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JPS6188883A - 発現系におけるタンパク質輸送のための合成シグナル配列 - Google Patents

発現系におけるタンパク質輸送のための合成シグナル配列

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Publication number
JPS6188883A
JPS6188883A JP60221120A JP22112085A JPS6188883A JP S6188883 A JPS6188883 A JP S6188883A JP 60221120 A JP60221120 A JP 60221120A JP 22112085 A JP22112085 A JP 22112085A JP S6188883 A JPS6188883 A JP S6188883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal sequence
dna
sequence
natural
gene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60221120A
Other languages
English (en)
Inventor
ヨアヒム、エンゲルス
ミヒヤエル、ライネベーバー
オイゲン、ウールマン
バルデマール、ベテカム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of JPS6188883A publication Critical patent/JPS6188883A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/62Insulins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • C12N15/625DNA sequences coding for fusion proteins containing a sequence coding for a signal sequence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/01Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif
    • C07K2319/036Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif targeting to the medium outside of the cell, e.g. type III secretion

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  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 細胞において、タンパク質は細胞質に存在するリポソー
ムで合成される。細胞質から運ばれろタンパク質は、細
胞質膜の通過中に酵素的に切り離される比較的短いペプ
チド鎖をアミノ末端に保有しており、該膜上において成
熟タンパク質が産生される。この短ペプチド配列は「シ
グナルペプチド」またはプレ配列(presequen
c e )またはリーダー配列と呼ばれる。
アミノ末九”シに位置するシグナル配列は、すでに多数
の分泌タンパク質について特徴が示されてきた。一般に
、それはコア(core)  と称される約10〜20
個のアミノ酸の疎水性軸域からなり、そのアミノ末端に
は短ペプチド配列[フレーコア(pre−core) 
]が結合し、これは通常一つ(またはいくつか)の正荷
電アミノ酸欠有している。疎水性傾城のカルボキシ末端
と成熟輸送タンパク質のアミノ末端との間には知ペプチ
ド配列〔ポスト−コア(post −core ) ]
が存在し、これはスズライス部位を有していて、空間的
配列が有利になることを確保している。
米国特許第4,411,994号明細書によって、細胞
質から所望のタンパク質を輸送するために、発現させる
べきタンパク質の遺伝子ケ、細胞外またはべりブラズム
の押体タンパク質をコードする細菌遺伝子と結合させる
ことが知られている。この方法では、ペリプラズム、外
膜タンパク質または細胞外タンパク質についての宿主個
有のI¥In菌遺伝子を単離することが必要である。こ
の遺伝子を次いで制限酵素により切断し、f翁送すべき
タンパク質の遺伝子をこの切断部に挿入し、このように
