JPWO2007013265A1 - 新規なエンドリボヌクレアーゼ - Google Patents
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Abstract
新規なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、当該ポリペプチドをコードする核酸、当該核酸を含んでなる組換えDNA、当該組換えDNAにより形質転換されてなる形質転換体、当該形質転換体を培養する工程および培養物中より上記ポリペプチドを採取する工程を包含することを特徴とする上記ポリペプチドの製造方法、一本鎖RNAに上記ポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする一本鎖RNA分解物の製造方法および一本鎖RNAの分解方法。
Description
本発明は、遺伝子工学分野において有用な、新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼに関する。
いくつかの原核生物のプラスミドは、宿主でのプラスミドを維持するためにプラスミドが脱落した宿主を殺すpost−segregation killing(PSK)の機能を有することが報告されている。これらのプラスミドにはトキシン−アンチトキシン遺伝子が存在している。アンチトキシンは細胞内でトキシンと結合しトキシンを不活性化しているが、アンチトキシンはプロテアーゼに対して分解されやすく、アンチトキシンがプロテアーゼにより分解されると安定なトキシンが活性化される(非特許文献1)。このようなトキシンーアンチトキシン遺伝子はほとんどの原核生物のクロモソームにも存在し、さまざまなストレスに対応し、Programmed Cell Deathの機能を担っている。これらのトキシンの機能はまだすべて明らかになっていないが、CcdBおよびParEはDNA gyraseをターゲットとして複製を制御し、RelEおよびDocは転写を制御している可能性が示唆されている(非特許文献1、2)。
大腸菌においては、RelE、ChpAK(MazF)、ChpBK、YoeB、YafQの少なくとも5つのトキシンが存在する(非特許文献2)。Christensenらは、RelEがリボソーム依存的に3塩基の特定のコドンを認識してmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼであることを報告している(非特許文献3、4)。またChristensenらは、ChpAK、ChpBKおよびYoeBも同様にリボソームおよびコドン依存的にmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼであることを報告している(非特許文献5、6)。
一方、井上らは、MazF(ChpAK)は、リボソーム非依存的にACAの特定の塩基を認識してmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼであることを証明している(非特許文献7、8)。また、Munoz−Gomezらは、mazFのRNA切断の特異性はNACであると報告している(非特許文献9)。さらに、井上らは、プラスミドR100に存在するPemKがUAH(HはC,AまたはU)の特定の塩基を認識してmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼであることを証明している(特許文献1、非特許文献10)。以上のように、RelEやPemKファミリーのトキシンは塩基特異的にmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼである可能性が示唆されてきた。特にPemKファミリーのトキシンは、リボソーム非依存的に特定の塩基を認識してmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼである可能性がある。PemKファミリーのトキシンは、原核生物に多く存在し、その配列の比較はよく研究されている(非特許文献1、11)。
また、Anantharamanらは、トキシンの遺伝子情報およびゲノム解析が終了した生物の遺伝子情報をもとにGene neighborhood analysisを行い、トキシンを系統的に分類し、さらに未知の機能のタンパクについてもトキシン様プロテインを予測した(非特許文献12)。さらに解析を通して、RelEやPemKのみならず、DocファミリーおよびPINドメインを有するタンパクがリボヌクレアーゼ活性を有する可能性を示唆している。Deinococcus radioduransには2種のPemKファミリーのトキシンが見出されている(非特許文献13)。また、Mycobacterium tuberculosisには7種のPemKファミリーのトキシンが見出されており、Mycobacterium bovisにも同一のトキシンが存在する。
