JPS63501614A - 外来タンパク質を分泌することを目的としたbar1の使用法 - Google Patents

外来タンパク質を分泌することを目的としたbar1の使用法

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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】 外来タンパク質を分泌することを 目的としたBAR1の使用法 本出願は、1985年10月25日に出願された出願番号791.305号の一 部継続出願である。
本発明は、少なくともサン力ロミセス・セレビシアエ(Sacharo−myc es cerevisiae)のBARlのシグナルペプチド領域及び本DNA 構築物で形質転換される宿主細胞に対して外来の少なくとも1つの構造遺伝子を 含む新しいDNA構築物に関するものである。上記構築物による宿主生物に形質 転換は、BAR1のシグナルペプチドに融合した外来の遺伝子によりコードされ る構造タンパク質を含む一次翻訳生産物を発現し、その結果該タンパク質は宿主 細胞の分泌経路を通して処理され、宿主細胞から培地中もしくはべりプラスミン ク間隔(periplasmic 5pace)に分泌される。
異種ポリペプチドの生産に対し、その宿主として種々の原核及び真核性微生物が 用いられている。即ち、その宿主により自然界では生産されないポリペプチドを 、組換え技術によって生産させる。サツカロミセス0セレビシアエ(Sacha romyces cerevisiae)、シゾサツカロミセス・ボンベ(Sc hizosaccharomyces pombe)、アスベルギラス(Asp ergi flus)及びニューロスポラ(Newrospora)等を含む種 々の真核性菌類は特に興味深い。特に、出芽イーストS、セレビシアエ(cer evisiae)については、多くの研凭がなされてきている。プラスミドのよ うな、適当なりNA構築物で形質転換すると、イースト細胞はそのプラスミド中 に含まれている異種遺伝子を発現することができる。しかし、この技術における 主要な限界は、多くの場合、そのタンパク質生産物が宿主細胞によって培地中に 分泌されず、その結果、その細胞を破壊し、そのタンパク質を変性又は不活性化 することなしに、種々の混在する細胞成分からその望ましいタンパク質を精製し なければならないことである。このように、形質転換した細胞が、後の生産物の 精製が簡単なように、その異種生産物を分泌するようにさせることができるのが 望ましい。加えて、あるタンパク質の場合には、宿主細胞の分泌経路に入り、適 当な処理、例えばジスルフィド結合の形成等がなされれば一層好ましい。
S、セレビシアエ(cerevisiae)は、それが本来生産するタンパク質 を分泌することが知られているが、その経路に関する知見は、細菌やホ乳動物細 胞からのタンパク質の分泌に関して知られているものに比べると全く限られたも のである。酵素のインバターゼ及び酸ホスファターゼは、細胞壁にも組込まれて いるが、イーストの分泌タンパク質の多くは、ペリプラズマ間隙に存在する酵素 である。S、セレビシアエ(cerevisiae)によって培地中に分泌され ることが分っているタンパク質は、接合ホルモン(α−因子及びa−因子)、キ ラートキシン及びバリヤー活性に関するタンパク質(以後、“バリヤー”とする )等である。細胞壁を通して培地への分泌は“エキスポート”とも呼ばれる。S 、セレビシアエ接合型α細胞は、培地中に分泌されるα−因子を生産し、一方、 a細胞は、2つの分泌ポリペプチド、a−因子及びバリヤーを生産する。α−因 子に対する遺伝子はクローン化され、配列決定され、解析されている(カージャ ン(Kurjan)及びハースコビッツ()lerskovi tz)セル(C ell)、30巻、933〜943頁(1982年))。α−因子遺伝子からの シグナルペプチド(細胞に、それに付随するタンパク質を分泌させると考えられ ている短かいペプチド配列)、リーダー配列(成熟α−因子から切り離される前 駆体ポリペプチドを含む)及び非翻訳遺伝子配列(プロモーター及び制御類を含 む)は、イースト中で生産された外来り(Brake)等、プロシーディング・ イン・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンス(Proc、 Natl、  Acad、 Sci、 )USA% 81巻、4642−4646頁、1984 年)。α−因子の遺伝子の発現は、MATα1遺伝子生産物により制御されてお り、また、α−因子前駆体の成熟タンパク質へのプロセッシングは、5TE13 及びKEX2遺伝子の制御下にあると考えられている、少なくとも2つのステッ プが必要であるようだ。
α−因子とは対照的に、バリヤーは、コンカナバリンAに結合する能力に基づい て、グリコジル化されるようだ。バリヤーは、a細胞によって生産され、その発 現は、MATα2遺伝子の制御下にあるようである。シグナルペプチドの切断は 別として、バリヤー前駆体のプロセッシングは今のところ示されてきていないし 、また、5TE13及びKEX2遺伝子は、バリヤーの発現に関係していないと 考えられている。
α−因子及びバリヤーの発現とプロセンシングでの上記の差異のために、これら イースト遺伝子のどれが、特別な外来タンパク質の分泌をうながすのにより適当 であるか一部に言うことができない。この2つのタンパク質は異なる分泌経路を 通して処理されていくようであるので、バリヤーの分泌系の特性を利用すること は望ましいようだ。
それ故、本発明の目的は、少なくともシグナルペプチドをコードするBAR1遺 伝子の一部を含み、かつ宿主細胞の分泌経路を通してプロセッシングされる異種 タンパク質を微生物宿主内で発現させる外来構造遺伝子をも含むDNA構築物を 提供することにある。
さらに、本発明のもう1つの目的は、宿主細胞の分泌経路を通してプロセッシン グされる外来遺伝子によってコードされる異種タンパク質又はその1部を生ずる 微生物宿主内での外来遺伝子を発現させる方法を提供することにある。
本発明のもう1つの目的は、微生物宿主から分泌される外来タンパク質を生産す る方法を提供することにある。
またもう1つの本発明の目的は、組換えDNA技術による外来タンパク質の生産 方法を提供することにある。
もう1つの目的は、組換えDNA技術によって、ヒトのプロインシュリン及びイ ンシュリンのアミノ酸配列を有するタンパク質を生産する方法を提供することに ある。
これらの及びその他の目的は、次に述べる特定の実施態様及び請求の範囲から明 らかであろう。
本発明は、少なくともサツカロミセス・セレビシアエ(Sacharo−myc es cerevisiae)のBAR1遺伝子のシグナルペプチドをコードす る配列、宿主生物に対して外来の少なくとも1つの構造遺伝子及びBAR1シグ ナルペプチド及び外来タンパク質を含む融合タンパク質の宿主生物内での発現を 制御するプロモーターを含むDNA構築物及びその使用方法に関するものである 添付図 図1は、BAR1遺伝子のヌクレオチド配列及びそれにより誘導された、−次翻 訳生産物のアミノ酸配列を示している。MATα2結合部位は下線で示し、シグ ナルペプチドの推定切断位置を矢印で示し、潜在的なグリコジル化部位をアステ リスクで印を付けた。
図2は、プラスミドpZV9の図である。
図3は、プラスミドp254の構築を説明している。
図4は、プラスミドpZV30、pZV31、pZV32及びpZV33の構築 を説明している。
図5A及び図5Bは、プラスミドpzvsoの構築を説明している。
図6は、プラスミドm115の構築を説明している。
図7は、プラスミドpZV49の構築を説明している。
図8は、TPIIのプロモーターを含むプラスミドpZV134の構築を説明し ている。
図9は、MFα1遺伝子の一部のサブクローニングを説明している。
図10は、プラスミドpZV75の構築を説明している。
図11は、TPIIプロモーター及びBAR1−MFα1融合物を含むプラスミ ドの構築を説明している。
図12は、プラスミドpSW22の構築を説明している。
図13は、BAR1−MFα1融合物を含むプラスミドの構築を説明している。
図14は、pZVlooの構築を説明している。
図15は、プラスミドpZ102の構築を説明している。
図16は、プラスミドpSW95の構築を説明している。
図17は、プラスミドpSW97の構築を説明している。
118は、プラスミドpsW98及びpsW99の構築を、説明している。Δは コドン25の突然変異を示している。
ここで用いられているように、“DNA構築物”という言葉はその分子中のヌク レオチド配列が天然のものと異なるように、ヒトの介在により修正されたプラス ミドを含むDNAを意味している。またDNA構築物はそのように修正を受けた DNA分子のクローンも含んでいる。“発現ベクター”及び“発現プラスミド” は、1つの転写開始部位及び宿主生物中で発現される目的のタンパク質をコード する少な(とも1つの構造遺伝子を含んでいるDNA構築物として定義される。
通常、発現ベクターは宿主生物中で、目的のタンパク質の発現及び複製の開始を 誘導するプロモーター及びターミネータ−のような適当な領域も含む。本発明に 従う発現ベクターは、通常抗生物質耐性又は栄養要求性マーカーのための遺伝子 のような選択マーカーも含む。
また“DNA構築物”という言葉は、宿主染色体中に組込まれた発現ベクター領 域をも含むと考えられる。
“プラスミド′という言葉は、例えば、通常閉環で自己複製可能なりNA構築物 であるというように、一般的な意味で使われている。
