JPH11505507A - Methods for folding proteins such as recombinant hirudin or epidermal growth factor - Google Patents

Methods for folding proteins such as recombinant hirudin or epidermal growth factor

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JPH11505507A
JPH11505507A JP8505402A JP50540295A JPH11505507A JP H11505507 A JPH11505507 A JP H11505507A JP 8505402 A JP8505402 A JP 8505402A JP 50540295 A JP50540295 A JP 50540295A JP H11505507 A JPH11505507 A JP H11505507A
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ヨア チャン,ユイ
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ノバルティス アクチェンゲゼルシャフト
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    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、尿素またはグアニジン塩酸塩のような変性剤の存在下での生物学的に活性で正しく折りたたまれたタンパク質の調製及びそこからの直接に正しく折りたたまれたタンパク質の分離に関する。この方法は、たとえば、ヒルジンまたは表皮増殖因子のような組換えタンパク質の再生に適用し得る。   (57) [Summary] The present invention relates to the preparation of biologically active, correctly folded proteins in the presence of denaturing agents, such as urea or guanidine hydrochloride, and the separation of directly folded proteins therefrom. This method can be applied, for example, to the regeneration of recombinant proteins such as hirudin or epidermal growth factor.

Description

【発明の詳細な説明】 組換えヒルジンまたは表皮増殖因子のようなタンパク質の折りたたみ方法 本発明は、変性剤の存在下で、生物学的に活性で正しく折りたたまれたタンパ ク質の調製方法に関する。 遺伝子工学で作ったタンパク質の正しい折りたたみはタンパク質科学の主要な 問題である。その問題は、たとえばジスルフィド−含有タンパク質の場合、特に 重大であって、しばしば、活性となるために変性及び再折りたたみが必要である 。ジスルフィド形成は、翻訳後修飾の事件である。それは、タンパク質折りたた み経路に従い、通常、生体内で忠実に起こる。しかしながら、試験管内再生実験 では、多くのタンパク質は少ししか回収されず、あるものは全く本来(native) の立体配座に折りたたまれない。この問題を克服するために、多数の化合物、た とえば還元/酸化グルタチオンの混合物(Creighton「Methods Enzymol.」 131 第83〜106 頁、1986年)及びタンパク質ジスルフィド異性化酵素(PDI)(Morin,J .E.及び Dixon,J.E.「Methods Enzymol.」 113 第 541〜547 頁、1985年)が ジスルフィドの形成を促進するために日常的に用いられてきた。しかし、その広 く行きわたった使用にもかかわらず、それらの機能の正しいメカニズムははっき りしないままであって、その応用は試行錯誤の方法で行なわれてきた。 細菌の宿主で産生された個々のタンパク質、またはそうでなければ変性された もしくは非−本来型であるタンパク質についての再折りたたみの試みを報告する 多数の刊行物が出版された。E.coli中での発現後、二量体の生物学的活性ヒトコ ロニー刺激因子−1(CSF− 1)の形成が国際公開88/8003号明細書及びハレンベック(Halenbeck)他によ る「Biotechnology」 第 710〜715 頁(1989年)に記載されている。記載さ れた手順は、尿素またはグアニジンを含むカオトロピック環境において還元条件 下に封入体から単離された CSF−1単量体の最初の溶解化段階、カオトロピック 剤の段階的希釈によって達成される再折りたたみ段階及びレドックス系の存在に おける再折りたたみされた分子の最後の酸化の段階を含む。国際公開88/8849号 明細書には、屈折性体から単離されたインターロイキン−2(IL−2)を6Mの グアニジン塩酸塩がある還元条件下で変性し、その溶解性のIL−2をCu2+イオン の存在する、制御された酸化により酸化し、溶液中の変性剤の濃度を減少させる ことにより、その酸化されたIL−2を再折りたたみすることを特徴とする、組換 えインターロイキン−2(IL−2)の回収方法が記載されている。インターロイ キン−2及びインターフェロン−βは溶解化のための SDS、及び完全に還元され たタンパク質の酸化促進剤としてCu2+イオンを用いることにより再折りたたみさ れた(米国特許第 4572798号)。米国特許第 4620948号に記載されているように 、組換え屈折性タンパク質を単離するための方法は、タンパク質を溶解するため の強変性剤、正しい折りたたみを促進するための還元条件及びジスルフィド結合 の再形成のための、空気または他の酸化剤の存在する変性剤置換を含む。固体マ トリックスへの変性されたタンパク質の可逆的な結合及び変性剤の希釈によるそ れの段階的再生による、シトクロムC、オボアルブミン及びトリプシン阻害剤を 含む、折りたたまれていないタンパク質の再生のための方法が、国際特許出願公 開86/5809号明細書に開示されている。先の参考文献は、種々の出所から由来す る、非−本来性のタンパク質の再折りたたみを扱う莫大な文献を代表するにすぎ ない。他方、当業者は再折りたたみ実験の 成功を予測することはできないことを知っている。不成功の実験は通常は報告さ れない。報告された折りたたみ条件のいずれかが、いくつかのシステイン残基、 したがって、多数の分子内ジスルフィド結合、それらは活性のために必要なもの であるが、を含有する与えられた変性されたタンパク質を生じるという保証は全 然ない。 グアニジン塩酸塩(GdmCl)及び尿素はタンパク質の不折りたたみ及び不活性化 の変性剤として最も良く知られている。それらの作用のメカニズムは完全に分か っているけれども、それらは、本来の高次構造を安定化する、非−共有反応を破 壊することが通常明らかである。GdmCl及び尿素の有害な影響はタンパク質の折 りたたみの間にも説明されてきたが、それは、通常不活性で、混乱した(scrambl ed)種の形成をもたらす(Harber及びAnfinsen「J.Biol.Chem.」 273,第1839〜18 44頁(1962年);Weissman及び Kim「Science」 253,第1386〜1393頁(1991年)) 。他方、変性剤は処理しにくいタンパク質、たとえば免疫グロブリン及び膜成分 等を溶解するための強力な薬剤である。たとえば、大腸菌系統中に発現された組 換えタンパク質はタンパク質溶解性のこの問題によく直面する。これらのタンパ ク質は不溶性封入体中によく見い出され、再折りたたみし、活性な高次構造を生 じさせる必須の段階として、強力な変性剤による溶解を必要とする。 驚くべきことに、変性剤の存在及び平衡条件のもとで、正しく折りたたまれた タンパク質が生成し、そこから、直接的に単離できることが、今や発見された。 この発見は組換えタンパク質を変性剤を用いて溶解し、そこから溶解している変 性剤を除去せずに、正しく折りたたまれた本来の高次構造で単離できるので、こ れらのタンパク質の調製を非常に容易にする。さらに高濃度の変性剤の存在は通 常プロテアーゼを不活性にし、プロテアーゼ阻害剤の添加を不必要 にする。 