JP2518862B2 - New plasmid vector - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、大腸菌プロテアーゼIIIを効率よく製造す
る方法に関する。更に本発明は、大腸菌における遺伝子
産物の分泌または菌体内生産を可能とする新規プラスミ
ドベクターに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for efficiently producing Escherichia coli protease III. Furthermore, the present invention relates to a novel plasmid vector that enables secretion of a gene product in Escherichia coli or intracellular production.
大腸菌プロテアーゼIIIは、プロテアーゼPiとも呼ば
れており(Swamy,K.H.&Goldberg,A.L.(1981)Nature,
292,652〜654)、ChengおよびZipserにより、はじめて
大腸菌のペリプラズムより単離、精製された(Cheng,Y
−S.E.&Zipser,D.(1979)J.Biol.Chem,254,4698〜470
6)。その後、本酵素の遺伝子(P′tr)がクローニン
グされ(Dykstra,C.C.&Kushner,S.R.(1985),J.Bacte
riol.,163,1055〜1059)、その全塩基配列が決定された
(Finch,P.W.et al(1986)NAR,14,7695〜7703)。その
結果、本酵素は939アミノ酸残基の1本鎖ポリペプチド
よりなる分子量110Kのタンパク質であること、N末端に
23アミノ酸残基よりなるシグナルペプチドを有する前駆
体として合成されること等が明らかになった。このシグ
ナルペプチドは、プロテアーゼIIIの細胞質膜からの分
泌に必須の役割を果たしているものと考えられる。さら
にプロテアーゼIIIは、量こそ多くはないが非常に安定
な形で菌体内に存在しており、この性質を利用して菌体
から容易に精製することのできる酵素である。E. coli protease III is also called protease Pi (Swamy, KH & Goldberg, AL (1981) Nature,
292, 652-654), by Cheng and Zipser, first isolated from the periplasm of E. coli, purified (Cheng, Y
-SE & Zipser, D. (1979) J. Biol. Chem, 254 , 4698-470.
6). Then, the gene (P'tr) of this enzyme was cloned (Dykstra, CC & Kushner, SR (1985), J. Bacte.
riol., 163 , 1055-1059), and its entire nucleotide sequence was determined (Finch, PW et al (1986) NAR, 14 , 7695-7703). As a result, this enzyme is a protein with a molecular weight of 110K consisting of a single-chain polypeptide of 939 amino acid residues,
It was revealed that it was synthesized as a precursor having a signal peptide consisting of 23 amino acid residues. This signal peptide is considered to play an essential role in the secretion of protease III from the cytoplasmic membrane. Further, Protease III exists in the microbial cells in a very stable form although its amount is small, and it is an enzyme that can be easily purified from the microbial cells by utilizing this property.
プロテアーゼIIIの基質特異性として、本酵素が6500
前後のペプチドのみを分解することが報告されているが
(Cheng,Y−S.E.&Zipser,D.(1979)J.Biol.Chem.,25
4,4698〜4706)その切断部位は、インシュリンB鎖のTy
r−Leu(16−17)結合およびPhe−Tyr(25−26)結合を
切断するという以外は不明であった。本発明者らは、種
々のペプチドホルモンを基質として用い、プロテアーゼ
IIIによる切断部位を調べた結果、本酵素はヒトβ−エ
ンドルフィンのLys−Asn(19−20)、ヒトリューモルフ
ィンのArg−Arg(6−7)およびThr−Arg(13−14)、
h−VIPのArg−Lys(14−15)、ヒトカルシトニンのHis
−Thr(20−21)、サブスタンスPのPhe−Gly(8−
9)およびGly−Leu(9−10)、ヒトグルカゴンのPhe
−Thr(6−7)およびLys−Tyr(12−13)、h−ACTH
のTyr−Ser(2−3)結合を特異的に分解することを見
出した。また、本発明者らは、β−カゼインの各種プロ
テアーゼ消化物を基質として用いることにより、本酵素
は分子量3000前後のペプチドをある特定の部位で分解す
ることを明らかにすることができた。このように基質の
サイズを認識するというプロテアーゼIIIの基質特異性
は、ペプチド・タンパク質の構造機能相関を調べる際の
道具(試薬)として産業上極めて有用である。しかし、
プロテアーゼIIIの大腸菌における生産量は非常に低
く、そのために、それを単離、精製することが極めて困
難であった。As a substrate specificity of protease III, this enzyme is 6500
Although it has been reported that only the front and rear peptides are degraded (Cheng, Y-SE & Zipser, D. (1979) J. Biol. Chem., 25
4, 4698 to 4706) the cleavage site, Ty insulin B chain