して形成された融合遺伝子を有するベクターによって宿
主細胞を形質転換させる。天然遺伝子の単シ゛1および
適切な切断部位の選択に要するその特性は著しく複雑で
ある。
問題点を解決するための手段 この複雑性は、本発明により合成シグナル配列を使用す
ることにより解消される。
fなわち、本発明は、実質的に天然シグナル配列と一致
するが、該天然DNAには存在しないエンドヌクレアー
ゼによる少なくとも1個切断部位を有するDNAからな
る、発現系におけろタンパク質輸送のための合成シグナ
ル配列に関する。
本発明の他の側面および好ましい態様は、以下に掲載さ
れているか、あるいは特許請求の範囲の項に述べられて
いる。これらは、具体的には、特許請求の範囲第2〜7
項に記載したシグナル配列、同第8項に記載したDNA
、同第9〜10項に記載したタンパク質の輸送発現方法
、同第11−12項に記載のハイブリッドベクター、同
第13〜16項に記載の宿主生物、である。
このDNAは、「実質的に」天然シグナル配列のそれと
一致しているべきである。このことは、発現シグナルペ
プチドが天然シグナルペプチドと実質的にまたは完全に
一致することを意味すると理解されたい。そして、後者
の場合においては、したがって、DNAレベルで存在す
る唯一の差異は、天然DNA配列が有さない少なくとも
1個の切断部位を合成DNAが有しているということで
ある。本発明におけるこの切断部位の組込みは、したが
って、天然配列との間に多少は大きな差異があるという
ことを意味しており、特定の宿主生物にとってはより好
ましくないと知られているコードンヶ用いることがある
種の環境下では必要になるのである。しかしながら、驚
くべきことに、これはいかなる発現上の不利益とも結び
つかない。逆に、特定の「注文あつらえの」合成遺伝子
は多くの利益と結びつくため、「非天然」コードンの使
用による不利益が一般には充分すぎるほど相殺される。
実際、大腸菌アルカリホスファターゼの遺伝子に存在す
る開始コードンGTGをATGで置換すると、発現量が
著しく増大することが明らかになった。
本発明に特有の利点は、宿主細胞がバラスト(baユ1
ast )  タンパク質をさほど産生する必要がない
ことにあり、その理由は発現させるべき遺伝子が合成D
NAシグナル配列の31末端に直接結合できるからであ
る。更には、配列のクローニングが可能で、しかも別の
認識部位ではクローニングベクターとの所定の結合が可
能ないくつかの制限詔識部位を有jる、末端にはみ出し
たDNA配列を作出することが、合成DNAの造成の際
に可能である限り、利点は自すと生じる。これは、[調
節構造原理J (modular construct
ion principle)によって所望のベクター
との結合を可峠にするものである。
制限酵素の内置15認識部位によって、すべての相同ま
たは異’7f’+jt伝子の正確な読取り枠内での結合
が可能となる。自然界では生じないプレ配列に到る、シ
グナル配列のDNAにおける直接的方法での改変χなす
ことも、これらの内部切断部位により凸丁能である。
これらの内部切断部位は、有利なことに、疎水ゼL領域
の上流および下流頓域、特にボスト−コア仰域、に位置
しているため、スプライス部位および(または)その隣
接傾城を改変することが可能である。勿論、それ自体公
知の方法によりコア傾城を改変することも可能である。
公知の規則を考慮に入れるならば〔ゲー・7オン・ハイ
ネ、ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー、
第173巻、1984年、第243−251頁(G、 
von He1jne : J、 Mol、 Biol
、 173(1984)243−251) ]、グレベ
グチド(prepeptide)  のカルボキシ末端
部をコードする遺伝子区画の適切な切断部位により、融
合タンパク質のみならず、所望の、一般には真核生物の
ペプチドがその天然型のままで直接に発現されるような
方法で、シグナルペブチターゼ・スプライス部位を設け
ることが可能である。一般に、天然由来の遺伝子は、こ
の1重のフ゛ロセッシングをすることができない。
適切なシグナル配列は、原則的にすべて、文献公知のシ
グナル配列〔二ム・イー・イー・ワトソン、ヌクレイツ
ク・アシッズ・リサーチ、第12巻、1984年、第5
145−5164頁(M−E、E、 Watson :
Nucユeic  Ac1ds  Res、  12 
(1984)、  5145 − 5164)]、その
改変物およびそれらから得られろ「観念的に考えられた
」シグナル配列〔ディー・バールマンら、ジャーナル・
オブ・モレキュラー・バイオロジー、第167巻、19
