JPS6078595A - 27−デスアミドセクレチンの精製法 - Google Patents

27−デスアミドセクレチンの精製法

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Publication number
JPS6078595A
JPS6078595A JP18543583A JP18543583A JPS6078595A JP S6078595 A JPS6078595 A JP S6078595A JP 18543583 A JP18543583 A JP 18543583A JP 18543583 A JP18543583 A JP 18543583A JP S6078595 A JPS6078595 A JP S6078595A
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JP
Japan
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das
fusion protein
protein
fraction
exchange resin
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JP18543583A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Sumi
慎一郎 角
Masanori Suzuki
正則 鈴木
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Wakunaga Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Wakunaga Pharmaceutical Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/645Secretins

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】 発明の背景 技術分野 本発明は、27−デスアミドセクレチン(以下DASと
いう)の精製に関する。
さらに具体的には、本発明は、低蛋白質との融合蛋白質
として発現されたDASの抽出・精製に関するものであ
る。
先行技術 セクレチンは、1902年ベイリスとスターリングによ
り発見された27個のアミノ酸より成る分子14i30
55の塩基性ポリペプチドホルモンである( J 、 
Physiol、玄、325 (1902) )。
セクレチンは、その有する生理活性として、#外分泌促
進作用、胃酸分泌抑制作用、肝胆汁分泌促進作用等が知
られており(化学の領域、盃。
No5.403〜412(1983))、現在これらの
活性に基づいて十二指腸潰瘍治療架、Wt外分泌機能診
断薬およびZollinger−Ellison症候゛
群の診症候管群して用いられている(上記「化学の領域
」参照)。
ところで、これら臨床に応用されているセクレチンは、
ブタ小腸より抽出、精製されたものであるが、この方法
は極めて収率が悪くて1万頭のブタ小腸より35mg程
度の標品しか得ることができず、その応用範囲が著しく
制限されていた。
一方1本発明者らは、最近、遺伝子工学的手法を用い天
然のセクレチンのカルゼキゾ末端バリン残基が了ミド化
されていないこと以外は天然ブタ・セクレチ/と全く同
じ構造を持つ27−デスアミドセクレチンを大腸菌内で
大量に生産させる方法を開発し、しかもDASがブタセ
クレチンと同様の生理活性(胛外分泌促進作用)乞もつ
ことも確認した(特開昭57−200343号、同関−
134998号各公報参照)。しかしながら、これらD
ASは遺伝子工学的手法により大腸菌内で低蛋白質との
融合蛋白質として発現させたため1等電点1分子量。
各種容媒に対する溶解度、立体構造等の化学的性質の相
違や、その生体内条件の違いによる夾雑蛋白やペプチド
成分の相違1よどから、天然ブタ・セクレチンの抽出、
精製法を応用することができなかった。従って、 DA
Sを臨床用に供給するのに十分量を得るにはその精製法
の確立が必要であった。
発明の植1要 要旨 本発明は、遺伝子工学的手法によって菌体内で産生させ
