JPS615788A - ソマトスタチン雑種ポリペプチド遺伝子 - Google Patents

ソマトスタチン雑種ポリペプチド遺伝子

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JPS615788A
JPS615788A JP60065088A JP6508885A JPS615788A JP S615788 A JPS615788 A JP S615788A JP 60065088 A JP60065088 A JP 60065088A JP 6508885 A JP6508885 A JP 6508885A JP S615788 A JPS615788 A JP S615788A
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trpe
coli
tryptophan
indole
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JP60065088A
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ウンベルト カノシ
ガブリエル デ フアツイオ
ステフアノ ビラ
シルビア ドニニ
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Merck Serono SpA
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Istituto Farmacologico Serono SpA
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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】 プロモーター、オにレータ−、リーダー及びアテヌエー
ターを含む完全なTpr制御系を含有する新規なベクタ
ー、及びE、コリ中での雑種ポリペプチドの発現のため
の方法が提供される。この雑種ポリペプチドはソマトス
タチンの異種 (hatarologous )配列を含有することが
できる。
数年来、遺伝子操作されたE−1’)/グラスミド系に
よるペグチドソマトスタチン14(SS14)の遺伝子
的発現に興味が持たれている。小サイズのソマトスタチ
ンは合成ソマトスタチンコード遺伝子の設計及び製造を
許容する。
ソマトスタチンのアミノ酸配列及び効果は米国特許第3
,904.594号に記載されている。
サイエンス(5cience )、Vol 198.1
977年12月9日において、イタクラ等はホルモンソ
マトスタチ/の化学合成遺伝子のE、コリにおける発現
を報告した。この研究においては、哺乳動物ホルモンで
あるツマスタチンの遺伝子が化学的方法により合成され
た。この遺伝子がプラスミドpBR322上のエタ」β
−−ガラストシダーゼ伝子に融合された。このキメラノ
ラスミドにょる見ヨ」の形質転換が、ソマトスタチンに
対応するアミノ酸配列を含むポリペプチドの合成をもた
らした。イン−ビトロにおいて、ンアノダンプロミドを
用いる処理によって大キメラ蛋白質から活性なソマトス
タチンが特異的に切シ出された。ヨーロッパ特許出願第
1929号は同様に、ソマトスタチン遺伝子の合成、及
びプラスミドベクターに担持されるβ−ガラストシダー
ゼ遺遺伝円内のクローニングについて報告している。遺
伝的形質転換によ込旦ヨフに挿入された組換シラスミド
は、β−ガラストンダーゼと8814との雑種蛋白質の
発現を可能にする。ソマトスタチン14は、ソマトスタ
チンを残りの部分と連結するM@を残基におけるCNB
 r切断によ98種蛋白質から誘導される。ヨーロン・
ぐ特許出願公開第36776号は、5S−14を含む異
種ポリペプチド生成物の尤チリでの産生なもたらす他の
E、コリ/fラスミド系を開示している。
この公報中に記載されているベクターはTrpプロモー
ターオペレーター、 Trpリーダーリボゾーム結合部
位をコードするヌクレオチド、及び異種ポリペプチドの
アミノ酸配列をコードする構造遺伝子の発現のための翻
訳開始をコードするヌクレオチドを有する。これらはT
rpアテヌエーター領域又はTrp E リgシーム結
合部位をコードするヌクレオチドを含有しない。発現さ
れたポリ aゾチドは、Trpリーダーベゾチド+Tr
p Eポリ−(′ゾテドの最後の3個からなる6アミノ
酸、及びソマトスタチン14−2ゾチドを含んで成る切
断可能な蛋白質である。トリシト7アンの制限によF)
 Trpオペレーターが抑制解除され、そして異種ポリ
ペプチドの非常に効率的な発現が生じ、アテヌエーター
