JPS63169994A - 組換え宿主によつて生成された膵臓分泌トリプシン阻害剤およびその変異型、方法、発現ベクターおよびそのための組換え宿主およびその製薬学的使用 - Google Patents

組換え宿主によつて生成された膵臓分泌トリプシン阻害剤およびその変異型、方法、発現ベクターおよびそのための組換え宿主およびその製薬学的使用

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JPS63169994A
JPS63169994A JP63000445A JP44588A JPS63169994A JP S63169994 A JPS63169994 A JP S63169994A JP 63000445 A JP63000445 A JP 63000445A JP 44588 A JP44588 A JP 44588A JP S63169994 A JPS63169994 A JP S63169994A
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ヘルムート・ブレツカー
ロナルト・フランク
フリートヘルム・マイバルト
ハンス・フリツツ
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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】 本発明は、ヒト膵臓分泌トリプシン阻害剤(h−PST
I)のアミノ酸配列を有する、微生物的に生産されたペ
プチドに関する。本発明は、さらに、もとの配列中のア
ミノ酸の1または2以上が他のアミノ酸によって置換さ
れている、このようなペプチドの変異型に関する。これ
らのペプチドは、それらの阻害作用において有利に変更
された特異性を示す。ペプチド類の調製法およびそれら
の製薬学的使用を、また、説明する。
多形核の顆粒球からのりソソームのエラスターゼ(白血
球エラスターゼ)、J、G、 ビ・−ス(Bieth)
  (1986) 217−320ページ[レギュレイ
ション・オブ・マi・リツクス・アキュムンイション(
Regulation  of  Matrix  A
ccumlation)、メカム(M echam)編
、アカデミツク・プレス(A cademic  P 
ress) 、オーランド(Orland) 1は、効
力のある細胞内プロテアーゼであり、リソソーム中に貯
蔵され、そしてファゴリソソーム中においてその生理学
的機能の細胞内蛋白質破壊を遂行する。リソソームプロ
テアーゼの主要な機能的役割(エラスターゼ、カテブシ
ンGなど;H,フリッノ(F riLz)ら(1984
)[臨床酵素学における選択したトピックス(S el
ectedTopics  in  C11nical
  Enzymology)、ゴールドバーブ(G o
ldberg)および・クエルナー(W erner)
編、ワルター・デ・グルイタ−(G ruyter)、
ベルリン(Berlin) vol、 2.305−3
28ページ)は、有機体自体(例えば、代謝生成物、傷
を受けた組織)からあるいは侵入性有機体(例えば、バ
クテリア、ウィルス、かびなど)の食作用を受けた( 
phagocyt 1zed)物質のデグラデーション
(degradat 1on)である。
細胞外(血液または間質性流体)中に解放されると、エ
ラスターゼは、血漿中において効力のある内因性阻害剤
、例えば、α、−PI(α1−プロテアーゼ阻害剤;J
、l−ラビス(Travis)およびG、S、サルベー
セン(S alvesen)、(1983)、Ann、
  ・Rev、  Biochem、  p、655−
709]、および/または粘膜の分泌物中において杭内
血球プロテアーゼ(いわゆるHUSI−1,ヒト精液プ
ロテアーゼ阻害剤;H,ジ−スラー(S chiess
ler)ら(1978)p、−195−207、ヒト多
形核白血球の中性プロテアーゼ(Neutral  P
 roteases  of  Human  P o
lymorphonuclear  Leukocyt
es) 、ヘイブマン(Haveman)およびジヤツ
ク(J anoff) l1isアーバン・アンド―シ
ュワルゼンバーグCU rban  &  S chw
arzenberg) 、バルチモア]によって急速に
結合される。
遺伝のσ、−PIの欠乏のため[J、B、ピース(B 
1eth)、l 986]あるいはエラスターゼの大量
の細胞外放出の結果[急性および慢性の炎症、多数の外
傷またはショックにおいて;H,フリッツ(F rit
z)ら、1984]、天然プロテアーゼ阻害剤によるエ
ラスターゼの退化的ポテンシャル(degradati
ve  potential)に対する有機体の保護は
不十分である。内因性プロテアーゼ阻害剤の過度の消費
および局所的な全体にさえ及ぶ消費は、(i)エラスタ
ーゼとの複合体の形成、(ii)種々のりソソームのプ
ロテアーゼによる蛋白質分解的不活性化、および(ii
i)とくに酸化的不活性化(α+pr)によって生ずる
[J、B、ピース(B 1eth)、(1986);H
,フリッツ(Fritz)ら、(1984);J、l−
ラビス(T raviS)およびG、S、サルベーセン
(S alvesen)、(1983);上を参照]。
結果は結合組織の過度の蛋白質分解的デグラデーション
、ならびに凝固因子、ブイプリン溶解因子および補体因
子を包含する体液性蛋白質のエラスターゼおよび他のり
ソソームのプロテアーゼ(例えば、カテプシンG)によ
る過度の蛋白質分解的デグラデーションであり、重い臨
床的症候、例えば、気腫、ショック肺、大人の呼吸困難
症候群、凝固傷害、腎臓および肝臓の不全などに導く 
[上の文献に加えて、次の文献を参照:ノイエ・ウェッ
ジ・イン・デル・エントズングスジアグノスチク(Ne
ue  Wege  in  der  Entzun
dungsdiagnostik) 、PMN  エラ
スターゼ;M、ジョチャム(J ochum)ら(編)
、(1985)、GITフェルラーグ(Verlag)
 、ダームシュタット;C,T、  リー(L ee)
ら、(1981)、ニュー・イングランド・ジャーナル
・オブ・メディシン(N、  Engl、  J、  
Med、)、304.192−195;w、w、マクグ
イヤー(McGuire)ら、(1982)、ジャーナ
ル・オブ・クリニカル・インベスティゲーション(J、
  C11n。
I nvest、) 、69.5431 。
エラスターゼは、また、リウマチ性関節炎、例えば、結
合組織の構成成分のデグラデーション、に進ケする局所
的炎症の事象の一因となる[K。
クリーシイク(K 1eesiek)ら(1985)、
ノイエ・ウェッジ・イン・デル・エントズングスジアグ
ノスチク(Neue  Wege  in  der 
 EntzLlndungsdiagnostik) 
、PMN  エラスターゼ、p。
71−821゜ 重い傷を受けた後の、あるいは敗血症ショック、ショッ
ク肺などのような病気における、エラスターゼの細胞外
放出は、酵素イムノアッセイによって日常的に監視でき
る[S、ノイマン(N eumann)およびM、ジョ
チャム(J ochum) 、(1984)、p、18
4−195、酵素分析の方法(Methodsof  
Enzymatic  Analysis) 、ベルグ
メイヤ−(B ergmeyer)  (編)、フエル
ラーグ・ヘミ−(Verlag  Chemie) 、
ワインハイム]。
セプシスおよび気腫の実験的モデルにおいて、合成エラ
スターゼ阻害剤[J、C,バワーズ(Powers) 
%アメリカン・リビュー・オブ・レスビレイタリー・デ
ィシーズ(Am、   Rev、   Ra5pir、
  Dis、 )、(1983)、127.554−5
581および動物からの天然阻害剤、例えば、ニグリン
C[H,P、シュネブリ(S chnebli)ら、(
1985)、ユーロピアン・ジャーナル・オブ・レスピ
レイタリー・ディシーズ(Eur。
J 、  Re5pir、  Dis、 ) 、66.
5uppl。
139  p、66−70] は、治療学的に有用であ
ることが証明された。ヒト起源のプロテアーゼ阻害剤の
適用は、毒性の副作用、ことに延長された治療が、例え
ば、α、−PI欠乏(気腫)の処置において指示される
とき、アレルギー性反応を回避するたQめに、好ましい
であろう。ヒトα1−PIは高分子量の糖蛋白質である
ので、遺伝子技術による十分な量のその生産は近い将来
において不可能であろう。
杭内血球プロテアーゼすなわちHUSI−I  [H、
ジ−スラー(S chiessler)ら、1978;
およびU、シーミュラー(S eemLiller)ら
(1985)FEBS  レターズ(L etters
)、199.43−481 は、14,000ダルトン
の分子量を有し、そして2つの活性ドメインから成り、
その一方はエラスターゼに対して向けられ、そして他方
はトリプシンに対して向けられている。それゆえ、この
タイプの阻害剤は比較的低い選択性を有し、そして特異
的なエラスターゼ阻害剤ではない。トリプシンまたはト
リプシン様酵素の阻害は、通常上に記載した適用におい
て意図されない。
ヒト膵臓はPSTI、すなわち、低分子量(6゜2kd
)のプロテアーゼ阻害剤を分泌し、それはトリプシンを
特異的に阻害する、すなわち、それはブチアーゼの1つ
の特定のタイプに対して高い選択性を有する。
本発明において提供される1つの利点は、PSTI中の
1つ(または数個)のアミノ酸のみを組換えDNA技術
によって置換してPSTI変異型を生成することにあり
、これらの変異型は白血球エラスターゼに対して高い特
異性を有する、高度に有効なプロテアーゼ阻害剤である
ことが示された。その上、その低い分子量のため、エラ
スターゼPSTI誘導複合体は腎臓を同様によく通過す
るであろう。したがって、細胞外に放出されたエラスタ
ーゼの排除は高度に効率的であろう。PSTlはヒト起
源であるという事実は、その低い分子量と一緒になって
、PSTI誘導体を免疫系が異質蛋白質として認識する
ことによる合併症を、これらの誘導体の適用は回避する
であろうという期待される。
α、−PIおよび杭内血球プロテアーゼ類と比較したP
STIの他の本質的な利点は、強い酸化剤が生成さかつ
細胞外に放出される、炎症の過程の間における、酸化的
不活性化に対してPST、Iが不感受性であるというこ
とである。結局、α1−PIおよび杭内血球プロテアー
ゼ類に比較して、PSTI誘導体類の低い投与量は、同
様な保護的作用を達成するために十分であろう。
したがって、本発明の1つの目的は、プロテアーゼ阻害
活性を有し、好ましくは改良された特異性および/また
は改良された阻害効能を有する、製薬学的に有用なペプ
チド類を提供することである。前記ペプチド類は、組換
えDNA技術によって生成された、膵臓分泌トリプシン
阻害剤(PSTl)の配列を有するペプチド類およびそ
れらの変異型である。用語「変異型(variants
) Jは、親配列中のアミノ酸の1または2以上が天然
に産出するアミノ酸の他のものによって置換された、ペ
プチド類を呼ぶ。親配列として、ヒト膵臓トリプシン阻
害剤(h−PSTI−PSTI  O)の配列を使用す
る。アミノ酸の置換にかけるべき好ましい位置は、ペプ
チド中の位置17.18.19.20.2129.32
および36である。
より詳しくは、本発明は、次のアミノ酸からなるPST
I  Oの配列(L、J、グリーン(G reene)
、1976、酵素学における方法(MethodsEn
zymol、’) 、45.813−825に報告され
ているような〕を本質的に有するペプチド類に関する: 位置13におけるGlu、AspまたはL eu、位置
14におけるGluSAspまたはA sn、位置17
におけるThr、  Pro、S ers A rg、
 L euまたはMet。
位置18におけるLeu、 Met、 Val、 G1
n5 Ser。
AlaSThr、  I 1eSTyr、  Phe、
  Arg、  TrpまたはLys、位置19におけ
るG IuSA sp、 L euまたはIleおよび
位置20におけるT yr、 P he、 A 5ps
A sn、 L eu、 G Iu、 G In、 H
isまたはA rg、位置21におけるGlu、 Ar
gs Met、 Phe、 LysSVal、T hr
SG in、 L eus A SpまたはA sn、
位置29におけるL yss G lu、  I le
、 G InXA SpまたはASnx位置32におけ
るP roSG ly、 S ers A sn。
A la、 A sp、 V al、 A rgまたは
Hisおよび位置36におけるAsn、 Asp、 A
la、 5erSGlyq TyrsValまたはGl
uのアミノ酸、ただしLeu+3−Asn” −Thr
” −L ys” −I le” −Tyr”°−As
n”−Asp”−Pro”−ValoおよびLeu13
−Asn”−ThrI7− Lys” −I Ie” 
−Tyr” −Asp” −Asn” −P ro” 
−Va136の組み合わせを除外する。
下表1は変異型のいくつかを示し、位置32および36
におけるアミノ酸が、それぞれ、プロリンおよびバリン
である場合、PSTI  Oは親配列である。
表1に開示する変異型は、位置32および36において
上に列挙するアミノ酸によって、さらに変化させること
ができる。
本発明は、また、位置−1にメチオニンまたは先導ペプ
チドをさらに含有する、上に概説した配列を有するペプ
チドに関する。本発明に関連して用語「先導ペプチド」
は、発現生成物の分泌を促進するシグナル配列[S、D
、エムル(E mr)ら、細胞生物学雑誌(J 、  