したがって、この発明は、正しく折りたたまれたタンパク質及びその塩を生産 する方法であって、そのタンパク質を変性剤を含む緩衝液で処理し、そこから正 しく折りたたまれたタンパク質を直接的に分離し、その変性剤は濃度3〜7Mの グアニジン塩酸塩及び濃度6〜10Mの尿素からなる群から選択することを特徴と する、前記方法を提供する。 正しく折りたたまれたタンパク質という用語は、その本来の高次構造であって 、及び/またはその本来のタンパク質の酵素活性または結合特性のような生物活 性を示すタンパク質を表わす。 この発明の方法は、正しく折りたたまれた高次構造に折りたたまれなければな らない、そして、変性剤の存在により正しく折りたたまれていない高次構造と正 しく折りたたまれた高次構造との間に平衡を成立させる、いかなるタンパク質ま たはタンパク質断片にも適用できる。これは通常変性剤によって不可逆的に変性 されないタンパク質についての場合である。前記平衡を確立するタンパク質の能 力は、NMRまたは円二色性のような、溶液中におけるタンパク質の折りたたみに 関する情報を提供する標準的な方法によって容易にモニターすることができる。 本発明の方法により折りたたまれるタンパク質は、ほとんどいかなる出所から のものであってもよく、特別な前処理は必要ではないが、それを除外するもので はない。たとえば産生する宿主中に封入体の形で貯蔵される組換えタンパク質は 、単純に細胞破片の残りから封入体を分離し、そこから正しく折りたたまれたタ ンパク質を単離することによって、再折りたたみすることができる。タンパク質 が封入体の形で貯蔵されない場合には、たとえば沈殿段階を用いて、そのタンパ ク質を単にある程度まで濃厚にし、変性剤を用いてそ のタンパク質を溶解し、そこから純粋で正しく折りたたまれたタンパク質を単離 することが可能である。単離後、正しく折りたたまれた高次構造でない、組換え タンパク質または天然のタンパク質については、変性剤中での単離後に、これら のタンパク質を溶解し、そこから正しく折りたたまれた分画を単離することが可 能である。 適切なタンパク質の例は、ヒルジン、表皮増殖因子、じゃがいもカルボキシペ プチダーゼ阻害剤(PCl)及びウシ膵臓トリプシン阻害剤(BPTI)、すなわち、IGF −1、C5a −アンタゴニスト、TGF−βである。特に好ましいタンパク質はヒル ジン及び表皮増殖因子(EGF)である。 本発明において用いられる用語「ヒルジン」は、文献中に記載されたすべての デスルファトヒルジンまたはデスルファトヒルジンをコードする DNAを含有する 、形質転換された微生物から得ることができるすべてのデスルファトヒルジンま たはそれらの誘導体を包含することを意図する。前記ヒルジンは、たとえばデス ルファトヒルジン誘導体であるHV1, HV2及びHV3(PA)並びにたとえばエム. シャーフ(M.Scharf)他(「FEBS Lett.」 255,第 105〜110 頁(1989年))及び欧 州特許出願公開第347376号に記載されている、他のヒルジンタンパク質である。 ヒルジン活性を有するヒルジン誘導体またはヒルジンの短い断片も用語「ヒルジ ン」に包含されるものと解される。このような断片及び誘導体はたとえばC−末 端で短かくされたデスルファトヒルジンである。 変性剤の下では、平衡中に正しく折りたたまれていない(混乱した)種と正し く折りたたまれた(本来の)タンパク質が存在するから、本来の高次構造の方を 選んで平衡を傾けるように条件を設計してもよい。一つの可能なアプローチは、 折りたたみの間中連続的に本来の種を除去することである。他の方法は単純に混 乱した種を再 循環することである。これは、混乱した種を単離し、本来の種を生じさせるため に変性剤中でそれらを再度平衡にさせることによって達成できる。選択された変 性条件下での平衡常数を知ると、次式を用いて本来のタンパク質の総収量を計算 することができる。 収量=A.(1+B+B2 +…+Bn ) 式中、nは再循環の回数を表わし、AとBは平衡中に存在する本来のタンパク質 と混乱した種の%を表わす。AとB(両方共1より小さい)は平衡常数から容易 に得ることができる。 正しい折りたたみ高次構造のほうに、平衡を移動させる、他の、または追加の 可能性は、正しい高次構造を安定化する金属塩のような、正しい折りたたみを促 進する物質の添加または本来の構造に特異的に結合する固体に結合した配位子を 用いる本来の種の除去である。 本発明の好ましい態様では、正しく折りたたまれたタンパク質と正しく折りた たまれていないタンパク質は連続的にまたは不連続的に分離される。 本発明の方法においては、溶解されたタンパク質において、正しく折りたたま れていない高次構造と正しく折りたたまれた高次構造の間の平衡を確立するのを 可能にするすべての変性剤を用いることができる。 グアニジン塩酸塩の濃度は好ましくは4〜6Mであり、尿素の濃度は好ましく は7〜9Mである。 折りたたまれるタンパク質が1またはそれより多いジスルフィド結合で正しく 折りたたまれた高次構造に混乱が生じているなら、還元剤の添加またはレドック ス系を勧める。 有利には、レドックスポテンシャルが−0.20〜0.30の還元剤、たとえば、グル タチオン、システインまたはβ−メルカプトエタノー ル(好ましい)、の存在下に方法を実施する。還元剤の濃度は好ましくは0.05〜 1mMで、より好ましくは 0.1〜0.5 mMである。 変性剤緩衝液または正しく折りたたまれたタンパク質が単離される緩衝液は、 折りたたみを促進するまたは所望しない副反応を防ぐ追加の化合物も含有し得る 。 例としては、さらに SDS、トリトン(Triton)または金属イオンのような変性 剤、さらに還元剤、酸化剤、EDTAのような錯化剤または補酵素である。 正しく折りたたまれたタンパク質は、正しく折りたたまれていないタンパク質 から、前記二つの形を区別できる、いかなる方法によっても分離することができ る。前記方法は、たとえば、移動度、形状、反応性または結合特性に基づく。適 切な方法の例は、ゲル電気泳動、ゲルろ過、薄層クロマトグラフィー(TLC)、HPL C、アフィニティクロマトグラフィーまたは選択的膜による分離のような、抗体 に基づいた分離、膜に基づいた分離、電気泳動分離またはクロマトグラフィー分 離である。本発明の好ましい態様では、正しく折りたたまれたタンパク質は、HP LC,TLCまたはアフィニティクロマトグラフィーによって分離される。 正しく折りたたまれたタンパク質を不連続的に分離する場合、たとえば残存す る溶液の濃縮または希釈により、前記平衡を確立するのに必要な条件に再度適合 させなければならない。たとえば、正しく折りたたまれたタンパク質と正しくな く折りたたまれたタンパク質を、たとえばHPLCカラムを用いて別個に単離し、正 しく折りたたまれていないタンパク質を含有する分画を濃縮し、それを変性条件 下でもう一度溶解することが可能である。分離工程が連続的に実施される場合、 必須成分の濃度を、たとえば分光手段によってモニターし、連続的に適合させる ことができる。 折りたたみ反応は、好ましくは、平衡の確立を促進し、タンパク質を不可逆に 変性しない温度で実施される。したがって、適用される温度は、主に、タンパク 質の安定性及び正しく折りたたまれたタンパク質についての分離手順に依存する 。たとえば、好熱性の微生物の特定のタンパク質は60℃以上で安定であるが、好 熱性でない微生物を起源とするタンパク質は、時々40℃以下で不可逆の修飾に入 る。 図面の簡単な説明 下記の実験の部では、本発明の種々の態様を付随する図面に関連して記載する 。 図1は、5Mグアニジン塩酸塩及び0.25mM β−メルカプトエタノールの存在 下のヒルジンのコアドメイン(Hir1-49)のHPLCプロトコルである。 図2は、3Mグアニジン塩酸塩及び0.25mM β−メルカプトエタノールの存在 下の表皮増殖因子のHPLCプロトコルである。 実験手順 例1:ヒルジンのコアドメイン(Hir1-49)の産生及び単離 メイハック(Meyhack)他に記載されているように、組換え脱硫酸ヒルジンはサ ッカロミセス セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae)から単離された(「T hromb.Res.Suppl.」 VII、第33頁(1987年))。単離されたデスルファトヒルジン を50mM重炭酸アンモニウムpH 8.0緩衝液に濃度5mg/mlで溶解し、室温で16時間 キモトリプシン(0.25mg/ml)で消化する。消化を最終濃度 0.8%までトリフル オロ酢酸を加えることにより終結させ、コアドメイン(Hir1-49)をHPLCにより単 離する。 