JPH07155183A - 組換えプラスミドベクター、バチルス属細菌、およびブタ成長ホルモンの製造方法 - Google Patents

組換えプラスミドベクター、バチルス属細菌、およびブタ成長ホルモンの製造方法

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JPH07155183A
JPH07155183A JP5339300A JP33930093A JPH07155183A JP H07155183 A JPH07155183 A JP H07155183A JP 5339300 A JP5339300 A JP 5339300A JP 33930093 A JP33930093 A JP 33930093A JP H07155183 A JPH07155183 A JP H07155183A
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growth hormone
gene
porcine growth
bacillus
sequence
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JP5339300A
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English (en)
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Kunihiko Yamashita
邦彦 山下
Takayuki Ikeda
隆幸 池田
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 天然型ブタ成長ホルモンを、簡単な工程で効
率よく、多量且つ安価に得る。 【構成】 枯草菌α−アミラーゼなどのバチルス属細菌
分泌蛋白質のシグナル配列をコードする遺伝子領域とそ
の下流側に位置するブタ成長ホルモン構造遺伝子領域と
からなる雑種ブタ成長ホルモン遺伝子と、前記雑種ブタ
成長ホルモン遺伝子の上流に枯草菌などのバチルス属細
菌で機能し得るプロモーターを含有する組換えプラスミ
ドベクター。前記ベクターにより、低プロテアーゼ枯草
菌などのバチルス属細菌を形質転換し、得られた形質転
換株を培養すると、多量のブタ成長ホルモンが得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブタ成長ホルモンをコ
ードする遺伝子を含む組換えプラスミドベクター、この
ベクターで形質転換されたバチルス属細菌、およびこの
バチルス属細菌によるブタ成長ホルモンの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ブタ成
長ホルモンは、ブタの脳下垂体好酸球性細胞から分泌さ
れ、191個のアミノ酸残基からなる分子量約2200
0のタンパク質である。ブタ成長ホルモンは、成長促進
作用、乳量増加作用などの生理活性を有することから、
ブタの成長促進剤として利用できる。
【0003】一方、ブタ成長ホルモンを生産する方法と
して、ブタの脳下垂体から抽出する方法が知られてい
る。しかし、この方法は生産性が低い。
【0004】また、遺伝子組換え手法を用いた大腸菌に
よりブタ成長ホルモンを生産する方法も知られている。
しかし、この方法には、以下ような問題がある。すなわ
ち、遺伝子の5′領域に翻訳開始コドンATGを必要と
するため、産出するホルモン蛋白質のN末端に余分なメ
チオニン残基が結合し、天然型とは異なるメチオニル−
ブタ成長ホルモンが産出される。また、大腸菌では、菌
体内生産が行われるため、ブタ成長ホルモン分子内の2
か所のシステイン−システイン結合が形成されない。し
たがって、生産物をそのまま使用することができず、メ
チオニン残基を除去しシステイン−システイン結合を形
成させる反応工程が必要となる。さらに、大腸菌を宿主
とする方法では、多量の発熱物質がブタ成長ホルモンに
混入する。そのため、多大な精製設備を必要とする。
【0005】従って、本発明の目的は、ブタに対してそ
のまま適用できる安全な天然型のブタ成長ホルモンを直
接且つ多量に効率よく産出させることのできる組換えプ
ラスミドベクターを提供することにある。
【0006】本発明の他の目的は、前記ベクターで形質
転換され、天然型ブタ成長ホルモンを多量に分泌生産す
るバチルス属細菌を提供することにある。
【0007】本発明のさらに他の目的は、天然型ブタ成
長ホルモンを、簡単な工程で効率よく、多量且つ安価に
得ることができるブタ成長ホルモンの製造方法を提供す
ることにある。
【0008】
【発明の構成】本発明者らは、優れた安全性と、多量の
蛋白質を菌体外に分泌生産する能力を有するバチルス属
細菌に着目して鋭意検討した結果、バチルス属細菌が分
泌する蛋白質のシグナル配列(シグナルペプチド)をコ
ードする遺伝子とブタ成長ホルモンの成熟蛋白質をコー
ドする遺伝子とを有する組換えベクターを構築し、この
ベクターにより形質転換されたバチルス属細菌を培養す
ると、N末端に余分なメチオンニン残基が結合せず、分
子内にシステイン−システイン結合が形成された天然型
のブタ成長ホルモンが効率よく大量に分泌生産されるこ
とを見出し、本発明を完成した。
【0009】すなわち、本発明は、(1) バチルス属細菌
分泌蛋白質のシグナル配列をコードする遺伝子領域とそ
の下流側に位置するブタ成長ホルモン構造遺伝子領域と
