JPH06121673A - Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を生産する実質上純粋な細胞 - Google Patents

Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を生産する実質上純粋な細胞

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JPH06121673A
JPH06121673A JP3133482A JP13348291A JPH06121673A JP H06121673 A JPH06121673 A JP H06121673A JP 3133482 A JP3133482 A JP 3133482A JP 13348291 A JP13348291 A JP 13348291A JP H06121673 A JPH06121673 A JP H06121673A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素遺
伝子を導入した形質転換細胞、該酵素のアミノ酸配列を
コードする塩基配列をもつΔ4−3−ケトステロイド−
5β−還元酵素遺伝子DNA及び該形質転換細胞を培養
してΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を生産
する方法。 【効果】Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素遺
伝子を導入した形質転換細胞を用いることにより、効率
よくΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を量産
することができる。該酵素は、例えばステロイド代謝関
連医薬品開発のための材料、ステロイドホルモンの不活
化剤、診断薬としてのモノクローナル抗体やポリクロー
ナル抗体などの抗体作成用の抗原などとして有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はΔ4−3−ケトステロイ
ド−5β−還元酵素を生産する実質上純粋な細胞、Δ4
−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を発現する実質
上純粋なDNA及びΔ4−3−ケトステロイド−5β−
還元酵素の製造方法に関するものである。さらに詳しく
いえば、本発明は、例えばステロイド代謝関連医薬品開
発のための材料、ステロイドホルモンの不活化剤、診断
薬としてのモノクローナル抗体やポリクローナル抗体な
どの抗体作成用の抗原などとして利用可能なΔ4−3−
ケトステロイド−5β−還元酵素を、遺伝子組換え技術
により効率よく生産する形質転換細胞、ラット肝臓由来
のΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素のアミノ
酸配列をコードする塩基配列をもつΔ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素遺伝子DNA及び前記形質転換
細胞を用いて、効率よくΔ4−3−ケトステロイド−5
β−還元酵素を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コレステロールは細胞内において、細胞
膜やオルガネラ膜などの構成成分をなしており、細胞の
生存上不可欠な物質であって、その80〜90%が肝臓
において胆汁酸に代謝され、肝汁中に排泄されるととも
に、副腎や性腺においてステロイドホルモンに転換され
様々な生理作用を及ぼしたのち、肝臓などで代謝され、
尿中に排泄されることが知られている。このようなコレ
ステロールからの胆汁酸代謝経路及びステロイドホルモ
ン合成経路においては、種々の酵素が関与しており、そ
の中で、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素
は、ステロイド骨格の4位の二重結合をA/Bcisに
還元する反応を触媒する重要な酵素であることが知られ
ている[「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミス
トリー(J.Biol.Chem.)」第240巻、第
2396〜2401ページ(1965年)]。例えば、
反応式
【化1】 (式中のNADPH2及びNADPは、それぞれニコチ
ンアデニンジヌクレオチドリン酸の還元型及び酸化型で
ある)で示されるように、Δ4−3−ケトステロイドと
NADPH2とから、3−ケト−5βH−ステロイドと
NADPとを生成する反応を触媒する。このΔ4−3−
ケトステロイド−5β−還元酵素が触媒する反応として
は、
【化2】
【化3】 に示される種々の反応が例示される。このような性質を
有するΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素は、
例えばステロイド代謝関連医薬品開発のための材料、ス
テロイドホルモンの不活化剤、診断薬としてのモノクロ
ーナル抗体やポリクローナル抗体などの抗体作成用の抗
原などとして有用であることが期待される。診断薬とし
ては、例えばこのΔ4−3−ケトステロイド−5β−還
元酵素に対するモノクローナル抗体を用いて該酵素を測
定することにより、該酵素欠損症の診断が可能である。
このΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素は動物
の肝臓に分布していることが知られており、これまでラ
ット肝臓から抽出精製することが試みられている[「ジ
ャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J.
Biol.Chem.)」第259巻、第7519〜7
524ページ(1984年)、同第260巻、第713
7〜7141ページ(1985年)]。しかしながら、
ラット肝臓から抽出する方法においては、生体内の他の
類似のきょう雑物を含有し、かつ得られるΔ4−3−ケ
トステロイド−5β−還元酵素の量が極めて少ないた
め、高純度標品を得ることが困難であり、したがって該
酵素を用いて、新しい医薬品や診断薬を開発する研究を
積極的に進めることができないのが実状である。そのた
め、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を効率
よく生産する微生物や動物細胞の開発が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、新しい医薬品や診断薬の開発などに有用
なΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を効率よ
く生産する微生物や動物細胞を開発し、これらを用いて
該酵素を量産する方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記目的を達
成するために鋭意研究を重ねた結果、ラット肝細胞より
調製されたmRNAを基にして得られたcDNAライブ
ラリーの中から、該酵素を発現する遺伝子DNAをスク
リーニングし、次いでこのDNAを用いて発現ベクター
を構築したのち、適当な細胞(微生物又は動物細胞)に
導入して形質転換細胞を作出し、これを培地で培養する
ことにより、該Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元
酵素を効率よく量産しうることを見い出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明は、Δ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素を発現するDNAを有する組換
えプラスミドによって形質転換された細胞であることを
特徴とするΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素
を生産する実質上純粋な細胞、図1で表されるアミノ酸
配列をコードする塩基配列を有することを特徴とするΔ
4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を発現する実
質上純粋なDNA、及び前記の形質転換された細胞であ
るΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を生産す
る実質上純粋な細胞を培地に培養し、次いでその培養物
からΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を採取
