JPS63267288A - 増幅された遺伝子によつて蛋白質を生産する方法およびそのための遺伝子 - Google Patents

増幅された遺伝子によつて蛋白質を生産する方法およびそのための遺伝子

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JPS63267288A
JPS63267288A JP62096340A JP9634087A JPS63267288A JP S63267288 A JPS63267288 A JP S63267288A JP 62096340 A JP62096340 A JP 62096340A JP 9634087 A JP9634087 A JP 9634087A JP S63267288 A JPS63267288 A JP S63267288A
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dna
protein
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JP62096340A
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Atsushi Takeshita
淳 竹下
Tamotsu Hashimoto
保 橋本
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Sanofi Aventis KK
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Hoechst Japan Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells

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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】 発明の目的 産業上の利用分野 近年の遺伝子工学の急速な発展は、インシュリン等の各
種のホルモン、インターフェロン、インターロイキン−
■、組織プラスミノーゲン活性化因子(T P A)等
の医療上極めて重要な物質を遺伝子工学の手法を用いた
組換えDNA技術により微生物細胞または動物細胞で生
産することを可能にしつつある。
本発明はこのような遺伝子工学の手法特に動物細胞の培
養によって有用物質を生産することに関するものである
従来の技術 γ−インターフェロン等の有用な物質を遺伝子工学の手
法を用いて作成した組換え体DNAによって産生させる
に際し、最も簡単には例えばγ−インターフェロンをコ
ードする遺伝子を発現に必要な塩基配列をもったプラス
ミドベクターにクローニングし、それにより大腸菌等の
宿主を形質転換し得られた形質転換株を培養することに
よって大腸菌等にγ−インターフェロンを産生させる方
法がある。しかし、γ−インターフェロンはもともと哺
乳動物のみが産生ずるものであり、遺伝子組み換えによ
ってγ−インターフェロン産生能を付与した大腸菌等が
産生ずるγ−インターフェロンは糖鎖付加等の動物細胞
に特有の蛋白質の修飾がない為にその生物学的活性や安
定性が低いとされている。したがって、γ−インターフ
ェロンであれば、それを本来産生ずる動物細胞に産生さ
せることにより、より活性の高いγ−インターフェロン
を得る工夫がなされている。
動物細胞を用いてγ−インターフェロンを産生させるた
めには、γ−インターフェロンをコードする塩基配列と
動物細胞で発現するのに必要な塩基配列を含んだプラス
ミドを動物細胞に導入する。
しかし、このままでは、産生されるγ−インターフェロ
ンの量が極めて少ない。このため、そのγ−インターフ
ェロンの産生能を大きくするためにγ−インターフェロ
ンの遺伝子のコピー数を増幅させることが必要である。
通常、この目的のためにはdhf’r遺伝子を用いた次
の方法が用いられる。γ−インターフェロンをコードす
る遺伝子をもつプラスミドと、核酸の生合成に必要な酵
素のひとつであるジヒドロ葉酸リダクターゼ(以下dh
frという)遺伝子をもつプラスミドの両者をdhfr
−である(dhfrを産生ずることの出来ない)動物細
胞に同時にトランスフェクション(co−transf
’ectlon) L、ついでこれらの細胞を核酸を含
まない培地で培養する。dhf’r遺伝子を獲得した細
胞は増殖しコロニーを形成する。生育したコロニーのう
ち約半数はγ−インターフェロンを産生ずる。それらの
形質転換株はdhrrの阻害剤であるメソトレキセート
を段階的に増加して培養することによりコピー数を増幅
させることができる。ところが、この方法は(1)目的
物質の発現を十分うながすような細胞株を得る為には、
その遺伝子の増幅に約1年位の期間が必要であり(2)
 dhfr″″の細胞で実用的に利用できる動物細胞は
現在のところ事実上チャイニーズ/%ムスター卵巣細胞
株(Chlnese haister ovary c
ells、 CHOeel Is)のみであるという欠
点がある。
