JPH04500602A - Synthetic HIV protease gene and its expression method - Google Patents
Synthetic HIV protease gene and its expression methodInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 合成HIVプロテアーゼ遺伝子およびその発現性発明の背景 発明の分野 本発明は合成遺伝子およびそれらの発現生成物に関する。具体的には、本発明は 合成プロテアーゼ遺伝子およびその発現生成物に関する。[Detailed description of the invention] Synthetic HIV protease gene and its expression background field of invention The present invention relates to synthetic genes and their expression products. Specifically, the present invention This invention relates to synthetic protease genes and their expression products.
関連技術の説明 精製したピリオン製剤にプロテアーゼタン白質が含まれていることは、免疫学的 手法によってのみ示された。Description of related technology The presence of protease proteins in purified pyrion preparations is an immunological demonstrated only by method.
gagおよびpol配列を有するHIVプロテアーゼ配列または融合タン白質は 、細菌のウィルスDNAから発現された。かかる開示の例には、1.ヘンダーソ ン(Hender−son)ら、1988年、「ヒトレトロウィルス、癌および AIDS:予防および治療法()Iuian Retrovlruses、Ca ncer and^IDs:^pproach to Prevention and Therapy)」、ディー・ボログネ/(D、 Bolognesl )監修、アラン・アール・リス・インコーボレーテド(Alan R,Li5s Inc。HIV protease sequences or fusion proteins with gag and pol sequences are , expressed from bacterial viral DNA. Examples of such disclosures include: 1. Henderso Henderson et al., 1988, “Human retroviruses, cancer and AIDS: Prevention and Treatment ()Iuian Retrovluses, Ca ncer and ^IDs:^pproach to Prevention and Therapy)”, Di Bolognesl/(D, Bolognesl ) Supervised by Alan R, Li5s Inc.
)より出版、二ニー・ヨーク、二ニー・ヨーク州、135HIVプロテアーゼの 一次配列はタン白質分析およびプロウィルスDNAのヌクレオチド配列によって 決定された。したがって、このプロテアーゼは、HIVプロウィルスの297b pの長さの鎖によってフードされた99アミノ酸の長さのタン白質であることが 決定された。プロテアーゼ遺伝子およびその発現についての従来の実験は、プロ ウィルスのcDNAからクローニングされたヌクレオチド配列を用いることによ って行われた。合成りNAを用いる本発明者の研究は、プロウィルスDNAのヌ クレオチド配列および決定されたアミノ酸配列が正確であることを証明している 。) Published by 2nd York, 2nd York State, 135 HIV Protease. The primary sequence was determined by protein analysis and nucleotide sequencing of proviral DNA. It has been determined. Therefore, this protease is 297b of the HIV provirus. It is a 99 amino acid long protein hooded by a p long chain. It has been determined. Traditional experiments on protease genes and their expression by using nucleotide sequences cloned from viral cDNA. It was held. The present inventor's research using synthetic DNA has revealed that the nuclei of proviral DNA The nucleotide sequence and determined amino acid sequence have been proven to be accurate. .
HI V −1プロウイルスDNAの完全なヌクレオチドpolオーブンリーデ ィングフレームにおけるプロテアーゼの配列コーディングは、以前の分析によっ て決定されており、ヌクレオチド1609〜1906に対応する。N末端および C末端アミノ酸は、それぞれプロリンおよびフェニルアラニンである。HIV− 199アミノ酸プロテアーゼをコードするこの配列は、下記のような297bp の長さのものである。Complete nucleotide pol oven readout of HI V-1 proviral DNA The sequence coding of the protease in the coding frame was determined by previous analysis. has been determined and corresponds to nucleotides 1609-1906. N-terminus and The C-terminal amino acids are proline and phenylalanine, respectively. HIV- This sequence, encoding a 199 amino acid protease, is a 297 bp sequence as follows: It is of length.
260 270 ’ 280 、 290感染性ヒト免疫不全症ウイルス(HI V)の完成(複製)に必須の特異的酵素またはプロテアーゼをコードする合成 りNA配列は存在しない。このDNA配列配列線菌および/または真核細胞にお いて組換え法によってこのプロテアーゼを発現させ、生化学的および物理的特性 決定に十分なプロテアーゼを産生させてこの酵素の強力な阻害剤を設計し且つ産 生じ、感染性HIV粒子の産生を阻止する上で望まれている。260 270’ 280, 290 Infectious human immunodeficiency virus (HI Synthesis encoding a specific enzyme or protease essential for the completion (replication) of V) There are no NA sequences. This DNA sequence may be present in bacterial and/or eukaryotic cells. We expressed this protease by recombinant methods and determined its biochemical and physical properties. By producing enough protease to determine how to design and produce a potent inhibitor of this enzyme, and is desirable in preventing the production of infectious HIV particles.
発明の概要 本発明は、ヒト免疫不全症ウィルスのプロテアーゼをコードする遺伝子である。Summary of the invention The present invention is a gene encoding a human immunodeficiency virus protease.
この遺伝子は、ヒト免疫不全症ウィルスの感染力に必須なプロテアーゼに関する 合成ヌクレオチド配列から本質的に成る。This gene is related to a protease essential for human immunodeficiency virus infectivity. Consists essentially of synthetic nucleotide sequences.
このプロテアーゼは、望ましくはHIV−1またはHIV−2の感染力に必須な これらのウィルスのプロテアーゼである。This protease is preferably essential for HIV-1 or HIV-2 infectivity. These are the proteases of viruses.