することを特徴とするΔ4−3−ケトステロイド−5β
−還元酵素の製造方法を提供するものである。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を
生産する形質転換細胞を作出するのに用いられるΔ4−
3−ケトステロイド−5β−還元酵素を発現する遺伝子
DNAは、肝細胞、例えばラット肝細胞より調製された
mRNAを基にして得られるcDNAライブラリーの中
からスクリーニングすることにより得ることができる。
【0007】次に、このΔ4−3−ケトステロイド−5
β−還元酵素を発現する遺伝子DNAを得る具体的な方
法について例示すると、まず、ラット肝細胞からmRN
Aを調製する。このmRNAを調製する方法としては、
例えば摘出したラット肝組織を破砕したのち、これにグ
アニジウム液などを加えてホモジェナイズ処理を行い、
次いで高分子DNAを分断し、さらに、適当な処理を施
して全RNAを回収する。次に、これをオリゴ(dT)
−セルロースカラムに付して、polyAテールをもつ
RNAのみを溶出させて、poly(A)+RNAを調製
する方法を用いることができる。
【0008】次に、このようにして得られたpoly
(A)+RNAからcDNAライブラリーを作成するが、
それにはまず、該poly(A)+RNAに、例えばdN
TPs(dATP、dGTP、dCTP、dTTPの等量
混合物)とオリゴ(dT)と逆転写酵素とを作用させて
第一鎖を合成したのち、RNaseH及びDNAポリメ
ラーゼIで第二鎖を合成する。次にEcoRIメチラー
ゼで遺伝子に内在するEcoRIサイトをメチル化した
のち、T4DNAポリメラーゼを用いて平滑末端とな
し、次いでこの両末端にEcoRIリンカーを付着させ
てから、制限酵素EcoRIで消化し、これを電気泳動
にかけて、cDNAをサイズ分画するとともに、過剰に
加えたリンカーを除去する。
【0009】次いでこのようにして得られたcDNAを
用いて遺伝子ライブラリーを作成し、その中から目的遺
伝子DNAをスクリーニングするが、その方法について
は特に制限はなく、従来慣用されている方法を用いるこ
とができる。例えばmRNAを基にして得られた該cD
NAをクローニング用ベンターに連結させ、cDNAラ
イブラリーを作成する。一方、Δ4−3−ケトステロイ
ド−5β−還元酵素のポリクローナル抗体や、該酵素の
アミノ酸配列におけるある部分の塩基配列に相当する1
5〜25塩基長のアイソートプや非放射性化合物で標識
されたDNAプローブを作成し、これらを用いて、該c
DNAライブラリーの中から目的遺伝子をスクリーニン
グすればよい。このcDNAライブラリーとしては、市
販品のラット肝cDNAライブラリーを用いることもで
きる。
【0010】次に本発明の実施例で用いた方法について
説明すると、クローニング用ベクターとしてファージベ
クターλgt11及びλZAPを用い、前記cDNAの
中からできるだけ大きいサイズのフラクションのcDN
Aをこれらに連結し、λgt11ベクターに組み込んだ
cDNAライブラリー及びλZAPベクターに組み込ん
だcDNAライブラリーを作成した。そして、まずλg
t11ライブラリーを、あらかじめ用意していたポリク
ローナル抗体を用いてスクリーニングを行い、約10
0,000個のプラークより8個のポジティブプラーク
λ2、λ4、λ5、λ7、λ9、λ11、λ12、λ13を得たの
ち、クローニングを行い、それぞれのクローンについ
て、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素標品の
リジルエンドペプチダーゼ処理により得られたK6ペプ
チドに対応する合成DNAをプローブとしてサザン・ブ
ロット(Southern blot)解析を行ったと
ころ、λ4を除くすべてのクローンに対して、1.8kbp
位置にハイブリダイズするバンドが検出されたことか
ら、λ4以外のクローンは該酵素の翻訳領域を少なくと
も一部は含んでいることが確認された。また、この1.
8kbpのcDNAインサートをプローブとしてラット肝
由来のpoly(A)+RNAのノーザン・ブロット(N
orthern blot)解析を行ったところ、該酵
素のmRNAのサイズは約3.5kbpであることが判明し
た。
【0011】次に、このmRNAのサイズと比較して、
得られたポジティブクローンのサイズは小さかったた
め、λ11のインサートをプローブとしてλZAPライブ
ラリーのスクリーニングを行い、3'側に約100bp長
いポジティブクローンZ8を得た。しかしながら、この
Z8のDNAシーケンスより導かれたタンパクの分子量
は34,000となり、Δ4−3−ケトステロイド−5β
−還元酵素精製標品の分子量よりかなり小さく、またC
OS細胞にこのcDNAクローンZ8をトランスフェク
トしたところ、目的の酵素タンパクの発現はみられなか
った。
【0012】これらのことから、該cDNAクローンZ
8は不完全なクローンであると思われるので、次に、プ
ライマー・エクステンデッド(Primer Exte
nded)ライブラリー及びランダム・ヘキサプライミ
ング(Random Hexapriming)ライブ
ラリーをλ11インサートをプローブとしてスクリーニン
グを行い、8個のポジティブクローンH23−1、H2
3−2、H23−3、H241、H251、E23、E
24及びE43を得た。これらの中でH241が最も長
い該酵素の翻訳領域をもっているので、このcDNAク
ローンH241をプラスミドpSVLに図3に示すよう
に組み込み、プラスミドpSV5β−241(当該プラ
スミドはエシェリヒア・コリMV1184pSV5β−
241として保持せしめた:FERM P−1221
9)から成る発現ベクターを構築したのち、COS細胞
に導入して形質転換された細胞COS−pSV5β−2
41を作出し、培養したところ、得られたタンパク質は
図4の写真で示すように、Δ4−3−ケトステロイド−
5β−還元酵素の抗体と反応することが確認され、また
アンドロステンジオンを基質として酵素活性を調べたと
ころ、明らかに酵素活性(比活性:2.5pmol/min/mg
タンパク)を示すことが確認された。
【0013】したがって、該cDNAクローンH241
はΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を発現す
るDNAであることが判明し、このものは、図1で表さ
れるアミノ酸配列をコードする図2で示される塩基配列
を有しており、この図2において、その5'側上流には
開始コドン、例えばMetをコードするATGを有して
いてもよいし、その3'側下流には終止コドン、例えば
TGAを有していてもよい。また配列表の配列番号1
に、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素遺伝子
DNAの全塩基配列を示す。このものは全長3189bp
でpolyAテールは欠けており、かつ約2000bpの
3'非翻訳領域を有している。またこれより導かれた酵
素タンパクは327のアミノ酸より構成された分子量3
7376のものであり、かつラット肝由来のΔ4−3−
ケトステロイド−5β−還元酵素の精製標品をリジルエ
ンドペプチダーゼ処理して得られた図5で示す6個のペ
プチドフラグメントK6、K10、K15、K16、K
17、K19のアミノ酸配列をすべて含んでいることが
確認された。
【0014】本発明においては、cDNAライブラリー
からスクリーニングして得られたΔ4−3−ケトステロ
イド−5β−還元酵素を発現するDNAは、実施例で示
すようにプラスミドに直接組み込み発現ベクターを構築
してもよいし、あるいはいったん適当なプラスミドに組
み込み、宿主微生物に導入し、この形質転換された宿主
微生物から、例えばマニアティス(Maniatis)
らの方法などに従って、Δ4−3−ケトステロイド−5
β−還元酵素遺伝子DNAを含む組換えプラスミドを調
製し、この組換えプラスミドと発現用ベクターを適当な
制限酵素を用いて処理し、それぞれΔ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素遺伝子を含むDNA断片及びベ
クター断片を得たのち、それぞれ接着末端をアニーリン
グし、適当なDNAリガーゼを用いて結合させることに
より、発現ベクターを構築してもよい。
【0015】この発現ベクターの構築に用いられるプラ
スミドの種類については特に制限はなく、使用する宿主
細胞の種類によって適宜選ばれる。例えば宿主細胞とし
て、エシェリヒア属に属するエシェリヒア・コリ(E.