本発明が解決しようとする問題点 本発明は蛋白質の生産能力の高い遺伝子を動物細胞に導
入し目的とする蛋白質を高収率で生産しようとするもの
である。蛋白質の生産能力の高い遺伝子を提供し、さら
にその遺伝子を作成するための補助的手段をも提供する
発明の構成 本発明者等は、蛋白質の発現に必要なDNAを多数個同
一方向に結合させた遺伝子を動物細胞宿主に導入した場
合は、従来行なわれていたメントレキセートによる増幅
を行なうことなしに、直接的に高い蛋白生産能を有する
動物細胞が得られることを見出した。
本発明は、蛋白質の発現に必要なDNAが多数個同一方
向に結合した遺伝子を動物細胞宿主にトランスフェクシ
ョンして得られた宿主細胞を培養して蛋白質を製造する
方法およびそのための遺伝子に関する。さらにその遺伝
子を作成するためのDNA断片の結合方法にも関する。
本発明において、蛋白質の発現に必要なDNAを多数連
結させるに当って、同一方向に連結させるのは、ある一
方向からの転写と逆方向からの転写が互いに阻害し合い
、転写及び翻訳等の遺伝子の発現効率を低下させること
を防ぐためであり、同一方向に多数個連結させることに
よってはじめて高収率の蛋白質生産能力を有する遺伝子
群が得られる。
蛋白質の発現に必要なDNAとは、蛋白質をコードする
構造遺伝子に、発現のための機能領域が結合したものを
指す。
蛋白質をコードする遺伝子としては、インシュリン等の
ホルモン、インターフェロン、インターロイキン■、組
織プラスミノーゲン活性化因子(TPA) 、その他あ
らゆる蛋白質をコードする遺伝子を用いることができる
発現のための機能領域とは、通常は構造遺伝子の上流に
ある転写開始に必要な領域(プロモーター)と、下流に
ある終結に必要な領域(ポリAシグナル)を指す。プロ
モーターとしては、例えば5V407−IJ−ブo−t
−−ター(S V2Oearlypromoter) 
、ショウジヨウバエ熱シヨツク蛋白プロモーター(dr
osophlla heat 5hock prote
inpromoter) 、マウスマンマリーチュモー
ルウィルスプロモーター(mouse mama+ar
y tumor viruspromoter) 、メ
タロチオネインプロモーター(IIlethaloth
ioneln proLIloter)のような1動物
細胞でのあらゆるプロモーターが用いられる。
さらに原核細胞で用いる場合には、原核細胞で働くトリ
プトファン(trp)プロモーター、ラクトース((!
aC)プロモーター等が用いられる。この場合、転写終
結に必要な領域としてはターミネータ−が用いられる。
以下本明細書においては、[蛋白質の発現に必要なDN
AJを「発現単位」と略称する。この発現単位は、しか
しながら、いわゆるエンハンサ−等の遺伝子発現に必須
ではないが、効率のよい発現に有効な要素を排除するも
のではない。
発現単位を多数同一方向に結合させる方法には、次のよ
うな方法が挙げられる。
■1発現単位の両端に結合させた非対称性粘着性末端に
よって結合させる方法。
2、発現単位の両端に結合させた異なった制限酵素に由
来する同一の粘着性末端であってその発現単位が同一方
向に結合した時にそれらの制限酵素部位が消失するよう
な粘着性末端によって結合させる方法。
以下これらの方法について順次説明する。
1、非対称性粘着性末端による方法 まず原理について説明する。
一般に遺伝子を複数連結させるには、その遺伝子の両端
を同じ制限酵素で切断してそれをT4DNAリガーゼで
結合させる。しがしEcoRIのような、切断片が認識
部位の中心点がらみて、点対称性のある制限酵素で切断
した場合には、同じ方向に結合したものと反対方向に結
合したものとは50%ずつの確率で生ずることになり、
例えば遺伝子を20個つなげたとすると20個金石が同
じ方向に結合したものの生ずる確率は2 X (1/2
)20ということになる。したがって、EcoRIのよ
うな制限酵素を用いたのでは同じ方向に全ての遺伝子を
繰返し連結させることは不可能である。
そこで本発明はBstXIのような認識部位と切断部位
の異なる制限酵素を利用する。BstXlは任意な6個
の塩基のそれぞれ両側3個のある特定の塩基配列を認識
して、その内側で切断するというものであり、この酵素
のほかに認識部位と切断部位の異なるものとして、Bg
j7 l5FokI。
HgaI等が知られている。
BstXIは (NはACGT塩基のいずれかを表わす)なる塩基配列
の存在を認識して実線で示したように切断する。したが
って、目的とする物質をコードする遺伝子の両端にこの
ような制限酵素の認識部位を設け、その隙間にはさまれ
る塩基を適当に選択しておくと、必ず同じ方向に結合さ
せることが可能になる。例えば、BstXIの認識切断
部位を5′・Φ・CCACGGGGCTGG・・・3′
3′・・・GGTGCCCCGACC・・・5′なる塩
基配列とし、遺伝子の両端にその塩基配列部分を同じ方
向で結合させてBstXIで消化すれば なる断片が得られる。これを連結するときは必ず同じ方
向にしか連結されないのである。
この他切断面が非対称的な粘着性末端を有する制限酵素
として 等が知られており、これらも同様に用いることができる
