSalmonella typhimuriumまたはSerratia marcescens
といったような他の腸内細菌科、および様々なシュードモナス種属を使用するこ
とができる。原核宿主での使用に適当なプロモーターには、β−ラクタマーゼ(
ベクター pGX2907[ATCC 39344]は、レプリコン並びにβ−ラ
クタマーゼ遺伝子を含む)、およびラクトースプロモーターシステム(Changら、Nature
、275:615(1978);並びにGoeddelら、Nature、281:
544(1979))、アルカリ性ホスファターゼ、トリプトファン(trp)プロモ
ーターシステム(ベクター pATH1[ATCC 37695]は、trpプロモー
ターの調節下、trpE 融合タンパク質としてのオープンリーディングフレームの
発現を促進するよう設計されている)、およびtac プロモーター(プラスミド pD
R540、ATCC 37282から単離できる)のようなハイブリッドプロモー
ターが含まれる。しかし、そのヌクレオチド配列が一般に知られている他の機能
性細菌プロモーターにより、当業者は、リンカーまたはアダプターを使用し、そ
れらを、そのタンパク質をコードするDNAにライゲートし、いずれかの必要と
される制限部位を与えることができる。細菌システムで使用するためのプロモー
ターはまた、タンパク質をコードするDNAに機能的に結合させたShine−Dal
garno配列も含むであろう。
次の製造例および実施例を提示して、本発明をさらに説明する。本発明の範囲
は、単に次の製造例および実施例のみからなるものと解釈されるべきものではな
い。
製造例 1
標準的なPCR法を使用して、次のタンパク質配列をコードするDNA配列:
を得る。前方プライマー(5'−GG GG CAT ATG AGG GTA CCT
ATC CAG AAA GTC CAG GAT GAC AC)および逆プライマ
ー(5'−GG GG GGATC CTA TTA GCA CCC GGG AGA
CAG GTC CAG CTG CCA CAA CAT)を使用して、ヒト脂肪細
胞ライブラリー(CLONETECHから商業的に入手可能である)から得られた
配列を増幅する。そのPCR産物をPCR−Script(STRATAGENEから
入手可能である)にクローン化して、配列決定する。
製造例 2
製造例1のタンパク質をコードするDNA配列を含むプラスミドを、NdeIお
よびBamHI制限部位が含まれるよう構築する。クローン化されたPCR産物を
有するプラスミドを、NdeIおよびBamHI制限酵素で消化する。小さな〜45
0bpのフラグメントをゲル精製し、A−C−B プロインシュリンに対するコー
ド配列を欠失させたベクター pRB182にライゲートさせる。そのライゲーシ
ョン産物をE. coli DH10B(GIBCO−BRLから商業的に入手可能であ
る)に形質転換させて、10mg/mlのテトラサイクリンを補ったトリプトン−酵
母(DIFCO)プレート上で増殖したコロニーを分析する。プラスミド DNA
を単離し、NdeIおよびBamHIで消化して、その結果得られたフラグメント
をアガロースゲル電気泳動により分離する。予期される〜450bpのNdeI〜B am
HIのフラグメントを含むプラスミドを保持する。E. coli B BL21(D
E3)(NOVOGENから商業的に入手可能である)を、タンパク質産生のため
の培養に適当な、この第二プラスミド発現で形質転換させる。
製造例 3
Dictyostelium discoideumの発酵
Dictyostelium discoideum Ax3の凍結乾燥させた培養物を、受託番号AT
CC 28368の下に寄託されている、Rockville、MarylandのAmerican T
ype Culture Collectionから得て、Difco Yeast 抽出物(7.15)、Difco
Bacto ペプトン(14.3)、Na2HPO4(0.51)、およびKH2PO4(0.49
):(g/L)から成る、緩衝化した酵母抽出物−ペプトン培地を含む寒天プレー
ト(1.2% Difco Bacto 寒天)上に幾つかの密度でプレートし、分離滅菌後、
これに、グルコース(最終 10g/L)を無菌的に加えて、これをNaOHまたは
H2SO4で最終pH 6.5(+/−0.1)に調節した。これと同じ培地(寒天を含
まない)を約1リットル未満の体積での液体培養増殖に使用した。その寒天プレ
ートを21℃〜24℃で3〜5日インキュベートした。Ax3 培養で凍結乾燥さ
せた「食用細菌」を拾い上げないように注意しながら、そのプレートから胞子袋
(Spore sacks)を収集した後、緩衝化した酵母抽出物−ペプトンブロス3mlに播
種して、穏やかに振盪しながら、21−24℃でインキュベートした。その後、