It was unknown except that it cleaved the r-Leu (16-17) and Phe-Tyr (25-26) bonds. The present inventors have used various peptide hormones as substrates to
As a result of investigating the cleavage site by III, this enzyme showed that human β-endorphin Lys-Asn (19-20), human rheumorphin Arg-Arg (6-7) and Thr-Arg (13-14),
Arg-Lys (14-15) of h-VIP, His of human calcitonin
-Thr (20-21), Phe-Gly of substance P (8-
9) and Gly-Leu (9-10), Phe of human glucagon
-Thr (6-7) and Lys-Tyr (12-13), h-ACTH
It was found that the Tyr-Ser (2-3) bond of E. coli was specifically degraded. Moreover, the present inventors were able to clarify that this enzyme decomposes a peptide having a molecular weight of about 3000 at a specific site by using various protease digests of β-casein as a substrate. The substrate specificity of protease III, which recognizes the size of the substrate, is extremely useful industrially as a tool (reagent) for investigating the structure-function relationship of peptides / proteins. But,
The production amount of protease III in E. coli was very low, which made it extremely difficult to isolate and purify it.
本発明者らは、大腸菌プロテアーゼIIIを大腸菌に大
量に作らせ、その単離、精製を容易にするという目的
で、このプロテアーゼIII遺伝子(ptr)を含むプラスミ
ドについて種々検討を行なった結果、ptrプロモーター
をtacプロモーターで置き換えることにより、多量のプ
ロテアーゼIIIが発現されることを見い出し、本発明を
完成するに至った。The present inventors have conducted various studies on a plasmid containing the protease III gene (ptr) for the purpose of making Escherichia coli produce a large amount of E. coli protease III and facilitating its isolation and purification. It was found that a large amount of protease III was expressed by substituting for tac promoter with, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、大腸菌由来のプラスミドにptr
遺伝子を含むフラグメントを挿入し、次いで、ptrプロ
モーターをtacプロモーターに置き換えることにより得
たプラスミドベクターで大腸菌を形質転換し、この形質
転換菌を誘導物質の存在下または非存在下で培養するこ
とからなるプロテアーゼIIIの製造法を提供するもので
ある。That is, the present invention provides a plasmid derived from E. coli with ptr
Consisting of inserting a fragment containing the gene and then transforming E. coli with the plasmid vector obtained by replacing the ptr promoter with the tac promoter and culturing this transformant in the presence or absence of inducer A method for producing Protease III is provided.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
プラスミドベクターpDR42Sの構築 ptr遺伝子は、19Kb BamH Iフラグメントとして大腸菌
染色体からクローン化されている(Dykstra,C.C.&Kush
ner,S.R.(1985)J.Bacteriol.,163,1055〜1059)。こ
のクローンされたプラスミドはpCDK3と呼ばれており、
これをptr遺伝子源として使用する(本発明に於いて
は、pCDK3と全く同等であるpG185を使用した)。プロテ
アーゼIIIを発源するプラスミド、pDR42Sの構築は、第
1図に示したチャートに従い、以下の要領で行なう。Construction of plasmid vector pDR42S The ptr gene has been cloned from the E. coli chromosome as a 19Kb BamHI fragment (Dykstra, CC & Kush.
ner, SR (1985) J. Bacteriol., 163 , 1055-1059). This cloned plasmid is called pCDK3,
This is used as the ptr gene source (in the present invention, pG185, which is completely equivalent to pCDK3, was used). Construction of pDR42S, a plasmid originating from protease III, is carried out as follows according to the chart shown in FIG.