領域が系から除去されているためにこの発現は妨害され
ない。
本発明はグラスミドによりコードされたポリ被ゾチドと
の雑種としてのソマトスタチンの製造に関し、このグラ
スミドはE、コリTrp 7’ロモータ−/オペレータ
ー、 Trpリーダー及びアテヌエーター、TrpEリ
ゾシーム結合部位、TrpEポリペプチドの最初の約2
/3の構造遺伝子、及びソマトスタチン14ペプチドの
構造遺伝子をこの順序で含んで成る。
染色体Trpオペーロン内に欠失を有するp2.19株
をこの発明の発現f2スミドにより形質転換し、そして
細胞を中程度の濃度のトリプトファン又はその前駆体で
あるインドールのもとて増殖せしめた。これらのE、コ
リTrp−細胞は、トリプトファンの存在下で増殖せし
めた場合培地中に存在するこのアミノ酸を部分的に利用
し、数時間後、このアミノ酸の濃度は細胞をさらに増殖
せしめるためには十分高いがTrpオペレーターの抑制
解除を維持するためには十分低い濃度となる。トリプト
ファンの有効な濃度範囲は3〜8μlit/rlLl培
地である。
培地中のトリノ・トファンは、約2〜6μVTd培地の
濃度範囲の前駆体インドールにより置き代えることがで
きる。午の場合、E、 :i 9 Trp−細胞がトリ
プトファンの前駆体をトリプトファンに転換し、これが
おそらくほとんど細胞増殖のためのみに使用される。環
境中のトリプトファン濃度はTrpオペレーターの抑制
解除を維持するために十分に低く保持される。
異種ポリ−!プチドが、22〜25時間の増殖の後に最
高レベルに達するまで連続的に発現される。
従来技術がTrpアテヌエーターは存在すべきでないと
教示しているにもかかわらず、この発明の方法がこのよ
うな良好な結果をもたらすことは特に驚くべきことであ
る。
従来技術の教示にもかかわらず、この発明の発現シラス
ミド中のTrpリーダー及びアテヌエーターの同時的存
在が、細胞の完全な増殖中に培地を変えることなく最適
Trp濃度を達成することを可能にする。この結果、細
胞が増殖し、他方異種ポリペプチドが発現される連続過
程が得られる。
8814をコードする遺伝子は、第1A図に示すように
して化学合成により調製した。
図面はこの発明の好ましい態様を例示している。
psP2 fラスミドの造成 pBR322(Bolivar等、ジーン(Gono 
)、 2+95.1977)及びλED10f(Arm
口yong等、サイエンス(5cience )、Lリ
ド172,1977:及ヒHslsinki等、リコン
ビナントモレキャラス、第10回マイルス国際シンポジ
ウム、ラペンプレス、1977.151−165頁〕か
らpsp 2プラスミドを造成した。λED10fは、
ブローモーターからTrp D構造遺伝子に延びるE、
* +7 Trpオペ−ロンDNAの入手源として使用
した。pBR322及びλED10fをEcoRI及び
Hlnd[l制限鑓素によ)消化した。Trpオペ−ロ
ン制御機能部、TrpE構造遺伝子及びTrpD構造遺
伝子の5′端を担持するλEDlOfからのEcoRr
−Hindlll断片を、pBR322のHlnd I
II−EeoRI大断片と、T 4 DNAリガーゼを
用いて連結した。この連結混合物を用いて、旦1」W3
110ΔTrpE5細胞(Nichol@及びYano
f+ky、メンッズ・イン・エンチモロジ−(Meth
ods  inEnzymology) 101 、1
55 y 1983 )を形質転換した。形質転換され
た細胞を、トリプトファンを欠く最少プレート培地上に
プレートした。シラスミド組換体DNApSP2の分離
源としてTrp+クローンを使用した。このクローンの
細胞を、アンピシリン(Ap) 50μ籠を含有する富
培地(すなわちNB、ディフコ)中で増殖せしめそして
貯蔵した。psp 2の制限地図を第2図に示す。
グラスミドpsP2delの造成 psP2fラスミドDNAをBgl IIエンドヌクレ
アーゼで分解し、そして大断片をアガロースダル電気泳
動によりM製し、そしてT 4 DNAリガーゼを用い
て自ら連結した。連結混合物を用いてW3110JTr
pE5細胞を形質転換した。50μ、!i’/dのAp
を含有するNutrlent Agar (7jイフコ
)上でAp形質転換体を選択した。psP 2 de 
lの分離源トしてAPRクローンを使用した。このプラ
スミドの制限地図を第3図に示す。TrpE構造遺伝子
からのBglll断片の除去が、酵素活性を喪失し゛た
部分的TrpEポリペプチドの発現を惹起した。
従りて、pSP 2 de 1を有するW3110 T
rpE 5細胞はトリプトファンの存在下で増殖させな
ければならない。
pSP 2 de 1中のBgl 11部位の連結にょ
