JPS59501045A - 新規なクロ−ニング・発現ベクタ−,このベクタ−によつて形質転換された酵母およびその応用 - Google Patents

新規なクロ−ニング・発現ベクタ−,このベクタ−によつて形質転換された酵母およびその応用

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JPS59501045A
JPS59501045A JP50182083A JP50182083A JPS59501045A JP S59501045 A JPS59501045 A JP S59501045A JP 50182083 A JP50182083 A JP 50182083A JP 50182083 A JP50182083 A JP 50182083A JP S59501045 A JPS59501045 A JP S59501045A
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ド・ルヴアンク−ル・ロ−ランス
フクハラ・ヒロシ
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ソシエテ、ナショナル、エルフ、アキテ−ヌ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 新規なクローニング・発現ベクター、このベクターによって形質転 換された酵母およびその応用 本発明は、酵母における新規なりローニング・発現ベクター、ならびにこれらベ クターによって形質転換された酵母、および蛋白質合成に対するこれらベクター の応用に関するものである。
クルイヴエロミセス ラクテイスの一部の酵母菌株は、その細胞に対して1キラ ー′特性を与える線状プラスミド対を含み、この細胞は、他のいわゆる感性細胞 の生長を妨げる毒素を産出する。
感性細胞として、プラスミドを失ったに、ラクテイスの細胞、およびサツカロミ セス セレヴイシエなどの各種の細胞が挙げられる。
これらのプラスミドは最初にGungeなどによって記述され(J、Baete riol、145,382−390(1981)、147,155−166(1 981))。次に別個にH,7クハラなどによって記述された( Curren tGenetics、印刷中)。
この場合、誕、(8,81ib)およびに、(13,4kb )と呼ばれる2個 の線状二本鎖DNAプラスミドが問題となる。
M、ツクハラの研究所で行われた遺伝学的研究によれば、S、セレヴイシエの1 キ之−′系統が2個のRNAプラスミドを含むこと以外は、このゝキラー′系統 との大きな類似性を示している。
シラスミドに1 はゝキラー′特性と毒素免疫性との発現のために必要である。
このシラスミドの喪失がこれら二つの特性の消失をもたらすからである。プラス ミドに2は細胞中にに、を保持するために必要であると思われる。
これらのDNAの複製は酵母の多数の染色体遺伝子を介入させる。また毒素の発 現は核遺伝子に依存している。従って、2種のプラスミド間の相互作用とプラス ミドと核との間の相互作用がある。
ところで、プラスミドに1をクローニング・発現ベクターとして使用できること が見出された。
故に、本発明は、酵母の中における非相同遺伝子のクローニング・発揚ベクター において、少くとも、−に−ラクティスのプラスミドに1のDNAの全部または 一部と、 一非相同遺伝子を含むDNA部分、および前記酵母内部における前記遺伝子の発 現を保証する配列とを含むことを特徴とするクローニング・発現ベクターを提案 するものである。
このようなりローニング・発現ベクターの利用はきわめて興味あるものである。
なぜならば、第1に酵母中において使用可能なベクターがほとんど存在しないか らである。さらに、プラスミドに、は多数のユニーフナ制限部位、特にEcoR l、Bam HIおよびC1a I を有し、これは特に組換雑種の構成のため に興味あることである。
最後に、プラスミドに1 は細胞中に多数の模写として存在し、この模写の数は 100〜150に達することは周知である。このような条件において、4クター の中に挿入される遺伝子の増幅を期待することができる。