coli)、例えばE.coliDHI、同HB10
1、同MV1184、同MV1304、同W3110、
同C600株などを用いる場合にはプラスミドpINI
やpINIIIなどが、バチルス・ズブチルスを用いる場
合には、例えばプラスミドpTUB218やpTUB2
85などが、サッカロマイセス・セレビシアなどの酵母
を用いる場合は、例えばプラスミドpAM82などが好
ましく使用される。
【0016】一方、宿主細胞として、サル腎(COS)
細胞、チャイニーズハムスターオバリー(CHO)細
胞、CHO−dhfr(葉酸還元酵素欠損)株細胞など
の動物細胞を用いる場合には、SV40ウイルスの後期
プロモーターで外来遺伝子を発現させるウイルスベクタ
ー、例えばプラスミドpSVLやpSV2−dhfrな
どを好ましく使用することができる。
【0017】発現ベクターを前記の宿主に導入する方法
については、例えば宿主細胞がエシェリヒア属に属する
微生物の場合は、例えばカルシウムイオンの存在下に導
入してもよいし、コンピテントセル法を用いて導入して
もよく、またバチルス属に属する微生物の場合には、コ
ンピテントセル法やプロトプラスト法、あるいはマイク
ロインジョン法が用いられる。宿主微生物への発現ベク
ター導入の有無についての選択は、該ベクターの薬剤耐
性マーカーに基づく選択培地で該微生物を培養して生育
する微生物を選択し、Δ4−3−ケトステロイド−5β
−還元酵素を生産する実質上純粋な細胞を得る。
【0018】一方、宿主細胞がCOSやCHOなどの動
物細胞の場合は、例えばリン酸カルシウム法やエレクト
ロポレーション法などが用いられる。また、発現ベクタ
ーが導入された動物細胞を選択するには薬剤耐性などが
利用される。薬剤耐性遺伝子は発現ベクター内に組み込
んでもよいし、別に薬剤耐性遺伝子発現ベクターを構築
し、両ベクター混合物によるコトランスフェクションを
行い、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を生
産する実質上純粋な細胞を得る。
【0019】このようにして形質転換された細胞の培養
については、該細胞が微生物の場合には、該微生物の生
育に必要な炭素源や窒素源などの栄養源や無機成分など
を含む培地中において行うことができる。該炭素源とし
ては、例えばグルコース、デンプン、ショ糖、モラッ
セ、デキストリンなどが、窒素源としては、例えばペプ
トン、肉エキス、カゼイン加水分解物、コーンスチープ
リカー、硝酸塩、アンモニウム塩などが、無機成分とし
ては、例えばナトリウム、カリウム、カルシウム、マグ
ネシウム、コバルト、亜鉛、マンガン、鉄などの陽イオ
ンや塩素、硫酸、リン酸などの陰イオンを含む塩が挙げ
られる。
【0020】培養の形態は液体培養が好ましく、工業的
には深部通気撹拌培養を行うのが有利である。培養温度
は、微生物が生育し、Δ4−3−ケトステロイド−5β
−還元酵素が生産される範囲で適宜選ばれるが、エシェ
リヒア属に属する微生物の場合は、通常20〜40℃の
範囲の温度で選ばれる。培養時間は条件により左右され
るが、該酵素が最高収量に達する時間を見計らって適当
な時期に培養を終了すればよく、通常12〜27時間程
度である。
【0021】このようにして培養したのち、Δ4−3−
ケトステロイド−5β−還元酵素は菌体を含む培養液を
そのまま採取して分離、精製すればよく、また、Δ4−
3−ケトステロイド−5β−還元酵素が菌体内に存在す
る場合には、得られた培養物をろ過又は遠心分離などの
手段により菌体を回収し、次いでこの菌体をボールミル
や超音波による機械的破砕方法やリゾチームなどの酵素
的破砕方法で破砕し、必要に応じてキレート剤や界面活
性剤を添加してΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元
酵素を可溶化して分離採取し、精製すればよい。精製方
法については、例えばΔ4−3−ケトステロイド−5β
−還元酵素含有溶液を減圧濃縮、膜濃縮、硫安や硫酸ナ
トリウムなどでの塩析処理、メタノールやエタノール、
アセトンなどの親水性有機溶媒での分別沈殿などの手段
を適宜選択し、組み合わせて沈殿を得たのち、さらにこ
のΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を含有す
る沈殿物を、必要に応じて、水又は緩衝液に溶解し、透
析膜にて透析して、より低分子量の不純物を除去しても
よく、また、吸着剤やゲルろ過剤などによるイオン交換
クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、ゲルろ
過法などにより精製してもよい。このようにして得られ
た実質上純粋なΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元
酵素は必要に応じて凍結乾燥することができる。
【0022】一方、形質転換された細胞がCOS細胞や
CHO細胞などの動物細胞の場合には、従来慣用されて
いる動物細胞の組織培養の手段を用いて培養すればよ
く、例えばダルベッコ変法イーグルMEM培地と10重
量%程度のウシ胎児血清を含有する培養器、簡便にはシ
ャーレに、形質転換体を104個/cm2程度播種して、通
常30〜37℃の温度で2〜6日間程度培養したのち、
公知の酵素の分離、回収手段を用いて、目的のΔ4−3
−ケトステロイド−5β−還元酵素を含む溶液を回収す
ればよい。このようにして得られたΔ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素含有溶液は、前記の形質転換微
生物の培養の場合と同様にして精製することにより、実
質上純粋なΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素
が得られる。
【0023】本発明方法で得られるΔ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素はNADPH2の存在下、ステ
ロイド骨格の4位の二重結合をA/Bcisに還元する
反応を触媒する性質を有し、例えばステロイド代謝関連
医薬品開発のための材料、ステロイドホルモンの不活化
剤、診断薬としてのモノクローナル抗体やポリクローナ
ル抗体などの抗体作成用の抗原として有用である。特に
Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素に対するモ
ノクローナル抗体は、該酵素欠損症の診断薬として期待
できる。
【0024】なお、本発明明細書に記載の塩基配列の記
号及びアミノ酸配列の記号は、当該分野における慣用略
号に基づくもので、それらの例を以下に列記する。ま
た、すべてのアミノ酸はL体を示すものとする。 DNA:デオキシリボ核酸 A:アデニン T:チミン G:グアニン C:シトシン Ala:アラニン Arg:アルギニン Asn:アスパラギン Asp:アスパラギン酸 Cys:システイン Gln:グルタミン Glu:グルタミン酸 Gly:グリシン His:ヒスチジン Ile:イソロイシン Leu:ロイシン Lys:リジン Met:メチオニン Phe:フェニルアラニン Pro:プロリン Ser:セリン Thr:スレオニン Trp:トリプトファン Tyr:チロシン Val:バリン