of  Ce1l  Biol、 )、1980.86
、p、701−711] を意味するばかりでなく、か
つまたPSTI配列の前にシグナル配列およびリンカ−
配列を含有するペプチドを意味する。
PSTI  OThr  Lys  Ile  Tyr
  Asn  AspPSTI  I  Thr  L
eu  Ile  Tyr  Asn  AspPST
I  2  Thr  Leu  IIs  Tyr 
 Asp  AsnPSTI  3  Thr  Ty
r  Glu  Tyr  Arg  AspPSTI
  4   Thr   Leu   Glu   T
yr   Arg   AspPSTI  5   T
hr   Vat   Glu   Tyr   Ar
g   AspPSTI  6   Thr   Le
u   Glu   Tyr   Asn   Asp
PSTI  7   Thr   Leu   Ile
   Tyr   Arg   AspPSTI  8
   Thr   Val   Glu   Leu 
  Asn   AspPSTI  9   Thr 
  Val   Glu   Leu   Arg  
 AspPSTIIOPro   Lys   Ile
   Tyr   Asp   AsnPSTIII 
  Pro   Leu   Glu   Tyr  
 Arg   AspPST112   Pro   
Val   Glu   Tyr   Arg   A
spPST113   Thr   Ile   Gl
u   Tyr   Asn   AspPST114
   Thr   Arg   Glu   Tyr 
  Asn   AspPSTl15   Thr  
 Phe   Glu   Tyr   Asn   
AspPSTI16   Thr   Ala   G
lu   Tyr   Asn   AspPSTI1
7   Thr   Vat   lie   Tyr
   Asn   AspPST118   Thr 
  lie   lle   Tyr   Asn  
 AspPST+19   Thr   Vat   
Ile   Tyr   Asp   AsnPSTI
20   Thr   lla   Ile   Ty
r   Asp   AsnPST+21   Thr
   Ile   Glu   Tyr   Arg 
  AspPSTI22   Thr   Tyr  
 Ile   Tyr   、Asn   AspPS
TI23   Thr   Phe   Ile   
Tyr   Asn   AspPSTN24   T
hr   Lys   Glu   Tyr   Ar
g   Asp本発明は、また、前記ペプチドの遺伝情
報を指定する(coding  for) D N A
に関する。とくに、本発明は、次の配列を有する、以後
「マスター遺伝子」と呼ぶDNAおよびその機能的同等
体に関する: Asp Ser Leu Gly Arg Glu A
la Lys Cys TYr Asn Glu Le
u Asn GlyThr Ser lie Leu 
lie Gln Lys Ser Gly Pro C
ys 帯・拳186醇竺愚 「機能的同等体」は、上のDNA配列の誘導体が、また
、同一蛋白質の発現に有用でありうることを意味する。
当業者に知られているように、あるコドンにおいて、所
定の蛋白質中に組込むべきアミノ酸に作用を存さない他
の塩基によって、塩基の11または2、または3を置換
することができる。
ペプチドを生成するために、マスター遺伝子を、DNA
技術によって、特定の位置におけるアミノ酸のためのコ
ドンが他のアミノ酸のためのコドンで置換されるような
方法で、修飾する。本発明による変異型ペプチドの1つ
の遺伝情報を指定するDNAを得るために、位置17.
18.19.20.21.29.32および36におけ
るアミノ酸のためのコドンを他のコドンで置換すること
ができる。
このような置換において好ましいコドンは、上に列挙し
たアミノ酸の遺伝情報を指定するコドンである。用いる
発現系に依存して、本発明のDNAは、また、先導ペプ
チドの遺伝情報を指定する配列を上流にさらに有する、
上のペプチドの1つの遺伝情報を指定するDNAである
ことができる。
本発明の他の目的は、本発明のペプチドの1つの遺伝情
報を指定するDNAからなる、また、プラスミドと呼ぶ
発現ベクターである。このプラスミドは宿主有機体の形
質転換のために使用する。
本発明は、また、このような形質転換された微生物に関
する。形質転換に適当な、多数の種々の微生物がこの分
野において知られている。このプラスミドの性質は、主
として、使用すべき宿主有機体に依存する。
本発明のDNAからなるプラスミドで形質転換された宿
主有機体は、上のペプチドおよびその変異型の生成に使
用される。生成は、工程a)適当な条件下に宿主有機体
を培養し、b)前記培養物からペプチドを回収し、そし
てC)前記ペプチドを精製する、 からなる。
ペプチドの精製は、蛋白質化学の既知の方法により、例
えば、沈殿、クロマトグラフィーおよび電気泳動によっ
て達成することができる。前述のリンカ−ペプチドはこ
のような精製のためにすぐれた道具であることができる
。なぜなら、それは精製ハンドルとして有利に使用でき
るからである。
例工ば、リンカ−ペプチドが主として塩基性または酸性
のアミノ酸からなる場合、イオン交換クロマトグラフィ
ーは発現された生成物の精製において非常に有用である
ことがある。
本発明は、まt;、上に概説したペプチドを含んでなる
製薬学的組成物および調製物ならびに製薬学的組成物の
調製における前記ペプチドの使用に関する。このような
組成物は、前述の適用に非常に有用である。
このような製薬学的調製物は、無毒の不活性な製薬学的
に適当な賦形剤に加えて、本発明による化合物の1種ま
たは2種以上を含有するか、あるいは本発明による活性
化合物の1種または2種以上から成る。
本発明は、また、投与単位の形態の製薬学的調製物を包
含する。これは、製薬学的調製物が個々の部分の形態、
例えば、錠剤、被覆された錠剤、カプセル剤、ピノ呟坐
薬およびアンプル剤の形態であることを意味し、その活
性化合物の含量は個々の投与量の数分の1あるいは多数
倍に相当する。
投与単位は、例えば、1.2.3または4倍の個々の投
与量、あるいは個々の投与量の1/2、l/3またはl
/4を含有することができる。個々の投与量は、好まし
くは、1回の投与で与えられかつ通常1日量の全部、半
分または3分の1または4分の1に相当する量の活性化
合物を含有する。
無毒の不活性の製薬学的に適当な賦形剤とは、すべての
種類の固体、半固体または液体の希釈剤、充填剤および
配答助剤であると解釈すべきである。
錠剤、被覆された錠剤、カプセル剤、ビル、丸剤、坐薬
、溶液、懸濁液および乳濁液、泥膏、軟膏、ゲノ呟 ク
リーム、ローション、粉末およびスプレーを好ましい製
薬学的調製物として述べることができる。
錠剤、被覆された錠剤、カプセル剤および顆粒剤は、活
性化合物の1種または2種以上を、次の普通の賦形剤と
一緒に含有できる:(a)充填剤および増量剤、例えば
、澱粉、ラクトース、グルコース、マンニトールおよび
シリカ、(b)結合剤、例えば、カルボキシメチルセル
ロース、アルギン酸塩類、ゼラチンおよびポリビニルピ
ロリドン、(c)保湿剤、例えば、グリセロール、(d
)崩壊剤、例えば、寒天、炭酸カルシウムおよび重炭酸
ナトリウム、(e)溶解遅延剤、例えば、パラフィン、
および(f)吸収促進剤、例えば、第四アンモニウム化
合物、(g)湿潤剤、例えば、セチルアルコールまたは
グリセロールモノステアレート、(!1)吸着剤、例え
ば、カオリンおよびベントナイト、および(i)潤滑剤
、例えば、タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリ
ン酸マグネシウムおよび固体のポリエチレングリコール
、または上の(a)〜(i)に記載した物質の混合物。
錠剤、被覆された錠剤、カプセル剤、ピルおよび顆粒剤
は、普通の被膜および外殻を含有することができ、これ
らは不透明化剤を含むことができ、そして、また、活性
化合物の1種または2種以上のみを、あるいは優先的に
、腸管の特定の部分において、必要に応じて遅延した方
法で、放出するような組成物であることができ、ここで
使用できる埋め込み組成物の例はポリマー物質およびワ
ックスである。
活性化合物の1種または2種以上は、必要に応じて前述
の賦形剤の1種または2種以上と一緒に、マイクロカプ
セル化した形態にすることもできる。
坐薬は、活性化合物の1種または2種以上に加えて、普
通の水溶性または水不溶性の賦形剤、例えば、ポリエチ
レングリコール、脂肪、例えば、カカオ脂肪、高級エス
テル、(例えば、Cl4−アルコールとCl8−脂肪酸
とのエステル)またはこれらの物質の混合物を含有する
ことができる。
軟膏、泥膏、クリームおよびゲルは、活性化合物の1種
または2種以上に加えて、普通の賦形剤、例えば、動物
性および植物性の脂肪、ワックス、パラフィン、澱粉、
トラガカント、セルソース誘導体、ポリエチレングリコ
ール、シリコーン、ベントナイト、シリカ、タルクおよ
び酸化亜鉛またはこれらの混合物を含有することができ
る。
散剤およびスプレーは、活性化合物の1種または2種以
上に加えて、普通の賦形剤、例えば、ラクトース、タル
ク、シリカ、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウムお
よびポリアミド粉末またはこれらの物質の混合物を含有
することができる。スプレーは、慣用の噴射剤、例えば
、クロロフルオロ炭化水素をさらに含有することができ
る。
溶液および乳濁液は、活性化合物の1種または2種以上
に加えて、慣用の賦形剤、例えば、溶媒、可溶化剤およ
び乳化剤、例えば、水、エチルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアル
コール、安息香酸ヘンシル、プロピレングリコール、1
.3−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油
、ことに綿実油、落花生油、トウモロコシ肝油、オリー
ブ油、ヒマシ油およびごま油、グリセロール、グリセロ
ールホルマール、テトラヒドロフルフリルアルコール タンの脂肪酸エステル、またはこれらの混合物を含有す
ることができる。
非経口的投与のために、溶液および乳濁液は、また、血
液と等張性の無菌の形態にすることができる。
懸濁液は、活性化合物の1種または2種以上に加えて、
慣用の賦形剤、例えば、液状希釈剤、例えば、水、エチ
ルアルコールまたはプロピレングリコール、懸濁剤、例
えば、エトキシル化インステアリルアルコール、ポリオ
キシエチレンソルビトールおよびソルビタンのエステル
、微結晶性セルロース、メタ水酸化アルミニウム、ベン
トナイト、寒天およびトラガカント、またはこれらに混
合物を含有することができる。
前述の配合形態は、また、染料、防腐剤および、芳香お
よび風味を改良する添加剤、例えば、ペパーミント油お
よびユーカリ油、および甘味剤、例えば、サッカリンを
含有することができる。  、治療学的に活性な化合物
は、好ましくは、前述の製薬学的調製物中に、全混合物
の約0.1〜99.5重量%、好ましくは約0.5〜9
5重量%の量で存在する。
前述の製薬学的調製物は、また、本発明による化合物に
加えて、他の製薬学的に活性な化合物を含有することが
できる。
前述の製薬学的調製物は、既知の方法に従い通常の方法
で、活性化合物の1種または2種以上を賦形剤の1種ま
たは2種以上と混合することによってつくられる。
活性化合物または製薬学的調製物は、局所的、経口的、
非経口的、腹腔内および/または経直腸的に、好ましく
は経2的または非経口的に、例えば、静脈内または筋肉
内に投与することができる。
一般に、人間の医学および獣医学において、所望の結果
を得るためには、本発明による活性化合物の1種または
2種以上を24時間毎に約0.5〜約500 mg/ 
kg体重、好ましくは5−100mg/kg体重の合計
量で、適当ならば数回に分けて投与することが有利であ
ることがわかった。個々の投薬物は、好ましくは、本発
明による活性化合物の1種または2種以上を約1〜約2
50 mg/ kg体重、とくに3〜60mg/kg体
重の量で含有する。
しかしながら、前述の投薬量からはずれなければならな
いことがあり、特にそのことは処置すべき患者の性質お
よび体重、病気の性質および重さ、調製物の性質および
薬剤の投与方法、投与を行う時間または間隔に依存する
かくして、ある場合には、活性化合物は前述の量よりも
少量で十分であり、−力値の場合には前記量を超えなけ
ればならない場合も起こるであろう。必要な特定の最適
な投与量および活性化合物の投与方法は、この分野に精
通するものにとっては、その専門知識に基づき容易に決
定することができる。
PSTIは膵臓から分離することができるが、ことにヒ
ト起源のこのようなPSTIは大量で入手することがで
きない。
したがって、組換えDNAおよび関連する技術は、必要
な大量の高品質のh−PSTIおよびこのようなペプチ
ドの変異型を得る有効な方法であろうことが考えられた
。組換えバクテリア中の異質蛋白質の生成は、多くの場
合に見出される既知の不安定性に照してつまらないこと
ではない[B。
E、バターワース(B utterworth)および
B、D。
コバント(K ovant)  :ウイルス学雑誌(J
Virol、 ) 、上1、 (1984)、282−
291、D、V、ゲラデル(Goeddel)ら:プロ
シーデインダス・オブ・ナショナル・アカデミ−・オブ
・サイエンシズ(P roc、  N atn、  A