核酸を配列特異的に切断する酵素としては、二本鎖DNAを切断する制限酵素は数多く見出されており、遺伝子工学分野で広く利用されている。一本鎖RNAを配列特異的に切断する酵素は、G塩基を特異的に切断するリボヌクレアーゼT1が見出されており、遺伝子工学で利用されているが(非特許文献14)、一本鎖RNA内の複数の塩基を認識して特異的に切断する酵素は未だ数少なく、遺伝子工学分野ではそのようなエンドリボヌクレアーゼの開発が望まれている。MazFのような3塩基配列あるいはそれ以上の塩基数を特異的に認識して切断するエンドリボヌクレアーゼが発見されれば、遺伝子工学分野で有用な酵素となると考えられる。
本発明の目的は、上記従来技術を鑑みたものであり、新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼを見出すことであり、その新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼの切断配列の特異性を同定し、遺伝子工学への利用を提供することにある。
本発明者らは、配列特異的なエンドリボヌクレアーゼをスクリーニングし、Deinococcus radioduransのDR0662、Mycobacterium bovis BCGのMb2014c Homologの各遺伝子にコードされるポリペプチドが新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼであることを見出した。さらに該酵素の切断配列の特異性を同定し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
〔1〕 配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列、または該配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、
〔2〕 〔1〕のポリペプチドをコードする核酸、
〔3〕 配列表の配列番号3または4記載の塩基配列を有することを特徴とする〔2〕の核酸、
〔4〕 〔2〕または〔3〕の核酸にストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能であり、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸、
〔5〕 〔2〕〜〔4〕いずれか1項に記載の核酸を含んでなる組換えDNA、
〔6〕 〔5〕の組換えDNAにより形質転換されてなる形質転換体、
〔7〕 〔6〕の形質転換体を培養する工程、および該培養物中より配列特異的なRNA切断活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含することを特徴とする〔1〕のポリペプチドの製造方法、
〔8〕 一本鎖RNAに〔1〕のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNA分解物の製造方法、および
〔9〕 一本鎖RNAに〔1〕のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNAの分解方法、
に関する。
〔1〕 配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列、または該配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド、
〔2〕 〔1〕のポリペプチドをコードする核酸、
〔3〕 配列表の配列番号3または4記載の塩基配列を有することを特徴とする〔2〕の核酸、
〔4〕 〔2〕または〔3〕の核酸にストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能であり、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸、
〔5〕 〔2〕〜〔4〕いずれか1項に記載の核酸を含んでなる組換えDNA、
〔6〕 〔5〕の組換えDNAにより形質転換されてなる形質転換体、
〔7〕 〔6〕の形質転換体を培養する工程、および該培養物中より配列特異的なRNA切断活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含することを特徴とする〔1〕のポリペプチドの製造方法、
〔8〕 一本鎖RNAに〔1〕のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNA分解物の製造方法、および
〔9〕 一本鎖RNAに〔1〕のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNAの分解方法、
に関する。
本発明により、新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼを見出し、その新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼの切断配列の特異性を同定し、遺伝子工学への利用を提供することが可能となる。
1.本発明のポリペプチド
本発明のポリペプチドは、配列番号1または2記載のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入若しくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を示すことを特徴とする。
