JPH02124093A - Dna分子 - Google Patents

Dna分子

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JPH02124093A
JPH02124093A JP63277205A JP27720588A JPH02124093A JP H02124093 A JPH02124093 A JP H02124093A JP 63277205 A JP63277205 A JP 63277205A JP 27720588 A JP27720588 A JP 27720588A JP H02124093 A JPH02124093 A JP H02124093A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 するDNA分子およびその使用 記    述 最近10年間に、唯一の炭素源およびエネルギー源とし
てメタノールを利用できる幾つかの酵母株が単離された
。最近までの研究はその酵素レベルに限られていで、主
に二つの種、即ち+18ns(!n1JIa poly
morphaとCandida boidiniiに関
するしのであった。
酵素的C1究によると、メタノール栄養の酵母において
は、メタノールオキシダーゼ(MOX>、ホルムアルデ
ヒドデヒドロゲナ−12(FMD)およびホルメートデ
ビドロゲナーピ(FMDH)によって、それぞれホルム
アルデヒドおよびホルメートを経てCO2に酸化される
。最初の酸化段階で発生するH2O2はカタラーゼによ
り分解される。C1化合物はキシルロース−5−(P)
J3よびホルムアルデヒドのトランスケタラーゼ反応に
より同化され、少者は異化好路から11れる。この反応
はジヒドロキシアヒドンシンターゼ(DHAS)により
触媒される。
メタノール栄養酵母のメタノールによる発白は全体的タ
ンパクff組成の変化を伴なう。新しく合成された3種
類の主要なタンパク質と約5種類の少量のタンパクVt
がある。更に、メタノールによる培養は巨大なベロキシ
ソームの出現を伴なう。
これらのオルガネラはメタノール代謝に関与する重要な
酵素、即らMOX、DHASおよびカタラーゼ(1)の
若干をもっている。他の二つのメタノール酵素FMDと
FMDHは細胞質タンパク質である。メタノール培養細
胞における酵素FMDH,MOX、およびDHASは全
細胞タンパク質の40%までを構成する。このメタノー
ル利用経路は高度に画分化されていて、これらの反応の
累積は非常に複雑である。
メタノール異化酵素は、グル」−ス責化産物抑制/脱抑
制機構により調節される(2)。メタノールは発現レベ
ルをファクター2〜3だけ増加させるもう一つの、XI
効果をもつ。H1ρolymorphaにおいては、異
化D HA S l!i?素はこの一船釣調面スキーム
に従うが、限られた酷のブドウ糖で培養する間に、説抑
制、即ちまた別の後転写機構がこの調節で一つの役割を
演じる。
最近、ベロキシソームW9素をコード化する三つの遺伝
子がL匹打旦且加およびPichia pR3torl
sからクローン化され、Il、polymorpha 
(3)およびL眩廷虹追(4)から得られたMOX遺伝
子およびu、polymorpha (5)から得られ
たDHASをコード化するDASEff伝子のヌク転子
ヂド配り11を解析したところ、ベロキシソーム中への
MOXおよびD I−I A Sの輸送に対して開裂し
うる信号の配列は必要でないことが分かった。
若干のメタノール遺伝子のプロモーターは非常に効果的
であり、その調節の仕方は工業的応用に都合よい。外来
タンパク質の発現を増進でき、厳重な制御下に置ける。
このようにしてメタノール栄養酵母により産生きれた大
半のタンパク質(MOX、DHAS)はベロキシソーム
に貯えられる。この機構を理解すれば酵母中の外来タン
パク質の安定性に関する幾つかの問題の解決に役立つで
あろう。
工業的バイオテクノロジーの分野においては、人聞の特
に望まれるタンパク質を厳重な管理下で生産できる微生
物学的:J!4節システムに対する要望がある。生産さ
れるタンパク質の量を制御するために遺伝子工学システ
ムで使用できるプロモーター/ターミネータ−系は既に
入手できるが、生物学的系においては、最も効果的なシ
ステムを選ぶことができるようにより多くのシステムを
用意するのが右利であるということが分かったので、更
に調1ωシステムを入手するための強い要望が依然とし
て存在する。現在のシステムは、とりわけ帳重なFAI
li5と高い有糸分裂安定性とが要求される場合に、決
して効率が良いとは言えない。
従って、本発明の目的は、より効果的で、かつ非常に容
易に制御できる調節システムを提供することにある。
