JPS62289187A - ヒトマンガンス−パ−オキシドジスムタ−ゼ↓cDNA、その細菌中での発現及び酵素活性ヒトマンガンス−パ−オキシドジスムタ−ゼの回収方法 - Google Patents

ヒトマンガンス−パ−オキシドジスムタ−ゼ↓cDNA、その細菌中での発現及び酵素活性ヒトマンガンス−パ−オキシドジスムタ−ゼの回収方法

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JPS62289187A JP61278528A JP27852886A JPS62289187A JP S62289187 A JPS62289187 A JP S62289187A JP 61278528 A JP61278528 A JP 61278528A JP 27852886 A JP27852886 A JP 27852886A JP S62289187 A JPS62289187 A JP S62289187A
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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】 3、発明の詳細な説明 λに11 本明細書では種々の刊行物を参考文献として括弧内の数
字で紹介し、これら参考文献の完全目録を明細書の発明
の詳細な説明の末尾に添付した。
本発明の出願された時点で当業者に公知の技術状態を完
全に理解するために、これら参考文献の開示内容全部が
本明細書に含まれるものとする。
スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)と酸素遊離ラ
ジカル(0,・−)の現象とは1968年にMcCor
d及びFr1dovich(1)によって発見された。
スーパーオキシドラジカル及びその他の高度に反応性の
酸素種は全ての呼吸細胞中で種々の高分子及び細胞成分
に対する酸化性損傷の副生物として産生される(参考文
献2.3)。スーパーオキシドジスムターゼとして公知
の金属タンパク質のグループは酸化還元反応20.・−
+ 2H” −HtOz + Oxを触媒し酸素毒性に
対する防御メカニズムを与える。
異なる金属及び異なるタンパク質を含む複数の形態のS
ODが公知である。SOD中に存在する金属としては鉄
、マンガン、銅及び亜鉛がある。公知形態のSODは全
て同じ反応を触媒する。これら酵素は幾つがの進化的グ
ループで検出される。鉄を含有するスーパーオキシドジ
スムターゼは主として原核細胞中で検出される。銅及び
亜鉛を含有するスーパーオキシドジスムターゼは実質的
に全ての真核生物中で検出される(4)。マンガンを含
有するスーパーオキシドジスムターゼは微生物からヒト
までの生物中に検出された。
全ての生体高分子は過剰のスーパーオキシドラジカルの
損傷作用の標的となり得るので、SODの潜在的治療能
力の研究が盛んになって来ている。
科学文献はSODの臨床用途が広いことを示唆している
。これらは、発癌及び腫瘍増殖の阻止、抗癌剤の細胞薬
害及び心臓薬害の低減(10)、虚血組織の保護(12
)及び精子の保護(13)を含む。更に、老化過程での
SODの効果の研究も重要である(14)。
しかし乍らヒトSODが少量しか入手できないことがヒ
トSODの治療能力に関する研究の主な障害になってい
る。
スーパーオキシドジスムターゼはまたその抗炎症特性の
ために重要である(11)。ウシ由来のスーパーオキシ
ドジスムターゼ(オルゴテイン)は抗炎症特性をもっこ
とが認められておりヨーロッパの一部でヒト用の薬剤と
して市販されている。また、米国では、特に炎症を起こ
したウマの鍵を治療する獣医薬として販売されている。
しかし乍らオルゴテインの供給量も限られている。ラン
又はその他の動物細胞からの回収を含めて従来技術には
重大な制約があり、このような細胞から得られたオルゴ
テインはヒト由来でないためヒトではアレルギー反応を
起こす可能性もある。
銅亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ(cuZnSOD
)は種々の形態のスーパーオキシドジスムターゼのうち
で最も研究か進み、その特性も最も解明されている。
ヒトCuZn SODは、非共有的に結合した同一のサ
ブユニットから成り、各サブユニットが分子量16.0
00ダルトンで銅1原子と亜鉛1原子とを含む二量体金
属タンパク質である(5)。各サブユニットは153個
のアミノ酸から成りその配列は解明されている(6.7
)。
ヒトCuZnスーパーオキシドジスムターゼをコードす
るcDNAがクローニングされた(8)。クローン化D
NAの全配列も決定された(9)。更に、細菌中でスー
パーオキシドジスムターゼを産生及び回収するためのス
ーパーオキシドジスムターゼをコードするD N Aを
含む発現ベクターも記載されている(24゜25)。ス
ーパーオキシドジスムターゼDNAの発現及びその酵母
中でのSODの産生も開示された(26)。
最近、ヒト染色体21上のCuZn SOD遺伝子座が
決定され(27)、CuZnスーパーオキシドジスムタ
ーゼに関する最近の研究成果がまとめられた(28)。
マンガンスーパーンスムターゼ(MnSOD)について
はまだ未知の部分が多い。大腸菌(、E、 col 1
)K−12のMn5ODが最近クローニングされその地
図が作成された(22)。Barra等はヒト肝臓細胞
から単離されたMn5ODポリペプチドの196個のア
ミノ酸配列を開示している(19)。しかし乍ら従来技
術の開示では、Mn5OD分子の構造について、特に該
構造の同一のサブユニットが2つであるか4つであるか
について意見が分かれている。しかし乍ら、Mn5OD
ポリペプチドとCuZn5ODポリペプチドとが相同で
ないことについては一致している(19)、種々のソー
スからのMn5ODとFe5ODとのアミノ酸配列の相
同性も比較されている(18)。
Baret等はラットモデルに於いて、ヒトMn5OD
の半減期がヒト銅SODの半減期より実質的に長いこと
を開示している。彼等はまた、ラットモデルに於いて、
ヒトMn5ODとラット銅SODとは抗炎症剤として有
効でないが、ウシ銅SODとヒト銅SODとが完全に有
効であることを開示している(20)。
McCord等は、in VitrO試験では天然産生
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼが食作用を
行なうヒト多形核(PMN)白血球をウシ又はブタのC
uZnスーパーオキシドジスムターゼよりら十分にスー
パーオキンド遊離ラジカルから保護することを開示して
いる(21)。
本発明はヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
リペプチドらしくはその類似体又はそれらの突然変異体
をコードするcDNA分子の調製に係る。本発明はまた
、該c D N Aを有効な細菌発現ベクターに挿入し
、細菌中にヒトMn5ODポリペプチド、その類似体、
その突然変異体及び酵素を産生じ、細菌産生ヒトMn5
ODポリペプチド、その類似体、その突然変異体又は酵
素を回収することを目的とする。本発明はまた、このよ
うに回収されたヒトMn5ODポリペプチド、その類似
体又はその突然変異体とそれらの使用とに係る。
本発明は更に、細菌中での酵素活性ヒトMn5ODの産
生方法及びこのような酵素活性ヒトMn5ODの回収及
び精製方法に係る。
本発明はまた、スーパーオキシドラジカルうく過酸化水
素と分子酸素とに還元されるときの触媒の機能を果たす
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼもしくはそ
の類似体又はそれらの突然変異体の使用に係る。特に、
本発明は虚血後の再潴流傷害を低減し、摘出単離器官の
生存期間を延長オるための細菌産生Mn5ODもしくは
その類似体又はそれらの突然変異体の使用に係る。本発
明はまた、炎症治療のための細菌産生1AnsODもし
くはその類似体又はそれらの突然変異体の使用に係る。
発明の概要 ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチ
ドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体をコード
するcDNAを含むDNA分子がヒトT−細胞ライブラ
リーから単離された。ヒトマンガンスーパーオキシドジ
スムターゼポリペプチドもしくはその類似体又はそれら
の突然変異体をコードする二重鎖のヌクレオチド配列が
発見された。該ポリペプチドもしくはその類似体をコー
ドする1つの鎖の配列は第1図のヌクレオチド115か
ら下流にヌクレオチド70gまでの配列である。類似体
又はそれらの突然変異体をコードする別の配列は該ポリ
ペプチドをコードする鎖と実質的に同様であろう、24
個のアミノ酸プレペプチドをコードする二重鎖DNA分
子の1つの鎖のヌクレオチド配列は同じく第1図にヌク
レオチド43からヌクレオチド  −114で示される
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチ
ドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体をコード
する配列をもつヌクレオチド鎖を含む二重鎖DlfA分
子又はその他の任意の二重鎖DNAをプラスミド又はウ
ィルスの如きクローニングベヒクルに組み込んでもよい
。いずれのDNA分子も、原核細胞例えば細菌又は真核
細胞例えば酵母もしくは咄乳動物に公知方法で導入され
得る。この公知方法はいずれかの分子を含むクローニン
グベヒクルを使用する方法でもよいがこの方法に限定は
されない。
好ましくはヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ
ポリペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異
体をコードするcDNA又はDNAをプラスミド例えば
pMSE−4又はpMSΔRB4に組み込んで、次にD
NAが発現できる適当な宿主細胞に導入し、ヒトマンガ
ンスーパーオキンドジスムターゼ(hMnSOD)ポリ
ペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
産生ずる。好ましい宿主細胞は大腸菌(Escheri
chia coli)、特に大腸菌A4255株及び大
腸菌A1645株である。大腸菌A4255株中のプラ
スミ ドpMSE−4はAmerican Type 
Cu1ture Co11ec−tionにA T C
C受託番号No、53250で寄託された。プラスミド
pMSΔRB4は第4図に示し図面に関する説明に記載
のごとく調製され得ろ。
かかるDNA分子が導入された細胞を、DNAをmRN
Aに転写しmRNAをタンパク質として発現させ得る適
当な条件下で当業者に公知の方法で培養又は増殖すu゛
る。得られたマンガンスーパーオキンドジスムターゼタ
ンパク質を回収する。
ヒトMn5ODもしくはその類似体又はそれらの突体変
異体と適当な担体とを含む獣医薬又は医薬組成物を調製
することら可能である。このヒトマンガンスーパーオキ
シドンスムターゼもしく:まその類似体又はそれらの突
然変異体は以下の反応を触媒するために使用され得ろ。
20、;÷28+ → HtOt+Otこれによりスー
パーオキシドラノカルによって生じる細胞傷害が低減す
る。
より特定的には、これら酵素らしくはその類似体又はそ
れらの突然変異体は、虚血後の古酒流によって生じる傷
害を低減するため、摘出単離器官の生存時間を延長する
ため又は炎症治療に使用され得る。
本発明の目的は、酵素活性ヒトマンガンスーパーオキン
ドジスムターゼらしくはその類似体又はそれらの突然変
異体を細菌細胞中で産生ずる方法を提供することである
。細菌細胞は、マンガンスーパーオキンドノスムターゼ
らしく:よその類似体又はそれらの突然変異体をコード
ずろDNA配列を含み該配列を発現し得る。本発明方法
では、細菌細胞を適当な産生培地中で適当な条件下に維
持する。培地中で細胞が利用できるMn2+の濃度が約
2ppmを上回るように産生培地にMn”ゝを補給する
本発明の好適具体例に於いて、細菌細胞はヒトマンガン
スーパーオキシドジスムターゼポリペプチドをコードす
るDNA配列を含むプラスミド、例えばpMSE−4又
はpMS RB4を含む大腸菌細胞、例えば大腸菌A4
255株である。産生培地中のMn”の濃度範囲は約5
0ppm〜約15001)I)mであり、好ましくはL
50ppm及び7soppmである。
本発明は更に、マンガンスーパーオキシドジスムターゼ
もしくはその類似体又はそれらの突然変異体を含有細菌
細胞から回収する方法に係る。ヒトマンガンスーパーオ
キシドジスムターゼもしくはその類似体又はそれらの突
然変異体を含む細胞中に存在するタンパク質を含むタン
パク質画分を回収すべく細胞を先ず処理し、次にタンパ
ク質画分を処理してヒトマンガンスーパーオキシドジス
ムターゼもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
回収する。本発明の好適具体例に於いては、細胞を先ず
処理して不溶タンパク質と細胞壁破片とから可溶タンパ
ク質を分離し、次に可溶タンパク質を回収する。次に可
溶タンパク質を処理して、hMnsODもしくはその類
似体又はそれらの突然変異体を含む可溶タンパク質の画
分を分離例えば沈澱させ、hMnsODもしくはその類
似体又はそれらの突然変異体を含む画分を回収する。回
収した可溶タンパク質画分を次に処理してヒトマンガン
スーパqし 一オキシトジスムターゼ七−一はその類似体を分離回収
する。
より好ましい方法によれば、ヒトマンガンスーパーオキ
シドジスムターゼもしくはその類似体又はそれらの突然
変異体を含有する細菌細胞からヒトマンガンスーパーオ
キシドジスムターゼもしくはその類似体又はそれらの突
然変異体を回収する。
該方法では先ず産生培地から細菌細胞を単離し、pH約
7.0〜8.0の適当な溶液に懸濁させる。次に細胞を
破壊し遠心して得られた上清を55〜65℃で約30〜
120分間、好ましくは58〜62℃で45〜75分間
、より好ましくは60℃で1時間加熱し、10℃未満好
ましくは約4℃まで冷却する。形成された沈澱物を例え
ば遠心によって完全に除去し、冷却された上清を適当な
バッファ、例えばpH約7.8の2mM燐酸カリウムバ
ッファに透析する。好ましくは30により小さいろ過膜
を使用し限外p過によって透析する。透析と同時又は透
析後に、冷却した上清を適当な容量、例えば初期容量の
0.03まで任意に濃縮してもよい。保持物(rete
ntate)を適当なバッファ溶液例えばpt+約7.
8の20mM以上の燐酸カリウムバッファ溶液でアニオ
ン交換クロマトグラフィーカラムから溶出する。スーパ
ーオキンドジスムターゼを含む溶出物の画分を収集し、
プールし、pH+5.5の約401TIMの酢酸カリウ
ムに透析する。透析したプール画分をpos、sの約4
0〜約200mMの酢酸カリウムの直線濃度勾配をちつ
カヂオン交換クロマトグラフィーカラムでl溶出する。
スーパーオキンドジスムターゼを含むピーク画分を収集
し、プールする。
プールしたピーク画分を任意に適当な溶液、例えば水又
はpII約7.8の約10mM燐酸カリウムバッファの
バッファ溶液に透析する。
本発明はまた、本発明の方法で産生され精製された酵素
活性ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼもしく
はその類似体例えばmet −hMnsOD又はそれら
の突然変異体に係る。
図面の説明 第1図。ヒトMn5ODcDNAの配列第1図はヒトマ
ンガンスーパーオキシドジスムターゼをコードする二重
鎖DNA分子の1つの鎖のヌクレオチド配列と該DNA
配列に対応するヒトMn5ODの198個のアミノ酸配
列とを示す。第1図はまた、249のアミノ酸から成る
、成熟ヒトMn5ODに対するプレペプチドをコードす
る二重量Dl+八分子分子つの鎖のヌクレオチド配列と
該DNA配列に対応するアミノ酸配列とを示す。また5
″及び3゛の未翻訳配列を示す。
第2図。pMSE−4:ヒトMn5OD発現プラスミド
の構築EcoRI (R1)インサートに!AnSOD
を含むプラスミドpMs8−4をNde IとQar 
I制限酵素で完全消化した。
大きい断片を単離し第2図に示すように合成オリゴマー
と結合した。得られたプラスミドpMS8−KNはAT
G開始コドンの直後に成熟Mn5ODのコード領域を含
む。このプラスミドをEcoRTで消化し、Po1y−
nerase IのKlenow断片で末端を充填し、
更にNde Iで開裂した。Mn5OD遺伝子を担持す
る小さい断片を7de Iと5julとによって処理し
たpsODα13に挿入した。、psODα13は、1
984年8月27日出願の米国特許出願第844245
号に開示された方法で得られる。
該特許出願は本明細書に含まれるものとする。この結果
得られたプラスミドI)MSE−4はえPLプロモータ
のコントロール下でallリポソーム結合部位の直後に
Mn5ODコード領域を含む。プラスミドpMSE−4
はAmerican Type Cu1ture Co
11ectionにATCC受託番号No、53250
で寄託されている。
第3図のヂャート図は、非誘発条件(32℃)及び誘発
条件(42℃)下でプラスミドI)MSE−4を含む大
腸、菌A4255株によって産生された組換体可溶性M
n5ODの比活性(単位/mg)と増殖培地中のMn 
2 +濃度(ppm)との相関関係を示す。
第4図。pMSΔRB4 :ヒトMn5OD発現プラス
ミドの構」 pSODβ、T −11を5醗−RIで完全消化しり旦
III制限酵素で部分開裂することによってTetR発
現ベクターpΔRBを調製した。psODβ、T−11
はAmerican TypeCulture Co1
1ection(ATCC)に受託番号No、 034
68で寄託されている。消化されたプラスミドを合成オ
リゴマー 5°−AATTCCCGGGTCTAGATCT−3’
3’−GGGCCCAGATCTAGACTAG−5’
と結合しλP、プロモータを含むpΔRBを調製した。
allリポソーム結合部位と成熟酵素の完全コード配列