“シグナルペプチド”という言葉は、生産物を作り出した細胞の分泌経路中にそ の生産物を指向ける一次翻訳生産物のある領域を示している。通常、シグナルペ プチドは、そのプロセス中、シグナルペプチダーゼにより、発生したポリペプチ ドの残りの部分から切り離される。シグナルペプチドは、疎水性アミノ酸のコア が存在するのが特徴で、−次翻訳産物はアミノ基末端から作られ、そして一般的 にその長さは約17から25個のアミノ酸から成り立っている。シグナルペプチ ダーゼ切断部位はフォノ・へ・インジ(Von He1nje) (ヨーロピア ン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリ=(Eur、 J、 Biochea +、) 133巻、17頁(1983年)により特性が明らかにされた。ここで 用いられているように、“シグナルペプチド”という言葉は天然のシグナルペプ チドの機能領域をも示している。
本発明は、イーストのBAR1遺伝子又は、少なくともBAR1のシグナルペプ チドをコードする領域と結合する外来遺伝子を含むDNA構築物で宿主を形質転 換することにより、その形質転換した細胞がその異種タンパク質を分泌経路に指 向けるようにする方法を提供する。そのようにプロセシングされたタンパク質は べりプラスミンク間隙又は培地中に分泌される。イ゛−ストのBAR1遺伝子は 、S、セレビシアエ(cerevisiae) a細胞により分泌されるグリコ ジル化されたタンパク質であると考えられているバリヤー活性をコードしている 。分泌されたバリヤーは、接合型a細胞がα因子により誘導されるG1アレスト (arrest)に打勝つように働く。バリヤーはプロテアーゼであると考えら れている。
(マネー(Manney) %ジャーナル・オプ・バクテリオロジ−(J。
Bacteriol、 ) 、155巻、291〜301頁、1983年)BA R1遺伝子の転写はα−因子により活性化される。バリヤー、又は類似の活性は 、α又は、a/α細胞中では検出されない。すなわち、BAR1遺伝子は、これ らの細胞中では転写されない。
BAR1遺伝子は2750塩基対配列にわたり、図1にその一次翻訳産物のアミ ノ酸配列と共に示した。BARIのATG翻訳開始部位は、イーストの遺伝子ラ イブラリーから得られるフラグメントからサブクローンした図1に示されるおよ そ2.75kbのフラグメントの68181番目置に存在する。(ナスミス(N as+ayth)及びタンチェル(Tatchell) %セル(Cell)  19巻、753〜 。
764頁、1980年)。読み取り枠は+1番のATGコドンで始まり、3′方 向に1761塩基対まで伸びている。BAR1の第一次翻訳産物の最初の24ケ のアミノ酸は、既知のイースト及びホ乳類のシグナルペプチドと同じであるよう だ。このように、24番目のアラニンはイーストのインバターゼや酸ホスファタ ーゼにおけるのと同様に切断部位とし使われている。また切断は23番目のアミ ノ酸のあとにも起こりうるようだ。成熟分泌バリヤーのグリコジル化の程度はま だ分っていないが、−次翻訳産物中には、少なくとも9個の潜在的なアスパラギ ン結合のグリコジル化部位が存在する。BAR1遺伝子のプロモーター及び制御 面域は、その翻訳開始コドンの5′側のおよそ680塩基対の領域内に存在する 。全プロモーター機能及びα−因子による刺激に対する応答は5′側の非翻訳領 域のATGに隣接したおよそ680塩基対に局在化している。
本発明のDNA構築物は好ましくは、バリヤーと外来タンパク質領域の結合部分 に切断部位をコードしている。その好ましい部位は、S、セレビシアエ(cer evisiae)のKEX2遺伝子産物により認識され、切断されるアミノ酸配 列、KEX2切断部位である。(シュリアス(Julius)等、セル(Cel l) 37巻、1075〜1080頁、1984年)KEX2部位は、リジン及 びアルギニンのような1対の塩基性アミノ酸により特徴づけられる。KEX2部 位の配列は、Lys−Arg又はArg−Argであることが望ましい。BAR 1−次翻訳産物は、その構造領域中にそのようなベアーを2組含んでいる。17 ?−17’8番目のArg−Argと、404−40505番目ys−Lysで ある。上に記したようにKEX2遺伝子は、バリヤー前駆体タンパク質のプロセ ッシングには関係していない。このことは、潜在的なプロセッシング部位はタン パク質のコンホメーション又は、グリコジル化により妨害されていること、さら に、バリヤーは通常α−因子のようなKEX2でプロセッシングされるタンパク 質によって用いられるのとは異なる経路を通してプロセンシングされるのかもし れないことを暗示している。しかし、出願者は、目的のタンパク質と共に、BA R1遺伝子のシグナルペプチドを含むBAR1遺伝子の一次翻訳産物を含む融合 タンパク質中にKEX2切断部位を含めることにより、融合タンパク質は、KE X2部位で切断し、目的のタンパク質を分泌することを発見した。また、KEX 2切断部位を含む融合タンパク質のバリヤー領域のシグナルペプチダーゼによる 切断の効率を減少させることにより、高濃度の目的タンパク質を分泌することも 分った。KEX2切断部位は、BAR1配列又は目的の遺伝子により与えられる ことができるし、また、リンカ−の付加、特定部位の突然変異誘発、その他の方 法によりその融合物中に導入することができる。
このように、本発明に従って、ATG開始コドン及びシグナルペプチドをコード する配列を含むBAR1遺伝子の一部を目的の外来遺伝子に結合し、真核性宿主 細胞に形質転換することができる。生成した融合遺伝子は、BAR1及び外来配 列の接合部分に、プロセンシング部位、好ましくはKEX2切断部位を含むこと になる。また、このような構築物は、BAR1遺伝子の5′側非コーデイング領 域からの制御領域及びプロモーターを含むことができ、又は、他の遺伝子からの 制御領域及び/又はプロモーターを含むこともできる。BAR1遺伝子からのプ ロモーターに加えて、用いられるその他のプロモーターは、S、セレビシアエ( cerevi−siae)のアルコールデヒドロゲナーゼ又はアルコールデヒド ロゲナーゼ■遺伝子由来のプロモーター、TPIIプロモーターのような S、 セレビシアエ(cerevisiae)の解糖系の遺伝子由来のプロモーター及 び、分体性イーストのシゾサツカロミセス・ボンベ(Schizosaccha romyces pombe)を含む、他の種由来の相当する遺伝子由来のプロ モーターを含んでいる(ラッセル(Russel)とホール()falり 、ジ ャーナル・オプ・バイオロジカル・ケミストリー(J、 Biol、 CheI l、) 258巻、143〜149頁、1983年、ラッセル(Russel)  、ネーチ+−(Nature) 301巻、167〜169頁、1983年) 、S、セレビシアエ(cerevisiae)のアルコール・デヒドロゲナーゼ Iの遺伝子は、アメラー(Ammerer)によって述べられている(メソッド イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymology) 1 01巻、192〜201頁(1983年)。
アルコール・デヒドロゲナーゼ■の遺伝子は、ラッセル(Russet)等によ り述べられている(ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー〇、Bi o1. Chem、) 258巻、2674〜2682頁、1983年)、S、 セレビシアエ(cerevisiae)の解糖遺伝子については、カヮサキ(K awasaki) (ワシントン大学医学博士論文、1979年)、ヒッツェマ ン(H4tzeman)等(ジャーナル・オプ・バイオロジカル・ケミストリー (J、 Biol、 Chem、) 225巻、12073〜12080頁、1 980年)、カヮサキ(Kawasaki)とフランケル(Fraenkel) 、(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 (Biochem。
Biophys、 Res、 Comm、 ) 108巻、1107〜1112 頁、1982年)及び、アルバー(Alber)とカヮサキ(Kawasaki ) (ジャ、−ナル・オブ・モレキュラーアンドアプライド・ジェネティクス( J。
Mo1. Appl、 Genet、 ) 1巻、419〜434頁1982年 )等により述べられている。
好ましい態様においては、BAR1遺伝子のシグナル・ペプチドをコードする配 列は、KEX2切断部位を含む融合タンパク質のバリヤー領域のシグナルペプチ ダーゼ切断の効率が減少するよう修正されている。これは、好ましくは、アミノ 酸23−24(バリヤータンパク質配列の)接合部又はアミノ[1124−25 接合部等の潜在的切断部位の特定部位の突然変異誘発により行なわれる。
本発明に従ってDNA構築物を作るのに用いる方法は、従来の技術を含んでいる 。構造RARI遺伝子又はその一部及び、発現すべき構造遺伝子は単一のプロモ ータの支配下にあるのが好ましい。DNA断片の連結法は、広く述べられており 、これを成すことは、通常の当業者の能力範囲にある。発現すべきタンパク質の DNAコード配列は、基本的に、いかなるタンパク質のものでもよいが、特に商 業的に重要な、インターフェロン、インシュリン、プロインシュリン、α−1− アンチトリプシン、成長因子及び組織プラスミノーゲン活性化因子のようなタン パク質のものである。
BAR1遺伝子もしくはその一部と、発現すべき構造遺伝子を含むDNA横築物 の調製後、その構築物を形質転換の条件下で、宿主生物へ形質転換する。原核生 物及び真核生物(ホ乳類を含む)を形質転換する技術は文献的に知られている。
好ましくは、宿主生物は、出芽イーストのサツカロミセス・セレビシアエ(Sa ccharomyces cervisiae)の株であろう。しかし、分体性 イーストのシゾサツカロミセス・ボンベ(Sch−izo−saccharom yces pombe)や、繊維状菌類アスベルギラス・ニドウランス(Asp ergillus n1dulans)やニューロスポラ(Newrospor a)spp、を含む他の菌類も使用することができる。