83年、第391−409頁(D。
Perlman  and  H,O,Halvora
on  ;  J、  Moユ、  B10ユ。
167 (1984)、391−409) :]である
好ましい宿主生物は、エシェリキア・コリ(Lcoli
)、ストレプトミセス(8treptomycss )
、 スタフィロコックス(staphyxococcu
s)種、例えばスタフィロコックス・アウレウス(S、
 aureus)、バチルス(Baciユlua ) 
種、例えばバチルス・スプテリス(B、5ubtili
s)、 バチルス・アミロリキファシエンス(B、 a
myユoliquifaciens ) 、バチルスの
セレウス(B、 cereuθ)もしくはバチリス・リ
ケニホルミ、x、 (B、 licheniformi
s)、シュードモナス(Pseudomona日) 、
サッカロミセy、 (Saccharomyces)、
スポドブテラ・フルギベルダ(Spocioptera
 frugi−pOrda)  および植物もしくは動
物細胞、のような高等生物の細胞系である。
原則的に、輸送発現によって、膜な通過することができ
石原核または真核生物起源のすべてのそれらのタンパク
質を得ることが可能になる。しかしながら、例えばホル
モン、す/ホカイン、インターフェロン、血液凝固因子
およびワクチンのように、薬学的に重要であり、しかも
アミノ末端プレ配列と一緒にペプチドとして自然界では
コードされているペプチド産物、が好ましい。ところが
、原核宿主生物においては、この真核生物のプレ配列が
宿主に内在するシグナルペプチターゼによって規則どお
りには切り離されないのである。
大腸菌において、ペリプラズムおよび外膜のタンパク質
に関する遺伝子が輸送発現のためには適切である。前者
は産物をペリプラズム中に放出するのに対し、後者は外
膜上に放出する。
掲載した例は、大腸菌において極めて容易に発現される
ペリプラズムタンパクTたるアルカリホスファターゼの
DNAシグナル配列である。(たyし、本発明をこれに
制限するという意図はない)。
大腸菌アルカリホスファターゼの最初の20個のアミノ
酸を含む配列は以下に示されている。
Me t−Lys=G1n−Se r−Th r−工1
e−Ala−Leu−Ala−Leu−Le u−Pr
o−Leu−Leu−1・ ↑=シグナルペブチターゼの好ましいスズライス部位 成熟タンパク質に約40個まで、通常は約20個まで、
の結合アミノ酸があれば、正確なプロセッシングには充
分であることが明らかになった。しかしながら、多くの
場合は、例えば約10個、有利には約5個、のより少な
い結合アミノ酸でも充分である。より短いタンパク質鎖
は宿主細胞のタンパク質生合成系にストレスをさほど加
えなくなるため、本発明の有利な態様としては、アルカ
リホスファターゼのプレ配列および完全なタンパク質に
結合する5個のアミノ酸をブードするDNA配列工(後
記)が挙げられる。いくつかのトリプレットを改変(即
ち、独特な制限酵素切断部位を組込み、かつ開始コード
ンGTGをATGで置換する改変)したことは除き、D
NA配列工はアルカリホスファタ”−ゼの天然配列と一
致する。コードクhの末端には、2慣用的なりローニン
グベクター、例えば1)BR322,9口08またはp
O(j 12のような市販プラスミドと結合することが
可能な制限エンドヌクレアーゼRcO史 に相当する、
突出DNA配列が位置している。
更に、いくつかの独*な制限酵素切断部位がDNA配列
工の遺伝子内に組込まれており、これらによって一方で
は異質遺伝子を正確な部位に所望の読取り枠内で結合さ
せることが可能となり、他方では改変が可能となってい
る。
制限酵素      (コード細巾の)ヌクレオチド番
号の後で切断 Sau  3  A              19
Pvu I           22Hpa II 
         54 ) (天然遺伝子にNci 
I           54 )  存在する)nu
  I                66Hph 
I           68Ava  II    
           70勿論、突出配列をそれが他
の制限酵素と対応するような方法で造成することも可能
であり、それによって所定方向で適切なベクターへの組
込みが可能となっている。これに関連して、専門家は、
遺伝子の造成に関連した複雑性およびその特異的な結合
性は、突出末端が同一である際に結合が両方向で生じろ
ことに関連して更に迷択という作娑をな−f場合よりも
重要であるかどうかについて考慮するであろう。
DNA Q Iは、長さが26〜31の塩基からなる6
個のオリゴヌクレオチドケ、まずそれらを化学的に合が