本発明の主旨の範囲内において最も考慮される非相同遺伝子は、工業的利益のあ るペプチドまたは蛋白質の合成のための暗号づけ遺伝子である。
もちろん、若干の場合には、このベクターは異種の非相同遺伝子を含み、その一 部のものは発現されないが一部の配列が他の1種の遺伝子の発現を保証すること ができる。
好ましくは、クローニング・発現遺伝子はユニークな制限部位の一つの中に、特 にC1a 1部位の中に挿入される。
もちろん、この技術分野において公知のように、非相同遺伝子の挿入を容易にす るため、もし望ましければ多数のユニークな制限部位を含む配列を4クターの適 当部位に(すなわち一般に、発現を保証する主要素の下流に)挿入することがで きる。
本発明によるベクターのうち、非相同遺伝子として、酵母遺伝子URA6を、特 に2つのHin d 1部位によって限定された約1.lkbのDNA部分の形 で含むベクターを挙げなければならない。
クローニングと発現のためにプラスミドに1 の全体は必要でないことが実験に よって証明された。このようにして、NK2’ノンキラー′に、ラクティスの突 然変異体から生じ分泌毒素に対して抵抗性のプラスミドに1δを(フタ−として 使用することができた。このプラスミドに、δは、プラスミドに1に対して、2 つのHin d )1部位の間の2,9kbの欠失を示す。
本発明によるベクターはまた、細菌DNAの断片を含むことができ、特に複製起 源および/または抗生物質に対する抵抗性遺伝子を有するHJ菌DNA断片を含 むことができる。これは特に、細菌菌株におけるクローンの選含むpBR322 の制限断片を挿入することができる。
本発明によるベクターのうち一部のものは特に興味があり、これは、シラスミド に、のDNAとしてプラスミドに1 δのC1a I制限断片を含み、そのほか に好ましくはクローン6ゾラスミドのC1a I制限断片を含むpL3などの環 状プラスミドである。
もちろん、前記の各種プラスミドを公知技術を実施して調製することができる。
また本発明は、本発明によるベクターを含む形質転換ある。
また本発明は、前記のベクターに含まれた非相同遺伝子によって暗号づけられた 蛋白質の発現に前記の形質転換酵母を応用することに関するものである。
最後に本発明は1.非相同遺伝子として蛋白質またはペプチドを暗号づける遺伝 子を含む本発明のベクターによって形質転換された酵母を栄養培地上で培養する ようにした蛋白質またはペプチドの調製方法に関するものである。
図面の簡単な説明 実施例として、下記において必要なかぎり付図を参照して、S、セレヴイシエの u RA 5 遺伝子のクローニングおよび発現について説明する。これらの付 図において一第1図はプラスミドに1とに1 δを示し、−第2図はクローン6 プラスミドを示し、−第3図はpL3プラスミドを示す。
■−雑雑種シラスミド1−URA3の構成プラスミドに、とに1 δはすでに前 記の論文において記載されていた。
第1図には、プラスミドに、とに1 δの制限チャートを示した。
この図から明かなように、プラスミドに、は3個のユニークな制限部位Eco  R11BamHI、 C1a lを有し、また二重制限部位Hin d Wbを 有する。
これに対して、シラスミドに1 δは2.9kbの欠失を有し、単一のユニーク 制限部位C1a I Lか有さないが、2つの制限部位Hin d [[Iを保 存している。
これは、C1a 1部位上で遺伝子をクローニングしようとするとき、完全制限 を実施することができるが、Hindlllによって制限を実施しようとすると き、部分制限のみを実施するのが適当であることを説明している。
複製に必要な区域の不活性化を防止するため、標識URA3かに、とに1δの相 異る部位に導入されている。
第1クローニングモード: Hin d INによるHin d ifによって プラスミドに1とに1 δの部分制限を実施する。
クローン6 プラスミドのHln d Illによる完全制限によって遺伝子U RA3が得られる。(Baebら、1979、PNAS、76.386−390 )。