プラスミドpV185を制限酵素Hind IIIで切断してptr遺
伝子を含む6.7Kb Hind IIIフラグメントを得、これを市
販のプラスミドpUC19へ挿入する。それにはpUC19をHind
III消化した後、大腸菌アルカリホスファターゼ(BA
P)で処理して脱リン酸化しておき、これをプラスミドp
V185から切り出した6.7Kb Hind IIIフラグメントと混合
し、ライゲーションする。ここでptr遺伝子の挿入方向
は二通りあるが、pUC19のlacプロモーターとptr遺伝子
の向きが同じものを選択する(このプラスミドをpUC67
と命名)。次いで、pUC67からptr遺伝子の5′側に存在
する大腸菌染色体由来2.5Kb Sal I−Hpa I領域(プロモ
ーター領域の全部または一部を含んでいると考えられ
る)を削除する。この方法としては、まず、pUC67をSal
Iで消化したあと、Klenowフラグメントによりフィルア
ップして、Sal I部位をブラントエンド(平滑末端)と
する。次いでHpa Iで消化し、消化物をアガロースゲル
電気泳動にかける。7.1Kb DNAフラグメントをエレクト
ロエリューションすることにより単離、精製し、T4 DNA
リガーゼによりライゲーションしたあと、E.coli JM109
を形質転換する。アンピシリン耐性の形質転換体からプ
ラスミドを単離し、制限酵素による切断様式で目的のプ
ラスミドであることを確認する(このプラスミドをpUC4
2と命名)。得られたプラスミドは、ptr遺伝子の3′下
流にユニークなHind III部位を持っているが、Sal Iリ
ンカーを用いてこの部位をSal I部位に変換する(この
プラスミドをpUC42Sと命名)。次いで、pUC42Sの約20bp
からなるEcoR I−BamH I DNAフラグメントを、tacプロ
モーターを持つ発現ベクターpDR540から切り出した400b
p EcoR I−BamH I DNAフラグメントと置き換えることに
よりpDR42Sを構築する。The plasmid pV185 is cut with the restriction enzyme HindIII to obtain a 6.7 Kb HindIII fragment containing the ptr gene, which is inserted into the commercially available plasmid pUC19. Hind pUC19 for that
III digestion, E. coli alkaline phosphatase (BA
P) and dephosphorylated, and use this for plasmid p
Mix with 6.7 Kb HindIII fragment excised from V185 and ligate. Here, there are two insertion directions of the ptr gene, but one in which the lac promoter of pUC19 and the direction of the ptr gene are the same is selected.
Named). Then, the 2.5 Kb Sal I-Hpa I region (probably containing all or part of the promoter region) derived from Escherichia coli located on the 5'side of the ptr gene from pUC67 is deleted. To do this, first add pUC67 to Sal.
After digestion with I, fill up with Klenow fragment to make Sal I site as blunt end (blunt end). It is then digested with Hpa I and the digest is subjected to agarose gel electrophoresis. Isolation and purification of the 7.1 Kb DNA fragment by electroelution of T4 DNA
After ligation with ligase, E.coli JM109
Are transformed. Isolate a plasmid from the ampicillin-resistant transformant and confirm that it is the desired plasmid by a restriction enzyme digestion mode (this plasmid is called pUC4
Named 2). The resulting plasmid has a unique Hind III site 3'downstream of the ptr gene, which is converted to a Sal I site using a Sal I linker (this plasmid is designated pUC42S). Then, about 20 bp of pUC42S
The EcoR I-BamH I DNA fragment consisting of was excised from the expression vector pDR540 containing the tac promoter by 400b.
pDR42S is constructed by replacing the p EcoR I-BamH I DNA fragment.
プロテアーゼIIIの製造 上記の方法で得たプラスミドベクターpDR42Sを常法に
より大腸菌に導入し、得られた形質転換菌をイソプロピ
ルβ−D−チオガラクトシド(IPTG)の存在下または非
存在下で培養してプロテアーゼIIIを発現させ、常法に
より培養液からプロテアーゼIIIを回収する。Production of Protease III The plasmid vector pDR42S obtained by the above method was introduced into Escherichia coli by a conventional method, and the obtained transformant was cultured in the presence or absence of isopropyl β-D-thiogalactoside (IPTG). Protease III is expressed, and protease III is recovered from the culture medium by a conventional method.
