JPS6226298A - ジスルフイド架橋を含有する蛋白質を折り畳む改良方法 - Google Patents

ジスルフイド架橋を含有する蛋白質を折り畳む改良方法

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JPS6226298A
JPS6226298A JP15989686A JP15989686A JPS6226298A JP S6226298 A JPS6226298 A JP S6226298A JP 15989686 A JP15989686 A JP 15989686A JP 15989686 A JP15989686 A JP 15989686A JP S6226298 A JPS6226298 A JP S6226298A
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JP
Japan
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thioredoxin
oxidized
protein
reduced
dithiol
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JP15989686A
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ビンセント ピー.ピジェット
バーバラ ジェイ. シュスター
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Repligen Corp
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Repligen Corp
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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】 [産業上の利用分野コ 蛋白質の臨界的な特徴は活性位置を造りだすあるコンフ
ォメーション(立体構造)への折り畳み(foldin
g)又は所望の生物活性を現すことが出来るようにする
構造的な特徴である。蛋白質が生体内で合成される際に
、全くこれらは天然(native)の折り曲げられた
蛋白質の定義構造特性を有していない。正しい天然のコ
ンフォメーション(立体構造)の発見はある程度は試行
錯誤による。しかし、比較的速い生体内での蛋白質の折
り畳みは比較的少ない中間体種しか伴わない折り畳みの
経路があることを意味するものである。全体的にいえば
折り畳み工程は天然の形聾のより大きな熱力学的な安定
性によって動かされる。
正常な条件下ては生体内での折り畳みは非常に迅速にお
きる。細菌では典型的には再折り畳みが数分間でおきる
。特定の合成された蛋白質の量をかなり増幅することを
可能とする組替え技術のn近の発達からすると、蛋白質
の折り畳みは遅いものである。これは折り畳みされてい
ないか又は部分的に折り畳みされた蛋白質を含有する包
接体を屡々生しる。
ジスルフィド架橋(ジスルフィド蛋白M)を含有する蛋
白質に対しては、この問題はMi替え宿主として一般的
に使用されている例えば大腸菌等の細菌がジスルフィド
形へのスルフィヒドリル酸1ヒの工程に適合していない
ので特に厳しいものとなる。
ジスルフィド蛋白質の再折り畳みについての多くの研究
によって、折り畳み工程というものは、特定の複数のジ
スルフィドの連続的な形成(即ちジスルフィド連@)の
−っであることが明らかになった。反応速度論的には全
体の工程の効率はこの連鎖段階によって制限される。こ
の工程を触媒する低分子量のチオール類(2口ちシステ
ィン、グルタチオン)を使用する幾つかの研究は酸化さ
れた、そして還元されたチオール化合物の最適濃度を定
義した。観測される速度は空気酸化と比較して非常に改
良されるがその様な条件は産業的な規模の方法ζこλ1
しては末だ多くの望まれろ事項が残されている。そのよ
うな工程はほとほとの時間及び蛋白濃度における適度の
収率な得ることが要求される。従って、蛋白質折り畳み
工程に於ける目標は反応の速度を増加させるのみならず
、収率を犠牲にすることなく大きな蛋白濃度を使用する
こと:こよって蛋白質を効果的に折り畳みすることであ
る。
最も商業的に1要なジスルフィド結合含有蛋白質は、イ
ンシュリンである。米国特許4,421,685はA鎖
のS〜スルホン化形態及びB鎖のSスルホン化形態が特
定の条件下でチオール還元剤と反応させられ、インシュ
リンを形成するインシュリン製造方法を開示している。
ここに開示されるチオール還元剤はジチオスレイトール
(DTT)及びジチオエリスリトール(DTE)である
刊替え蛋白質の再折り畏みにおけるS−スルホン1ヒ潰
白賞の使用は一般的な産業上用いられろ方法である(米
国特許4,421,685を参!!! )。スルホン化
蛋白質の使用は沢白KM製の間のより大きな溶解度を可
能とし、そしてスルフヒドリル基を保護する。限られた
量のレダクタントの存在下では再折り畳みは効率的で蛋
白質チオスホネートは混合ジスルフィド中間体として作
用する。記載された方法の殆とはレダクタントとしてD
 T T、グルタチオン又はβ−メルカプトエタノール
を使用する。
[問題を解決する手段] 本発明はジスルフィド架橋を含有する蛋白質を折り畳む
改良方法に関する。蛋白質又は蛋白質の部分が構築され
た微生物によって造りだされる組替え[lNA工程によ
って本方法は特に有用性を有する。本発明方法は、折り
畳まれていない還元されていた蛋白質を、有効な蛋白質
折り畳み量の酸化されたチオレドキシン又は酸化された
チオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様のジ
チオールペプチドの単独又はこれと酸素又はチオレドキ
