JPS63294792A - 部位特異的突然変異体の作成方法 - Google Patents

部位特異的突然変異体の作成方法

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JPS63294792A
JPS63294792A JP62261225A JP26122587A JPS63294792A JP S63294792 A JPS63294792 A JP S63294792A JP 62261225 A JP62261225 A JP 62261225A JP 26122587 A JP26122587 A JP 26122587A JP S63294792 A JPS63294792 A JP S63294792A
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薫 西郷
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はラジオアイソトープを使用せず、容易に突然変
異体を取得するための、部位特異的突然変異体の作成方
法に関する。
[従来の技術] 遺伝子工学的手法による蛋白質の発現や、蛋白工学等の
バイオテクノロジー利用技術の開発が盛んに行なわれる
ようになってきた今日、DNA合成機も普及し、部位特
異的遺伝子変換(Site−directed in 
vitro mutagenesis)も各種論文、雑
誌を賑している。
部位特異的遺伝子変換は、DNA合成機によって合成さ
れた十数〜数士塩基のジングルストランド(Singl
e−strand) D N Aを用イテ、l 〜l1
7Jiの遺伝子変換を行なう手法である。しかしながら
、この変換効率は、その方法により異なるが、一般的な
方法ではそれ程高くないものである。
また、その変異体の検出方法も、ラジオアイソトープを
用いたスクリーニングか主流である。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記のラジオアイソトープによるスクリ
ーニングによれば :12pを用いるため、半減期か約
2週間であり、また高価である。しかも、その操作か煩
雑て、スクリーニングに要する時間かプラークハイブリ
ダイゼーション、コロニーハイブリダイゼーションで約
4日間必要という、操作に長期間を要するという欠点か
ある上、放射線被曝の危険性があるという欠点かあった
[問題点を解決するための手段] そこて本発明者は上記従来技術の欠点に鑑み、これを解
決するため鋭意検討を行なった結果、本発明に到達した
ものである。
即ち、本発明によれば、1本鎖DNAと、遺伝子変換を
行なう部分を含む合成DNAとをアニールさせ、酵素反
応を利用して2本@lDNAとして大腸菌に形質転換を
行なうことにより、色の変化を判別して突然変異体を取
得することを特徴とする特許 質をコードしている遺伝子を有するプラスミドのクロー
ン化している遺伝子内の所定のアミノ酸に対応する(3
m+1又は2)(ここで、mは1以上の整I!!!!)
の塩基を、部位特異的遺伝子変換手段にて削除して1本
鎖DNAを作成し,次いで、・−・NNNn−−−(N
はA,C,T,Gの等比混合物一nはA,C,T,Gの
いずれかを指す。)を含む合成DNAを用いてアニール
させてフレームを元に戻すことにより,色の変化を判別
して突然変異体を得ることを特徴とする部位特異的突然
変異体の作成方法、が提供される。
蛋白質をコードする遺伝子は一つのオープンリーディン
グフレームを持っている。一般に,発現させる場合には
、その遺伝子の両末端近傍の制限酵素サイトを用いて、
発現ベクターにつなぎ、形質転換を行なう。後述のκI
Sベクターは、プロモーターのうしろ、フオノレミノレ
(formyl)メチオニンより数アミノ酸後に2つの
マルチクローニングサイト(HindIII 、Pst
I 、 Sal I 、Accl,HincII 、B
al111、SnaI 、EcoRT)と、その間に全
てのフレームに3種のストップコドンを含む中継ぎ配列
が入っており、β−ガラクトシダーゼ遺伝子に続いてい
る。それ以外の構造は、従来公知のPUC系のベクター
と同じであり、アンピシリンによって形質転換体を選別
することができる。その2つのマルチクローニングサイ
トは、前後共金ての制限酵素サイトについて全てのフレ
ームがあり、前後全ての組み合わせが用意されており、
KISベクターシリーズと呼んでいる。このベクターを
持つE。
coli  JM83(ΔIac pro)はX−ga
l、アンピシリンを含むプレート上で白色コロニーを形
成する。ところかオーブンリーディングフレーム内の2
つの制限酵素サイトを用いて、前後共フレームの合うK