とを含むMn5OD発現プラスミドpMSE−4のEc
oR1断片をpΔRBの単−EcoRI部位に挿入した
得られたプラスミドpMSΔRB4はλPLのコントロ
ール下のMn5OD遺伝子とcll RBSAを含みテ
トラサイタリン耐性であった。
詳細な説明 ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリベプチ
ドもしくはその類似体又はそれらの突然変局体をコード
するcDNAを含む二重鎖DNA分子がヒトT−細胞D
NAライブラリーから単離された。ヒトマンガンスーパ
ーオキンドジスムターゼボリベプチドらしくはその類似
体又はそれらの突然変異体をコードする二重鎖DNA分
子のヌクレオチド配列が発見された。ヒI・マンガンス
ーパーオキシドジスムターゼボリペプチドもしくはその
類似体をコードするDNA分子の1つの鎖の配列は第1
図に示されておりヌクレオチド115から708までを
含む。
hMnsOD類似体又はそれらの突然変異体をコードす
る1つの鎖の配列はh M n SODポリペプチドを
コードする鎖に実質的に等しい。ヒトマンガンスーパー
オキシドジスムターゼのプレペプチドのヌクレオチド配
列も第1図に示されている。ヌクレオチド43から11
4までがこのプレペプチドをコードする。
ヒトマンガンスーパーオキシドノスムターゼポリベプチ
ドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体をコード
するcDNAを調製しDNAの配列を決定する方法は当
業者に公知であり詳細に後述する。
更に、ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼをコ
ードするDNA配列が発見されたので、この配列部分を
含むDNA分子を調製するために公知の合成方法を使用
し得る。
従来のクローニングベヒクル例えばpBR322の如き
プラスミド、ウィルス又は例えばλの如きバクテリオフ
ァージはヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
リペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体
をコードするcDNAを含む新規なりローニングベヒク
ルを産生ずるように公知方法によって修飾及び操作され
得ろ。同様にかかるクローニングベヒクルは、1つの鎖
が第1図に示すヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチドの配列をもつ断片又はこれと実質的に
等しい断片を含むDNA分子を含むように修飾又は操作
され得る。挿入されるDNA分子は酵素合成又は化学合
成の如き種々の方法によって調製され得る。
得られたクローニングベヒクルは、天然には産生じない
化学物質であり、一般にDNA組換技術と指称される最
新の技術でしか調製できない。好ましくはクローニング
ベヒクルはプラスミド、例えばpMSE−4又はpMS
ΔRB4である。これらクローニングベヒクルは形質転
換、トランスフェクション等の当業者に公知の技術を使
用し原核細胞例えば細菌(大、陽画、枯草菌)に導入さ
れてもよく、又は真核細胞例えば酵母もしくは捕乳動物
に導入されてもよい。従って、クローニングベヒクルが
導入される細胞はクローニングベヒクル中にcDNAが
存在するときはヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然
変異体をコードするcDNAを含み、クローニングベヒ
クル中にDNAが存在するときはそのDNAの1つの鎖
の全部又は一部が第1図のヒトMn5ODポリペプチド
の配列又はこれと実質的に等しい配列を含む該DNAを
含む。
大腸菌は本発明のクローニングベヒクルの好ましい宿主
細胞である。現状で大腸菌の好ましい栄養要求間はプラ
スミドpA+’)oE−Ex2を含む大腸菌A1645
である。該大腸菌はAmerican Type Cu
1tureCollectionSRockville
、 MarylandSUSAにATCC受託番号No
、39787で寄託されている。本出願に記載の1〜m
erican Type Cu1ture Co11e
ctionへの寄託はいずれも微生物の寄託の国際的承
認に関するブダペスト条約に従ってなされたものである
A 1645はGaj”(ガラクトース発酵能)とテト
ラサイクリン耐性の喪失とに基づく選択によってA16
37から得られた。A l 645はλファージのエレ
メントを維持している。その表現型は、C600rf”
gal” thr−1ea−1acZ−bN(λc 1
857ΔH1ΔBam1(IN+)である。
A 1637はテトラサイクリン耐性遣云子を含むトラ
ンスボゾンをガラクトースオペロンとclリプレッザー
合成を生起させるエレメントを含むλファージのエレメ
ントとに導入することによってC600から得られた。
C600はAmerican Type Cu1tur
e Coblect io:+からA T CC受託番
号No、23724として得られろ。
最小培地中で増殖するときでも高いレベルのポリペプチ
ドを発現し得る大腸菌の原栄養株はマンガンスーパーオ
キシドジスムターゼをコードする遺伝子の発現用宿主と
して更に好ましい。現在の好ましい原栄養株はA425
5である。プラスミドpMSE−4を含むA4255株
はAmerican Type Cu1tureCol
lectionにATCC受託番号No、53250で
寄託されている。
得られた細胞はヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチドらしくはその類似体又はそれらの突然
変異体をコードするDNAを取り込んでおり、この細胞
を当業者に公知の適当な条件下で増殖又は培養によって
適宜処理するとD N Aは、そのDNAによってコー
ドされた遺伝情報の発現を指令する。例えばDNAがh
MnsODポリペプチドもしくはその類似体又はそれら
の突然変異体の発現を指令し、細胞はhMnsODポリ
ペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
発現させ、次にこれを回収する。
る用語は、受容体としてスーパーオキシド又は酸素遊離
ラジカルに作用するか又は不均化反応20、・−+2H
”  −◆ Ot+llt鵠を触媒する酵素又はポリペ
プチドを意味する。
本明細書中の「マンガンスーパーオキシドジスムターゼ
(MnSODllなる用語は、マンガン元素を任意の化
学的形態で含有するスーパーオキンドジスムターゼ分子
を意味する。
本明細書中の「ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチド」なる用語は、198周のアミノ酸か
ら成りその一部分が第1図のアミノ酸配列であるポリペ
プチドを意味する。配列のN末端は第1図のヌクレオチ
ド115〜117によってコードされるリジンであり、
配列のCOOH末端は第1図のヌクレオチド706〜7
08によってコードされるリジンである。
本明細書中の「ポリペプチドマンガン複合体」なる用語
は、ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリペ
プチドを任意の化学的形態のマンガンとの複合体として
含み、天然産生ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼの酵素活性をもつ分子を意味する。
本明細書中の「ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼ」なる用語は、少なくとも2つのヒトマンガンスー
パーオキシドジスムターゼポリペプチドを任意の化学的
形態のマンガンとの複合体として含み、天然産生ヒトマ
ンガンスーパーオキシドジスムターゼの酵素活性をもつ
分子を意味する。
本明細書中の「ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチド類似体」なる用語は、一端又は両端に
1つ以上の付加アミノ酸が結合したヒトマンガンスーパ
ーオキシドジスムターゼポリペプチドを含むポリペプチ
ドを意味する。
本明細書中の「ポリペプチドマンガン複合体類似体」な
る用語は、一端又は両端に結合した1つ以−ヒの付加ア
ミノ酸を含むポリペプチド部分をもつポリペプチドマン
ガン複合体を含む分子を意味する。
本明細書中の[ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼ類似体」なる用語は、2つ以上のポリペプチドを任
きの化学的形態のマンガンとの複合体として含み、ポリ
ペプチドの少なくとも1つがヒトマンガンスーパーオキ
シドジスムターゼポリペプチド類似体であり、天然産生
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼの酵素活性
をらつ分子を意味する。
本明細書中の「ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチド突然変異体」なろ用語は、ヒトマンガ
ンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチドに実質的
に等しいが1つ以上の異なるアミノ酸を含むアミノ酸配
列をもつポリペプチドを仏法する。
本明細書中の「ポリペプチドマンガン複合体突然変異体
」なる用語は、ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼポリペプチド突然変異体を任意の化学的形態のマン
ガンとの複合体として含みマンガンスーパーオキシドジ
スムターゼの酵素活性をもつ分子を意味する。
本明細書中の「ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼ突然変異体」なる用語は、2つ以上のポリペプチド
を任意の化学的形態のマンガンとの複合体として含み、
ポリペプチドの少なくとも1つがヒトマンガンスーパー
オキシドジスムターゼポリペプチド突然変異体であり、
天然産生ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼの
酵素活性をらつ分子を意味する。
本発明の一部を構成するhMnsODポリペプチド及び
hMnsODの突然変異体は第1図のDNA配列の突然
変異によって調製され得る。該配列のN末端はヌクレオ
チド115〜117によってコードされるリジンであり
、該配列のCoo)l末端はヌクレオチド706〜70
8によってコードされる。
DNAは当業者に公知の方法、例えばBauer等、G
ene、37 +73−81(1985)の方法で突然
変異させ得る。突然変異した配列を本文に記載の適当な
発現ベクターに挿入し、これを細胞に導入し処理して突
然変異DNAがhMnsODポリペプチド突然変異体と
hMnsOD突然変異体との発現を指令する。
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼの酵素活性
形態は、少なくとも2つ、場合によっては4つの等しい
サブユニットをもつタンパク質であり、サブユニットの
各々が第1図のヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼの配列中のほぼ198個のアミノ酸をもち、配列の
N末端が第1図のヌクレオチド115〜117でコード
されるリジンであり、配列のCool(末端が第1図の
ヌクレオチド706〜708でコードされるリジンであ
ると推定される。
ヒトMn5ODもしくはその類似体又はそれらの突然変
異体はヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼもし
くはその類似体又はそれらの突然変異体をコードするD
NA又はcDNAを導入した細胞から調製されろ。この
ヒトMn5ODもしくはその類似体又はそれらの突然変
異体は陽子の存在下でスーパーオキンドアニオンの不均
化反応又は−価還元によって式 %式% で示される過酸化水素を形成する反応を触媒する。
有効量のhMnsOD又は1種類以上のhMnsOD類
似体又はそれらの突然変異体と適当な担体とを含有する
獣医薬及び医薬組成物の調製も可能である。かかる担体
は当業者に公知である。hMnsODもしくはその類似
体又はそれらの突然変異体は、炎症にかかった患者を治
療するため又は虚血もしくは臓器移植後の再潅流のとき
の酸素遊離ラジカルによる患者に対する傷害を低減する
ために直接に又は動物又はヒト患者に適した組成物の形
態で投与することができる。hMnsODもしくはその
類似体又はそれらの突然変異体はまた、摘出後の潅流の
ときの酸素遊離ラジカルによる単離器官の傷害を低減し
この器官の生存期間を延長するために、単離器官の′a
流媒体に直接添加されてもよく又は組成物の形態で添加
されてもよい。更に、hMnsODもしくはその類似体
又はそれらの突然変異体は虚血後の再潅流のときの神経
傷害を低減するために使用されてもよく又は気管支肺形
成異常の治療に使用されてもよい。
本発明はまた、細菌細胞中で酵素活性ヒトマンガンスー
パーオキシドジスムターゼもしくはその類似体又はそれ
らの突然変異体を産生ずる方法を提供する。細菌細胞は
ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼらしくはそ
の類似体又はそれらの突然変異体をコードするDNA配
列を含み該配列を発現し得る。本発明方法では、細菌細
、砲を4当な条件下で適当な産生培地中に維持する。培
地中のMn”″濃度が約2ppmを上回るような量の1
+!n 2 +を産生培地に補給する。
細菌細胞はDNA組換技術によってヒトマンガンスーパ
ーオキシドジスムターゼをコードするDNA配列が導入
できるいかなる細菌でしよい。細菌はDNA配列を発現
しタンパク物質を産生じ得る必要がある。細菌の種及び
株に従って適正条件及び産生培地を任意に調整し得る。
細菌細胞はプラスミドの如きベクターDNA分子本体に
スーパーオキンドジスムターゼ又は類似体をコードする
DNA配列を含む必要がある。ヘクター即ちプラスミド
は分子の適当な位置に取り込まれたSODをコードする
配列を6つようにDNA組換技術によって溝築され得る
本発明の好R具体例では細菌細胞か太陽菌細胞である。
大腸菌の好ましい栄養要求株はA1645である。大腸
菌の好ましい原栄養株はA4255である。
本発明の大、陽画細胞はヒトマンガンスーパー才キンド
ノスムターゼらしくはその類似体又はそれらの突然変異
体をコードするプラスミドを含む。
本発明の好適具体例で細菌細胞はプラスミドpMsE−
4を含む。こDプラスミドの構築方法は図面の説明に記
載されておりプラスミド自体は実施例2に記載されてい
る。このプラスミドはA T CC受託番号N0.53
250で寄託されている。
本発明の別の好適具体例によれば、細菌細胞がプラスミ
ドpMSΔRB4を含む。このプラスミドの構築方法は
図面の説明に記載されておりプラスミド自体は実施例5
に記載されている。このプラスミドはATCC受託番号
No、53468で寄託され1とプラスミドpsODβ
、T−11から構築される。
本発明の特定具体例に於いて、酵素活性ヒトマンガンス
ーパーオキシドジスムターゼ類似体は、プラスミドpM
SE−4を含む大腸菌A4255株細胞及びプラスミド
pMSΔRB4を含む大腸菌A4255株によって産生
される。
細菌細胞の適当な産生培地はカゼイン氷解物又はLB(
Luria Broth)培地の如き許容されるいかな
るタイプの増殖培地でもよい。後者の方が好ましい。大
腸菌の株及び大腸菌か含むプラスミドに従って増殖条件
を適宜調整し得る。例えばプラスミドpMSE−4を含
む大腸菌A4255は42℃で誘発され、この′fjL
度で約1〜5時間維持される。産生段階以面に接種物を
増殖させ培養物を所望5度まで増殖させ且つ産生期間中
に培養物を維持するための適当な温度、時間、攪拌及び
通気条件は適宜変化し得、当業者に公知である。
酵素活性Mn5ODを産生ずるに必要な培地中のMn”
″濃度は使用培地の種類によって調整される。
LB−タイプ増殖培地では150ppm 〜750pp
mの!dr+”濃度が宵効である。全ての複合タイプの
増殖培地では、培地中のIA n ” ”濃度は約50
〜約1500ppmであるのが好ましい。
適当な保存、培養、接種及び産生用培地の個々の成分を
種々に調整し得ることも当業者に公知である。
本発明はまた、ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
ーゼもしくはその類似体又はそれるの突然変異体を含有
する細菌細胞からこれらを回収する方法を提供する。細
胞を先ず処理してヒトマンガンスーパーオキシドジスム
ターゼらしくはその類似体又はそれらの突然変異体を含
む細胞中に存在するタンパク質を含むタンパク質画分を
回収し、このタンパク質画分を処理してヒトマンガンス
ーパーオキシドジスムターゼもしくはその類似体又はそ
れらの突然変異体を回収する。
本発明の好適具体例によれば、細胞を先ず処理して可溶
タンパク質を不溶タンパク質及び細胞壁破片から分離し
次に可溶タンパク質を回収する。
このように回収された可溶タンパク質を処理しヒトマン
ガンスーパーオキシドジスムターゼらしくはその類具体
又はそれらの突然変異体を含む可溶タンパク質の画分を
分離例えば沈澱させ、この画分を回収する。次にこの画
分を処理してヒトマンガンスーパーオキシドジスムター
ゼらしくはその類似体又はそれらの突然変異体を分離回
収する。
本発明の好適具体例を以下により詳細に説明する。先ず
、細菌細胞を産生培地から単離しpH約70又は8.0
の適当な溶液に@潤させる。次に細胞を破壊し遠心する
。得られた上清を約55〜65℃の範囲の温度で約30
〜120分間、好ましくは58〜62℃で15〜75分
間、より好ましくは60℃で1時間加熱し、10℃未満
好ましくは約4℃に冷却する。冷却中に形成された沈澱
物を例えば遠心によって完全に除去し、次に冷却上清を
適当なバッファに透析する。
好ましくは30により好ましくはIOKより小さいろ過
膜を用いる限外濾過によって冷却上清を透析する。過当
なバッファとしてはpH約7.8の2 m St燐酸カ
リウムバッファがある。この透析と同時又は透1斤後に