本発明のポリペプチドは、配列番号1または2記載のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入若しくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を示すことを特徴とする。
本発明のポリペプチドが有している活性は、一本鎖RNA特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性であり、構成塩基としてリボヌクレオチドを含有する一本鎖核酸中の、リボヌクレオチドの3’側のリン酸ジエステル結合を加水分解することができる。前記活性により加水分解された核酸は、水酸基を有する3’末端とリン酸基を有する5’末端、リン酸基を有する3’末端と水酸基を有する5’末端、もしくは2’,3’サイクリックホスフェートと水酸基を有する5’末端を生じる。
本発明のポリペプチドの基質としては、少なくとも1分子のリボヌクレオチドを有する核酸であればよく、例えばRNA、デオキシリボヌクレオチドを含有するRNA、リボヌクレオチドを含有するDNA等が例示されるが、これらに限定されるものではない。前記の基質は、本発明のポリペプチドの作用を阻害しない範囲で通常の核酸中に含有されているものとは異なるヌクレオチド、例えばデオキシイノシン、デオキシウリジン、ヒドロキシメチルデオキシウリジン等を含有していてもよい。
また、本願発明のポリペプチドは一本鎖核酸に特異的に作用する。二本鎖核酸、例えば二本鎖RNA、RNA−DNAハイブリッド等は切断することができない。
本発明のポリペプチドは核酸をその塩基配列特異的に切断する活性を有することを特徴とする。本発明を特に限定するものではないが、例えば配列番号1に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチドおよび配列番号2に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチドは、一本鎖RNA分子中に5’−UUCCUUU−3’の配列が存在した場合、当該配列の2番目のU残基と3番目のC残基間のリン酸ジエステル結合を加水分解する。また、配列番号2に示されるアミノ酸配列を有するポリペプチドは、一本鎖RNA分子中に5’−UCCUU−3’の配列が存在した場合、当該配列の1番目のU残基と2番目のC残基間のリン酸ジエステル結合を加水分解する。前記のポリペプチドの活性は、例えば配列番号8に示される塩基配列のオリゴリボヌクレオチドであるMRI031を基質とし、前記オリゴリボヌクレオチドの7番目と8番目の塩基の間のリン酸ジエステル結合を加水分解する活性として確認することができる。本発明のポリペプチドのエンドリボヌクレアーゼ活性はリボソームの共存なしに発現されることから、前記活性はリボソーム非依存性である。
本発明のポリペプチドが有する一本鎖RNA特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性は、例えば一本鎖RNAを基質として測定することができる。具体的には、RNAポリメラーゼによりDNAを鋳型として転写された一本鎖RNAや化学的に合成した一本鎖RNAに活性を測定しようとするポリペプチドを作用させ、RNAの切断が生じるかどうかを調べることで測定することができる。RNAの分解は、例えば電気泳動(アガロースゲル、アクリルアミドゲル等)により確認することができる。基質とするRNAに適当な標識(例えば放射性同位体、蛍光物質等)を付しておけば電気泳動後の分解産物の検出が容易となる。
本発明のポリペプチドは、配列特異的に一本鎖RNAを加水分解するエンドリボヌクレアーゼ活性を示す限りにおいて、配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列に1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つがなされたアミノ酸配列で示されるポリペプチドを包含する。このような変異を有するポリペプチドとしては、例えば配列番号1または2記載のポリペプチドに50%以上のホモロジーを有するポリペプチド、好ましくは70%以上のホモロジーを有するポリペプチド、特に好ましくは90%以上のホモロジーを有するポリペプチドが例示される。これらの変異を有するポリペプチドは、配列番号1または2記載のアミノ酸配列のポリペプチドとは異なる配列を認識、切断するものであっても、本発明に包含される。
さらに、前記のポリペプチドはその活性には必須でないペプチド領域を有していてもよい、例えば翻訳の効率を向上させるためのペプチドや、前記ポリペプチドの精製を容易とするためのペプチド(例えばヒスチジン−タグ、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、マルトース結合タンパク質等)、シャペロンなど発現効率を向上させるタンパクが付加されたものであっても、一本鎖RNA特異的なRNA切断活性を示す限り本発明のポリペプチドに包含される。
2.本発明のポリペプチドをコードする核酸
