JPS61224989A - アポエクオリンを発現しうる組換えdnaベクタ− - Google Patents

アポエクオリンを発現しうる組換えdnaベクタ−

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JPS61224989A
JPS61224989A JP60299601A JP29960185A JPS61224989A JP S61224989 A JPS61224989 A JP S61224989A JP 60299601 A JP60299601 A JP 60299601A JP 29960185 A JP29960185 A JP 29960185A JP S61224989 A JPS61224989 A JP S61224989A
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dna
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apoaequorin
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aequorin
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • 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
    • C07K14/43504Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates
    • C07K14/43595Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from coelenteratae, e.g. medusae

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】 本発明は遺伝子工学分野に係シ、よシ特定的には\;ア
ポエクオリンタンパク質遺伝子を組換えベクターDNA
内に挿入すること、及び微生物である受容菌株に於いて
アポエクオリンを産生ずるこア、ヴイクトリア(Aeq
uorea victoria)  から単離されへる
1本のポリペプチド鎖から成るタンパク質である。この
タンパク質が腔腸動物口のルシフェリン−分子を非共有
結合で結合し含有すると、それはエクオリンとして知ら
れているものになる。
エクオリンはカルシウムイオンの存在下で酸化され、可
視光を発する。一度光か発せられると、使用されたタン
パク質(アポエクオリン)を酸化ルる。この再結合され
たエクオリンにカルシウムイオンを加えてやることで、
再び光を発するようになる。従って、アポエクオリンは
様々な化学及び生物アッセイに於けるマーカーとして使
用することができるものである。
天然のアポエクオリンは単一化合物ではなくて、数種の
分子の混合物を表わしている。数千にも及ぶf固々のエ
クオレア(但Bをμ倶)のエクオリンを表わしていると
ころの純粋な天然エクオリンを電気泳動にかけると(0
,1mM EDTA班全ての緩衝液に含有させて、伸変
性条件下のアルカリ性緩1971年参照)、少なくとも
6つの明瞭な育色ルミネッセンスのバンドが、用いたデ
ル(0,5cmxioaa)を0.IM CaCjL1
中に浸すと見える観察したジエイ・アール・ゾリンクス
(J−R・B11nka)及びジー、シー、バーレス(
()−C−Harrea)、(フェト・ゾロス(Fea
、proc)、34巻、474頁、1975年)の結果
と一致している。等邂点電気泳励は電気泳動よシも分離
能が高いのでプリンクス及びバーレスはよシ多くの橿a
(バンド)を観察したのである。、しかしながら、これ
らのパンPのどれも純粋なペプチドとして単離されなか
った。
更に、生物ルミネッセンスアッセイに使用する為に必要
とされる量を供給し得るだけ充分量のエクオリン又はア
ポエクオリンをクラr又は他の天然資源から生産するこ
とは困難である。従って、産業上利用し得るだけの充分
な量のアポエクオリンを生産する=*を改・良方法寥改
尊を器;婁が強く望まれている。
近年の発達した技術によって、大量に早く増殖する微生
物を使用して、産業上有用なタンパク質及びペプチドを
その天然に於ける由来源にかかわらず合成することが可
能になった。これらの技術は、成る適当な微生物に、通
常は別の生物で作られているタンパク質又はペプチドを
合成する能力を遺伝子的に付与することを可能にする。
上記の技術は、全ての生物に於いて、遺伝物質(普通は
DNA)とその生物によって合成されるタンパク質との
間に存在する基本的な関係を利用するものである。この
関係とは、タンパク質のアミノ酸配列がDNAのヌクレ
オチド配列中に反映されているというようなことである
。タンパク質中で最も共通して見られる204のアミノ
酸の各々に特異的に対応している3ヌクレオチド配列の
グループが1つ以上ある。各々の成る3マクレオチド配
列とそれに対応するアミノ酸との間の特異的な関係は遺
伝暗号を構成する。この遺伝暗号は全ての生物にとって
同−又は類似しているものと考えられている。その結果
、全てのタンパク質又はペプチドのアミノ酸配列は、良
く理解されている関係に従って、対応するヌクレオチド
配列に反映されている。更に、原則的には、このヌクレ
オチド配列はどの生物によっても翻訳され得るものであ
る。
第   1   表 7;=νV1ラニン(Phe)T’I’K    ヒス
チジン’(gig)       CAKロイシン(L
eu)    XTY  ダ句岐ン(Gin)    
 CAJイソロイシン(Ile)    ATM   
72?’l’Jan)      AAKメ千オ9(M
et )    ATG   リジン(Lye)   
   んυバリン(Val)   GTL  ’r””
M”/酸(Aap)  ()AKセリン(8er)  
  Q10   グルタミン酸(Glu)   ()A
Jノ1リン(Pro)    CCL   システィン
(C’ps)     TGKトレオニン(Thr) 
    AcL   )リゾドアアノ(Try)   
 TGGアラニン (Ala)     GCL   
アルギニン(Arg)      WGZセシン (T
yr)     TAJCグリシン (()17)  
    ()Gl。
終結フグナル     TAJ 1          ’I’GA 暗号:各々の3文字連鎖(3−1ettertripl
et)は左側に5′末端及び右側に3′末端を持つDN
Aの3ヌクレオチドを表わしている。この文字はヌクレ
オチド配列を形成するプリン又はビリミジン塩基を表わ
している。
A−アデニン G−グアニン C−シトシン J−A又はG K−T又はC L−A、T、C又はG M−A 、C又はT T−チミン X−YがA又はqの場合、T又はC X−YがC又はTの場合、C Y−XがC(7)場合、A、G、C又はTY−XがTの
場合、A又はG W−ZがC又はTの場合、C又はA W−ZがC又はTの場合、C Z−WがGの場合、A、G、C又はT Z−WがAの場合、A又はG QR−8がA、G、 @又はTの場合、TCQR−8、
fi’l’又はCの場合、ACr/8−QRがTCの場
合、A、()、C又はTS−QRがAGの場合、T又は
C 表1の3ヌクレオチドはコドンと呼称され、生物の遺伝
物質中に存在する吟、DNA3ヌクレオチドとして表わ
される。これらコドンのタンパク合成に於ける発現には
伝◆RNA(m RNA)の中間形成が必要とされ、こ
れに関しては以下により詳細に述べる。mRNAコドン
はチミンの代)にクラシルがあることを11JIt、に
るヒ表1のDNAコドンと同じ配列を持ったものである
。歯分野に於いては、反対の鎖極性(opposite
strand polarity)を持った相補的な3
ヌクレオチドDNA配列は機能的には表1のコドンと同
等のものと理解されよう。遺伝暗号に関して重要で良く
知られている特徴に、その遺伝暗号の持つ冗長性(re
dundancy)があ〕、それによって、タンパク質
を構成するアミノ酸の殆んどについて、1つ以上のヌク
レオチド3連鎖コードが使用されている。
従って、成るアミノ酸配列をコードしている幾つかの異
なるヌクレオチド配列があシ得る。このようなヌクレオ
チド配列は、成る菌株がその中のある配列を他の配列よ
シ効率良く翻訳することはあっても、それらが全ての生
物に於いて同じアミノ酸配列を産生じ得るので機能的に
同等のものと考えられている。時には、成る一定のヌク
レオチド配列中にプリン又はピリミジンのメチル化され
た変異体(varlant)が見つかることがある。こ
のようなメチル化によってもコードの関係は全く影響を
受けることはない。
基本的な概略に於いて、微生物に新規なタンパク質を合
成する能力を付与する方法は次の3ステツプを含むもの
である。(1)  所望タンパク質のアミノ酸配列に関
する遺伝的にコードされた情報を含む特史遺伝子1t;
「コγヌクレオチド配列電単離及び精製(又は化学合成
)L、  (2)  この単離したヌクレオチド配列を
適当なベクター、典屋的にはバクテリオファージ又はゾ
2スミドのDNAと組換え、そして (3)  このベ
クターを適当な微生物に秤し参会、該所望の遺伝情報を
含む受容倣生物の株を選択する。
上記のゾ党セスを産業上利用しようとする際に遭遇する
基本的に困癲な点は第一段階・、っまシ所望の特定的遺
伝情報を単離し精製することである。
全ての生物細胞に於いて、DNAは非常に高分子量のヌ
クレオチド鎖の形態で存在している。細胞中には、各々
の遺伝子が数百のヌクレオチド長を持ち、10,000
以上の特史タンパク質のアミノ酸配列をコードしている
10,000以上もの構造アニン((ト)、シトシン(
C)及びチミン(T)である。その結果、特定タンパク
質の構造遺伝子を含有する長い配列は、全体として化学
的組成及び物理特性Eこ於いて非常に良く似ている。こ
のような配列の1つを単離したDNA中に存在する他の
非常に多くの配列から分離することは、従来の物理的、
化学的調製方法では通常達成され得ないものである。
先行技術に於いて、上記の一般的な操作方法の第一段階
を達成する為に二つの一般的な方法が用いられてきた。
第一の方法はしばしばショットガン法と呼ばれるもので
ある。この方法では、成る生物のDNAは所望のヌクレ
オチド配列よシも通常長い断片に分析される。上記(1
)の段階は本質的に迂回されている。該DNA断片は、
特定配列をあらかじめ精製することなく、直ちに所望の
ベクターと組換えられる。粗分画段階は適宜ヂその間に
行ない得る。全ての可能性を持った菌株の中から、所望
の遺伝情報を含む微生物の株を選択するのに微生物遺伝
学の選択技術を用いて行なうことができる。このショッ
トガン法には二つの重要な欠点がある。
このうち特に重要な点は、この操作によって数百もの未
知の遺伝子が受容微生物中に取込まれることになシ、実
験中に未知の遺伝素性を持った新規な株が創9出される
ことである。従って、この操作を用いると実験従事者と
環境に対して災害を非常に効率が悪く、第一段階に於け
る分画の欠如明細書の後段で明らかにされるように、前
記欠点ある特定の時に発現されるということは、たとえ
あるとしても極めてまれであるという事実を利用してい
る。特に、高等生物の分化した組織はある一時期に産生
し得るタンパク質のうちのほんの少しの部分しか合成し
ていないことがある。極端な場合には、このような細胞
は主に一種類のタンパク質を合成していることがある。
このような極端な場合には、適当な細胞から対応する伝
+RNAを単離することによって、問題の該タンパク質
をコードしているヌクレオチド配列を単離することが可
能であった。
伝◆RNAはDNAのヌクレオチド配列情報をタンパク
質のアミノ酸配列構造に変換する過程番こ於いで機能す
る。この過程の第一段階(転写)に於いては、産生ずべ
きタンパク質を特定しているヌクレオチド配列を持った
DNAの局部断片力″+ 寸 RNAに写し取 。RNAは、デオキシリポースの代シ
にリボースが用いられていること及びチミンの代シにつ
2シルが使用されていること以外はDNAに類似してい
るポリヌクレオチPである。
RNA中のヌクレオチド塩基はDNAの相補的鎖間に存
在するものとして良く知られている塩基対tfb関係と
同種の関係を形成することができる。A及びU (Tl
は相補的であり、o及びCが相補的である。DNAヌク
レオチド配列のRNA六の転写体は写し取られに配列に
対して相補的になる。このようなRNAは、細胞の遺伝
装置(geneticapparatus )とタンパ
ク質合成装置との間の媒介手段としての役割から伝◆R
NA(mRNA)  と呼称される。一般的には、〆細
胞中で婦ニある特定の時に存在しているmRNAのみか
その時に活発に合成されているタンパク質に対応してい
るものである。従って、主にある一種のタンパク質を合
成することにその機能が従事しているような分化細胞は
そのタンパク質に対応しているRNA11gを主に含ん
でいるものである。これがうまくいきそうな場合には、
分化細胞に於けるこうしたタンパク質の特別な合成を利
用して成る所定のタンパク質をコードしている適当なヌ
クレオチド配列を精製″単離することかできる。
上記操作の主要な欠点ば、細胞が主に単一のりンパク質
