WO2019065968A1 - 発現カセット - Google Patents

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WO2019065968A1
WO2019065968A1 PCT/JP2018/036259 JP2018036259W WO2019065968A1 WO 2019065968 A1 WO2019065968 A1 WO 2019065968A1 JP 2018036259 W JP2018036259 W JP 2018036259W WO 2019065968 A1 WO2019065968 A1 WO 2019065968A1
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nucleic acid
expression cassette
promoter
expression
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PCT/JP2018/036259
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賢宏 村上
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Ｓｐｉｂｅｒ株式会社
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    • C12Y301/21—Endodeoxyribonucleases producing 5'-phosphomonoesters (3.1.21)
    • C12Y301/21001—Deoxyribonuclease I (3.1.21.1)
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    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01017—Lysozyme (3.2.1.17)
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    • C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
    • C12Y304/13—Dipeptidases (3.4.13)
    • C12Y304/13022—D-Ala-D-Ala dipeptidase (3.4.13.22)
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    • C12N2840/00—Vectors comprising a special translation-regulating system
    • C12N2840/10—Vectors comprising a special translation-regulating system regulates levels of translation

Definitions

  • the present invention relates to an expression cassette, and more particularly to an expression cassette for expressing a plurality of types of genes including a gene encoding a target protein.
  • the target protein may be expressed, and the expression amount or the expression timing of a gene different from the gene encoding the target protein may be controlled.
  • the lytic enzyme when expressing a target protein and a lytic enzyme that lyses cells, it is desirable that the lytic enzyme express an amount capable of lysing cells at a timing when a desired amount of the target protein is obtained.
  • Patent Document 1 As a system for expressing a plurality of types of genes including a gene encoding a target protein in the same cell, for example, after a desired amount of the target protein is expressed, expression of another gene under the control of another promoter is induced Systems are known (Patent Document 1). However, in this method, another gene different from the gene encoding the target protein may not be expressed in a desired amount. For example, when a protein other than the target protein is a cytolytic enzyme, after expressing the target protein in a desired amount, the host cell can be expressed to a soluble amount even if an attempt is made to induce expression of the lytic enzyme. There is a problem that it can not do.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 2003-219895
  • the present invention is capable of expressing a plurality of types of genes including a gene encoding a target protein, and expressing a gene other than the gene encoding the target protein in a lower amount than the gene encoding the target protein
  • the purpose is to provide a cassette.
  • the expression cassette comprises a first nucleic acid and a second nucleic acid each containing a gene under the drive of one promoter, and a terminator between the first nucleic acid and the second nucleic acid.
  • the respective genes contained in the first nucleic acid and the second nucleic acid can be expressed, and the expression amount of the gene contained in the second nucleic acid downstream of the terminator is contained in the first nucleic acid It has been found that the expression level of the gene is lower than that of the
  • the present invention provides, for example, the following [1] to [17].
  • [1] What is claimed is: 1. An expression cassette comprising, in order from 5 'to 3' of the sense strand, a promoter, and a first nucleic acid operably linked to the promoter, a terminator and a second nucleic acid, The first nucleic acid and the second nucleic acid each comprise at least one gene, Expression cassette.
  • RBS modified ribosome binding site
  • the structural protein is a protein selected from the group consisting of keratin, collagen, elastin, resilin, silkworm silk and spider silk, or a protein derived therefrom.
  • the second nucleic acid comprises a gene encoding a protein having an activity to lyse host cells and / or a gene encoding a deoxyribonuclease.
  • [15] [13] The method for producing a recombinant cell according to [13], wherein the expression cassette is introduced into genomic DNA of a host cell.
  • a method for producing a target protein comprising the step of culturing the recombinant cell according to [13] under conditions in which the target protein can be expressed.
  • the method according to [16] which comprises activating the promoter by induction with a drug, induction by temperature change, or induction by starvation.
  • the method according to [17] wherein the drug-induced induction is IPTG-induced.
  • a plurality of genes can be expressed under one promoter drive, and genes downstream of a terminator can be expressed lower than genes upstream.
  • genes downstream of a terminator can be expressed lower than genes upstream.
  • Figure 2 is a graph showing spider silk protein (SSP) concentration versus induction time.
  • the abscissa represents the induction time (hr), and the ordinate represents the relative value to the SSP concentration at 20 hours of induction of cassette 0.
  • It is a graph which shows the turbidity of the culture solution in OD600 to culture time.
  • the horizontal axis shows the culture time (hr), and the vertical axis shows the relative value to the turbidity of the culture solution at OD600 at 35 hours from the start of culture of cassette 0.
  • the abscissa represents the induction time (hr), and the ordinate represents the relative value to the SSP concentration at 20 hours of induction of cassette 0.
  • the horizontal axis shows the culture time (hr), and the vertical axis shows the relative value to the turbidity of the culture solution at OD600 at 35 hours from the start of culture of cassette 0.
  • the expression cassette means a DNA fragment in which a promoter and a terminator are linked to a nucleic acid containing a gene.
  • the expression cassette according to the present embodiment is an expression cassette comprising, in order of the 5 'to 3' of the sense strand, a promoter and a first nucleic acid operably linked to the promoter, a terminator and a second nucleic acid in this order.
  • An expression cassette, wherein the first and second nucleic acids each comprise at least one gene.
  • the promoter is not limited as long as it functions in the host cell.
  • promoters derived from E. coli or phage such as trp promoter (Ptrp), lac promoter, PL promoter, PR promoter, T7 promoter, etc.
  • Promoter in which two Ptrps are connected in series (Ptrp ⁇ 2), tac promoter, lacT7 promoter Artificially designed and modified promoters such as lacT7.1 promoter, lacT7.2 promoter, lacT7.3 promoter, lacT7.4 promoter, lacT7.5 promoter, let I promoter, araBAD promoter, rhaBAD promoter, xylF promoter, xylA Promoter, phoA promoter, cstA promoter and cstA-lacZ promoter, promoter of glycolytic gene such as hexose kinase, PHO5 promoter, PGK promoter Data, GAP promoter, ADH promoter, gal 1 promoter, gal 10 promoter, heat shock polypeptide promoter, MF.alpha.1 promoter, CUP 1 promoter, pGAP promoter, PGCW14 promoter, can be used AOX1 promoter, MOX promoter and the like.
  • an expression inducible promoter is preferred.
  • An expression-inducible promoter can control transcription due to the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as temperature, osmotic pressure or an increase or decrease in pH value.
  • IPTG isopropylthiol- ⁇ -D-galactoside
  • araBAD promoter induced by arabinose
  • trp promoter induced
  • terminator transcription termination sequence
  • any base sequence that terminates transcription initiated by a promoter in a host cell can be used. It may be a prokaryote or eukaryote-derived terminator or a phage-derived terminator. Examples of bacteriophage terminators include T7 terminator, T3 terminator, and SP6 terminator.
  • a terminator corresponding to the promoter used it is preferable, but not limited to, to use a terminator corresponding to the promoter used.
  • the promoter is a T7 promoter, it is preferred to use a T7 terminator.
  • the terminator may be contained other than between the first nucleic acid and the second nucleic acid, for example, may be contained downstream of the second nucleic acid.
  • a terminator may or may not be included after the last gene transcribed by the promoter.
  • the expression cassette of the present invention comprises at least a first nucleic acid and a second nucleic acid.
  • the present invention is not limited to this, and may further have one or more nucleic acids.
  • the expression cassette of the present invention may, for example, further comprise a third nucleic acid.
  • the first nucleic acid and the second nucleic acid each comprise at least one gene.
  • each nucleic acid may contain two or more genes, or two or more genes may be different or the same.
  • a gene means a specific region on a nucleic acid (DNA) molecule containing transcript information corresponding to the primary structure of a protein or transcript such as transfer RNA (tRNA) or ribosomal RNA.
  • the nucleic acid may also contain, for example, a spacer, a terminator, a ribosome binding site (RBS) and the like in addition to the gene.
  • Expression of a gene includes that a protein is synthesized based on genetic information of a gene and that a transcript is synthesized based on genetic information of the gene (transcription).
  • the present invention has a terminator sequence between the first and second nucleic acids. It is known that transcription is not completely terminated by the terminator and 20 to 30% is read through. Read-through is the fact that transcription that would normally be terminated by a terminator is not terminated, and transcription is continued. In the case of the T7 terminator, about 30% read-through is said to occur (Merck pET system manual page 18).
  • the present invention utilizes this read-through to control the expression of genes after the terminator. That is, by having a terminator between the first nucleic acid and the second nucleic acid under the drive of one promoter, the gene contained in the second nucleic acid is transcribed by readthrough, but the number of copies to be transcribed is Of the gene contained in the first nucleic acid. When the number of copies to be transcribed is small, the expression level of the gene (the number of molecules of the protein if it is a protein-encoding gene) decreases, so the expression level of the gene contained in the second nucleic acid is It becomes lower than the expression level of the gene contained in one nucleic acid.
  • the expression of the gene contained in the second nucleic acid is suppressed low, but not completely suppressed. Therefore, transcription is not completely terminated by the terminator present between the first and second nucleic acids downstream of one promoter sequence.
  • the complete termination of transcription can be confirmed by, for example, RT-PCR.
  • the frequency of read-through is: transcript amount of gene contained in second nucleic acid / transcription amount of gene contained in first nucleic acid ⁇ 100 (%), or expression amount of gene contained in second nucleic acid / first It can be calculated as the expression amount of the gene contained in the nucleic acid of x 100 (%).
  • the transcription amount of each gene can be confirmed, for example, by RT-PCR or the like.
  • the expression level of each gene can be confirmed by, for example, HPLC, SDS-PAGE or the like.
  • the frequency of read through is preferably 10 to 40%, more preferably 20 to 30%.
  • the terminator sequence is provided between the first nucleic acid and the second nucleic acid, as described above, the expression of the gene contained in the second nucleic acid is suppressed by the read-through. Therefore, it is preferable that the gene contained in the first nucleic acid whose expression is not suppressed by read-through is a gene encoding a target protein. More preferably, the first nucleic acid comprises a gene encoding a structural protein.
  • the gene contained in the second nucleic acid whose expression is suppressed by read-through for example, a gene sequence encoding a protein having an activity of lysing host cells and / or a gene encoding a deoxyribonuclease are preferable.
  • the first nucleic acid contains a gene encoding a structural protein and the second nucleic acid contains a gene encoding a protein having an activity of lysing host cells and / or a gene encoding a deoxyribonuclease. preferable.
  • the target protein means a protein that is targeted for use after recovery and the like after expression according to a protein expression method.
  • the target protein may include any protein that is preferably manufactured on an industrial scale, and examples include proteins that can be used for industrial use, proteins that can be used for medical use, and structural proteins.
  • proteins that can be used for industrial or medical use include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membrane or transport proteins, antigens used for vaccination, vaccines, antigen binding proteins, immunostimulatory proteins, Allergens and full-length antibodies or antibody fragments or derivatives can be mentioned.
  • Specific examples of structural proteins include fibroin (eg, spider silk, silkworm silk, etc.), keratin, collagen, elastin, resilin, fragments of these proteins, proteins derived therefrom, and the like.
  • the fibroin-like protein spider silk or silkworm silk-derived protein may be a naturally-occurring protein (naturally-derived fibroin) or an artificially-produced protein (modified fibroin), for example Formula 1: [(A) n Motif-REP] m or Formula 2: [(A) n Motif -REP] m- (A) A protein containing a domain sequence represented by an n motif.
  • an amino acid sequence may be further added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence.
  • An N-terminal sequence and a C-terminal sequence are typically, but not limited to, regions having no repeat of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 amino acids.
  • n motif indicates an amino acid sequence mainly comprising an alanine residue, and the number of amino acid residues is 2 to 27.
  • the number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16 .
  • the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in (A) n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning it consists only of alanine residues).
  • At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may consist of only alanine residues.
  • REP represents an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues.
  • the REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues.
  • m is an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300.
  • the plurality of (A) n motifs may be identical to each other or different from each other.
  • the plurality of REPs may be identical amino acid sequences to each other or different amino acid sequences.
  • the modified fibroin is represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m (wherein, in formula 1, (A) n motif represents an amino acid sequence composed of 4 to 20 amino acid residues and A) The number of alanine residues is 80% or more based on the total number of amino acid residues in the n motif REP represents an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues, m represents an integer of 8 to 300.
  • a plurality of (A) n motifs may be identical amino acid sequences to each other or different amino acid sequences, and a plurality of REPs may be identical amino acid sequences to each other or different amino acid sequences). .
  • the modified fibroin is, for example, a modification of the amino acid sequence corresponding to substitution, deletion, insertion and / or addition of, for example, one or more amino acid residues to the gene sequence of cloned naturally-derived fibroin. Can be obtained by Substitutions, deletions, insertions and / or additions of amino acid residues can be carried out by methods known to those skilled in the art such as partial directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983) and the like.
  • Naturally occurring fibroin includes, for example, fibroin (spider silk) produced by spiders and fibroin produced by insects.