本発明の好ましい態様は合成遺伝子であり、HIV−1プロテアーゼの発現のた めのコード配列は前記ヌクレオチド配列の上列によって表わされる。A preferred embodiment of the invention is a synthetic gene for the expression of HIV-1 protease. The second coding sequence is represented by the upper row of the nucleotide sequences.
図面の簡単な説明 第1図は、ウェスタンプロットにおいて分析された発現されたHIVプロテアー ゼを表わす。Brief description of the drawing Figure 1 shows expressed HIV proteas analyzed in Western blots. represents ze.
第2図は、HIV−1プロテアーゼ遺伝子の合成の方法を例示するものである。FIG. 2 illustrates a method for the synthesis of the HIV-1 protease gene.
3′オーバハングは、下の場合である。相補鎖(図示せず)はコード鎖に合う3 ′オーバーハングを備えていた。3' overhang is the case below. The complementary strand (not shown) matches the coding strand3 'It had an overhang.
第3図は、様々な時間における遺伝子の誘導を例示するものである。FIG. 3 illustrates the induction of genes at various times.
第4図は、合成ペプチドaSa基質を用いて発現したプロテアーゼの活性を例示 するものである。Figure 4 illustrates the activity of a protease expressed using a synthetic peptide aSa substrate. It is something to do.
好ましい態様の説明 本発明は、特異的酵素またはプロテアーゼをコードする合成りNA配列である。Description of preferred embodiments The present invention is a synthetic NA sequence encoding a specific enzyme or protease.
このプロテアーゼは、ヒト免疫不全症ウィルス(HI V)の感染力にとって必 須である。本発明の遺伝子は、細菌および/または真核細胞における組換え技術 によるプロテアーゼの発現、および、生化学的および物理的特徴決定のためのプ ロテアーゼの商業的に望まれる量の産生に望ましいものである。この特徴決定は 、この酵素の強力な阻害物質の設計および産生に必要である。本発明は、他のレ トロウィルス、例えばHIV−2、ヒト白血病ウィルス、例えばHTLVI、I Iおよび白血病性肉腫および他の悪性腫瘍を引き起こす他のヒトおよび動物のR NA含有ウィルス、のプロテアーゼ遺伝子の合成および発現を包含する。This protease is essential for the infectivity of human immunodeficiency virus (HIV). It is The genes of the present invention can be used recombinantly in bacteria and/or eukaryotic cells. expression of proteases and protein for biochemical and physical characterization. It is desirable for the production of commercially desired amounts of rotease. This characterization is , required for the design and production of potent inhibitors of this enzyme. The present invention Toroviruses, such as HIV-2, human leukemia viruses, such as HTLVI, I I and other human and animal R that cause leukemic sarcomas and other malignancies. NA-containing viruses, including the synthesis and expression of protease genes.
本発明の好ましい態様のヌクレオチド配列は、ラトナーら(Ratner %前 掲)の文献から得られた。HIV−1のプロテアーゼをコードするpolオーブ ンリーディングフレームの配列は、ヌクレオチド1609〜1906に対応する 。The nucleotide sequences of preferred embodiments of the invention are described by Ratner et al. Obtained from the literature listed above. pol orb encodes the protease of HIV-1 The sequence of the read frame corresponds to nucleotides 1609-1906 .
N−末端およびC−末端アミノ酸は、それぞれプロリンおよびフェニルアラニン である。99アミノ酸プロテアーゼをコードするこの配列は、前記のような29 7bpの長さのものである。本発明においては前記および他の遺伝子において1 以上の塩基を僅かに置換するだけで、所望なプロテアーゼを発現することができ る変異体遺伝子を産生産生することができる。The N-terminal and C-terminal amino acids are proline and phenylalanine, respectively. It is. This sequence encoding a 99 amino acid protease consists of 29 amino acids as described above. It is 7 bp long. In the present invention, 1 in the above and other genes A desired protease can be expressed by simply substituting the above bases. It is possible to produce a mutant gene.
この配列は、DNA合成装置を用いて5個のフラグメントとして合成した。これ らの5個のフラグメントに対応する相補鎖も合成した。4個の塩基の3′オーバ ーハングは、この5個のフラグメントのそれぞれを効率的に連結し且つプロテア ーゼ遺伝子の正確なコード配列が得られるように、適当な配列に付された。遺伝 子の5′末端に対応するフラグメントにヌクレオチドATGを加え、3′末端に はTAAを加えた。This sequence was synthesized as five fragments using a DNA synthesizer. this Complementary strands corresponding to the five fragments were also synthesized. 3' over 4 bases -Hang efficiently connects each of these five fragments and connects the protea. Appropriate sequencing was performed to obtain the exact coding sequence of the enzyme gene. genetics Add the nucleotide ATG to the fragment corresponding to the 5' end of the child, and add the nucleotide ATG to the 3' end of the fragment. added TAA.
原核発現ベクターを用いて、クローニングを行い、プロテアーゼをコードする合 成配列を発現させた。この発現は、原核生物(細菌)または他の適当な発現系で 行うことができる。組換えクローンを、プロテアーゼ遺伝子の内部領域に及ぶ標 識フラグメント(62bp)を用いてコロニーハイブリダイゼーションを行うこ とによってスクリーニングした。陽性のコロニーを挿入物の大きさについて更に 分析した。陽性であったクローンを発現させ、ウェスターンプロットで分析して 、特異的抗体を用いてタン白質生成物を決定した。第1図に一例を示す。A prokaryotic expression vector is used to perform cloning and generate a protein encoding the protease. The synthetic sequence was expressed. This expression can be performed in prokaryotes (bacteria) or other suitable expression systems. It can be carried out. Recombinant clones are targeted to span the internal region of the protease gene. colony hybridization using the identification fragment (62 bp). Screened by. Further examine positive colonies for insert size. analyzed. Clones that were positive were expressed and analyzed by Western plot. , protein products were determined using specific antibodies. An example is shown in FIG.
