JPS6398398A - 変異型エクオリン蛋白の製造法 - Google Patents

変異型エクオリン蛋白の製造法

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JPS6398398A
JPS6398398A JP24510986A JP24510986A JPS6398398A JP S6398398 A JPS6398398 A JP S6398398A JP 24510986 A JP24510986 A JP 24510986A JP 24510986 A JP24510986 A JP 24510986A JP S6398398 A JPS6398398 A JP S6398398A
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JP
Japan
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mutant
base
aequorin
converted
gene
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JP24510986A
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English (en)
Inventor
Satoshi Inoue
敏 井上
Koichi Kurose
光一 黒瀬
Yoshiyuki Sakaki
佳之 榊
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JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/43504Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates
    • C07K14/43595Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from coelenteratae, e.g. medusae

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】 〔技術の分野〕 本発明は、変異型エクオリン遺伝子と変異型エクオリン
蛋白の製造法に関する。更に詳しくは、合成オリゴヌク
レオチドを用いた塩基特異的変異法により作成した変異
エクオリン遺伝子とこれを用いた上記蛋白の製造法に関
する。
〔従来の技術〕
天然に存在するエクオリンは、海洋に生息する発光オワ
ンクラゲから分離、精製して得られるいわゆる発光蛋白
であり、高い利用価値を持った生体微量活性物質として
知られている。すなわち、エクオリンはCa”、 Sr
2+等の金属イオンで発光することから、微量のCa2
” (10−9M)の検出試薬として利用され、特に細
胞間のCa2・の測定には、有効であることが認められ
ている。しかし、その生産量は極めて少なく、研究用試
薬としてすら不足している状態である。
そこで先づ我々は、発光オワンクラゲより、cI]NA
遺伝子を分離同定し、pAQ440と名付けた(特開昭
61−135588号)。さらに組換えDNA技術を用
いて大腸菌内でエクオリンを産生せしめることにも成功
しく特願昭80−280259号)、このエクオリン蛋
白を用いてCa2”等の金属イオンの検出に利用できる
ことも示した(特願昭8l−10384E1号)。
しかし、その発光機構については、未だ不明な点が多い
。エクオリン蛋白の発光メカニズムを解明し、正確に理
解することは、エクオリン蛋白の具体的応用の可能性を
拡大する。より詳細には、有用性のある機能蛋白として
のエクオリンを蛋白質の構造と機能の面から理解するこ
とは、エクオリンの発光メカニズムの解明につながり、
さらには蛋白質工学的に意義の深いことであり、該理解
は産業的にも利用価値がある。
〔発明の目的〕
エクオリン蛋白に係る以上の技術的事情にかんがみ、本
発明者らは組換えDNA技術を用い、天然型エクオリン
遺伝子(pAQ440)の変異体を作成し、この遺伝子
を利用して大腸菌内で変異型エクオリン遺伝子を産生せ
しめることに成功した。そしてこれらの変異型エクオリ
ン遺伝子の構造と機能をpAQ440のそれと比較する
ことにより、後者についてのより深い発光メカニズムの
解析を可能にすることができた。
以上の記述から明らかなように、本発明の目的は、上述
の解析を可能にするために有用な、特定の多種類の変異
型エクオリン遺伝子を提供することである。
〔発明の構成・効果〕