シ新たな翻訳終止コドンが作り出される[: Nieh
olg等、ツヤ−ナル・オツ・モしIキャラ−・バイオ
ロジー(J、Mo1.Biol、 )146 、45−
54.1981]。
psP 2 d’e l によりコードされたTrpE
(ΔTrpE)は342個のアミノ酸から成シ、これに
対してpsp 2プラス。ドによりコードされる完全T
rpK蛋白質は520個のアミノ酸から成る(第3図を
参照のこと)。
以下余白 SP3ノラスミドの造成 psP 2 da I DNAをBgl l制限硅素で
開裂し、そして次にBgl 11− Hind llコ
ンバーターにより連結した(第3図)。コンバーターの
ヌクレオチド配列はBgl II部位が再形成されない
ものとした。浬結混合物H1ndnlで消化し、自g連
結し、そしてこれを用いてW3110ΔTrpE細胞を
形質転換しApについて選択した。幾つかの誘導体組換
プラスミドにおいては、Trp E 中のコンバーター
ノH1ndl[[とpBR322DNAと結合している
Hlndlllとの間のDNAが除去されていることが
明らかである(第3図)。
除去されたTrpE遺伝子の実際の終止コドンは今やH
ind[1部位から下流の少数のコドンである。
この新しいTrpE蛋白質は328個のアミノ酸の長さ
を有する。
TrpE、及びTrpE除去誘導体生成物の分析発明者
等の予備的実験において、プラスミド含有W3110T
rp pF、5細胞を、1tの水溶液ab10gのバク
トートリグトン、5gのバクトー酵母エキス及び101
1のNaC4を含有し5μWのアンピシリンが補充され
たLB (Luria −Bertani )培地中に
増殖せしめた。このような条件下では培地によJ))リ
プトファンが補給され、従って染色体及びグラスミドの
両者のTrpオペ−ロンは抑制下にある。
抑制解除及び発現のため、LB培地中に一夜増殖した細
胞(OD約2,590 nm)を遠心により集め、そし
て次の組成を有するSMM(SpizizsnMinl
mol Medium )で20倍に稀釈する。
(NH4)2SO421I Kf(2PO46g K2)IPO414!! クエン酸ナトリウム・2H2o      1gMg5
O4Q、 2 g オートクレーブ殺菌した後、 40%グルコース        1ogトリプトファ
ン         5μvrを加える。
Trpのこの濃度は、細胞の増殖を可能にし、そしてT
rpオ被−ロンのわずかな抑制解除を維持するために十
分である。4〜5時間後、放射性アミノ酸の導入によ、
!2 TrpE及び除去誘導体を分析した。
5S−14遺伝子のクローニング及びその発現psP3
DNAをHlndll及びBamHI制限師素で消化し
、そして大断片をアガロースゲルにより精製した。この
DNAを8814合成りNAに加え、そしてT 4 D
NA IJガーゼを用いて連結した(第4図)。
この連結混合物を用いてW3110ΔTrpE 5細胞
を形質転換し、そして50μg/mlのアンピシリンを
含有するプレート上でA pR形質転換体を選択した。
5S14遺伝子を含有する組換プラスミドを分離し、そ
してpsp 4と称した。
5S14遺伝子のヌクレオチド組成は部分的TrpE及
びソマトスタチンを含有する雑種ポリペプチドの産生を
可能にする。ソマトスタチンベゾチドはく・イブリド蛋
白質中でメチオニンにより置換されておシ、このメチオ
ニンはCNB rによp開裂され得る。psp 4によ
り発現された雑種ポリペグチドは第5図に示すアミノ酸
配列を示し、そしてTrpE−8S14と称する。最初
の323個のアミノ酸はTr’pEの最初の273を示
し、ハイホンで囲んだ4個のアミノ酸はBg!n −H
ind Illコンバーター(第3図参照のこと)によ
りコードされる。
このコンバーターアミノ酸に続いて、5S14に特徴的
な14個のアミノ酸が存在する。
ノマトスタチン雑種ポリベグチドの製造W3110ΔT
rpE (psP 4 )細胞を、前記のようにグルコ
ース及びトリプトファンが添加されている300Mの最
少培地中に増殖せしめた。乙の培養物(4,3X108
細胞/ゴ)を10tの同じ培地に稀釈し、そしてこの細
胞を、インペラー攪拌(300rpm)のもとで、そし
て3〜417分の1気圧の空気を注入しながら増殖せし
めた。22〜25時間の増殖の後、この培養物は約2の
OD(590nm)に達した。細胞を収得し、そしてイ
タクラ等〔サイxンy、 (5cienae )、 1
98 r1056−1063.1977)により記載さ
れたようにしてCNBrにより処理した。放出されたソ
マトスタチンをRIAにより試験した。転換された5S
14の平均濃度は300μI/を細菌培養物でおった。
培地中のトリプトファンをその前駆体でおるインドール
