JPS5974986A - 酵母の高発現ベクタープラスミドを用いたペプチドの生産方法 - Google Patents

酵母の高発現ベクタープラスミドを用いたペプチドの生産方法

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JPS5974986A
JPS5974986A JP57184291A JP18429182A JPS5974986A JP S5974986 A JPS5974986 A JP S5974986A JP 57184291 A JP57184291 A JP 57184291A JP 18429182 A JP18429182 A JP 18429182A JP S5974986 A JPS5974986 A JP S5974986A
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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】 本発明は酵母ザツカロマイセスの解糖系酵素の1つであ
るグリセロアルデヒド−3−ホスフェイトデヒドロゲナ
ーゼ(以下GAP −DI と略称する)を支配してい
るjyJ伝子転子ペロン)のプロモーターと有用な目的
ペプチド遺伝子とを結合した酵母菌のベクターに閂する
。更に、本発明は上記QAP−DHを支配しているオペ
ロンのプロモーターを利用17て、有用な目的ペプチド
を高収率で酵母から生産する方法に関する。
これ寸で遺伝子操作技術を用いて医薬上有用なペプチド
類、例えばソマトスタチン、インスリン、成長ホルモン
、各種インターフェロン、インフルエンザウィルス並び
に肝炎Bウィルス蛋白、ザイモシンα1、β−エンドル
フィン、α−ネオエンドルフィン、セクレチン、ウロキ
ナーゼ、プラスミノーゲン活性化物質など多くの物質が
微生向又は動物イ(l胞で作られるようになっている。
これらの多くは宿主として原核細胞(prokaryn
tO)である大腸菌を用いているが、近年有核細胞(4
+ulcaryot e )である酵母を宿主とじ−C
利用することが注目されている。これは、酵nの培養条
件が簡単でちり、分裂速度が速いこと、安全性が高いこ
と、![Hにサツカロマイセス酸[J″′cは遺伝生化
学的解析がより多くなされていることなどの理由による
。しかし、酵R1における外来異種ペプチド産生に関す
る例は少く、α−インターフェロン、HB肝炎表面抗原
蛋白、α−ネオエンドルフィンにみられる程度である。
一方、外来異種遺伝子、例えば化学的に合成した遺伝子
、m F N A から逆転写酊床によって得られる相
補的1) N A (cll N A )遺伝子、ある
いは染色体から1商当な処理によって得られる遺伝そな
どを発現させようと」−るに&U: 、用いる宿主に適
したプロモーター領域の存在が必須である。プロモータ
ーの良し悪しが[]的とするペプチドil’j転子発現
に太きく影響するため、これ才で種々のプロモーターを
用いた発」プラスミドベクターの開発が行われてきた。
しかしながら、報告されている酵母?宿主とする夕1来
遺伝子の発現ベクターは大腸菌を宿主とするベクターに
比べ、目的と1−る外来遺伝子の発現効率は十分と&、
l君乏−ない。発明者らは、酵Iひサツカロマイ−4,
スの解糖糸を支配している酵素であるグリセロアルデヒ
ド−3−ホスフェイトデヒドロゲナーゼ(GAP −D
H)が酵母菌体で多量に生産されているのに着目し、こ
の酵素をコード[7ているオペロンのプロモーj′−j
l’j伝子の転子用を考ρ−1研究をif:めた。この
結果、このプロモーター・がr1γ母での界種せたは同
種のペプチドの生産に非常に有用であることを、り出し
、このフロモーターの下流に異種機たは同種ベフチドノ
1″(伊予とを結合し7たβ′f母閑のベクターを作成
し、これを用いて醇fljの形質転I桑を11い、形・