、冷却上清を適当な容〕に(モぎにa縮し得る。
例えば上清の初期容量の003容に濃縮するのが有利で
ある。次に保持物を適当なバッファ溶液例えばpH約7
.8の少なくとも20mMの燐酸カリウムバッファ溶液
を用い、アニオン交換クロマトグラフィーカラムから溶
出する。スーパーオキシドジスムターゼを含む溶出物の
画分を収集しプールし、pH5,5の約40mM酢酸カ
リウムに透析する。透析したプール画分をpH5.5の
約40〜約200d酢酸カリウム(KOAC)直線勾配
をもつカチオン交換クロマトグラフィーカラムから溶出
する。スーパー・オキシドジスムターゼを含むピーク画
分を収集しプールする。
プールしたピーク画分を適当な溶液例えば水又はpH約
7.8の約10mMの燐酸カリウムのバッファ溶液で任
意に透析してもよい。
本発明はまた、本発明方法によって産生される精製され
た即ち実質的にヒト由来の別の物質を含まないヒトマン
ガンスーパーオキシドジスムターゼもしくはその類似体
又はそれらの突然変異体に係る。特に本発明は、2つ以
上のポリペプチドを含み、このポリペプチドの少なくと
も1つが第1図のアミノ酸配列をもち、該配列のN末端
が第1図のヌクレオチド115〜117でコードされる
リジンであり、該配列のCOON末端が第1図のヌクレ
オチド706〜708でコードされるリジンであり、該
配列のN末端に付加メチオニン残基が結合している(M
et−hMnsOD)ヒトマンガンスーパーオキノドジ
スムターゼ類似体に係る。本発明の好適具体例は比活性
3500単位/町をもつ精製Met−hMnsODであ
る。
実施例 以下の実施例は本発明の理解を助けるための記載であり
、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない
。実施例はベクター構築、ポリペプチドをコードする遺
伝子の該ベクター内挿入、又は、得られたプラスミドの
宿主内導入の従来方法に関する詳細な記載を含まない。
実施例はまたかかる宿主ベクター系によって産生される
ポリペプチドの検定に使用される従来方法又は等重点フ
ォーカシング(IEP)ゲルの活性染色によるかかるポ
リペプチドの同定に使用される従来方法についても詳細
に説明しない。かかる方法は当業者に公知であり多くの
文献に記載されている。これら文献の例を以下に挙げる
T、’daniatis、 E、F、Iコritsch
&びJ、Somobrook、Mo1e−cular 
C2Oning:A Laboratory Manu
alSCold SpringHarbor Labo
ratory、 New York(1982):J 
、 M、 McCord及び1.Fr1dovichS
J、Biol、Chem、  2446049−55(
1969)・ C,Beauchamp及び1.Fr1dovich、
 Anal、Biochem、44:276−87(1
971)。
刃施例l Mn5OD cDNAクローンを同定するために、公表
されているアミノ酸配列(1g、 19)に従って混合
オリゴマープローブを合成した。
5°ブローブーAA、5−AA2.の30個の配列(1
8,19)5゛3゛ TTGCATAATTTGTGCCTTAATGTGT
GGTTCGTG G           G 3′ブローブーAA、、、−AA、、、の32個の配列
(18)5°                   
    3゛TCTGTTACGTTTTCCCAGT
TTATTACGTTCCAGG          
   GG 30個のヌクレオチドから成る5°−プローブは成熟M
n5ODのアミノ酸15〜24に対応する。32gのヌ
クレオチドから成る3″−プローブは成熟Mn5ODの
アミノ酸179〜189に対応する。5°−プローブは
上記のごとく異なる36個の配列から成る混合プローブ
である。3゛−プローブは上記のごとく異なる16個の
配列から成る混合プローブである。(所与の位置に1つ
以上のヌクレオチドが図示されるとき、D N A鎖は
図示のヌクレオチドの谷々を等モル量ずつ用いて合成さ
れる混合プローブである)。
λgL−10ベクターにクローニングされたT−細抱c
DN人ラビライブラリ−300,Q(toのプラークを
5゛−プローブを使用してスクリーニングした。ニトロ
セルロースフィルターに固定したファージプラークレプ
リカに対するハイブリダイゼーションを標準方法(上掲
のManiatis等)を準用し50℃の8XSSC中
で16時間行なった。次にフィルターを50℃の5xs
sc及び0,1%SDSで洗浄した。3つの陽性プラー
クを単離しPhi MS8、Phi MSI及びPhi
 MSIJと命名した。
Phi MS8及びPhi MSIから得たDNAのE
coRI消化物は、双方ともが長さ約800bpのcD
NAインサートをもち5゛−及び3−末端のオリゴヌク
レオチドプローブにハイブリダイズすることが判明した
Phi MSIJは5′−末端プローブのみにハイブリ
ダイズする僅か450bl)のcDNAインサートを担
持していた。
3つのファージクローンのEcoRIインサートを1)
BR322のEcoR1部位にサブクローニングすると
夫々pysg−4、pMsl−4及びpMStJをか得
られた。制限解析及び5°−及び3°−オリゴヌクレオ
チドプローブへのハイブリダイゼーションによって、p
MS8−4及びpMsl4の双方で同様のパターンが判
明した。双方のプラスミドについて5−→3’一方向の
以下の制限地図が推定された。
pMS8−4のcDNAインサートの配列を第1図に示
す。
予想されるアミノ酸配列は公表されているアミノ酸配列
(I9)に比較して3つの位置(AA42.88.10
8)でGinがGluで置換されAA123 1!4間
に2つの付加アミノ酸Gly及びTrpがある。pMs
l−4及びpMslJの配列解析より、3つのMn5O
Dクローンが別々に誘導されることが判明し、公表アミ
ノ酸配列に比較して上記の違いをもつことが確認された
成熟Mn5ODのH末端リジンの上流の配列は24個の
アミノ酸のプレペプチド配列を予想させる。
pMSE−4の構築の出発点は実施例1に記載のごとく
得られたプラスミドpMs8−4である。EcoRIイ
ンサートにヒトMn5OD cDNAを含むプラスミド
9M58−4をNde I及びD工■制限酵素で完全消
化した。大きい断片を単離し第2図に示すごとく合成オ
リゴマーと結合した。得られたプラスミドpMS8−N
NはATG開始コドンの直後の成熟Mn5ODのコード
領域を含んでいた。前記プラスミドをEcoRIで消化
し末端をPolymerase IのKlenov断片
で充填し更に1lde Iで開裂した。Mn5OD遺伝
子を含む小さい断片をNde I及びStu Iで処理
したpsOD l 3に挿入した。
psOD13は1984年8月27日出願の米国特許出
願第644245号にgil!載の方法で得られる。該
特許出願は本明細書に含まれるものとする。得られたプ
ラスミドpMSε−4はallリポソーム結合部位の直
後のMn5ODコード領域を含みλP1.プロモータの
コントロール下にある。プラスミドpMSE−4はAT
CC受託番号No、 53250で寄託されている。上
記手順で使用される全ての方法は上掲のManiati
sの方法と実質的に同じである。
実施例3 組換体ヒトMn5ODの発現 公知方法を用いプラスミドI)MSE−4を大腸菌A4
255株に導入した。I)MSE−4を含む大腸菌A4
255株を100#/dのアンビンリンを含むLuri
a Brotb(LB)培地で32℃で60[1nmの
光学密度(OD)が0.7になるまで増殖させた。誘発
は42℃で行なった。種々の時点でサンプルを採取しド
デシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動(SDS −PAGE)で分離した。該ゲルによると
ヒトMn5ODレベルは誘発後の120分間まで増加し
、Coomasie−blue染色ゲルの走査によって
定mするとこの時期に組換体Mn5ODタンパク質は全
細胞タンパク質の27%を溝成していた。ト375超音
波処理装置でサンプルを90秒問題音波処理し10.0
007で5分間遠心してタンパク質を可溶(S)画分と
不7S(1))画分とに分画すると、産生された殆んど
の組換体Mn5ODが不溶であることが判明した。標準
方法で検定すると、誘発された可溶タンパク質画分は誘
発されない同様の画分よりもSOD活性をすこしだけ多
く含むことが判明した。上掲のMcCord等参照。可
溶画分中に検出されるMn5ODの一部分は明らかに不
活性である。これはこの実施例に記載の条件下で産生さ
れたヒトMn5ODの殆どが事実上不活性であることを
示唆する。
42℃での誘発の2時間前にpMSE−4を含む大腸菌
A4255の増殖培地に450ppmまで濃度を増加さ
せ乍らMn’+を添加するとヒトMn5ODの縮収率に
不利な影響を与えないことか判明した。超音波処理した
可溶タンパク質(s)画分と不溶タンパク質(p)画分
とをドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル
電気泳動(SDS−PAGE)で分析すると、Mn2+
の濃度増加に伴って組換体タンパク質の溶解度が増加す
