JP2000502899A - ポリケチド結合糖生合成遺伝子 - Google Patents

ポリケチド結合糖生合成遺伝子

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポリケチド結合糖の生合成に関与する酵素をコードするサッカロミセス.エリスラエア(Saccharomyces.erythraea)からの単離されたポリヌクレオチドを提供する。また、新規グリコシル化修飾ポリケチドの製造のための、該ポリヌクレオチドの使用方法も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリケチド結合糖生合成遺伝子 発明の分野 本発明は、遺伝子操作により特異的ポリケチド類似体の生合成を誘導する方法 に関する。特に、糖の生合成遺伝子を操作して、予想される正確な構造の新規グ リコシル化修飾マクロライドを製造する。 発明の背景 ポリケチドは、多数の重要な抗生物質、抗真菌化合物、抗癌化合物および抗寄 生虫化合物(例えば、エリスロマイシン、アンホテリシン、ダウノルビシンおよ びアベルメクチン)を含む天然物の大きなクラスである。それらの合成は、アシ ルエステルの秩序立った縮合により進行して、種々の長さ、側鎖および還元パタ ーンの炭素鎖を生成し、それらの炭素鎖は特異的に環化され、ついで修飾されて 成熟ポリケチドを与える。多数のポリケチドでは、成熟は、環化炭素鎖への1以 上の糖残基の付加を含む。糖残基は、成熟ポリケチドの生物活性に決定的に重要 である場合が多い。 ストレプトマイセス(Streptomyces)属およびそれと密接に関連しているサッ カロポリスポラ(Saccharopolyspora)属は、ポリケチド代謝産物の驚異的な生 産体である。これらの化合物は商業的に重要であるため、ストレプトマイセスの 遺伝学の研究には多大な努力がなされている。その結果、ストレプトマイセスに 関して多くのことが公知であり、これらの生物内にDNAを導入するためのいく つかのクローニングベクターが存在する。 多数のポリケチドが同定されているにもかかわらず、改善された特性を有する 新規グリコシル化修飾(本明細書で定義される)ポリケチド構造を得ることが依然 として必要とされている。そのような分子を得るための現在の方法は、生物サン プルのスクリーニングおよび既存ポリケチドの化学修飾を含み、それらは共に、 多くの経費と時間を要する。現在のスクリーニング方法は、分子の総体的な特性 (すなわち、抗微生物活性、抗真菌活性など)に基づくものであり、得られた分 子の構造を演繹的に知ることや、改善された特性を前もって決定することは、共 に、事実上不可能である。既存構造の標準的な化学修飾の利用には成功している が、そのような化学修飾は、入手可能な化合 物型の数に制限されてしまう。さらに、多段階化学合成の収率が低いため、この アプローチの実用性が制限されてしまうことが多い。ポリケチドに結合した糖残 基に対する以下の修飾は、現時点では特に困難であるか又は非効率的である:特 異的ヒドロキシルまたはメチル基の立体化学の変化、特異的ヒドロキシル基の酸 化状態の変化、および特異的炭素の脱酸素。したがって、そのような変化が特定 して達成された分子を得ることが必要とされており、このことは、予想された構 造を有する改変されたグリコシル化修飾ポリケチド分子の製造技術の改良に相当 するであろう。 本発明は、ポリケチド結合糖の生合成に関与する糖生合成遺伝子の遺伝子配列 を提供することにより、これらの問題点を克服するものである。 発明の概要 本発明は、1つの態様において、単離された一本鎖または二本鎖のポリヌクレ オチド(典型的にはDNA)であって、(a)(i)図 4A(配列番号1)の約 54 位ヌクレオチドから約 1136位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ii)配列番号 1の約 1147位ヌクレオチドから約 2412 位ヌクレオチドまでのセンス配列、 (iii)配列番号1の約 2409 位ヌクレオチドから約 3410 位ヌクレオチドまで のセンス配列、(iv)図 4B(配列番号2)の約 80位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(v)配列番号2の約 1048 位ヌクレオチド から約 2295 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vi)配列番号2の約 2348 位 ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vii)配列番号 2の約 3214 位ヌクレオチドから約 4677 位ヌクレオチドまでのセンス配列、( viii)配列番号2の約 4674 位ヌクレオチドから約 5879 位ヌクレオチドまでの センス配列、(ix)配列番号2の約 5917 位ヌクレオチドから約 7386 位ヌクレ オチドまでのセンス配列、および(x)配列番号2の約 7415 位ヌクレオチドか ら約 7996 位ヌクレオチドまでのセンス配列よりなる群から選ばれるヌクレオチ ド配列;(b)(a)の配列と相補的な配列;(c)発現されると、(a)の配 列にコードされるポリペプチドをコードする配列;および(d)(a)および( b)の配列と厳密な条件下でハイブリダイズする類似配列を含むヌクレオチド配 列を有するポリヌクレオチドを提供する。好ましい分子は、DNA分子である。 もう1つの実施態様においては、該ポリヌクレオチドは、RNA分子である。 もう1つの実施態様においては、本発明のDNA分子は、発現ベクター中に含 有されている。発現ベクターは、好ましくは、該ポリヌクレオチドに作動的に結 合したエンハンサー−プロモーターをさらに含む。好ましい実施態様においては 、該ベクター中のDNA分子は、前記の好ましい配列の1つである。特に好まし い実施態様においては、該ベクター中のDNA分子は、配列番号2の約 80 位ヌ クレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでの配列である。 本発明はさらに、本発明のポリヌクレオチドまたは発現ベクターで形質転換さ れた宿主細胞を提供する。好ましくは、該宿主細胞は、サッカロポリスポラ・ス ピーシーズ(Saccharopolyspora spp.)、ストレプトマイセス・スピーシーズ( Streptomyces spp.)および大腸菌(E.coli)よりなる群から選ばれる細菌細胞 である。 本発明はまた、糖残基の合成およびポリケチドに対するその付加を支配するD NA内の特定された変化を設計し導入することによる新規グリコシル化修飾ポリ ケチド構造体の製造法を提供する。1つの方法においては、特異的グリコシル化 修飾ポリケチドの生合成は、ポリケチド産生微生物の遺伝子操作により 行ない、該遺伝子操作は、前記のものから糖生合成遺伝子含有DNA配列を単離 し、ポリケチド結合糖の生合成またはポリケチドに対するその結合を引き起こす 1以上のDNA断片を、該遺伝子含有DNA配列内で同定し、1以上の特定され た変化を該DNA断片中に作製して、改変DNA配列を得、該改変DNA配列( 該改変DNA配列は、翻訳されると、該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの産 生を引き起こしうる改変された酵素活性を与える)をポリケチド産生微生物中に 導入して、もとの配列を置換し、該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの形成に 適した条件下で、該改変ポリケチド産生微生物の培養を成長させ、該培養から該 特異的グリコシル化修飾ポリケチドを単離する工程を含む。 2番目の方法においては、特異的グリコシル化修飾ポリケチドの生合成を、前 記のものから糖生合成遺伝子含有DNA配列を単離し、ポリケチド結合糖の生合 成またはポリケチドに対するその結合を引き起こす1以上のDNA断片を、該遺 伝子含有DNA配列内で同定し、該DNA断片の鎖配向を逆転させて、改変DN A配列(これは、転写されると、アンチセンスmRNAの産生を引き起こす)を 得、該改変DNA配列を、該アンチセ ンスmRNAに結合しうるmRNAを有するポリケチド産生微生物中に導入して 、該特異的グリコシル化修飾ポリケチドを産生しうる改変ポリケチド産生微生物 を得、該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの形成に適した条件下で、該改変ポ リケチド産生微生物の培養を成長させ、該培養から該特異的グリコシル化修飾ポ リケチドを単離することにより行なう。 3番目の方法においては、特異的グリコシル化修飾ポリケチドの生合成を、前 記のものから糖生合成遺伝子含有DNA配列を単離し、ポリケチド結合糖の生合 成またはポリケチドに対するその結合を引き起こす1以上のDNA断片を、該遺 伝子含有DNA配列内で同定し、該DNA断片をポリケチド産生微生物中に導入 して、該DNA断片の転写および翻訳により、該特異的グリコシル化修飾ポリケ チドを産生しうる改変ポリケチド産生微生物を得、該特異的グリコシル化修飾ポ リケチドの形成に適した条件下で、該DNA断片を含有する該改変ポリケチド産 生微生物の培養を成長させ、該培養から該特異的グリコシル化修飾ポリケチドを 単離することにより行なう。 好ましくは、前記方法の糖生合成遺伝子含有DNA配列は、 L−ミカロースお よび/または D−デソサミンの生合成に関与す る酵素活性をコードする遺伝子を含む。より好ましくは、該糖生合成遺伝子含有 DNA配列は、配列番号2の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチド までの配列を含む。 本発明は、臨床的に有用な抗生物質の過半数を提供する生物であるストレプト マイセス(Streptomyces)およびサッカロポリスポラ(Saccharopolyspora)か らの糖生合成遺伝子を操作するのに特に有用である。 図面の簡単な説明 図 1A は、エリスロマイシン生合成遺伝子クラスターの体制および生合成遺伝 子の遺伝的名称を示す。図 1B は、エリスロマイシン生合成遺伝子をエリスロマ イシン生合成におけるそれらの役割と広範に関連づけるエリスロマイシン生合成 の簡略スキームを示す。7個の eryB 遺伝子(eryBI-eryBVII)は、L−ミカロー スの生合成またはエリスロノリド B 環に対するその結合を引き起こし、6個の eryC 遺伝子(eryCI-eryCVI)は、D−デソサミンの生合成または 3−α−ミカロ シルエリスロノリド B 環に対するその結合を引き起こす。破線矢印は、エリス ロマイシンB を経由する経路が、エリスロマイシン A に至る主要な天然生合成 経路でないことを示している。 図2は、L−ミカロースの生合成に関して提案されているスキームおよび特定 の工程を引き起こす eryB 遺伝子を示す。 図3は、D−デソサミンの生合成に関して提案されているスキームおよび特定 の工程を引き起こす eryC 遺伝子を示す。 図 4A(1-4)は、糖生合成遺伝子 eryCII(54〜1136に相当)、eryCIII(1147 〜2412 に相当)および eryBII(2409〜3410 に相当)のヌクレオチド配列(配 列番号1)を、該オープンリーディングフレームの対応する翻訳(それぞれ、配 列番号3、配列番号4および配列番号5)と共に示す。アミノ酸に関する標準的 な一文字コードを、ここに記載するそれらの対応する核酸コドンの下に示す。 図 4B(1-9)は、糖生合成遺伝子 eryBIV(80〜1048 に相当)、eryBV(1048 〜2295 に相当)、eryCVI(2348〜3061 に相当)、eryBVI(3214〜4677 に相当 )、eryCIV(4674〜5879 に相当)、eryCV(5917〜7386 に相当)およびeryBVII (7415〜7996 に相当)のヌクレオチド配列(配列番号2)を、推定オープンリ ーディングフレームの対応する翻訳(それぞれ、配列番号6、配列番号7、配列 番号8、配列番号9、配列番号 10、配列番号 11および配列番号 12)と共に示 す。アミノ酸に関する標準的な一 文字コードを、ここに記載するそれらの対応する核酸コドンの下に示す。 図 5A は、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の eryBIV 遺伝子にコードされる糖生合成酵素(配列番号6)と、エルシニア・シュードツベ ルクローシス(Yersiniapseudotuberculosis)の ascF 遺伝子[Thorson ら, J. Ba cteriol.,176:5483(1994)]、サルモネラ・エンテリカ(Salmonellaenterica )の rfbJ 遺伝子[Jiang ら,Mol.Microbiol.,5:695(1991)]、ストレプト マイセス・グリセウス(Streptomycesgriseus)の strL 遺伝子[Pissowotzkiら , Mol.Gen.Genet.241:193(1993)]および大腸菌(Escherichia coli)の ga lE遺伝子[Lemaire および Hill,Nucl.Acids Res.14:7705(1986)]にコー ドされる糖生合成酵素(それぞれ配列番号 13、配列番号 14、配列番号 15 およ び配列番号 16)との間のアミノ酸配列の同一性を示す。この図面およびアミノ 酸配列の同一性を比較している他の図面においては、大文字は、種間のコンセン サス(同一)アミノ酸または該コンセンサス残基の保存的置換アミノ酸を表す。 また、各図面では、「Consensus(コンセンサス)」と表示されている配列は、 保存アミノ酸の便宜的表現 にすぎず、実在するいずれのポリペプチド配列を表現するものでもない。 図 5B は、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の eryBVII 遺伝子にコードされる糖生合成酵素(配列番号 12)と、ストレプトマイセス・ グリセウス(Streptomycesgriseus)の strM 遺伝子[Pissowotzki ら,Mol.Ge n.Genet.241:193(1993)]、サルモネラ・エンテリカ(Salmonellaenterica) の rfbC 遺伝子[Jiang ら,Mol.Microbiol.,5:695(1991)]、エルシニア・ エンテロコリチカ(Yersiniaentercolitica)[Zhang ら,Mol.Microbiol.,9: 309(1993)]の rfbF 遺伝子、およびエルシニア・シュードツベルクローシス (Yersinia pseudotuberculosis)の ascE 遺伝子[Thorson ら,J.Bacteriol. ,176:5483(1994)]にコードされる糖生合成酵素(それぞれ配列番号 17、配 列番号 18、配列番号 19および配列番号 20)との間のアミノ酸配列の同一性を 示す。 図 5C は、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の eryCIV 遺伝子にコードされる糖生合成酵素(配列番号 10)と、サッカロポリスポラ・ エリスラエア(Sac.erythraea)の ervCI 遺伝子[Dhillon ら,Mol.Microbiol ., 3:1405(1989)]、エルシニア・シュードツベルクローシス(Yersinia pseudot uberculosis)の ascC 遺伝子[Weigel ら,Biochemistry,31:2129(1992),Th orson ら,J.Am.Chem.Soc.,115:6993(1993),Thorson ら , J.Bacterio 1., 176:5483(1994)]、ストレプトマイセス・ピウセチウス(Streptomycesp eucetius)の dnrJ遺伝子[Stutzman-Engwallら,J.Bacteriol.,174:144(1992) ]、ストレプトマイセス・アルボニガー(Streptomyces alboniger)のprg1 遺 伝子[Lacalle ら,EMBOJ.,11:785(1992)]、およびストレプトマイセス・グ リセウス(Streptomyces griseus)の strS 遺伝子[Distler ら,Gene,115:105 (1992)]にコードされる糖生合成酵素(それぞれ配列番号 21、配列番号 22、 配列番号 23、配列番号 24 および配列番号 25)との間のアミノ酸配列の同一性 を示す。 