JPS61282080A - 新規なシグナルアミノ酸配列をコ−ドするdnaを有するプラスミド - Google Patents

新規なシグナルアミノ酸配列をコ−ドするdnaを有するプラスミド

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JPS61282080A
JPS61282080A JP60122675A JP12267585A JPS61282080A JP S61282080 A JPS61282080 A JP S61282080A JP 60122675 A JP60122675 A JP 60122675A JP 12267585 A JP12267585 A JP 12267585A JP S61282080 A JPS61282080 A JP S61282080A
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    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
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    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • C12N15/625DNA sequences coding for fusion proteins containing a sequence coding for a signal sequence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は遺伝子産物の細胞外へ分泌を促進する新規なプ
ラスミドに関する。
(従来の技術) 近年、遺伝子操作の研究が進み、インシュリン、インタ
ーフェロン、インターロイキン−2などの有用物質を微
生物で生産する・ことが可能になってきた。かかる遺伝
子操作の場合、宿主として一般に大腸菌が用いられてい
るが、ダラム陰性菌に属する大腸菌は内膜、外膜の二重
の膜構造を有するため、産生じた有用物質が菌体外に分
泌せず、その分離精製が困難になるという問題があった
この問題点を解決する方法として、大腸菌のペリプラズ
ム酵素であるアルカリ性フオスファファターゼ遺伝子の
シグナル配列を利用してペリプラズムに生成、蓄積せし
める方法(例えば、特開昭58−69897号、同59
−39899号)や大腸菌の外膜タンパクであるomp
 F遺伝子を利用して外膜を通して分泌せしめる方法(
特開昭59−88092号)などが提案されている。
しかしながらこのような手法は未だ数が少なく、また前
者の方法ではべりプラズムへの分泌にとどまるといった
問題があり、より優れた方法の開発が望まれていた。
(発明が解決しようとする問題点) そこで本発明者らは、大腸菌に菌体外産生能を付与する
手法を開発すべく鋭意検討の結果、大腸菌と同じダラム
陰性菌でありながらタフパフ質を分泌する性質を有する
セラチア属細菌の菌体外タンパクのシグナルアミノ酸配
列を利用すると、意外なことに大腸菌に菌体外産生能を
付与しうろことを見い出し、本発明を完成するに到った
(問題点を解決するための手段) かくして本発明によれば、セラチア属の菌体外タンパク
のシグナルアミノ酸配列をコードするDNAを含有する
ハイブリットプラスミドが提供される。
本発明のハイブリッドプラスミドは、宿主中で、 複製
可能なプラスミドにセラチア属細菌の菌体外タンパクの
シグナルアミノ酸配列をコードするDNAを組み込んだ
ものである。セラチア属細菌の菌体外タンパクとは、セ
ラチア属細菌(例えばセラチア・アルセッセンスエF○
3046)が細胞外に分泌するタンパンを意味し、その
具体例として1例えばメタルプロテアーゼ、セリンプロ
テアーゼ5sP−1、チオールプロテアーゼ、デオキシ
リボ核酸分解酵素などが例示される。
このうちセリンプロテアーゼ5sp−iは本発明者らが
発見した新規な酵素であり、以下のごとき理化学的性質
を有するものである。
■、 作用:カゼイン等のタンパク質を基質とし、どれ
を加水分解する。
2、至適PI(: pH9,0付近でカゼインに対する
作用が至適である。
3、  pH安定性=37℃30分処理した場合、pH
5,5〜ρ旧1.0においてカゼインを基質とした場合
90%以上の残存活性を示す。
4、至適温度: pH7,5において、カゼインを基質
とした場合45℃付近にある。