 cad。
Sci、)USA、76、 (1979)、1oa−1
10、M、イノウニ(I noye)も、「核酸の研究
における将来(T he  future  in  
nucreicacid  research) J、
1、ワタナベ(Watanabe)編、(東京、アカデ
ミツク・プレス)、(1983)]。不安定性は、とく
に、比較的短い鎖長を有するペプチドの発現において問
題である。
ヒト膵臓はPSTI、すなわち、低分子量(6゜2 k
b)のプロテアーゼ阻害剤を分泌し、このPSTIはト
リプシンを特異的に阻害する、すなわち、それはプロテ
アーゼの1つのタイプに対して高い選択性を有する。
本発明において提供される1つの利点は、PST【中の
1つ(または数個)のアミノ酸のみを組換えDNA技術
によって置換してPSTI変異型を生成することにあり
、これらの変異型は白血球エラスターゼに対して高い特
異性を有する、高度に有効なプロテアーゼ阻害剤である
ことが示された。その上、その低い分子量のため、エラ
スターゼPSTI誘導複合体は腎臓を同様によく通過す
るであろう。したがって、細胞外に放出されたエラスタ
ーゼの排除は高度に効率的であろう。PSTIはヒト起
源であるという事実は、その低い分子量と一緒になって
、PSTI誘導体を免疫系が異質蛋白質として認識する
ことによる合併症を、これらの誘導体の適用は回避する
であろうという期待される。
α+PIおよび杭内血球プロテアーゼ類と比較したPS
T Iの他の本質的な利点は、強い酸化剤が生成さかつ
細胞外に放出される、炎症の過程の間における、酸化的
不活性化に対してPSTIが不感受性であるということ
である。結局、α1−PIおよび杭内血球グロテアーゼ
類に比較して、PSTI誘導体類の低い投与量は、同様
な保護的作用を達成するために十分であろう。
遺伝子の配列 h−PSTIのアミノ酸配列は、高度に発現された大腸
菌(以後、E 、 colt)遺伝子中に最も頻繁に見
出されるコドンを使用して、DNAマスター遺伝子の配
列に逆翻訳された〔グウウ・ (Gouy)、M、およ
びガラチア−(Gautier) 、C、、(1982
)、核酸の研究(N ucl、  A cidsRes
、)第1図参照。PST I変異型のアミノ酸置換(表
1)のため、対応するコドンをマスター遺伝子において
交換した(下表2参照)。
表2において星印を付したコドンを、次の例外を除いて
、全体を通じて使用した: Thr26  すべての遺伝子において、位置7(AC
C)  2〜77においてKpn1部位をつくるため。
Lys、18  PSTI−0および−10において(
AAG)  で、位置53〜58においてBg111部
位をつくるため。
Gly  28  PSTI−2、−10、−19およ
(GGC)  よび−20において、対応するオリリボ
ヌクレオチドの断片の適切なハ イブリダイゼーションを達成するた め(下を参照)。
Pro  17  PSTI  11において、位置5
(OCT)+  1〜56においてX ba 1部位を
Leu18  つくるため。
(CTA) 遺伝子の5°末端 第1コドン、Hinc11部位の第
2半分GTPyPuACを を含む。
遺伝子の3′末端 停止コドンTGA、EcoR1部位
(位置170〜175) および引続<HindlII位 1部位(位置176〜181) およびNcal接着末端(位置 182〜186)と重複する。
筒単に、PSTI遺伝子の構成は次の通りである: 1.25の短いオリゴヌクレオチド(各相補的鎖につい
て、それぞれ12および13)の合成2  ・・・・・
・ 22    24ここである変異型について特定の
断片を合成した(下表3を参照)。イオン交換高性能液
体クロマトグラフィー(HP L C)による正しい大
きさの断片の精製。
2、断片の結合は、成熟PSTI (アミノ酸1〜56
)のための解読領域のために二本鎖の分子を与え、ここ
で成熟PSTIはアミノ末端の解読末端に「平滑」末端
およびカルボキシ末端の解読末端にGATC−末鎖の5
′延長テイルを有する。
この工程のため、誤った生成物を最小にするために、合
成すべきオリゴヌクレオチドの配列を最適化することが
重要であった。
3、種々ノベクター、例えば、pUC3、pcv451
、Ml 3mpl 8中における配列決定のだめのクロ
ーニング(方法のテキストを参照)。
4、特別の合成オリゴヌクレオチドを使用するM13フ
ァージのベクター中の一本鎖突然変異誘発による、それ
以上の変異型の生成。
表3 番号の意味 第1欄 断片の番号(第1図参照)。
第2および3欄 マスター遺伝子内の断片の最初および
最後のヌクレオチドの位 置(5′→3′)。
第4欄     断片のヌクレオチド配列(5′→3′
)。
点は、マスター遺伝子の配列と異なりかつ遺伝子の変異
型の構成に要求される断片を示す。
PSTI O(セグメント■)−マスター遺伝子断片1
〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG7  
54 40   CTTAGTGCAACCGTT8 
 48 60   CACTAAGATCTAC966
55CGGGTTGTAGAT to  61. 74   AACCCGGTTTGC
GGll  81 67   GTCGGTACCGC
AAACPSTI −0(セグメント■)−マスター遺
伝子断片12〜25のリスト: 12 75 89   TACCGACGGTGACA
C139782TCGGGTAAGTGTCACC14
90105TTACC:CGAACGAATGC151
1398CACAGAACGCATTCGT16  1
06 121   GTTCTGTGCTTCGAAA
17  129 11.4   TTTACGGTTT
TCGAAG18  122 137   ACCGT
AAACGTCAGAC19145130GGATAG
AAGTCTGACG20  138 152   T
TCTATCCTGATCCA21  160 146
   CAGATTTCTGGATCA22  153
 167   GAAATCTGGTCCGTG23 
 174 161   AATTCAGCACGGAC
24168182CTGAATTCAAGCTTC25
186175CATGGAAGCTTGPSTII(セ
グメント■) 断片1〜11のリスト; 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
  54  40    CAGAGTGCAACCG
TT・8   48  60    CACTCTGA
TCTAC96655CGGGTTGTAGAT lo   61  74    AACCCGGTTT
GCGGll   81  67    GTCGGT
ACCGCAAACPSTI  2(セグメントI) 断片1−11のリスト= 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
’30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   CAGAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTCTGATCTAC・
9  66 55   CGGGTCGTAGAT・1
0 61 74   GACCCGGTTTGCGGl
l  81 67   GTCGGTACCGCAAA
CPSTI  3(セグメントI) 断片1〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC:3  23 8
   TTAGCTTCACGAC:CCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   GTAAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTTACGAATAC・
9  66 55   CGGACGGTATTC・1
0 61 74   CGTCCGGTTTGCGGl
l  81 67   GTCGGTACCGCAAA
CPSTI  4(セグメント■) 断片1〜11のリスト= 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6   31
  47    AACGAACTGAACGGTTG
・7   54  40    CAGAGTGCAA
CCGTT・8   48  60    CACTC
TGGAATAC・9   66  55    CG
GACGGTATTC#10  61  74    
CGTCCGGTTTGCGGll   81  67
    GTCGGTACCGCAAACPSTI  
5(セグメントり 断片1−11のりスト: 1  7  1   GAGAGT(1:2  1  
13   GACTCTCTGGGTC3238丁TA
GCT丁CACGACCCA4  14 30   G
TGAAGCTAAATGCTAC53924CAGT
TCGTTGTAGCAT6  31 47   AA
CGAACTGAACGGTTG・7  54 40 
  AACAGTGCAACCGTT・8  48 6
0   CACTGTTGAATAC・9  66 5
5   CGGACGGTATTC・10 61 74
   CGTCCGGTTTGCGGll   81 
 67    GTCGGTACCGCAAACPST
I  6(セグメントI) 断片1〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   CAGAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTCTGGAATAC・
9  66 55   CGGGTTGTATTClo
  61 74   AACCCGGTTTGCGGl
l  81 67   GTCGGTACCGCAAA
CPSTI  7(セグメントl) 断片1−11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3   23  8     TTAGCTTCACG
ACCCA4   14  30    GTGAAG
CTAAATGCTAC53924CAGTTCGTT
GTAGCAT6   31  47    AACG
AACTGAACGGTTG・7   54  40 
   CAGAGTGCAACCGTT・8   48
  60    CACTCTGATCTAC・9  
 66  55    CGGACGGTAGAT・1
0  61  74    CGTCCGGTTTGC
GGll   81  67    GTCGGTAC
CGCAAACPSTI 13(セグメントエ) 断片1〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGC’TAAATGCTAC5
3924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31
 47  ’ AACGAACTGAACC,GTTG
・7  54 40   GATAGTGCAACCG
TT・8  48 60   CACTATCGAAT
AC・9   66  55    CGGGTTGT
ATTClo   61  74    AACCCG
GTTTGCGGll   81  67    GT
CGGTACCGCAAA、CPSTI 14(セグメ
ント■) 断片1〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   ACGAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTCGTGAATAC−
96655CGGGTTGTATTClo  61 7
4   AACCCGGTTTGCGGll  81 
67   GTCGGTACCGCAAACPSTI 
15(セグメントエ) 断片1〜11のりスト: 1   7   1  −GAGAGTC2113GA
CTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4   1
4  30   GTGAAGCTAAATGCTAC
53924CAGTTCGTTGTAGCAT6  3
1  47   AACGAACTGAACGGTTG
−75440GAAAGTGCAACCGTT−848
60CACTTTCGAATAC−96655CGGG
TTGTATTClo   61  74    AA
CCCGGTTTGCGGll   81  67  
 GTCGGTACCGCAAACPSTI 16(セ
グメントI) 断片1〜11のリスト= 1  7  1  0AGAGTC 2113GACTCTCTGGにTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
  54  40    AGCAGTGCAACCG
TT・8   48  60    CACTGCTG
AATAC・9   66  55    CGGGT
TGTATTClo   61  74    AAC
CCGGTTTGCGGll   81  67   
 GTCGGTACCGCAAACPSTI 17(セ
グメント■) 断片1〜11のリスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   AACAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTGTTATCTAC9
6655CGGGTTGTAGAT lo  61 74   AACCCGGTTTGCG