ることが判明した(表1)。SOD活性の定量アッセイ
(上掲のMcCord等参照)は、増殖培地中のMn”
″濃度の増加とMn5ODの溶解度の増加との相関関係
があり培地中のMn”i度150ppmで見掛は上最適
の溶解度が得られることを示唆する(第3図)。更にM
 n ” ” 6度を増加するとそれまで不活性の可溶
酵素が活性化された。これらのMn”″レベルで増殖さ
せた誘発培養物の可溶タンパク質画分は、これらのMn
2°レベルで増殖させた非誘発培養物の可溶タンパク質
画分に比較して60倍までのSOD活性を示した。等電
点フォーカシング(IEF)ゲル(上掲のBeau−c
hamp等参照)の活性染色では多数の形態の組換体M
n5ODか天然のヒト肝臓Mn5ODの形容に等しいこ
とが判明した。
pMSE−4を含む大11!@A1645によるヒトM
n5OD産生の結果は上記と同様であった。
表1 0     30.6       7.2     
3050     72.7       15.4 
    241100     7g、 0     
  16.9     356150      g2
.9       18.8     606200 
    82.0       20.8     3
38250     79.2       20.4
     380300      go、8    
   20.3     381450     89
.2       22.4     323実施例5 してpsODβIT41からTet発現ベクターpΔR
Bを生成した。I)SODβ1T−1tはACTT受託
番号No、 53468で寄託されている。消化された
プラスミドを合成オリゴマー 5’ −AATTCCCGGGTCTAGATCT−3
゜3°−GGGCCCAGATCTAGACTAG−5
゜と結合しλPLプaモータを含むpΔRBを調製した
allリポソーム結合部位と成熟酵素の完全コード配列
とを含むMn5OD発現プラスミドpMSE−4の除旦
RI所片をpΔRBの唯1つの鈷旦R1部位に挿入した
。得られたプラスミドpMSΔRB4はλPLのコント
ロール下のMn5OD遺伝子及びcll RBSを含み
テトラサイクリン耐性(第4図)である。
実施例6 公知方法を用い大腸菌A4255株にプラスミドpMS
ΔRB4を導入した。種々のa度のMn”+を含むLu
ria Broth(LB)培地中で32℃で600n
mの光学密度(OD)が6.7になるまで培養物を増殖
させた。42℃で誘発した。種々の時点でサンプルを採
取し5DS−PAGEの電気泳動にかけた。hMnsO
Dレベルは120分間までは誘発時間に伴って増加し、
この時期にCoomasie Blue染色ゲルの走査
によって定量すると総細胞タンパク質の約15%を含ん
でいた。
増殖培地中のMn”il1度にかかわりなく誘発Mn5
ODは可溶であった。これはAmpRプラスミドpMS
E−4での観察と対照的である(実施例4参照)。
しかし乍ら最大SOD活性及び発現レベルはMn”の補
給虫に依存した(表2)。
表2 大腸菌A4255(pMSΔRB4)中のMn5OD発
現Mn2+   可溶細菌タンパク 可溶タンパク質0
     10.9     8.0   2350 
    19.8      LO22710016,
0g、0  241 200     17.0     10.0  27
8300     16.0     9.3  23
8実施例7 酵素活性組換体ヒ) Mn5ODの精製プラスミドpM
SΔRB4を含む大腸菌A4255株を750ppmの
Mn’+を補給したLB中で32℃でA600が17.
0になるまで発酵させた。温度を42℃にし2時間維持
してヒトMn5ODの発現を誘発した。この時期に培養
物のA600は43.0に達していた。細胞を遠心によ
って回収し、250mMのNaCj!を含むI)87.
8の50mMの燐酸カリウムバッファの出発容俄の0.
2容で再懸濁させた。Dynomillに2回通して細
菌を破壊し、遠心j22)細胞破片を廃棄した。上清を
60℃で1時間加熱し、4℃に冷却し、透明な上清を初
期界1の0.03容に濃縮し、IOK膜を備えたPel
 1con限外p過装置てpH+7.8の2mMの燐酸
バッファに透析した。粗酵素調製物をDE52カラムに
充填しpH!7.8の2mM燐酸カリウムバッファで完
全に洗い、pH!7.8の20mMの燐酸カリウムバッ
ファで溶出した。酵素を含有するプール画分をI)11
5.5の40mMの酢酸カリウムに透析し、C!115
2カラムに充填しpH5.5の40〜200mM酢酸カ
リウムの直線勾配で溶出した。ヒトMn5ODを含むピ
ーク画分をプールし、pI17.8の10mM燐酸カリ
ウムバッファに調整した+1 、Oに透析し一20℃で
凍結した。
得られた組換体ヒトMn5ODは純度99%以上であり
比活性約3500単位/mgであった。精製手順の総収
量は約30%であった(表3)。
精製酵素の配列決定によって公知のヒト\1nsOD(
19)に比較してN末端アミノ酸に付加メチオニンが存
在することが判明した。
原子吸収によって金属含量を分析すると、酵素サブユニ
ット当たり約0.77原子Mnが存在していた。
これは公表データと一致する(23)。
」 ステップ   総タンパク質    収率    比活
性gm    gmsOD    %  単位/mgD
ynomill上清   100.0  11.9  
 100.0   41760℃上清     24,
0   8.2   68.9  1197Pelic
on保持物   20.0   7.5   63.0
  1350DE52溶出物     7.3   5
.7   4−8.0  2732CM52溶出物  
   4.2   4,2   35.3  3500
注*15L発酵から精製された酵素における値。
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、  乙L11114L6.8.  f’1led  
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 claims priority ofU、S、 5
erial No。
538.607. f’1led 0ctober3.
 19B3. and U、S、 5erialNo、
  609.1112.  filed  May  
11. 19811゜27、  EMBOJourna
l、 Vol、 4. No、 1. pp、 77−
84 (January1985)。
28、   Abstracts  of the  
Fourth  工nterna七1onal  Co
nference(以下余白)
【図面の簡単な説明】
第1図はヒトVnSOD cDNAの配列を示す。第2
図はヒトMn5OD発現プラスミドpMSE−4の構築
を示す。 第3図は大腸菌中で産生されるSODの活性に及ぼすM
n”の濃度の影響を示す。第4図はヒトh!n5OD発
現プラスミドpMSΔRB4の構築を示す。 代理人弁理士 中  村    至 F工GURE L (その2 ★                     會  
                ☆★ ☆嚢

Claims (77)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリ
    ペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
    コードする精製DNA。
  2. (2)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリ
    ペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
    コードするcDNAを含むDNA分子。
  3. (3)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼプレ
    −ポリペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変
    異体をコードする二重鎖DNA分子であって、その鎖の
    1つが第1図のヌクレオチド配列のヌクレオチド番号4
    3から下流にヌクレオチド番号708までを実質的に含
    む前記二重鎖DNA分子。
  4. (4)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポリ
    ペプチドもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を
    コードする二重鎖DNA分子であつて、その鎖の1つが
    第1図のヌクレオチド配列のヌクレオチド番号115か
    ら下流にヌクレオチド番号708までを実質的に含む前
    記二重鎖DNA分子。
  5. (5)特許請求の範囲第1項に記載のDNA分子を含む
    クローニングベヒクル。
  6. (6)特許請求の範囲第1項に記載のDNA分子を含む
    プラスミド。
  7. (7)第2図の制限地図をもちATCC受託番号No.