このようにして、1.1kbのDNA断片によって保持された遺伝子URA3全 A3全体れる。この断片は、このプラスミドの再環状化を防止するためアルカリ ホスファターゼによって処理される。
下記の結合を実施する。
1 ) Hin d Iffによって切断されたk 1+ Min d liに よって切断されたクローン6. 2 ) Hin d Iによって切断されたに1 δ+Hin d l fCよ って切断されたクローン6゜ 使用された2つのプラスミド、k1δとクローン6において、C1m 1部位は 単一であるから、これら2つのプラスミドの完全制限を実施することができる。
下記の結合が実施される。
1 ) C1m lによって切断されたに1 δ十C1a lによって切断され たクローン6゜ これらの結合混合物全体は一定割合の雑種プラスミドを含有している。
遺伝子URA のクローニングと発現を明らかにするため、K、ラクティスの突 然変異菌株uraA−を準備することが適当である。また、本発明のベクターの 保持を保証するため、このレセプター菌株もプラスミドに2を保有することが望 ましい。
菌株CB S 2360 からUV変異誘発によって得られたOMPデカーゼ活 性を有さないに、ラクティスCB52360−6 uraA−菌株から出発した 。
突然変異の復帰率は1・10−8細胞以下である。
この菌株は1キラー′であって、毒素に対して抵抗性である。この菌株は2つの プラスミドに1 とに2 を有し、(k1+、k2+)と表記される。
変異誘発によって分離され、k、0、k2+特性を有する菌株VM2 ’ノンキ ラー′との交雑によって、前記の菌株からプラスミドに、を除去した。
下記の交雑が 2360−6 a ura”” X VM2 α 1ys−(k、+、k2+)  (k、0、k2+)有糸分裂分離によってに、を失い1ノンキラー’ ト成っ た約1%の二倍体細胞を生せしめる。
これらの二倍体菌株の胞子形成ののち、′ノンキラー′ura’−−缶体菌株が 得られ、そのDNAを抽出することによって、この菌株かに1を失っても依然に 2を保持していることを確証することができる。
このようにして、uraA ’ノンキラー′菌株(k。
0、k2+)が得られ、これが本発明によるベクター上にクローニングされた遺 伝子の発現を明らかにするために使用される。
1−に、ラクテイスの形質転換 前記のように構成されたレセプター菌株は、ウラシルが補給された最少培地(Y NBO−67%、グルコース2チ)上で、1〜2・108細胞/mlの濃度まで 培養される。
これらの細胞を二重洗滌したのち、プロトシラスト形ag衝液(KCI 0−6 M、pH5)(D中に、109i胞/ m l濃度で懸濁させる。
チモリアーゼ5000 (0,5mg/ml)を添加し、34℃で5〜10分間 でプロトプラストを得る。
二重の洗浄ののち、2・lo8の細胞と1〜10μgの結合混合物DNAとを合 体させる。
2mlの40%PEG5CaCl210mMを添加し、常温で20分間放置する 。
PEGの除去ののち、浸透的に栓をした完全培地中で1時間インキュベートする 。プロトプラストを過融解ゲロース中に包含させ、KC1最少培地上で展開させ る。
I J間、30℃でインキュベートしたのちにコロニーが現れ、これらのコロニ ーは小サイズであって、最少培地上に移植したのちに余り成長しない。
形質転換効率はDNAμgあたり1形質転換体であり、プロトプラストの再生率 は約10%である。
観察結果を下表に示す。
表■に表わされているすべての形質転換体は、ウラシルを含まぬ最少培地上で成 長するのでUPA+である。
uraA−を補足することを示している。
このようにして得られた形質転換体は下記のように可変的安定性を有する。
一ウラシルを含まない最少培地において培養したとき、15世代の間に40〜9 9チのura−を分離する。
−最少培地+ウシシル上で同数世代間培養すると、94〜99チのnra〜 を 分離する。
しかし、最少培地上に連続移植させることによりURA+特性を安定化させるこ とが可能である。