た融合蛋白質からDASを分離したのち。
カラムクロマトグラフィーに供することによりDASな
精製する方法を提供するものである。従って1本発明に
よる菌体内で他の蛋白質との融合蛋白質として発現させ
たDAS O)精製法は、下記の工4呈からンよること
を″ト哲徴とするものである。
(イ)■体から融合蛋白質を回収すること。
(ロ)この融合蛋白質から、DASを完全なま〜切出す
こと。
(ハ) 切出しによって得られたDASと低置白質由来
のペプチドとの混合物を、陰イオン交換樹脂カラムクロ
マトグラフィーに供して、 DASを該カラムに吸着さ
れない累通り画分とし゛〔得ること。
に) この素通り画分を陽イオン交換樹脂カラムクロマ
トグラフィーに供して、DASを吸着された両分の少な
くとも一つとして得ること。
(ホ)これらの自分について生物検定を行なって。
DASの生物活性を有する両分を得ること。
(へ)得られた両分を高速液体クロマトグラフィーに供
して、 DASを吸着された両分の少なくとも一つとし
て得ること。
(ト)これらの両分について生物検定を行なって、DA
Sの生物活性を有する両分を回収してDASを得ること
効果 本発明は、遺伝子工学的手法によって菌体内で産生させ
た融合蛋白質より所望の蛋白質を完全なままで分離し精
製する方法を確立するためになされたものである。従っ
て1本発明は融合蛋白質(たとえばβ−ガラクトシダー
ゼ・DAS )より所望蛋白質(DAS )を効率よく
しかも高純度で得る方法を提供するものである。
また、本発明によって精製されたDASは、天然ブタ・
セクレチンと同様の活性(弊外分泌促進作用)を有する
ので、臨床用に供給することが可能である。
本発明の方法は発酵法によるDAS生産の工業システム
の樹立にも多大な貢献をなすものであり、該システムが
確立されれば医療用をはじめその他の研究用等に大量に
供給することが可能であろう。
DASは、遺伝子工学的手法によって生産することがで
きる。例えば、本発明者らによって既に提案された、β
−ラクタマーゼとの融合蛋白質(特開昭57−2003
43号公報参照)としであるいはβ−ガラクト7ダーゼ
との融合蛋白質(特開昭58−134998号公報参照
)として大腸菌内で産生させることができる。すなわち
、セクレチンのC−末端のアミノ酸がバリンであるポリ
ペプチドに相当するデス了ミドセクレチンの構造遺伝子
を化学的に合成し、これを必要に応じてり/カーDNA
を介して装置白質の構造遺伝子内またはそのC−末端に
直接または間接的に結合して、宿主菌内で増殖可能なキ
メラプラスミド乞つくる。ついで、このプラスミドを用
いて宿主菌を形質転換したのち、得られる形質転換体を
通気培養することにより装置白質との融合蛋白質として
DASを産生させることができる。
DASが融合蛋白質として発現されるのは、キメラプラ
スミドのDAS遺伝子の転写、翻訳を可能とするための
制御領域が必要であるところ、この制御領域のDNA 
(デオキ7リヂ核酸)が蛋白質として発現されるからで
あるが、宿主が大腸菌である場合の制御領域はβ−ラク
タマーゼあるいはβ−ガラクトシダーゼの遺伝子等が知
られており、これらの場合は融合蛋白質中のDASと結
合している蛋白質はβ−ラクタマーゼあるいはβ−ガラ
クトシダーゼとなる。そして、制御領域はDAS遺伝子
の翻訳の際に所定コドンが読取られるようにするため読
枠を合せるべく必四に応じてリンカ−DNAを介してD
AS遺伝子と結合されているから、融合蛋白質もこのり
/カーDNAが指定するアミノ酸をβ−ラクタマーゼま
たはβ−ガラクトシダーゼのC−末7A In!l v
c有することがある。なお、DASのC−末端UtUに
は余分な蛋白質が結合しないことが望ましく、従って遺
伝子設計の際にDAS遺伝子の下流側末端に停止コドン
を配することが望ましい。
融合蛋白質は、そこからDASを完全なま〜切出さなけ
ればならないのであるから、そのための配慮がなされて
いなければならない。そのような配慮の代表的なものの
一つは、蛋白質の切断に慣用されている基質アミノ酸特
異的化学試薬の攻撃点を与えるアミノ酸を所定部位に配
しておくことであって、具体的罠は臭化シアンによって
特異的に分解されるメチオニンをDAS (1) N−
末端側に接して結合させるよう遺伝子の設計を行なう。