この方法は本発明者等が案出した全く新しい方法であっ
て、発現単位のみならずあらゆるDNAを同じ方向に結
合させるために用いることができる。
つぎに発現単位の両端に非対称性粘着性末端が結合した
断片を作成する手法を説明する。
発現単位の一端に制限酵素aの認識部位が結合し、他端
に制限酵素すの認識部位が結合しており、それらの部位
でプラスミドに組み込まれている場合について説明する
。制限酵素aで切断された断面に結合するような塩基の
配列をAとし、結合させようとする非対称性粘着性末端
を生ずるXなる制限酵素認識部位に相当する塩基の配列
をXとし、発現単位中及び発現単位が組み込まれている
ベクター等に存在しない新たな制限酵素n1及びn2に
よる断面に相当する塩基配列をそれぞれN1及びN2と
する。→は塩基配列の方向を表わす。発現単位が組み込
まれているプラスミドを制限酵素aで消化し、化学合成
したDNANA 断片 X  Nt をライゲートする。ライゲート産物を制限酵素n1で消
化することによって反復して結合した余分の合成DNA
断片を除いた後、再びライゲートする。aによって切断
した部位には A−X−(N1)−X−A なる塩基が入ってプラスミドが閉環したものが得られる
。上記において(N1)はライゲートによって再生する
制限酵素n1の認識部位である。これと同じ方法を他端
の制限酵素すのサイトで繰り返すと、bによって切断し
た部位には B−X−(N2)−X−B なる塩基が入る。上記において(N2)はライゲートに
よって再生する制限酵素n2の認識部位である。すなわ
ち、発現単位は、 なる形で合成DNA断片由来の塩基ではさまれることに
なる。これを制限酵素Xで消化してやれば、発現単位の
両端に非対称性粘着性末端が結合したDNA断片が得ら
れる。発現単位の両端が異なる断面を持つように切断さ
れている場合は、両端に非対称性粘着性末端が生ずるよ
うな2種の合成DNA断片をそれぞれの両端に直接ライ
ゲートして目的のDNA断合が得られることは当業者に
とって自明である。
また非対称性粘着性末端はターミナルデオキシヌクレオ
チジルトランスフェラーゼ(T d T)等の修飾酵素
を用いて作成することも可能である。
このようにして得た発現単位の両端に非対称性粘着性末
端を結合させた断片は、適当な制限酵素で切り出し、プ
ラスミドベクターに組み込んで大腸菌等にトランスフェ
クションして培養することによって、大量に増やすこと
ができる。
前記の例の場合は、制限酵素n1とn2で消化するか、
Xで消化して断片を切り出すことが適当である。
2、異なった制限酵素に由来する同一の粘着性末端であ
ってその発現単位が同一方向に結合した時それらの制限
酵素認識部位が消失するような粘着性末端によって結合
する方法 Bao+HIとBg、911の認識部位を例として説明
する。BamHIとBgfIIIの認識部位は、それぞ
れ であり、同一の粘着性末端を生ずる。したがって発現単
位の一端にBamHIに由来する粘着性末端を結合させ
、他端にBggnに由来する粘着性末端を結合させた なるDNAをライゲートした場合、BamHIに由来す
る粘着性末端が、Bgflnに由来する粘着性末端と結
合した場合、すなわち発現単位が同一方向に結合した場
合は、その結合部位はBamHIのサイトでもなくBg
IIIIのサイトでもなくなる。
この性質を利用して、リゲート産物をBamHI及びB
ggmで消化した後、アガロースゲル電気泳動等でサイ
ズフラクショネーションして、高分子量のDNA部分を
採取すれば多数の発現単位が多数同一方向に結合した遺
伝子を得ることができる。
これは発現単位が逆方向に結合した場合は、BamHI
もしくはBg、9I[のサイトが再生し、消化により切
断されてしまうからである。
このようにして得られる断片は、適当なプラスミドベク
ターに組み込み、これにより大腸菌等を形質転換して培
養することにより大量に増やすことが可能である。
このような制限酵素の組み合せの例としては、BaII
HIとBggIIの他、BamHIとBcρI、Bgg
nとBcl I、5a(l IとX ho I等がある
。この結合方法の基本的な考え方は、P、 J、 Ro
senf’eldらがThe Journal orB
iological CherAlstry、 281
 (3) +)+)、1398−1408(198B)
に発表している。しかし、蛋白質の生産能力の高い遺伝
子を作ることに関しては何ら記載されていない。
発現単位が同一方向で多数結合された遺伝子をそのまま
動物細胞にトランスフェクションして、形質転換株を培
養して蛋白質を生産させることも不可能ではない。
しかし、通常は、目的の遺伝子がトランスフェクション
された形質転換株のみを選択した上で培谷する方がはる
かに効率が良い。この選択のためこ、選択マーカーとな
る遺伝子を結合させることが望ましい。
このとき選択マーカーは、動物細胞における選択マーカ
ーとしてのみだけでなく、微生物細胞における選択マー
カーとしても利用できるものが望ましい。というのは、
蛋白質をコードする遺伝子を動物細胞にトランスフェク
ションするに先立ち、大腸菌を用いて特定の大きさの遺