iし、次いで6個のヌクレオチドの粘着末端を介してそ
れらを酵素的に結合させることにより造成することがで
きろ。クローニングベクター、例えば前記市販グラスミ
ド、へのこの合成遺伝子の組込みは、それ自体公知の方
法で行なわれる。
本発明によるプレ配列を用いた大腸菌における真核遺伝
子が発現する例としては、下記のサルグロインシーリン
の合成がある。すなわち、プロインシュリン遺伝子〔ダ
ブリュー・ウエテカムら、遺伝子、第19巻、1982
年、第179−183頁(W。
Wetekam  et  aユ+@  Gene  
19(1982)  179 − 183)  ]の付
随したDNA配列工がRco RI の連結認識部位で
かつ化学的に合成された調節領域の下流に位Iトするよ
うにDNA配列を造成する。ここで該調節領域は細菌プ
ロモーター、 lacオペレーター、リポソーム結合部
位(西独特許出願1) 3430683.8 )および
リポソーム結合部位から離れた6〜14のヌクレオチド
からなるものである。発現したプロインシュリン融合ペ
プチドはアミノ末端に更に9個のアばノ酸を有している
が、これらは酵素的にまたは化学的に切り離すことがで
きろ。
合成遺伝子のpDo sへの組込みと、DNA配列工に
結合した真核生物遺伝子を有する発現プラスミドの造成
とは、それ自体公知の方法によって行なわれる。これに
関しては、マニアティスによる教科=If’(モレキュ
ラー・クローニング、マニアティスら、コールド・スプ
リング・ハーバ−、1982年(Molecuユar 
 Oユoning、  Maniatis  et  
al、、  ColdSpring Harbor、 
1982) :)を参考にすることができる。このよう
にして得られたハイブリッドプラスミドの適切な宿主生
物、有利には大腸菌、への形質転換も同様にそれ自体公
知であり、上記教科書に詳n日に記載されている。発現
タンパク質の単離およびそれらの精製も同じく記載され
ている。
下記語例には、本発明の更にいくつかの態様が具体的に
説明されており、それにより専門家であれば多数の可能
な改変(および組合せ)が明らかとなる。特記しない限
り、これら語例中のパーセントデータは重b:に関する
例 1、一本釦オリゴヌクレオテドの化学的合成遺伝子構造
単位の合成は、遺伝子の構造単位Iaの具体例によって
説明される。ここで、単位Iaは、コード細巾すヌクレ
オチド1〜29よりt、c ’D。31末端のヌクレオ
シド、したがってこの場合のグアノシン(ヌクレオチド
番号29)は、31水酸基を介して、公知の方法〔エム
・ジェイ・ゲイトら、ヌクレイツク・アシッズ・リサー
チ、第8巻、1980年、OL、1081−1096頁
(k+、 J、Ga1t et al−、Nuclei
cAcids Res、 8 (1980) 1081
−1096)]により、シリカゲル〔[フラクトシルJ
 (FRAOTO8工L)、メルク社製〕に共有結合さ
せる。このためには、まずシリカゲルに3−トリエトキ
シシリルプロビルアミノを反応させて、エタノールを除
去して5l−0−8l結合を形成させる。グアノシンを
N21−インブチル−31−0−スクシンイル−51−
ジメトキシトリチルエーテルの形で、p−ニトロフェノ
ールおよびN、N’−ジシクロへキシルカルボジイミド
の存在下に該改、変担体と反応させて、スクシノイル基
の遊離カルボキシ基でプロピルアミノ基のアミノ基をア
シル化させる。
次の合成過程では、塩基成分は51−0−ジメトキシト
リチルヌクレオシド−3′−亜リン酸ジアルキルアミド
もしくはクロリドのモノメチルエステルとして使用され
、更にアデニンはN6−ベンゾイル化合物の形、ントシ
ンはN4−ベンゾイル化合物の形、グアニンはN2−イ
ンブチリル化合物の形で使用されるが、チミンはアミノ
基乞有していないため保護基なしで使用される。
2μmo1の結合グアノシンを含有するポリマー担体5
0 mgを、下記試薬にて連続的に処理″fる。
a)ニトロメタン b)水1%含有ニトロメタン中の飽和臭化能鉛溶直 C)メタノール d)テトラヒドロフラン e)アセトニトリル f)4’ff水アセトニトリル0.5 ml  中の適
切なヌクレオシド亜リン酸エステル40Itmoユおよ
びテトラゾール200μmol (5分間) g)ルチジン40%およびジメチルアミノピリジン10
%含有テトラヒドロフラン中の20係無水酢酸(2分間
) h)テトラヒドロフラン 1)水20%およびルチジン40%含有テトラヒドロフ
ラン j)容積比5:4:1のコリジン/水/テトラヒドロフ
ラン中の3鴫ヨウ素 k)テトラヒドロフラン、および 1)メタノール これに関して、用語[亜リン酸エステル(phosph