Gll  81 67   GTCGGTACCGCA
AACPSTI 18(セグメントI) 断片1−11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTGφ7 
 54 40   GATAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTATCATCTAC9
6655CGGGTTGTAGAT lo  61 74   AACCCGGTTTGCG
Gll  81 67   GTCGGTACCGCA
AACPSTI 19(セグメントI) 断片1−11のリスト= 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6   31
  47    AACGAACTGAACGGTTに
・7   54  40    AACAGTGCAA
CCGTT・8   48  60    CACTG
TTATCTAC・9   66  55    CG
GGTCGTAGAT・10  61  74    
GACCCGGTTTGCGGll   81  67
    GTCGGTACCGCAAACPSTI 2
0(セグメントI) 断片1〜11のリスト= 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   GATAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTATCATCTAC・
9  66 55   CGGGTCGTAGAT・1
0 61 74   GACCCGGTTTGCGGl
l   81  67    GTCGGTACCGC
AAACPSTI−A(セグメント■) 断片12〜25のリスト: 12 75 89   TACCGACGGTGACA
C・13 97 82   TAGCGTAAGTGT
CACC・14 90 105  TTACGCTAA
CGAATGC1511398CACAGAACGCA
TTCGT16 106 121  GTTCTGTG
CTTCGAAA17 129 114  TTTAC
GGTTTTCGAAG18 122 137  AC
CGTAAACGTCAGAC19145130GGA
TAGAAGTCTGACG20 138 152  
TTCTATCCTGATCCA21 160 146
  CAGATTTCTGGATCA22 153  
i67  GAAATCTGGTCCGTG23 17
4 161  AATTCAGCACGGAC2416
8182CTGAATTCAAGCTTC251861
75CATGGAAGCTTGPSTI −S(セグメ
ント■) 断片12〜25のリスト: 12 75 89   TACCGACGGTGACA
C・13 97 82   TAGAGTAAGTGT
CACC・14 90 105  TTACTCTAA
CGAATGC1511398CACAGAACGCA
TTCGT16 106 121  GTTCTGTG
CTTCGAAA17 129 114  TTTAC
GGTTTTCGAAG18 122 137  AC
CGTAAACGTCAGAC19145130GGA
TAGAAGTCTGACG20 138 152  
TTCTATCCTGATCCA21 160 146
  CAGATTTCTGGATCA22 153 1
67  GAAATCTGGTCCGTG23 174
 161  AATTCAGCACGGAC24168
182CTGAATTCAAGCTTC2518617
5CATGGAAGCTTGPSTl 2.10.19
および20(セグメント■)断片12〜25のリスト: ・12 75 89   TACCGACGGCAAC
AC・13 97 82   TCGGGTAAGTG
TTGCC14  90  105   TTACCC
GAACGAATGC1511398CACAGAAC
GCATTCGT16  106 121   GTT
CTGTGCTTCGAAA17  129 114 
  TTTACGGTTTTCGAAG18  122
 137   ACCGTAAACGTCAGAC19
145130GGATAGAAGTCTGACG20 
 138 152   TTCTATCCTGATCC
A21  160 146   CAGATTTCTG
GATCA22  153 167   GAAATC
TGGTCCGTG23   +74 161   A
ATTCAAGCACGGAC24168182CTG
AATTCAAGCTTC25186175CATGG
AAGCTTGPSTI 21(セグメントI) 断片1から11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
 47   AACGAACTGAACGGTTG・7
  54  40   GATAGTGCAACCGT
T・8  48  60   CACTATCGAAT
GC・9   66  55    CGGACG(1
;TATTC・10  61  74   CGTCC
GGTTTGCGGll   81  67   GT
CGGTACCGCAAACPSTI 22(セグメン
トI) 断片lから11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AA、CGAACTGAACGGTTG・7
  54 40   GTAAGTGCAACCGTT
・8  48 60   CACTTACATCTAC
96655CGGGTTGTAGAT lo  61 74   AACCCGGTTTGCG
Gll  81 67   GTCGGTACCGCA
AACPSTI 23(セグメントエ) 断片1から11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCTGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4  14
 30   GTGAAGCTAAATGCTAC53
924CAGTTCGTTGTAGCAT6  31 
47   AACGAACTGAACGGTTG・7 
 54 40   GAAAGTGCAACCGTT・
8  48 60   CACTTTCATCTAC9
6655CGGGTTG’TAGAT10 61 74
   AACCCGGTTTGCGGll  81 6
7   GTCGGTACCGCAAACPSTI 2
4(セグメントエ) 断片lから11のりスト: 1  7  1   GAGAGTC 2113GACTCTCtGGGTC 3238TTAGCTTCACGACCCA4   1
4  30    GTGAAGCTAAATGCTA
C53924CAGTTCGTTGTAGCAT6  
 31  47    AACGAACTGAACGG
TTG・7   54  40    TTTAGTG
CAACCGTT・8   48  60   CAC
TAAAGAATAC・9   66  55    
CGGACGG、TA、TTC・10  61  74
    CGTCCGGTTTGCGGll   81
  67    GTCGGTACCGCAAAC遺伝
子の構成 設計した遺伝子の配列はオリゴヌクレオチドに分割され
た(第1図)。これらの断片は、多成分反応においてD
 N A二本鎖の正しい酵素のアセブリーを可能とする
重複を有する。
PSTI遺伝子変異型の構成のために基本的計画は、遺
伝子の2つの断片の別々のアセンブリーを包含する: 断片1〜11からのセグメント11可変アミノ酸位置1
7〜21を包含する。
断片12〜25からのセグメント!11可変アミノ酸位
置29および32を包含する。
表3は、異なるセグメントIおよびIIをアセンブリン
グするために使用するオリゴヌクレオチドの断片の組み
合わせを示す。点はマスター遺伝子の断片と異なる断片
を示す。
セグメントIおよびIIの対応する対の酵素的結合は、
所望の完全な遺伝子変異型を生成するであろう。遺伝子
のマルチマー(multimer)は、また、セグメン
トIの5′−末端における平滑末端の結合およびセグメ
ントIIの3′−末端における接着末端の結合を許すこ
とによって、最初に生成した。七ツマ−の遺伝子は、マ
ルチマーから、H4ncllおよびHindl I I
、EcoRIまたはN co Iで切断することによっ
て切除した。
方法 オリゴヌクレオチド断片の化学的合成 すべての必要なオリゴデオキシヌクレオチドは、確立さ
れたホスホトリエステル化学によりセグメントの支持体
としてセルロースのディスク上で合成した[フランク(
F rank)ら(1983)核酸の研究(Nucl、
 Ac1ds  Res、)、11.(4365−43
77)]。オリゴデオキシヌクレオチドは、ワットマン
・バーチシル(W hatman  P artisi
l) SAX −10カラムのイオン交換HPLCによ
り、60%の水性ホルムアルデヒド中のリン酸トリエチ
ルアンモニウム(pH6,3)の勾配を用いて精製した
オリゴヌクレオチドのセグメント■およびIIのDNA
二本鎖へのオリゴヌクレオチドの結合 等モル量(50ピコモル)の各オリゴヌクレオチド断片
(表3参照)をシリコーン化プラスチック管中で一緒に
した(管A:上の鎖からなる断片;管B:下の鎖からな
る断片)。断片1および11゜ならびにホスホリル化し
ないであろう断片12および25を別の管(管C)中で
一緒にした。この物質を乾燥した。管AおよびBのオリ
ゴヌクレオチドを、3倍過剰量の[γ−”Pl ATP
 (約2Ci/ミリモル)で5′−ヒドロキシ末端にお
いて、60ミリモルのトリス・MCI (pH8) 、
6ミリモルのMgCI、、lOミリモルのDTEおよび
2単位の74  PNKを含有するlOμlの反応混合
物中で、37℃において30分間ホスホリル化した。定
量的ホスホリル化後、T4  PNKを管AおよびBを
95°Cに2分間加熱することによって不活性化し、そ
して内容物を管Cに移した。10モルのDTE、0.2
ミリモルのATPおよび2単位のT4  DNAリガー
ゼを添加し、そしてこの混合物を40°Cで1時間イン
キュベーションした。37℃に冷却後、さらに2単位の
T4  DNAリガーゼを添加し、そしてインキュベー
ションを37℃で1時間、30℃で3時間そして15℃
で一夜続けた。次いで、この混合物のアリコートを、0
.04X20X40cmの10%の非変性ポリアクリル
アミドゲル[アクリルアミド:メチレン−ビスアクリル
アミド−29=1,50ミリモルのトリス・ポレート(
pH8,3)、1ミリモルEDTAIの電気泳動により
精製し、ここで25℃にサーモスタット制御し、100
OVにおいて、BPBが25cm動くまで展開した。ゲ
ル電気泳動のための試料は、0.05%のXC,0,0
5%のBPB、10ミリモルのEDTAおよび4モルの
尿素を含有する混合物中の配合し、そして装入前に加熱
しなかった。ゲル電気泳動からの結果が期待する長さの
生成物を生成するまで、もとの反応混合物を一20°C
で貯蔵した。
次いで、DNAリガーゼを65℃に15分間加熱するこ
とによって不活性化した。結合生成物は、反応混合物か
ら、厚さl mmのゲルの調製用ゲル電気泳動によって
上の条件下に単離した。
完全PSTr遺伝子変異型のアセンブリー10ピコモル
の対応するセグメントIおよび■IのDNAを一緒にし
、そして60ピコモルの[γ−32P]  ATP (
200C4/ミリモル)、60ミリモルのトリス・HC
I(pH8) 、6ミリモルのMgCl、、10ミリモ
ルのDTEおよび2単位のT4  PNKを含有する2
0μlの反応混合物中で37℃で30分間ホスホリル化
した。次いで、2μlの1ミリモルのATPおよび2単
位のT4  DNAリガーゼを添加し、次いで15°C
で一夜インキユベーションした。次いで、この混合物を
、制限酵素による硝化に適切な緩衝条件に調節すること
によって、50μlに希釈した。
例えば、PSTIの遺伝子変異型 PSTI−1−Ala−32(IA)、PSTI  3
−Pro−32−(−3P)、PSTI  6−5er
−32(4A)およびpsTT  5−Pro−32(
5P) を上のプロトコールに従って構成した。
PST I変異型遺伝子のクローニング計画遺伝子は、
前述のように、アミノ酸17.18.19.20.21
29および32の遺伝情報を指定する位置において種々
の配列を有する合成遺伝子断片から合成した。名称PS
TT−0−PSTl−24(表1参照)は、アミノ酸1
7〜21゜および引続く位置32におけるA(アラニン
について)、S (セリンについて)、G(グリシンに
ついて)、またはP(プロリンについて)の領域のため
の特定の解読配列を意味する。
遺伝子の構成は、セグメントIにおける変異型がセグメ
ン1−11における変異型(例えば、位置32における
変異型)と、位置72〜76におけるKpn1部位の開
裂後、再結合できるように計画を立てる(第1図)。
それ以上の変異型は、合成オリゴヌクレオチドを使用す
る、M13mp−一本鎖バクテリオファージ中でクロー
ニングした遺伝子断片上の部位特異性突然変異誘発によ
ってつくるか、あるいは前述のように全体の遺伝子の合
成によってつくる。
クローニング 5′−末端にフラッシュエンド(flush  end
)(アミノ末端解読末端)および3″−末端にH4nd
I11部位を有するPSTI−変異型(例えば、PST
I−IAおよびPSTI−3F)のための遺伝子を、H
incI l5H4ndl I I制限プラスミドpU
C8(pUC−PSTI  IAおよびpUC−PST
I−3P)中にクローニングした。
追加のメチオニンをNH2−末端に含有するPSTI変
異型(例えば、Met−’ −P S T I −4A
)を、同様にpUC8−NcoI (Hincl 1部