  • Spider silks include, for example, spiders belonging to the genus Araneus such as spider spiders, spider spiders, spider spiders, blue spider spiders, and spider spiders, spider spiders belonging to the genus Neoscona such as spider spiders, spider spiders, spider spiders and spider spiders Spiders belonging to the genus Gounimorpha (Pronus) such as Trichoderma spp., Spiders belonging to the genus Torino Fundames (Genes Cytorachne) such as Torino Fundames and Otorino Fundacis, Genus Gasteracantha such as Togegumo and Tibusatgummo , Spiders belonging to the genus Oryza and spiders belonging to the genus Ordgarius, such as the spider Ormothus, or Mosquitoes belonging to the genus Angiope (Argnio), spiders belonging to the genus Arachnura, spiders belonging to the genus Arachnura, spiders belonging to the genus
  • Spiders belonging to the genus Menosira spiders belonging to the genus Pythium (Dyschiriognatha) such as the dog spider spider, spiders belonging to the genus Latrodectus (such as the genus Latrodectus) such as the spider spider, the spider spider, the spider spider, and the spider spider and the Euprostenops Spiders produced by spiders belonging to the family Agnagidae (Tetragnathidae), such as spiders belonging to the genus Euprosthenops Luk etc. are mentioned.
  • fibroin produced by insects include Bombyx mori (Bombyx mori), Quwaco (Bombyx mandarina), pemphigus (Antheraea yamamai), moth (Anteraea pernyi), moth (Eriogyna pyretorum), moth (Pilosamia Cynthia ricini) ), Silk proteins produced by silkworms such as silkworms (Samia cynthia), chestnut beetles (Caligura japonica), tussah silkworms (Antheraea mylitta), and muga silkworms (Antheraea assama), and larvae of the hornets (Vespa simillima xanthoptera) Hornet silk protein is mentioned.
  • a protein derived from collagen for example, a protein comprising a domain sequence represented by the formula 3: [REP2] o (wherein, in the formula 3, o represents an integer of 5 to 300.
  • REP2 is Gly-X-Y to An amino acid sequence to be constructed is shown, and X and Y each represent any amino acid residue other than Gly, and the plurality of REP2 may be identical amino acid sequences to each other or may be different amino acid sequences.
  • a protein comprising a domain sequence represented by the formula 4: [REP3] p (wherein, in the formula 4, p represents an integer of 4 to 300.
  • REP3 is Ser-1 J1 J-1)
  • J is any amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser and Thr U is any one.
  • the amino acid residue is preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser.
  • the plurality of REP3 present may be the same or different amino acid sequences. Can be mentioned.
  • a protein derived from elastin for example, a protein having an amino acid sequence such as Accession Nos. AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine) of GenBank of NCBI can be mentioned. Specifically, a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be mentioned.
  • a protein derived from keratin for example, type I keratin of Capra hircus etc. can be mentioned. Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (the amino acid sequence of GenBank Accession No. ACY30466 of NCBI) can be mentioned.
  • the expression level of the gene contained in the second nucleic acid becomes lower than the expression level of the gene contained in the first nucleic acid. Therefore, the expression level of the protein encoded by the gene contained in the second nucleic acid is also lower than the expression level of the protein encoded by the gene contained in the first nucleic acid.
  • the protein encoded by the gene contained in the second nucleic acid may be different from or the same as the protein encoded by the gene contained in the first nucleic acid.
  • the gene contained in the second nucleic acid is not limited to one type, and may be two, three, four, or a plurality of genes.
  • a protein that suppresses the expression level a protein that affects the expression of a gene contained in the first nucleic acid can be mentioned.
  • hydrolases, nucleolytic enzymes, oxidoreductases, transferases, eliminases, isomerase enzymes, and the like can be mentioned.
  • hydrolase examples include lytic enzyme, protease, amylase and lipase.
  • the lytic enzyme is not particularly limited as long as it is a protein having an activity of lysing host cells.
  • holin which is a cell wall degrading enzyme, endolysin, pectinase, lysozyme, cellulase, thymolyase, dorisase and VanX having a lytic activity related to vancomycin resistance can be mentioned.
  • lytic enzymes cooperate to effectively lyse host cells.
  • multiple genes encoding these enzymes may be included in the nucleic acid after (downstream) the first nucleic acid, for example, in the second nucleic acid.
  • the S gene encoding holin of Enterobacteriology phage lambda (Gene ID of NCBI GenBank: 5740919)
  • the R gene encoding endolysin The SRRz of Enterobacteriology phage lambda consisting of Rz gene (Gene ID of the NCBI GenBank: 2703481) encoding the cell lysis protein (Gene ID of the GenBank of NCBI: 2703480) can be mentioned.
  • the second nucleic acid may comprise one or more genes selected from the group consisting of lysozyme gene, VanX gene, S gene, R gene, and Rz gene.
  • the second nucleic acid may contain the sequence of the S gene, and the third nucleic acid contained downstream thereof may contain the sequence of the R gene.
  • the second nucleic acid may contain the sequences of the S gene, the R gene, and the Rz gene.
  • the nucleolytic enzyme examples include deoxyribonuclease (DNase), ribonuclease (RNase), etc.
  • DNase for example, TaqI derived from thermophilic bacteria, EndA of E. coli periplasm, and DNase I gene derived from bovine pancreas, etc. are mentioned.
  • the second nucleic acid preferably contains a gene encoding a deoxyribonuclease, and more preferably contains a DNase I gene.
  • the expression level of the gene contained in the second nucleic acid is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and more preferably 20% or less based on the expression level of the gene contained in the first nucleic acid. It is further preferred that in addition, when the first nucleic acid contains a gene encoding a target protein, the expression amount of the gene contained in the second nucleic acid is 40% or less of the expression amount of the gene encoding the target protein Is more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less.
  • the expression amount of the lytic enzyme or a gene encoding the lytic enzyme group is preferably 20% or less of the expression amount of the gene encoding the target protein.
  • the ribosome binding site (RBS) is a sequence located upstream of the translation initiation codon of each gene, for ribosome binding to initiate translation.
  • RBS Ribosome binding site
  • Modification of the RBS sequence means that the natural RBS sequence is mutated by base deletion, insertion or substitution. Since the ribosome binds to a region rich in purine bases (adenine guanine) having a length of 3 to 9 bases, expression frequency can be suppressed by reducing the content of these bases.
  • the modification of the RBS sequence can be a mutation which reduces the number of adenine and / or guanine by deletion or substitution in the above-mentioned purine base-rich region of 3 to 9 bases in length.
  • thymine or cytosine can be mentioned as adenine or guanine.
  • the modified RBS sequence may comprise 1 to 10 bases of substitution, deletion or insertion relative to the native RBS sequence.
  • the modified RBS sequence is, for example, 1 to 9 bases, 1 to 8 bases, 1 to 7 bases, 1 to 6 bases, 1 to 5 bases, 1 to 4 bases, 1 to 4 bases relative to the natural RBS sequence. It may include substitution of 3 bases or 1 to 2 bases.
  • a modified RBS sequence is, for example, a mutation that substitutes the 8th a from the 5 'end to c in the sequence of RBS 1 shown in SEQ ID NO: 3, Mutations or their corresponding mutations in other naturally occurring RBS sequences may be included.
  • positions including the above mutations in RBS1 in other naturally occurring RBS sequences are identified using conventional methods such as sequence alignment, and similar mutations are included. It should be changed to
  • a spacer having an arbitrary sequence may or may not be present between the terminator sequence and the RBS sequence.
  • the length of the spacer is not particularly limited as long as the transfer control function can be exhibited.
  • the expression cassette of the present invention is inserted into an expression vector and used for protein expression.
  • any vector capable of autonomous replication in a host cell or integration into the host cell genomic DNA can be used.
  • the type of expression vector can be appropriately selected according to the type of host cell, such as, for example, a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a fosmid vector, and an artificial chromosome vector.
  • prokaryotic cells and eukaryotic cells such as yeast cells, filamentous fungal cells, insect cells, animal cells and plant cells can be suitably used.
  • prokaryotic host cells such as bacteria include microorganisms belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium and Pseudomonas. .
  • Preferred examples of prokaryotes include, for example, E. coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas, Corynebacterium, and Lactococcus.
  • the host cell is preferably Escherichia coli.
  • microorganisms belonging to the genus Escherichia include, for example, Escherichia coli BL21 (Novagen), Escherichia coli BL21 (DE3) (Life Technologies), Escherichia coli BLR (DE3) (Merck Millipore), Escherichia coli DH1, Escherichia coli E. coli GI698, E. coli HB101, E. coli JM109, E. coli K5 (ATCC 23506), E. coli KY3276, E. coli MC 1000, E. coli MG1655 (ATCC 47076), E. coli No. 49, E. coli Rosetta (DE3) (Novagen), E. coli TB1, E.
  • E. coli Tuner Novagen
  • E. coli Tuner DE3 (Novagen)
  • E. coli W1485 E. coli W3110 (E. coli) ATCC 27325)
  • Escherichia coli XL1-Blue Escherichia coli XL2-Blue, and the like.
  • any method for introducing the present expression cassette into the host cell any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell.
  • a method using calcium ion [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], protoplast method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-248394), or Gene, 17, 107 (1982) or Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979). It can be mentioned.
  • Transformation of a microorganism belonging to the genus Brevibacillus may be carried out, for example, by the method of Takahashi et al. (J. Bacteriol., 1983, 156: 1130-1134) or the method of Takagi et al. (Agric. Biol. Chem., 1989, 53: 3099 Or by the method of Okamoto et al. (Biosci. Biotechnol. Biochem., 1997, 61: 202-203).
  • vectors into which this expression cassette is introduced include pBTrp2, pBTac1 and pBTac2 (all commercially available from Boehringer Mannheim), pKK233-2 (manufactured by Pharmacia), pSE280 (Invitrogen) PGEMEX-1 (Promega), pQE-8 (QIAGEN), pKYP10 (JP-A-58-110600), pKYP200 [Agric. Biol. Chem. , 48, 669 (1984)], pLSA1 [Agric. Biol. Chem. , 53, 277 (1989)], pGEL1 [Proc. Natl. Acad. Sci.
  • E. coli When E. coli is used as a host cell, pUC18, pBluescript II, pSupex, pET22b, pCold and the like can be mentioned as suitable vectors.
  • vectors suitable for microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include pUB110, which is known as a Bacillus subtilis vector, or pHY500 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-31682), pNY700 (Japanese Patent Laid-open No. 4-278091), pHY4831 (J Bacteriol., 1987, 1239-1245), pNU200 (Akira Takashige, Journal of Japan Society for Agricultural Chemistry, 1987, 61: 669-676), pNU100 (Appl. Microbiol. Biotechnol., 1989, 30: 75-80), pNU211 (J.
  • Eukaryotic host cells can include, for example, yeast and filamentous fungi (molds and the like).
  • yeast examples include, for example, the genus Saccharomyces, the genus Schizosaccharomyces, the genus Kluyveromyces, the genus Trichosporon, the genus Schwanniomyces, the genus Pichia and the genus Candida. And yeast belonging to the genus Jalowia and Hansenula.
  • Expression vectors when yeast are used as host cells are usually origins of replication (if amplification in host cells is required) and selectable markers for propagation of the vector in E. coli, induction for recombinant protein expression in yeast It is preferred to include a sex promoter and terminator, and a selectable marker for the yeast.
  • the expression vector When the expression vector is a non-integrating vector, it preferably further contains an autonomously replicating sequence (ARS). This can improve the stability of the expression vector in cells (Myers, AM, et al. (1986) Gene 45: 299-310).
  • ARS autonomously replicating sequence
  • yeast When yeast is used as a host cell, for example, YEP13 (ATCC 37115), YEp24 (ATCC 37051), YCp50 (ATCC 37419), YIp, pHS19, pHS15, pA0804, pHIL3O1, pHIL-S1, pPIC9K, pPICZ ⁇ , pGAPZ ⁇ , pPICZ B etc. can be mentioned.
  • promoters when yeast is a host cell include galactose-inducible gal 1 promoter and gal 10 promoter; copper-inducible CUP 1 promoter; thiamine-inducible nmt 1 promoter; and methanol-inducible AOX 1 promoter, AOX 2 Promoter, DHAS promoter, DAS promoter, FDH promoter, FMDH promoter, MOX promoter, ZZA1, PEX5-, PEX8- and PEX14-promoters and the like can be mentioned.
  • any method for introducing an expression vector into yeast any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into yeast, for example, electroporation (Methods Enzymol., 194, 182 (1990)), spheroplast Method (Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 81, 4889 (1984)), lithium acetate method (J. Bacteriol., 153, 163 (1983)), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978), etc. may be mentioned.
  • filamentous fungi examples include, for example, Acremonium, Aspergillus, Ustilago, Trichoderma, Neurospora, Fusarium, Fusarium, Humicola, Penicillium (Penicillium), Myceliophtora, Myceliophtora, Botryts (Botryts), Magnaporthe (Magnaporthe), Mucor (Mucor), Metalithium (Metarhizium), Monascus (Monascus), Rhizopus And bacteria belonging to the genus Rhizome core.
  • promoter When a filamentous fungus is used as a host cell, specific examples of the promoter include a salicylic acid-inducible PR1a promoter; a cycloheximide-inducible Placc promoter; and a quinic acid-inducible Pqa-2 promoter.
  • the introduction of the expression vector into filamentous fungi can be carried out using a conventionally known method.
  • a conventionally known method for example, the method of Cohen et al. (Calcium chloride method) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69: 2110 (1972)], protoplast method [Mol. Gen. Genet. Chem., 168: 111 (1979)], the competent method [J. Mol. Biol. , 56: 209 (1971)], electroporation and the like.
  • Host cells into which the expression cassette of the present invention has been introduced are also referred to herein as "recombinant cells".