HPLCの条件: カラム:Vydac C-18 溶媒A: 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液 溶媒B: 0.1%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液 グラジエント:23℃で30分で10%B〜48%B Hir1-49についての保持時間:14.3分 例2:ヒルジンのコアドメイン(Hir1ー49)の変性 折りたたみ実験の出発物質である、ヒルジン〔R〕の完全に還元された/変性 されたコアドメインを次の方法により調製する。 例1からのヒルジンのコアドメイン(2mg/ml)を、5Mのグアニジン塩化物 (GdmCl)及び30mMのジチオトレイトールを含有する、トリス−HCl 緩衝液(0.5M 、pH 8.5)に溶解する。還元及び変性を23℃で90分間実施する。折りたたみを開 始するために、試料を 0.1Mトリス−HCl 緩衝液(pH 8.5)で平衡化されたPD10 (商標)(Pharmacia)に通した。脱塩に約1〜2分かかり、試料をすぐに折りた たみ実験に用いる。 例3:グアニジン塩酸塩の存在下のヒルジンの折りたたみ 試料を最終タンパク質濃度1mg/mlに希釈する; 0.1Mトリス−HCl 緩衝液( pH 8.5)、5Mグアニジン塩酸塩及び0.25mM β−メルカプトエタノールを含有 している。室温で24時間のインキュベーション後、HPLCにより、本来のヒルジン を混乱したヒルジンから分離する。 HPLCの条件: カラム:Vydac C-18 溶媒A: 0.1%トリフルオロ酢酸水溶液 溶媒B: 0.1%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液 グラジエント:23℃で50分で14%B〜32%B Hir1-49の保持時間:23分 HPLC−プロトコルを図1に示す。 HPLC−プロトコル値の積分から、本来のヒルジンの量は60%±5%でK平衡は 0.67±0.15と計算される。 混乱したヒルジンを含有する分画を凍結乾燥し、5Mグアニジン塩酸塩及び0. 25mM β−メルカプトエタノールを含有する、0.1Mトリス−HCl 緩衝液(pH 8. 5)に溶解して最終タンパク質濃度1mg/mlにする。24時間のインキュベーショ ンの後、本来のヒルジンを上記のようにHPLCにより、混乱したヒルジンから分離 する。凍結乾燥及び再生を上述のように3回目に実施する。 本来のヒルジンを含有するすべての分画をいっしょにし、本来のヒルジンの全 回収は3サイクル後合計97%である。 回収されたヒルジンの活性をヒトα−トロンビンにクロモチム(Chromozym,Bo ehringer Manheim)を消化させない能力で証明する。反応は 133mMのNaCl及び0.1 3%のポリエチレングリコール6000を含有する、67mMのトリス−HCl 緩衝液(pH 8.0)中で22℃で行なわれる。消化の速度は 405nmで2分間追求した。基質の濃 度は 200mMである。トロンビンの濃度を 2.5〜25nMの間に調整する。 さらなる構造分析のために、回収されたタンパク質をトリス−HCl 緩衝液(0.5 M、pH 8.5)中の 0.2Mのヨード酢酸で30分間カルボキシメチル化し、重炭酸アン モニウム溶液(50mM、pH 8.0)で平衡化されたPD−10(商標)カラムを通して脱 塩する。ジスルフィド含量をアミノ酸分析(Chang及びKnecht「Anal.Biochem.」 197 ,第52〜58頁(1991年))及び質量分析(Chatrenet及び Chang「J.Biol.Chem. 」 267,第3038〜3043頁(1992年))により測定する。 例4:尿素の存在下のヒルジンの折りたたみ 5Mのグアニジン塩酸塩の代りに8Mの尿素を用いるという唯一の相違点を除 けば、例3に記載したように、再生を実施する。 HPLC−プロトコル値の積分から、本来のヒルジンの量は90%±5%及びK平衡 は0.11±0.06と計算される。 2サイクル後、本来のヒルジンの全回収は99%である。 例5:表皮増殖因子の変性 表皮増殖因子はタンパク質研究所株式会社(protein Institute Inc.,Broomal l,USA)から提供され、例2でヒルジンについて記載されているように変性する 。 例6:グアニジン塩酸塩の存在下の EGFの折りたたみ ヒルジンの代りに EGFを用い、3Mのグアニジン塩酸塩の代りに5Mのグアニ ジン塩酸塩を用いるという唯一の相違点を除けば、例3に記載されたように、再 生を実施する。 HPLC−プロトコルを図2に示す。 HPLC−プロトコル値の積分から本来の EGFの量は89%±5%でK平衡は0.12± 0.07と計算される。 2サイクル後、本来の EGFの全回収は99%である。 ジスルフィド含量を例3に記載されているように測定する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Methods for folding proteins such as recombinant hirudin or epidermal growth factor   The present invention relates to a biologically active and correctly folded tamper in the presence of a denaturing agent. The present invention relates to a method for preparing a substance.   The correct folding of genetically engineered proteins is a major part of protein science. It is a problem. The problem is, for example, in the case of disulfide-containing proteins, especially Serious, often requires denaturation and refolding to become active . Disulfide formation is a case of post-translational modification. It folds protein And usually occurs faithfully in vivo. However, in vitro regeneration experiments Then, many proteins are recovered only a little and some are completely native Does not fold into the conformation of. To overcome this problem, a number of compounds, For example, a mixture of reduced / oxidized glutathione (Creighton "Methods Enzymol."131   83-106, 1986) and protein disulfide isomerase (PDI) (Morin, J. .E. And Dixon, J.E. "Methods Enzymol."113  541-547, 1985) It has been used routinely to promote disulfide formation. But its wide Despite ubiquitous use, the right mechanism for those features is And its application has been done in a trial and error manner.   