本発明は、配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸を提供する。前記核酸としては、本発明を特に限定するものではないが、配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列、または該配列において1個以上、例えば1〜10個のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ前記の配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードするものが挙げられる。ここで、配列番号1または2記載のアミノ酸配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列としては、例えば配列番号1または2記載のポリペプチドに50%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列、好ましくは70%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列、特に好ましくは90%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列が例示される。
本発明は、配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸を提供する。前記核酸としては、本発明を特に限定するものではないが、配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列、または該配列において1個以上、例えば1〜10個のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ前記の配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードするものが挙げられる。ここで、配列番号1または2記載のアミノ酸配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列としては、例えば配列番号1または2記載のポリペプチドに50%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列、好ましくは70%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列、特に好ましくは90%以上のホモロジーを有するアミノ酸配列が例示される。
さらに、本発明の核酸は、前記の核酸にストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能であり、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸を包含する。前記のストリンジェントな条件としては、1989年、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー発行、J. サムブルック(J. Sambrook)ら編集、モレキュラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル第2版(Molecular Cloning : A Laboratory Manual 2nd ed.)等に記載された条件が例示される。具体的には、例えば0.5% SDS、5×デンハルツ溶液、0.01% 変性サケ精子DNAを含む6×SSC中、プローブとともに65℃にて12〜20時間インキュベートする条件が挙げられる。プローブにハイブリダイズした核酸は、例えば0.5% SDSを含む0.1×SSC中、37℃で洗浄して非特異的に結合したプローブを除去した後に検出することができる。
本発明のポリペプチドをコードする核酸は、例えば下記のような手段により取得することができる。
特定の塩基配列を認識してmRNAを切断するエンドリボヌクレアーゼ活性を有するMazFやPemKのようなトキシンにアミノ酸配列上でホモロジーを有する遺伝子は、配列特異的なリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸の候補である。このような候補遺伝子は、例えば細菌のゲノムより見出すことができる。Deinococcus radioduransには2種のPemKファミリーのトキシンが見出されている。また、Mycobacterium tuberculosisには7種のPemKファミリーのトキシンが見出されており、Mycobacterium bovisにも同一のトキシンが存在する。Mycobacterium bovis BCGには前記の7種のトキシンのうち少なくともMb2014cのホモローグは保持されている(ジャーナル・オブ・バクテリオロジー、第178巻、p1274−1282,1996)。
候補遺伝子は、例えば塩基配列情報を基に設計されたプライマーを用いたPCRにより細菌ゲノムから単離することができる。全塩基配列が既知であればDNA合成機を用いて候補遺伝子の全配列を合成することもできる。
候補遺伝子からのタンパク発現は、候補遺伝子を組み込んだ発現ベクターで形質転換した適当な宿主、例えば大腸菌で実施することができる。宿主のRNAを分解する配列特異的リボヌクレアーゼの発現は宿主には致死的である可能性があり、誘導前まで候補遺伝子の発現は厳密に抑制される必要がある。例えば、T7ポリメラーゼのプロモーターを利用するpETシステム(ノバジェン社製)、コールドショック発現制御系pColdシステム(タカラバイオ社製)のような発現システムを利用することが好適である。候補遺伝子からの発現産物を簡便に精製するためには、その精製を容易とするために前記のヒスチジン−タグのようなペプチドを発現産物に付加しておくことが有利である。そのためには、発現ベクターとしてこのようなペプチドのコード領域を含むものを使用すればよい。