伝子を取ることがある(組換え体コスミドDNAの作成
)が、この際にも選択マーカーとして働くことが望まれ
るからである。この観点から特に望ましい選択マーカー
はネオ遺伝子(neo gene)である。ネオ遺伝子
は大腸菌の中ではカナマイシン耐性(KmR)を示し、
真核細胞の中ではG4L8  (ジエネテイシンと呼ば
れる抗生物質)耐性を示す。通常、動物細胞はこの耐性
を示さないので、どのような動物細胞においても選択マ
ーカーとして用いられる。
大腸菌等の選択マーカーとしても働く。
選択マーカーとなる遺伝子を結合するに当っても発現単
位とマーカー遺伝子の転写方向が同一になるよう結合さ
せることが望ましい。このためには、選択マーカーの遺
伝子に発現単位を結合させたと同じ非対称性粘着性末端
を結合させて両遺伝子を結合させる。この非対称性粘着
性末端の選択マーカー遺伝子への結合は、発現単位への
非対称性粘着性末端の結合と全く同じ方法によって行う
ことができる。選択マーカーは、発現単位のみを同一方
向に結合させたあとで結合させることもできる。また、
発現単位のDNA断片と選択マーカーのDNA断片を、
発現単位のDNA断片が過剰の条件、例えば20〜10
0 : 1の割合で混合してT4DNAリガーゼ処理す
れば、多数の発現単位と少数の選択マーカーが同一方向
で結合した遺伝子が得られる。
このようにして得られた発現単位が同一方向で多数結合
した遺伝子は宿主となる動物細胞にトランスフェクショ
ンされる。トランスフェクションされた形質転換株は、
選択マーカーによって目的として遺伝子が導入されたも
ののみを選択した後、蛋白質を生産する目的で培養され
る。
動物細胞にトランスフェクションする発現単位が多数個
同一方向で結合した遺伝子としては次にあげるものが用
いられる。
■、発現単位を多数個同一方向にライゲートさせて得た
直鎖状の遺伝子 2、上記1の遺伝子を閉環状の組み換え体コスミドDN
Aとしたもの 3、上記2の組み換え体コスミドDNAをファージゲノ
ム(genome)として直鎖状(l 1near)な
形で調製し、そのCOSサイトにより更に同一方向にラ
イゲートしたもの つぎに上記2及び3の組み換え体コスミドDNA及びそ
れをCOSサイトによりライゲート・ したものの製法
について説明する。
発現単位を多数個同一方向にライゲートして得られた直
鎖状の遺伝子はCOSサイトを持っていない。その場合
には、直鎖状の遺伝子をコスミドベクターにクローニン
グする。COSサイトを有している、その直鎖状の遺伝
子を、ファージ粒子でインビトロパッケージングし、大
腸菌に感染させる。これをカナマイシン耐性等の選択マ
ーカーを利用して選択し、得られたコロニーから目的の
組み換え体コスミドDNAをもったものを選択する。こ
のようにして得られた組み換え体コスミドDNAは大腸
菌によって大量に調製することができる。
閉環状の組み換え体コスミドDNAをCOSサイトによ
って同一方向にライゲートするためには、まずそのCO
Sサイトで切断して直鎖状となす必要がある。この目的
のためには、大腸画然誘発変異株に組み換え体コスミド
DNAを導入して培養した後熱誘発する。この時インビ
ボでのバッケッジングが行なわれて、組み換え体ラムダ
ファージが得られる。このラムダファージからDNAを
調製し得られた直鎖状DNAをラムダファージのCOS
サイトを用いてT4DNAリガーゼでインビトロでライ
ゲートする。このCOSサイトの開裂断面もまた非対称
性粘着性末端を有しているので直鎖状の組み換え体コス
ミドDNAもまた同一方向にのみ連結される。組み換え
体コスミドDNAのCOSサイトにおける切断には、C
O8サイトで切断するためのあらゆる方法が、応用可能
である。
1の直鎖状遺伝子を動物細胞にトランスフェクションす
る方法は、コスミドクローニングを必要としないため最
も簡単であるが、DNAの長さが不均一であるため、高
い発現量を有する形質転換株を得るためには多数の株を
スクリーニングする必要がある。
2の組み換え体コスミドDNAをトランスフェクション
する方法は、DNAの長さが均一であるため常に一定の
発現量を有する形質転換株が得やすい。またこれは閉環
状であるために高濃度でも粘性が低いため直鎖状のもの
より扱い易い。この反面、コスミドDNAの分子量は全
体で50Kb程度であるため、結合しうる発現単位の量
が全体で50Kb以上となる保障はない。
3の組み換え体コスミドDNAがCOSサイトでライゲ
ートされているものは最も多数の発現単位を結合しうる
と考えられ、きわめて高い発現量が期待できる。しかし
、遺伝子の調製が容易でなく、またトランスフェクショ
ンにも高度の技術が必要とされる。トランスフェクショ
ン、形質転換株の培養、生産された蛋白質の採取は従来
のあるいは今後改良されるあらゆる方法が応用できる。
本発明は次のような効果をもたらす。
■。有用蛋白質の発現量の高い動物細胞宿主を容易にか
つ短期間に作成できる。
2、 dMr遺伝子を用いたコピー数の増幅を必要とし
ないので、宿主として用いる動物細胞の選択の幅が広い
本発明は以上説明したように遺伝子の増幅をインビトロ
で行うものであるが、この方法は必要に応じて従来のイ