からなる雑種ブタ成長ホルモン遺伝子と、前記雑種ブタ
成長ホルモン遺伝子の上流にバチルス属細菌で機能し得
るプロモーターを含有する組換えプラスミドベクター、
(2) 前記組換えプラスミドベクターにより形質転換され
たバチルス属細菌、および(3) 前記バチルス属細菌を培
養し、産出されたブタ成長ホルモンを回収するブタ成長
ホルモンの製造方法を提供する。
【0010】前記バチルス属細菌分泌蛋白質のシグナル
配列としては、枯草菌(バチルス・サブチリス)、バチ
ルス・アミロリキファシエンス、バチルス・リケニホル
ミスなどのバチルス属細菌が分泌する蛋白質のシグナル
配列であればよく、例えば、α−アミラーゼ、アルカリ
プロテアーゼ、中性プロテアーゼ、レバンシュークラー
ゼなどのシグナル配列が挙げられる。前記シグナル配列
のうち、特に枯草菌のα−アミラーゼのシグナル配列が
好適に用いられる。
【0011】前記シグナル配列をコードする遺伝子は、
バチルス属細菌において、効率的に機能する。これらの
遺伝子は、前記蛋白質をコードする遺伝子から調製して
もよく、また、前記蛋白質のシグナル配列部分のアミノ
酸配列からその塩基配列を決定し、化学合成してもよ
い。
【0012】前記シグナル配列をコードする遺伝子は、
5′末端に翻訳開始コドンATGを有する。そして、前
記シグナル配列は、バチルス属細菌によりブタ成長ホル
モンが分泌生産される際、切断、除去される。そのた
め、本発明の組換えプラスミドベクターにより形質転換
されたバチルス属細菌を培養すると、N末端に余分なメ
チオニン残基が結合していない天然型のブタ成長ホルモ
ンが産出される。
【0013】前記ブタ成長ホルモン構造遺伝子は、ブタ
成長ホルモンをコードする遺伝子であればよく、ブタか
ら得られるブタ成長ホルモン遺伝子またはブタ成長ホル
モンのアミノ酸配列に基いて化学合成された遺伝子の何
れであってもよい。ブタ成長ホルモン構造遺伝子とし
て、例えば、下記の塩基配列を有する遺伝子が例示され
る。
【0014】 1 TTTCCTGCCA TGCCGCTGTC ATCCCTTTTC AAAGGACGGT ACGGCGACAG TAGGGAAAAG 31 GCTAACGCAG TTTTACGTGC TCAACATTTA CGATTGCGTC AAAATGCACG AGTTGTAAAT 61 CACCAGCTTG CAGCGGATAC ATATAAAGAA GTGGTCGAAC GTCGCCTATG TATATTTCTT 91 TTTGAAAGAG CTTACATTCC AGAAGGCCAA AAACTTTCTC GAATGTAAGG TCTTCCGGTT 121 CGCTATTCTA TCCAGAACGC ACAAGCGGCT GCGATAAGAT AGGTCTTGCG TGTTCGCCGA 151 TTCTGCTTTA GCGAGACGAT TCCTGCACCG AAGACGAAAT CGCTCTGCTA AGGACGTGGC 181 ACAGGCAAAG ATGAAGCTCA GCAACGTTCT TGTCCGTTTC TACTTCGAGT CGTTGCAAGA 211 GACGTTGAAC TGCTTAGATT CTCTTTACTG CTGCAACTTG ACGAATCTAA GAGAAATGAC 241 CTTATCCAAA GCTGGCTGGG TCCAGTACAG GAATAGGTTT CGACCGACCC AGGTCATGTC 271 TTCTTATCTC GAGTATTTAC TAATAGCTTG AAGAATAGAG CTCATAAATG ATTATCGAAC 301 GTGTTTGGTA CCAGTGACCG TGTCTACGAG CACAAACCAT GGTCACTGGC ACAGATGCTC 331 AAATTAAAGG ATCTGGAAGA AGGCATTCAA TTTAATTTCC TAGACCTTCT TCCGTAAGTT 361 GCATTAATGC GTGAGTTAGA AGATGGAAGC CGTAATTACG CACTCAATCT TCTACCTTCG 391 CCTCGTGCAG GCCAAATCTT GAAACAGACT GGAGCACGTC CGGTTTAGAA CTTTGTCTGA 421 TACGACAAAT TCGACACGAA CCTTCGCTCT ATGCTGTTTA AGCTGTGCTT GGAAGCGAGA 451 GATGATGCGC TGTTGAAGAA CTATGGATTA CTACTACGCG ACAACTTCTT GATACCTAAT 481 CTCTCCTGTT TTAAAAAGGA TCTTCATAAA GAGAGGACAA AATTTTTCCT AGAAGTATTT 511 GCCGAAACAT ATTTGCGTGT AATGAAATGT CGGCTTTGTA TAAACGCACA TTACTTTACA 541 CGTCGCTTCG TTGAGAGCTC CTGCGCTTTT GCAGCGAAGC AACTCTCGAG GACGCGAAAA このような塩基配列では、枯草菌において使用頻度が多
く発現効率の高い遺伝子コドンが用いられているため、
ブタ成長ホルモンの生産量を著しく向上させることがで
きる。
【0015】前記雑種ブタ成長ホルモン遺伝子は、ブタ
成長ホルモン構造遺伝子が前記シグナル配列をコードす
る遺伝子の下流側に位置する遺伝子であれば特に限定さ
れない。
【0016】前記バチルス属細菌で機能し得るプロモー
ターとしては、上記枯草菌などのバチルス属細菌が分泌
