JPH0673455B2 - プロキモシンの製造方法 - Google Patents

プロキモシンの製造方法

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JPH0673455B2
JPH0673455B2 JP30063292A JP30063292A JPH0673455B2 JP H0673455 B2 JPH0673455 B2 JP H0673455B2 JP 30063292 A JP30063292 A JP 30063292A JP 30063292 A JP30063292 A JP 30063292A JP H0673455 B2 JPH0673455 B2 JP H0673455B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はプロキモシン遺伝子を発現させる
発現型組換えプラスミドによる形質転換微生物を用いる
プロキモシンの製造方法に関する。より詳しくは、仔牛
プロキモシンcDNAの全配列を有し、coli
trpプロモーターの制御下に大腸菌宿主細胞内でプロ
キモシンcDNA全長を効率よく発現可能な新規な発現
型組換えプラスミドを大腸菌宿主微生物に形質転換によ
り導入し、得られる形質転換株を培養することにより、
プロキモシンを製造する方法に関する。
【0002】プロキモシンは仔牛第4胃から得られチー
ズ製造の際に牛乳を凝固させるのに用いられる一種のプ
ロテアーゼであるキモシンの前駆体蛋白質である。プロ
キモシンは分子量4万、アミノ酸残基数365よりな
り、そのN末端42個のアミノ酸よりなるペプチドが自
己消化により切断されてキモシンを生成する。最近では
微生物起源の凝乳酵素が見い出されて、キモシンに代替
しつつあるが、チーズ工業における仔牛キモシンに対す
る潜在的需要は依然として大きい。従って、仔牛キモシ
ンを組換えDNA技術を用いて微生物に生産させること
は遺伝子工学の実用面での目標のひとつと考えられてい
る。
【0003】本発明の主たる目的は宿主細胞中で
oli trpプロモーターの制御下に高い発現率でプ
ロキモシンcDNA全長の発現を可能にさせる新規な発
現プラスミドで宿主を形質転換し、形質転換株を培養す
ることによりプロキモシンを生産する方法を提供するこ
とである。
【0004】組換えDNA操作を用いて、プロキモシン
cDNAを大腸菌宿主細胞中で形質発現させ、プロキモ
シンを生産させる方法は既に公知である。例えば、西森
ら、Gene,19、337(1982)、特開昭58
−32896号(別府輝彦)、特開昭57−14128
7号(コラボラテイブ・リサーチ)はcolila
オペロンプロモーター制御下、プロキモシンが産生さ
れることを開示している。一方、coli trp
プロモーター制御下でも同様に、プロキモシンが産生さ
れることが、特開昭58−9687号(セルテック・リ
ミテッド)清水ら、農芸化学会講演要旨集2A−19
(1982)、特開昭58−38439号(別府輝彦)
に記載されている。特に、上記清水らの文献にはプロキ
モシンの全構造遺伝子がクローン化されて、col
trpプロモーターの制御下、大腸菌宿主細胞内で
発現するプラスミドpCR701が開示されている。こ
のプラスミドは全長約5.3KbでプロキモシンのcD
NAの全長がtrpプロモーターの下流trp L遺伝
子のリポゾーム結合位に挿入されている。図1にpCR
701の制限酵素地図を示す。SD配列とATG開始コ
ドンの間には次の14塩基が存在する。
【0005】 5′−AAGGGTATCGATAAGCTTATGGCT−3′ SD Met Ala プロキモシン このプラスミドで形質転換した大腸菌株coli
C600rk−mk−CPCR701)は微工研に寄託さ
れている(受託番号FERMBP264)。しかしなが
ら前述の西森らの文献中に記載されているように、pC
R701の発現率は他の公知のプラスミドpCR50
1、pCR601と比較して非常に低い。プロキモシン
蛋白の生産量は競合結合ラジオイムノアツセイ法(Co
mpetitive binding radioim
munoassay)の測定によると宿主細胞あたり約