本発明の利点は、ホルメートデヒドロゲナーゼ(FMD
H)活性をもつタンパク質に対する構造遺伝子および制
御領域をコード化するDNA配列からなるDNA分子を
提供することによって得られる。
基礎的研究およびメタノール利用の生物工学的な面につ
いてもつと広範囲の研究を開始するために、細胞質のメ
タノール鍵酵素F M D I−1をコード化する遺伝
子をクローン化した。この長さ102Obpl伝子転子
列とその調節領域をクローン化した。FMDHはブドウ
糖安化産物抑制/脱抑制/メタノール誘導機構により、
転写レベルで調節される。
本発明に係るDNA分子は、外来タンパク質の発現を増
進することができ、そして厳重な制(社)下に置くこと
ができるという上記の特徴がらみて生物工学産業におい
て極めて有用である。
野生型F M D I−1タンパク質の遺伝暗号を指定
する配シ11を有するDNA分子は、この分野で公知の
組換えDNAテクノロジーの技術により、改善された生
物工学的特徴を示すタンパク質をコード化するように修
飾できる。この紺換えDNAアクノロジー技術の修飾は
、構造遺伝子そしてまた制御領域のプロモーターの遺伝
情報を指定する配列のところで実施できる。このため、
有用タンパク質の非常に重要な過剰生産とm重な制御の
1」的で、幾つかの特徴が得られる。
本発明DNA分子の特に好ましい一員体例を第5図に示
す。
本発明に係るFMD)−1調節配列の使用例は、前記D
NA配列とS、 caste l l i iから得ら
れるB型訂炎ウィルス5l−82−3抗原およびB型引
炎ウィルスS抗原α−アミラーゼおよびS、caste
からiqられるグルコアミラーゼあるいはSaCCIl
aromyCeS cerevisiaeから14られ
るインベルターゼとの結合である。
本発明DNA分子は分泌信号の遺伝情報をIF7定する
DNA配列と組合わせることができ、そしてこれら信号
の例として1lansenula polymorpt
+a膜転座信号、なるべくはペロキシソーム タンパク
質、メタノールオキシダーゼおよびジヒドロ4ニシア廿
トンシンターゼ、Schwanniolces cas
telli  aアミラーゼおよびグルコアミラーゼ信
号、またはSaccharomyces cerevi
siae  a−因子およびインベルターゼ信号が挙げ
られる。
F M D I−1活性をもつタンパク質に対する構造
遺伝子および制御領域の遺伝情報を指定するDNA分子
の調製物は天然DNAおよび(または)CDNAおよび
(または)化学的に合成されたDNAから1qられる。
調節領域および(また◆よ)FMDHタンパク質に対す
る構造遺伝子の遺伝情報を指定する本発明DNA配列を
含む組換えベクターを調製でき、前述した史に他のDN
A配列と組合わけることかできる。発現系にDNA配列
を移す目的のための組換えベクターが一般にこの分野で
使用されていて、適宜選択できる。例えば、λ cha
ron 4 Aファージは前述したDNA分子を有する
ことができる。
望む遺伝子の発現に適した微生物は、また組換え1つN
△テクノ1]ジーに適合する公知の微イト物から選ぶこ
とができる。しかし、i 1iia 1+111の外来
タンパク質に耐えうる微生物が好ましい。
最も好ましい微生物はCandida、 Hanscn
ulaまたはPichia属である。
ここに述べた微生物は、本発明DNA分−fを微生物の
染色体中に組込むか、またはエピソームベクターを介し
て外来染色体DNA分子上に本発明DNA分子を保持す
ることにより望む物質をつくり出すことができる。
本発明DNA分子に結合させた外来遺伝子によってコー
ド化され、形″?f転換された微生物によりつくられる
タンパク質は、この分野で公知の方法で前記微生物を培
養し、これまたこの分野で標準的な知識となっている方
法でタンパク質を回収することにより得られる。
ここで本発明を下記の明細事項と図面により一層詳しく
説明する。これら図面は次のようである。
第1図: S D Sポリアクリルアミドゲル電気泳動
によるタンパク質111製抽出物および容器内翻訳生成
物の分析。
レーン7〜9はCoomassie Blueで染色し
たゲル:タンパク質相製抽出物はそ れぞれ誘導、説抑制、および非誘導の 細胞から得た。レーン10は精製 FMDH,レーン1〜3は、それぞれ 誘導、非誘導細胞から単離された mRN△およびF M D Hm RN A種で畠゛化
した分別m RN△の35s標識した1n VitrO
翻訳生成物。レーン4はレーン1からの翻訳生成物の免
役沈降。
レーン5はハイブリッド選択m RN Aの翻訳。し〜
ン6はレーン5がらの翻 訳生成物の免疫沈降。
第2図: F M D I−1遺伝子を包含するDNA
所片の制限地図。矢印は転写の方向を示1.1第3図:
S1−マツピング; レーンM1,1.2.3,4.M2 a、b、c、d、アルカリ性アガロー スゲル上での分離。レーン5、M3は 6?6ポリアクリルアミドゲル/8N尿素上での分離。
レーン1,2は、遺(ム子を包含する4、lkb  E
coRI/ト1indI[111i片(2)の全保護(
1)。
レーン3.4は3′−末端標識1.4 kb  BamHr/l−l i ndm’:)う’l
;)ントの保護。3は保護バンド。4は 1.4kb完全バンド。レーン5は1kbBamHI/
Ps t I3片をBam+−11部位で単一椋識を用
いて保護。レーンa、b、c、dは、それぞれ誘 導、脱抑制(1%グリセリン)、3% グルコースの固定相および3%グル] スIg養の対数中期から11i離された口+RNΔ調製
物により、遺伝子部分を含む3′−末端標識したDNA
フラグ メン[−の保護。
14図:配列化の戦法−概略表示。
遺伝子を含むDNAフラグメン1へを BaL31消化に付し、生じたフラ グメントをM 13および(または) pUC型ベクターにリブローン化する。
これらフラグメントをSangcrr人により、また疑
わしい場合にはHaxam−Gi 1bert法により
順番に配列した。
第5a図: F M D I!遺伝子およびその5′3
′制御領域のヌクレオチド配列。
第5b図: FMDH遺伝子およびその5′3′制御作
域のヌクレオチド配列。
第5C図: FMDH道伝了およびその5′3′制御領
域のヌクレオチド配列。
第6図:細菌のβ−ラクタマーゼ遺伝子とF M D 
Hプロモーターとの融合を含むプラスミド。
第7図:肝炎S−遺伝子を含むプラスミド;1−IAR
8は旧po l ymorpha(7)自律的?1N製
配列: U RA 3はS、ccrevisiac’、
17伝f;FMDHはプロを一ター(−9型プロ モーター)。
第8図:ウェスタンプロットはペル第1−シダーゼ/タ
ンパク質A法により染色。この 実験にポリクローン抗体(明確でない)を使用した。
レーンミニメタノールによるLR9培 養 レーンミニ形質転換体w10 3−遺 伝子 レーンに、1.mニゲルコース上で培 養したS−遺伝子をもつ形質転換株 (抑制) レーンb、c、d、e、f、g:メタ ノール上で培養したS−遺伝子を6つ 異なった形質転換株 レーンn、0:それぞれ500.45 0ngの精製H88AQ 第9図:α−アミラーゼ遺伝子を発現するプラスミド;
記号は第7図のものと同じ。
第10図:メタノール含有培地上での形質転換株の培r
1(誘導)。培地中、および細胞中の(細胞内酵素レベ
ル)酵素活 性(U/d)を測定した。後者の値は 培地11R1に相当するものとして表示した。
第11図:形質転換株(上の列)から、また対照未形質
転換株LR9(下の列)から の培地50μlを平板上に適用後の輪 光の形成。
株、培地、ベクター It、 of nor ha (A TeO24438
)の好熱型、同株型の株を用いた。酵母を文献(3,5
)記載のように最小量のYNB培地上37り′C−発育
させた。メタノール利用系の誘発は、メタノール1%を
含む最小量の培地で培養することにより達成した。グル
コース3%の最小量の培地での培養は系の抑制を起こし
た。
[、coli L90; C600rec^、 hsd
H,araBを形質転換に用いた。
E、coli  JH103,thi、  str八、
  sup[、endA、  5bcBhsdR,F’
 tra036. pro八Bへ Lacl、 ZH1
5,およびE、C01iに11802 qal、 me
t、5upE、をそれぞれファージM13およびλ−ベ
クターcharon 4 Aに対する宿主として使用し
た。プラスミドDNAおよびRF  M13は規模拡大
したアルカリ性ミニリゼイト法(6)とそれに続<cs
cj2超遠心により単離した。
λ−ベクターCharon 4 Aおよびcharon
 4組換え体クローンは規模拡大した平板溶菌液法(6
)により単離した。
50kbより大きい寸法をもつL肚旦制」加金DNAは
前述したように5スフエロプラストから単離した。
Charon 4H,polymorpha  D N
 Aライブラリーは、限定的にEcoRI消化したH、
 polymorphaDNAを、萌記のように(5)
  Charon 47−ムで結合することにより構築
した。
L匣旦U且加から得られるPo1yA  mRNAおよ
びin VitrO無細胞家兎網状赤血球系によるこの
mRNAの分析は前述されている(5)。
mRNA標識化 mRNAを温和なアルカリ処理(7)
により部分的に分画化し、γ−32PA T P (A
mersham)で5′−末端のところを標識した。
差数的プラークフィルターハイブリッド形成法は(12
