JPH1091A - FKBP-type PPIase derived from thermophilic archaea and gene encoding the same - Google Patents
FKBP-type PPIase derived from thermophilic archaea and gene encoding the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 耐熱性が高く、変性蛋白質の再生、蛋白
質試薬の安定化、組み換え蛋白質の生産、さらには新規
免疫抑制剤、生理活性物質の開発に有用な酵素であるP
PIアーゼ、及びそれをコードする遺伝子。
【効果】 変性蛋白質の再生、蛋白質試薬の安定化、組
み換え蛋白質の生産、新規免疫抑制剤、生理活性物質の
探索などに有用なPPIアーゼ、及びそれをコードする
遺伝子を提供する。(57) [Summary] P is a highly heat-resistant enzyme which is useful for regeneration of denatured proteins, stabilization of protein reagents, production of recombinant proteins, and development of novel immunosuppressants and bioactive substances.
PIase and the gene encoding it. The present invention provides a PPIase useful for regenerating a denatured protein, stabilizing a protein reagent, producing a recombinant protein, searching for a novel immunosuppressant, a bioactive substance, and the like, and a gene encoding the same.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性が高く、変
性蛋白質の再生、蛋白質試薬の安定化、組み換え蛋白質
の生産、さらには新規免疫抑制剤、生理活性物質の開発
に有用な酵素であるPPIアーゼ(Peptidyl prolyl cis
-trans isomerase) 、及びそれをコードする遺伝子に関
する。本遺伝子を組み込んだ組み換え体DNAを含む微
生物や培養細胞を培養液中で培養し、該培養物中に蓄積
される蛋白質を採集することにより得られる蛋白質は、
種々の用途に利用することができる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an enzyme having high heat resistance and useful for regeneration of a denatured protein, stabilization of a protein reagent, production of a recombinant protein, and development of a novel immunosuppressant and a physiologically active substance. PPIase (Peptidyl prolyl cis
-trans isomerase) and the gene encoding it. A protein obtained by culturing a microorganism or a cultured cell containing a recombinant DNA incorporating the present gene in a culture solution and collecting the protein accumulated in the culture,
It can be used for various applications.
【0002】[0002]
【従来の技術】蛋白質はポリペプタイドであり、その構
造形成、維持に働く因子が近年着目されている。分子シ
ャペロン、PPIアーゼがそれである。遺伝子組み換え
技術による有用蛋白質生産において、大腸菌等の系にお
いては過剰生産により不活性な封入体として目的蛋白質
が生産されることがある。このような不活化蛋白質を活
性化するには、不活性な封入体を回収後、変性剤により
可溶化し、希釈による再生反応時にこれらの因子を共存
させる方法、及びこれらの因子をコードする遺伝子とと
もに目的遺伝子を発現させる方法が考えられている。一
方、蛋白質試薬にはその液状化、および室温保存化が望
まれているが、これらの因子を共存させることによって
可能になると考えられる。2. Description of the Related Art Proteins are polypeptides, and factors that act on the formation and maintenance of their structures have attracted attention in recent years. That is the molecular chaperone, PPIase. In the production of useful proteins by genetic recombination techniques, in a system such as Escherichia coli, the target protein may be produced as an inactive inclusion body due to overproduction. In order to activate such an inactivated protein, a method of recovering an inactive inclusion body, solubilizing it with a denaturing agent, coexisting these factors during a regeneration reaction by dilution, and a gene encoding these factors In addition, a method for expressing a target gene has been considered. On the other hand, protein reagents are desired to be liquefied and stored at room temperature, but it is thought that they can be achieved by coexisting these factors.
【0003】一方、PPIアーゼは免疫抑制剤サイクロ
スポリンA及びFK506のターゲット分子であるこ
と、また細胞内での蛋白質の折り畳み、細胞内情報伝達
系に関与すること等から、その阻害剤を探索すること
は、新規免疫抑制剤、その他の生理活性物質の開発につ
ながると考えられる。[0003] On the other hand, PPIase is a target molecule of the immunosuppressive agents cyclosporin A and FK506, and is involved in protein folding and intracellular signal transduction in cells. It is thought that this will lead to the development of new immunosuppressants and other bioactive substances.