これまでスクリーニングしたクローンの内3個のクローンは、第1図に例示する ように特異的抗体に対して反応する1 1 、5kdの生成物を発現するものと 同定された。Three of the clones screened so far are illustrated in Figure 1. It expresses a 11,5 kd product that reacts with specific antibodies as shown in FIG. Identified.
プロテアーゼ遺伝子の誘導の条件をE、 coilで検討して、最適条件を得た 。本発明者らは、この遺伝子生成物が合成および天然の基質のいずれをも開裂さ せることができることから、この遺伝子生成物は特異的プロテアーゼ活性を有す ることを明らかにした。この酵素を、親和性クロマトグラフィのような特殊なカ ラムクロマトグラフィ法によって精製した。本発明の方法によれば、プロテアー ゼの構造、その活性の機構、および、ウィルスによって引き起こされるAIDS のような病気の治療のための治療用のこの酵素に対する特異的阻害物質を得るこ とを検討するのに十分な活性プロテアーゼを産生させることができる。本発明の 他の悪様では、HIV−2プロテアーゼに対する下記の遺伝子のような他のプロ テアーゼを発現させる遺伝子を用いることができる。The conditions for protease gene induction were investigated using E, coil, and the optimal conditions were obtained. . We have demonstrated that this gene product cleaves both synthetic and natural substrates. This gene product has specific protease activity. It was revealed that This enzyme can be analyzed using special techniques such as affinity chromatography. Purified by ram chromatography method. According to the method of the present invention, protea structure of enzyme, mechanism of its activity, and AIDS caused by virus to obtain therapeutic specific inhibitors of this enzyme for the treatment of diseases such as Sufficient active protease can be produced to study. of the present invention In other cases, other proteins such as the genes listed below for HIV-2 protease A gene that expresses tease can be used.
CCTCAATTCTCTCT!TGG入入入入G入CCAGT入GTCACA GCA’I’AC入’ITGλGGGTC入GCCAGTAGAAGTCTTG TTAG入CACAGGGGCTGACにACTCAATAGTAGCAGG入 ATAG入GTTAcGGAACAA’ITATAGCCCAAAAAT入GT AGGGGGλATAGGGGG入TTC入T入入ATAC(:入AGGAAT ATλυWTGTAG入AATAG入入GTTCTAλATλAAAAGGTA CGGGCCACCATAATGACAGGCGACACCCAATCAACA T’ITTTGGCAGAAATATTCTGACAGCCTTAGGCATG TCATT入入入τCTAC 第1図は、E、 coliでのHIVプロテアーゼの発現を示す。適当な発現ベ クター中でHIVプロテアーゼの合成配列で形質転換した細胞を誘導し、細菌性 溶解物を5DS−PAGEで電気泳動を行った。タン白質をニトロセルロース膜 に移動させた後、HIVプロテアーゼに対する特異的抗体を用いて免疫プロッテ ィング法を行った。CCTCAATTCTCTCT! TGG input input G input CCAGT input GTCACA GCA'I'AC in'ITGλGGGTC in GCCAGTAGAAGTCTTG Enter TTAG into CACAGGGGCTGAC and enter ACTCAATAGTAGCAGG. ATAG entered GTTAcGGAACAA'ITATAGCCCAAAAT entered GT AGGGGGλATAGGGGG entered TTC entered T entered ATAC (: entered AGGAAT ATλυWTGTAG entered AATAG entered GTTCTAλATλAAAAGGTA CGGGCCACCATAATGACAGGCGACACCCAATCAACA T’ITTTGGCAGAAATATTCTGACAGCCTTAGGCATG TCATT input τCTAC FIG. 1 shows expression of HIV protease in E. coli. Appropriate expression base Transformed cells with synthetic sequences of HIV protease are induced in vectors to induce bacterial The lysate was subjected to electrophoresis using 5DS-PAGE. Nitrocellulose membrane for proteins After transfer, immunoplots were performed using a specific antibody against HIV protease. I performed the ding method.
Ag−Ab錯体の検出は、1125タン白質Aを用いて行った。オートラジオグ ラフのレーンAは、プラスミドで形質転換したE、 coliを表わし、レーン BおよびCは、HIVプロテアーゼをコードするプラスミドを有する合成りNA で形質転換したE、 coltをを表わす。左側には、キロダルトンで示したタ ン白質分子量マーカーがある。Detection of Ag-Ab complexes was performed using 1125 protein A. autoradiolog Rough lane A represents E. coli transformed with the plasmid; B and C are synthetic NAs carrying plasmids encoding HIV protease. Represents E, colt transformed with. On the left, the data is shown in kilodaltons. There are white matter molecular weight markers.
11.5kdのバンドがプロテアーゼである。The 11.5 kd band is protease.
本発明の合成りNAは、(感染性の)ウィルス性物質を操作する必要が全くなく 、他の方法により、得ることができる量の制限をなくすことができる。The synthetic NA of the present invention does not require any manipulation of (infectious) viral substances. , other methods can eliminate the limit on the amount that can be obtained.
実施例 下記の物質および方法を用いて実施例を行った。Example Examples were performed using the materials and methods described below.
プラスミド、細菌性鎖および化学薬品:原核性発現ベクターであるプラスミドP KK233−2は、ファルマシア社(PharIIlacia)から購入した。Plasmids, bacterial chains and chemicals: Plasmid P, a prokaryotic expression vector KK233-2 was purchased from PharIIlacia.