乃転換の行われた酵母を分與1解析することにより本発
明を完成した。
本発明の酵母ベクターは次のようにしてイ′「1戊され
る。
ザツカロマイセス酬母X5I6−5C!株[cjr’l
の核T))J Aを制限酵素H1nd llで切断して
イ!i fcl、9kbから2.2kbに相当するD↑
IA j断片を適当なプラスミドベクター、例えばプラ
スミドPBR322のJ(j、nd、 Iザイトにクロ
ーニングして、酵母の遺伝子ライブラリーを得た。その
遺伝子ライブラリーから21kbの長さの酵母DNA断
片を持ち、かつそのD I:l A断片が制限^1で素
fE a、 I Iで1ケ所、制限酵素Hpa Iで1
ケ所切断される断片を持つクローンを分離した。このプ
ラスミドは、挿入されたI)N A断片についてMax
am  G11bert法(PNAS74.560’−
564(1977))により塩基配列を決定し、この結
果をホランド(11o1.]、and、 )らr J 
、Biol、Chem、 254.9839(1979
)Jの報告と比較検討することにより、目的とするGA
P −DH遺伝子が挿入されていることを確認できる。
このようにしてG AP −DH遺伝子が挿入されたプ
ラスミドを!1を定の制限酵素で切断し、上記遺伝子を
沈むINIA断片を選択マーカーを持つ酵母菌ベクター
、好しくQよ忰作の便宜上大腸菌−酵母シャトルベクタ
ーに挿入する。
次に、このベクター中のGAP−DH遺伝子のC末端近
くにある制限酵素5all切断部位に、読みわ((rθ
ading frame)  が合うように、予じめ得
ている目的ペプチド遺伝子を含む断片を挿入1−る。こ
の」:うにして得たGAP −DI遺伝子および目的ペ
プチド遺伝子を含むプラスミドにより酵イUを形質転換
する。
目的ペプチド遺伝Pとしては外来性異種ペプチド遺伝子
および酵母内のGAP −1)H遺伝子以外のペプチド
遺伝子(同種ペプチド遺伝子)の両方を含むものとする
このように形質転換された酵母において、GAP−IH
I遺伝子プロモーターが目的ペプチドj1(伊予の発現
に非常に優れていることが認めらil、fc。
又、目的ペプチドの酵母における生産性は、GAP−D
■(遺伝子の3′末端非ttiT]訳領域をプラスミド
中の目的ペプチド遺伝子の下流にff tanすること
によって著しく上昇1″ることが認めらJtでいる。
この3′末端非翻訳領域の1τ」加による効果について
はノ持n′[昭56 167615号に詳イ[11に説
明されている。
上記のような3′末端非翻訳領域をオリ用する方法およ
びこの領域も挿入されているプラスミドおよびその利用
も本発明の範囲に含むものとする。
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明する。
具体的実施例では、目的ペプチド遺伝子としてアルファ
ネオエンドルフィン(αNF2)遺伝子を用い、G A
 P −1,)Hプロモーター−GAP−DH構造遺伝
子−αNE1遺伝子(PGAI’−GAP−αN孔と略
)および、、(IAP −04P−αNF −3’GA
P (GAPjDH遺伝Pの3′未非翻訳領域を附加し
たもの)のような配列から、GAP−αt[!/’、f
、に’lE白質として目的物質(αN孔)を生産する方
法を記しているが、GAP−DHプロモーターの位置か
ら適当な塩基配列をおいて目的3111伝子、例えばイ
ンターフェロンのようなペプチドをコードする遺伝子を
附加し目的ペプチドを11j]房生産させることもでき
る。このように0J(P −1,)Hプロモーターは広
く外来遺伝子の発現並びにアル7アネオエンドルフーイ
ン以外のJ% fffiおよび間挿ペプブ°ドの生7竹
に活用されつるものである。
実施例 シツ力ロマイセス酵母X816−50(ci、rO〕(
SacCharomycen cerevieiae 
XS 16−5 CMATa leu 2 his 3
 tryp I Ce1r ’ ] )をIlのYPD
