JPS59501097A - 大きな構造遺伝子の製造および発現 - Google Patents
大きな構造遺伝子の製造および発現Info
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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】
大きな構造遺伝子の製造および発現
これは、198が15月6日出願の同時継続合衆国特許出願番号375.494
の一部継続出願である。
遺伝物質は概括的に、細胞およびウィルスの組成分の製造をプログラムし誘導し
且つ細胞およびウィルスの反応を?1ilI13I+する化学物質として定義す
ることができる。デオキシリポ核酸(DNA)として知られる長鎖重合体物質は
、リポ核酸(RN^)によってプログラムされるある種のウィルスを除いて、あ
らゆる生細胞およびウィルスの遺伝物質を構成する。
DNAポリマーの反復単位は4つの異なるヌクレオチドであり、それらは各々燐
酸塩群がくっついたデオキシリポース糖類に結合したプリン(アデニンあるいは
グアニン)あるいはピリミジン(チミンあるいはシトシン)から成る。直線状ポ
リマー内のヌクレオチドの接合は、1つのヌクレオチドの5゛−燐酸の別のヌク
レオチドの3′ヒドロキシル基への融合による。機能DNAはヌクレオチドの一
本鎖(デオキシオリゴヌクレオチドとして知られる)の安定した二本鎖会合の形
で生じ1この会合はプリン塩基およびプリミジン塩基の間の水素結合によって生
しる〔即ち、アデニン(八)とチミン(T)との間あるいはグアニン(G)とシ
トシン(C)との間に存在する「相補的J対合〕。慣習により、ヌクレオチドは
それらを形成するプリン塩基あるいはピリミジン塩基の名前で呼ばれ、二本鎖D
NAの相補的対合(即ち、 A−TおよびG−C)は「塩基対」と呼ばれる。リ
ポ核酸は1ポリヌクレオチドであり、アデニン、グアニン、シトシン、および、
チミンの代わりにウラシル(U)から成り、これらはリポースおよび燐酸群に結
合している。
最も簡潔に云うと、DNへのプログラム機能は=般に、特定のDNAヌクレオチ
ド白&l (3!i伝子)が比較的に不安定なメツセンジャーRNA (mRN
へ)ポリマーに「転写」されるプロセスによって達成される。mRNAは、一方
、アミノ酸から構造、調整および触媒蛋白質を生成する鋳型として役立つ。この
翻訳プロセスには、小さなRNA鎖(tRNA)の働ぎが関連し。
tRNAは個々のアミノ酸を送り込んでmRN八に沿って児ツリさせて、適切な
アミノ酸伍ツリのポリペプチドの生成を可能にする。DNAから得られ、 tR
NAの供給と20のアミノ酸の定位の基礎を定めてポリペプチドの「発現」をも
たらすmRNへの「メツセージ」は、トリブレット「コドンjの形態−3つのヌ
クレオチド塩基の配ダ釣なグループ化をとる。ある意味では、蛋白質の形成は、
遺伝子のヌクレオチド配列によってもたらされるプログラムされた遺伝メツセー
ジの「発現」の究極的な姿である。
DNAポリマー内で普通遺伝子の「先に来る」あるDNA配列は、 mRN八へ
の転写の開始部位をもたらす。これらは「プロモーターJ配列と呼ばれる。DN
Aポリマー内で通富遺伝子の「上流J (叩ち、先行)にあるその他のDNA配
列は、転写開始の頻度(あるいは速度)を決定する蛋白質を結合する。これらそ
の他の配列は「レギュレーター」配列と呼ばれる。
このように1機能DNAポリマーのなかで選択された遺伝子1つ(あるいは複数
の遺伝子の酉ツリ)に先立ち、且つ遺伝子の転写(およびその後の発現)が起き
るか否かを決定する配列は、「プロモーター/レギュレーター」あるいは’市1
1fffnノDNA配列とW+:される。DNへポリマー内で遺伝子にr続き1
月つmR猟への転写の終了の信号をもたらすDNA配列はrターミ不イクー」配
列と呼ばれる。
過去用年近くの間、微生物学的プロセスの焦点は1望ましい生成物に関づる迅伝
コート情報をもともとDNAに持たない生物を用いて産業に、そして製薬に有用
な物質を鮎することに向けられてきた。簡単に云うと、生成物の構造を定める遺
伝子は、「供14.生物から分離されるか1あるいは、化学的に合成され、そし
て、安定的Qこ別の生物に導入され。
前述の別の生物は自己複製単線11ff、&生物であることが望ましい。これが
達成されれば、 「この技術分野には1選択された宿主生物のトランスフォーメ
イションに使用する遺伝物質の分離1合成、精製、および増面のための「組み侶
えDNA J方メツ:論(こ関する故多くの′11許および文献がある。例えば
、 Col+en等の特許番号4 、237 、224は 1ijlJNされた
外刺生のD\・八i&lJを含む「ハイフ刃ソド」ウィルスDNAあるいは環状
プラスi i’DNAを用いた原核単細胞宿主生物のトランスフメーメイション
に関連する。Col+en等C1“[等電1手順は6まず酵素的にウィルスDN
Aあるし号j屋状プラスミドDNへを切断してih線jノ、i閏年を形成するこ
とによるトランスフメーメイション・ベクターの製造に関する。選択びれた外旧
生DNA鎖は、同様な酵素の使用、することによって直線状に調製される。直線
状のウィルスDNAあるいはプラスミドDNAは、外来性DNAと共に結合酵素
の存在のもとでインキ、ヘートさ扼前述の酵素はイ顔夏プロセスを行う能力があ
り1 「ハイブリット」ベクターが形成され、前述のベクターはウィルスDNA
あるいは環状DN八へプラスミドに[スプライスされた」外来性DNA断片を含
む。
和合性のある単細胞宿主生物のハイブリッド・ベクターによるトランスフォーメ
イションは、宿主細胞ポピユレーション内に外来1生DNAの多数のコピーを生
しる。場合によっては、目的は単に外来性DNAの増面であり、収穫される「生
成物」はDNAである。もっと多くの場合に、トランスフォーメイションの目標
は、外来性のDNAの宿主細胞による発現であり、外来性DNAによってコード
が示された商業的に有用な蛋白質あるいはポリペプチド断片を分離可能なほどの
量だけ嬬処こ合成する形をとる。例えば1合衆国特許番号4,269.731
(Shine ) 、4,273,875 (Manis )および4,293
.652 (Cohen )を参照のこと。
Cot+en等の特許に記載されたような手順の成功は、主にritilJl!
i!エンドヌクレアーゼ」酵素が容易に入手できることによるものであり、前述
の酵素はハイブリット化されないDNAベクター、および重要な外来性配列を含
乙真核生物のDNA鎖等のllも定の部位の切断を促進する。二本鎖直線状DN
A鎖に一本鎖柚市性「末端Jを形成する切断の仕方は、 「結合」酵素の処理を
受けたときの外来性DN^のベクター−、の機能0雪且み込ゐの蓋然性を非常に
高める。このような多数の制限エンドヌクレアーゼ酵素が現在商業的に入手可能
である〔例えば、ヘエセッダ リサーチ・ラボラトリーズ、 Inc、、ガイザ
ーズハーグ、ノアリラント州のr198+/1982カタログ」に載ったrRl
ll、制限エンドヌクレアーゼ参照表1を参照のこと。〕ハイブプリンの形成の
filth+よ、クロマトグラフの手法によって容易なものとなり、前述の手法
は1例えば1分子量に基づいて非ハイブリット・プラスミドとハイフ刃ノド・プ
ラスミドとを別けることができる。その他の有用な手法番誌朋引牛DNAハイブ
リッド形成に関連するものである。
原核細胞のトランスフォーメイションの成功に大いに寄与した別のlk乍「道具
」は、選択可能な「標識」遺伝子配列の使用である。簡〃に言うと、望ましい外
握生DNAに加えて、トランスフオームされた宿主細胞をトランスフオームされ
ない宿主細胞から区別することの出来る形質IM’lを発現するコートをもつ1
つあるいはそれ臥l二のDNA配列を含むハイブリット・ベクターが使用される
。典型的な標識遺伝了賃汐1]は、l・ランスフメームされた原核細胞が、トラ
ンスフオームされない宿主細胞を殺すがあるいはその増殖を甚だしく阻止する金
属1抗生物質、および同様のものを含む培地の中で生存し増殖することを可能と
するものである。
トランスフオームされた宿主微生物内において外来性遺伝子が首尾よく発現する
か否かは主に1前述の遺伝子を、前述の遺伝子のmRNAへの転写を確実に行う
適切なプロモーター/レギュレーター領域がありmRNAのメツセージの蛋白質
への翻訳を籠にするその他の信号(例えば、リボヅーム結合謂頒がある状態で、
トランスフォーメイション・ヘクターに組み込めるか否かによって決まる。遺伝
子のr元のJプロモーター/レギj、レークー領域が新しい宿主において高レヘ
ルの発現を許すことは珍しい。従って,挿入しようとする遺伝子には,挿入に先
立って新しい宿主に合わゼた転写および翻訳MKff+Dha配列をくっつける
か,あるいは,前述の遺伝子はヘクターDN^の中で現存の転写および翻訳信号
に81iIJi卸される部位に挿入する必要がある。
外来性遺伝子の例えば環状DNAプラスミト・ヘクターへの挿入は,しばしば,
現存する転写および翻訳信号の直後の部位において,あるいは宿主内で発現の程
度が高い比較的に大きな蛋白質のコードを持つ現存プラスミド遺伝子内でおこな
われる。後者の場合は,このようにして形成された『融合遺伝子Jの宿主におけ
る発現は,望みの蛋白質配列(例えば,大きな蛋白質の化学的な切断によって分
離出来る中間断序として)を含む『融合蛋白質jの高レヘルの生成となる。前述
の手順は単に望みの調節と外来性遺伝子生成物の高レヘルの発現を確実にするに
とどまらず,望みの蛋白質生成物を宿主に内在するプロテアーゼの攻撃からある
程度防御する。さらに,宿主生物によって異なるが.前述の手順は,望みの蛋白
質の宿主細!勧1ら細胞培地への一種の『ピギーハノク』輸送を可能として,望
みロセスはどちらかというと単純な,容易に実施でmつ簡単に検証できるものの
ように見えるかも知れないが,実際には,必要なDN八配列の操作のlill+
よ非富に骨折りな困R’tなもので,望みの生成物の収率は殆ど1列外なく非常
に低いことを特徴とする。
一例を挙げると,宿主微生物のトランスフォーメイションに使用されるヘククー
に挿入するための遺伝子の最初のrmu,は非常に難しいプロセスである場合が
あるが.発現さセようとする遺伝子がヒl・のような高等な生物に内在性のもの
である場合は特にそうである。この技術において行われる1つの手間の掛かる−
fJII&よ, 『供与」細胞の全DNAゲノムの組み替えプラスミドへの体系
的なクローニングであり,前述のクローニングは,ランダムなDNA配列断片を
持つトランスフォームされた細胞の膨大な『ライブラリー』を生み出NAに『複
写Jされ,それからポリメラーゼによって二本鎖に転写され,そしてクローニン
グされる。この手順も,トランスフォームされた細胞のライブラリーを生み出す
が,このライブラリーは全ゲノム・ライブラリーよりも幾分力VJXさく,望み
の遺伝子のコピーを含み且つ宿主微生物による発現に大きく干渉する]・ランス
フォームされないrイン1・ロン」を持たない可能性がある。上記の時間のかか
る遺伝子分離手順i刻畔簑こ幾つかの蛋白質を微生物に発現させるのに公表され
た組み替えDNA手順で使用されたものであり,前述の蛋白質はラット・プロイ
ンシュリン印11rich等, Science , 却』, pp. 131
3−1318 (1977)〕,ヒト繊維芽細胞インターフェロン(Goede
l I等, 均旦シc Acids Resgarch. 8 + pp. 4
087−4094 (1980) ) ,マウスβ−エンドルフィン(Shin
e等, Naturq, 285 , Ill1. 456−461 (198
0) ) .およびヒト白血球インターフェロン[Goedel 1等1岡垣r
e, 287 + pp. 411−416 (1980) ;およびGoed
el I等, Nature. 290 , pp. 20−26 (1.98
1) 〕を含む。
可能な場合は必ず,ヌクレオチ1′塩基を用いての望みの遺伝子の部分的なある
いは全部の製造は,組替えDNA方法で使用する遺伝子の調製のもっと望ましい
手順を持つ。そのような製造に必要なものは,当然のことながら,望みのポリペ
ブチじの正確なアミノ酎晒elリの知識である。この情報があれば,蛋白質を生
み出ずDNA i!1コード■ち,適切に酎汐リされた塩基トリプレソト・フト
ン)を酎画することが可能となり,対応する合成二本鎖DNA配列を作ることが
できる。゜製造方法とcDNA合成方法との組合せがヒト成長ホルモン用の遺伝
子を作り出すのに使用されたと報告されている。特に,製造された72ヌクレオ
チド塩基対の直線状二本鎖DNA iE’JIJ (望みの191アミノ酸ポリ
ペプチドの最初の21アミノ酸を決めるコドンを持つもの)が,アミノ酸番号2
5−191用のコードを持つcDNA誘導二本鎖に結合されて,変性pBR32
2プラスミトのiヱ2・プロモーター/レギュレーター配列力廖脚する遺伝子座
に挿入された(Goedell等,’ Nature. ?81 , pp.
544−548 (198]) )。
比較的にr短い』生物学的に機能するポリペプチド,例えば1 ヒト・ソマトス
タチン(14アミノ(自)およびヒト・インノユリン(21アミノ酸および30
アミノ酸の2ポリペプチド鎖)用のコードを持つ遺伝子の製造には完全な合成手
順が使用されている。
ソマトスタヂン遺伝子!手順[1 takura等, Science , 1
98 , pp. 1056−1063 (1977)〕においては,5寓基対
遺伝子力酢られ,この遺伝子では,4列話基対が必要な14アミノ酸を定めるコ
ドンであり,そして,i@基対が追加されて,構造遺伝子を微生物トランスフォ
ーメイション・ヘクターに結合するのに用いられる『付着末端』一本鎖終末領域
の形成を可能としている。特に,この遺伝子はβガラクトシダーゼ酵素遺伝子の
末端近くに挿入され,その結果生しる融合遺伝子は融合蛋白質として発現さ五,
この蛋白質から臭化シアン切断によってソマトスクチンが分離された。ヒト・イ
ンシュリン遺伝子の製造は,先に述べたように,2】アミノ酸鎖と30アミノ酸
鎖のコードを持つ遺伝子の調製を伴った。18デオキシオリゴヌクレオチド断片
を結合して長い方の鎖用の遺伝子が作られ,11断片を結合して短い方の鎖の遺
伝子が作られた。各遺伝子はβガラクトシダーゼ遺伝子とともに融合遺伝子を形
成するのに使用され,個々に発現したポリペプチド鎖は酵素的に分離され結合さ
れて完全なインシュリン分子を形成した。 (Goedel1等+ Proc.