P■233−2を用いて、1aq−q宿主、E、 coijJM105またはR B791中で形質転換を行った。細胞は、lug/lチアミンを含むM9最少培 地中で選択した後、これらを形質転換に用いた。オリゴヌクレオチドの合成に用 いた総ての化学薬品は、アプライド・バイオシステム・インコーポレーテド(A pplied Bfosystea 1nc、)社から入手した。T4ポリヌク レオチドキナーゼ、DNAリガーゼおよびE、 coli DNAポリメラーゼ Iのフレノウフラグメントlは、二ニー・イングランド・バイオラプス(New England Biolabs)から入手した。制限エンドヌクレアーゼ、 PMSFおよびl PTGはベーリンガー・マンハイム(Boehringer MannheI■) 、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethes da Re5earchLaboratories)およびプロメガ(Prom ega)社からそれぞれ入手した。Using P■233-2, 1aq-q host, E, coij JM105 or R Transformation was performed in B791. Cells were grown in M9 minimal medium containing lug/l thiamine. After selection in the ground, these were used for transformation. Used for oligonucleotide synthesis All chemicals were purchased from Applied Biosystems, Inc. Bfosystea 1nc, ). T4 Polinuku Reotide kinase, DNA ligase and E. coli DNA polymerase The Freneau fragment of I is a two-year-old English biolapse (New (England Biolabs). restriction endonuclease, PMSF and PTG are from Boehringer Mannheim (Boehringer Mannheim). MannheI■), Bethesda Research Laboratories (Bethes da Re5earch Laboratories) and Promega (Prom ega), respectively.
DNA合成、プラスミド構成およびスクリーニング:DNAフラグメントは、エ イビーアイ(ABI> DNA合成装置(381人型)を用いて合成した。総て の合成フラグメントは、12%ポリアクリルアミド/8M尿素配列ゲル中で電気 泳動によって精製した。DNAは紫外部シャドウィングによって視認し、全長の フラグメントを当該技術分野で知られているゲルから溶出した。全長フラグメン トの純度を、標準的手法を用いてチェックした。DNA synthesis, plasmid construction and screening: DNA fragments are Synthesized using Ibii (ABI) DNA synthesizer (381 human type). All The synthesized fragments were electroporated in a 12% polyacrylamide/8M urea sequencing gel. Purified by electrophoresis. DNA is visualized by ultraviolet shadowing, and the entire length of the DNA is Fragments were eluted from gels known in the art. full length fragmen The purity of the sample was checked using standard techniques.
適当な相補フラグメントを等モル濃度混合して、アニールし、別の箇所で記載す るようにキナーゼ処理し、連結した。連結の効率は、ポリアクリルアミドゲル電 気泳動によって監視した。線形化したプラスミドと適当な濃度のプロテアーゼ遺 伝子を導結して、E、 coli JM105の形質転換に用いた。組換えクロ ーンを、キナーゼ処理によって標コしたa2bpフラグメントを用いるコロニー /\イブリダイゼー/!Iンによってスクリーニングした。沸騰法を用いてvA 換えクローンからプラスミドDNAを小規模で単離し、挿入物の大きさは、E、 coli DNAポリメラーゼのフレノウフラグメントを用いて3′ リセス ト(recessed)末端を標識した後にオートラジオグラフィによって視認 した。Appropriate complementary fragments were mixed in equimolar concentrations, annealed, and described elsewhere. Kinase treatment and ligation were carried out. The efficiency of ligation is determined by polyacrylamide gel electrodes. Monitored by pneumophoresis. Linearized plasmid and appropriate concentration of protease enzyme The gene was ligated and used to transform E. coli JM105. recombinant black colonies using an a2bp fragment labeled by kinase treatment. /\Ibridize/! Screened by In. vA using the boiling method Plasmid DNA was isolated on a small scale from the recombinant clones, and the insert size was E. 3′ recess using the Flenow fragment of E.coli DNA polymerase Visualization by autoradiography after labeling the recessed ends. did.
HIVプロテアーゼに対する抗体。Antibodies against HIV protease.
ポリクローン抗体は、ウサギで(1)HIV−1プロテアーゼの1〜99アミノ 酸の完全合成配列および(1j)好ましくはプロテアーゼのC末端に対応するト リデカペプチドに対して生成した。The polyclonal antibody was tested in rabbits with (1) amino acids 1 to 99 of HIV-1 protease. a complete synthetic sequence of the acid and (1j) preferably a sequence corresponding to the C-terminus of the protease; Generated for Lidecapeptide.
増殖期まで成長させ、誘導させ、超音波処理によって溶解させた。全細胞抽出物 をNaDodSO4/PAGEによって分析し、免疫プロット分析に付した。Grown to proliferative phase, induced, and lysed by sonication. whole cell extract were analyzed by NaDodSO4/PAGE and subjected to immunoplot analysis.
発現プロテアーゼ活性の分析法: オリゴペプチドは、以前に報告された方法(コープランド(Copeland) とオロツラン(Oroszlan)、1981年)に準じてペプチドシンセサン ザ−(Applied Blosystems)430^型)で合成した。開裂 生成物は、uBondapack C1gカラム(Waters As5oci ates)上でのRP−HPLCによって分析した。ピーク画分のアミノ酸組成 を、ピコ−タグ(Pico−Tag)アミノ酸分析装置(Waters As5 ociates)を用いて分析した。Method for analyzing expressed protease activity: Oligopeptides were prepared using a previously reported method (Copeland). and Oroszlan, 1981). It was synthesized using a laser (Applied Blosystems) 430^ model). cleavage The product was transferred to a uBondapack C1g column (Waters As5oci ates) by RP-HPLC. Amino acid composition of peak fractions using a Pico-Tag amino acid analyzer (Waters As5). ociates).