シンレダクターゼ再生系との組合わせと反応させ、1斤
り畳まれた蛋白質を製造することからなる。
本発明方法はまた不正確なジスルフィド結合が形成され
ているスクランブル化された蛋白質(蛋白質は折り畳み
されているが間違ったコンフォメーションで折り畳まれ
ており、一部分のみが活性であるにすぎないもの)を、
有効な濃度の酸化された及び還元されたチオレドキシン
又は酸化されたチオレドキシン及びジチオスレイト−ル
なとの化学的な還元剤と反応させることからなる方法に
も関する。
ジスルフィド架橋を含有する折り畳まれていない蛋白質
は折り畳みされていない、還元された蛋白質を蛋白質折
り畳み有効量の酸化されたチオレドキシン又は酸化され
たチオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様の
ジチオールペプチドの単独、又はこれと酸素、又はチオ
レドキシンレダクターゼ再生系の組合わせと反応させる
ことによって効果的に折り丹むことができる。スクラン
ブル化された蛋白質はこれらを蛋白質を斤り畏み有効量
の還元されたチオレドキシン又は還元されたチオレドキ
シンに由来するか又はチオレドキシン様のジチオールペ
プチドの単独又はこれと酸化されたチオレドキシン叉は
酸化されたチオレドキシンに由来するか又はチオレドキ
シン様のジチオールペプチドとの知合わせと反応させる
ことによって正しく折り畳みすることが出来る。
折り畳まれていないか、又はスクランブル化された蛋白
質は、粗細胞抽出物中にあるか又は+U*胞抽出物、例
えば組替え微生物から部分的に積装され得る。
本発明方法において使用できるチオレドキシン又はチオ
レドキシンに由来するか又はチオレドキシン様のジチオ
ールペプチドの一つの濃度は約5〜約500μ口の範囲
である。酸化された笹傷の細菌のチオし・トキシンに対
する最適の1度は少なくとも50011Mのようであり
、還元されたチオレドキシンに対しては10μMである
。チオレドキシン又はチオレドキシンに由来するか又は
チオレドキシン様のジチオールペプチドの正確な水・茗
は、本発明の属する蛋白質の技術の熟達者によって特定
の蛋白質によって容易に確認することが出来る。
5〜500μMの1度におけるチオレドキシンは変性及
び還元された牛すい臓RNase(22〜1607zわ
の再折り畳みを触媒し、酵素活性の定量的な回復を与え
る。再折り畳みの速度はおよそ空気酸化の15倍大きい
。チオレドキシンの場合は50%活性が100μ曾て3
0時間後回復し、500μMで8時間後に回復し、これ
に対し空気酸化を使用する時は120時間を要する。チ
オレドキシンは酸化されたジチオスレイトールよりも1
000倍効果的である。ノIM濃度におけるチオレドキ
シンは酸化されたOTTのmM11度と同じ再折り畳み
の反応速度を生じる。 DTT (20mM)及び種々
の濃度のチオレドキシンを試料に°加えた時に、活性の
外観に於ける追加的な増加があった。
この増加は全てのチオレドキシン濃度に対し一定で、こ
の効果が相乗的であることを示唆している。
100μNチオレドキシンの存在下におけるRNase
の50%再活性化に要求される時間(T 172)は酸
素の添加によって3倍減少した。100μMチオレドキ
シン及び空気に対するT I/2は23時間である。酸
素を添加したときにはT I/2は8時間に縮まった。
これは空気存在下における500μMチオレドキシンの
Tl/2に匹敵する。チオレドキシンの有効濃度は酸素
の添加によって5倍(ファクターが5だけ)減少した。
チオレドキシンが存在しない場合は酸素効果は生しない
。チオレドキシンなして再折り畳みの初U増加があるが
回復した活性は5時間後12%に於て水平となる。
チオレドキシンレダクターゼ及びニコチンアミドアデニ
ンジヌクレオチド誘導体、例えばNADP+く酸化形)
の再生系の存在下ではlOμNチオレドキシンてRNa
seの再折り畳みの増加があった。チオレドキシンレダ
クターゼと0.1または1.0の何れかのl11MのN
ADP十の場合、Tl/2は23時間から5〜6時間に
減少した。
チオレドキシンは効果的にスクランブル化された不活性
のりボヌクレアーゼをpH7,4に於てジスルフィド結
合の再配置を効果的に触媒し、活性酵素の定量的な回復
を生じる。10μ−の濃度における還元されたチオレド
キシンはT1728時間を有していた。スクランブル化
されたりボヌクレアーゼを再活性化するための最適の条
件はそれぞれ10:1の比率の酸化及び還元チオレドキ
シンの混合物からなっていた。100μM、150μM
及び200μMのチオレドキシンのIO:Iの酸化形削
還元形の比におけるT172の値はそれぞれ5.2、及
び1.5時間であった。スクランブル化されたりボヌク
レアーゼを再活性化するのに空気単独又はDTT単独も
有効でなく、30χ未満の回収であった。
チオレドキシンはへルマンズ試薬なとの有機化合物又は
種々の蛋白質中などて天然に存在するジスルフィドを還
元する能力を有している低分子量のジチオール蛋白質で
ある(ホルムグレンニー。
[1981コトレンズ イン バイオケミカルサイエン
ス6、26−29)。本発明の範囲内のチオレドキシン
及びチオレドキシンに由来するが又はチオレドキシン様
のジチオールペプチドは次の化合物によって例示される
(1)大腸菌から単離されたチオレドキシン(ローレン
ト ティー、シー0、モー7 イー、シー、及びレイチ
ャード ビー[+964] J、 Biol、 Che
m、、 239゜(2)他の°源から単離されたチオレ
ドキシン類、例えば酵母から単離されるチオレドキシン
(ポリキュー ジー、ビー0、パルデステン ニー、及
びレイチャード ビー−[1970] J、 Biol
、 Chem、 245゜2362−2379)  :
 シフ / バクテリウム(Cyanobacter−
ium) (グリーソン エフ、ケー、及びホルムグレ
ンニー、[1983] rチオレドキシン様、ストラフ