する蛋白質、例えば、α−アミラーゼ、アルカリプロテ
アーゼ、中性プロテアーゼ、レバンシュークラーゼ等を
コードする遺伝子のプロモーターが挙げられる。これら
のプロモーターは、バチルス属細菌において効率的に機
能できる。前記プロモーターとして、特に、枯草菌のα
−アミラーゼ遺伝子のプロモーターなどが好適に用いら
れる。
【0017】プロモーターは、公知の方法によりクロー
ニングしたり、プラスミドから調製して得ることができ
るが、アミノ酸配列に基いて化学合成して得ることもで
きる。プロモーターは、例えば、プラスミドpUC11
8のEcoRI−XbaI間に挿入しておき、ブタ成長
ホルモン遺伝子の発現ベクターへの連結の際、前記プラ
スミドから、BamHI−XbaI断片として切断回収
して用いることができる。
【0018】前記雑種ブタ成長ホルモン遺伝子を、前記
プロモーターの下流に連結させることにより、バチルス
属細菌でのブタ成長ホルモンの生産が可能となる。
【0019】本発明の組換えプラスミドベクターには、
SD(Shine-Dalgarno)配列が連結されているのが好ま
しい。SD配列は、通常、前記雑種ブタ成長ホルモン遺
伝子と前記プロモーターとの間に連結される。SD配列
は、特に制限されず、例えば、枯草菌の16S−rRN
Aの塩基配列に対応して合成したSD配列を用いること
ができる。SD配列は、リボソーム結合部位として機能
する。
【0020】また、本発明の組換えプラスミドベクター
において、前記雑種ブタ成長ホルモン遺伝子の下流に、
ターミネーターが連結されていてもよい。ターミネータ
ーは、特に限定されず、例えば、枯草菌のアルカリプロ
テアーゼ遺伝子のターミネーターや、これに対応して化
学合成したターミネーターなどであってもよい。ターミ
ネーターを連結することによって、構造遺伝子の発現を
高めることができる。
【0021】本発明の組換えプラスミドベクターの構築
のために用いるベクターとしては、枯草菌などのバチル
ス属細菌内で安定に複製可能なベクターであれば何れで
あってもよく、例えば、プラスミドpUB110、pC
194、pE194、pTHT15、pBD16やその
誘導体等が挙げられる。
【0022】本発明の組換えプラスミドベクターの構築
は、「モレキュラークローニング」(“Molecular Clon
ing ”)、「ア ラボラトリーマニュアル」(“A Labo
ratory Mannual”, Cold Spring Harbor Laboratory, 1
989)などに記載された公知の方法により行うことができ
る。例えば、前記プロモーター、SD配列、シグナル配
列遺伝子、ブタ成長ホルモン構造遺伝子およびターミネ
ーターを大腸菌のベクター上で連結した後、前記遺伝子
断片を全て含む切断断片を、バチルス属細菌内で安定に
複製可能なプラスミド内に導入することにより、本発明
の組換えプラスミドベクターを構築できる。
【0023】より具体的には、例えば以下に示すような
方法により組換えプラスミドベクターの構築を行うこと
ができる。
【0024】(1) 上流側にシグナル配列遺伝子との連結
部位を有するブタ成長ホルモン構造遺伝子(EcoRI
−BamHI断片)を調製し、適当な大腸菌プラスミド
のEcoRI−BamHI間に連結する。このプラスミ
ドにより適当な宿主を形質転換し、得られた形質転換株
からブタ成長ホルモン構造遺伝子の導入されたプラスミ
ドを調製する。
【0025】この際、前記ブタ成長ホルモン構造遺伝子
は、複数のフラグメントとして合成し、各フラグメント
を複数のプラスミドに導入してもよい。
【0026】例えば、ブタ成長ホルモン構造遺伝子を2
6本のDNAフラグメント(第1〜第26フラグメン
ト)として合成し、最も上流に位置するフラグメント
(第25フラグメントおよび第26フラグメント)の上
流側にシグナル配列遺伝子との連結部位を設ける。常法
によりキネーション、アニーリング等の処理を行った
後、下流の第1〜第12フラグメント部分(BamHI
−KpnI断片)を、例えば大腸菌のプラスミドpUC
19のBamHI−KpnI間に、上流の第13〜第2
6フラグメント部分(KpnI−EcoRI断片)をプ
ラスミドpUC19のKpnI−EcoRI間に連結
し、例えば、大腸菌JM109株を形質転換する。アン
ピシリン耐性の形質転換株から、前記構造遺伝子のうち
第1〜第12フラグメントの導入されたプラスミド、お
よび第13〜第26フラグメントの導入されたプラスミ
ドを調製することができる。
【0027】(2) 一方、前記のような方法で、プロモー
ター、SD配列、シグナル配列遺伝子およびターミネー
ターを調製する。
【0028】(3) バチルス属細菌内で安定に複製可能な
プラスミド、例えば枯草菌プラスミドpUB110のS
phI−EcoRI断片を、大腸菌のベクター、例えば
プラスミドpUC19のポリリンカーサイトSphI−
EcoRI間に導入する。得られたプラスミドのBam
HI切断部位に、前記プロモーター、SD配列、シグナ
ル配列遺伝子、前記(1) で得られたプラスミドから切り
出したブタ成長ホルモン構造遺伝子およびターミネータ
ーを順次または同時に連結し、例えば大腸菌を形質転換
する。得られた形質転換株から、前記遺伝子断片を全て
含有する大腸菌系のプラスミドを得る。
【0029】(4) 前記大腸菌系のプラスミドのSphI
−AvaI断片を、バチルス属細菌内で安定に複製可能
なプラスミド、例えば上記の枯草菌プラスミドpUB1
10のSphIおよびAvaIによる切断部位に連結す