)に記載のように本質的に行なった。組換えファージを
平板1枚当り約3.0OOpfuまで塗布した。各平板
からのプラークを1組の5〜6個のレプリカニトロ−セ
ルロースフィルター(3A 85 、5chleich
erおよび5chii l l )にブロッティングし
た。これらフィルターを適当な32P−mRNAまたは
32P−DNAプローブに、更に150L+(1/#I
l!のtRNA、10u(1/dのpoly A、  
5x Denhardt ’ s溶液、5ug/dのr
RNA [(5゜6)記載のように単離した11.po
l morphaから1nられる]を含有する5xSS
PE、50%小ルムアミド中でハイブリッド形成させた
S1マツピング実験は木質的にFaVarOIO等(8
〉により記述されたようにして行なった。NENからの
81ヌクレアービは1.0OOIJt位/dの濃度で用
いた。
ハイブリッド選択技術はBjncman ’6 (9)
により記述されたようにして実行した。手短かに言えば
、組換えサブクローンから得たDNAを5cphacr
yS−500のDPTE誘導体に共有結合で結合させた
。次に全mRNAをDNA/ S−500?トリックス
でハイブリッド形成させた。固定化DNAと相補的でな
いmRNA種を非常に厳重な条件(5,9>下で洗い去
った。ハイブリッド形成したmRNAを100℃の水で
溶出した。ハイブリッド選択されたmlでNAを次に無
細胞系で翻訳し、この翻訳生成物を前記のように免疫沈
降によって分析した。
配列解析 FMDH遺伝子を包含するDNA断片のエキ
ソヌクレアーゼBa131消化からX Llされた種々
の重複断片を、M13ファージmp9mp  に、そし
てプラスミドpuci2.puc13にクローン化した
。これらυブローン化断片を、Sanger等(10)
およびHaxam−Gi Ibert(11)の方法に
より順番に配列した。
ホルメートデヒドロゲナーゼは他で述べたようにメタノ
ール培養したH、 polymorpha細胞から均質
になるまで精製した。FMDHに対する変性形抗体を標
準法に従い家兎でつくった。
FMDHをコード化するmRNA種の同定3%グルコー
ス(リプレッション)あるいは1%メタノール(誘導)
で培養した細胞から!1離した全mRNAのin vi
tro111訳生成物を5OS−PAGEゲル上で分析
した。第1図は、誘導(レーン1)、非誘13(レーン
2)III胞から得たmRNAのin vitroIl
$1訳生成物、なラヒニFMDHに対して向けられた特
異的抗体による最初のFJJ製物の免疫沈降物(レーン
4ンの比較を示す。更にまた、1%メタノール、0.5
%グリセリン10.1%グルコース(脱抑制)、および
3%グルコース培養から得た粗製タンパク質抽出物の電
気泳動像を、精l’JFMDH(それぞれレーン7.8
.9および10)の電気泳動移動度と比較した。
得られた結果は、5DS−PAGE上のFMDHタンパ
クの位置をはっきり証明しており、かつFMDHタンパ
ク質およびそのmRNAがメタノール(誘導)で培養し
たIlI胞の主要秤であることを示す。二つの他の主要
タンパク質、即ちMOXとDHASの位置も示されてい
る。第1図はまた脱抑制条件下でかなりの発現が達成さ
れたこと(レーン8)および3%グルコースがメタノー
ル利用系の酵素を抑制することも指摘している。
上記の結論から、本発明者等は、ショ糖密度勾配遠心に
より、スクリーニングの手順゛C使用するためにFMD
Hをコード化したmRNAに富むmRNAフラクション
(レーン3)をtuitすることができたわけである。
FMDH子のスクリーニング CharOn4ファージにおけるH、polymorp
haDNAバンクを、差数的プラークハイブリット形成
法(材料および方法)により、誘導、非誘導細胞から得
た放射性32P−標識mRNAを用いて、またF M 
D Hm RN A富化フラクションから得た32P−
mRNA(第1図、レーン3)を用イテスクリーニング
した。更にまた、MOXおよびDASm伝子(転子5>
をコード化したクローンからの32P−DNAプローブ
でレブリノJフィルターをハイブリッド形成さヒ“た。
(殻名は他の強誘発性遺転子二つをコード化したクロー
ンを同定しかつ除外するために行なった。望むファージ
を選択し、それらのDNAを更に同定した。
組換えクローンの同定 クローンの最初の同定は、ハイブリッド選択技術、制限
マツピング、および与えられたクローンによりコード化
されたmRNAの大きさの確定により行なった。
ハイブリッド選択 Charon4組換えクローンJMから冑だDNAをD
PTES−500マトリツクスに共有結合で結合させ、
JMクローンと相補的なmRNAを選び、そのin V