チャーアンドファンクション」 [ビー、ガダール編]
Editions du Centre Nation
al de la RechercheScienti
fique) :ラット(rat) (グエララ ジエ
ー。
、モー7 イー、シー、及びワード ディー、エムエヌ
、[+9831同上;T4バクテリオファージ(ソデル
バーグB−0、スジョペルグB−M、ゾンネルスタムU
8、及びブランテンC−1[1971D Proc、 
Natl。
Acad、 Sci、 USA 75.5827−58
30)(3)上記実施例2に記載されるような、無傷の
チオレドキシンの開裂によって製造されるペプチドを表
しているチオレドキシン由来のジチオールペプチド。こ
のクラスの一つのチオレドキシン由来ペプチドの例は大
腸菌からのチオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
によって製造される 1〜37の残基を含有する断片(
f!IIIちT l−37)である。
これらのチオレドキシンに由来する及びチオレドキシン
様のジチオールペプチドの重要な特徴はこれらがレドッ
クス活性のペプチド配列、Cys−X−Y−(ys−L
ys (式中X及びYは20個のアミノ酸の任意のもの
でありうる)を含んでいることである。例えは、大腸菌
チオレドキシンからのレドックス活性ペプチド配列はC
ys−Gly−Pro−Cys−Lys (Cys=シ
スティン、G1ン=グリシン、P「0=プロリン、Ly
s=リジン)である。
(4)蛋白ジスルフィドの還元を触媒する固有の能力を
有するチオレドキシン様のジチオールペプチド。これら
のチオレドキシン様のジチオールペプチドは一般的にレ
ドックス活性ジスルフィドを形成する一対のシスティン
残基を含有する特性を一般的に有しているであろう。こ
の例には上に開示されたレドックス活性ペプチド配列を
含んでいる天然源から由来するか又は合成的に構成され
たペプチドを含んでいる。例えば大腸菌チオレドキシン
中のCys−Gly−Pro−Cys−Lys又は他の
T4バクテリオファージに対してコードされているよう
な他のチオレドキシンからの類似の配列、 Cys−V
aiTyr−CyS (Cys=システィン、va1=
バリン、Tyr=チロシン)(ソダーバーグB−0、ス
ジョベルグB−M、ゾンネルスタムU、及びブラーデン
C−1[+978]Proc、 Natl、 Acad
、 Sci、 IJSA、 75.5827−5830
)。
他のチオレドキシン様のペプチドには固有のチオレドキ
シン様活性を有しているプロチオエン類と呼ばれる種子
蛋白質類が含まれる。(ワダケー1、ブヒャナン ビー
、ビー、 [+983] rチオレドキシン類、構造及
び機能」[ガダル ビー、編コEditionsdu 
Centre National de IaRech
erche 5cientif−ique)。
ジスルフィド架橋を含有する蛋白質の例はインシュリン
、プロインシュリン、牛すい臓リボヌクレアーゼ(RN
ase)、リゾチーム、牛すい臓トリプシンインヒビタ
ー、インターフェロン、レンニン、プラスミノゲンアク
チベーター、プロラクチン、人α−1トリプシンインヒ
ビター、ファクター■なとである。
上の蛋白質及び他のジスルフィド架橋含有蛋白質はここ
に開示される発明において出発物質としてそれらのS−
スルホン化形態で使用することが出来る。S−スルホン
化形態の蛋白質が使用されるときには還元されたチオレ
ドキシンが折り畳み工程に加えられる。
下に開示された実施例に於ける物質及び方法は以下の通
りである。
■ 牛すい臓リボヌクレアーゼA (RNase)、シチジ
ン−2’:3’−環状モノホスフェート及び酸化された
及び還元されたジチオスレイトール(DTT)はミズリ
ー州セントルイスのシグマから得た。3−(N−モルホ
リン)プロパンスルホン酸(MOPS)ナトリウム塩は
カリホルニア州すンジエゴ、カルビオケムからのUlt
ro1等級であった。セファデックスG−25−40も
シグマから得た。すべての他の化学物質は試薬等級であ
った。
チオレドキシンを市販の大腸菌から大腸菌菌株B (M
Nミネアポリスのグレインプロセッシングコーポレーシ
ョン)から、又は標準の手順によって生育される大II
I菌の一般的な菌株の幾つかのものの任意のものから(
ビギエット ブイ、及びコンシー アール、アール、[
197?] J、 Biol、 Chem、 252゜
2367−2372)のいずれかから精製した。蛋白質
はイオン交換及び分子ふるいカラム上でのクロマトグラ
フィを含む標準の手順を用いて精製した(ウィリアムス
 シー、エッチ9、ザネッティ ジー0、アルスコツト
 エル、ディー、及びマッファリスター ジエー、ケー
、[+987]  J、 Riot、 Chem、 2
42゜5226−5231 ;マックエボイ エム3、
ランフ シー1、ルン シー、ニー、及びビジット ブ
イ、 [198+1 J。
Biol、 Chem、 256.6646−6650
)。
チオレドキシン蛋白質を上記マツクエンボイ等によって
記載されるような定量的ロケットイミュノM気泳動を用
いて免疫的に検定した。
1ボ  し −ゼ      ゛ 天然のりボヌクレアーゼの酵素濃度を277.5nmに
於て測定した吸光度9800M−1cm−1を用いて測
定した(ハングトン アール、アール1、ハメス ジー
ジー、及びシュシーラーカ エッチ、ニー、 [197
4]Biochemistry 13: 3421−3
431) a完全に還元した酵素の濃度は9200M−
l cm−1の吸光係数を用いて275nmに於て測定
した(アンフィンセン シー、ビー1、ハーバ−イー8
、セラ エム、及びホワイト エフ。
エッチ、 jr、[1961] Proc、 Natl
、 Acad、 Sci、 USA。
47: 1309−1315)。
R11aseの活性はタックらの手順にしたがって測定
した(クック イー、エム1、マシアス ニー、ビー、