本発明は、下記(1)の構成を有する。
(1)エクオリン遺伝子pAQ440の下記塩基配列に
おいて GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
GGGGGGGGAATGCAATTCATCTTTG
CATCAAAGAATTACATCAAATCTCT
AGTTGATCAACTAAATTGTCTCGAC
AACAACAAGCAAACATGACAAGCAA
ACAATACTCAGTCAAGCTTACATCA
GACTTCGACAACCCAAGATGGATTG
GACGACACAAGCATATGTTCAATTT
CCTTGATGTCAACCACAATGGAAAA
ATCTCTCTTGACGAGATGGTCTACA
AGGCATCTGATATTGTCATCAATAA
CCTTGGAGCAACACCTGAGCAAGCC
AAACGACACAAAGATGCTGTAGAAG
CCTTCTTCGGAGGAGCTGGAATGAA
ATATGGTGTGGAAACTGATTGGCCT
GCATATATTGAAGGATGGAAAAAAT
TGGCTACTGATGAATTGGAGAAATA
CGCCAAAAACGAACCAACGCTCATC
CGTATATGGGGTGATGCTTTGTTTG
ATATCGTTGACAAAGATCAAAATGG
AGCCATTACACTGGATGAATGGAAA
GCATACACCAAAGCTGCTGGTATCA
TCCAATCATCAGAAGATTGCGAGGA
AACATTCAGAGTGTGCGATATTGAT
GAAAGTGGACAACTCGATGTTGATG
AGATGACAAGACAACATTTAGGATT
TTGGTACACCATGGATCCTGCTTGC
GAAAAGCTCTACGGTGGAGCTGTCC
CCTAAGAAGCTCTACGGTGGTGATG
CACCCTAGGAAGATGATGTGATTTT
GAATAAAACACTGATGAATTCAATC
AAAATTTTCCAAATTTTTGAACGAT
TTCAATCGTTTGTGTTGATTTTTGT
AATTAGGAACAGATTAAATCGAATG
ATTAGTTGTTTTTTTAATCAACAGA
ACTTACAAATCGAAAAAGTAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAA下記(ア)〜(ス)に示すいづれかの
塩基を他の塩基に変換し若しくは欠失した変異体を用い
ることを特徴とする変異型エクオリン蛋白の製造法。
(y)220番目の塩基GをCに変換した変異体。
(イ)238番目の塩基GをAに変換した変異体。
(つ)307番目の塩基CをTに、308番目の塩基A
をTに変換した変異体。
(1)499番目の塩基GをCに変換した変異体。
(才)568番目の塩基TをCに変換した変異体。
(i)569番目の塩基GをCに変換した変異体。
(キ)590番目の塩基GをCに変換した変異体。
(り)607番目の塩基GをCに変換した変異体。
(ケ)625番目の塩基GをAに変換した変異体。
(コ)616番目の塩基GをCに、625番目の塩基G
をAに変換した変異体。
(す)674番目の塩基GをCに変換した変異体。
(シ)205番目から207番目の塩基GATを欠失せ
しめた変異体。
(ス)592番目から594番目の塩基GATを欠失せ
しめた変異体。
未発の変異型遺伝子は、添付図に示すような工程によっ
て製造できる。本発明の方法では、合成オリゴヌクレオ
チドを用い、塩基特異的変異法によりエクオリン遺伝子
へ後述する変異を導入した。該変異法としては、限定さ
れないが例えば、ギ−? ツブ−デュプレックス法(M
orinaga et al。
Bio/Techonology 2 @ 83B−E
139(1984))を採用できる。同法は、例えば後
述の表1に示すように、変異源として合成オリゴヌクレ
オチドを用いる。
か覧る合成オリゴヌクレオチドは市販の自動DNA合成
装置を用いて合成でき、精製は好ましくは高速液体クロ
マトグラフィーを用いて行う。精製品は、公知方法で末
端リン酸化を行い、プラスミド作成のためのプライマー
とする。
他方、図に示すプラスミド pAQ440のEcoRI
−HindIIrフラグメントとAat Hフラグメン
トを用い、AatlIフラグメントについては、公知方
法で脱リン酸化処理する。
以上のようにして得られたpA0440に基づく二つの
フラグメントを前述の末端リン酸化されたプライマーと
共に、例えば、三段階の処理(所定温度、所定時間処理
)を行って、アニーリングを行う。該段階とは、例えば