700分子であり、免疫ブロッテング法の測定によると
細胞あたり約12,000分子であった。
【0006】本発明によれば、coli trp
ロモーター、オペレーター系とプロキモシンcDNA全
配列から成り、大腸菌宿主細胞内でtrpプロモーター
制御下、プロキモシンcDNA全長を発現可能な発現型
組換えプラスミドであって、該cDNAのN末端にAT
G開始コドンが接続されそして該プロモーター領域内の
SD配列とATG開始コドンとの間の塩基対が高発現率
を与えるように構成されていることを特徴とするプラス
ミドが提供される。
【0007】本発明によればまた、プラスミドpCR7
01のSD配列とATG開始コドンとの間を制限酵素に
よって切断し、再連結することにより該SD配列とAT
G開始コドンとの間の塩基対のたとえば種類及び/又は
数の如き構成を変化させ、より発現率の高い新規のプラ
スミドを得る方法が提供される。
【0008】前述の方法において、制限酵素による切断
後、一本鎖構造部分を修復して切断末端を再連結し、S
D配列とATG開始コドンとの間の距離をのばすこと
も、逆に一本鎖構造部分を除去して切断末端を再連結
し、SD配列とATG開始コドンとの間の距離を縮める
ことも可能であるが、好ましくは後者の手法(距離を縮
める)が用いられる。
【0009】本発明は、かくして得られる発現効率の高
い発現プラスミドを宿主細胞に形質転換法により導入
し、形質転換細胞を培養することからなるプロキモシン
の生産方法を提供するものである。
【0010】本発明において、用いられる宿主微生物
は、本発明の発現プラスミドを受容し、宿主細胞が増殖
して、プロキモシンを産生するものなら、特定の菌株に
限定されないが、実用的な理由から大腸菌C600由来
株の利用が好ましい。特に好ましくは、大腸菌co
li C600rk−mk−株が用いられる。本発明の方
法で生産されるプロキモシンは全てN末端にメチオニル
が付着したメチオニルプロキモシンであるが明細書中単
にプロキモシンと称する。
【0011】以下に好適な実施態様を例にして本発明を
より詳しく説明する。
【0012】プラスミドpCR711 プラスミドpCR701をまず、制限酵素Hind I
IIで切断する。一本鎖構造部分を有する両末端をDN
Aポリメラーゼを用いて修復する。修復された平滑末端
をT4 DNAリガーゼで連結する。これらの操作で、
SD配列−ATG開始コドン間の距離は4塩基対増加し
て、18塩基対となる。得られた新プラスミドpCR7
11はSD−ATG間の塩基配列以外pCR701と全
く同一である。SD配列とATG開始コドンとの間のD
NA配列はMaxam−Gilbert法で解析すると
以下の通りである。
【0013】 5′−AAGGGTATCGATAAGCTAGCTTATG−3′ SD Met pCR701からpCR711を構成する模様を図2に
示す。pCR711で形質転換した宿主細胞col
C600rk−mk−の内、アンピシリン耐性株を選
択すると、これらの株はプラスミドpCR711を保有
し、trpプロモーターの制御下でプロキモシンを産生
する。
【0014】プラスミドpCR712及びpCR713 プラスミドpCR701を前記と同様にHind II
Iで切断する。得られた一本鎖構造部位を有する末端を
ヌクレアーゼ(Nuclease)S1で除去する。続
いて平滑末端をT4 DNAリガーゼで再連結する。こ
の際切断条件の差違(主に、緩衝液の組成の違い)によ
りSD配列−ATGコドン間の長さの異なっているプラ
スミドpCR712又はpCR713が別個に生成す
る。両プラスミド共SD配列−ATGコドン間の塩基配
列以外はpCR701と全く同一である。新プラスミド
pCR712の該塩基配列をMaxam−Gilber
t法で解析すると次の通りである。
【0015】 又、新プラスミドpCR713の該塩基配列をMaxa
m−Gilbert法で解析すると次の通りである。
【0016】 pCR701からpCR712又はpCR713を構成
する模様を図2に示す。pCR712で形質転換した宿
主細胞coli C600rk−mk−の内アンピシ
リン耐性株を選択する。これらの株はプラスミドpCR