DASはその構成アミノ酸としてメチオニンな含まない
ので、臭化ノアン処理によってDASは完全なま〜切出
される。
DASの嘔得 融合蛋白質として菌体内に発現した融合蛋白質は、これ
を菌体外に回収してから、DASの切出しおよび分離を
行なうことによって、DASとなる。
融合蛋白質の回収およびDASの切出し菌体からの融合
蛋白質の回収は、菌体を破壊したのち、遠心することに
より行なうのが通例である。菌体の破壊の方法としては
、浸透圧処理、凍結融解処理、超音波処理、化学的・酵
素的処理。
高圧下での破砕やアルミナ、ガラス粉などによる摩砕等
物理的処理およびこれらを適当に組み合わせた方法があ
る。具体的には、たとえば、抽出効率の面から酵素的処
理と超音波処理とを組み合わせた方法、すなわちリゾチ
ーム処理を行なって菌体をスフェロプラスト化したのち
超音波処理に付するという操作がある。超音波処理の前
にリゾチーム処理を行なうと、菌体細胞質が除かれるの
で超音波処理が容易となる利点がある。
DASを弛張白質との融合蛋白質より完全なまま分離す
る方法としては、該融合蛋白質tギ酸中で臭化シアンに
よって加水分解する方法が適当である。
DASの分離回収 上記のような加水分解後のギ酸中では、 DASは信号
白質由来のベゾチドが混在した状態にある。
この混合液からDASの分離回収は、カラムクロマトグ
ラフィーを適宜実施することによって行なうことができ
る。カラムクロマトグラフィーそのものは、当業界にお
いて公知のものである。
このようなりA8の分離回収の一具体例を示せば。
下記の通りである。
すなわち、該混合液を凍結乾燥したのち、塩基性条件下
(例えばp)(3,4)で1姦イオン父挨樹脂(DEA
Fセルロア了イ/AH(チッソ社)、DEiセルロース
DE52 (ワットマン社)等が市販されている)に供
して、夾雑ペゾチド成分なカラムに吸着させる。この場
合、 DA8分子は累通り画分に存在する。ついで、こ
の素通り画分を弱酸性条件下(例えばpH5,1)で陽
イオン文換樹脂(市販されているものとして、CM−セ
ルロファインCH(チッソ社1.CM−セルロースCM
52(ワットマン社)等がある)に供して、DAS分子
をカラムに吸着させる。DAS分子の溶出は、溶出液の
pHあるいはイオン強度をしだいKm加さだていくこと
により行なうことができる。なお、酊出画分は、各画分
ごとに0D280および蛋白駿を徂」定するのがよい。
そして、得られた数個のピーク両分の#液分泌促進効果
(後記実験例参照)を調べ、その活性があるものを部分
的精製DAS画分とする。ここで得られた部分的M製D
AS画分を脱塩、濃縮したのち、逆相カラム(μゼンダ
ノぞツクC−18カラム(ウォーターズ社) 、YMC
A313 (COD8)カラム(山村化学研究所)等が
市販されている)に供することによって、精M DAS
を得ることができる。
なお、高速液体クロマトグラフィーでの溶出要件として
は、移動相の極性を徐りに減少させることにより所望物
質を溶出させる方法が好ましし1(実験操作の詳細は、
後記実験例を参照されたい)。
上記の各カラムクロマトグラフィーにおいてDASを吸
着画分として得る場合には、吸着画分(ま複数個生成す
ることがふつうであって、DAS&まそのような複数の
吸着画分の少なくとも一つに含まれている。どの両分が
DASを含むものであるか屯これらの吸着画分の各々に
ついて生物検定を行なって、 DASの生物活性たとえ
ば脛外分泌促進作用の有無を調べることによればよい。
DASの生物活性を有する両分には、そのような活性を
強く示す両分とこの活性の弱い両分とカ1ありうるカー
、収率よ< DASを得るには活性の弱I/)面1分を
も回Iスすることが望ましい。なお、生物検定の詳細に
ついては、上記公開公報を参照されたt/)。
実 験 例 1、遺伝子工学的手法による27−ヂス了ミドセクレチ
/の生産 27−ジスアミドセクレチンの生産を1特開B11(5
7−200343号、 I’:l57−200400号
および同58−134998号公報記載の方法によって
行なうことカーできる。発現効率のよいものGま特開昭
58−134998号公報記載の方法であり、この方法
に従って下a己の手順で行なった。
リセクレチ/遺伝子の調製 上式で示されるブタ・セクレチ/のアミノ酸配列に従っ