ite )Jとは、デオキシリボース−3’−%/亜リ
ン酸のモノメチルエステルであると理解されたいが、そ
の三番目の原子価はクロリドまたは第三アミノ基、例え
ばモルホリノ基、で充足されている。各合成過程での収
率は、脱トリチル化反応(1))の後に、それぞれの場
合において分光測定法によって、波長496 nm に
おけるジメトキシトリチル陽イオンの吸収を辿l定する
ことにより調べることができろ。
オリゴヌクレオチドの合成が完成したら、オリゴマーの
メチルリン酸エステル保護基をp−チオクレゾールおよ
びトリエチルアミノを用いて脱離させる。オリゴヌクレ
オチドは、次いで、アンモニアで3時間処理することに
より、固体担体から外f。オリゴマーを濃アンモニアで
2〜3日間処理すれは、塩基上のアミノ保護基が定を的
に除去される。このようにして得られた粗生成物は、甚
圧液体クロマトグラフィー(HPLO)  またはポリ
アクリルアミドゲル電気泳動により精製されろ。
声転子におけろ他の構造単位It) −Ifは全く同様
にして合成されるが、それらのヌクレオチド配列はDN
A配列II (後記)から明らかとなる。
2、  DNA配列■を得ろための一本釦オリゴヌクレ
オチドの酵素的結合 末端オリゴヌクレオチド1aおよび工fはリン酸イヒさ
れない。そのことによって、突出末端を介するオリゴマ
ー化が防止される。オリゴヌクレオチドIt)、Ic、
IdおよびIeのリン酸化のために、各場合において、
これらの化合物1nmol ヲ、37℃で30分間、ア
デノシンニリン95nmoユ並びにT4ポリヌクレオチ
ドキナーゼ4単位(20μユの50mM )リスHC1
緩衝液(pH7,6)、IQ mM q化マグネシウム
およびlQmMジチオスレイトール(DTT )中)と
−緒に処理jる。酢非を、95°Cで5分間加熱するこ
とによって不活化させる。オリゴヌクレオチドIa −
If ′?:、20 m1ft KO,l溶液中でそれ
らを加熱し、しかる後徐々に(2時間以上かけて)16
℃まで冷却fることにより、結合させかつハイブリダイ
ズさせて、二本鎖とする。DNA配列Iに従うDNA断
片を得る上での連結は50IlnMトリスHC1緩衝液
(20mM Q化マグネシウムおよび10 mM DT
T )40μm中でT4 DNAリガーゼ100単位を
用い、15℃にて18F15間以上反応させることによ
り行なう。遺伝子断片の精製は、10%ポリアクリルア
ミドゲル(尿素非添加、20X40 cm、 1 mm
厚)上でのゲル電気泳動により行なわれるが、ここで使
用されるマーカー物ケはHlnf Iで切断されたφX
174DNA(ERL社!!A)またはHae Ill
で切断されたpBR322である。
3、p008への遺伝子断片の組込み 市販プラスミドpOC8を、公知の方法で、しかも制限
エンドヌクレアーゼF、co R1を用いた製造者のデ
ータに基づき開環させる。消化混合物を5係ポリアクリ
ルアミドゲル上での電気泳動により、公知の方法で分別
し、DNAは臭化エチジウムで着色するか、または放射
活性標識法〔マニアティス(Maniatis)の 「
ニックトランスレーション」法(前出文献)〕により視
認できるようにする。プラスミド帯は次いでアクリルア
ミドゲルから切出し、電気泳動法によりポリアクリルア
ミドから分離する。
4、DNA配列Iの発現プラスミドへの組込みサルプロ
インシュリンの情報を有する発現プラスミドpWI 6
は下記の通りに造成される。
10μgのプラスミドpBR322を制限エンドヌクレ
アーゼEco RIおよびPvu IIで消化し、次い
でEco R1切断部位を「埋填反応J (fill−
1n reac−tion)によってフレノウポリメラ
ーゼを用いて埋填する。5%ポリアクリルアミドゲルで
のゲル電気法yjによる分別に続き、電気溶出法によっ
て長’1g2293Bpのプラスミド断片を得ることが
できる(第1図(F工G 1) )。
プラスミドpBR322に組込まれたサルプレプロイン
シュリンDNA (ウェテカムら、遺伝子、第19巻、
1982年、第179−183頁(Wetekam e
t al、 。
oene 19 (1982) 179−183) ]
 Y、制限エンドヌクレアーゼH1nd Inおよびル
狛tHを用いて切断することにより(約1250 Bp
の断片として〕単離し、続いて下記のようにしてプラス
ミドpOC9に再クローン化する。丁なわち、プラスミ
ドp[JO9を酵素BにH工で切断し、切断部位を標漁
埋垣反応によりフレノウポリメラーゼの使用により埋填
しく「大断片」)、それに続いて制限酵素H1nd I
T! による切断を行ない、このDNAを5幅ポリアク
リルアミドゲルでのゲル電気泳動により他のDNA断片