itrO翻訳生成物を分析した。第1図は、ハイブリッ
ド選択mRNAが、in vitro翻訳したとき、F
MDHペプチド(レーン5)と同じ電気泳動移動度をも
つLふヱ孟上生成物を与えることを示している。レーン
5からのペプチドを特異的抗体(レーン6)で沈降させ
たとき、FMDHの大きさをもつ主要バンドと更に他の
弱いバンドが見られる。非誘導mRNAを用いた対照実
験で、FMDH性をもつ検出不可能なm RNΔをこの
技術により選択した。レーン5および6に見られる追加
の弱いバンドの存在は、多分使用したハイブリッド選択
技術の人為構造であろう。
これらデータはクローンJMがF M D H3!l伝
子を含むことを強く示唆する。
の      と クローンJMおよびそのサブクローンの制限地図を第2
図に示す。遺伝子を包含するDNA断片は、32P−標
識した誘導mRNAでサイーンプロットをハイブリッド
形成させることにより同定した。
クローンJMからの8,5kb  EcoRIH,po
l mor ha  DNA断片は遺伝子を含む。それ
以上の分析により、遺伝子およびpBR325における
Hindll[/EcoRI  4.1kbフラグメン
ト上の推定:JA節領領域サブクローン化した。
$1マツピング プラスミドp3M1から得られる無放射性H1ndl[
I/EcoRI  4.1kbフラグメントを単離し、
誘導および非誘導mRNAでアニールした。ヌクレアー
ゼS1の作用に対抗してその同l1mRNAにより保護
したDNAの大きさを、アガロース電気泳動、それに続
くリーイーンブロツアイングおよび断片を児えるように
するための適当な32P−DNAによるハイブリッド形
成により分析した。第3図、レーン1は誘導mRNAが
長さ1.2kbのDNA断片を保護することを示してい
る。これは、この遺伝子が約35−37.000ドルト
ンのタンパク質の遺伝情報を指定することを示す。この
分子a領域でFMDHは唯一の強誘導性タンパク質であ
るので、この結果はこの遺伝子の同定を支持する。
遺伝子の3′末端、転写方向、および転写FMDHのm 遺伝子を含む二つの断片、即ち1.OkbBaml−(
I/PstIJjよび1.4Kg l−1indIII
/Bam1−11、を単離し、3′末端標識をBamH
1部位に導入した。石のく第3図、レーン3〜4)、1
.4kb  Hindlll/BamHf断片上の標識
のみが、アニーリングにより保護され、mRNAは左か
ら右への(第2図の矢印)転写の方向を示した。バンド
(レーン4)のこの大きさは、遺伝子の3′末端がBa
mH1部位の右へ850bl)に位置することを示した
。この型の実験はまた種々な条件下で培養した細胞から
単離された全poly△+mRNAにおけるF M D
 8mRNA種の檜を大雑把に確立させるために用いた
。遺伝子の一部を含む32P−3′末端標識したDNA
の既知量を種々の開のmRNAでハイブリッド形成させ
た。DNA過剰の条件で、与えられた量のmRNAによ
りSlに対して保護したバンドに存在する放射能は、調
製物中のFMD)1mRNAの量の尺度である。これら
データは、誘導および脱抑制発育条件から得た調製物に
おいて、FMDHmRNAがそれぞれ全DolVA +
mRNAの約7%±1%および3%から4%寄与するこ
とを示している。第3図、レーンa、b。
c、d、は、DNA3u gを10Ugの全polyA
+mRNAでハイブリッド形成させたS1実験から生じ
たDNAバンドの強度の比較を示す。3%グルコース(
リプレッション)培養の対数中期において、僅かに無視
しつる争のFMDH転写が見えるのに対して、固定相に
おける同じ培養はその前に相当な吊の転写を示すことも
はっきり見える。
これは脱抑制現象の好例であり、固定相においてグルコ
ースが消費し尽されている。
遺伝子の5′末端 BamHIのところに単一の5′末端標識をもつ1.o
db  BamHI/PstIフラグメントは、S1マ
ツピングで255〜265bpにわたる多数のバンドを
生じた(第3図、レーン5)。この値を配列データと比
較でると、転写が最初のATGから−12の位置付近で
始まっていることを示した。この主バンドはピリミジン
トラックにより包囲されたrAJでの開始を示す。
ヌクレオチド配列 FMDH遺伝子および包含領域のヌクレオチド配列がS
angcr (10)およびHaxam−Gi 1be
rt法(11)により決定された。順番に配列させるべ
きフラグメントは遺伝子を含むBa131DNAで消去
することにより発生させた。第4図は、遺伝子の全領域
を両方向に数回配41 L、たことを示す。
疑わしい場合には、M13法のデータをHaxaa+−
Gilbcrt法により得たデータにより補正した。ヌ
クレオチド配列を第5図に提出する。この遺伝子は1.