を合成しているものと確認できるような比較的まれな場
合にのみしかこの操作を適用し得ないということである
。産業上関心が持たれているタンパク質の多くはこのよ
うな特別な方法では合成されていないものである。所望
のタンパク質は、成る一定の時期に成る組織又は器官の
細胞によって産生される百いくつもの様々なタンパク質
のうちの一つかも知れない。それにもかかわらず、細胞
中に存在するRNA[の組は通常DNA中にしているこ
とになるのである。
極(最近の発展によると、ある配列がmRNA1i!。
操作が米国特許、$4.363,877号に開示されて
いる。更に、最初に単離された全RNA集団中もつと低
い頻度で存在する配列を単離・精製すゐ為に、この操作
をmRNAを分画する公知の方法とも適用し得、それ故
に産業上及び研究上興味のあるタンパク質を最終的番こ
役に立つだけの量生産する為の強力な基本的な手段を提
供するものである。
上記の方法はmRNA及びDNAの成る構造上の特徴を
利用し、成る種の酵素によって触媒される反応を使用す
るものである。先行技術に於いて理解されているところ
の上記反応の性質及び構造上の詳細な点については本明
細書中に記載し、上に藷■銅こ於いて更に詳細に述べら
れるものである。
本明細書中で用いられる符号及び略号を次表に示す。
天然の形態では、DNAは直鎖ボリヌクレオチ他方の’
l−レンド゛上にあるそれと相補的な塩基と対峙して在
るように一対の鎖相互間に存在しているもら新しいパー
トナ−である%15blFを合成することが可能である
。一端から始まるモノマーの添加による配列は元の完全
なままのポリヌクレオチド鎖対応するmRNAの合成に
関してもこれと同様な原理に従うものと理解されTh4
3e従って、転写された領域に於いて、ある特定のmR
NA分子はの DNAの一一一に相補的であり、他方のDNA7pボ鎖
flと同一の配列を持つことになる。生細胞中には、あ
る*fA勾タンパク質に対するヌクレオチド配列を含む
特km D N A断片を選択的に転写させるような酵
素による機構が存在する。従って、ある特別なタンパク
質のアミノ酸配列をコードしているヌクレオチド配列を
含むmRNAを単離することはDNAそれ自体から同じ
配列、すなわち遺伝子を単離することと等価なものであ
る。もし、mRNAが再転写されそれに相補的なり N
 A (CDNA)を形成すると、それによって正確な
りNA配列が再構成されたことになり、適当な方法によ
って他の生物の遺伝物質中にこのDNA配列を挿入する
ことができる。従って、ある一定の配列のこの二つの相
補版は相互に変換し得、機能的に互いに同等なものであ
る。
DNA及びRNAのヌクレオチドサブユニットは一つの
ヌクレオチド糖のs’偉77とそれと隣接しているもの
の?部分との間をリン酸ジエステル結の繰り返しにより
、一方の末端が他方の末端と区別され得るような意味で
極性を持った直鎖状ポリヌクレオチrが生じる。3′末
端は遊離3′−ヒる。5′末端についても同様である。
S核生物、すなわち明確な核と有糸分裂装置をもってい
る生物に於いては、機能mRNAの合成は通常そのmR
NAの3′末端にポリアデニル酸を付加することを含む
ものである。従って、伝令RNAは、ポリチミジル酸を
付着させたセルロースのカラムクロマトグラフィによっ
て、填該生物から単離した他のクラスのRNAから分離
することができる。
アビゾ・エイチ(Aviv、H8赤)及びレーダー・ビ
ー(Leaer、p−)*ゾロス・ナト・アカド・サイ
(Proc、Nat、Acad、8ci、、)。
69巻、1408頁(1972年)を参照のこと。
オリゴ(IT、ポリU、又はポリT及びポリUの組和性
(bass−pairing  affinity)を
利用した他のクロマトグラフィ手段も同様に用いること
ができる。
逆転写酵素(revsrss  tranacript
ase)オキシヌクレオシド3リン酸、つまりd A 
T P。
dGTP、dc’E’P及びd’l’TP苓蒋;;=本
=° 、                     
    。
客の71″昏ばマ涜る)。この反応はmRNAの3′末
端近傍にオリビデオキシヌクレオチドプライマーが非共
有結合的に会合することにより開始され、続いてff1
RNAヌクレオチド配列との塩基対心関係で決められて
いる如くに、成長している鎖の3′なわれる。生成分子
はヘアピン構造として記述でき、元のRNAは、一部分
が一端に於いてそれ自身に対しl’71すれているDN
Aの相補的;本領と水素結合によって対になっている。
DNAとRNAとの鎖は互いに共有結合によって結合し
ているものではない。逆転写酵素は一本領DNA鋳盤を
用いた類似の反応を触媒すること杏でき、そのような場
合、得られる生成物は一端が一本鎖DNA1408頁(
1972年)及び、エフストラテイアデイス・ニー(B
fatratiadia、A、);カファトス・エフ・
シー(Kafatos、F、C,)、マキ2279頁(
1976年)。゛ 制限エンドヌクレアーゼはDNA中のリン酸ジエステル
結合を加水分解することのできる酵素であり、DNA鎖
の遅がり(continuity)に切湘目を生起せし
める。もしもDNAが閉じたループの形状である場合に
は、そのループは#!状構造に変換させられる。制限酵
素の主な特徴は、その加水分解作用がある特定のヌクレ
オチド配列の箇所対する制限部位と呼ばれる。様々な生
物源から制限エンPヌクレアーゼが単離され、それらの
制限部位のヌクレオチド配列によって特徴づけられてき
た。二本鎖DNAに作用する時に、制限エンドヌクレア
ーゼの幾種類かは同じ箇所で画調のリン酸ジエステル結
合を加水分解し、平滑末端を生じる。他のものは数ヌク
レオチド分だけ離れて結合を加水分解し、切断分子の各
末端に於ける遊離状態の一本鎖領域を生じる。このよう
な一本鎖末端は自己相補的で接着性(coh*a’1v
e)であるかされるDNAはどれでも同じi!mIP位
を含んでいるにちがいないから、同じ接着末端が生じる
ことlζなり、制限エンドヌクレアーゼ処理したDNA
の異種配列を同様に処理した他の配列に結合させること
が可能である。ロパート・アール・ジエイ(Rob*r
s!、Roy、)、クリトーvゾ・バイオケム(Cr1
t、Rev、Biochem )、4巻、123頁(1
976年)を参照のこと。
成る酵素に対する制限部位は比較的まれであり、不均一
に分布している。成る特定の制限部位が一定の断片内に
存在する力1どうかということは実験的に決定すべきこ
とである。しかしながら、様々な生物源から多様な部位
特異性を持った制限エンドヌクレアーゼが数多単離また
単離されつつあるので、子側のヌクレオチドのある一定
の断片が1えるのは道理にかなったことである。
一般的な技術的背景に関しては、ワトソン・ジエイ・デ
ィー(Wataon 、J、D、)、遺伝分子生物学(
the Mo1ecular  Biology  o
f  theGone  )、3版、ベンジャミン(E
snjamin)。
メンロパーク(Menlo4Park )lカリフ(c
aztr)。
1976年;ダピツーソン・ジエイ・エヌ(David
aon。
J、N、)、mの生化学(The  Biochami
at)’7of the Nucleic Ac1ds
 L 8版、アダAスーアール0エル・ピー(Adam
a、RlL、P、)。
バートン・アール・エイチ(Burdon、 R6H0
) 。
キャンペル・ニーエム(CamPb5ll、A、M、’
)、及びスメリエφアール榔エム・ニス(8m@1li
e。
R,M、8.)改訂版、アカデミツク・プレス、ニュー
ヨーク、1976年;及びヘイズ・ダヴリュー・(H1
y@a、W、)、バクテリア及びそのウィルスの遺伝学
、基礎遺伝学及び分子生物学の研究(TheGonet
ics  of  Bacteria  and   
thsirVirus@s、5tudies  in 
 Ba5ic  Goneticsを参照のこと。
従って、本発明の目的は有用量のアポエクオリンを供給
し得るだけの微生物を提供することに在る。
更に、本発明は微生物の中に挿入されてアポエクオリン
を発現し得るような組換えDNAベクターを提供するこ
とを目的とするものである。
また更に、所望の組換えDNAベクター6生産する際に
使用され得る、合成で製造されるか又は天然源から単離
し得るか本=;特定構造を持ったDNA断片を提供する
ことも本発明のもう一つの目的である。
そうして更に、天然アポエクオリンの活性によく似たペ
プチドを実験室での合成により又は微生物により製造で
きるようにすることも本発明のも選択される均一なペプ
チドを提供することことよって達成し得たものである。
tal第1式 %式% 上式中、人はアラニン、Cはシスティン、Dはアスパラ
ギン#を塩、Eはグルタミン酸埴、Fはフェニルアラニ
ン、Gはグリシン、Hはヒスチジン、Iはインロイシン
、Xはリジン、Lはロイシン、Mはメチオニン、Nはア
スパラギン、Pはプロリン、Qはグルタミン、Rはアル
ギニン、8はセリン、Tはトレオニン、■はバリン、W
はトリプトファン、及びYはチロシンである。
(bl  第2式として、第1式のP5の代りにS。
N8の代りに0%に11の代りにR4D79の代りにE
、λB1の代りにl、 K6gの代りにRID92の代
りにC又はB、に9dの代りにR,人98の代りに8、
Qtllの代りにB、1102の代りにP11107の
代りに”%”114の代りにV、 8127の代りにり
、8155の代りにA%T141の代りに8、E144
の代りにDになったもの(S<1’、下付き番号は第1
式のアミノ末端から数えたアミノ酸位置を表わしている
)。
(c)333式として、前記第1式又は第2式に於いて
、アミノ末端若しくはカルボキレ末端のいずれか、又は
その両末端の1から15個のアミノ酸が欠如したもの。
(d)  第4式として、前記第1式又は第2式に於い
て、アミノ末端若しくはカルボキシ末端のいずれか、又
はその両末端に1から10個の付加アミ布下で光を放出
することかできる。#皺吐fチポカGTLI AAJ2
 XTY5 ACL4 (CCL又はQ10 )5 G
AK 6TTK7 (AAK又はGAK)8 AAK9
 cct、1(1(AA、r又はWGZ)11 TGG
12 ATM15 GGL14 WGZ15 CAK1
4 AAJ17 CAK16ATG1p TTK20 
AAK21  TTK22 XTY25 GAK24 
()TL25 AAK26CAK27 AAK26 G
GL29AAJ3(I ATM51 QR852XTY
53 GAK54GAJ55 ATG56 GTL57
 TAK58 AAJ39GCI4[I QR841G
AK42ATM43 GTL44ATM45 AA絢6
 AAK47 XTY46 GGL49 GCL50A
CL51  CCL52 GAa5  CAJ54  
GCL55 AAJ56  WGZ57 CAK511
AAJ59  GAK6Q  GCL41  e’rム
2 GAJ43  GCl、44 T’L”胸5  T
’f’に66GGI、67 GGL68 GCL69 
GGL力^TG71  AAJ 72 ’I’Aに75
 GGLyaaTTJ5aAJ76 (GAK又はGA
J)7Q T()07? CCL80 (GCL又はG
AJ)81 TAK82 ATM85 GAJ84 G
G145 TGGIM AAJ87CAAJ又はwoz
)ee XTY890OL?OAOL?、 〔oAx、
 GAJ 。
又はTGK) 92 GAJ95 XTY94 <)A
J95 (AAJ又はyez)761人に97CGCL
又はQ10)++8 AAJ99 AAK10] (C
AJ又はGAJ]101 (ATM又はCCL)102
 ACL103 XTY104 ATM1os゛WGZ
1o6(ATM又はxTy)1o7TGGIQ8 GG
L109 GAIClloGOLlll  XTY11
2 TTK115 GAK114 ATM115 (A
TM 5/iまGTL]116 GAK117  AA
J118  GAKII? CAJ120  AAK1
21GGL122 GCL123 ATM124 AC
L125 xry126(qR8又はGAK)127 
 GAJ128  TGG12? *A、r1go  
GCL131  TAK152ACL肯5 AAJ1馴
(QR13又はGct、)css GCL136 GG
L157ATM138A’I’M139 CAJ140
 (ACL又はQ10)+41 QR8142GAJ1
43  (GAJ又はGAK)144 TGK145 
 GAJ146  GAJ147ACL148 TTK
149  WGZ150 GTLlst  TGK45
2  GAKlsg  ATM154GAに155 G
AJ15d QR8157GGL1511  CAJ1
59  XTY16Q GAK141GTT−q62G
AK163 GAJ164  ATG、6s ACL1
66 WGZ16y  CAJ168CAK149 X
TY170  GGL171 TT1c172’I’G
G173 TAK174 ACL175AT馬y6  
GAK177  CCL178  GCL1y9TGK
180  GAJ181  AAJ182XTY165
 TAKIB4 GGL165 GGL164  GC
L1B7 GTL16@ CCL169〔式中、Aはデ
オキシアデニル、Gはデオキシグアニル、Cはデオキシ
シトシル、Tはデオキシチミジル、JはA又はG;には
T又はC;LはA、T、C,又はGEMはA、C又は!