次にあげる実施例は、例として与えられたもので、制限として与えたものではな い。他に記述していないかぎり、標準的な分子生物学的方法が全体を通し用いら れている。制限酵素はベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethesda  Re5earch Laboratories)、ニューイングランドバイオ ラプス(New England Biolabs)及びべ−リンガーマンハイ ムバイオケミカルス(Boehringer MannheimBiochem icals)から購入し、一般的には、膵臓のRNase (10μg/mjり を消化のために添加して、製造業者の指定する方法に従い使用した。T4DNA リガーゼはベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethesda Re5e arch Laboratories)もしくはべ一すンガーマンハイム(Bo ehringer Mannheim)から入手し、指示された方法に従い使用 した。M13及びptrc宿主株及びベクターはベセスダ・リサーチ・ラボラト リーズ(Bethesda Re5earchLaboratories)から 入手した。M13のクローニングはメツシンク(Messing)により、メソ ッド・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymology )、101巻、70−77頁(1983年)に報告した方法に従って行った。D  N AポリメラーゼI (クレノーフラグメント)は、マニアチス(Mani atis)等により述べられた方法に従い使用したニラボラトリー・マニュアル (A、 LaboratoryManual) %コールドスプリング・ハーバ −・ラボラトリ−(ColdSpring Harbor Laborator y) (1982年)。大腸菌培養物の形質転換はポリバー(Bolivar) 等の方法に従った;ジーン(Gene)、2巻、95〜113頁(1977年) 、S、セレビシアエ(cere−visiae)の培養物はベンゲス(Begg s)の方法(ネイチャー(Nature) 、275巻、104〜108頁(1 978年))にマツケイ(Mackay)の修正を加え(メソッド・イン・エン ザイモロジー(Methods in Enzymology) 101巻、3 25頁(1983年))で形質転換した。支配フェロモンα−因子は、グンゼ( Duntze)等の方法に(ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミスト リー(Eur、J、 Biochem) % 35巻、357−365頁、19 73年)、マネー(Manney)等の修正(ジャーナル・オブ・セル・バイオ ケミストリー(J、 Ce1l Biochem、 ) 96巻、1592〜1 600頁、1983年)を加えた方法で調製するか、もしくはシグマ・ケミカル ・カンパ−−−’ (Sigma Chemical Co、 )から購入した 。オリゴヌクレオチドは、アプライド・バイオシステム(Applied Bi osystem)モデル380A DNA合成機で合成し、変性ポリアクリルア ミドゲル電気泳動により精製した。
方法 (バリヤー活性の検定) 形質転換したイースト細胞によるバリヤー産生の検出に用いた検定法はバリヤー がα−因子にさらされた感受性a@胞の増殖の阻害を押さえる能力によっている 。テスト株は、それがバリヤー活性をもたないという理由で、Re629 (M ATctbarl)株のような、α−因子に異常に感受性を示すものを用いた。
寒天プレート上に重層した乾寒天中に上記の株のローンを作った。十分なα−因 子量<0.05〜0.1ニー’−7ト;マネー(Manney)等により検定さ れた値、同誌)をその重層の上に添加し、細胞の生育を阻止した。バリヤー産生 でスクリーニングされた形質転換をそのローン上にスポツティングし、形質転換 された細胞によるバリヤーの分泌がスポットの周辺のα−因子による生育阻害を 押え、それにより感受性細胞が再生することができる。その再生した細胞は形質 転換した細胞のコロニーの正常の滑らかなエツジのまわりの生育のフリンジとし て観察される。このフリンジの存在は、形質転換した株中のプラスミドがバリヤ ーの発現及び分泌をうながしていることを示している。
(IRI及びIRC検定) IRI及びIRC検定は、ノボ・インダストリ(Novo Industri) (バグスバード(Bagsvaerd)、デンマーク)から入手した市販のキッ トを使って行った。ギニア豚抗−豚インシュリン及びギニア豚抗ヒトC−ペプチ ド抗体はキットのものを使用した。
、(TRI検定) (11NaFAM(ウシ血清アルブミンを含むpH7,4の0.04Mリン酸バ ッファ)中50μlの試料 (2150μl抗体(ストックを30倍希釈)(3)4℃で16〜24時間 (4150μJ(D”’l−17シユlJ7 (100倍希釈)(5)4℃で2 時間 +61 NaFAM中1%のスタフィロコフカス・アウレウス(Staphyl ococcus aureus) 50 u 1(7)0℃、45分間 (8)1%BSA/TNEN”で2回洗浄(9)遠心及びペレット計数 ペレットをシンチレーション・バイアルに移すまでは、便宜上各ステップは、マ イクロプレート中で行った。
* TNEN : 20mM Tris pH8,0100mM NaCI! 1mM EDTA 0.5%NP−40 (IRC検定) (1)NaFAM中の試料50pl (2150μ!抗体くストック50倍希釈)(3)4℃で16〜24時間 +41 5Qμ!(7)”51−Cペア”チF (ス)ツク30倍希釈)(5) 4℃、2〜4時間 +61 NaFAM中1%のS、アウレウス(aurus) 50 p j!( 7)0℃で45分間 (8)1%BS’A/TNENで二度洗浄(9)遠心及びペレットの計数 (α−因子活性検定) 形質転換したイースト細胞によるα因子分泌の検出に用いた検定法は、感受性a 細胞の生育をα因子が阻害する能力を利用している。テスト株(S、セレビシア エ(cerevisiae) RC629株(MA Ta bar 1 )のよ うな)は、BARI遺伝子に、バリヤー活性の生産を妨害し、その細胞をα因子 に対し、鐙惑受性にする突然変異を含んでいる。テスト株のローンを標準イース ト選択合成培地(例えば、ロイシンを欠いた培地)のプレート上に軟寒天を重層 したもので作った。α因子輸送でスクリーニングした形質転換体をそのローン上 にスポットし、30℃でインキュベートした。その形質転換体によるα因子の分 泌はそのコロニーの周辺のローン内の生育を阻害するであろう。テスト細胞のロ ーン中の生育阻害によるハローは、そのコロニーが活性のあるα因子を分泌して いることを示す。ハローの大きさの比較で、各形質転換体により分泌されるα− 因子の相対的量を見積ることができる。
実施例I BAR1遺伝子を用いたS、セレビシアエ中でのプロインシュリンの発現 全イースト遺伝子を含む組換えプラスミドプールをシャトルベクターYEp13 (ブローチ(Broach)等、ジーン(Gene) 、8巻、121〜133 頁、1979年)を用いて構築した(ナスミス(Nasmyth)及びタッチエ ル(Tatchell) 、セル(Ce11) 、19巻、753〜764頁、 1980年))、5au3Aの部分分解によって生成したイーストのDNA断片 をBamHIで消化したYEp13に挿入した。そのプラスミドブールをS、セ レビシアエ(cerevisiae) X P 635−10 C株(MATa  1eu2−31eu2−112 barl−1qa12:ATCC#2067 9)に形質転換し、その形質転換体をロイシン原栄養性及びa bar 1細胞 に阻害的な濃度のα因子を含む培地での生育により選択した。
生じたコロニーはバリヤー活性を分泌する能力でスクリーニングした。ロイシン への非依存性とバリヤー分泌能をもつ2つのコロニーが見つかった。これらのコ ロニーはpBAR2及びpBAi3と命名したプラスミドを有している。これら 2つの形質転換体から単離したプラスミドDNAを大腸菌のRRI株(ATCC #31343)を形質転換するのに用いた。この形質転換体はアンピシリン耐性 により選択した。プラスミドpBAR2及びpBAR3を大腸菌の形質転換体か ら精製し、制限エンドヌクレアーゼ消化とアガローズ又はアクリルアミドゲル電 気泳動によりその特性を明らかにした。プラスミドpBAR2はおよそ9.2キ ロ塩基の挿入物を含むことが分った。プラスミドpBAR2で形質転換した大腸 菌RRIは、受理番号39410号としてATCCに登録した。
サブクローニングによりpBAR3プラス、ミド挿入物は、pBAR2の挿入物 の一部であるが、ベクター上で、蕃の方向が逆であることが分った。さらにサブ クローニングと、バリヤー分泌に対するスクリーニングにより、機能性のBAR 1遺伝子間列をおよそ2.75kbの領域に絞ることができた。この断片は、コ ード配列、非翻訳の転写配列、プロモーター、制御領域、転写のターミネータ− 及び隣接する染色体配列を含んでいる。
プラスミドpBAR2を制限エンドヌクレアーゼHindl[I及びXholで 消化し、およそ3kbの断片をアガローズゲル電気泳動で精製した。この断片を Hind m及び5ai1で消化したプラスミドpUc13中に挿入した。pZ V9 (図2)と命名した、この組換えプラスミドを大腸菌への形質転換に用い ることができるが、複製に必要な開始点及びイーストベクターに対する選択マー カーを欠いている。大腸菌RRI株の形質転換体中のプラスミドpZV9を、受 理番号53283号としてATCCに登録した。