ることにより本発明の組換えプラスミドベクターを得る
ことができる。前記SphI−AvaI断片は、複数の
断片、例えばSphI−KpnI断片およびKpnI−
AvaI断片として回収して用いてもよい。
【0030】前記のようにして得られた組換えプラスミ
ドベクターにより、宿主バチルス属細菌を形質転換する
ことにより、ブタ成長ホルモンを多量に生産する微生物
が得られる。前記ベクターによるバチルス属細菌の形質
転換は、慣用の方法、例えば、PEG6000によるプ
ロトプラスト形質転換法[Chang, S., et al., Mol.Ge
n. Genet., 168, 111-115 (1979)]などを利用して行う
ことができる。
【0031】前記宿主微生物は、バチルス(Bacillus
属の微生物であり、その菌株は、遺伝子産物が安定であ
る限り特に制限されない。バチルス属細菌は、大腸菌な
どとは異なり、エンドトキシンを生産しないこと、人体
に寄生しないことなどの理由から極めて安全性の高い微
生物である。また、蛋白質を菌体外に分泌生産する能力
を有しており、日本においては古くから納豆の製造に用
いられている他、酵素、アミノ酸、抗生物質などの工業
的な生産菌としても用いられており、極めて利用し易い
微生物である。
【0032】バチルス属細菌の中でも好ましい宿主は、
安全性が高く、菌体外に蛋白質を多量に分泌する枯草菌
[バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)]であ
る。さらに、枯草菌の中でも、突然変異などの手法によ
り菌体外へのプロテアーゼ活性を低下させた菌株が好ま
しい。このような菌株を形質転換する場合には、宿主由
来のプロテアーゼによる分解を抑制できるため、ブタ成
長ホルモンの生産に特に有利である。
【0033】プロテアーゼ活性の低い枯草菌としては、
例えば、枯草菌の主たる菌体外プロテアーゼである中性
プロテアーゼおよびアルカリプロテアーゼの両者を欠失
したバチルス・サブチリス104HL株[バイオケミカ
ル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケ
ーションズ(Biochem. Biophys. Res. Commun.), 128;
601-606, 1985];バチルス・サブチリス104HL株
pap 遺伝子を導入したバチルス・サブチリスDY−1
6株(微工研菌寄第9488号);アルカリプロテアー
ゼおよび中性プロテアーゼの生産能を欠き、且つプロテ
アーゼ活性が野生株の3%以下の枯草菌に、spo OA△67
7 変異遺伝子を導入した菌株などが挙げられる。特に好
ましい菌株には、例えば、バチルス・サブチリス104
HL株にspo OA△677 変異遺伝子を導入したバチルス・
サブチリスSPO11株(微工研菌寄第10987
号)、バチルス・サブチリスDY−16株にspo OA△67
7 変異遺伝子を導入したバチルス・サブチリスSPL1
4株(微工研菌寄第10988号)などが含まれる(特
開平3−143387号参照)。
【0034】特にバチルス・サブチリスSPL14株
は、野生株に比べプロテアーゼ活性が1/5000以下
であり、生産物の安定性が極めて良好であること、アミ
ノ酸要求性を2種類有し、胞子を形成しないため、自然
界における生育が不可能と考えられることから、ブタ成
長ホルモンの工業生産のための宿主として極めて有用な
菌である。
【0035】ブタ成長ホルモンは、前記形質転換された
バチルス属細菌を培養することにより得られる。形質転
換されたバチルス属細菌の培養は、慣用の液体培養に準
じて行うことができる。すなわち、形質転換株の培養
は、慣用の成分、例えば、無機塩、炭素源、窒素源、増
殖因子成分などを含む液体培地で、振盪培養または通気
攪拌培養法により行うことができる。培地のpHは、例
えば7〜8程度である。培養は、微生物の培養に通常採
用される条件、例えば、温度15〜45℃、好ましくは
25〜40℃、培養時間6〜60時間程度の条件で行う
ことができる。
【0036】こうして、N末端に余分なメチオニン残基
が結合しておらず、分子内にシステイン−システイン結
合が形成された天然型のブタ成長ホルモンが産出され
る。
【0037】なお、宿主微生物が生産したブタ成長ホル
モンの分離精製は、慣用の方法、例えば、遠心分離、塩
析、溶媒沈澱法、透析法、限外濾過法、ゲル濾過法、S
DS−アガロースゲル電気泳動法、SDS−ポリアクリ
ルアミドゲル電気泳動法、電気溶出法、イオン交換クロ
マトグラフィー法、アフィニティークロマトグラフィー
法、逆相高速液体クロマトグラフィー法やこれらを組合
わせた方法で行うことができる。ブタ成長ホルモンが菌
体内やペリプラズムに蓄積される場合には、慣用の方
法、例えば、菌体を粉砕し、前記分離精製に供すること
により、ブタ成長ホルモンを得ることができる。
【0038】
【発明の効果】本発明のブタ成長ホルモン発現ベクター
は、ブタ成長ホルモン構造遺伝子と、バチルス属細菌で
効率的に機能できるシグナル配列およびプロモーターと
を含有するため、ブタに対してそのまま有効で安全な天
然型のブタ成長ホルモンを直接且つ多量に効率よく産出
させることができる。
【0039】本発明のバチルス属細菌は、前記のような
優れたベクターにより形質転換されているため、天然型
ブタ成長ホルモンが多量に分泌生産される。
【0040】本発明の製造方法は、前記のようなバチル
ス属細菌を培養するため、天然型ブタ成長ホルモンを、
