JPH01252291A - 部位特異的変異用ベクター - Google Patents
部位特異的変異用ベクターInfo
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- JPH01252291A JPH01252291A JP63080406A JP8040688A JPH01252291A JP H01252291 A JPH01252291 A JP H01252291A JP 63080406 A JP63080406 A JP 63080406A JP 8040688 A JP8040688 A JP 8040688A JP H01252291 A JPH01252291 A JP H01252291A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、遺伝子工学において使用される部位特異的変
異法(Site−Specific Mutagene
sis)に有効なベクターに関するものである。 (従来の技術) 近年、遺伝子工学手法による変異方法は、従来の遺伝学
的手法による変異法に比べ、変異株や変異遺伝子が正確
且つ高頻度に得られる為、重要な道具となってきている
。この遺伝子工学手法による変異は、あるDNA配列中
に目的とする変異を導入する手法であり、分子生物学、
蛋白工学研究等の研究にきわめて有効な手段の一つとな
ってきているものである。蛋白質の構造は、コーディン
グ領域のDNA配列を操作することにより、人為的に変
更できるため、自然界で見いだされる蛋白質、例えば酵
素の構造を変えることにより有効な特性をもつ酵素に改
質することが可能となってきている。その特性とは、蛋
白質の作用pl+、安定性、耐熱性、Km値、プロテア
ーゼ耐性等酵素の機能に関するものである。これらの特
性を変化させることで、設計目標にあった酵素に改質で
きる可能性があり、その将来性が期待されている。 また、遺伝子発現には転写、あるいは翻訳、RNAのプ
ロセッシングの過程を経て行われるが、DN^のレベル
でその塩基配列を逐次変化させることを検討すれば発現
の程度が変わる可能性があるため、生産性向上、発現機
構の研究に重要かつ欠くべからざる方法である。この他
、部位特異的変異法による手法は酵素やペプタイドの生
理活性物質の活性部位の検索、生理活性物質の分泌機構
の解明等、幅広く分子生物学、遺伝学に使用されている
。 部位特異的変異の典型的な操作手順は、次の項目から成
り立っている。(第1図参照)(1) 変異させたい
DNA断片を一本鎖DNAと二本鎖DNAで存在できる
ベクターにクローニングする。 (2) 変異させる領域を1個所ミスマツチさせる塩
基部分以外を相補的に合成したオリゴヌクレオチドを環
状−本鎖すコンビナンドDNAにハイブリダイズさせる
。 (3) 次に相補−本鎖オリゴヌクレオチドをプライ
マーとして、DNAポリメラーゼでフィリングイン、ラ
イゲーションで新合成鎖とオリゴヌクレオチドの5′端
と連結させる。 (4) 目的の変異点以外は、完全に相補的な2本鎖
DNAをH,co!iに形質転換し複製させ、親DNA
をもつファージクローンと変異DANをもつファージク
ローンを成育させる。 このようにして二種のDNAに由来するファージが調整
され、変異ファージクローンを分離して、これより変異
DNAを作成する。この場合、各DNA由来ファージの
生成する確率は50%と理論的に計算される。しかし実
際には変異DNAば極めて低収率であるのが現状である
。 (発明の解決しようとする課題) 従来の部位特異的変異法において、ベクターとしてファ
ージDNAすなわち旧3ファージ由来の・ベクターが使
用されているが、次に述べるような短所を持っており、
この方法が効率的に使用できないことが指摘されていた
。即ち、このベクターはファージ由来であるため大きな
りNA断片、例えば5Kb以上の長さのDNAは挿入さ
れにくい欠点をもっている。更にこのようなファージベ
クターはファージ特有の複製過程で変異か起こり易い欠
点が指摘されている。 (課題を解決するための手段) 本発明者らは、これらの欠点を改良したベクター、即ち
、(1)変異DNAが高い確率で採取される、(2)大
きなサイズのDNAの挿入が可能である、(3)複=
3− 型中に組換え体ベクターが変異を受けないなど、これら
の長所をもつベクターを製造することに成功し、本発明
に達した。 すなわち本発明はアンピシリン耐性をコードする遺伝子
を含むプラスミド/ファージ融合ベクターであって、該
アンピシリン耐性をコードする遺伝子領域にアンバー変
異コドンが組入れられていることを特徴とする特許 ある。 本発明では、市販されているpBSベクター(Stra
tagene社製)の制限酵素Nar Iサイトに、
M13DNAのRsa IからDra Iサイトまでの
454のヌクレオチド断片を挿入し、合成したベクター
pBsM13 +、およびpBsM13 − (Str
atagene社製)を出発材料として用いた。このベ
クターはバクテリオファージM13由来のインタージェ
ニックリージョンを含んでおり、プラスミド/ファージ
融合ベクターである。 このベクターの特徴は、塩基配列数が少なく( 320
4bp ) 、大きなサイズ( 5 Kb以上)の遺伝
子が挿入できる利点があり、且つM13ベクターでみら
れる短所、つまり複製時に変異が生ずる不安定性は認め
られない特徴を有しでいる。このベクターを保持ずるE
.coliにM13ヘルパーファージを感染させると一