プロインシュリンの分泌をうながすのに用いるBARI遺伝子ポリペプチドが望 ましくは、生体内で切断されうるBAR1配列中の個所で行なわれた。BAR1 遺伝子中の数部位が潜在的な切断個所となる;177〜178番のArg−Ar gをプロインシュリンの融合のテスト部位として選んだ。従って、その5′側制 御配列及びBAR1のコード配列のおよそ800塩基対を、1.9 kbのHi ndlIl −Sal 1断片として、プラスミドから精製した。
図3に、ヒトのプレプロインシュリンのcDNAをサブクローニングする方法を 示した。ヒトのプレプロインシュリンcDNA(pre B CA clone ) 、p 27をPstlで消化したpBR322の末端をG−テーリングする こと及び、ヒトの膵臓由来の全RNAを逆転写することにより作った、C−テー リングしたDNAの挿入により作った。プラスミドpBR327はソベロン(S oberon)等により、ジーン(Gene) 、9巻、287−305頁(1 980年)に報告されており、ヒトのプレプロインシュリンの配列はベル(Be ll)等によりネイチ+ −(Nature) 232巻、525−527頁( 1979年)に報告されている。完全な翻訳配列はNcol−Hga I断片と して切り出した。突き出た末端は、DNA−ポリメラーゼI (クレノーフラグ メント)で満たし、合成したEc。
R1リンカ−(GGAATTCC)及びXba Iリンカ−(CTCTAGAG )を同時に結合した。EcoRIとXbalで切断したpUc13(ビエイラ( Vieira)及びメフシング(Messing)、ジーン(Gene) 19 巻、259−268頁、1982年;及びメフシング(Messing)メソツ ド・イン・エンザイモロジ−(Meth。
in Enzymolog3’) 101巻、20−77頁(1983年))に そのフラグメントをサブクローンした。その5′端へのEcoRIリンカ−の付 加は、Nco 1部位(CCATGG)をその開始コドン中に維持させるので、 プラスミドは340塩基対の挿入物に隣在するECORI% NCOI及びXb a1部位の存在でスクリーニングされる。これらの性質をもつプラスミドは、図 3に示すようにp47と命名した。5′プラント末端をもつプロインシュリン( BCA)断片をプラスミドI)47のプライマー修複合成によす作った(ローン (Lawn)等、ヌレクイック・アシソズ・リサーチ(Nuc、 Ac1ds  Res、) 9巻、6103−6114頁1981年)。
さらにXbalによる消化でpUc12に挿入する270塩基対のフラグメント を生成した。(ビエイラ(Vieira)及びメフシング(Messing)、 同誌、及びメンシング(Messing)同誌)。そのベクターをHind m で消化し、DNAポリメラーゼI (クレノーフラグメント)でプラントエンド 化し、Xbalで消化し、そしてゲルによる精製をすることにより調製した。1 つのプラントエンド及び1つのXbal粘着末端を含む、そのベクターフラグメ ントを、上述のBCAフラグメントに連結した。成熟型のBCAはアミノ酸フェ ニルアラニンで開始(コドンTTT)するので、その2つのフラグメントのプラ ントエンドの連結は、その結合部にHindI[1部位を生ずる。プラスミドは 、まず、Hindn1部位の再生によりスクリーニングし、さらに、M13シー ケンシングブライマーを用いて、その結合部を配列決定することにより、スクリ ーニングした。プラスミドp245は正しい配列を有していた。
図4のように、プラスミドp254をHindI[[及びEcoRIテ消化し、 およそ270塩基対のプロインシュリン断片をゲルにより精製した。その断片の 末端をDNAポリメラーゼ(クレノーフラグメント)とデオキシヌクレオチド三 リン酸を用いてプラント化した。Sal Iリンカ−配列(GGTCGACC) を、T4ポリヌクレオチドキナーゼとγ−”P−ATPを用いて処理し、プラン トエンドをもつプロインシュリン断片に連結した。Sal I及びBamHlに よる消化と、1.5%アガロースゲル電気泳動により、5alI及びBamH1 粘着末端をもつプロインシュリン断片を生成した。
プロインシュリン断片及び1.9kbのBAR1断片をHindI[I及びBa mHlで消化したpUc13に一緒に連結した。この構築物は大腸菌に12 ( JM83)を形質転換するのに用いた。
形質転換した細胞をアンピシリン耐性及び白色コロニーの産生によってスクリー ニングした。さらにHindI[[、BanHl及びSat Iを用いた制限エ ンドヌクレアーゼ消化によるスクリーニングにより、適正な大きさのHindI [[−B am H1断片及び単一のSal 1部位を含むプラスミド(pZV 27)と同定された。
プロインシュリンの第1番目のアミノ酸をBAR1遺伝子産物のArg Arg の潜在的プロセッシング部位を結合するために、BAR1−プロインシュリン融 合物中の介在物は欠失させた。次のような方法によってこの外来物質をループア ウトさせるために合成オリゴヌクレオチドを用いた。図4のように、プラスミド pZV27をHind m及びBamHlで消化し、およそ2.2 kbのBA RI−プロインシュリン融合物m1片をゲルにより精製した。
さらに、この断片を、)(indll[及びBamHlで消化した、複製型のフ ァージベクターM13mpH(メフシング(Messing)、メソッド・イン ・エンザイモロジー(Meth、 in Enzyiology)、101巻、 20−77頁(1983年)中に挿入した。この組換えDNAを大腸菌に12  (JM103)にトランスフェクトした。
(メフシング(Messing) 、同誌)、白色プラークをビックアンプし、 その複製型の組換えファージを(Hind m+sal 1)及び(Sall  +Bam Hl)を用いた二重酵素消化による適正な制限パターンでスクリーニ ングした。望ましいパターンを示す構築物はmpHZV29として知られている 。オリゴヌクレオチドブライマー(配列:3’ GGATCTTCTAAACA CTTG5’)をγ−”P−ATP及びT4ポリヌクレオチドキナーゼでラベル した。さらに7.5μmo+のリン酸化プライマーを80ngのM13シーケン シングプライマー(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(BetheSda  Re5earch Laboratories、 Inc、) )と合わせ、こ の混合物を2μgの一本t!mpx1−zv29にアニールし、そしてゼラー( Zoller)等によりオリゴヌクレオチドによる突然変異誘発(ツー・プライ マー法)に対し報告されたように(マニュアル・フォー・アトバーンスト・テク エックス・イン・モレキュラー〇クローニング(Manual For Adv anced Techniques in Mo1e−cular Cloni ng Course) 、コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−(C old Spring Harbor Laboratory) 、1983年 )、第2の鎖をT4DNAリガーゼ及びDNAポリメラーゼI (クレノーフラ グメント)を用いて伸長した。このように調製したDNAを大腸菌に12 (J M103)にトランスフェクトし、そして、そのプラークを、プローブとしてリ ン酸化したオリゴマーを用いてスクリーニングした(ゼラー(Zoller)等 、同誌)。
そのように同定されたプラークはファージの複製型(RF)DNAの調製に用い た(メッシング(Messingu)同誌) 。RFDNAの制限酵素消化によ り、適正なXbal制限バクーン(7,5kb。
0.81kb及び0.65kbの断片)及び5all制限部位の欠損(BARI −プロインシュリン融合物の欠失領域に存在した)を示す2つのクローンが同定 された。
これら2つのクローンからのRFDNAをHindl[I及びBaIIIHlで 消化し、さらに、その各々からの1.9kbの融合断片をゲルで精製した。これ らの断片をH4r+ff1I[[及びBamHlで消化したpUc13及びYE p13ベクター(ブローチ(Broach)等、ジーン(Gene) 8巻、1 21−133頁(1979年))に連結した。
引きつづき配列決定するためにpUc/BARI−プロインシュリン・ハイブリ ッドプラスミドを大腸菌に12 (JM83)を形質転換するために用いた。こ れら2つのプラスミドをpZV32及びpZV33と名付けた。YEp 13由 来の組換え体を大腸菌RRIに形質転換した(ナスミス(Nasmyth)及び リード(Reed)、プロシーディング・イン・ナショナル・アカデミ−・オブ ・サイエンス(Proc、 Natl、 Acad、 5ci) LISA、  71’t5.2119−2123頁、1980年)。コれら2つのブーyスミド をpZV30及びpZV31と命名した(図4)。
pZV32及びpZV33の配列決定をマキサム(Mayam)及びギルバート (Gilbert )の方法(メソッド・イン・エンザイモロジ−(Meth、  in Enzymology) 65巻、57頁、1980年)で行なった。
そのBAR1−プロインシュリン融合体をその結合部の5′側およそ190bp に位置するBgr11部位から(プロインシュリン遺伝子中の)結合部の3′側 およそ140bpのところに位置する5an961部位までの配列を決定した。
これらの実験データはBAR1及びプロインシュリン遺伝子間に望ましい融合体 が構築されたことを確証した。