;xはそれに続くYがA又はGのときはT又はC。
それに続くYがC又はTのときはC;Yはそれに先立つ
XがCのときはA、G、C又はT、それに先立つXがT
のときはA又はG;Wはそれに続くzがG又は人のとき
はC又はA、それに続くzがC又はTのときはC;zは
それに先立つWがCのときはA、G、C又はT、それに
先立つWがAのときは人又はG;QRはそれに続く8が
A +、 G 、 C又はTのときはTC,それζζ続
くSがT又はCのときはAG;8はそれに先立つQRが
TCのときはA、G、C又は!、そド配列が対応するア
ポエクオリンのアミノ酸位置を示し、アミノ酸位置はア
ミノ末端から数え伝子工学技術による上述のようなベゾ
チドの製造に関係する本発明の好適な一面奇夷mwrh
tqt僕略もれる。もヱエで1;る; C以下余白ン
【図面の簡単な説明】
添附図面によ)特定の実施例で得られた結果を示す。前
記実施例は本発明を示すものであって、本発明を限定す
るものではない。 オグラフイー分析した結果を示す写真である。翻訳は、
オワンク−)r ポリ(A”)RNAの非存在下(レー
ン1)、存在下(レーン3)で行なった。2種の反応か
らの抗エクオリン免疫沈降夕/バクを夫々、レーン2お
よび4に的イた。図の右側に、タンパク分子量標準のホ
スホリラーゼb1B S A、卵アルブミン、炭酸脱水
酵素、5BT1およびリソチームの位置を示す。天然エ
クオリン列=冨≠本=≠を含むオヮンクラr(位は凹二
遅victoria Jellyfish)  から単
離した遺伝子の制限地図であ〕、第2(b)図は、 l
acプロモーター中 参与下流でシラスミドに挿入された第2(a)図のセグ
メントの制限地図である。 第3図は1.AIeQi  抽出物中のCa 2 +−
依存性発光タンバク活性の時間および酸素依存性を示す
グラフである。使用した条件は次の通シである。 (a)  曲’m1および2では、活性画分0.5dを
β−メルカプトエタノール中$imMおよび腔腸動物の
ルシフェリン牛零0.1 mMに調製し、4℃でインキ
エベートした。適当な時間間隔で5μLを抜き取シ、発
光タンパク活性を調べた。 た。 (c)  曲線3では、pAIiiQi抽出物の代シに
培養混合物中に天然アポエクオリンを用いた。 第4図は、−1Q1抽出物から生ずるca2+−依存性
発光タンパク活性のrル濾過プロフィール載したよう7
;Ca2+−依存性発光タンパク活性を発生させた。次
いで、この発光タンパク両分(50d  )を、10 
mMEDTA、  15 mM Tri8pH7,5お
よび100 mMKcI−を用いて平衡化させたG−7
5−40スーパーフアイン(superfine)力2
ム(ペラP容量30.7d)に充填した。各種分子量標
識物質の溶離位置を示す。 好ましい具体例の記載 これによシ、均質なアポエクオリンの入手が可能となる
。この情報を用いて、適量の均質アポエクオリンを入手
することができる各種組換えDNAベクターが得られる
。一般的な組換えDNA技法技術の例として産生された
。 アポエクオリンのアミノ酸配列を表3に示す。 表     3 (8)−::  (DC>+  (a)VKLTPDF
NNPKWIGRHKHMFNFLDvNHNGKl 
       10        20      
 30ISLDEMVYKASDIVINNLGATP
EQAKRHKD(匂 (IiJ      …) AVEAFFGGAGMKYGV’KTDWPAYIB
’GWKKLA(C) @  艶)(13)@(LJ        (V)T
DELIIiKYAKNQITL4RIWGDALFD
IIDKDQ’f’100  (P)      11
0       120(功      囚    (
8)  (DJVCDXDB!8GQLDVt)EMT
RQHLGFWYTMDPAC1601フO180 EKLYGGAVP−Cool 括弧内の文字で示す。表示したアミノ酸置換全てで生物
学的機能性を有するエクオリンを表わす。 上記配列中の文字に対応するアミノ酸は次の通シである
。 A:アラ二ノ、 Cニジスティン、 ゛D:アスパラギ
ン酸、 E:グルタミン酸、 F:フェニルアラニン、
 Gニゲリシン、 H:ヒスチジン。 I:イソ、ロイシン、 K:リシン、 L:ロイシン、
 M:メチオエン、 N:アスパラヤン。 P:ゾロリン、 q:グルタミン、 R:アルギニン、
 8:セリン、 T:トレオニン、 v:バリン、 W
ニトリシトファン、 Y:チロシン、ペプチドのアミノ
酸とペプチドをコードするDNA配列との間に明確な対
応関係があることは知られているので、アポエクオリン
(或いは後記易に銹導され得る。アポエクオリンDNA
の一本の鎖のヌクレオチド配列を表4に示す。表中、数
字ではりが′riと代わっている点を除いてDNA配列
はmRNA配列に対応している。 (以下余白p −6&4の −@  bJ  sr  sl−Φ−・−
Φ−@(go  h<  −o  ah〉< のo  
<<  h<  +J<  <e  >h−ω シh 
@−−φ −一1lo−〇關Φ閃  s<   h6 
  Φ匡  −E、   1.+6   にIE、IC
0CF  66  C)Em  のa  >6<FI 
 G’+h″−りhsPI−りh −關−−トー Ω3 =ご 5七 gご 二1 =ミ ;8・ト ―ヘ
 −リ )<   66  60 遺伝子のDNA配列は十分に同定されているので、DN
A遺伝子を全くの化学的合成によって産生ずることがで
きる。その後、遺伝子を公知の組換えDNA技法を用い
て多くの入手可能なりNAベクターに挿入することがで
きる。従って、本発明は、本願出願当時一般に自由に入
手できる試薬、シラスミドおよび微生物を用いて実施さ
れつる。 例えば、塩基長さが100以上のヌクレオチド容易に合
成されつる。 な右同装置については、例えばジエネテイツクエンジニ
アリングニュース(Genetic Enginqe−
ring News)、NoV / Dec、 198
4 p、3に広告されている如く周知のものである。前
記オリj”ヌクレオチドを後記する技術を用いてスプラ
イスすると本明細書に記載されているヌクレオチド配列
が得られる。 更に1本明細書に記載されているペプチド類を容易に直
接合成し5る自動化装置も入手可能である。上記ジエ木
ティック エンジニアリング ニュースの同じ号には、
99%を超える結合効率を有する市販の自動ペプチド合
成装置の広告が掲載されている(p、34)、前記装置
を用いると、直ドを簡単に得ることができる。 表3に示した特定のペプチド配列の他に、これらの配列
をペースとし僅かな変更を加えた他のペプチドもアポエ
クオリンの生物学的活性を有する。 例えば、配列末端の一方もしくは両方から最高15個の
アミノ酸が欠けていても、ルシフェリンおよびカルシウ
ム結合能は失なわれない。同様に。 末端の一方もしくは両方に最高10個のアミノ酸が更に
付加されていてもよい。こうした変更(修正)は、ルシ
フェリンおよびカルシウム結合部位央 −H が上記配列の真裏中のアミノ酸にあるから可能なのであ
る。例えば、アさノ酸40−100にルシフェリン結合
部位があるようである。末端は生物学的活性に比較的重
要な影響を及ぼさないので。 付加アミノ酸の本質は重要でなく、かつ上記アミノ酸の
いずれでもよい。 アミン末端の付加アミノ酸が生物発光に大した影響を有
しないことを立証する実験データもある。 しかしながら、上記した特定式により極めて近似し、4
Ihれかの末端の10個あるいはそれ以下好ましくは5
個あるいはそれ以下のアミノ酸を欠(か、もしくはいず
れかの末端に7個あるいはそれ以下、好ましくは4個あ
るいはそれ以下のアミノ酸が付加されている化合物が好
ましい。 分子の中央部分のアミノ酸を置換することは、生物学的
活性を維持するためにより限定される・しかしながら1
表3またはIR4に示した微不均−性の全ゆる部分が生
物学的機能を有する置換な示し、指示した置換t)1f
lxiが組合墳αも機能性分子の位置でより広く用いら
れているアミノ酸またはヌクレオチドを示しより好まし
いものである。 更に前記ペプチドおよびDNA分子を僅かに変更させた
ものも、当業者には明らかなように*ね・  秒勾壕!