から分離する。分離された長さ約1250 Bpのイン
シュリンDNA断片をこの開環プラスミドに糾込む。
翻訳されない傾城およびプレ配列を除去¥るために、こ
のようにして改変したpOC9プラスミドをHaell
lで消化し、更にプレ配列から最後の二つのヌクレオチ
ドを切り離すために、長さ143 Bpの断片を一定の
酵素条件下で、Bad 31で消化する。
これにより、アミノ末端の最初のコードンがTTTとな
るが、これはB釦の最初のアミノ酸たるフェニルアラニ
ンを表わす。
Bco RI  に特異的なアダプターを、プラントエ
ンド連結反応によりこの断片上に連結する:a) 5”
   AAT TAT GAA TTOGOA ATG
Rco RI      TA OTT AAG OG
T TAO’I)) 5’     AAT TAT 
GAA TTOGOA AGAEco PI     
 TA OTT AAG  OGT TOTアダプター
の重合乞防止するため、それらは連結反応ではリン酸化
しないで使用する(これは、例えば埋填によって不活化
された認識配列と同様に、図中Rco RI−で、示さ
れている)。アダプターa)は末端にメチオニンのコー
ドンを有し、アダプター b)はアルギニンのコードン
を有している。
このようにして、a)により得られた遺伝子生成物は細
菌由来の部分を臭化シアンによる切断によって切り離ス
ことができ、一方b)による場合はトリプシン切nが可
能である。
′連結生成物を、MbO[で消化する。ゲル電気泳動で
の分別後、B釦アミノ酸1〜21番の情@7有する長さ
79 BpのDNA断片が得られる。
プロインシュリン分子に関して残余の情報を有する遺伝
子(クローニングからのO−C配列と、停止コー・トン
に連結したpBR322による21塩基対とを含む)は
、サルプレグロインシュリンの完全な情報を有するpU
Ceプラスミドから、ubo ■/Bmh Iで切断し
、更に長さ約240 BpのDNA断片を単離すること
により得られる。長さ約320 Bpの正確な連結生成
物(18Bpのアダプターを有する)は、二つのプロイ
ンシュリン断片を連結してイ5られる。このようにして
造成されたこのプロインシュリンDNA 1fFI片は
、Tbco RI非切断部位を介して、調節傾城と互い
に連結することができる。
第2図は全反■杼過を示しているが、そこでA、Bおよ
びCはプロインシュIJ 7分子の特定のペプチド鎖に
ついてのDNA 9示し、Adは(脱リン酸化)アダプ
ター(aまたはb)を示し、Proはサルプレプロイン
シュリンのプレ配列についてのDNAを示す。
化学的に合成された調節頓域はBam H工、lacオ
ペレーター(0〕、細菌プロモーター(P)およびリボ
ンーム結合部位(RB)についての認識配列かI−)な
り、ATG開始コードンをRBから6〜14ヌクレオチ
ド離れて有し、史にKco RI の連結望詭配列を有
しているところ(第3図)、この傾城乞、前記の例によ
り得られたプロインシュリン遺伝子断片と、共通のEc
o RI @複頌城を介して連結させろ。
下記の合成した調節傾城(第1表のDNA配列[a、西
独特許量〆)p、 p 3430683.8号に対応)
を選択することが有利である。
5’  GATCCTAAATAAATTCTTGAC
ATTTTTTAAA 3’3’    GATTTA
TTTAAGAACTGTAAAAAATTT 5’(
BamH工)               P5’ 
 TAATTTGGTATAATGTGTGGAATT
GTGAGCG 3’3’  ATTAAACCATA
TTACACACCTTAACACTCGC5’5’ 
 GAATAACAATTTCACAGAGGATCT
AG     3’3’  CTTATTGTTAAA
GTGTCTCCTAGATCTTAA  5マRB 
   (Eco RI) 第1表に示した別の合成調節傾城も同様に使用すること
ができる。しかしながら、文献公知の天然または誘導さ
れた〔パールマンら、前出文献(Perlman et
 al、、 loc、cit、) ]シグナル配列を選
択してもよい。
Sma I / Ban Hlでの二重消化およびBa
n HI 切断部位のフレノウ断片による埋填反応に続
いて、連結生成物(約420 Bp )をゲル電気泳動
により単離する。
このようにして得られた断片は次いで、プラントエンド
連結によって、第1図のpBR322部分プラスミド中
に連結することができろ(第4図)・・イブリットプラ
スミドpwr sが得られる。
大腸菌HB 101 株での形質転換とアンピシリンプ
レートでの選別との後に、それぞれのクローンのプラス
ミドDNAに関し、調節領域を有する420Bpの断片