Nat. Acad. Sci. U.ジし76. pp. 106−110
(1979)。〕上記の各手順において,デオキシオリゴヌクレオチド断片は
調製され,そして,下記の一般手順に従って順匁吉合された。 〔例えば, A
garwal等,迫切些,ηL,ρp. 1−7 (19』 (自)ち,5’−
3″旧ワデオキシオリゴヌクレオチド断片は,酵素的に第2のr頭j断片に結合
された。これら2つのr頭』鎮のPIJは,第1頭鎖の半分と第2頭鎖の平分と
に相補性を持つ塩基配列を持つ『尾』 (即ち,3゜から5゜柳ワ鎖を使用する
ことで可能になった。結合した後で,頭鎖の補(14結合の塩基は,形成された
二重部分から『突き出すj0第2の底鎖力伽えられるが.この鎖は,突き出した
頭鎖の5乃至6塩基補体を含み2 さらに追加の5乃至6塩基が加わるが,これ
は尾一本鎖部分として突き出る。そし・で,2つの尾鎖は一緒になる。このよう
な逐次的な付加は完全な遺伝了仮ソリが形成されるまで続けられ全手順は非常に
時間が掛かり且づ非常に不能率である。
全遺伝子合成の前述の方法の時間力寸卦かるーという特徴は,先に言及した2つ
の『短い』インシュリン遺伝子の糾み立てを行うのに少なくとも4人の研究者に
よる3カ月に渡る作業が必要であったとい分晧に良<{4iされている。さらに
.ヘククーの挿入に成功するには比較的に少量の製造された遺伝子が必要なだけ
であるが,上記の合成手順は総収率が非常に低く (1結合当たり20%のオー
ダー),処方に細心の注意を払って従っても選択された短い遺伝子のごく少量の
分離さえも保証されるものではない。合成可能な最大長の遺伝子は,lllil
々の短い断片を接合する効率によって明らかに限度がある。そのような結合反応
が旦ほとd要であり.前述の各反応の収率が■であるとすると,得られる正しく
合成された遺伝物質の量はynに比例する。この関係は指数関数的であるので,
1結合反応当たりの収率の僅かな増加でも,合成できる最大遺伝子の長さは大幅
に増加することになる。
上記の方法の不能率さは,主に望ましくない中間生成物の形成によるものである
。→1を挙げると.尾の『鋳型J鎖を伴うアニールされた頭鎖を形成する最初の
反応においては望ましい反応は5
?あろうが.実際に得られる生成物は
a \ a ,
あるいは, ■一一』■■一,X■〜一±一−あるいは同様のものであるかも知
れない。さらに,{固々のデオキシオリゴヌクレオチドカ《長くなればなるほど
,それら力勃力学的に安定した自己会合,例えば2 rヘアピンjあるいは集団
を形成する可能性が高まる。
合成効率を高めるための提案はこれまですぐに出てくる状態ではなく,最近に『
現在得られる方法によっては.約30ユニノ1・のアミノ酸よりも長いペプチド
を合成することは経済的に不可能であり,多くの臨床的に重要な蛋白質はもっと
長いものである』ど報告された。 〔^haronowi tz等。5cien
tific Am−eけcan , 24’y , No. 3. pp. 1
40−152. p.]51 (1981)。〕
大きな遺伝子の合成にかかわる『経済的実行可Mid生」の例が,ヒト白血球イ
ンターフェロンの全合成の努力の『成功Jの最近の発表にのることができる。
(Ed(He等, Nature, 292 . pp. 756−782 (
1981)。〕簡lyに要約すると,約15塩基を含む67の異なるデオキシオ
リゴヌクレオチドが合成され,上記の種類のr50%重なりJ手順によって接合
されてI1の短い二重型を形成した。次ぎに,これらは4つのもっと長い二重型
に糺み立てられ前述の二重型は最後乙こ接合されて,166アミノ酸蛋白質のコ
ードを持っ514塩基対遺伝了をもたらした。この手順は,著昔等がr迅iLと
特徴付けたものであるが,5人の研究者の約1カ年に渡る努力を要したものと確
実に推定さね7組み立て81画の効率は明らかに非常に低い。雪列として,出発
点となった67のデオキシオリゴヌクレオチドはそれぞ相Opモルが用意され,
11の中間サイズの二重型を形成するのに使用されたが,4つの大きな二重型の
組み立てが達成された頃には.全遺伝子を最終的に組み立てるのに使用できる長
い二重型の収量は僅かに糸鈴.Ol pモルだけであったことを指摘することが
できよう。
産業におよび製薬に重要な蛋白質の微生物による発現のための組み替えDNA技
術の実施の別の一面は, 『コドンの優先性Jの現象である。遺伝的にトランス
フォームされた宿主細胞内の遺伝子の発現の現存する機構が『働いて』望みの生
成物を作り上げることは既に述べたが,微生物内で達成される発現のレヘルは太
き《異なる可能性があり,部分的には挿入された外来性遺伝子内に存在するアミ
ノ酸仕様遺伝コードの特定の代替形によって変わる。4つの可能なヌクレオチド
塩基の『トリプレノトJ ・コドンは,64の異なる形をとりうる。これらの形
が僅か20の異なるアミノ酸(さらに転写の開始および終了)のメノセージをも
たらすということは,゜アミノ酸G三よっては2つ以上のコドンによってコード
を決めることが出来ることを意味ケる。実際のところ.アミノ酸によっては6つ
もの『冗長なノ代替コドンを持つものもあり,1つの必要なコドンし力寸寺たな
いものもある。いまだ完全には理解されていない理由によって,代替コドンは異
なる種類の細胞の内在性DNA内にいささかも均一に存在しておらず,ある種の
細胞内のある種のコトンには異なる自然の階m 即ち,r耽生」カ寺在するよう
に思われる。
雪列として,アミノ酸ロイシンは, CTA, CTC, CTG, CTT,
TTAおよひ゛TTG (それぞれ疏N八コド7, CUA, CIJC,
CIIG, (;110, ullAおよびtlllGに対応する)を含む60
NA:lトンの何れによっても仕様が決まる。微生物のゲノム・コドン頻度の徹
底的な解析によって.』.替U細菌の内在性DN^はCTGロイシン仕様コドン
を最も普通に含むことが判明し,酵母および変形菌類のDNAはTT^ロイシン
仕様コドンを最も普通に含むことが判明した。この階層性にかんがみて,』,剋
宿主によってロイシンに冨んだポリペプチドの高レヘルの発現を得る可能性は,
ある程度までコドンの使用の頻度Gこよって決まると→畳こ考えられている。例
えば, TTAコドンの豊富な遺伝子は,まず藺違いな< E. coliにお
いては発現が少ないが, CTGの豊冨な遺伝子はポリペプチドをおそらく多《
発現するであろう。同様に,酵母細胞がロイシンの豊富なポリペプチドの発現の
ためのトランスフォーメイション宿主細胞である場合は,挿入されたDN八で使
用するのが望ましいコドンはTTAであろう。例えば, Gran.tham等
, ’Nucleic Acids ResearcTo 8 + pp. r
49−r62 (1980) ; Grantham等,Nucleic Ac
ids Research, 8 , pp. 1893−1912 (198
0) ;及びGrantham等, Nucleic Acids ’Rese
ar6, L. pp. r43−r74 Q98Dを参照のこと。
別み替えDN八手法にコドンの優先性現象が恵味するものは明白であり、そして
,この現象は首尾よくトランスフォームされた宿主生物において外来性遺伝子の
高い発現を達成するのに失敗した過去の多くの例を説明するのに役立つ可能性が
ある。即ち,ram生』の低いコドンが挿入された遺伝子に繰り返し存在して,
発現のための宿主細胞のtsth劾率的に働かないのではないか。この現象は,
予定の宿主細胞が優先するコドンを含むように設計された完全に製造された遺伝
子は組み替えDNA手法を実施するだめの外来性遺{d勿質の望ましい形態をも
たらすとい51%g命に導《。このような関係において,コドンの選択を可能と
する迅速且つ能率的な全遺伝子製造手順が存在しないことは,この技術における
進歩のより深刻な障害を成しているように思われる。
本発明の背景にすくなからず関係するのは,生物学的に活性のある物質の眺 イ
ンターフェロン(IFN )の調製および使用に関する技術である。インターフ
ェロンは分泌さわる蛋白質であり,かなりよく確定された抗ウイルス性,抗腫瘍
性,および免疫調節性を持つ。例えば, Gray等, Nature, 29
5 , pp. 503−508 (19B2)およびEdge等,前掲,およ
びそれに示された参照文献を参照のこと。
抗原性および生物学的および化学的性質に基づいて,ヒ1・・インターフェロン
は3つの大きなクラス,即ち, IFN−α(白血球) , IFN−β(至)
蒲速細lI(イ)およびIFN−γ(蝮に分類されている。ウイルXBh!il
l!−安定性インターフェロン(IFN−αおよびIFN−β)の構造および性
質についてはかなりの情報が蓄積されている。これらは均質になるまで純化され
,少なくともWB分的なアミノ酸配列が確認されている。IFN−βlおよびI
FN−α複遺伝子ファミリーのクローニングされたcDNAおよび遺伝子配列の
解析によって1多くのインターフェロンの完全なアミノ酸賃71Jを演鐸するこ
とが可能となった。さらに,」.延におけるIFN−β1および幾つかのIFN
−αの,そして酵母におけるIFN−αlの効率の高い合成が.これらの蛋白質
を大量に生物学的に活性のある形態で精製することを可能とした。
種々の分製促進襲識を受けたリンパ球の培養内で一般に生成されるインターフェ
ロンであるIFN−γの構造および性質に関する情報はもっと少ない。IFN−
r L!Jllに不安定で. IFN−αあるいはIFN−βに対して調製さ
れた抗血清とは交差反応しない。IFN−γは広範な生物学的作用があるものと
考えられそれらにはIFN−αおよびIFN−βの抗ウイルス作用の増強も含ま
fy IPN−rはウイルスおよび細胞の特異性および誘導される抗ウイルス性
機序の点でIFN−αおよびIFN−βとは異なっている。粗調製したものを用
いての試験管内の研究は. IFN一丁の主な機能は免疫調節因子としての機能
であることを示唆している。トランスフォームされた細胞に対するIFN−γの
抗増殖効果は, IFN一αあるいはIFN−βの1餌音から100倍で,ある
と報告されており,新形成の治療に用いる可能性があることを示している。不ズ
ミ■FN−r製寿1は,マウス肉腫に対して優れた抗腫瘍作用を持つことが示さ
れている。
ヒ} TFN−γのコードを持つcDNA配列を含む組み替えプラスミトが分離
され特性力髄認されたと最近報告された(Gray等,飼リ。』.幀および培養
モンキー細胞内のこの配列の発現は,本当のヒトのIFN−γの性質を持つポリ
ペプチドを生したと報告されている。発表によると, cDNA配列および『成
熟』ポリペプチドの推論された146アミノ酎酒己列は,推定されるリーダー配
列を除いて,下記の通りである。
以前に発表された配列では,グルタミンではなくアルギニンカ呪列の位匠140
に示された。 (従って,別に示さない限り,『ヒ1一免疫インターフェロン」
あるいは簡単にrlFN−γ」は〔^rg 140 ]および(Gin 140
)の両形態を包含するものとする。)上述した種々のインターフェロンの広範
な生物学的作用の故に,インターフェロンの合成ポリペプチド類似体を作り出す
ことは,このクラスの化合物のl版上の可能性の完全な具現化に非富に大きな意
義がある。組み替えDNA手法によって今日までにもたらされた大量のインター
フェロンの分離の利点にもかかわらず,この分野の専門家はインターフェロンの
合成ポリペプチド類似体の調製にこれという成果を収めていない。
言い替えると, Gray等,前掲のIFN− rのコードを持つ遺伝子の分離
の研究,およびEdge等,前掲の完全に製造された■FN−αl遺伝子をもた
らすための多大な努力は,単一の非県に精密に定められたポリペプチド翫ツリの
発現のための遺伝物質のみをもたらした。『正真の』ポリペプチドとたとえ1つ
のアミノ酸の種類あるいは位置でも異なるヒトIFM− r類似体の大量の微生
物による発現を可能にする手順(特定の部位の突然変異生成の手段は別として)
は全く存在しない。同様に. Edge等,前掲によって調製されたポリペプチ
ドとアミノ酸が1つ異なるIFN−αl m.似体の調製では,1つのトリプレ
フトーコトンが異なる全く新しい遺伝子を作り出すのに更に1年の期間が必要に
なると思われる。対象遺伝子の断片を切出して変種のポリペプチド配列のコーデ
ィング情報を含む断片で置き換えるためのあつらえの手段は存在しない。さらに
.報告されたcDNA7I1−嗣將され製造されたDNA配列を変えてフトンの
用法を変えることは,選択可能な『オプションJではない。
カ乳組み替えDNA手法による変種インターフェロン・ポリペプチド類のgTi
i製の報告は, IFN−αjおよびIFN−α2のためのヒト遺伝子の『ハイ
ブリンドJの調製および発現に関連するもののみである(Weck等, Nuc
leic Acids Research, 9 , pp. 6153−6]
68 (1981)およびStreuli等+ Proc. Nat.八cad
. Sci. lJ.s^,+ 78 , pp. 284B−2852 (1
981) ).得られたハイフ刃ノドは,8つのヒト(cDNA誘導)遺伝子の
2つが偶然に翫7+1のなかに1度だけ含まれていることを知って作られた遺伝
子断片の4つの可能な組合せから成り,塩基配列は細菌エンドヌクレアーゼの制
限エンドヌクレアーゼ切断部位Pvu ITおよびBgllTに幻応する。
従って,本技術分野において1ヌクレオチド塩基からインターフェロン等の大き
なポリペプチト−のコートを持つ製造されたDNA iiJlの完全な合成のも
っと効率のよい手順が切望されている。さらに,自然に生しる形態のものから1
つあるいはもっと多くの選択されたアミノ酸の種類および/あるいは位置が異な
る合成ポリペプチドの微生物的発現を可能とするような,変種形態の合1i3i
MEJ1の迅速な作成のた′めの合成方法が必要である。
要約
本発明は,長さ力甲柁ooヌクレオチド塩基対を超える直線状二本鎖DNA [
!IJの完全な合成のだめの新規な,迅速な且つ効率の高い手順を提供するもの
であり,前述の1511は望みのポリペプチドの広範な異種の合成を司る構造遺