r詳細j$蓮びゐダボ冷ギ゛遺・ボバ゛DNA分子と同
等のものとしてみなされる。例えば、特に置換が結合部
位のアミノ酸に関連していないならば。 ロイシンをイソロイシンまたはバリンで、アスパラギン
酸をクルタ之ン酸で、トレオニンをセリンで単III(
l5olated )置換しても、或いはアミノ酸を構
造的に関連するアミノ酸で同様に置換しても得られた分
子の生物学的活性に重大な影響はないことは予想される
。機能性ペプチドに変化が生じるかどうかは得られたペ
プチドをルシフェリンとインキエベートシ1次いでカル
シウムイオンと分子構造(即ちアミノ酸もしくはヌクレ
オチド配列)が同一であることを意味する。前記した@
実質的に”という用語は少なくとも95重量%、より好
ましくは少な(とも99重量%、最も好ましくは少な(
とも99.8重量%を意味する。均質ペプチドあるいは
DNA配列の全分子に由来する断片が存在する場合、そ
のような断片が5重量%以下、好ましくは1重量%、よ
り好ましくは0.2重量%以下存在しているならば均質
性(homo&elty)を調べるときに考慮しなくと
もよい、何故ならば、(天然アポエクオリン中に存在す
る混合物のようK)主喫苓牢升t「びヰ分子構造が異な
る分子量の類似した幾つかの分子が存在する混合物とは
対照的に、単一の一定した構造を有する全分子(および
その断片)の存在を1均質”という用語が指しているか
らである0本明細書で使用した1単離されたC l5o
latea )’という用語は、夫々他のペプチド類、
DNA類またはRNA類から分離されかつこの生化学的
溶液中に通常存在する溶媒、緩衝液、イオン或いは他の
成分のみの存在下でみとめられる純粋なペプチド、DN
A或いはRNAを指す、′単離された”の中に、天然の
(nativ・)状態の天然物質、或いは(例えばアク
リルアミドゲル中で)成分に分離さん玉純粋な物質また
は溶液として免優呂水はtnlない天然物質は含まれな
い0本明細書中1純粋”という用語は上記した1実質的
に”と同じ数値制限を有するのが好ましい1本明細書中
1・・により置換されゑ”或いは1置換”というフレー
ズは、指示した1置換”アミノ酸が別の式中に存在する
ことが指示されているアミノ酸と同じ位置に存在する場
合(例えばセリ指すとは限らない・ 本明細書に記載のペプチドの塩類とは、該ペプチドが各
種PHの水溶液中に存在する(或いは前記水溶液から単
離された)ときに天然に存在するカルボン酸残基のアル
カリ、アルカリ土類および他の金属塩、アミノ残基の酸
付加塩(例えばMCI>および同一分子内のカルボン酸
残基とアミノ残基との反応により形成される両性イオン
が例示される・ これら全ての変種も特に開示されたものとみなされる。 られ、DNA遺伝子の構成に使用される。続いて前記D
NA遺伝子を用いて本発明ペプチドが産生される。 オワンクラゲの光発光器官からの細胞抽出物を使用する
ことが好ましい、ただし、全体細胞抽出物を使用するこ
とも可能である。典屋的には、クラゲまたはその一部を
小片に切断しく切り刻み)、小片をすり砕して初期の粗
細胞懸濁液を形成する。 細胞懸濁液に音波処理あるいはその他の処理を加えて細
胞膜を破壊し、粗な細胞抽出物を得る。所望により、公
知の生化学的手法(例えばタンパクの選択的沈殿)を用
いて初期精製することもできる。粗の細胞抽出物あるい
はそれからの部分精製RNA部分を処理して更にRNA
を分離する。例えば粗な細胞抽出物を、1インチ×3・
5インチの二トロセルロースチェーブ中のs、 ? M
 CsC1。 10 mM Tris−HCj 、 pH7,5、1m
MEDTAエア)を用いて15℃、27000rp”で
16時間遠ントし、チューブから水を流去させ、澄明な
RNAペレットを含む底54aaをレーザー刃で切断す
る。 ペレットをフラスコに移し、 10 mMTria−H
CI。 pH7J 、1mMEDTA、5%サルコシ#(sar
cosylおよび5%フェノール20w1中に溶解させ
る0次いで溶液なNaC11卒で0.1Mに調整し、フ
ェノール−クロロホルム混合物(1:1)4G−を加え
て振盪させろ。RNAが、0.2M酢酸ナトリウムpH
s、sの存在下でエタノールを用いて処理すると水性相
から沈殿し、これを遠心分離により回収配列および分子
サイズの点で不均買なポリアデニル化された、粗なある
いは部分的に精製されたmRNAのような各種形態のR
NAも使用されうる。RNA単離方法の選択性は、単離
されたmRNAの不均一分散相中に所望のmRNAを多
く(endonucleolytic cleavag
e )を招かなければ、本発明の遺伝子の作成にどんな
精製方法も使く 配での調製用沈降法およびゲル電気泳動法が特に適当で
ある。 クレオチド配列を加水分解する能力を有している法とし
ては、細胞破壊段階で4Mグアニジニウムチオシアフー
トおよび1Mメルカプトエタノールを使用することが適
当である。加えて、単離されたRNAのRNaae分解
を抑えるには低温度および5.0に近いpHが有用であ
る。 −投に、mRNAは汚染メンバク、DNA、ポリサッカ
ライドおよび脂質な本質的に含まずに作成される。この
ように精製するだめの標準的な方法は当業界で公知であ
る。こうして単離されたRNAは非メツセンジャーおよ
びメツセンジャーRNAを含む。真核生物のmRNAを
分離するには、真核生物mRN Aの3′末端にポリア
デニル酸が存在するためにもたらされる水素結合特異性
を利用して、オリゴ−dTセルロースあるいは他のオリ
ゴヌクレオチド置換カラム材料例えばポリU−セファロ
ースのカラムを用いるクロマトグラフ配列に相補的なり
NAを形成することにある。この反応のために原則的に
はmRN A 1m型の相補的DNAコピーを正確に形
成しうる酵素であれば使用し5るが、逆転写要素が選択
される。反応は先行技術に記載された条件下で、鋳型と
してmRNAおよびDNA鎖の前駆物質として4sのデ
オキシヌクレオシド トリフオスフェート、即ちdAT
P 。 dGTP 、dcTPおよびdTTPの混合物を用いて
実施される。反広過程fh:%エターし、りa2トゲる
目的で、デオキシヌクレオシド トリフオスフェートの
1糎のアルファ位を放射性同位元素例えば1Pで標識す
ることが好都合である。上記したエフ ストラテイアデ
ィス、ニー(Efstratiadis *A、)らの
文献を参照されたい。 逆転写酵素反応により生成されるcDNA転写物は、m
RNAnff1に対する各転写物の開始点および終結点
が異っているために5′末端並びに3′末端の配列が幾
分異質である。5′末端の変異性は、合成を開始するた
めに使用されるオリゴ−d”FプライマーはmRNAの
ポリアデニル化領域に沿った各種地点で結合し得るため
と考えられる。 cDNA転写物はボIJ −A領域の中間点で合成が″
開始むt各穏長さのポリーA領域がオリゴ−dTプライ
マーの初期結合サイトに応じて転写される。 この不確実性は、オリゴ−dT)ラクト(tract 
)に加えてRNA配列それ自体のヌクレオチド14毘あ
るいは2個を含むプライマーを使用すれば避けられ、転
写反応を開始するのに好ましくかつ一定の結合サイトを
有するプライマーが生成される。 cDNA転写物(transcript )の3′末端
の不確実性は、逆転写酵素反応に影響を及ぼす各種因子
およびRNAM屋の部分的分解の恐れによるも好都合で
ありDNA短鎖の合成を抑制するように選択すれば極め
て容易に単離される。ト、す骨髄芽球症ウィルス逆転写
W#素のための好ましい反応条件は、米国特許第4,3
63,877号明細書の実施例に記載されており、前記
明細書は本明細書中に援用される。長鎖DNA転写物を
高い禮笑度で最大よび反応時間である。 温度および塩濃度条件はニオリゴーdTプライマーとR
NA鋳童のポリアデニル化部分との間の特殊な塩基対合
(ba8・−pairlng)を最適にするように選択
される。適切に選択された条件下で、プライマーはRN
A#ffiのポリアデニル化領域で結合し、短かいA−
リッチ配列のような鋳箆上の別の位置でのプライツー結
合による非特異的開始反応は実質的に避けられる。温度
および塩濃度の影響は相互依存性である。温度を高くし
塩濃度を低(すると、特異的な塩基対合相互イ苓用の安
定性が低下する。反応時間は、非特異的開始反応を回避
しかつ分解の機会を最小限にするために出来る限り短(
保たれる。反応時間は温度と相関関係にあり、温度が低
ければ反応時間は長時間を要する。 42℃では1〜10分の反応時間が適当である。 プライマーはRNA鋳聾に対して50〜500倍そル過
剰に存在させなければならず、酵素もRNA鋳箆に対し
て同様にモル過剰で存在させなければならない。過剰の
!!j累およびプライマーを使用すると開始反応および
cDNA鎖の成長が促進され、長鎖のcDNA転写物が
限られた短いインキエペーション時間内に効率よく産生
される。 多(の場合、mRNAから転写された一本鎖eDNAを
使用して該cDNAをさらに精製することが可能であろ
う。しかし下記に論するように、所望の制限酵素が2本
鎖DNAに対してしか作用しない場合がある。この場合
、前記のようにして調製されたcDNAは、例えばリバ
ーストランスクリプターゼのようなりNAポリメラーゼ
及び1本鎖DNAを加水分解できるヌクレアーゼを使用
して、2本鎖DNA合成用の鋳型として使用できる。こ
の方法による2本鎖DNAの調製方法は先行文献に記載
されている。例えば、ウルリツチ(Ullriah )
 、 A、、シャイン(5hine ) 、 J−、チ
ャーブウィン(Chirgwln ) 、 J、 、ピ
クテット(Plctet) eR,*ティシエー(Ti
5cher )、E、。 1313(197?)を参照されたい。必須ではないが
所望により米国特許第4.3 a 3,877号の方法
によりcDNAを更に精製することも可能である。 この方法においては、不均−mRNA配列のIllによ
り調製された不均−cDNAを、1種あるい単離etg
Js c D N A配列中に存在する酵素認識部位の
予備測定に依る。j方法は2つのそのような部位の存在
に−mf1−6で紅ゐ。該部位が同一である場合、一つ
の51素で十分である。所望配列は両部位で開裂され、
所望cDNA配列に関する限りす#−4:る。制限部位
が異なる場合は、所望の長さの均一なフラグメントを生
成するために2つの酵素が必要である。 限#累の選択は経験的に成されなければならない。 所望のタンパク質のアミノ酸配列が既知である場較する
ことができる。しかしながら、部分的な配列に基いて必
要楊度に正確な同定ができる。嘘キ亭ので、所望タンパ
ク質の完全なアミノ酸配列は必によって生成された統−
長のポリヌクレオチドは、適当r!inヱLは互のタン
パク質合成系において所望タンパク質の合成を検知し得
るプローブとして使用し得る。1r21:Jt’3、m
RNAはアフィニティークロマトグラフィーにより精製
し得る。当業者により考えられ得るその他の技術も本目
的に適当な4巳 使用するか2本鎖DNAを使用するかに依る。好ましい
Wl、素は一本鎖DNAに対して作用できるものであり
、−重鎖DNAはmRNA逆転写の直接の反応生成物で
ある。現在知られている一本鎖DNAに作用し得る制限
酵素の数は限られている。 !!l gHas m 、 Hha I及びHln(f
) Iが現在知られている適したものである。さらに、
mRhmyoTlも一本鎖DNAに作用し得る。さらに
研究されて他の制限酵素が一本鎖DNAに作用し得るこ
とが判明し′rc叫場合は、そのような酵素も好ましい
酵素の一端に加えられるであろう。2本%NAに特異的
なものも適した酵素に加えられる。このようなl5il
!は、2本鎖cDNAを生成するために付加的な反応を
必要とし、長い配列のロス及び不完全な回収によるその
他のロスの機会を増加させるので好ましくない。二本鎖
cDNAを使用すると更に、事後の配列分析がより複雑
で労力を要するとい5技術的不利を招(。これ等の理由