712を保有し、trpプロモーターの制御下でプロキ
モシンを産生する。同様に、pCR713を保有する形
質転換株coli C600rk−mk−(pCR7
13)もプロキモシンを産出する。
【0017】プラスミドpCR714 プラスミドpCR712を制限酵素cla Iで切断
し、dGTP,dCTPの存在下、DNAポリメラーゼ
を用いて斯くて切断された一本鎖構造部分を部分的に修
復し、例えば、CG部位のみを修復し、突出した末端を
有するままT4DNAリガーゼで再連結するとプラスミ
ドpCR714が得られる。これら一連の操作で、pC
R712のSD−ATGコドン間の塩基数が2減少して
6塩基対となる。この部位以外はpCR712と全く同
一である。pCR714のSD配列とATGコドンとの
間の塩基配列はMaxam−Gilbert法で解析す
ると次の通りである。
【0018】 pCR712からpCR714を構成する模様を図2に
示す。pCR714で形質転換した宿主細胞col
C600rk−mk−の内アンピシリン耐性株を選択
すると、これらの株はpCR714を保有し、trp
ロモーターの制御下でプロキモシンを産生する。
【0019】発現実験 プラスミドpCR711、712、713、714を保
有する大腸菌coli C600rk−mk−は通常
の培養技術によって生育させることができる。使用する
培地の例は、周知のL−B培地、M9培地などであり、
これらの培地中、細胞密度が1012細胞/lに到達する
まで培養し、培養後、菌体抽出液を調製する。抽出液を
競合的ラジオイムノアツセイ法(binding co
mpetitive radioimmunoassa
y)又は蛋白ブロッテング法により分析した結果、いず
れの場合にも、菌体中にプロキモシンと同一分子量で免
疫的にも同一の蛋白質が生成していることが認められ
る。定量的な分析から、各プラスミド保有株のプロキモ
シン産生能を算出したところ、pCR712株が最高の
発現率を示し(細胞当り約30万分子のプロキモシン:
蛋白ブロテイング法により測定)、新プラスミドpCR
701株に比べて産生能が約25倍になっているという
驚くべき事実が見い出される。他のプラスミド含有株の
発現率はpCR712》pCR701≧pCR711>
pCR714>pCR713の順である。以上の結果よ
り、pCR701系列のプラスミドのプロキモシン発現
効率は必ずしもSD配列とATG開始コドンとの間の距
離だけによらず塩基配列そのものに依存することは明白
である。
【0020】生成された微生物由来のプロキモシンは酸
性pHにさらすことによって活性キモシンへと活性化す
ることができる。
【0021】本発明を以下の実施例によりさらに詳しく
説明するが、様々な変更又は修正が本発明の技術範囲内
で許されることを理解すべきである。
【0022】
【実施例】
実施例 実施例中常に用いられるTEN緩衝液はトリス塩酸20
mM、NaCl 50mM、EDTA 1mMを含みp
Hは7.5である。形質転換及び発現実験に用いる栄養
培地は次の組成を有する。
【0023】 L−Broth/l(pH7.2〜7.4) Bacto−Trypton 10g Yeast Extract 5g グルコース 1g NaCl 5g M9−Broth/l NaHPO4 6g KH2PO4 3g NaCl 5g NH4Cl 1g CaCl2 15mg MgSO4・7H2O 0.1g Bl(チアミンHCl) 0.2g casamino acid 2.5g グルコース 5g 3β−インドリルアクリル酸 15mg (3β−indolylacrylic acid) アンピシリン 50mg 実施例1 プラスミドpCR711の組み立て プラスミドpCR701 10μg(32μl)をHi
nd III(30単位、5μl)、Hind III
緩衝液5μl、H2O 53μlから成る総量100μ
lの反応溶液中、37℃で2時間保温(インキュベー
ト)することによりHind IIIで切断した。生成
DNAをエタノールで沈殿させ、20μlのTE溶液に
溶解した。次にHind IIIで消化されたpCR7
01 4μg(8μl)、DNAポリメラーゼI(Kr
enowの断片)(1.5単位、1μl TEN)、ポ