    53250で寄託された、大腸菌A4255株中のpM
    SE−4と命名された特許請求の範囲第6項に記載のプ
    ラスミド。
  8. (8)第4図の制限地図をもちpMSΔRB4と命名さ
    れた特許請求の範囲第6項に記載のプラスミド。
  9. (9)特許請求の範囲第1項のDNAが導入された細胞
  10. (10)特許請求の範囲第9項に記載の原核細胞。
  11. (11)特許請求の範囲第9項に記載の細菌細胞。
  12. (12)ATCC受託番号No.53250で寄託され
    たプラスミドpMSE−4を含む特許請求の範囲第11
    項に記載の細胞。
  13. (13)プラスミドpMSΔRB4を含む特許請求の範
    囲第11項に記載の細胞。
  14. (14)特許請求の範囲第9項に記載の真核細胞。
  15. (15)DNAがヒトマンガンスーパーオキシドジスム
    ターゼポリペプチドもしくはその類似体又はそれらの突
    然変異体の発現を指令し、細胞がヒトマンガンスーパー
    オキシドジスムターゼポリペプチドもしくはその類似体
    又はそれらの突然変異体を発現し、該細胞からヒトマン
    ガンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチドもしく
    はその類似体又はそれらの突然変異体を回収するように
    特許請求の範囲第9項の細胞を処理することを含むヒト
    マンガンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチドも
    しくはその類似体又はそれらの突然変異体の産生方法。
  16. (16)第1図の配列をもつ222個のアミノ酸を含み
    、該配列のN−末端が第1図のヌクレオチド43−45
    によってコードされるメチオニンであり、該配列のCO
    OH末端が第1図のヌクレオチド706−708によっ
    てコードされるリジンであることを特徴とする精製ポリ
    ペプチド。
  17. (17)第1図の配列をもつ222個のアミノ酸から主
    として構成され、該配列のN−末端が第1図のヌクレオ
    チド43−45によってコードされるメチオニンであり
    、該配列のCOOH末端が第1図のヌクレオチド706
    −708によってコードされるリジンであることを特徴
    とする精製ポリペプチド。
  18. (18)第1図のアミノ酸配列の部分をもつ198個の
    アミノ酸を含み、該配列のN−末端が第1図のヌクレオ
    チド115−117でコードされるリジンであり、配列
    のCOOH末端が第1図のヌクレオチド706−708
    でコードされるリジンであることを特徴とする細菌産生
    ポリペプチド。
  19. (19)ポリペプチドが第1図のアミノ酸配列の部分を
    もつ198個のアミノ酸を含み、該配列のN−末端が第
    1図のヌクレオチド115−117でコードされるリジ
    ンであり、該配列のCOOH末端が第1図のヌクレオチ
    ド706−708でコードされるリジンであり、ヒト由
    来物質を含まないことを特徴とする細菌産生ポリペプチ
    ド。
  20. (20)第1図のアミノ酸配列の部分をもつ198個の
    アミノ酸から主として構成され、ポリペプチドのN−末
    端が第1図のヌクレオチド115−117でコードされ
    、ポリペプチドのCOOH末端が第1図のヌクレオチド
    706−708でコードされるリジンであることを特徴
    とする細菌産生ポリペプチド。
  21. (21)第1図のアミノ酸配列の部分をもつ198個の
    アミノ酸から主として構成され、ポリペプチドのN−末
    端が第1図のヌクレオチド115−117でコードされ
    るリジンであり、ポリペプチドのCOOH末端が第1図
    のヌクレオチド706−708でコードされるリジンで
    あり、ヒト由来物質を含まないことを特徴とする細菌産
    生ポリペプチド。
  22. (22)特許請求の範囲第19項に記載のポリペプチド
    を2つ以上含むことを特徴とするヒトマンガンスーパー
    オキシドジスムターゼ。
  23. (23)ポリペプチドをコードし且つ該ポリペプチドの
    発現を指令し得るDNAを含む細胞を処理して細胞にポ
    リペプチドを発現させ、このように発現されたポリペプ
    チドを細胞から回収することを含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第18項に記載のポリペプチドの産生方法
  24. (24)第1図のヌクレオチド番号115から下流にヌ
    クレオチド番号708までのDNA配列の細菌内発現に
    よって得られたヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
    ーゼ又はその類似体。
  25. (25)(a)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムタ
    ーゼDNAによってコードされ、 (b)細菌中で産生可能であり、 (c)反応 2O_2^■−+2H^+→H_2O_2+O_2を触
    媒することができるポリペプチド。
  26. (26)有効量の特許請求の範囲第22項に記載のヒト
    マンガンスーパーオキシドジスムターゼと適当な担体と
    を含む獣医薬組成物。
  27. (27)有効量の特許請求の範囲第22項に記載のヒト
    マンガンスーパーオキシドジスムターゼと適当な担体と
    を含む医薬組成物。
  28. (28)反応 2O_2^■+2H^+→H_2O_2+O_2を触媒
    するために、適正条件下で反応体と特許請求の範囲第2
    4項に記載のヒトマンガンスーパーオキシドジスムター
    ゼ又はその類似体とを接触させる方法。
  29. (29)スーパーオキシドラジカルによって生じる細胞
    の傷害を低減するために特許請求の範囲第28項に記載
    のスーパーオキシドラジカルの還元を触媒することを特
    徴とする方法。
  30. (30)虚血後の再潅流のときに生じる患者の傷害を低
    減するために有効量の特許請求の範囲第24項に記載の
    ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼもしくはそ
    の類似体を該患者に投与することを特徴とする方法。
  31. (31)摘出単離器官の生存期間を延長させるために、
    有効量の特許請求の範囲第24項に記載のヒトマンガン
    スーパーオキシドジスムターゼを潅流媒体に添加するこ
    とを特徴とする方法。
  32. (32)有効量の特許請求の範囲第24項に記載のヒト
    マンガンスーパーオキシドジスムターゼ又はその類似体
    を患者に投与することを特徴とする炎症疾患の患者の治
    療方法。
  33. (33)スーパーオキシドジスムターゼもしくはその類
    似体をコードするDNA配列を含有し該DNA配列を発
    現させ得る細菌細胞中で酵素活性ヒトマンガンスーパー
    オキシドジスムターゼ又はその類似体を産生するために
    、細菌細胞を適当な条件下及び適当な産生培地中に維持
    し、該産生培地中のMn^2^+の濃度が約2ppmよ
    り大きくなるように該産生培地に所定量のMn^2^+
    を補給することを特徴とする方法。
  34. (34)細菌細胞が大腸菌細胞であることを特徴とする
    特許請求の範囲第33項に記載の方法。
  35. (35)細菌細胞がプラスミドを含んでおり、該プラス
    ミドがマンガンスーパーオキシドジスムターゼ又はその
    類似体をコードするDNA配列を取り込んでいることを
    特徴とする特許請求の範囲第33項に記載の方法。
  36. (36)適当な産生培地がカゼイン水解物培地であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第33項に記載の方法。
  37. (37)適当な産生培地がLB培地であることを特徴と
    する特許請求の範囲第33項に記載の方法。
  38. (38)Mn^2^+濃度が約50〜約1500ppm
    であることを特徴とする特許請求の範囲第33項に記載
    の方法。
  39. (39)Mn^2^+濃度が約150ppmであること
    を特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
  40. (40)Mn^2^+濃度が約750ppmであること
    を特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
  41. (41)細菌細胞がATCC受託番号No.53250
    で寄託されたプラスミドpMSE−4を含む大腸菌A4
    255株であることを特徴とする特許請求の範囲第34
    項に記載の方法。
  42. (42)プラスミドがATCC受託番号No.5325
    0で寄託された第2図の制限地図をもつpMSE−4で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第35項に記載の
    方法。
  43. (43)細菌細胞が第4図の制限地図をもつプラスミド
    pMSΔRB4を含む大腸菌A4255株であることを
    特徴とする特許請求の範囲第34項に記載の方法。
  44. (44)プラスミドが、第4図の制限地図をもつpMS
    ΔRB4であることを特徴とする特許請求の範囲第35
    項に記載の方法。
  45. (45)細菌産生ヒトマンガンスーパーオキシドジスム
    ターゼもしくはその類似体又はそれらの突然変異体。
  46. (46)ヒトスーパーオキシドジスムターゼポリペプチ
    ドと実質的に同じアミノ酸配列をもち単細胞微生物中で
    調製されたポリペプチド。
  47. (47)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼを
    含む細菌細胞からヒトマンガンスーパーオキシドジスム
    ターゼもしくはその類似体又はそれらの突然変異体を回
    収するために、(a)ヒトマンガンスーパーオキシドジ