実施例1 この実施例は、好ましい態様を表わす。Example 1 This example represents a preferred embodiment.
プロテアーゼ遺伝子のヌクレオチド配列は、ラトナー(Ratner)らの方法 によって決定した。プロテアーゼ遺伝子のpalオープンリーディングフレーム の配列は、ヌクレオチド1609から始まり、1906で終わり、99アミノ酸 をコードする。この配列およびその補体は、第2図に示されるような約60塩基 の5個の別個なフラグメントとして合成した。(下部の場合に示される)4塩基 の3′オーバーハングは、正確なコード配列を形成するために、適当なフラグメ ントを選択的に連結するようフラグメントに付した。翻訳開始コドンATGおよ び終止コドンTAAを、プロテアーゼ遺伝子の適当な末端に付した。The nucleotide sequence of the protease gene was determined by the method of Ratner et al. It was decided by. pal open reading frame of protease gene The sequence begins at nucleotide 1609, ends at 1906, and consists of 99 amino acids. code. This sequence and its complement are approximately 60 bases as shown in Figure 2. was synthesized as five separate fragments. 4 bases (shown in the bottom case) The 3' overhang of fragments to selectively ligate the components. Translation start codon ATG and A stop codon, TAA, was added to the appropriate ends of the protease gene.
配列を加えて、制限酵素部位Neo Iに適合する付着端を有するよう遺伝子の 5′末端に突出部を付した。遺伝子の3′末端における5′突出部を加えて、H ind3適合性末端を付した。相補鎖(図示せず)は、コード鎖に合う3′オー バハングを備えていた。Add the sequence to the gene so that it has cohesive ends that fit into the Neo I restriction enzyme site. A protrusion was attached to the 5' end. In addition to the 5' overhang at the 3' end of the gene, H ind3 compatible ends were attached. The complementary strand (not shown) is the 3' strand that matches the coding strand. It was equipped with a bahang.
発現ベクターPKK233−2に正確なコード配列を有する3個のクローン(P R−C,PR−H,およびPR−J)の発現を分析して、遺伝子の最適誘導の条 件を選択した。Three clones (P RC, PR-H, and PR-J) to determine optimal induction conditions for the genes. selected.
第3図は、遺伝子生成物のウェスターンプロット分析の例を示す。FIG. 3 shows an example of Western plot analysis of gene products.
プロテアーゼに対するコード配列を有するクローンPR−Cを誘導して発現させ た。タン白質(細菌抽出物75■)をNaDodSo4/PAGE中で電気泳動 を行い、ニトロセルロースに移し、(i)HIV−1プロテアーゼの1〜99ア ミノ酸の完全合成配列および(if)このプロテアーゼのC末端に対応するトリ デカペプチドに対する2種類のプロテアーゼ特異性ウサギポリクローン抗体の混 合物を用いて免疫プロット分析に付した。第3A図は、様々な時間における0、 4raM I P T Gによる遺伝子の誘導を示す。第3B図は30分間の誘 導を示す。誘導物質IPTGの濃度の増加に伴い、1〜5はそれぞれIPTGの IIIMで表した濃度、0.28.0.56.1,12.2.24および4.4 8を表わす。第3C図は、1mMIPTGで60分間誘導し、各種の緩衝液中で 細胞を溶解した後の分析を示す。B1は、50IDMトリスーHC1、pH7, 0,150dNaC1,1mM EDTA、ld PMST、1mM DTTお よび0.5%NP−40中での細胞の溶解を示す。B2は、NaC1およびED TAがないことを除き、B1と同じである。B3は、5hMリン酸カリウム、p H6,0、haMPMSFおよび1mMDTT中でのものである。B4はp)1 が6.5であること以外はB3と同じである。タン白質分子量マーカーの位置を 、キロダルトンで左側に示す。Clone PR-C containing the coding sequence for protease was induced and expressed. Ta. Proteins (75 μg of bacterial extract) were electrophoresed in NaDodSo4/PAGE. (i) 1-99 amino acids of HIV-1 protease. The complete synthetic sequence of amino acids and (if) the trinucleotide corresponding to the C-terminus of this protease. A mixture of two protease-specific rabbit polyclonal antibodies against decapeptide. The compound was subjected to immunoplot analysis. FIG. 3A shows 0 at various times, Shows gene induction by 4raM I P TG. Figure 3B shows a 30 minute invitation. Show guidance. With increasing concentration of inducer IPTG, 1 to 5 respectively Concentrations expressed in IIIM, 0.28.0.56.1, 12.2.24 and 4.4 Represents 8. Figure 3C shows cells induced with 1mM IPTG for 60 minutes and treated in various buffers. Analysis after lysing the cells is shown. B1 is 50IDM Tris-HC1, pH 7, 0,150dNaCl, 1mM EDTA, ld PMST, 1mM DTT and and 0.5% NP-40. B2 is NaCl and ED Same as B1 except that there is no TA. B3 is 5hM potassium phosphate, p in H6,0, haMPMSF and 1mM DTT. B4 is p)1 It is the same as B3 except that is 6.5. Position protein molecular weight markers , shown on the left in kilodaltons.
プラスミドPR−Cを有するE、 coltをルリアプロス中で0.4 A60 0nIgの光学濃度になるまで生育させた後、様々な時間誘導を行い、第3A図 に示したように0.4+aMの濃度でIPTG(イソプロピル−β−D−チオガ ラクトピラノシド)を加えることによってtreプロモーターから発現させた。E, colt with plasmid PR-C in Luriapros 0.4 A60 After growing to an optical density of 0 nIg, induction was performed for various times, and Figure 3A. IPTG (isopropyl-β-D-thiogatin) at a concentration of 0.4+aM as shown in Expression was achieved from the tre promoter by adding lactopyranoside).