て構造遺伝子を固相法によるト1)エステル法で化学合
成した(Nucleic Ac1ds Symposi
umSeries No、 10. Informat
ion Retrieval Publication
Press Ltd London (1981) [
)p197−200 ’)。
l His−8er−Asp−Gly−Thr−Phe−’
l’hr−8er−Glu−Leu−8er−Arg−
Leu−Arg−A、5p−8er−Al a−Arg
−Leu−(SYn−Arg−Leu−Leu−Gln
−5 Gly−Leu−Val−NH2 式中1番号はアミノ酸配列番号を示し、このHis等の
略記法はアミノ酸を示すものとして当業界で慣用されて
いるものである。1よお、Hisはヒスチジンを示す。
遺伝子設計は、下記の点に注意して行なった。
(1)大腸菌の中で最もよく使用されているコドンを選
択する。
(11)転写が構造遺伝子の途中でとまるようなヌクレ
オチド配列を避ける。
(ll+1 化学合成遺伝子の構成単位である合成オI
J 7ヌクレオチドがセルフ了ニールするような配列を
避ける。
なお、合成したセクレチン人工遺伝子は、リンカ−をつ
なぎベクターに組込みやすいよ5にした。
2)プラスミド、L858の構築とDAS遺伝子の発現
上記合成遺伝子を、Rum l K組込み、これで宿主
菌(Ecoli XA35 )の形質転換を行なったの
ち、該遺伝子が正しい方向に挿入されたプラスミド(、
L85M)を持つりa−yxA35(pL858)を得
た。
DAS遺伝子の発現は、宿主菌を培養することより行な
った。すなわち、形質転換された宿主菌XA35 (、
L85B ) l ’1等開昭58−134998号公
報参照)をアノピシリン(20μg/ml)、グリセロ
ール(0,4%)を添加したルリア培地(1%バクトド
リプトン、0.5%バクトイ−ストエキストラクト。
0.5%食塩(pH7))中、37℃で約5時間通気培
養(対数増殖期まで)することにより、β−ガラクトシ
ダーゼとの融合蛋白質としてDASを発現させた。なお
、発現の確認は、 SDS、ポリアクリル了ミドゲル賀
気泳動で行なった。
2、融合蛋白質の抽出および部分精製 上記培養後、遠心(12000g、 10分)すること
により95g(湿重量)の菌体を得た。菌体を5%(w
/v )ショ糖、1mMEDTA ?:含む50mM)
リス塩酸緩衝液(p)ls ) 240m1に懸濁させ
、リゾチーA (100mg ) 処Qによってスフ二
ロプラスト化シたのち、超音波処理(久保田[インソネ
ータ−200MJ 200W、 30分)することによ
り、破壊した。
ついで、遠心(15000g、 30分)することによ
り、β−ガラクトシダーゼ・DASの融合蛋白質を不溶
性画分(沈殿)として得た。この不溶性画分を600m
1の10 mM MgCI□、 5 mMメルヵゾトエ
タノールを含むtOmM)リス塩酸緩衝液(PH7,5
)で3回洗浄後、 440m1の7M尿素を含む上記緩
衝液(pH7,5)に懸濁させた。ッl/1で、遠心(
15,000g。
;(()分)し不溶物を除去したのち、水に対して透析
して尿素を除くことにより、いちど可溶化させた融合蛋
白質を析出させた。ついで、遠心(39,000g、3
0分)を行なって、β−ガラクトシダーゼ・DAS融合
蛋白質′4!r:得た。得られた蛋白質は3.75gで
、純度は5DS−電気泳動の分析によれば約(資)%で
あった。
3、臭化シアン処よるDASの融合蛋白質がらの切り出
し 融合蛋白(3,75g)を300 mlの70%ギ酸に
懸濁させ、7g(メチオニンのモル数の約100倍過剰
量に相当)の臭化シアンを加えたのち密封して、室温で
一夜攪拌しながら反応を行1よった(メチオニ/のカル
ゼキシル基側のペプチド結合を切断)。
得られたDAS分子を含む酸液を3(1℃で濃縮したの
ち、凍結乾燥を行なって、ギ酸、過剰の臭化シアン、副
生成物の臭化メチル、臭化水素などを除去した。ついで
、得られた残量Y150mlの10 mM炭酸アンモニ
ウム緩衝液(pH8,4)に懸濁さぜたのち、遠心(1
3,000g、 10分)を行なって不宕物を除去して
、ポリペプチド画分(1,4g)を得た(上記公開公報
参照)。
4、クロマトグラフィーによる+17 、lJ上記ポリ