及びラビン ビー、アール、[1960コ3ioche
m、 J。
74: 234−238)。最終的な検定混合物はO,
1MのMOPS、 pH7,0,7mMのシチジン−2
’ :3’−環状モノホスフェート及び10〜3071
g/ml  RNaseAからなっていた。291 n
mにおけるシチジン−2’:3’−環状モノホスフェー
トの25℃における加水分解での吸光係数の増加をモニ
ターした。
以下は最良の態様を含む本発明の詳細な説明する実施例
である。これらの実施例は制限するものとは解釈されな
い。全ての溶媒混合物比率は他に記載がなければ容量に
よる。
実施例1 変性化及び再折り畳み RNaseの還元及び変性をO,15MのDTT及び6
MのグアニジンIC+を含有する1、5mlの0.1M
)リス/IIcI中の天然のままの酵素30 mg−夜
培養によって実施した。還元したRNaseを過剰のD
TT及びグアニジンHCIから、1cm x 24 c
mセファデックスG25スーパーファインカラムを用い
0.01 Nの11αで平衡化させ、展開させたカラム
クロマトグラフィによって分離したくルドルフ アール
、及びファックスアイ、[+983] Hoppe−5
eyler’s Z、 Physiol、 Chem。
364、813−820)。0.3mlのフラクション
を集め、280nmに於ける吸光係数をモニターした。
RNase Aを含有しているフラクションを集め濃度
を測定し、物質を一20°Cに冷凍したアルゴン下で貯
蔵した。
RNase Aの再酸化を還元した酵素を0.1 M)
リス、pH7,4中で、種々の量のチオレドキシン及び
/又は酸化されたDTTを含有しているImHのEDT
Aで希釈することによって開始した。種々の時間点で一
部分を検定し、再折り畳みの割合を計算した。結果は以
下の通りである。
チオレドキシン、酸化されたDTT及び両方の混合物は
RNaseの再折り畳みの速度を、空気酸化と比べて増
加させた。RNase(350μg/ml)の50χ再
活性1ヒを得るのに要する時間(T l/2)は空気酸
化と比較しておよそ15倍減少した。20μ閂チオレド
キシンに対する55時間、50μ旧こ対する 45時間
、100μ旧こ対する35時間及び500μ旧こ対する
8時間と比較して空気酸化のT l/2は120時間で
あった。
チオレドキシンを用いると10ozのRNase活性が
30〜90時間後に回復したが、空気酸化は少なくとも
200時間を要した。
チオレドキシンのより低い濃度に於てRNaseの再活
性化に於ける10〜20時間の間の遅れがあった。
この遅れは酸化されたDTT存在下では観測されなかっ
た。もっともらしい説明はDTTがある種の初期の反応
速度論段階においてより効果的であって多分ジスルフィ
ドの酸化はずっとより大きいチオレドキシン分子に対し
接近不可能であるということである。
酸化されたDTTをオキシダントとして使用したとき、
同様の結果が得られた。20 mM DTTに対するT
 l/2は70時間である一方50μMのDTTに対し
てはこれは40時間、そして100μMのものに対して
は30時間であった。この値は20.50及び100μ
Mの濃度におけるチオレドキシンのものに匹敵する。チ
オレドキシンは従って酸化されたDTTよりも+000
倍より効果的である。80mMより大きな濃度において
酸化されたDTTを使用しても再折り畳みの速度におけ
る増加は観測されなかった。これらの濃度に於て酸化さ
れたDTTは非常には可溶性ではなく、反応混合物は飽
和されているかもしれない。
チオレドキシン及び酸化されたDTTの混合物は何れか
の成分よりもより効果的で、遅れた相は観測されない。
20IIMのチオレドキシン濃度におい     17
T+、2C,t20゜、。。。、。8イ、。工1.14
□。1.。4、   iい。
まとめると、低い濃度(即ち20μM)に於てチオレド
キシンはDTTよりもより効果的である。両方の混合物
は何れかの成分屯独よりもより効果的である。チオレド
キシンの全ての濃度においてTI/2は20mMの酸化
されたDTTの添加で平均10時間だCj減少する。こ
のこのはDTT及びチオレドキシンがことなるジスルフ
ィドの酸化に影響を与えているかもしれないことを示唆
する。DTT又はチオレドキシンの何れかの濃度が増加
するにつれ、試料の間の差異は無くなる。
実施例2   RNaseを再折り畳みするためのチオ
レドキシン及び酸素の使用 RNaseのリナチュシーション(変性したものを元に
戻すこと)は0.1 M)リス、pH7゜5中の還元さ
れた酵素を] mM EDTAで最終濃度340μg/
mlに希釈することによって開始される。酸化されたチ
オレドキシン(100μM)を試料の半分に加えた。全
ての試料は室温に於て常に攪拌し、酸素の連続的な流れ
を試料の上に走らせた。対照試料は空気に暴露させた。
種々の時間に於て一部分を除きRNase活性に対し検
定し、再活性化の%を計算した。
10011Mチオレドキシンの存在下に於けるRNas
eの50γ再活性化に要求されろ時間(T I/2)は
酸素の添加によって3倍減少した。]OOノJ、Mチオ
レドキシン及び空気に対するT1/2は23時間であっ
た。
酸素の添加がある場合にはT172は8時間に低められ
た。これは空気の存在下の500μMのチオレドキシン
のT I/2に匹敵する。チオレドキシンの有効濃度は
酸素の添加により5倍だけ減少し得る。酸素効果はチオ
レドキシン非存在下に於ては起こらない。チオレドキシ
ンなしの再折り畳み速度の増加に於て初期増加があるが
回復した活性は5時間後に12七こ於て平となる。
実施例3   RNaseを再折り畳みするためのチオ
レドキシン及びチオレドキシンレダクターゼの使用 チオレドキシンレダクターゼはlMC0(ス工−デンの
ストックホルム)から得るか、又はビジエツト及びコン
シーの手順(ビジエツト ブイ、及びコンシー アール
、アール、[1977コJ、 Biol、Chem−2