(3,5μVml )により置き換えた場合、最終5S
14濃度が400μVtに増加した。
1111mにより−るインドールの転換に由来するトリ
プトファンがほとんど細菌の増殖自体のみに使用された
と信じられる。従ってこのような条件がTrpオペ−ロ
ンの抑制解除を維持するために理想的である。W311
0 Trp E 5 (psP4)細胞を、トリプトフ
ァンの代シに3.5μm1/mlのインドールを含有す
る前記の最少培地10を中で、インー!!2−攪拌のも
と、1t/分の1気圧の空気の吹き込みを伴って増殖せ
しめる場合、光学濃度は22〜25時間の増殖の後59
0 nmにおいて約3に達する。増殖中の培地への空気
の吹込み量の減少が、TrpE−8S14ポリベゾチド
の相対濃度の変化を伴わないで細菌体量50%の増加を
もたらす。CNBr処理後にRIAにより検出された5
S14の濃度は約600μル/7 JiB菌培養物であ
った。
従って、通気の減少は細菌の増殖に好都合であシ、Tr
pオペ−ロン制御系を変化させず、そして同じ容量の細
菌培養物から一層多量の細菌蛋白質、従ってこれに伴っ
てTrpE −S S 14の回収を可能にする。
TrpE −S S 14ポリペプチドの特徴付けRI
Aにより検出された8814の濃度は雑種ポリペゾチド
中の含量により予想したものより低いことが見出された
。TrpE−8814蛋白質の特定の構造的配置が観察
された差異になんらかの寄与をしている可能性があり、
このため次に蛋白質の性質を検討した。W3110 J
TrpE5 (psP4 )細胞の蛋白質抽出物を調製
し、そしてTrp−8S14ポリペゾチドを硫酸アンモ
ニウム沈澱により部分的に精製し、そしてセファロース
4Bクロマトグラフイーによp特徴付けた。TrpE−
8814のほとんどが、還元剤により溶解することがで
きる高分子量複合体として細菌から回収されることが証
明された。
さらに、このような集合は、分子間及び分子内ジスルフ
ィド結合により決定される。この複合体がTrpE −
S S 14ポリペグチドにより生ずることが、881
4抗体に対して免疫反応性を示すイムノプロット実験に
よυ証明される。
検出される5S14の濃度が低いのは少なくとも下記の
2つの理由によると結論される。
(1) TrpE−S S 14ポリペプチドの581
4部分に非特異的ジスルフィド結合が関与し、定量的に
免疫反応する5S14ベゾチド(環状)のCNB rに
よる遊離が妨害される。
(2)細胞中に存在するかもしれないTrpE−881
4集合体がCNB r開裂に対して感受性でなく、この
ために放出される環状8814の量が減少する。
下記のシラスミドを含有する温シ」細胞W3110ΔT
rpE5は央0←争O与各籟ATCC(ロツクペレ、メ
リーランド、米国)に、1985年3月12日に寄16
71“6°             以下余白菌株の
名称 W3110ΔTrpE5(psP2) W3110ΔTrpE5(psP2−del)W311
0ΔTrpE5(pSP3) W3110ΔTrpE5(psP4)
【図面の簡単な説明】
第1図Aは化学合成された8814のヌクレオチド配列
及び同じ5S14のアミノ酸配列を示す。矢印間のヌク
レオチド配列は化学合成される種々のブロック81〜S
8を示す。 第1図Bは種々のブロックから5S14コート遺伝子を
形成する方針を示す。オリゴヌクレオチドの化学合成は
組立ブロックとしてジヌクレオチドを用いる固相トリエ
ステル法により行われる。コドンのほとんどが大腸菌中
で良好に発現されるように選択される。S−1〜S−8
オリゴヌクレオチドのT 4 DNAリガーゼによる連
結により完全遺伝子が得られる。次に、TrpE遺伝子
とリーディングフレームが整合する5S14遺伝子が選
択される。 第2図はpsp 2プラスミドベクターの制限地―を示
す。細線がpBR322DNAを示し、太線がTrpゾ
ロモータ/オペレー1−、 Trpリーダー配列(Tr
pL)、完全なTrpE構造遺伝子及び部分的TrpD
構造遺伝子(1TrpD)を有するE、コリ染色体DN
Aを示す。Apm及びTcRはそれぞれアンピシリン及
びテトラサイクリンに耐性を付与する遺伝子を示す。O
riはこのグラスミドの複製開始点である。 第3図はpsP2 delグラスミド及びpsp aプ
ラスミドの造成を示す。ΔEは不完全なTrpE構造遺
伝子を示す。 第4図は5S14をコードする合成りNA分子のpsp
 aプラスミドベクターへのクローニングによるシラス
ミドpsp 4の形成を示す。Tc1はテトラサイクリ
ンに対する感受性を示す。 第5図は雑種TrpE −SS 14ポリペゾチドのア