とBal 31で短縮化されたプロインシュリン遺伝子
との連結性について試験した。Bal 31によるプロ
インシーリン遺伝子の正確な短縮化(第2図)を調べる
ために、連結されたプロインシュリン遺伝子断片を有す
るプラスミドを、Eco R工切断部位から順番に兼べ
た。霊べられた60のクローンの中で、三つが、二つの
ヌクレオチドによる望ましい短縮体(第4図)を有して
いた。
lμgのプラスミドpWI 6を制限酵素Kco R工
で切断し、次いで30 ngのD)JA配列工の存在下
、16℃で6時間互いに連結させる。大腸菌HBIOI
での形質転換後、プラスミドを各クローンから単離し、
制限酵素分析によってDNA配列Iが入っているか否か
を試験する。7%のクローンが、連結したD!JA配列
Iを有するプラスミドを含有していた。
この連結反応の方向性は、Hlnd l[/ pvu 
Iでの二重消化による制限酵素標準分析法によって確実
に測定することができる。プロインシュリン遺伝子が正
確な続取り方向で連結されたDNA配列工を有するプラ
スミドpWI 6は、第5図にpWIP 1  として
示されている。
このプラスミドは、次いで、6株の合成能力を調べるた
めに、各種の大腸菌株に形質転換することができる。
プレ配列−プロインシュリン遺伝子融合体の大腸菌での
発現は、下記のように決定される。
IPTG (イソプロピルβ−D−チオガラクトピラノ
シド)で誘導された細菌培地1 mlを、OD 600
の光学濃度が1.0で誘導時間が1時間のときにおける
最終濃度が5X 10” Mの時点で、PMSF (フ
ェニルメチルスルホニルフルオリド)を用いテ停止させ
、氷冷し、遠心分離する。細胞沈降物を次いで緩衝液(
10mMトリス)(CI 、 p)T 7,6 ; 4
0mMNa(:L ) 1 mlで洗浄し、遠心分離し
、緩衝液20チスクロース; 20 mM )リスMC
I、pH8,0; 2mM El)TA ) 200 
μlに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートし、
遠心分離して、直ちに二重蒸留水500μmに再懸濁す
る。氷中lO分間インキエベートした後、ショック溶菌
した( 5hock−1ysed )細菌を遠心分離し
、上澄を凍結する。この上澄のプロインシュリン含量を
標準インシュリンRIA [アマ−ジャム(Amers
ham ) ]で調べる0細菌沈降物を再度、リゾチー
ム緩衝液(20%スクロース;2mg/mlリゾチーム
;20mM)リス)[:l 、 pH8,0; 2 m
M FiDTA ) 200 μlに再懸濁させ、水中
で30分間インキュベートし、10秒で三回超音波処理
し、次いで遠心分離する。これにより得られる上澄につ
いて放射免疫試験でプロインシュリン含1%1:(「プ
ラズマ画分」)を調べる。
プラスミドpWTP 1を含む各細菌クローンに関し、
それらの合成能力およびプロインシュリン−プレ配列生
成物のそれらの輸送能力てついて調験した。予期したよ
うに、全ての細菌クローンについて、90%の産生プロ
インシュリンがペリプラズム空間に輸送されたことを証
明することができたつ約10チのプロインシュリンのR
IA活性はプラズマ画分中にまだ見出された。
ツIA 配列 工 1リプレットNo、1   2   37ミ)9   
No、              M=t  Lys
  Glnヌクレオチド+ Nc、         
       5      IQコート与肖5’AA
TTCATGAAACAA非コード領        
3°     G  TACTTT  CTTム   
 5   6    7    8    9    
10    11   12   13Ser    
Thr   Il=    Ala    Leti 
   Ala    Lel」   Leu    P
ro   LI?すAGCACG  ATCGCA  
 CTG   GCA  CTCTTA   CCG 
 TTATCG  TGCTAG   CGT   G
ACCOT  GAG   AAT   GGCAAT
1ム  15  16  17  18  19  2
0  21  22  23Leu  Ph=  Th
r  Pro  Val  Thr  Lys  Al
a  Arg  Thr++5    50     
55     60   65     70CTG 
  TTT  ACCCCG  GTOACA  AA
A  QCT  COG  ACCGACAAA  τ
OG  GGCCACTGT  TTT  CGA  
GCCTGG2++   25  26 ProcluMee 75   80     81+ CCA  GAA  ATOG      3’GGT