    スムターゼを含む細胞中に存在するタンパク質を含むタ
    ンパク質画分を回収すべく細菌細胞を処理し、(b)ヒ
    トマンガンスーパーオキシドジスムターゼを回収すべく
    該タンパク質画分を処理することを含む方法。
  48. (48)(a)可溶タンパク質を不溶タンパク質及び細
    胞壁破片から分離すべく細胞を処理し、 (b)可溶タンパク質を回収し、 (c)このように回収された可溶タンパク質を処理して
    ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ又はその類
    似体を含む可溶タンパク質画分を分離し、 (d)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ又は
    その類似体を含む可溶タンパク質画分を回収し、 (e)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ又は
    その類似体を分離回収すべくヒトマンガンスーパーオキ
    シドジスムターゼを含む可溶タンパク質の画分を処理す
    ることを含む特許請求の範囲第47項に記載の方法。
  49. (49)(a)細菌細胞を産生培地から単離し、(b)
    単離細菌細胞をpH約7.0〜約8.0の適当な溶液に
    懸濁させ、 (c)懸濁した細菌細胞を破壊し、 (d)破壊した細菌細胞を遠心し、 (e)得られた上清を温度約55℃〜約65℃で約30
    分間〜約120分間加熱し、 (f)加熱した上清を約10℃未満に冷却し、(g)冷
    却した上清から沈澱物を完全に除去し、(h)冷却した
    上清を適当なバッファに透析し、(i)適当なバッファ
    溶液を用いアニオン交換クロマトグラフィーカラムで保
    持物を溶出し、 (j)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼを含
    む溶出物の画分を収集してプールし、 (k)プールした画分をpH5.5の約40mMの酢酸
    カリウムに透析し、 (l)透析したプール画分をpH5.5の約40〜約2
    00mM酢酸カリウムの直線勾配をもつカチオン交換ク
    ロマトグラフィーカラムで溶出し、 (m)過酸化物ジスムターゼを含む溶出物のピーク画分
    を収集してプールすることを含む特許請求の範囲第47
    項に記載の方法。
  50. (50)ステップ(e)で得られた上清を、約58℃〜
    約62℃で約45分間〜約75分間加熱することを特徴
    とする特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  51. (51)上清を約60℃で約60分間加熱することを特
    徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  52. (52)ステップ(f)で加熱上清を約4℃に冷却する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方法
  53. (53)ステップ(g)で沈澱物を遠心によって除去す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方
    法。
  54. (54)ステップ(h)で冷却上清を30Kより小さい
    ろ過膜を使用した限外ろ過によって透析することを特徴
    とする特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  55. (55)ステップ(h)で適当なバッファがpH約7.
    8の2mMの燐酸カリウムバッファであることを特徴と
    する特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  56. (56)ステップ(i)で、バッファ溶液が少なくとも
    20mMの燐酸カリウムでありpH約7.8であること
    を特徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  57. (57)冷却上清の透析後に、透析上清を適当な容量に
    濃縮することを特徴とする特許請求の範囲第49項に記
    載の方法。
  58. (58)適当な容量が、上清の初期容量の約0.03で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第57項に記載の
    方法。
  59. (59)更に、プールしたピーク画分を適当な溶液に透
    析することを特徴とする特許請求の範囲第49項に記載
    の方法。
  60. (60)適当な溶液がH_2Oであることを特徴とする
    特許請求の範囲第59項に記載の方法。
  61. (61)適当な溶液がpH約7.8の約10mMの燐酸
    カリウムバッファのバッファ溶液であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第59項に記載の方法。
  62. (62)スーパーオキシドジスムターゼがヒトスーパー
    オキシドジスムターゼであることを特徴とする特許請求
    の範囲第49項に記載の方法。
  63. (63)スーパーオキシドジスムターゼがヒトマンガン
    スーパーオキシドジスムターゼであることを特徴とする
    特許請求の範囲第49項に記載の方法。
  64. (64)特許請求の範囲第47項に記載の方法で精製さ
    れたヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼもしく
    はその類似体。
  65. (65)ヒト由来の他の物質を実質的に含まないヒトマ
    ンガンスーパーオキシドジスムターゼ。
  66. (66)少なくとも2つのヒトマンガンスーパーオキシ
    ドジスムターゼポリペプチドを含むヒトマンガンスーパ
    ーオキシドジスムターゼ活性をもつ天然産生でない分子
  67. (67)198個のアミノ酸を含むポリペプチドであり
    、そのアミノ酸配列の一部分が第1図の配列をもち、該
    配列のN−末端が第1図のヌクレオチド115−117
    によってコードされるリジンであり、該配列のCOOH
    末端が第1図のヌクレオチド706−708によってコ
    ードされるリジンであることを特徴とするヒトマンガン
    スーパーオキシドジスムターゼポリペプチド。
  68. (68)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
    リペプチドを任意の化学的形態のマンガンとの複合体と
    して含み、この複合体が天然産生のヒトマンガンスーパ
    ーオキシドジスムターゼの酵素活性をもつことを特徴と
    するポリペプチドマンガン複合体。
  69. (69)少なくとも2つのヒトマンガンスーパーオキシ
    ドジスムターゼポリペプチドを任意の化学的形態のマン
    ガンとの複合体として含み、天然産生ヒトマンガンスー
    パーオキシドジスムターゼの酵素活性をもつことを特徴
    とするヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ。
  70. (70)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
    リペプチドを含みその一端又は両端に1つ以上の付加ア
    ミノ酸が結合していることを特徴とするヒトマンガンス
    ーパーオキシドジスムターゼポリペプチド類似体。
  71. (71)ポリペプチドマンガン複合体を含み、そのポリ
    ペプチド部分が、その一端又は両端に結合した1つ以上
    の付加アミノ酸を含むポリペプチドマンガン複合体類似
    体。
  72. (72)少なくとも2つのポリペプチドを任意の化学的
    形態のマンガンとの複合体として含み、該ポリペプチド
    の少なくとも一方がヒトマンガンスーパーオキシドジス
    ムターゼ類似体であり、天然産生ヒトマンガンスーパー
    オキシドジスムターゼの酵素活性をもつことを特徴とす
    るヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ類似体。
  73. (73)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
    リペプチドの配列と実質的に等しいアミノ酸配列をもつ
    が1つ以上のアミノ酸が異なるポリペプチドを含むヒト
    マンガンスーパーオキシドジスムターゼポリペプチド突
    然変異体。
  74. (74)ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼポ
    リペプチド突然変異体を任意の化学的形態のマンガンと
    の複合体として含みマンガンスーパーオキシドジスムタ
    ーゼの酵素活性をもつポリペプチドマンガン複合体突然
    変異体。
  75. (75)少なくとも2つのポリペプチドを任意の化学的
    形態のマンガンとの複合体として含み、該ポリペプチド
    の少なくとも1つがヒトマンガンスーパーオキシドジス
    ムターゼポリペプチドであり、天然産生ヒトマンガンス
    ーパーオキシドジスムターゼの酵素活性をもつことを特
    徴とするヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ突
    然変異体。
  76. (76)少なくとも2つのポリペプチドを含み、該ポリ
    ペプチドの少なくとも1つが第1図のアミノ酸配列を有
    しており、該配列のN−末端が第1図のヌクレオチド1
    15−117でコードされるリジンであり、該配列のC
    OOH末端が第1図のヌクレオチド706−708でコ
    ードされるリジンであり、更にN−末端に1つの付加メ
    チオニン残基を含むヒトマンガンスーパーオキシドジス
    ムターゼ類似体。
  77. (77)約3500単位/mgより高い比活性をもつこ
    と−を特徴とする特許請求の範囲第76項に記載の精製
    ヒトマンガンスーパーオキシドジスムターゼ類似体。
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