Individual proteins produced in bacterial hosts, or otherwise denatured Or report a refolding attempt on a non-native protein Numerous publications have been published. After expression in E. coli, the biologically active Ronnie stimulating factor-1 (CSF- The formation of 1) was described in WO 88/8003 and by Halenbeck et al. "Biotechnology"7  710-715 (1989). Stated Reduced procedure in a chaotropic environment containing urea or guanidine The first solubilization step of CSF-1 monomer isolated from inclusion bodies below, chaotropic The refolding stage achieved by the stepwise dilution of the agent and the presence of a redox system Including the last oxidation step of the refolded molecule in International Publication No. 88/8849 In the description, 6M of interleukin-2 (IL-2) isolated from a refractive body was used. Guanidine hydrochloride is modified under certain reducing conditions to convert its soluble IL-2 to Cu2+ion Oxidation by the presence of controlled oxidation reduces the concentration of denaturants in solution Thereby refolding the oxidized IL-2. A method for collecting interleukin-2 (IL-2) is described. Interroy Kin-2 and interferon-β are SDS for solubilization and completely reduced Cu as a pro-oxidant for oxidized proteins2+Refolding by using ions (US Pat. No. 4,572,798). As described in U.S. Pat.No. 4,620,948 , A method for isolating a recombinant refractive protein, for dissolving the protein Strong denaturants, reducing conditions and disulfide bonds to promote correct folding The presence of denaturing agents in the presence of air or other oxidizing agents for the reformation of Solid Reversible binding of the denatured protein to the matrix and dilution of the denaturant Cytochrome C, ovalbumin and trypsin inhibitor A method for the regeneration of unfolded proteins, including, No. 86/5809. The preceding references have been derived from various sources. Only represent a vast literature dealing with non-intrinsic protein refolding Absent. On the other hand, those skilled in the art Know that success cannot be predicted. Unsuccessful experiments usually reported Not. Any of the reported folding conditions resulted in several cysteine residues, Therefore, a large number of intramolecular disulfide bonds, which are necessary for activity However, the assurance that a given denatured protein containing Not necessarily.   Guanidine hydrochloride (GdmCl) and urea unfold and inactivate proteins Are best known as denaturants. Are their mechanisms of action completely understood? However, they break the non-covalent reactions that stabilize the original higher-order structure. Breaking is usually obvious. The detrimental effects of GdmCl and urea are Although described during convolution, it is usually inert and confusing (scrambl ed) leads to the formation of species (Harber and Anfinsen "J. Biol. Chem."273, No. 1839-18 44 (1962); Weissman and Kim "Science"253, Pp. 1386-1393 (1991)) . On the other hand, denaturants are difficult to process proteins such as immunoglobulins and membrane components It is a powerful drug for dissolving etc. For example, a set expressed in an E. coli strain Recombinant proteins often face this problem of protein solubility. These tampa Quenching is often found in insoluble inclusion bodies and refolds to form active conformations. As an essential step, dissolution requires the use of strong denaturing agents.   Surprisingly, correctly folded in the presence of denaturing agents and equilibrium conditions It has now been discovered that proteins are produced and can be directly isolated therefrom. The finding is that recombinant proteins are dissolved using denaturing agents and the It can be isolated in its original, properly folded, conformation without removing the active agent. It greatly facilitates the preparation of these proteins. The presence of higher concentrations of denaturants is Inactivates normal protease and eliminates the need for protease inhibitors To   Thus, the present invention produces a correctly folded protein and its salts Treating the protein with a buffer containing a denaturing agent, Directly separates poorly folded proteins, the denaturant of which has a concentration of 3-7M Being selected from the group consisting of guanidine hydrochloride and urea at a concentration of 6-10M. Providing the above method.   