ISベクターにクローニングしたプラスミドを持っJM
83は、X − g a l、アンピシリンを含むプレ
ート上で青色コロニーを形成し、容易にクローンを選別
することができる。また、β−ガラクトシダーゼが発現
していることより、接続部のフレームが合っていること
も同時に確認できる。
この蛋白質をコードしている遺伝子をもち、なおかつ青
色コロニーを形成するプラスミドのクローンしている遺
伝子内のアミノ酸を部位特異的遺伝子変換手段にて変換
させると同時に、その前後の塩基配列を変えて新しく制
限酵素サイトをつくり、また(3m+1又は2)(ここ
で、mは1以上の整数)の塩基を削除あるいは挿入すれ
ば、オープンリーディングフレームのフレームがずれる
ことにより.その突然変異体(mutant)は白色コ
ロニーを形成する.従って、プレート上で青色コロニー
数百に対し、数パー上25〜士数パーセントの、割合で
白色の突然変異体(mutant)が得られ、検出は色
て行なわれ、確認は制限酵素か新しくできたことによっ
ててきる。
この過程で変換したいアミノ酸については、変換されて
フレームかずれたことになる。
次に、フレームを元に戻すための部位特異的遺伝子変換
を行ない、ずれたフレームを元に戻すと同時に、新しく
できた制限酵素サイトを消すか、または別の制限酵素サ
イトを作ることによって、白色コロニーから青色コロニ
ーを識別することで検出でき、制限酵素サイトて確認す
ることがてきる。
このようにして得られた突然変異体(s+utant)
は、目的のアミノ酸だけを変換したものになっている。
この方法が特に有効な場合は、一つのアミノ酸を多くの
アミノ酸に変換しようとする場合である。例えば、・・
・NNNn・・・(ここて、NはA、C,T、Gの混合
物を指し、nはA、C。
T、Gのいずれかを指す。)という配列で変換させると
、全てのアミノ酸への変換体が得られる。
ラジオアイソトープを用いたプローブでは、欲しいアミ
ノ酸の数たけ合成しなければならないが、このKISベ
クターを用いた方法によれば、2つの合成DNAだけで
最高19種の変換体を得ることができる。
また、発現に関していえば、プロモーターから最初のA
TGをも正確に合せることができる。オーブンリーディ
ングフレームにおける中のサイトと、5′側の外のサイ
トを用いて、KISベクターにクローニングする。この
場合、オーブンリーディングフレーム内の制限酵素サイ
トだけフレームが合うようにする。このプラスミドを含
むJM83は白である。そこで、KISベクター内のS
D(シャイン ダルガルノ)配列とATGとの間の距離
を合わせた合成DNAを用いて、余分な塩基配列を除く
部位特異的遺伝子変換を行なう。
突然変異体(mutant)は、前はプロモーターから
合っており、後はβ−ガラクトシダーゼ遺伝子に合って
いるので、白色コロニーから青色コロニーとして検出す
ることができる。そして、つないだ制限酵素サイトより
後の遺伝子を、先にKISベクターに挿入した突然変異
体(■ujant)のプラスミドに継げると、最初のA
TGより始まる純粋な蛋白質を発現することができるの
である。
次に、本発明の部位特異的突然変異体の作成方法に好ま
しく使用することができる、KISベクターについて説
明する。
KISベクターは、制限酵素旧ndm 、PstI 。
Sal I 、Accl、HinclI 、Bag旧、
3H工、EcoRIの各切断部位の塩基配列を有するマ
ルチクローニングサイトを2個有し、その間に3種の終
止コドンが挿入された中継ぎ塩基配列を有するベクター
であり、KISベクターシリーズは前記の全ての切断部
位のアミノ酸に対応するフレームを3種類全て両マルチ
クローニングサイトに有する18種類の各ベクターから
なるものである。
これら18種の各ベクターは、第1図に示す如く、前部
の制限酵素11indEII 、PstI 、 Sau
 I 、Accr。
旧ncII 、Ram旧、SmaI 、EcoRrの各
切断部位の塩基配列を持つマルチクローニングサイトを
有するリンカ−(以後、ポリリンカーという)、中継ぎ
配列(必ず、3種の終止コドンが入る)、後部のポリリ
ンカー、l acZ ’と連なっている。そしてその他
の構造はアンピシリン耐性遺伝子(Amp’)、複製開
始信号(Ori)を有するもの(pKISベクターとよ
ぶ)、および他の構造として前記のばか更に従来のpU
Cベクターと同様に、M13の遺伝子開領域(IG)を
有しているものかある(pKISlベクターとよぶ)。
KISベクターは、3種のフレームのポリリンカー(前
部)×3種のフレームのポリリンカー(後部)×2(ク
ローニングサイトが逆向きもある)から、18種類存在
するということになるのである。
KISベクターは、第1図におけるマルチクローニング