【0004】これまで市販されているPPIアーゼは、
例えばシグマ社からCyclophilin(サイクロスポリンA
結合性蛋白質)タイプ及びFKBP(FK506結合性
蛋白質)タイプのものがそれぞれ、2種類、1種類ずつ
上市されている(シグマ社1996年度カタログP.311及び
P.447)が、いずれも動物由来のものでありその安定性は
低く、4℃あるいは−20℃という低温で保存する必要
があった。また、いずれも動物の臓器から調製してお
り、供給源の確保にも問題があった。これに関し、〔Jo
urnal of Fermentation and Bioengineering, Vol.79,
No.2, 87-94, 1995 〕に好熱性真正細菌であるBacillus
stearothermophilus 由来のCyclophilinタイプPPI
アーゼが報告されているが、65℃では失活が起こって
しまいそれほど熱安定性は高くない。また、これはサイ
クロスポリンAに感受性ではないので動物のタイプと異
なっており、免疫抑制剤探索には利用しにくいと考えら
れる。一方、FKBPタイプPPIアーゼでは、耐熱性
のものはこれまでに見いだされていなかった。このこと
から、より耐熱性に優れた新しいPPIアーゼの発見が
期待されていた。[0004] Commercially available PPIases include:
For example, from Sigma, Cyclophilin (Cyclosporin A)
Binding protein) type and FKBP (FK506 binding protein) type are now on the market, one by one (Sigma Catalog 1996, p. 311 and
P.447) are all derived from animals and their stability is low, and they must be stored at a low temperature of 4 ° C. or −20 ° C. In addition, all are prepared from animal organs, and there is a problem in securing a supply source. In this regard, [Jo
urnal of Fermentation and Bioengineering, Vol. 79,
No. 2, 87-94, 1995], Bacillus, a thermophilic eubacterium
Cyclophilin type PPI from stearothermophilus
Although ase has been reported, inactivation occurs at 65 ° C., and the heat stability is not so high. In addition, since it is not sensitive to cyclosporin A, it differs from the animal type, and is considered to be difficult to use for searching for immunosuppressants. On the other hand, thermostable FKBP-type PPIase has not been found so far. From this, the discovery of a new PPIase having higher thermostability was expected.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、遺伝子工学
の手法を用いて耐熱性FKBPタイプPPIアーゼを生
産すべく、その生産のもととなる遺伝子を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gene that is a source of production of thermostable FKBP-type PPIase by using genetic engineering techniques.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のPPIアーゼを
コードする遺伝子の全配列を得るために、精製PPIア
ーゼを単離し、そのN末端アミノ酸配列、及びそのプロ
テアーゼ消化により生成するペプチドのアミノ酸配列を
決定し、それらの配列をもとにプライマーを合成しPC
R法によりPPIアーゼ遺伝子の断片を取得するととも
に、これをプローブとしてゲノムDNAライブラリーの
スクリーニングを行い、PPIアーゼ遺伝子の全塩基配
列を有するクローンを取得してその塩基配列を決定し、
本発明を完成した。In order to obtain the entire sequence of the gene encoding the PPIase of the present invention, a purified PPIase is isolated, its N-terminal amino acid sequence, and the amino acid sequence of the peptide produced by protease digestion. Is determined, primers are synthesized based on those sequences, and PC
A fragment of the PPIase gene is obtained by the R method, a genomic DNA library is screened using the fragment as a probe, a clone having the entire base sequence of the PPIase gene is obtained, and its base sequence is determined.
The present invention has been completed.
【0007】即ち、本発明は、配列番号1で表されるD
NA塩基配列、又は配列番号1で表されるDNA塩基配
列と実質的に同一なDNA塩基配列を有するPPIアー
ゼ遺伝子である。また、本発明は、配列番号2で表され
るアミノ酸配列、又は配列番号2で表されるアミノ酸配
列と実質的に同一なアミノ酸配列を有するPPIアーゼ
である。That is, the present invention relates to the D
It is a PPIase gene having a DNA base sequence substantially identical to the NA base sequence or the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1. The present invention also relates to a PPIase having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
PPIアーゼ遺伝子は、配列番号1で表されるDNA塩
基配列、又は配列番号1で表されるDNA塩基配列と実
質的に同一なDNA塩基配列を有する。ここで、「配列
番号1で表されるDNA塩基配列と実質的に同一なDN
A塩基配列」とは、配列番号1で表されるDNA塩基配
列の幾つかのヌクレオチド残基について、欠失、置換、
付加等の変化が生じた配列であって、PPIアーゼとし
て作用し得るポリペプタイドをコードする塩基配列をい
う。Hereinafter, the present invention will be described in detail. The PPIase gene of the present invention has a DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a DNA base sequence substantially identical to the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1. Here, "DN substantially identical to the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1"
"A nucleotide sequence" refers to deletion, substitution, deletion or substitution of some nucleotide residues of the DNA nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
A sequence in which a change such as addition has occurred, and refers to a nucleotide sequence encoding a polypeptide that can act as a PPIase.
【0009】また、本発明のPPIアーゼは、配列番号
2で表されるアミノ酸配列、又は配列番号2で表される
アミノ酸配列と実質的に同一なアミノ酸配列を有する。
ここで、「配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的
に同一なアミノ酸配列」とは、配列番号2で表されるア
ミノ酸配列の幾つかのアミノ酸残基について、欠失、置
換、付加等の変化が生じた配列であって、PPIアーゼ
として作用し得るポリペプタイドを表すアミノ酸配列を
いう。[0009] The PPIase of the present invention has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
Here, “an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2” refers to deletion, substitution, addition, etc. of some amino acid residues of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Is an amino acid sequence representing a polypeptide that can act as a PPIase.
【0010】本発明のPPIアーゼは、FKBPタイプ
に分類されるものであり、動物由来のPPIアーゼと同
様にFK506と結合する能力を有する。また、耐熱性
であり、高温でも失活しにくいという性質も持つ。この
ようなPPIアーゼは従来知られておらず、このPPI
アーゼは新規な酵素である。[0010] The PPIase of the present invention is classified into the FKBP type, and has an ability to bind to FK506 similarly to animal-derived PPIase. In addition, it has heat resistance and is hardly deactivated even at high temperatures. Such a PPIase has not been known so far,
Aase is a novel enzyme.