本鎖DNAが収率よく産生される。この方法で一本鎖D
NAを採取できるのでヘルパーファージおよびオリゴヌ
クレオチドによる突然変異誘発によって、一本鎖変異D
N^を産生できる。しかしこのベクターでは同時に産生
きれる親一本鎖DNAから特異的に変異DNAを識別す
ることが容易でない欠点を有している。 本発明のベクターは、このベクターを改良することによ
り宿主で変異DNAをもつファージクローンを特異的に
選別し、迅速に変異体を作製することができるベクター
である。 前述の通り、ファージベクターを使用ずる従来の部位特
異的変異では、アンハー変異を導入したベクター、即ち
作成したい変異を組入れたオリゴヌクレオチドをアニー
リングさせ酵素で、フィリングインおよびライゲーショ
ンさせたハイブリッF’ 11 N Aを形質転換し、
複製した時、変異ファージクローンは5upE−株、5
upE’株いずれでも複製成育できるが、親ファージク
ローンは5upE+株のみで複製成育できる仕組みのベ
クターが使用されている。このベクターでは、前述した
ように、ファージクローンis、大きなサイズのDNA
が挿入できないこと、不安定な複製を示す短所をもって
いる。 本発明の部位特異的変異用ベクターは、プラスミドにM
13ファージのインタージェニックリージョンをもつプ
ラスミド/ファージ融合ベクターに、アンバー変異を導
入したものであり、プラスミl′/ファージ融合ベクタ
ー(pBS門13+、985M13− )にアンバー変
異を導入する領域として、アンピシリン耐性をコートす
る遺伝子に注目し、その機能を横なうことなく、変異を
導入したものである。 例えばアンピシリン耐性をコードする遺伝子領域のDd
e Iサイl−(2715)から1lpallサイト
(2752)までの37塩基に注目し、以下に示す方法
でアンバー変異を導入した。 このDNAフラグメント(Dde r −11pa I
I )の塩基配列は下記に示す。 この領域にアンバー変異を導入するため、次の塩基配列
をもつDNAフラグメントを合成した。 上記合成11NA断片の塩基配列に示すように、985
M13 ベクターのDde Iザイトから、1Ipal
TサイトまでのDNAフラグメント中の二つのTTGコ
ドンをCTAに変化させたものである。これによりTT
GでコードされていたアスパラギンからCTAに変える
ことによりストップコドンに変化させられている。これ
は5up(−)株ではアンバーコドンUAGに対応して
グルタミンを取り込ませるはたらきをもった特別のtR
NAをもっていないため、ペプチド鎖はそこで終わって
しまい、タンパク質の機能が失われて生産できず、該株
は生育できないのに対して、5up(+)株では生育で
きる特徴をもたせているものである。この仕組みにより
変異ファージクローンと親ファージクローンが区別でき
るのである。つまり部位特異的変異体作成過程において
変異ファージクローンのDNA +まプラスミド/ファ
ージ融合ベクター(pBS旧3(+)、985M13(
−)の(÷)鎖から由来するのでアンバー変異を含まな
いのに対して、親ファージクローンのDNAはアンバー
変異を含むことになる。これはIIJ DNAをもつフ
ァージクローンがアンバーSup宿主に感染し培養すれ
ば、アンバー変異はレスキューされるが、5up(−)
株では成育できない。他方アンバー変異を持たない変異
ファージクローンを5up(−)株に感染、培養すれば
成育できるので変異ファージクローンのみを特異的に選
択できる。 本発明のベクターはT7RNAブロモター、T3RNA
ブロモターがポリリンカーサイト(EcoRI 、Sa
c I 。 3ma I X BamHI 、、Xba I 、
Sal I 、1linclI 、Acc I 。 Pst I 、 Sph I 、 tlind m )
の両側に配置されている。 この為部位特異的変異を受けた遺伝子を直ちにT7RN
AポリメラーゼT3RNAポリメラーゼによりRNAを
合成翻訳させタンパクまで生成し、変異による機能の変
化を調べることができる利点がある。多くのポリリンカ
ーサイトがあるので外来遺伝子を挿入しやすい特徴をも
っている。該ベクターをpKMN(+)及びpKMN(
−)と命名した。 次にpKMN(+)及びpKMN(−)の構築手順を示
す。 (1) 985M13(+) 及び985M13(
−) からの八at II(3140) −Pst
I (924) (989bp)の調整まず985M
13(+)、985M13(−)から13のインタージ
ェニックリージョンを含む領域を調整するため制限酵素
AatIlおよびPst■でダブルダイジエスションを
行い、その消化物をアガロース電気泳動で989bpの
長さのDANフラグメントを分離精製した。985M1
3 (+)、および985M13(−)の制限酵素地図
は第2図第、3図に示す。Aat U (3140)
−Pst I(924) (989bp)フラグメント
の調整のためダブルダイジェスションの反応条件は下記
の通りである。 上記混合物を温度37°Cで2時間反応させた。 (2) pBsM13(+)からの八at II (
3139) −Hpa II (2752)(388b
p)、Dde I (2714) −Bgl I (
2338)(377bp)、Bgl I (2337)
−Pst I (925) (1413bp)の8周
整pBsM13(+)よりpKMN(+)、pKMN(
−)ベクター構築用の各DNAフラグメントを調整する
ため、それぞれの制限酵素でダブルダイジエスションを