サイトであるA部分およびB部分は第1表に示すような
塩基配列を有するものである。また、これらの塩基配列
は第2表に示す通りである。
また、−例としてpKISベクター及びpKIStベク
ターのうち、pKIs801/pKIS10801の構
造の特徴部分を表わせば、第3表の如くである。
(以下、余白) このpKISベクター又はpKIs1ベクターにクロー
ン化された蛋白質をコードする遺伝子に、合成DNAを
用いてDNAの突然変異によるアミノ酸変換をラジオア
イソトープを用いないで、突然変異体を容易に検出する
ことができるのである。
また、この突然変異体検出方法では、ラジオアイソトー
プを用いていないので、危険性かなく、しかも安価にて
きるため極めて有益である。
[実施例コ 以下、本発明を実施例に基いて説明する。
まず、本発明に用いるベクター(pKISベクターおよ
びpKIs1ベクター)の作製方法について説明する。
■pUc1090の作成方法 1)プラスミドpUC9(全酒造■販売)loggを制
限酵素EcoRI  (50単位)及び旧ndIII(
50単位)を用いて37°Cにて1時間反応させた後、
分解産物を0.7%アガロース電気泳動を用いて分離し
EcoRI切断部位からllindm切断部位まてのポ
リリンカー断片(30塩基対)をゲルより切り出し、フ
ェノール処理を行なうことにより精製した。
2)プラスミドpUc119(全酒造■販売)10gg
を制限酵素EcoRI  (50単位)及び旧nd■(
50単位)を用いて37°Cにて1時間反応させた後、
分解産物を0.7%アガロース電気泳動を用いて分離し
EcoRI切断部位からIt i n d ■切断部位
まてのポリリンカ一部分を含まない断片(約3.100
塩基対)をゲルより切り出し、フェノール処理を行なう
ことにより精製した。
3)1)で得られたポリリンカー断片0.01ggと2
)で得られたポリリンカーを含まない断片O9lルgを
混合し、T4DNAリガーゼ(2単位)を用いて4°C
,12時間連結反応を行なった。
4)3)で得られた反応生成物を、大腸菌JM83株(
ara、△(lac−proAB) 、rpsL、φ8
0.IacZ△M15)を用いて形質転換を行なった後
、受容菌を寒天1.5%及びアンピシリンを1mJ1当
り100μgを含むし寒天培地(組成=1文当りトリプ
トンLog、イーストエキス5g、食塩10g、pH7
,5)に塗布し、37°Cにて一昼夜培養を行ないいく
つかのコロニー(形質転換体)を得た。
5)コロニーの一つをアンピシリンを1mJlあたり1
00ルg含むL液体培地10m見に移植し、37°Cに
て12時時間上う培養を行ない、アルカリ−5DS法に
よりプラスミドDNAを分離し、プラスミドpUc10
90を得た。
■pUc1080の   法 ■pUc1090の作成方法のうち、■)のプラスミド
DNAとしてpUC8(全酒造■販売)を、又2)のプ
ラスミドDNAとしてpUc118(全酒造■販売)を
用いることにより、同様の操作を経て、プラスミドpu
ctosoを作成した。
次いで、pUc1091の作成方法を説明するが、まず
pUc1090とpUc1091.pUC1092の関
係をいうと、pUc1090のポリリンカ一部分をはさ
んで、前部で1塩基、後部で2塩基欠失させたものがp
Uc1091で、pUC1090のポリリンカ一部分を
はさんで、前部で2塩基、後部で1塩基欠失させたもの
がptrC1092”?’ある。また、pUc1080
とpUC1081,pUc1082の関係も、上記と同
様である。
■pUc1091の作成 法 pUc1091は次の段階にわけて作成した。
1)PUC1090より一本鎖DNAの作成2)ポリリ
ンカ一部位の前部より一塩基欠いたオリゴヌクレオチド
の合成 3)  1)2)を用いた突然変異体の作成4)突然変
異体より一本鎖DNAの作成5)ポリリンカ一部位の後
部より2塩基欠いたオリゴヌクレオチドの合成 6)  4)5)を用いた再突然変異体の作成(puc
■−1) pUc1090より一本鎖DNAの作成■pUc109
0を大腸菌MV1184株(ara。
Δ(Iac−pro) 、5trA、thi、(φ80
.IacZ 6M15)、△(srl−recA)30
6::TnlO(tet’)、F’  :traD36
.proAB。
1aclqZ△M15)を用いて形質転換を行なった。
■形質転換体を、アンピシリンを1mfL当り100g
g含む2xYT液体培地(組成=1見当りトリプトンl
ag、イーストエキスLog、食塩5g、pH7,6)
10mMに植菌し、37°Cにて12時時間上う培養を
行なった。
■ ■で得られた培養液100.文に、M13に07由
来のへルバーファージ液(I O”pfu/m fL)
を加え、37℃で30分間静置した後、アンピシリンを