図 5D は、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の eryBV お よび eryCIII 遺伝子にコードされる糖生合成酵素(それぞれ配列番号7および 配列番号4)と、ストレプトマイセス・ピウセチウス(Streptomyces peucetius )の dnrS遺伝子[Otten ら,J.Bacteriol.,177:6688(1995)]にコードさ れる糖生合成酵素(配列番号 26)との間のアミノ酸配列の 同一性を示す。 図 5E は、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の eryCVI 遺伝子にコードされる糖生合成酵素(配列番号8)と、ストレプトマイセス・ア ンボファシエンス(Streptomyces ambofaciens)の srmX 遺伝子[Geistlichら,Mo l.Microbiol.,6:2019(1992)]、ストレプトマイセス・プルプラセンス(Stre ptomyces purpurascens)の rdmD 遺伝子[GenBank受託: U10405]にコードさ れる糖生合成酵素(それぞれ配列番号 27 および配列番号 28)およびラット(R attus norvegious)のグリシンメチルトランスフェラーゼ[Ogawa ら,Eur.J.B iochem.168:141(1987)](配列番号 29)との間のアミノ酸配列の同一性を示 す。 図 6A〜6D は、それぞれ実施例1〜4において生成したと考えられる化合物を 示し、I型(図6A)、II型(図 6B)およびIII型(図 6Cおよび 6D)改変から生 成した化合物を表す。 図7は、実施例2に記載する発現プラスミド pASX2 の構築を示す。図7〜13 では、以下の略語を使用する:amp、アンピシリン耐性遺伝子;tsr、チオストレ プトン耐性遺伝子;ROP、プラスミド合成遺伝子のレプレッサー;eryBI、eryBII 、ervBIII、 eryBIV、eryBV、eryBVI、eryBVII、eryCI、eryCII、eryCIII、eryCIV、eyCV お よび eryCVI、ミカロースの合成またはマクロライド環に対するその結合(eryB )またはデソサミンの合成またはマクロライド環に対するその結合(eryC)に関 与するエリスロマイシン生合成遺伝子[遺伝子の上の細い矢印は、その相対サイ ズおよび転写の方向を示す];ori-E. coli、大腸菌(E.coli)において機能す るDNA複製の起点(特定の実施例においては、ColEl起点);ori-Streptomyce s、ストレプトミセス(Streptomyces)において機能するDNA複製の起点(特 定の実施例においては、pJV1 起点)[Servin-Gonzalez ら,Microbiology,141 :2499(1995)];p-ermE*、エリスロマイシン耐性遺伝子の修飾プロモーター; t-fd、バクテリオファージfd の遺伝子 VIII 転写ターミネーター;PCR、ボリ メラーゼ連鎖反応。制限酵素部位は、それらの標準的な商品名(すなわち、BamH I、EcoRI など)で示されている。プラスミド合成スキーム中の大きな矢印に添 えられている略語は、プラスミド構築に含まれる各工程を要約している。これら の工程については、関連する実施例において十分に説明する。 図8は、実施例2に記載の ervBVII アンチセンス発現プラス ミド pASBVII の構築を示す。 図 9A は、担体プラスミド pK1 の構築を示す。 図 9B〜E は、全 eryB 遺伝子を運ぶプラスミド pKB6(実施例3に記載)の構 築を示す。 図 10 は、実施例3に記載の発現プラスミド pX1 の構築を示す。 図 11 は、実施例3に記載の eryB 発現プラスミド pXSB6 および pXB6 の構 築を示す。 図 12A〜B は、実施例4に記載の全 eryC 遺伝子を運ぶプラスミド pKC4 の構 築を示す。 図 13 は、実施例4に記載の eryC 発現プラスミド pXSC4 および pXC4 の構 築を示す。 発明の詳細な説明 I.本発明 本発明は、ポリケチド結合糖の生合成またはポリケチドに対するそれらの結合 を引き起こす酵素またはその断片をコードする単離され精製されたポリヌクレオ チド、それらのポリヌクレオチドを含有するベクター、それらのベクターで形質 転換された宿主細胞、それらのポリヌクレオチドおよびベクターを使用する新規 グリコシル化ポリケチドの製造法、および単離され精 製された組換えポリペプチドおよびそのポリペプチド断片を提供する。 II.定義 本明細書で開示し特許請求する本発明の目的に関して、以下の用語を定義する 。 本発明で用いる「ポリケチド」なる語は、抗生物質、抗真菌化合物、抗癌化合 物および抗寄生虫化合物を含む(これらに限定されるものではない)天然物の大 きな多様なクラスを意味する。抗生物質としては、種々の型のアントラサイクリ ンおよびマクロライド(ポリエンおよびアベルメクチンならびにエリスロマイシ ンなどの古典的なマクロライド)などが挙げられるが、これらに限定されるもの ではない。 「グリコシル化ポリケチド」なる語は、1以上の糖残基を含有する任意のポリ ケチドを意味する。 「グリコシル化修飾ポリケチド」なる語は、個々のポリケチドの非修飾または 天然形態と比べて変化したグリコシル化パターンまたは立体配置を有するポリケ チドを意味する。 本発明で用いる「ポリケチド産生微生物」なる語は、天然で、あるいは適当に 操作(すなわち遺伝的に操作)された後で、ポ リケチドを産生しうる任意の微生物を含む。放線菌およびそれらが天然で産生す るポリケチドには、以下の表1に記載のものが含まれるが、これらに限定される ものではない(参考として本明細書に組入れる Hopwood,D.A.および Sherman ,D.H.,Annu.Rev.Genet.,24:37-66(1990)を参照されたい)。 ポリケチドを天然で産生するポリケチド産生微生物の他の具体例には、種々の アクチノマデュラ(Actinomadura)、ダクチロスポランギウム(Dactylosporang ium)およびノカルジア(Nocardia)株が含まれる。 本発明で用いる「糖生合成遺伝子」なる語は、糖生合成酵素をコードするサッ カロポリスポラ・エリスラエア(Saccharopolyspora erythraea)からのDNA 配列を意味し、サッカロポリスポラ・エリスラエアから得られるものと同一また は類似した他のポリケチド産生微生物からのDNA配列を包含する意である。 本発明で用いる「糖生合成酵素」なる語は、ポリケチド結合糖ならびにそれら の誘導体および中間体の生合成および/または結合に関与するポリペプチドを意 味する。 「ポリケチド結合糖」なる語は、ポリケチドに結合することが知られているか 、あるいは本明細書に記載する方法によりポリケチドに結合しうる糖を意味する 。 「糖誘導体」なる語は、天然でポリケチドに結合しているが、非修飾または天 然形態と比べて改変されている糖を意味し、単なる例示として、N−3−α−デス ジメチル D−デソサミン、D− ミカロース、4−ケト−L−ミカロース、4−ケト−D−ミカロース、3−デスメチ ル L−ミカロースおよび 3−デスメチル D−ミカロースが含まれる。 「糖中間体」なる語は、糖生合成経路において産生される中間体化合物を意味 する。 本発明で用いる「eryB」なる語は、デオキシ糖 L−ミカロースの生合成に特異 的に関与する酵素をコードするDNA配列を意味する。 本発明で用いる「eryC」なる語は、デオキシ糖 L−デソサミンの生合成に特異 的に関与する酵素をコードするDNA配列を意味する。 III.ポリヌクレオチド エリスロマイシンの生合成を決定するサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sa ccharopolyspora erythraea (Sac.erythraea))染色体のセグメントの体制 、および糖 L−ミカロースおよび D−デソサミンの生合成を決定する対応遺伝子 (それぞれ、eryB および eryC と称される)を、図 1A に示す。各糖の生合成 には数個の遺伝子が必要であり、これらの遺伝子はお互いの中で点在しているこ とが分かる。各遺伝子は、チミジン ジホスホ−4−ケト−6−デオキシグルコース(TDP−グルコース)からの L−ミ カロースまたは D−デソサミンの生合成における一工程または数工程を触媒する 酵素をコードしていると予想され、これらの工程の概要を図2および図3に示す 。L−ミカロースの場合(図2に示す)、これらの工程は、(1)C-2″脱酸素、 (2)C-2″/C-3″エノイル還元、(3)C-5″エピマー化、(4)C-3″C-メチ ル化、(5)C-4″ケト還元、および(6)エリスロノリド B への転移を含む。 図3に示す D−デソサミンの場合は、これらの工程は、(1)C-4′/3′異性化 、(2、3)C-3′脱酸素および還元、(4)C-3′アミノ化、(5、6)N-3a′ N-ジメチル化およびミカロシルエリスロノリド Bへの転移を含む。 遺伝子のこの分類(eryB クラスまたはeryC クラスのいずれかに属していると するもの)は、まずエリスロマイシン産生株において(すなわちインビボで)関 心のある野生型遺伝子を改変してそれらの発現を不活性化することにより決定さ れた。ついで、そのような改変から生じたエリスロマイシン産物を分析した。改 変によりエリスロノリド Bの蓄積を引き起こした(L−ミカロースが欠損してい るか又はエリスロノリド環に対する L−ミカロースの結合が生じていないことを示す)遺伝子は、eryB 遺伝子として 分類した。改変により 3−α−L−ミカロシルエリスロノリド B の蓄積を引き起 こした(D−デソサミンが欠損しているか又は 3−α−L−ミカロシルエリスロノ リド B環に対する D−デソサミンの結合が生じていないこと示す)は、eryC遺伝 子として分類した。したがって、本発明において eryB または eryC として同定 したそのようなすべての遺伝子が、L−ミカロースまたは D−デソサミンの合成 に関与していることに注目すべきである。eryB および eryC にコードされるポ リペプチドの予想される機能的活性については、後でさらに詳しく検討すること にする。 したがって、本発明は、1つの態様において、グリコシル化ポリケチドの産生 に関与する酵素をコードする、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.eryth raea)からの単離され精製された eryB および eryC ポリヌクレオチドを提供す る。糖生合成酵素をコードする本発明のポリヌクレオチドは、単離された一本鎖 または二本鎖のポリヌクレオチドであって、(a)(i)図 4A(配列番号1) の約 54 位ヌクレオチドから約 1136 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ii) 配列番号1の約 1147 位ヌク レオチドから約 2412 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iii)配列番号1の 約 2409 位ヌクレオチドから約 3410 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iv) 図 4B(配列番号2)の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまで のセンス配列、(v)配列番号2の約 1048 位ヌクレオチドから約 2295 位ヌク レオチドまでのセンス配列、(vi)配列番号2の約 2348 位ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vii)配列番号2の約 3214 位ヌク レオチドから約 4677 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(viii)配列番号2の 約 4674 位ヌクレオチドから約 5879 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ix) 配列番号2の約 5917 位ヌクレオチドから約 7386 位ヌクレオチドまでのセンス 配列、および(x)配列番号2の約 7415 位ヌクレオチドから約 7996 位ヌクレ オチドまでのセンス配列よりなる群から選ばれるヌクレオチド配列; (b)(a)の配列と相補的な配列; (c)発現されると、(a)の配列にコードされるポリペプチドをコードする 配列;および (d)(a)の配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする類似配 列 を含むヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドである。好ましいポリヌクレ オチドはDNA分子である。もう1つの実施態様においては、該ポリヌクレオチ ドはRNA分子である。 糖生合成遺伝子のヌクレオチド配列および推定アミノ酸残基配列を、図 4A(1 -4)および図 4B(1-9)に記載する。図 4A(1-4)(配列番号1)および図 4B (1-9)(配列番号2)のヌクレオチド配列は、糖生合成遺伝子の2つの異なる クラスターのセンス鎖の完全長DNAクローンを表し、センス鎖(上側に示す) とその相補体との両方を表すと意図される。センス鎖の下に示すアミノ酸配列は 、(i)配列番号1の約 54 位ヌクレオチドから約 1136 位ヌクレオチドまでの センス配列、(ii)配列番号1の約 1147 位ヌクレオチドから約 2412 位ヌクレ オチドまでのセンス配列、(iii)配列番号1の約 2409 位ヌクレオチドから約3 410 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iv)配列番号2の約80 位ヌクレオチ ドから約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(v)配列番号2の約 1048 位ヌクレオチドから約 2295 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vi)配列番号 2の約 2348 位ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセンス配列、( vii)配列番号2の約 3214 位ヌクレオチドから約 4677 位ヌク レオチドまでのセンス配列、(viii)配列番号2の約 4674 位ヌクレオチドから 約 5879 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ix)配列番号2の約 5917 位ヌク レオチドから約 7386 位ヌクレオチドまでのセンス配列、および(x)配列番号 2の約 7415位ヌクレオチドから約 7996 位ヌクレオチドまでのセンス配列より なる群から選ばれるヌクレオチド配列にコードされるポリペプチドに対応する。 前記の(i)−(x)のヌクレオチド配列にコードされるポリペプチドは、それぞ れ配列番号3〜配列番号12 に記載する。 本発明はまた、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で前記DN A配列とハイブリダイズする類似DNA配列を意図する。ストリンジェントなハ イブリダイゼーション条件は、当該技術分野においてよく知られており、約 80 %〜90%を超える配列同一性の程度を定めるものである。「類似」なる修飾語は 、類似ポリペプチド(すなわち糖生合成酵素に関して)をコードするヌクレオチ ド配列を意味し、類似ポリペプチドは、同類的な相違を有するに過ぎず、糖生合 成酵素の通常の特徴および活性を保有しているポリペプチドである(類似ポリペ プチドについては、後でより詳しく説明する)。本発明はまた、前記 DNA配列の天然に生じる対立遺伝子変異および突然変異(ただし、それらの変 異および突然変異が、発現に際して後記の本発明の糖生合成遺伝子をコードする 場合に限られる)を意図する。 当該技術分野でよく知られているとおり、遺伝暗号の縮重のため、前記糖生合 成遺伝子およびその断片にコードされるポリペプチドと同じポリペプチドをコー ドしうる多数の他のDNAおよびRNA分子が存在する。したがって、本発明は 、発現に際して配列番号3〜配列番号 11 のポリペプチドまたはそれらの断片を コードする他のDNAおよびRNA分子を意図する。糖生合成遺伝子にコードさ れるアミノ酸残基配列が同定されたら、個々のアミノ酸残基のすべてのトリプレ ットコドンの知見を利用して、そのようなすべてのコードRNAおよびDNA配 列を記載することが可能である。本明細書中に具体的に開示する以外のDNAお よびRNA分子のうち、単に或る特定のアミノ酸についてのコドンの変化により 特徴づけられるDNAおよびRNA分子は、本発明の範囲に含まれる。 