から一本鎖DNAが好ましいが、2本鎖DNAの使用も
可能である。実際、本発明は当初2本鎖cDNAを用い
て実施されたものである。 制限エンドヌクレアーゼ処理のために調製されるcDN
Aは、放射活性標識をして後の分離段階で検知し得るよ
うにしてもよい。好ましい方法は32Pのような放射活
性標識を4つのデオキシヌクレオシドトリフオスフェー
ト前駆体のうちの1つのα位置に結合するものである。 最高の活性は、放射活性前駆体の濃度が非放射活性形状
のものの度も、逆転写酵素反応において得られるcDN
Aの長さを最大にするために308Mよりも太き(なげ
ればならない。エフストラテイアデイス(Efstra
tiadi g )、A −* マニアティヌ(?vI
anlatig)、To、カファトス(Kafatos
)、F、C,、ジエフリ−(Jeffre)’ )、A
、及びボーナキx (Vouynakig )、J、N
、、セル(Cell ) 4 。 367(197$)を参照されたいe cDNAのヌク
レオチド配列をに葡する目的で、ポリヌクレオチドキナ
ーゼv1.禦により触媒される反応におい曵s2Pで5
′末端ljt標識するのが便利である。マキザムCムx
tm ) 、A、M、及びギルバー) (GHbert
 )、W、、ブロク・ナトル・アカド・スジ(Proe
、Natl。 Acad、Sci、)USA  74,560(197
7)を参照されたい。 一つの制限酵素あるいは2つの制限aSの組合せの作用
により生成されヒフラクメントは、異なる長さに基いて
ポリヌクレオチドを分離できる何沈降法が含まれる。ゲ
ル電気泳動け、ポリヌクレ易である6便利な電気泳動法
がディングマン及びマニアナイス(Manlatlg)
、To、ジエフリ−(Jeffrey )、A、及びバ
ンドサンド(vandeどは、制限エンドヌクレアーゼ
処理に先立ち、長さにおいて不均一分散であることが判
明するであろう。適当に選択された制限エンドヌクレア
ーゼあるいはエンドヌクレアーゼ対の作用により、所望
の配列を含むポリヌクレオチド鎖が各制限部位るバンド
を形成することが観察される。他の配列における制限部
位の有無により、他の分離したバンドが同様に形成され
得るが、それは所望配列のものとは異なる長さのもので
あろう。従って制限エンドヌクレアーゼ作用の結果によ
り、ゲル電気泳動パターンは1つ以上の分離したバンド
を見せるが、残りのeDNAは不均一分散のままになる
であろう。所望のcDNA配列が、存在する主要なポリ
ヌクレオチドの種から成る場合は、電気泳動し)−一 パターンはcDNAの殆んどが分離バンド中に存在する
ということを示すであろう。 2つの異なる配列が制限酵素により開裂されて殆んど同
じ長さのフラグメントな生成するということはありそう
にもないが、規定長のフラグメントの純度検定法は望ま
しいものである。電気泳動バンドの配列分析は、バンド
中の物質の10%以上の不純物の砿舐には使用できる。 最初の華離方法に適用したのと同じ一般的原理に基いて
、低レベルの不純物を検知する方法が研究されて来た。 該方法においては、所望ヌクレオチド配列フラグメント
が最初の単離においては使用されrgt)\な5制限エ
ンドヌクレアーゼに対するllEw&部位を含んでいる
ことが必要である。ゲル電気泳動バンドから溶出された
ポリヌクレオチド材料を所望配列に内的に作用し得る制
限エンドヌクレアーゼで処理1、xi、所望配列が殆ん
どは非等長の2つのサブフラグメントに開裂さ■る。こ
れ等のサブフラグメントは電気泳動においてそれぞれの
長さに対応する位置に別々のバンドを形成し、それ等の
合計は開裂前のポリヌクレオチドの長さに等しいはずで
ある。制限酵素に対して敏感でない最初のバンド中の不
純物は最初の位置に移動するであろうと考えられる。前
記酵素に対する1つ以上のs!!!職部位上部位不純物
は2つ以上のサブフラグメントを生成すると考えられる
。iI識部位の分布は本質的にう生成する可能性は極め
て低い。放射活性標識ポリヌクレオチドバンドに存在す
る材料の量は、各バンドに存在する放射活性の量の定量
測定、あるいはその他の適当な方法により測定できる。 所望配列のフラグメントの純度の定量的測定は、所望配
列のサブフラグメントを示すバンド中に存在する材料の
量を材料総量と比較して得ることができる。 前記の分離、あるいは所望の遺伝子を単離するその他の
方法の後、該配列を再結合し得る。DNAフラグメント
の末端と末端との結合を触媒する酵ンデサンデ(Van
 de 5ande )、J、)f、及びコラナ(Kh
orana ) 、H−G、 eプクク・ナトル・アヵ
ド。 スジ(Proc、Natl、Acad、Sci )、U
SA  6エ、1468(19)0)を参照されたい。 結合する配列が3’?4末端でない場合は、E−col
lより得られたりガーゼが使用し得る(モトリッチ(M
odrtch)、P、及びレーマン(L@hman )
、1.R,、ジエイ・バイオに一ケム(J、Btol、
Chem−)、245.3626(1970))。 制限エンドヌクレアーゼ処理により生成されたサブフッ
クメントからのオリジナル配列再結合の効率は、不適当
な配列の再結合を防ぐ方法を使用することてお(ことに
よって防止できる。酵素アルカリフォスファターゼか好
ましい。゛5′末端リン酸基は。 後の開裂サブフラグメントの再結合に使用されるDNA
リガーゼの結合作用において構造的必要条件である。従
って、5′−末端リン酸を欠(末端は共有結合され得な
い。DNAサブフラグメントは、単1mDNAフラグメ
ントについて成される制限エンドヌクレアーゼによる開
裂によって生成される5t−リン酸を含む末端において
のみ結合される。 体 上述の条件下では″”:’DNA転1δ灸部分は、mR
NA領域!の51−末端を含むmRNA領域から同じ綺
麗にi’ftt>て制限エンドヌクレアーゼ開裂により
得られたフラグメントを特異的なプライマーとすること
によつ℃得られ;雰0で集る。この方′Mt$S:ては
、前記の方法は、所望タンパク賞に関連する特異的ヌク
レオチド配列のフラグメントだげでな(、当該タンパク
*Vコードした全ヌクレオチド配列を得るのにも使用し
得る。化学的に合成されたオリゴヌクレオチドリンカー
費あって、制限エンドヌクレアーゼのl!繊配列を有す
る2本錯離cDNAの末端に付けて、後のベクターDN
Aからの遺伝子部分のl!lI票的除去を容易化1照さ
れたい。ベクターDNAは適当な制限エンドヌクレアー
ゼによる処理により、連続ループから直鎖形状に変換さ
れる。それによって形成された末端はアルカリフォスフ
ァターゼで処理して5′−リン酸末端基を除去し、ベク
ターDNAがDNAリガーゼ反応において第1にアポエ
クオリンDNAセグメントなりiJ太むことなしに連続
ループを形成しないようにする。リンカ−オリゴヌクレ
オチドを伴なうcDNAと処理済ベクターDNAをDN
Aリガーゼ酵累酵素合し、cDNAなベクターDNAに
結合してcDNAを駁堪駄んで゛その中に有する組換ベ
クターDNAの連続ループを形成する。プラスミドベク
ターを使用する場合、通常該閉鎖ループがバクテリアの
形質転換を行える唯一の形となる。形質転換とは、当該
分野で理解され本明細書でも使用されているように、微
生物のそれ自身の遺伝子展馳に細胞外DNAt’llJ
ト込む工程を指すものである。閉鎖ループ形状のプラス
ミドDNAは適当な環境条件下でそのように叙」声、迷
子細胞にも伝森移れる。その結果、プラスミドを含有し
その遺伝子デターミナントを持った新規なセルラインが
、11it立される。プラスミドの複製によりプラスミ
ド遺伝子がセルライン中に維持されΔ染台Gこの方法に
おけるプラスミドによる形質転換は、形質転換プラスミ
ドDNAが閉鎖ループ形状であると蓋、l’XQに゛起
り、直鎖状のグラスミドDNAを使用すると全く起らな
いか、あるいはまれにしか起らない。−組紐換えベクタ
ーが形成されると、適当な微生物の形質転換は単純な工
程であり、当業者に理解されるような適当な選択技術を
使用してアポエクオリン遺伝子を含む新規な微生物株を
容易に単離できる。 要約すると下記のようにして%A!!1!L9μmクラ
ゲから遺伝子情報を得、eDNAに変換し、ベクターに
挿入し、宿主微生物の形質転換に使用し、アポエクオリ
ンを発現できる。 1、A15(luareaクラゲからポリ(A+)RN
Aを単離する。 2、 tn ’vttroで1水銀cDNAを合成し、
その後逆転写酵素を使用して2重鎖cDNAを合成する
。 λS1ヌクレアーゼにより1本鎖部分を消化する。 表ゲルロ過で2重鎖cDNAをサイズにより分画化する
。 よダシ 5、床傭→ランスフェラーゼ及びdCTPを使用してc
DNAをティリンクする。 6、Pst I K!’l pBR322t−消化シテ
、夕ASijレトランスフエラーゼ及びdGTPにより
直鎖状DNA1にティリングする。 7、dC−ティリンクcDNAフラクメントとdG−テ
ィリングpBR322をアニーりングする。 &E、coli 5K1592を形ff転換fる。テト
ラサイクリン1liTt狂コロニーを選択する。 9、アンピシリン感受性に形質転換されたものをスクリ
ーニングする。tetRampS=y o =−は組換
えプラスミドを含有する。それ等を一80℃を保存する
。 1αオリゴヌクレオチド混合プローブ(既知アミノ酸配
列より演鐸した配列を使用)1に放射活性で標識する。 ILニトロセルロースフイルメー上でjFNIIAeq
uoreaし、DNA1にフィルターに固定する。 1λ”pmmオリゴヌクレオチド混合物をニトロセルロ
ースフィルターにハイブリダイゼーションさせる。)■
P−プローブは、エクオリンeDNA配列を含むE、a
ol1組換欅組換ビスミドDNAブリダイゼーションす
る。 11過剰の3リープローブなフィルターから洗浄する。 からプラスミドDNAを調製する0 1a l * p −標識オリゴヌクレオチドをプラス
きドDNA(サザンプロット)にハイブリダイゼーショ
ンさせ、ハイブリダイゼーションを確認する。 17、pH7,2のEDTA含有バ含有バッフアール等
の組換体の抽出物を調製し、組換体忙エクオリンDNA
配列が含まれていることを示す。 腔腸動物ルシフェリン及びβ−メルカプトエタノールを
加え、−夜4℃にインキエベートして発現アポタンパク
質をチャージする。エクオリンアポタンパク質を発現す
る試料はCa  の添加により青色光を発する。 上記に一連の工程を記載したが、遺伝子工学分野の技術
者の知識と前述したガイドラインを合わせれば所望の遺
伝子の単離及び組換DNAベクターでのその使用は容易
に可能であろうし、同じ結果が得られる他の方法も判り
、本発明の組換DNAベクターの調製に使用できるであ
ろう。 宿主中で再生成することが判明しているベクター1−選
択することによって形質転換宿主中にアポエクオリン遺
伝子のコピーを多数存在させ、外因的な挿入DNA(例
えばpU(:8、ptac 12あるいはpIN−m−
ompAl 、2又は3)から多量のタンパク質を生成
する方法、あるいは公知のその他のペプチド発現増加手
段を用いてアポエクオリンの発現を増加させることがで
きる。 全ての場合においてアポエクオリンは、DNA配列がベ
クターに機能的に挿入された時に発現される。「機能的
に挿入された」とは、当業者にはよく理解されるように
、辿疋な18読棹置と配向にあるということを意鰍する
。典型的にはアポエクオリン遺伝子はプロモーターから
下流に挿入され。 その後に停止コドンが位置する。所望により後に開裂を
伴うハイブリッドタンパク質として生成し℃もそうであ
る。 る一般的方法に加えて、その他の公知の方法及びその変
形も本発明を実施するのに使用できる。特に、遺伝子工
学に関する技術は近年、研究開発が進んでいる。多(の
最近の米国特許に、本発明の実施に使用できるプラスミ
ド、遺伝子操作を受けた微生物及び遺伝子操作の方法が
開示されている。 例えば米国特許第4,273,875号はプラスミドと
その単離方法を開示している。米国特許第4.304.