培地(1チ酵母エキス、2%ポリペプトン、2係グルコ
ース)で30℃、24時間培養し、得られた菌体をクラ
イヤー(Cryer )らの方法(Cryer  et
al−、■5ola、tion  of  yeaat
  DNA  。
Methods in Ce1.] Bio1.orT
、y 、 vow、 、 12 。
八cadem:1.c  Preee  、  New
  ’1ork  、  1 97 5   。
pp39−44)に従って総1)NAを分離した。
5C1/IFの酵母DI、TAを100 Q’+位のT
H,n+1 Iな用いて137℃で2時間加湿すること
により切断した。反応液を08係アガロースゲル市気泳
動により公印(し、1.9kb〜22kbに相当−す−
るJ(i n d 璽によるTJNA断片を公邸f精製
した。一方、05μgのPBR322をI(indI 
1単位を用いてTA緩衝液中で37℃で1時間反応させ
ることにより切断した。次にこれら両DNAをT、1T
n、IA リガーゼ用緩衝液に溶解し、2単位のT4 
DIJAリガーゼを加え、15℃で18時間反シテ4、
させた。この反応液leu込をQ、 3 mlのCP、
C1,2で処理したjp、、col、i、TA 221
に加えて形質転換し7、アンピシリン耐性クローンを1
1)り。このうちテトラザイクリンに対して感受性のあ
るクローンを400個選び、そのプラスミドDNAの解
析をアルカリ変性法により行った。
既に報告されているポランド等の解析結果によると、G
 AP −1)■1遺伝子を含む2.1kbの断片には
HpalおよびSo、]、 Iの切断部位がそれぞれ1
ケ所ちる。2.1kbの14ind I i4片はSa
]、 Iにより0.14 kL+とIl、 !16 k
bとの2つの断片に切断され、!): fc ITpa
、 Iにより1.39 kbと0.71kbとの2つの
断片にそれぞれ切断されている。
発明者らυ:」―記の400個のクローンについて検討
した結果、上記GΔP −DH遺伝子を含む断片におけ
るのと同じ制限酵素切断部位を有するプラスミドを持つ
クローンが1つ得られたことが判った。このり「」−ン
のプラスミドをpYga、p 87とした。
この Ygap 87の:ハ11切断部位に近い方のH
lnd I切断によつで得られる粘着末端にr−[” 
p ] −GAPおよびボリヌクレ、十チドキナーゼを
用いて標識し、 Maxam−Gilbert法に従い
DNAの塩基配列を決定した。この結果を前記ホランド
らの報告と比較検討し、Py ga p 87 ij−
GAP−T))T遺伝子を持つことを確認した。このP
Ygす87によって形質転換された大腸菌に一12株は
E、C01i SBM 151と命名し、工学技術院微
生物工粟研究所(機工1i1) )に寄託し、寄託番号
FE、RMP−6762を和でいる。
FYE 237ベクターは!1〒願昭56 16761
.5号に開示されたPYE 227ベクターからその8
a、]I切断点を消失さ佑タブラスミドでちり、次のよ
うに作製された。
51((y、のPYK 22’7を] f) rp−(
r’lのSal lを用いTA緩衝液中で37℃15時
間反応さぜLIJ断した。
続いて65℃で加熱1−ることによりSa、11を失活
さ亡た後、4種のd、 N T Pを0.3mM;2−
メルカプトエタノールを3 Q mM となる様に加え
1単位のT4DNAポリメラーゼを用いて37℃30分
間尺応さゼ、Sal I切断で生じた粘着末端を消失さ
せた。反応終了後フェノール抽出を1回行った後、2容
のエタノールでDNAを沈殿させた。D N A沈殿物
を20μUのT4DNAIJガーゼ緩衝液に溶解後、5
単位のT4DNAリガーゼを用い15℃18時間反応さ
せることにより結合させた。
反応液をfJ(与DNAとして常法に従いE、 coa
lJA 221に形質転換し、アンビミリン耐性クロー
ンを得た。これらのクローンよりDNAを分##し解析