【0011】本発明遺伝子は以下の手順で得ることがで
きる。まず、耐熱性PPIアーゼを生産できる微生物、
例えば、メタノコッカス・サーモリソロトロフィクス
(Methanococcus thermolithotrophicus)DSM2095 株な
どを培養、集菌後菌体を破砕後、各種クロマトグラフィ
ーによってPPIアーゼを精製する。この精製PPIア
ーゼをSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動により分
離し、疎水性の膜であるPVDF膜等に電気的に転写す
る。クマシーブリリアントブルーR−250等の色素で
検出されるバンドを切り出した後、プロテインシークエ
ンサーによりN末端からのアミノ酸配列を決定する。ま
た、切り出したバンドをリシルエンドペプチダーゼなど
の適当なプロテアーゼによって消化し、逆相クロマトグ
ラフィーによって回収されたペプチドを同様にアミノ酸
配列を決定する。N末端アミノ酸配列及び回収されたペ
プチドのアミノ酸配列からPCRに用いるプライマーを
設計し、耐熱性PPIアーゼを生産できる微生物由来の
ゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、PPIアーゼ
の部分遺伝子を得ることができる。これを〔32P〕もし
くはジコキシゲニン等の非放射性プローブで標識し、遺
伝子スクリーニングのプローブとして用いる。The gene of the present invention can be obtained by the following procedure. First, a microorganism capable of producing thermostable PPIase,
For example, after culturing Methanococcus thermolithotrophicus DSM2095 strain, etc., collecting cells, crushing the cells, and purifying PPIase by various chromatography. The purified PPIase is separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, and is electrically transferred to a hydrophobic membrane such as a PVDF membrane. After a band detected by a dye such as Coomassie brilliant blue R-250 is cut out, the amino acid sequence from the N-terminus is determined using a protein sequencer. The excised band is digested with a suitable protease such as lysyl endopeptidase, and the amino acid sequence of the peptide recovered by reverse phase chromatography is determined in the same manner. Primers used for PCR are designed from the N-terminal amino acid sequence and the amino acid sequence of the recovered peptide, and PCR is performed using a genomic DNA derived from a microorganism capable of producing a thermostable PPIase as a template to obtain a partial gene of PPIase. . This is labeled with a non-radioactive probe such as [ 32 P] or dicoxygenin and used as a probe for gene screening.
【0012】一方、耐熱性PPIアーゼを生産できる微
生物のゲノムDNAを適当な制限酵素で切断後、適当な
ベクターに連結し、ゲノムDNAライブラリーを作製す
る。ベクターにはλファージ由来の各種ベクターたとえ
ばλgt10やλZapII など、あるいはpUC18 やpBR322等の
プラスミドベクターを用いることができる。目的の遺伝
子を保持するクローンの選択には、前記プローブを用い
てハイブリダイゼーションを行い、これに強く結合する
クローンを選択すればよい。また、他の生物由来のFK
BPタイプPPIアーゼ遺伝子間のホモロジーの高い領
域のアミノ酸配列から適宜プライマーを合成してPCR
法によりDNA断片を取得し、それをプローブにしても
良い。塩基配列の決定はサンガー法やマキサム−ギルバ
ート法等の一般的な方法によって決定できる。以上の手
順により翻訳開始コドンから終止コドンを含むPPIア
ーゼをコードするDNAの全長を単離することができ
る。なお、このPPIアーゼをコードするDNAを含む
大腸菌pUFKC1は、工業技術院生命工学工業技術研究所に
FERM P-15622として寄託されている(寄託日平成8年5
月15日)。単離したDNAは適当な発現ベクターに挿
入し、微生物や培養細胞に導入して発現させることによ
り、当該蛋白質を大量調製することが可能である。On the other hand, genomic DNA of a microorganism capable of producing a thermostable PPIase is digested with an appropriate restriction enzyme and then ligated to an appropriate vector to prepare a genomic DNA library. As the vector, various vectors derived from λ phage, such as λgt10 and λZapII, or plasmid vectors such as pUC18 and pBR322 can be used. To select a clone holding the target gene, hybridization may be performed using the probe, and a clone that strongly binds to the probe may be selected. Also, FK derived from other organisms
PCR is performed by appropriately synthesizing primers from the amino acid sequence of a region having a high homology between BP type PPIase genes.