【0025】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:3189塩基対 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:mRNAに対するcDNA 起源:ラット肝臓由来のものに基づく合成 配列の名称:Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵
素遺伝子
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。 調製例1 poly(A)+RNAの調製 摘出されたラット肝組織2gを液体窒素中で破砕し、4
0mlの6Mグアニジンイソチオシアネート中でホモジナ
イズしたのち、18.5ゲージの太さの注射針を通して
高分子DNAを切断し粘度を下げ、次いでホモジネート
を3分の1容の5.7M塩化セシウムと0.1M EDT
A(pH7.5)を含む溶液上に重層し、35,000rp
m、25℃で18時間遠心分離処理した。遠心分離後、
沈殿物を水3mlに溶解し、等量のフェノール/クロロホ
ルムで処理し、水層を別の試験管に取り、10分の1容
の3M酢酸ナトリウム及び2.5倍容のエタノールを加
えて遠心分離処理し、沈殿物を集め、減圧乾燥して粗R
NA200mgを得た。この粗RNAを1.5mlの水に溶
解後、65℃で5分間保温し、急冷して1.5mlの40m
Mトリス−塩酸(pH7.6)、1.0M NaCl、2mM
EDTA、0.2%SDS溶液を加えた。次いで、この
溶液全量を20mMトリス−塩酸(pH7.6)、0.5M
NaCl、1mMEDTA及び0.1%SDSで平衡化し
た75mgのオリゴ(dT)−セルロース(ファルマシア
社製)カラムに吸着させたのち、10mlの同じ溶液で洗
浄後、5mlの20mMトリス−塩酸(pH7.6)、0.1M
NaCl、1mMEDTA及び0.1%SDS溶液でpo
ly(A)+RNA以外のRNAを溶出させた。次に10
mMトリス−塩酸(pH7.5)、1mMEDTA、0.05%
SDSの溶液でpoly(A)+RNAを溶出させ、始め
に溶出してくる1mlを分画した。これに10分の1容の
3M酢酸ナトリウム及び2.5倍容のエタノールを加
え、−20℃で一晩放置し、15,000rpm、30分の
遠心分離処理で沈殿を集め、減圧乾燥した。このように
してpoly(A)+RNA200μgを得た。
【0031】調製例2 オリゴ(dT)プライムλgt
11ライブラリーの調製 調製例1で得たpoly(A)+RNAを2μg/μlに
なるように水に溶解し、その2.5μlをマイクロチュ
ーブに移し、65℃で5分間加熱し、急冷したのちに、
これに50mMトリス−塩酸(pH8.3)、10mMMgC
l2、140mMKCl、10mMジチオスレイトール及び
2mMのdNTPs(dATP、dGTP、dCTP、d
TTPの等量混合物)、5μgのオリゴ(dT)(ファ
ルマシア社製)と1.5単位の逆転写酵素(宝酒造社
製)を加え、全量を20μlとし、42℃で1時間反応
させた。その反応液に80mMトリス−塩酸(pH7.
5)、200mMKCl、10mMMgCl2、25μg/m
lBSA、RNaseH(宝酒造社製)60単位及びD
NAポリメラーゼI(ベーリンガーマンハイム社製)5
単位を加えて総量を150μlにし、12℃で1時間反
応させたのち、22℃で1時間反応させた。次いで、2
0μlの0.25M EDTA溶液と10μlの10%
SDS溶液を加えて反応を停止したのち、等量のフェノ
ール/クロロホルムを加え、10,000rpmで5分間遠
心分離処理し、水層を分取した。次に、この水層に、等
量の4M酢酸アンモニウムと2倍量のエタノールを加
え、15,000rpmで15分間遠心分離処理し、沈殿物
を集め減圧乾燥したのち、この沈殿物に100mMトリス
−塩酸(pH8.0)、10mMEDTA、80μMS−ア
デノシルメチオニン、100μg/mlBSA及び2単位
のEcoRIメチラーゼ(プロメガバイオテック社製)
を加え、10μlとし、37℃で1時間反応させた。反
応後、反応液に40μlの水を加え、等量のフェノール
/クロロホルムで処理し、遠心分離処理により分取した
水層に、等量の4M酢酸アンモニウムと2倍量のエタノ
ールを加え、−70℃で15分間放置したのち、15,
000rpmで15分間遠心分離後の沈殿物に67mMトリ
ス−塩酸(pH8.8)、6.7mMMgCl2、16.6mM硫
酸アンモニウム、10mM2−メルカプトエタノール、
6.7μM EDTA、0.167%BSA、各750μ
M dATP、dGTP、dCTP、dTTP及びT4
DNAポリメラーゼ(宝酒造社製)4単位加え、全量を
12μlとし、37℃で1時間反応させた。次いで等量
のフェノール/クロロホルム液で処理し、エタノール沈
殿し、遠心分離処理によって沈殿物を回収し、減圧乾燥
した。
【0032】一方、EcoRIリンカー1μgに、50
mMトリス−塩酸(pH7.6)、10mMMgCl2、10mM
ジチオスレイトール、0.1mMスペルミジン、0.1mME
DTA、1mMATP及び3単位のT4ポリヌクレオチド
カイネース(宝酒造社製)を加え、全量を10μlと
し、37℃で30分間反応させた。次いで、これをT4
DNAポリメラーゼ処理後の前記サンプルに全量加え、
さらに60単位のT4リガーゼ(ファルマシア社製)を
加え、14℃で一晩反応させたのち、この反応液に10
0mMNaCl、50mMトリス−塩酸(pH7.5)、10m
MMgCl2、7mM2−メルカプトエタノール、100μ
g/mlBSA及び250単位のEcoRIを加え、全量
40μlにて、37℃で2時間反応させた。この反応液
を1%低融点アガロースゲルにて分画し、600〜20
00ベースのDNAを含むゲルを回収したのち、65℃
で10分間保温し、ゲルを融解後、これに等量のフェノ
ールを加え、10分間氷冷してから、15,000rpm、
4℃で10分間遠心分離処理した。得られた水層に等量
のフェノールを加え、この操作を繰り返したのち、水層
をクロロホルムで2回処理し、10分の1容の3M酢酸
ナトリウム及び2.5倍容のエタノールを加え、−70
℃に放置し、次いで15,000rpmで15分間遠心分離
処理したのち、沈殿を75%エタノールで2回洗浄し、
減圧乾燥した。次に、この乾燥沈殿に、ラムダファージ
ベクターλgt11(ストラトジーン社製)アーム1μ
gを加え、ライゲーションキット(宝酒造社製)を用い
て、26℃で10分間反応させたのち、さらにインビト
ロパッケージングキット(ストラトジーン社製)を用い
て反応させた。このようにして得られたラムダファージ
ベクターλgt11ライブラリーはエシェリヒア・コリ
Y1090(ストラトジーン社製)に感染させ、総数を
調べたところ、1×106pfu(plaque form
ing unit)から成っていた。
【0033】調製例3 λZAPライブラリーの調製 調製例2におけるラムダファージベクターλgt11の
代わりにラムダファージベクターλZAPを用いた以外
は、調製例2と同様にしてλZAPライブラリーを調製
した。
【0034】調製例4 ランダムプライムλgt11ラ