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
実施例 プラスミドpDR42Sの構築 ptr遺伝子源として知られているpCDK3と全く同等のプ
ラスミドpV185を三菱化成生命研究所板谷研究員により
入手した。このプラスミドpV185 10μgを、100μの
反応溶液中、50ユニットのHind IIIにより37℃で1時間
消化した。次いで消化物を0.7%アガロース電気泳動に
かけた。ptr遺伝子を含む6.7Kb Hind III断片をエレク
トロエリューションによりアガロースゲルから抽出した
あと、DE−52カラムクロマトグラフィーにより精製し
た。エタノール沈澱により回収された6.7Kb Hind III断
片の量は約2μgであった。一方、ベクタープラスミド
pUC19(TOYOBO製)(2μg)を50μの反応溶液中、1
0ユニットのHind IIIにより37℃で1時間完全に消化
し、次いで、1ユニットの大腸菌アルカリ性フォスファ
ターゼを加え、更に30分間37℃で反応させた。フェノー
ル−クロロホルム抽出法により反応を停止したあと、DN
Aをエタノール沈澱により回収した。回収量は2μgで
あった。以上のようにして得られた6.7Kb Hind III断片
と、Hind III消化後大腸菌アルカリ性フォスファターゼ
処理したpUC19、それぞれ0.1μgを混合し、20μの反
応溶液中、5ユニットのT4 DNAリガーゼ(TOYOBO製)と
共に16℃で30分間反応させ、プラスミドの環化を行なっ
た。次いで環化したプラスミドで大腸菌JM109を形質転
換し、形質転換株よりpUC67を得た。Example Construction of plasmid pDR42S Plasmid pV185, which is completely equivalent to pCDK3 known as the ptr gene source, was obtained by Researcher Itaya, Mitsubishi Kasei Life Research Institute. 10 μg of this plasmid pV185 was digested with 50 units of Hind III in 100 μl reaction solution at 37 ° C. for 1 hour. The digest was then subjected to 0.7% agarose electrophoresis. A 6.7 Kb HindIII fragment containing the ptr gene was extracted from agarose gel by electroelution and then purified by DE-52 column chromatography. The amount of 6.7 Kb Hind III fragment recovered by ethanol precipitation was about 2 μg. On the other hand, vector plasmid
pUC19 (manufactured by TOYOBO) (2 μg) in 50 μl reaction solution, 1
It was completely digested with 0 unit of Hind III at 37 ° C. for 1 hour, and then 1 unit of Escherichia coli alkaline phosphatase was added and the reaction was carried out at 37 ° C. for another 30 minutes. After stopping the reaction by the phenol-chloroform extraction method, DN
A was recovered by ethanol precipitation. The recovered amount was 2 μg. The 6.7 Kb Hind III fragment obtained as described above and 0.1 μg each of pUC19 treated with E. coli alkaline phosphatase after Hind III digestion were mixed, and 5 units of T4 DNA ligase (manufactured by TOYOBO) were mixed in a 20 μ reaction solution. The reaction was carried out at 16 ° C for 30 minutes to circularize the plasmid. Next, Escherichia coli JM109 was transformed with the circularized plasmid, and pUC67 was obtained from the transformant.
次いで、このpUC67 10μgを、100μ反応溶液中、1
00ユニットのSal Iにより37℃で1時間完全に消化し
た。エタノール沈澱によりDNAを回収したあと、50μ
の反応溶液中、5ユニットのDNAポリメラーゼ(クレノ
ウ)を加えて37℃で30分間反応させ、次いで65℃で10分
間処理した。エタノール沈澱によりDNAを回収したあ
と、100μの反応溶液中、50ユニットのHpa Iにより37
℃で1時間完全消化し、消化物を0.7%アガロースゲル
電気泳動にかけた。7.1Kb DNA断片を切り出し、6.7Kb H
ind III断片の場合と同様に溶出精製を行なった。DNAの
回収量は5μgであった。この7.1Kb DNA断片0.1μgを
20μ反応溶液中、5ユニットのT4 DNAリガーゼによ
り、16℃で30分間環化した。環化したプラスミドで大腸
菌JM109を形質転換し、形質転換株よりpUC42を得た。Then, 10 μg of this pUC67 was added to
It was completely digested with 00 units of Sal I for 1 hour at 37 ° C. After recovering the DNA by ethanol precipitation,
5 units of DNA polymerase (Klenow) was added to the reaction solution of, and the mixture was reacted at 37 ° C for 30 minutes, and then treated at 65 ° C for 10 minutes. After recovering the DNA by ethanol precipitation, 50 units of Hpa I in 100 μl reaction solution
After complete digestion for 1 hour at 0 ° C, the digest was subjected to 0.7% agarose gel electrophoresis. Cut out a 7.1 Kb DNA fragment and 6.7 Kb H
Elution purification was performed as for the ind III fragment. The amount of DNA recovered was 5 μg. 0.1 μg of this 7.1 Kb DNA fragment
Cyclization was performed with 5 units of T4 DNA ligase in a 20μ reaction solution at 16 ° C for 30 minutes. Escherichia coli JM109 was transformed with the cyclized plasmid, and pUC42 was obtained from the transformed strain.