A DNA fragment may be obtained by the method and used as a probe. The nucleotide sequence can be determined by a general method such as the Sanger method or the Maxam-Gilbert method. By the above procedure, the full-length DNA encoding PPIase including the translation initiation codon to the termination codon can be isolated. Escherichia coli pUFKC1 containing this PPIase-encoding DNA was submitted to
Deposited as FERM P-15622 (Deposit date: May 1996
March 15). The isolated DNA can be inserted into an appropriate expression vector, introduced into a microorganism or cultured cells, and expressed, whereby a large amount of the protein can be prepared.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明の範囲はこれに限定されるものではない。The present invention will be described below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
【0015】〔実施例1〕 DSM2095株からのPPIアー
ゼの単離・精製 好熱性古細菌メタノコッカス・サーモリソロトロフィク
スDSM2095 株(以下、単に「DSM2095 株」という)を海
水ベース培地(酵母エキス2g、バクトトリプトン2
g、酢酸ナトリウム1g、PIPES1.7g 、DAB
ビタミン溶液〔Appl. Environ. Microbial., 55, 2832-
2836, 1989〕10ml/L海水pH6.8)内にて嫌気条件及び
水素/炭酸ガス(4:1)の混合ガスの通気下で65℃
で一昼夜培養し菌体を回収した。これを25mMリン酸緩
衝液(pH7.0)に懸濁することにより細胞は浸透圧シ
ョックにより破砕される。上清を遠心分離によって回収
し、これをButyl scpharose カラム(ファルマシア社)
による疎水クロマトグラフィーに供し、PPIアーゼ活
性画分を回収した。PPIアーゼ活性は〔Nature, Vol.
337, No.6206, 473-475, 1989 〕に記載されているキモ
トリプシンカップリング法により測定することができ
る。回収される活性画分を限外濾過膜(分画分子量10
000)により濃縮を行い、これをSuperose12HRカラム
(ファルマシア社)によるゲル濾過により分離した。こ
れによって回収される画分を、次にMonoQカラム(ファ
ルマシア社)による陰イオン交換クロマトグラフィーに
供した。回収される活性画分を、最後にTSKgel Ethr-5P
W カラム(トーソー社)による疎水クロマトグラフィー
によって分離を行った。回収された画分について、SD
Sポリアクリルアミドゲル電気泳動を行った。結果を図
1に示す。右側が回収画分であり、左側が分子量マーカ
ーである。図1に示すように、ゲル上で明確に検出でき
るのは分子量約16kDのPPIアーゼのバンドだけであ
る。従って、この精製段階でほぼ完全に不純物を除去で
きたと考えられる。Example 1 Isolation and Purification of PPIase from DSM2095 Strain A thermophilic archaeon, Methanococcus thermolysortrophys strain DSM2095 (hereinafter, simply referred to as "DSM2095 strain") was transformed into a seawater-based medium (yeast extract). 2g, bactotripton 2
g, sodium acetate 1 g, PIPES 1.7 g, DAB
Vitamin solution (Appl.Environ.Microbial., 55, 2832-
2836, 1989] 65 ° C. under anaerobic conditions and aeration of a mixed gas of hydrogen / carbon dioxide (4: 1) in 10 ml / L seawater pH 6.8)
And the cells were collected overnight. By suspending this in a 25 mM phosphate buffer (pH 7.0), the cells are disrupted by osmotic shock. The supernatant is collected by centrifugation, and this is collected with a Butyl scpharose column (Pharmacia)
And subjected to hydrophobic chromatography using the above method to collect a PPIase-active fraction. PPIase activity [Nature, Vol.
337, No. 6206, 473-475, 1989] can be measured by the chymotrypsin coupling method. The recovered active fraction is passed through an ultrafiltration membrane (fraction molecular weight 10
000) and separated by gel filtration using a Superose 12HR column (Pharmacia). The fractions thus collected were then subjected to anion exchange chromatography on a MonoQ column (Pharmacia). The recovered active fraction is finally TSKgel Ethr-5P
Separation was performed by hydrophobic chromatography using a W column (Tosoh). For the collected fraction, SD
S polyacrylamide gel electrophoresis was performed. The results are shown in FIG. The right side is the collected fraction, and the left side is the molecular weight marker. As shown in FIG. 1, only the band of the PPIase having a molecular weight of about 16 kD can be clearly detected on the gel. Therefore, it is considered that impurities were almost completely removed in this purification step.
【0016】以上のように精製されたPPIアーゼのF
K506に対する結合性を、そのPPIアーゼ活性の阻
害から調べた。結果を図2に示す。図2に示すように、
PPIアーゼは動物由来のFKBPと同様にFK506
結合性であった。また、IC50値は250nMであった。The FPI of the PPIase purified as described above
Binding to K506 was determined from its inhibition of PPIase activity. The results are shown in FIG. As shown in FIG.
PPIase is similar to FKBP derived from animals as well as FK506.
It was binding. The IC 50 value was 250 nM.
【0017】また、PPIアーゼの耐熱性をその酵素活
性を指標として調べた。結果を図3に示す。図中の○が
100℃で加熱した場合、図中の●が90℃で加熱した
場合である。図3に示すように、活性の半減期は30分
(100℃)、90分(90℃)であり、極めて熱安定
性の高い蛋白質であることがわかった。Further, the thermostability of PPIase was examined using its enzyme activity as an index. The results are shown in FIG. In the figure, the circle indicates the case where the heating was performed at 100 ° C., and the circle indicates the case where the heating was performed at 90 ° C. As shown in FIG. 3, the half-life of the activity is 30 minutes.
(100 ° C.) and 90 minutes (90 ° C.), indicating that the protein is extremely thermostable.