おこない分解物をアガロース電気泳動し、アカ゛ロース
より分離精製した。この方法で第4図Gこ示されるDN
Aフラグメントを8周整した。 (3) Hpa II (2751) −Dde I
(2715)フラグメントの合成 pBsM13(+) 、pBsM13(−)のl1p
a II (2751) −Dde I (2715)
領域にアンバー変異を付与するため、下記のI)NAフ
ラグメントを常法に従い合成した。 (4) 本発明のpKMN(+)、pKMN(−)の
構築上記過程で調整したフラグメントよりアンバー変異
をもつベクターpKMN(+)、pKMN、(−)を構
築するため、各フラグメントの混合物をT4DNAリガ
ーゼで16°Cで一昼夜ライゲーションした。 以下余白 ライゲーション後、その反応液を市販のB、coliB
MH71−18MIITS (Sup(+) )にトラ
ンスフオームした。pitMN(+)作成用反応液から
3クローン、pKMN(−)作成用反応液から2クロー
ンを得た。このクローンから得たプラスミドをE、co
liMK30−3(Sup(−))に形質転換し、クロ
ーンの生成をテストしたが、生成りローンは皆無であり
、この5種のベクターはアンバー変異をもっていること
が確認された。更にインタージェニックリージョンの方
向性を確認するため、各プラスミドを形質転換株より調
整した。調整したプラスミドを制限酵素Nae I −
Pvu I 、Bam1l Iでダブルダイジエスショ
ンを行い、分解物を電気泳動してフラグメントの長さを
調べて方向性を確かめると予期した結果であった。 作成したpKMN(+)およびpKMN (〜)を第5
図および第6図に示す。 次に本発明の部位特異的変異用ベクターを用いて、生理
活性物質をコードする塩基配列に部位特異的変異を行な
った例を示す。 例1 ラット脳膜蛋白をコードする約6000bpのDNAの
塩基配列(以下rII−1^と表す)の2つの塩基を変
異させることにより、該蛋白の1315の位置にあるA
rgをGlnに、および1319の位置にあるArgを
Ginに変えることを試みた。このような変異に成功し
たかを判断するために、1つの塩基を変異させて制限酵
素Nsv Iで切断されるサイトを導入した。 各工程を以下に示す。 (1) 外来遺伝子γII−LAを挿入したpKMN
(−)の調載 γll−1八を本発明のpKMN(−)のポリリンカー
サイトに常法により挿入して組換え体プラスミドpKM
N(−) (T II−IA)を挿入した。この組換え
プラスミドを大腸菌J旧01に形質転換し、組換え体プ
ラスミドpKMN(−) (γII−LA)を保持した
TIKMN(−)(711−1八)/JMIOIを調整
した(21 pKMN(−) (T ll−1八)の
5sDNAの調整pKMN(−) (r II−IA)
/JMIOIを培地(ハタ!・トリプトン:16g/l
、酵母抽出物: 10 g /I、 NaC1: 15
g /l、 pH7,6)に植菌しO,D、1loo
=0.3まで成育した時、ヘルパーファージR408を
moi20に加え水平傾斜振とう培養(37°C11h
r)を行った。これをもとに更に500m1フラスコで
50m1の培地(2xYT、アンピシリン100μB7
ml、カナマイシン100μg7ml、0.01%チア
ミン)で培養した。培養後、遠心分離し上澄みにポリエ
チレングリコール6000を20%、NaClを2.5
Mになるように加えてファージを沈澱させた。遠心分離
、(8000rpm、 15分)後、沈澱物を600
μmのTlj緩衝液に加えて懸濁した。 更にxlOIligh Buffer 70 B 1、
DNaseとRNaseの混合物70μlを加えて、3
7°C11時間、インキュベートした。 反応終了後、フェノール処理、クロロホルム処理を二度
繰り返してから、水層にNaC1を加えて一20°Cで
放置し遠心分離後、沈澱を集めた。沈澱物に300μm
のTE緩衝液を加えて溶解し5sDNA (15μg)
を溶解した。更にフェノール処理、およびエタノール沈
澱を行い、沈澱物を100μlの蒸留水に加えて5sD
NA溶液を調整した。 (3) γn−IAを挿入した985M13(−)
r II−IAの調整 985M13(−)およびγII−IAから常法により
調整した985M13(−) T II −IA 15
8gを制限酵素Nsi 1および旧ulで切断した。更
にアルカリフオスファクターゼ処理を行った後、アクリ
ルアミドゲル電気泳動を行った。電気泳動後、ゲルから
抽出し、直鎖DNA のNsi I −Mlu Iフラ
グメンl−985M13(−)(γII−IA)を調整
した。 (4) 変異プライマーの調整 ラット脳膜蛋白をコードする遺伝子のアミノ酸、即ちA
rg (1315)−Gln、Arg (1319)→
→Glnに変えるため、下記のプライマーを作製した。 同時に変異を制限酵素による解析だけで選び出す目的で
、Phe (1320)の第3コドンT→Cに変える為
、下記のDNA配列のプライマー(下の鎖)を作製した
。この場合Phe (1320)はそのままで他のアミ
ノ酸に変化しない。 ・印をつけた箇所がミスマツチする塩基である。 下の鎖を鋳型にしてDNAが合成されると
異法(Site−Specific Mutagene
sis)に有効なベクターに関するものである。 (従来の技術) 近年、遺伝子工学手法による変異方法は、従来の遺伝学
的手法による変異法に比べ、変異株や変異遺伝子が正確
且つ高頻度に得られる為、重要な道具となってきている
。この遺伝子工学手法による変異は、あるDNA配列中