20 個の一般のアミノ酸およびそれらの典型的な略語、記号およびコドンは、 当該技術分野でよく知られている(例えば、 Molecular Biology of the Cell,第2版,B.Alberts ら,Garland Publishing Inc., New York and London, 1989を参照されたい)。当該技術分野ではよく知 られているとおり、コドンは、mRNA分子中のヌクレオチドのトリプレット配 列を構成し、それ自体は、DNA分子中に存在する塩基チミジン(T)の代わり に塩基ウラシル(U)を有することにより特徴づけられる。ポリヌクレオチド内 の同じアミノ酸残基についてのコドンの単純な変化は、コードされるポリペプチ ドの構造を変化させないであろう。例えば、配列1で認められるとおり、セリン についての ACG コドンは、126〜128 位ヌクレオチド、そして 420〜422 位およ び 561〜563 位にも存在する。しかしながら、同配列で認められるとおり、セリ ンは、TCG コドン(例えば、192〜194 位ヌクレオチド参照)および TCC コド ン(例えば、204〜206位ヌクレオチド参照)にコードされることも可能である。 セリンについての後者のコドンをセリンについての ACG コドンで置換しても( あるいはその逆を行なったとしても)、配列番号1のDNA配列は実質的に変化 せず、同じポリペプチドが産生する。同様に、列挙されているコドンを他の等価 なコドンで置換することも、本発明の範囲から逸脱することなく同様に可能であ る。 また、本発明のポリヌクレオチドは、RNA分子であってもよい。本発明で意 図されるRNA分子は、前記の任意のDNA配列と相補的であるか又はストリン ジェントな条件下でハイブリダイズする。代表的で好ましいRNA分子は、本発 明の糖生合成酵素をコードするmRNA分子である。 IV.ポリペプチド 本発明は、もう1つの態様において、糖生合成酵素であると合理的に考えられ るポリペプチドを提供する。本発明の糖生合成酵素は、約 21kdal〜約 47kdal のポリペプチドである。図 5A〜5E に記載するとおり、ある eryB および eryC 遺伝子にコードされる予想ポリペプチドの類似体が種々の種で同定されており、 PRETTY ルーチン(Genetics Computer Group(GCG)Sequence Analysis Softwar e Package,Madison,WI)を用いてそれらの配列を比較した。他のこれらの糖生 合成遺伝子のポリペプチドと ervB および eryC 遺伝子にコードされるポリペプ チドとの間に存在するアミノ酸配列の同一性の程度に基づき、ある酵素活性が e ryB および eryC ポリペプチドに起因するものであると合理的に考えることがで きる。 例えば、eryBIV 遺伝子にコードされるポリペプチドの類似体 が、エルシニア・シュードツベルクローシス(Yersinia pseudotuberculosis) 、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)、ストレプトマイセス・グ リセウス(Streptomyces griseus)および大腸菌(Escherichiacoli)において 同定されている(図 5A を参照されたい)。290〜328 のアミノ酸残基を有する 種々の類似体が同定されており、アミノ酸配列同一性が低いことにより特徴づけ られる(例えば、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)の ery BIV 遺伝子にコードされる糖生合成酵素と大腸菌(E.coli)の galE 遺伝子に コードされる糖生合成酵素との間の同一性は、アミノ酸レベルで 20%である) 。しかしながら、保存されているアミノ酸配列モチーフGxxGxxG(Gはアミノ酸グ リシンを表し、xは他の任意のアミノ酸残基を表す)が、示されている全類似体 の最初の 30アミノ酸残基内で見出される。galE 遺伝子にコードされるポリペプ チドはエピメラーゼであることが判明しているため(そのメカニズムはケト還元 を含む(Bauer ら,Proteins 12:372(1992)))、eryBIV 遺伝子産物は、ケ トレダクターゼであると合理的に予想される。 図 5B に示すとおり、eryBVII 遺伝子にコードされる糖生合成 酵素の類似体が、ストレプトマイセス・グリセウス(Streptomyces griseus)、サ ルモネラ・エンテリカ(Sa1monella enterica)、エルシニア・エンテルコリチ カ(Yersinia entercolitica)およびエルシニア・シュードツベルクローシス( Yersinia pseudotuberculosis)において同定されている。183〜200 アミノ酸残 基を有する種々の類似体が同定されており、アミノ酸配列同一性が中等度である ことにより特徴づけられる。 例えば、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)の eryBVTII 遺 伝子にコードされる糖生合成酵素とサルモネラ・エンテリカ(Salmonella enter ica)の rfbC 遺伝子またはストレプトマイセス・グリセウス(Streptomyces gr iseus)の strM遺伝子にコードされる糖生合成酵素との間のアミノ酸レベルでの 同一性は、それぞれ 37%および 61%である)。さらに、これらの個々のポリペ プチド(eryBVII のものを含む)に共通の特徴は、それらが L−糖の生合成のみ に関連しており、D−糖の生合成には関連していないことである。したがって、e ryBVII の遺伝子産物は、糖の立体化学を「D」配置から「L」配置へ変換する C- 5エピメラーゼとして機能すると合理的に予想される。 図 5C に記載するとおり、ervCIV 遺伝子にコードされる糖生 合成酵素の類似体が、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)お よびエルシニア・シュードツベルクローシス(Yersinia pseudotuberculosis) において同定されている。図5C に記載するとおり、eryCI および eryCIV のタ ンパク質産物の予想アミノ酸配列は、互いに 34%の配列同一性を共有し、エル シニア・シュードツベルクローシス(Yersinia pseudotuberculosis)からの asc C にコードされる予想アミノ酸配列に対してそれぞれ 27%および 25%の配列同 一性を有する。ascC にコードされる酵素は、L−アスカリロースの C-3 位に位 置するヒドロキシル基を除去することが示されている(Liu および Thorson,An nu.Rev.Microbiol.48:223(1994))。したがって、eryCI または eryCI Vに コードされるポリペプチドの少なくとも1つは、脱酸素反応において機能する酵 素であると予想される。 さらに、ascC 遺伝子にコードされる酵素は生化学的補因子ピリドキサミンを 必要とし、この補因子は、生化学的アミノ基転移反応で使用されるのと同じ補因 子である。そのため、ascC にコードされるポリペプチドに対して中等度の配列 類似性を有するいくつかのタンパク質類似体(例えば、ストレプトマイセス・ ピウセチウス(Sreptomyces peucetius)からの dnrJ、ストレプトマイセス・ア ルボニガー(Sreptomyces alboniger)からのprgl およびストレプトマイセス・ グリセウス(Sreptomyces griseus)からの strs)は、アミノ糖生合成において トランスアミナーゼとして機能すると提案されている(Thorson ら,J.Am.Che m.Soc.115:6993(1993))。D−デソサミンの生合成は脱酸素とアミノ基転移 の両方を必要とするため、eryCI またはeryCIV 遺伝子にコードされるポリペプ チドの少なくとも1つはアミノ基転移反応において機能すると予想するのが合理 的である。 図 5D に記載するとおり、eryBV および eryCIII にコードされる予想ポリペ プチドは、アミノ酸レベルで 43%の同一性を共有し、それ自体が、それらの個 々の糖に関して同様の活性を有していると推定することができる。しかしながら 、図2および3に示すとおり、L−ミカロースおよび D−デソサミン生合成の提 案されている経路には共通の工程がない。これらのポリペプチドは、同様の糖生 合成機能を有するというよりむしろ、(少なくともサッカロポリスポラ・エリス ラエア(Sac.erythraea)においては)L−ミカロースおよび D−デソサミンを それぞれエ リスロノリド Bおよび 3−α−ミカロシルエリスロノリド Bに結合させるように 機能するヌクレオチジル糖トランスフェラーゼであると予想される。 図 5E に記載するとおり、eryCVI 遺伝子にコードされるポリペプチドの類似 体が、ストレプトマイセス・アンボファシエンス(Sreptomyces ambofaciens) 、ストレプトマイセス・プルプラセンス(Sreptomyces purpurascens)およびラ ット(Rattusnorvegicus)において同定されている。237〜293 のアミノ酸残基 を有する種々の類似体が同定されており、アミノ酸同一性が低度から中等度であ ることにより特徴づけられる。例えば、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sa c.erythraea)の eryCVI遺伝子にコードされる糖生合成酵素とラット(Rattusn orvegicus)のグリシンメチルトランスフェラーゼとの間の同一性は、アミノ酸 レベルで 26%である。さらに、これらの糖生合成酵素は、生化学的機能が公知 (Ogawa ら,Eur.J.Biochem.168:141(1987))のラットグリシンメチルトラ ンスフェラーゼと共通の配列モチーフ LDVACGTG(配列番号 30=図 5E のConsen sus(コンセンサス)配列における 64〜71 位アミノ酸)を共有する。したがって 、これらのポリペプチドは N−メチルト ランスフェラーゼであると予想される。 本発明は、もう1つの態様において、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sa c.erythraea)からの組換え C-4″ケトレダクターゼを提供する。本発明の組換 えサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea) C-4″ケトレダクター ゼは、約 322又はそれ以下のアミノ酸残基のポリペプチドである。好ましい組換 えサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)C-4″ケトレダクター ゼは、配列番号2の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでのヌ クレオチド配列にコードされるものである。 本発明はまた、本明細書中に記載する配列と実質的に重複していて、開示配列 と類似した生物活性を示すアミノ酸残基配列を意図する。そのような意図される 配列は、アミノ酸残基配列または型の最小の変化(そのわずかな変化は、前記糖 生合成酵素の基本的な性質および生物活性を変化させないものである)で特徴づ けられる類似配列(例えば、同類置換された配列)を含む。 ポリペプチドの生物学的機能を実質的に変化させることなく、該ポリペプチド の構造を修飾し変化させることができろことは、 当該技術分野でよく知られている。例えば、ある与えられたポリペプチドにおい て、容易に認識可能な機能喪失を伴うことなく、あるアミノ酸を他のアミノ酸で 置換することができる。そのような変化を施す場合には、側鎖置換基の相対類似 性(例えば、それらのサイズ、電荷、疎水性、親水性など)に基づいて、アミノ 酸残基などの置換を行なうことができる。 参考として本明細書に組入れる米国特許第 4,554,101 号に記載のとおり、以 下の親水性値がアミノ酸残基に割り当てられている:Arg(+3.0); Lys(+3.0) ; Asp(+3.0); Glu(+3.0); Ser(+0.3); Asn(+0.2); Gln(+0.2); Gly (0); Pro(-0.5); Thr(-0.4); Ala(-0.5); His(-0.5); Cys(-1.0); Met(-1.3; Val(-1.5); Leu(-1.8); Ile(-1.8); Tyr(-2.3); Phe(-2. 5)および Trp(-3.4)。アミノ酸残基は、同様の親水性値(例えば、プラスマ イナス2.0以内の値のもの)を有する別のアミノ酸残基で置換することができ、 それでもなお生物学的に等価なポリペプチドが得られると理解される。 同様に、ハイドロパシー指数(hydropathic index)の類似性に基づいて置換 を行なうことができる。各アミノ酸残基には、その疎水性および荷電特性に基づ いてハイドロパシー指数が割 り当てられている。それらのハイドロパシー指数値は、Ile(+4.5); Val(+4.2 ); Leu(+3.8); Phe(+2.8); Cys(+2.5); Met(+1.9),Ala(+1.8); G1y (-0.4); Thr(-0.7); Ser(-0.8); Trp(-0.9); Tyr(-1.3); Pro(-1.6) ; His(-3.2); Glu(-3.5); Gln(-3.5); Asp(-3.5); Asn(-3.5); Lys( -3.9)およびArg(-4.5)である。ハイドロパシー指数に基づいて置換を行なう 場合には、プラスマイナス2.0以内の値が好ましい。 V.新規グリコシル化ポリケチドの製造 本発明は、もう1つの熊様において、新規ポリケチド構造体のインビボでの一 般的な製造法であって、関連ポリケチドを天然で産生する生物の遺伝情報を選択 的に改変し、不活性化または増強させることによる製造法を含む。すなわち、本 発明においては、eryB および/または eryC 遺伝子を操作し、ついでそれらを 種々のポリケチド産生微生物中に導入することにより、所望の構造の新規ポリケ チドを製造する。これらの操作により、「グリコシル化修飾」ポリケチド(すな わち、天然形態と比ベて改変されたグリコシル化パターンまたは立体配置を有す るポリケチド)が形成される。例えば、「グリコシル化修飾」ポリケチドは、追 加的な糖基(既存のものでない場合)が結合して いるポリケチド、天然の糖の代わりに異なる糖(例えば、糖中間体)が結合して いるポリケチド、または欠落した糖基を有する(糖基が既に存在していた位置に おいて)ポリケチドである。 I型およびII型改変(後で更に説明する)の場合、グリコシル化修飾ポリケチ ドは、(1)糖結合酵素(すなわち、ポリケチド構造に対する糖の結合に関与す る酵素)の非生産または(2)糖生合成酵素の非生産のいずれかを引き起こすメ カニズムにより生じることが可能である。前者の場合は、糖を結合させるように 機能する酵素が欠損するため、糖はポリケチドに結合しないであろう。後者の場 合は、生合成経路からの糖中間体(欠損する酵素によって決まる)が産生され、 該糖中間体は糖結合酵素に適当な基質と認識されればポリケチドに結合し、認識 されなければ結合しないであろう。III型改変(これについても後で詳細に説明 する)の場合、グリコシル化修飾ポリケチドは、追加的または異なる糖(すなわ ち、ある特定のポリケチド産生株において通常は見出されないもの)がポリケチ ドに結合することを介して生じる。仮定されているこれらのメカニズムは、本明 細書中に記載する新規方法についての理解を深めるためのものに過ぎず、I型、 II型およびIII型改変がグリコシ ル化修飾ポリケチドを産生する実際のメカニズムは現在のところ不明であること に注意すべきである。 第1の型の改変(本発明ではI型改変と称する)では、サッカロポリスポラ・ エリスラエア(Sac.erythraea)、またはグリコシル化ポリケチドの他に L−ミ カロース、D−デソサミンまたはそれらと密接に関連している誘導体(例えば、 ミカミノース(4−ヒドロキシ D−デソサミン))を産生する別の生物の染色体 中に、遺伝的に改変された eryB および/または eryC 遺伝子を導入する。eryB および/または eryC 遺伝子の遺伝的改変は、非機能的酵素の合成を引き起こ す。その改変された遺伝子は、適当な株に導入されると、その対応する野生型遺 伝子と置換され、糖生合成に関与する或る特定の酵素活性を発現する能力の喪失 をその株に引き起こさせる。その結果、グリコシル化修飾ポリケチドは、I型改 変に関して既に説明したメカニズムを介して産生される。 