【0018】〔実施例2〕PPIアーゼの部分アミノ酸
配列の分析 実施例1で精製したPPIアーゼを20%SDSポリア
クリルアミドゲル電気泳動によってさらに分離した。そ
の後、PVDF膜(アプライドバイオシステムズ社)に
電気的にブロッティングし(日本エードー)、クマシー
ブリリアントブルーR−250によって染色し16kDa
の蛋白質を検出した。切り出した16kDa のバンドはプ
ロテインシークエンサーPSQ-2 (島津製作所)によりそ
のN末端アミノ酸配列を決定した。また、切り出したバ
ンドを8%アセトニトリルを含む25mMトリス−塩酸
(pH8.0)溶液中でリシルエンドペプチダーゼ(和光
純薬社)によって37℃で一昼夜消化し、超音波処理に
よって回収されるペプチドをマイクロボンダスフェアー
C18 カラム(ウォーターズ社)による逆相クロマトグラ
フィーによって分離し、得られた3つのペプチドを上記
プロティンシーケンサーによる分析に供した。決定した
配列は下記の通りである。Example 2 Analysis of Partial Amino Acid Sequence of PPIase The PPIase purified in Example 1 was further separated by 20% SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Then, it was electrically blotted on a PVDF membrane (Applied Biosystems) (Nippon Edo), stained with Coomassie Brilliant Blue R-250, and dyed at 16 kDa.
Protein was detected. The N-terminal amino acid sequence of the excised 16 kDa band was determined using a protein sequencer PSQ-2 (Shimadzu Corporation). Also, the excised band was digested with lysyl endopeptidase (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in a 25 mM Tris-hydrochloric acid (pH 8.0) solution containing 8% acetonitrile for 24 hours at 37 ° C., and the peptide recovered by sonication was micronized. Bondasphere
Separation was performed by reversed-phase chromatography using a C18 column (Waters), and the obtained three peptides were subjected to analysis using the above protein sequencer. The determined sequences are as follows.
【0019】〔N末端アミノ酸配列〕 Val-Asp-Lys-Gly-Lys-Ile-Lys-Val-Asp-Tyr-Ile-Gly-Ly
s-Leu-Glu-Ser-Gly-Asp-Val-Phe-Asp-Thr-Ser-Ile-Glu-
Glu 〔リシルエンドペプチターゼ消化により精製したペプチ
ドのアミノ酸配列〕 Lys-Ile-Pro-Arg-Asp-Ala-Phe-Lys Lys-Ala-Tyr-Gly-Asn-Arg-Asn-Glu-Met-Leu-Ile-Gln-Ly
s Lys-Asp-Leu-Val-Phe-Thr-Ile-Lys なお、下線部はPCRプライマーの設計部位を示す。[N-terminal amino acid sequence] Val-Asp-Lys-Gly- Lys-Ile-Lys-Val-Asp-Tyr-Ile-Gly- Ly
s-Leu-Glu-Ser-Gly-Asp-Val-Phe-Asp-Thr-Ser-Ile-Glu-
Glu (amino acid sequence of peptide purified by lysyl endopeptidase digestion) Lys- Ile-Pro-Arg-Asp-Ala-Phe-Lys Lys-Ala-Tyr-Gly-Asn-Arg-Asn- Glu-Met-Leu- Ile-Gln-Ly
s Lys-Asp-Leu-Val-Phe-Thr-Ile-Lys In addition, the underlined part indicates the design site of the PCR primer.
【0020】〔実施例3〕 DSM2095株のゲノムDNAの
調製 実施例1と同様にDSM2095 株を5Lの海水ベース培地で
培養を行った。湿潤菌体1.0g を10mlのTNE緩衝
液(100mM NaCl,20mM EDTAを含む20
mMトリス塩酸緩衝液、pH8.0)に懸濁した。10%S
DS溶液と1%トリトンX−100溶液を各々1mlずつ
添加し、4℃で一晩放置した。ついで温度を50℃にし
てプロティナーゼK溶液(20mg/ml)を50μl 添加し
4時間振盪した。フェノール処理、クロロホルム処理
後、RNase A溶液(0.5mg/ml)を50μl 添加
し、37℃で1時間放置した。再び10%SDS溶液を
1ml、プロティナーゼK溶液(20mg/ml)を50μl 添
加し50℃で70分放置した。フェノール処理、クロロ
ホルム処理後(溶液量10ml) 、1mlの3Mの酢酸ナト
リウム溶液(pH5.2)、25mlのエタノールを添加
し、−20℃で2時間放置した。その後高速遠心機で遠
心しDNAを沈澱させ、70%エタノール溶液3mlで沈
澱を洗浄、遠心エバポレーターで乾固させて、TE緩衝
液0.5mlに溶解した。この操作により約2mgのゲノム
DNAが得られた。Example 3 Preparation of Genomic DNA of DSM2095 Strain The DSM2095 strain was cultured in a 5 L seawater-based medium in the same manner as in Example 1. 1.0 g of the wet cells was added to 10 ml of TNE buffer solution (20 mM containing 100 mM NaCl and 20 mM EDTA).