1mM当り150gg、カナマイシンを1rrjL当り
70gg、チアミンを0.01%含む2xYT液体培地
10mMに加え、37℃にて24時間振どう培養を行な
った。
(Φ培養液1m文を取り、遠心分離により菌体を除いた
後、20%PEG6000及び2.5MNaC1混合溶
液を2001Li加え遠心分離を行なうことにより、フ
ァージ粒子を沈降させ、エタノール沈殿処理を行なうこ
とにより、1本鎖DNAを分離精製、最終的に50g文
のTE温溶液10mM)−リス塩酸、1mM  EDT
A、pH8,0の溶液)に溶解させた。
収量は約2〜10ルg程度てあった。
■−2) 変異部分を含む合成DNAの作成 DNA合成機を用いて第4表に示すNo、9−1−5な
る配列を有するオリゴヌクレオチドを合成し、T4DN
Aキナーゼ(2単位)を用いて37°Cにて1時間反応
を行ない、5′末端部分をリン酸化させ、ブライマーD
NAとした。
■−3) ポリリンカー前部に変異を有する突然変異体の■−1)
で得られた一本鎖DNAIJLgと、■−2)で得られ
たブライマーDNA20pmofを混合して60℃で3
0分間、引続き37℃で30分間保温し、アニーリング
させた後、dATP、dCTP、dGTP及びTTPを
最終濃度が各々0.5mMとなるように加え、およびA
TPを25pmou加え、クレノー(KLENOW)酵
素(4単位)及びT4DNAリガーゼ(1単位)を用い
て37°Cにて3時間反応を行ない、突然変異部分を含
む2本銀DNAを合成した。
次に、反応生成物の一部(約0.1gg)を大腸菌JM
83株を用いて形質転換を行なった後、受容菌を1.5
%寒天、アンピシリンを1m文当り1100p及びX−
galを0.005%含むし寒天培地に塗布し、37℃
にて一昼夜培養を行ない、出現したコロニーの内、白色
コロニーを選択した。白色コロニーの出現率は5〜10
%程度であった。
次いで、白色コロニーを、アンピシリンを1m文当り1
00ルg含むL液体培地lOm文に植菌し、37℃で1
2時時間上う培養を行ない、常法によりプラスミドDN
Aを回収した。回収したプラスミドDNAを再び大腸菌
MV1184株を用いて形質転換を行なった後、受容菌
を寒天1.5%、アンピシリンをIn文当り1100J
L、X−galをo、oos%及びI PTOを1mM
含むし寒天培地に塗布し、37°Cにて一昼夜培養を行
ない、白色コロニーを選択し、アンピシリンを1mM当
り100g、g含むL液体培地10mJ1に移植し、3
7℃にて12時時間上う培養を行ない、常法によりプラ
スミドDNAを分離した。
■−4)突1、変異−末鎖DNAの作成■−3)で得ら
れた突然変異体プラスミドを有する大腸菌MV1184
株より、■−1)と全く同じ方法を用いて突然変異を有
する一本鎖DNAを得た。
■−5)ポリリンカー後部に・ 、を有する合成DNA
(7)立虞 ■−2)と同じ方法を用いて第4表のNo、9−2−5
なる塩基配列を有する合成DNAを作成し、リン酸化を
行ないブライマーDNAを作成した。
■−6)再突然・  の作成 ■−3)と同じ方法を用いて、■−4)て得られた二本
鎖DNA及び■−5)で得られたプライマーDNAより
二本鎖DNAを合成、大腸菌JM83株を用いて形質転
換を行なうことにより青色コロニーを得た。これよりプ
ラスミドDNAを回収し、再び大腸菌MV1184株を
用いて形質転換を行なうことにより青色コロニーを出現
させた。これよりプラスミドDNAを回収することによ
り、ポリリンカ一部分の前後2個所に合計3塩基対欠失
したプラスミドpUc1091を得た。
■PUC1092の作成方法 プラスミドpUc1092の作成は、前記■のプラスミ
ドpUc1091の作成例に帛して行なった。変更点は
次の通りである。
(1)■−2)の塩基配列を第4表のNo、9−1−3
とする。
(2)■−5)の塩基配列を第4表のNo、9−1−5
とする。
これによりプラスミドPUC1090よりポリリンカ一
部分の前部を2塩基、後部を111!基、合計3塩基欠
いた突然変異プラスミドpUc1092を得た。
■pUc1081.pUc1082の作成方法前記■■
■と同様に、プラスミドptrctosOを基本として
ポリリンカ一部分を1塩基および2塩基ずらした突然変
異プラスミドPUC1081、pUc1082を作成し
た。
変更点は次の通りである。
(1)pUc1081.pUc1082共に、■−1)
のプラスミドとしてpUc 1080を用いた。
(2)■−2)ノ合成DNAとして、pUc1081に
おいては第4表のNo、8−1−5.pUc1082に
おいてはNo、8−2−5を用いた。
(3)■−5)の合成DNAとして、pUc1081に
、おいては第4表のNo、8−1−3、pUC1082