に目的とする変異を導入する手法であり、分子生物学、
蛋白工学研究等の研究にきわめて有効な手段の一つとな
ってきているものである。蛋白質の構造は、コーディン
グ領域のDNA配列を操作することにより、人為的に変
更できるため、自然界で見いだされる蛋白質、例えば酵
素の構造を変えることにより有効な特性をもつ酵素に改
質することが可能となってきている。その特性とは、蛋
白質の作用pl+、安定性、耐熱性、Km値、プロテア
ーゼ耐性等酵素の機能に関するものである。これらの特
性を変化させることで、設計目標にあった酵素に改質で
きる可能性があり、その将来性が期待されている。 また、遺伝子発現には転写、あるいは翻訳、RNAのプ
ロセッシングの過程を経て行われるが、DN^のレベル
でその塩基配列を逐次変化させることを検討すれば発現
の程度が変わる可能性があるため、生産性向上、発現機
構の研究に重要かつ欠くべからざる方法である。この他
、部位特異的変異法による手法は酵素やペプタイドの生
理活性物質の活性部位の検索、生理活性物質の分泌機構
の解明等、幅広く分子生物学、遺伝学に使用されている
。 部位特異的変異の典型的な操作手順は、次の項目から成
り立っている。(第1図参照)(1) 変異させたい
DNA断片を一本鎖DNAと二本鎖DNAで存在できる
ベクターにクローニングする。 (2) 変異させる領域を1個所ミスマツチさせる塩
基部分以外を相補的に合成したオリゴヌクレオチドを環
状−本鎖すコンビナンドDNAにハイブリダイズさせる
。 (3) 次に相補−本鎖オリゴヌクレオチドをプライ
マーとして、DNAポリメラーゼでフィリングイン、ラ
イゲーションで新合成鎖とオリゴヌクレオチドの5′端
と連結させる。 (4) 目的の変異点以外は、完全に相補的な2本鎖
DNAをH,co!iに形質転換し複製させ、親DNA
をもつファージクローンと変異DANをもつファージク
ローンを成育させる。 このようにして二種のDNAに由来するファージが調整
され、変異ファージクローンを分離して、これより変異
DNAを作成する。この場合、各DNA由来ファージの
生成する確率は50%と理論的に計算される。しかし実
際には変異DNAば極めて低収率であるのが現状である
。 (発明の解決しようとする課題) 従来の部位特異的変異法において、ベクターとしてファ
ージDNAすなわち旧3ファージ由来の・ベクターが使
用されているが、次に述べるような短所を持っており、
この方法が効率的に使用できないことが指摘されていた
。即ち、このベクターはファージ由来であるため大きな
りNA断片、例えば5Kb以上の長さのDNAは挿入さ
れにくい欠点をもっている。更にこのようなファージベ
クターはファージ特有の複製過程で変異か起こり易い欠
点が指摘されている。 (課題を解決するための手段) 本発明者らは、これらの欠点を改良したベクター、即ち
、(1)変異DNAが高い確率で採取される、(2)大
きなサイズのDNAの挿入が可能である、(3)複=
3− 型中に組換え体ベクターが変異を受けないなど、これら
の長所をもつベクターを製造することに成功し、本発明
に達した。 すなわち本発明はアンピシリン耐性をコードする遺伝子
を含むプラスミド/ファージ融合ベクターであって、該
アンピシリン耐性をコードする遺伝子領域にアンバー変
異コドンが組入れられていることを特徴とする特許 ある。 本発明では、市販されているpBSベクター(Stra
tagene社製)の制限酵素Nar Iサイトに、
M13DNAのRsa IからDra Iサイトまでの
454のヌクレオチド断片を挿入し、合成したベクター
pBsM13 +、およびpBsM13 − (Str
atagene社製)を出発材料として用いた。このベ
クターはバクテリオファージM13由来のインタージェ
ニックリージョンを含んでおり、プラスミド/ファージ
融合ベクターである。 このベクターの特徴は、塩基配列数が少なく( 320
4bp ) 、大きなサイズ( 5 Kb以上)の遺伝
子が挿入できる利点があり、且つM13ベクターでみら
れる短所、つまり複製時に変異が生ずる不安定性は認め
られない特徴を有しでいる。このベクターを保持ずるE
.coliにM13ヘルパーファージを感染させると一
本鎖DNAが収率よく産生される。この方法で一本鎖D
NAを採取できるのでヘルパーファージおよびオリゴヌ
クレオチドによる突然変異誘発によって、一本鎖変異D
N^を産生できる。しかしこのベクターでは同時に産生
きれる親一本鎖DNAから特異的に変異DNAを識別す
ることが容易でない欠点を有している。 本発明のベクターは、このベクターを改良することによ
り宿主で変異DNAをもつファージクローンを特異的に
選別し、迅速に変異体を作製することができるベクター
である。 前述の通り、ファージベクターを使用ずる従来の部位特
異的変異では、アンハー変異を導入したベクター、即ち
作成したい変異を組入れたオリゴヌクレオチドをアニー
リングさせ酵素で、フィリングインおよびライゲーショ
ンさせたハイブリッF’ 11 N Aを形質転換し、
複製した時、変異ファージクローンは5upE−株、5
upE’株いずれでも複製成育できるが、親ファージク
ローンは5upE+株のみで複製成育できる仕組みのベ
クターが使用されている。このベクターでは、前述した
ように、ファージクローンis、大きなサイズのDNA
が挿入できないこと、不安定な複製を示す短所をもって
いる。 本発明の部位特異的変異用ベクターは、プラスミドにM