S、セレビシア:T−(cerevisiae) X P 365 10 C株 をプラスミドpZV30及びpZV31で形質転換した。それをロイシンを欠く 標準イースト合成培地li中で増殖させた。34時間後、各培養物10mJ部分 標本にα因子を添加した。さらに11時間インシュリン又は、インシュリン様物 質の存在についてテストした。プラスミドpZV31で形質転換した培養物の上 清に関するその2つの検定結果は、各h、培養培地1ミリリットル当り、3p  1IloleのIRI物質及び培養培地1ミリリットル当り、5.8 pa+o lのIRC物質という値を示した。IRIは、正しく折りたたまったインシュリ ン、プロインシュリンまたはその分解産物であり、IRCは遊離したC−ペプチ ド、不適切に折りたたまったプロインシュリン又は、その分解産物である。
実施例2 アルコールデヒドロゲナーゼIのプロモーター、BAR1遺伝子及びトリオース ・ホスフェート・イソメラーゼのターミネータ−を使用した、S、セレビシアエ (cerevfsiae)中でのプロインシュリンの発現。
S、セレビシアエ(cerevisiae)のアルコール・デヒドロゲナーゼ■ のプロモーター(以後、ADHIプロモーターとする。またADC!プロモータ ーとしても知られている。)を、BAR1配列に結合させた外来ポリペプチドの 発現に対して使用することのテストを行なった。これらの配列を含むプラスミド を構築した。
そのプラスミドpzvso (図5B)は、S、セレビシアエ(cerevis iae )のADH1プロモーター、上述したBAR1−プロインシュリン融合 物及びS、セレビシアエ(cerevisiae)のトリオース・ホスフェート ・イソメラーゼ(TPII)遺伝子のターミネータ領域を含んでいる(アルバー (Alber)及びカワサキ(Kawasaki)、ジャーナル・オブ・モレキ ュラー・アンド・アプライド・ジェネティクス(J、Mo1ec、 Appl、  Genet、 ) 1巻、419〜434頁、1982年)それは次のような 方法で構築された。
図5のように、プラスミドpAH5(アメラー(Ammerer)、同誌)をH indnl及びBaIIIHlで消化し、その1.5kbのADH1プロモータ ー断片をゲルで精製した。pUc13由来のHindnl−EcoR1ポリリン カー断片と一緒に、この断片を74DNAリガーゼを用いて、Eco R1,B a+n Hlで処理したpBR327中に挿入した。pAM5と命名したこのプ ラスミドを5phI及びXbalで消化し、およそ0.4 kbのADHIプロ モーター断片を2%のアガロースゲルで精製した。プラスミドpZV9をXba lで消化し、そして、およそ2kbの全BARコード領域を含むBAR1断片を 同様にゲルで精製した。ADHプロモーター及びBAR1配列の2つの断片をX ba TSsph +で消化したYEp13に連結しプラスミドpZV24を生 成した。pZV24のsph 夏及びBglIIによる消化と、ひきつづくゲル による精製で、ATG翻訳開始コドンは有するが、Arg−Argの潜在的プロ セッシング部位を欠いたおよそs o o bpのADH1プロモーター−BA R1の融合体が生じた。BAR1−プロインシュリン融合体を含むプラスミドp ZV33をBglII及び)(balで消化し、Arg−Argコドンを含む融 合断片(およそ500 bp )を精製した。
図6のように、TPIIターミネータ−、プラスミドpFG1から得た(アルバ ー(Alber)及びカワサキ(Kawasaki)同誌)。
pFGlをEcoRlで消化し、線状となったプラスミド末端をDNAポリメラ ーゼl (クレノー・フラグメント)でプラント化し、BamH1リンカ−配列 (CGGATCCA)を付加した。
その断片をBaIIIHlで消化し、再び連結してプラスミドp136を生成し た。700 bpのTPIIターミネータ−を、Xbal−Ba+IIH1断片 としてp136から精製した。この断片をXba ISBam Hlで消化した YEp 13に挿入し、それをHindmで切断、DNAポリメラーゼI (ク レノーフラグメント)を用いてプラントエンドとし、そして、再連結することに より、プラスミドp270を作った。そのTPII断片をp270からXba  I−BaT6H1断片として精製しXbal、Ba+nH1で消化したpUc1 3に挿入し、プラスミドm115を作った。
図5Bに示したように、TPIIターミネークーをXba I及びSst Iに よるプラスミドm115の消化により取り除き、ゲルによる精製を行った。その 3つの断片: ADHI −BAR1融合体、BAR−プロインシュリン融合体 及びTPIIターミネータ−を、5phI及び5stIで消化したプラスミドp Uc18に挿入した(ノランダー(Norrander )等、ジーン(Gen e) 26巻、101〜106頁、1983年)。このD N Aを大腸菌に1 2(JM83)株を形質転換するのに用いた。
アンピシリン耐性による選択及び白色コロニーの生成によるスクリーニングによ り、望ましい挿入物を含むプラスミド(pZv45)を同定した。つづいて、プ ラスミドp ZV45を5phl及びBa+*H1で消化し、そのADHI − BAR1−プロインシュリン−TPIターミネータ−配列をゲルにより精製した 。この断片を5phl及びBamHlで消化したYEp13に挿入し、S、セレ ビシアエ(cerevisiae)の発現ベクターpZV50を作った。
S、セレビシアエ(cerevisiae) X P 635−10 C株をp ZV50で形質転換し、それを培養、さらに上記実施例1に述べた検定を行った 。培地中にIRI物質はみつからず、IRC物質は、ミリリットル当り0.5  pmo1以下であった。0.1%ノニデフトP−40で抽出した細胞は、細胞抽 出物ミリリフドル当りl pmolのIRC物質を示した。
実施例3 BAR1遺伝子及びS、ボンベのアルコール・デヒドロゲナーゼのプロモーター を用いた、シゾサツカロミセス・ボンベ中でのプロインシュリンの発現。
この実施例は、形質転換したシゾサツカロミセス・ボンベ(Schizosac charomyces pombe)宿主中で発現した外来のポリペプチドの分 泌をうながすためにBAPI遺伝子の一部を使用することを示している。S、ボ ンベ(pombe)のアルコール・デヒドロゲナーゼ(ADH)遺伝子を、BA Rl−インシュリン遺伝子融合体に結合したプラスミドを構築した。
S、ボンベ(pombe) A D Hプロモーターは、ラッセル(Russe l 1)及びホール(Hall)によって報告されているように(ジャーナル・ オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J、 Biol。
Chem、 ) 258巻、143−149頁、1983年) 、YEp13に クローン化した、S、ボンベ(pombe) 972 h−株(ATCC248 43>からのDNA断片ライブラリーから得た。そのプロモーター配列はそのラ イブラリーから、0.75kb Sph I −EcoR1断片として精製した 。この断片及びpUC12のE co RI HindI[Iポリリンカー(断 片を、5phI及びHindI[で消化したYEp 13中に連結した。生じた プラスミドはpEVP−11として知られている。
S、ボンベ(pombe)の発現ベクターの構築を示した図7に示すように、A D)(プロモーターを、5phl−Xba I断片としてpEVP−11から精 製した。プラスミドpZV33をXba I及びBglIIで消化し、およそ3 40bpのATG開始コドンをもつBARI断片を精製した。pZV33をBg lII及びSst Iで消化し、BAR1−プロインシュリン融合配列を精製し た。この3つの断片を5phI、Sst Iで消化したpUc18に結合し、プ ラスミドpZV46を作った。puclsは、S、ボンベ(pombe)の形質 転換には有効ではないので、そのプラスミドを、2つの二重酵素消化をほどこし た。1つのADHプロモーター−BAR1融合断片をH4ndln+Bgl I I消化より精製し、そして、1つのBAR1−プロインシュリン融合配列をBg l II+Xbal消化から精製した。これらの断片をHindIff、Xba lで消化したYEp 13に挿入し、S、ボンベ(pombe)発現ベクターp ZV49を作った。
形質転換したS、ボンベ(pombe)の118−4h−株(ATCC#206 80)の1リツトル培養を200■/lのアスパラギン[1及び100■/7! のヒスチジン、アデニン、及びウラシルを含む、標準イースト合成培地(−1e nD)中で30℃、36時間培養した。その培養物を遠心により集菌し、その上 清に対しIRI及びIRC検定を行った。pZV49で形質転換した細胞からの 試料は、IRI物質を1.6 pmol / m l及びIRC−反応性物質を 0、5 pmol / ta j!含んでいた。YEp 13で形質転換した培 養物からの試料にはIRC反応性物質が検出されなかった。
実施例4 BAR1シグナルペプチドを用いたアルファ因子の分泌BAR1のシグナルペプ チドに対しイーストの形質転換体からα因子の分泌をうながす能力についてテス トした。種々の長さのBAR1タンパク質及び、成熟α因子の1個又は4個のコ ピーをもつ融合タンパク質をコードするDNA断片を含むいくつかのプラスミド を構築した。これらのプラスミドを、a/αデブロイドの宿主にトランスフオー ムし、その形質転換体に対し、ハロー検定法によりα因子産生を検定した。
プラスミドpSW94、pSW95、pSW96及びpSW97はS、セレビシ アエ(cerevisiae)のトリオース・ホスフェート・イソメラーゼ(T Pll)のプロモーター、355bp又は767bpのBAR1遺伝予断片(各 々、BARI BARIコード配列の5′側114又は251コドンを含む)、 及び1個又は4個のアルファー因子(MFα1)コード配列を含んでいる。これ らの構築物を表1にあげた。