エンドリボヌクレアーゼの活性の測定は、前記の、一本鎖RNAを基質とする方法により実施することができる。切断部位は、切断したRNAを鋳型とし、該RNAに相補的なプライマーと逆転写酵素を用いたプライマー・エクステンションにより同定することができる。前記のプライマー・エクステンションでは切断部位で伸長反応が停止するため、伸長鎖の鎖長を電気泳動により決定すれば切断部位を同定することができる。さらに塩基配列特異性を厳密に同定するには、任意の配列を有するオリゴリボヌクレオチドを化学的に合成し、候補遺伝子の発現産物を作用させた後、変性アクリルアミドゲル電気泳動等によって切断の有無を判定すればよい。
3.本発明のポリペプチドの製造方法
本発明のポリペプチドは、例えば、(1)本発明のポリペプチドを生産する微生物の培養物からの精製、(2)本発明のポリペプチドをコードする核酸を含有する形質転換体の培養物からの精製、等の方法により製造することができる。
本発明のポリペプチドは、例えば、(1)本発明のポリペプチドを生産する微生物の培養物からの精製、(2)本発明のポリペプチドをコードする核酸を含有する形質転換体の培養物からの精製、等の方法により製造することができる。
本発明のポリペプチドを生産する微生物としては、本発明を特に限定するものではないが、Deinococcus属およびMycobacterium属に属する細菌が例示される。例えば、D. radioduran、M. bovis、特に好適にはD. radioduran R1株、M. bovis BCG株より本発明のポリペプチドを取得することができる。前記微生物の培養はその微生物の生育に適した条件で行えばよい。菌体あるいは培養液中に生産された目的のポリペプチドは、通常のタンパク質の精製に用いられる方法、例えば菌体の破砕、沈殿法(硫安塩析等)による分画、各種のクロマトグラフィー(イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、分子ふるいクロマトグラフィー)等、あるいはこれらを組み合わせて精製することができる。
前記の、本発明のポリペプチドをコードする核酸を含む組換えDNAで形質転換された形質転換体より、本発明のポリペプチドを取得することができる。前記の組換えDNAは、好ましくはポリペプチドをコードする核酸の上流に機能的に接続された適切なプロモーターが配置されている。なお、本発明のポリペプチドは宿主に対して致死的な作用を示すことがあるので、前記のプロモーター、ならびにプロモーターを含めた発現システムは本発明のポリペプチドをコードする核酸からの転写を厳密に制御しうるものであることが好ましい。このようなシステムとして、前記のpETシステム、pColdシステムが例示される。
宿主となる細胞へは前記の組換えDNAがそのまま導入されてもよく、適切なベクター、例えばプラスミドベクター、ファージベクター、ウイルスベクターに挿入されて導入されてもよい。さらに、前記の組換えDNAが宿主の染色体に組み込まれていても構わない。形質転換される宿主には特に限定はなく、例えば、大腸菌、枯草菌、酵母、糸状菌、植物、動物、植物培養細胞、動物培養細胞等、組換えDNAの分野で通常使用されている宿主が挙げられる。
これらの形質転換体で産生された本発明のポリペプチドは、前記のような精製手法を利用して精製することができる。本発明のポリペプチドをコードする核酸が、前記ポリペプチドの精製を容易とするためのペプチドが付加されたポリペプチドをコードするものであった場合には、精製は非常に容易となる。付加されたペプチドに応じた精製手法、例えば、ヒスチジン−タグに対しては金属キレート樹脂を、グルタチオン−S−トランスフェラーゼに対してはグルタチオン固定化樹脂を、それぞれ使用することにより、高純度のポリペプチドを簡便な操作で得ることができる。
4.本発明のポリペプチドを用いた一本鎖RNAの分解
本発明のポリペプチドを用いることにより、一本鎖RNAを分解し、RNA分解物を製造することができる。本発明のポリペプチドは塩基配列特異的にRNAを切断しうることから、生成するRNA分解物の平均の鎖長は前記ポリペプチドに認識される塩基配列の出現頻度に相関する。すなわち、本発明によりある鎖長分布を有するRNA分解物が提供される。さらに、その配列特異性を利用してRNA中の特定の領域を切り出すことも可能である。
本発明のポリペプチドを用いることにより、一本鎖RNAを分解し、RNA分解物を製造することができる。本発明のポリペプチドは塩基配列特異的にRNAを切断しうることから、生成するRNA分解物の平均の鎖長は前記ポリペプチドに認識される塩基配列の出現頻度に相関する。すなわち、本発明によりある鎖長分布を有するRNA分解物が提供される。さらに、その配列特異性を利用してRNA中の特定の領域を切り出すことも可能である。