klおよび異種DNA例えばpBR322あるいはURA3を保有するプラスミ ドの存在は、ゲル上または正常部位での雑種形成の結果から確認された。
三種の放射性ゾンデ、kl、pBR325およびURA5の使用は、 L4が、k、の一部と遺伝子URA3とを含有するゲル上で可視の4.4kbの 遊離シラスミドを保持すること、 L3は、k1δの一部とpBR322のDNAの一部とを含有する9kbの遊離 プラスミドを保持することを示している。
形質転換体L2およびL3のDNA全部を抽出し、このDNAを大腸菌pyr  F菌株の形質転換に使用した(S、セレヴイシエの遺伝子U RA3による相補 性突然変異)。次に形質転換体URA+とAmprを適崩培地上で選択し、本発 明によるプラスミドを組み入れた形質転換体をうる。
L3のDNAによって形質転換された大腸菌菌株からのプラスミドの抽出は、付 図に表示のようなプラスミドが問題であることを示し、これらのプラスミドをP b3と命名する。これは、C1a Iによっ℃切断されたに1 δの末端を有す る7、3kbのオーダのサイズを有する環状プラスミドである。
この付図は、分析によって決定されることのできたシラスミドpL3の制限チャ ートを示している。
このプラスミドは、pBR322プラスミド起源の細菌断片と、S、セレビシェ 酵母の遺伝子URA 3+に対応すHin d III制限断片と(これら二種 のDNA断片はクローン6ゾラスミドのC1a Iによる制限から生じる)、最 後この付図に示されているようにPb0においては、部位C1a Iの一方が遺 伝子URA5のDNAの近傍においい消失していることに注意しよう。
これらの条件のもとに、プラスミドpL6は多数のユニーク制限部位、すなわち C1a I、 Eco Rl、 BamHI中の遺伝子のクローニング(フタ− として適当となる。
またこのシラスミドは、大腸菌の中で増幅され、また容易に抽出されるという大 きな利点を有し、それ故にこのプラスミドはきわめて入手容易なプラスミPであ る。
最後に、大腸菌から抽出されたプラスミドpL、は、主特許に記載のような結合 混合物による効率の10倍の効率でもって、酵母に、ラクテイスura−をur &+特性に形質転換する。
下記の操作モードは本発明によるベクターの詳細な調製法を示すためのものであ るが、本発明はこれに限定されるものではない。
る。
十 一野生型菌株CB S 2360a (k4、k2) 、およびUV誘発によっ て得られOMPデカーゼ活性を有さない突然変異体CB S 2360 a u raA−1−菌株CB S 2359から誘導された菌株vM2α1y+5−( klo、k2)。
1、lkbのS、セレヴイシエの断片URA5を有するクローン6プラスミドを 含む大腸菌HB101ApRT e t 5 Rの菌株。
培地 酵母は最少培地で培養される(グルコース2%、アミノ酸が除去されたディフコ 1イースト屋素ベースl0167%、ディ7コ寒天2チ)。この培地にウラシル (50mg/l)または溶解素(40mg/l )を補給することができる。こ の培地YPGはグルコース2%、酵母抽出物1チ、ノ々クトペプトン1チを含有 する。交雑/胞子形成培地は、麦芽抽出物5チとディフコ寒天2チとから成るM E培地である。′キラー′テストは、GAL培地ニガラクトース2チ、ノζクト ペプトン1チ、酵母抽出物1チ、KH2PO40,05M1寒天2%について実 施される。
細菌シラスミド クローン6の抽出はゲリーなど、1973 (J、Baet、 116.1064 1066 )に従って実施される。
K、ラクテイスのプラスミドの抽出と精、製はM、ウエソロフスキ、P、デュマ ザートおよびH,ツクハラ、1982、Current Genetics ( 印刷中)によって実施された。
指数増殖期の末期において200m1のYPGの培養物の細胞を一回、水洗し、 秤量し、チモリアーゼ60000 (0,5mg/g細胞)と共にソルビトール IM(2m 17 g細胞)の中に懸濁させる。