においてはNo、8−1−5を用いた。
以上、基本となるプラスミドpUc1090、puct
oao及び作成した突然変異プラスミドpUc1091
.pUc1092、pUKJ1081及びpUc108
2の間の関係についてまとめると、第5表のとおりとな
る。
第  4  表 合成DNAの塩基配列表 変異部分を含むDNA塩基配列 5’ GCCAAGCTTGCGTAATCATG3’
5’ AGCCAAGCTTCGTAATCATG3’
5’ ACOACGGCCAGAATTCCCGG3’
5’ CGACGGCCAGGA八TTCCCGG3’
(へ−1−5) 5’ CCGGGAΔTTCTAATCΔTGGT3’
5’ CGGGGAATTCAATCΔTGGTC3’
5’ ACGGCCAGTGAAGCTTGGCT3’
5’ CGGCCAGTGCAAGCTTGGCT3’
第  5  表 ■pKIs1ベクターシリーズの作成 [相])−1)乙i又凶2上五次1 プラスミドpUC109010JLgを制限酵素11i
ndm (50単位)及びAatrI(4単位)を用い
て37℃にて1時間反応させ分解産物を0.7%アガロ
ース電気泳動を用いて分離し、ポリリンカ一部分を含む
旧ndIII切断部位からAat II切断部位までの
断片(約t 、ooo塩基対)をゲルより切り出し、フ
ェノール処理を行なうことにより精製し、1090−L
フラグメント1終gを得た。
同様に、制限酵素EcoR[(50単位)及び八atI
I(4単位)を用いて、ポリリンカ一部分を含むEco
RI切断部位からAat II切断部位までのDNA断
片(約2,200塩基対)1090−Rフラグメント2
1Lgを得た。
以下、プラスミドpUc1091,1092.1080
.1081.1082を用いて同様の操作を行なうこと
により、1091−L、1091−R,1092−L、
1092−R,1080−L、1080−R,1081
−L% 1081−R,1082−L及び1082−R
フラグメン8合計12種類を得た。各フラグメント、切
断されるプラスミド及び切断する酵素の組合わせは次の
通りである。
DNA合成機を用いて第6表に示すジヨイント配列の玉
鎖及び下調を各々合成した。    −玉鎖IJLg及
び下調IJj−gを混合し、70°Cに30分間保温し
、室内に放置し徐々に冷却することによりアニーリング
を行ない、2本鎖DNAとした。
■−3)L  Rフラグメントとジヨイント  の金 ■−1)で得られた1090−Lフラグメント0、if
iLg、1090−Rフラグメント0.2鉢g及び■−
2)で得られたジヨイント配列0.01ggを、常法に
よりT4DNAリガーゼ(2単位)を用いて連結反応を
行なわせた。反応液を大腸菌JM83株を用いて形質転
換を行なった後、受容菌を1.5%寒天及びアンピシリ
ンを1 m J1当り100gg含むし寒天培地に塗布
し、37℃にて一昼夜培養することにより形質転換コロ
ニーを出現させ、アンピシリンを1m見当りloO,g
含むし液体培地10m1に移植し、37°Cにて12時
間振どう培養を行なった。その後培養液より常法により
プラスミドDNAを分離し、プラスミドpKIs109
00を得た。
以下、フラグメントの組合わせを変えることにより、p
KIs10901.10902.1091O11091
1,10912,10920,10921,10922
,10800,10801,10802,10810,
10811,10812,10820,10821及び
10822の合計18種類のpKIs1ベクターシリー
ズを作成した。
完成したpKIs1ベクター及びフラグメントの組合わ
せは次の通りである。
■pKISベクターシリーズの作成 プラスミドpUC95弘gを制限酵素Pvu II(2
4単位)を用いて37℃にて1時間反応させた後、0.
7%アガロース電気泳動にて分離を行ない、ポリリンカ
一部分を含まないDNA断片(約2,300塩基対)を
ゲルより切り出し精製した。
又、pKIs109シリーズ(即ち、pKIS1090
0.10901.10902.10910.10911
,10912.10920,10921.10922)
各々5弘gを同じく制限酵素PvuII(24単位)を
用いて37℃にて1時間反応させた後、0.7%アガロ
ース電気泳動にて分離を行ない、ポリリンカ一部分を含
むDNA断片(約300塩基対)をゲルより精製した。
次に、上記のpUC9由来のDNA断片0.2弘g及び
pKIs109シリーズ由来のDNA断片各々0.05
壓gを混合し、T4DNAリガーゼ(2単位)を用いて
4°C112時間連結反応を行ない、大腸菌JM83株
を用いて順次形質転換を行ない、形質転換体よりプラス
ミドDNAを順次分離し、プラスミドpKI 5900
.901゜902.910.911.912.920.