  • a method of introducing the expression cassette of the present invention into a host cell for example, a method of transforming an expression vector into which the expression cassette has been introduced into a host cell and a method of directly incorporating the expression vector or the present expression cassette into host cell genomic DNA Can be mentioned.
  • a method of transforming an expression vector into which an expression cassette has been introduced into a host cell known methods can be used, and for example, transformation of an expression vector into a host cell using a plasmid can be mentioned.
  • Recombinant E. coli can be produced by introducing the expression cassette into E. coli by the above method.
  • a known method can be used as a method for integrating the above expression vector or expression cassette into the host cell genomic DNA, for example, ⁇ red method applying the recombination mechanism in double strand break repair of ⁇ phage, Red / The ET homologous recombination method and the transfer method using transposon activity using pUT-mini Tn5 can be mentioned.
  • an expression cassette can be incorporated into the genomic DNA of a host cell according to the method described in the kit using "Transposon-based gene transfer kit by pBiomini: pUTmini-Tn5 Kit" or the like.
  • the protein encoded by the gene of the expression cassette according to the present invention can be obtained by culturing and expressing in a culture medium a host cell (recombinant cell) into which the expression cassette has been introduced.
  • the method for culturing a recombinant cell according to the present invention in a culture medium can be performed according to a method usually used for culturing a recombinant cell.
  • the recombinant cells may be cultured under conditions in which the target protein can be expressed.
  • batch culture As a culture method according to the present embodiment, batch culture, semi-batch culture (feed-batch culture), continuous culture and the like can be mentioned.
  • the fed-batch substrate solution can contain, for example, one or more nutrients of the medium component. Feeding of the fed substrate solution may be carried out in a continuous manner, a discontinuous manner or the like according to methods known in the art.
  • the feed amount is not particularly limited, and linear constant coefficient method, linear increase method, stepwise increase method, exponential feed method and the like may be combined to feed using the amount of grown bacterial cells as an index.
  • the amount of cells can be confirmed by, for example, dry cell weight, wet cell weight, colony forming unit, and the like. By feeding, recombinant cells can be cultured at high density.
  • culture medium used for culture There is no particular limitation on the type of culture medium used for culture. Any of a natural medium and a synthetic medium may be used as long as it is a medium that contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts and the like that can be used by recombinant cells and that can efficiently culture recombinant cells.
  • the carbon source may be any as long as recombinant cells can be utilized, for example, glucose, fructose, sucrose and molasses containing them, carbohydrates such as starch and starch hydrolysate, and organic substances such as acetic acid and propionic acid Acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used.
  • Nitrogen sources include, for example, ammonium, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digests thereof can be used.
  • inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate
  • other nitrogen-containing compounds such as peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digests thereof can be used.
  • potassium phosphate, potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.
  • the culture temperature is, for example, 15 to 40 ° C.
  • the culture step of E. coli preferably includes a pH adjustment step.
  • the pH of the culture solution during culture is preferably maintained at 3.0 to 9.0.
  • the lower limit of pH is 6.0 or more, preferably 6.5 or more, more preferably 7.0 or more
  • the upper limit of pH is 9.0 or less, preferably 8.5 or less, more preferably 8.0 or less.
  • the pH of the culture solution can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkali solution, urea, calcium carbonate, ammonia and the like.
  • the induction of expression of this expression cassette is carried out by activating transcription by a promoter (transcription of nucleic acid encoding a target protein). Activation of the promoter can be performed according to methods known in the art, depending on the type of promoter.
  • the activation of the promoter when the expression cassette is introduced into E. coli may be performed by, for example, induction by a drug, induction by temperature change or induction by starvation.
  • expression of the present expression cassette can be induced by adding the inducer to the culture solution.
  • the inducer may be selected from the group consisting of IPTG, arabinose, ⁇ -indole acrylic acid, rhamnose and xylose, preferably IPTG if the expression cassette is introduced into E. coli.
  • the inducer is preferably IPTG, and when araBAD promoter is used, the inducer is arabinose
  • the inducer is preferably ⁇ -indole acrylic acid
  • the inducer is preferably rhamnose, and xylF promoter and xylA promoter are used.
  • the inducer be xylose.
  • the inducer may be added to the culture solution at one time or in multiple times, or may be added to the culture solution by continuous feeding.
  • the feed substrate solution may contain the inducer and be fed.
  • the amount of inducer to be added can be set according to the type of inducer and promoter, but can be, for example, in the range of 0.1 to 30 ⁇ g per 1 g of dry weight of recombinant cells, preferably, It is in the range of 0.5 to 20 ⁇ g.
  • a promoter that is activated by starvation When using a promoter that is activated by starvation, use a medium that does not contain a specific substance, use a medium with a reduced concentration of the substance, or reduce the concentration in the medium by consuming the substance By doing this, protein expression can be induced.
  • Substances to be subjected to starvation include, for example, tryptophan, phosphoric acid and glucose.
  • tryptophan starvation is preferable
  • phoA promoter phosphate starvation is preferable
  • cstA promoter and cstA-lacZ promoter are used.
  • glucose starvation Preferably glucose starvation.
  • protein expression can be induced by increasing or decreasing the temperature of the culture solution.
  • the temperature of the culture solution during growth is in the range of 20 to 37 ° C. to suppress the expression of recombinant protein during growth.
  • Protein expression can then be induced by raising the temperature of the culture to 38-44.degree.
  • the pH of the culture solution at the time of growth is set to 6.5 to 7.5 as described in JP-A-6-292563, and induction of protein expression is started. By changing the pH of the culture solution to 4.5 to 6.5 at the time point, more stable expression induction can be performed.
  • time of transition from the stage of propagation of the recombinant cells to the stage of inducing the expression of the present expression cassette there is no particular limitation on the time of transition from the stage of propagation of the recombinant cells to the stage of inducing the expression of the present expression cassette, and can be appropriately set according to the configuration of the culture system and the design of the production process. From the viewpoint of efficiently producing the target protein, it is preferable to start the induction of the expression of this expression cassette when the growth of the recombinant cell reaches the middle to late logarithmic growth phase.
  • the growth of the recombinant cells starts from the lag phase or induction phase (the stage at which the increase in the number of cells at the early stage of culture is late) and the logarithmic growth phase (the stage at which the number of cells increases logarithmically to double the unit time).
  • Stationary phase period in which there is no change in the net number of cells.
  • the middle stage of the logarithmic growth phase refers to the time when the number of cells in the late phase and the number of cells in the stationary phase is about the middle
  • the late phase of the logarithmic growth phase refers to the time from the middle to the stationary phase.
  • the time to start induction of the expression of this expression cassette for example, in the case of a recombinant cell in which the value of OD 600 in stationary phase is approximately 150, the time when the value of OD 600 reaches 30 to 110 It is more preferable that the time when it reaches 40 to 90 is more preferable, and the time when it reaches 50 to 80 is more preferable.
  • the time for inducing the expression of the present expression cassette may be determined until the set production amount is reached depending on the type of host and protein used. Since the production rate changes depending on the culture conditions such as the temperature of the culture solution, it is not necessary to uniquely determine the time for inducing the expression of the protein.
  • the time to induce the expression of the recombinant protein may be set according to the progress of the separation and purification of the protein in the next step. In addition, it is preferable in industrial production to set the time for inducing expression of the present expression cassette so as not to affect the growth of recombinant cells in parallel and the transfer of the expanded recombinant cells. .
  • the target protein can be separated and purified from the culture solution in which the expression of the present expression cassette has been induced by the method described later. If necessary, other proteins expressed in the present expression cassette can be similarly separated and purified.
  • Isolation and purification of target protein can be performed by a commonly used method. For example, when the target protein is expressed in a dissolved state in cells, it can be performed, for example, by the following method. After completion of the culture for expressing the target protein, the recombinant cells are recovered by centrifugation and the recombinant cells are disrupted to obtain a cell-free extract.
  • Disruption of the recombinant cells can be carried out, for example, by suspending the cells in an aqueous buffer and then disrupting the recombinant cells with an ultrasonic crusher, French press, Manton Gaulin homogenizer, dynomill, etc., recombinant cells by addition of a drug such as enzyme And the treatment of recombinant cells by the addition of an organic solvent or the like.
  • resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -sepharose
  • the recombinant cells are similarly recovered and then disrupted and centrifuged to recover the insoluble form of the target protein as a precipitate fraction.
  • the recovered insoluble form of the target protein can be solubilized with a protein denaturant. After the operation, a purified preparation of the target protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above.
  • the protein of interest When the protein of interest is present extracellularly by the lysis of recombinant cells, the protein of interest can be recovered from the culture supernatant. That is, the culture supernatant is treated by a method such as centrifugation to obtain the culture supernatant, and the target protein is isolated and purified from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above. be able to.
  • the target protein can be recovered from the culture supernatant. That is, the culture supernatant is treated by a method such as centrifugation to obtain the culture supernatant, and the target protein is isolated and purified from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above. be able to.
  • Example 1 (1) Synthesis of a nucleic acid containing a gene encoding a target protein and a gene encoding a protein capable of suppressing the expression level and construction of an expression vector
  • fibroin GenBank accession number
  • SSP spider silk protein
  • a nucleic acid encoding a protein having the designed amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 was synthesized.
  • the NdeI site at the 5 'end and the EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid.
  • the nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118).
  • a T7 promoter-inducible expression vector VEC214-GEN923 of a protein expression vector pET-22b (+) GSL Biotech LLC
  • GSL Biotech LLC a plasmid vector
  • a protein for suppressing the expression level a protein having an activity of lysing host E. coli and a DNA degradation enzyme, DNase, were examined.
  • a gene encoding a protein having an activity to lyse host E. coli As a gene encoding a protein having an activity to lyse host E. coli, a gene S encoding holin of Enterobacteria phage lambda, which is a lytic enzyme group (Gene ID of NCBI GenBank: 5740919, SEQ ID NO: 5), a gene encoding endolysin A ⁇ SRRz (SEQ ID NO: 8) consisting of R (Gene ID of NCBI GenBank: 2703480; SEQ ID NO: 6) and a gene Rz (cell Gene of NCBI: GenBank Gene ID: 2703481, SEQ ID NO: 7) encoding cell lysis protein was used.
  • a gene S encoding holin of Enterobacteria phage lambda which is a lytic enzyme group
  • SEQ ID NO: 8 a gene encoding endolysin A ⁇ SRRz (SEQ ID NO: 8)
  • a DNA (RBS1) having a base sequence of SEQ ID NO: 1 including a RBS region was synthesized upstream of the base sequence of ⁇ SRRz.
  • a modified RBS region was also synthesized with the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 (RBS2), SEQ ID NO: 10 (RBS3), SEQ ID NO: 11 (RBS4), and SEQ ID NO: 12 (RBS5).
  • RBS2 is a sequence in which the eighth a from the 5 'end of RBS1 is substituted to c
  • RBS3 is a sequence in which the seventh to eighth ga from the 5' end of RBS1 is substituted to tc
  • RBS4 is 5 'of RBS1
  • the fourth to eighth aagga from the end is a ctttc substituted sequence
  • RBS5 is a sequence from the 5 'end of RBS1 to aG agg agg agg a a tgcgtttc substituted.
  • ⁇ SRR z containing the RBS 1, 2, 3, 4 or 5 region upstream was cloned into pUC118 in the same manner as described above.
  • ⁇ SRRz containing RBS 1, 2, 3, 4 or 5 regions upstream was amplified by PCR using PrimeSTAR Max DNA Polymerase (TaKaRa Bio).
  • the oligonucleotides of SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14 were used as primers for amplification of ⁇ SRRz containing the RBS1 region (AAGAAGGAt).
  • the amplified DNA fragment was treated with DpnI, and inserted immediately below the pro-SSP-ter cassette of the expression vector VEC214-GEN 923 using In-FusionTM HD Cloning Kit (TaKaRa Bio) according to the attached manual.
  • pro-SSP-ter cassette The region containing the inserted "pro-SSP-ter cassette” is referred to as "pro-SSP-ter-RBS1- ⁇ SRRz cassette” (cassette 1) and "pro-SSP-ter-RBS2- ⁇ SRRz cassette” respectively.
  • Cassette 2 "pro-SSP-ter-RBS 3- ⁇ SRRz cassette” (cassette 3), “pro-SSP-ter-RBS 4- ⁇ SRRz cassette” (cassette 4), "pro-SSP-ter-RBS 5- ⁇ SRRz cassette” It is called (cassette 5).
  • DNase deoxyribonuclease
  • GenBank DNase I described in SEQ ID NO: 15 encoding endonuclease I derived from the amino acid sequence of M60606 was synthesized.
  • the DNase I gene is inserted immediately below ⁇ SRRz in the same manner as described above, and the pro-SSP-ter-RBS1- ⁇ SRRz-DNase cassette (cassette 1D) and pro-SSP-ter-RBS2- ⁇ SRRz-DNase (cassette 2D) ) Were respectively inserted into VEC214-GEN 923 to prepare an expression vector.
  • E. coli BLR (DE3) was transformed with each of the expression vectors prepared in the above (1) to obtain a transformant (hereinafter also referred to as “plasmid transformant”).
  • each cassette prepared above is introduced into pUTmini-Tn5 according to the manual attached to the kit using pUTmini-Tn5 Kit from Biomedal Co., Ltd., and incorporated into the genomic DNA of E. coli to obtain a transformed strain (hereinafter referred to as The “genome DNA integration type expression strain” was obtained.