1−1PYE227よりSal−1の切断部位の消失し
た。YE237を得た。
5 /Iqの、3YE 237を20弔位のHind 
Nを用い、’rA緩衝液(33mM トリス酢酸+pH
7,9,661μM i”i’l’:酸カリ、10mM
酢酸マグネシウム、0、5 mM DTT )中で37
℃1時間反応させた。以後制限酵素の反応(lまTA緩
衝液中で37℃1時間反応させた。一方既に得られてい
友プラスミドPYgap 87 571gを20単位の
Hlnd、 Iを用い切断後、寒天電気泳動法により2
.1kbのDNAフラグメン) (GAP−DH遺伝子
)を分離し寒天片よりDNAを溶出、精製した。この2
.1 kb DNA断片とPYE = 37のHlnd
 II切断DNAを20tiRDNAリガーゼ・緩衝液
(20mM)リス塩酸、pH7,5,10mM MgC
!1..10mM DTT%0.5mMATP )に溶
解し、1単位のT4DNAリガーゼを加え15℃16時
間反応させた。この反応液10μ2を0.3 mlの0
aO12処理したE、coliJA221に加え形質転
換を行った。
アンピシリン耐性トランスホーマントから、常法に従い
プラスミドDNAを’A1’ifA解析し、PYE12
01を得たことを確認した。
このプラスミドによって形質転換され7j I’lf母
(XS16−5Cり株はSa、ccbaromyces
cerevieiae I’lBM  321と命名し
、機工研に寄託番号FEBM P−6766として寄託
した。
Neucleic  Ac1d  Re5earch 
 10 1 74 1〜1754(1982)の方法に
従いαNK遺伝子 ゛(Eco RI −Bam HI
 DNA断片)を作製した。
この様にして得られた46塩基対より成るαNFi遺伝
子を BR322のFicoR工・Bam HI  両
制限酵素で切断した大きい方の断片(4kb )に挿入
しPYαNE5’を得た。次にGAP −OH遺伝子中
にあるSa、11部位に読み枠を合せ、挿入する為に、
5’ −GGGTOGACOO−3’よりなるSal 
Iリンカ−を挿入したプラスミドPYαNE5’(Sa
l T)−cを得た。511(x、のpy αN E 
5 ’を10単位のSal lを用いTA緩衝液中で3
7℃1時間加温することにより切断した。65℃で加熱
後、0.3mMのdAT:P。
d、TTP 、 dc!TP 、 dGTP及び80 
mMの2−メルカプトエタノールとなる様にそれぞれ加
え、37℃:’r Omj、n反応させSal Iの粘
着末端を満した。
反応終了後フェノール抽出を1回行ってがらエタール沈
殿によりDNAを回収した。一方、Sal I !Jノ
ンカー/+gを50mM)リス塩酸、I)H7,5,1
0mlK 14g C12中で25 nmo功ATP 
、 10中位のボリヌクレオチドギナーゼを用いて37
℃。
45分間反応させ、5′末端をリン酸化した。これらの
DNAを混合し、T4DNA リガーゼ緩衝液とし5単
位のT4DNAIJガーゼを加え15℃で18時間反応
させた。この反応液10 tlp、を0.3 mlのC
oL#C1,処理したE、 C011JA 221 に
加え形質転換を行った。アンピシリン耐性形質転換体か
ら常法に従いプラスミドDNAを5分離解析し、ピαN
E5’−8all−cを得た。
5μgのPYE1201を20単位のBamHI 。
20単位のSal lで2つの断ハに切断し寒天電気泳
動にて分離後、大きい断片を寒天より溶出させ精製した
。一方αNFi遺伝子を含む断片はアαNE5’−8a
ll−c 501μgをioo単(jZのBam HI
゛。
100単位のSaL Iを用いて切断後、5チポリアク
リルアミドゲルによる電気泳動法により分離し50塩基
対に相当するDNA断片を溶出・精製し7て得た。以−
ヒの2つのDNA断片を20μUのDNAリガーゼ緩衝
液に溶解し2単位のT4DNA!Jガーゼを加え、15