イブラリーの調製 調製例2におけるオリゴ(dT)の代わりにランダムプ
ライマー(宝酒造社製)を用いた以外は、調製例2と同
様にしてランダムプライムλgt11ライブラリーを調
製した。
【0035】実施例1 調製例2のλgt11ライブラリーについて、Δ4−3
−ケトステロイド−5β−還元酵素のcDNAを選択す
るために、まず、該酵素特異的ポリクローナル抗体を用
いてスクリーニングを行った。すなわち、調製例2で得
られたオリゴ(dT)プライムλgt11ライブラリー
1×105クローンを、エシェリヒア・コリY1090
を指示菌として、1.5%寒天培地(1リットル当た
り、バクトトリプトン10g、バクトイーストエキスト
ラクト5g、NaCl10gを含有)上にひらき、LB
プレート上の溶菌したプラーク上に、10mMIPTGに
浸しておいたニトロセルロース膜を乗せ、さらに3時間
培養して、ニトロセルロース膜上にタンパク質を移し
た。次いで、この膜をTBST[50mMトリス−塩酸
(pH8.0)、150mMNaCl、0.05%Tween
20]でリンスしたのち、20%ウシ胎児血清−TBS
T液中にて、室温で30分間インキュベイトした。
【0036】次に、該膜を、ポリクローナル抗体を20
%ウシ胎児血清−TBST液で50倍希釈した溶液中で
12時間反応させたのち、TBST液で10分間3回洗
浄後、「125I」−抗マウス抗体を20%ウシ胎児血清
−TBST液で500倍に希釈した液と2時間反応させ
た。次いで、この膜をTBST液で10分間5回洗浄し
たのち、通風乾燥して一晩オートラジオグラムを行っ
た。シグナルの出た位置の培地をくり抜き、SM液
[0.1M NaCl、8mMMgSO4、50mMトリス−
塩酸(pH7.5)、0.01%ゼラチン]1mlに懸濁し、
希釈してLBプレート上にひらきなおし、同じ手順でス
クリーニングを繰り返してプラークを純化して、8個の
クローンλ2、λ4、λ5、λ7、λ9、λ11、λ12、λ13
を得た。さらに、これらのクローンを、それぞれLBプ
レートにひらきなおし、LBプレート上の溶菌したプラ
ークをニトロセルロース膜上に移し、膜を0.5M N
aOHと1.5M NaCl溶液で5分間、3M酢酸ナ
トリウム溶液(pH5.5)で5分間処理したのち、80
℃で減圧下に2時間乾燥した。次に、この膜をビニール
袋に入れ、6倍濃度SSC(1倍:150mMNaCl、
15mMクエン酸ナトリウム)、1倍デンハルト液(0.
02%フィコール、0.02%ポリビニルピロリドン、
0.02%BSA)、0.5%SDSを含む溶液10ml中
で28℃、4時間保温した。次いで、溶液を除いてか
ら、図6で示す5'末端を32Pでラベルした20塩基か
らなる合成DNA50mgを加え、28℃で一晩ハイブリ
ダイズさせたのち、この膜を6倍SSC、0.1%SD
S溶液で、28℃にて2回洗浄し、次いで通風乾燥して
一晩オートラジオグラムを行い、ポジティブに反応した
7つのクローンλ2、λ5、λ7、λ9、λ11、λ12、λ13
を得た。
【0037】次に、これらのクローンをLBプレートに
ひらき、それぞれのLBプレートに、1枚につき15ml
のSM液を加えて、ファージをSMに浸潤させ、試験管
に上層寒天とともに移し、8,000rpmで10分間遠心
分離処理したのち、上澄に60単位のDNaseI(宝
酒造社製)及びRNaseA(シグマ社製)100μg
を加え、37℃で30分間保温した。これに等量の20
%ポリエチレングリコールと2.5M NaClを加
え、1時間氷冷したのち、15,000rpmで20分間遠
心分離処理し、沈殿物を得た。この沈殿物を0.5mlの
SM液に懸濁し、等量のクロロホルムを加えて処理し、
遠心分離後の水層に密度が1.15になるように塩化セ
シウムを加えたのち、これを、密度が1.6(2ml)、
1.5(3ml)、1.4(3ml)になるように塩化セシウ
ムを加えたSMの溶液上に重層し、30,000rpmで3
時間遠心分離処理した。遠心分離後、密度1.5と1.4
の間に表れるファージを含むバンドを分取し、トリス−
塩酸(pH7.5)に溶解し、40,000rpmで1時間遠
心分離処理によって沈殿物を得た。この沈殿物を、20
mMEDTA、0.5%SDS、50μg/mlプロテアー
ゼK(シグマ社製)で、65℃、1時間処理し、次いで
この反応液に等量のフェノールを加え、遠心分離後の水
層を等量のフェノール/クロロホルムで処理し、再度遠
心分離後の水層をクロロホルムで処理したのち、水層に
10分の1容の3M酢酸ナトリウムと2.5倍容のエタ
ノールを加え−70℃に15分放置した。続いて15,
000rpmで15分間の遠心分離処理して沈殿物を回収
したのち、この沈殿物を75%エタノールで2回洗浄
し、減圧乾燥してから、5μg/mlRNaseAを含む
水50μlに溶かし、その10μlをH緩衝液[Man
iatisら、Molecular Cloning、
104、Cold SpringHarbor(198
2)]中においてEcoRI消化して挿入断片を調べる
と、約3.0kbpの最長の断片を有するΔ4−3−ケトス
テロイド−5β−還元酵素遺伝子クローンが得られ、消
化後に得られた約3.0kbpの挿入断片を低融点アガロー
スゲル電気泳動により回収した。次に、この挿入断片を
EcoRIで完全に消化して、1.8kbpと1.2kbpの挿
入断片を得た。この1.8kbp挿入断片をプローブとし
て、調製例1で得られたpoly(A)+RNAのノーザ
ン・ブロット解析を行ったところ、該酵素のmRNAの
サイズは約3.5kbpであることが判明し、このmRNA
のサイズと比較して、前記クローンはサイズが小さく、
不完全クローンであることが分かった。
【0038】実施例2 実施例1で得られたクローンは不完全クローンであった
ため、調製例3で得られたλZAPライブラリー及び調
製例4で得られたランダムプライムλgt11ライブラ
リーについて、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元
酵素の完全なcDNAを選択するために、実施例1で得
られたcDNAクローンを用いてスクリーニングを行っ
た。すなわち、λZAPライブラリー及びランダムプラ
イムλgt11ライブラリーそれぞれ約2×105クロ
ーンをエシェリヒア・コリXL1−Blue及びY10
90を指示菌として、1.5%LB寒天培地(1リット
ル当たり、バクトトリプトン10g、バクトイーストエ
キストラクト5g、NaCl10gを含有)上にひら
き、LBプレート上の溶菌したプラークをナイロン膜上
に移し、この膜を0.5M NaOH、1.5M NaC
l溶液で5分間、3M酢酸ナトリウム溶液(pH5.5)
で5分間処理したのち、80℃減圧下で2時間乾燥し
た。
【0039】次いで、この膜をビニール袋に入れ、5倍
濃度SSC(1倍:150mMNaCl、15mMクエン酸
ナトリウム)、5倍デンハルト液(1倍:0.02%フ
ィコール、0.02%ポリビニルピロリドン、0.02%
BSA)、50mMリン酸ナトリウム(pH6.5)、0.1
%SDS(ラウリル硫酸ナトリウム)、250μg/ml
サケ精子DNA、20%ホルムアミドを含む溶液10ml
中で、37℃にて4時間保温した。溶液を除いてから、
これに、5'末端を32Pでラベルした約1.8kbp及び1.