本明細書中に記載するI型の変化においては、サッカロポリスポラ・エリスラ エア(Sac. erythraea)染色体の eryB および/または eryC 遺伝子中の特異的 な突然変異は、1)所望の糖生合成遺伝子のDNA配列を特異的に改変し、2) 適当な宿主の 染色体中で組換えを引き起こしうる適当なベクター中に該改変配列をサブクロー ニングし、3)そのサブクローニングされた配列を含有するベクターを適当な宿 主中に導入して、野生型対立遺伝子を突然変異対立遺伝子で置換することを含む 3工程の方法により達成される。第1工程は、該DNA配列中で欠失、塩基対変 換またはフレームシフトを引き起こす標準的な組換えDNA技術を用いて行なう 。第2工程は、同様に標準的な組換え法を用いて、サッカロポリスポラ・エリス ラエア(Sac.erythraea)または所望の宿主中で複製されないベクター中に該改 変配列をサブクローニングすることを含む。最終工程では、適当な宿主中に該ベ クターを導入し、この場合、遺伝子置換の方法により、野生型対立遺伝子を該改 変対立遺伝子で置換する。I型の変化で用いるすべての技術は、当業者によく知 られている。 実施例1では、eryB 遺伝子の遺伝子置換の方法を例示する。実施例1で示す とおり、関心のある eryB 遺伝子を突然変異させ、隣接する上流および下流のD NA配列と共に、複製しないサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythra ea)プラスミドベクター中にクローニングする。ついで突然変異対立遺伝子お よび隣接DNAを保持するベクターを、プロトプラスト形質転換法により宿主株 に導入する。該宿主細胞染色体中への該プラスミドの組換えを誘導するために、 形質転換体を選択条件(すなわち、ある特定のプラスミドマーカーの発現を要求 する条件)下で再生させる。すなわち、該プラスミドは自律複製されないため、 それが該細胞内で維持され選択条件下で或る特定のマーカーを発現するためには 染色体中に存在していなければならない。該プラスミド上の突然変異に隣接する 2つのDNAセグメントの1つと該染色体内のその相同対応物との間の単一の相 同的組換えを該再生細胞が受ける際に、挿入が生じる。ついで、染色体からのプ ラスミド喪失を誘導するマーカーに関して選択することなく、該細胞を成長させ る。該突然変異に隣接する第2DNAセグメントとその相同染色体対応物との間 の第2の組換えを該細胞が受けた後に、この喪失が生じる。この第2の組換え事 象は、該プラスミド配列および染色体からの野生型対立遺伝子の喪失を引き起こ すが、該突然変異対立遺伝子は維持される。 I型の変化の変法においては、糖生合成酵素(または結合酵素)の非生産を、 プロモーターの不活性化および/または転写 ターミネーターの挿入の代替メカニズムにより達成することができる。これらの 変法は、遺伝子配列自体でなく遺伝子転写に関与する調節メカニズムに影響を及 ぼす。本発明で用いる「プロモーター」は、RNAの転写の開始を制御するDN A分子の領域を意味する。そのような領域は、RNAポリメラーゼ(すなわち、 RNA分子の合成に関与する酵素)に結合することが知られている。この形熊の I型の変化(すなわち、プロモーターの不活性化)は、1)所望の遺伝子のプロ モーター領域を同定し、2)該プロモーター領域を突然変異により作動不能にす る2つの工程を含む。前記の置換メカニズムの場合と同様、そのような突然変異 は、プロモーター配列中に欠失を作製することにより、あるいは塩基対変換によ り達成することができる。プロモーターが単一の遺伝子の転写を制御している場 合は、そのプロモーターの不活性化は、その特定の遺伝子の発現を阻止するであ ろう。勿論、該プロモーターが全オペロン(すなわち、発現が単一のプロモータ ーにより制御される一連の遺伝子)の発現を制御している場合は、プロモーター の不活性化は、そのオペロン内の全遺伝子の発現を有効に阻止するであろう。 同様に、糖生合成酵素(または結合酵素)の非生産を、不活 性化すべき遺伝子の上流に転写ターミネーターを挿入することにより引き起こす ことができる。本発明で用いる「転写ターミネーター」は、RNAボリメラーゼ に転写を停止するように指令するヌクレオチド配列である。転写ターミネーター の一例として、U 残基の伸張が後に続くステム−ループ構造を形成しうるパリン ドローム配列が挙げられる(例えば、バクテリオファージ fd の遺伝子 VIII の 後に続く転写ターミネーター(Beckおよび Zink,Gene,16:35(1981)))。こ の方法により糖生合成遺伝子の産生の変化を引き起こすことは、1)不活性化す べき関心のある遺伝子または遺伝子群(オペロン配置の場合)を同定し、2)そ のような遺伝子の上流のDNA領域内に転写ターミネーター配列をクローニング することを含む。転写ターミネーターは、RNA転写に関与するポリメラーゼを 停止させ(該シグナリング領域またはその近傍において)、それにより任意の下 流の配列の転写を妨げる。したがって、糖生合成遺伝子の発現を直接引き起こす プロモーターの不活性化、転写の挿入などの変化も、本発明の範囲内に含まれる と意図される。 第2の場合(本発明でII型改変と称されるもの)には、eryBおよび/または e ryC 遺伝子を、サッカロポリスポラ・エリスラ エア(Sac.erythraea)又はストレプトマイセス(Streptomyces)中の遺伝子の 発現を許容しうるプロモーターに関してアンチセンス配向でベクター上に配置す る。ついで該ベクターをポリケチド産生微生物中に導入する。このベクターの構 築の結果、野生型mRNAの翻訳を妨害するアンチセンスメッセンジャーRNA (mRNA)生産される。I型の操作と同様、正常なミカロース、デソサミンお よび/または密接に関連した糖残基が欠損しているか又は糖中間体で置換されて いる新規グリコシル化修飾ポリケチドが生産されるであろう。 II型の変化の場合には、(1)特異的糖生合成遺伝子をアンチセンス(すなわ ち逆)配向で発現ベクター中にサブクローニングし、(2)該アンチセンス発現 ベクターを所望の株に導入する2工程の方法により、アンチセンス発現による e ryB および/または eryC 遺伝子の不活性化を行なう。第1工程は、宿主として 大腸菌(E.coli)またはストレプトマイセス(Streptomyces)のいずれかを、 そして、ストレプトマイセスプロモーターを含有するように合体させうる発現ベ クター(いずれかの宿主内で複製可能なもの)を使用する標準的な組換えDNA 技術を用いて行なう。ストレプトマイセスプロモーターは、商業的に入手 可能な任意のストレプトマイセスプラスミドまたはストレプトマイセス−大腸菌 シャトルプラスミドから得ることができる。 第2工程では、適当なストレプトマイセス株にアンチセンス発現ベクターを導入 し、発現プラスミドを細胞内に維持するために形質転換細胞を選択条件下で増殖 させる。 実施例2に記載のとおり、不活性化すべき遺伝子を、その逆配向でストレプト マイセスプロモーター(これは複製サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.e rythraea)プラスミド中に含有されている)の下流にサブクローニングする。つ いで、アンチセンス遺伝子を保持するプラスミドを、プロトプラスト形質転換に より宿主株に導入する。自律複製プラスミドを細胞中に維持するために、選択条 件下で形質転換体を再生させる。ついで該アンチセンス遺伝子を発現させて、選 択された遺伝子の天然の対立遺伝子のmRNAと相補的なアンチセンスメッセン ジャーRNA(mRNA)を生成させる。標準的なヌクレオチド塩基対相互作用 により、アンチセンスmRNAと天然mRNAとが、天然mRNAのリボソーム 結合部位を塞ぐRNA二重鎖を形成する。この相互作用は、天然mRNAのリボ ソームでの翻訳を妨げ、そのmRNAにコードされる酵素の対応する合 成を妨げる。このようにして、アンチセンス配向で発現される遺伝子の同一性に 対応した糖生合成における特異的な酵素的過程が阻止され、これが新規糖中間本 の産生につながり、該新規糖中間体が宿主微生物のポリケチド環に結合すると新 規グリコシル化修飾ポリケチドが生成する。別法として、サッカロポリスポラ・ エリスラエア(Sac.erythraea)染色体の非必須領域(例えば、eryK 遺伝子の 直ぐ上流の領域(図1))からのフランキングDNAを含む非複製サッカロポリ スポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)ベクターを使用して、アンチセンス発 現ベクターを構築することができる。ついで、I型改変の構築について記載した のと同様にして相同的組換えにより該アンチセンス構築物を染色体中に安定に挿 入するために、このベクターを使用することができる。 第3の場合(本発明で III 型改変と称されるもの)には、所望の構造の新規 グリコシル化修飾ポリケチドの製造は、eryB および/または eryC 遺伝子の全 部またはサブセットを複製ベクター上に配置し、これらの遺伝子を一括して「異 なる」ポリケチド産生生物(すなわち、eryB および/または ervC 遺伝子を取り 出した微生物以外の生物)中に導入することにより行なう。 例えば、eryB および/または eryC 遺伝子をサッカロポリスポラ・エリスラエ ア(Stac. erythraea)から取り出し、ストレプトマイセス・ビオラセオニガー (Streptomyces violaceoniger)またはストレプトマイセス・ベネズエラエ(St reptomycesvenezuelae)中に導入することが可能である。この場合、ミカロース 、デソサミン、それらの生化学的中間体および/またはそれらと密接に関連して いる誘導体が合成され、これら又はいずれかの糖残基を必ずしも保持していない ポリケチド化合物の特異的な位置に結合することになる。そのように操作された 宿主中で産生されうる新規グリコシル化ポリケチドのいくつかの例を、図6に示 す。 III 型の変化においては、ミカロースおよび/またはデソサミンの生合成のた めの遺伝子を、以下のもう1つの簡便な2工程方法により、サッカロポリスポラ ・エリスラエア(Sac.erythraea)以外のポリケチド産生生物中に導入する:1 )ervBおよび/または eryC 遺伝子の全部またはサブセットを、ストレプトマイ セスプロモーターの下流の複製プラスミド上で合体させ、2)該プラスミドを該 ポリケチド産生生物に導入する。第1工程は、宿主として大腸菌(E.coli)およ び/またはストレ プトマイセス(Streptomyces)を使用する標準的な組換えDNA操作を必要とす る。第2工程は、入手可能ないくつかのストレプトマイセスベクターまたは大腸 菌−ストレプトマイセスシャトルベクターからの1以上のプラスミド、ストレプ トマイセス中で機能する1以上のプロモーター、および該プラスミドを保持する 株の存在に関する選択を必要とする。実施例3および4に記載のとおり、eryB および/または eryC 遺伝子のセットを、所望の宿主中で機能する適当なプロモ ーターの下流の複製ベクター上に一緒に順次サブクローニングする。ついで、グ ループ化された遺伝子を保持するプラスミドを、エレクトロポレーションにより 、あるいはプラスミドマーカーに関する選択を利用するプロトプラストの形質転 換により宿主株に導入する。 一般的方法材料、プラスミドおよび細菌株 制限エンドヌクレアーゼ、T4 DNA リガーゼ、コンピテント大腸菌(E.coli)D H5α細胞、X-gal、IPTG およびプラスミド pUC18、pUC19 および pBR322 を、Be thesda Research Laboratories(BRL) を、New England Biolabs(Brverly,MA)から購入した。プラ (Madison,WI)から入手し、プラスミド pIJ4070 および pIJ702を John Innes Institute(Norwich,England)から入手し、プラスミド pWHM3 および pWHM4 (J.Bacteriol.1989 171:5872)を C.R.Hutchinson,University of Wiscons in(Madison,WI.)から入手した。[α-32P]dCTP、HybondTM-Nナイロンメンブレ ン、および Megaprime ニックトランスレーションキットを、 Bioproducts(Rockland,ME.)から入手した。大腸菌−サッカロポリスポラ・エ リスラエア(Sac.erythraea)シャトルプラスミド pWHM3 および pWHM4(Vara ら,J Bacteriol,171:5872(1989))および pAIX を保持する大腸菌(E.coli) K12 株は、ブダペスト条約の条項に基づき Agricultural ResearchCulture Coll ection(NRRL)(1815 N.University Street,Peoria,Illinois 61604)に1995年1 2月5日から寄託されており、寄託の日から30年間、または最後の寄託の請求後 5年間、または当該米国特許の存続期間のうちのいずれか遅い期間の間保管され る。プラスミド pWHM3、pWHM4 および pAIX には、それぞれ受 託番号 NRRL B-21512、NRRL B-21513 および NRRL B-21514 が付与されている。 サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)NRRL2338 株も、Agricult ural Research Serviceのカルチャーコレクションから入手可能である。10μg/ ml チオストレプトンを含有する寒天培地上でスタフィロコッカス・アウレウス (Staphylococcus aureus)の 108細胞をプレーティングし、37℃で 48 時間増 殖させた後で生存体を拾い上げることにより、スタフィロコッカス・アウレウス (Staphylococcusaureus)ThR(チオストレプトン耐性)を得た。チオストレプ トンは、Sigma Chemical(St.Louis,MO)から入手した。他のすべての化学物 質および試薬は、特に示さない限り、標準的な市販元から入手した。DNAの操作 制限エンドヌクレアーゼ消化、アガロースケル電気泳動、低融点アガロースゲ ルからのDNA断片の単離、DNAの連結、アルカリ溶解による大腸菌(E.coli )からのプラスミドの単離、および LB 寒天プレート上でのアンピシリン耐性( 150μg/ml)に関する選択を利用する大腸菌の形質転換には、標準的な条件を用 いた(Sambrook ら, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press,Plainview,NY,1989)。サッカ ロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)およびストレプトマイセス(St reptomyces)の種[エス・フラジアエ(S. fradiae)、エス・セレステス(S. c elestes)、エス・ビオラセオニガー(S.violaceoniger)、エス・ハイグロス コピクス(S.hygroscopicus)、エス.ベネスエラエ(S.venezuelae)など]か らの全DNAを、文献記載の方法(Hopwoodら , Genetic Manipulation of Stre ptomyces,A LaboratoryManual,John Innes Foundation,Norwich,UK (1985)) に従い調製した。アガロースゲルからのDNAのHybondTM-Nナイロンメンブレン への転移、および MegaprimeTM ニックトランスレーティッドプローブを使用す るサザン分析は、製造業者の指示に従い行なった。DNA断片の増幅 合成デオキシオリゴヌクレオチドを、ABI Model 380A シンセサイザー(Appli ed Biosystems,FosterCity,CA)により製造業者の推奨に従い合成した。DN A断片の増幅は、Perkin Elmer (PCR)により行なった。反応液は、dATP(200μM)、dTTP(200 μM)、dCTP(250μM)および dGTP(250pM)を含有する 100μl容量の PCR 緩 衝液(10mM KCl、10mM (NH4)2SO4、20mM Tris-HCl 100pmolの各プライマー、1μgの鋳型DNA(サッカロポリスポラ・エリスラ エア(Sac.erythraea)NRRL2338 からの染色体 反応混合物を 30 サイクルに付した。各サイクルは、96℃で 35秒の1ピリオド および 72℃で2分の1ピリオドよりなるものであった。反応産物を可視化し、 低融点アガロースから精製した。