52、6367−6372)に従って単離した。NAD
P電よシグマ(ミズリー州セントルイス)から得た。
RNaseの再折り畳みは各々ImMのE[1lTAを
含有している0、1M)リス、pH7,5又は0.05
 M)リス、pHり、−0中の変性リボヌクレアーゼを
希釈することによって開始した。再生系は触媒量のチオ
レドキシンレダクターゼ及び過剰く1〜10mM)のN
ADP”からなっていた。チオレドキシン濃度は110
0p+こ於て一定のままであった。一部分を種々の時間
において除いてRNase活性について検定した。
上記のチオレドキシンレダクターゼ及びNADP+の再
生系の存在下では100μMチオレドキシンではRNa
seの再折り畳み速度の増加があった。チオレドキシン
レダクターゼ、及び0.1若しくは0.1mMの何れか
のNADP十の場合においては7172は23時間から
5〜6時間に減少した。
造 大腸菌チオレドキシン試料を水中で12時間4°Cで透
析した。5mlを乾燥し、70χ蟻酸中に再!t!!:
濁した。シアノゲンブロマイド(シグマケミカル)を7
01蟻酸中に溶解し、50倍モル過剰のメチオニン中の
チオレドキシンに加えた。溶液を窒素でパージし、室温
において暗所で24時間培養した。開裂反応の完了に於
て漕法を窒素下で乾燥し、酢酸ナトリウム緩衝)α中で
再懸濁し、p H8、5に水酸化アンモニウムで調整し
た。
試料をベックマンモデル421装置(カリホルニア州フ
ラートンのベックマンインストラメンツインコーボレー
テッドの商標)に取り付けられたウォーター18mボン
ダパックC−18カラム(マサチューセッツミルホード
のウォータースアソシェーツインコーボシーテッ)・の
商標)上に装填し、214μmでモニターした。用いた
溶媒系は0.1!)リフルオロ酢酸(緩衝液A)及びア
セトニトリル中の0.08% )リフルオロ酢酸(緩衝
液B)であった。
Oz〜6ozのBの勾配物を3分間使用して2m1/分
の流速においてペプチドを分離した。
チオレドキシンはCNBrによって二つの断片、T1−
37及びT 38108に開裂し44%及び51%の緩
衝液Bで夫々溶離した。アミノ酸分析は両方のペプチド
の組成を同定し確認した(ホルムグレンニー。
及びレイチャード ビー、[1967] Eur、 J
、 Biochem。
2、187−196)。T l−37は酵素の活性位置
を含んでいた。回収した二つのペプチドは出発物質の6
9χに当るものであった。未反応のチオレドキシンは損
失12〜15%に当り、)IPLc分離の為に追加的な
損失が生じた。
(b)トリプシン開裂によるT l9−38の製造上記
の)IPLc分離の後、T l−37を集め、乾燥し、
酢酸ナトリウム緩衝液中に懸濁し、NH4OHてp 1
18 、0に調整した。トリプシン(シグマケミカル)
の一部分をペプチド濃度1%(讐/−)に於ける培養に
加えた。反応混合物を37℃で1時間培養した。トリプ
シン断片の分離はシアノゲンブロマイド断片についての
ようにHPLCで行った。
T I−3’fペプチドのトリプシン消化は二つのペプ
チド、即ちT 4−18及びT l9−36を生成し、
これらは夫々m上液831!及び45zで溶離して、H
PLCによって分割された。アミノ酸分析は3HのBに
於て溶離する種が15のアミノ酸を含み、活性位置のペ
プチドであるT l9−36に対応することを明らかに
した。90nモルのT +−3vの培養はIIPLCに
よる分離の後80nモルのT l9−38を生成し、収
率が88%であった・ 実施例5 実施例1.2及び3のチオレドキシンを実施例4で得た
チオレドキシン断片T l−37又はT l9−38と
置き換えることによって、本質的に同じ結果が得られた
実施例6 米国特許4,421,685の実施例に於けるDTT又
はOTεの代りに、酸化されたチオレドキシン又は酸化
されたチオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン
様のジチオールペプチドを単独で又は酸素又はチオレド
キシンレダクターゼ再生系と組合わせたものと置き換え
ると所望のインシュリンの収率の改良が得られた。
実施例7 実施例1.2.3、又は5の牛すい臓リボヌクレアーゼ
を任意のジスルフィド蛋白質又はS−スルホン化ジスル
フィド蛋白質と置き換えることによって匹敵する有益な
蛋白質折り畳み結果が得られた。
実施例日 ジスルフィド架橋が還元されている折り畳まれていない
蛋白質を蛋白質折り畳み有効量の酸化されたチオレドキ
シン又は酸化されたチオレドキシンに由来するか又はチ
オレドキシン様のジチオールペプチド及びジチオスレイ
トール及びジチオエリスリトールからなる群から選ばれ
るチオール還元剤からなる混合物と反応させると上記蛋
白質の強められた折り畳みが得られた。
実施例9 折り畳まれていないS−スルホン化ジスルフィド蛋白質
を蛋白質折り畳み有効量の還元されたチオレドキシン又
は還元されたチオレドキシンに由来するか又はチオレド
キシン様のジチオールペプチド及びチオール還元剤、例
えばジチオスレイトール又はジチオエリスリトールから
なる混合物と反応させると上記蛋白質の強められた折り
畳みが得られた。
スクランブル化されたRNaseを上記のように単離し
た還元されたそして変性されたRNaseの変性条件下
での酸化によって造りだした。セファデックスG−25
カラムからのプールしたフラクションをグアニジンHC
I中で6Mとし、p)Iを固体トリスで8.6に調整し
た。つぎに酸素を数分間泡立てて通し、試料を室温で3
〜4日間光から保護して培養した。エルマン(エルマン
ジー、エル、[1959] Arch。
Biochem、 Biophys、 82:To−7
7)の方法によって測定される有利チオールの量は、R
Naseモル当り0.05モル未満であった。活性は約
5χで、再折り畳みされたRNaseの殆どが不正確で
不活性な形態であることを示している。
スクランブル化されたRNaseの再活性化を不活性R