863号は遺伝子工学によるバクテリアの生産方法を開
示しており、それによるとハイブリッドプラスミドを構
築し、バクテリア宿主の形質転換に使用している。米国
特許第4,419.45Q号は組換DNhRILにおい
てクローン化担体としてによって生成された     
       )1イブリツドヌクレオチドを開示して
いる。米国特許第4,403,036号は、多数のDN
Aセグメントフビーを含むプラスミドを生成するだめの
遺伝子特許第4,356,270号は組換DNAククー
ン化担体を開示しており、また遺伝子工学で使用される
多くの用語及びそこで使用される基本的方法を定義して
いるので、遺伝子工学分野において限られた経験しか持
たない者にとって特に有用な文献である。米国特許第4
,33 g、338号は融合遺伝子及びその製法を開示
している。米国特許第4.349,629号はプラスミ
ドベクター及びその製造と使用を開示している。米国特
許第4,332,901号は組換DNAに有用なりロー
ン化ベクターを開示していそこに記載された方法は、遺
伝子工学の技術者であれば本明細書に記載された本発明
を実施するのに容易に改変し得るものである。 これ等の特許及び本明細書で引用したその他の全ての特
許及び刊行物は、本発明の属する分野の技術者の技術レ
ベルを示すものであり、全て本明細書中にリファランス
として含yJ、!A−0本発明の内容は、エクオリンを
螢光免疫測定の研究あるいはその他のエクオリンを標識
として使工鼾 用するアッセイにおいて、エクオリンを制限を受けるこ
となく使用できるようになるという点において有意義な
ものである。生物発光アッセイにお?r −Yノ けるエクオリンの使用方法は、同一出願人が1983年
10月13日に出願した出願番号541.4015号に
開示されており、本明細書にリフるいは他の宿主中の蚤
哄アポエクオリンの発現を10(fる構築物4\゛生成
する。さらに、アポエクオリンeDNAあるいはそのフ
ラグメントをハイブリダイゼーションプローブとして使
用することによって、他の生物発光腔腸動物及び例えば
イカ(軟体動物門)、魚(魚上絶)及び甲殻綱のその他
の生物に見られる構造的に関連する遺伝子を容易にクロ
ーン化できる。これ等の遺伝子の中には、ラミシイタケ
(Renilla)、スチラチューラ(St3’lat
u1m ) 、ブチロサルカス(Pti 1 osar
eus )。 つiサボテy (Cavernularia )及びア
カントプチラム(Aaauthoptllum )のル
シフェラーゼをコードするもの、更にヒドロ虫類のオペ
リア(Obella)及び有橋動物のムネミオプシス(
飲億1見10)及びウリクラゲ(B*roe )に見ら
れる発光タンパク質をコードするものが含まれる・ 本明細書に記載した原理に基いたオリゴヌクレオチドプ
ローブ及び変形ヌクレオチド配列を使用待される。その
ようなプローブは完全な配列よりもかなり短くてもよい
が、全長において少くとも10のヌクレオチVが必要で
あり、少(とも14のヌクレオチドを有することが好ま
しい、それより゛長く、遺伝子の全長までのオリゴヌク
レオチドりまた有用なものである。RNAプローブ及び
DNAプローブとも使用できる。 使用においては、該プローブを検知可能なように1Ia
L (例えば”P%  ”H%ビオチンあるいはトする
。1本鎖及び2本鎖のくハイブリダイゼーションした’
)DNA(あるいはDNA/RNA)Y分ml (Af
fi的にはニトロセルロースペーパーなるのに適したハ
イブリダイゼーション技術は公知のものである。 プローブは通常、容易に同定できるようにする検知可能
な標識とともに用いられるが、非標識のオリゴヌクレオ
チドも有用なものであり、竜方客へ1識プローブの前駆
体としても、2本鎖DNA(あるいはDNA/RNA)
の直接検知を行なうゴヌクレオチドプロープ」という用
語は、sR及゛び非標識両方の形状のものを指すもので
ある。本明細書に記載したペプチド配列の40から11
0のアさノmlをコードする領域から得られたオリゴら
である。 におゆるプローブとして有用 lであると考えられるものである。 (以下余白) 表  5 tll胞動物門(腔腸動物門) A花火類(Antkozo′L) つさシイタケ(Rent 11a) (s 11 )’
スチラチェーラ(坦ム五匡口) ブチロサルカス(Ptlloaaraus)クミサボテ
ンb(Cav@rnularla)アカントプチラム(
Acantho ti lum)Bヒドロ虫類CHyJ
pozot ) オワンクラ$3(M1臼μ遍) オペリア(Obella) 2有櫛動物門(Cte、1orhora)ムネミオプシ
スのh荘1蛙l匡) ウリクラゲ(カ厖μ) 1軟体動物門(Moll=tsceL>ホタルイカ’ 
(Wataaenim)本魚類(Prsces) ネオスプベラス ミクロシール庫 (Neoscopelus m1cyochir)ハダ
カイワシ(Dtaphui) アカンテフイラ エキシミア (Aeanthe b7ra *x1m1m)アカンテ
フイリア バーブレア (Acanthe  hyria  pur  ure
a)オプロフオラス スビノサス& (OPlophorus  apinosus)ヘテロ
カルプス グリマルテイ (Hateroearpus grimaldll)へ
テロカルブス レビガタスa (H@t@rocarpus 1eavigatus+
)システラスビス クリスタタ (Syitallas  is  cristatm)
システラスビス デビリス グナトボジア インゲンス (X)【 データに基いて構蓬フ■イー。その他の全てのものはル
シフェリン−ルシフェラーゼ交差反応並びに速動力学及
び生物発光の発光スペクトルの比較に基く。 b ルシフェリンがCI)と同一のものであるという付
加的な証拠は、(■)と同一のものであることが示され
た分離発光体に閏げる化学的及び物理的データから得ら
れた。 (以下余日) 腔腸動物量 ルシフエリν(1) 腔腸動物戯 オ午シルシフニリン(n) これまで総括的に記述してきた本発明は、以下の実施例
を参照しながらより容易に理解されるであろう。これら
の実施例は単に詳細な説明を意図するのみであって、特
に記載のない限シ本発明を限定するものではない。 実施例1:天然エクオリンの精製 第2のグル濾過段階にセファデックスG−75(スーパ
ーファイン)を用いること以外はプリンシス(B11n
ks )等の方法〔プリンシス・ジエイ・アール(B1
1nks、 J、 R,) 、  ビーエイチ・マツチ
イングリ−(P、 H,Mattlngly ) 、ビ
ーeアール・ジエウエル(B、λJewell) e 
エム・ファン・ルーヴエン(M、 van Leeuw
en ) 、ジ−1シー0バー′ア(G、 0. Ha
rrer)及びデー・ジー・アレン(D、 G。 に1ea)+メツド・エンザイモロジー(M6thod
sEnzymo1. ) 、  57巻、292−32
8頁(1978年)〕に従ってエクオリンを精製した。 エクオリンの精製は以下の手順で行った。 L 7ライデイ湾(Fr1day Harbor ) 
、  ワシントンでエクオレア(M皿と↓)を収集し日
周組織(光細胞: photocytes ) を採取
する。 l  EDTA中の低張溶解に1って光細胞から、タン
パク質を抽出する。 & 光細胞抽出物を硫酸アンモニウム分色(O−’75
%)する。 4  (NH4)1804による沈殿物を遠心分離して
一70℃に保存したまま、フライディ湾、ワシントンよ
シ船で運ぶ。 & セファデックスG−50(7フイン)を使ってゲル
濾過を行なう。 IL  QAIセファデックスを使って一一ステップ及
び塩勾配溶出によるイオン交換を行なう。 7、七7アデツクスG−75(スーパーファイン)を使
ってゲル濾過を行なう。 &  DEAI−セファデックスを使って、−一ステッ
プ及び塩勾配溶出に1夛イオン交換を行なうO 上記洗1−4段階はフライディ溝上にて行なった。収集
と日周組織の株攻以外の全ての段階は0゜−4I℃で行
なわれた。〆段嬉写為らの最終生成物は遠心ボトル(2
50m)に入れてドライアイス中で保存し念。該物質は
この1りな形で船で運ばれた〇 ヨーシアのアテンス(Athens )で行なった。全
段階は0−4℃で実施された。エクオリン含有画分は各
段階の間−80℃で保存された。タンパク質濃度にかか
わらず、エクオリンは凍結融解に対して安定であるよう
である。 第5段階 セファデックスG−50(ファイン)による
ゲル濾過。 このカラムに10mMEDTA、pH&5 (HD’I
’A溶液を調製するのに2ナトリウム塩を用いた)溶液
f 75 td/時の流速で流した。GFP及びエクオ
後段の精製のために保存された。この段階でのエクオリ
ンの収率は5G−80%の範囲に亘シ、通常65−75
%の収率が得られた。このカラムの能力は約i o o
 0IR9(プラトフォード: Brad ford 
)775mであシ、可能である限シ一般にそれニジも少
ない量tカラムにかけた。 第6段階 QAEセファデックスによるイオン交この段
階に用い念。カラムのベッド体積はイオン強度及び緩衝
液組成によってクロマトグラフィの間で変化した。 に工って全収量が増え、効率的であった。この段階はプ
リンタス等の方法(1978年)と全く同様に実施され
た。カラムにη為けた後、GFPt;i…−ステップ(
5mM NaAc、 5mM EDTA、 pH475
)によって選択的に溶出された。エクオリンは次に、過
(アミコンYM−10膜)で濃縮して次段階に用いる調
製物とした。エクオリン収率は80チでカラムに10m
MEDT人、−&5の溶液を10一/時で流した。エク
オリン収率は60−80%であつ几。 88段# DEAE−セファデックスによるイオかけ、
QABセファデックスカラムと全く同様に溶出を行なっ
た。エクオリン収率は一般に75−80%であった。こ
の段階は殆んどのエクオリン調製の際には必要のないも
のである。第7段階からのエクオリンは通常純粋なもの
である(12%アクリルアミド8D8−PAGBKよる
)0第9段階 EDTA存在下でエクオリンを954L
力大きい回収率で凍結乾燥し次。]1iDTAが存在し
ないと回収率はOから95%tで様々であった(プリン
タス等、1978年参照)。 実施例2:エクオリンの配列決定に用いられる配列決定
方法 アミノ酸配列分析は自動エドマン分解(エドマン(Bd
man )及びベツグ(Begg)、 1967年)を
用いて実施された。比較的多量のタンパク質又はペプチ
ド(10nma1以上)の配列分析はモデル890Bベ
ツクマンシークエンサー(テューク大Mクアド菅−ル(
Quadroj )プログ2ム(タール(Tarr )
等、1978年)を採用して実施し次。 M3及びM5という2つのペプチドは小さいか又はジア
ドロール法ではカップから洗浄されてしまうので、クラ
パー(K11ppe、 )等(1978年)に工を行っ
た。アミノ酸のフェニルチオヒダントイン(PTH−)
n導体は、バンカピラー(HuakapiJIar )
及びフッド(Hood )によって記載された方法(1
978年)に主に従って、デュポン・ゾルベイ(DuP
ont Zorbay) OD 8カラムを用いて逆相
HPLOり四マドグラフィにニジ同定された。2−12
−1On程度の量で2利用できろlペプチドは、0、 
’I Mクアドロール(プラウア−(Brauer )
等、1975年)及びポリグレン用のプログラムを使っ
てモデル8900ベツクマンシークエンサ−(ワシント
ン大学)に1って配列決定された。 PTH−アミノ酸はエリクソン(Er1csaon )
等に工って記載された(1977年)逆相HPLOシス
テムを用いて同定され次。l、 5 nmot(、?)
少ない量のペプチドを使う場合には、応用バイオシステ
ムモデル470人気相シークエンサー(ワシントン大学
、バンカピラー等、1983年)を用いて配列分析を行
った。気相装置からのpTn7tノ酸はバンカピラー及
びフッドの記載(、L 983年)に従ってIBMシア
ノカラムを用いて同定された。 参考文献 エドマン・ピー及ヒペッグ・ジー ヨーロピアン−ジエ
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・グイクトリア(人equoraa vlctorim
 )クラゲがワシントン大学海洋生物研究所にて、ワシ
ントンの7ライデイ湾に於いて収集された。クラゲの周
囲から日周リング(circumoral ring 
)を切シ取〕、直ちにドライアイス/メタノール浴中で
凍結させた。この組織t−−70℃にて所望の時まで保
存した。 キム(KiIn)等の方法〔キム・ワイ拳ジエイ・シュ
ーマンンジエイ(8hsunan、 J、lセツテ・チ
ー(8ette、 K、)及びプルライピラ・ニー(P
rzybyla。 人、)、細胞生物誌(J、 Oel’1. Blol、
 ) 、  96巻。 393−400頁(1983年)〕に従ってRNAを単
離し、ポリ(4)+RNA’i前記方法〔アビプ・エイ
チ(Avlv、 H,)及びレーダー・ピー(Lede
y。 P、)、 PNA869. 1408−1412頁(1
972年)〕を用いて調製しな。 ポリ(人士)RNA(1Ig)及びポリ(A−)RNA
(20μg)はラビット網状赤血球イン・ヴイト日翻訳
システムを用いて翻訳された〔ペルハム・エイチ・アー
ルeビー(Pe1h鳩H,λB)及びジャクソン・アー
ル曇ジエイ(Jackmon、λJ、)、曹−aビアン
・ジャーナル舎バイオケ電ストリ−(But、 J、 
Blochem、 ) 、  248巻(1976年)
;メリック・ダブリニー・シー(Marrlck、 W