mM Tris-HCl buffer, pH 8.0). 10% S
1 ml each of the DS solution and the 1% Triton X-100 solution was added, and the mixture was left at 4 ° C. overnight. Then, the temperature was raised to 50 ° C., 50 μl of proteinase K solution (20 mg / ml) was added, and the mixture was shaken for 4 hours. After phenol treatment and chloroform treatment, 50 μl of RNase A solution (0.5 mg / ml) was added, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour. Again, 1 ml of a 10% SDS solution and 50 μl of a proteinase K solution (20 mg / ml) were added and left at 50 ° C. for 70 minutes. After phenol treatment and chloroform treatment (solution volume: 10 ml), 1 ml of a 3M sodium acetate solution (pH 5.2) and 25 ml of ethanol were added, and the mixture was allowed to stand at -20 ° C for 2 hours. Thereafter, the DNA was precipitated by centrifugation with a high-speed centrifuge, washed with 3 ml of a 70% ethanol solution, dried by a centrifugal evaporator, and dissolved in 0.5 ml of TE buffer. By this operation, about 2 mg of genomic DNA was obtained.
【0021】〔実施例4〕PCRによるPPIアーゼ遺
伝子断片の増幅およびその塩基配列の決定 実施例1で得られたPPIアーゼのN末端アミノ酸配列
およびリシルエンドペプチダーゼ消化生成ペプチドのア
ミノ酸配列に相当する以下のDNAプライマーを合成し
た。 PN-F1 : AA(AG)AT(ATC)AA(AG)GT(ATCG)GA(TC)TA(TC)AT PF-R1 : TT(TC)TG(ATG)AT(ATCG)A(AG)CAT(TC)TC(AG)TT PF-R2 : TT(AG)AA(ATCG)GC(AG)TC(TC)CT(ATCG)GG(ATG)
ATExample 4 Amplification of PPIase Gene Fragment by PCR and Determination of Its Base Sequence The N-terminal amino acid sequence of the PPIase obtained in Example 1 and the amino acid sequence corresponding to the amino acid sequence of the lysyl endopeptidase digested peptide were as follows: Was synthesized. PN-F1: AA (AG) AT (ATC) AA (AG) GT (ATCG) GA (TC) TA (TC) AT PF-R1: TT (TC) TG (ATG) AT (ATCG) A (AG) CAT (TC) TC (AG) TT PF-R2: TT (AG) AA (ATCG) GC (AG) TC (TC) CT (ATCG) GG (ATG)
AT
【0022】PN-F1はN末端アミノ酸配列に基づいて設
計したプライマー、PF-R1及びPF-R2はリシルエンドペプ
チダーゼ消化生成ペプチドのアミノ酸配列に基づいて設
計したプライマーである。実施例2のように調製したDS
M 2095株のDNAを鋳型としてPCR Amplification kit
( 宝酒造) を用いたPCR反応の結果、PN-F1 とPF-R1
のプライマーの組み合わせでは240bp、PN-F1 とPF-R
2 の組み合わせでは270bpの断片が増幅された。それ
ぞれ2.5%アガロースゲル(ニューシーブGTG、宝
酒造)で電気泳動を行い、DNA断片を切り出して透析
チューブに挿入し、電気泳動により溶出し、フェノール
処理、エタノール沈澱によりDNAを回収した。沈澱を
70%エタノールで洗浄後、減圧乾固し、TE緩衝液に
溶解した。PN-F1 is a primer designed based on the N-terminal amino acid sequence, and PF-R1 and PF-R2 are primers designed based on the amino acid sequence of the lysyl endopeptidase digested peptide. DS prepared as in Example 2
PCR Amplification kit using DNA of M2095 strain as template
PCR results using (Takara Shuzo) showed that PN-F1 and PF-R1
240 bp in the combination of the primers, PN-F1 and PF-R
In the combination of 2, a 270 bp fragment was amplified. Each was electrophoresed on a 2.5% agarose gel (New Sieve GTG, Takara Shuzo), a DNA fragment was cut out, inserted into a dialysis tube, eluted by electrophoresis, and DNA was recovered by phenol treatment and ethanol precipitation. The precipitate was washed with 70% ethanol, dried under reduced pressure, and dissolved in a TE buffer.