5゜温度安定性:p)17.5ニおいて、40℃1o分
処理で95%以上 安定であり、45℃10分処理で約
90%の残存活性がある。
6、 阻害剤の影響: 1mM PMSF  (フェニ
ルメタンスルホニルフルオリド)と37℃30分前処理
することにより完全に失活する。10mHのEDTAと
37℃30分前処理しても活性に変化はみられない。
7、分子量:約65; 000 (SOSポリアクリル
アミドゲル電気動泳法) 8、活性中心:活性中心にセリンをもつセリンプロテア
ーゼに属する。
また本発明のシグナルアミノ酸配列は、かかる菌体外タ
ンパクを産生ずる能力を有するセラチア属細菌の染色体
DNAから該菌体外タンパクをコードする遺伝子部分を
プラスミドベクターに連結し、得られたハイブリッドプ
ラスミドをエシェリヒア・コリに形質転換し、該菌体外
タンパク産生株を選択し、その菌体中に存在するハイブ
リッドプラスミドのDNA配列と菌体外タンパクのN末
端アミノ酸配列を対比することによって決定することが
できる。
本発明のハイブリッドプラスミドの調製に用いられる原
料プラスミドは、遺伝子操作の分野で一般に用いられて
いるものであればいずれでもよく。
その具体例としてpBR322,ρBR325、PAC
YC184、PYEJOOIなどが挙げられる。
本発明のハイブリッドプラスミドは、常方に従って原料
プラスミドの適当な制限サイトに前記のごときシグナル
配り11を含むDNA断片を挿入することによって得る
ことができる。
この際、シグナルアミノ酸配列をコードするDNAの上
流には、リポゾーム結合部位(SD配列)及びプロモー
ターが存在するように配慮する必要がある。
挿入されるDNA断片は化学的に合成したものであって
もよく、またセラチア属細菌(例えばセラチア・マルセ
ッセンスIF○3046)の染色体様DNAを切断して
得たものであってもよい。
このようなハイブリッドプラスミドを創製する方法の一
例を以下に示す。
(セラチアプロテアーゼSSP−1のシグナル配列を有
するハイブリッドプラスミドの創製) セラチアプロテアーゼSSP−1生産能を有するセラチ
ア属菌、例えばセラチア・マルセッセンスIF0304
6の染色体DNAからセラチアプロテアーゼ5sp−1
生産性DNA断片を分離し、これを常法に従って原料プ
ラスミド(例えばpBR322)に挿入することによっ
て目的とするハイブリッドプラスミドを創製することが
できる。
まずセラチア・マルセッセンスIFO3046は大量の
菌体を得るために適宜培養し集菌し、得られた菌体から
染色体DNAを抽出分離する。得られた染色体DNAは
Sau 3AIによって部分的に分解し、分解物をアガ
ロース電気泳動にかけ、分子量1kb以上のDNA断片
を取得する。
一方、市販のプラスミドpBR322をBam)IIで
分解し、分解物をBAPase (バクチリアルアルカ
リンホスファターゼ)で処理した後、これに前記DNA
断片を加え、 T4 DNAリガーゼを添加して、連結
反応を行なわせる。
得られた連結反応物を常法に従ってエシェリヒア・コリ
C600(r−、m−)(プロシーディング・オブ・ナ
チュラル・アカデミイ・オブ・サイエンス)(Proc
eeding of Natural Academy
 of 5ciance)■、 4579〜45811
.1974年)に対して形質転換処理を行う。
形質転換処理菌体はスキムミルクを含有する平板培地で
培養し、白濁環(タービット・ゾーン)を生成した菌株
を単離することによって、セラチアプロテアーゼSSP
−1を菌体外に分泌生産する菌株を得ることができる。
ここに得られる一例示形質転換体をエシェリヒア・コリ
C600(psPll)と命名した。また、エシェリヒ
ア・コリC600(psPll)の培養菌体がら単離さ
れるハイブリッドプラスミドをプラスミドpsP11と
命名した。 psPllの制限酵素開裂地図は第1図に
示される。
このようにして得られたPSPIIの塩基配列を後記の
メッシング(Messing)らの方法に従って分析し
たところ、 psPllの一部に第2図に示すごとき配
列を有することが確認された。
この配列のうちシグナルアミノ酸配列に相当する部分は
第2図中の1〜81にあたる81塩基対であると判定し
た。その根拠は以下のとうりである61、 開始コドン
(ATG)の6塩基対上流にSD配列に相当する部分が
存在する。
2、疎水性アミ 酸に富む典型的なシグナル配列の傾向
を有する。
3、セラチアプロテアーゼSSP−1のN末端アミノ酸
配列8個と82〜105のDNA配列が完全に一致する