簡単な工程で効率よく多量且つ安価に得ることができ
る。
【0041】
【実施例】以下に、実施例に基いて本発明をより詳細に
説明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。
【0042】実施例 (1) α−アミラーゼ遺伝子のプロモーターの合成 下記に示す塩基配列を有する枯草菌α−アミラーゼ遺伝
子のプロモーターの相補鎖を、それぞれ、DNA合成装
置(ABI社製)を用いて化学合成し、両遺伝子の5′
領域をリン酸化後アニーリングし、pUC118のEc
oRI−XbaIの間に挿入し、プラスミドpMD30
03を得た。pMD3003の構築図を図1に示す。
【0043】 5′−AATTCAGGATCCTTGATTTGTATTC ACTCTGCCAAGTTGTTTTGATAGAGTGA TTGTGATAATTTAAAATGTAAGCGTGAA CAAAATTCTCCAGT−3′ 5′−ACTGGAGAATTTTGTTCACGCTTAC ATTTTAAATTATCACAATCACTCTATCA AAACAACTTGGCAGAGTGAATACAAATC AAGGATCCTG−3′ (2) SD配列の合成 枯草菌の16SリボソームRNA(rRNA)の配列を
参考として、下記の塩基配列で表されるSD配列を合成
した。なお、遺伝子の5′側にはプロモーターとの連結
部位であるXbaI部位を、3′領域にはα−アミラー
ゼ遺伝子のシグナル配列との連結部位であるNruI部
位を導入した。下記配列の下線部はSD配列を示す。
【0044】常法にしたがって精製した後、5′領域を
T4ポリヌクオチドキナーゼを用いてリン酸化しアニー
リングした。次いで、ポリアクリルアミド電気泳動に供
し、目的のバンドを切り出し、電気泳動溶出法によりD
NA断片を回収し、SD配列断片とした。
【0045】 CTAGAAAGGAGGTGATCTAGAATTCATGTTCG TTTCCTCCACTACATCTTAAGTACAAGC (3) α−アミラーゼシグナル配列遺伝子の合成 枯草菌α−アミラーゼのシグナル配列部分のアミノ酸配
列[Yamazaki, H., etal., J. Bacteriol., 156 ,327
(1984)]に従って、下記の塩基配列を有するα−アミラ
ーゼシグナル配列遺伝子の相補鎖をそれぞれ合成した。
なお、遺伝子の5′末端に上記SD配列との連結部位で
あるNruI部位を、3′側にブタ成長ホルモン構造遺
伝子との連結部位であるHpaII部位を導入した。
【0046】常法に従って精製した後、リン酸化しアニ
ーリングした。次いで、電気泳動に供した後、回収して
合成DNAリンカーとした。
【0047】 5′−CGAAACGATTCAAAACCTCTTTACT GCCGTTATTTGCTGGATTTTTATTGCTG TTTTATTTGGTTCTGGCAGGAC−3′ 5′−CGGTCCTGCCAGAACCAAATAAAAC AGCAATAAAAATCCAGCAAATAACGGCA GTAAAGAGGTTTTGAATCGTTTCG−3′ (4) ターミネーターの作製 枯草菌のアルカリプロテアーゼ遺伝子のターミナーター
を参考として、下記の塩基配列を有するターミネーター
の相補鎖をそれぞれ合成した。なお5′末端側には、B
glII部位を、3′末端側にはBamHI部位を設け
た。合成した後、両合成遺伝子の5′領域をリン酸化し
アニーリングした。次いで、電気泳動に供した後、回収
し、ターミネーター断片とした。
【0048】 5′−GATCTATAAAAAGAAGCAGGTTCCT CCATACCTGCTTCTTTTTATTTGTCAGC ATCCTGATGTTGGATCCGCATG−3′ 5′−CGGATCCAACATCAGGATGCTGACA AATAAAAAGAAGCAGGTATGGAGGAACC TGCTTCTTTTTATA−3′ (5) pUC19−110Bの構築 プラスミドpUB110のSphIからEcoRIまで
の小さな約1キロ塩基対の断片を切り出し、プラスミド
pUC19のポリリンカーサイトのSphI−EcoR
I間に導入して、pUC19−110Bを構築した。p
UC19−110Bの構築図を図2に示す。
【0049】(6) ブタ成長ホルモン遺伝子の合成 枯草菌の遺伝子コドン使用頻度および大腸菌のコドン使
用頻度を考慮して、合成する遺伝子を計画した。すなわ
ち、枯草菌において使用頻度の高い遺伝子コドンを用
い、遺伝子の両ストランドを、各々約50塩基対を形成
し得る26本のDNAフラグメントとして合成した。図
3に、合成したブタ成長ホルモン構造遺伝子のDNAフ
ラグメントを示す。
【0050】なお、ブタ成長ホルモン遺伝子の5′末端
を枯草菌α−アミラーゼ遺伝子のシグナル配列遺伝子と
連結させるため、前記DNAフラグメントのうち、断片
25と26は、上流に下記の配列を付加したものとして
合成した。
【0051】 AATTCCGGCGGCTGCGAGTGCA GCCGCCGACGCTCACGT また、ブタ成長フルモン遺伝子の3′末端をベクターの
BamHI部位に連結させるため、前記DNAフラグメ
ントのうち、断片1と2の下流にBamHI認識部位を
含む配列を付加して合成した。
【0052】合成したDNAフラグメントを、アンモニ
アにより脱保護した後、OPCカートリッジ(アプライ
ドバイオシステムズ社製)を用いて精製した。精製した
DNAフラグメントを、T4−DNA Kinaseを
用いて5′部位をそれぞれリン酸化した。