次に、pUC42(2μg)を、50μ反応溶液中、10ユ
ニットのHind IIIにより37℃で1時間完全消化した。エ
タノール沈澱によりDNAを回収したあと、50μの反応
溶液中、2ユニットのDNAポリメラーゼ(クレノウ)を
加えて37℃で30分間反応させ、次いで65℃で10分間イン
キュベートした。エタノール沈澱により回収したDNA
を、50μの反応溶液中、1ユニットの大腸菌アルカリ
性フォスファターゼを加えて37℃で30分間処理したあ
と、フェノール−クロロホルム抽出した。エタノール沈
澱により、約1.5μgのDNAが回収された。得られたDNA
0.1μgを、Sal Iリンカー(宝酒造製)0.01μgと混合
し(モル比1:100)、20μ反応溶液中、5ユニットのT
4 DNAリガーゼを加えて16℃で30分間処理した。このよ
うにして環化したプラスミドで大腸菌JM109を形質転換
し、形質転換株よりpUC42Sを得た。Next, pUC42 (2 μg) was completely digested with 10 units of Hind III in a 50 μ reaction solution at 37 ° C. for 1 hour. After recovering the DNA by ethanol precipitation, 2 units of DNA polymerase (Klenow) was added to 50 μl of the reaction solution, reacted at 37 ° C. for 30 minutes, and then incubated at 65 ° C. for 10 minutes. DNA recovered by ethanol precipitation
Was added with 1 unit of Escherichia coli alkaline phosphatase in a 50 μl reaction solution, treated at 37 ° C. for 30 minutes, and then extracted with phenol-chloroform. About 1.5 μg of DNA was recovered by ethanol precipitation. Obtained DNA
0.1 μg was mixed with 0.01 μg Sal I linker (Takara Shuzo) (molar ratio 1: 100), and 5 units of T in a 20 μ reaction solution were mixed.
4 DNA ligase was added and treated at 16 ° C for 30 minutes. Escherichia coli JM109 was transformed with the thus circularized plasmid, and pUC42S was obtained from the transformed strain.
最後に、tacプロモーターとptr遺伝子の連結を以下の
ように行なった。まず、pUC42S(4μg)を、100μ
の反応溶液中、20ユニットのEcoR Iと20ユニットのBamH
Iを用いて37℃で1時間完全消化し、0.7%アガロース
電気泳動にかけた。7Kb EcoR I−BamH I断片を切り出
し、6.7Kb Hind III断片の場合と同様に溶出精製を行な
った。エタノール沈澱により回収されたDNAの量は約3
μgであった。Finally, the tac promoter and ptr gene were ligated as follows. First, pUC42S (4μg) is 100μ
20 units of EcoR I and 20 units of BamH in the reaction solution of
It was completely digested with I for 1 hour at 37 ° C. and subjected to 0.7% agarose electrophoresis. The 7 Kb EcoR I-BamH I fragment was excised and eluted and purified in the same manner as in the case of the 6.7 Kb Hind III fragment. The amount of DNA recovered by ethanol precipitation is about 3
It was μg.
一方、pDR540(ファルマシア製)10μgを、100μ
反応溶液中、50ユニットのEcoR Iと50ユニットのBamH I
を用いて37℃で1時間消化し、1.5%アガロース電気泳
動にかけた。tacプロモーターを含む400bp EcoR I−Bam
H I断片を切り出し、6.7Kb Hind III断片の場合と同様
に溶出精製を行なった。エタノール沈澱により回収され
たDNAの量は約0.5μgであった。On the other hand, pDR540 (Pharmacia) 10 μg, 100 μg
50 units EcoR I and 50 units BamH I in the reaction solution
Was digested for 1 hour at 37 ° C. and subjected to 1.5% agarose electrophoresis. 400 bp EcoR I-Bam containing tac promoter
The HI fragment was excised and elution-purified as in the case of the 6.7 Kb Hind III fragment. The amount of DNA recovered by ethanol precipitation was about 0.5 μg.