Naseを0.1M)リス、1lH7,4中に於て、添
加前に30分間還元されたDTTて予備培養された種々
の量の酸化されたチオレドキシンを含有している1mM
EDTAて希釈することによって開始した。種々の時間
点において小部分を検定し、再活性化の%を前に記載し
たように天然(native)なRNaseての特異活
性の比較によって計算した。
チオレドキシンは効果的にスクランブル化された活性R
Nase中のジスルフィド結合の再配列化をp I+ 
7 、4に於て触媒し、活性酵素の定員的な回復を生し
る。酸化されたチオレドキシンを還元されたDTTで予
備還元することは、この酸化された基質を用いる再活性
化を刺激するのに要求された。
100μMチオレドキシンに於てDTTの最適水準は1
0μ閂であった。より高い水準の[lTTは恐らく蛋白
チオールジスルフィドバランスを還元形にシフトさせる
ことによって再活性化を抑制した。還元されたDTTに
対する酸化されたチオレドキシンの最適はIO:Iてあ
った。この比率が一定のままであるとき、そしてチオレ
ドキシン濃度が増加されるとき、再活性化の速度の増加
が観られた。150μ台及び200μMチオレドキシン
に対するT+/2の時間は夫々2時間及び15時間であ
って、100μ−に対する5時間と対比される。110
07zチオレドキシン及び10μM DTTを用いるT
 172は五時間であり、還元されたRNaseの再折
り畳みにおけるチオレドキシンを使用する27時間と対
比される。10μMの濃度における還元されたチオレド
キシンはスクランブル化されたRNase中のジスルフ
ィド結合の再配列を触媒するのにも効果的で、TI/2
が8時間である。
空気又はDTT単独の何れもこの再活性化反応に効果的
でなく、同じ時間に於けるチオレドキシンでの再活性化
75%と比較して10時間後に空気で15%活性にすぎ
ず、DTTで30χ活性にしかすぎなかった。
還元されたチオレドキシン又は還元されたチオレドキシ
ンに由来するか又はチオレドキシン様のジチオールペプ
チドの効果的な蛋白折り畳み量は約5〜20μMである
。また還元された、そして酸化されたチオレドキシンの
効果的な蛋白質折り畳み有効量は有利には還元された形
態の酸化された形態に対する比率約1=1〜約1:20
に於て保持される。
還元されたチオレドキシンは酸化されたチオレドキシン
及びDTTを折り畳み混合物中に於て上記のように予備
培養することによって形成される。
チオレドキシンはpH8,0においてスルボン化された
RNaseの再折り畳みを効果的に触媒し、活性RNa
seの定量的な回復を生じる。スルボン化されたRNa
seはサンハウザー及びシュラーガ−(サンバウザティ
ー、ダブり二一、及びシュラーガー エッチ・ニー・[
1985] Biochemistry 24: 76
81−7688)の方法によって製造された。還元され
たチオレドキシンが要求され、最適条件はチオレドキシ
ンの蛋白質チオスルホネート類に対するl:1のモル比
てあった(チオレドキシンのRNaseに対する8:1
のモル比)。この比率り月:2のチオレドキシン対蛋白
質チオスルホネートに減少されたとき、再活性化の速度
及びRNase活性の最終収率の両方が減少した。1:
lの比率に於てはT I72 (活性の5oz回復に要
求される時間)は3.5時間でRNaSeの最終収率は
100$であった。チオレドキシンが二倍減少されたと
きにはT I/2は8時間増加し、RNase活性の増
加は僅か65Xてあった。1:20のチオレドキシン対
蛋白質チオスルホネートの比率においては、対照より以
上の再活性化が観測されなかった。
実施例12 実施例11のチオレドキシンを実施例4て得たチオレド
キシン断片T l−37又はT 19−36又は他のチ
オレドキシンに由来するが又はチオレドキシン様のジチ
オールペプチドの還元形のものと賀き換えることによっ
て、本質的に同し結果が得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、還元されていたジスルフィド架橋を含有する折り畳
    まれていない蛋白質を折り畳むインビトロの方法であっ
    て、上記折り畳まれていない還元された蛋白質を蛋白質
    折り畳み有効量の酸化されたチオレドキシン又は酸化さ
    れたチオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様
    のジチオールペプチドの単独又はこれと酸素又はチオレ
    ドキシンレダクターゼ再生系との組合わせと反応させる
    ことからなる方法。 2、酸化されたチオレドキシン又は酸化されたチオレド
    キシンに由来するか又はチオレドキシン様のチオールペ
    プチドの上記蛋白質折り畳み有効量が約5μM〜約50
    0μMである特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3、上記ジスルフィド架橋含有蛋白質がインシュリン、
    プロインシュリン、牛すい臓リボヌクレアーゼ(RNa
    se)、リゾチーム、牛すい臓トリプシンインヒビター
    、インターフェロン、レンニン、プラスミノゲンアクチ
    ベーター、プロラクチン、人α−1−トリプシンインヒ
    ビター及びファクターVIIIからなる群から選ばれる特許
    請求の範囲第1項に記載の方法。 4、上記蛋白質含有ジスルフィド架橋がS−スルホン化
    形態であって、チオレドキシン又はチオレドキシンに由
    来するか、又はチオレドキシン様のジチオールペプチド
    が還元形である特許請求の範囲第1項に記載の方法。 5、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質がインシュ
    リン又はプロインシュリンである特許請求の範囲第1項