The term correctly folded protein is its native conformation And / or biological activities such as the enzymatic activity or binding properties of its native protein Represents a protein that shows sex.   The method of the present invention must be folded into a correctly folded higher order structure. Conformation and conformation not correctly folded due to the presence of denaturants Any protein or protein that establishes an equilibrium with a tightly folded conformation Or to protein fragments. This is usually irreversibly denatured by denaturing agents This is the case for proteins that are not performed. The ability of the protein to establish the equilibrium Force can be used to fold proteins in solution, such as NMR or circular dichroism It can be easily monitored by standard methods that provide information about   Proteins folded by the method of the present invention can be derived from almost any source. And does not require special pre-treatment, but excludes it. There is no. For example, recombinant proteins stored in inclusion bodies in the producing host Simply separate the inclusion bodies from the rest of the cell debris and remove the correctly folded By isolating the protein, it can be refolded. protein If is not stored in the form of inclusion bodies, the tamper Simply concentrate to a certain extent and use a denaturant to Protein from which the pure, correctly folded protein is isolated It is possible to After isolation, recombination is not a correctly folded conformation, recombination For proteins or native proteins, after isolation in denaturing Lysed protein from which correctly folded fractions can be isolated Noh.   Examples of suitable proteins are hirudin, epidermal growth factor, potato carboxypope Peptidase inhibitor (PCl) and bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI), ie, IGF -1, C5a-antagonist, TGF-β. A particularly preferred protein is leech Gin and epidermal growth factor (EGF).   The term "hirudin" as used in the present invention is defined as any of the terms described in the literature. Contains DNA encoding desulfatohirudin or desulfatohirudin All desulfatohirudin available from the transformed microorganism. Or derivatives thereof. The hirudin, for example, Rufatohirudin derivatives HV1, HV2 and HV3 (PA) and M. M. Scharf and others ("FEBS Lett."255Pp. 105-110 (1989)) and Europe Another hirudin protein described in State Patent Publication No. 347376. The term hirudin derivative or short fragment of hirudin having hirudin activity is also referred to as "hiruji It is understood that it is included in ". Such fragments and derivatives are, for example, C-terminal Desulfato hirudin shortened at the end.   Under denaturants, species that are not correctly folded (confused) during equilibrium Because there are unfolded (original) proteins, the original higher-order structure The condition may be designed so as to select and tilt the balance. One possible approach is The removal of the original seed continuously throughout the folding. Other methods are simply mixed Re-disturbed seed Is to circulate. This is to isolate the confused species and give rise to the original species By re-equilibrating them in a denaturing agent. Selected variables Knowing the equilibrium constant under sexual conditions, the total yield of the original protein is calculated using the following equation can do.         Yield = A. (1 + B + B)Two + ... + Bn ) Where n represents the number of recycles and A and B are the native proteins present in equilibrium. And% of species confused. A and B (both smaller than 1) are easy from equilibrium constants Can be obtained.   