921.922を得た。
の作成 ■−1)において、pKIs109シリーズの代りにP
KIS10Bシリーズ(即ち、pKIS10800.1
0801,10802.1081O,10B11.10
812.10820.10821.10822)を用い
ることにより、全く同様の操作を経て、プラスミドPK
I 5800.801.802.810.811.81
2.820.821.822を得た。
次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
(実施例1) マウス白血球ウィルスの逆転写酵素をコードしている部
リー遺伝子約2.3kb (キロ塩基対)を含むプラス
ミドp K P 1 (’Proceeding Na
tionalAcademy  5cience(PN
八へ)、USA」 vo182.page4944 〜
4948、1985に示されているプラスミドpsH1
のクローンのSac I−旧ndIII (2,:tk
b)をpUc18に組み換えたもの)2JLgを、制限
酵素EcoRI  (lO単位)と旧ndm (12単
位)により37℃で1時間処理し、0.7%アガロース
電気泳動後。
逆転写酵素遺伝子を含む約2.3kbのDNA@片をゲ
ルより切り出し、フェノール処理を行なうことにより精
製した。また、pKIs811 2ggを、制限酵素E
coRI  (10単位)と旧ndIII(12単位)
により37°Cで1時間処理し、同様に約2.7kbの
DNA断片を回収した。得られた2、3kbのDNA断
片0.tpLgと2.7kbのDNAFIi片0.l用
gを混合し、T4DNAリガーゼ(2単位)により16
℃、12時間処理した。このDNA溶液を用いて大腸菌
JM83株の形質転換を行ない、受容菌を、寒天1.5
%、アンピシリン100gg/mJ1.X−gafLo
、005%を含むし寒天培地に塗布し、37℃にて一昼
夜培養を行ない、形質転換体コロニーを青色で得た。こ
の形質転換株を、L液体培地で37℃、12時間培養し
、アルカリ−5DS法でプラスミドDNAを調製し、p
KPBとした。
pKPB  2ルgを制限酵素EcoRI  (10単
位)、クレノー酵素(2単位)、最終濃度が各々0.1
mMのdATP、dGTP、dCTP、TTPの混合物
を加え、37°C″′c1時間処理し、T4DNAリガ
ーゼ2単位にて16℃で12時間処理した後、大腸菌J
M83株に同様に導入した。
白い形質転換株のコロニーをL液体培地に植菌し、37
°Cて12時間培養した後、アルカリ−3DS法でプラ
スミドDNAを調製し、pKPWとした。
pKPWより、逆転写酵素のN末端側の余分なアミノ酸
配列を、合成DNAを用いた部位特異的遺伝子変換を行
なって除去した。
pKPW  5Jj−gを、制限酵素PvuII(18
単位)とNdel (20単位)により37℃、1時間
処理し、0.7%アガロース電気泳動後、約2.2kb
のDNA断片を回収した。また、pKPW5pgを、制
限酵素5cal (18単位)と脱リン酸酵素BAP 
(0,2単位)により37℃、1時間処理し、同様に約
5kbのDNA断片を回収した。得られた2、2kbお
よび5kbの両DNA断片を夫々0.6JLgづつ、及
びS Op m o文の第7表(a)に示す5′−リン
酸化合成DNA (40塩基対)を混合し、100mM
NaC文、6.6mM)リス塩酸(pH7,6)、8m
MMg Cl t、1mMβ−メルカプトエタノール溶
液とし、100°Cで3分間処理した後、30℃で30
分間処理した。このDNA溶液17.2p−1,5mM
dNTP (dATP、dGTP、dCTP、TTP)
7ILl、l OmMAT P 3 、6 g文と、ク
レノー酵素(4単位)、T4DNAリガーゼ(l単位)
を加え、25℃で3時間処理した。
このDNA溶液を用いて大腸菌JM83株の形質転換を
行ない、アンピシリンとX −g a lを含むL寒天
培地上で、青いコロニ〒を形成するクローンpKPpo
l−Nを得た。この突然変異体は約5%の頻度で得られ
た。
pKPpol−N(逆転写酵素とβ−ガラクトシダーゼ
融合蛋白質をコードするプラスミド)に、合成DNAを
用いた部位特異的遺伝子変換で逆転写酵素の純粋な領域
と思われるC末端(TI及びT2)に終止コドンを導入
した。
プラスミドpKP pol−N  5 p、 gを、制
限酵素5cal (18単位)と脱リン酸酵素BAP 
(0,2単位)で37°C,1時間処理し、同様に約4
.9kbのDNA断片を回収した。
また、 pKP pol−N  5JLgを、制限酵素
Kpnr (50単位)と旧ndm(24単位)により
37℃で1時間処理し、同様に約2.9kbのDNA断
片を回収した。4.9kb及び2.9kbのDNA断片
をそれぞれO,aPgづつ、および50 p m o 
41の5′−リン酸化合成DNA(第7表C)を用いて
上記と同様の操作により、白い形質転換株の突然変異体
及びpKP pol−NT2を得た。
得られたクローンについて逆転写酵素活性を測定した。
まず、逆転写酵素活性の測定法を説明する。
各クローンについて、大腸菌JM 103練に導入した
ものを使用した。各プラスミドを持った大腸菌を、L液
体培地で37°C,122時間振う培養した培養液0.