020個のヌクレオチドの開放読み枠(ORF)および
340Daのタンパク質に対する]−ドを含む。これら
データから計算したタンパク質分子吊は35.700D
aであり、これは精製タンパク質の5DS−PAGEに
より得た伯とよく一致している。この遺伝子は、1)N
A配列から誘導される遺伝子のN末端を、精製タンパク
質のNH−末端解析により得たデータと比較することに
よりFMDHとして決定的に同定された。
5 ’ −3’末端領域 真核生物の5′−制御:li1節領域においては、合R
’l)得られた配列−3A (9)XX1AUG4Gx
6pyが能率的に転写され翻訳される遺伝子に必要であ
ると報告された(12.13>。
F M D H’;r伝子転子ては、この規則に一3A
UG+IAUG+4AX+6Aの配列が存在する場合に
極く一部従うに過ぎない。最初のATGは全読み枠でス
トップコドンにより進行される。転写開始時に真核生物
に含まれる配列CTATAAATAは−40の位置に見
出される。酵母 S、cerevisiacで転写制御に役割を演じると
仮定される他の特徴はFMDHに存在しないCAAC△
AまたはCACACA (12)のようである。
今までに研究された酵母の大部分において、遺伝子の3
′末端領域は特徴的な配列を含み、これは何人かの若者
によると、転写の適当な終結にある役割を演じ、ポリア
デニル化信号として動く(14,15> 、 Zare
d と31)ara+an  (16) 、およびBe
nnctzenと1lall (17)は、T−リッチ
TAG、、、TAGT (またはTATGT)。
AT、、、TTTまたはT、、、TAAATAA。
、A(またはG)、、、T、、、A、、ATの配列がこ
れらの役割を果すと仮定した。FMDH遺伝子において
は、これら合意の得られた配列との類似性が滅多に見ら
れない。若干の可能性ある信号を探したところ成る繰り
返し配列が見出された。TTGGAとTAGGの配列は
二回繰り返す。
動物のポリアゾニレ−ジョン信号と同様のAAATAT
AAはORFの末端から30bp下流に位置する。
例  1 FMDH5’上流領域の機能領域を調べることができる
ようにするため、この領域の一連の?r81人物を単離
した。先ず、描造遺伝子を伴わないプロモーターを得る
ため、1 、4kb  B arnl−I I断片を含
むpUC型プラプラスミド適当な点で線形化した後にB
aJ31エキソヌクレアーぜ処理に付した。開始時に、
最初のATGから−5の位置に消去をもつプロモーター
断片に注意を集中した。
この断片はr−5プロモーター」と呼ばれる。また「−
9」消去プロモーターも若干の実験に使用した。
「−5プロモーター」を細菌のβ−ラクタマーゼ遺伝子
(BAa)の開放読み枠に融合させた。
この遺伝子を、酵母プロモーター制御下で外米タンパク
質の発現を研究するための非常に適当なモデルとして研
究字で用いた。
β−ラクタマーゼの信号配列【よ得られた構成に存在し
なかったので、酵母タンパク質抽出物の酵素活性の測定
が可能になった。融合させたDNA断片を、tl、 o
f mor haの自律的に?!製する配列(HAR8
1)を含むプラスミド(第6図)および旧polymo
rphaの形質転換に対しマーカーとしてh < S、
cerevisiae  U r a 3遺伝子にクロ
ーン化した。H,polymor ha形質転換でつく
り出されるβラクタマーゼの(1)を、酵素試験および
免疫試験により測定した。表1は種々な培地(異なる炭
素源)で培養した細胞内の、FMDHプロモーター制御
下でのβ−ラクタマーゼの合成を示す。
表1は、1IillltされたFMDHプロモーターが
抑制/l1f2抑制/誘導機構によって適当にか゛つ厳
重に制御されることを示す。合成されたタンパク質ポの
品定から、本発明系が外来タンパク質の非常に効率的な
転写および翻訳により特徴づけられることが分かる。対
照実験においては、β−ラクタマーゼが2−umプラス
ミド(コピー数50/II胞)上張りs、cerevi
siae  pi)C(puryvatデカルボキシカ
ーゼ)プロモーターの制御下に S、CereViSiaeで発現された。得られた値は
H,pOlyfflOrphaの場合よりファクター5
〜6だけ低かった。
クローン 表1 β−ラクタマーゼの産生 酵素試験             免疫試験(U/m
yタンパク質)     (全細胞タンパク質の%)r
45 70   10000  28000   −    
6−8    1O−12GLII−3%グルコース上
での培養(抑制)GLIC−1%グリセリン上での培養
(肌抑制)Met−OH−1%メタノール上での培!(
M導)すべての場合、対数後期からの細胞を測定のため
に採取した。融合を含むプラスミドはコピー数50〜6
0/細胞を有した。
例  2 FMDHプロモーターの制御下のB型肝炎表面抗原(H
88Ay)をコードする遺伝子の発現1  肝炎タンパ
ク質を発現するプラスミドの構築 B5す■炎1.2kb DNA断片は長い52−31S
−タンパク質(pres)をコード化していて、これを
処理後(B2−31部分の除去)S−タンパク質に変換
する。ウィルス外被は両方のタンパク質からなる。