2kbpのDNA挿入断片プローブ(108cpm/μg;実
施例1で得られたファージクローンをEcoRI制限酵
素にて完全消化して得られた1.8kbp及び1.2kbpのD
NA断片を用いた)20ngを加え、37℃で一晩ハイブ
リダイズさせたのち、この膜を2倍SSC、0.1%S
DS溶液で室温にて3回、37℃にて10分間洗浄し、
通風乾燥して一晩オートラジオグラムを行った。次に、
シグナルの出た位置の培地をくり抜き、SM液[0.1
M NaCl、8mMMgSO4、50mMトリス−塩酸(p
H7.5)、0.01%ゼラチン]1mlに懸濁し、希釈し
てLBプレート上にひらきなおし、同じプローブでスク
リーニングを繰り返してプラークを純化して、20クロ
ーンを得た。さらにこのクローンをエシェリヒア・コリ
XL1−Blueに感染させ、LB寒天培地プレート
(13cm×9cm)を2枚にひらいたのち、1枚につき1
5mlのSM液を加えて、ファージをSMに浸潤させ、試
験管に上層寒天とともに移し、8,000rpmで10分間
遠心分離処理した。上澄に60単位のDNaseI(宝
酒造社製)及びRNaseA(シグマ社製)100μg
を加え、37℃で30分間保温した。これに等量の20
%ポリエチレングリコールと2.5M NaClを加
え、1時間氷冷したのち、15,000rpmで20分間遠
心分離処理し、沈殿物を得た。この沈殿物を0.5mlの
SM液に懸濁し、等量のクロロホルムを加えて処理し、
遠心分離後の水層に密度が1.15になるように塩化セ
シウムを加えたのち、これを、密度が1.6(2ml)、
1.5(3ml)、1.4(3ml)になるように塩化セシウ
ムを加えたSMの溶液上に重層し、30,000rpmで3
時間遠心分離処理した。遠心分離後、密度1.5と1.4
の間に表れるファージを含むバンドを分取し、トリス−
塩酸(pH7.5)に溶解し、40,000rpmで1時間遠
心分離処理によって沈殿物を得た。
【0040】この沈殿物を、20mMEDTA、0.5%
SDS、50μg/mlプロテアーゼK(シグマ社製)
で、65℃、1時間処理し、次いでこの反応液に等量の
フェノールを加え、遠心分離後の水層を等量のフェノー
ル/クロロホルムで処理し、再度遠心分離後の水層をク
ロロホルムで処理し、水層に10分の1容の3M酢酸ナ
トリウムと2.5倍容のエタノールを加え−70℃に1
5分放置した。続いて15,000rpmで15分間の遠心
分離処理して沈殿物を回収したのち、この沈殿物を75
%エタノールで2回洗浄し、減圧乾燥してから、5μg
/mlRNaseAを含む水50μlに沈殿を溶かし、そ
の10μlをH緩衝液[Maniatisら、Mole
cular Cloning、104、Cold Sp
ringHarbor(1982)]中においてEco
RI消化して挿入断片を調べると、実施例1で得られた
クローンよりも3'端に100bpの長い断片を有するク
ローンと、5'端に100bp長い断片を有するΔ4−3−
ケトステロイド−5β−還元酵素遺伝子クローンがそれ
ぞれ得られ、消化後に得られたそれぞれの挿入断片を低
融点アガロースゲル電気泳動により回収した。次いでこ
れらのクローンについて、pBluescript p
hagemidに変換して制限酵素地図を作成した。得
られた2クローンとも同一の制限酵素地図を示す部分を
もつものであり、それぞれをZ8及びH241と命名し
た。この2つのクローンの中で、H241はcodin
g regionをすべて含む完全なクローンであっ
た。しかしZ8をCOS細胞にトランスフェクトしたと
ころ目的の酵素タンパクの発現はみられなかった。
【0041】実施例3 実施例2で得られたクローンp5β−241(H24
1)を用いて、XbaIで完全消化したのち、50mMト
リス−塩酸(pH8.0)中にバクテリアアルカリホスフ
ァターゼ(東洋紡績社製)を0.5単位加え、65℃で
1時間反応させた(以下BAP処理と略す)。反応液を
フェノール/クロロホルム液で2回処理したのち、水層
に10分の1容3M酢酸ナトリウム及び2倍容のエタノ
ールを加え、遠心分離処理してベクターを回収した。ゲ
ルから回収した挿入断片とXhoI消化したベクターp
SVL(ファルマシア社製)を、ライゲーションキット
(宝酒造社製)を用いて連結させ、プラスミドpSV5
β−241と命名した。100mlのLB培地(1リット
ル当たり、バクトトリプトン10g、バクトイーストエ
キストラクト5g、NaCl10g含有)で培養した対
数増殖期のエシェリヒア・コリMV1184(宝酒造か
ら購入)を集菌し、40mlの氷冷した30mM酢酸カリウ
ム、100mMRbCl、10mMCaCl2、50mMMn
Cl2及び15%グリセリン(pH5.8)で懸濁したの
ち、0℃で5分間放置後遠心分離して集菌し、さらに、
4mlの10mMMOPS、75mMCaCl2、10mMRb
Cl及び15%グリセリン(pH6.5)に懸濁してコン
ピテント細胞とした。この大腸菌懸濁液200μlにラ
イゲーションしたプラスミドpSV5β−241のDN
A溶液20μlを加え、0℃で30分間放置したのち、
これにLB培地800μlを加え、37℃、1時間保温
し、アンピシリン50ng/mlを含有するLB寒天プレー
トにまき、一晩培養して形質転換体エシェリヒア・コリ
MV1184pSV5β−241を得た。このプラスミ
ドpSV5β−241にて形質転換されたエシェリヒア
・コリMV1184 pSV5β−241を工業技術院
微生物工業技術研究所に「微工研菌寄第12219号、
FERM P−12219」として寄託した。
【0042】次いで、形質転換した単一の白コロニーを
50μg/mlアンピシリンを含む2mlのLB培地で一晩
培養し、遠心分離処理により集菌した。これに1mg/ml
リゾチーム(シグマ社製)を含む50mMトリス−塩酸
(pH8.0)、50mMEDTA(pH8.0)、15%ショ
糖0.6mlを加え、37℃で15分間反応させたのち、
10%SDS12μlを加え混ぜ合わせ、次いで5M酢
酸カリウム60μlを加え、0℃で30分間放置した。
その後、15,000rpmで10分間遠心分離処理し、上
澄に等量のフェノール/クロロホルムを加えて処理し、
水層をエーテルで2回処理してから、2倍容のエタノー