伝子で全て出来ている場合がある。
本発明によると、長さ力傍謔OO塩基対を超え3且つ、アミノ酸の事前に錘され
た連続配列の発現をこの配かjを含む選択された0随ベクターによってトランス
フオームされた選択された宿主微生物の中でおこなわせるためのコードを持つ直
線状二本鎖11NA配列は、下記から成る方法によって合成される:
(a) 長さ力%tlOO塩基対あるいはそれ以上の2つ以上の異なるサブユニ
ット直線状二本鎖DNA配列を9選択されたアッセンブリー・ベクターの内部で
組み立てるために調製し。
調製された各々の異なるサブユニットDNA翫ツリは2発現されるべき前述の事
前に定められたアミノ簡改すの異なる連続部分のコードを持つ一連のヌクレオチ
ド塩基コドンから成り。
前述のサブユニ7Fの第1のものの1つの終末領域は、塩基配列の一部分から成
り、それは第1の制限エンドヌクレアーゼによる切断の認識部位をもたらし、前
述の識MVA広ま前述の選択されたアッセンブリー・ベクターにサブユニットが
挿入されたのちにこのベクターのなかに1度あるかあるいは全く無いかどちらか
であり、前述のサブユニットの第2のものの1つの終末領域は、塩基翫7+1の
一部分から成り、それば前述の第1のエンドヌクレアーゼ以外の第2の制限エン
ドヌクレアーゼによる切断の認識組粒をもたらし、このmW聞立ば前述の選択さ
れたアッセンブリー・ベクターにサブユニット力1重人されたのちにこのベクタ
ーのなかに1度あるかあるいは全く無いかどちらかであり。
サブユニットの残りの終末領域全部の少なくとも半分は、前述の第1および第2
のエンドヌクレアーゼ以外の制限エンドヌクレアーゼによる切断の認識部位部分
(望ましく番おぐリントロームの6塩基対認識fmのを成し、この認識謂凱オ市
述の選択されたアッセンブリ−・ベクターにすべてのサブユニットが挿入された
のちにこのベクターのなかに1度そしてただ1度だけ存在し;且つ
(b) ステップ(a)で調製された前述の各サブユニットDNA配列を順次に
選択されたアッセンブリー・ベクターに挿入し、各挿入に続いてアッセンブリー
・ベクター翫ツリの生物学的l除行い、それによって、事前に定められた連続ア
ミノ[lJのコードを持つ望みのDNA配列を含むDNAベクターを形成し、そ
して1組み立てられる望みのDN^配列は、その中間位置に、制限エンドヌクレ
アーゼによる切断のための少なくとも1つのユニークな、望ましくはパリンドロ
ームの6塩基のm立を含む。
上記の一般的な方法は、望ましくは2 さらに望みのDNA Kll+Jをアッ
センブリ−・ベクターから分離するステップを含み、望ましくは、新規に製造さ
れたIINA配列のクラスの1つをもたらすもので、前述の新規の配列はその中
間位置に制限エンドヌクレアーゼによる切断のための少なくとも1つのユニーク
なパリンドロームの6塩基認識分を持つ。このようにして分離された翫ツリは2
次ぎに別の「発現」ベクターに挿入さね、ア・ノセンブリー・ベクターが増福さ
れたものと同し或いは異なる微生物によって望みのポリペプチドが直接に発現さ
れる。この方法のその他の望ましい実朧列においては、少なくとも3つの異なる
サブユニットDNA発現がステップ(a)によって調製され順次に前述の選択き
れたアッセンブリー・ベクターにステップ(b)によって挿入さねそして得られ
た望みの製造されたDNA FEJIJは、その中間位置に制限エンドヌタレア
ーゼによる切断のための少なくとも2つのユニークなバリッドロームの6塩基認
識部位を含九合成されたIINA配列は、生物学的に活性のポリペプチドのコー
トを持つ前述の構造遺伝子から成り5そして、製造されたDN八へ列においては
、ヌクレオチド塩基の西011は、前述の選択された宿主微生物におけるコドン
の優先的発現特性に基づいて同しアミノ酸を指定ずち代替コドンのなかから選択
された1つあるいはその以上のコドンを含む。
本発明の新規な生成物は、長さ力傍!f200塩基り1を超える製造された直線
状二本鎖開^配列で、この配列を含む選択されたDNAベクターによってトラン
スフオームされた選択された宿主微生物による事前に定められた連続アミノ崗1
fflJの発現のためのコードを持つもので、その中間位置に匍諏エンドヌクレ
アーゼによる切断のための少なくとも1つのユニークなパリンドロームの6塩基
認識部位を持つことを特徴とするものを含む。前述の製造された配列の生物によ
る発現のポリペプチド生成物も含まれる。
実例として1本発明により、ヒト免疫インターフェロン(IFN−γ)およびヒ
ト免疫インターフェロンとは1つあるいはそわ以上のアミノ酸の種類および/あ
るいは位置が異なる新規の生物学的機能類似体ポリペプチドを合成するためのコ
ードを持つ新規の製造された遺伝子がもたらされる。Fサブタイプ(’LeJF
N−F JあるいはrIFN−αFJ)のヒト白血球インターフェロンおよびそ
の類似体、および共働ヒト白血球インターフェロンの合成のためのコードを持つ
製造された遺伝子ももたらされる。
本発明の方法の実施に使用するDNAサブユニット翫jすは、望ましくはヌクレ
オチド塩基から、共同所存の同時出願された合衆国特許出願番号375.493
にYi tzhak 5tabinskyに開示され「構造遺伝子の製造および
発現」 (代理人の整理番号鵠50)と名前をつけた方法に従って合成される。
ba′Jに要約すると一般的な方法は下記のステップから成る。
(1)2つあるいはもっと多くの異なる直線状の二重型DNA鎖を調製し、各二
重型鎖は12あるいはもっと多くの選択された十所紹す畠基対の二本鎖領域を含
み、さらに鎖のi培に3つから7つの選択された塩基の頭一本鎖終未配列および
/あるいは鎖のもう1つの端Gこ3つから7つの選択された塩基の尾一本鎖終才
酒&lJを含み、各二重型DNA Lt4の各一本幀終未配列は、調製されたそ
の他の二重型rlNA鎖の何れかの多くて1つの一本鎖終未配列g1基相補体か
らなるものであり、そして
(2)ステップ(1)で調製された各二重型DNA鎖を、ステップ++1で調製
さ相開i性一本鎖終未配列を持つ1つあるいは2つのことなる二配酉彫こアニー
リングし、それによって1つの連続した二本11IDNA 1iJlを形成し、
この二本鎖DNA配列は少な(とも27の選択された塩基対の二重型領域を持ち
、前述の塩基対はステップ(1)で調製された二重型DNA鎖の−M−’f4に
未配列のHJ?J+生会合によって形成された少なくとも3つの塩基対を含み、
さらζこ前述の一二謁抽NA配列は3つから7つの塩基の一本鎖頭あるいは尾終
末領域をOから2つ持つ。
サブユニ、トの製造の望ましい一般プロセスにおいては、少なくとも3つの異な
る二小型DNA鎖がステップ(11によって柵製さ札そのようにしてHEMされ
た鎖は全て1つのアニーリング反応混合物のなかで同時にアニールされて単一の
連続二重型鎖DNA配列を形成し。
、この配列は少なくとも42のj用尺された塩基対の二重型領域を持ち1前述の
選択された塩基対はステップ(1)で調製された二重型鎖の一本鎖終オ酒Jりの
相補性会合によノツ形成された3つあるいはもっと多くの塩基対の少なくとも2
つの近接しないセットを含む。
望ましいサブユニット製造プロセスの二重型DNAN開鎖間テップf1.lは、
望ましくは下記のステップから成る。
(a) 選択された直線状配列内に15以上の塩基を持つ第1および第2の直線
状デ第4−ソオリゴヌクレオチド断片を作り、第2の断片の塩基の直線掘ヒ11
は第114Ii片の塩基の配列の金相補体から成るが、但し、第2の断片の少な
くとも→陽よ、第1の断片を完全ζこ榴山するものに続いて3つから7つの選択
された塩基の追加直線Jfl&lJを含むか、あるシ)Gま第1の断片の終末配
列G斜…gりな3つから7つの塩基の直線状の配列を欠くかのいずれかであるが
、しかしながら、第2の断片は追加の塩基配列を持つことも、その両端に塩基配
列を欠くこともあってはならず;そして
(b) 第1および第2の断片を断片間の相補的会合を促進するような条件にお
L)−ζ組み合わモて1つの直X店に二重型開へ鎖を形成する。
形成されたニオ鎖DNAサブユニット配列内の塩基の配列は、望ましくは予定さ
れた宿主微生物1例えば、酵母細胞あるいは細菌2特に」、q司ユ細菌内でのコ
ドンの(侶四勺発現特性に基づき同しアミノ酸を指定する代替コドンのなかから
選択された1つあるいはもつと多くのトリブレット・コドンを含む。
本発明によって、」、印り宿主細胞内での選択された外来性遺伝子の発現のレヘ
ルを」二げるための方法およ固設4の改善ももたらされる。端的に述べると1発
現ヘクターは、ポリペプチド・コーディング領域の」二重の選択されたD〜A配
列を含むように構成され この選択された配列は、高く発現された内在性ポリペ
プチドに伴うゲノムのl coli 11弘に存在するりボソーム結舖附の複製
である。現在望ましい選択された配列は、アラクー・メンプレイン蛋白F (’
OMP−F J )の」、(Qし発現乙こ伴うリポソーム結合部位配列の複製で
ある7
本発明のその他の怜牧および長所は、下記の本発明の詳細な説明を考察すれば明
らかになろう。
…印■莫明
本明細書で用いる場合は、 DNA酎7耐1あるいは遺伝子に使われる「製造さ
れたJの用語は、ヌクレオチド塩基の組み立てにより完全に化学的に合成される
生成物か1あるいはそのように化’Fft’Jに合成された生成物の生物学的反
復複製から得られる生成物を意味する。そのようなものであるので、この用語は
生物学的起票の開始材料を用いるCDNA方法あるいはゲノムのクローニング方
法論によって「合成Jされた生成物を除外する。下記の第1表は、不明?11書
においてアミノ酸を示すのに使用される略称を示し、几PACの推奨する1文字
呼称を含む。
第1表
アスパラギン酸 Asp D
グルタミン酸 Glu E
フェニルアラニン Phe F
グリシン cry G
ヒスチジン His H
メチオニン Met M
アスパラギン ASnN
プロリン Pro P
グルタミン Gin Q
トリプトファン Trp 讐
チロシン Tyr Y
下記の嗜斜まヌクレオチド塩基に用いるものとする:A−アデニン、G−グアニ
ン;T−チミン:U−ウラシル;そしてC−シトシン6本発明の理解を容易にす
るために、下記の第■表および第■表は、 DNAの64のトリプレット・ヌク
レオチド塩基コドンと20のアミノ酸との相関関係表、およびそこに指定される
転写終了(「停止」)機能を示す、IINAの対応する相関を決定するには、こ
れらの表のTをUに置き換える。
第非表
第1位置 第2位置 第3位置
Phe Ser Tyr Cys T
T I’he Ser Tyr Cys CLeu Ser、 5top 5t
op A1、eu Ser 、5top Trp GLeuProHis、Ar
gT
CLeu Pro His ArgC
LeuPro’、GlnArgA
Leu Prg Gin Arg G
11e Thr Asn Ser ’T八八leThrAsnSerC
11e Tbr Lys ArgA
MetThrLysArgG
νalAlaAspGlyT
GVal八1aへspGlyC
νa1 ^1a Glu Gly A
Val ^Ia Glu Gly G
第旦表
アえス酸 指定ユl−’7
(A) アラニン GCT、 GCC,GC八、 GCG(C) システィン
TGT、 TGC(D) アスパラギン酸 島T、 GAC(E) グルタミン
酸 GA八、 GAC(F) フェニルアラニン TTT、 TTC(G) グ
リシン GGT、 GGC,GGA、 GGG(H) ヒスチジン CAT、
CAC(1) イソロイシン 八TT、^TC,AT八(K) リジン へへへ
、 AAG
(L) ロイシン TTA、 TTG、 CTT、 CTC,CT八、 CTG
(M) メチオニン 八TG
(N) アスパラギン 八TG
(P) プロリン CCT、 CCC,CC八、 CCG(Q) グルクミン
C4八、 CAG(R) アルギニン CGT、 CGC,CGA、 CGG、
AGA、 AGG(S)セリンTCT、TCC,TCへ、TCG、AGT、八
GC(T) トレオニン ACT、 ACC,AGA、 ACG(■) バリン
GTT、GTCGT八、 GTG(W) トリプレット〉TGG
(Y) チロシン TAC,TAT
STOPT八八、TAG、へへ八
二本鎖DNへの’IIIIWaエンドヌクレアーゼ切断の「パリンドロームのJ
遮す図qは1頭と尾の塩基相補体との間に左から右および右から左への文冴剃
生を示すもの、即ち、5゛から3′末端までの回復冊立の相補性塩基配列のr読
み」が司−であるものである。制限エンドヌクレアーゼによる切断のためのパリ
ンドロームの6塩TA&1EJl立の例としては、 H4ndI[Iによる切断
の部位があるが、その頭および連鎖の5゛から3゛はAAGCTTである。非パ
リンドロームの6塩基利尿部位の例としては、 EcoP15による切断部位が
あり、この頭鎖はCAGCAGと繰り返しを示す。連鎖塩基相補体の5゛から3
゛はCTGCTGである。定義によって本質的に、奇数(例えば5.7)の塩基
からなる制mWi1mtま非パリンドロームである。エンドヌクレアーゼによっ
ては1つの部位のいくつ力1の変形部位で切断するものもあり、この部位はパリ
ンドロームの場合もあればそうでない場合もある。1例を挙げると、 Xho
Hは(いずれかのプリン) GATC(いずれかのピリミジン)を読み、これに
はパリンドロームの配列AGATCTおよび非パリンドロームの配列GGATC
Tも含まれる。先に述べたrBRL制限エンドヌクレアーゼの一覧表」を参照す
ると、エンドヌクレアーゼを認識する6塩基配列のパリンドローム的部位は、
Bbrl、 Chum、 H4n173. Ein91R,旧nblll、 l
1inblll、 H4nd’lll、 H4nfH,Hsul、Bglll、
5tul、RruL C1al、 八vaIII、 Pvull、SmaL X
mal、Eccl、 5acII、5bol、5brl、5hyLSstII、
TgII+Awll、PvullRshl、Rspl、Xn1l、XorIl、
Xmalll、Blul、Msil、5cul+5exl、 Sgol、 5l
al、 5lul、 5pal、 Xhol、 Xpal、 Bcc170.