ンビボにおける遺伝子の増幅と組み合せて行うことも可
能である。
そのためには、選択マーカーを含むコスミドベクターの
中にdhf’r遺伝子等の従来のインビボにおける遺伝
子増幅に用いられてきた遺伝子及びその上流に強いプロ
モーターを挿入する。本発明の方法によってインビトロ
での遺伝子増幅を行った後、増幅された遺伝子を動物細
胞にトランスフェクションし、ついでメソトレキセート
によってインビボにおいて遺伝子増幅を行う。両方法に
よって遺伝子は相乗的に増幅され高い発現量の動物細胞
を得ることが期待できる。
更に、本発明は先に説明した のような、任意の遺伝子の両端に非対称性粘着性末端を
有するDNA断片を容易に製造することができるプラス
ミドをも提供する。
すなわち、 非対称性粘着性末端を生ずる制限酵素認識部位に相当す
る塩基配列2個がプラスミド中に離れて同一方向に存在
し、該2個の塩基配列の間の一方にはポリリンカーが他
の一方にはorl領域と選択マーカーが存在するプラス
ミドベクター。
ポリリンカークローニング部位の一端に転写開始に必要
な領域、他端に転写終結に必要な領域の1つもしくは両
方の領域を含むことを特徴とするプラスミドベクターで
ある。本明細書においては、これらのプラスミドベクタ
ーを便宜上カセットベクターと称する。かかるカセット
ベクターは第4図及び第5図にそれぞれ模式的に示され
ている。
第4図及び第5図において、ポリリンカークローニング
部位とは、外来遺伝子を挿入するための制限酵素の認識
部位を通常複数含有する部分である。Xは非対称性粘着
性末端を生ずるXなる制限酵素認識部位に相当する塩基
の配列である。−はその塩基配列の方向を表わす。
第4図は挿入される遺伝子の両端に非対称性粘着性末端
が直接的に結合したDNA断片を製造するためのもので
ある。第5図は、蛋白質をコードする構造遺伝子のみを
挿入して、発現単位の両端に非対称性粘着性末端が結合
したDNA断片を一挙に製造するためのものである。ポ
リリンカーを構成する制限酵素の部位としては、Bam
HI。
EcoRI、 Hlnd m、 PstI、 SagI
、 Xbal等のような遺伝子組換えに汎用されるあら
ゆる部位を用いることができる。それらの部位は、適宜
組合せてポリリンカーを構成するが、その数には制限が
ない。ポリリンカーのDNA鎖は化学合成によって容易
に作られる。マーカー遺伝子は、トランスフォーマント
の選択に用いられるあらゆる薬剤耐性遺伝子が用いられ
る。例えば、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ストレ
プトマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、カ
ナマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、
等が挙げられる。
第5図のプロモーター及びポリAシグナルにはエンハン
サ−やイントロンを追加することが可能である。プロモ
ーター及びポリAシグナルの一方を削除したり、両方も
しくは一方を別のものと置き換えることも可能である。
例えばSV40アーリープロモーターをショウジヨウバ
エ熱シヨツク蛋白プロモーターに置き換えたりすること
も可能である。もし蛋白質の発現単位が2Kb程度の大
きさとなる場合には制限酵素Xで消化して両断片をサイ
ズフラクショネーションで分離し易いように、ori領
域もしくはマーカー遺伝子の近くに適当なDNA断片を
組み込んでori領域とマーカー遺伝子を含む断片が他
の断片の2倍以上としておくことが望ましい。
このカセットベクターを用いて、両端に非対称性粘着性
末端を有するDNA断片を製造する方法は次のとおりで
ある。DNA断片をカセットベクターのポリリンカーク
ローニング部位を介して挿入し、得られるプラスミドを
大腸菌等にトランスフォーメーションする。これを選択
マーカーを用いて選択し大量培養する。得られたプラス
ミドを制限酵素Xで消化し、目的とする断片をサイズフ
ラクショネーションして分離する。
以下に実施例によって本発明を説明するが、これらは本
発明を制限するものではない。
実施例 1 ヒトプロティンCの発現単位に非対称性粘
着性末端を結合させた DNA断片の作成 ヒトプロティンCをコードする遺伝子の上流にSV40
アーリープロモーターが結合するプラスミドpCs 1
をEeORIで消化した。pCs 1の制限酵素地図は
第1図に示され、またpCs 1は大腸菌に一12株0
m225に組み込んで工業技術院微生物工業技術研究所
に微工研菌寄第9111(FERN P−9111)と
して寄託されている。
EcoRIで消化した断片に、化学的に合成された下記
の二本鎖オリゴヌクレオチドをライゲートした。
↓ ↑ 〔pはライゲーションのために5′末端に結合したリン
酸基、口はBstXIの認識部位、↓は同酵素の切断部
位を示す。〕 オリゴヌクレオチドの左側は、切断されたpCs 1の
EcoRIによる切断面と結合するが、EcoRIサイ
トが再生しない塩基配列としである。
これは次の工程で生ずるEcoRIサイトがユニークサ