位中に導入されたNcoI−リンカ−CCCATGGG
を含有する)中にクローニングした。pUC8−Nco
lをNcolで制限ル、DNA  Pol I (大き
い断片)の存在下にdNTPで充填し、そしてさらにH
indI I Iで制限した。PSTI−4A変異型の
遺伝子をこのベクター中にクローニングすることによっ
て、N co I制限部位を再構成する(pUC−Me
t−PST l−4A) 。制限酵素の開裂(clea
vage) 、結合、形質転換およびβ−ガラクトシダ
ーゼ活性の「挿入不活性化」についてのスクリーニング
は、マニアチス(Maniatis)、T3、フリトシ
(F ritsch) 、E 、 G 、およびサムプ
ルツク(Sambrook) 、J 、、分子クローニ
ング(Molecular  Ctoning) 、コ
ールド昏スプリング・ハーバ−・パブリケイションズ(
Cold  S pring  Harbor  Pu
blications) 、コールド・スプリング+ハ
ーバ−(Cold S pring Harbor)、
1982に記載されている。
組換えによる追加の変異型の調製 制限エンドヌクレアーゼKpnlは、すべての構成のP
STI遺伝子を上の鏡上の塩基76後および下の鏡上の
塩基72後において開裂して、4bpの一本鎖の3′−
突起(protruding)末端(GTAC)を生成
する。
pUC8−PSTI雑種のKpnl、5caTの二重の
開裂後、2つのP断片が得られ、一方の断片はアミノ酸
残基17〜21の変異型配列をもつ遺伝子の5′−末端
を含有し、そして他方の断片はアミノ酸29および32
中に変異をを有する遺伝子の3′−末端を含有する。異
なるプラスミドからの断片の再結合は、再分類された(
 reassorted)5′および3′の両者を有す
る新規な組換えpUC8−PSTI変異型を生成する(
例えば、PSTI  OPおよびPSTI−IAから出
発して、PST[OAおよびPSTI−IPを誘導でき
る)。
大腸菌(Escherichia  coli) K 
−12菌株ΔM15およびDHlを、再配置されたpU
C8−PST I変異型のための受容宿主として使用し
た(参照ATCC31343および33625)。
部位特異的突然変異誘発による追加の変異型の調製 ′ この突然変異誘発手順のだめの出発物質はM13  m
p9−PSTIクローンであり、このクローンはpUC
8−PSTI変異型からのHincll−H4ndII
I  PSTI−断片を、メッシング(Messing
) 、Jおよびビエラ(V 1era)、J(1982
)、遺伝子(Gene)、上ユ、269−276の方法
に従い、二本鎖M13mp9バクテリオバクテリオ77
−ジ中ングすることによってつくる。−末鎖の雑種バク
テリオファージを分離し、そしてバクテリオ77−ジM
13mp9revの線状のネガティブ(negat 1
ve)鎖に対して交雑した。次いで、突然変異誘発部位
に新しい変異型の配列を含有する合成オリゴヌクレオチ
ドを、このいわゆる[グラップド・デユープレックス(
grapped  duplex) Jに対して交雑し
、そしてポリメラーゼ■ [クレノー断片、ベーリンガ
ー・マンハイム(Boehringer  Mannh
eim) ]およびDNAリガーゼを連続的に作用させ
ることによって、充填および結合して、突然変異誘発部
位に塩基の不一致を含有する閉じた円形二重らせんを形
成する。不一致修復欠乏E 、 coli  Muts
菌株BMH71−18中のこのDNAの形質転換は、合
成「突然変異誘発プライマー」によって決定される新し
い配列を含有するM13  mp9  rev−PST
I変異型を高い頻度で生成し、それらは引続いてE、 
coli  sa−[琥珀色サプレッサー(amber
suppressor)−マイナス1菌株MK30−3
中で選択する。実験のプロトコールはクラマー(Kra
mer) 、W−ら、核酸の研究(Nucl、 Ac1
dsRes、)、±2(1984)に記載されるものに
従う。このようにして、PSTI−8P、−9P。
−IOP、−1IP、−12P、−15P、−17P、
−18、Pおよび一19Pが構成された。
DNA−配列決定 DNAの配列決定は、−末鎖のM13mp8、M13m
p9、M13mp18、M13mp9(rev)−PS
TI分子について、サンガー(Sanger) 、F 
、ら(1977)、プロシーデインダス・オブ・ナショ
ナル・アカデミ−・オブ・サイエンシズ(Proc、 
Natn、 Acad、 Sci、) USA。
L玉、5463−5467に記載されているデオキシ法
に従い実施し、あるいはpGV451の構成について、
ポカート(V ockaert) G 、ら、(198
4)、遺伝子分析技術(Gene  Analysis
T echniques) 、土、52−59の特異的
末端−標識および化学的劣化法に従い実施した。
発現ベクター中のクローニング PSTI変異型ペプチドの生成は、σ−アミラーゼ(b
、 5ubtilis)またはペニシリンアシラーゼ(
E 、 coli)のシグナル配列を含有するE。
coli分泌ベクター中にクローニングすることによっ
て達成した。PSTIに類似するヒト分泌ペプチドの発
現のためにE、coli分泌ベクターを使用すると、融
合したシグナルペプチドは遺伝子生成物を細胞質膜を横
切って細胞形質空間中に導き、同時にシグナルペプチド
を処理し[G、フレイル(Kreil)、(1981)
、A nn、 Rev、 B iochem、、lユ、
317−348]かつ活性PSTIを、その成熟形態で
、あるいはそのアミン末端に数個のアミノ酸のリンカ−
ペプチドを含有する融合生成物として、放出するという
、利点が得られる。
制限酵素の開裂の方法:DNA  pol  l (大
きい断片)の存在下のdNTPによる5′突起末端の充
填、slヌクレアーゼによる消化、DNAのゲル電気泳
動、DNA断片の分離、結合および形質転換は、T、マ
ニアチス(Maniatis)ら、分子クローニング(
Molecular  Ctoning) 、コールド
・スプリング・ハーバ−(Cold  S pring
Harbor)、(1982)に記載されている。
B 、 5ubtilisからのα−アミラーゼシグナ
ル配列を、Bacillus  suMilis  D
SM  704  [トイチェ スタンムスアンムルン
グ・ヒュール・ミクロオルガニスメン(D eutsc
he S tammsammlungfur  M i
kroorganismen) 、ゲッチンゲン]から
、染色体DNAの部分的5au3A消化物をpMK 3
のBamH1部位中にクローニングすることによって誘
導した[M、A、サリバン(S ullivan)ら、
遺伝子(Gene(1984) 29.21−261゜
α−アミラーゼ遺伝子をもつ3kbのDNA断片を含有
するクローンの1つを、α−アミラーゼの構造遺伝子の
一部を欠失してpALKlを生成することによって修飾
した。pALKlのDNA配列は、230bpのEco
Rr −BstE I I断片上に可能なリポソーム結
合部位(RBS)およびシグナル配列を明らかにし、B
、5ubtilis  lA289からのα−アミラー
ゼと広い範囲にわなって相同性を有した[第2図中のD
NA配列とM。
ヤング(Y ang)ら、核酸の研究(Nucl、 A
c1dsRes、)(1983)、237−249とを
比較せよ1゜B 、 5ubtilis中のび一アミラ
ーゼのシグナル配列の処理はアミノ酸位置41において
起こることが期待された(第2図参照)ので、シグナル
配列のPSTIリーディングフレームへの融合はBst
E11部位において実施した。この目的で、われわれは
、pALKlから、可能なシャイ〕/−ダルガノ(S 
hine −D algano)部位およびα−アミラ
ーゼのシグナル配列を含有する230bpの断片を分離
した(第3八図中の断片A)。Met−PSTI−IA
またはMet−PST’1−4Aのいずれかのリーディ
ングフレームを含有する断片Bを、pUC−Met−P
ST I −IAまたはpuc−Met−PSTI−4
Aから分離した(rPSTI変異型遺伝子のクローニン
グ」を参照)。断片Aの平滑末端をBの平滑末端へ結合
すると、σ−アミラーゼのシグナル配列のリーディング
フレームはMet−PSTI  1.Aまたは(Met
−PSTl−4A)のそれへ融合し、こによってBst
EII−およびNcoI−制限部位が再構成される(第
3B図参照)。lac  zプロモーターに関して八−
B−断片の向きを補正する(第3A図)と、PSTI前
駆体の遺伝子はIac  Z”の制御下に1acZ′の
リーディングフレームの背後に配置され、Iac  z
’のリーディングフレームはTAA−停止コトンにおい
て停止するであろう(第2図、断片AのDNA中の位置
−58/−56)、同−mRNA上の蛋白質合成の再開
始は、リポソームが停止コドンから約50塩基下流のα
−アミラーゼの可能なシャイン−ダルガノ(S hin
e −D algano)部位に位置−1Oにおいて結
合した後起こるであろう(第2図参照)。
pC’H233(PSTI−IA)またはpCH233
、、、l (P S T I −4A )で形質転換し
たE。
coli  6M15からのPSTI生成物は、蛋白質
の精製およびアミノ酸の配列決定後、13アミノ酸がP
ST 1分子へ融合したことを明らかにした(実施例1
および3参照) 、 asn −−ala−glu−L
hr・・・・を使用して出発したこれらの追加のアミノ
酸は、第3B図においてアミノ酸32から出発したσ−
アミラーゼのシグナル配列中のものと同一であることが
発見され、E、coliのシグナルペプチドによるPS
TI前駆体の処理(process ing)は、バシ
ルス(bacillus) a−アミラーゼのシグナル
配列中のアミノ酸配列・・・・pr。
−ala、−ala−alaB↓後に起こることが示さ
れた。
PSTi変異型の生成のだめのそしてのシグナル配列ヲ
、E、cO1iペニシリンアシラーゼ(PENAC)、
E、coli  ATCC11105からの細胞形質酵
素から誘導した。
ペニシリンアシラーゼ遺伝子のDNA配列[W。
ブルンス(B runs)ら、(19’85)、ジャー
ナル・オブ・モレキュラー・アンド・アプライド・ジェ
不チックス(J 、 Mo1. Appl、 Gene
t、)、3.36−44]に従い、シャイン−ダルガノ
(S hine −D algano)部位およびPE
NACのシグナル配列を含有するDNA断片を合成し、
これを第4図において配列の位置40におけるシャイン
−ダルガノ(S hine −D algano)部位
、Bcl■部位より上流にEcoRI部位および下流に
EcoRV部位を導入することによって修飾し、これに
よってもとのPENACシグナル配列のアミノ酸9をバ
リンからメチオニンに変えた。Nhe■部位をアミノ酸
26におけるPENACシグナル配列の処理部位に導入
した。PENAC−DNA断片を、PSTI遺伝子につ
いて説明したように4つのDNA断片からアセンブリソ
ゲし、そしてEcoRIおよびNhelで制限したpB
R322中にクローニングした(pPE、NAC1、第
5図)。DNA断片バス(pass) 1〜4のオリゴ
ヌクレオチドの合成は、アプライド・バイオシステムス
(Applied  B 1osystea+s) 3
80型合成装置により製造業者の指示に従い実施した。
次いで、PENACシグナル配列を、lac”の制御下
に、pPENACIからのEcoRI −BamHr断
片をpUC8中にクローニングすることによって動かし
た(pUC236、第5図)。
PSTI−5P (pCH2361)の遺伝子およびP
STI−3P (pCH2362)の遺伝子をもつPE
NAC発現ベクターを構成するため1.)CH236を
制限し、モしてNhe  I部位で修飾しく第5A図参
照)そしてさらにHincIIIで制限した。調製した
pCH236中にPSTI−5P (またはPSTI−
3P)の遺伝子を結合すると、PENACシグナル配列
はPSTIリーディングフレームに融合し、発現ベクタ
ーI)CH2361(またはpCH2362)が生成す
る。再びここでpCH233について前述Qたように、
lac  z’ソリ−ィングフレームはPENACのシ
ャイン−ダルガノ(S hine −D atgano
)部位の前のTAGコドンにおいて停止するであろう(
位置7〜9、第4図)。
Met−PSTI−4AC実施例4)を生成するため、
pCH2363を前述のようにpCH236を調製する
ことによって構成した。Met−PSTI−4Aの遺伝
子はpUC−Met−PSTI−4Aから分離した(第
5A図)。
質転換 標準の手順[T、マニアチス(ManiatiS)ら、
1982、分子クローニング(Molecular  
Cl。
ning) ning)−ア・ラボラトリ−・マニュア
ル(A L aboratory  Mannual)
 ;コールドφスプリング・ハーバ−(Cold  S
 pring  Harbor)、ニューヨーク]を使
用して、能力((H□IIIpetent)E、col
i  DHlまたはRRI  6M15をpCH233
,2331,2361−2363で形質転換し、選択培
地(5011g/mlのアンピシリンを含むい寒天平板
)上で平板培養し、微小調製(+++1niprepa
ration) L/、そして単一コロニーからプラス
ミドDNAを制限分析した。遺伝子のセグメント中にあ
るいは発現ベクター中に存在する制限部位についてスク
リーニングした後、挿入したDNA断片のDNA配列を
合成遺伝子について前述したようにして決定した。
び誘発 6M15形質転換pCH233,2331゜2361.