細胞を30℃で45分間インキュベートしたのち、遠心分離し、NaC10,1 5M、EDTAO,10M溶液(2ml/g細胞)の中に懸濁させる。0.5m g/g細胞のゾロナーゼと最終SDS 1 %とを添加する。
37℃で1時間のインキュベートおよび50℃で1時間のインキュベートののち 、全体を冷却し、最終酢酸カリウム0.5Mを添加する。少くとも1/2時間、 放置゛冷却する。
遠心分離ののち、上澄みを37℃で1/2時間、すIヌクレアーゼでもって処理 する。セパーグ抽出(クロロホルム:イソアミルアルコール、24:1、体積/ 体積)に続いて、エタノール沈殿(1,2容)を実施する。
パスツールピペットに捕集したDNAファイノ々をTE(トリス10mM、ED TA 1mM、pH8)の中に溶解させる。DNAファイバを0.56容の再蒸 留インプロパツールでもって再沈殿させ、これをTE中に再溶解する。着色剤( ブロモフェノール青)を添加したこの浴液を0.6チアガロースゲル上に配置す る。
18時間の60V泳動ののち、各プラスミドに対応して出現した臭化エチジウム のバンドを切除する。これらを、−晩、100mAで電気溶離する。
次にDNAをDEAE−セルロースカラムに通し、0.3MNaC1で洗浄し、 2 M N a C1で溶離する。次に’D N AをCgClの勾配で遠心分 離し、透析し、エタノール沈殿させる。
制限、結合 DNAは、谷酵素に対応する緩衝液の中で、37℃で1時間、制限酵素によって 制限される。部分的制限は、37℃で5〜10分間、限定世の酵素によって実施 される。
脱リン酸化は、アルカリ性細菌ホスファターゼによって、l/2時間、60℃で 実施される。
結合は、フェノールによるDNA精製とアルコールによる沈殿ののち、10℃で 1晩、T4のリガーゼの存在において実施される。
929−1933および・クエルゼ、フールニエ、プラン、ニーグル、エスロ、 ゲリノ(1979)Gene 5゜233−253の研究からヒントを得た。最 少培地+ウラシルの中において指数増殖期(1−2・1087m1)まで培養し た細胞を蒸留水で一回洗浄し、次にプロトプラスト化緩衝液(KCI O,6M  pH5)で−回洗浄する細胞を0.5mg/ml のチモリアーゼ5000と 共にこの緩衝液の中に、109細胞/ m lの割合で再懸濁させ、短時間(5 〜10分間)34℃でインキュベートする。
90%以上のプロトプラストが得られた。
細胞を1800gで5分間遠心分離し慎重に再懸濁させることによって、トリス HC1,pH7,5、KCl0,6M、CaCl210mM緩衝液でもってプロ トプラストを二重洗浄する。プロトツブストは前記の緩衝液の中に10 細胞/  m lで濃縮される。0.2mlの細胞(2・10 細胞)に対して1〜10 μgの結合混合物を添加し、よく混合する。
常温で15分間インキュベートしたのち、30%(重量/体積)PEG 400 0 2ml を添加し、15分間、常温に放置する。
6分間、1800gで遠心分離したのち、KCl0.6M1グルコ一ス6g/I sバクトペプトン6g/l、酵母抽出物4 g/lの2ml 中に再懸濁させ、 1時間、30℃で静かに攪拌する。
次に細胞を遠心分離し、0.2mlのプロトプラスト化緩衝液の中に再懸濁させ る。46℃の過融解状態のゲロース5ml (KCI 0.6M、グルコース2 %、ディフロ1無アミノ酸’YNB 0.67%、′精製′品位のディフロ寒天 30 g/l ) を添加する。前記ゲロースと同一組成を有するが標準品位の ディフロ寒天を含有する培地を収容し55℃に予熱したゼツクスの上に前記の混 合物を1)コロニー上の雑種形成フィルタの調製(本来の場所に)、(グリュン ステインM、およびホグネスD、S 。
(1975)PNAS 72.3961−3965)。
W上で成長するコロニーを、W132ツクス上に配置され2日間、30℃でイン キュベートされたシュライビアー/ジュールのフィルタBA85の上で複製する 。
プロトプラスト化は、KCI 0.6M 含有のテモリアーゼ60000 (1 mg/ml)でもって30℃で1l2時間実施する。フィルタをワットマン紙上 で乾燥したのち、下記のものが含浸されたワットマン紙上に順次転移させる。