【0023】以上のように調製したDNA断片をpT7-Bl
ueベクター(Novagen社)に Takaraligation kit Ver.1
(宝酒造)を用いて連結し、コンピテントセルE.coli J
M109(宝酒造)を用いて形質転換した。陽性クローンを
選択し、挿入断片のあることを確認後、25mlのLB培
地(50μg/mlのアンピシリンを含む)に植菌し、一晩
37℃で振盪培養した。培養液を遠心分離して集菌後、
主にラボマニュアル遺伝子工学増補版 pp51-52(村松正
実編、丸善、1990年)記載の方法に従ってプラスミドD
NAを調製した。この操作により約20μg のDNAを
調製した。1サンプルあたり1μg のDNAを鋳型とし
て、Dye Terrninatorcyclesequencing kit(パーキンエ
ルマー社)を用いてシークエンス反応を行い、DNAシ
ークエンサー(373A,アプライドバイオシステムズ社)
により塩基配列を決定した。その結果、PCRによって
増幅された上記2つの遺伝子断片はPPIアーゼのプラ
イマー設計部位に相当するアミノ酸配列と一致するこ
と、他の生物のFKBPタイプPPIアーゼと相同性を
示すことから、確かにPPIアーゼ遺伝子の一部である
ことが明らかになった。The DNA fragment prepared as above was digested with pT7-Bl
ue vector (Novagen) with Takaraligation kit Ver.1
(Takara Shuzo) and competent cells E.coli J
Transformation was performed using M109 (Takara Shuzo). Positive clones were selected, and after confirming that the inserted fragment was present, the cells were inoculated into 25 ml of LB medium (containing 50 μg / ml ampicillin) and cultured with shaking at 37 ° C. overnight. After collecting the culture by centrifuging the culture,
Primarily plasmid D according to the method described in the lab manual Genetic Engineering Enhancement Edition pp51-52 (Masamatsu Muramatsu, Maruzen, 1990)
NA was prepared. By this operation, about 20 μg of DNA was prepared. Using 1 μg of DNA per sample as a template, a sequencing reaction was performed using a Dye Terrninatorcyclesequencing kit (Perkin Elmer), and a DNA sequencer (373A, Applied Biosystems)
To determine the nucleotide sequence. As a result, the two gene fragments amplified by PCR match the amino acid sequence corresponding to the primer design site of PPIase, and show homology with FKBP type PPIase of other organisms. It turned out to be part of the gene.
【0024】〔実施例5〕DAM2095 株ゲノムDNAライ
ブラリーの作製 実施例2に従って作製したゲノムDNA30μg に25
ユニットの制限酵素BamHI を添加して24時間37℃で
反応し、切断を行った。切断反応後の溶液をフェノール
処理、エタノール沈澱をして、DNAを得た。一方、Ba
mHI および脱リン酸化処理したpUC18 をファルマシア社
より購入し、その位置にゲノムDNA切断断片をTakara
ligation kit Ver.1 により連結し、Ecoli JM109 を用
いて形質転換し DSM2095株ゲノムDNAライブラリーと
した。Example 5 Preparation of DAM2095 Strain Genomic DNA Library 25 μg of 30 μg of genomic DNA prepared according to Example 2
Cleavage was performed by adding a unit restriction enzyme BamHI and reacting at 37 ° C. for 24 hours. The solution after the cleavage reaction was subjected to phenol treatment and ethanol precipitation to obtain DNA. On the other hand, Ba
mHI and dephosphorylated pUC18 were purchased from Pharmacia, and a genomic DNA fragment was
Ligation kit Ver.1 was used and transformed with Ecoli JM109 to obtain a genomic DNA library of DSM2095 strain.
【0025】〔実施例6〕PPIアーゼ遺伝子を含む組
み換えクローンの選択 実施例3によって作製した270bpのDNA断片(PN-F
1 とPF-R2 をプライマーとした断片)1μg を、DIG DN
Alabelling and detection kit(ベーリンガーマンハイ
ム社)を用いてランダムプライマーによりラベルし、プ
ローブとした。一方、実施例4に従って作製した形質転
換株をLBプレート(アンピシリン、 X- gal を含む)
にまいて一晩培養後、ナイロンメンブレン ハイボンド
N(アマシャム社)上に固定し、コロニーハイブリダイ
ゼーションは63℃、ウォッシングは60℃で行った。
約3700個のクローンより、プローブと結合する3個
のコロニーを得た。これらのコロニーのプラスミド挿入
されているDNA断片を調べた結果、3クローンともP
PIアーゼ遺伝子全長を含んでいることが予想された。
そしてDye Terminatorcycle sequencing kitを用いてシ
ークエンス反応を行い、373ADNAシークエンサーによ
り塩基配列を決定した。得られた遺伝子は図4に示した
通り、PPIアーゼ遺伝子全長を含んでいた。なお、翻
訳開始コドン、バリンの位置は実施例1によって決定し
たアミノ酸配列及び遺伝子配列から推定したものであ
る。Example 6 Selection of Recombinant Clones Containing PPIase Gene A 270 bp DNA fragment (PN-F
1 and 1 μg of PF-R2 as primers)
The probe was labeled with random primers using Alabelling and detection kit (Boehringer Mannheim) to obtain a probe. On the other hand, a transformant prepared according to Example 4 was placed on an LB plate (including ampicillin and X-gal).
After overnight culturing, the cells were fixed on nylon membrane Hybond N (Amersham), colony hybridization was performed at 63 ° C, and washing was performed at 60 ° C.
From about 3700 clones, three colonies binding to the probe were obtained. As a result of examining the plasmid-inserted DNA fragments of these colonies, all three clones had P
It was expected to include the full length PIase gene.