    に記載の方法。 6、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチド
    が大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂に
    よって製造される1〜37の残基を含有する断片である
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。 7、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチド
    が大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイドの開裂
    によって製造される1〜37の残基のトリプシン消化に
    よって造られる19〜36の残基を含有する断片である
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。 8、上記チオレドキシンレダクターゼ再生系がチオレド
    キシンレダクターゼ及びニコチンアミドアデニンジヌク
    レオチド誘導体からなる特許請求の範囲第1項に記載の
    方法。 9、上記ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド誘導体
    がNADP^+の酸化形である特許請求の範囲第8項に
    記載の方法。 10、上記チオレドキシンに由来するか又はチオレドキ
    シン様のジチオールペプチドが、レドックス活性ペプチ
    ド配列Cys−X−Y−Cys−Lys(ここでX及び
    Yは20個のアミノ酸の任意のものでありうる)を含む
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。 11、上記レドックス活性ペプチド配列がCys−Gl
    y−Pro−Cys−Lysである特許請求の範囲第1
    0項に記載の方法。 12、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質が、粗細
    胞抽出物中にあるか、粗細胞抽出物から部分的に精製さ
    れる特許請求の範囲第1項に記載の方法。 13、上記細胞が組替え微生物である特許請求の範囲第
    12項に記載の方法。 14、間違ったジスルフィド架橋を含有するスクランブ
    ル化された蛋白質を再折り畳みするインビトロの方法で
    あって、上記スクランブル化された蛋白質を蛋白質折り
    畳み有効量の還元されたチオレドキシン又は還元された
    チオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様のジ
    チオールペプチドの単独又はこれと酸化されたチオレド
    キシン又は酸化されたチオレドキシンに由来するか又は
    チオレドキシン様のジチオールペプチドとの組合わせと
    反応させることからなる方法。 15、還元されたチオレドキシン又は還元されたチオレ
    ドキシンに由来するか、又はチオレドキシン様のジチオ
    ールペプチドの上記蛋白質折り畳み有効量が約5μM〜
    約20μMである特許請求の範囲第14項に記載の方法
    。 16、還元された又は酸化されたチオレドキシンの上記
    蛋白質折り畳み有効量が、還元された形態の酸化された
    形態に対する比、約1:1〜約1:20に保持されつ特
    許請求の範囲第14項に記載の方法。 17、上記還元されたチオレドキシンが折り畳み混合物
    中に於て酸化されたチオレドキシン及びDTT(ジチオ
    スレイトール)を予備培養することによって形成される
    特許請求の範囲第14項に記載の方法。 18、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質がインシ
    ュリン又はプロインシュリンである特許請求の範囲第1
    4項に記載の方法。 19、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基を含有する断片であ
    る特許請求の範囲第14項に記載の方法。 20、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基のトリプシン消化に
    よって造られる19〜36の残基を含有する断片である
    特許請求の範囲第14項に記載の方法。 21、上記チオレドキシに由来するか又はチオレドキシ
    ン様のジチオールペプチドが、レドックス活性ペプチド
    配列Cys−X−Y−Cys−Lys(ここでX及びY
    は20個のアミノ酸の任意のものでありうる)を含む特
    許請求の範囲第14項に記載の方法。 22、上記レドックス活性ペプチド配列がCys−Gl
    y−Pro−Cys−Lysである特許請求の範囲第2
    1項に記載の方法。 23、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質が、粗細
    胞抽出物中か、粗細胞抽出物からの部分的な精製物中の
    ものである特許請求の範囲第14項に記載の方法。 24、上記細胞が組替え微生物である特許請求の範囲第
    23項に記載の方法。 25、ジスルフィド架橋が還元されている折り畳まれて
    いない蛋白質を折り畳むインビトロの方法において、上
    記折り畳まれていない還元された蛋白質を蛋白質折り畳
    み有効量の酸化されたチオレドキシン又は酸化されたチ
    オレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様のジチ
    オールペプチド及びチオール酸化剤からなる混合物と反
    応させることからなる方法。 26、上記チオール酸化剤が酸化されたジチオスレイト