  • a genomic DNA-integrated expression strain was obtained as follows. A plasmid was prepared by inserting each cassette region prepared above into the NotI site of pUTmini-Tn5 Km. Next, the strain in which S17-1 ⁇ pir was transformed with the plasmid, and E. coli BLR (DE3) were mixed 1: 1, and cultured in a plate medium containing LB and Km.
  • each cassette was NotI-treated with genomic DNA and a fragment containing pro-SSP-ter-RBS (1, 2, 3, 4 or 5) - ⁇ SRRz-DNase was incorporated A genomic DNA-integrated expression strain was obtained.
  • the lysis intensity was evaluated by measuring the growth rate before induction and the turbidity of the culture solution at OD600 after induction.
  • the expression status of the spider silk protein SSP was confirmed by the bicinchoninic acid protein assay (BCA method). That is, after adding DMSO to the extract of cultured cells, each SSP was dissolved by reacting for 30 minutes at 85 ° C. while stirring at 1500 rpm. After dissolution, it was diluted appropriately, and necessary amount of BCA Reagent A was mixed and aliquoted into an Eppendorf tube. BCA Reagent B was added to the separated Eppendorf tube, and allowed to react at 37 ° C. for 30 minutes. After completion of the reaction, the amount of SSP expression was confirmed by measuring the absorbance intensity of each sample.
  • BCA method bicinchoninic acid protein assay
  • the gene downstream of the terminator is also expressed via the terminator.
  • the expression level of any gene downstream of the terminator was also confirmed to be lower than the expression level of the SSP gene by the fact that lysis did not occur during the culture. It was confirmed that when the expression level of the gene downstream of the terminator is high (the lytic effect is excellent), the expression level of the target protein SSP tends to decrease. However, it was also confirmed that by modifying the ribosome binding region, it is possible to control the expression level of the gene downstream of the terminator, which makes it possible to improve the expression level of SSP (Table 1).
  • Example 2 Since efficacy was observed in L-shaped tube culture, evaluation was performed in batch culture (1 L Jar culture) by the following method.
  • the strain prepared in Example 1 was inoculated into 2 mL of LB medium and cultured for 15 hours.
  • the culture broth was added to 100 mL of seed culture medium (Table 2) such that the OD600 was 0.05.
  • the seed culture solution is added to 500 ml of production medium (Table 3) to an OD 600 of 0.05, and cultured with a jar fermenter at a temperature of 36 ⁇ 0.5 ° C., pH 6.3 to 6.1. did.
  • Aeration and agitation were performed so that the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 30 to 40% of the dissolved oxygen saturation concentration.
  • a mass flow controller (MPC0005BBRN0100D0, manufactured by Azbil Corporation) was used for these controls.
  • feed solution glucose 445 g / 1 L, Yeast Extract 9 g / L
  • glucose was added at a rate of 1 mL / min.
  • turbidity OD600
  • IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
  • the timing of culture termination was 20 hours after induction (T20).
  • the quantitative evaluation of proteins in the cells was compared by the BCA method.
  • the cell weight (dry cell weight (g)) and the number of cells in the culture solution were measured, and the yield per cell was calculated.
  • the culture solution was sampled to recover the cells.
  • SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture solution before IPTG addition and after IPTG addition, and the expression of the target protein was confirmed by the appearance of a band of the target protein size depending on IPTG addition.
  • the time course of protein expression is shown in FIG. 1, and the turbidity of the culture solution at OD 600 is shown in FIG.
  • the value of each cassette in Table 4 is a relative value based on cassette 0 at 20 hours after induction (T20).
  • the expression amount of SSP was reduced as compared with the strain into which the lytic enzyme group gene was not introduced (FIG. 1). This is considered to be because, in the cassette 1 genomic DNA integration type expression strain and the 1D genomic DNA integration type expression strain, the lytic enzyme group gene is strongly expressed from the early stage and the host begins to lyse (FIG. 2).
  • the cassette 2 genomic DNA-integrating type expression strain in which the ribosome binding site has been modified expression of SSP almost equivalent to that of the strain into which the lytic enzyme group gene has not been introduced is observed (Fig. 1). It was confirmed (Fig. 2) that the host could be lysed at an appropriate time.
  • nucleic acids such as DNA are eluted from the disrupted cells, and the viscosity of the treatment solution is increased. Therefore, it interferes with the subsequent steps, but this can also be prevented by expressing DNase.

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Abstract

センス鎖の５'から３'の方向に、プロモータ、並びに該プロモータに操作可能に連結した第一の核酸、ターミネータ及び第二の核酸を順に含む発現カセットであって、第一の核酸及び第二の核酸がそれぞれ少なくとも１つの遺伝子を含む、 発現カセット、を開示する。

Description

発現カセット
　本発明は、発現カセットに関し、特に、目的タンパク質をコードする遺伝子を含む複数種の遺伝子を発現させるための発現カセットに関する。
　組換えタンパク質等の異種発現のための多くの発現系が研究されてきた。同一の細胞内において、目的タンパク質を発現させると共に、目的タンパク質をコードする遺伝子とは異なる遺伝子の発現量又は発現タイミングをコントロールする場合がある。例えば、目的タンパク質と細胞を溶解する溶解酵素とを発現させる場合、目的タンパク質が所望の量得られたタイミングで、溶解酵素が細胞を溶解可能な量発現させることが望ましい。
　同一の細胞内において目的タンパク質をコードする遺伝子を含む複数種の遺伝子を発現させる系として、例えば、目的タンパク質を所望の量発現させた後に、別のプロモータ制御下にある別の遺伝子の発現を誘導する系が知られている（特許文献１）。しかしながら、この方法では、目的タンパク質をコードする遺伝子とは異なる別の遺伝子を所望の量発現させることができない場合がある。例えば、目的タンパク質以外のタンパク質が細胞溶解酵素であった場合、目的タンパク質を所望の量発現させた後に、当該溶解酵素の誘導発現を試みても、宿主細胞を溶解可能な量まで発現させることはできないという問題点がある。
特開２００３－２１９８９５
　本発明は、目的タンパク質をコードする遺伝子を含む複数種の遺伝子を発現させることができ、かつ、目的タンパク質をコードする遺伝子以外の遺伝子を、目的タンパク質をコードする遺伝子よりも低い量で発現させる発現カセットを提供することを目的とする。
　本発明者らは、発現カセットが、１つのプロモータの駆動下に、それぞれ遺伝子を含む第一の核酸及び第二の核酸を含み、かつ、第一の核酸及び第二の核酸の間にターミネータを含むことで、第一の核酸及び第二の核酸に含まれるそれぞれの遺伝子を発現させることができ、かつ、ターミネータの下流の第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量が第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量よりも低くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、例えば以下の［１］～［１７］を提供する。
［１］
　センス鎖の５’から３’の方向に、プロモータ、並びに該プロモータに操作可能に連結した第一の核酸、ターミネータ及び第二の核酸を順に含む発現カセットであって、
　第一の核酸及び第二の核酸がそれぞれ少なくとも１つの遺伝子を含む、
発現カセット。
［２］
　ターミネータの下流かつ第二の核酸の上流に改変されたリボソーム結合部位（ＲＢＳ）が存在する、［１］に記載の発現カセット。
［３］
　上記第一の核酸が、目的タンパク質をコードする遺伝子を含む、［１］または［２］に記載の発現カセット。
［４］
　上記目的タンパク質が構造タンパク質である、［３］に記載の発現カセット。
［５］
　上記構造タンパク質が、ケラチン、コラ－ゲン、エラスチン、レシリン、カイコシルク及びスパイダーシルクからなる群より選ばれるタンパク質又はこれら由来のタンパク質である、［４］に記載の発現カセット。
［６］
　上記第二の核酸が、宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子及び／又はデオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子を含む、［１］～［５］のいずれかに記載の発現カセット。
［７］
　宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が、リゾチーム遺伝子、ＶａｎＸ遺伝子、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子及びＲｚ遺伝子からなる群より選ばれる、［６］に記載の発現カセット。
［８］
　上記第二の核酸が、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子及びＲｚ遺伝子を含む、［６］に記載の発現カセット。
［９］
　上記デオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子がＤＮａｓｅＩをコードする遺伝子である、［６］～［８］のいずれかに記載の発現カセット。
［１０］
　上記プロモータがＴ７プロモータである、［１］～［９］のいずれかに記載の発現カセット。
［１１］
　上記ターミネータがＴ７ターミネータである、［１］～［１０］に記載のいずれかに記載の発現カセット。
［１２］
　上記第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量が、上記第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量の２０％以下である、［１］～［１１］のいずれかに記載の発現カセット。
［１３］
　［３］～［１２］のいずれかに記載の発現カセットが導入された組換え細胞。
［１４］
　プラスミドを用いて上記発現カセットを宿主細胞に導入することを含む、［１３］に記載の組換え細胞の製造方法。
［１５］
　発現カセットが、宿主細胞のゲノムＤＮＡに導入されている、［１３］に記載の組換え細胞の製造方法。
［１６］
　目的タンパク質が発現し得る条件下で、［１３］に記載の組換え細胞を培養する工程を含む、目的タンパク質の製造方法。
［１７］
　薬剤による誘導、温度変化による誘導、又は飢餓による誘導によりプロモータを活性化することを含む、［１６］に記載の方法。
［１８］
　上記薬剤による誘導がＩＰＴＧによる誘導である、［１７］に記載の方法。
　本発明によれば、１つのプロモータ駆動下で複数の遺伝子を発現させることができ、かつ、ターミネータの下流の遺伝子を上流の遺伝子よりも低く発現させることができる。それによって、例えば１つのプロモータ駆動下で、目的タンパク質の発現量よりも溶解酵素の発現量を低く抑えることで、所望量の目的タンパク質が発現する前に細胞溶解が起こらず、所望量の目的タンパク質が発現した後に細胞を溶解可能な量の溶解酵素が得られ、細胞溶解によって所望量の目的タンパク質を得ることができる。