リメラーゼ緩衝液4μl、5mM dNTP(4μl
TEN)、H2O 23μlから成る総量40μlの反
応溶液を30℃で10分間保温することによりHind
IIIで切断された一本鎖部分を修復した。反応はフ
ェノール処理により停止し、フェノールをエーテル抽出
により除去し、生成DNAはエタノールで沈殿させた。
沈殿物を20μlの水に溶解した。この溶解液(4μg
のDNAを含む)にT4 DNAリガーゼ(3.6単
位、4μl)、3mM ATP、リゲエーション緩衝液
8μlを加え最終容量を40μlとした。これを22℃
で一夜保温した。生成物をエタノールで沈殿させ、40
μl TEに溶解した。形質転換は宿主coli
C 600rk−mk−をNorgardの方法(Nor
gard,et al,Gene,、279(197
8)に従って転換した。
【0024】コンピテントな(DNA取り込み能を有す
る)細胞を調製し、これに前述のDNA溶解液を加え、
処理し、形質転換反応を完了させた後、アンピシリン5
0μg/mlを含有するL培地で生育させ、アンピシリ
ン耐性形質転換株を採取した。これらの株coli
C 600rk−mk−(pCR711)はプラスミド
pCR711を保有する。
【0025】実施例2 プラスミドpCR712の組み
立て 実施例1で得られたpCR701のHind III消
化物1μg(2μl)、Nuclease S1(50
単位、1μl)、Nuclease S1緩衝液5μ
l、H2O 42μlから成る総量50μlの反応溶液
を16℃で2時間保温した。この反応で用いた(X1
0)Nuclease S1緩衝液の組成は2.5M
NaCl、0.5M AcONa、10mM ZnSO
4、5%グリセロールでpH4.5である。反応をフェ
ノール処理により停止し、フェノールをエーテル抽出に
より除去し、生成DNAをエタノールで沈殿させた。沈
殿を19μl H2Oに溶解した。このDNA 1μg
(19μl)、T4 DNAリガーゼ(0.9単位、1
μl)、3mM ATP 3μl、50%PEG 60
00(4μl)、リゲーション緩衝液3μlから成る総
量30μlの反応液を22℃で90分間保温した。こう
して再連結されたDNAは実施例1と同様に、宿主
coli C 600rk−mk−に形質転換により導入
された。得られたアンピシリン耐性形質転換株、
oli C 600rk−mk−(pCR712)はプラ
スミドpCR712を保有する。この株は微工研に受託
番号FERMBP−502号として寄託された。
【0026】実施例3 プラスミドpCR713の組み
立て 実施例1で得られたpCR701のHind III消
化物1μg(2μl)、Nuclease S1(50
単位、1μl)、Nuclease S1緩衝液5μ
l、H2O 42μlから成る総量50μlの反応溶液
を22℃で30分間保温した。この反応で用いた緩衝液
の組成は実施例2の場合と若干異なっている。即ち、
0.3M AcONa、0.5M NaCl、10mM
ZnSO4から成りpH4.6である。反応をフェノ
ール処理により停止し、フェノールをエーテル抽出によ
り除去し、生成DNAをエタノールで沈殿させた。この
DNA3μg(20μl TEN)、3mM ATP
(8μl)、T4 DNAリガーゼ(3.6単位、4μ
l)、リゲーション緩衝液8μlから成る総量40μl
の反応液を22℃で一夜保温した。生成DNAをエタノ
ールで沈殿させ、沈殿を40μlに溶解した。再連結さ
れたDNAは実施例1と同様に、宿主coli
600rk−mk−に形質転換により導入された。得ら
れたアンピシリン耐性形質転換株、coli
600rk−mk−(pCR713)はプラスミドpCR
713を保有する。
【0027】実施例4 プラスミドpCR714の組み
立て 実施例4で得られたpCR701 2μg(15μ
l)、cla I(18単位、3μl)、cla I緩
衝液5μl、H2O 27μlから成る総量50μlの
反応液を37℃で2時間保温して、pCR701をcl
a Iで消化した。生成物をエタノールで沈殿させ、4
1.5μl H2Oに溶解した。この溶液に20mM
dCTP(1.25μl)、20mM dGTP(1.