2m文をM9液体培地(組成=1文当りリン酸2ナトリ
ウム 6g、リン酸1カリウム 3g、塩化アンモニウ
ム Ig、食塩0.5g、 WL酸マグネシウム 1m
M、塩化カルシウム 0.1mM、PH7−4)(+0
.2%カザミノ酸+0.2%グリセロール+5JLg/
m文チアミン)10mJLに加え、30°Cで1時間振
どう培養した後、50井文の200 m M I P 
T Gをそれぞれ加え、さらに30℃で3時間振どう培
養した。各培養液を水中に1時間浸し、OD ?、”を
それぞれ測定した。次にM9培地を用いて各試料を夫々
OD 7o”が0.2となるように希釈した後、0.1
mMをマイクロ遠心チューブに採取した。遠心して菌体
な集めた後、緩衝液(50mMトリス塩酸、0.5mM
EDTA、0.3MNaC文、pH7,5)で菌体を洗
浄し、遠心して集めた菌体を8ル文の同緩衝液に攪拌し
た後、lIL文の10 m g / m lリゾチーム
溶液を加え、0℃で15分間処理した。さらに、1%ト
リトンX−100,10mMジチオスレイトール(DT
T)Lglを加え、0℃、10分間処理し、各粗抽出液
とした。得られた各粗抽出液に、90ル立の反応溶液(
30g g / m文po 1 yCrC(dG。
−I(1)、20延MdGTP、1100OCP/pm
 o l、d−32P−dGTP、0.5mMMnCl
 2.50 m M トリス塩酸、pH8−3,20m
Mジチオスレイトール、60mMNaCJL、0.1%
NP−40)を加え、25℃で30分間処理した0反応
終了後、反応溶液30JLlを、DE−81デイスクに
スポットし、2xSSC(組成: 0.3MNaCJI
  0.03Mクエン酸ナトリウム)200muで5分
間処理を3回行ない、99.5%エタノール200m文
で5分間処理後、空気乾燥した。
乾燥したDE−81デイスクをバイアルに入れ、シンチ
レーションカウンターでチェレンコフ効果を用いてカウ
ントを測定したところ、第2図のようになった。
ベクターのみを含むクローンに比べ、pKPpot−N
には逆転写活性が認められた。PKPpol−NT2に
ついては、さらに活性か上昇していた。
更に、カリフラワーモザイクウィルスの逆転写酵素のア
ミノ酸配列より予想されるC末端(TI)に、同様に第
7表(b)に示す合成DNAを用いて部位特異的遺伝子
変換を行なった。
得られたクローンpKP pol−NTIは、第2図に
示したように、pKP pol−NT2よす更ニ高い活
性を示した。
(実施例2) モロニーマウス白血病ウィルスの変異型逆転写酵素の発
現プラスミドの作製法およびその逆転写活性について説
明する。
モロニーマウス白血病ウィルスの逆転写酵素において、
他のレトロウィルス等と最も相同性の高いアミノ酸配列
の中に変異を挿入した。その結果、天然のものとよく似
た活性を示すものや、マンガンだけでなくマグネシウム
でも活性を示すもの、天然のものより活性の高いもの等
が得られた。
(作製法) モロニーマウス白血病ウィルスの逆転写酵素の最も相同
性の高いアミノ酸配列を含む領域を有するプラスミドp
BB9を作成した。逆転写酵素領域を含むクローンp 
S H1(’Proceeding National
  八cade+sy  5cience(PNAS)
、USAJ vol、82.page4944〜494
8.1985)5 g g ?:%制限酵素Bam1l
l  (20単位)で37℃、1時間処理し、0.7%
アガロース電気泳動を用いて0.3kb (キロ塩基対
)のDNA断片を切り出し、フェノール処理を行なうこ
とにより精製した。一方、pKI S9002JLgを
制限酵素Bamfll(10単位)で37°C,1時間
処理した後、 同様の操作を行なうことにより2.7k
bのDNAII片を精製した。上記の逆転写酵素領域の
0.3kbとPKIS900の2.7kbのDNAIr
片各々0.IILgを混合し、T4DNAリガーゼ(2
単位)を用いて、4 ’C112時間連結反応を行なっ
た0反応液の一部を大腸菌JM83株を用いて形質転換
を行ない、受容菌を1.5%寒天、アンピシリン100
 p−g / m文及びX−gal0.005%を含む
し寒天培地に塗布し、37°Cにて一昼夜培養を行ない
、青色の形質転換コロニーを得た。
形質転換体コロニーをL液体培地(アンピシリンを1m
9.当り1100p含む)lOmiに植菌し、37℃に
て12時時間上う培養を行ない、常法によりプラスミド
DNA  p B B 9を分離した。
pBB9 2pgを制限酵素5cal (18単位)と
脱リン醜酵素BAP (0,2単位)を用いて、37℃
で1時間処理した後、0.7%アガロース電気泳動を用
いて約3kbのDNA断片を精製した。また、pBB9
 2.gを、制限酵素EcoRI(20単位)とPst
l(20単位)を用いて37°Cで1時間処理した後同
様の操作を行なうことにより、2.7kbのDNA断片
を精製し、以下の部位特異的遺伝子変換を行なった。
先ず、目的のアミノ酸バリンの塩基配列を含む4塩基を
削除する遺伝子変換を行なう。
上記のDNA断片各0.61Lgと、50pm。
見の5′リン酸化合成DNA (第8表aに示す)を用
いて、100℃で3分間処理した後、30℃で30分間
アニーリングを行ない、更にこのDNA溶液17.2g
文にSmMdNTP  TIL文と10mMATP3.