(100’0.5分)、(30℃、30分)オヨび(4
℃、30分)ノヨウナ順序からなる組合せである。
次に、得られた変異pAQ遺伝子を用いて次のようにE
、coliへのトランスフォーメーションを行う。すな
わち、例えば上述のようにして得られたdXTP(X=
G、A、TIC)とKlenow7ラグメント(大腸菌
ポリメレース)とをT4−リガーゼの存在下に反応させ
、二重鎖を作成する。かくして生成したブラスミドニ重
釦を公知方法によって、E、coliにトランスフォー
メーションを行う。そして上述のそれぞれの変異源プラ
イマーをプローグとして変異体プラスミド(pAQ44
0の変異体)をコロニーハイブリダイゼーションにより
スクリーニングを行う。
変異体の確認法としては限定されないが、例えば(Ha
ttori at al、 Anal、 Bioche
m、 152232−238、IH6のdideoxy
法により、塩基配列を決定し、変異塩基の検出を行う。
次に、本発明(製造法の発明)では、」二連の変異エク
オリン遺伝子を用いてエクオリン蛋白の大腸菌内での産
生を行う。
すなわち、その概要としては、変異pAQ440遺伝子
のHindI[I −EcoRIのcDNAフラグメン
ト断片をlacのプロモーターを有するプラスミドpU
C9−2の…dm−…RI部分にクローニングを行い得
られたプラスミドを大腸菌例えばHBIOI(D121
0jQ)株にトランスホーメーションし、この大腸菌と
発現誘導体例えばIPTGを用いて変異エクオリン蛋白
を大腸菌内で産生させる。
該産生方法ならびに集菌方法は、公知方法に従う。集菌
された菌体は、適当な公知のバッファー液に溶解させ、
公知方法(例えば超音波処理)で菌体を破壊し、遠心処
理して上清を取得し、測定酵素溶液とする。
この溶液に対する発光の測定方法は、該溶液の所定量に
基質(セレンテラジン)と還元剤(2−メルカプトエタ
ノール)の所定量を混合し、2〜3時間水冷下に熟成し
て得られた測定液を光電管測定装置中の反応セルに移し
、さらに該セルに所定量のCaCl2溶液を注入し、生
成する発光を測定する。
測定対象となった本発明の合成オリゴヌクレオチド(プ
ライマー)を後述実施例1の表1に、プライマーのエク
オリン活性を同じく表2に示す。
表1.2により、エクオリン遺伝子の塩基配列を変異ま
たは欠落せしめた位置如何によってエクオリン活性が変
化し、または消滅する程度が明白である。
以下実施例によって本発明を説明する。
〔実施例〕
1)合成オリゴヌクレオチドを用いた塩基特異的変異法
によるエクオリン遺伝子(pA0440)への変異の導
入(図に示す) 塩基特異的変異法は、Morinagaら(Bio/T
ech−no1ogy2巻83B−839(1984)
 )のギー?−/ブーディプレックス法により行った。
すなわち、表1に示すように、変異源として合成オリゴ
ヌクレオチド(プライマーとして)を用いた。合成オリ
ゴヌクレオチドは、 ABI社の自動DNA合成装置で
合成し、高速液体クロマトグラフィーで精製し、T4−
キナーゼで末端リン酸化を行い用いた。プラスミドPA
Q440のEcoRI−HindI[nフラグメントと
Aat nフラグメントを用い、Aat Inフラグメ
ントはアルカリフォスファターゼ処理し脱リン酸化を行
った。この2つのフラグメントとプライマーとともに、
 100℃、5m1n処理後、30’C,3m1n、4
℃、 30m1nと放置し、アニーリングを行い、12
℃、12時間テdxTP(X=G、A、T、C)とKl
enow7ラグメント(大腸菌ポリメレース)とT4−
リガーゼの存在下、反応させ、二重鎖を作成する。
生成したプラスミドニ重鎖を常法によりE、coliに
トランスフォーメーションを行い、それぞれの変異源プ
ライマーをプローブとして変異体プラスミド(PA04
40の変異体)をコロニーハイブリタイゼーションによ
りスクリーニングを行い、変異体の確認は、HaHor
i ら(Anal、 Biachem。
152232−238.1988)のdideoxy法
により、塩基配列を決定し、変異塩基の検出を行った。
2)種々の変異エクオリン遺伝子を用いて大腸菌内での
産生 変異pAQ44o遺伝子の…dm−陵I’llのcDN
Aフラグメント断片をlacのプロモーターを有するプ
ラスミドpUGl]−2のHindm−EcoRI部分
にクローニングを行い、大腸菌HB101(D1210
i0)株にトランスフォーメーションを行い、発現誘導
体IPTGにより大腸菌内で産生させた。
すなわち、変異遺伝子を含むpUc:9−2プラスミド
の12時間培養菌体の1/100量を5h+g/+ml
のアンピシリンを含む1011文のL−broth培地