さらに、本発明のポリペプチドにより一本鎖RNAを選択的に分解することができる。本発明の一つの態様として、タンパク質合成系、例えば無細胞翻訳系や形質転換体中のmRNAを本発明のポリペプチドで分解し、タンパク質の合成を阻害することができる。この際、本発明のポリペプチドに認識される塩基配列を含有しないように人為的に作製した、所望のタンパク質をコードするmRNAを前記の系に存在させておくことにより、当該mRNAのみが分解を免れ、系内では所望のタンパク質が特異的に生成される。本態様は、特に高純度のタンパク質の製造に有用である。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
また、本明細書に記載の操作のうち、基本的な操作については2001年、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー発行、J.サムブルック(J.Sambrook)ら編集、モレキュラー クローニング:ア ラボラトリー マニュアル第3版(Molecular Cloning : A Laboratory Manual, 3rd ed.)に記載の方法によった。
実施例1 D. radioduran R1株由来DR0662、M. bovis BCG株由来Mb2014c Homolog の単離と発現プラスミドの構築
Deinococcus radioduran R1株由来DR0662、Mycobacterium bovis BCG株由来Mb2014c Homologの各遺伝子について、そこにコードされているポリペプチドのアミノ酸配列および塩基配列をNCBI データベースより入手した(accession No. NP_294385およびNC_001263、NP_855664およびNC_002945)。DR0662の塩基配列情報より、ポリペプチド全長をコードする領域のDNAをPCRで増幅できるように、プライマーDR0662−F(配列番号5)およびプライマーDR0662−R(配列番号6)をそれぞれ合成した。
Deinococcus radioduran R1株由来DR0662、Mycobacterium bovis BCG株由来Mb2014c Homologの各遺伝子について、そこにコードされているポリペプチドのアミノ酸配列および塩基配列をNCBI データベースより入手した(accession No. NP_294385およびNC_001263、NP_855664およびNC_002945)。DR0662の塩基配列情報より、ポリペプチド全長をコードする領域のDNAをPCRで増幅できるように、プライマーDR0662−F(配列番号5)およびプライマーDR0662−R(配列番号6)をそれぞれ合成した。
Deinococcus radioduran R1株のゲノムDNAはATCCより入手した(ATCC No. 13939D)。50ngのDeinococcus radioduran R1株ゲノムDNA、プライマーDR0662−F およびDR0662−Rを使用し、Pyrobest DNA polymerase(タカラバイオ社製)を用いたPCRを実施して368bpの増幅DNA断片を得た。この増幅断片を制限酵素NdeIおよびXhoIで消化してアガロース電気泳動に供し、泳動後のゲルより347bpのDNA断片をゲルより回収した。また、Mycobacterium bovis BCG株由来Mb2014c Homologについては配列番号7に示した365bpのdsDNAを化学的に合成したうえ、これをNdeIおよびXhoIで消化して344bpの制限酵素消化DNA断片を得た。制限酵素NdeIおよびXhoIで消化しておいたpET21aベクター(ノバジェン社製)に上記の347bpのDNA断片または344bpのDNA断片を接続して得られた組換えプラスミドで大腸菌JM109株をトランスフォーメーションした。こうして得られた形質転換体のコロニーよりプラスミドを調製し、その塩基配列を確認したうえ、これらをそれぞれ発現ベクターpET−DR0662およびpET−Mb2014cHlgと命名した。
こうして得られた、発現ベクターpET−DR0662に挿入されたDeinococcus radioduran R1株由来DR0662ポリペプチドをコードする塩基配列を配列番号3に、該ポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号1にそれぞれ示す。発現ベクターpET−Mb2014cHlgに挿入されたMycobacterium bovis BCG株由来Mb2014c Homologポリペプチドをコードする塩基配列を配列番号4に、該ポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号2にそれぞれ示す。なお、前記の発現ベクターpET−DR0662およびpET−Mb2014cHlgによれば配列番号1または2のアミノ酸配列のポリペプチドのC末端に6残基のヒスチジンを含む8アミノ酸残基からなるヒスチジン−タグが付加されたポリペプチドが発現される。
実施例2 D. radioduran R1株由来DR0662、M. bovis BCG株由来Mb2014c Homologポリペプチドの調製