次第により多い体積となる、緩衝化した酵母抽出物−ペプトンブロスへの連続移
入により、D. discoideumの細胞を増殖させた。各々の連続移入工程は、約10
倍〜25倍の間の希釈によるものであって、細胞密度が約2×106/mlを超え
る時点で行った(occured)。ブロスを穏やかに撹拌しながら常に21−24℃で
インキュベートした。
撹拌発酵は、一般に、最初の酵母抽出物−ペプトン培地中、Bacto ペプトン
の代わりに(Phytone ペプトンまたはMarcor 大豆ペプトンといったような)大
豆ペプトンを2〜14.3g/Lの濃度で含む、同様の培地で行われた。収集物
は、通常、1〜3つの、40−150RPMで回転するRushton タービン撹拌
機が取り付けられた、10から5000リットルまでの作業体積をもつ発酵槽か
ら得られた。温度を22+/−1℃に調節し、空気の流れを液体ブロス1体積あ
たり0.1〜0.5の間の体積の空気に調節して、背圧を3−5p.s.i.に維持
した。幾つかの発酵を、硫酸で6.4に調節したpHで、また幾つかを、撹拌と
空気の流れを変えることにより40−60%に調節した溶存酸素で行った。増殖
中の壁のないアメーバである細胞の取り扱い、および発酵において切断(shear)
を最小とするよう注意した。
通例、D. discoideum Ax3の撹拌した培養物は、12〜36時間の間で2倍
に増殖した。溶存酸素は、次第に減少した(調節していない場合)後、細胞密度の
増加が停止してから、ある時点で上昇し始めた。最終細胞密度は、3×106/m
l〜5×107/mlの間の範囲であり、より低い最大細胞密度での、それらの発酵
において、酸素移入を明らかに限定する。
時々、試料を採取して、細胞密度とGF−pNAse活性に関して分析した。Pe
troff−Hauser 計数チャンバーを使用して、約5×105/ml以上の細胞密度と
見積もった。通例、GF−pNAの加水分解活性は、発酵中ずっと増加した。最
大dDAP活性は、最大細胞密度に達してから2〜4日後に見受けられた。ブロ
ス全体を4℃で保存するか、または−20℃で凍結させて、後に解凍し、活性に
関して分析した。10℃未満まで冷却して、細胞を連続フロー遠心機で除去する
ことにより、発酵物を収集した。
製造例 4
d DAPの調製
A.細胞除去および濃縮
Dictyostelium discoideumの発酵ブロスからの、dDAPの最初の精製は、細
胞除去および濃縮工程を含む。細胞除去は、Western States 遠心機での連続
フロー遠心分離により行った。50,000分子量のカットオフ膜を使用するタ
ンジェンシャルフロー限外濾過により、細胞不含有培地を約20倍濃縮した。残
留物(retentate)を限外濾過ユニットから排出し、そのユニットを50mM トリ
ス緩衝液(pH 7)で洗浄して、さらなるdDAPを回収した。その残留物と洗浄
試料を合わせて、最終濃縮物を形成し、さらなるプロセッシングを行う前に、こ
れを−20℃で数カ月凍結保存した。
B.清澄化
凍結させた最終濃縮物を室温で約12時間解凍した。一度解凍したら、最初の
カラムクロマトグラフィー工程の前に、その最終濃縮物を清澄にする。清澄化は
、遠心分離と、続いての5ミクロンの膜濾過との組み合わせにより達成される。
清澄にした最終濃縮物をpH 7.0に調節して、陰イオン交換クロマトグラフィ
ー工程を待つ間、4〜10℃で12時間未満保った。
C.陰イオン交換クロマトグラフィー
dDAP精製方法の最初のクロマトグラフィー工程は、Pharmacia Q−セファ
ロースファーストフロー樹脂(FFQ)を使用する陰イオン交換クロマトグラフィ
ーであった。カラムを50mM トリス緩衝液(pH 7)で平衡化した。清澄にした
細胞不含有濃縮物を、樹脂1リットルあたり60リットルの濃縮していない発酵
培地の割合にて、50cm/時間のリニアフロー速度で適用した。この結果、樹脂
1リットルあたり約60グラムのタンパク質チャージとなった(タンパク質の定
量は、標準のウシ血清アルブミンの対するPierce BCA タンパク質アッセイ
に基づくものであった)。FFQ樹脂1リットルあたり約250ユニットのdDA
P活性を適用した。細胞不含有濃縮物の伝導率は、約5mMHOS/cmであった
。試料の充填が完了してから、そのFFQ樹脂を3カラム体積の平衡化緩衝液で
洗浄した。10カラム体積以上を50cm/時間のフロー速度で適用する、50m
Mトリス(pH 7)中の0〜1M NaClのリニアグラジエントを使用して、その
樹脂からdDAP活性を溶出した。画分の大きさは、0.1カラム体積であった。
そのFFQカラムを、3カラム体積の、50mM トリス(pH 7)中の0.1M N
aClでさらに溶出した。溶出物を伝導率と280nmでの吸光度によりモニターし
て、画分を、比色基質 Gly−Phe パラ−ニトロアニリド(GFpNA)をpH 3.