表1 プラスミド BAR1断片 α因子 psW94 355bp 4コピー psW95 767bp 4コピー pSW96 355bp 1コピー psW97 767bp 1コピ一 プスミドpM220 (pM210としても知られている)を、TPIIプロモ ーター断片源として用いた。pM220で形質転換した大腸菌RRIを受理番号 39853号としてATCCに保管した。プラスミドpM220をEcoRlで 消化し、その0.9kbのTPIIプロモーターを含む断片をアガローズゲル電 気泳動により単離し、DNAポリメラーゼ■ (クレノーフラグメント)により プラントエンドとした。
キナーゼによるリン酸化を行ったXbaIリンカ−をその断片に結合し、さらに BgNII及びXbalで消化した。それからこの修正したTP11プロモータ ー断片をpDR1107の3.4kbBgj!II−XbaIベクター断片に連 結し、pZVll、8を作った。
プラスミドpDR1101を生成する目的で、prc7に、900bpのpM2 20のBgI2]T=EcoRI TP T 1プロモ一ター断片をサブクロー ニングすることにより (マーシュ(Marsh)、アーフル(Erfle)及 びワイクス(Wykes) 、ジーン(Gene)、32巻、481−485頁 1984年)、プラスミドpDR1107を構築した。プラスミドpDR110 1をHindlff及び5phrで消化し、700 bpの部分的なTP I  1プロモ一ター断片を単離した。
pUc18中にサブクローンしたpM220の800 bpのXba T−Ba mHI TP I 1ターミネータ−断片を含むプラスミドpDR1100をH 4ndnlと5phlで消化した。その700bp(7)部分的TPIIプロモ ーターを線状にしたpDRllooに連結しpDR1107を作った。
その後、pZVll8中のTPrlプtllモーターノ3 ’端ニするEcoR 1部位を破壊した。そのプラスミドをHindI[I及びEc。
R1で消化し、0.9kbのフラグメントを単離し、そして、オリゴヌクレオチ ドZC708(5’ AATTGCTCGAGT3 ’)及びZC709(3’  CGAGCTCAGATC5’)をアニールすることにより構築した合成リン カ−に連結した。そのリンカ−の付加はTPIIブモーター断片の3′端のEc oR1部位を除き、そして、XhoT及びXba1部位を与えた。この断片をさ らにHtndIII −Xba Iで切断したpUc13に結合した。生成した プラスミドをpZV134と命名した(図8)。
イーストの接合フェロモンα因子(MFα1)遺伝子のクローニングはカージャ ン(Kurjan)及びハースコビッッ()Ierskowi tz)(同誌) により報告されている。その遺伝子を同様の方法で、YEp 13のBamH1 部位にクローン化した部分消化のSam3A断片のイースト遺伝子ライブラリー からこの研究室で単離した。
(ナスミス(Nasmyth)及びタッチエル(Tachell) 、セル(C ell)19巻、753−764頁1980年)。このライブラリーから、ma tα2−34突然変異と同型のイーストの倍数体中で一一因子を発現するものを 単離した。(マネー(Manney)等ジャーナル・オブ・セラー・バイオロジ ー(1、Ce11. Biol) 96巻、1592、頁、1983年)。この クローンは、カージャン(Kurjan)及びハースコビッッ()Iersko wi tz)により特徴づけられたMFα1遺伝子と重複する挿入物を含んでい た。pZA2として知られるこのプラスミドを、EcoRIで消化し、そのMF α1を含む1.7kbの断片を単離し、EcoRIで切断したpUc13に連結 した。
p192と命名したそのプラスミドをEcoRIで切断し、生じた1、7kbの IFα1断片を単離し、さらにMboIIで消化した。この550 bpのMb oII −EcoR1断片を単離し、キナーゼによるリン酸化を行ったSa7! Iリンカ−に連結した。そのリンカ−断片をSad Iで切断した。生じた0、 3kbのSaj! I断片をSad Iで切断したpUC4に連結しくビエイラ (ν1eira)及びメフシング(Messing) 、ジーン(Gene)、 19巻、259−268頁、1982年)p489と命名したプラスミドを作っ た(図8)。
BAR1の一部(114コドン)及びMFα1コードニーを含む遺伝子融合体を 構築した。プラスミドpZV24 (実施例2)を5phl及びBgj! II で消化し、その0.8kbのプロモーター−BAR1断片を単離した。プラスミ ドp489をBamHlで切断し、その0.3kbのMFα1断片を単離した。
これら2つの断片を(Sph I + BamHI )切断したYEll) 1 3に結合した。生じたプラスミドをpZV69と命名した(図11)。
α因子前駆体の一部に結合したバリヤーの251のアミノ酸をコードする第2の 融合遺伝子を構築した。(Xba 1 + Saj! T )Xbal−3a#  I BAR1断片を含むプラスミドpZV16を5a(11による消化で線状 化した。この4.0kbの断片を4個のα因子をコードする、p489由来の0 .3kbのSaj! I断片と結合した。正しい方向で、BAR1−MFα1融 合体を有するプラスミドをpZV71と命名した。さらに、pZV71由来のB ARI−MFα1をADH1プロモーターに結合した。プラスミドpZV71を Xbal及びPstlで消化し、その1.07kbの断片を単離した。ADHI プロモーターを、pZV24から、0.42kbのSph 1− Xba I断 片として単離した。これら2つの断片を(Sph j + Pst I )で切 断したpUc18に結合した。生じたプラスミドpZV73を5phl及びBa mHlで消化し、発現ユニットを有する1、5kbの断片を単離し、(Sph  I + Bao+H1)で切断したYEp 13に連結して、pZV75を作っ た(図10)。
操作をFM’4にするために、pZV69及びpZV75由来のBAR1−MF α1融合ユニットをTPIIプロモーターとともに、pUc18にサブクローン した(図11)。プラスミドpZV69を、EcoKl及びBamHlで消化し 、その融合体を含む0.55kbの断片を単離した。0.9kbのTPIIプロ モーター断片はpZVll8をHindI[+及びEcoKlで消化することに より単離された。
0.55kbのBARl−MFα1断片、0.9kbのTPIIプロモーター断 片及び、Hindl[I及びBamHlで切断したpUc15の三体を連結した 。生じたプラスミドをpSW59と命名した。
プラスミドpZV75をEcoRI及びBaIIIHlで消化し、954bpの BARI−MFα1融合断片を単離した。このBARI−IQ1rl断片を0. 9kbの(Hindl[I +EcoR1)のTPIIプロモーター断片及び、 Hindl及びBamHlで切断したpUc18と二律連結し、プラスミドps W60を作った。
発現プラスミドの構築において、BAR1コ一ド配列の5′側116bpの源は 、次のような方法で構築したpsW22である(図12)、pSW22中(7) BARI:l−ド領域はpZV9に由来してい゛る。プラスミドpZV9 (実 施例1)を、5ail及びBamHlで切断し、1.3kbのBAR1断片を単 離した。この断片を5ail及びBamHIで切断したpUc13にサブクロー ンし、pZV17と命名したプラスミドを作った。プラスミドpZν17をEc oRlで消化し、BARIのコード領域の3′側0.5kbを除いた。そのベク ターBAR1断片を再連結し、pJH66と命名したプラスミドを作った。プラ スミドpJH66をEcoRlで線状とし、クレノーフラグメントでプラントエ ンドとした。キナーゼによるリン酸化を行ったBamHIリンカ−(5’ CC GGATCCGG3′)を付加し、過剰のリンカ−を再連結前にBamHIで消 化することにより除いた。生じたプラスミドpSW8をSaj! I及びBam HIで切断し、BAR1の252から525のアミノ酸をコードする8 24  bpの断片を単離した。このBAR1断片を物質P&C末端部分をコードする断 片に融合した(ムンロ(Munro)及びペルハム(Pelha+o)エンボ・ ジャーナル(EMBO,J、) 、3巻、3087−3093頁、198°4年 )、M13mp8中に物質Pの二量体型をコードする合成オリゴヌクレオチド配 列を含むプラスミドpPM2をムンロ(Munro)及びベルハム(Pelha m)から入手した。プラスミドpPM2をBaraHI及びSa7!Iで消化す ることにより線状化し、824bpのBARI断片と連結した。生じたプラスミ ドpsW14をSad I及びSmalで消化し、871bpのBAR1−物質 P断片を単離した。プラスミドpZV16(図10)をKbaT及びSaf I で切断し、767 bpのBARl 5′側コ一ド配列を単離した。この断片を Xbal及びSmalで切断したpucと連結した、871 bpのBAR1− 物質P断片と3体連結した。生じたプラスミドをpsW15と命名した。
プラスミドpsW15をXbal及びSmalで消化し、1.64kbのBAR 1−物質P断片を単離した。ADH1プロモーターを、ADHlプロモーターと 、pUc18中のpZV24由来のBARl 5’コード領域1]6bpを含む 0.54kbの5ph−x−EcoR1断片を含むpRLO29から得た。プラ スミドpRL029を5phl及びXbalで消化し、0.42kbのADHプ ロモーター断片を単離した。TPIIターミネータ−(アルバー(Alber) 及びカワサキ(Kawasaki)ジャーナル・オブ・モレキュラー・アンド・ アプライド・ジェネティックス(J 、 Mo1. Appl。
Gen、) 1巻、419−434頁、1982年)は、pUc18中の0.7 kbの(Xba I + EcoR1)断片として得た。TPIIターミネータ −及び、クレノーで満たしたXbal末端と5phl末端をもつptrcを含む 線状断片は、0.42kbのADH1プロモーター断片及び1.64kbのBA R1−物質P断片と二律連結することによりプラスミドpSW22を作った。
