JPS62155080A - 新規な大腸菌宿主 - Google Patents

新規な大腸菌宿主

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JPS62155080A
JPS62155080A JP60295140A JP29514085A JPS62155080A JP S62155080 A JPS62155080 A JP S62155080A JP 60295140 A JP60295140 A JP 60295140A JP 29514085 A JP29514085 A JP 29514085A JP S62155080 A JPS62155080 A JP S62155080A
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恵二郎 杉村
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俊二郎 杉本
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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、外来性のタンパク又はポリペプチド(以下、
11にタンパクと略す)を高発現しうるベクターの宿主
として新規な大腸菌及び該大腸菌を宿主とした形質転換
体からタンパクを高収率で得る方法を提供する。具体的
には、ヒト免疫インターフェロン分解活性を欠失した新
規な大腸菌を提供し、この大腸菌を宿主とした形質転換
体からヒト免疫インターフェロン活性をもつタンパクを
効率良く得る方法を提供する。
[従来の技術] 近年、逍伝子工学、とりわけ組換えDNA技術の急速な
進歩に伴ない、それまで、生物体からの分離・精製に頼
っていた多くの生理活性タンパクを微生物を用いて大量
に生産させることが可能となった。これにより、従来は
、その存在が知られるのみであった生理活性タンパクを
医薬品あるいは農薬などの薬剤に使用することも可能と
なってきた。
又、組換え技術に関しては、これまで、いかに効率良く
目的物質を生産させるかという点に多くの工夫がなされ
、改良技術が提案されてぎた。例えば、ベクターの改良
、新しいホスト−ベクター系の開発、培地・培養条件の
改良、更に最近では、プロティンエンジニアリングを用
いたより安定なアミノ酸配列をもつタンパクの開発など
が行なわれている。
黙しながら、高発現される生理活性タンパクも、その形
質転換体からの抽出・精製段階には、多くの工程を要し
ているのが現状である。有用物質を生産する形質転換体
から該物質を容易に、かつ効率良く抽出・yJ製する技
術を確立することが、産業上有用であることは言をまた
ない。
組換え微生物(形質転換体)が生産する目的タンパクを
抽出・精製するにJ5いては、通常まず培養微生物を殺
菌剤を用いて死菌としだ後(抽出工程を完全に密閉して
行なうことができる場合、口の工程は除かれることもあ
る)、菌体を破砕し、その破砕懸濁液を遠心分離して、
その上清又は沈渣のいずれかを精製過程に付すという形
式で行なわれている。しかし、一般に、該、i:清また
は沈渣からの抽出液はプロテアーゼ活性が強いため、目
的タンパクが分解されることが多い。
例えば、と1〜免疫インターフエロン(以下、旧[N−
γと略す)を大腸菌を用いて生産する場合、菌体により
生産されたhrFN−γを抽出する際、菌体を破砕する
と、本来目的としている146アミノ酸より成るペプチ
ドのC末端側が切断された131アミノ酸より成るペプ
チドが多く得られる。このC末端側の切断を抑え、14
6アミノ酸よりなるペプチドとして得るためにこれまで
、プロテアーゼインヒビターを添加して分解を抑える(
米国特許第4.476、069号)、蛋白変性剤を用い
て、目的ペプチドも含めた菌体タンパクを菌体破砕と同
[、′iに凝集・沈澱さけた後、精製する(特開昭59
−161321号)雪の技術が開示され、本出願人も先
に銅又は亜鉛の塩とポリエチレンイミンとを01川して
hIFN−γを効率良く抽出・精製する方法を開発して
いる。
一方、近年、目的とするタンパクをm胞外(ペリプラズ
ム又tよ培地中)に分泌・生産させることにより、抽出
液中の不純物を少なくし、或いはプロテアーゼによる分
解をできるだけ少なくし、目的物質の精製を容易にしに