Bsu1247. Pstl、5alPI、 XmaIl。
Xorl、 EcoR]、 Rsh63(H,5acl、 5stT、 5ph
l、 BamHL BamK1. BamNL BamFl、 Bstl、 K
pnl。
5ai1. χaml、Hpal、Xbal、AtuCI、Be1l、Cpel
、5stlV、Aosl、Mstl、Ba1l、 八suI+、およびMla+
に限られる。非パリンドロームの6塩基翫7+Jのみを認識するエンドヌクレア
ーゼは、 Tthlllll、 EcoP15. Aval、およびAvr■に
限られる。パリンドロームと非パリンドロームの6塩基配列の両方を認識するエ
ンドヌクレアーゼには、 Hael、 H(HiAT、 Acyl、 Aosl
l、 八5ulTI、 Accl、ChuII、 H4n173. Hindl
l、 MnnT、χhoIl+ HaeU、 1IinH1,Ngol+および
EcoRI’がある。
こね坊・ら生成する望みのポリペプチドの構造が決まると3本発明の娼餠よ下記
を必要とする。長さが100塩基対以上の2つあるいはもっと多くの異なる特定
の連続二本鎖DNAサブユニット配列で適切な構成の末端部分をもつものを調製
すること。選択された宿主生物のなかでハイブリッド・ヘククーの中[里耐帛を
行いながら選択されたアッセンブリ−・ヘククーにサブユニットを順次挿入する
こと;アッセンブリー・ヘクター(あるいはサプコ。
ニットから製造されたDNA ME!+lJを含む別の選択された「発現」ヘク
ター)を用いて適切な選択された宿主をトランスフオームすること。および、宿
主生物に発現されたポリペプチド発現を分離することである。その最も効率の良
い形態においては1本発明の月餠よ、N造された酊ツリのアッセンブリーとポリ
ペプチドの大量発現とに同じヘクターを用いる。同様に2発現に利用する宿主微
生物は通常は、サブユニ・7ト・アッセンブリ−、プロセス÷実施される増福に
用いられるものと同しである。
域を備えることが可能であり,あるいはベクター内に存在するブロモークー/レ
ギュレーター翫ソリによる発現の制御が可能となるような仕方でベクターに取り
込まれることが可能である。本発明の製造されたDNA配列は,プラスミド内に
存在する遺伝子(例えばβガラク1・シダーゼ)に適切に取り込まれて製造され
たDNA配列によってコートが定まる望みのアノセンフ刃一翫71Jを含む融合
ポリペプチド生成物のコードを持つ融合遺伝子を形成することができる。
本発明の望ましい実施形態においては,製造されたポリペプチドのサイズは2約
6あるいは75アミノ酸から糸勧00あるりはそわ以上のアミノ酸の範囲である
。選択されたトランスフォームされた宿主生物による望みのポリペプヂトの高レ
ヘルの発現は8宿主によって優先的に発現される1つあるいはもっと多くの代替
コドンを含むDNA配列の製造によって促進される。
長さが100から200塩基対の二本鎖サブコーニノl・DNA配列の製造は1
先に言及した先行技術アノセンブリ一方法に従って進めることも出来るが,望ま
しくは上述したStabinskyによる合衆国特許出願番号375,493に
開示され且つ本発明の実施の下記の例の幾つかに使用された迅速な能率的な手順
によって達成される。端的に云うと,これらの1順は3デオ的に短い一本鎖領域
とともに含む。二本鎖領域は,望みのポリベプチトの前述のアミノ酸翫ツリの始
めの,終末の,あるいは中間部分のアノセンブリーを指定するのに必要なフトン
を含む。可能な場合は,予定される宿主(例えば, E.coli)によって優
先的に発現される代替コドンが使用される。最終的に組み立てられるラブユニッ
トDNA配列において占めるべき相対的位置によって異なるが,二重型鎖の一本
鎖領域は塩基配列を含め.これは2他の二重型鎖の塩基によって相補されると.
望みのポリペプチド西Jl内のアミノ酸を指定ずるコドンをもたらず。
この手順に従って形成された二重型鎖は.次に相補性の短い一本鎖領域を持つ1
つあるいは2つの異なる二重型鎖に酵素的にアニールされて,望みのポリペプチ
ド断片のコード鎖の1つのアニーリング反応を実施することによって強化される
が,前述の二重型鎖の短い一本鎖領域は,その他の二重型鎖のせいぜい1つの他
の一本鎖領域の塩基の相補体となる。その他の二重型の一本鎖領域1つだけを特
定的に相補する短い一本鎖領域を形成された全ての二重型鎖を用意することは,
遺伝コードの冗長性の範囲内で,そして望ましくは.予定される宿主生物のコド
ンの優先性を考慮して代替コドンを選択ずることにJって達成される。
イ反巴のポリペプチドのコードを操屑反巳の長いDNA翫ツリの製造のT記の説
明は,本発明の実施を,取分けサブユニットDNA 翫jlの適切な終末配列の
形成に関連して写実的に説明する役にたつと思われる。
望みの生物学的に活性のあるポリペブチトを分離し,そのアミノ酸を順番に配列
して,連続する配列の100のアミノ酸残基の構成を明らかにする。ポリベプチ
トの微生物学的発現のための製造された遺伝子の形成は,選択された宿主生物の
トランスフォーメイソヨンに使用される選択されたウ・イルスあるし鴎訂■太プ
ラスミドDNAへクターへ挿入するための少なくとも300塩基対のアノセンブ
リーを必要とする。
製造された遺伝子を構成する前に,予定される微生物宿主の種類を考劇一る必要
があるが,それは,宿主力洗に分かっていれば宿主種のコドンの酬生を考慮して
コドンを選択できるからである。この記郎こおいてはE. coli細菌宿主を
選択するものと仮定する。
製造された遺伝子の構成において考慮すべき第2の点は,アフセンブリー・プロ
セスで用いられる予定のDN八ヘクターの種類である。適切なヘクターの選択は
,制限エンドヌクレアーゼ酵素によるヘクターの切断部位に関する現在の雉纏こ
基づく。もっと具体的には,アノセンブリー・ヘククーは2サブユニットの容易
な挿入を許すエンドヌクレアーゼ切断澗立をもたらずDNA翫jリを含むかどう
かに基づいて選択される。この点に関しては,選択されたアッセンブリー ヘク
クーは,望ましくは少なくとも2つの制限部位を持ち,前述の制限slQLまサ
ブユニノ1・挿入プロセスの実施の前にはヘクター内で1度しか叩ち,−GAA
TTC−
『ユニーク』である)起きない。この説明においては,1つのEcoRI制限部
位, −CTTAAG−−CAGCTG−
,および1つのPvu It制限制立,−GTCGAC−を持っ仮想環状DNΔ
ブラフ4ドを仮定する。
次に3アミノ酸の代替コドンカ碍られるかどうかを考慮するために望みのポリペ
プチドのアミノmりを解析する(望ましくは1予定される』.如り.宿主のコド
ンのP生を考慮する)。この情報を得てから,2つのサフ゛ユニソ}DNA 9
リを設計するが,望ましくは前述の西Jル縣5150対のオーダーの長さを持つ
ものとし, N91Jはそれぞれ望みのポリペ?チトの全アミノ酸銖jl1の約
半分のコートを持つ。この説明においては1製造された2つのサブユニットは’
AJおよび’BJで呼ふ。
本発明の方法は.前述の2つのサブユニットに適用されると,一般に下記を必要
とする。即ち,ザブユニットの1つをアンセンブリー・ヘククーに挿入すること
。形成されたノ\イブリノド・ヘクターの増福。および第2のザブユニットを挿
入して適切な配列に組み立てられたザブユニットを含む第2のハイブリノドを形
成することである。この方法は,2つのサブユニ,トを接合−て接合された末端
が連続した事前に選択された塩a改IJをもたらして連続的な事前に選択された
アミノ酸配列のコードを持つようにすることを要するので,もう一方のサブユニ
ット.に接合される製造されたサブユニットの終末領域を構成する塩基の種類お
よび配列に関する必要事項が幾つかある。この方法はサブユニットをアノセンブ
リー・ヘククーに接合ずることを要するので.アノセンブリー・ヘククーに接合
される製造されたラブユニットの終末領域を構成する塩基の111および配列に
関するその他の必要事項がある。サブコーニノI−は,同時的にではなく,順次
にアノセンブリー・ヘクターに挿入されるので咀つ.サブユニットを組み立てら
れた形想幼)ら選択的に切り出してその中の製造された塩基MiWIJに変更を
加えることができれば本方法は最も有利に実施できるので),製造されたサブユ
ニットの終末領域の塩基の種類に関する,fflJlNがさらにある。分かり易
いように,下記の終末領域の性格に関する検劃においては,サブユニ7 1■A
およびBの両端の柊末領域はそれぞれA−1と八−2,およびB−]とB−2と
呼ぶ。 即ら1サブユニノ1・八をpBR3000に最初に挿入し,終末領域へ
−1をEcoRI i那顕b位でヘクク−に結合ずるア/センブリーの計画を想
定する。最も簡車な場合は,終;LイiLr,lは単にEcoRl『イ」着末端
』,即ち,4塩基の一本鎖(−AATT−あるいは−TTAA−)を備え,それ
がρB招000のEcoRI分解で形成される一本5有配列を相禎ずる。これに
よってリガ−セ酵素翅里をずれば終末領域A−1をヘクターに結合ずるごとが出
来る。終末領域A−1の末端の−利削こ適切5’ −G−
な塩基対(例えば, 3’−CTTAA− )が先行していないと,完全な認識
部位はへククーへの結合によって再構成されない。結合によってEcoRI認識
謂劾早ftlaされるか否かはりち1サブユニノ}Aをヘククーに挿入した後に
残ったEcoRi認臨冊勤<0か1つかは).計画を考案するものの裁量にゆだ
ねられる。別法としては,サブユニットΔの終末領域祠を, {良四狗に’XX
X Jと呼ふなにか他のエンドヌクレアーゼのだめのL♂i&ilM立をもたら
す塩基の完全な一揃いを含むように構成し1そして上述したようにEcoRI認
識部位の部分を付加してEcoRI ’リンカー』を備えてもよい。組め立てら
れた配列からサブユニットAを切り出すのに実際に用いることができるためには
+ ’XXX J 謂uJま挿入によって形成されたハイフ刃ノト ブラスミド
の中の他のどこにもあってはならない。終末領域A−1の構成の必要事項は,従
って,それ力′41I附エント゛ヌクレアーゼによる切断のため列?Jh冊ケを
もたらす塩基配列の部分く即ち,全部あるいは一部)を成すことであり,前述の
8忍基部位がサブユニットの挿入後にアノセンブリー ヘクターの巾に1度起き
るか全く起きないかのいずれかであることである。
サブユニットBの終末V4域B−2もアノセンブリー ヘクターに接合ずる必要
があると想定しよう(例えば.ρRR3000に存在ずるPvu IT切断の甲
−の認識謂ケにおいて)。終末領域B−2の構成の必要事項は^−1の構成のも
のと同しであるが,但し,B−2を構成する際に参照する第2のエントヌクレア
ーゼ酵素は八−1を構成する際に参照されるものとは異なっていな番』ればなら
ない。もし認識部位が同しであれば,完全に組め立てられた配列から断J4−A
およびBを別々に切り出すことは出来ない。
上記の想定から5終末領域A−2は最終のpBR3000ハイブリノl−におい
て終末領域11−1に結合する必要がある。終末領域八一2あるいは終末領域B
−1のいずれかは,仮想の第3のエンIヌクレアーゼ’YYY Jによる;ti
ll限エンlヌクレアーゼ切折の認臨圃立の部分(望ましく{JバリンIロ一ム
の6塩基)を持つように桿賊さね。前述の認i鉛HIl倍よ,全てのサブユニッ
トを発現ヘクターに挿入した後に発現ヘククーの中にただ1つだけ.即ち,サブ
ユニノI一のアノセンブリ一の中間位置に.存在することになる。この結果を得
るための計画は幾つかある。1つの選択可能な訓画においては.rYYYJの全
La監H立は終末領域A−2に含まれ,この領域はfllliNQのためにザブ
ユニット八のアノセンブリー へクターへの挿入を完了し(2)その後のザブユ
ニット八のシブユニノ1・Bへの接合を可能にするのCこ必要なエントヌクレア
ーゼ切断のためのその他の言、告八部位の1つあるし別2つも持つ。この場合は
,終末領域11−1の末端にはそれを終末領域八−2に繋くのに必要な塩基があ
るだiJである。
別の代替唱J画においては,全’YYYJLa腹間仏咥名未領域B−]に含まれ
,B−1はさらにそのオ出に,サフ゛ユニット八をサフ゛コ〜ニソトBに接合す
るのに1吏立つエントヌクレアーゼ切IfiのLα低部位の部分を持つ。
別の代替計画として,終末領域B−1はその,II彫こ’YYY J認識謂立を
含んでもよい。終未領域^−2はそうすると全’YYY J LP2h部位を含
み、ざらにその勅彫こ、サブユニ、トの増福の前にアッセンブリー・ヘククーに
八−2を接合する適切な「リンカ−」を含むことになる(例えば、Pvu Tl
”付着末端」)。サブユニノl−Aを含むバイブリア)の増福の後に、ハイフ
刃ソドは’YYY 、+によって切断され(A−2の末端にrYYY J認識部
位の付着末端部分力1出し)、ザブユニy14を挿入することが可能となり、そ
の終末領域B−1は終末領域A−2の末端と接合して全’YYY J H為朧立
を再構成する。全ての断片(A−1およびB−2を除く)の終末領域の構成に関
して必要なことは、1つあるいはもう一方あるいは両方(即ち、「少なくとも半
分」)が第3のエンドヌクレアーゼ切断の認識部位の部分を持つことであり、こ
のt?l’J6f冊ケは全てのサブユニットカ揃述のアッセンブリー ヘククー
に挿入されたのち)こ前述のヘクターにただ1つたり存在する(即ち、「ユニー
クなJ)。本発明の新規なりNA配列のクラスのものを生み出すには、第3のエ
ンドヌクレアーゼの認識部位は6塩基のバリン10−ムな認識部位でなければな
らない。
」二に述べたザブユニノ+−r:paMizJは、サブユニット末端がらザブユ
ニットにそってその中心にまで延びるとも考えられるが、実際の問題として、先
に述べた構成は通常は最後の10あるいは加塩基で行われる。同様に、2つのサ
ブユニット・アッセンブリー内のユニークな「中間J認識部位は製造された配列
の一方の末端へ他方の末端へよりも3倍はど近づいてもよいが、この認識部位は
通當i頗冴IJの中央近くにおかれる。上記の説明において、接合する3つのサ
ブユニットを調製する必要がある合1A+画が立てられた場合は、製造された遺
伝子は中間位置に2つのユニークな制限エンドヌクレアーゼ切断■粒を含むこと
になり、そのうちの少なくとも1つは本発明の新規のDNA配列のクラスのパリ
ンドロームな6塩央蕊括H立を持つ。
上記のブIコセスの素晴らしい長所は明白である。製造された遺伝子がその長さ
の中間位置に1つ以上のコーニークなi!1ll16エンドヌクレアーゼ切断制
立を含む゛ので、切断部位で接合される2つのサブユニットのコドン6びりの変
更は、容易に、そして製造された遺伝子全部を再合成することなしに行うことが
出来る。
能力のある製造された遺伝子の形成における本発明の実施の実例ガある。これら
の例から、本発明の遺伝子製造方法論は、非常に柔軟性のある枠組みのなかで2
00塩基対を超え、。
長さの遺伝子の本当に迅速月、つ効率的な合成および発現のための総合的な合成
君1両をもたらすものであり5組み替えDNA手法を用いる研究者たちがこれま
で実現しえなかった生成物の構造の変種の発現を可能とするものであることは明
白である。
第1例
ヒ) IFNγの発現のための合成遺伝子を構成する手順において、最初に行っ
た選択は。
望みのポリペプチドの発現の微生物宿主とし7てE、coliを選択したことで
あった。したがって、コドンの選択手順は、 ’Gran thamの論文、前
掲で列挙されたE、coliの示すコドンに対する(伐生を考慮してなされた。
第2の選択は、 pBR322を発現−、フタ−として、そして、重要なことに
は、ザブユニット発現の1m福に用いるアッセンブリー・ヘクターとして選択し
たことである。後者の要素についてはプラスミドが選択されたが1それはプラス
ミドが単一のBam1ll、 Hind I[l、および5ail制限部位を含
むことが分かっている力)らである。
これらの制限割9立とヒト免疫インターフェロン内の既知のアミノ酸配列を考え
ながら、3ツノr人」サブニー’−ノドDNA配列(IF−3,IF−2,およ
びIP−1)および1−’:)(7)r小」サブユニノ)DNA fit!JI
J (IP−4)を形成する計画が策定された。この計画は下記の第N光に示さ
れる。
第N光
第■表■続逢ト
am Hl
第N光」続ぎ[
Hind m
第凹屹舊旨γ
「小J西冴り(IF−4)は4番から1番の(5’−TGT TACTGCCA
G)アミノ酸のためのコドンおよび開始メチオニン[Met ’ )を含んでい
るのめ扮かる。この構成においては、r小J翫ツリは追加の塩基を含んでおり、
後に説明するpBR322からの発現ベクター・アッセンブリーに関連するIJ