2362および2363を一夜の培養として増殖した。
この培地は蒸留水(pH7,0)中に3%に牛肉エキス
[ギプコ(G 1bco) ]、1゜5%の酵母エキス
(ギプコ)および0.5%のK。
HPO,および50μg/mlのアンピシリンを含有し
た。100m1の培地を充填した10100O容のエル
レンマイヤーフラスコ内で培養物をインキユベーシミン
することによって、すぐれた通気を達成するように注意
した。
フラスコをキューナー(Kuhner) RC−6−U
上で28℃または37℃およびl 90 rpmにおい
て振盪した。
PSTI変異型を生成するため、−夜の培養物を新鮮な
媒質中に37℃でl:100に希釈し、そして1.5A
550nmの光学濃度に約3時間増殖した。1ミリモル
のイソプロピルチオガラクトシド[シグマ(S igm
a) ] を培養物に添加することによって、lacプ
ロモーターの誘発(1nduction)を実施した。
発酵を20時間約4〜6A550に統け、そして800
0 rpmにおける遠心[10分、4°C1コントロン
・セントリコン(K ontron  Centrik
on) H−401、ローターA6.14] によって
軽鎖を収穫した。
阻害剤の分離および特性づけ 酵素 ヒト白血球エラスターゼ(HLE)およびブタ膵臓エラ
スターゼ(PPE)を、エラスチン・プロダクツ・カン
パニー・インコーホレーテッド(Elastin  P
roducts  Company、  Inc、 P
、O。
Box147、Paciffic、 Miss、 53
069/USA] から入手した。
ウシα−キモトリプシン(CHT )をE、メルク(E
 、 Merck、 Darmastadt)から入手
した。
基l 基質: MeOS uc −A la −A la −
P ro −Val −pNA  (HLE)  、A
c−Ala−Ala、−Pro−Ala−pNAおよび
S uc −A Ia −A la −A Ia −p
N A(P P E)およびS uc −A Ia −
A la −P ro −P he−pNA (CHT
)を、ペイチェム(B achem、 Bui)61d
□rf/ ’3 vitzerland)から入手した
クロマトグラフィーのための材料 セファデックス(S epadex■)G−25;セフ
7デツクス(S epadex■)G−50;セファロ
ース(S epharose■)4B−CI、SP−セ
ファデックス(SepadexO) G −25は、ト
イチェ・ファーマシア(D eutche  P ha
rmacia、 F reiburg)から入手した。
疏水性樹脂LGP  4429は、バイエル社(B a
yer  A G 、、L everkusen)の製
品である。
方法 G、B、O−ゲル(Roger)ら、(1975)、バ
イオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・
コミュニケーションズ(B iochem、 B i。
phys 、 Res 、 Commun、)、164
.478−484の方法に従って、セファロース(S 
epharose■)4B−CIを過ヨウ素酸ナトリウ
ムで酸化した後、キモトリプシンと形成したシッフ塩基
をNa [CHB H31で還元することによって、キ
モトリプシンをセファロース(S epharose■
)4B−CI上に固定化した。
HP L Cは適当なカラムを使用して実施した。
これらはテキストおよび/または対応する図面の凡例に
記載されている。
アミノ酸配列の決定 約0.5〜2ナノモルの蛋白質を30μlのTFA中に
溶解した。3mgのポリブレンで予備処理したガラス繊
維のフィルターに試料を適用しt;。配列の分析は、ア
プライド・バイオシステムズ・インコーホレーテッドか
ら入手した気相蛋白質配列決定装置(5equence
r)により、ヘイウィック[R,M、ヘイライ7り(H
ew+ck) 、M −W 。
フンカビラー(Hunkapillar) 、L 、 
E 、 7−ド(Hood) 、W、  ドレガー(D
 reger)、1981、ジャーナル・オブ・バイオ
ロジカル・ケミストリー (J 、 Biol、 Ch
em、) 、256.7990−79971に従い実施
した。各段階で遊離したアミノ酸フェニルチオヒダント
イン誘導体を、シアノ−HPLCカラム(デュポン)8
よびベイレウサー[K、ペイレウサ−(Beyreut
her) 、B 。
ビースラー(B 1esler)、J、ボウエンス(B
 owens)、R−ジルドロップ(Dildrop)
 、K、ネウ7 y −(Nerfer) 、 K 、
スチューバ−(S tijber)、S、ザイス(Za
is) 、R,ニーリング(E hring) 、P−
ザベル(Z abet)、1983、蛋白質化学におけ
る現代的方法(M odern  M ethods 
 in  P rotein  Chemistry)
、303−325ページ、ワルター・デ・グルイタ−(
Waiterd6  Q ruyter)十カンパニー
 (Co、) 、ベルリンjが記載する分離システムを
使用して分析した。
M  510ポンプ、WISP  710オートインゼ
クター、LC分光光度計M 481およびSHIMAD
U積分計C−P3Aを含むWATER3HPLCシステ
ムを使用した。
酸性加水分解およびアミノ酸分析 約1ナノモルの蛋白質をパイレックス管に加え、これに
0.05%の2−メルカプトエタノールを含有する6モ
ルのHCI [1,T、ボッツ(POtts)Jr、1
969、アナリティカル・バイオケミストリー(A n
al、 B iochem、)、131、l−15〕の
200μmを添加した。管を真空下に密閉し、そして1
10℃で22時間インキュベーションした。加水分解物
を急速に乾燥し、150μlの0.2モルのクエン酸ナ
トリウム緩衝液、pH2゜2、中に再溶解し、そしてろ
過した。蛍光検出器およびSHIMADU積分計C−P
積分計装備するBIOTRONICLC5000アミノ
酸分析装置で、アミノ酸分析を実施した。アミノ酸は、
ベンツン[J、R,ベンツン(B enson)、P、
E、ヘアー(Hare)、1975、プロシーデインダ
ス・オブ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンシ
ズ(Proc、 Natl、 Acad、 Sci、)
USA、7又、619−622]が本質的に記載するよ
うにして、0−フタルジアルデヒドとの反応後、定量し
た。
酵素試験および培養物ろ液中の阻害活性のアッセイ 培養物ろ液は次のように試験した: lOμlのツイーン(TWEEN)80溶液(0゜5%
)および50μlの過塩素酸(70%)を、1mlの培
養物ろ液に添加した。20分後、これらの試料を遠心し
、そして透明上澄みを225μlのトリス塩基の飽和溶
液の添加によって中和した。
これらの溶液のアリコートを採取して阻害活性を決定し
た。
酵素のアッセイの条件は表4に記載されている。
一般に、試料を適当な緩衝液の体積で希釈し、そして酵
素を添加した。予備インキュベーション時間後、基質を
添加した(基質をDMSO中に091モルの濃度で溶解
し、そして緩衝液で希釈して原溶液の濃度にした)。基
質からのp−ニトロアニリンの解放は、405nmにお
いて、連続的に測定するか、あるは酢酸の添加により反
応をクエンチング(quenching) した後に測
定した。100%の値は、阻害剤を含有しない、展開試
料によって決定した。阻害百分率は、次の式によって計
算した: 阻害剤の絶対量は検量線によって、少量の精製された物
質が入手可能になるようになった後はじめて、計算する
ことができた。
この出願の実施例3および6の微生物は、ザ・ナショナ
ル・コレクション・オブ・インダストリアル・バクテリ
ア(N CI B )(T he  N ationa
lCollection  Of I ndustri
al  B acteria。
Torry  Re5earch  5tation、
 P、 O,Box31、l 35  Abbey  
Road、 Aberdean  A B9 8 D 
G SS coLland、 U n1ted  K 
ingdom)に、それぞれ、表示NCIB  123
65およびNCIB  12364で受託されている。
実施例1 Asn−” −A la−” −G lu−目−Thr
−10−A la−’−His−”−Lys−’−5e
t−’−Asn−’−Glu−’−Val−”−Thr
−”−Met−’−Leu”−G lu”−Arg”−
Ala”−PST I  (PST l−4A[微小融
合(mi  n1fusion) ] )の分離lOリ
ットルの6M15/pCH2331の発酵ブロスを、3
50m1の過塩素酸(70%)で処理した。沈殿を遠心
によって除去した。上澄みを8NのKOH溶液で中和し
た。4°Cで放置後、ブフナー漏斗を使用してK C1
0、の沈殿を吸引ろ過した。
6液をキモトリプシン−セファロース(S ephar
ose■)4B−CI接合体のゲルのベッド(7×9 
cm)に4℃において通した。流出液の280nmにお
ける光学濃度がゼロに到達するまで、ゲルを水で洗浄し
た。ゲルを、さらに、500m1の0゜2モルの酢酸塩
緩衝液(pH5)および500m1の水で洗浄した。最
後に、ゲルを0.2モルの酢酸で溶離し、HCIでpH
2,0に調節した。溶離のプロフィルを第6図に記載す
る。活性の分画(白血球エラスターゼの阻害アッセイに
おいて測定したように)をプールし、固体の酢酸ナトリ
ウムの添加によってpH4に調節し、そして回転蒸発に
よって濃縮する。塩類および少量の不純物を、最後に、
RP−318カラムの調製用HPLCによって除去した
。溶離のプロフィルを第7図に示す。各分画の純度は分
析用HPLCによって検査した。これらの結果に従い、
3つのプール、管42−44.45−46および47−
49をつくり、これらは凍結乾燥後6mg、12mgお
よび5mgを与えた。最高の純度は中央の分画において
達成され、その分析用HPLCの線図を第8図に示す。
アミノ酸組成、配列分析および阻害スペクトルについて
のデータを表5〜7に記載する。
実施例2 BrCN開裂による微小融合蛋白質からのLeu”−G
lu”−Arg”−Ala”  −PSTI (PST
I−4A)の調製 2.93mg(0,46フイクロモル)のPST 1−
4A微小融合生成物(実施例1)を、1mlの70%の
ギ酸中に溶解した。それを、3mgの臭化シアンの添加
および暗所中の窒素雰囲気下の室温における18時間の
インキュベーションによって、開裂した。この反応を1
0m1の水の希釈によって停止した。水および揮発性副
生物を凍結乾燥によって除去した。Leu” −G I
u” −Arg” −A Ia” −PSTI  (P
STI−4A)を、副生物および開裂しない融合蛋白質
から、1%のギ酸中のセファデックス(Sepadex
’) G −50(超微細)カラム(2,5X90cm
)のゲルクロマトグラフィーによって分離した。分画は
、それらの保持時間に従い、パイロラド(Biorad
) RP−318(4゜6X250mm)大型カラム上
にプールした、溶液A:Q、1%のTFA、溶液B ;
 0.1%のTFA/60%のアセトニトリル、流れl
 ml/分、室温、210nmにおける検出;勾配: 
0−60%。
分画を凍結乾燥し、そして同一条件下の同一カラムの再