かくして得られる本発明のハイブリッドプラス 〜ミド
は、大腸菌に対して目的とする有用なタンパク質やペプ
チドの菌体外産生能を付与することができる。例えばシ
グナル配列の下流に読みとり枠を合わせてタンパク質や
ペプチドの構造遺伝子が位置するように挿入構築するこ
とによって、融合タンパクまたは成熟タンパクの形で目
的の有用物質を菌体外に分泌させることができる。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 (psPll及び形質転換株の創製) セラチア・マルセッセンスIFO3046をLB培地[
(g/Q)バタトトリプトン10.0、イーストイクス
トラクト5.0、NaCf15.0、グ)Ll’:J 
−ス1.0をHCIIでpH7,2に調製したもの]中
26.5℃で7時間振盪培養を行ない、対数増殖後期の
菌体を集菌後、フェノール法(バイオケム・バイオフィ
ズ・アクタ) (Biocham。
Biophys、 Acta) 72.619〜.19
63年)により染色体DNAを抽出し精製した。
得られた染色体DNA 10μgをとり、制限エンドヌ
クレアーゼSau 3AIを加え、37℃、25分間反
応させて部分分解し、次いで反応物をアガロースゲル電
気泳動にかけ、lkbから3oにbのDNA断片を回収
した。
一方、市販のプラスミドPBR322(全酒造製)を制
限エンドヌクレアーゼBawl(Iで完全分解後BAP
age(バクチリアルアルカリンホスファターゼ)で処
理した。これを先のDNA断片とを混合し、T4DNA
IJガーゼにより16℃、14時間DNA鎖の連結反応
を行なった。
別に、エシェリヒア・コリC600(r−、m−)の培
養菌を許容(コンピテント)細胞とし、これに上記T4
DNAリガーゼによる連結反応物を加え、形質転換し、
LB培地中で1時間培養したのち、アンピシリン(Ap
) 50μg/mQ、スキムミルク1%を含むLB寒天
培地でアンピシリン抵抗性(Apr)株を選択した。
形質転換はマンデル(Mandsl)とヒガ(Higa
)の方法[ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロ
ジ′(J、 Mo1. Biol、)、 54.159
(1970) ]に準じて行なった。得られたApr株
25 、000株のうち、コロニーの回りに白濁環(タ
ービットゾーン)を形成する株を2株得た。これら2株
の所有するプラスミドを常法に従って単離し、制限酵素
による切断パターンを比較したところ、冷く同一のパタ
ーンを有していた。このプラスミドをpsPllと命名
し、その制限地図を第1図に示した。またpsPllを
含有する菌をエシェリヒア・コリC600(psPll
)と命名する。
(DNA塩基配列の決定) PSPIIを2種の制限酵素(Hindm、EcoRI
)で二重消化し、セラチアプロテアーゼSSP−1遺伝
子のシグナル配列を含む790塩基対(bρ)の大きさ
の断片(第1図中の→に相当する部分)を単離し1M1
3フアージを用いたメッシング(Massing)らの
方法0ツシング・エトアル(Messing J、 e
t al)ジーン(Gene)19269−276(1
982)、サンガー、エフ、サイエンス(Scienc
e)214.1205−1210(1981)によりE
c。
RI切断サイト側から塩基配列を決定した。このDNA
断片には、シャイン・ダルガノ(SD)配列の直後に開
始コドンATGで始まる読始取り枠が存在し、N末端近
傍には2つのリジンと1つのアルギニンが存在し、その
後に疎水性アミノ酸が続く、いわゆるシグナル配列が存
在していた。第2図には、S[)配列より下流の塩基配
列を示しである。
また、後記の方法で得たセラチアプロテアーゼ5sp−
iについて、エドマン分解法により、そのN末端アミノ
酸配列を決定したところ、塩基配列から予想されるアミ
ノ酸配列の28番目のアラニンから35番目のロイシン
までの8アミノ酸が双方で一致した。
(セラチアプロテアーゼSSP−1の発現)上記のPS
PIIを保有する形質転換株、エシェリヒア・コリC6
00(psPll)をL8培地に植菌し、37℃8時間
培養し、遠心により上滑を集めた。この上清に硫酸アン
モニウムを60%飽和となるよう加え、4℃で12時間
攪拌後、遠心により沈5殿を得た。この沈澱を110f
f1トリスヒドロキシメ士ルアミンPH7,9に溶解し
、同波に対して3回透析した。この透析物を、同一の緩
衝液で平置化したアルギニンセファロース4B(ファル