誘導時間に対するスパイダーシルクタンパク質（ＳＳＰ）濃度を示すグラフである。横軸は誘導時間（ｈｒ）、縦軸はカセット０の誘導時間２０時間におけるＳＳＰ濃度に対する相対値を示す。 培養時間に対するＯＤ６００における培養液の濁度を示すグラフである。横軸は培養時間（ｈｒ）、縦軸はカセット０の培養開始から３５時間におけるＯＤ６００における培養液の濁度に対する相対値を示す。 誘導時間に対するＳＳＰ濃度を示すグラフである。横軸は誘導時間（ｈｒ）、縦軸はカセット０の誘導時間２０時間におけるＳＳＰ濃度に対する相対値を示す。 培養時間に対するＯＤ６００における培養液の濁度を示すグラフである。横軸は培養時間（ｈｒ）、縦軸はカセット０の培養開始から３５時間におけるＯＤ６００における培養液の濁度に対する相対値を示す。
　以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
［発現カセット］
　本発明において、発現カセットとは、遺伝子を含む核酸にプロモータとターミネータとが連結したＤＮＡ断片を意味する。本実施形態に係る発現カセットは、センス鎖の５’から３’の方向に、プロモータ、並びに該プロモータに操作可能に連結した第一の核酸、ターミネータ及び第二の核酸を順に含む発現カセットであって、第一の核酸及び第二の核酸がそれぞれ少なくとも１つの遺伝子を含む、発現カセットである。
［プロモータ］
　プロモータとしては、宿主細胞中で機能するものであれば制限されない。例えば、ｔｒｐプロモータ（Ｐｔｒｐ）、ｌａｃプロモータ、ＰＬプロモータ、ＰＲプロモータ、Ｔ７プロモータ等の大腸菌又はファージ等に由来するプロモータ、Ｐｔｒｐを２つ直列させたプロモータ（Ｐｔｒｐ×２）、ｔａｃプロモータ、ｌａｃＴ７プロモータ、ｌａｃＴ７.１プロモータ、ｌａｃＴ７.２プロモータ、ｌａｃＴ７.３プロモータ、ｌａｃＴ７.４プロモータ、ｌａｃＴ７.５プロモータ、ｌｅｔ　Ｉプロモータのように人為的に設計改変されたプロモータ、ａｒａＢＡＤプロモータ、ｒｈａＢＡＤプロモータ、ｘｙｌＦプロモータ、ｘｙｌＡプロモータ、ｐｈｏＡプロモータ、ｃｓｔＡプロモータ及びｃｓｔＡ－ｌａｃＺプロモータ、ヘキソースキナーゼ等の解糖系の遺伝子のプロモータ、ＰＨＯ５プロモータ、ＰＧＫプロモータ、ＧＡＰプロモータ、ＡＤＨプロモータ、ｇａｌ　１プロモータ、ｇａｌ　１０プロモータ、ヒートショックポリペプチドプロモータ、ＭＦα１　プロモータ、ＣＵＰ　１プロモータ、ｐＧＡＰプロモータ、ｐＧＣＷ１４プロモータ、ＡＯＸ１プロモータ、ＭＯＸプロモータ等を用いることができる。
　プロモータとしては、発現誘導可能なプロモータが好ましい。発現誘導可能なプロモータは、誘導物質（発現誘導剤）の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはｐＨ値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できる。
　発現誘導可能なプロモータとしては、ラクトース又はそのアナログであるＩＰＴＧ（イソプロピルチオール－β－Ｄ－ガラクトシド）により誘導されるＴ７プロモータ、ｔａｃ及びｔｒｃプロモータ、ｌａｃ及びｌａｃＵＶ５プロモータ；アラビノースにより誘導されるａｒａＢＡＤプロモータ；β－インドールアクリル酸添加若しくはトリプトファン飢餓により誘導され、トリプトファン添加により抑制されるｔｒｐプロモータ；ラムノースにより誘導されるｒｈａＢＡＤプロモータ；キシロースにより誘導されるｘｙｌＦプロモータ及びｘｙｌＡプロモータ；温度上昇により誘導されるλファージのＰＲプロモータ及びＰＬプロモータ；リン酸飢餓により誘導されるｐｈｏＡプロモータ；並びにグルコース飢餓により誘導されるｃｓｔＡプロモータ及びｃｓｔＡ－ｌａｃＺプロモータ等が挙げられる。本発明の発現カセットにおいては、Ｔ７プロモータを用いることが好ましい。
［ターミネータ］
　ターミネータ（転写終結配列）としては、宿主細胞において、プロモータにより開始された転写を終結させる塩基配列であればいずれも用いることができる。原核生物や真核生物由来のターミネータであっても、ファージ由来のターミネータであってもよい。バクテリオファージターミネータとしては、例えばＴ７ターミネータ、Ｔ３ターミネータおよびＳＰ６ターミネータ等が挙げられる。
　用いるプロモータに対応するターミネータを用いることが好ましいが、これに限定されない。対応する例としては、プロモータがＴ７プロモータである場合は、Ｔ７ターミネータを用いることが好ましい。
　また、ターミネータは、第一の核酸及び第二の核酸間以外にも含まれていてよく、例えば、第二の核酸の下流に含まれていてもよい。上記プロモータにより転写される最後の遺伝子の後にターミネータが含まれていてもよく、含まれていなくともよい。
［核酸］
　本発明の発現カセットは、少なくとも第一の核酸及び第二の核酸を含む。本発明はこれに限定されず、さらに１以上の核酸を有することができる。本発明の発現カセットは、例えば、第三の核酸をさらに含んでもよい。
　第一の核酸及び第二の核酸はそれぞれ少なくとも１つの遺伝子を含む。本発明はこれに限定されず、各核酸が２以上の遺伝子を含んでもよく、２以上の遺伝子が異なってもよく、同じであってもよい。遺伝子とは、タンパク質の一次構造に対応する転写産物又は転移ＲＮＡ（ｔＲＮＡ）やリボソームＲＮＡ等の転写産物の情報を含む核酸（ＤＮＡ）分子上の特定の領域を意味する。また、核酸は、遺伝子の他にも、例えば、スペーサ、ターミネータ、及びリボソーム結合部位（ＲＢＳ）等を含んでよい。
　遺伝子の発現は、遺伝子の遺伝情報に基づいてタンパク質が合成されること及び遺伝子の遺伝情報に基づいて転写産物が合成されること（転写）を含む。
　本発明は、第一の核酸及び第二の核酸間にターミネータ配列を有する。ターミネータにより転写が完全に終結するわけではなく、２０～３０％はリードスルーすることが知られている。リードスルーとは、本来ターミネータにより終結するはずの転写が終結せず、更に転写が継続することである。Ｔ７ターミネータの場合、３０％程度リードスルーが起こるとされている（Ｍｅｒｃｋ社　ｐＥＴ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍａｎｕａｌ　１８ページ）。
　本発明はこのリードスルーを利用し、ターミネータ以降の遺伝子の発現を制御する。すなわち、１つのプロモータ駆動下において、第一の核酸及び第二の核酸間にターミネータを有することで、第二の核酸に含まれる遺伝子は、リードスルーにより、転写されるものの、転写されるコピー数が第一の核酸に含まれる遺伝子よりも減少する。転写されるコピー数が少ないと、その遺伝子の発現量（タンパク質をコードする遺伝子である場合には、タンパク質の分子数）が減少するため、第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量は、第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量よりも低くなる。本発明においては、第二の核酸に含まれる遺伝子の発現は低く抑えられるが、完全には抑制されない。したがって、１つのプロモータ配列の下流の、第一の核酸及び第二の核酸間に存在するターミネータにより転写が完全に終結しない。転写が完全には終結していないことは、例えばＲＴ－ＰＣＲ等により確認することができる。リードスルーの頻度は、第二の核酸に含まれる遺伝子の転写量／第一の核酸に含まれる遺伝子の転写量×１００（％）、又は第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量／第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量×１００（％）として算出できる。各遺伝子の転写量は、例えばＲＴ－ＰＣＲ等により確認することができる。各遺伝子の発現量は、例えばＨＰＬＣ、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ等により確認することができる。リードスルーの頻度は１０～４０％が好ましく、２０～３０％がより好ましい。
　第一の核酸及び第二の核酸間にターミネータ配列を有するため、上述したように、第二の核酸に含まれる遺伝子は、リードスルーにより、その発現が抑制される。したがって、リードスルーにより発現が抑制されない第一の核酸に含まれる遺伝子は、目的タンパク質をコードする遺伝子であることが好ましい。第一の核酸が、構造タンパク質をコードする遺伝子を含むことがより好ましい。リードスルーにより発現が抑制される第二の核酸に含まれる遺伝子としては、例えば、宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子配列及び／又はデオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子が好ましい。また、第一の核酸が、構造タンパク質をコードする遺伝子を含み、第二の核酸が、宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子及び／又はデオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子を含むことがより好ましい。
［タンパク質］
　目的タンパク質とは、タンパク質発現方法により発現させた後、回収等して利用することを目的とするタンパク質のことを意味する。目的タンパク質としては、工業規模での製造が好ましい任意のタンパク質を挙げることができ、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、及び構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、及び完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体等を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、フィブロイン（例えば、スパイダーシルク、カイコシルク等）、ケラチン、コラ－ゲン、エラスチン、レシリン、及びこれらタンパク質の断片、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。
　フィブロイン様タンパク質であるスパイダーシルク又はカイコシルク由来のタンパク質は、天然由来のタンパク質（天然由来のフィブロイン）であっても、人為的に製造されたタンパク質（改変フィブロイン）であってもよく、例としては、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。
　改変フィブロインは、上記ドメイン配列のＮ末端側及びＣ末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列（Ｎ末端配列及びＣ末端配列）が付加されていてもよい。Ｎ末端配列及びＣ末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、１００残基程度のアミノ酸からなる。ここで、（Ａ）ｎモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は２～２７である。（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数は、２～２０、４～２７、４～２０、８～２０、１０～２０、４～１６、８～１６、又は１０～１６の整数であってよい。また、（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は４０％以上であればよく、６０％以上、７０％以上、８０％以上、８３％以上、８５％以上、８６％以上、９０％以上、９５％以上、又は１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する。）であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、少なくとも７つがアラニン残基のみで構成されてもよい。ＲＥＰは２～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ＲＥＰは、１０～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。ｍは２～３００の整数を示し、１０～３００の整数であってもよい。複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。例えば、改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ（ここで、式１中、（Ａ）ｎモチーフは４～２０アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数が８０％以上である。ＲＥＰは１０～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ｍは８～３００の整数を示す。複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。）であってもよい。
　改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び／又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｒｅｓ．１０，６４８７（１９８２）、Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１００，４４８（１９８３）等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。
　天然由来のフィブロインとしては、例えば、クモ類が産生するフィブロイン（スパイダーシルク）及び昆虫産生するフィブロインが挙げられる。
　スパイダーシルクとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属（Ａｒａｎｅｕｓ属）に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属（Ｎｅｏｓｃｏｎａ属）に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属（Ｐｒｏｎｕｓ属）に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属（Ｃｙｒｔａｒａｃｈｎｅ属）に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属（Ｇａｓｔｅｒａｃａｎｔｈａ属）に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属（Ｏｒｄｇａｒｉｕｓ属）に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属（Ａｒｇｉｏｐｅ属）に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属（Ａｒａｃｈｎｕｒａ属）に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属（Ａｃｕｓｉｌａｓ属）に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属（Ｃｙｔｏｐｈｏｒａ属）に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属（Ｐｏｌｔｙｓ属）に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属（Ｃｙｃｌｏｓａ属）に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属（Ｃｈｏｒｉｚｏｐｅｓ属）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属（Ｌｅｕｃａｕｇｅ属）に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属（Ｎｅｐｈｉｌａ属）に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属（Ｍｅｎｏｓｉｒａ属）に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属（Ｄｙｓｃｈｉｒｉｏｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属（Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ属）に属するクモ、及びユープロステノプス属（Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ属）に属するクモ等のアシナガグモ科（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈｉｄａｅ科）に属するクモが産生するスパイダーシルク等が挙げられる。
　昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍｏｒｉ）、クワコ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍａｎｄａｒｉｎａ）、天蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｙａｍａｍａｉ）、柞蚕（Ａｎｔｅｒａｅａ　ｐｅｒｎｙｉ）、楓蚕（Ｅｒｉｏｇｙｎａ　ｐｙｒｅｔｏｒｕｍ）、蓖蚕（Ｐｉｌｏｓａｍｉａ　Ｃｙｎｔｈｉａ　ｒｉｃｉｎｉ）、樗蚕（Ｓａｍｉａ　ｃｙｎｔｈｉａ）、栗虫（Ｃａｌｉｇｕｒａ　ｊａｐｏｎｉｃａ）、チュッサー蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｍｙｌｉｔｔａ）、ムガ蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ａｓｓａｍａ）等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ（Ｖｅｓｐａ　ｓｉｍｉｌｌｉｍａ　ｘａｎｔｈｏｐｔｅｒａ）の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。