実施例中に記載の PCR プライマーは、図4の ervB および eryC遺伝子のヌクレオチド配列から誘導した。サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.ervthraea)の形質転換および遺伝子 置換 公開されている方法(Yamamoto ら,J Antibiotics,39:1304(1986))により 、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)株のプロトプラストを 調製し、大腸菌(E.coi)から単離されたミニプレップDNAで形質転換した。p WHM4 誘導体の場合には、文献記載のとおりに(Weber ら,Gene,68:173(1988) )、プロトプラストを再生させ、チオストレプトン(最 終濃度 20μg/ml)を重層することにより非組込み形質転換体を選択した。pWHM3 誘導体の場合には、Weber ら,Gene,68:173(1988)に記載されているとおりに 、チオストレプトン含有寒天プレート(15μg/ml)上で組込み形質転換体を選択 した。SGGP培地中での2ラウンドの非選択的増殖の後でThR表現型の喪失をモニ ターし(Yamamoto ら,J Antibiotics,39:1304(1986))、ついでプロトプラス ト化および段階希釈を非選択寒天培地上で行なった。再生されたプロトプラスト を、チオストレプトン含有培地上でレプリカ平板法に付した。ThS(チオストレ プトン感受性)コロニーが10-1の頻度で生じた。いくつかのThSコロニーのサザ ンハイブリダイゼーションにより、突然変異対立遺伝子の保持を確認した。発酵 サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)またはストレプトマイ セス(Streptomyces)細胞を、100ml の SCM培地(1.5%可溶性デンプン、2.0% Difco Soytone、0.15%酵母エキス、0.01%CaCl2)中に接種し、3〜6日間増殖 させる。ついで全培地を 10 リットルの新鮮な SCM 培地中に接種する。発酵槽 は、一定の通気および pH7.0を維持しながら 32℃で4〜7日 間作動させる。発酵の終了後、4℃で遠心分離することにより細胞を取り出し、 さらに使用するまで発酵ビールを低温で維持する。pXC4、pXB6 などのプラスミ ドを維持するための抗生物質選択が必要な場合には、100ml の開始培養および 1 0 リットルの発酵槽にチオストレプトン(10μg/ml)を加える。 以下の実施例により本発明に対する理解が深まるであろう。実施例は本発明の 例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。以下の記載および本明細 書の全体において引用されている文献は、参考として本明細書に明示的に組入れ るものとする。実施例1:4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマイシン Aを産生するサッカ ロポリスポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)ERBIV の構築および特徴づけ A.プラスミド pRBIV の構築 ervBIV 遺伝子を含む 4.3kbの Pst-HindIII 断片をプラスミドpAIX5 から単離 し、PstI-HindIII で消化された pUC19 中にサブクローニングして、プラスミ ド pUCBIV を得た。形質転換し大腸菌(E.coli)から該プラスミドを単離した 後、MunI で消化して 370bp の断片を遊離させることにより pUCBIV との同一性 を確 認した。ついでプラスミド pUCBIV を制限酵素 NcoI で切断し、制限部位をクレ ノウ酵素で埋め、該プラスミドを再連結して、プラスミド pNCOBIV(これはこの 段階で eryBIV 遺伝子のフレームシフト突然変異を保持している)を得た。形質 転換し大腸菌(E.coli)から該プラスミドを単離した後、NsiI および HindIII で消化して 1.59kb の断片を遊離させることにより pNCOBIV との同一性を確認 した(NsiI 部位は、NcoI 部位を埋め再連結することにより形成させた)。最後 に、プラスミド pNCOBIV を HindIIIおよび SstI で消化し、改変 eryBIV 遺伝 子を保持する 3.2kb の断片を単離し、HindIII およびSstI で消化された pWHM3 中に連結して、プラスミド pRBIV を得た。形質転換し大腸菌(E.coli)から該 プラスミドを単離した後、KpnI で消化して 5.2kb、4.4kbおよび 0.72kb の断片 を遊離させることにより pRBIV との同一性を確認した。 B.サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.ervthraea)ERBIV の構築 一般的方法において記載したとおりに、サッカロポリスポラ・エリスラエア( Sac.erythraea)のプロトプラストをプラスミド pRBIV で形質転換し、組込み 形質転換体を選択した。一般的方法において記載したとおりに、非選択的増殖に よる 構成要素の分析により eryBIV 遺伝子の野生型コピーが不活性突然変異体コピー で置換されているサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)を得た 。プラスミド pUCBIV から単離された 1.58kb の NcoI-HindIII断片(図 4B の 681〜2214 に相当)をプローブとして使用して、NocI で消化されたサッカロポ リスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)DNAおよびNcoI-NsiI で消化され たサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)DNAのサザン分析を 行なうことにより、遺伝子置換を確認した。野生型サッカロポリスポラ・エリス ラエア(Sac. erythraea)および野生型レゾルバント(resolvant)は、NcoI ま たは NcoI-NsiI のいずれかで消化された場合、ハイブリダイズする 2.75kb の DNA断片を示し、一方、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea )ERBIV 株は、NcoIまたは NcoI-NsiI で消化された場合、それぞれ 16kb のD NA断片または 2.75kb の DNA断片のいずれかとのハイブリダイゼーション により特徴づけられる。 C.サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.ervthraea)ERBIV からの4″ −デオキシ−4″−エリスロマイシン Aの単離、精製および特性 一般的方法において記載したとおりに、サッカロポリスポ ラ・エリスラエア(Sac.erythraea) ERBIV 株を SCM 培地中で4日間発酵する 。ついでサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)ERBIV の発酵ブロ スを4℃に冷却し、pH4.0 に調整し、塩化メチレンで1回抽出する。水層を pH9 .0 に再調整し、塩化メチレンで2回抽出し、合わせた塩基性塩化メチレン抽出 物を濃縮して固本残渣を得る。それをメタノール中で温浸(digestion)し、メ タノール中の Sephadex LH-20 のカラム上でクロマトグラフィーに付す。スタフ ィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus) ThRなどの感受性生物に 対する生物活性に関して画分を試験し、活性画分を合わせる。合わせた画分を濃 縮し、n−ヘプタン、ベンゼン、アセトン、イソプロパノール、0.05M(pH7.0) 水性リン酸緩衝液(5:10:3:2:5,v/v/v/v/v)よりなる溶媒系の上相(10 ml)中で残渣を温浸し、同じ系中 Ito Coil Planet Centrifuge 上のクロマトグ ラフィーに付す。活性画分を合わせ、濃縮し、塩化メチレンと希薄水酸化アンモ ニウム(pH9.0)とに分配する。塩化メチレン層を分離し濃縮して、所望の生成 物を白色の泡として得る。実施例2: 3−α−D−ミカロシル−5−β−D−デソサミノイル−12−ヒドロキシ −エリスロノリド B を産生するサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.eryt hraea)ER720(pASBVII)の構築および特徴づけ A.プラスミド pASX2 の構築(図7参照) ermE*プロモーターを保持する 290bp の EcoRI-BamHIセグメントをプラスミド pIJ4070 から単離し、EcoRI-BamHI で消化された pWHM4 DNA 中に連結して、pA SX1 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から該プラスミドを単離した後、Apa LI で消化して3.9kb、2.5kb、1.2kb、0.5kb および 0.4kb の断片を遊離させる ことにより pASX1 との同一性を確認する。バクテリオファージfd遺伝子 VTII転 写ターミネーター(t-fd)(Beck ら,(1978)Nucl.Acids Res.5:4495)の(+)お よび(−)鎖に対応し、酵素PstI、SphI および XbaI の制限酵素部位ならびに BamHI およびHindIIIに適合し得る突出末端を含む配列番号 31(5′−GATCCAGCG TCTGCAGGCATGCTCTAGATACAATTAAAGGCTCCTTTTGGAGCCTTTTTTTTTGGAGATTTTCAACGT-3 ′)および配列番号32(5′−AGCTACGTTGAAAATCTCCAAAAAAAAAGGCTCCAAAAGGAGCCT TTAATTGTATCTAGAGCATGCCTGCAGACGCTG-3′)の2個のオリゴヌクレオチドを合成 し、ついで約 250ng の各オリゴヌクレオチドを TE 緩衝液中で混合し、99℃ま で1分間加熱する。該溶液をゆっくり室温まで冷却して、該オリゴヌクレオチド を自己相補性によりアニールさせ、ついで、アニールしたオリゴヌクレオチドを 、BamHI HindIII で消化された pASX1 中に連結して、pASX2 を得る。形質転換し大腸菌 (E.coli)から該プラスミドを単離した後、ErmE*プロモーターおよびバクテリ オファージ fd ターミネーターを含有する 1.2kb の EcoRI-SaII 断片のDNA 配列決定によりpASX2 との同一性を確認する。 B.プラスミド pASBVII の構築(図8参照) 7398〜7996 位等価体(図4)を含む、eryBVII 遺伝子を保持する 598 塩基対 のDNAセグメントを、配列番号33(5′−GATCGCATGCTCTAGAGTACGTGAGCTGGCGGT GGCGGGC-3′)および配列番号34(5′-GATCCGGATCCGCATGCTTCACCTGCCGGTGCTGGCG GG-3′)の2個のオリゴヌクレオチドを使用する PCR により増幅する。該精製 PCR 産物を BamHI-XbaI で消化した後、該 PCR 断片を、BamHI-XbaI で消化され た pASX2 中に連結して、pASBVII を得た。形質転換し大腸菌(E.coli)から該 プラスミドを単離した後、880bp の EcoRI-XbaI 挿入のDNA配列決定により p ASBXVIIとの同一性を確認する。 C.サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)ER720(pASBVII) の構築 サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)FR720 株のプロトプラストをプラスミド pASBVII で形質転換し、形質転換体をチオス トレプトン(15μg/ml)で選択する。形質転換を確認するために、全DNAを T hRコロニーから単離し、大腸菌(E.coli)を形質転換するのに使用する。形質 転換し大腸菌(E.coli)から該プラスミドを単離した後、酵素 PvuIIおよびBam HI での制限分析により 1.48kb の断片を遊離させることにより pASBVII との同 一性を確認する。pASBVII を含有することが判明したサッカロポリスポラ・エリ スラエア(Sac. erythraea)のコロニーを、サッカロポリスポラ・エリスラエア (Sac.erythraea)ER720(pASBVII)と称することにする。 D.サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.ervthraea)ER720(pASBVII) からの3−α−D−ミカロシル−5−β−D−デソサミノイル−12−ヒドロキシ−エ リスロノリド B の単離、精製および特性 一般的方法において記載したとおりに、チオストレプトン選択下の SCM 培地 中でサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)ER720(pASBVII)を 3日間発酵する。ついで該発酵ブロスを4℃に冷却し、pH4.0 に調整し、塩化メ チレンで1回抽出する。水層を pH9.0 に再調整し、塩化メチレンで2回抽出 し、合わせた抽出物を濃縮して固体残渣を得る。これをメタノール中で温浸し、 メタノール中の Sephadex LH-20 のカラム上でクロマトグラフィーに付す。スタ フィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)ThRなどの感受性生物に 対する生物活性に関して画分を試験し、活性画分を合わせる。合わせた画分を濃 縮し、n−ヘプタン、ベンゼン、アセトン、イソプロパノール、0.05M(pH7.0) 水性リン酸緩衝液(5:10:3:2:5,v/v/v/v/v)よりなる溶媒系の上相(10ml) 中で残渣を温浸し、同じ系中 Ito Coil Planet Centrifuge 上のクロマトグラフ ィーに付す。活性画分を合わせ、濃縮し、塩化メチレンと希薄水酸化アンモニウ ム(pH9.0)とに分配する。塩化メチレン層を分離し濃縮して、所望の生成物を 白色の泡として得る。実施例3:3−デス−オレアンドロシル−3−ミカロシルオレアンドマイシンを産 生するストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomvces antibioti cus) ATCC11891(DXB6)の構築および特徴づけ A.プラスミド pKB6 および中間体の構築(図9参照) i)プラスミド pK1 の構築 pBR322(GenBank 受託第 J01749号)およびpUC(GenBank 受 託第 X02514号)のDNA配列が公知である。配列番号 35(5′-GATCACATGTTCTT TCCTGCGTTATCCCCTG-3′)および配列番号36(5′-GATCGGATCCATGCATGTCTAGAGCAT CGCAGGATGCTGCTGGC-3′)の2個のオリゴデオキシヌクレオチドを使用する PCR により、pBR322 の 1673〜2478 位等価体を含む 805nt のDNAセグメントを増 幅する。該精製 PCR 産物をAflIIおよび BamHT で消化した後、該断片を、AflII Iおよび BamHI で消化された pUC19 中に連結して、プラスミド pK1 を得る。形 質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、PvuII 消化で 0.55kb および 2.55k b の断片を遊離させることによりプラスミド pK1 との同一性を確認する。プラ スミド pK1 は、プラスミドコピー数を制御する pBR322 のROP 領域を含有する 。 ii)プラスミド pKB1 の構築 配列番号37(5′-GAATGCATCCTGGAAAGCGAGCAAATGCTCCGGTG-3′)および配列番号3 8(5′-GATCTAGAGCTAGCCGGCGTGGCGGCGCGTG-3′)の2個のデオキシオリゴヌクレ オチドを使用する PCR により、配列番号2で示す配列の 56〜2296 位等価体を 含む eryBIVおよび eryBV 遺伝子を保持する2.24kbのDNAセグメントを増幅す る。