本発明者等の発現実験のために、本発明者等は1.2k
bllfF片ならびにS−タンパク質だけをコード化し
たこのDNAの短い部分を使用した。後者はまた抗原の
擬ウィルス粒子を形成ケることができる。
本弁明者等は肝炎S−遺伝子を本発明者等の一般性ある
ベクターに挿入した。第1図およびスキーム1に示した
ように、このベクターは自律的複製配列(+−IAR3
)、選択的マーカーとしてS、cerevisiaeか
らqられるURA3m伝子、お転子It、 polym
orphaプロモーターそれに続く短いリンカ−を含む
。S−遺伝子の後に、本発明者等は転写ターミネータ−
機能を示すH,polymorphaMOX遺伝子から
誘導されたDNA断ハを置いた。
第7図はS−遺伝子を含む構成を示す、。
2、 11.polymorphaの形質転換および+
1 S I3△9を発現するクローンのスクリーニング ++、polt7morpha  URA3g異株LR
9を上記プラスミドで形質転換した。次にこの酵母形質
転換体をポリクローン抗体を用いてl−I B S A
 Qの発現について直ちにスクリーニングした。免疫ス
クリニングとして本発明者等はウェスタンブロッティン
グ(ペルオキシダーゼ−タンパクMAまたはセンシテイ
ビテイ  J a 善−タンパク質A)を用いた。この
スクリーニング手順は、 ρolymorpha粗製抽出物タンパク質を含む血清
の強い交差反応性により相当に妨げられた。しかし、本
発明者等は発現した抗原を示すことができた。
第8図は、メタノール上ぐ培養した肝炎の遺伝子で形質
転換したIIl胞からのウェスタンブロッティングタン
パク質抽出物を示し、またS−タンパク質の期待した分
子間を有するもう一つの抗原バンドを示す。グルコース
上で培養した形質転換体から得た対照抽出物(F M 
D I−1ブ0モーターの抑制)はこのバンドを有しな
い。第8図に示した結果は、FMDI−(−9プロモー
ター、即ち最初のATGから−9の位置までプロモータ
ー機能を包含するDNA断片を消去することにより誘導
されたプロモーターを含む形質転換体から来ている1゜
本発明者等はまた、本発明者等の形質転換体でつくり出
されたSl−ヌクレアーゼマツピングm RN Aを試
験することによって6分析した。これらの結果は、形質
転換体が沢山のS−遺伝fmRNA種をつくり出してい
ること、および転写が抑制/脱抑制/誘導機構により厳
しく制御されていることをボす。
上記結果は、形質転換された細胞から誘導されたタンパ
ク質抽出物の陽性RIA試験により確証が与えられた。
この試験で、自然のままのS−タンパク質に対して方向
づけられた七ツクローン抗体を用いた。
例  3 FMDI−1プロモーター制御下で旧polymorp
haにおけるSchwanniomyces cast
elliから得られるα〜アミラーゼの発現と分泌。
■、ρolymorphaにおいて分泌タンパク質を発
現する可能性を調べるために、本発明者等は酵母s、 
caste + + 11から得られるα−アミラーゼ
遺伝子を選んだ。この遺伝子は56kdタンパク質をコ
ード化していて、これはS、Ca5tel I i i
において培地中に全部分泌される。この分泌過程tまタ
ンパク質のグリコジル化を伴なう。
本発明者等は、構造遺伝子およびそのターミネータ−を
包含するEcoRIfIi片を、本発明者等の発現プラ
スミド(第9図)中に挿入した。
11、ρ0Iy1+10rpHaをこのプラスミドで形
質転換し、その形質転換体を、α−アミラーゼの発現J
3よび分泌について、デンプン分解試験(デンプン−ヨ
ウ素平板上の輪九形成)または酵素反応速度試験キット
(α−アミラーゼHerkOteSt A )を使用し
て試験した。
これらの結果はFMDHプロモーターの制御下でα−ア
ミラーゼがつくられることをはつきり小している。しか
し、このタンパク質は培地の中に分泌される。第10図
は対数中期においてタンパク質の約90%が培地中に分
泌されることをボす。
デンプン−ヨウ素平板試験はこれら結果に確証を与えた
く第11図)。
これらデータはまた脱抑制条件下で高い発現レベルを(
qることが可能なことを示している。この系の特徴は、
バイオテクノロジーの応用面に対してとりわけ非常に貴
1であり重要である。即ち、外来タンパク質の合性が、
インデュリーとしてメタノールを添加しなくても、単に
培地中のグルコースを消費し尽しそして(または)グリ
セリンを添加することにより開始できる。このような容
易な方法で非常に効果的な発現を同時に与えることによ
り取り扱うことができて、バイオテクノロジー産業に応
用できる聞のタンパク質を生成しうる系は以前に提供さ
れたことはなかった。
別の研究で、MOXおよびDASのような他のL匹ユ肥
旦加プロモーターは脱抑制(i号に対しそれ程強く応答
しないことが示された。DASj[14゜ モーターの場合に、脱抑制条件下での発現は後転写制御
により更に減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は粗製タンパク質抽出物およびin VitrO
闘訳生成物の分析を示し、第2図はF M D H遺伝
子を包含するDNA断片の制限地図を示し、第3図はS
l−マツピングを示し、第4図は配列決定の概略を表わ