実施例1で得られた発現ベクターpET−DR0662またはpET−Mb2014cHlgで大腸菌BL21(DE3)株(ノバジェン社製)をトランスフォーメーションし、発現用大腸菌pET−DR0662/BL21(DE3)およびpET−Mb2014cHlg/BL21(DE3)を得た。pET−DR0662/BL21(DE3)またはpET−Mb2014cHlg/BL21(DE3)を100μg/mlのアンピシリンを含む5mlのLB培地中、37℃で培養し、OD600nm=0.6になったところで、IPTG(タカラバイオ社製)を最終濃度1mMになるように加えてポリペプチドの発現を誘導した。誘導開始後2時間後に培養を終了し、菌体を遠心分離により回収した。菌体を300μlのリシスバッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、10mM イミダゾール、pH8.0)に懸濁した後、超音波破砕機(Handy sonic、トミー社製)を用いて菌体を破砕した。遠心分離により回収した上清に20μlのNi−NTA agarose(キアゲン社製)を加え、4℃、30分間放置した。遠心分離して回収した沈澱を100μlの洗浄バッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、20mM イミダゾール、pH8.0)で2回洗浄した。洗浄後の沈殿に20μlの溶出バッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、250mM イミダゾール、pH8.0)を加えて懸濁し、遠心して上清を回収した。同じ溶出操作をさらに2回繰り返し、合計60μlの、DR0662およびMb2014c Homologポリペプチドを含む試料を得た。この試料の一部をSDS−PAGEに供して予想されるサイズのポリペプチドが含有されていることを確認した。また、試料中のDR0662およびMb2014c Homologタンパク濃度はそれぞれ約25ng/μlおよび約6.25ng/μlであった。
実施例1で得られた発現ベクターpET−DR0662またはpET−Mb2014cHlgで大腸菌BL21(DE3)株(ノバジェン社製)をトランスフォーメーションし、発現用大腸菌pET−DR0662/BL21(DE3)およびpET−Mb2014cHlg/BL21(DE3)を得た。pET−DR0662/BL21(DE3)またはpET−Mb2014cHlg/BL21(DE3)を100μg/mlのアンピシリンを含む5mlのLB培地中、37℃で培養し、OD600nm=0.6になったところで、IPTG(タカラバイオ社製)を最終濃度1mMになるように加えてポリペプチドの発現を誘導した。誘導開始後2時間後に培養を終了し、菌体を遠心分離により回収した。菌体を300μlのリシスバッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、10mM イミダゾール、pH8.0)に懸濁した後、超音波破砕機(Handy sonic、トミー社製)を用いて菌体を破砕した。遠心分離により回収した上清に20μlのNi−NTA agarose(キアゲン社製)を加え、4℃、30分間放置した。遠心分離して回収した沈澱を100μlの洗浄バッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、20mM イミダゾール、pH8.0)で2回洗浄した。洗浄後の沈殿に20μlの溶出バッファー(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、250mM イミダゾール、pH8.0)を加えて懸濁し、遠心して上清を回収した。同じ溶出操作をさらに2回繰り返し、合計60μlの、DR0662およびMb2014c Homologポリペプチドを含む試料を得た。この試料の一部をSDS−PAGEに供して予想されるサイズのポリペプチドが含有されていることを確認した。また、試料中のDR0662およびMb2014c Homologタンパク濃度はそれぞれ約25ng/μlおよび約6.25ng/μlであった。
実施例3 オリゴリボヌクレオチドを基質としたDR0662およびMb2014c Homologポリペプチドの塩基配列特異性の同定
実施例2で得られたDR0662およびMb2014c Homologポリペプチドのリボヌクレアーゼ活性の塩基配列特異性を調べるために、オリゴリボヌクレオチドを合成し、切断アッセイを行った。
実施例2で得られたDR0662およびMb2014c Homologポリペプチドのリボヌクレアーゼ活性の塩基配列特異性を調べるために、オリゴリボヌクレオチドを合成し、切断アッセイを行った。
基質として、配列番号8〜14に塩基配列を示したオリゴリボヌクレオチド7種を合成した。10μM オリゴリボヌクレオチド、2.5ng/μlの実施例2で得たDR0662またはMb2014c Homolog ポリペプチド、10mM Tris−HCl(pH7.5)からなる5μlの反応液を37℃、30分間インキュベートした。反応物を20%変性アクリルアミドゲル(20%アクリルアミド、7M尿素、0.5×TBEバッファー)電気泳動に供し、SYBR GREEN II(タカラバイオ社製)で染色した後、蛍光イメージアナライザーFMBIOII Multiview(タカラバイオ社製)を用いて、蛍光画像を解析した。各オリゴリボヌクレオチドの切断の状況を表1に示す。