【0053】(7) ブタ成長ホルモン遺伝子の構築 リン酸化した前記DNAフラグメントをその相補鎖とア
ニーリングした後、15%ポリアクリルアミドゲル電気
泳動(PAGE)を行い、目的の大きさのバンドを切り
出し、電気泳動溶出法で回収した。回収した2本鎖DN
Aを2本または3本ずつ混ぜ、T4−DNA Liga
seを用いて連結した。次いで、12%ポリアクリルア
ミドゲル電気泳動を行い、目的の大きさのバンドを切り
出し、同様に電気泳動溶出法で回収した。
【0054】回収した各2本鎖DNAのうち、上記(6)
で合成したDNAフラグメントの断片1〜12を含むD
NAを、プラスミドpUC19のKpnI−BamHI
間に、断片13〜26を含むDNAを、プラスミドpU
C19のEcoRI−KpnI間にそれぞれ連結し、大
腸菌JM109株を形質転換した。得られたアンピシリ
ン耐性の形質転換株からプラスミドDNAを調製し、電
気泳動を行ったところ、目的のプラスミドと思われるク
ローンがそれぞれ得られた。得られた形質転換株からプ
ラスミドDNAを調製し、種々の制限酵素で切断後、ア
ガロースゲル電気泳動を行い、目的のプラスミドができ
ているかを調べた。また、目的通りの大きさのフラグメ
ントが得られたプラスミドについては、挿入部分をDN
Aシークエンサー 373A(アプライドバイオシステ
ムズ社製)を用いて塩基配列を確認した。その結果、目
的としたプラスミドpDPGH11、およびpDPGH
12を得た。図4に、プラスミドpDPGH11および
pDPGH12の構築図を示す。
【0055】(8) ブタ成長ホルモン遺伝子の発現ベクタ
ーへの連結 ブタ成長ホルモン(PGH)遺伝子の発現ベクターへの
連結を、まず大腸菌系で行った。
【0056】ブタ成長ホルモン遺伝子を、前記pDPG
H12およびpDPGH11から、それぞれHpaII
−KpnI断片およびKpnI−BamHI断片として
切断回収した。この際、pDPGH11からのBamH
I切断点はアルカリホスファターゼ処理を行い脱リン酸
した。
【0057】一方、前記(1) で構築したpMD3003
からプロモーター部分をBamHI−XbaI断片とし
て切断回収した。また、前記(5) で構築したpUC19
−110Bをベクターとして用いるため、BamHIで
切断し、切断点をアルカリホスファターゼ処理し脱リン
酸した。
【0058】上記BamHIで切断したpUC19−1
10B、上記プロモーターBamHI−XbaI断片、
前記(2) で調製したSD配列断片、前記(3) で調製した
α−アミラーゼシグナル配列遺伝子断片、上記pDPG
H12から得たHpaII−KpnI断片、上記pDP
GH11から得たKpnI−BamHI断片、および前
記(4) で調製したターミネーター断片の合計7断片をT
4リガーゼを用いて連結し、大腸菌JM109株を形質
転換した。得られたアンピシリン耐性の形質転換株から
プラスミドDNAを調製し検討したところ、目的のプラ
スミドpDPGH13を一株得た。得られたプラスミド
DNAの合成DNA部分について、塩基配列を確認し
た。図5に、プラスミドpDPGH13の構築図を示
す。
【0059】(9) 枯草菌プラスミドベクターへのPGH
遺伝子の連結 次に、ブタ成長ホルモン遺伝子を、枯草菌プラスミドベ
クターpUB110へ連結した。
【0060】まず、pUB110をSphIとAvaI
で切断し、ベクター部分を回収した。一方、前記(8) で
得られたpDPGH13から、ブタ成長ホルモン遺伝子
をAvaI−KpnIとSphI−KpnIの2つの断
片として回収した。これらの3つの断片を連結し、低プ
ロテアーゼ枯草菌宿主SPL14株を形質転換した。得
られたカナマイシン耐性の形質転換株からプラスミドを
回収し検討したところ、目的のプラスミドpDPGH3
0が得られた。図6に、プラスミドpDPGH30の構
築図を示す。
【0061】(10)枯草菌SPL14(pDPGH30)
によるブタ成長ホルモンの分泌生産 枯草菌SPL14(pDPGH30)を以下のように培
養し、培養上清中へのブタ成長ホルモンの分泌生産を行
った。
【0062】まず、SPL14(pDPGH30)を1
0mLのL培地(1%トリプトン、0.5%酵母エキ
ス、0.5%NaCl pH7.2 15μg/mLカ
ナマイシン)に植菌し、37℃で一晩培養した。培養液
1mLを採取し、遠心分離による集菌と、0.85%N
aCl水溶液への懸濁を繰返し(2回)、洗菌した。次
に、0.85%NaCl水溶液に懸濁した菌を、100
mLのLS培地(2%トリプトン、1.0%酵母エキ
ス、0.5%NaCl 1%可溶性デンプン 0.5M
コハク酸ナトリウム pH7.3 150μg/mLカ
ナマイシン)を入れた500ml容のひだ付き三角フラ
スコに植菌し、ロータリーシェーカーを用いて15時間
振盪培養した(125rpm、37℃)。培養液を遠心
分離し、ブタ成長ホルモンを含む培養上清を得た。
【0063】(11)枯草菌SPL14(pDPGH30)
のブタ成長ホルモン分泌生産性 SPL14(pDPGH30)の培養上清中に分泌され
たブタ成長ホルモン量を、抗ブタ成長ホルモン抗体を用
いたスロットブロット法により測定した。スロットブロ
ッティングには、バイオドットSF装置(日本バイオラ
ット(株)製)を用い、装置付属のマニュアルに従い、
ニトロセルロースメンブレン(以下メンブレンと略す)
にサンプルをブロッティングした。サンプルは、SPL
14(pDPGH30)の培養上清をTBSバッファー
(20mMTris 500mMNaCl pH7.