クローニングされた遺伝子は、11.5kdの単一の未融合タン白質バンドを発 現した。発現は、30分間の誘導の後に最大となった。この水準は60分後には 約25%まで減少した。120分間の誘導の後および0分では発現は検出されな かった。この形態の誘導は、分析を行った他のクローン(PR−HおよびPR− J)(図示せず)の場合と同じであった。The cloned gene produces a single unfused protein band of 11.5 kd. It appeared. Expression was maximal after 30 minutes of induction. This level will be reached after 60 minutes. It decreased to about 25%. No expression was detected after 120 minutes of induction and at 0 minutes. won. This form of induction was observed in other clones analyzed (PR-H and PR-H). J) (not shown).
様々な誘導物質濃度における30分間の誘導の結果は、第3図Bに示される通り である。I PTGによる1mMから4mMの範囲の誘導が最大の発現を示した 。同様のデータはクローンPR−HおよびPR−Jにおいても得られた(図示せ ず)。The results of induction for 30 minutes at various inducer concentrations are shown in Figure 3B. It is. I Induction with PTG in the range of 1mM to 4mM showed maximum expression . Similar data were obtained for clones PR-H and PR-J (not shown). figure).
プロモーターを効率的に可溶化して酵素分析を行う条件を選択するために、1m MIPTGで最適誘導を行った後、様々な緩衝液系を用いて細胞(クローンPR −C)を溶解した。50rBMトリスーHCL pH7,5,1aMDTT。In order to select conditions for efficiently solubilizing the promoter and performing enzyme analysis, we After optimal induction with MIPTG, cells (clone PR -C) was dissolved. 50rBM Tri-HCL pH 7,5,1aMDTT.
1mMPMSF及び0.5%ノニデソト(nonidet) P −40の緩衝 液系で超音波処理を行ったところ、可溶性画分中にプロテアーゼ50〜70%を 放出することが観察された(第3C図)。これは、発現生成物の含量を、可溶性 抽出物および不溶性沈澱物のウェスターンプロット分析分によって算出した。1mM PMSF and 0.5% nonidet P-40 buffer When ultrasonication was performed in a liquid system, 50-70% of the protease was contained in the soluble fraction. Release was observed (Figure 3C). This determines the content of the expression product, soluble Calculated by Western plot analysis of extract and insoluble precipitate.
特異的タン白質分解活性の証明 第4図は、合成ペプチドを基質として用いる発現したプロテアーゼの活性を示す ものである。プロテアーゼ分析は、クローンPR−C,誘導体(A%B、C)お よび未誘導体(D)並びにプラスミドPKK233−2のみを有するコントロー ル細胞(図示せず)から得られた細菌溶解物22.5IIgで37℃で行った。Demonstration of specific proteolytic activity Figure 4 shows the activity of the expressed protease using synthetic peptides as substrates. It is something. Protease analysis was performed on clone PR-C, derivatives (A%B, C) and and underivatized (D) and a control containing only plasmid PKK233-2. The experiments were carried out at 37° C. with 22.5 II g of bacterial lysate obtained from cell lines (not shown).
ノナペプチドを、反応緩衝液(0,25Mリン酸カリウム) 、p)I 7.0 .0.5%(v/v) NP40.5%(v/v)グリセロール、5aMジチオ トレイトおよびZMN a Cl中で基質として用いた。それぞれ25j1ずつ を、0時間(A) 、1時間(B) 、3時間CC)および6時間後に採取して 、RP−HPLCによって分析した。Sは基質を表わし、PlおよびP2はそれ ぞれ開裂生成物1および2を表わす。The nonapeptide was added to the reaction buffer (0.25M potassium phosphate), p)I 7.0 .. 0.5% (v/v) NP40.5% (v/v) glycerol, 5aM dithio Trait and ZMN were used as substrates in Cl. 25j1 each were collected at 0 hours (A), 1 hour (B), 3 hours CC) and 6 hours later. , analyzed by RP-HPLC. S represents the substrate, Pl and P2 are its represent cleavage products 1 and 2, respectively.
クローニングしたHIV−1プロテアーゼの活性を評・価するため、HIV−1 のp17〜p24開裂部位(ヘンダーソン(Henderson)ら、1988 年)に対応する合成ノナペプチドを基質(4E)として用いた。反応緩衝液中の 基質を各種の細胞抽出液(前記の第4図の説明を参照)の画分と混合して、37 ℃でインキュベーションした。インキュベーション混合物を等量ずつ様々な時間 で採取してRP−HPLCで分析した。0時試料中の基質は、第4A図に示され るように単一のピークとして溶出した。In order to evaluate and evaluate the activity of the cloned HIV-1 protease, p17-p24 cleavage site (Henderson et al., 1988 A synthetic nonapeptide corresponding to 2011) was used as a substrate (4E). in reaction buffer The substrate was mixed with fractions of various cell extracts (see description of Figure 4 above) and Incubated at ℃. Equal volumes of the incubation mixture for various times and analyzed by RP-HPLC. The substrate in the zero time sample is shown in Figure 4A. The peak eluted as a single peak.