laT)7−の部分をもたらす。
(Arg 140 ) IFN rのための製造された遺伝子の合成に使用する
サブユニットIFN−]の代替形態は、第140番のアミノ酸を指定するコドン
WAn&こ5′−CAG ((Gin 140 )のためのもの)の代わりにコ
ドン5’ −CGTを含んだ、合成されたポリペプヂド指定部分全DNへ発現の
頭鎖用のコドン配夕1JtT+画は下記の通りであった。
5“−TGT−TAC−TGC−CAG−GAT−CCG−TAC−GTT−A
AG−G八八−GC八−GAA−AAC−CTG−A八八−A八八−rAcrr
rc−Anc−cC八−GGC−CAC−TCC−GAC−GTA−GCT−G
AT−へへC−GGC−へCC−CTG−TTC−CTG−GGT−へTC−C
Tへ−AΔへ−へへC−TGG−へへへ−GAG−Gへへ−TCC−GAC−C
TG−AAG−ATC−へTG−CAG−TCT−CへΔ−ATT−GTA−へ
GC−TTC−TAC−TTC−へへA−CTG−TTC−AAG−へAC−T
TC−へAA−GAC−GAT−C八八−TCC−八TC−CAG−AAG−A
GC−GTA−GAA−ACT−八TT−AAG−GAG−GAC−ATC−4
八C−GT^−AAA−TCC−TTT−へへC−AGC−AAC−へ^G−^
へG−A^八−CGC−GAT−GAC−TTC−GAG−AAA−CTG−A
CT−AAC−TAC−TCT−GTT−八CA−GAT−CTG−AAC−G
TG−CAG−CGT−へAA−GCT−ATT−CAC−GAへ−CTG−へ
TC−C^へ−GTT−ATG−GCT−G八八−CTG−TCT−CCT−G
CG−GCA−AAG−ACT−GGC−AA八−CCC−八AG−CGT−A
GC−CAG−^TG−CTG−TTT−CAG−(or CGT) −CGT
−CGC−CGT−GCT−TCT−CAG。
上記の翫jすにおいては、能面り牙’h基および始めのメチオニン指定コドンは
図示されておらず、終末FE++1あるいは終末5all制限部位をもたらす配
列も図示されていない。縦線が各サブユニット酎ツリに帰する頭鎖部分を分けて
いる。
下記の例は本発明のDNA配列の製造に使用するためのデオキシオリゴヌクレオ
チドの調製のだめの望ましい一般手順を示すものである。
第1併l
オリゴヌクレオチド断片は、4段階手順と途中での何度かの洗いを用いて合成さ
れた。
半融ガラス漏斗に入れられたポリマー結合ジメトキントリチルに保護されたヌク
レオシドは、最初にジクロロメタンの中で3%三塩化酢酸を用いて1V2分の間
5゛−−保護除去された。ポリマーはそれからメタノール、テトラヒドロフラン
およびアセトニトリルを用いて洗われた。洗われたポリマーはそれから乾燥アセ
トニトリルで洗われ、アルゴンの中に置かれ、それから、下記のような凝縮処理
を受けた。アセトニトリルに10 mgのテトラゾールを溶かした溶液0.5−
がポリマーを入れた反応容器に加えられた。それからアセトニトリルに溶かした
30 mHの保護されたヌクレオシド0.5 m 11J’lDiられた。この
反応液は攪拌され反応時間は2分であった。反応体は吸引によって除去されポリ
マーはアセトニトリルで洗われた。この後に酸化段階が続き、2−6−ルチジン
/H20/THF、 1 : 2 : 2に0.1モルI2を含む心夜1mβが
2分間のあいだポリマーに結合したオリゴヌクレオチド鎖と反応させられた。T
IIFによってすすいだ後に、ジメチルアミノピリジン(100m lのTHF
中に6.5 g )および無水酢酸の4対1溶液の中で2分間に渡ってキャッピ
ングが行われた。その後に、メタノールによる洗い、およびTHFによる洗い力
領いた。それからCIl□C12中の三塩(13@による処理で再びサイク)1
.IA台まった。このサイクルは望みのオリゴヌクレオチ順びり力得られるまで
繰り返された。
最終的なオリゴヌクレオチド鎖は、室温で4粉間に渡ってチオフェノール、ジオ
キサン、トリエチルアミン1:2:2によって処理された。ジオキサン、メタノ
ールおよびジエチルエーテルでl先った後に1オリゴヌクレオチドはポリマーか
ら71#化アンモニウムを用いて室温で切り出された。l容7夜をポリマーから
デカントした後に、濃縮7持狡化アンモニウム溶液はシールしに8蓼倹冴の中で
60℃で16時間に渡って加熱された。
それから、1−ブタノールを用いてオリゴヌクレオチド溶液が4度抽出された。
溶液は20%ポリアクリルアミドIF尿素電気泳動ゲルに充填され、泳動を行っ
た後に、適切なりNへハンドが分離された。
そして、サブユニットIP−1の組み立ての一般手順に従ってデオキシオリゴヌ
クレオチドからサブユニットが組み立てられた。
望みの14DNA %Vi+Jの分離の後に、サブコ、二ノ1−IP−1は下記
の仕方で構成された。
1.5′接着末端を含む断片13および断片2を除く、各DNA断片1ナノ七肋
り5′燐酸化された。
2、DNA ノ+1Ritit!IN、断片+3ト14.11.4:12.9
ト10.7 ト8.5.4: 6.3 ト4. オヨヒlと2が組み合わされ、
90℃まで力膿されたのちに、 25’cまで徐冷された。
3、 WrられたアニーリングされたDNA対は順次組み合わセられ137°C
まで力[1熱されたのちに、25℃まで徐冷された。
4、断片1から断片14までをすべて含む最終の試験管内のATPおよびDTT
の濃度はそれぞれ150 /J’Mおよび18@Mに調製された。この溶液に2
0ユニツトのT−4DNAリガーゼが加えられ1反応物質は4°Cで18時間に
渡ってインキュベートされた。
5、得られた粗生成物は90゛Cまで2分間に渡って力醪央され、 10 mM
)リエチル重炭酸アンモニウムを溶離剤として用いてセファデックスG50/
40の上でゲル濾過された。
6、望みの生成物は、5′瞭化の後に、8%ポリアクリルアミl’−TP、Eゲ
ルを用いて楕円された。
ザブユニノ)IF−2,IF−3およびIF−4は同様な仕方で構成された。
下記の例は次の物に関連する。即ち、サブユニ7 )IF−]、 IF−2,I
F−3,およびIP−4からのヒト免疫インターフェロンの組み立て。および、
適切な栄養状態におiJるトランスフオームされた」、竺旦細胞の培養、 81
111’M)らのヒト免疫インターフェロンの分離、およびそうして分離された
インターフェロンの生物学的胤生の試験の各手順。
第1例
完全なヒトlFNγを仕様する遺伝子をサブユニソ)IP−1,IF−2および
IP−3から組み立てる)勺手順の主要なステップが第1図に示されている。
136塩基対サブユニ、1−IF−1はゲルから電気溶出され、エタノールで沈
澱さセたのちに再び水に0.05@モル/μpの濃度で懸濁された。プラスミド
pBR322(2,0pモル)は、 EcoRIおよび5ailによって消化さ
れ、ホスファターゼで処理され、フェノールで抽出され。
エタノールで沈澱され、再び水に0.1pモル/μpで懸濁された。結合は0.
1pモルのプラスミドと0.2 pモルのサブユニットIP−1とを用いて、
T−4DNNグリガーゼよっz+hンれハイブリッド・プラスミドplNT1が
形成された。」、9旦がトランスフオームされそれから多数のρlNTlのコピ
ーが分離された。
上記の手順は5153塩基対サブユニノ目F−2を挿入してplNF2を形成す
るために繰り返されたが、但しプラスミドはEcoRlおよびBgInで消化さ
れた。】53塩基対IF−3サブユニツトは、 plNT3の製造の際に暉碧こ
plNT2に挿入されたが、但しプラスミドの消化にはEcoRlおよびBin
dll+が使用された。
IP−4ザブユニツトは最終の発現ベクターの構成の際に下記のように使用され
た。まずプラスミドPVvlはカリフォルニア州、パロ アルドのスクンフノー
ード大学から購入され、Pνu IIで消化された。標準プロセスを用いて、
EcoRI iαに−IM立がプラスミドのPvu H部位に挿入された。この
ハイブリッドのコピーはEcoRlおよびHpa lによって消化され、 tr
pプロモーター/オペレーター領域の部分を含む245塩基対酋jすをもたらし
た。標準プロセスを用いて、免疫インターフェロンの始めの4アミノ酸(Cy3
−Tyr−Cys−Gin )用のコドンをもたらず全trp翻訳開始信号およ
び塩基の残りの37塩基対を取り込むためにIF−4がl1pa I部位に付加
された。得られたアッセンブリーは1EcoRIおよびBam1llによって消
化されたplNT3に挿入されて、 plNTγ−TRPI7と呼ばれるプラス
ミドを生み出した。
plNT r−TRPI7を含むE、 colj細胞は、 O,D、600 o
f 1までトリプトファンが存在しない状態でに培地で培養された。インドール
アクリル■が20μg 7m Aの濃度で加えられ、細胞はさらに2時間に渡っ
て37℃で培養された。細胞は遠++、5)離によって収穫され、細胞のペレッ
トは)IEPES緩衝ウシ新生児血清(p)18.0)中に再懸濁された。細胞
は10,0OOps+でフレンチ・プレスに1度掛けて溶解された。細胞熔解産
物は遠心分離によってデブリスを除かわう上澄液はCPE検定によって抗ウイル
ス性を調べられた〔「インターフェロン・システムJ 、 Springer−
Verla(H編、−’N、Y、、 N、Y、(1981) ) 、分離された
発現生成物は7−]と呼ばれた。
この例は、プラスミドplNTγ−Lrp11のDNA配列の変更に関するもの
で、この変更は例えばIFN−γおよびIFN−αFの類似体のコードを持つ構
造遺伝子のtrpプロモーター制御発現におりるヘクターの使用を容易にした。
第土例
すでに述べたように、断片IF−4は、始めのメチオニンのコードの塩基および
IFN−γの最初の4アミノ酸および訂塩基対(Hpal平湯末端を持つその5
゛末端から始まる)を含むように構成され、前述の37塩基対はtrpプロモー
ター/オペレーター発現の3゛末端で完了し、ンヤイン・デルガルノ・リボゾー
ム結合mi!l’Jを含む。IFN−γ剖以体およびIFN−γ以外のポリペプ
チドのコードを持つ配列に関連する蘭竹よ、全trpプロモーター/オペレータ
ー領域に1lil+限部位3′が設けられたら容易になることは明らかであった
。例を挙げると、その他の遺伝挙用のIF−4に対応する配列は、 trpプロ
モーター/オペレーターをMJMするのに必要な全37塩基対を再び組み立てず
とも1組み立てることができ1完全なプロモーター/オペレーターを持つ適切な
リーディング・フレームのなかへの挿入を容易にするような塩基を5゛末端に必
要とするだけである。
この目的にかなうように、酎iすIP−4は、 trpブロモ−クー/オペレー
ターを完成する塩基対にXbaI制限部位3”を組み込んで再組み立てされた。
この構成は下の第V表に示されている。
第y表
断片IF−4のこの変種はplNT r −trpI7 (llpalおよびB
am1lIで消化されたもの)に挿入されプラスミドplNT r−TXb4が
生み出され、このプラスミドのIFN−γを仕様する遺伝子はXbalおよび5
ailで消化することが可能であり、そして全trpプロモーター/オペレータ
ーは大きな断片に留まる。
下記の例はIFN−γの構造剰以体の組み立てに関するもので、そのポリペプチ
ド構造は1つ以上のアミノ酸の種類あるいは位置がIFN−rとは異なる。
第五例
IFN−γの類似体の第1のクラスが形成されたが、それは位置81にアスパラ
ギンの代わりにリジン残基を含んだ。この類似体を生み出すのに必要な単一の塩
厚轟ツリの変更は、第■表のサブユニットIP−2の断片35および36であっ
た。アスパラギンを定めるコドンAACは。
リジンを定めるコドンAAGによって置き換えられた。前述の変更されたDNA
配列(Lys 81] IFN−γの発現生成物は分離されてγ−10と名付け
られた。
IFN γ類似体の別のクラスは、アミノ酸発現に存在する1つ以上の潜在的な
グリコシレージョン部位力悄11除されたポリペプチドから成る。より具体的に
云うと、それらは(Arg140 ) IFNrあるいはCGin 140 )
IFN γから成り、これらにおいてはポリペプチド配列は1つ以上の自然に
生しる配列(’ (AsnあるいはGin) (なんでもよい) −(Setあ
る位をもたらすことが分かっている。前述のIllの1つは、IFNrにおいて
1位置器から位置30を占め(Asn−Gly−Thr ) 、別のもめは位置
101から103を占める(八5n−Tyr−Ser )。
位18〜30の変更を伴う本発明による類似体の調製においては、4つの全ての
IFN−rサブユニットを含むプラスミドをBam111およびH4ndnlに
よって切断してサブユニットIF−3を除去し、続いてサブユニットIF−3の
変種を挿入するが、この変種においてはアスパラギンのAlICコドンはグルタ
ミンのコドンCAGによって置き換えられる。 (前述の置換は1デオキシオリ
ゴヌクレオチド断片37を変更してAMCではな(CAGを含むようにし、さら
に断片38を変更してTTGではな(GTCを含むようにすることによって達成
される。第■表を参照のこと。)前述の変更されたDNA配列(Gin 28)
IFN−γの発現生成物は分離されてT−12と名付られた。このタイプのポ
リペプチド類似体は、酵母細胞で発現されてもグリコシレートされないように思
われる。このようにして生成されたポリペプチド類似体は、自然に生じるTFN
rとは、自然の形態の抗体との反応性において、あるいは抗増殖あるいは免疫
調節薬理学的効果において、あきらかな違いがあるとは考えられないが、ある形
であるいは幾つかの形で優れた薬勇Jを示す可能性がある。
IFNrのその他のクラスは、[Trp 39]残基が[Phe 39]に置き
換えられ、および/あるいはアミノ酸位置4B、 80.120および137で
メチオニン力考1[えばロイシンによって置き換えられ、および/あるいは、ア
ミノ酸位置1および3でシステインカA列えばセリンによって置き換えられるか
或いは完全に除去されたポリペプチドから成る。これらの最後に述べた類似体は
1分子間のジスルフィド・ブリッジ形成能力がないので微生物によって発現する
ともっと容易に分離出来る可能性がある。
位置39のトリプトファンのフェニルアラニンによる置換は、サブユニノ目F−
3のTGGコドンをTTC(TTTも使用できた)で置き換えることを必要とし
、これはデオキシオリコスクレオチド断片33の変更(TG[;からTTCへ)
およびIP−3を型造するのに(併された重複断゛片36の変更(TGAからT
AC)によって成された。 CF’he 39. Lys 81) IFN−r
は、il」述の変更されたDNA配列(上記の位置81のアスパラギンをリジン
に置き換えることをも含む)の発現生成物を分離したものであるが、r−5と名
付られた。
同様に3位置48.80.120.および】37のそれぞれでの1つ以上のメチ
オニンの置換は。
ザブユニ、 1−IF、、3 (デオキシオリゴヌクレオチl−3]、 32お
よび33の再構成と共に)。
ザブユニットIF−2(デオキシオリゴヌクレオチ1−断片21および22の再
構成と共に)、そしてザブユニットIF−1,(デオキシオリゴヌクレオチド断
片7と10および/あるいは3と4と共に)の変換に関係する。位置4日でトレ
オニンがメチオニンに代わったIFN−γの類似体は、サブユニットIF−3内
の断片31を変換してメチオニン仕様コドンATGを抹消しACTコドンで置換
することによって得られた。この変化を起こすためには、断片34の変換(TA
CからTGA )も必要であった。 (Thr 4B、 Lys 81111F
N−rは、前述の変換されたDNA配列(位置81にリジン仕様コドンをも含む
)の発現生成物を分離したものであるが、T−6と名付けられた。
位置1および3のシスティンの置換あるいは肖IJ除は、サブユニットIF−4
の変換のみに関係する。第1の例として、ザブユニットIP−4の構成を変換し
て位置1および3の両システィン仕様コドン(それぞれTGTおよびTGC)を
セリン仕様コドンTCTで置き換えるには。
2つの断片の再構成を必要とするだけであった蔀■表のeとf)。 (Ser
L Ser 3、Lys 8131FN−γは、前述のように変換された[Ly
s 8]] IFN−r DNA翫ツリの発現の生成物から分離されたものであ
るが、γ−2と名付られた。別の例として、(Lys L Lys 2. Gl
n 3. Lys 81 ) IFN−γはγ−3と名付けられたが、サブユニ
ノ目F−4の変換構成の発現生成物として1等られたが、そこではコドンへへへ
、A^へおよびCへ^がそれぞれTTG、 TACおよびTGCに代わった。最
後に、(des−Cys ]、 des−Tyr 2. des−Cys 3.