以上のようにして得られた7Kb EcoR I−BamH I断片0.
1μgと400bp EcoR I−BamH I断片0.1μgを混合し、20
μ反応溶液中、5ユニットのT4 DNAリガーゼにより16
℃で30分間処理し、プラスミドを環化させた。環化した
プラスミドで大腸菌JM109を形質転換し、形質転換株よ
りpDR42Sを得た。7Kb EcoR I-BamHI fragment obtained as described above.
Mix 1 µg with 0.1 µg of 400bp EcoR I-BamHI fragment,
16 with 5 units of T4 DNA ligase in μ reaction solution
The plasmid was circularized by treating at 30 ° C. for 30 minutes. Escherichia coli JM109 was transformed with the circularized plasmid, and pDR42S was obtained from the transformed strain.
上記のようにして得た、目的とするプラスミドpDR42S
の詳細な制限酵素部位を第2図に示した。図中、下線を
施した制限部位は、本プラスミド上、単独に存在するこ
とを示す。尚、形質転換菌、エシェリシア・コリJM109/
pDR42Sは、工業技術院微生物工業技術研究所に寄託され
ている(FERM P−9520、寄託日:昭和62年8月14日)。The desired plasmid pDR42S obtained as described above.
The detailed restriction enzyme sites of are shown in FIG. In the figure, the underlined restriction sites are shown to exist independently on this plasmid. Transformant, Escherichia coli JM109 /
pDR42S has been deposited with the Institute of Microbial Engineering, Institute of Industrial Technology (FERM P-9520, date of deposit: August 14, 1987).
このプラスミドpDR42SではpUC19由来のlacプロモータ
ーと、pDR540由来のtacプロモーターが、この順にタン
デムに位置し、その3′−下流に位置するptr遺伝子を
支配している。ptr遺伝子の5′上流に残存している大
腸菌染色体由来のDNA領域はわずかに48bpであり、ptr遺
伝子のプロモーターを含むには短かすぎるので、pDR42S
においては、ptr遺伝子のプロモーターはその一部また
は全部が欠失していると思われる。In this plasmid pDR42S, the lac promoter derived from pUC19 and the tac promoter derived from pDR540 are located in tandem in this order and control the ptr gene located 3'-downstream thereof. Since the E. coli chromosome-derived DNA region remaining 5'upstream of the ptr gene is only 48 bp, which is too short to contain the ptr gene promoter, pDR42S
In, the promoter of the ptr gene seems to be partially or completely deleted.
形質転換大腸菌JM109/pDR42Sの培養 プラスミドpDR42Sで形質転換した大腸菌K−12株JM10
9を40μMアンピシリンを含むLB培地(またはM9−0.2%
カザミノ酸培地)中、37℃で振盪培養した。プロテアー
ゼIIIの生産量が最も高くなる時期を、IPTGによる誘導
の時期、および誘導後の集菌の時期をかえて調べた。そ
の結果、培養液の濁度がクレット値で50〜100まで生育
した時点で0.4mM IPTGを添加し、さらに培養を続け、IP
TG添加後4〜6hr後に集菌すると、最もプロテアーゼIII
の生産量が高くなることがわかった。この様にして得た
菌体は−20℃で凍結保存した。Culture of transformed Escherichia coli JM109 / pDR42S Escherichia coli K-12 strain JM10 transformed with plasmid pDR42S
LB medium containing 40 μM ampicillin (or M9-0.2%
The cells were cultivated with shaking in casamino acid medium) at 37 ° C. The time when the production of protease III was the highest was examined by changing the time of induction with IPTG and the time of collecting the cells after induction. As a result, 0.4 mM IPTG was added at the time when the turbidity of the culture solution grew to a Klett value of 50 to 100, and further culturing was continued.
Protease III is most prominent when cells are collected 4 to 6 hours after TG addition.
It was found that the production of The cells thus obtained were frozen and stored at -20 ° C.