　コラーゲン由来のタンパク質として、例えば、式３：［ＲＥＰ２］ｏで表されるドメイン配列を含むタンパク質（ここで、式３中、ｏは５～３００の整数を示す。ＲＥＰ２はＧｌｙ一Ｘ一Ｙから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘ及びＹはＧｌｙ以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するＲＥＰ２は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。）を挙げることができる。
　レシリン由来のタンパク質として、例えば、式４：［ＲＥＰ３］ｐで表されるドメイン配列を含むタンパク質（ここで、式４中、ｐは４～３００の整数を示す。ＲＥＰ３はＳｅｒ一Ｊ一Ｊ一Ｔｙｒ一Ｇｌｙ一Ｕ－Ｐｒｏから構成されるアミノ酸配列を示す。Ｊは任意のアミノ酸残基を示し、特にＡｓｐ、Ｓｅｒ及びＴｈｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Ｕは任意のアミノ酸残基を示し、特にＰｒｏ、Ａｌａ、Ｔｈｒ及びＳｅｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するＲＥＰ３は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。）を挙げることができる。
　エラスチン由来のタンパク質として、例えば、ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５（ヒト）、Ｉ４７０７６（ヒツジ）、ＮＰ７８６９６６（ウシ）等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号１で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。
　ケラチン由来のタンパク質として、例えば、カプラ・ヒルクス（Ｃａｐｒａ　ｈｉｒｃｕｓ）のタイプＩケラチン等を挙げることができる。具体的には、配列番号２で示されるアミノ酸配列（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＣＹ３０４６６のアミノ酸配列）を含むタンパク質を挙げることができる。
　上述のように、リードスルーにより、第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量は、第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量よりも低くなる。したがって、第二の核酸に含まれる遺伝子がコードするタンパク質の発現量も、第一の核酸に含まれる遺伝子がコードするタンパク質の発現量よりも低くなる。第二の核酸に含まれる遺伝子がコードするタンパク質は、第一の核酸に含まれる遺伝子がコードするタンパク質と異なってもよく、同じであってもよい。第二の核酸に含まれる遺伝子は１種類に限定されず、２種類であっても、３種類であっても、４種類であってもよく、また、複数個存在して良い。
　例えば、発現量を抑制させるタンパク質しては、第一の核酸に含まれる遺伝子の発現に影響を与えるようなタンパク質を挙げることができる。具体的には、例えば、加水分解酵素、核酸分解酵素、酸化還元酵素、転移酵素、脱離酵素、及び異性化酵素合成酵素等が挙げられる。
　前記加水分解酵素としては、例えば、溶解酵素、プロテアーゼ、アミラーゼ、及びリパーゼ、等が挙げられる。
　前記溶解酵素は、宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質であれば、特に限定されない。例えば、細胞壁分解酵素であるホリン、エンドリシン、ペクチナーゼ、リゾチーム、セルラーゼ、チモリアーゼ、ドリスラーゼ及びバンコマイシン耐性に関わる溶菌活性を有するＶａｎＸ等が挙げられる。
　複数の溶解酵素（溶解酵素群）が連携することで効果的に宿主細胞を溶解することも知られている。したがって、これらの酵素をコードする複数の遺伝子は、第一の核酸の後（下流）の核酸に含まれてよく、例えば、第二の核酸に含まれてもよい。このように連携して効果的に宿主細胞を溶解する酵素をコードする遺伝子としては、例えば、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａ　ｐｈａｇｅ　ｌａｍｂｄａのｈｏｌｉｎをコードするＳ遺伝子（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：５７４０９１９）、ｅｎｄｏｌｙｓｉｎをコードするＲ遺伝子（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：２７０３４８０）、ｃｅｌｌ　ｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｔｅｉｎをコードするＲｚ遺伝子（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：２７０３４８１）からなるＥｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａ　ｐｈａｇｅ　ｌａｍｂｄａのＳＲＲｚを挙げることができる。
　したがって、第二の核酸は、リゾチーム遺伝子、ＶａｎＸ遺伝子、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子、及びＲｚ遺伝子からなる群より選ばれる１以上の遺伝子を含んでもよい。例えば、第二の核酸がＳ遺伝子の配列を含み、その下流に含まれる第三の核酸がＲ遺伝子の配列を含んでもよい。また、例えば、第二の核酸が、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子、及びＲｚ遺伝子の配列を含んでもよい。
　前記核酸分解酵素としては、デオキシリボヌクレアーゼ（ＤＮａｓｅ）、リボヌクレアーゼ（ＲＮａｓｅ）等が挙げられ、ＤＮａｓｅとしては、例えば、好熱菌由来のＴａｑＩ、大腸菌ペリプラズムのＥｎｄＡ、及びウシ膵臓由来のＤＮａｓｅＩ遺伝子等が挙げられる。本発明において、第二の核酸が、デオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子を含むことが好ましく、ＤＮａｓｅＩ遺伝子を含むことがより好ましい。発現カセットを形質転換した大腸菌を用いてタンパク質を発現させる場合、破砕した大腸菌の菌体からはＤＮＡ等の核酸が溶出し、処理液の粘性を高めるため、以後の工程で邪魔になるが、ＤＮａｓｅを発現させることによりこのような問題も解決できる。
　第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量は、第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量に対して４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。また、第一の核酸が目的タンパク質をコードする遺伝子を含む場合には、第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量は、目的タンパク質をコードする遺伝子の発現量に対して４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。また、第一の核酸が目的タンパク質をコードする遺伝子を含み、第二の核酸が溶解酵素又は溶解酵素群をコードする遺伝子を含む場合には、溶解酵素又は溶解酵素群をコードする遺伝子の発現量が目的タンパク質をコードする遺伝子の発現量に対して２０％以下であることが好ましい。上記の発現量とすることで、目的タンパク質を十分発現させた後に、第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量が、遺伝子の遺伝情報に基づいて合成されるタンパク質又は転写産物が機能するために十分な量となるからである。
［リボソーム結合部位（ＲＢＳ）］
　リボソーム結合部位（ＲＢＳ）は、各遺伝子の翻訳開始コドンの上流に位置する、翻訳を開始するためにリボソームが結合するための配列である。このＲＢＳ配列を改変することにより、下流の遺伝子の発現を制御することができる。ターミネータからのリードスルーの頻度が所望の頻度よりも高い場合、このＲＢＳ配列を改変することにより、下流の遺伝子の発現を抑制することができる。
　ＲＢＳ配列の改変は、天然のＲＢＳ配列を塩基の欠失、挿入又は置換等により変異させることを意味する。リボソームは３～９塩基長のプリン塩基（アデニン・グアニン）に富む領域に結合するため、これらの塩基の含有量を低減することにより発現頻度を抑制することができる。例えば、ＲＢＳ配列の改変は、上記の３～９塩基長のプリン塩基に富む領域において、アデニン及び／又はグアニンの数を、欠失又は置換等により減少させる変異とすることができる。置換させる塩基としては、アデニン又はグアニンをチミン又はシトシンを挙げることができる。即ち、上記の３～９塩基長のプリン塩基に富む領域において、プリン塩基を、１～７塩基チミン又はシトシンに置換する変異を挙げることができる。例えば、改変したＲＢＳ配列は、天然のＲＢＳ配列に対して、１～１０塩基の置換、欠失又は挿入を含んでよい。また、改変したＲＢＳ配列は、例えば、天然のＲＢＳ配列に対して、１～９塩基、１～８塩基、１～７塩基、１～６塩基、１～５塩基、１～４塩基、１～３塩基又は１～２塩基の置換を含んでよい。また、改変したＲＢＳ配列は、例えば、配列番号３に示すＲＢＳ１の配列における、５’末端から８番目のａをｃに置換する変異、５’末端から７～８番目のｇａをｔｃに置換する変異、又は他の天然のＲＢＳ配列におけるこれらに対応する変異を含んでよい。他の天然のＲＢＳ配列における対応する変異については、例えば、配列アラインメント法等従来公知の方法を用いて他の天然のＲＢＳ配列におけるＲＢＳ１の上記変異を含む位置を特定し、同様の変異を含むように改変すればよい。
　ターミネータ配列とＲＢＳ配列の間には、任意の配列を有するスペーサが存在してもよく、存在しなくてもよい。スペーサの長さは、転写制御機能を発揮できる限り特に限定されない。
［タンパク質の発現］
　本発明の発現カセットは発現ベクターに挿入して、タンパク質の発現に用いる。
　発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主細胞のゲノムＤＮＡへの組込みが可能なものであればいずれも用いることができる。発現ベクターの種類は、例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、及び人工染色体ベクター等、宿主細胞の種類に応じて適宜選択することができる。
　宿主細胞として、原核生物の細胞、並びに酵母細胞、糸状真菌細胞、昆虫細胞、動物細胞、及び植物細胞等の真核生物の細胞のいずれも好適に用いることができる。
　細菌等の原核生物の宿主細胞としては、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する微生物を挙げることができる。原核生物の好ましい例としては、例えば、大腸菌、バチルス・ズブチリス、シュードモナス、コリネバクテリウム、及びラクトコッカス等を挙げることができる。宿主細胞は、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）であることが好ましい。
　エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ　ＢＬ２１（ノバジェン社）、エシェリヒア・コリ　ＢＬ２１（ＤＥ３）（ライフテクノロジーズ社）、エシェリヒア・コリ　ＢＬＲ（ＤＥ３）（メルクミリポア社）、エシェリヒア・コリ　ＤＨ１、エシェリヒア・コリ　ＧＩ６９８、エシェリヒア・コリ　ＨＢ１０１、エシェリヒア・コリ　ＪＭ１０９、エシェリヒア・コリ　Ｋ５（ＡＴＣＣ　２３５０６）、エシェリヒア・コリ　ＫＹ３２７６、エシェリヒア・コリ　ＭＣ１０００、エシェリヒア・コリ　ＭＧ１６５５（ＡＴＣＣ　４７０７６）、エシェリヒア・コリ　Ｎｏ．４９、エシェリヒア・コリ　Ｒｏｓｅｔｔａ（ＤＥ３）（ノバジェン社）、エシェリヒア・コリ　ＴＢ１、エシェリヒア・コリ　Ｔｕｎｅｒ（ノバジェン社）、エシェリヒア・コリ　Ｔｕｎｅｒ（ＤＥ３）（ノバジェン社）、エシェリヒア・コリ　Ｗ１４８５、エシェリヒア・コリ　Ｗ３１１０（ＡＴＣＣ　２７３２５）、エシェリヒア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）　ＸＬ１－Ｂｌｕｅ、エシェリヒア・コリ　ＸＬ２－Ｂｌｕｅ等を挙げることができる。
　上記宿主細胞への本発現カセットの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ．　Ｎａｔｌ．　Ａｃａｄ．　Ｓｃｉ．　ＵＳＡ，６９，２１１０　（１９７２）〕、プロトプラスト法（特開昭６３－２４８３９４号公報）、又はＧｅｎｅ，１７，１０７（１９８２）やＭｏｌｅｃｕｌａｒ　＆　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，１６８，１１１（１９７９）に記載の方法等を挙げることができる。
　ブレビバチルス属に属する微生物の形質転換は、例えば、Ｔａｋａｈａｓｈｉらの方法（Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１９８３，１５６：１１３０－１１３４）や、Ｔａｋａｇｉらの方法（Ａｇｒｉｃ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８９，５３：３０９９－３１００）、又はＯｋａｍｏｔｏらの方法（Ｂｉｏｓｃｉ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１９９７，６１：２０２－２０３）により実施することができる。
　本発現カセットを導入するベクター（以下、単に「ベクター」という。）としては、例えば、ｐＢＴｒｐ２、ｐＢＴａｃ１、ｐＢＴａｃ２（いずれもベーリンガーマンハイム社より市販）、ｐＫＫ２３３－２（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＳＥ２８０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）、ｐＧＥＭＥＸ－１（Ｐｒｏｍｅｇａ社製）、ｐＱＥ－８（ＱＩＡＧＥＮ社製）、ｐＫＹＰ１０（特開昭５８－１１０６００号公報）、ｐＫＹＰ２００〔Ａｇｒｉｃ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，４８，６６９（１９８４）〕、ｐＬＳＡ１〔Ａｇｒｉｃ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，５３，２７７（１９８９）〕、ｐＧＥＬ１〔Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，８２，４３０６（１９８５）〕、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ　ＩＩ　ＳＫ（－）（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ社製）、ｐＴｒｓ３０〔Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ　ＪＭ１０９／ｐＴｒＳ３０（ＦＥＲＭ　ＢＰ－５４０７）より調製〕、ｐＴｒｓ３２〔Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ　ＪＭ１０９／ｐＴｒＳ３２（ＦＥＲＭ　ＢＰ－５４０８）より調製〕、ｐＧＨＡ２〔Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ　ＩＧＨＡ２（ＦＥＲＭ　Ｂ－４００）より調製、特開昭６０－２２１０９１号公報〕、ｐＧＫＡ２〔Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ　ＩＧＫＡ２（ＦＥＲＭ　ＢＰ－６７９８）より調製、特開昭６０－２２１０９１号公報〕、ｐＴｅｒｍ２（ＵＳ４６８６１９１、ＵＳ４９３９０９４、ＵＳ５１６０７３５）、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＵＢ１１０、ｐＴＰ５、ｐＣ１９４、ｐＥＧ４００〔Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１７２，２３９２（１９９０）〕、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＥＴシステム（Ｎｏｖａｇｅｎ社製）等を挙げることができる。
　宿主細胞として大腸菌を用いる場合は、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ等を好適なベクターとして挙げることができる。