イトとなるようにするためである。右側はXholによ
る断面と結合する部分である。
ライゲーション産物をXhoIで消化した後再びライゲ
ートした。EcoRIで切断されたpcslの両端に各
1個の合成オリゴヌクレオチドが結合し、その両端でラ
イゲートされて(この際Xholサイトが生成する)環
状のプラスミドとなる。
つぎに、生じたプラスミドをPvunで部分消化する。
pCs l中には2つのPvullサイトがあるので、
両方で切断されたもの、どちらか一方において切断され
たもの、及び全く切断されなかったものの混合物が得ら
れるので、アガロースゲルを用いた電気泳動法によりサ
イズフラクショネーションして、SV40アーリープロ
モーターの上流に位置するPvuIIのみが切断された
ものを単離する。単離されたDNA鎖に、化学的に合成
された下記の化学構造を有する二本鎖オリゴヌクレオチ
ドをライゲートした。
↓ 〔記号は上記に同じ。右側はEcoRIによる切断面と
結合する部分である。〕 オリゴヌクレオチドの左側は、切断されたプラスミドD
NA鎖のPvuIIにサイトと結合し、Pvu■サイト
は再生しない塩基配列としである。ライゲーション産物
をEcoRIで消化した後、再びライゲートした。Pv
uIIで切断されたプラスミドDNA鎖の両端に各1個
の合成オリゴヌクレオチドが結合し、この両端でライゲ
ートして(この際EcoRIサイトが生成する)環状の
プラスミドとなる。得られたプラスミドをXhoI及び
EeoRIで切断し、その断片をpHS G39B(宝
酒造■から購入。クロラムフェニコール耐性のマーカー
を持つ)をXhol及びEcoRIで切断したものにク
ローニングする。このようにして得られたクロラムフェ
ニコール耐性のプロティンC発現ベクタープラスミドを
pCs4と命名した。その制限酵素地図を第2図に示し
た。これを大腸菌にトランスフォーメーションして大量
培養し、得られたプラスミドをBstXIて消化した。
消化した産物を電気泳動法によってサイズフラクショネ
ーションして下記のフラグメントを大量に生産した。
(以下余白) 箇 い 0 ・ 0番 0・ O Q Q いm このフラグメントは約2.OKbである。
実施例 2 選択マーカーに非対称性粘着性末端を結合
させたDNA断片の作成 大腸菌の中ではカナマイシン耐性を示し、真核細胞中で
は041g(ジェネテイシン)耐性を示すネオ遺伝子が
組み込まれているコスミドベクターであって、ATCC
に37301として寄託されているpHS G 274
をBstXIで消化すると次のように切断される。
(以下余白) (^ い Ll”l  箇 上記合成オリゴヌクレオチドの右側がコスミドベクター
のBstXIによる切断面と結合する。ついでHlnd
mで消化すると、コスミドベクターに含まれているHl
nd m −BstX I部分及び反復結合した余分の
合成フラグメントが除去される。
このようにして得られたものをライゲートした。
合成オリゴヌクレオチドの左側がコスミドベクター中の
HindIIIで切断された切断面と結合した環状プラ
スミドが得られる。このプラスミドをpHS G 29
3と命名した。その制限酵素地図は第3図に示されてい
る。
pHS G 293を大腸菌にトランスフォーメーショ
ンし大量培養し、得られたベクターDNAをBstXI
で消化することにより、選択マーカーとしてのネオ遺伝
子を持ち両端に非対称性粘着性末端を結合したDNAフ
ラグメントを得た。このフラグメントは3.8 Kbで
ある。
なお、合成オリゴヌクレオチド中のXbalはpHS 
G 274とpHS G293を分別するために導入さ
れたものである。合成オリゴヌクレオチド中のHlnd
uとXbalの間はQaaオペレーターであり、コスミ
ドバッケージング後にカナマイシンによる選択と同時に
、X −gapの存在下にブルーコロニーとなる形質転
換株を識別することを可能とする。
実施例 3 プロティンCの発現単位と選択マーカーが
多数個同一方向に結合 された遺伝子の作成 実施例1及び実施例2のDNA断片は、いずれも同じ組
み合せの非対称性粘着性末端が結合しており、同じ方向
にのみ結合する。
実施例1と実施例2のDNAを、分子比20;1で混合
し、T4DNAリガーゼでライゲートし、多数のプロテ
ィンCの発現単位と少数の選択マーカーが同一方向で結
合している長鎖のDNA鎖を得た。これをアガb−スゲ
ルで電気泳動して、約100Kb以上であることが確認
された。このDNA鎖をライゲートされたDNAという
(以下余白) 実施例 4 ライゲートされたDNAから組み換え体コ
スミドDNAの作成 実施例3で得られたライゲートされたDNAには既にC
OSサイトが組み込まれているので、そのままラムダフ
ァージにパッケージングすることが可能である。実施例
3で得られたライゲートされたDNAを宝酒造−から購
入したインビトロパッケージングキットを用いてラムダ
ファージ粒子でパッケージングした。パッケージされた
組み換え体ラムダファージを大腸菌に感染させた。
大腸菌としては、実施例5におけるインビボパッケージ
ングの便宜を考慮し、0m20B (DH1株のλCI
 1mm 434 ts、 red 、  b 2. 