切断の状況は完全切断を+++、部分切断を++、ごく弱い切断を+、完全未分解を−で示した。さらに、それぞれのオリゴリボヌクレオチドの切断の有無および切断の強さから、切断部位周辺の塩基配列を比較し、配列の特異性を評価した。この結果を表2に示す。
切断の状況は完全切断を+++、部分切断を++、ごく弱い切断を+、完全未分解を−で示した。さらに、それぞれのオリゴリボヌクレオチドの切断の有無および切断の強さから、切断部位周辺の塩基配列を比較し、配列の特異性を評価した。この結果を表2に示す。
以上の結果から、DR0662ポリペプチドは、5’−UU/CCUUU−3’の配列(/は切断部位を示す)を優先的に認識してRNAを切断することが明らかになった。また、Mb2014c Homologポリペプチドは5’−U/CCUU−3’の配列を優先的に認識してRNAを切断することが明らかになった。MazFは5’−N/ACA−3’(Nは任意のリボヌクレオチド)を切断することが報告されているが(非特許文献7、8)、DR0662ポリペプチドおよびMb2014c HomologポリペプチドはMazFとは全く異なる塩基配列特異性を有するエンドリボヌクレアーゼであることが明らかになった。
本発明により、新規な配列特異的エンドリボヌクレアーゼが提供される。前記酵素はRNA中の特定の配列を認識して切断することができることから、RNA分子の解析、RNA断片の作成、細胞内でのRNA切断を介した細胞の制御(例えばタンパク質生成の阻害)等に有用である。
SEQ ID NO:5; PCR primer DR0662-F to amplify a DNA fragment encoding DR0662 protein.
SEQ ID NO:6; PCR primer DR0662-R to amplify a DNA fragment encoding DR0662 protein.
SEQ ID NO:7; synthetic DNA encoding Mb2014c homolog protein.
SEQ ID NO:8; Oligoribonucleotide MRI031.
SEQ ID NO:9; Oligoribonucleotide MRI019.
SEQ ID NO:10; Oligoribonucleotide MRI021.
SEQ ID NO:11; Oligoribonucleotide MRI023.
SEQ ID NO:12; Oligoribonucleotide MRI024.
SEQ ID NO:13; Oligoribonucleotide MRI025.
SEQ ID NO:14; Oligoribonucleotide MRI026.
SEQ ID NO:6; PCR primer DR0662-R to amplify a DNA fragment encoding DR0662 protein.
SEQ ID NO:7; synthetic DNA encoding Mb2014c homolog protein.
SEQ ID NO:8; Oligoribonucleotide MRI031.
SEQ ID NO:9; Oligoribonucleotide MRI019.
SEQ ID NO:10; Oligoribonucleotide MRI021.
SEQ ID NO:11; Oligoribonucleotide MRI023.
SEQ ID NO:12; Oligoribonucleotide MRI024.
SEQ ID NO:13; Oligoribonucleotide MRI025.
SEQ ID NO:14; Oligoribonucleotide MRI026.
Claims (9)
- 配列表の配列番号1または2記載のアミノ酸配列、または該配列において1個以上のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入もしくは置換の少なくとも1つを有するアミノ酸配列で示され、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチド。
- 請求項1記載のポリペプチドをコードする核酸。
- 配列表の配列番号3または4記載の塩基配列を有することを特徴とする請求項2記載の核酸。
- 請求項2または請求項3記載の核酸にストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能であり、かつ配列特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有するポリペプチドをコードする核酸。
- 請求項2〜4いずれか1項に記載の核酸を含んでなる組換えDNA。
- 請求項5記載の組換えDNAにより形質転換されてなる形質転換体。
- 請求項6記載の形質転換体を培養する工程、および該培養物中より配列特異的なRNA切断活性を有するポリペプチドを採取する工程を包含することを特徴とする請求項1のポリペプチドの製造方法。
- 一本鎖RNAに請求項1記載のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNA分解物の製造方法。
- 一本鎖RNAに請求項1記載のポリペプチドを作用させる工程を包含することを特徴とする、一本鎖RNAの分解方法。
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