13ファージのインタージェニックリージョンをもつプ
ラスミド/ファージ融合ベクターに、アンバー変異を導
入したものであり、プラスミl′/ファージ融合ベクタ
ー(pBS門13+、985M13− )にアンバー変
異を導入する領域として、アンピシリン耐性をコートす
る遺伝子に注目し、その機能を横なうことなく、変異を
導入したものである。 例えばアンピシリン耐性をコードする遺伝子領域のDd
e Iサイl−(2715)から1lpallサイト
(2752)までの37塩基に注目し、以下に示す方法
でアンバー変異を導入した。 このDNAフラグメント(Dde r −11pa I
I )の塩基配列は下記に示す。 この領域にアンバー変異を導入するため、次の塩基配列
をもつDNAフラグメントを合成した。 上記合成11NA断片の塩基配列に示すように、985
M13 ベクターのDde Iザイトから、1Ipal
TサイトまでのDNAフラグメント中の二つのTTGコ
ドンをCTAに変化させたものである。これによりTT
GでコードされていたアスパラギンからCTAに変える
ことによりストップコドンに変化させられている。これ
は5up(−)株ではアンバーコドンUAGに対応して
グルタミンを取り込ませるはたらきをもった特別のtR
NAをもっていないため、ペプチド鎖はそこで終わって
しまい、タンパク質の機能が失われて生産できず、該株
は生育できないのに対して、5up(+)株では生育で
きる特徴をもたせているものである。この仕組みにより
変異ファージクローンと親ファージクローンが区別でき
るのである。つまり部位特異的変異体作成過程において
変異ファージクローンのDNA +まプラスミド/ファ
ージ融合ベクター(pBS旧3(+)、985M13(
−)の(÷)鎖から由来するのでアンバー変異を含まな
いのに対して、親ファージクローンのDNAはアンバー
変異を含むことになる。これはIIJ DNAをもつフ
ァージクローンがアンバーSup宿主に感染し培養すれ
ば、アンバー変異はレスキューされるが、5up(−)
株では成育できない。他方アンバー変異を持たない変異
ファージクローンを5up(−)株に感染、培養すれば
成育できるので変異ファージクローンのみを特異的に選
択できる。 本発明のベクターはT7RNAブロモター、T3RNA
ブロモターがポリリンカーサイト(EcoRI 、Sa
c I 。 3ma I X BamHI 、、Xba I 、
Sal I 、1linclI 、Acc I 。 Pst I 、 Sph I 、 tlind m )
の両側に配置されている。 この為部位特異的変異を受けた遺伝子を直ちにT7RN
AポリメラーゼT3RNAポリメラーゼによりRNAを
合成翻訳させタンパクまで生成し、変異による機能の変
化を調べることができる利点がある。多くのポリリンカ
ーサイトがあるので外来遺伝子を挿入しやすい特徴をも
っている。該ベクターをpKMN(+)及びpKMN(
−)と命名した。 次にpKMN(+)及びpKMN(−)の構築手順を示
す。 (1) 985M13(+) 及び985M13(
−) からの八at II(3140) −Pst
I (924) (989bp)の調整まず985M
13(+)、985M13(−)から13のインタージ
ェニックリージョンを含む領域を調整するため制限酵素
AatIlおよびPst■でダブルダイジエスションを
行い、その消化物をアガロース電気泳動で989bpの
長さのDANフラグメントを分離精製した。985M1
3 (+)、および985M13(−)の制限酵素地図
は第2図第、3図に示す。Aat U (3140)
−Pst I(924) (989bp)フラグメント
の調整のためダブルダイジェスションの反応条件は下記
の通りである。 上記混合物を温度37°Cで2時間反応させた。 (2) pBsM13(+)からの八at II (
3139) −Hpa II (2752)(388b
p)、Dde I (2714) −Bgl I (
2338)(377bp)、Bgl I (2337)
−Pst I (925) (1413bp)の8周
整pBsM13(+)よりpKMN(+)、pKMN(
−)ベクター構築用の各DNAフラグメントを調整する
ため、それぞれの制限酵素でダブルダイジエスションを
おこない分解物をアガロース電気泳動し、アカ゛ロース
より分離精製した。この方法で第4図Gこ示されるDN
Aフラグメントを8周整した。 (3) Hpa II (2751) −Dde I
(2715)フラグメントの合成 pBsM13(+) 、pBsM13(−)のl1p
a II (2751) −Dde I (2715)
領域にアンバー変異を付与するため、下記のI)NAフ
ラグメントを常法に従い合成した。 (4) 本発明のpKMN(+)、pKMN(−)の
構築上記過程で調整したフラグメントよりアンバー変異
をもつベクターpKMN(+)、pKMN、(−)を構
築するため、各フラグメントの混合物をT4DNAリガ
ーゼで16°Cで一昼夜ライゲーションした。 以下余白 ライゲーション後、その反応液を市販のB、coliB
MH71−18MIITS (Sup(+) )にトラ
ンスフオームした。pitMN(+)作成用反応液から
3クローン、pKMN(−)作成用反応液から2クロー
ンを得た。このクローンから得たプラスミドをE、co
liMK30−3(Sup(−))に形質転換し、クロ
ーンの生成をテストしたが、生成りローンは皆無であり
、この5種のベクターはアンバー変異をもっていること
が確認された。更にインタージェニックリージョンの方