菌の粉砕とプロテアーゼIIIの精製 凍結してあった菌体を室温で融解した後、培養液の1/
50容量の10mMトリス塩酸緩衝液(pH8)に懸濁し、超音
波処理により菌を破砕した。プロテアーゼIIIは極めて
安定性が高く、37℃で一晩放置してもほとんど活性を失
わないので、超音波処理をできるだけ念入りに行なう方
が回収がよい。調音波処理後、15000rpmで30分間4℃で
遠心し、遠心上清を10mMトリス塩酸緩衝液(pH8)に透
析した。次いで、同緩衝液で平衡化したDE−52カラムに
アプライした。プロテアーゼIIIはこの条件でDE−52に
吸着する。カラム容量は菌の培養液の容量の1/50程度が
適している。カラム容量の約10倍量の10mMトリス塩酸緩
衝液(pH8)でカラムを洗浄したあと、0.1M NaClを含む
同緩衝液でプロテアーゼIIIを溶出した。溶出画分をPM
−10を用いた限外過で濃縮後、セファクリルS−300
Superfineのカラムクロマトグラフィーにかけることに
より、プロテアーゼIIIがSDS−PAGEでシングルバンドを
与えるまでに精製した。このようにして精製されたプロ
テアーゼIIIの精製収率は約30%であった。また、プロ
テアーゼIIIの生産量は、菌をまるごとつぶしてSDS−PA
GEにかけ、プロテアーゼIIIのバンドをタンパク濃度既
知のマーカーのバンドの染まり具合と比較することによ
り、約60mg/と推定された。精製標品の収量は約15mg/
であり、これはこれまで報告されている収量0.5mg/
(Dykstra,C.C.&Kushner,S.K.(1985),J.Bacteriol.,
163,1055〜1059)と比べると、約30倍であった。また、
pDR42Sで形質転換し、培養の際にIPTG誘導をかけた大腸
菌JM109のプロテアーゼIII生産量は、pDR42Sを持たない
JM109の約1000倍に上昇した。以上の結果を以下の表1
に示す。Crushing of bacteria and purification of protease III After thawing frozen cells at room temperature,
The cells were suspended in 50 volumes of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8) and sonicated to disrupt the bacteria. Protease III is extremely stable and loses almost no activity when left at 37 ° C overnight, so it is better to perform sonication as carefully as possible. After the sonication treatment, the mixture was centrifuged at 15000 rpm for 30 minutes at 4 ° C., and the centrifuged supernatant was dialyzed against 10 mM Tris-hydrochloric acid buffer solution (pH 8). Then, it was applied to a DE-52 column equilibrated with the same buffer. Protease III adsorbs to DE-52 under these conditions. A suitable column volume is about 1/50 of the volume of the bacterial culture solution. After washing the column with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8) in an amount about 10 times the column volume, protease III was eluted with the same buffer containing 0.1 M NaCl. PM of elution fraction
Sephacryl S-300 after concentration by ultrafiltration using -10
It was purified by Superfine column chromatography until Protease III gave a single band on SDS-PAGE. The purification yield of the protease III thus purified was about 30%. The amount of Protease III produced was SDS-PA
It was estimated to be about 60 mg / by performing GE and comparing the band of protease III with the degree of staining of the band of a marker of known protein concentration. The yield of the purified standard is about 15 mg /
Which is the reported yield of 0.5 mg /
(Dykstra, CC & Kushner, SK (1985), J. Bacteriol.,
163 , 1055-1059), about 30 times. Also,
Escherichia coli JM109 transformed with pDR42S and subjected to IPTG induction during culture does not have pDR42S.
It is about 1000 times higher than JM109. The above results are shown in Table 1 below.
Shown in
以上の実施例から明らかな様に、本発明方法により、
極めて効率良くプロテアーゼIIIを製造することができ
る。しかし、本発明方法で使用したプラスミドpDR42S
は、プロテアーゼIIIだけではなく、それ以外のタンパ
ク質の発現にも使用することができる。従って、本発明
はまた、遺伝子産物の効率的な菌体内発現および分泌を
可能とする発現用ベクター、pDR42Sを提供するものであ
る。 As is clear from the above examples, according to the method of the present invention,
Protease III can be produced extremely efficiently. However, the plasmid pDR42S used in the method of the present invention
Can be used not only for protease III but also for expression of other proteins. Therefore, the present invention also provides an expression vector, pDR42S, which enables efficient intracellular expression and secretion of a gene product.