NsiI および XbaI で消化した後、該断片を、NsiI およ び XbaI で消化された pK1 中に連結して、5.3kb のサイズのプラスミド pKB1 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、KpnI 消化で 0.72kb、1 .14kb および 3.42kb の断片を遊離させることによりプラスミド pKB1 との同一 性を確認する。 iii )プラスミド pKB2 の構築 配列番号39 (5′-GATCGCTAGCCGTGACCGGACCCTTACAGTGAGTG-3′)および配列番号 40(5′-GATCTAGACTTAAGTCATCCGGCGGTCCTGGTGTAGACGGC-3′)の2個のデオキシオ リゴヌクレオチドを使用する PCR により、配列番号2で示す配列の 3121〜4677 位等価体を含む eryBVI 遺伝子を保持する 1.56kbのDNAセグメントを増幅 する。NheI および XbaI で消化した後、該断片を、NheI および XbaI で消化さ れた pKB1 中に連結して、6.9kb のサイズのプラスミド pKB2 を得る。形質転換 し大腸菌(E.coli)から単離した後、BamHI 消化で 0.22kb、0.40kb、2.6kb お よび 3.7kbの断片を遊離させることによりプラスミド pKB2 との同一性を確認す る。 iv)プラスミド pKB3 の構築 配列番号41(5′-GATCTTAAGAACCGGAGTTGCGAGTACGTGAGCTGGCG-3′)および配列番 号42(5′-GATCTAGACCTAGGTCACCTGCCGGTGCTGGCGGGCTC- 3′)の2個のデオキシオリゴヌクレオチドを使用する PCR により、配列番号2 で示す配列の 7385〜7987 位等価体を含むeryBVII 遺伝子を保持する 0.6kb の DNAセグメントを増幅する。AflIIおよび XbaI で消化した後、該断片を、Afl IIおよびXbaI で消化された pKB2 中に連結して、7.5kb のサイズのプラスミド pKB3 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、PstI 消化で 1.1k b および 6.4kb の断片を遊離させることによりプラスミド pKB3 との同一性を 確認する。 v)プラスミド pKB4 の構築 配列番号43(5′-GATCCTAGGCCGCAGGAAGGAGAGAACCACG-3′)および配列番号44(5 ′-GATCTAGATTAATCACTGCAACCAGGCTTCCGGC-3′)の2個のデオキシオリゴヌクレ オチドを使用する PCR により、配列番号1で示す配列の 2385〜3410 位等価体 を含む eryBII 遺伝子を保持する 1.0kb のDNAセグメントを増幅する。AvrII および XbaI で消化した後、該断片を、AvrII および XbaI で消化された pKB3 中に連結して、プラスミド pKB4 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から該 プラスミドを単離した後、BglIIおよび EcoRI で消化して 0.41kb、1.6kb、3.1k b および 3.4kbの断片を遊離させることにより 8.5kb のサイズとの pKB-4との 同一 性を確認する。 vi)プラスミド pKB5 の構築 eryBIII のDNA配列は既に報告されている(Haydock ら,(1991) Mol Gen G enet 230:120)。配列番号 45(5′-GATTAATTGGCCGCGGCGCCGCGCTCGTTATG-3′) および配列番号 46(5′-GATCTAGATAATTAATCATACGACTTCCAGTCGGGGTAG-3′)の2 個のデオキシオリゴヌクレオチドを使用する PCR により、Haydockらに記載され ている配列の 3965〜5232 位等価体を含む eryBIII遺伝子を保持する 1.3kb の DNAセグメントを増幅する。MseIおよび XbaI で消化した後、該断片を、MseI および XbaI で消化された pKB4 中に連結して、9.8kb のサイズの所望のプラ スミドpKB5 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、PstI で消 化して 1.1kb、2.5kb および 6.1kb の断片を遊離させ、ゲル電気泳動により可 視化することにより pKB5 との同一性を確認する。 vii)プラスミド pKB6 の構築 eryBI 遺伝子は既にマッピングされており(Haydock ら,(1991) Mol Gen G enet 230:120)、ervBI の両フランク上のDNA配列が公知である(GenBank 受 託第 M112OO号)。配列番号 47(5′-GATTAATTAATGATCAAGCTGAAAATTGTTTGCATG-3′)および配列番号48(5′- GATCTAGACTGCCGGCTCAGCCTTCCCAGGTTCG-3′)の2個のデオキシオリゴヌクレオチ ドを使用する PCR により、Haydock らに記載されている地図の 1.1〜3.6 位等 価本を含むeryBI 遺伝子を保持する2.5kb のDNAセグメントを増幅する。PacI および XbaI で消化した後、該断片を、PacI および XbaIで消化された pKB5 中に連結して、12.3kb のサイズのプラスミド pKB6 を得る。形質転換し大腸菌 (E.coli)から単離した後、BamHI で消化して 0.22kb、 0.40kb、1.4kb、2.6kb 、3.3kb および 4.4kb の断片を遊離させることにより、pKB6 との同一性を確認 する。プラスミド pKB6 は、ミカロースの生合成およびポリケチドに対するその 結合に関与する全 eryB 遺伝子(eryBI-eryBVII)を保持する。 B.プラスミド pXSB6 の構築(図11参照) 全 ervB 遺伝子を保持する pKB6(前記実施例 3(A)(vii)に記載のとおり調製し たもの)の9.2kp の NsiI-XbaI セグメントを単離し、PstI-XbaI で消化された pASX2(前記実施例 2(A)に記載のとおり調製したもの)中に連結しで、pXSB6 を 得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から該プラスミドを単離した後、EcoRI 消化後の 0.41kb、1.9kb および 14.9kb の断片を観察することにより、17.2kb のサイズの pXSB6 との同一性を確認する。プラスミド pXSB6 は、大腸菌−スト レプトマイセスシャトルベクター上の ermE*プロモーターの下流の転写融合体中 に全 eryB 遺伝子を保持する。 C.プラスミド pXB6 の構築 i)プラスミド pN702 の構築(図10参照) 酵素 EcoRI、BglII、NsiI および XbaI の制限酵素部位ならびに PstI および M1uI に適合し得る突出末端を含む配列番号 49(5′-GGAATTCAGATCTATGCATTCTA GAA-3′)および配列番号 50(5′-CGCGTTCTAGAATGCATAGATCTGAATTCCTGCA-3′) の2個のオリゴヌクレオチドを合成する。ついで約 250ng の各オリゴヌクレオ チドを TE 緩衝液中で混合し、99℃まで1分間加熱する。該溶液をゆっくり室温 まで冷却して、該オリゴヌクレオチドを自己相補性によりアニールさせ、ついで 、アニールしたオリゴヌクレオチドを、PstI-MluI で消化された pIJ702 中に連 結して、所望のプラスミド pN702 を得る。形質転換しストレプトマイセス・リ ビダンス(Streptomyces lividans)1326 から該プラスミドを単離した後、EcoR I-BamHI またはXbaI-BamHI で消化して から 0.75kb および 3.6kb の断片を観察することにより、4.3kbのサイズの pN7 02 との同一性を確認する。 ii)プラスミド pX1 の構築(図10参照) ermE*プロモーターを保持する 290bp の EcoRI-BamHI セグメントを pIJ4070 から単離し、EcoRI-BglII で消化された pN702 中に連結して、プラスミド pX1 を得る。得られた混合物は、所望のプラスミド pX1 を含有する。形質転換しス トレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326 から該プラスミ ドを単離した後、NsiI-BamHI で消化してから 1.0kb および3.6kb の断片を観察 することにより、4.6kb のサイズのプラスミド pX1 との同一性を確認する。 iii)プラスミド pXB6 の構築(図11参照) 全 eryB 遺伝子を保持する pKB6(前記実施例 3(A)(vii)に記載のとおり調製し たもの)の 9.2kp のNsiI-XbaI セグメントを単離し、NsiI-XbaI で消化された pX1 中に連結して、所望のプラスミド pXB6 を得る。形質転換しストレプトマイ セス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326 から該プラスミドを単離した 後、EcoRI 消化後に 0.41kb、1.9kb および 11.5kb の断片を観察することによ り、13.8kb のサイズのプラスミド pXB6 との同 一性を確認する。プラスミド pXB6 は、ストレプトマイセスプラスミド上の erm E*プロモーターとの転写融合体中に全 eryB 遺伝子を保持する。 D.ストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomyces antibioti cus)ATCC11891(pXB6)の構築 ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326(pXB6)か ら単離したプラスミド pXB6 の約 500μgを、オレアンドマイシン生産体ストレ プトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomyces antibioticus)ATCC118 91 中にエレクトロポレーションし、チオストレプトンを含有する R3M 寒天プレ ート上に出現した得られた ThioRコロニーのいくつかを、それらのプラスミド含 量に関して分析する。EcoRI 消化後に0.41kb、1.9kb および 11.5kb の断片を観 察することにより、13.8kb のサイズのプラスミド pXB6 の存在を確認する。 E.ストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomyces antibioti cus)ATCC11891(pXB6)からの 3−デス−オレアンドロシル−3−ミカロシルオ レアンドマイシンの単離、精製および特性 一般的方法において記載したとおりに、チオストレプトン選 択下の SCM 培地中でストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomy ces antibioticus)ATCC11891(pXB6)を5日間発酵する。ついで該発酵ブロス を4℃に冷却し、pH4.0 に調整し、塩化メチレンで1回抽出する。水層を pH9.0 に再調整し、塩化メチレンで2回抽出し、合わせた抽出物を濃縮して固体残渣を 得る。これをメタノール中で温浸し、メタノール中のSephadex LH-20 のカラム 上でクロマトグラフィーに付す。スタフィロコッカス・アウレウス(Staphyloco ccus aureus)ThRなどの感受性生物に対する生物活性に関して画分を試験し、活 性画分を合わせる。合わせた両分を濃縮し、n−ヘプタン、ベンゼン、アセトン 、イソプロパノール、0.05M(pH7.0)水性リン酸緩衝液(5:10:3:2:5,v/v/v/v/v )よりなる溶媒系の上相(10ml)中で残渣を温浸し、同じ系中 Ito Coil Planet Centrifuge 上のクロマトグラフィーに付す。接近して溶出する活性画分を合わ せ、濃縮し、塩化メチレンと希薄水酸化アンモニウム(pH9.0)とに分配する。 塩化メチレン層を分離し濃縮して、所望の生成物を白色の泡として得る。実施例4:5−デス−カルコシル−5−デソサミノイルランカマイシンを産生する ストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomyces violaceoniger) NRRL28 34(pXC4)の構一および特徴づけ A.プラスミド pKC4 および中間体の構築(図12参照) i)プラスミド pKC1の構築 配列番号51(5′-GAATGCATCTGGCTGGGCGGAGGGAATTCATG-3′)および配列番号52 ( 5′-GATCTAGACTTAAGTCATCGTGGTTCTCTCCTTCCTGCGGC-3′)の2個のデオキシオリゴ ヌクレオチドを使用する PCR により、配列番号1に示す 33〜2413 位等価体を 含む eryCII およびeryCIII 遺伝子を保持する2.4kb のDNAセグメントを増幅 する。該精製 PCR 産物を、NsiI および XbaI で消化した後、NsiIおよび XbaI で消化された pK1 中に連結して、5.5kb のサイズのプラスミド pKC1 を得る。 形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、EcoRI 消化で 2.2kb および 3.3 kb の断片を遊離させることにより、プラスミド pKC1 との同一性を確認する。 ii)プラスミドpKC2の構築 配列番号53 (5′-GATCCTTAAGCTCCGGAGGGAGCAGGGATG-3′)および配列番号54 (5′-GATCTAGACCTAGGTCATCCGCGCACACCGACGAAC-3′) の2個のデオキシオリゴヌクレオチドを使用する PCR により、配列番号2で示 す配列の 2331〜3063 位等価体を含む eryCVI 遺伝子を保持する 732bp のDN Aセグメントを増幅する。AflIIおよび XbaI で消化した後、該精製 PCR 断片を 、AflII および XbaIで消化された pKC1 中に連結して、6.2kb のサイズのプラ スミドpKC2 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、XbaI-EcoRI 消化で O.95kb、2.2kb および 3.1kb の断片を遊離させることにより、プラス ミド pKC2 の同一性を確認する。 iii)プラスミド pKC3 の構築 配列番号55(5′-GATCCTAGGCCGTCTACACCAGGACCGCCGG-3′)および配列番号56 (5′-GATCTAGATTAATCACCTTCCGCGCAGGAAGCCGC-3′)の2個のデオキシオリゴヌ クレオチドを使用する PCR により、配列番号2で示す配列の 4650〜7386 位等 価体を含む eryCIV および eryCV 遺伝子を保持する 2.7kb のDNAセグメント を増幅する。AvrIIおよび XbaI で消化した後、該精製 PCR 断片を、AvrIIおよ び XbaI で消化された pKC2 中に連結して、9.0kb のサイズのプラスミド pKC3 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、SphI消化で 4.0kb およ び 5.0kb の断片を遊離させることにより、プラスミド pKC3 との同一性を確認 する。 iv)プラスミドpKC4の構築 eryCI 遺伝子のDNA配列は既に決定されている(GenBank受託第X15541号) 。配列番号57(5′-GATCTTAAGCCGCCACTCGAACGGACACTCG-3′)および配列番号58 (5′-GATCTAGATCAAGCCCCAGCCTTGAGGG-3′)の2個のデオキシオリゴヌクレオチ ドを使用する PCR により、前記配列の 38〜1161 位等価体を含む eryCI 遺伝子 を保持する1.1kb のDNAセグメントを増幅する。MseI および XbaI で消化し た後、該断片を、MseI および XbaI で消化された pKC3 中に連結して、10.1kb のサイズのプラスミド pKC4 とを得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離 した後、KpnI 消化で 0.15kb、0.31kb、4.1kb および 5.5kb の断片を遊離させ ることにより、プラスミド pKC4 との同一性を確認する。プラスミド pKC4 は、 デソサミンの生合成およびポリケチドに対するその結合に関与する全 eryC 遺伝 子(eryCI-eryCVI)を保持する。 