クロマトグラフィーによって精製した。
活性の分画を集め、そして凍結乾燥した。純度は、実施
例1に記載したように、L eu” −G lu” −
Arg”−Ala”−PST I (PSTI−4A)
の分析用HPLCの層間によって検査した。阻害剤は、
表5〜7に記載するように、アミノ酸分析、N−末端配
列決定、HPLCおよびエラスターゼ阻害アッセイによ
って特徴づけた。
実施例3 Asn−13−A Is−” −G Iu−” −Th
r−” −A la−’−His”’ −L ys−’
 −S er−’ −Asn−’ −G Iu−’ −
Val−3−Thr−” −Meじ1、L eu” −
A Ia” −PSTI (PSTI−I  A [微
小融合])の分離 4リツトルの6M l 5/pCH233の発酵ブロス
を120m1の過塩素酸(70%)で処理し、そして形
成した沈殿を遠心[30分、4℃、4000 rpm、
ベックマン(B eckman) J −6]によって
除去した。上澄みを8NのNaOH溶液でpH8,6に
調節し、そしてキモトリプシン−セファロース(S e
pharose■)4B−C1接合体(8×lOcm)
に通過させた。流出液の280nmにおける光学濃度が
基線のレベルに到達するまで、ゲルを0.2モルのトリ
ス−MCI緩衝液(pH8,6)で洗浄した。次に、ゲ
ルを順次に水および0.1モルの酢酸で溶離し、HCI
でpH2に調節した。
阻害活性を含有する分画(白血球エラスターゼに対して
測定した)をプールし、8NのNaOH溶液でpH2,
7に調節し、そして、前もって0゜15%のトリフルオ
ロ酢酸(NaOH溶液でpH2,7に調節した)と平衡
化したSP−セファデックス(S epadex■) 
G −25(2,5X 35cm)に適用した。
出発緩衝液で洗浄した後、このカラムを出発緩衝液中の
0−1モルのNaC1の直線の勾配で展開した。分画を
、それらの阻害活性および分析用HPLC展開(RP−
318、B lo−RAD)の結果に従い、プールした
。プールをUM2膜[アミコン(Amicon) ] 
を使用する限外ろ過によって濃縮し、そして最終の精製
をRP  318の調製用クロマトグラフィー(勾配、
0.15%のトリフルオロ酢酸中の0−60%のアセト
ニトリル、60分)によって達成した。2つのプールを
形成し、凍結乾燥し、8.7mgの均質な物質および1
゜9mgの少量の不純物を含む物質が得られた。分析の
データ(アミノ酸分析、配列の分析および阻害活性)を
表5〜7に記載する。
PSTI−IA微小融合蛋白質の臭化シアンの開裂を、
実施例2に記載するようにして実施し、そしてLeu”
−Ala”−PSTI (PSTI−IA)を得た。
実施例4 Met−’  Lsu”  G lu”−Arg”  
A la”−PSTI(Met−PST  l−4A)
の分離1リツトルの6M15/pCH2363の発酵ブ
ロスを、実施例1に記載するように、過塩素酸で処理し
、遠心し、そして中和し、そして最後に、キモトリプシ
ン−セファ0−ス(S epharose’lD )4
B−CI接合(2,5XlOcm)に通過させた。
ゲルを、実施例1に記載するように、水、酢酸塩緩衝液
、および水で洗浄した。0.2モルの酢酸、pH2(H
CIで調節)で溶離することによって、阻害剤を脱着し
た。阻害剤を含有する分画をプールし、NaOH溶液の
添加によってpH4に調節し、そして回転蒸発によって
5mlに濃縮した。最終の精製をRP  318の調製
用クロマトグラフィー(勾配、0.15%のトリフルオ
ロ酢酸中の0−60%のアセトニトリル)によって達成
した。プールした活性分画の凍結乾燥により1.8mg
の物質が得られた。それ以上のデータ(アミノ酸組成、
配列の分析および阻害活性)を表5〜7に記載する。
実施例5 Tyr”−Glu”−Arg”−PST  I (PS
TI−3P)の分離 750m1の6M15/pCH2362の発酵ブロスを
、25m1の過塩素酸で処理し、そして30分後遠心し
た。上澄みを4NのKOHの添加によって中和し、そし
て6時間後、KCl0.をろ過によって除去した。ろ液
をキモトリプシン−セファロース(S epharos
eO) −48−CIカラム(2,5X 7 cm)に
装入し、これを順次に水および0.2モルの酢酸で洗浄
した。0.2モルの酢酸(H,CIでpH1,8に調節
した)によって阻害剤を脱着した。活性分画をプールし
、NaOH溶液の添加によってpH3,5に調節し、そ
して回転蒸発によって濃縮した。わずかの沈殿を遠心に
よって除去し、そして上澄みをRP−8の調製用HPL
Cに通過させた。活性分画を凍結乾燥すると、約0.8
mgの阻害剤が得られ、これは分析用HPLCにおいて
均質であった。分析データ(アミノ酸組成、配列の分析
および阻害活性)を表5〜7に記載する。
実施例6 Val”−Glu”−Arg”−PST  I (PS
Tl−5P)の分離 3リツトルの6M15/pCH2361の発酵ブロスに
、loOmlの過塩素酸(70%)を添加した。30分
後、沈殿をろ過し、そして上澄みを8NのNaOH溶液
でpH7にした。次いで、それを、前もって0.INの
HCI、メタノールおよび水で洗浄した疎水性樹脂(L
ewapol  L G P4429、バイエル社)(
直径:3cm、ベッドの高さ:40cm)に通過させt
;。この樹脂を水で洗浄し、引続いて0〜70%のメタ
ノールの直線の勾配で溶離した。阻害活性を各分画にお
いて決定した(蒸発によりメタノールの除去後、白血球
エラスターゼの阻害アッセイ)。活性分画をプールし、
そして真空蒸発により濃縮した。濃縮物をトリフルオロ
酢酸の添加によってpH2,7に酸性化し、そして、0
.15%のトリフルオロ酢酸(NaOHでpH2,7に
調節した)と平衡化したsP−セファデックス(S e
padex■)G−25(2,5XIOcm)に適用し
た。
このカラムを出発緩衝液中の0〜1モルのNaC1の直
線の勾配で展開した。阻害活性の分画をプールし、中和
し、濃縮し、そしてセファデックス(S epadex
■)G−25のろ過により、0.01モルのリン酸塩緩
衝液、pH7,0,を溶離剤として使用して脱塩した。
活性分画をpH2,7に調節し、再びsp−セファデッ
クス(S epadex■)G−25のクロマトグラフ
ィーにかけ、0.1〜0゜5モルのNaCl、pH2,
7、の直線の勾配を使用した。
活性溶離液をpH4,0に調節し、濃縮し、そして、R
P−318の調製用HPLCに通過させることによって
さらに精製した。この工程を1回反復した。最後の精製
は、ファーマシア(P harmacia)からのモノ
(Mono) −8−カラムの調製用HPLCおよび引
続<RP−318の再クロマトグラフィーによって達成
した(第9図)。精製した生成物の分析用HPLC線図
を第1O図に示す。
それ以上のデータ(アミノ酸組成、配列、阻害活性)を
表5〜7に記載する。
図面についての凡例 第1図:   PSTIマスター遺伝子のヌクレオチド
および対応するアミノ酸配列。
カッコおよび番号は遺伝子をアセン ブリングするために使用した合成オ リゴヌクレオチドを示す。ダッシュ を付した線は、遺伝子のセグメント ■(第1部分)およびセグメント■ I(第2部分)の分割を示す。
第2図:  位置−IO付近に可能なシャイン−ダルガ
ノ(S hine −D algano)部位部位(S
D)およびα−アミラーゼ からのシグナル配列しアンダークラ インド(underc I 1ned)アミノ酸配列、
位置lにおいて出発する]を含 有するpALKlからの230bpの EcoRI −BstE I lのDNA配列。
外酵素について可能な処理部位はシ グナル配列のアミノ酸41に示され ている。
第3A図: プラスミドをBsLE I Tで切断し、
そしてDNApolI (大きい断片)の存布下にdN
TPを充填すること によって、断片AをpAcKIから 分離した。DNAをフェノール化し、 エタノール沈殿し、モしてEcoRT でさらに制限した。2%のアガロー スゲル上の分離後、230bpのDN A断片を分離した。同様に、pUC −Met−PSTf−IAから(また はpCH2331の構成のためpU C−Met−PSTI−4A) 、Nc。
工による制限、dN T Pの充填、エタノール沈殿、
およびそれ以上のE coRIによる制限によって、180 bpの断片Bを分離した。断片Aおよ びBの両者を結合してEcoRI制限 pUc8にした。
第3B図:  第3B図は、Met−PSTI−IAま
たは−4へのための、α−アミラ −ゼシグナル配列(断片A)とMet −PSTI遺伝子(断片B)との間 の接合における配列を示す。
第4図:  第4図は、可能なシャイン−ダルガノ(S
 hine −D algano)部位(位置lO付近
)およびアミノ酸Ala!1における処理部位をもつE
、coliのペニシリンアシラーゼの修飾シグナル 配列を含有する、合成EcoRI−N hel  DNA断片を示す。
第5A図:   EcoRIおよびNhelで制限した
、)BR322中に、合成PENA C配列(96bpのEcoRI −Nhel断片、第4
図参照)をクローニング して、pPENAclを生成した。p PENACIをEcoRIおよびBamHlで制限し、
そしてシャイン−ダ ルガノ(S hine −D algano)部位およ
びPENACシグナル配列を含有 する250bpのDNA断片を、Ec。
R1およびBamHIで制限したpU C8中に結合してpCH236を 生成した。
pCH2361(またはpCH3 62)を構成するため、pCH23 6をNhe  Iで制限し、そしてDNApolI(大
きい断片)の存在下にdCTPおよびdTTPを充填し
た。
DNAをフェノール化し、エタノー ル沈殿し、そしてSlヌクレアーゼ 反応を実施して、PENACシグナ ル配列中のシグナルペプチダーゼの 開裂部位にAla、、のための平滑末端のコドンをつく
った(第4図参照)。
DNA沈殿後、pCH236をHi ndlllでさらに制限し、そしてベ クターを0.8%のアガロースゲル 上の電気泳動後分離した。
HincIIおよびHindI I IでpUC−PS
TI−5Pを制限するこ とによってPSTI−5Pの遺伝子 を分離し、そして180bpの断片を 2%のアガロースゲルの電気泳動後 分離した。PSTI−30の遺伝子 を同様にpUC−PSTI−3Pか ら分離した。pUC−PSTI−5 P(またはpUC−PSTI−3) からの180bpのHincI I −H1ndIII
断片をpCH236中に結合 して、pCH2361(またはpc H2362)を生成した。
第5B図:  pCH236をNheIで制限し、そし
てDNApoll (大きい断片)の存在下にdCT 
Pで充填した。D NA沈殿後、S1ヌクレアーゼ処理 を実施して平滑末端を生成した。ベ クターをさらにHindl I Iで制限し、そして0
.8%のアガロースゲ ル上の電気泳動後分離した。M s t −PSTI−
4Aの遺伝子をpUC− Met−PSTI−4AからNcoIの制限によって分
離し、モしてdNT Pで充填した。エタノール沈殿後、 DNAをHindI I Iでさらに制限し、モして1
80bpの断片を2%の アガロースゲル上の電気泳動後分離 した。
第6図:  固定化したキモトリプシンを有するカラム
(7%9cm)を使用する4℃ における親和性クロマトグラフィー による、PSTI−4,A [微小融合]の分離。11