、 O,) eメソド・イン・エンザイム(Metho
ds in Ffax、 ) 、  101to)= 
606−615頁(1983年)参照〕。溶解物からミ
クソコツカスヌクレアーゼを用いて内因性mRNAを除
去した0各翻訳試料(総量62AA)をaMB−メチオ
ニ:’ (38J1101 )存在下に90分及びスタ
フアウレウス(虹柑把匣tag)細胞を50μLの各翻
訳混合物中に加えてアポエクオリンを免疫沈降させた。 数回洗浄後に抗体−アポエクオリン複合体を8D8存在
下で加熱して解離させた。 この翻訳生成物を8DBポリアクリルアミド(13S)
ゲルで分析した。電気泳動に次いで、ゲルをクマシー(
Ooomasale ) R−250で染色しタンパク
フイを行なった。 DN人組換え操作 二本鎖cDNAを全エクオレア(Aequorea )
ポリ(人士)RN人からライケンス(Wickens 
)等の記載〔ライケンス・エム・ピー(WIckena
、 M、 P、 )、プエル・ジー・エフ(Bue口、
αN、)及びシムケ・アール・ティー(5chhnke
、 L T、 )、生物化学誌(J。 Blol、 Oh@m、 ) 、 253 、2483
−2415頁(1978年)〕のように合成答ハた。ホ
モポリマーのdQデテール付加し喪後、二本鎖cDNA
をdG−チー/I/を付加されたヱat 1切断pBR
322(ヴイツ・コffE1)・エル(Villa −
Komaroff、 L、)、エフスト2デイアゾイス
・ニー(Rfstradladlm、ん)、プルーム・
ニス(Brooms、 8. ) @ 0メジ−・ピー
(Lomedlco、 P、)、チザード・アール(T
lxard、 &)。 チーペル・ニス・ビ、−(Naber、 j3. P、
)*チック拳ダグリエー・エル(0hick、 W、 
L、)及びギルバート(α1bert ) 、 PNA
8 78巻、 8727−3731頁(1978年)〕
と〕ア二−リングレ、大腸菌臘)8に1592株を形質
転換するのに用いた。テトラナイフリン耐性・アンピシ
リン感受性コ四ニーを移し取シマイク胃タイターディッ
シェ内で一70℃にて凍結させた。 エクオレア(Aequorea) cDN人ライブラリ
ーを合成オリゴヌクレオチド混合物を使ってスクリーニ
ングにかけエクオリンcDNAを捜した。このオリゴヌ
クレオチド混合物はコレンビア大学のチャールズ・カン
) −(0harlas 0antor)及び力/I/
 a x・アルガラナ(0訂log Argarana
 )から提供された。 ポリアクリルアミド電気泳動〔マエアテイス・ティー(
Manlatls、 T、)及び工7ストラテイデイス
・ニー(Efatratldlm、 A、Lメソ・イン
・工ンザイム(M@th、 fn Enx、 ) 、 
 65巻、299−305頁(1980年)〕に1って
それらを精製した後、17コLシ成る前記オリゴヌクレ
オチド(1?マー)ヲポリヌクレオチドキナーゼ及びr
 −j *p ++人TPを用いて放射活性標識した〔
マキシマム・ニー・エム(Maxim、人、k)及びギ
ルバート・ダブリニー(G11bart、 W、 ) 
、メソ曇イン・エンザイム、65巻、499−559頁
(1980年)〕。 取シ込まれなかったimpはDiiAFlセルロースイ
オン交換りpマドグラフィによって除去された。 エクオレア(Aequorea ) cDNAバンクは
火工のようにスクリーニングされた: 大腸菌(B、 coli )組換え体を凍結培養物から
シリア寒天プレート上のエト四セルロースフィルター(
7X11CIE)に移行し次。これらのコロニーた〔タ
ウン・エフ(Taub、 F、 )及びトンプソン・イ
ー・ピー(Thompson、 B、 B、 ) + 
7ナル* ハイ;fケミ(Anal、 Blochem
、 ) 、  126巻、222−230頁(19μ2
年)〕参照〕。このフィルターを空気乾燥後に真空下2
時間ベーキングし次。 このフィルターをまず初めにlX8f90中で湿らせ穴
径、フィルター1枚当シ3−のグレハイプリダイゼーシ
ョン溶液(l0XNBT、  α1チ8D8゜3×デン
ハルト(Denhardt )中で55℃、12−20
時間保持した。この溶液をハイブリダイゼーションバッ
グから注ぎ出し、フィルター1枚シ1−のハイブリダイ
ゼーションffi液(loxNgT。 0.1%8D8,3XデンハA/ト、lXl0・cpm
のa”P標識17マー/フィルター)1代シに注入した
。37℃にて24時間ハイブリダイゼーションを行ない
、その後4℃の10X880中で10分間かけて4回洗
浄した。フィルターを空気乾燥し穴径プラスチックラッ
プに包んだ。デュポン・クロネツクス増感板を使い=ダ
ックXAR−5フィルムを一70℃にてこのフィルター
に露出し念。 大腸 (c■)の   び  操 pAIQ1− pAIliQ6 を含む大腸菌8に15
92t−ルリア流体培養基25−中で37℃にて一晩増
殖させた。この細胞を遠心分離した後、10チショ糖、
somM)すxpi(8j@液5−に再懸濁した。こO
?I液K、α1Mフェニルメチルスルホニル702イド
t−7,2μt、α2M HD’rAを312μt、1
0ダのリゾチーム及び10my/−のRNa婁eAを1
0μを加えて細胞を溶解した・氷中で45分間保持した
後、この混合物を4&50G)lで1時間遠心分離にか
け、この上清を貯えた。 エクオリンの精製及びアッセイ プリンタス等の方法〔プリンタスeジェイ−7−ル(B
11nks、 J、λ)l ウ47@/ヴリ!−* ジ
ー(Wi@rs Vi’−G−) e ”ス・ピー(M
ess、 P、 )及びグレダーガスト・エフ・ジー(
Predergast、 F、α)。 プログ・パイロフイズ・モレキユラー・バイオ四<Pr
ogmBlophysaMolecaBlol )、 
 40巻、l−114頁(1982年)〕に従って、エ
クオリンを抽出・精製した。エクオリンすなわち光タン
パク質(photoprotein )活性は、Sμt
の試料をへIMOn賄、  α1M)リス、pHaOf
a液α5−に液入5ると同時に番、q光強度(peak
 light Intent口y)及び全光子数を測定
することで求めた。この測定用の測光計の設計及び光子
収量の絶対量に対する装置の標準化については、以前に
記載され念ものを参照されたい〔アンデルソン・ジエイ
・エム(Anderson、 J、M、 ) 、 7ア
イニ・ジー・ジエイ(Falni、 G、 J、 )及
びワアングラー・ジエイ・イー(Wampler、 J
、 B、 ) 、メソトーイン・エンサイモ四ジー(M
ethods in Bnz、 ) 、  57巻、5
29−559頁(1978年);カルボネアウ虐エイチ
(0harbonneau、 H,)及びニルζエル・
エム・ジエイ(Oormier、 M、 J、) 、ジ
エイ・バイオ党・ケム(J、 Biol、 chem、
 ) 、  254頁、769−780頁(1979年
)〕。 !!AB 1抽出 からのアポエクオリン活性の部分精
製 発現されたアポエクオリンは、pAeQ1抽出物23d
l−1mM EDTA、L5tnM)すJ、pt17.
5溶液で平衡化されたワットマンD)ii−22カラム
・(42mペット体積)に通すことに1って部分精製さ
れた。800−〇Nm0L勾配(0−IM)f:漣1υ
、アポエクオリン活性はa 3 M Na0Aのところ
に溶出してきた。ピークの分画を回収し、α5実験に供
し次。 結果及び考察 インゲイトはに於けるエクオレアポリ(A+)RNAの
翻訳 凍結したクラゲの組織1970−ら約tsAgのポリ(
人士’)RNAを単離した。イン・グイトロに於は4五
り主と1ポリ(λ+’)RNAの翻訳に関する結果は第
1図に示す。抗エクオリンと反応した翻訳生成物はレー
ン4で示されている。免疫沈降した11Sのカウントは
翻訳され穴ものの全酸沈殿物のカウントのα3%であり
、これはアポエクオリンmRNAが全ポリ(人士) m
RN人集団の約α3チであることを示している。このよ
うに7ポ工クオリンmRNAが比較的多いということは
、エクオリンのロ周リング粗抽出物中のエクオリンに相
答する全タンパク質の割合(α5%)と良く一致するも
のである。邑久主uRN人(レーン2)の非存在下、又
はエクオリンポリ(ム一)RN人の存在下(データは記
載していない)でイン・ヴイトロの翻訳を行うと、免疫
沈降するタンパク質はできなかつ念。 抗エクオリンi′免疫沈降する翻訳−次産物(prbn
ary translatIon product)は
f9Ds−PAGEゲルに於いて明らかに23,400
ダルトンの分子量を示すように動き(レーン4)、これ
はエクオリンから単離した天然エクオリンの分子量(2
2,800ダルトン、第1図参照)エフも僅かに大きい
ものである。このデータ及び第4図に示したデータは、
初期翻訳生成物には約7つのアミノ酸のf’17f’l
シ配列(prepreaence )の存在があること
と一致するものである。 ポリ(A+)RN人翻訳からの免疫沈降タンパク質は、
元のオート2ジオグラムを見てみると、二重線或いはさ
らに三重線(レーン4.第1図)で動いていたことが判
る。この結果は二通勺に解釈し得るものである。第1番
目に、!ヱ、ヱイクトリアには多数のアポエクオリン遺
伝子が存在し得、それぞれのプレタンパク質の分子量が
、それらのd!配列の長さが多様であるが故に異ってい
るということである。エクオリンアイソザイム〔プリン
クス・ジェイ・アール(B11nks、 J−λ)及び
ハレアージー・シー(Harrar、 G、 O,) 
、 7:Lド・プ四ス(Fed、 Proc、 ) 、
 34巻、474頁(1975年)〕の存在はζうした
多重遺伝子族(multi −gene family
 ) f示しているかも知れない。 第二番目に、7ツイデイ湾のエクオリン・グイク)+7
7集団がエクオリンの複数種から成シ立っているかも知
れないということである。 エクオリンcDNAsの同定 使用されたエクオレアcDN人ライブラリーは450b
pニジ大きい挿入部分を持つ60000組換え体を含ん
でい次。スクリーニングに付された25の任意の該組換
え体のうちのどれも500bp以下の挿入部分q持りて
おイ;そのうちの2つは3KkPかニジも大きかった・ エクオレアcDN人バンクは次の混合合成オリゴヌクレ
オチドプローブを用いてスクリーニングにかゆられた。 上記オリゴヌクレオチドのDNA配列はアポエクオリン
の全アミノ酸配列の研究に1って求められた。このオリ
ゴヌクレチドはエクオリンポリベグチドのカルボキシ末
端領域に於いてTrp l’ a・Tyr e Thr
 @ Met aλsp m Pro”’のペプチドを
コードしているmRN人と相補的なものである。上記の
17マー(17−gnat龜)は、方法の欄で記述した
様にlapで標識されエクオリンcDNAライブラリー
からのプラスミドDNAとハイブリッドを形成した。 6つの形質転換体が上記合成オリゴヌクレオチドとハイ
ブリッドを形成する挿入部分を持つ次プラスミドを含有
しているものと同定され念。最大のPst I挿入部を
含むプラスミド、pABQlの制限地図を第2図に示す
。pAEfQiをBam HIで消化すると該合成オリ
ゴヌクレオチドとのハイブリッドは形成されないであろ
う。前記の17マ−DN人配列の研究によると、仁のハ
イブリダイゼーションプローブはBam HI認識配列
(GGATOO)を含んでいるものである。従って、p
AIiiQi中のBjlnlIHI部位はアポエクオリ
ンをコードしている配列の3′領域を同定するのに用い
ることが出来りう。以下に示すL5に、組換えプラスミ
ドpAilQ1は、大腸菌(49凪)に於けるその発現
から示されるように、アポエクオリンcDNA1に実際
に含んでいるものである。 大  に  るアポエクオリンの 前記の6つの形質転換体のうちのどれが生物学的に活性
なアポエクオリンを発現しているかどうかを見つけ出す
為に、それらの抽出物、及び同様に親株(host 5
traln )の抽出物を方法のところで記述した様に
調製し九。それぞれの抽出物0.5−にβ−メルカプト
エタノール<2mM>及び腔腸動物門のルシフェリン(
αH+sM)を添加し、この混合物t−4℃にて20時
間保持した。その後、諌混合物のOa  依存光タンパ
ク質活性について方法に記載したようにして測定し喪。 組換え体pA]1tQ1から14表した抽出物について
はOaす依存ルミネッセンスが観察されたが、親株又は
他のいずれの形質転換体からの抽出物についてはこのよ
うなルミネッセンスは観察されなかった。pAFtQl
 −6の挿入部分がクロスハイブリッドを形成するとい
う仁とは、それらが相同なりNA配列を含んでいるとい
うことを示唆するものである。しかしながら、もしも9
ABQ2〜6のcDN人挿入部分の長さが充分でなかっ
たり、プラスミド中で適切に配向していなかつ念シする
と、それら抽出物中のアポエクオリン活性は期待出来な
いものであろう0pABQ1抽出物の光タンパク質活性
発現の速度論は天然の混合アポエクオリンのそれと類似
している(第3図参照)。この抽出物に於いて光タンパ
ク質活性が発現する為に必要とされる条件も真正の(a
uthentic )アポエクオリンを用いた場合に観
察されるものと同一である。第3図に示すように、溶存
へが必要とされる。更に、l−メルカプトエタノール又
は腔腸動物門のルシフェリンのいずれかが反応混合物中
に存在しなくなると、0affi+依存光タンパク質活
性が全く発現されなくなる。 Os  f:含まない緩衝液中に活性成分を注入しても
ルミネッセンスは発さられなかったoOat−後で添加
するとルミネッセンスの閃光(flash)が見られた