マシア社製)に通じて精製セラチアプロテアーゼSSP
−1を得た。
実施例2 実施例1で得たエシェリヒア・コリC600(pSPl
l)を、50μg/mQのアンピシリンを含むLB培地
に接種し、6時間培養後、遠心により集菌し、上清(菌
体外画分)と菌体を分離した。菌体は生理食塩水で2回
洗浄後、高張液(20%シュークロス、30mMトリス
pH8,0)に懸濁後、終濃度1aMのEDTAを加え
、室温で10分間攪拌した。集菌後、菌体を氷冷水中に
加えて懸濁し、0℃で10分間攪拌した。遠心により上
清(ペリプラズム画分)と沈澱に分離した。
次いで、沈澱を110Inトリス・バッハ−pH7,5
に懸濁し、音波処理により菌体を破砕し、遠心して上清
(細胞質画分)を得た。
このようにして得られた菌体外画分ペリプラズム画分及
び細胞質画分の各々におけるプロテアーゼ活性を測定し
、その結果を第1表に示した。また比較のため、PSP
IIの代りにpBR322を形質転換した転換株エシェ
リヒア・コリC600(pBR322)についても同様
にして実験を行い、その結果を第1表に併記した。
第1表 傘ΔA0゜10.5h−一培養液37℃で。
プロテアーゼ活性の測定はハンマースティン・カゼイン
を基質としたカニフッ法〔「発酵研究法」第2巻239
頁、朝食書店1956年〕の変法による。詳細は以下の
とうりである。
まず5m12の0.6%カゼイン溶液(50mMリン酸
バッファ−pH7,5)を10分間、37℃で放置後、
粗酵素液1mQを加え37℃、30分間反応させ、 5
mQのTCA溶液(0,11Mトリクロル酢酸、0.2
2M酢酸、0.33に酢酸ナトリウム)を加え反応を停
止する。30分間静置後、沈殿を濾過分別し、上清の波
長280nmにおける吸光度を測定する。活性はこの吸
光度と対照の吸光度の差(ΔA、、、)で示される。
なお対照としては、粗酵素液1mQにTCA溶液5mM
を加えたのち、0.6%カゼイン溶液を加え、同様に処
理したものを用いる。
この結果から、エシェリヒア・コリC600(pBR3
22)は菌体外へプロテアーゼを分泌しないのに対し、
エシェリヒア・コリC600(psPll)は多量のプ
ロテアーゼを菌体外に分泌していることがわかる。なお
、菌体外のプロテアーゼ活性は単一のプロテアーゼに起
因するものであり、そのN末端配列の測定によりセラチ
アプロテアーゼSSP−1であることが確認された。
また培養開始後から経時的に集菌し、プロテアーゼの分
泌の状況を観察したところ、対数増殖期の初期から菌体
外への分泌が認められ、ペリプラズムへの滞留はw4察
されなかった。
これに対し大腸菌のペリプラズム酵素であるβ−ラクタ
マーゼの活性をマクロヨード法(メソッド・イン・エン
チモロジイ(Method in Enzymolog
y)P、69〜85.1975年)に従がって測定した
ところ、エシェリヒア・コリC600(psptl)、
エシェリヒア・コリC600(pBR322)ともにそ
の殆どがペリプラズムに蓄積されていることが確認され
た。
【図面の簡単な説明】
第1図はハイブリッドプラスミドpsp 11の制限酵
素開裂地図を示し、第2図は第1図上部に示すpsPl
lの←に相当するDNA断片中、SD配列、シグナル配
列及びセラチアプロテアーゼSSP−1の遺伝子の一部
から成る部分の塩基配列を示す。 代理人 弁理士 戸 1)親 男 第  1   図 第  2  図 □セラチアアロテア−でSSP−1− COR1−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セラチア属細菌の菌体外タンパクのシグナルアミ
    ノ酸配列をコードするDNAを含有するハイブリッドプ
    ラスミド。
  2. (2)菌体外タンパクがセラチアプロテアーゼである特
    許請求の範囲第1項記載のプラスミド。
  3. (3)セラチアプロテアーゼがセラチアプロテアーゼS
    SP−1である特許請求の範囲第2項記載のプラスミド
  4. (4)シグナルアミノ酸配列が下記のアミノ酸配列であ
    る特許請求の範囲第1項記載のプラスミド。 【アミノ酸配列があります】
JP60122675A 1985-06-07 1985-06-07 新規なシグナルアミノ酸配列をコ−ドするdnaを有するプラスミド Expired - Lifetime JPH062066B2 (ja)

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