うとする試みもなされているが、効率良く分泌ざUる技
術や、分泌過程でJ′3こる1πi駆体の正しいプロセ
シング(通常、分泌ペプチド又はタンパクはその前駆体
が何らかの分解過程を経て分泌される)などにおいて、
未だ実用化できる迄には至っていない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明者らは、大腸菌で発現される旧rN−7が、特に
18万菌体からの抽出工程において分解され易いという
問題点に鑑み、鋭意?tll究のれ一宋、ある特定のプ
ロプアーゼ活性を欠損した大腸菌を宿主として用いるこ
とにより上記の問題を解決しうろことを兄出し、本発明
を完成づ−るに至った。
[問題点を解決するための手段] 本発明の宿主として使用できる目的変異株はジイソプロ
ピルフルオロフォスフエイト、フェニルメブールスルフ
ォニルフルンライド、N−α−トシル−L−リシルクロ
ロメブルケトン、N−トシル−[、−フェニルアラニン
ク【コ自メチルケトン、エヂレンジアミン四1.11 
(EDTA) 、ロイペプチン、アンチパイン、C2−
マクログロブリンおよび一モスタチンによって阻害され
ず、塩化亜鉛および塩化銅で阻害されるプロテアーゼ活
性が欠損した大腸菌であり、更に好ましくはヒト免疫イ
ンターフs[1ン活性を有するポリペプチドを分解する
プロテアーゼ活性が欠損している大腸菌である。
本発明の目的変異株は次のようにして得られる。
まず、組換え微生物の宿主となる大腸菌に変異誘導処理
を施す。次に、例えばこの変異誘導処理を施した菌体を
培養し、菌体破砕液(+ysate)に、対象となるタ
ンパクを添加後、SO3−ポリアクリルアミドゲル電気
泳動(以下5O3−PAGE:ど略す)でそのタンパク
の分解の有無を解析することにより、目的タンパク(例
えばhtr’N−γ)分解活性の欠損した変異株を選択
する。もし大!ll菌が目的タンパクを高生産する形質
転換体である場合は、該形質転換体の破砕液又は菌体の
培養液その・bのを直接5O3−PAGEで解析するこ
とによっても目的とする変異株を得ることができる。こ
の様にして得られた突然変異株を宿主として目的タンパ
ク(hlFN−γ)発現ベクターを導入し、形質転換を
行ない、得られた形質転換株を培養して目的タンパク(
hIFN−γ)を生産させ、この培¥[体を破砕し、目
的タンパク(hlFN−γ)を抽出・精製する。本発明
では、宿主が目的タンパク(hIFN−γ)分解活性を
欠損しているため、プロテアーゼインヒビターや蛋白変
性剤を抽出工程で全く用いなくても、目的タンパク(h
lFN−γ)は分解されることなく得られる。
以下、旧「N−γタンパクの分解活性を欠損した大腸菌
およびそれを宿主としたhrrN−γ発現ベクターによ
る形質転換体について詳述するが、本発明の範囲は、i
Tiに述べた性質をもつ分解酵素を欠損した大腸菌であ
れば、この限りでないことは言うまでもない。
尚、本発明により得られた新規大腸菌は、5B8282
と命名され、工業技術員微生物工業技術研究所に微工研
奇菌第8455号(FER)IP−8455)として寄
託されている。
旧「N−γ生産菌である−3110(825)/ pI
N5T4(特開昭60−24187に開示されたプラス
ミドplH5GIF54上のアンピシリン耐性遺伝子(
八〇r)をテトラサイクリン耐性遺伝子(TC’ )に
置ぎ換えたプラスミドplN5T4で形質転換された大
腸菌)をL8培地(0,5%酵母エキス、1%バクトー
トリブトン、0.5%Na CJ 、pH7、o)中、
37℃で一晩培養し、菌体を10.OOOrpm 、 
5分間遠心分離して菌体を集菌した侵、H9培地(0,
1%NH4Cj 、  0.6% Na  2  F1
0P4  、  0.3% KH2PO4、0,05%
Na Cjl 、Dt17.4に調整したものに、1M
MU 804を2d/fJ、20%グルコースを10d
/J、IM  CaC1)2を0.1d/J加える)で
菌体を洗浄し、同培地に懸濁した。これに変異誘導剤と
してニド臼ソグアニジン(以下141Gと略す)を、5
0μ9/威の濃度となる様に添加し、30分間tli買
した後、10,0OOrl)l 、5分間遠心分離して
菌体を集菌した。この菌体をLB培地を用いて洗浄した
後、同培地に植菌した。これを31℃で一晩培養した後
、プレートに出現したコロニーを、LB培地500 m
を入れたヂ」−ブに1白金耳ずつ植菌し、31℃で一晩