　ブレビバチルス属に属する微生物に好適なベクターの具体例として、枯草菌ベクターとして公知であるｐＵＢ１１０、又はｐＨＹ５００（特開平２－３１６８２号公報）、ｐＮＹ７００（特開平４－２７８０９１号公報）、ｐＨＹ４８３１（Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１９８７，１２３９－１２４５）、ｐＮＵ２００（鵜高重三、日本農芸化学会誌１９８７，６１：６６９－６７６）、ｐＮＵ１００（Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，１９８９，３０：７５－８０）、ｐＮＵ２１１（Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１９９２，１１２：４８８－４９１）、ｐＮＵ２１１Ｒ２Ｌ５（特開平７－１７０９８４号公報）、ｐＮＨ３０１（Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，１９９２，５８：５２５－５３１）、ｐＮＨ３２６、ｐＮＨ４００（Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１９９５，１７７：７４５－７４９）、ｐＨＴ２１０（特開平６－１３３７８２号公報）、ｐＨＴ１１０Ｒ２Ｌ５（Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，１９９４，４２：３５８－３６３）、又は大腸菌とブレビバチルス属に属する微生物とのシャトルベクターであるｐＮＣＯ２（特開２００２－２３８５６９号公報）等を挙げることができる。
　真核生物の宿主細胞としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビ等）を挙げることができる。
　酵母としては、例えば、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、シゾサッカロマイセス（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、クリベロマイセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）属、トリコスポロン（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）属、シワニオミセス（Ｓｃｈｗａｎｎｉｏｍｙｃｅｓ）属、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属、キャンディダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ヤロウィア属及びハンゼヌラ属等に属する酵母を挙げることができる。
　酵母を宿主細胞として用いる場合の発現ベクターは通常、複製起点（宿主細胞における増幅が必要である場合）及び大腸菌中でのベクターの増殖のための選抜マーカー、酵母における組換えタンパク質発現のための誘導性プロモータ及びターミネータ、並びに酵母のための選抜マーカーを含むことが好ましい。
　発現ベクターが非組込みベクターの場合、さらに自己複製配列（ＡＲＳ）を含むことが好ましい。これにより細胞内における発現ベクターの安定性を向上させることができる（Ｍｙｅｒｓ、Ａ．Ｍ．、ｅｔ　ａｌ．（１９８６）Ｇｅｎｅ　４５：２９９－３１０）。
　酵母を宿主細胞として用いる場合のベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）、ＹＣｐ５０（ＡＴＣＣ３７４１９）、ＹＩｐ、ｐＨＳ１９、ｐＨＳ１５、ｐＡ０８０４、ｐＨＩＬ３Ｏｌ、ｐＨＩＬ－Ｓ１、ｐＰＩＣ９Ｋ、ｐＰＩＣＺα、ｐＧＡＰＺα、ｐＰＩＣＺ　Ｂ等を挙げることができる。
　酵母を宿主細胞とした場合のプロモータの具体例として、ガラクトース誘導性のｇａｌ　１プロモータ及びｇａｌ　１０プロモータ；銅誘導性のＣＵＰ　１プロモータ；チアミン誘導性のｎｍｔ１プロモータ；並びにメタノール誘導性のＡＯＸ１プロモータ、ＡＯＸ２プロモータ、ＤＨＡＳプロモータ、ＤＡＳプロモータ、ＦＤＨプロモータ、ＦＭＤＨプロモータ、ＭＯＸプロモータ、ＺＺＡ１、ＰＥＸ５－、ＰＥＸ８－及びＰＥＸ１４－プロモータ等を挙げることができる。
　酵母への発現ベクターの導入方法としては、酵母にＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法（Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｅｎｚｙｍｏｌ．，１９４，１８２（１９９０））、スフェロプラスト法（Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．，ＵＳＡ，８１，４８８９（１９８４））、酢酸リチウム法（Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１５３，１６３（１９８３））、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，７５，１９２９（１９７８）記載の方法等を挙げることができる。
　糸状真菌としては、例えば、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ウスチラーゴ（Ｕｓｔｉｌａｇｏ）属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属、ノイロスポラ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ）属、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）属、フミコーラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属、マイセリオフトラ（Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｏｒａ）属、ボトリティス（Ｂｏｔｒｙｔｓ）属、マグナポルサ（Ｍａｇｎａｐｏｒｔｈｅ）属、ムコア（Ｍｕｃｏｒ）属、メタリチウム（Ｍｅｔａｒｈｉｚｉｕｍ）属、モナスカス（Ｍｏｎａｓｃｕｓ）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属、及びリゾムコア属に属する菌等を挙げることができる。
　糸状真菌を宿主細胞とした場合のプロモータの具体例として、サリチル酸誘導性ＰＲ１ａプロモータ；シクロヘキシミド誘導性Ｐｌａｃｃプロモータ；及びキナ酸誘導性Ｐｑａ－２プロモータ等を挙げることができる。
　糸状真菌への発現ベクターの導入は，従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、Ｃｏｈｅｎらの方法（塩化カルシウム法）［Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，６９：２１１０（１９７２）］、プロトプラスト法［Ｍｏｌ．Ｇｅｎ．Ｇｅｎｅｔ．，１６８：１１１（１９７９）］、コンピテント法［Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．，５６：２０９（１９７１）］、エレクトロポレーション法等が挙げられる。
　本発明の発現カセットが導入された宿主細胞を、本明細書においては「組換え細胞」ともいう。本発明の発現カセットを宿主細胞に導入する方法としては、例えば、発現カセットを導入した発現ベクターを宿主細胞に形質転換させる方法及び上記発現ベクター又は本発現カセットを宿主細胞のゲノムＤＮＡに直接組み込む方法が挙げられる。発現カセットを導入した発現ベクターを宿主細胞に形質転換させる方法としては、公知の方法を使用することができ、例えば、プラスミドを用いて発現ベクターを宿主細胞に形質転換させることが挙げられる。上記方法により発現カセットを大腸菌に導入することで、組換え大腸菌を製造することができる。
　上記発現ベクターあるいは発現カセットを宿主細胞のゲノムＤＮＡへ組み込む方法としては、公知の方法を使用することができ、例えば、λファージの２重鎖切断修復における組換え機構を応用したλｒｅｄ法、Ｒｅｄ／ＥＴ相同組換え法、ｐＵＴ－ｍｉｎｉ　Ｔｎ５を用いたトランスポゾン活性を利用した転移法が挙げられる。また、例えば、バイオメダル社の「トランスポゾンによる遺伝子導入キット：ｐＵＴｍｉｎｉ－Ｔｎ５　Ｋｉｔ」等を用い、キットに記載の方法に準じて、発現カセットを宿主細胞のゲノムＤＮＡに組み込むことができる。
［培養方法］
　本発明に係る発現カセットの遺伝子にコードされたタンパク質は、当該発現カセットを導入した宿主細胞（組換え細胞）を培養培地中で培養し、発現させることにより得られる。本発明に係る組換え細胞を培養培地中で培養する方法は、組換え細胞の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。また、目的タンパク質を製造するための培養の場合は、目的タンパク質が発現し得る条件下で組換え細胞を培養すればよい。
　本実施形態に係る培養方法としては、回分培養、半回分培養（流加培養）、連続培養等を挙げることができる。
　増殖のための培養を流加培養で行う場合、流加基質溶液は、例えば、培地成分の１以上の栄養素を含むものとすることができる。流加基質溶液のフィードは、当該技術分野で公知の方法に従って、連続方式、不連続方式等で行えばよい。フィード量について特に制限はなく、線形定係数方式、線形増加方式、段階的増加方式、指数関数的フィード方式等を組み合わせ、増殖した菌体量を指標としてフィードを行えばよい。菌体量は、例えば、乾燥菌体重量、湿菌体重量、コロニー形成単位等で確認することができる。フィードを行うことにより組換え細胞を高密度に培養することができる。
　培養に用いられる培地の種類に関して特に制限はない。組換え細胞が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、組換え細胞の培養を効率的に行える培地であれば天然培地及び合成培地のいずれを用いてもよい。
　炭素源としては、組換え細胞が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。
　窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。
　無機塩としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。
　培養温度は、例えば、１５～４０℃である。発現カセットを形質転換した組換え大腸菌を用いる場合には、大腸菌の培養工程がｐＨ調整工程を含むことが好ましい。培養中の培養液のｐＨは３．０～９．０に保持することが好ましい。またｐＨの下限は６．０以上、好ましくは６．５以上、さらに好ましくは７．０以上、ｐＨの上限は９．０以下、好ましくは８．５以下、さらに好ましくは８．０以下の一定範囲に調整することで組換え細胞の増殖を促進させ、目的タンパク質の生産性を向上させることができる。培養液のｐＨは、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて調整することができる。
［発現誘導］
　本発現カセットの発現誘導は、プロモータによる転写（目的とするタンパク質をコードする核酸の転写）を活性化することにより行われる。プロモータの活性化は、プロモータの種類に応じて、当該技術分野で公知の方法に従って行うことができる。発現カセットが大腸菌に導入される場合のプロモータの活性化は、例えば、薬剤による誘導、温度変化による誘導又は飢餓による誘導により行われてよい。
　誘導物質（発現誘導剤）の存在により活性化されるプロモータを使用した場合、当該誘導物質を培養液に添加することにより、本発現カセットの発現を誘導することができる。誘導物質は、ＩＰＴＧ、アラビノース、β－インドールアクリル酸、ラムノース及びキシロースからなる群から選択されてよく、発現カセットが大腸菌に導入される場合には、ＩＰＴＧであることが好ましい。また例えば、Ｔ７プロモータ、ｔａｃ及びｔｒｃプロモータ、並びにｌａｃ及びｌａｃＵＶ５プロモータを用いた場合には、誘導物質はＩＰＴＧであることが好ましく、ａｒａＢＡＤプロモータを用いた場合には、誘導物質はアラビノースであることが好ましく、ｔｒｐプロモータを用いた場合には、誘導物質はβ－インドールアクリル酸であることが好ましく、ｒｈａＢＡＤプロモータを用いた場合には、誘導物質はラムノースであることが好ましく、ｘｙｌＦプロモータ及びｘｙｌＡプロモータを用いた場合には、誘導物質はキシロースであることが好ましい。誘導物質は、１度に、又は複数回に分けて培養液に添加してもよく、また、連続フィードにより培養液に添加してもよい。流加基質溶液に誘導物質を含有させてフィードしてもよい。添加する誘導物質の量は、誘導物質及びプロモータの種類に応じて設定することができるが、例えば、組換え細胞の乾燥重量１ｇ当たり０．１～３０μｇの範囲とすることができ、好ましくは、０．５～２０μｇの範囲である。
　飢餓により活性化されるプロモータを使用した場合、特定の物質を含まない培地を用いるか、当該物質の濃度を低減させた培地を用いるか、当該物質が消費されることにより培地中の濃度を低減させることで、タンパク質の発現を誘導することができる。飢餓の対象となる物質としては、例えば、トリプトファン、リン酸及びグルコース等が挙げられる。例えば、ｔｒｐプロモータを用いた場合には、トリプトファン飢餓とすることが好ましく、ｐｈｏＡプロモータを用いた場合には、リン酸飢餓とすることが好ましく、ｃｓｔＡプロモータ及びｃｓｔＡ－ｌａｃＺプロモータと用いた場合には、グルコース飢餓とすることが好ましい。
　温度の上昇又は低下により活性化されるプロモータを使用した場合、培養液の温度を上昇又は低下させることにより、タンパク質の発現を誘導することができる。例えば、温度上昇により活性化されるλファージのＰＲプロモータ又はＰＬプロモータを使用した場合、増殖時の培養液の温度を２０～３７℃の範囲とすることで増殖時の組換えタンパク質の発現は抑えられ、次いで培養液の温度を３８～４４℃に上昇させることにより、タンパク質の発現を誘導させることができる。このときに熱ショックタンパク質による影響を緩和させるために、特開平６－２９２５６３号公報に記載のように増殖時の培養液のｐＨを６．５～７．５とし、タンパク質の発現誘導を開始する時点で培養液のｐＨを４．５～６．５と変動させることにより、より安定した発現誘導を行うことができる。
　組換え細胞の増殖を行う段階から、本発現カセットの発現を誘導する段階へ移行する時期には、特に制限はなく、培養システムの構成、生産プロセスの設計に応じて適宜設定することができる。目的タンパク質の生産を効率よく行う観点からは、組換え細胞の増殖が対数増殖期の中期～後期に達した時に、本発現カセットの発現の誘導を開始するのが好ましい。
　組換え細胞の増殖は、遅延期又は誘導期（培養初期の細胞数の増加が遅い時期）から始まり、対数増殖期（単位時間ごとに細胞数が２倍と対数的に増加する時期）を経て、定常期（細胞の正味の数に変動の見られない時期）に至る。対数増殖期の中期とは、遅延期における細胞数と定常期における細胞数の中間程度の細胞数になる時期をいい、対数増殖期の後期とは、中期から定常期までの時期をいう。本発現カセットの発現の誘導を開始する時期の具体例として、例えば、定常期におけるＯＤ６００の値が約１５０になる組換え細胞の場合、ＯＤ６００の値が３０～１１０に達した時期であるのが好ましく、４０～９０に達した時期であるのがより好ましく、５０～８０に達した時期であるのが更に好ましい。
　本発現カセットの発現を誘導する時間は、使用する宿主、タンパク質の種類に応じて、設定した生産量に達するまで行えばよい。培養液の温度等の培養条件により生産速度は変化するため、タンパク質の発現を誘導する時間を一義的に決める必要はない。次工程のタンパク質の分離及び精製の進行に合わせて組換えタンパク質の発現を誘導する時間を設定してもよい。また、並行して行っている組換え細胞の増殖、及び当該増殖した組換え細胞の移送に影響がないように本発現カセットの発現を誘導する時間を設定することが、工業的生産においては好ましい。
　本発現カセットの発現誘導を行った培養液より、目的タンパク質は後述の方法により分離、精製することができる。必要であれば、本発現カセットで発現された他のタンパク質も同様に分離、精製することができる。
［目的タンパク質の単離及び精製］
　目的タンパク質の単離及び精製は、通常用いられている方法で行うことができる。例えば、目的タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、例えば、以下の方法により行うことができる。目的タンパク質を発現するための培養終了後、組換え細胞を遠心分離により回収し、組換え細胞を破壊することで、無細胞抽出液を得る。組換え細胞の破壊は、例えば、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により組換え細胞を破砕すること、酵素等の薬剤添加による組換え細胞の処理、並びに有機溶媒等の添加による組換え細胞の処理等により行うことができる。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）－セファロース、ＤＩＡＩＯＮ　ＨＰＡ－７５（三菱化成社製）等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ　ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、目的タンパク質を単離及び精製することができる。
　また、目的タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に組換え細胞を回収後、破壊し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として目的タンパク質の不溶体を回収する。回収した目的とするタンパク質の不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により目的タンパク質の精製標品を得ることができる。
　目的タンパク質が組換え細胞の溶解により細胞外に存在する場合には、培養上清から目的タンパク質を回収することができる。すなわち、培養液を遠心分離等の手法により処理することにより、培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、目的タンパク質を単離及び精製することができる。