25μl)、DNAポリメラーゼI(Klenow断
片)(1.5単位、1μl)、ポリメラーゼ緩衝液(5
μl)を加え、総量50μlとして、30℃で10分間
保温した。反応をフェノール処理により停止し、フェノ
ールをエーテル抽出により除去し、生成DNAをエタノ
ールで沈殿させ、更に沈殿生成物を28μlのH2Oに
溶解させた。この溶液に、3mM ATP(6μl)、
4 DNAリガーゼ(1.8単位、2μl)、リゲー
ション緩衝液(4μl)を加え、最終容量40μlとし
22℃で一夜保温した。生成DNAをエタノールで沈殿
させ、沈殿を40μlに溶解させた。再連結されたDN
Aを実施例1と同様に、宿主coliC 600r
k−mk−に形質転換により導入した。得られたアニピシ
リン耐性形質転換株、coli C 600rk
k−(pCR714)はプラスミドpCR714を保
有する。
【0028】実施例5 発現実験 プラスミドpCR711、pCR712、pCR71
3、pCR714を保有する形質転換株をLB培地中、
37℃で一夜培養した後、培養物1mlを10mlの新
鮮なM9培地に接種し、1時間培養した。それに15μ
g/mlの3−ベータ−インドールアクリル酸を添加
し、3時間培養した。培養により大腸菌は4.0×10
8細胞mlの密度まで生育した。培養後、遠心分離によ
り集菌し、これを1mM PMSF(フェニルメチルス
ルホニルフルオライド)を含有するPBS緩衝液(20
mHリン酸ナトリウム緩衝剤中150mMの塩化ナトリ
ウムを含むpH7.0)3mlに懸濁させた。この懸濁
液に250mMのEDTA(60μl)と10mg/l
のリゾチーム(30μl)を加え0℃で30分間保温し
た。生成したスフエロプラスト(speroplas
t)を音波で破壊し、これに尿素を加えて、尿素の最終
濃度を8Mとした。細胞処理溶解物(cell lys
ate)を37℃で1時間保温した。これを30000
rpmで30分間遠心分離にかけた後、上澄液をpBS
緩衝液に透析し、透析液に競合結合ラジオイムノアツセ
イ(binding competitive rad
ioimmunoassay)を適用した。標準的な手
法は例えば、西森らGene,19、337(198
2)に記載されている。
【0029】前記の音波処理した無細胞抽出液を4M尿
素で処理し、遠心分離した後、SDSゲル電気泳動にか
けた。移動した蛋白をニトロセルローゼ上に転写し、プ
ロキモシン抗体と結合するバンドをオートラジオグラフ
で検出した(蛋白ブロテイング法)。いづれのプラスミ
ドを保有する大腸菌についても、標品プロキモシンに対
応するバンドが観察された。この帯の密度と標品のそれ
と比較することにより定量的にプロキモシンの量が算出
された。
【0030】プロキモシン産生能はpCR712》pC
R701≧pCR711>pCR714>pCR713
の順で基準のpCR701と比べるとpCR712は実
に約25倍の発現効果を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はプラスミドpCR701の制限酵素地図
である。
【図2】図2はプラスミドpCR701、pCR71
1、pCR712、pCR713、pCR714のSD
配列とATG開始コドンとの間の塩基配列とpCR70
1から他のプラスミドを構成するフローチャートを示
す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C12R 1:19) (72)発明者 柳田 昇 神奈川県横浜市榎ケ丘10−9 日本ゼオン 青葉寮 (56)参考文献 特開 昭58−9687(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大腸菌(coli)宿主微生物に、
    プロキモシンのcDNA全配列と、coli tr
    プロモーターの制御下にプロキモシンのcDNA全長
    を発現可能なcoli trpプロモーターオペレ
    ーター系から成り、ATG開始コドンが該cDNAのN
    −末端に結合しており、そして該プロモーター領域内の
    SD配列とATG開始コドンとの間の塩基対が GTATCGAT CATAGCTA から成る発現型組換えプラスミドを形質転換により導入
    し、そして得られる形質転換株を培養することを特徴と
    するプロキモシンの製造方法。
  2. 【請求項2】 発現型組換えプラスミドがプラスミドp
    CR712である請求項1記載の方法
JP30063292A 1992-10-14 1992-10-14 プロキモシンの製造方法 Expired - Lifetime JPH0673455B2 (ja)

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