℃16時間反応させた。この反応液lOノ12を0.3
 wteの0aO1,処理したFi、 C011JA 
22 ]に加え形質転換を行い、アンピシリン耐性形質
転換体から常法に従いプラスミドDNAを分離解析し1
.YαNF、53を得た。
−タ付加(第3図参照) PYαI往53にGAP −DH遺伝子の3′末端領域
を絹込寸れた吋IE遺伝子の下流に伺加する具体例を以
下に示す。
1011g、のPYαNE 53を30単位のBam 
H工で切断後、1単位のT4DNAポリメラーゼを用い
、67m1口゛す7″塩酸(pH8,8)、6.7 m
M M(7C!1.、.10M2−メルカプトエタノー
ル16.6mM硫酸アンモン、6.7704 EDTA
 、 0.3 mMの4種の旧+ 1’ Pを含む緩衝
液(T 4 DI、IAポリメラーゼ緩衝液)中:37
℃30分間反応させ、BamH工切断で生じた粘着末端
をうめた。一方GAP −DI(遺伝子):3′末)7
jAj領域をPYE 120 ] 、こり得fc ]、
 Oμgの□JTI2120 ]を30単位のSal 
lで切断後、1即位のT 4 DNAポリメラーゼを用
い同緩衝液中で37℃30分間反応させ、5a1T切断
で生じた粘着末端をうめた。次にそれぞれ30単位のP
etlで切断し、、  PYαNE53からはαNF遺
伝子を含む断片、PYm ]、 2 (11からはGA
P−DJ(遺伝子の3′末端領域を含む断片を寒天電気
泳動で分離しイ゛〜?、°(した。次に両断片を201
Lp、のT4DNA、lJガーゼ緩衝液中5単位のT4
DNAIJガーゼを用いて15℃17時間反応させ結合
させた。この反応液1oliρを用い上記の方法で形質
転換体を得、それよりプラスミドDNAを分離・解析し
PYαNE155を得たことを確認した。
7、酵母の形γj転換および培養 上記のようにして得られたプラスミドpYE 1201
PYαN屈53、pYαNE155をBθgpn J、
11゜。
Nature、 vol 275104  (1978
)に記載の方法に従って酵刊(ザッヵロマイセス セレ
ビシェXS 16−5Cりに形質転換した。イ;Iられ
た形質転換体をYP、D (1%イーストエキス、2%
ポリペプトン、2係グルコース)培地で30C124時
間振とう培養後、遠心分離により菌体を回収した。
1 mlの培養液から得られた菌体に0.5 N/の冷
アセトンを加え、−20℃で1〜24時間放置した後、
凍結乾燥した。この乾燥菌体に5 rny / meの
臭化シアンを含む70%ギ酸溶液に懸濁し24時間暗所
で反応させた。この試料を凍結乾燥後0.1 ynlの
Q、lN酢酸でαNKを溶出させ0.1 mlの1.3
M)リス塩酸(p” 8.0 )で中和後RIAの試料
とした。
RIA  はN、Mi、namino et al、B
BRC!  vol  102226(,1981)に
記さいの方法に準じて行った。その結果を表1に示した
。GAP −DHプロモーター1第11用しそのト1末
端(323アミノ酸残基)の直後にαNEiを結合した
雑種蛋白質として、PYαNFi53の場合(GAP 
−、IH(遺伝子の3′末端領域が無い)では1細胞当
り200万分子発現していた。又、それに()A、P 
−III(遺伝子の3′末端領域を付加したもの(PY
σNE155)ついては−PYαNE53の約io暗に
相当する1細胞当り2000万分子発現していた。培養
液当りでは約2μg / atの生産が認められた。プ
ラスミドの安定性につい−C検肘したところ10世代非
選択条件(YPD培地で培養)で培養したところ、完全
なGAP−DHを持つプラスミドPYE1201の場合
は10〜20%とかなり不安定であった。しかしαNF
2遺伝子をC末端付近に結合させたプラスミド(PYα
NE53、PYαNE155)の場合は多少安定性は良
くなっていた。
表  1 GAP−DHプロモータによるαNEの生産性PYE1
201  1.83X10”  <0(月      