さらに、プラスミドpsW94を構築した(図13) 、 BARI−物質P融 合体及びTPIIクーミネーターを含む2.3kbの断片を、Xba I −S st 1断片としてプラスミドpsW22から単離した。pZV134から単離 したHind n[−XbaI TP I 1ブロモ−゛ター断片を(Hind  m + Sst T )で切断したpU018とともに、BAR1−物質P− TP I 1ターミネータ−断片と二律連結した。生じたプラスミドpsW81 をHindI[[及びEcoRlで切断し、TPIIプロモーター及びBARl の5′側116 bpを含む1.02kbの断片を単離した。プラスミドpSW 59をEcoRI及びBaraHIで切断し、0.55kbのBARl−MFα 1融合断片を単離した。さらに、この断片を、psW81由来のTPIIプロモ ーター−BAR1断片及びHindI[l及びBamHIで線状化したYEp  13と二律連結し、プラスミドpSW94を作った。
pSW95の構築を図13に説明した。プラスミドpsW60をEcoRl及び BamHlで切断し、954 bpのBAR1−MFα1融合断片を単離した。
プラスミドpSW81をH4ndlll及びEcoRlで切断し、1.02kb のTPrlプロモーター−BAR1断片を単離し、これを、(HindI[l  + BamHT )で切断したYEp 13にBAR1−MFα1融合断片と二 律連結した。生じたプラスミドをpSW95と命名した。
唯一のα因子を含、むTPIIプロモーター−BAR1−MFα1融合構築物は 、TPIIプロモーター及びMFα1プレプロ配列を含む(図14.15及び1 6)BARl−MFα1融合物(α因子4コピーをコードする)由来のものであ る。プラスミドpZV16をEcoRl及びSal Iで消化した。単離した6 51bpのBAR1断片をHindm及びSal Iで切断したpUc13に、 キナーゼによるリン酸化を行ったHindI[l −EcoRI BARI特異 的アダプターを用いて(オリゴヌクレオチドZC566:5 ’ AGCTTT AACAAACGATGGCACTGGTCACTTA 3 ’及びZC567 :5 ’ AATTCTAAGTGACCAGTGCCATCGTTTGTTA A 3 ’をアニールすることによって作った)連結した。生じたプラスミドp ZV96をHindl及びSaI!Iで消化し、684 bpのBAR1断片を 単離した。
プラスミドpM220は1.MFα1プレプロ配列に融合したTP11プロモー ターを提供した。プラスミドpM220をBgj! Ir及び旧ndlllで消 化し、1.2kbのTPIIプロモーター−MF αSaj’ !及びBamH IでpiZV9を切断することにより生成し、1.3kbのBARI断片を単離 した。684bpのH4ndIII −3a121 BAR1断片、1.2kb のBJJ n−HlndnlTP I 1プロモーター−MFα1プレプロ配列 及び1.3 kb 5aIlI −BaraHI BARI断片をBamHlで 線状化したYEp 13と凸体の結合を行なわせた。プロモーター及びMFα− 1−BAR1融合物が望ましい方向性をもつ構築物をpZVlooと命名したく 図14)。
操作性のため、pzvioo由来の端を切り取ったMFαlプレプロ配列−BA R1融合断片を、1.6kbのPst 1− Ban+H1断片としてpUc1 3にサブクローンした。生じたプラスミドpZV101をPstl及びEcoR lで切断し、270 bpのMFα1ブレプローBARI断片を単離した。プラ スミドpZV69をEcoRl及びBamHlで消化し、0.55kbのBAR 1−MFα1融合断片(α因子4コピーをコードしている)を単離した。
この断片及び270 bpのMFα1ブレプローBAR1断片を、さらに、TP IIブロモ−クー、BAR1の一部及びα因1コピーをコードする配列を含む発 現単位を構築した(図16)。プラスミドpZV102をPstl及びBamH lで切断し、0.82kbのMFα1ブレプローBAR1断片を単離した。TP IIブロモ−ター及び、9M220由来の端を切り取ったMFα1プレプロ配列 を含むlkbのH4nd m−Pstl断片を、Hindl[l及びBamHl で切断したYEp 13とともに、pZV102から単離した0、82kbのM Fα1プレブローBAR1断片に二律連結した。
生じたプラスミドをpZV102と命名した。プラスミドpZV105をHin dll[で切断し、1.2kbのTPIIプロモーター−MFα1プレプロ断片 を単離した。プラスミドpZV102を′Hind mで消化し、末端のα因子 コピーを含むベクター断片を単離した。この2.8kbのベクター−MFα1断 片を1.2kbのTpHpH上−ター−MFα1プレプロ断片と連結した。正し い方向性及びMFα1コードニーの単一コピーを有するプラスミドをpswst と命名した。プラスミドpsW61をHindI[+の部分消化により線状化し た。プラスミドpZV102をHindI[Iで消化し、0.3 k’bのBA RI−MFα1断片を単離した。この断片を線状化したpsW61と連結した。
MFα1開始コドンの3′側264 bpのHind I[1部位における挿入 物をもつプラスミドをpsW70と命名した。プラスミドp SW70をEco RI及びBan+H1で切断し、361 bpのBARI−MFαl断片を単離 した。プラスミドpsW81(図13)を、HindI[l及びEc。
R1で切断し、1.02kbのTPIIプロモーター−BAR1断片を単離した 。この断片を、HindIII及びBamHlで線状化したYEp 13ととも に、BAR1−MFα1断片と二律の連結を行った。生じたプラスミドpsW9 6はTPIIプロモーター及びlコピーのα因子コード配列に融合したBARI の5′側コ一ド配列356 kbを含んでいた。
MFα1コード配列1つと融合した7 67 bpのBAR1を含む第2のBA RI−MFα1構築物をpZV75からのBAR1断片を用いて作った。(図1 7)プラスミドpZV75をEc。
R1及びBamHIで消化し、954 bpのBARI−MFαl断片を単離し た。BAR1に融合したMFα1プレプロ配列を含むプラスミドpZV101を Pstl及びEcoRlで切断し、0.27kbのMFα1プレブローBAR1 断片を単離した。この断片を、Pstl及びBamHIで線状化したpUc13 とともに、954bpのBARl−MFα1断片と二律の連結を行った。生じた プラスミドpZV104をHindI[[で切断し、0.70kbのBAR1− MFα1断片を単離した。この断片を、Hind mでの部分消化による線状化 したpsW61に連結した。MFα1の開始コドンの3′側264 bpのHi md m部位における正しい方向の挿入物を含むプラスミドをp SW74と命 名した。プラスミドpsW74をEcoRI及びBamHIで切断し、738  bpのBARI−11Fα1断片を単離した。プラスミドp、5W81を、Hi ndI[[及びEc。
R1で切断し、1.02kbのTPIIプロモーター−BAR1断片を単離した 。この断片を、(HindI[I + BamHI )で切断したYEp 13 とともに、738 bpのBAR1−MFα1断片と二律の連結を行った。生じ たプラスミドpSW97は、TPIIプロモーター及び1つのα因子コード配列 に融合したBARlの5′側の767 bpを含んでいる。
a/αデブロイドのS、セレビシアx (cerevisiae) X P 7 33株(MATa 1leu2−3 feu2−122 barl−1gaf2 /MATαj!eu2−3 1eu2 112 barl−1ga12)をプラ スミドpsW73、pSW94及びpSW95で形質転換した。プラスミドps W73は、TPIIプロモーター、MFα1のシグナルペプチド及びプレプロ配 列、及びYEp 13中の4コピーのα因子コード領域を含んでいる。その形質 転換体を、選択培地のプレート上に重層した軟寒天中の、S、セレビシアエ(c erevisiae) RC629細胞のローン上にスポツティングし、30℃ で1晩インキユベートした。p SW73及びコントロールを用いたハローの大 きさの比較は、psW94はpSW73のα因子のおよそ15%を分泌させた。
1つのMFα1コードニーに融合したBAR1を含む構築物に対し、同じ方法で 、α因子の分泌の検定を行った。TPTIプロモーター、MFα1シグナルペプ チド、プレプロ及びYEp 13中の1つのα因子に対するコート領域を含むプ ラスミドpSW67をプラスミドpSW96及びp SW97に対するコントロ ールとして用いた。ハローの大きさの比較は、pSW96がpSW67のα因子 のおよそ30〜40%の分泌をうながし、そしてpSW97は、pSW67のα 因子のおよそ10−15%の分泌をうながすことを示した。
実施例5 BAR1シグナルペプチド切断部位の突然変異上記のように、バリヤー前駆体の シグナルペプチド切断部位を修正するとKEX2経路を通じたバリヤー含有融合 タンパク質のプロセッシング及び分泌が可能になることが予想できると分った。
潜在的な切断部位はアミノ酸23と24、及びアミノ酸24と25の間にある。
そこで、BARIの一次翻訳産物をコードするDNA配列を変異させ、25番目 の位置をプロリンとなるようにした。プラスミドpSW98及びpSW99は、 S、セレビシアエ(cerevisiae)のTPIIプロモーター、変異した シグナルペプチド切断部位を含む、355 bp又は767 bpのBAR1遺 伝子の断片、及びα因子コード配列1コピーを含む、YEp 13を基礎とした プラスミドである。