Move the equilibrium towards the correct folding conformation, other or additional Possibilities encourage correct folding, such as metal salts that stabilize the correct conformation. The addition of a substance that proceeds or the ligand bound to the solid that specifically binds to the original structure The removal of the original seed used.   In a preferred embodiment of the invention, correctly folded proteins and correctly folded Unfolded proteins are separated continuously or discontinuously.   In the method of the present invention, correctly folded To establish an equilibrium between unfolded and correctly folded conformations. Any denaturing agent that allows it can be used.   The concentration of guanidine hydrochloride is preferably 4-6M and the concentration of urea is preferably Is 7-9M.   Proteins that fold correctly with one or more disulfide bonds If there is confusion in the folded conformation, add a reducing agent or redock I recommend a system.   Advantageously, a reducing agent having a redox potential of -0.20 to 0.30, such as glue Tathione, cysteine or β-mercaptoethanol (Preferred). The concentration of the reducing agent is preferably 0.05 to The concentration is 1 mM, more preferably 0.1 to 0.5 mM.   Denaturant buffers or buffers from which correctly folded proteins are isolated It may also contain additional compounds that promote folding or prevent unwanted side reactions .   Examples include further denaturation such as SDS, Triton or metal ions Agents, further reducing agents, oxidizing agents, complexing agents such as EDTA or coenzymes.   A correctly folded protein is a protein that is not correctly folded From which the two forms can be distinguished and separated by any method You. The method is based, for example, on mobility, shape, reactivity or binding properties. Suitable Examples of intelligent methods include gel electrophoresis, gel filtration, thin layer chromatography (TLC), HPL C, antibodies, such as affinity chromatography or selective membrane separation -Based separation, membrane-based separation, electrophoretic separation or chromatography It is separation. In a preferred embodiment of the invention, the correctly folded protein is HP Separated by LC, TLC or affinity chromatography.   Discontinuous separation of correctly folded proteins, such as residual Concentrate or dilute the solution to re-fit the conditions needed to establish the equilibrium I have to do it. For example, correctly folded protein and correct The folded protein is isolated separately, for example using an HPLC column, and Concentrate the fraction containing the unfolded protein and concentrate it under denaturing conditions. It is possible to dissolve again below. If the separation process is performed continuously, The concentration of essential components is monitored, for example by spectroscopic means, and is continuously adapted be able to.   The folding reaction preferably promotes the establishment of equilibrium and irreversibly converts the protein. It is performed at a temperature that does not denature. Therefore, the applied temperature mainly depends on the protein Depends on quality stability and separation procedures for correctly folded proteins . For example, certain proteins of thermophilic microorganisms are stable at Proteins from non-thermophilic microorganisms sometimes enter irreversible modifications below 40 ° C. You. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   In the following experimental part, various aspects of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. .   FIG. 1 shows the presence of 5M guanidine hydrochloride and 0.25 mM β-mercaptoethanol. The lower hirudin core domain (Hir1-49) HPLC protocol.   