  15.1%]、、28X]、08 445  +、
73X10’  42.0チPYαNE53  (+、
6 Xl08337 2.8 xlO’  78.9%
1.12X108368  ]、、6 Xl06N、I
)、*0.99xlOs2049 1.0 xlO’ 
 43.2%0.42X1081706 2.OXIO
’  N、D、**測測定子
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はGAP −DH遺伝子を含みαNE遺
伝子を組込X7だプラスミドの構成法を示す。 第1図はGAP−DH遺伝子のクローニングを示す。 第2図はGAP−DH遺伝子を含みαNB遺伝子を組込
んだシラスミドの構成法を示す。 第3図は第2図で得られたプラスミドアYaNF53上
のαNK遺伝子の下流に()AP −DH遺伝子の3′
末端非翻訳部位が付加されたプラスミドの構成法を示す
。 特許出願人 サントリー株式会社 代!■1人 弁理士 湯  浅  恭  巨、1.:、
゛、・(11’、、− (外4名) :、j′裕 1 しI jndm 第2図 第3図 手  続  浦  正  書 1.事件の表示 昭和57年特許願第184291  号2発明の名称 酵CJの高発現ベクターシラスミドおよびその利用方法
6、補正をする者 事件との関係  l特許出願人 住所 名称(190)ザントリ−株式会社 4、代理人 明細層の〔発明の詳細な説明〕の(光 図面 6補正の内4 (1)明細書の記載を下記の通りd1正する。 頁    行    補正前      補正後10 
 6  工学波      下業技F 2  80 m
、 M     8m、 M12   5   リガー
−ビ・糸夛省トエ  リガ−−ビ月f糸ンシ埴1t+ 
7(!液 下6〜Jド5    Saccharomyces  
    Saccharomycescerevisi
ae       cerevisiaeSBM321
          38M32]13    6  
 GAP−OHGAP−DHl・ろ  pH75p H
7,5 1411Ban  HI       Ba、mH11
5ドア    101vl        10m、M
16  6  寒天       アガロース17  
8   pH8,0pH8,09Voe102226 
  Vo−g、 102 ’)2610   (,19
81)   (1981)(2) ]閃面な二もN1の
1山り汀11ヒi−る。 以−]ニ ネl関 ノヲノndll( t2(2) 藤3 圀 手続順正書 昭和58年11月2日 2、発明の名称 酵INJの高発現Rフタ−プラスミドおよびその利用方
汐6、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名称(190)ヤントリー株式会社 4、代理人 ) :1 6補正の内容 明細量の記載を下記の通り訂正する。 頁    行    補正前      補正後として 以    」二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)グリセロアルデヒド−3−ホスフェイトデヒドロゲ
    ナーゼを支配している遺伝子のプロモーターを含み、目
    的ペプチド遺伝子を酵母中で発現させるプラスミド。 2)グリセロアルデヒド−3−ホスフェイトデヒドロゲ
    ナーゼを支配している遺伝子のプロモーターと目的ベグ
    チド遺伝子とを含むプラスミドを作製し、このプラスミ
    ドにより形質転換された酵母を培));、するとどによ
    り目的ペプチドを生産する方法。
JP57184291A 1982-10-20 1982-10-20 酵母の高発現ベクタープラスミドを用いたペプチドの生産方法 Expired - Lifetime JPH0716432B2 (ja)

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