培養した。1o、ooorpm 5分間遠心分離後、L
ysozyme −EDTΔ溶液(500μ7 / d
 Lysozyme。
1 mHEDTA) 200μρを加え、凍結溶融法に
より菌体を破砕した。これに111197allの81
度に調整したh11’N−γ溶液100μmを加え、3
7℃、1時間イン1ユベートシ、5DSIfンブル溶液
(10%グリヒリン、5% 2−メルトカプトエタノー
ルS 162.5 mM トリス−塩酸バy 7 F 
− 、 pHG.8)150μpを加え、100℃5分
間処理した後、10、000rtun 10分間遠心分
離し、−上清をSOS−PAGEにかり、146アミノ
酸からなる旧IN− γ(分子量約18、000)の残
存量を検討した。この様にして、約2、000株のうち
から、旧「N−γ分解活性のない変?2株を1株1すた
この分解活1/Iの欠損変異がプラスミド由来のもので
はなく宿主由来の変異であることを確かめるため、次に
プラスミドのキユアリング(curing)を行なった
。即ら、プラスミド(plN5T4)上にある遺伝子に
よってテトラサイクリン耐性を示す上記変異株を、テト
ラサイクリンを含まない培地で培養し、テトう1ノイク
リン感受性(丁cs)株となった株を、プラスミドの脱
落した株として選択した。この株について、既述のよう
に菌体破砕液にhlFN−γタンパクを加えSOS−P
AGLにより、hlFN−γタンパクの分解の有無を調
べた結果、全く分解活性はみられなかった。この結果は
、本変箕株が宿主染色体の変異によるものであることを
示している。次に、このプラスミドが脱落した株に再び
、hlrN〜γを発現ケる様)立伝子の組込J[れたプ
ラスミドであるplN4T4 (既述)を常法に従って
形質転換した。テトラサイクリン耐性をマーカーとして
、形質転換株を選択し、その形質転換株の菌体破砕・抽
出液におけるhlFN−γの分解の有無をSOS−PA
G[で調べた結果、旧[N−γは全く分解されていなか
った。
尚、キユアリングした変異株である−3110(H2S
)は、SBM 282と命名され、微生物工業技術院研
究所に寄託されている(FEBN P− 8455>。
又、変異誘導処理による変異株の作製・選択は、ベクタ
ーの導入されていない大腸菌に変異誘導処理を施し、目
的の変異株を選択し、これに目的タンパク発現ベクター
を導入しても得ることができる。
2、 、パ.処理C、られた − の−次に、実施例の
上記1に示した変異誘導処理により得られたllrFN
−γ分解活性欠損変異株が、どの様なプロテアーゼを欠
損している株であるかを調べた。その結果、以下に示す
様に、一般的トリプシン様醇累阻害剤を用いても阻害さ
れず、一方、銅の塩や亜鉛の塩によっては阻害される様
なプロテアーゼ活性が欠損している変異株であった。変
異処Jq+をしない親株( W3110)を宿主とした
、■「N−γを生産する形質転換体であるW3110 
/ plN5T4を、LB培地100−の入った500
m容マイヤーフラス:lTー37℃1rUa7sシt;
−va、8, 000rpm、10分間iu心分離して
集菌した。得られた湿菌体1gを50mH1”Jス−F
Fal<ッV7  (pH7、5)30dk−懸濁後、
フレンチプレスホモジナイザーを用いて20, 000
psiでホモジナイズし、8. 000rpn+、20
分間遠心分離した。
第1表に示す種々のプロテアーゼ阻害物質を、各最終温
度になる様溶解した0.1Mトリス−Jp酸バッファ 
− (pH7.5) 700μgに上記上清50μgを
加え、これにhlFN−γ溶液(IQ/atり  25
0μgを加えた後′、37℃1時間インキュベーション
した。
この溶液を、SOS−PAGEにかけ、旧FMー7分解
の有無を検問した。その結果を第1表に丞した。
第1表に掲げた物質中、hlFN−γ分解活性を阻害し
たのはCOCfJ 2及びZnCρ2のみで、一般にト
リプシン様酵素の阻害剤と考えられている他の物質では
hlrN−γ分解活性は1i11害されなかった。
3、   ’TTf’  (7)hlrH−+7)次に
、野生株を宿主とした形質転換体W3110 /pIN
5丁4と上記変異株を宿主とした形質転換株W3110
(H2S>/ pIN5T4について、hll’N−γ
生産性と、各形質転換株培養菌体の破砕後のhIFN−
γの分解の経時的変化の検討を行なった。
即ち、讐3110 /plN5丁4及びW3110(8