し、第5a図から第5C図はFMD)」遺伝子およびそ
の5’、3’制御領域のヌクレオチド配列を示し、第6
図および第7図はそれぞれブうスミドを示し、第8図は
ウェスタンブロッティングタンパク質抽出物を示し、第
9図はα−アミラーゼ遺伝子を発現するプラスミドを示
し、第10図はメタノール含有jR地上での形質転換体
の発育を示し、第11図は輪光の形成を示す。 健−」L−文−」S 1、 DOullla、 A、 L、、 vecnhu
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  Eckart  HRoggenkamp、  R
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l、l5olation  or  alcoh。 oxidase  and  two  other 
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l  28,563−573゜8ennctzen ■ nd la (1982)J hem

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ホルメートデヒドロゲナーゼ(FMDH)活性を
    有するタンパク質に対する構造遺伝子および制御領域を
    コードするDNA配列からなるDNA分子。
  2. (2)野生型FMDHタンパク質をコードする特許請求
    の範囲第1項記載のDNA分子。
  3. (3)組換えDNAテクノロジー技術によつてバイオテ
    クノロジーの特徴を向上させたタンパク質をコードする
    ように修飾された、特許請求の範囲第1項記載のDNA
    分子。
  4. (4)制御領域のプロモーターをコードする特許請求の
    範囲第1項記載のDNA分子。
  5. (5)組換えDNAテクノロジー技術によつて制御領域
    の特徴を改善するように修飾された、特許請求の範囲第
    4項記載のDNA分子。
  6. (6)第5図に示したヌクレオチド配列をもつ、特許請
    求の範囲第1項記載のDNA分子。
  7. (7)FMDH調節配列の調整の厳重な制御下で遺伝子
    を導くように外来遺伝子をコードするようにDNA配列
    と組み合わせる、特許請求の範囲第1項から第6項まで
    のいずれか1項に記載のDNA分子。
  8. (8)外来遺伝子は (イ)B型肝炎ウィルスS1−S2−S抗原、 (ロ)B型肝炎ウィルスS抗原、 (ハ)Schwanniomycescastelli
    iから得られるα−アミラーゼ、 (ニ)Schwanniomycescastelli
    iから得られるグルコアミラーゼ、 (ホ)Saccharomycescerevisia
    eから得られるインベルターゼ、 をコードする特許請求の範囲第7項記載のDNA分子。
  9. (9)分泌信号の遺伝情報を指定するDNA配列と結合
    させる、特許請求の範囲第1項から第8項までのいずれ
    か1項に記載のDNA分子。
  10. (10)分泌信号は、 Hansenulapolymorpha膜転座信号、
    なるべくはペロキシソームタンパク質メタノールオキシ
    ダーゼおよびジヒドロキシアセトンシンターゼから得ら
    れるちの、Schwanniomycescastel
    liiα−アミラーゼおよびグルコアミラーゼ信号、ま
    たはSaccharomycescerevisiae
    α−因子およびインベルターゼ信号である、特許請求の
    範囲第9項記載のDNA分子。
  11. (11)天然のDNAおよび(または)cDNAおよび
    (または)化学的に合成されたDNAから得られた、特
    許請求の範囲第1項から第10項のいずれか1項に記載
    のDNA分子。
  12. (12)特許請求の範囲第1項から第11項のいずれか
    1項に記載のDNA配列を含む組換え体ベクター。
  13. (13)特許請求の範囲第12項記載のベクターを含有
    する微生物。
  14. (14)なるべくはCandida、Hansenul
    aまたはPichia属の酵母である、特許請求の範囲
    第13項記載の微生物。
  15. (15)特許請求の範囲第1項から第11項までのいず
    れか1項に記載のDNA−分子を形質転換により取り込
    んだ、特許請求の範囲第14項記載の微生物。
  16. (16)DNA配列を微生物のゲノム中に組込んだ、あ
    るいは染色体外DNA分子として保持した、特許請求の
    範囲第14項または第15項記載の微生物。
  17. (17)高濃度の外来タンパク質に耐える、特許請求の
    範囲第14項から第16項のいずれか1項に記載の微生
    物。
  18. (18)特許請求の範囲第14項から第17項のいずれ
    か1項に記載の微生物を培養し、外来物質を回収し、公
    知の方法で精製する、有用物質の製造法。
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