B.プラスミド pKC4 の構築(図13参照) 全 eryC 遺伝子を保持する pKC4 の6.9kp の NsiI-XbaI セグメントを単離し 、PstI-XbaI で消化された pASX2(前記実施例2(A)に記載のとおりに調製したも の)中に連結して、大腸菌−ストレプトマイセスシャトルプラスミド上の ermE* プロモーターの 下流に全 eryC 遺伝子が転写的に結合した 14.9kb のサイズの所望のプラスミド pXSC4 を得る。形質転換し大腸菌(E.coli)から単離した後、EcoRI 消化後の 0.29kb、2.2kb および 12.4kb の断片を観察することにより、プラスミド pXSC4 との同一性を確認する。 C.プラスミド pXC4の構築(図13参照) 全 eryC 遺伝子を保持する pKC4 の 6.9kb の NsiI-XbaI セグメントを単離し 、NsiI-XbaI で消化されたpX1(実施例3(C)(ii)に記載のとおりに調製されたも の)中に連結して、ストレプトマイセスプラスミド上の ermE*プロモーターの下 流に全 ervC 遺伝子が転写的に結合した 11.5kb のサイズのプラスミド pXC4 を 得る。形質転換しストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans) 1326 から該プラスミドを単離した後、EcoRI 消化後に 0.29kb、2.2kb および 9 .0kb の断片を観察することにより、プラスミド pXC4 との同一性を確認する。 D.ストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomvcesviolaceoniger)NR RL2834(pXC4)の構築 ストレプトマイセス・リビダンス(Streptomyces lividans)1326(pXC4)か ら単離したプラスミド pXC4 の約 500μgを、ラ ンカマイシン生産体ストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomyces viol aceoniger) NRRL2834 中にエレクトロポレーションし、チオストレプトンを含 有する R3M 寒天プレート上に出現した得られたThioRコロニーのいくつかを、そ れらのプラスミド含量に関して分析する。該プラスミドの EcoRI 消化後に 0.29 kb、2.2kb および 9.1kb のサイズの断片を観察することにより、プラスミド pX C4 の存在を確認する。 E.5 −デス-カルコシル−5−デソサミノイルランカマイシンの単離、精製お よび特性 一般的方法において記載したとおりに、チオストレプトン選択下の SCM 培地 中でストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomyces violaceoniger)NRR L2834(pXC4)を5日間発酵する。ついで該発酵ブロスを4℃に冷却し、pH4.0に 調整し、塩化メチレンで1回抽出する。水層をpH9.0に再調整し、塩化メチレン で2回抽出し、合わせた抽出物を濃縮して固体残渣を得る。これをメタノール中 で温浸し、メタノール中の SephadexLH-20 のカラム上でクロマトグラフィーに 付す。スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylpcoccus aureus)ThRなどの感 受性生物に対する生物活性に関して画分を試験し、活性画分を合 わせる。合わせた画分を濃縮し、n−ヘプタン、ベンゼン、アセトン、イソプロ パノール、0.05M(pH7.0)水性リン酸緩衝液(5:10:3:2:5,v/v/v/v/v)より なる溶媒系の上相(10ml)中で残渣を温浸し、同じ系中 Ito Coil Planet Centr ifuge 上のクロマトグラフィーに付す。活性画分を合わせ、濃縮し、塩化メチレ ンと希薄水酸化アンモニウム(pH9.0)とに分配する。塩化メチレン層を分離し濃 縮して、所望の生成物を白色の泡として得る。 前記の実施例では本発明の好ましい実施態様について例示しているが、これら の実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。前記の例示は、新規グリコ シル化修飾ポリケチド産物を合成を引き起こすサッカロポリスポラ・エリスラエ ア(Sac.erythraea)および/またはストレプトマイセス(Streptomyces)中に導 入することができる遺伝的改変型の作製にかかわる原理および方法論の説明に役 立つものである。本発明では、例えば4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマ イシンAの産生につながる単一のI型改変を特定しているが、他のI型変化を e ryB および/または eryC 遺伝子中に導入して新規グリコシル化修飾ポリケチド 構造を得ることができることは当 業者において明らかである。有用な新規化合物を与える追加的なI型改変には、 例えば、3−α−D−ミカロシル−5−β−D−デソサミノイル−12−ヒドロキシ− エリスロノリドBを与えると考えられる eryBVII 遺伝子中の突然変異、およびN −3α′−デス−ジメチルエリスロマイシンAを与えると考えられるeryCVI 遺伝 子中の突然変異が含まれるが、これらに限定されるものではない。さらに、2個 以上の異なる eryB および/またはeryC 遺伝子中のI型改変を組合せて、新規 グリコシル化修飾ポリケチド構造を得ることができることは明らかである。有用 な化合物を与える2個のI型改変の組合せには、例えば、3−α−D−4″−デオ キシ−4″−オキソ−ミカロシル−5−β−D−デソサミノイル−12−ヒドロキシ −エリスロノリドBを与えると考えられる eryBIV および eryBVII 遺伝子中の突 然変異、4″−デオキシ−4″−オキソ−(N−3α′−デス−ジメチル)−エリ スロマイシンAを与えると考えられる ervBIV および ervCVI 遺伝子中の突然変 異、および3−α−D−4″−デオキシ−4″−オキソ−ミカロシル−5−β−D−( N−3α′−デス−ジメチル)−デソサミノイル−12−ヒドロキシ−エリスロノ リドBを与えると考えられる ervBIV、eryBVII および eryCVI 遺伝子中の突然変 異が含ま れるが、これらに限定されるものではない。したがって、eryBII、eryBIV、 ery BV、eryBVI、eryBVII、eryCII、eryCIII、eryCIV、eryCV または eryCVI 遺伝子 中のすべてのI型改変または2以上のI型突然変異の組合せ、前記の突然変異ま たは突然変異の組合せを保持するサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.eryt hraea)株、および前記株から産生される対応するポリケチドが、本発明の範囲 内に含まれる。 本発明で特定する II 型突然変異は、自己複製プラスミド上のeryBVII 遺伝子 を用いて構築したが、他の eryB 遺伝子およびervC 遺伝子をアンチセンス配向 で発現させて、新規グリコシル化修飾ポリケチド構造を得ることができることは 明らかである。追加的な II 型改変には、例えば、4″−デオキシ−4″−オキソ −エリスロマイシンAを与えると考えられる eryBIV 遺伝子のアンチセンス発現 、およびN−3α′−デス−ジメチルエリスロマイシンAを与えると考えられる er yCVI 遣伝子のアンチセンス発現が含まれるが、これらに限定されるものではな い。さらに、当業者であれば、ermE*プロモーター以外のプロモーター(例えば 、pIJ702 の me1Cプロモーター)がアンチセンス発現に適しており、pWHM4 に加 えて多数の自己複製ベクターがアンチセン ス改変を運搬するように機能すると認識するであろう。また、当業者であれば、 本発明には自己複製ベクターが必要ではなく、I型遺伝子改変の構築に用いたの と同じ原理を用いてアンチセンス改変を染色体中に直接導入することができると 認識するであろう。染色体中に直接導入される II 型改変としては、例えば、実 施例2に記載の eryBVII アンチセンス改変が挙げられ、この場合には、pWHM3 ベクター中の ermE-eryBVII-ファージ fd ターミネーター配置に隣接させるのに 、eryK 遺伝子の直ぐ上流のDNAセグメントを使用し、このベクターを染色体 中に組込み、ついで該染色本から解離(resolve)させて、3−α−D−ミカロシ ル−5−β−D−デソサミノイル−12−ヒドロキシ−エリスロノリドBを産生する と考えられるサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)染色体のこ の非必須領域中に安定に組込まれた ermE*-eryBVII-ファージ fd ターミネータ ー配置を得る。したがって、eryBII、eryBIV、 eryBV、eryBVI、eryBVII、eryCI I、eryCIII、eryCIV、eryCV または eryCVI 遺伝子中のすべてのII型突然変異( 自己複製プラスミド上に保持されているか該染色体の非必須領域中に組込まれて いるかにがかわらない)、前記の突然変異を保持するサッカロポリスポラ・エリ ス ラエア(Sac.erythraea)株、および前記株から産生される対応するポリケチド が、本発明の範囲内に含まれる。 本発明では、ストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomyces violaceo niger)における5−デス−カルコシル−5−デソサミノイルランカマイシンの産 生およびストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomycesantibiot icus)における3−デス−オレアンドロシル−3−ミカロシルオレアンドマイシン の産生につながるIII型改変が特定されているが、任意のポリケチド産生微生物 中にIII型改変を導入して、新規グリコシル化修飾ポリケチドを得ることができ ることは明らかである。また、当業者であれば、eryB および eryCの両遺伝子を 、ポリケチド産生微生物中に共形質転換したり、ポリケチド産生微生物中に導入 される単一のベクター上で一緒にグループ化することができると認識するであろ う。eryB および eryC の両遺伝子を一緒に使用するIII型変化としては、例えば 、3−デス−(4″−O−アセチルアルカノシル(arcanosyl))−3−ミカロシル−5 −デス−カルコシル−5−デソサミノイルランカマイシンを与えると考えられる ストレプトマイセス・ビオラセオニガー(Sreptomyces violaceoniger)中への それらの導入 が挙げられる。本発明で特定するIII型改変は、ervB および eryC遺伝子の特定 の遺伝的順序を示したが、当業者であれば、eryBおよび eryC 遺伝子の多数の異 なる遺伝的配置から同様の結果が得られると認識するであろう。また、当業者で あれば、eryBおよび/または eryC 遺伝子の或る配置のうち、それぞれの eryB および/または eryC 遺伝子の1以上を欠く配置が、ミカロースおよび/または デソサミンの生合成(それぞれ図2および図3に概要を示す)における中間体化 合物がボリケチドに結合した新規グリコシル化ポリケチドの産生につながると認 識するであろう。eryB および/または ervC 遺伝子のサブセットのみを使用す るIII型改変としては、例えば、プラスミド pXC4 を AflIIおよび AvrII で消化 し、ついでDNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し再連結することにより 除去された eryCVI 遺伝子を欠く pXC4 誘導体を、ストレプトマイセス・ビオラ セオニガー(Sreptomyces violaceoniger)中に導入して、5−デス−カルコシル −5−(N−3α′−デス−ジメチルデソサミノイル)ランカマイシンを得ること が挙げられる。また、当業者であれば、ermE または ermE*以外のプロモーター (例えば、プラスミドpIJ702 の melCプロモーター)、およびpWHM4 または pIJ 702 以 外のベクターも III 型改変の構築に使用でき、これらの変型も勿論本発明の範 囲内に含まれると考えるであろう。最後に、当業者であれば、本発明には自己複 製ベクターが必要ではなく、異種宿主染色体の非必須領域が同定されれば、I型 遺伝子改変の構築に用いたのと同じ原理を用いて糖生合成遺伝子の集合体を該異 種宿主の染色体中に直接導入することができると認識するであろう。別法として 、宿主遺伝子との部位特異的組換えを受けるプラスミドまたはバクテリオファー ジを使用して、eryBおよび eryC 遺伝子を宿主中に導入することにより、III 型 改変を得ることもできる。eryBII、eryBIV、eryBV、eryBVI、eryBVII、eryCII、 eryCIII、eryCIV、eryCV または eryCVI 遺伝子の1以上を使用するすべての II I 型改変、前記の改変を保持するポリケチド産生株、および前記株から産生され る対応するポリケチドが、本発明の範囲内に含まれる。 さらに、I型改変と II 型改変との組合せを作製して、いくつかのI型 eryB および/または eryC 突然変異をサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.ery thraea)染色体の適当な座中に直接導入し、一方、自己複製ベクターまたは組込 みベクターを使用する II 型改変により、他の eryB および/または ervC 遺伝 子を不活性化することも可能である。例えば、I型改変(例えば、eryBIV 中の 突然変異)と II 型改変(例えば、pASBVIIでの形質転換)の組合せは、3−α− D−4″−デオキシ−4″−オキソ−ミカロシル−5−β−D−デソサミノイル−12 −ヒドロキシ−エリスロノリドBの産生につながると考えられる。I型およびII 型の2以上の改変のすべての組合せ、そのような改変を保持するサッカロポリス ポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)株、およびそのような株から産生される 対応するグリコシル化ポリケチドが、本発明の範囲内に含まれる。 eryB および/または eryC 遺伝子により説明する具本例の拡張として、eryB および/または eryC 遺伝子に類似した異種糖生合成遺伝子に、本明細書中に記 載の方法を適用することが可能である。新規グリコシル化ポリケチドの産生につ ながる異種糖生合成遺伝子を保持する株の構築には、(i)他のいずれかのグリコ シル化ポリケチド産生放線菌から該糖生合成遺伝子をクローニングし、(ii)ク ローニングされた遺伝子のヌクレオチド配列を決定し、(iii)クローニングさ れた遺伝子を切出し、I型、II 型または III 型改変に適したベクター中に合体 させ、(iv)ポリケチド産生微生物を形質転換し、該新規化合物に関 してスクリーニングすることが必要である。このようにして、任意のポリケチド 結合糖生合成遺伝子を、グリコシル化ポリケチド産生微生物のゲノムから正確に 切出し、他の糖生合成遺伝子で改変し又はそれと共に配列させ、ついで同じまた は別のポリケチド産生微生物中に導入して、予想される構造の新規グリコシル化 ポリケチドを作製することができる。したがって、例えば、3−デス−L−オレア ンドロシル−3−D−オレアンドロシルオレアンドマイシンの産生につながる ery B および/またはeryC 遺伝子と同様の異種遺伝子のI型または II 型改変(例 えば、ストレプトマイセス・アンティバイオティカス(Streptomyces antibioti cus)におけるL−オレアンドロースの合成のための eryBVII ホモログで見出さ れうるもの)が、本発明の範囲内に含まれる。同様に、ミカロースまたはデソサ ミン以外の糖の合成のための遺伝子の III 型集合体(例えば、ストレプトマイ セス・ユウリテルムス(Streptomyceseurythermus)におけるアンゴロサミンの合 成のための遺伝子中で見出されうるもの)、および5−デスーデソサミノイル−5 −アンゴロサミノイル−エリスロマイシン A の合成を引き起こすサッカロポリ スポラ・エリスラエア(Sac.ervthraea)中への それらの形質転換が、本発明の範囲内に含まれる。 当業者であれば、本明細書に記載のI型、II 型および III 型の遺伝子操作な らびにそれらを導入するポリケチド産生微生物は決して除外されないと認識する であろう。