Lys 8] ) IFN−7はr−4と名付けら5”−ATCCAG−3’
れたが、アミノ酸仕様領域のサブユニノ目F−4断片を3’ −TACGTC−
5’に変換することによって得られた。遺伝子の始めのアミノ酸コーディング領
域の上述した変換は第4例のplNTγ−TXb4の構成によって多いに促進さ
れたが、それはアミノ・ターミナル蛋白質コープインク酒びりを完成して遺伝子
を完全なtrpプロモーターに結合するのに、 BbalおよびBamHI付着
末端を持つ短い翫51Jを作るだけで済んだからである。
本発明によってもたらされるIFN−γ顛す体ポリペプチドのその他のクラスに
は、以前からポリペプチドの第2および第3の立(本配置に関連すると見なされ
てきたアミノ酸、i<IFN−Tと異なるものが含まれる。−仔すを挙げると、
IFN−rポリペプチド内の中間位置にシスティン残基をもたらすと IFN−
αに見られるようなアミノ ターミナル残基と中間のシスティン残基との間に分
子間ジスルフィド・ブリッジの形成を(足進する構造を持つポリペプチドの種類
を生み出す。さらに2本発明に従うポリペプチドにプロリンを挿入するかあるい
は欠失さゼると、直線状の曲がった立体配置に変化か生して生物学的活性にも影
響があると考えられる。 (Lys 81.、 Cys 95] IFN−1は
3 T−9と名付けられたが、ザブユニ、目F−25’ −TTC−3’ 5’
−TCG 3の断片17および18の3’−AAG−5”に代わる3’−AG
C−5’で変形したDIIA配列の発現から分離された。 (Cys 95:l
IFN−γ (γ−11と名イ」られる)剣士様するDNA発現が司し一般的
手順によって現在作られている最中である。同様に、(Cys 95. Pro
104 ) IFN−7のコードを持つ遺伝子も、トレオニン仕様コドンAC
へ (IF−2の断片15)をプロリン仕様コドンCCへに変えることによって
作られている最中である。
CGlu 5 ) IFN−γは+’ y−13と名付られるが、サブユニット
IP−3の断片43を変換して。
アスパラギン酸仕様コドンGATではなくグルタミン酸塩仕様コドンGAへを含
むようにすることによって得られるであろう。前述の変更は、その遺伝子座にB
amHI認識部位を存在することを許さないと考えられるので、サブユニットI
P−34閤頃合サブユニットとしてサプユニソ)IP−4のアミノ酸仕様部分を
含むものとして作られる必要があり1組み立てられた遺伝子のχhalとHin
dlIlの間には制限部位は無くなる。このIFN−r類似体は自然に生しる形
態のものよりも酸に対して安定にていると考えられる。
上述したトリプトファンおよび/あるいはメチオニンおよび/あるいはシスティ
ン置換を持つ上記の類似体は、自然に生しる1FN−γど比較して、自然形態の
ものに対する抗体との反応度あるいは抗増殖薬効あるいは免疫調節作用の点にお
いて異なるとは考えられないが、薬理学的効果はより長いものと期待されている
。
さらに別の類似体のクラスには、「ハイブリッド」あるいは「融合したjタイプ
のポリペプチドがあり、これらは定められた6すの末端に1つ以上の追加のアミ
ノ酸を含む。これらは、 IFN γのコードを持つ全配列に、別の製造された
DN^配列8例えば、後に述べるLelFN−Conに特有のポリペプチドの配
列のコードを持つサブユニットの1つを追加することによって形成される遺伝子
によって発現されるであろう。発現されるポリペプチドは。
自然に生しるIFN rの抗体反応を幾分か残し、そして、 LelFNの抗体
反応を幾分か示すと考えられる。その薬理学的な作用は1作用の薬効および持続
期間の2つの点において自然に生しるIFN−rに優るものと考えられている。
下の第■表は5本発明に従って調製されたIFN−γの抗ウィルス作用と試験さ
れた靴以体の幾つかのものの抗ウィルス作用の研究の結果をまとめたものである
。相対的な抗ウィルス作用は、 M+is筋炎ウィルス(EMCV)に感染した
ヒト・ヒーラ細胞において検定されたが、イミュノアブソーバントアソセイにお
いて決定されたIFN−γに対するモノクローンの抗体に結合する単位当たりの
ものである。
第可表
下記の例は、これまでの例のDNA配列内のポリペプチド・コーディング領域内
の変換に関するもので、前述の変換は望みの生成物の発現を促進するものである
。
第旦例
IFN−γおよびIFN−γの類似体のコードを持つ製造されたDNA Mi!
plJの微生物による発現のポリペプチド生成物に行われた分析の暫定的結果か
ら、2つの主な蛋白質力吠体同じ量だけ製造されたことが明らかになった。1つ
は完全な146アミノ酸IWIJに対応する17に形態のもので、いま1つはア
ミハターミナルの約50アミノ酸を失ったインターフェロン断片に対応する12
に形態のものである。製造された遺伝子におけるコドンの使用を検討した結果、
短い種類のものは、塩基iE+13 ’がシャイン−デルガル口・リポソーム結
合配列に類似しているために生したMet 48残基における微生物翻訳開始の
結果形成されん可能性が高いことが明らかになった。このように、転写されたm
RNAの約半分は始めのメチオニンに先行する遺伝子座においてのみリポソーム
と結合したが、残りの半分はMet 48コドンに先立つ遺伝子座で結合された
ように思われた。ポリペプチド・コーディング領域内でリポソーム結合が生しる
可f!旨を減らすために −IJブユニットの断片33および34は再構成され
た。もっと具体的にいうと8位置41にグルタミン酸塩残基を仕様するのに用い
られたGAGコドンは別のGAΔコドンに変えられ1位置45にアルギニンを仕
様するのに用いられたCGTコドンは別のCGCコドンに変えられた。これらの
変更は、IFN−rのγ−6類似体を仕様する遺伝子を作る際に実施され、適切
な長さの単一の優勢な種類のポリペプチドが生じた。
下記の第7例および第8例は、ヒト白血球インターフェロンのFサブタイプ(”
LeulFN−FJあるいはrlFN−αFJ)およびそのポリペプチド類似体
を仕様する製造されたIFN−αを生み出す本発明の手順に関連する。
51例
Fサブタイプのヒト白血球インターフェロン用のアミノ酸伍啜りは、 cDNA
クローンの配列を調べて演繍されている。例えば、 (:06del1等、 N
ature、200 、 pp、 20−26 (1981)を参照のこと。先
の第1例、第2例および第3例の=般手順が、pBR322誘導発現へフタ−を
用いてIFN−αFをE、 cou内で微生物的に発現するために使用する製造
されたDNA配列の設計および組み立てに使用された。3つの「大Jサプユニノ
)DNA 占表1J (LeulFN−F、 LeulFN−FllおよびLe
ulFN−FI[l)および1つの「小」サブユニyトDN^配列(LeulF
N−F N)を構成するための一般計画が策定されなか、その計画を下の第■表
に示す。
第■表
に吐丑上土は
LEUIFN−F II
LeulFN−F I
第■表に示した遺伝子謹上画の場合と同様に、第■表の計画は、デオキシリボヌ
クレオチド断片構成に支障のない限り微生物の((先するコドンの使用と関連す
る。ラブユニノ、トを用いる発現ベクターの作成は、IFN−r仕様遺伝子に関
連するものと似通っており、使用される市1肺酵素に僅かな違いがあるだけであ
る。サブユニット1は+ EcoRlおよび5allによって切断されたpBR
322に結合される。 (サブユニット終末部分は一本鎖Sal+ ’?’J着
末端」を含むが、榴iIiが行われると、5all認識=li4ま再構成されな
いことに注意。しかしながら、全Ram1l l認識宮田仏ま残り、その後のサ
ブユニットの切出しを可能としている。)この第1の中間ブラスミFは増面され
サブコーニノ)IIは、再びEcoRlおよび5allによる切断の後に増面さ
れたプラスミドに挿入される。このようにして形成された第2の中間プラスミド
は攬福さ、!′17 そしてラブユニット■はEcoRlおよびHindlIl
で切断されたiHBされたプラスミドに挿入される。このようにして形成された
第3の中間プラスミドはLW椙さメ・1゜る。サブユニノ1−■は、第4例のp
lNTγ−TXb4から分離されたEcoRlおよびXbal断片Gこ結合され
、この結合生成物(EcoRlおよびBs tE II付着末端を持つ) i:
l:EcoRlおよびBstE[Iによって切断さね、たII!Fl助れた中間
プラスミドに挿入されて、最終の発現ベクターを生め出す。
最終発現ベクターに挿入された第■表の製造されたDNA配列のtrpプロモー
ター/オペレーターに制御されたE、 coliによる発現から分離された生成
物はIFN−αF)と名(=jら才1゜た。
第1仲1
後に協(すJ白血球インターフェロンに関して述べるように1位置14にトレメ
ーニン残基お」、び位置16にメチオニン残基を持つヒト白血球インターフェロ
ン・サブタイプは、 Ala 14.bよびl1elθgを持つサブタイプより
も高い抗ウィルス作用を示すことが良く知られてL)る。従って、ヒト白血球イ
ンターフェロン・サブタイプFの珂以体が第7例のDN八へ列の微生物による発
現によって製造されたが、前述の配列は残基14および16に」−レオニンおよ
びメチオニンをそれぞれ仕様するように変更された。より具体的に云うと、(T
hr 14. Meされたサブユニ7)It (!4■表のもの)を挿入された
第■表のベクターでトランスフオームされた」、並月内で発現された。サブユニ
・ノド■の上記の変換は、アラニン仕様コドン応する変更はサブユニy )Le
ulFN−F IIの断片40内71すbれた。
下記の第9例および第1弱りは、ヒト白血球インターフェロン・サブタイプFの
類似体と名(=Jけることの出来る協働ヒト白血球インターフェロン・ポリペプ
チドの微生物による合成における本発明の月餠こ関する。
第直例
本明細書においては、 「協働ヒト白血球インターフェロンJ (’IFN−C
on J 、’LeulFN−Con」)は、自然に生しないポリペプチドを意
味し、前述のポリペプチドは全ての自然に生じるヒト白血球インターフェロン・
サブクイフ配列に共通なアミノ酸残基を優勢的に含み、且つ全てのサブタイプに
共通のアミノ酸の存在しない位置にその位置に199に生しるアミノ酸を含み、
どんな場合にも少なくとも1°つの自然に生しるサブタイプに存在しないアミノ
酸残基は含まない。 (ごの定義においては、サブタイプAは他のサブタイプと
位置を¥9すさ札位置4氾こ「欠りている」アミノ酸がある。二とが明らかにな
る。)このように定義されると 協働ヒト白血球インターフェロンは通富は全て
のザブタイプの全ての知られた共通アミノ酸残基を含むことになる。自然に生し
るサブタイプ配列とこ関する知識は常に伸展しているごとはお分りであろう。特
定の位置の特定の残基の「共通性」を否定する新しいサブタイプが発見されるか
も知れない。1つあるいはもっと多くの位置の後に改訂された共通性の決定に基
づいて構造が予測されるポリペプチドにもこの定義が適用できると思7)れる。
なぜなら、それらは共通のアミノ酸を優勢的に含み、さらに、もはや共通とつは
考えられなくなったアミノ酸は該位置の1(勢なアミノ酸であると考えられるか
らである。何れかの位置において共通のあるいは曖勢なアミノ酸を含まないポリ
ペプチドでも、その(9−置の残Wが少なくとも1つのサブタイプで生しれば定
義に当てはまる。協litヒト白面f本インターフェロンの1つ9十の内部のあ
るいl末の残基を欠くか、あるいは、いずれのザブタイプにも仲間のない内部の
あるいも将2末の残基を持つポリペプチドは、ヒト協働白血球インターフェロン
の類似体と見なされるであろう。
8つのcDNII秀導ヒト白血球インターフェロン・サブタイプの発表された予
1則アミノ耐酒己列シま、166残基の配列内のアミノ酸の+i+順に関じて解
析された。−(I彫こ、Goedell等、肺聾、益岨、 pp、 20−26
(1981)を参照のこと。前述の論文はLelFN−AからLelFN−H
までを比較し、79のアミノ酸だけが8つの全てのインターフェロン形態の同一
位置にあり、Eサブタイプ(cDNA偽遺伝子から得られたもの)を無視すると
99のアミノ酸が同じ位置にあると指摘した。残りの位置については、それぞれ
のアミノ酸の相り1的な存在頻度が分析され、1つのアミノr#J<8つの形態
のうちの少なくとも5つ形態の同し位置にある場合は、そのアミノ酸はその位置
の優勢なアミノ酸であるとされた。166アミノ酸のr協働Jポリペプチド肖J
すが図示さ札 8つの1固々の配列と比較された。その結果、 LeIFN−F
のその「自然に生しるJ形態を僅かに変えるだけで協(ekツリに従うことが判
明した。
製造されたIFN−Con DNA 1jjiJ14を作る割画が策定された。
この計画は下の第1表にしめさり、でいる。この表においては、 LelFN−
Con 1を生み出ずのに、即ち、 IPN−αFの(Arg 22、 Ala
76、 Asp 78. Glu 79. Ty? 90. Leu 96.