向性を確認するため、各プラスミドを形質転換株より調
整した。調整したプラスミドを制限酵素Nae I −
Pvu I 、Bam1l Iでダブルダイジエスショ
ンを行い、分解物を電気泳動してフラグメントの長さを
調べて方向性を確かめると予期した結果であった。 作成したpKMN(+)およびpKMN (〜)を第5
図および第6図に示す。 次に本発明の部位特異的変異用ベクターを用いて、生理
活性物質をコードする塩基配列に部位特異的変異を行な
った例を示す。 例1 ラット脳膜蛋白をコードする約6000bpのDNAの
塩基配列(以下rII−1^と表す)の2つの塩基を変
異させることにより、該蛋白の1315の位置にあるA
rgをGlnに、および1319の位置にあるArgを
Ginに変えることを試みた。このような変異に成功し
たかを判断するために、1つの塩基を変異させて制限酵
素Nsv Iで切断されるサイトを導入した。 各工程を以下に示す。 (1) 外来遺伝子γII−LAを挿入したpKMN
(−)の調載 γll−1八を本発明のpKMN(−)のポリリンカー
サイトに常法により挿入して組換え体プラスミドpKM
N(−) (T II−IA)を挿入した。この組換え
プラスミドを大腸菌J旧01に形質転換し、組換え体プ
ラスミドpKMN(−) (γII−LA)を保持した
TIKMN(−)(711−1八)/JMIOIを調整
した(21 pKMN(−) (T ll−1八)の
5sDNAの調整pKMN(−) (r II−IA)
/JMIOIを培地(ハタ!・トリプトン:16g/l
、酵母抽出物: 10 g /I、 NaC1: 15
g /l、 pH7,6)に植菌しO,D、1loo
=0.3まで成育した時、ヘルパーファージR408を
moi20に加え水平傾斜振とう培養(37°C11h
r)を行った。これをもとに更に500m1フラスコで
50m1の培地(2xYT、アンピシリン100μB7
ml、カナマイシン100μg7ml、0.01%チア
ミン)で培養した。培養後、遠心分離し上澄みにポリエ
チレングリコール6000を20%、NaClを2.5
Mになるように加えてファージを沈澱させた。遠心分離
、(8000rpm、 15分)後、沈澱物を600
μmのTlj緩衝液に加えて懸濁した。 更にxlOIligh Buffer 70 B 1、
DNaseとRNaseの混合物70μlを加えて、3
7°C11時間、インキュベートした。 反応終了後、フェノール処理、クロロホルム処理を二度
繰り返してから、水層にNaC1を加えて一20°Cで
放置し遠心分離後、沈澱を集めた。沈澱物に300μm
のTE緩衝液を加えて溶解し5sDNA (15μg)
を溶解した。更にフェノール処理、およびエタノール沈
澱を行い、沈澱物を100μlの蒸留水に加えて5sD
NA溶液を調整した。 (3) γn−IAを挿入した985M13(−)
r II−IAの調整 985M13(−)およびγII−IAから常法により
調整した985M13(−) T II −IA 15
8gを制限酵素Nsi 1および旧ulで切断した。更
にアルカリフオスファクターゼ処理を行った後、アクリ
ルアミドゲル電気泳動を行った。電気泳動後、ゲルから
抽出し、直鎖DNA のNsi I −Mlu Iフラ
グメンl−985M13(−)(γII−IA)を調整
した。 (4) 変異プライマーの調整 ラット脳膜蛋白をコードする遺伝子のアミノ酸、即ちA
rg (1315)−Gln、Arg (1319)→
→Glnに変えるため、下記のプライマーを作製した。 同時に変異を制限酵素による解析だけで選び出す目的で
、Phe (1320)の第3コドンT→Cに変える為
、下記のDNA配列のプライマー(下の鎖)を作製した
。この場合Phe (1320)はそのままで他のアミ
ノ酸に変化しない。 ・印をつけた箇所がミスマツチする塩基である。 下の鎖を鋳型にしてDNAが合成されると
【 】の所
が下記の配列を有し、アンダーラインの所にN5pVサ
イトが新しくできることになる。 ↓ 変異に使用する上記プライマー(オリゴマー56mer
)を下記方法でラベリングした。 プライマー(12pmol) 2 p lキナ
ーゼ緩衝液 0.5 μm (γ−32P)−ATP O,5μm3.5
μm 上記混合物を37°Cで30(分間)反応させた。 10n+M ATP(cold) 0.5 μ
m1.0 μl さらに上記混合物を加えて37°Cで30分間反応させ
た。 (5) ギヤップドデュブレツクスDNAの構築(八
) dsDNAと5sDNAのハイフ゛リダイゼーショ
ン (3)で作成したdsDNA断片を含むベクター、即ち
Nsi I−旧uIフラグメントを含むpBsl’11
3(−) (T11−1八)0.6μg及び(2)で作
成したpKMN(−) (γ■−IA)の5sDN八1
.5μgを次のようにハイフ゛リダイゼーションした。 上記混合物をつくり、100°Cで3分間加熱後、65
°Cで更に5−10分間インキユーヘートした。この後
−20°Cで凍結した。試料(1)の反応液はN5ir
−旧ulフラグメンI−pBsM13(−) (r n
−IA)の二重鎖がなくなっており、Nsi I −M
lu Iフラグメント−pBsM13(−) (γII
−IA)とpKMN(−)(γII−LA)の5sDN
八がハイフ゛リダイセションしていることをアガロース
電気泳動で確認した。 (B)変異プライマーのアニーリング (5) −(八)で作製したハイブリダイゼーション反
応液と(4)で作製したラヘリングされた変異プライマ