5で切断する、それらの能力により、dDAP活性に関してアッセイした。溶出
した全dDAP活性の約90%を含む画分を合わせることにより、主流となる(ma
instream)プールを調製した。そのdDAP活性は、大きさが約2カラム体積のシ
ングルピークとして溶出した。10% v/v HClを使用して、その主流とな
るプールをpH 3.5まで酸性にした。そのFFQの酸性にした主流となるプー
ルを4℃で2日未満保った。
D.疎水的相互作用クロマトグラフィー
そのFFQの酸性にした主流となるプールを、次に、Pharmacia フェニルセ
ファロースファーストフロー樹脂での疎水的相互作用クロマトグラフィー(HI
C)により精製した。そのカラムは、陰イオン交換カラムの1/3の体積であっ
た。樹脂1リットルあたり約650ユニットの活性を適用し、またタンパク質充
填は、樹脂1リットルあたり4グラムであった(280nmでの1吸光度ユニット
は、1mg/ml タンパク質に匹敵した)。1リットルあたり硫酸アンモニウムを1
40グラム加えることにより、FFQの主流をHICカラムへの充填用に調製し
た。その充填物をpH 3.5に調節し、また最終伝導率は、約90mMHOS/cm
であった。そのHICカラムを、1リットルあたり硫酸アンモニウムを少なくと
も140グラム含む、50mM クエン酸塩(pH 3.5)中で平衡化した。その充
填物を40cm/時間のリニアフロー速度で適用して、樹脂を少なくとも3カラム
体積の平衡化緩衝液で洗浄した。10カラム体積以上を40cm/時間で適用する
、50mM クエン酸塩(pH 3.5)中の、硫酸アンモニウム1リットルあたり1
40グラム〜0gのリニアグラジエントを使用して、その樹脂からdDAP活性
を溶出した。そのカラムを、少なくとも3カラム体積の50mM クエン酸塩(pH
3.5)でさらに溶出した。画分の大きさは、0.1カラム体積であった。溶出物
を伝導率と280nmでの吸光度によりモニターして、画分を、GFpNAをpH
3.5で切断する、それらの能力により、dDAP活性に関してアッセイした。溶
出した全dDAP活性の約90%を含む画分を合わせることにより、主流となる
プールを調製した。そのdDAP活性は、大きさが約2カラム体積のシングルピ
ークとして溶出した。10% v/v HClまたは10% w/w NaOHを使用
して、その主流となるプールをpH 3.5に調節した。プロセッシングを続ける
前に、そのHICの主流を4℃で1日未満保った。
E.サイズ排除クロマトグラフィー
そのHICの主流をさらに、S−200 セファロースHRでのサイズ排除ク
ロマトグラフィー(SEC)により処理した。そのカラムは、HICカラムの2倍
の体積であり、またベッドの高さは78cmであった。10,000ダルトンの分
子量のカットオフをもつ膜を使用する限外濾過ユニットで濃縮することにより、
HICの主流をSECカラム用に調製した。そのHICの主流を2.5% SEC
カラム体積まで濃縮して、そのユニットから残留物を排出した。その限外濾過ユ
ニットを、2.5% SECカラム体積に匹敵する、1体積の50mM クエン酸塩
緩衝液(pH 3.5)で洗浄した。その残留物と洗浄物を合わせて、最終濃縮物を
形成し、10% v/v HClまたは10% w/w NaOHでpH 3.5に調節
した。その最終濃縮物の伝導率は、約30mMHO/cmであった。そのSECカ
ラムを、50mM 酢酸、20mM 塩化ナトリウム(pH3.5)で平衡化し、これは
、約2mMHO/cmの伝導率を有していた。そのSECカラムに、最終濃縮物を
15cm/時間のリニアフローで適用して、dDAP活性を1カラム体積の平衡化
緩衝液の適用により溶出した。画分の大きさは、0.02カラム体積であった。
溶出物を伝導率と280nmでの吸光度によりモニターして、画分を、GFpNA
をpH 3.5で切断する、それらの能力により、dDAP活性に関してアッセイし
た。溶出した全dDAP活性の約90%を含む画分を合わせることにより、主流
となるプールを調製した。そのdDAP活性は、大きさが約0.08カラム体積の
シングルピークとして溶出した。そのSECの主流となるプールは、4℃で数カ
月間保つことができる。
陰イオン交換、疎水的相互作用、およびサイズ排除クロマトグラフィーの組み
合わせを使用するdDAPの精製の結果、SDS−PAGEで主要なバンドとし
て移動する物質が生じた。そのバンドは、分子量標準のウシ血清アルブミン(6
6キロダルトン)に相当するゲル上の位置に移動した。ISS Pro−青色染色を
使用して、そのタンパク質を染色した。その移動パターンは、試料調製中、(1
00℃、5分間を加えた)0.1M DTTの存在または不存在により影響されな
かった。DAP−I(ウシ起源)のサブユニットの分子量は、SDS−−PAGE
により、約22,000ダルトンであると見積もられる。
実施例 1
転換
配列番号3は、上述のタンパク質をコードするプラスミドを有するE. coliの
細胞質中の不溶性の凝集物として産生した。その不溶性のタンパク質を8M 尿
素中で可溶化した。配列番号3の1mgあたり3−6ミリユニットのdDAPを加
えることにより、その転換反応を開始した。その転換反応を室温で6−8時間進
行させた。より多くの酵素を加える、配列番号3の濃度を増大させる、または反
応温度を上昇させることにより、その反応速度を増大させることができる。その
反応の進行は、高性能逆相クロマトグラフィーによりモニターした。pHをNaO
Hで8に調節することにより、その反応を終了した。転換されたdes(Met−Arg
)配列番号3をさらに、陰イオン交換およびサイズ排除クロマトグラフィーによ
り精製した。転換後、ペプチドマッピング、N−末端の配列決定、質量分析、お
よび逆相HPLCが含まれる分析方法は、N−末端上のmet−argが開裂されたこ
とを示した。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 OA(BF,BJ,CF,CG,
CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,T
D,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,UG
),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,
TJ,TM),AL,AM,AU,AZ,BB,BG,
BR,BY,CA,CN,CZ,EE,GE,HU,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LV,MD,MG,MK,MN,MW,
MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SD,SG,S
I,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US