5)で1/20−1/160倍に希釈した溶液、および
スタンダードとしてブタ脳下垂体より抽出したブタ成長
ホルモンをTBSバッファーに溶かした溶液を用いた。
【0064】次に、メンブレン上のブタ成長ホルモンの
検出を行った。まず、サンプルをブロッティングしたメ
ンブレンをブロッティング溶液(3%ゼラチン/TBS
バッファー)に浸侵し、室温で1時間穏やかに振盪し
た。メンブレンをTTBSバッファー(0.05%Tw
een20/TBS)中に移し、2回洗浄(5分×2)
した後、一次抗体液(抗ブタ成長ホルモン抗体(UCB
社製)1/500volume/1%ゼラチン/TTB
Sバッファー)に浸侵した。室温で1時間振盪した後、
TTBSバッファー中に移し2回洗浄(5分×2)し、
メンブレンを二次抗体液(ペルオキシダーゼ(HRP)
標識抗ウサギIgG抗体(バイオラッド社製)1/30
00volume/1%ゼラチン/TTBSバッファ
ー)中に移した。1時間振盪したメンブレンをTTBS
バッファーで2回(5分×2)およびTBSバッファー
中で5分間洗浄した後,HRPを発色させメンブレン上
に固定化されたブタ成長ホルモンを検出した。HRPの
発色はイムノステインHRPキットIS−50Bコニカ
(コニカ(株)製)を用いて行った。
【0065】メンブレン上の各スポットのHRP発色強
度を画像解析装置(アトー(株)製、モデル AE−6
900)を用いて数値化した。ブタ脳下垂体より抽出し
たブタ成長ホルモンの発色強度から検量線を作成し、枯
草菌SPL14(pDPGH30)のブタ成長ホルモン
分泌量を測定した。その結果SPL14(pDPGH3
0)株は、約10mg/Lのブタ成長ホルモンを培養上
清中に分泌生産していた。
【0066】SPL14(pDPGH30)株の培養上
清10μLを、常法に従いSDS−ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動法により分離した後、転写装置を用いてニ
トロセルロースメンブレンに転写した。メンブレン上に
転写されたブタ成長ホルモンを前記(11)の手法に従って
検出した結果、ブタ脳下垂体より抽出したブタ成長ホル
モンと同じ位置にバンドが検出された。
【0067】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:570 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:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:CDS 存在位置:1..570 特徴を決定した方法:S 配列 TTTCCTGCCA TGCCGCTGTC ATCCCTTTTC GCTAACGCAG TTTTACGTGC TCAACATTTA 60 CACCAGCTTG CAGCGGATAC ATATAAAGAA TTTGAAAGAG CTTACATTCC AGAAGGCCAA 120 CGCTATTCTA TCCAGAACGC ACAAGCGGCT TTCTGCTTTA GCGAGACGAT TCCTGCACCG 180 ACAGGCAAAG ATGAAGCTCA GCAACGTTCT GACGTTGAAC TGCTTAGATT CTCTTTACTG 240 CTTATCCAAA GCTGGCTGGG TCCAGTACAG TTCTTATCTC GAGTATTTAC TAATAGCTTG 300 GTGTTTGGTA CCAGTGACCG TGTCTACGAG AAATTAAAGG ATCTGGAAGA AGGCATTCAA 360 GCATTAATGC GTGAGTTAGA AGATGGAAGC CCTCGTGCAG GCCAAATCTT GAAACAGACT 420 TACGACAAAT TCGACACGAA CCTTCGCTCT GATGATGCGC TGTTGAAGAA CTATGGATTA 480 CTCTCCTGTT TTAAAAAGGA TCTTCATAAA GCCGAAACAT ATTTGCGTGT AATGAAATGT 540 CGTCGCTTCG TTGAGAGCTC CTGCGCTTTT 570
【0068】
【配列表】
配列番号:2 配列の長さ:95 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:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:promoter 存在位置:1..95 特徴を決定した方法:S 配列 AATTCAGGAT CCTTGATTTG TATTCACTCT GCCAAGTTGT TTTGATAGAG TGATTGTGAT 60 AATTTAAAAT GTAAGCGTGA ACAAAATTCT CCAGT 95
【0069】
【配列表】
配列番号:3 配列の長さ:32 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:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:binding-site 存在位置:3..17 特徴を決定した方法:S 配列 CTAGAAAGGA GGTGATCTAG AATTCATGTT CG 32
【0070】
【配列表】
配列番号:4 配列の長さ:75 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:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:sig peptide 存在位置:1..75 特徴を決定した方法:S 配列 CGAAACGATT CAAAACCTCT TTACTGCCGT TATTTGCTGG ATTTTTATTG CTGTTTTATT 60 TGGTTCTGGC AGGAC 75
【0071】
【配列表】