25)/ plN5丁4を先述と同様に培養・集菌し、
バッファーに懸濁した。この懸濁液(W)、懸濁液をフ
レンチプレスにより国体破砕後遠心分離した沈澱(P)
、及び、遠心力!1111後0.15.30.60分後
の各上清について、既述の5OS−PAGEを用いて、
分解されない旧[N−γタンパク(分子a約18,00
0) mと分解されたタンパク(分子旧約16,000
) ffiとを検討した。
結果を第1図に示した。
W3110 /ρlN5T4については、15分以内に
上清で50%が、60分以内にはほぼ100%のhlr
N−γが分離されているのに対し、誓31 to(82
5)/ 0IN5T4では、60分後でも分解はほとん
ど見られず、分子良約18、000のh[I’N−γは
安定に保たれていた。又、■[N−γの生産性には認め
られなかった。
W3110 /1)IN5T4及U W3110(82
5)/ l]It45T4を、3゜認容ジャーファーメ
ンタ−中、20愛 [B培地で30’0 36時間培i
 L /C01rJ ラtL タJfj 養液ヲa、 
000rD+n、10分間遠心分離して集菌した。この
湿菌体各1 K9を2(1mHI” !J スー塩酸バ
ッフ 1− (11117,5) 7.00(1mに懸
濁し、これをマントンゴーリン社製本LジナイザーM1
5を用いて8,000psiで菌体破砕した。尚、W3
110 /pIN5T4にライては、20mH1−リス
ー塩耐バッファーの代わりに、11+1H2nC,I)
2を合む同バッフ?−を用いた。この破砕液を、7.0
00 rpn+ 。
20分間遠心分離して19られた上清に15%ポリエチ
レンイミン(pl+8.0 、HCjlで調整)を最終
濃度0.75%となる様に加え、10分間撹拌復、4℃
2時間放置し、生じた沈澱を7.00Or(111,2
0分間遠心分離して除去した。この上清により、以下の
様にしてhlFN−γを精製した。
即ち、上記上清を、2018  N−2−ヒドロキシエ
ヂルピペラジン−N′−3−プロパンスルフオン酸バッ
ファー(EPPSバッファー) pt(8,6で平衡化
したQ^[セファデックス^−25(ファルマシア社製
)カラムにかけて得られた素通り画分を、0.1%2−
メルトカプトエタノール IIIHトリス−塩酸バッファーpH7、4で平衡化し
たClファロースCL6B (ファルマシア社製)カラ
ムに、この素通り画分をかけ吸着した両分を、0〜0、
5MのNaC.0直線部度勾配で溶出し、イン、ターフ
エロン活性の高い区分を集めた。なお、インターフェロ
ン活性は特開昭58 − 201995@公報に記載し
た方法に準じて測定した。続いてこの両分に50%飽和
となる様に硫酸アンモニウムを添加し、塩析を行い、7
.00Orl)II, 20分間遠心分離して沈澱を4
りだ。これを、0.3M  NaC!J及び0.1%2
−H[を含む20mHリン酸ナトリウムバッファー(P
SB)pH7,4に溶解し、同バッファーで17衡化し
たけファクリルS−200(ファルマシア社製)カラム
にかけ、99%以1ニの純度を有する最終精製品を1r
、lり。W3110 /plN5T4トW3110  
(H2S)/plN5T41.:よって生産されたh[
FN−γの最終収率は各々、5%、12%であった。
[発明の効果] 以上に示した様に、本発明よる方法を用いれば、菌体内
で同じ発現Wでありながら目的タンパク(旧「N−γ)
を2イ8以上の収率で)qろことができる。又、目的タ
ンパク(hlFN−γ)が菌体破砕後も分解されないた
め、プロテアーゼインヒビターや蛋白変性剤を用いる必
要はなく、抽出・粘に/!段階の簡素化・効率化を計る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、旧「N−γタンパクの分解の経1目的変化を
調べるための5O3−PAGEを示す。図中、Wは培養
菌体の破砕前回濁液、]〕は、該懸濁液を破砕・遠心処
理して得られた沈澱物、O’ 、 15’ 、 30’
 。 60′ はそれぞれ、菌体破砕後の遠心上清をQ、Is
。 30、605)間37℃でインキュベーションした後の
各秤タンパクのパターンを示す。aは旧rN−7のクン
バクに相当ザるバンド、bは旧[N−γブ)落物に相当
するタンパクのバンドである。 1)ム1出願人 サン1へり一株1(会社覧こm−、=