 Sam7の溶原化したもの。工業技術院微生物工業技
術研究所に微工研菌寄第9110号(FEPN P−9
110)として寄託されいてる)を用いた。ネオ遺伝子
にもとずくカナマイシン耐性を選択マーカーとして培養
した。
生育したコロニーから、プロティンC発現単位の比率の
高い組み換え体コスミドを次のようにして分離した。
各コロニーの大腸菌に含まれている組み換え体コスミド
をBstXIで切断してプロティンC発現単位とpH5
G293ベクタ一単位とに分け、両者の分子比をデンシ
トメーターで測定した。その結果をもとにし、組み換え
体コスミドDNAの大きさを45Kbと仮定して両者の
構成分子数を計算した。その結果を第1表に示した。
第  1  表 クローンごとのプロティンC発現単位及びpH3G29
3ベクターの比率この結果にもとづき、プロティンC発
現単位が最も多く含まれているクローン番号20及び4
6の組み換え体コスミドDNAを精製採取した。それぞ
れをコスミド−DNAIおよびコスミドーDNA2とい
う。
実施例 5 組み換え体コスミドDNAのCOSサイト
におけるライゲー ション 実施例4で得られた大腸菌細胞は温度感受性の誘発を行
なうラムダファージで溶原化されている。
したがってその大腸菌細胞内にある環状DNAを細胞内
でファージ粒子の中にパッケージすることができる。こ
の性質を利用して、実施例4のクローン番号20の大腸
菌を加熱誘発し、ファージ粒子にパッケージされた後両
末端にCOSサイトをもつ直鎖状のDNAを調製した。
その直鎖状DNAをT4DNAリガーゼでライゲートす
ることより、そのDNAが同一方向に結合した高分子D
NAを得た。これを高分子ファージDNAという。この
高分子ファージDNAをアガロースゲル電気泳動したと
ころ約100 Kb以上であることが確認された。これ
は鎖状のコスミドーDNAが2゜3個以上鎖状に結合し
たものと解釈される。
実施例 6 プロティンCの発現 実施例3.4及び5で作成したライゲートされたDNA
、コスミド−DNA1、コスミドDNA2、及び高分子
ファージDNA各々5μgを用いてDNAトランスフェ
クションを行った。まず常法に従いリン酸カルシウムと
の共沈を作成した。
このDNA溶液を1×106個のCHO(Chines
eHamster 0vary)細胞にさらすことによ
り、遺伝子を導入した。G 418耐性(neo)遺伝
子を獲得した細胞は400μg / mlの濃度の04
18で選択され、コロニーを形成した。得られたコロニ
ーの数は各々24個、91個、107個及び61個であ
った。各々のコロニーの内、約20個をクローニング(
分離培養)し、各クローン(分離株)の1×106個の
細胞が産生ずるプロティンCの産生量を抗プロティンC
抗体を使用し、E L I S A (Enzyme 
LinkedImmuno 5orbenL As5a
y)法により測定した。その結果をまとめたものを第2
表に示した。dhrr遺伝子を用いた従来の方法により
得られた形質転換株(メソトレキセートで増幅していな
いもの)の例を対照の欄に記載した。
第  2  表 プロティンCの生産量ごとのクローンの数+     
  4        2        9213丑
     5      12     .6    
 6    1− : 1.4 ng/m1以下  +
:  1.4〜50ng/ml廿:50〜350 ng
/ml  −)f) : 400〜900 ng/m1
dhfr遺伝子を用いた従来の方法ではほんどが50n
g/ml以下の産生量しがないのに対し、この新しい方
法を用いたものではライゲートDNA、コスミドDNA
−1、コスミドDNA−2及び高分子ファージDNAで
400 ng/mlがら900 ng/mlの産生量を
もつものが各々7.1%、 39.1%、 20.8%
及び38.9%であり、従来の方法と比較して明らかに
高い産生】をもつものが高い頻度で得られることがわか
った。
実施例 7  SV40プロモーターを有するカセット
ベクターの作成 実施例1で作成したpCs4をSag4及びBaa+H
Iで完全に消化し、クロラムフェニコール耐性マーカー
を持つpHS G39G由来のプラスミドベクター及び
SV40アーリープロモーターを持つ断片を精製した。
この断片はポリAシグナルを含まない。一方、SV40
ゲノム中のポリAシグナルを含むHpal −BamH
Iフラグメント(2588番目から2452番目、Re
ddy et al、 5cience 200゜49
4、1978)のHpalの上流にXbalサイトと5
ailサイトを付けた146bpの5ajll・Xba
I −Baa+HIフラグメントを化学合成した。
このフラグメントと先に調整したBamHI−5aj7
1フラグメントをT4DNAリガーゼで結合し、得られ
たカセットベクターをpHS G 737と命名した。
その制限酵素地図を第6図に示した。
このカセットベクターの=PstI、5a11もしくは
Xbalサイトのいずれか1つのサイトと蛋白質をコー
ドする遺伝子を挿入することにより、本発明に用いる両
側に非対称性粘着性末端を有する発現ユニットフラグメ
ントを簡単に調製することが出来る。さらにベクタ一部
分に存在するEcoRIサイトもしくはXhoIサイト
に適当な大きさのDNA断片を挿入することによりベク
タ一部分を含むB 5tXIフラグメントを他方の発現
ユニットを含むフラグメントと比較して、より大きくす
ることにより口約の発現ユニットフラグメントのみを精