ーを下記のようにアニーリングさせた。 ハイブリダイゼーション反応液 8 μmラベルされ
た変異プライマー 1.51tl■1゜0
0.5μm10.0 μm 上記混合物を調整し、65°Cで5分間加熱後、ゆっく
り室温まで下げてアニーリングさせた。 (C) ポリメリゼーションとライゲーション(5)−
(B)で作製したプライマーアニーリングDNAのポリ
メリーゼーションとフィリング−インを次′のように行
った。 蒸 留 水
23 μmxlo フィリング緩衝液
4 μmクレノー断片 1
μIT4 DNA リ ガーゼ
2 μ 140 μm 上記混合物を室温で45分間反応させた後、0.5M
EDTA(pH8,0)1 u Iを加えて反応を止め
、65°CIO分間インキュへ−1−した。 ×10 フィリング緩衝液は次の組成を有する。 −19= 625mM KCl 275mM Tris−11cI (pH7,5)1
50mM M@C1z 20mM DTT 0 、5 m M A T P o、25mM of 4 dNTPs eac
h反応後、アガロース電気泳動をおこないフィリングさ
れていることを確認した。 (D) E、coli 5upressor E”株へ
の形質転換フィリングインさせたDNA反応液30μl
、 xloクロラムフェニコール20μ+、水150
p 1.E、coli 5uptE”のコンビ−テント
セルを混合し、寒天プレートに塗布し、−夜インキユヘ
ートしてコロニーヲ成育させ、合計38個のコロニーの
生成を観察した。 (E) コロニーからのDNA分離 38個のコロニーから12のクローンを採取してプラス
ミドを抽出し、精製して100μmのDNA溶液とした
。 (F) E、coli 5upE−株への形質転換(5
)iE)で調整した各クローンのDNAを下記の方法で
E、coli E−株であるMX30−3に形質転換し
た。 DNA
3 μ 1クロラムフエニコール(xlo)
50 μm106 μm 上記混合液を寒天プレートに塗布させインキュベートシ
コロニーを成育させた。生育したコロニーの数は下記の
通りであった。 (G) DNAの分離と制限酵素N5pVによる変異の
確認 各プレートよりコロニーを楊枝で釣り上げそれよりDN
Aを抽出(PIEG沈澱法)し、DNA溶液を調整した
。調整したIIINA ?8液5μmを制限酵素Nsν
1で切断し、消化液をアガロース電気泳動をおこない制
限酵素N5pVによる切断性をしらべた。その結果12
クローンの中で9クローンはN5pVで切断され、3り
l’J−ンは切断されなかった。9クローンのDNAは
変異を受けていることを確認するためサンガー法により
DNA配列決定を行い、Arg (1315)−→Gl
n、、Arg(1319)→Glnに変異を生じている
ことを確認した。 (発明の効果) 本発明の部位特異的変異用ベクターは変異DNAが高い
確率で採取され、大きなサイズのDNA挿入が可能とな
る、複製中の組換え体ベクターが変異を受けないなどの
利点を有している。このような部分特異的変異用ベクタ
ーを用いて、人為的に蛋白質の構造を変えることにより
有効な特性をもつ蛋白質に改質することができる。また
塩基配列を逐次変更させることにより、遺伝子発現の機
構の研究等を行なうことができ、その用途は多岐にわた
るものである。
が下記の配列を有し、アンダーラインの所にN5pVサ
イトが新しくできることになる。 ↓ 変異に使用する上記プライマー(オリゴマー56mer
)を下記方法でラベリングした。 プライマー(12pmol) 2 p lキナ
ーゼ緩衝液 0.5 μm (γ−32P)−ATP O,5μm3.5
μm 上記混合物を37°Cで30(分間)反応させた。 10n+M ATP(cold) 0.5 μ
m1.0 μl さらに上記混合物を加えて37°Cで30分間反応させ
た。 (5) ギヤップドデュブレツクスDNAの構築(八
) dsDNAと5sDNAのハイフ゛リダイゼーショ
ン (3)で作成したdsDNA断片を含むベクター、即ち
Nsi I−旧uIフラグメントを含むpBsl’11
3(−) (T11−1八)0.6μg及び(2)で作
成したpKMN(−) (γ■−IA)の5sDN八1
.5μgを次のようにハイフ゛リダイゼーションした。 上記混合物をつくり、100°Cで3分間加熱後、65
°Cで更に5−10分間インキユーヘートした。この後
−20°Cで凍結した。試料(1)の反応液はN5ir
−旧ulフラグメンI−pBsM13(−) (r n
−IA)の二重鎖がなくなっており、Nsi I −M
lu Iフラグメント−pBsM13(−) (γII
−IA)とpKMN(−)(γII−LA)の5sDN
八がハイフ゛リダイセションしていることをアガロース
電気泳動で確認した。 (B)変異プライマーのアニーリング (5) −(八)で作製したハイブリダイゼーション反
応液と(4)で作製したラヘリングされた変異プライマ
ーを下記のようにアニーリングさせた。 ハイブリダイゼーション反応液 8 μmラベルされ
た変異プライマー 1.51tl■1゜0
0.5μm10.0 μm 上記混合物を調整し、65°Cで5分間加熱後、ゆっく
り室温まで下げてアニーリングさせた。 (C) ポリメリゼーションとライゲーション(5)−
(B)で作製したプライマーアニーリングDNAのポリ
メリーゼーションとフィリング−インを次′のように行
った。 蒸 留 水
23 μmxlo フィリング緩衝液
4 μmクレノー断片 1
μIT4 DNA リ ガーゼ
2 μ 140 μm 上記混合物を室温で45分間反応させた後、0.5M