    ール又は酸化されたジチオエリスリトールである特許請
    求の範囲第25項に記載の方法。 27、酸化されたチオレドキシン又は酸化されたチオレ
    ドキシンに由来するか、又はチオレドキシン様のジチオ
    ールペプチドの上記蛋白質折り畳み有効量が約5μM〜
    約500μMである特許請求の範囲第25項に記載の方
    法。 28、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質がインシ
    ュリン、プロインシュリン、牛すい臓リボヌクレアーゼ
    (RNase)、リゾチーム、牛すい臓トリプシンイン
    ヒビター、インターフェロン、レンニン、プラスミノゲ
    ンアクチベーター、プロラクチン、人α−1トリプシン
    インヒビター及びファクターVIIIからなる群から選ばれ
    る特許請求の範囲第25項に記載の方法。 29、ジスルフィド架橋を含有する上記蛋白質がS−ス
    ルホン化形態であつて、チオレドキシン又はチオレドキ
    シンに由来するか、又はチオレドキシン様のジチオール
    ペプチドが還元形である特許請求の範囲第25項に記載
    の方法。 30、ジスルフィド架橋を含有する上記蛋白質がインシ
    ュリン又はプロインシュリンである特許請求の範囲第2
    5項に記載の方法。 31、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基を含有する断片であ
    る特許請求の範囲第25項に記載の方法。 32、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基のトリプシン消化に
    よって造られる19〜36の残基を含有する断片である
    特許請求の範囲第25項に記載の方法。 33、上記チオレドキシに由来するか又はチオレドキシ
    ン様のジチオールペプチドが、レドックス活性ペプチド
    配列Cys−X−Y−Cys−Lys(ここでX及びY
    は20個のアミノ酸の任意のものでありうる)を含む特
    許請求の範囲第25項に記載の方法。 34、上記レドックス活性ペプチド配列がCys−Gl
    y−Pro−Cys−Lysである特許請求の範囲第3
    3項に記載の方法。 35、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質が、粗細
    胞抽出物中か、粗細胞抽出物からの部分的な精製物中の
    ものである特許請求の範囲第25項に記載の方法。 36、上記細胞が組替え微生物である特許請求の範囲第
    35項に記載の方法。 37、間違ったジスルフィド架橋を含有するスクランブ
    ル化された蛋白質を再折り畳みするインビトロの方法で
    あって、上記スクランブル化された蛋白質を、蛋白質折
    り畳み有効量の還元されたチオレドキシン又は還元され
    たチオレドキシンに由来するか又はチオレドキシン様の
    ジチオールペプチド及びチオール酸化剤からなる混合物
    と反応させることからなる方法。 38、上記チオール酸化剤が酸化されたジチオスレイト
    ール又は酸化されたジチオエリスリトールである特許請
    求の範囲第37項に記載の方法。 39、還元されたチオレドキシン又は還元されたチオレ
    ドキシンに由来するか、又はチオレドキシン様のジチオ
    ールペプチドの上記蛋白質折り畳み有効量が約5μM〜
    約20μMである特許請求の範囲第37項に記載の方法
    。 40、還元された及び酸化されたチオレドキシンの上記
    蛋白質折り畳み有効量が、還元された形態の酸化された
    形態に対する比、約1:1〜約1:22に保持される特
    許請求の範囲第37項に記載の方法。 41、上記還元されたチオレドキシンが折り畳み混合物
    中に於て酸化されたチオレドキシン及びDTT(ジチオ
    スレイトール)を予備培養することによって形成される
    特許請求の範囲第37項に記載の方法。 42、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質がインシ
    ュリン又はプロインシュリンである特許請求の範囲第3
    7項に記載の方法。 43、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基を含有する断片であ
    る特許請求の範囲第37項に記載の方法。 44、上記チオレドキシンに由来するジチオールペプチ
    ドが大腸菌チオレドキシンのシアノゲンブロマイド開裂
    によって製造される1〜37の残基のトリプシン消化に
    よって造られる19〜36の残基を含有する断片である
    特許請求の範囲第37項に記載の方法。 45、上記チオレドキシに由来するか又はチオレドキシ
    ン様のジチオールペプチドが、レドックス活性ペプチド
    配列Cys−X−Y−Cys−Lys(ここでX及びY
    は20個のアミノ酸の任意のものでありうる)を含む特
    許請求の範囲第37項に記載の方法。 46、上記レドックス活性ペプチド配列がCys−Gl
    y−Pro−Cys−Lysである特許請求の範囲第4
    5項に記載の方法。 47、上記ジスルフィド架橋を含有する蛋白質が、粗細
    胞抽出物中か、粗細胞抽出物からの部分的な精製物中の
    ものである特許請求の範囲第37項に記載の方法。 48、上記細胞が組替え微生物である特許請求の範囲第
    47項に記載の方法。
JP15989686A 1985-07-11 1986-07-09 ジスルフイド架橋を含有する蛋白質を折り畳む改良方法 Pending JPS6226298A (ja)

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