Then, a sequencing reaction was performed using a Dye Terminator cycle sequencing kit, and the nucleotide sequence was determined using a 373A DNA sequencer. The resulting gene contained the full length PPIase gene as shown in FIG. The positions of the translation initiation codon and valine were estimated from the amino acid sequence and the gene sequence determined in Example 1.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明は、動物由来のものと同様に、免
疫抑制剤FK506に結合性である耐熱性のFKBPタ
イプPPIアーゼ遺伝子を提供する。本発明の遺伝子か
ら作られる蛋白質は、変性蛋白質の再生、蛋白質試薬の
安定化、組み換え蛋白質の生産、さらには新規免疫抑制
剤、生理活性物質の探索に極めて有用である。Industrial Applicability The present invention provides a thermostable FKBP-type PPIase gene that binds to the immunosuppressant FK506, as well as those derived from animals. The protein produced from the gene of the present invention is extremely useful for regeneration of denatured protein, stabilization of protein reagents, production of recombinant protein, and search for new immunosuppressants and bioactive substances.
【0027】[0027]
配列番号1 配列の長さ:527 配列の型 :核酸 鎖の数 :2本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名 :Methanococcus thermolithotrophicus 配列 SEQ ID NO: 1 Sequence length: 527 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Double strand Topology: Linear Sequence type: Genomic DNA Origin Organism name: Methanococcus thermolithotrophicus sequence
【0028】配列番号2 配列の長さ:154 配列の型 :アミノ酸 トポロジー:不明状 配列の種類:タンパク質 起源 生物名 :Methanococcus thermolithotrophicus 配列 Val Ile Phe Leu Val Asp Lys Gly Val Lys Ile Lys Val Asp Tyr Ile Gly Lys Leu Glu Ser Gly Asp Val Phe Asp Thr Ser Ile Glu Glu Val Ala Lys Glu Ala Gly Ile Tyr Ala Pro Asp Arg Glu Tyr Glu Pro Leu Glu Phe Val Val Gly Glu Gly Gln Leu Ile Gln Gly Phe Glu Glu Ala Val Leu Asp Met Glu Val Gly Asp Glu Lys Thr Val Lys Ile Pro Ala Glu Lys Ala Tyr Gly Asn Arg Asn Glu Met Leu Ile Gln Lys Ile Pro Arg Asp Ala Phe Lys Glu Ala Asp Phe Glu Pro Glu Glu Gly Met Val Ile Leu Ala Glu Gly Ile Pro Ala Thr Ile Thr Glu Val Thr Asp Asn Glu Val Thr Leu Asp Phe Asn His Glu Leu Ala Gly Lys Asp Leu Val Phe Thr Ile Lys Ile Ile Glu Val Val GluSEQ ID NO: 2 Sequence length: 154 Sequence type: amino acid Topology: unknown Sequence type: protein Origin Organism name: Methanococcus thermolithotrophicus sequence Val Ile Phe Leu Val Asp Lys Gly Val Lys Ile Lys Val Asp Tyr Ile Gly Lys Leu Glu Ser Gly Asp Val Phe Asp Thr Ser Ile Glu Glu Val Ala Lys Glu Ala Gly Ile Tyr Ala Pro Asp Arg Glu Tyr Glu Pro Leu Glu Phe Val Val Gly Glu Gly Gln Leu Ile Gln Gly Phe Glu Glu Ala Val Leu Asp Met Glu Val Gly Asp Glu Lys Thr Val Lys Ile Pro Ala Glu Lys Ala Tyr Gly Asn Arg Asn Glu Met Leu Ile Gln Lys Ile Pro Arg Asp Ala Phe Lys Glu Ala Asp Phe Glu Pro Glu Glu Gly Met Val Ile Leu Ala Glu Gly Ile Pro Ala Thr Ile Thr Glu Val Thr Asp Asn Glu Val Thr Leu Asp Phe Asn His Glu Leu Ala Gly Lys Asp Leu Val Phe Thr Ile Lys Ile Ile Glu Val Val Glu
【図1】精製PPIアーゼのSDSポリアクリルアミド
ゲル電気泳動を表す写真である。FIG. 1 is a photograph showing SDS polyacrylamide gel electrophoresis of purified PPIase.
【図2】PPIアーゼ活性とFK506濃度との関係を
表す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between PPIase activity and FK506 concentration.
【図3】PPIアーゼ活性と加熱時間との関係を表す図
である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between PPIase activity and heating time.
【図4】PPIアーゼ遺伝子のDNA塩基配列と、それ
をコードするアミノ酸配列を表す図である。FIG. 4 is a diagram showing a DNA base sequence of a PPIase gene and an amino acid sequence encoding the same.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成8年6月17日[Submission date] June 17, 1996
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
Claims (2)
又は配列番号1で表されるDNA塩基配列と実質的に同
一なDNA塩基配列を有するPPIアーゼ遺伝子。1. A DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
Or a PPIase gene having a DNA base sequence substantially identical to the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: 1.
は配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一な
アミノ酸配列を有するPPIアーゼ。2. A PPIase having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152546A JPH1091A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | FKBP-type PPIase derived from thermophilic archaea and gene encoding the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152546A JPH1091A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | FKBP-type PPIase derived from thermophilic archaea and gene encoding the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1091A true JPH1091A (en) | 1998-01-06 |
Family
ID=15542831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152546A Pending JPH1091A (en) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | FKBP-type PPIase derived from thermophilic archaea and gene encoding the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1091A (en) |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP8152546A patent/JPH1091A/en active Pending
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