FIG. 2 shows the presence of 3M guanidine hydrochloride and 0.25 mM β-mercaptoethanol. Below is an HPLC protocol for epidermal growth factor.   Experimental procedure   Example 1 Production and Isolation of the Hirudin Core Domain (Hir 1-49 )   As described by Meyhack et al., Recombinant desulfated hirudin Isolated from Saccharomyces cerevisiae ("T hromb.Res.Suppl. VII, p. 33 (1987)). Desulfato hirudin isolated Was dissolved in 50 mM ammonium bicarbonate pH 8.0 buffer at a concentration of 5 mg / ml, and the solution was dissolved at room temperature for 16 hours. Digest with chymotrypsin (0.25 mg / ml). Trifle digestion to a final concentration of 0.8% Termination is performed by adding oloacetic acid, and the core domain (Hir1-49) By HPLC Let go.   HPLC conditions:     Column: Vydac C-18     Solvent A: 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution     Solvent B: 0.1% trifluoroacetate acetonitrile solution     Gradient: 10% B to 48% B in 30 minutes at 23 ° C     Hir1-49Retention time: 14.3 minutes   Example 2: modification of the core domain of Hirudin (Hir 1 over 49)   Fully reduced / denatured hirudin [R], the starting material for the folding experiment The prepared core domain is prepared by the following method.   The core domain of hirudin from Example 1 (2 mg / ml) was replaced with 5 M guanidine chloride. (GdmCl) and 30 mM dithiothreitol, Tris-HCl buffer (0.5 M , PH 8.5). Reduction and denaturation are performed at 23 ° C. for 90 minutes. Open folding To begin, the samples were PD10 equilibrated with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 8.5). (Pharmacia). Desalting takes about 1-2 minutes and the sample is immediately folded Used for folding experiments.   Example 3: Hirudin folding in the presence of guanidine hydrochloride   Dilute the sample to a final protein concentration of 1 mg / ml; 0.1 M Tris-HCl buffer ( pH 8.5) contains 5M guanidine hydrochloride and 0.25mM β-mercaptoethanol doing. After 24 hours of incubation at room temperature, the native hirudin is Separate from the confused hirudin.   HPLC conditions:     Column: Vydac C-18     Solvent A: 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution     Solvent B: 0.1% trifluoroacetate acetonitrile solution     Gradient: 14% B to 32% B in 50 minutes at 23 ° C     Hir1-49Retention time: 23 minutes   The HPLC-protocol is shown in FIG.   From the integration of the HPLC-protocol values, the original amount of hirudin was 60% ± 5% and KequilibriumIs Calculated as 0.67 ± 0.15.   The fraction containing the perturbed hirudin is lyophilized, 5M guanidine hydrochloride and 0.1 ml. 0.1 M Tris-HCl buffer containing 25 mM β-mercaptoethanol (pH 8. Dissolve in 5) to a final protein concentration of 1 mg / ml. 24-hour incubation After purification, the original hirudin is separated from the confused hirudin by HPLC as described above. I do. Lyophilization and regeneration are performed a third time as described above.   Combine all fractions containing native hirudin and combine all of the original hirudin The recovery is 97% after 3 cycles.   The activity of the recovered hirudin was converted to human α-thrombin by chromozym (Chromozym, Bo ehringer Manheim) by its ability to not digest. The reaction was 133 mM NaCl and 0.1 67 mM Tris-HCl buffer containing 3% polyethylene glycol 6000 (pH 8.0) at 22 ° C. The rate of digestion was pursued at 405 nm for 2 minutes. Substrate concentration The degree is 200 mM. Adjust the concentration of thrombin to between 2.5 and 25 nM.   For further structural analysis, the recovered protein was washed with Tris-HCl buffer (0.5 M, pH 8.5) with carboxymethylation with 0.2M iodoacetic acid for 30 minutes. Desorb through a PD-10 ™ column equilibrated with a monium solution (50 mM, pH 8.0). Salt. The disulfide content was determined by amino acid analysis (Chang and Knecht "Anal. Biochem.").197 52-58 (1991)) and mass spectrometry (Chatrenet and Chang "J. Biol. Chem. "267, Pp. 3038-3043 (1992)).   