Thr 156. Asn 157. Leu 158 )類似体を生め出す
のにIFN−αFに加える必要のある変更が星印で示されている。図示された頭
鎖配列は、可能な場合は必ず、−ル薊内の優先的発現の対象となるコドンを含む
。この西びりは、 l’ilJの中間の位置にSal、 1lind IIl、
およびBs LE2の認識部位をもたらす塩基を、そして配列の両えり組こはX
Ba?およびBam1lJの認識部位をもたらす塩基をも含む。後者の1IFN
−αFおよびその類似体用に作られた配列の場合と同様に,この配列をpBR3
22ヘクターに組み込む際に使用するために選択された。
第1表
次の第■表は,IFN−Con 1の製造に使用する4サブユニツトD\へ百ツ
リの調製のための特定の二本鎖D\八へ列を示している。サブユニットLeuT
FN−ConNは.第XI[表のLeulFN−FIVの複製である。IFN−
αF遺伝子を作るのに用いられたものと異なるサブユニットの断片はrプライム
記号Jで示されている(例えば、37”および38゛は位置22シこaいてグリ
シンではなくアルギニンをもたらす必要のある37および38の変形されたもの
である)。
第■表
い可セi Con−叩
Phe Ser Cys Leu Lys Asp Arg His Asp
Phe Gly Phe Pro Gln Glu Glu Phe Asp
Gly AsnLeulFN Con II
LeulFN Gon I
EcoRI 114 120130
Val Asp Ser Tie Leu Ala Val Lys Lys
Tyr ’Phe Gln Arg lie Thr Leu Tyrl、60
166
Ser Phe Ser、Leu Ser Thr Asn Leu Gin
Glu Arg Leu ArB Arg Lys Glu Stp第■表の4
つのサブユニットは、第7例の手順に従って順次に発現ベクターに挿入され、
trpプロモーター/オペ(レータ−の制御を受ける第■表のコーディングリポ
ソームを持つベクターを生み出した。このベクターのE、 coli内における
発現の生成物はIFN−Con +と名付られた。このポリペプチドはGoed
el I等、前掲に示された全ての共通の残基を含んでおり、さらに、 Ser
80. Glu 83. Val 114およびLys 121を除外して、
参照文献の配列の要約の分析によって示された優勢なアミノ酸も含んでいる。上
記の4つの残基はサブユニットの形成と発現ベクター内への組み込みとを容易に
するために天然のIFN−αF 11Jから保持された。 (例えば、セリーン
は位置℃0に保持されて+ I(ind111部位の形成を可能とした。)
Goedell等のIFN−αサブタイプの要約の発表の後に、幾つかの追加の
サブタイプが確認された。第2図は、現在知られている13のザブタイプ(知ら
れている5つのcDNA偽遺伝子により明らかになったものは除く)の演鐸され
た配列を表の形で示しており、別の研究所が同じIFN−αサブタイプに付けた
別の名称は括弧内に示されている(例えば、 IFN−α6およびIFN−αK
) 。例えば、 [;o6del+等、 削孔Stebbing等1組み替工
側[生成物ユ乙乞2ユIン イン −フエロンおよび 本少千ン(^、 Bol
lon園、 C,RCプレス(1983) 。
およびWeissman等、 現す一【金胛、 Mo1. Ce1l Biol
、、 25. pp、 295−326 (1982)を参照のこと。共通のア
ミノ酸の無い位置は肉太活字で示されている。JPN−αザブタイプは大まかに
アミノ酸残基に基づいてグループ分けされている。7つの位置で(14,16,
71,78、79,83および160)、種々のサブタイプは僅か2つの代替ア
ミノ酸を示し、7つの位置のどれが司しアミノ酸残基に占められているかに基づ
いてサブタイプを2つのサブグループ(Iおよび■)に分類することを可能とし
ている。3つのIFN−αサブタイプ(H,FおよびB)は4位置の区別でグル
ープIあるいはグループ■に分類することが出来ず、これら具体的に云うと、
IFN−Con lの発現ベクターはBs tE IIおよびHinduで処理
され、サブユニットLeulFN Con1[lを除去された。変更されたサブ
ユニットが挿入されたが、このサブユニットにおいては1位置39および40の
アラニン仕様コドンGCTがトレオニン仕様コドンACTで置換され、イソロイ
シン・コドンCTGはATGに変えられた。変更された製造された遺伝子の発現
の生成物である(Thr 14. Met 16. Arg 22. Ala
76、 Asp 78. Glu 79. Tyr 86゜ソトにおいては1位
置39および40のアラニン仕様コドンGCTがトレオニン仕様コドンACTで
置換され3イソロイシン・コドンCTGはATGに変えられた。変更された製造
された遺伝子の発現の生成物である(Thr 14. Met 16. Arg
22. Ala 76、 Asp 7B、 Glu 79. Tyr 86゜
Tyr 90. Leu 96. Thr 156. Aan 157. Le
u 158 ) IFN−αFはIFN−Con 2と名付られた。
現在1位置114および121の残基の種類の点でJPN−Con 1と異なる
協働ヒト白血球インターフェロン・ポリペプチドのための遺伝子が作られている
。より具体的に云うと、 IFN−αFサブタイプ残基を複製する力嘔勢なアミ
ノ酸ではないVal 114およびLys 121残基は、それぞれ優勢なGl
u 114およびArg 121残基に変えられる。コドンをVal 114が
ら^rg114に卿ち、 GTCからGAAに)変更すると、サブユニットLe
ulPN Con I @D(aの終末部分に5a11部位が存在できなくなる
ので、サブユニット■および■は単一のサブユニ。
ンをCTGに変えると1位置121にアルギニンが存在することが出来る。製造
された遺伝子Tyr 90.1.eu 96. Thr 156. Asn 1
57. 、Leu 15B ) IFN−αFはIPN−Can 2と名付られ
た。
現在1位置114および121の残基の種類の点でIFN−Con 1と異なる
協働ヒト白血球インターフlロン・ポリペプチドのための遺伝子が作られている
。より具体的に云うと、 IFN−αFサブクイプ残基を複製する力頑勢なアミ
ノ酸ではないVal 114およびLys 121残基は1それぞれ優勢なGl
u 114およびArg 121残基に変えられる。コドンをVal 114が
らArg114にUち、 GTCからGAAに)変更すると、サフ゛ニー’−y
トLeurFN Con I Qf−rxaの終末部分に5al1部位が存在で
きなくなるので、サブユニソl−1および旧おU−のサブユニットとして作られ
る必要が生しると思われる。断片11および12のAAA、即ち、リジン・コド
ンをCTGに変えると1位置121にアルギニンが存在することが出来る。製造
された遺伝子の微生物による発現の生成物である(Arg 22.八la 76
、八sp 78. Glu 79. Tyr 86. Tyr 90、 Leu
96. Glu 1]4.八rg 12L Thr 156.八sn 157
. Leu 1.58 ] IFN−αFはIFN−Con 3と名イ」られた
。
下記の例は、細菌において、特にE、 coliにおいて外来性遺伝子の発現の
レベルを高める手順に関する。
第1例
上記の611の発現ベクターの形成において、 trpプロモーター/オペレー
ターDNA 61Jが用いられたが、前述のIIJは始めの転写開始(Met
−]、 ATG )の直前の位置にリボソー白質コーディング遺伝子の+ In
okuchi等、 Nuc、 Ac1ds、 Res、、 10. pp、 6
957−6968 (1982) 、 Gold等、八nn、 Rev、 M4
crobiol、 35. pp、 365−403 (1981)およびAl
ton等、拗句匹、囮影、 pp、 864−869 (1979)において
報告されたリポソーム結合■載に牙I肋1剣付され112印且蛋白質ohp−F
<アウター・メンプレイン蛋白質) 、 CROおよびCAM (クロラムフェ
ニコール・トランスアセチラー切に関連するものの部分的な複製の181Jを用
いることが決まった。
5’−AACCATGAGGGTAATAAAT八−3′3’ −TTGGTA
CTCCCATTATTTAT−5’このSすを1例えばIFN−Con 1あ
るいはIFN−αF、のコードを持つ製造されたIFN−αの蛋白質コーディン
グ領域の前に組み込むために1発現ヘクターのサブユニ7)IVは削除され(ベ
クターをXba!およびBs tE IIで切断することにより)、変更された
断片41Aおよび42Aおよび断片43および44を新断片RBIおよびRB2
で置換した変更済みサブユニ7)IV力代わった。変更された翫牙すの構造は下
の第X表に示す通りである。
第X表
A翫ツリを示し、 trpプロモーター/オペレーター内のHpa1部位で始ま
るG■表のサブユニットIP−4と比較のこと)。
第夏表
Hpal Xbal
AACTAG TACGCA AGT TCA cGT AAA AAG GG
T ATCTAG AAA CCATTG IITCATG CGT TCA
AGT GCA TTT TTCCCA TAG ATCTTT GGTt−i
コドンの直前に下記のi&1が生した。
全てのRBS 6すの挿入部は、ンヤインーデルガルノ翫ワリに良く梱以してお
り、アデニンが豊富で5過密「停止Jコドンをもたらすi#+1を含むことが分
かる。
IFN−Con 1のE、 coli発現レベルは、3つのRBS挿入部浣全な
trpプロモーター/オで定量された。OMP−P RBS複製配列を用いた望
みのポリペプチドの発現は5培養1β当たり150〜300 mgであり、全蛋
白質の10〜20%に当たった。CAM RBS複忠腋汐すを組み込んだベクタ
ーの発現レベルは、 PNP−F変種の約半分であった。CRORBS複製発現
を含んだベクターは、 OMP−F変種の約1/1oのレヘルの望みの蛋白質を
生み出した。
下記の例は、これまで述べた例によりもたらされたヒト白血球インターフェロン
およびポリペプチドの抗ウィルス作用のスクリーニングに関する。
第化例
下の第XII表は1種々の細胞系におりる自然の(バフィコート)インターフェ
ロンおよび分離され微生物的に発現されポリペプチドを仕様されたIFN−αF
、 、 IFN−αF 2 、 IFN−Con + +およびIFN−Co
n2の抗ウィルス作用の試験の結果を示す。使用されたウィルスはvsv C#
Fl性口内ウィルス)およびEMCV (li!1.\筋炎ウィルス)であった
。細胞系は種々の@槍)らであり、ヒト(WISI(、HeLa) 、ウシ(M
DBK) 、 ?ウス(MLV−6)およびザル(Vero)が含まれた。抗ウ
ィルス作用は、 Week等、 ’J、 Gen、、 Virol、+ 57+
pp、233−237 (1981)およびCampbel ]等、 Can
、 J、 Microbiol、21 m、 1247−1253 (1975
)に報告された終点細胞変性効果検定によってへjj定された。ここに示すデー
タはWIS11細胞における抗ウィルス作用に正規化しである。
第μV表
ウィルス 細胞系 IFN−αF IFN−αF IFN−Con IFN−C
on IFN−ConVSV WISI+ 100 100 100 100
100VSV )Iela 400 100 ND* 200 100VSV
MDBK 1600 33 ND 200 300VSV MLV−6205N
D 3 20VSV Vero 10 0.I ND 10 0.1EMCV
lll5I+ 100 100 100 100 100100E He1a
1.00 5 ND 33 33EMCV Vero 100 2OND 10
00 10*ND−現在データ無し。
上述した8幇列から1本発明は、始めて、完全に新規な種類の合成された。生物
学的に活性のある蛋白様の生成物をもたらすものであり、前述の生成物は自然に
生しる形態のものとは1つ以上のアミノ酸の種類および/あるいは位置の点で、
および1つ以上の生物学的(例えば抗体反応(1)および薬理学的(例えば薬効
あるいは効果の持続XJ&’l)な点で異なるものであるが、その他の前述の性
質を実質的に保持するものであることは明白である。
本発明の生成物は適切なr標識を付ける」ことが可能であり1例えば、酵素に接
合したljMH生標識(例えば 1125を用いて)を付けるか3螢光色素で標
識を付けるがして、体液ザンブル内の前述の生成物および/あるいは前述の抗体
の存在量を定性的におよび/あるいは定量的に測定するための検定および/ある
いは診1弗灸にキットに有用な試薬材料を提供することが出来る。前述の抗体は
1つ以上の動物種(例えば、マウス、ラビット、ヤギ、ヒト等)に接種を行うか
あるいはモノクローンの抗体源から得ることが出来る。前述の試薬材料は単独で
、あるいは適切な基質1例えばガラスあるいはプラスチックのビーズに塗布して
イ吏用することが出来る。
これまで述べた具体例を考慮すれば本技術に熟達された方々ば本発明の実施の数
多くの改善あるいは変更を思いつかれるものと思われる。従って1本発明は1蕗
」する請求の範囲に反映される範囲においてのみ限定されるものと見なされるも
のとする。
図1 クローニング計画
IFN−αconICDLPQTH3LGNRRALILLへQMRRISPF
SCLKDRIITIFGFPQEEFDGMQFQKA口AISVLHEMI
FN−αcon11QQTFNLFSTXDSSAAWDES1.LEKFY置
YQQLNDLEACVIQEVGVEETPLMNVDSILAVIFN−α
con I KKYFQRITLYLTEKKYSPCAWEWRAEIMR3
FSLSTNLQERLRRKE国際調査報告
lnl+n+1ienil Apol“e+lon No PCT/US831
00605第1頁の続き
5