に添加後、37℃で2時間培養し、IPTGを最終濃度
1mMになるように添加し、さらに37℃で2時間培養
後、集菌を行い、該菌体な5mMのM8塩溶液で洗浄す
る。この洗浄物を10mM EDTAを含む2.5mM
 (7)20mM Tris−HClバッファー(pH
7,8)に溶解させた後、超音波処理(60秒)で菌体
を破壊し、10,000rp腸で10分間遠心分#後、
」二清を測定酵素液として用いた。
測定方法は、該酵素溶液1鳳文に基質セレンテラジン8
mgおよび2−メルカプトエタノール10用文を添加後
、氷上で2〜3時間放置し、光電管測定装置中の反応セ
ル中に移し、さらに20mM CaCl21.5mMを
注入することにより、生成する発光を測定した。
結果を表2に示した。
変異位置  ブライマー名    プライマー塩基配列
5°                 3′220番
目 GIRACCACAATCGAAAAATC449
//   G2RATCAAAATCGAGCCATT
607//   G3RTGAAAGTCGACAAC
TCG569//   CIS      CAGAA
GATTCCGAGGAA568//   CIRCA
GAAGATCGCGAGGAA590//   C2
S      CAGAGTGTCCGATATTG6
74//   C3S      TCCTGCTTC
CGAAAAGC238tt   E35K     
TCTTGACAAGATGGTCT625//   
E164K    TGTTGATGAGATGACA
A=; 変異位置    、; 脱落位置衣2.変異エ
クオリンの大腸菌での産生(測定l) エクオリン       38.9 GIRQ G2R19、2 G3R37、9 HF            Q E35K          0 E164K         0 D161H+K       O 24△D0 153ΔD         O (測定2) エクオリン       22.9 CIS          15.4 CIR11、0 C2S          13.6 C3S           6 、8
【図面の簡単な説明】
図は、本発明の実施例に係る塩基特異的変異法を示す。 以」二

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エクオリン遺伝子pAQ440の下記塩基配列に
    おいて 【遺伝子配列があります】 下記(ア)〜(ス)に示すいづれかの塩基を他の塩基に
    変換し若しくは欠失した変異体を用いることを特徴とす
    る変異型エクオリン蛋白の製造法。 (ア)220番目の塩基GをCに変換した変異体。 (イ)238番目の塩基GをAに変換した変異体。 (ウ)307番目の塩基CをTに、308番目の塩基A
    をTに変換した変異体。 (エ)499番目の塩基GをCに変換した変異体。 (オ)568番目の塩基TをCに変換した変異体。 (カ)569番目の塩基GをCに変換した変異体。 (キ)590番目の塩基GをCに変換した変異体。 (ク)607番目の塩基GをCに変換した変異体。 (ケ)625番目の塩基GをAに変換した変異体。 (コ)616番目の塩基GをCに、625番目の塩基G
    をAに変換した変異体。 (サ)674番目の塩基GをCに変換した変異体。 (シ)205番目から207番目の塩基GATを欠失せ
    しめた変異体。 (ス)592番目から594番目の塩基GATを欠失せ
    しめた変異体。
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US07/105,602 US5093240A (en) 1986-10-15 1987-10-08 Variant aequorin genes and process for producing variant aequorin proteins
DE8787115044T DE3776857D1 (de) 1986-10-15 1987-10-14 Aequoringen-varianten und verfahren zur herstellung von entsprechenden aequorinproteinen.
EP87115044A EP0264819B1 (en) 1986-10-15 1987-10-14 Variant aequorin genes and process for producing variant aequorin proteins

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