−NaOH0、5N (5分) −トリスHel pH7,51M(2l2分)NaC11,5M% )リスHC 10−5M pH7,5(2×5分) これらのフィルタを減圧下、80℃で3時間、乾燥する。
2)ゲル上雑種形成はサザンE、M、(1975)J。
3)フィルタを各種の浴中で65℃で処理する。
・fA雑種形成は、3 X5sc (20xSSC= 3MNaC10,3Mク エン酸ナトリウム)の中で30分間、3X8SC,IOXデンハルト緩衝液(デ ンハルト=フイコル400 0.2%、牛の血清アルジミン0 、2 %、ポリ ビニールピロリドン0.2%)中で3時間、最後に、50μg/mlの拮抗DN Aと、0.1%のSDSと、0.1 MのNaH2PO4pH5,6と、10L %の硫酸デキストランとを添加した同一緩衝液の中で2時間実施する。
・ニック翻訳により32 pにマークされた放射性ゾンデによるフィルタの雑種 形成のため、変性ゾンデな前雑種形成の最後の浴に添加し、1晩65℃でインキ ュベートした。ニック翻訳は、カメロンら、1979、Ce1l、16.739 −751. およびアマーシアム放射化学センターのデータによって記述されて いる。
・フィルタの最初の六回の洗浄は3XSSC,IOXデンハルト、0.1% S DS (第一回洗浄の場合のみ拮抗DNA50μg 7m 1を含有)の中で実 施し、最後の二重の洗浄は1×SSCの中で実施した。フィルタを乾録し、コダ ックフイルムで現像する。
AVa I 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.酵母中の非相同遺伝子のクローニングおよび発現キクターにおいて、少くと も 一りルイヴエロミセス ラクテイスのシラスミPk1のDNAの全部まだは一部 と、 −非相同遺伝子を含むDNAセグメントおよび前記酵母中において前記遺伝子の 発現を保証する配列とを含むことを特徴とするクローニング・発現ベクター。 2、非相同遺伝子のDNAセグメントはサツカロミセスセルヴイシエのURA6 遺伝子のDNAセグメントである、請求の範囲第1項記載のベクター。 3、URA3遺伝子のDNAセグメントは、二つの制限部位H1n d IIに よって制限された約1.1kbODNAセグメントである、請求の範囲第2項に 記載のベクター。 4、非相同遺伝子のDNAセグメントはプラスミドk。 のユニーク部位の一つ、EcoRllBamHlまたはC1a Iの中に挿入さ れる、請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか一項に記載のベクター。 5、非相同遺伝子のDNAセグメントは、プラスミドに、のHin d 1部位 の一つの中に挿入される、請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか一項に記載の 4クタ6、プラスミドに1δのDNAに対応するプラスミドに、0DNA部分の みを含む、請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか一項に記載の4クター。 7、に、ラクテイスのシラスミドに、のDNAとしてプラスミドに、δのC1m  l制限断片を含む環状シラスミドに関する、請求の範囲第1項乃至第6項のい ずれか一項に記載のクローニング・発現ベクター。 8、クローン6プラスミドのC1a 1制限部片を含む、請求の範囲第7項に記 載のベクター。 9.9L、プラスミドに関する、請求の範囲第7項または第8項のいずれかに記 載のベクター。 10、請求の範囲第1項乃至第9項のいずれか一項に記載のベクターを組み込ん だ形質転換酵母。 11、クルイヴエロミセスの菌株に関する、請求の範囲第10項に記載の酵母。 12、クルイヴエロ ラクテイス菌株に関する、請求の範囲第11項に記載の酵 母。 13、ベクターの保有する非相同遺伝子によって暗号づけされた蛋白質の調製へ の、請求の範囲第10項乃至第12項のいずれか一項に記載の酵母の応用。
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