本発明に係る発現用ベクターは、制御可能で発現効率
の高い分泌ベクターとして有用である。この発現用ベク
ターは、tacプロモーターの下流にユニークなBamH I,Xb
a I,Sal I siteをもつので、異種タンパク質をコードす
る遺伝子をBamH I−Sal I断片、Xba I−Sal I断片とし
て挿入することが可能である。また、プロテアーゼIII
のシグナルペプチドをコードする遺伝子を利用して、異
種タンパク質を大腸菌において分泌発現させるには、第
3図に示すように、tacプロモーターの下流に位置するA
fl IIサイトを利用すればよい。この場合、異種タンパ
ク質のアミノ末端と、プロテアーゼIIIのシグナルペプ
チドは、化学合成したオリゴDNAリンカーで連結するこ
とができる。このような方法で、本発明者らは、既にリ
ボヌクレアーゼHの発現に成功している。The expression vector according to the present invention is useful as a secretory vector that can be controlled and has high expression efficiency. This expression vector contains a unique BamHI, Xb downstream of the tac promoter.
Since it has a I and Sal I sites, it is possible to insert a gene encoding a heterologous protein as a BamHI-SalI fragment or an XbaI-SalI fragment. Also, protease III
In order to secrete and express a heterologous protein in Escherichia coli using the gene encoding the signal peptide of Escherichia coli, as shown in FIG.
You can use the fl II site. In this case, the amino terminus of the heterologous protein and the signal peptide of protease III can be linked by a chemically synthesized oligo DNA linker. In this way, the present inventors have already succeeded in expressing ribonuclease H.
第1図は、新規プラスミドベクターpDR42Sの構築過程の
一例を示す概略図である。第2図はpDR42Sの制限酵素切
断地図である。第3図はpDR42Sを利用して異種タンパク
質を分泌発現させるためのプラスミドベクターの構築例
を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the construction process of the novel plasmid vector pDR42S. FIG. 2 is a restriction enzyme digestion map of pDR42S. FIG. 3 is a schematic diagram showing a construction example of a plasmid vector for secretory expression of a heterologous protein using pDR42S.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) C12R 1:19) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C12R 1:19) C12R 1:19)
Claims (4)
ゼIIIのシグナルペプチドをコードしている遺伝子、お
よび大腸菌プロテアーゼIIIの構造遺伝子をこの順序で
含有している大腸菌で複製および発現可能なpUC系のプ
ラスミドベクター。1. A pUC-type plasmid vector capable of replication and expression in Escherichia coli, which contains a tac promoter region, a gene encoding a signal peptide of Escherichia coli protease III, and a structural gene of Escherichia coli protease III in this order.
点を含んでいる第(1)項記載のプラスミドベクター。2. The plasmid vector according to item (1), which contains an origin of replication derived from plasmid pUC18 or pUC19.
子を含んでいる第(1)項または第(2)項に記載のプ
ラスミドベクター。3. The plasmid vector according to item (1) or (2), which contains an ampicillin resistance gene as a selectable marker.
れる第(1)項に記載のプラスミドベクター。 4. The plasmid vector according to item (1), which is characterized by the following restriction enzyme cleavage map.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62218973A JP2518862B2 (en) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | New plasmid vector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62218973A JP2518862B2 (en) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | New plasmid vector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6460385A JPS6460385A (en) | 1989-03-07 |
JP2518862B2 true JP2518862B2 (en) | 1996-07-31 |
Family
ID=16728262
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP62218973A Expired - Lifetime JP2518862B2 (en) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | New plasmid vector |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2129749T3 (en) * | 1990-11-08 | 1999-06-16 | Japan Energy Corp | SECTION VECTOR, TRANSFORMED MICROORGANISMS CONTAINING THE INDICATED VECTOR AND PRODUCTION OF A PRODUCT FROM SUCH A MICROORGANISM. |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP62218973A patent/JP2518862B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
J,Bacteriol.,157(1)(1984)P.21−27 |
J,Bacteriol.,163(3)(1985)P.1055−1059 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6460385A (en) | 1989-03-07 |
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