ルを加え、−70℃で15分間放置したのち、15,0
00rpmで15分間遠心分離処理して沈殿物を回収し、
75%エタノールで2回洗浄後、減圧乾燥した。次に、
この沈殿物をRNaseA5μg/mlを含む水に溶き、
XbaIで消化して挿入断片を含むクローンを選別し
た。このクローンを含む単一コロニーをアンピシリン5
0μg/mlを含むLB培地6mlにて37℃で一晩培養
後、その5mlを500mlのLB液に植菌し、37℃で培
養した。対数増殖期の菌液に20μg/mlのクロラムフ
ェニコールを加え、さらに一晩培養したのち、6,00
0rpmで10分間の遠心分離処理して集菌し、次いで、
これに8%ショ糖、10%トリトンX、25mMEDT
A、50mMトリス−塩酸(pH8.0)及び0.25Mトリ
ス−塩酸(pH8.0)を含む溶液15mlに溶解した10m
g/mlのリゾチーム1.5mlを加え、加熱により溶菌させ
た。さらに、14,000rpmで30分間の遠心分離後の
上澄に、等量のフェノール/クロロホルムを加えて処理
し、水層に10分の1容の3M酢酸ナトリウムと2倍容
のエタノールを加えて、−70℃で15分放置したの
ち、3,000rpmで15分間遠心分離処理して沈殿物を
回収した。
【0043】この沈殿物に21mlのトリス−塩酸(pH
7.4)を加えて溶解し、塩化セシウム20g及び10m
g/mlのエチジウムブロマイド1mlを加え、50,000
rpm、4℃にて一晩遠心分離処理して閉環状プラスミド
DNAを分取したのち、これにエチジウムブロマイドを
除くために等量のブタノールを加えて遠心分離処理し、
さらに水層を2回ブタノールを加えて処理した。そのサ
ンプルを0.2M NaClを含んだトリス−塩酸(pH
7.4)で洗浄したCL4Bセファロースゲル(ファル
マシア社製)にてゲルろ過し不純物を除いたのち、2倍
容のエタノールを加えて、−70℃で15分間放置し、
次いで3,000rpmで30分間遠心分離処理し、沈殿物
を75%エタノールで2回洗浄後乾燥し、濃度を1μg
/μlになるように調製した。得られたプラスミドか
ら、全領域にわたって塩基配列を決定するに当たり、こ
の遺伝子内を各制限酵素で消化し、各プラスミドpBl
uescriptと連結し、エシェリヒア・コリXL−
Blueを宿主菌として常法により形質転換した。挿入
の確認された単一クローンを50μg/mlアンピシリン
と0.01%チアミンを含む2倍YT培地(1リットル
当たり、バクトトリプトン16g、バクトイーストエキ
ストラクト10g、NaCl5gを含有)10mlに植菌
し、37℃で1時間培養してからヘルパーファージM1
3KO7(宝酒造社製)を6×108pfu感染させ、一晩
培養したのち、10,000rpmで10分間遠心分離後の
上澄に、5分の1容のPEG−NaCl溶液(20%ポ
リエチレングリコール6000、2.5M NaCl)
を加え、室温に15分間放置した。次いで、15,00
0rpmで10分間の遠心分離後の沈殿物に、5μg/ml
RNaseAを含む水を加えて溶解し、室温に15分間
放置したのち、等量のフェノールで処理した。遠心分離
後の水層をフェノール/クロロホルムで処理し、水層に
10分の1容の3M酢酸ナトリウム及び2倍容のエタノ
ールを加え−70℃に15分間放置したのち、15,0
00rpmで15分間遠心分離後の沈殿物を75%エタノ
ールで2回洗浄し、減圧乾燥した。このようにして得た
DNAを、ExoIII/Mung・bean nucl
ease deletion system[タカラ社
製:Gene,28,351−359(1984)]及
びSequense Kit(United Stat
es Biochemical社製)を用いて、Δ4−
3−ケトステロイド−5β−還元酵素をコードする領域
付近の塩基配列を求めた。図1にそのアミノ酸配列を、
図2に該アミノ酸配列をコードする塩基配列示す。
【0044】この結果から、Δ4−3−ケトステロイド
−5β−還元酵素遺伝子は978塩基から成り、326
残基のアミノ酸をコードする遺伝子であり、開始コドン
MetをコードするATGから始まり、Met−Asn
−Leu−Ser−Thr−Alaをコードする5'−
ATG AAC CTC AGC ACT GCA−
3'の塩基配列を有し、かつC末端側アミノ酸配列が−
Pro−Phe−His−Asp−Glu−Tyrをコ
ードする5'−CCA TTT CAT GACGAA
TAC−3'の塩基配列を有し、TGAの終止コドン
からなる塩基配列を有するラット由来のΔ4−3−ケト
ステロイド−5β−還元酵素遺伝子であるポリペプチド
をコードする塩基配列を含むDNA断片であることが確
認された。このようにして得られたΔ4−3−ケトステ
ロイド−5β−還元酵素遺伝子を含むDNAの全塩基配
列を、配列表の配列番号1に示す。
【0045】実施例4 実施例3で得られたΔ4−3−ケトステロイド−5β−
還元酵素遺伝子を挿入したベクターが目的とする酵素活
性を発現することを確認するために、動物細胞で発現さ
せるベクターを構築した。まず、Δ4−3−ケトステロ
イド−5β−還元酵素遺伝子を含むクローンp5β−2
41のXbaI−XbaI断片(1.9kbp)を「サイエ
ンス(Sience)」第234巻、第1258〜12
61ページ(1986年)に従い、プラスミドpSVL
発現ベクターに組換えた。この組換えに当たり、まずク
ローンp5β−241のDNA10μgをH緩衝液(前
出)中において15単位のXbaIで37℃で2時間消
化して切断したのち、低融点アガロースゲル電気泳動に
かけ、DNA断片を抽出精製乾燥した。また、これとは
別に、プラスミドpSVL(ファルマシア社製)DNA
3μgをM緩衝液[Maniatisら、Molecu
lar Cloning、104、Cold Spri
ng Harbor(1982)]中で、8単位のXb
aIを加え、30℃で2時間反応させた。反応後、BA
P処理(前述)し、約1.9kbpのDNA断片とライゲイ
ションキットを用いて連結した。これをエレコトロポレ
ーション法でCOS7細胞にトランスフェクトした。
【0046】実施例5 COS細胞によるΔ4−3−ケトステロイド−5β−還
元酵素の発現を確認した。25mMトリス−塩酸(pH7.