ペプチド両分(1,4g)を10mM炭酸アンモニウム
緩衝液(pH8,4)で平衡化したDEAE−セルロフ
ァインAH(チッソ)カラムに添加し、同じ緩衝液でカ
ラムを洗浄することによって、非吸着ポリペプチド画分
(22mg )を句たつその両分を凍結乾燥したのち、
10mMリン済ナトリウム緩衝液(PH6,1) 36
.5ml K溶解シ、同じ緩衝iで平1所化したCM−
セルロファインCH(チッソ)カラムに供した。食塩濃
度を0〜0.2Mまで直線的に上げることによりポリペ
プチド成分の分画な行なって、CMO〜CM5画分を得
た(第1図)。図中。
縦軸左は280nmにおける吸光度を示し、縦軸右は食
塩濃度を示j。−!た、破線は食塩濃度勾配乞示し、C
MO〜CM5はピークの番号を示すものである。この各
々のピーク画分について生物検定(方法の詳細は、特開
昭58−134998号公報参照)を行なった結果、C
M2とCM3とに活性を認めたが、主活性はCM 2画
分に存在していたのでこの両分を次の処理に供した。
5、高速液体クロマトグラフィーによる精製CM2画分
(2,4mgのポリペプチドを含む)をμmどンダパツ
ク018カラムに吸着させ、移動相として0.1%トリ
フルオロ酢酸す用い、アセトニトリル濃度乞10%(v
/v )から50%(v/v)まで直線的に上昇させる
ことにより、吸着したポリペプチド成分を分離・溶出さ
せた(第2図参照)。第2図中矢印が合成セクレチン(
セルパ社)が溶出される位置であり、Hl−H3はピー
ク番号である。
これらピーク各々について生物検定(上記公開特許公報
)を行なったところ、H3に強い活性がみられた。H3
両分(0,9mg)の一部をとり、ディスク電気泳動(
15%酸性ディスクゲル電気泳動pH4,3(Natu
re、1g5.281 (1962) )および逆相高
速液体クロマトグラフィーを行なった結果、単一バンド
単一ピークが得られたので、DASは精製されたもので
あるとした(第3図)。第3図Aにおいて、aはDAS
、 bは合成セクレチ/の電気泳動の結果を示1もので
ある。
以上の実験結果より、精製過程における比活性。
回収率等を下表に示した。
6、 DASの確認 精製されたDASの確認を、合成セクレチン(セル、2
社)との化学的諸性質(すなわち、アミノ酸分析、カル
イギ7ペプチダーゼY(以下CPa5eYト記ス)によ
るカルイキゾル末9f10.)アミノ酸分上f)を比較
することにより行1よった。下表にアミノ酸甜成の分析
結果を示すが、合成セクレチンおよび理論値とDASと
の組成はよく一致してVすること力1わかる。
Asp(Asn) 2.1 2.2 2Glu(Gl+
) 3−1 3.2 3pro t” t 0 Qly 2.1 2.1 2 Ala 1.1 1.1 1 Cys t t Q Val 1.0 1.(l 1 Met t t Q lle t t 0 Leu 6.0 6.0 6 Tyr t t 0 Pbe 1.0’ 1.0 1 Lys t t Q His 1.0 1.0 1 Trp t t Q Arg 4.1 4.2 4 * tニドレース CP asy Yによって処理したときのアミノ酸分析
の結果、DASおよび合成セクレチンをCPa5eYで
消化することにより遊離してくるアミノ酸は。
DASの場合にそのC末端アミノ酸配列(Val−Le
u−Gly−Gln−Leu−Leu−)から予想され
ルヨうにVal、 Leu、 Gly、 Glnがi4
J ?Pされる(第4図a)のに対し、合成セクレチン
ではLeu、Gly。
G I n カ観察されるのみで、?リンアミドに相当
すると推定されるアミノ酸は観察されない(ちなみに。
−rミノ酸組成分析では、末端アミドに由来′1−ル・
7177残基が検出される)。これは、末端バリンアミ
ドの陽電荷と側鎖の疎水性とのため、ここで行なったア
ミノ酸分析の条件下ではバリンアミド残基は尚出されな
いためである(第4図)。第4図中、AはDASを、B
は合成セクレチンを各々Cpase Y処1[したとき
の高速液体クロマトグラフィーによる一rミノ酸分析の
結果を示す。同図中。
Glnはグルタミンを示し、Gin等のアミノ醒略記法
は当業界で慣用されているものである。以上二つのこと
より、 DAS分子はバリンがアミド化されていないこ
とを除けばセクレチンと同一であることが示唆された。