二、I’、、l1 手  続  補  正  書   ′ 昭和61年8月73日 2、発明の名称 新規な大腸菌宿主及びその利用 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名称  (190)サントリー株式会社4、代理人 明細書の〔発明の詳細な説明〕の欄 6、補正の内容 明細書の記載を下記の通り訂正する。 9  14    S BM 282  Escher
ichia coli SBM9 15   工業技術
員   工業技術院9 16 微工研寄菌第8455号
微工研条寄第1097号(FEBMP−8455)  
 (FERM BP−1097)10 下1     
sooml     500μ1112 2〜6 株を
、プラスミドの・・・ 株を選択し、プラスミド・・・
選択した。     の脱落を確認した。 12  10    pIN4T4      pIN
 5T412 下4   S BM 282   Es
cherichia coli SBM12 下4〜下
6微生物・・・研究所 工業技術院微生物工業技術研究
所 16 下3   FERMP−8455FERMBP−
1097176生産性には   生産性には差は以上

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ジイソプロピルフルオロフォスフェイト、フェニ
    ルメチルスルフォニルフルオライド、N−α−トシル−
    L−リシルクロロメチルケトン、N−トシル−L−フェ
    ニルアラニンクロロメチルケトン、エチレンジアミン四
    酢酸(EDTA)、ロイペプチン、アンチパイン、α_
    2−マクログロブリンおよびキモスタチンによって阻害
    されず、塩化亜鉛および塩化銅で阻害されるプロテアー
    ゼ活性が欠損した大腸菌。
  2. (2)前記プロテアーゼ活性がヒト免疫インターフェロ
    ン活性を有するポリペプチドを分解する活性であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の大腸菌。
  3. (3)W3110(M25)で表わされる特許請求の範
    囲第2項記載の大腸菌。
  4. (4)ジイソプロピルフルオロフォスフェイト、フェニ
    ルメチルスルフォニルフルオライド、N−α−トシル−
    L−リシルクロロメチルケトン、N−トシル−L−フェ
    ニルアラニンクロロメチルケトン、エチレンジアミン四
    酢酸(EDTA)、ロイペプチン、アンチパイン、α_
    2−マクログロブリンおよびキモスタチンによって阻害
    されず、塩化亜鉛および塩化銅で阻害されるプロテアー
    ゼ活性が欠損した大腸菌を宿主とした、外来性タンパク
    又はポリペプチドを生産する形質転換体。
  5. (5)宿主がW3110(M25)で表わされる特許請
    求の範囲第4項記載の形質転換体。
  6. (6)外来性タンパク又はポリペプチドが、ヒト免疫イ
    ンターフェロン活性を有することを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載の形質転換体。
  7. (7)W3110(M25)/pIN5T4で表わされ
    る特許請求の範囲第6項記載の形質転換体。
  8. (8)ジイソプロピルフルオロフォスフェイト、フェニ
    ルメチルスルフォニルフルオライド、N−α−トシル−
    L−リシルクロロメチルケトン、N−トシル−L−フェ
    ニルアラニンクロロメチルケトン、エチレンジアミン四
    酢酸(EDTA)、ロイペプチン、アンチパイン、α_
    2−マクログロブリンおよびキモスタチンによって阻害
    されず、塩化亜鉛および塩化銅で阻害されるプロテアー
    ゼ活性が欠損した大腸菌を宿主とした形質転換体を培養
    して外来性タンパク又はポリペプチドを製造する方法。
  9. (9)外来性タンパク又はポリペプチドがヒト免疫イン
    ターフェロン活性を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第8項記載の方法。
  10. (10)形質転換体がW3110(M25)/pIN5
    T4で表わされる特許請求の範囲第9項記載の方法。
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