4)、137mM NaCl、5mM KCl、0.7mM
CaCl2、0.5mM MgCl2及び0.6mM Na2H
PO4から成る緩衝液(以下、TBSと略称する)17
5μlに、DEAE−デキストラン(ファルマシア社
製)4mgと前記のライゲイションしたDNA10μgを
加えた。このDEAE−デキストラン/DNA混合液
を、10%ウシ胎児血清を含むD−MEM培地(ジプコ
社製)で培養されたCOS7細胞(1×108個)に加
えて、常法によるエレコトロポレーション法でCOS7
細胞にトランスフェクトした。次いで同一培養液を使用
して、5%CO2濃度、37℃で細胞培養した。この培
養物についてΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵
素活性の測定を行った。トランスフェクトしたCOS7
細胞を60時間培養したのち、細胞を集めFurueb
isuらの方法(Biochim.Biophys.A
cta、912、110〜114)に従い、反応プロダ
クトの量を測定した。すなわち、トランスフェクト後、
60時間培養したCOS7細胞を0.1Mリン酸緩衝液
(pH7.4)中へホモジナイズして、10,000rpm、
10分間遠心分離し、その上澄に、100mMトリス−塩
酸(pH7.4)、0.6μmolNADPH及び0.25μmo
lの基質(アンドロステンジオン、コルチゾン、7α−
ヒドロキシ−4−コレスタン−3−オン)を加え、37
℃で2時間反応させたのち、エタノール1mlを加えて反
応を停止させ、さらに石油エーテル5mlを加えて反応産
物を抽出し、この反応産物をガスクロマトグラフィー
[カラム:ケミカルボンディドタイプのメチルシリコン
キャピラリー(島津社製、モデルCBP1−M50−0
25、0.25×50m)、カラム温度:290℃、イ
ンジェクションポイント:320℃]にて分析した。ま
た、Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素に対す
る抗血清を用いたウエスタン・ブロッティング法により
免疫反応性を確認した。その結果、それぞれの基質に対
して5β−反応産物を検出することができた。一方、p
SVLベクターのみをトランスフェクトしたCOS7細
胞では、全くΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵
素を検出できなかった。さらに、ウエスタン・ブロッテ
ィングの結果、抗体に反応するタンパク質を確認し(図
4)、これを精製して分子量が37000で、アンドロ
ステンジオンを基質とし、還元型NADPから5β−ア
ンドロステンジオンとNADPを生成する反応を触媒す
るΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を得た。
【0047】
【発明の効果】本発明によると、ラット肝由来のmRN
Aを基にして得られたcDNAライブラリーの中から、
Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素を発現する
DNAをスクリーニングし、これを用いて構築された発
現ベクターを細胞に導入することにより得られた形質転
換細胞は、効率よくΔ4−3−ケトステロイド−5β−
還元酵素を生産する。該酵素は、例えばステロイド代謝
関連医薬品開発のための材料、ステロイドホルモンの不
活化剤、診断薬としてのモノクローナル抗体やポリクロ
ーナル抗体などの抗体作成用の抗原などとして有用であ
る。また、本発明により、Δ4−3−ケトステロイド−
5β−還元酵素の全アミノ酸配列及びこのアミノ酸配列
をコードする遺伝子DNAの塩基配列が決定できたの
で、該酵素の基質特異性の変換や耐熱性向上などのプロ
テインエンジニアリングが可能となった。
【0048】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元
酵素タンパク質のアミノ酸配列を示す図である。
【0049】
【図2】図2は図1のアミノ酸配列をコードするΔ4−
3−ケトステロイド−5β−還元酵素遺伝子DNAの塩
基配列を示す図である。
【0050】
【図3】図3はプラスミドpSV5β−241の構築を
示す図である。
【0051】
【図4】図4はCOS−pSV5β−241において発
現されたタンパク質のSDS−PAGE及びMab−5
βを用いたウエスタン−ブロット解析結果を示す写真図
である。
【0052】
【図5】図5はラット肝由来のΔ4−3−ケトステロイ
ド−5β−還元酵素標品をリジルエンドペプチダーゼ処
理して得られたペプチドフラグメントのアミノ酸配列を
示す図である。
【0053】
【図6】図6は、実施例1において、λgt11ライブ
ラリーからΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素
のcDNAをスクリーニングするのに用いたDNAプロ
ーブの塩基配列を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】図4はCOS−pSV5β−241において発
現されたタンパク質のSDS−PAGE及びMab−5
βを用いたウエスタン−ブロット解析結果を示す図であ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C12N 5/10 C12R 1:91) (C12N 9/02 C12R 1:91)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵
    素を発現するDNAを有する組換えプラスミドによって
    形質転換された細胞であることを特徴とするΔ4−3−
    ケトステロイド−5β−還元酵素を生産する実質上純粋
    な細胞。
  2. 【請求項2】形質転換された細胞がプラスミドpSV5
    β−241によって形質転換されたものである請求項1
    記載の細胞。
  3. 【請求項3】プラスミドpSV5β−241によって形
    質転換された細胞がCOS−pSV5β−241である
    請求項2記載の細胞。
  4. 【請求項4】図1で表されるアミノ酸配列をコードする
    塩基配列を有することを特徴とするΔ4−3−ケトステ
    ロイド−5β−還元酵素を発現する実質上純粋なDN
    A。
  5. 【請求項5】塩基配列が図2で表されるものである請求
    項4記載のDNA。
  6. 【請求項6】Δ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵
    素を発現するDNAを有する組換えプラスミドによって
    形質転換された細胞であるΔ4−3−ケトステロイド−
    5β−還元酵素を生産する実質上純粋な細胞を培地に培
    養し、次いでその培養物からΔ4−3−ケトステロイド
    −5β−還元酵素を採取することを特徴とするΔ4−3
    −ケトステロイド−5β−還元酵素の製造方法。
  7. 【請求項7】形質転換された細胞がプラスミドpSV5
    β−241によって形質転換されたものである請求項6
    記載のΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元酵素の製
    造方法。
  8. 【請求項8】プラスミドpSV5β−241によって形
    質転換された細胞がCOS−pSV5β−241である
    請求項7記載のΔ4−3−ケトステロイド−5β−還元
    酵素の製造方法。
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