1時間インキュベーションした後、基質ピークが有意に減少するのと相関して、 標忠した生成物である2個の新たに現れるピークP1およびP2がみられる。次 いで、回収したピークのアミノ酸分析を行うことによって、生成物1および生成 物2は、表−1に示されるように決定された天然の開裂部位であるTyr−Pr o結合の開裂を示す予想された開裂生成物に対応することが示された。3時間ま でインキュベーションを延長すると、基質ピークは更に減少し、生成物1のピー ク高さが実質的に増加し、Tyr−Pro結合の加水分解が進行することを示し ていた。Correlates with a significant decrease in the substrate peak after 1 hour incubation. Two newly appearing peaks P1 and P2 are seen, which are standard products. Next By performing amino acid analysis of the collected peaks, product 1 and product 1 were determined. Product 2 is Tyr-Pr, the natural cleavage site determined as shown in Table-1. It was shown to correspond to the expected cleavage product indicating cleavage of the o bond. 3 hours Prolonging the incubation at The peak height increases substantially, indicating that hydrolysis of the Tyr-Pro bond progresses. was.
しかしながら、テトラペプチドPro−118−val−Glu−N)12の吸 光度は遊離のC00H−末端チロジンを有するペンタペプチドの吸光度より実質 的に小さいので、生成物1のピークは予想されたように小さいものと思われた。However, the absorption of the tetrapeptide Pro-118-val-Glu-N)12 The luminous intensity is substantially lower than the absorbance of the pentapeptide with a free C00H-terminal tyrosine. The product 1 peak appeared to be small as expected.
3時間インキュベーションした後の生成物1および2は増加し、基質ピークが対 応して減少することが見られた。After 3 hours of incubation, products 1 and 2 increase and the substrate peaks are paired. A corresponding decrease was observed.
未誘導細胞、クローンPR−C(第4D図)およびコントロール細胞(コントロ ールプラスミドPKK233−2、データーは示さず)からの抽出物を用いる反 応では、開裂生成物は検出されなかった。6時間インキュベーションを行ったと ころ基質ピークは減少しなかったが、これは、ノナペプチドが細菌プロテアーゼ による分解に耐性を有することを示している。このことは、粗製の抽出物中のウ ィルス性プロテアーゼ活性を分析し、プロテアーゼの精製と単離を容易にする上 でこの基質を特に有用なものとする。Uninduced cells, clone PR-C (Figure 4D) and control cells (control reaction using an extract from the sample plasmid PKK233-2 (data not shown). No cleavage products were detected in the reaction. After 6 hours of incubation However, the substrate peak did not decrease, indicating that the nonapeptide was It has been shown that it is resistant to decomposition by This indicates that the amount of urinary chloride in the crude extract to analyze viral protease activity and to facilitate purification and isolation of proteases. makes this substrate particularly useful.
基質およびその開裂生成物のアミノ酸組成データーを、表−1に示す。観察され たアミノ酸の量は明らかに予想された量に対応することから、開裂はgag前駆 体のp17〜p24部位に対応する合成ペプチドの予想される開裂部位で起こっ ていることを示している。Amino acid composition data for the substrate and its cleavage products are shown in Table-1. observed The amount of amino acids obtained clearly corresponds to the expected amount, indicating that cleavage occurs in the gag precursor. occurs at the predicted cleavage site of the synthetic peptide, which corresponds to the body's p17-p24 site. It shows that
特表千4−500602 (6) M、W、 A B C d ゛□−轡鴫一−−一一一・ fragment 1 5’ CCTCAGATCACTCTTTGGCAACGACCCCTCGTC ACAATAAAGATAGGGGGGCAActaafragment 2 AG GAAGCTCTATTAGATACAG GAGCAGATGATAC AGTATTAGAAGAAATGA(、TTTGCCAGfAa g at fragment 3 GGAAACCAAAAATGATAGGG G GAATTGGAGGTTT TATCAAAGTAAGACAGTATGATCAg a@t a fragment 4 CTCATAGAAAT CTGTGGACATAAAGCTATAGGTAC AGTATTAGTAGGACCTACACCTGT ca≠■ fragment 5 ATAATTGGAAGAAAT CTGTTGACTCAGATT GGTT G CACTTTAAAr口13′FIG、 4E 9 尤/¥ (206nmン 補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)1、 特許出願の表示 PCT/US 89102996 2、発明の名称 合成HIVプロテアーゼ遺伝子およびその発現法3、特許出願人 住 所 アメリカ合衆国バージニア用、スプリングフィールド、ポート、ロイヤ ル、ロード、5285 名 称 アメリカ合衆国 4、代 理 人 (郵便番号100) 請求の範囲 8、 下記の合成ヌクレオチド配列または機能的にこの配列と類似の配列を有す る組換えベクターによって産生される、組換えプロテアーゼタン白質。Special Table Sen4-500602 (6) M, W, A B C d ゛□-轡髫一--111・ fragment 1 5’ CCTCAGATCACTCTTTGGCAACGACCCCTCGTC ACAATAAAAGATAGGGGGGCAActaafragment 2 AG GAAGCTCTATTAGATACAG GAGCAGATGATAC AGTATTAGAAAGAAATGA(,TTTGCCAGfAa g at fragment 3 GGAAACCAAAAAATGATAGGG G GAATTGGAGGTTT TATCAAAGTAAAGACAGTATGATCAg a@t a fragment 4 CTCATAGAAAT CTGTGGACATAAAAGCTATAGGTAC AGTATTAGTAGGACCTACACCTGT ca≠■ fragment 5 ATAATTGGAAGAAAT CTGTTGACTCAGATT GGTT G CACTTTAAAr port 13'FIG, 4E 9 Yen/¥ (206 nm) Submission of translation of written amendment (Article 184-8 of the Patent Law) 1. Indication of patent application PCT/US 89102996 2. Name of the invention Synthetic HIV protease gene and its expression method 3, patent applicant Address: Springfield, Port, Roya, Virginia, United States le, road, 5285 Name: United States of America 4. Deputy manager (Postal code 100) The scope of the claims 8. The following synthetic nucleotide sequence or a sequence functionally similar to this sequence: A recombinant protease protein produced by a recombinant vector.