6IL文、クレノー酵素(4単位)およびT4DNAリ
ガーゼ(1単位)を加えて、25℃で3時間処理した。
このDNA溶液を用いて大腸菌JM83株に形質転換を
行ない、X−gal、アンピシリンを含むL寒゛天培地
にて形質転換体の白いコロニーを得た。この形質転換体
コロニーを10mJlのL液体培地に植菌し、37゛ 
 ℃て12時間培養し、常法によりプラスミドDNA 
(PBBD7)を分離した。
次に、削除した4塩基に相5する全てのアミノ酸に対応
するコドンを有するNNNG (N : AGCT等比
混合物)を挿入する遺伝子変換を行なう。
pB87 2ggを制限酵素5cal (18単位)と
脱リン酸酵素BAP (0,2単位)を用いて、37°
Cて1時間処理し、0.7%アガロース電気泳動を用い
て3kbのDNA断片を精製した。また、pB87 2
JLgを、制限酵素EcoRr  (20単位)とPs
tr (20単位)を用いて37°C″r!1時間処理
した後同様の操作で、2.7kbのDNA断片を精製し
た。これらの3kbと2.7kbのDNA断片を夫々0
.6.gと、上記のNNNG配列を含む50 p m 
o nの5′リン酸化合成DNA(第7表すに示す)を
用いて、上記の方法により部位特異的遺伝子変換を行な
った。得られた形質転換体の青いコロニー24個を植菌
し、常法によりプラスミドDNAを分離した後、大腸菌
JM83株に形質転換した。
24枚のプレートよりそれぞれ青いコロニーを、L液体
培地に植菌し、培養後常法によりプラスミドDNA (
pBBX)を分離した。各々のDNAをジデオキシ法に
よるDNAシーケンシングを行ない、変換した塩基配列
及びアミノ酸を確認したところ、24個中10種類のア
ミノ酸変換体が得られた。
各々のアミノ酸の変換したプラスミド2ルgを、制限酵
素Baa+III  (10単位)を用いて37℃で1
時間処理した後0.7%アガロース電気泳動を用いて0
.3kbのDNAII片を精製した。また、天然の逆転
写酵素発現プラスミドpKPpol −NTI(バリン
)5ILgを7、Bao+llI  (50単位)を用
いて37°Cで1時間処理した後同様の操作を行なうこ
とにより、約4.7kbのDNA断片を精製した。この
4.7kbのDNA断片と各々のアミノ酸変異を含む0
.3kbのDNA断片をそれぞれ0.IJLgづつ混合
し、T4DNAリガーゼ(2単位づつ)を用いて4℃で
12時間連結反応を行なった。
これらのDNA溶液を用いて大腸菌JM83株に形質転
換を行ない、アンピシリン、X−galを含むL寒天培
地にて形質転換体コロニーをそれでれ得た。これらを、
L液体培地に植菌し、37’C,12時間振どう培養を
行ない、常法によりプラスミドDNAを分離した。
以上の製造工程を第3図に示す。
これらはそれぞれ、pKP−TIL(ロイシン)、pK
P−TII (イソロイシン)、PKP−TIA (ア
ラニン)、pKP−TIF (フェニルアラニン)、p
KP−TIR(アルギニン)、pにP−TIK(リジン
)、pKP−TID (アスパラギン酸)、pKP−T
IN (アスパラギン)、pKP−TIM (メチオニ
ン)、pKP−TIG(グリシン)である。
これらのクローンについて、逆転写活性を測定した。結
果を第8表に示す。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の部位特異的突然変異体の
作成方法によれば、蛋白質をコードしている遺伝子を極
めて容易に検出することかできるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るベクターの一例の遺伝子地図、第
2図は逆転写酵素活性を示すクラ7、第3図は本発明の
一実施例を示す工程図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1本鎖DNAと、遺伝子変換を行なう部分を含む
    合成DNAとをアニールさせ、酵素反応を利用して2本
    銀DNAとして大腸菌に形質転換を行なうことにより、
    色の変化を判別して突然変異体を取得することを特徴と
    する部位特異的突然変異体の作成方法。
  2. (2)蛋白質をコードしている遺伝子を有するプラスミ
    ドのクローン化している遺伝子内の所定のアミノ酸に対
    応する(3m+1又は2)(ここで、mは1以上の整数
    )の塩基を、部位特異的遺伝子変換手段にて削除して1
    本鎖DNAを作成し、次いで、…NNNn…(NはA、
    C、T、Gの等比混合物、nはA、C、T、Gのいずれ
    かを指す。)を含む合成DNAを用いてアニールさせて
    フレームを元に戻すことにより、色の変化を判別して突
    然変異体を得ることを特徴とする部位特異的突然変異体
    の作成方法。
  3. (3)蛋白質をコードしている遺伝子を有するプラスミ
    ドが、制限酵素HindIII、Pst I 、Sal I 、
    Acc I 、HincII、BamH I 、Sma I 、E
    coR I の各切断部位の塩基配列を有するマルチクロ
    ーニングサイトを2個有し、その間に3種の終止コドン
    が挿入された中継ぎ塩基配列を有するものである、特許
    請求の範囲第2項記載の方法。
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