ミノ酸配列を示す。 以下余白 EcoRI EcoRl −487”−− coR1 ↓ 十BgJII 十BgJII−Hindlll  コンバーター↓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、TrpE同種配列及び異種配列を含有する雑種ポリ
    ペプチドのE.コリ(E.coli)内での発現のため
    のプラスミドベクターであって、プロモータ、オペレー
    タ、Trpリーダー及びTrpアテヌエーターからなる
    完全なTrp制御系の存在を特徴とするプラスミドベク
    ター。 2、TrpEをコードするDNAの全部より少ない部分
    を含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のプラスミドベクター。 3、E.コリTrpプロモーター/オペレーター、Tr
    pリーダー及びアテヌエーター、TrpEリボゾーム結
    合部位、TrpEの最初の2/3をコードするDNA、
    並びにソマトスチタンコード遺伝子が配列順序に存在す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のプラス
    ミドベクター。 4、特許請求の範囲第3項記載のプラスミドpSP4。 5、pSp2、pSP2de1及びpSP3から成る群
    から選ばれるプラスミド。 6、細菌からのポリペプチドの発現方法であって、Tr
    pE同種配列及び異種配列を含有する雑種ポリペプチド
    のE.コリ内での発現のための、プロモータ、オペレー
    ター、Trpリーダー及びTrpアテヌエーターから成
    る完全なTrp制御系を有するプラスミドベクターによ
    り形質転換された細菌を使用することを特徴とする方法
    。 7、E.コリTrpプロモーター/オペレーター、Tr
    pリーダー及びアテヌエーター、PrpEリボゾーム結
    合部位、TrpEの最初の2/3をコードするDNA、
    並びにソマトスタチンコード遺伝子が配列順序に存在す
    るプラスミドベクターにより形質転換された細菌を使用
    することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の方法
    。 8、プラスミドpSP4により形質転換された細菌を使
    用することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の方
    法。 9、前記形質転換された細菌の細胞を、Trpオペーロ
    ンをわずかに抑制解除しながら細胞の増殖を許容するの
    に十分な濃度のトリプトファンの存在下で増殖せしめる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項又は第8項に記
    載の方法。 10、前記形質転換された細菌の細胞を、Trpオペー
    ロンをわずかに抑制解除しながら細胞の増殖を許容する
    のに十分な濃度のインドールの存在下で増殖せしめるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第6項又は第8項に記載
    の方法。 11、トリプトファン又はインドールを部分的に不活性
    化するのに十分な容量の空気を通気しながら前記細菌の
    細胞を増殖せしめることを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の方法。 12、トリプトファン又はインドールを部分的に不活性
    化するのに十分な容量の空気を通気しながら前記の細菌
    の細胞を増殖せしめる特許請求の範囲第7項記載の方法
    。 13、前記細菌の細胞を、Trpオペーロンをわずかに
    抑制解除しながら細胞の増殖を許容するのに十分な濃度
    のトリプトファン又はインドールの存在下で、そしてこ
    のトリプトファン又はインドールを部分的に不活性化す
    るのに十分な容量の空気を通気しながら増殖せしめる特
    許請求の範囲第8項記載の方法。 14、産生されたポリペプチドをシアノゲンブロミドで
    分解し、そしてこれによって生成したソマトスタチンを
    回収することを特徴とする特許請求の範囲第13項記載
    の方法。 15、第5図に示されるアミノ酸配列を有する雑種Tr
    pE−SS14ポリペプチド。
JP60065088A 1984-03-30 1985-03-30 ソマトスタチン雑種ポリペプチド遺伝子 Pending JPS615788A (ja)

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