  CTT  TACCTT  AA  5’Dに一配
列 工=・ I& − 5リ AA TτCA′T口  A憂  C咥  −G
o  ACCなTCG謬  C”りG   τλCTT
T    Qτワ   τに   τりCτAG   
 CO二   GμCE:OF、二         
              □ 1り □
【図面の簡単な説明】
第1図は、プラスミドpBR322から長さ2293B
pの断片を得る工程を示す説明図である。 第2図は、全反応経過を示す説明図である。 第3図は、合成調節領域にプロインシュリン断片を連結
する工程を示す説明図である。 第4図は、第1図の工程で得た)、IIR322部分プ
ラスミドと第3図の工程で得た断片とを連結してバイブ
リドプラスミドpWI 6を造成する工程を示す説明図
である。 第5図は、プラスミドpWIP1を示す説明図であるっ 出願人代理人   佐  藤  −雄 L−一」轡御 Ad    B    CA y         FIG、3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、実質的に天然シグナル配列と一致するが、天然DN
    Aが有さないエンドヌクレアーゼによる少なくとも一つ
    の切断部位を有するDNAからなる、発現系におけるタ
    ンパク質輸送のための合成シグナル配列。 2、疎水性領域の上流および(または)下流に内部切断
    部位を有する、特許請求の範囲第1項記載のシグナル配
    列。 3、実質的に大腸菌アルカリホスファターゼの天然シグ
    ナル配列と一致する、特許請求の範囲第1項または第2
    項記載のシグナル配列。 4、3′末端において、約40個までの構造遺伝子のア
    ミノ末端コードンを下流に隣接して有する、特許請求の
    範囲第1項記載のシグナル配列。 5、実質的に大腸菌アルカリホスファターゼの天然シグ
    ナル配列と一致する、特許請求の範囲第2項記載のシグ
    ナル配列。 6、3′末端において、約40個までの構造遺伝子のア
    ミノ末端コードンを下流に隣接して有する、特許請求の
    範囲第2項記載のシグナル配列。 7、3′末端において、約40個までの構造遺伝子のア
    ミノ末端コードンを下流に隣接して有する、特許請求の
    範囲第3項記載のシグナル配列。 8、下式で表わされるDNA。 ¥DNA配列 I ¥ 【遺伝子配列があります】 9、下記の工程を含むことを特徴とする、原核および真
    核細胞における真核、原核またはウイルスタンパク質の
    輸送発現方法。 (イ)実質的に天然シグナル配列と一致するが、天然D
    NAが有さないエンドヌクレアーゼによる少なくとも一
    つの切断部位を有するDNAからなる、発現系における
    タンパク質輸送のための合成シグナル配列に輸送すべき
    タンパク質の遺伝子を結合させる工程。 (ロ)この融合遺伝子をベクターに組込む工程。 (ハ)この組込体によつて、発現タンパク質を細胞質外
    へ輸送する細胞を形質転換させる工程。 10、合成DNAシグナル配列が宿主に個有のタンパク
    質をコードするものである、特許請求の範囲第9項の方
    法。 11、実質的に天然シグナル配列と一致するが、天然D
    NAが有さないエンドヌクレアーゼによる少なくとも一
    つの切断部位を有するDNAからなる、発現系における
    タンパク質輸送のための合成シグナル配列を組込んだハ
    イブリツドベクター。 12、下式で表わされるDNA配列をEcoRI切断部
    位に有するハイブリツドプラスミドである、特許請求の
    範囲第11項のハイブリツドベクター。 ¥DNA配列 I ¥ 【遺伝子配列があります】 13、実質的に天然シグナル配列と一致するが、天然D
    NAが有さないエンドヌクレアーゼによる少なくとも一
    つの切断部位を有するDNAからなる、発現系における
    タンパク質輸送のための合成シグナル配列を組込んだハ
    イブリツドベクターを含有する宿主生物。 14、下式で表わされるDNA配列をEcoRI切断部
    位に有するハイブリツドプラスミドであるところのハイ
    ブリツドベクターを含有する宿主生物。 ¥DNA配列 I ¥ 【遺伝子配列があります】 15、大腸菌種(E.coli)のものである、特許請
    求の範囲第13項の宿主生物。 16、大腸菌種(E.coli)のものである、特許請
    求の範囲第14項の宿主生物。
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