　目的タンパク質が細胞外に分泌された場合にも、培養上清から目的とするタンパク質を回収することができる。すなわち、培養液を遠心分離等の手法により処理することにより、培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、目的タンパク質を単離及び精製することができる。
　以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（１）目的タンパク質をコードする遺伝子及び発現量を抑制させるタンパク質をコードする遺伝子を含む核酸の合成、並びに発現ベクターの構築
　目的タンパク質として、ネフィラ・クラビペス（Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ）由来のフィブロイン（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号：Ｐ４６８０４．１、ＧＩ：１１７４４１５）の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号４（ＰＲＴ７９９）に示されるアミノ酸配列を有するスパイダーシルクタンパク質（ＳＳＰ）を設計した。
　設計した配列番号４で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする核酸をそれぞれ合成した。当該核酸には、５’末端にＮｄｅＩサイト、終止コドン下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にクローニングした。当該核酸をＮｄｅＩ及びＥｃｏＲＩで制限酵素処理して切り出した後、プラスミドベクターである、タンパク質発現ベクターｐＥＴ－２２ｂ（＋）（ＧＳＬ　Ｂｉｏｔｅｃｈ　ＬＬＣ）のＴ７プロモータ誘導型の発現ベクターＶＥＣ２１４－ＧＥＮ９２３を得た。以後、発現ベクターＶＥＣ２１４－ＧＥＮ９２３のプロモータ、スパイダーシルク及びターミネータを含む領域を「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒカセット」（カセット０）と称する。
　発現量を抑制させるタンパク質として、宿主大腸菌を溶菌する活性を有するタンパク質及びＤＮＡの分解酵素、デオキシリボヌクレアーゼ（ＤＮａｓｅ）について検討した。
　宿主大腸菌を溶菌する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子として、溶菌酵素群である、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａ　ｐｈａｇｅ　ｌａｍｂｄａのｈｏｌｉｎをコードする遺伝子Ｓ（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：５７４０９１９、配列番号５）、ｅｎｄｏｌｙｓｉｎをコードする遺伝子Ｒ（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：２７０３４８０。配列番号６）、ｃｅｌｌ　ｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｔｅｉｎをコードする遺伝子Ｒｚ（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのＧｅｎｅＩＤ：２７０３４８１、配列番号７）からなるλＳＲＲｚ（配列番号８）を用いた。λＳＲＲｚの塩基配列の上流に、ＲＢＳ領域を含む配列番号１の塩基配列を有するＤＮＡ（ＲＢＳ１）を合成した。ＲＢＳ領域を、配列番号９（ＲＢＳ２）、配列番号１０（ＲＢＳ３）、配列番号１１（ＲＢＳ４）、配列番号１２（ＲＢＳ５）に示す塩基配列に改変したものも合成した。ＲＢＳ２はＲＢＳ１の５’末端から８番目のａをｃに置換した配列であり、ＲＢＳ３はＲＢＳ１の５’末端から７～８番目のｇａをｔｃに置換した配列であり、ＲＢＳ４はＲＢＳ１の５’末端から４～８番目のａａｇｇａをｃｔｔｔｃに置換した配列であり、ＲＢＳ５はＲＢＳ１の５’末端から１～８番目のａａｇａａｇｇａをｔｇｃｇｔｔｔｃに置換した配列である。
　当該ＲＢＳ１、２、３、４または５領域を上流に含むλＳＲＲｚを上記同様にｐＵＣ１１８にそれぞれクローニングした。ＲＢＳ１、２、３、４または５領域を上流に含むλＳＲＲｚを、ＰｒｉｍｅＳＴＡＲ　Ｍａｘ　ＤＮＡ　Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ（ＴａＫａＲａ　Ｂｉｏ社製）を使用し、ＰＣＲで増幅した。ＲＢＳ１領域（ＡＡＧＡＡＧＧＡｔ）を含むλＳＲＲｚの増幅には、プライマーとして配列番号１３および配列番号１４のオリゴヌクレオチドを用いた。
　増幅したＤＮＡ断片をＤｐｎＩ処理し、発現ベクターＶＥＣ２１４－ＧＥＮ９２３のｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒカセットの直下に、Ｉｎ－Ｆｕｓｉｏｎ（商標）　ＨＤ　Ｃｌｏｎｉｎｇ　Ｋｉｔ（ＴａＫａＲａ　Ｂｉｏ社製）を用い、添付のマニュアルに従って挿入した。
　上記挿入された「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒカセット」を含む領域を、以後、それぞれ「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ１－λＳＲＲｚカセット」（カセット１）、「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ２－λＳＲＲｚカセット」（カセット２）、「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ３－λＳＲＲｚカセット」（カセット３）、「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ４－λＳＲＲｚカセット」（カセット４）、「ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ５－λＳＲＲｚカセット」（カセット５）と称する。
　発現量を制御したいタンパク質、デオキシリボヌクレアーゼ（ＤＮａｓｅ）としてはウシ膵臓由来のエンドヌクレアーゼIを用いた。ＧｅｎＢａｎｋ：Ｍ６０６０６のアミノ酸配列に由来するエンドヌクレアーゼIをコードする、配列番号１５に記載のＤＮａｓｅ　Ｉを合成した。当該ＤＮａｓｅ　Ｉ遺伝子を上記と同様の方法で、λＳＲＲｚ直下に挿入し、ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ１－λＳＲＲｚ－ＤＮａｓｅカセット（カセット１Ｄ）、及びｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ２－λＳＲＲｚ－ＤＮａｓｅ（カセット２Ｄ）がそれぞれＶＥＣ２１４－ＧＥＮ９２３に挿入された発現ベクターを作製した。
（２）タンパク質発現株の作製
　上記（１）で作製したそれぞれの発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換し、形質転換株（以下、「プラスミド形質転換株」ともいう）を取得した。
　また、バイオメダル社のｐＵＴｍｉｎｉ－Ｔｎ５　Ｋｉｔを用いて、Ｋｉｔに付属のマニュアルに準じて、上記で作製した各カセットをｐＵＴｍｉｎｉ－Ｔｎ５に導入し、大腸菌のゲノムＤＮＡに組み入れ、形質転換株（以下、「ゲノムＤＮＡ組込み型発現株」ともいう）を取得した。具体的には以下のようにゲノムＤＮＡ組込み型発現株を取得した。上記で作製した各カセット領域をｐＵＴｍｉｎｉ－Ｔｎ５　ＫｍのＮｏｔＩサイトに挿入したプラスミドを作製した。次に、当該プラスミドでＳ１７－１　λｐｉｒを形質転換させた株と、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を１：１で混合し、ＬＢ及びＫｍ含有プレート培地で培養した。Ｋｍ耐性及びＡｐ感受性を示した株から、ゲノムＤＮＡに各カセットをＮｏｔＩ処理した、ｐｒｏ－ＳＳＰ－ｔｅｒ－ＲＢＳ（１、２、３、４又は５）－λＳＲＲｚ－ＤＮａｓｅを含む断片が組み込まれたゲノムＤＮＡ組込み型発現株を取得した。
（３）タンパク質の発現
　Ｌ字管での培養によるタンパク質発現の評価を行なった。ＬＢ培地を用い、３７℃で振盪培養を行ない、ＯＤ６００＝０．６～０．８になった時点でＩＰＴＧを添加し、発現誘導を行った。
　誘導前の増殖速度、誘導後のＯＤ６００における培養液の濁度を測定することで溶菌強度を評価した。スパイダーシルクタンパク質ＳＳＰの発現状況はビシンコニン酸タンパク質定量法（ＢＣＡ法）で確認した。即ち、培養菌体の抽出液に対してＤＭＳＯを添加した後、１５００ｒｐｍで攪拌しながら、８５℃で３０分間反応させることで各ＳＳＰを溶解させた。溶解後、適宜希釈し、ＢＣＡ　Ｒｅａｇｅｎｔ　Ａを必要量混合し、エッペンチューブに分取した。分取したエッペンチューブにＢＣＡ　Ｒｅａｇｅｎｔ　Ｂを添加し、３７℃で３０分間静置して反応させた。反応終了後、各サンプルの吸光強度の測定を行うことによりＳＳＰの発現量を確認した。結果を表１に示す。ＳＳＰ発現はカセットＮｏ．０の発現量を＋＋として＋及び＋＋の２段階で評価し、溶菌強度は溶菌が観察されないカセットＮｏ．０を－として－～＋＋＋の４段階で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、ターミネータを介してもターミネータ下流の遺伝子は発現することが確認できた。ターミネータ下流の遺伝子のいずれの遺伝子の発現量も、ＳＳＰ遺伝子の発現量より低いことを、培養の途中では溶菌が起こらないことにより確認した。ターミネータ下流の遺伝子の発現量が高い（溶菌効果が優れている）場合には、目的タンパク質であるＳＳＰの発現量が減少する傾向があることが確認された。しかしながら、リボソーム結合領域を改変することにより、ターミネータ下流の遺伝子の発現量を制御することができ、それによりＳＳＰの発現量を向上させることが可能であることも確認できた（表１）。
［実施例２］
　Ｌ字管培養で有効性が認められたため、以下の方法で、回分培養（１Ｌ　Ｊａｒ培養）での評価を行った。２ｍＬのＬＢ培地に実施例１で作製した菌株を植菌し、１５時間培養した。当該培養液を、１００ｍＬのシード培養用培地（表２）にＯＤ６００が０．０５となるように添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　当該シード培養液を５００ｍｌの生産培地（表３）にＯＤ６００が０．０５となるように添加し、ジャーファーメンターで、温度３６±０．５℃、ｐＨ６．３～６．１の条件で培養した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　培養液中の溶存酸素濃度が、溶存酸素飽和濃度の３０～４０％に維持されるように、通気攪拌した。これらの制御には、マスフローコントローラー（ＭＰＣ０００５ＢＢＲＮ０１００Ｄ０、アズビル株式会社製）を用いた。
培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液（グルコース４４５ｇ／１Ｌ、Ｙｅａｓｔ　Ｅｘｔｒａｃｔ ９ｇ／Ｌ）を１ｍＬ／分の速度で添加した。濁度（ＯＤ６００）が６０以上であることを確認し、１Ｍのイソプロピル－β－チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を培養液に対して終濃度０．１ｍＭになるよう添加し、タンパク質の発現誘導を行った。
　培養終了のタイミングは誘導後２０時間（Ｔ２０）とした。菌体中のタンパク質の定量評価はＢＣＡ法により比較した。同時に培養液中の菌体重量（乾燥菌体重量(ｇ)）及び菌数を測定し、一菌体あたりの収率を算出した。
　ＩＰＴＧ添加後、各時間経過した時点で、培養液をサンプリングし、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ－ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的タンパク質の発現を確認した。
　カセット０、１、２、１Ｄ及び２ＤそれぞれのゲノムＤＮＡ組込み型発現株を用いた、タンパク質発現の経時変化を図１に、ＯＤ６００における培養液の濁度を経時変化を図２に示す。表４における各カセットの値は、誘導後２０時間（Ｔ２０）のカセット０を基準とした相対値である。
　カセット１ゲノムＤＮＡ組込み型発現株、カセット１ＤゲノムＤＮＡ組込み型発現株では、溶菌酵素群遺伝子を導入していない株と比較してＳＳＰの発現量が低下した（図１）。これは、カセット１ゲノムＤＮＡ組込み型発現株、１ＤゲノムＤＮＡ組込み型発現株においては、溶菌酵素群遺伝子が早期から強く発現し、宿主が溶菌し始めたため（図２）と考えられる。リボソーム結合部位を改変したカセット２ゲノムＤＮＡ組込み型発現株では溶菌酵素群遺伝子を導入していない株とほぼ同等のＳＳＰの発現が認められ（図１）、かつ、培養後半から濁度の減少が確認され（図２）、適切な時期に宿主を溶菌させることができたことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　リボソーム結合部位を更に改変したカセット３、カセット４及びカセット５それぞれのプラスミド形質転換株を用いた結果を図３及び４に示す。表５における各カセットの値は、誘導後２０時間（Ｔ２０）のカセット０を基準とした相対値である。
　溶菌酵素群遺伝子を導入した株のいずれも、導入していない株と同程度のＳＳＰの発現が認められ（図３）、かつ、培養後半から濁度の減少が確認され（図４）、溶菌酵素が適切な時期に宿主を溶菌させることができたことが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　宿主細胞を用いたタンパク質の製造においては、目的タンパク質を回収するために、組換え宿主細胞を破砕等により処理する必要があるが、上記のように溶菌酵素を適切な時期に作用させることができれば、そのような処理の軽減が可能である。
　また、破砕した菌体からはＤＮＡ等の核酸が溶出し、処理液の粘性を高めるため、以後の工程で邪魔になるが、ＤＮａｓｅを発現させることにより、これを防ぐこともできる。
　比較として、製造を目的とするタンパク質を発現させた後に、別のプロモータから、溶菌酵素等の、別のタンパク質の誘導発現を試みたが、上記のように適切に宿主を溶菌させることはできなかった。

Claims (18)

  1. 　センス鎖の５’から３’の方向に、プロモータ、並びに該プロモータに操作可能に連結した第一の核酸、ターミネータ及び第二の核酸を順に含む発現カセットであって、
    　第一の核酸及び第二の核酸がそれぞれ少なくとも１つの遺伝子を含む、
    発現カセット。
  2. 　ターミネータの下流かつ第二の核酸の上流に改変されたリボソーム結合部位（ＲＢＳ）が存在する、請求項１に記載の発現カセット。
  3. 　前記第一の核酸が、目的タンパク質をコードする遺伝子を含む、請求項１または２に記載の発現カセット。
  4. 　前記目的タンパク質が構造タンパク質である、請求項３に記載の発現カセット。
  5. 　前記構造タンパク質が、ケラチン、コラ－ゲン、エラスチン、レシリン、カイコシルク及びスパイダーシルクからなる群より選ばれるタンパク質又はこれら由来のタンパク質である、請求項４に記載の発現カセット。
  6. 　前記第二の核酸が、宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子及び／又はデオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の発現カセット。
  7. 　前記宿主細胞を溶解する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が、リゾチーム遺伝子、ＶａｎＸ遺伝子、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子及びＲｚ遺伝子からなる群より選ばれる、請求項６に記載の発現カセット。
  8. 　前記第二の核酸が、Ｓ遺伝子、Ｒ遺伝子及びＲｚ遺伝子を含む、請求項６に記載の発現カセット。
  9. 　前記デオキシリボヌクレアーゼをコードする遺伝子がＤＮａｓｅＩをコードする遺伝子である、請求項６～８のいずれか一項に記載の発現カセット。
  10. 　前記プロモータがＴ７プロモータである、請求項１～９のいずれか一項に記載の発現カセット。
  11. 　前記ターミネータがＴ７ターミネータである、請求項１～１０に記載のいずれか一項に記載の発現カセット。
  12. 　前記第二の核酸に含まれる遺伝子の発現量が、前記第一の核酸に含まれる遺伝子の発現量の２０％以下である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の発現カセット。
  13. 　請求項３～１２のいずれか一項に記載の発現カセットが導入された組換え細胞。
  14. 　プラスミドを用いて前記発現カセットを宿主細胞に導入することを含む、請求項１３に記載の組換え細胞の製造方法。
  15. 　発現カセットが、宿主細胞のゲノムＤＮＡに導入されている、請求項１３に記載の組換え細胞の製造方法。
  16. 　目的タンパク質が発現し得る条件下で、請求項１３に記載の組換え細胞を培養する工程を含む、目的タンパク質の製造方法。
  17. 　薬剤による誘導、温度変化による誘導、又は飢餓による誘導によりプロモータを活性化することを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 　前記薬剤による誘導がＩＰＴＧによる誘導である、請求項１７に記載の方法。
     
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