。 pA、Ht含有形質転換体の抽出物中の活性成分を更に
詳しく調べる為に、この組換えプラスミドを含有する形
質転換体抽出物を、方法のところで記載した工うにDE
−22f:用いたクロマトグラフィにかけ念。アポエク
オリン活性は約α3M塩のところで溶出され、これは真
正のアポエクオリンの場合に類似している。この活性画
分を腔腸動物門のルシフェリン、/−メルカプトエタノ
ール及び酸素の存在下でインキユベートし、光タンパク
質活性を発生させた(第3図参照)。次いで、この混合
物をゲル濾過にかけた。第4図に示すように、pAIQ
1抽出物中の部分精製成分から生じた光タンパク質活性
はMr= 20.600のところに溶出し、一方天然エ
クオリンは1亀60Gのところであった。同様の結果は
イン・ヴイト冒の翻訳実験中にも観察された(第1図)
。第4図のデータから、使用した条件m下に於いて、ル
シフェリンはpAEQ1抽出物中の活性成分と強固に会
合するという結論が得られるであろう。 を 第4図からの回  タンパク質画分はC1の添加によっ
てルミネッセンスの閃光を発する。この閃光の速度論は
Oa 依存エクオリン反応のそれと区別ができないもの
でありな。他の組換えプラスミドは形質転換体抽出物分
て゛゛光放出タンパク質(light−emi田ng 
protein ) t−発現しなかった(第6表参照
)。 上記のデータは、pAEQi中に挿入され7’1−eD
NA部分はアポエクオリンをコードしている全長cDN
Itを表わしていることを示している。更にこのデータ
は、該cDNAがpAEQl中で発現されておシ、その
タンパク質生産物の生物学的活性は天然の混合アポエク
オリンのそれと区別され得ないことを示している。発現
レベルは全可溶性タンパク質の約0.01%であると推
定され念。 表67ボエクオリンcDNAクローン抽出物中のアポエ
クオリンの再充電 pAIeQl       5X10’     0p
ABQ1       0      0pAIQ3 
      0      0pAIQ4−     
   0       0pABQ5       0
      0pA]1lQ6        G  
     O8K 11592 (親株>      
0       0各抽出物α5−にメルカプトエタノ
ール(2mM)及び腔腸動物門のルシフェリン(0,0
1smM)t−加えた。この混合物t−4℃で20時間
インキエベートし7t、試料511tを取ル出しα1 
m M Cy−10、l5sdに注入して、泰4光強度
を測定した。 ε携ス pA]i!Ql i含む大腸菌に於げるアポエクオリン
の発現は比較的低レベルである。この発現レベルて増加
するように、pAEQl @bらのアポエクオリン遺伝
子をもう1つのプラスミド(pUO9”)iでサブクロ
ーン化させ良。 pAI!QlからのPat I断片(αyskb )を
単離し、pUO9の単−Pst I部位にクローン化さ
せた。 2つの異なるプラスミド、pAgq7及びpA]!IQ
a管得た。プラスミドpAIQ8は第2図(b)で示す
ように、所望の配向で挿入されたPstI断片金含んで
いた。プラスンドpAllQ7には反対方向の配向で該
断片が挿入されていた。 pAIQ7及びpA)!fQ8 t−含有している大腸
菌株(親;ホス) :JMIO5)を各々37℃にてア
ンピシリン(50μg/−)含有のルリア流体培養基2
0−中で増殖させた。OD、1゜が0.6に達し九時に
、培養物を100惰M保存溶液中で1mMにし念。 5mの試料を取シ出し、一方残シの培養物は振とうされ
続は友。1時間及び2時間後にも同様に試料の一部を取
シ出した。それぞれ試料の一部を採取した直後に、細胞
を遠心分離し一20℃で必要になる時まで保存した。 6つの採取試料抽出物のアポエクオリン活性をシフニリ
ン及びメルカプトエタノール(260AA抽出物、5%
メルカグトエタノール水溶液3μを及び腔腸動物門ルシ
フェリン3μL)の存在下で一晩インキエベートした。 このインキエベーショ全光子数を測定して、混合物中の
エクオリン活性を求めた。タンパク質はブラッド7オー
ド(Bradford )アラ七イ(Bio Rad 
)?用いて測定した。 第7表には、pkEQ7及びpAEQ8含有株の6つの
抽出物、:2ントp−ル大腸菌株(8に1592)及び
pAIitQ1含有株の抽出物から得られた結果が記さ
れている。 第7表 pAEQl 、  pABQ7及びpAEQ8
を含む大腸菌中のアポエクオリン発現レベル インキエベー 比活性(光 充電効率1% 充電効率2
0チプラスミド シ1ンm寺間 7数411)  と仮
定    と仮定pAEQ7     G    <α
02  −      01     (0,04−0 2≦α02  −      0 pAEQ8    0    0.668  α042
(11)”  α002 (10)1    17.2
   1O7(268)  0.05  (2611)
2    3&4   2.40 (600)  a1
2  (60G)pARQl          α0
61  α004     α0002株 8に1592        0   −     0
(* カッコ内の数字はpAgQl t−含む抽出物に
於いて観察される活性の何倍になるかを示したもの。)
これら抽出物中のエクオリン活性レベルはルシフている
。粗抽出物に於ける充電効率を定量化することは不可能
である。エクオレ7から単離したアポエクオリンを用い
た場合に観察される充電効率は20%以下であシ、大腸
菌抽出物中ではこの効率は多分幾らかそれエフ低いもの
であろう。従って、充電効率1qb及び20−を基に計
算した値を求め7t。 エクオリン遺伝子1pAKQ8と反対方向の配向で含ん
でいるpA11Q7からはエクオリン遺伝子の誘導が観
察されなかつ九。 このデータは、cDNAヌクレオチド配列が誘導プ四モ
ーターの3′に適切に位置していればJアポエクオリン
の発現レベルは顕著に増大し得るということを示してい
るものである。 (以下余白) 実m例5:%定のアポエクオリン遺伝子の構造決定 第2図に示した、プラスミドpA]!tQ1. pAI
tQ7お工びpAFXQ8の中に存在するPst l 
−Pat I断片の構造を標準的遺伝子配列解析法に1
って決定L7’h。3′末端から69個のヌクレオチド
は翻訳されない。翻訳領域が発現されると、実施例1に
記載した方法で単離したタンパク質(アポエクオリン)
のN末端に7個のアミノ酸残基が付いたタンパク質が発
現される。この実施例1で得られたタンパク質のN末端
はVALで始まる。この余分の7個のアミノ酸残基は実
施例1の単離工程の間にプロテアーゼに工って切シとら
れるのであろう。 PRO’iコードしている〇−末端コトンの次には停止
コドンがあシ、その後12個のヌクレオチドが続いてい
る。これは明らかに単離されft−cDNAが完全長(
full −length )であることを示している
。 全二本鎖DNAとアミノ酸配列は次のとおシである。 耐″roCム■轟ム偽龜a!賜ムπ爾関T−↑ム讃繊掴
πccμ(9)臨@AA AcoTOOTTT 判T 
ケ@TA OTT ?AG MXI ?IJ AC? 
A胃TOA TTT AGO1000T? GCCOT
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TIXI tAtj OTA (m QIA ACW 
(’ff ffC’ OMa Affl C(j CC
T QIIA CAI) GoOA??QAAムC? 
C’f@ Q)e err TOA OACova この同定され九配列が示していることは、この配列の中
では微不均−性のいろいろな位置に主要アミノ酸(pr
lncipal amino weld )と少数アミ
ノ酸(mlnoramine ac4d )の双方が含
まれているので、表3に示した変異形からどのアミノ酸
配列を選択しても活性なアポエクオリンが得られるとい
うことである。 したがって、同じようにして様々なペプチドをコ本明細
書中に開示した一般的な配列で表わされ、多少の変異を
示す(したがってアポエクオリンの生物活性を有する)
他のペプチド、DNA分子、ベクター等に関して前述し
た議論は、本実施例に開示し九特定の配列にも等しく適
用できる。本実施例では特に1つのペプチド、これをコ
ードしているDNA配列、および2個の制限部位の間の
完全長DNA配列を開示し次。コードDNA配列(任意
に末端停止コドンを含んでいても工い)は、完全長のD
NA配列とは別の実体として明らかにされ、その変異形
も含めて全長DNA配列とは切り離して考えられる。二
本鎖DNAとして開示されたいずれのDNAも、この二
本鎖DNAfc形成する個個の1本鎖DNAお工び転写
によって得られるこれに相当するRNA1開示している
ものと考えられる。 上記実施例のベクターと宿主は本発明の好ましい態様の
いくつかで用いられるが本発明はこれらの実施例に開示
された特定のベクターや宿主細菌に限定されるわけでは
ない。使用した細菌とプラスミドは全て、バイオテクノ
ロジー分野の当業者が様々な起源から容易に入手できる
。たとえば、大腸菌(旦、蝦))JM105とプラスミ
ドpUO9お工びpBn322は米国08854ニユー
シヤーシー(New Jersey ) 、  ピスカ
タウエイ(Placatmway)。 センテニアル アベニュー(0eatexn1al A
venue )80Qのビー、エル、バイオケミカルズ
社(P、 L。 BIochemlcalm、 Xnc、 ) (これは
ファルマシア社(Pharmacys、 Inc、 )
の一部門である〕から市販されてお9、そのカタログで
はそれぞれ第27−1550−01,27町4918−
OXおよび27−1750−Ofとされている。さらに
、本発明の実施に使用することができる上記やその他の
微生物とプラスミドは、米国208B2メリーランド(
Maryland ) 、ロックビル(l1ackv…
a)eパーク四−ン ドライブ(Parklawa D
riva ) 1!301のアメリカン タイプ カル
チャー コレクシ冒ン(American Type 
0ultura 0ollection )からも入手
できる。代表的なものとその寄託番号吋大腸菌(E、c
oli)8に1592(ATOO485106)、大腸
菌(旦、臼■)JM105(人To0 411309)
、pUO9(ATOO/1637252>、pBRL2
2(人Too  /1631344)である。 以上本発明の詳細な説明したが、本発明の思想と範囲を
逸脱することなく多くの変更や修正ができることは当業
者には明らかであろう。 4、図面の簡単な説明 第1図はオワングラゲから単離し次ポリ(ム)RNAt
用いてインビト四で翻訳したオートラジオグラフィー分
析結果を示す写真でアシ、第2図(a)はエクオレア 
ビクトリア(ト型五↓vlctor1暑 )グラフから
単離し九アポエクオリンをコードしているDN人配列を
含有する遺伝子の制限地図であル、 あり、 第3図はpAIQ1抽出物中のOa  −依存性発光タ
ンパク質活性の時間と酸素に対する依存性を示すグラフ
であり、 第4図はpAIiQ1抽出物で現われるOa  −依存
性発光タンパク質活性のゲルー過の結果のグラフである
。 ・代理人 fP哩士川用 口  f11s11Q浄IF
(内容に変更なし) FIG、 1

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式: 【アミノ酸配列があります】 の均質ペプチド。
  2. (2)特許請求の範囲第1項に記載のペプチドをコード
    しているヌクレオチド配列からなる単離DNA分子。
  3. (3)前記配列が 【遺伝子配列があります】 であることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の
    分子。
  4. (4)前記分子がさらに前記配列の3′に非発現セグメ
    ントを、かつ前記配列の5′に非発現セグメントを含ん
    でおり、前記分子が 【遺伝子配列があります】 であることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の
    分子。
  5. (5)前記分子が1本鎖DNAであることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項に記載の分子。
  6. (6)前記分子が2本鎖DNAであることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項に記載の分子。
  7. (7)微生物内で複製でき、かつ特許請求の範囲第1項
    に記載のペプチドをコードしているヌクレオチド配列を
    含んでいる組換えDNAベクター。
  8. (8)前記配列が 【遺伝子配列があります】 であることを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の
    ベクター。
  9. (9)前記配列の前にlacプロモーターが存在するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載のベクター
  10. (10)特許請求の範囲第7項に記載のベクターを含む
    遺伝子工学処理された微生物。
  11. (11)前記ベクターが式 : 【遺伝子配列があります】 のヌクレオチド配列を含むことを特徴とする特許請求の
    範囲第10項に記載の微生物。
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