製し易くすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はpCs 1の制限酵素地図を示す。 第2図はpCs4の制限酵素地図を示す。 第3図はpH3G293の制限酵素地図を示す。 第4図はは挿入される遺伝子(この場合プロモーター及
びポリAシグナルもしくはターミネータ−をすでに有し
ている遺伝子)の両端に非対称性粘着性末端が直接的に
結合したDNA断片を製造するためのカセットベクター
の模式図である。 第5図は蛋白質をコードする構造遺伝子のみを挿入して
発現単位の両端に非対称性粘着性末端が結合したDNA
断片を製造するためのカセットベクターの模式図である
。 第6図はpHS G 737の制限酵素地図を示す。 特許出願人  へキストジャパン株式会社第2図 第3図 第4図 オー0リリ〉フ(1゛− グローニンク杏阻

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)蛋白質の発現に必要なDNAが多数個同一方向に結
    合した遺伝子を動物細胞宿主にトランスフェクションし
    て得られた宿主細胞を培養して蛋白質を製造する方法。 2)選択マーカーとなる遺伝子が同一方向に追加的に結
    合されている遺伝子を用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項の方法。 3)蛋白質の発現に必要なDNAが多数個同一方向にラ
    イゲートされて結合した遺伝子を用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項の方法。 4)蛋白質の発現に必要なDNAが多数個同一方向にラ
    イゲートされて結合した遺伝子の組み換え体コスミドD
    NAを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項の
    方法。 5)蛋白質の発現に必要なDNAが多数個同一方向にラ
    イゲートされて結合した遺伝子の組み換え体コスミドD
    NAを、そのCOSサイトによりライゲートしたものを
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項の方法。 6)プロテインCを製造することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第5項のいずれかの項に記載の方法。 7)蛋白質の発現に必要なDNAが多数同一方向に結合
    した遺伝子。 8)選択マーカーとなる遺伝子が同一方向に追加的に結
    合されていることを特徴とする特許請求の範囲第7項の
    遺伝子。 9)蛋白質の発現に必要なDNAがその両端に結合する
    非対称性粘着性末端によって結合されているものである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第7項の遺伝子。 10)蛋白質の発現に必要なDNAがその両端に結合す
    る異なった制限酵素の粘着性末端であって、そのDNA
    が同一方向に結合した時それらの制限酵素部位が消失す
    るような粘着性末端によって同一方向に結合されている
    遺伝子であることを特徴とする特許請求の範囲第7項記
    載の遺伝子。 11)DNA断片の両端に結合する非対称性粘着性末端
    を結合させることより成るDNA断片を同一方向に多数
    結合させる方法。 12)非対称性粘着性末端を生ずる制限酵素認識部位に
    相当する塩基配列2個がプラスミド中に離れて同一方向
    に存在し、該2個の塩基配列の間の一方にはポリリンカ
    ークローニング部位が他の一方にはori領域と選択マ
    ーカーが存在するプラスミドベクター。 13)ポリリンカークローニング部位の一端に転写開始
    に必要な領域と、他端に転写終結に必要な領域のどちら
    か1つもしくは両方の領域を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第12項記載のプラスミドベクター。
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WO2009073551A3 (en) * 2007-11-30 2010-01-14 Scarab Genomics Llc Lac expression system
US8530188B2 (en) 2006-02-03 2013-09-10 Fujifilm Diosynth Biotechnologies (UK) Limited Expression system

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US9677103B2 (en) 2006-02-03 2017-06-13 Fujifilm Diosynth Biotechnologies Uk Limited Expression system
US11098335B2 (en) 2006-02-03 2021-08-24 Fujifilm Diosynth Biotechnologies Uk Limited Expression system
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