Example 4: Hirudin folding in the presence of urea   Except for the only difference in using 8M urea instead of 5M guanidine hydrochloride. If so, regeneration is performed as described in Example 3.   From the integration of the HPLC-protocol values, the original amount of hirudin was 90% ± 5% and Kequilibrium Is calculated as 0.11 ± 0.06.   After two cycles, the total recovery of the original hirudin is 99%.   Example 5: Denaturation of epidermal growth factor   Epidermal growth factor is available from Protein Institute Inc., Broomal l, USA) and modified as described for hirudin in Example 2. .   Example 6: Folding of EGF in the presence of guanidine hydrochloride   Use EGF instead of hirudin and use 5M guanidine instead of 3M guanidine hydrochloride As described in Example 3, except that the only difference was the use of gin hydrochloride. Carry out life.   The HPLC-protocol is shown in FIG.   From the integration of HPLC-protocol values, the original amount of EGF was 89% ± 5% and KequilibriumIs 0.12 ± Calculated as 0.07.   After two cycles, the total recovery of the original EGF is 99%.   The disulfide content is determined as described in Example 3.

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.正しく折りたたまれたタンパク質またはその塩の生産方法であって、タン パク質を変性剤を含む緩衝液で処理し、正しく折りたたまれたタンパク質をそこ から直接的に分離し、変性剤は3〜7Mの濃度のグアニジン塩酸塩及び6〜10M の濃度の尿素からなる群から選択されるものであることを特徴とする、前記方法 。 2.正しく折りたたまれたタンパク質を、連続的にまたは不連続的に分離する 、請求項1に記載の方法。 3.正しく折りたたまれたタンパク質を不連続的に分離する、請求項1に記載 の方法。 4.タンパク質がヒルジンまたは表皮増殖因子である、請求項1に記載の方法 。 5.グアニジン塩酸塩の濃度が4〜6Mである、請求項1に記載の方法。 6.尿素の濃度が7〜9Mである、請求項1に記載の方法。 7.還元剤が存在する、請求項1に記載の方法。 8.還元剤が0.20〜0.30のレドックスポテンシャルを有している、請求項7に 記載の方法。 9.還元剤がβ−メルカプトエタノールである、請求項7に記載の方法。 10.還元剤の濃度が0.05〜1mMである、請求項7に記載の方法。 11.還元剤の濃度が 0.1〜0.5 mMである、請求項7に記載の方法。 12.正しく折りたたまれたタンパク質を、抗体に基づく分離、膜に基づく分離 、電気泳動分離またはクロマトグラフィー分離により分離する、請求項1に記載 の方法。 13.正しく折りたたまれたタンパク質を HPLC,TLCまたはアフィニティクロマ トグラフィーによって分離する、請求項1に記載の方法。[Claims]   1. A method for producing a correctly folded protein or a salt thereof, comprising: The protein is treated with a buffer containing denaturing agents to remove correctly folded proteins. Guanidine hydrochloride at a concentration of 3-7M and 6-10M Wherein said urea is selected from the group consisting of: .   2. Separation of correctly folded proteins, either continuously or discontinuously The method of claim 1.   3. 2. The method of claim 1, wherein the correctly folded protein is discontinuously separated. the method of.   4. 2. The method of claim 1, wherein the protein is hirudin or epidermal growth factor. .   5. 2. The method according to claim 1, wherein the concentration of guanidine hydrochloride is 4-6M.   6. The method according to claim 1, wherein the concentration of urea is 7-9M.   7. The method of claim 1, wherein a reducing agent is present.   8. The method according to claim 7, wherein the reducing agent has a redox potential of 0.20 to 0.30. The described method.   9. The method according to claim 7, wherein the reducing agent is β-mercaptoethanol.   Ten. The method according to claim 7, wherein the concentration of the reducing agent is 0.05 to 1 mM.   11. The method according to claim 7, wherein the concentration of the reducing agent is 0.1 to 0.5 mM.   12. Antibody-based separation, membrane-based separation of correctly folded proteins The method according to claim 1, wherein the separation is performed by electrophoretic separation or chromatographic separation. the method of.   13. Correctly folded proteins can be analyzed by HPLC, TLC or affinity chromatography. The method of claim 1, wherein the separation is by torography.
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