m1の分画を集めた。横 座標は管の番号を示し、そして縦座 標は280nmにおける吸収を示す。
カラムは水で(管40まで)、次い で0.2モルの酢酸塩緩衝液pH5。
0で(管70まで)次いで蒸留水で (管85まで)展開した。最後の脱 着は0.2モルの酢酸−塩酸、pH2。
0、で達成した。阻害剤は管92− 108中に溶離された。
第7図:   RP−318−カラム(250−4゜6
mm)  (B I 0−RAD)のキモトリプシン−
親和性カラム(管92− 108)の溶離液を含有するPST l−4A [微小融合1の調製用HP LC,溶離は、0.15%のトリフ ルオロ酢酸および0.15%のトリ フルオロ酢酸を含有する60%のア セトニトリルの直線の勾配を使用し て実施した(2時間)。流れ:1m1 Z分、150バール;220nmにお ける検出。縦座標は220nmにおけ る吸収を示し、そして横座標は管の 番号を示す。阻害剤は管44−50 中に溶離された。
第8図二  予備カラム(75X 7.5mmXLKB
)を使用するウルトラ−パック (ultra −pak) T S K  S P −
5PW−カラムによるPSTi−4A [微小融合]の分析用HPLC。
条件: 溶媒A−0,15%のトリフルオ ロ酢酸および0.1モル のNa、Soい 10%のメタノール pH2,7゜ 溶媒B−0,15%のトリフルオ ロ酢酸;0.6モルの Na、SOい 10%のメタノール pH2,7゜ 勾配:  0〜5分 5%のB1 5〜30分 15〜10 0%の81 30〜33分 100〜 15%のB1 33〜40分 15%の 流れ:   1.5ml/分、20バール。
検出:   215nm0 第9図:    RP−318(250X4.6mm)
(BIO−RAD)の調製用HP LCによるPSTI−5Pの最後の 精製。溶離は0.15%のトリフル オロ酢酸および0.15%のトリフ ルオロ酢酸を含有する60%のアセ トニトリルの直線の勾配を使用して 実施した(2時間)。流れ:1m1 /分、150バール;280nmに おける検出。阻害剤は管20−27 中に溶離された。
第10図: バイオ−シル(Bio−3il■)TSK
  CM−3−3Wカラム(75× 7.5mm)(BIO−RAD)を使 用するPSTI−5Pの分析用HP LC。
条件: 溶媒A−0,15%のトリフルオ ロ酢酸、10%のメタノ ール、0.1モルのNa2 S Os。
溶媒B−0,15%のトリフルオ ロ酢酸、10%のメタノ ール、0.6モルのNa2 5O1゜ 勾配二  0〜5分 15%のB1 5〜30分 15〜10 0%のB1 30〜32分 100〜 15%のB1 32〜40分 15%の 流れ:   1.5ml/分、22バール。
検出:   215nm。
【図面の簡単な説明】
第1図は、PSTIマスター遺伝子のヌクレオトドおよ
び対応するアミノ酸配列を示す。 第2図は、pALKIKらあのα−アミラーゼシグナル
配列を示す。 第3A図は、pCH233の構成を示す。 第3B図は、Met−PST I −I Aまたは一4
Aのための、σ−アミラーゼシグナル配列(断片A)と
Met−PSTI遺伝子(断片B)との間の接合におけ
る配列を示す。 第4図は、PENACの配列を示す。 第5A図は、pCH236およびpCH2361(pC
H2362)の構成を示す。 第5B図は、pCH2363の構成を示す。 第6図は、固定化したキモトリプシンを有するカラム(
7X9cm)を使用する4℃における親和性クロマトグ
ラフィーによる、PSTI−4A [微小融合1の分離
を示す。 第7図は、RP−318−カラム(250−4゜6mm
)  (B I 0−RAD)のキモトリプシン−親和
性カラム(管92−108)の溶離液を含有するPST
I−4A [微小融合]の調製用HPLCを示す。 第8図は、予備カラム(75X 7.5mm)(LKB
)を使用するウルトラ−パック(ultra −pak
)TSK  5P−5PW−カラムによるPSTI−4
A[微小融合]の分析用HPLCを示す。 第9図は、RP−318(250X4.6mm)(B1
0−RAD)の調製用HPLCによるpsTl−5Pの
最後の精製を示す。 第10図は、パイオーシル(Bio−5il■)TSK
  CM−3−SWカラム(75X 7.5mm)(B
 I 0−RAD)を使用するPSTI−5Fの分析用
HPLCを示す。 pCH2363の槙べ FIG、 5 B FIG、7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、膵臓分泌トリプシン阻害剤の配列を本質的に有する
    ペプチドであって、前記配列中に存在するアミノ酸の1
    または2以上が1つの他の天然に産出するアミノ酸によ
    って置換されていることを特徴とする前記ペプチド。 2、前記配列はヒト膵臓トリプシン阻害剤の配列から誘
    導される特許請求の範囲第1項記載のペプチド。 3、位置17、18、19、20、21、29、32お
    よび36におけるアミノ酸の1または2以上が天然に産
    出するアミノ酸によって置換されている特許請求の範囲
    第1または2項記載のペプチド。 4、位置13におけるGlu、AspまたはLeu、位
    置14におけるGlu、AspまたはAsn、位置17
    におけるThr、Pro、Ser、Arg、Leuまた
    はMet、位置18におけるLeu、Met、Val、
    Gln、Ser、Ala、Thr、Ile、Tyr、P
    he、Arg、TrpまたはLys、位置19における
    Glu、Asp、LeuまたはIleおよび位置20に
    おけるTyr、Phe、Asp、Asn、Leu、Gl
    u、Gln、HisまたはArg、位置21におけるG
    lu、Arg、Met、Phe、Lys、Val、Th
    r、Gln、Leu、AspまたはAsn、位置29に
    おけるLys、Glu、Ile、Gln、Aspまたは
    Asn、位置32におけるPro、Gly、Ser、A
    sn、Ala、Asp、Val、ArgまたはHisお
    よび位置36におけるAsn、Asp、Ala、Ser
    、Gly、Tyr、ValまたはGluのアミノ酸を含
    有してなるが、Leu^1^3−Asn^1^4−Th
    r^1^7−Lys^1^8−Ile^1^9−Tyr
    ^2^0−Asn^2^1−Asp^2^9−Pro^
    3^2−Val^3^8およびLeu^1^3−Asn
    ^1^6−Thr^1^7−Lys^1^8−Ile^
    1^9−Tyr^2^0−Asp^2^1−Asn^2
    ^9−Pro^3^2−Val^3^6の組み合わせを
    除外する特許請求の範囲第1または3項記載のペプチド
    。 5、群 【遺伝子配列があります】 から選択され、さらに位置13におけるGlu、Asp
    またはLeu、位置14におけるGlu、Aspまたは
    Asn、位置32におけるPro、Gly、Ser、A
    sn、Ala、Asp、Val、ArgまたはHisお
    よび位置36におけるAsn、Asp、Ala、Ser
    、Gly、Tyr、ValまたはGluを含む特許請求
    の範囲第1〜3項のいずれかに記載のペプチド。 6、位置1におけるAspより前に存在するアミノ酸ま
    たはペプチド配列を有する特許請求の範囲第1〜4項の
    いずれかに記載のペプチド。 7、組換えDNA技術によって生成された特許請求の範
    囲第1〜6項のいずれかに記載のペプチド。 8、特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載のペプ
    チドの遺伝情報を指定するDNA。 9、配列 【遺伝子配列があります】 およびその変異型および機能的同等体を有するDNA。 10、位置13、14、17、18、19、20、21
    および29、32および36におけるアミノ酸の遺伝情
    報を指定する1または2以上のコドンが天然に産出する
    アミノ酸の遺伝情報を指定するコドンによって置換され
    ている特許請求の範囲第7項記載のDNA。 11、位置13におけるGlu、AspまたはLeu、
    位置14におけるGlu、AspまたはAsn、位置1
    7におけるThr、Pro、Ser、Arg、Leuま
    たはMet、位置18におけるLeu、Met、Val
    、Gln、Ser、Ala、Thr、Ile、Tyr、
    Phe、Arg、TrpまたはLys、位置19におけ
    るGlu、Asp、LeuまたはIleおよび位置20
    におけるTyr、Phe、Asp、Asn、Leu、G
    lu、Gln、HisまたはArg、位置21における
    Glu、Arg、Met、Phe、Lys、Val、T
    hr、Gln、Leu、AspまたはAsn、位置29
    におけるLys、Glu、Ile、Gln、Aspまた
    はAsn、位置32におけるPro、Gly、Ser、
    Asn、Ala、Asp、Val、ArgまたはHis
    および位置36におけるAsn、Asp、Ala、Se
    r、Gly、Tyr、ValまたはGluのアミノ酸の
    遺伝情報を指定するコドンからなるが、Leu^1^3
    −Asn^1^4−Thr^1^7−Lys^1^8−
    Ile^1^9−Tyr^2^0−Asn^2^1−A
    sp^2^3−Pro^3^2−Val^3^6および
    Leu^1^3−Asn^1^4−Thr^1^7−L
    ys^1^8−Ile^1^9−Tyr^2^0−As
    p^2^1−Asn^2^9−Pro^3^2−Val
    ^3^6の組み合わせを除外する特許請求の範囲第7ま
    たは8項記載のDNA。 12、下流にメチオニンの遺伝情報を指定するコドンま
    たは先導ペプチドの遺伝情報を指定するDNAをさらに
    含む特許請求の範囲第7〜9項のいずれかに記載のDN
    A。 13、特許請求の範囲第7〜10項記載の1または2以
    上のDNAを含んでなる発現ベクター。 14、特許請求の範囲第11項記載の発現ベクターで形
    質転換された宿主有機体。 15、特許請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のペ
    プチドを生成するときの特許請求の範囲第14項記載の
    宿主有機体の使用。 16、工程 a)適当な条件下に宿主有機体を培養し、 b)前記培養物からペプチドを回収し、そしてc)前記
    ペプチドを精製する、 を含んでなる特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記
    載のペプチドを調製する方法であって、前記宿主有機体
    は特許請求の範囲第13項記載の発現ベクターで形質転
    換されていることを特徴とする前記方法。 17、製剤の調製における特許請求の範囲第1〜7項の
    いずれかに記載のペプチドの使用。 18、特許請求の範囲第1〜7項のいずれかに記載のペ
    プチドを含んでなる製薬学的組成物。
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