EDTA(pH8,0)1 u Iを加えて反応を止め
、65°CIO分間インキュへ−1−した。 ×10 フィリング緩衝液は次の組成を有する。 −19= 625mM KCl 275mM Tris−11cI (pH7,5)1
50mM M@C1z 20mM DTT 0 、5 m M A T P o、25mM of 4 dNTPs eac
h反応後、アガロース電気泳動をおこないフィリングさ
れていることを確認した。 (D) E、coli 5upressor E”株へ
の形質転換フィリングインさせたDNA反応液30μl
、 xloクロラムフェニコール20μ+、水150
p 1.E、coli 5uptE”のコンビ−テント
セルを混合し、寒天プレートに塗布し、−夜インキユヘ
ートしてコロニーヲ成育させ、合計38個のコロニーの
生成を観察した。 (E) コロニーからのDNA分離 38個のコロニーから12のクローンを採取してプラス
ミドを抽出し、精製して100μmのDNA溶液とした
。 (F) E、coli 5upE−株への形質転換(5
)iE)で調整した各クローンのDNAを下記の方法で
E、coli E−株であるMX30−3に形質転換し
た。 DNA
3 μ 1クロラムフエニコール(xlo)
50 μm106 μm 上記混合液を寒天プレートに塗布させインキュベートシ
コロニーを成育させた。生育したコロニーの数は下記の
通りであった。 (G) DNAの分離と制限酵素N5pVによる変異の
確認 各プレートよりコロニーを楊枝で釣り上げそれよりDN
Aを抽出(PIEG沈澱法)し、DNA溶液を調整した
。調整したIIINA ?8液5μmを制限酵素Nsν
1で切断し、消化液をアガロース電気泳動をおこない制
限酵素N5pVによる切断性をしらべた。その結果12
クローンの中で9クローンはN5pVで切断され、3り
l’J−ンは切断されなかった。9クローンのDNAは
変異を受けていることを確認するためサンガー法により
DNA配列決定を行い、Arg (1315)−→Gl
n、、Arg(1319)→Glnに変異を生じている
ことを確認した。 (発明の効果) 本発明の部位特異的変異用ベクターは変異DNAが高い
確率で採取され、大きなサイズのDNA挿入が可能とな
る、複製中の組換え体ベクターが変異を受けないなどの
利点を有している。このような部分特異的変異用ベクタ
ーを用いて、人為的に蛋白質の構造を変えることにより
有効な特性をもつ蛋白質に改質することができる。また
塩基配列を逐次変更させることにより、遺伝子発現の機
構の研究等を行なうことができ、その用途は多岐にわた
るものである。
第1図は部位特異的変異法の典型的な操作手順を示す。
第2図は983M13 (+)の制限酵素地図を示す。
第3図は983M13(−)の制限酵素地図を示す。
第4図は983M13(+)の3つのフラグメントを示
ず。 第5図は本発明のpKMN(+)の制限酵素地図を示す
。 第6図は本発明のpKMN(−)の制限酵素地図を示す
。 特許出願人 東洋紡績株式会社 占 −
ず。 第5図は本発明のpKMN(+)の制限酵素地図を示す
。 第6図は本発明のpKMN(−)の制限酵素地図を示す
。 特許出願人 東洋紡績株式会社 占 −
Claims (1)
- アンピシリン耐性をコードする遺伝子を含むプラスミド
/ファージ融合ベクターであって、該アンピシリン耐性
をコードする遺伝子領域にアンバー変異コドンが組入れ
られていることを特徴とする部位特異的変異用ベクター
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080406A JPH07102134B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 部位特異的変異用ベクター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63080406A JPH07102134B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 部位特異的変異用ベクター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01252291A true JPH01252291A (ja) | 1989-10-06 |
| JPH07102134B2 JPH07102134B2 (ja) | 1995-11-08 |
Family
ID=13717413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63080406A Expired - Lifetime JPH07102134B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 部位特異的変異用ベクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102134B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63080406A patent/JPH07102134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07102134B2 (ja) | 1995-11-08 |
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