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.長さ力係%OO塩基対を超え、且つ、アミノ酸の事前に決定された連続配列 の発現をこの配列を含む選択されたDNAベクターによってトランスフオームさ れた選択された宿主微生物の中でおこなわセるためのコートを持つ直線状二本鏡 開^耐汐すを製造する為の方法で、前述の方法が。 (a) 長さが約100塩基対から!VOO塩基対までの2つ以上の異なるサブ ユ;ノド直線状二本鎖11NA配列を調製するステップで。 各にの異なるサブユニットDNA Myりは1発現されるべき前述の事前に定め られたアミノ酸酉jlの異なる連続部分のコートを持つ一連のヌクレオチド塩基 コドンから成り。 前述のサブユニ7Fの第1のものの1つの終末領域は、塩基行ツリの一部分から 成り。 それは第1の1,11限エンドヌクレアーゼによる切断の認識部位をもたらし、 前述の認識部位は前述の選択されたアノセンフ刃−・ベクターにサブユニット力 刊人されたのちにこのベクターのなかに1度あるかあるいは全く無いかどちらか であり。 前述のサブユニットの第2のものの1つの終末領域は、塩aWJ+1の一部分か ら成り。 それは前述の第1のエンドヌクレアーゼ以外の第2の制限エンドヌクレアーゼに よる切断の認轟猶立をもたらし、この認識部位は前述の選択されたアッセンブリ ー・ベクターにサブユニットが挿入されたのちにこのベクターのなかに1度ある かあるいは全く無いかどちらかであり。 サブユニットの残りの終末領域全部の少なくとも半分は、前述の第1および第2 のエンドヌクレアーゼ以外の制限エンドヌクレアーゼによる切断の認識部位部分 □□□ましくはパリンドロームの6塩基対認識澗のを成し、この認識s1色増述 の選択されたアッセンブリー・ベクターにすべてのサブユニットが挿入されたの ちにこのベクターのなかに1度そしてただ1度だけ存在するものと。 (b) ステップ(a)で調製された前述の各サブユニットDNA酉jすを順次 に選択されたアッセンブリー の生物学的増幅を行い、それによって、事前に定められた連続アミノ酸飯牙すの コートを持つ望みのDNA fiE+lを含むDNAベクターを形成するステッ プで1組み立てられる望みのDNA Bすは、その中間位置に、制限エンドヌク レアーゼによる切断のための少なくとも1つのユニークな認識部位を含むものと から成る。 2、請求の範囲第1項の方法で、前述の第1および第2のエンドヌクレアーゼ以 外の制限エンドヌクレアーゼによるエンドヌクレアーゼ切断の制限部位が、パリ ンドロームな6塩基認識謂立であり、絹み立てられた望みのDNA nF¥iす はその中間位置CjII附エン[ヌクレアーゼ切断のための少なくとも1つのユ ニークな6塩唇、硯へ部位を持つもの。 3、請求の範囲第1項の方法で、少なくとも3つの異なるサブユニットDNA配 列がステップ(a)によって調製され順次に前述の選択されたベクターにステッ プ(b)によって挿入され そして得られた望みのDNA配列はその中間位置に 少なくとも2つのユニークな制限エンドヌクレアーゼ認識部位を含むもの。 4、請求の範囲第1項の方法で、製造されたDNA配列が生物学晦ご活性のある ポリペプチドのコードを持つ完全な構造遺伝子を成すもの。 5、請求の範囲第1項の方法で、製造されたDNA配列において、ヌクレオチl −塩基の配列が2前述の選択された宿主微生物内におりるコドンの優先的な発現 の特性に基づいて同じアミノ酸を仕様する代替コ1′ンのなかから選択された1 つ以上のコドンを含むもの。 6、長さ力傍4J200塩基対を超え、且つ、アミノ酸の事前に決定された連1 &lJの発現をこの配列を含む選択されたDNAベクターによってトランスフズ ームされた選択された宿主微生物の中でおこなわせるためのコードを持つ製造さ れた直線状二本鎖DNA配F11で、前述の配列がその中間位置に制限エンドヌ クレアーゼ切断のための少なくとも1つのユニークなパリンドロームな6塩基認 識部位を持つことを特徴とするもの。 7、請求の範囲第6項のDN^配列で、その中間に2・つ以上や制限エンドヌク レアーゼ切断冊立を持ち5少なくともそれらの1つは6塩基のパリンドロームな 認識澗立を持つことを特徴とするもの。 8、請求の範囲第6項のDNA (H7y+Jで、生物学的に活性のあるポリペ プチドのコードを持つ完全な構造遺伝子を成すもの。 9、請求の範囲第8項のDN八へ列で、遺伝子がヒト・ポリペプチドのコードを 持つもの。 10、請求の範囲第8項のDNA配列で、遺伝子がポリペプチドのコードを持つ が、前述のポリペプチドが1つ以上のアミノ酸の+mおよび/あるいは位置の点 で自然に生しるヒト・ポリペプチドと異なるもの。 比請求の範囲第6項のDNA配列で、ヌクレオチド塩基の翫jすが、前述の選択 された宿主微生物内におけるコドンの優先的な発現の特性に基づいて同しアミノ 酸を仕様する代替コドンのなかから選択された1つ以上のコドンを含むもの。 12、請求の範囲第6項の製造されたDN^配列の生物による発現のポリペプチ ド生成物。 13、請求の範囲第6項の製造されたDNA配列を含む生物学的機能DNへ微生 物トランスフA−メーシゴン・ヘクター。 14、請求の範囲第12項のヘククーで、環状DNAプラスミドであるもの。 15、選択された宿主微生物内においてヒト免疫インターフェロンの合成を司る 能力を持つ製造された遺伝子。 16、請求の範囲第す項の製造された遺伝子で、その中間位置に制限エン1′ヌ クレアーゼ切° 断のための少なくとも1つのユニークな6塩基認識部位を持つ もの。 17、請求の範囲第す項の製造された遺伝子で、塩基配列が、予定の宿主微生物 内におけるコドンの((先約な発現の9制生に基づいて同しアミノ酸を仕様する 代替コドンのなかから選)Rされた1つ以上のジドンを含むもの。 18、請求の範囲第17項の製造された遺伝子で、塩展己列が、J、替旦内にお けるコドンの優先的な発現のm凱こ基づいて同しアミノ酸を仕様する代替コドン のなかから選択された1つり」二のコドンを含む゛もの。 19、請求の範囲第15項の製造された遺伝子で、塩基6汐すが1頭鎖の5′お 勤・ら始まって。 15 TGT−TAC,−TGC−CAG−GAT−CCG−TAC−GTT−へへG −GAA−GCへ−GAA−AAC−CTG−AAA−AへΔ−TAC−TTC 八八へへ357 TGC−AへへGAG−Glへへ−TCC−GAC−CTG−へAG−ΔTC− ^TG−CAG−TC,T−Cへ^−ATT−GT八−へGC−TTC−TAC −TTC−94113 GAG−八AA−CTG−ACT−AAC−TAC−TCT−GTT−AC八− GAT−CTG−AAC−GTG−CAG−CGT−AAA−GCT−ATT− CAC−であるもの。 20、請求の範囲第19項の製造された遺伝子で、アミノ酸41の塩基コドンカ 旬AAであり、アミノ酸46の塩基コドンが部Cであるもの。 21、請求の範囲第1額の製造された遺伝子を含む生物学的聞能DNA微生物ト ランスフA−メーション・ヘクター。 22、請求の範囲第21項のヘククーγ、J、!1炒s4プラス川!であるもの 。 23、ヒト免疫インターフェロンの製造のためのプロセスで、請求の範囲第15 項の製造された遺伝子を含む生物学的機能を持つDNAによってトランスフオー ムされた微生物を適切な栄養条件の下で増殖することを含むもので、それにより 前述の微生物が前述の遺伝子を発現しjF曳のヒト免疫インターフェロンを生み 出すもの。 2、特許請求の範囲第23項のプロセスで、増殖される微生物が−1,coli −微生物であるもの。 25 選択された宿主微生物内においてポリペプチドの合成を司る能力を持つ製 造された遺伝子で、前述のポリペプチドが1つ以上のアミノ酸のf!および7/ あるいは位置の点てヒト免疫インターフェロンと異なるもの。 2、特許請求の範囲第2額の製造された遺伝子で、その中間位置に1ノ1限エン ドヌクレアーゼ切断のための少なくともjフのユニークな6塩基認識9f’lQ を持つもの。 27、請求の範囲第2y頁の製造された遺伝子で、塩部酒plJが、予定の宿主 微生物内におけるコドンの優先的な発現の特性に基づいて同しアミノ酸を仕様す る代替コドンのなかから選択された1つり」二のコドンを含むもの。 2、特許請求の範囲第27項の製造された遺伝子で、塩基株ψりが、」、唾内に おけるコドンの((先的な発現の特性に基づいて同しアミノ酸を仕様する代替コ ドンのなかから選択された1つり一ヒのコドンを含むもの。 29、請求の範囲第25項の筋立された遺伝子を含む生物学的機能開Δ微生物1 −ランスフォーメーション・ヘクター。 30、請求の範囲第29項のヘククーで、環状DIIAプラスミドであるもの。 31、ヒト免疫インターフェロンの類似体の製造のためのプロセスで、請求の範 囲第25項の製造された遺伝子を含む生物学的機能を持つDNAによってトラン スフオームされた微生物を適切な栄養条件の下で増殖することを含むもので、そ れにより前述の微生物力111述の遺伝子を発現し正真のヒト免疫インターフェ ロンを生み出すもの。 32 請求の範囲第31項のプロセスで、増殖される微生物が」、9旦微生物で あるもの。 33、請求の範囲第2顛のプロセスのポリペプチド生成物。 34、請求の範囲第訂項のプロセスのポリペプチド生成物。 35、請求の範班悄狛4項のポリペプチド生成物で。 (Lys el、ll IFN r。 (Ser 1. Ser 3. Lys 81) IFN r 。 (Lys 1. Lys 2. Gin 3. Lys 81 ) IFN r 。 (des−Cys L des−Tyr 2.’ des−Cys 3. Ly s 81 ) IFN 7 。 (Phe 39. Lys 81) IFN r 。 (Thr 48. Lys 81) IFN r 。 (Lys 81. Cys 95) IFN r 。 CCys 95) JPN r。 (Cys 95. Pro 104 ) IFN r。 CGIn28] IFN r、 hよび(Glu 5 ) IFN r から成るグループから選択されたもの。 3し 選択された宿主微生物内において協働ヒト白血球インターフェロンの合成 を司るfii2Jを1シ゛つ製造された遺伝子。 37、協働ヒト白血球インターフェロン。 38、請求の範囲第37項の協働ヒト白血球インターフェロンで。 〔八rg22..AIa76、Asp7B、Glu79.Tyr86.Tyr9 0.Leu96.Thr156.Asn157゜Leu 158 ) IFN− αF 。 〔丁hrI4.Met16.Arg22.Aha76、Asp7B、Glu79 .Tyr86.Tyr90,1.eu96.Thr]56.八sn 157. Leu 1583 IFN−αF 、および〔^rz 22. 八Ia 76、 Asp 78.Glu 79. Tyr 86.Tyr 90,1.eu 96 .Glu IM、Ar5 12+。 Thr 156. Asn 157. Leu 158 ] IFN−αFから 成るグループから選択されたもの。 39 選択された宿主微生物内においてヒト白血球インターフェロン・サブタイ プFの合成5’4GT−GAT−TT八−CCT−CAA−ACT−CAT−T CT−CTT−GGT−AAC−CGT−CGC−GCT−CTG−八TT−C TG−CTG−GCA−CAG−へTG−GGT−CGT−へTT−TTC−C CG−TTT−へGC−TGC−CTG−Aへへ−GAC−CGT−CAC−G AC−TTC−GGC−TTT−CCG−CAA−GAA−GAG−TT(ニー GAT−GGC−ΔハC−CAA−TTC−CAG−^^^−GCT−CAG− GCA−八TC−TCT−GT八−CTGへCAC−GAjl−ATG−ATC −CAA−CAG−ACC−TTC−AAC−CTG−TTT−TCC−ACT −AAA−GAC,AGC−TCT−GCT−ACC−TGG−Gin−CAA −八GC−TTG−CTG−GAG−AAG−TTC−TCC−ACT−GAA −CTG−AAC−CAG−’CAG−CTG−AAC−GAC−ΔTG−GA A−GC^−TGC−GTA−八TC−CAG−GAA−GTT−GGT−GT 八−GへへGAG−ΔCT−CCG−CTG−八TG−八八C−GTCへGAC へへCT−ATT−CTG−GC八−GTT−八AA−AAG−TAC−TTC −CAG−CGT−ATC−ACT−CTG−TAC−CTG−ACC−Gin −へAG−へへへ−TAT−TCT−CCG−TGC−GCT−TGG−Gin −GT八−GTT−CGC−GCT−Gin−^TT−八TGへCGT−TCT −TTC−TCT−CTG−へGC−AAA−へTC−TTC−CAG−GAG −CGT−CTG−CGC−CGT−AAA−GA八−3゜であるもの。 41、ヒト白血球インターフェロン・サブタイプFの製造のためのプロセスで、 請求の範囲第39項の製造された遺伝子を含む生牛厨イ1■幾能を持つDNAに よってトランスフオームされた微生物を適切な栄養条件の下で増殖することを含 むもので、それにより前述の徹仕物力捕j述の遺伝子を発現しヒト白匍球インタ ーフェロン・ザブタイプFを生め出すもの42、請求の範囲法1項の)冶セスの ポリペブチ1生放物。 43選択された宿主微生物内においてポリペプチドの合成を司る能力を持つ製造 された遺伝子で、前述のポリペプチドが1つ以上のアミノ酸のJiilNおよび /あるいは位置の点でヒト白血球インターフェロン・サブタイプFと異なるもの 。 44 じト白血球インターフェロン・ザブタイプFと1つ以上のアミノ酸の種類 および/あるいは位置の点で異なるポリペプチドの製造のためのプロセスで、請 求の範囲第招項の屑省された遺伝子を含む生物学的機能を持つDNAによってト ランスフオームされた微生物を適()Jな栄災剥牛の下で増殖することを含むも ので、それにより前述の1枚生物力’riiii木の遺伝子を発現し前述のポリ ペプチドを生め出すもの。 45、 請求(’)範囲第44項のプロセスのポリペプチド生成物。 46、請求の範囲第45項のポリペプチド生成物で、(TI+r 14. F′ let +6) IFN−αFであるもの47 請求の範囲第6項の放射性標識 を付けた製造されたDNA配列から成る試薬(羽目。 48、請求の範囲第47項の試薬材料で、前述の放射性イ然泣く■25であるも の。 49 請求の範囲第12項のポリペプチドの標識をイ弔)た抗体から成る試薬+ 、11i4で、プラスチック・ビーズの表面に塗布されたもの。 50、微生物によって合成され生物学的に活性のある蛋白質生成物で、自然に発 生する形態のものと1つ以上のアミノ酸の種類および/あるいは位置の点でおよ び1つ以」二の生物学的および薬理学的性質の点で異なるが、自然に発生ずる形 態のもののその他の前述の性質を実質的に保有するもの。 51.請求の範囲第閣項のポリペプチド生成物で。 (Lys 81) IFN r 。 (Ser L Ser 3. Lys 81:l IFN r。 (1,ys 1. Lys 2. Gln 3. Lys’81 ) IFN r。 (des−Cys 1. des−Tyr 2. des−Cys 3. Ly s 81 ) 、IPN r 。 (Phe 39. Lys 81) IFN r。 (Thr 4B、 Lys 8]) IFN r。 (1,ys 81. Cys、95) IFN r。 (Cys 95) IFN r。 (Cys 95. Pro 104 ] IFN r 。 CGin 28) IFN r。 (Glu 5 ) 、IF)j r 、および(Thr 14. Met 16 ) TFN−αFから成るグループから選択されたもの。 52、E、 coli内において外来性のベクターに運ばれた遺伝子の発現を促 進するプロセスで、前述のプロセスが、前述のベクターに、外来性遺伝子蛋白質 コーディング発現の上流の位置に、 OMP−F、 CROおよびCAM遺伝子 生成物の」、9旦合成に関連するりポソーム結合塩部位塩基対の複写の塩基対か ら成るDNA配列を挿入することを含むもの。 53、請求の範囲第52項のプロセスで、挿入されるDNA配列力JM+’−F M伝子生成物の」 印パ合成に関連する西i1であるもの。 54、請求の範囲第53項のプロセスで、挿入されるDNへ配列がであるもの。 55、請求の範囲第53項のプロセスで、挿入されるDNA配列がtrpプロモ ーター/オペレーター酎汐耐に従うもの。
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