配列番号:5 配列の長さ:75 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:他の核酸 合成DNA 配列の特徴 特徴を表す記号:terminator 存在位置:1..75 特徴を決定した方法:S 配列 GATCTATAAA AAGAAGCAGG TTCCTCCATA CCTGCTTCTT TTTATTTGTC AGCATCCTGA 60 TGTTGGATCC GCATG 75
【図面の簡単な説明】
【図1】プラスミドpMD3003の構築図である。
【図2】プラスミドpUC19−110Bの構築図であ
る。
【図3】ブタ成長ホルモン構造遺伝子のDNAフラグメ
ントを示す図である。
【図4】プラスミドpDPGH11およびプラスミドp
DPGH12の構築図である。
【図5】プラスミドpDPGH13の構築図である。
【図6】プラスミドpDPGH30の構築図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:125) (C12P 21/02 C12R 1:125)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バチルス属細菌分泌蛋白質のシグナル配
    列をコードする遺伝子領域とその下流側に位置するブタ
    成長ホルモン構造遺伝子領域とからなる雑種ブタ成長ホ
    ルモン遺伝子と、前記雑種ブタ成長ホルモン遺伝子の上
    流にバチルス属細菌で機能し得るプロモーターを含有す
    る組換えプラスミドベクター。
  2. 【請求項2】 バチルス属細菌分泌蛋白質が枯草菌α−
    アミラーゼである請求項1記載の組換えプラスミドベク
    ター。
  3. 【請求項3】 ブタ成長ホルモン構造遺伝子が、下記の
    塩基配列を有する請求項1記載の組換えプラスミドベク
    ター。 1 TTTCCTGCCA TGCCGCTGTC ATCCCTTTTC AAAGGACGGT ACGGCGACAG TAGGGAAAAG 31 GCTAACGCAG TTTTACGTGC TCAACATTTA CGATTGCGTC AAAATGCACG AGTTGTAAAT 61 CACCAGCTTG CAGCGGATAC ATATAAAGAA GTGGTCGAAC GTCGCCTATG TATATTTCTT 91 TTTGAAAGAG CTTACATTCC AGAAGGCCAA AAACTTTCTC GAATGTAAGG TCTTCCGGTT 121 CGCTATTCTA TCCAGAACGC ACAAGCGGCT GCGATAAGAT AGGTCTTGCG TGTTCGCCGA 151 TTCTGCTTTA GCGAGACGAT TCCTGCACCG AAGACGAAAT CGCTCTGCTA AGGACGTGGC 181 ACAGGCAAAG ATGAAGCTCA GCAACGTTCT TGTCCGTTTC TACTTCGAGT CGTTGCAAGA 211 GACGTTGAAC TGCTTAGATT CTCTTTACTG CTGCAACTTG ACGAATCTAA GAGAAATGAC 241 CTTATCCAAA GCTGGCTGGG TCCAGTACAG GAATAGGTTT CGACCGACCC AGGTCATGTC 271 TTCTTATCTC GAGTATTTAC TAATAGCTTG AAGAATAGAG CTCATAAATG ATTATCGAAC 301 GTGTTTGGTA CCAGTGACCG TGTCTACGAG CACAAACCAT GGTCACTGGC ACAGATGCTC 331 AAATTAAAGG ATCTGGAAGA AGGCATTCAA TTTAATTTCC TAGACCTTCT TCCGTAAGTT 361 GCATTAATGC GTGAGTTAGA AGATGGAAGC CGTAATTACG CACTCAATCT TCTACCTTCG 391 CCTCGTGCAG GCCAAATCTT GAAACAGACT GGAGCACGTC CGGTTTAGAA CTTTGTCTGA 421 TACGACAAAT TCGACACGAA CCTTCGCTCT ATGCTGTTTA AGCTGTGCTT GGAAGCGAGA 451 GATGATGCGC TGTTGAAGAA CTATGGATTA CTACTACGCG ACAACTTCTT GATACCTAAT 481 CTCTCCTGTT TTAAAAAGGA TCTTCATAAA GAGAGGACAA AATTTTTCCT AGAAGTATTT 511 GCCGAAACAT ATTTGCGTGT AATGAAATGT CGGCTTTGTA TAAACGCACA TTACTTTACA 541 CGTCGCTTCG TTGAGAGCTC CTGCGCTTTT GCAGCGAAGC AACTCTCGAG GACGCGAAAA
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかの項に記載の組換
    えプラスミドベクターにより形質転換されたバチルス属
    細菌。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のバチルス属細菌を培養
    し、産出されたブタ成長ホルモンを回収するブタ成長ホ
    ルモンの製造方法。
JP5339300A 1993-12-02 1993-12-02 組換えプラスミドベクター、バチルス属細菌、およびブタ成長ホルモンの製造方法 Pending JPH07155183A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107142235A (zh) * 2017-06-20 2017-09-08 江西嘉博生物工程有限公司 一种表达猪生长激素基因的重组短短芽孢杆菌及构建方法与应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107142235A (zh) * 2017-06-20 2017-09-08 江西嘉博生物工程有限公司 一种表达猪生长激素基因的重组短短芽孢杆菌及构建方法与应用

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