シグナルペプチドの突然変異を、ファージM13テンプレート及び変異性合成オ リゴヌクレオチ)’ (5’ ATTACTGGCCTACAAACGAT3′ )を用いた試験管内標準突然変異誘発法(ゼラー(Zoller)等、マニュア ル・フォー・アトバーンスト・テクニック・イン・モレキュラー・クローニング ・コース(Manual for AdvancedTechniques i n Mo1ecular Cloning Course) 、コールド・スプ リング・ハーバ−・ラボラトリ−(Cold Spring Harbor L aboratory)1983年)により導入した。ファージテンプレートpS W54を、0.5kbのp SW22のSph ■−Eco R1断片と、5p h1−EcoRIで消化したMl 3mp 19を連結することにより構築した 。試験管内突然変異誘発につづいて、潜在的に変異を起こしたプラークを、32 P−標識した変異性オリゴヌクレオチドとのプラークハイブリダイゼーションに よりスクリーニングし、突然変異の存在を確かめるために配列を決定した。突然 変異が明確となったファージの1つ、mZc634−7の複製型DNAをsph  I及びEC0RIで消化し、その0.54kb断片を単離し、(Sph I+ Eco R1)で切断したpUc18と連結した。生じたプラスミドpSW66 (図18)をHindIII及びXba ■で消化し、ADH1プロモーターを 取除き、そして、ベクター及びBAR1配列を含むその断片を、0.9kbの、 pZV134の)(indIII−XbaI TP T 1プロモ一ター断片と 連結した。このTPIIプロモーター及びシグナルペプチド切断部位に突然変異 を含むBAR1の5@119bpを有するプラスミドをpSW82と命名した。
図18に示すように、プラスミドpSW82をHindI[lとEc。
R1、及びBgj!n及びEcoRlで消化し、生じた1、02kbの断片を単 離した。pSW82のHindIII−E co R1断片をpsW74のEc o R1−Ba1lH1断片及び(HindIff+Bam Hl)で消化した YEpl 3と連結しpSW99を作った。psW82のBgl’U−Eco  R1断片を、0.30kbのpsW70のEc。
RI BaIIIH1断片及びBaa+H1で消化したYEp 13と連結し、 psW98を作った。プラスミドpSW98は、TPIIプロモーター、突然変 異したBAR1配列の5′側355 bp及び単一のα因子コード配列を含んで いる。プラスミドp SW99は、突然変異したBAR1配列767 bpをも つこと以外は、同一の発現単位を含んでいる。
ハロー検定による分析により、1つのα因子をコードするプラスミドを用いたと きはその切断部位の突然変異はα因子の分泌を促進させることが示された。p  SW98を含むトランスフォーマントは、野生型コントロールであるpSW96 を含むものの約50%増のα因子を分泌する。
3? と;?: イれ ビ; 2: 亡東 七ミζα 4> l−J 1m(1 5) toζ su l−1−i! ビ、! じ1 亡ご 8j む1 8ご  Hgトa α−トψ L115 ロζ トー 10 U−α\ αり a(りに  qり トー Uコ d−lり― ζ−ulI α−ζ−Φh a−−罐I!I 口 I!IO+−ψ uΦ g4 S(J JOCコO−ζ−S−U+ Φ − L ロク 噛τ」 トド αト ロ) +i J I−−((r+ LJ Jluck > −〇−〇−云シ 荘テ とk 82FIG、−2 FIG、−4 Ba1n 下IG、−8 ↓ ↓ FIG、−9 FIG、−11 FIG、−13 FIG、−14 FIG、 −15 FIG、−18 国際調査報告 1+m+naL1++na1^++++11mlaIIh−(=T10S8g1 0219M

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.サッカロミセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerev isiae)のBAR1遺伝子のシグナルペプチドをコードする配列を含むサッ カロミセスセレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae )のBAR1遺伝子の一部、選ばれた宿主に対して外来の構造遺伝子の少なくと も1つ、及び上記のBAR1遺伝子の一部と構造遺伝子とから得られる融合ポリ ペプチド又はタンパク質の発現を、本DNA構築物で形質転換した宿主細胞中で 制御するプロモーターを含むDNA構築物。
  2. 2.上記融合ポリペプチド又はタンパク質がKEX2プロセッシング部位を含む 請求の範囲第1に記載の構築物。
  3. 3.上記BAR1遺伝子のシグナルペプチドをコードする配列が融合ポリペプチ ド又はタンパク質のシグナルペプチダーゼによる切断効率を減少するよう修正し たものである請求の範囲第2に記載の構築物。
  4. 4.上記プロモーターがイーストの解糖系遺伝子プロモーターである請求の範囲 1に記載の構築物。
  5. 5.上記プロモーターが、S.セレビシアエ(cerevisiae)のBAR 1プロモーター、S.セレビシアエ(cerevisiae)のアルコールデヒ ドロゲナーゼ1のプロモーター及びシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizo saccharomyces pombe)のアルコール・デヒドロゲナーゼの プロモーターからなる群カら選ばれるものである、請求の範囲1に記載の構築物 。
  6. 6.上記構築物がpZV30、pZV31、pZV49及びpZV50からなる 群から選ばれるものである請求の範囲5に記載の構築物。
  7. 7.サッカロミセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerev isiae)のトリオース・ホスフェート・イソメラーゼ遺伝子の転写ターミネ ーター領域をさらに含む、請求の範囲1に記載の構築物。
  8. 8.上記BAR1遺伝子の一部が翻訳開始部位の5′側に隣接して680塩基対 の非翻訳領域を含む請求の範囲1に記載の構築物。
  9. 9.請求の範囲1から8に記載の構築物を含む形質転換細胞。
  10. 10.上記細胞が菌類の細胞である請求の範囲9に記載の形質転換細胞。
  11. 11.上記菌類がサッカロミセス・セレビシァェ(Saccharomyces cerevisiae)である請求の範囲10に記載の細胞。
  12. 12.上記菌類がシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharo mycespombe)である請求の範囲10に記載の細胞。
  13. 13.上記菌類がアスペルギラス(Aspergillus)又はニューロスポ ラ(Newrospora)である請求の範囲10に記載の細胞。
  14. 14.以下に示す工程を含む、形質転換細胞中で異種タンパク質を生産し、該タ ンパク質を上記細胞の分泌系に向ける方法。 (a)少なくともシグナルペプチドをコードする配列を含むS,セレビシアエ( cerevisiae)のBAR1遺伝子の一部、上記異種タンパク質をコード する構造遺伝子及び上記細胞中で上記シグナルペプチド及び上記異種タンパク質 を含む融合タンパク質の発現を制御するプロモーターを含むDNA構築物で宿主 細胞を形質転換する。 (b)上記融合タンパク質の生産のための選択に適した生育条件下で、工程(a )からの細胞を生育させる。
  15. 15.上記細胞が菌類細胞である請求の範囲14に記載の方法。
  16. 16.上記菌類がサッカロミセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae)である請求の範囲15に記載の方法。
  17. 17.上記菌類がシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharo −myces pombe)である請求の範囲15に記載の方法。
  18. 18.上記菌類がアスぺルギラス(Aspergillus)またはニューロス ポラ(Newrospora)である請求の範囲15に記載の細胞。
  19. 19.上記融合タンパク質がKEX2プロセッシング部位を含む請求の範囲14 に記載の方法。
  20. 20.上記BAR1遺伝子のシグナルペプチドをコードする配列が、そのポリペ プチド又はタンパク質のシグナルペプチダーゼによる切断効率を減少させるよう に修正されている請求の範囲19に記載の方法。
  21. 21.上記プロモーターがS.セレビシアエ(cerevisiae)のBAR 1プロモーター、S.セレビシアエ(cerevisiae)のアルコール・デ ヒドロゲナーゼIのプロモーター、及びシゾサッカロミセス・ポンベ(Schi zosaccharomyces pombe)のアルコール・デヒドロゲナー ゼのプロモーターからなる群から選ばれるものである請求の範囲14に記載の方 法。
  22. 22.上記プロモーターがイーストの解糖系遺伝子プロモーターである請求の範 囲14に記載の方法。
  23. 23.上記DNA構築物がpZV30、pZV31、pZV49及びpZV50 からなる群から選ばれるものである請求の範囲22に記載の方法。
  24. 24.上記異種タンパク質が上記細胞から分泌される、請求の範囲14に記載の 方法。
  25. 25.上記タンパク質がプロインシュリン又はインシュリンを含む、請求の範囲 14に記載の方法。
  26. 26.請求の範囲第14に記載の方法により生産したタンパク質。
  27. 27.ヒトのプロインシュリン又はインシュリンのアミノ酸配列を含む請求の範 囲14に記載の方法により生産したタンパク質。
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