したがって、簡便な宿主の選択およびI型、II 型または III 型改変 の選択は、専ら、所望の新規グリコシル化ポリケチドの、天然対応物との関連性 に基づく。したがって、I型、II 型および III 型改変は、内因性または外因性 の糖生合成遺伝子を使用して任意のポリケチド産生微生物中で構築することがで きる。したがって、本明細書に記載の原理に従い任意のポリケチド産生微生物中 で構築するI型、II 型および III 型突然変異またはそれらの種々の組合せ、お よびそのような株から産生されるそれぞれのポリケチドは、本発明の範囲内に含 まれる。産生微生物においてI型、II 型または III 型変化を作製することによ り改変しうるグリコシル化ポリケチドには、例えば、マクロライド抗生物質(例 えば、エリスロマイシン、タイロシン、スピラマイシンなど)、芳香族ポリケチ ド(例えば、ダウノルビシン、ドキソルビシンなど)、ポリエン(例えば、カン ジシジン、アンホテリシンなど)および他の複合ポリケチド(例えば、アベルメ クチン)が 含まれるが、これらに限定されるものではない。 本明細書に記載するエリスロマイシンの新規誘導体または修飾本は、4″−デ オキシ−4″−オキソ−エリスロマイシンAなどのA誘導体として特定されている が、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の野生型株は、エリ スロマイシンA、エリスロマイシンB、エリスロマイシンCおよびエリスロマイシ ンDを含むエリスロマイシン化合物のファミリーを産生すると当業者に理解され る。したがって、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)の修飾 株(例えば、ERBIV 株)が、4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマイシンA 、4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマイシンB、4″−デオキシ−4″−オ キソ−エリスロマイシンCおよび4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマイシ ンDを含む4″−デオキシ−4″−オキソ−エリスロマイシンファミリーの対応メ ンバーを産生すると予想されるであろう。同様に、新規グリコシル化エリスロマ イシン誘導体を産生するサッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea) の他のすべての修飾株が、前記誘導体のA、B、CおよびD形態を産生すると予想さ れるであろう。例えば、糖生合成遺伝子のI、II または III 型変化の追加的な 修飾を導入す ることにより、6−デオキシエリスロマイシン、6,12−ジデオキシエリスロマイ シンおよび6,7−アンヒドロエリスロマイシンを産生する修飾されたサッカロポ リスポラ・エリスラエア(Sac.erythraea)株は新規グリコシル化修飾ポリケチド を産生すると予想されるであろう。したがって、本明細書に記載されている又は これらの方法により製造される各新規エリスロマイシンのファミリーのすべての メンバーが、本発明の範囲内に含まれる。 所望のプラスミドを得るための方法、クローニング用宿主、ならびにベクター およびクローニングし修飾すべき eryB および/または eryC 遺伝子の選択の変 形および修飾で本明細書に記載されている以外のものが、当業者には認識される であろう。例えば、本明細書には pWHM3、pWHM4 および pIJ702 の使用が記載さ れているが、前記プラスミドの全部または一部が他のDNAセグメントで置換さ れた同様に機能する他のベクターを使用することができる。例えば、pWHM3 およ び pWHM4 の pUC19 成分を、BRL から入手可能な pBR322 で置換したり、pWHM3 およびpIJ702 中の pIJ101 レプリコンまたは pWHM4 中の pJV1 レプリコンの異 なるセグメントを使用したり、あるいはチオストレプトンまたはアンピシリン耐 性以外の選択マーカーを使用すること ができる。これらは、すべて本発明の範囲内に含まれる多数の可能な例のほんの 少数の例にすぎない。同様に、種々のI型、II 型および III 型改変を得るため に本発明で特定している eryBおよび eryC 座のセグメントは、ゲノムDNAま たは単離クローンの PCR 増幅により、あるいはサッカロポリスポラ・エリスラ エア(Sac.erythraea)から適当な制限断片を単離することにより産生される同 じ機能をコードする種々の長さの他のセグメントで容易に置換することができる 。同じ方法により、欠失、挿入または部位特異的突然変異誘発により対応遺伝子 の異なる部分を改変して、本明細書に記載のものと機能的に等価なI型突然変異 を作製することが可能である。また、対応遺伝子のより大きいまたは小さい部分 を使用することにより、本明細書に記載のものと機能的に等価な II 型突然変異 を作製することも可能である。また、本明細書に記載のものと同じまたは異なる 直列順序で対応遺伝子のより大きいまたは小さいセグメントを使用することによ り、III 型突然変異を作製することが可能である。追加的な修飾には、クローニ ングに使用する制限部位の変更、または前記の一般的方法の変更が含まれる。そ のようなすべての変更が、本発明の範囲内に含まれる。また、当業者で あれば、サッカロポリスポラ・エリスラエア(Sac. erythraea)および他のポリ ケチド産生微生物を発酵し、本発明で特定する新規ポリケチドを抽出するために 、異なる方法を利用することができると認識するであろう。そのようなすべての 方法もまた、本発明の範囲内に含まれる。 本明細書に記載する発明の多数の修飾および変形が、本発明の精神および範囲 から逸脱しない限り可能であり、したがって、添付の請求の範囲に示されている 限定が課されるにすぎないことも明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C12P 17/08 C12P 17/08 (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 1/21 C12R 1:48) (72)発明者 カツツ,レナード アメリカ合衆国、イリノイ・60090、ホイ ーリング、プラム・クリーク・ドライブ・ 375 (72)発明者 ドナデイオ,ステフアノ イタリア国、イ―21040・ジエレンツアー ノ、ビア・エール・レペテイ、34、レペテ イ・リサーチ・センター (72)発明者 ステイバー,マイケル・ジエー アメリカ合衆国、イリノイ・60030、グレ イズレイク、ウエスターフイールド・プレ イス・162

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 単離された一本鎖または二本鎖のポリヌクレオチドであって、(a)(i )配列番号1の約 54 位ヌクレオチドから約 1136位ヌクレオチドまでのセンス 配列、(ii)配列番号1の約 1147位ヌクレオチドから約 2412 位ヌクレオチド までのセンス配列、(iii)配列番号1の約 2409 位ヌクレオチドから約 3410 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iv)配列番号2の約 80 位ヌクレオチドか ら約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(v)配列番号2の約 1048 位ヌ クレオチドから約 2295 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vi)配列番号2の 約 2348 位ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(vii )配列番号2の約 3214 位ヌクレオチドから約 4677 位ヌクレオチドまでのセン ス配列、(viii)配列番号2の約 4674 位ヌクレオチドから約 5879 位ヌクレオ チドまでのセンス配列、(ix)配列番号2の約 5917 位ヌクレオチドから約 738 6 位ヌクレオチドまでのセンス配列、および(x)配列番号2の約 7415 位ヌク レオチドから約 7996 位ヌクレオチドまでのセンス配列よりなる群がら選ばれる ヌクレオチド配列; (b)(a)の配列と相補的な配列; (c)発現されると、(a)の配列にコードされるポリペプチドをコードする 配列;および (d)(a)の配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズする類似配 列 を含むヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチド。 2. DNA分子またはRNA分子である、請求項1に記載のポリヌクレオチド 。 3. 該ヌクレオチド配列が、(i)配列番号1の約 54 位ヌクレオチドから約 1136 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ii)配列番号1の約 1147 位ヌクレ オチドから約 2412 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iii)配列番号2の約 2348 位ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iv)配列 番号2の約 4674 位ヌクレオチドから約 5879 位ヌクレオチドまでのセンス配列 、および(v)配列番号2の約 5917 位ヌクレオチドから約 7386 位ヌクレオチ ドまでのセンス配列よりなる群から選ばれる(a)のヌクレオチド配列である、 請求項2に記載のポリヌクレオチド。 4. 該ヌクレオチド配列が、(i)配列番号1の約 2409 位ヌ クレオチドから約 3410 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(ii)配列番号2の 約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列、(iii) 配列番号2の約 1048 位ヌクレオチドから約 2295 位ヌクレオチドまでのセンス 配列、(iv)配列番号2の約 3214 位ヌクレオチドから約 4677 位ヌクレオチド までのセンス配列、および(v)配列番号2の約 7415 位ヌクレオチドから約 79 96 位ヌクレオチドまでのセンス配列よりなる群から選ばれる(a)のヌクレオチ ド配列である、請求項2に記載のポリヌクレオチド。 5. 該ヌクレオチド配列が、配列番号2の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列を有する(a)のヌクレオチド配列である、請 求項2に記載のポリヌクレオチド。 6. 請求項2に記載のDNA分子を含んでなるベクター。 7. 該ポリヌクレオチドに作動的に結合したエンハンサー−プロモーターをさ らに含んでなる、請求項6に記載のベクター。 8. 該ポリヌクレオチドが、請求項5に記載のヌクレオチド配列を有する、請 求項6に記載のベクター。 9. 請求項6または請求項7または請求項8に記載のベクタ ーで形質転換された宿主細胞。 10. 細菌細胞である、請求項9に記載の形質転換宿主細胞。 11. 該細菌細胞が、ストレプトマイセス(Streptomyces)および大腸菌(E.c oli)よりなる群から選ばれる、請求項 10 に記載の形質転換宿主細胞。 12. ポリケチド産生微生物の遺伝子操作により、特異的グリコシル化修飾ポリ ケチドの生合成を誘導する方法であって、 (1)請求項1に記載の糖生合成遺伝子含有DNA配列を単離し、 (2)ポリケチド結合糖の生合成またはポリケチドに対するその結合を引き起 こす1以上のDNA断片を、該遺伝子含有DNA配列内で同定し、 (3)1以上の特定された変化を該DNA断片中に作製して、改変DNA配列 を得、 (4)該改変DNA配列(該改変DNA配列は、翻訳されると、該特異的グリ コシル化修飾ポリケチドの産生を引き起こしうる改変された酵索活性を与える) をポリケチド産生微生物中に導入して、もとの配列を置換し、 (5)該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの形成に適した 条件下で、該改変ポリケチド産生微生物の培養を成長させ、 (6)該培養から該特異的グリコシル化修飾ポリケチドを単離する工程を含ん でなる方法。 13. 該DNA断片中の前記の特定された変化が、ポリケチド結合糖の生合成ま たはポリケチドに対するその結合に関与する少なくとも1つの酵素活性の不活性 化を引き起こす、請求項 12に記載の方法。 14. 該ポリケチド結合糖が L−ミカロースである、請求項 13に記載の方法。 15. 該ポリケチド結合糖が D−デソサミンである、請求項 13に記載の方法。 16. ポリケチド産生微生物の遺伝子操作により、特異的グリコシル化修飾ポリ ケチドの生合成を誘導する方法であって、 (1)請求項1に記載の糖生合成遣伝子含有DNA配列を単離し、 (2)ポリケチド結合糖の生合成またはポリケチドに対するその結合を引き起 こす1以上のDNA断片を、該遺伝子含有DNA配列内で同定し、 (3)該DNA断片の鎖配向を逆転させて、改変DNA配列 (これは、転写されると、アンチセンスmRNAの産生を引き起こす)を得、 (4)該改変DNA配列を、該アンチセンスmRNAに結合しうるmRNAを 有するポリケチド産生微生物中に導入して、該特異的グリコシル化修飾ポリケチ ドを産生しうる改変ポリケチド産生微生物を得、 (5)該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの形成に適した条件下で、該改変 ポリケチド産生微生物の培養を成長させ、 (6)該培養から該特異的グリコシル化修飾ポリケチドを単離する工程を含ん でなる方法。 17.ポリケチド産生微生物の遺伝子操作により、特異的グリコシル化修飾ポリ ケチドの生合成を誘導する方法であって、 (1)請求項1に記載の糖生合成遺伝子含有DNA配列を単離し、 (2)ポリケチド結合糖の生合成またはポリケチドに対するその結合を引き起 こす1以上のDNA断片を、該遺伝子含有DNA配列内で同定し、 (3)該DNA断片を異なるポリケチド産生微生物中に導入して、該特異的グ リコシル化修飾ポリケチドを産生しうる改変 ポリケチド産生微生物を得、 (4)該特異的グリコシル化修飾ポリケチドの形成に適した条件下で、該DN A断片を含有する該ポリケチド産生微生物の培養を成長させ、 (6)該培養から該特異的グリコシル化修飾ポリケチドを単離する工程を含ん でなる方法。 18. 該DNA断片が、L−ミカロースの生合成またはポリケチドに対するその 結合に関与する酵素活性をコードする1以上の遺伝子を含む、請求項 13 または 請求項 16 または請求項 17 に記載の方法。 19. 該DNA断片が、D−デソサミンの生合成またはポリケチドに対するその 結合に関与する酵素活性をコードする1以上の遺伝子を含む、請求項 13 または 請求項 16 または請求項 17 に記載の方法。 20. 該DNA断片が、請求項8に記載の配列である、請求項13 または請求項 16 または請求項 17 に記載の方法。 21. 配列番号1の約 54 位ヌクレオチドから約 1136 位ヌクレオチドまでのセ ンス配列、配列番号1の約 1147 位ヌクレオチドから約 2412 位ヌクレオチドま でのセンス配列、配列番号1の約 2409 位ヌクレオチドから約 3410 位ヌクレオチドまでのセンス配列、配列番号 2の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでのセンス配列、配列 番号2の約 1048 位ヌクレオチドから約 2295 位ヌクレオチドまでのセンス配列 、配列番号2の約2348 位ヌクレオチドから約 3061 位ヌクレオチドまでのセン ス配列、配列番号2の約 3214 位ヌクレオチドから約 4677 位ヌクレオチドまで のセンス配列、配列番号2の約 4674 位ヌクレオチドから約 5879 位ヌクレオチ ドまでのセンス配列、配列番号2の約 5917 位ヌクレオチドから約 7386 位ヌク レオチドまでのセンス配列、および配列番号2の約 7415 位ヌクレオチドから約 7996位ヌクレオチドまでのセンス配列よりなる群から選ばれるヌクレオチド配 列にコードされるアミノ酸配列を有する単離されたポリペプチド。 22. 配列番号2の約 80 位ヌクレオチドから約 1048 位ヌクレオチドまでの配 列にコードされる、請求項 31 に記載の単離されたポリペプチド。
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