CCTCAGATCA CTCTTTGGCA ACGACCCCTCGTCA CAATAA AGATAGGGGG6゜ GCAACTAAAG GAAGCTCTAT TAGATACAGG AGCAGATGAT ACA GTATTAG AAG入AATGAG’I’rTGCCAGGA 1コ0 140 150 160 170AGATGGAAACCA入A入入T G入T AGGGGG入入TT GGAGGTTrTA TCAA入GT入AG ACAGT入TSAT 190 2qO210220230 CAGATACTCA TAGAAATCTG TGGACAT入入A GCT ATAGGT入 C入GT入↑TAGTAGGACCTACA CCTGTCAACA TAATTGGAA、G 入λ入TCTGTTG AC TCAGA’I’rCGTTGCACTTT入入ATTTT 9、(1)下記配列: CCTCAGATCA CTCTTTGGCA ACGACCCCTCGTCA CAATM AGATAGGGGGGC入ACTAAAG 70 80 90 100 1ユ0 GAAGCTCTAT TAGATACAGG AGCAGATGAT ACA GTAT“ηAG 人AGA入ATGAGTTTGCCAGGA AGATGGAAACCMAAATGAT AGGGGGAA?r GGAGG T’r’M’A TCAAAGT入AGAC入GTATGAT CAGATACTCA TAGAAATCTG TGGACAT入M GCTA T入GGTA CAGTAT’I’AGT人GG入CCTACA またはこの配列と構造類似の配列を合成し、(2)段階(1)で製造した組換え ベクターを宿主細胞に挿入し、 (3)タン白質を発現させ、 (4)このタン白質を精製する段階を含んで成る、請求の範囲第8項に記載のプ ロテアーゼの産生法。CCTCAGATCA CTCTTTGGCA ACGACCCCTCGTCA CAATAA AGATAGGGGGG6゜ GCAACTAAAG GAAGCTCTA TAGATACAGG AGCAGATGAT ACA GTATTAG AAG entered AATGAG’I’rTGCCAGGA 1 piece 0 140 150 160 170AGATGGAAACCA entry A entry T G input T AGGGGG input TT GGAGGTTrTA TCAA input GT input AG TSAT with ACAGT 190 2qO210220230 CAGATACTCA TAGAAATCTG TGGACAT entrance A GCT ATAGGT included C included GT included ↑TAGTAGGACCTACA CCTGTCAACA TAATTGGAA, G input λ input TCTGTTG AC TCAGA’I’rCGTTGCACTTT entry ATTTT 9. (1) The following sequence: CCTCAGATCA CTCTTTGGCA ACGACCCCTCGTCA CAATM AGATAGGGGGC entered ACTAAAG 70 80 90 100 1 yu 0 GAAGCTCTA TAGATACAGG AGCAGATGAT ACA GTAT “ηAG person AGA entry ATGAGTTTGCCAGGA AGATGGAAAACCMAAATGAT AGGGGGAA? r GGAGG T’r’M’A TCAAAGT entered AGAC entered GTATGAT CAGATACTCA TAGAAATCTG TGGACAT entered M GCTA T enter GGTA CAGTAT'I'AGT person GG enter CCTACA Or synthesize a sequence with a structure similar to this sequence, and (2) the recombinant product produced in step (1). inserting the vector into a host cell; (3) express protein; (4) The protein according to claim 8, comprising the step of purifying the protein. Method for producing rotease.
10、タン白質を親和性クロマトグラフィによって精製する、請求の範囲第9項 に記載の方法。10. Claim 9, wherein the protein is purified by affinity chromatography. The method described in.
1ユ、 下記の配列またはこの配列に構造類似の合成配列の合成遺伝子を含んで なる、ベクター。1. Contains a synthetic gene with the following sequence or a synthetic sequence structurally similar to this sequence. Become a vector.
CCTCAGATCA CTCT’!’TGGC入 入CGACCCCTCGT CACλATAA AGATAGGGGGGCAACT入AAG Gλ入GCTCTJ%TT入G入T八CAGG 入CCAG入TG入T λCλ GT入TT入G 入λGへ入ATG入GTTTGCCAGG入 AGATGにAAACC入入入λ入TGAT へGGGGG入ATT GG入G GTTTTA TC入λ入GT入AG人CAGTXTGAT CAGATACTCA TAGAAATCTG TGGACATAAA GCT ATAGGTA CAGTATTAGTAGGACCTACA CCTGTCAACA TAATTGGAAG AAATCTGTTG ACT CAGATTG GTTにCACTTrA入ATTTr 12、請求のi門弟9項に記載の方法によって産生されるタン白質。CCTCAGATCA CTCT'! 'TGGC input CGACCCCTCGT CACλATAA AGATAGGGGGGCAACT entered AAG Gλ input GCTCTJ% TT input G input T8 CAGG input CCAG input TG input T λCλ GT enters TT enters G enters λG enters ATG enters GTTTGCCAGG enters AAAACC input to AGATG λ input to TGAT GGGGG input ATT GG input G GTTTTA TC input λ input GT input AG person CAGTXTGAT CAGATACTCA TAGAAATCTGTGGACATAAAGCT ATAGGTA CAGTATTAGTAGGACCTACA CCTGTCAACA TAATTGGAAG AAATCTGTTG ACT CAGATTG CACTTrA enters GTT ATTTr 12. Protein produced by the method according to claim 9.
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