【図面の簡単な説明】
第1図はCM−七ルロファインCHカラムクロマトグラ
フィーの酵出Aターンを示す。 第2図は高速液体クロマトグラフィー〇m出)eターン
をホす。 第3図において、Aはディスク電気泳動の結果を示し、
Bは高速液体クロマトグラフィーでの溶出ノeターンを
示す。a・・・DAIII、 l)・・・合成セクレチ
ン第4図はCPaSe y消化した際のアミノ酸分析の
結果を示し、AはDAS、Eは合成セクレチン(セルパ
社)のものである。 出願人代理人 猪 股 清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記の工程からなることを特徴とする、菌体内で他
    の蛋白質との融合蛋白質として発現させた27−ジスア
    ミドセクレチン(以下、 DASという)の精製法。 (イ)菌体から融合蛋白質を回収すること。 (ロ) この融合蛋白質から、DASを完全なま〜切出
    すこと。 (ハ)切出しによって得られたDASと他蛋白質由来の
    ペプチドとの混合物を、陰イオン父換樹脂カラムクロマ
    トグラフィーに供して、DASを該カラムに吸着されな
    い素通り画分として得ること。 に)この素通り画分を陽イオン父換樹脂カラムクロマト
    グラフィーに供して、DASを吸着された画分の少なく
    とも一つとして得ること。 (ホ)これらの両分について生物検定を行なって、DA
    Sの生物活性を有する両分を得ること。 (へ)得られた両分を高速液体クロマトグラフィーに供
    して、DASを吸着された両分の少なくとも一つとして
    得ること。 OJ これらの両分について生物検定を行なって。 DASの生物活性を有する一分を回収してDASを得る
    こと。 2融合蛋白質が、DASのN−末端側に接してメチオニ
    ンを有する、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、融合蛋白質の低蛋白質が、DASのN−末婦側に存
    在する、β−ラクタマーゼの少なくとも一部および必要
    に応じてそのC−末端側に結合したリンカ−DNA由来
    の蛋白質からなる、特許請求の範囲第1〜2項のいずれ
    かに記載の方法。 4、融合蛋白質の低蛋白質が、 DASのN−末端tn
    uに存在する、β−ガラクトシダーゼの少なくとも一部
    および必要に【ムじてそのC−末端側に結合したリンカ
    −DNA由来の蛋白質からなる、特許請求の範囲第1〜
    2項のいずれに記載の方法。 5、菌体からの融合蛋白質の回収を、菌体のり゛!チー
    ム処理および超音波処理忙よって行なう、特許請求の範
    囲第1〜4項のいずれか一項に記載の方法。 6、融合蛋白質よりのn−デスアミドセクレチンの完全
    なままでの切出しを、該蛋白質をギ酸中で臭化シアン処
    理に付すことによってメチオニンのカルゼキシ末端で切
    断すること罠より行なう、特許請求の範囲第1〜5項い
    ずれが一項に記載の方法。 7、陰イオン交換樹脂カラムクロマトグラフィー用樹脂
    としてジアミノエチルセルロースヲ用いる、′特許請求
    の範囲第1〜6項いずれか一項に記載の方法。
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JP (1) JPS6078595A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0257192A (ja) * 1988-08-24 1990-02-26 Sanwa Kagaku Kenkyusho Co Ltd モチリン様ポリペプチドの製法並びにそのための組換えdna及び発現用プラスミド

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JPH0257192A (ja) * 1988-08-24 1990-02-26 Sanwa Kagaku Kenkyusho Co Ltd モチリン様ポリペプチドの製法並びにそのための組換えdna及び発現用プラスミド

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