,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.式: [式中、 4の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 7の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 22の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 27の位置にあるXaaは、ThrまたはAlaであり; 28の位置にあるXaaは、Gln、Gluであるか、または存在せず; 34の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 54の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val 、Ala、またはGlyであり; 56の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 62の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 63の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 68の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val 、Ala、またはGlyであり; 72の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 75の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 78の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 82の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 100の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL euであり; 108の位置にあるXaaは、AspまたはGluであり; 130の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 134の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 136の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、V al、Ala、またはGlyであり; 138の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL euであり;および 139の位置にあるXaaは、GlnまたはGluである] のタンパク質を製造する方法であって、式: [式中、 2の位置にあるXaaは、Proを除く、いずれかのアミノ酸であり; 6の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 9の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 24の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 29の位置にあるXaaは、ThrまたはAlaであり; 30の位置にあるXaaは、Gln、Gluであるか、または存在せず; 36の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 56の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val 、Ala、またはGlyであり; 58の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 64の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 65の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 70の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、Val 、Ala、またはGlyであり; 74の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 77の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 80の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 84の位置にあるXaaは、Gln、Asn、またはAspであり; 102の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL euであり; 110の位置にあるXaaは、AspまたはGluであり; 132の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 136の位置にあるXaaは、GlnまたはGluであり; 138の位置にあるXaaは、Met、メチオニンスルホキシド、Leu、Ile、V al、Ala、またはGlyであり; 140の位置にあるXaaは、Gln、Trp、Tyr、Phe、Ile、Val、またはL euであり;および 141の位置にあるXaaは、GlnまたはGluである] のタンパク質をdDAPと接触させることを含んでなる方法。 2.配列番号2の2の位置にあるXaaがArg、Asp、またはTyrである、請求 項1に記載の方法。 3.配列番号2のタンパク質を該dDAPと約1分〜約8時間の間接触させる 、請求項1または2に記載の方法。 4.pH 約2.0〜pH 約5.5の間の溶液中、配列番号2のタンパク質を該d DAPと接触させる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 5.pH 約2.4〜pH 約2.8の間の溶液中、配列番号2のタンパク質を該d DAPと接触させる、請求項4に記載の方法。 6.配列番号2のペプチドを該dDAPと約20℃〜約37℃の間の温度で接 触させる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 7.dDAPを適当な支持体表面上に固定化する、請求項1〜5のいずれかに 記載の方法。 8.配列番号2のN末端アミノ酸が酸化メチオニンである、請求項1〜5のい ずれかに記載の方法。
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