JPH11239480A - プレニル2リン酸合成酵素をコードするdnaを連結させた組換えdnaおよびプレニル2リン酸合成酵素の製造方法 - Google Patents

プレニル2リン酸合成酵素をコードするdnaを連結させた組換えdnaおよびプレニル2リン酸合成酵素の製造方法

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JPH11239480A
JPH11239480A JP4358798A JP4358798A JPH11239480A JP H11239480 A JPH11239480 A JP H11239480A JP 4358798 A JP4358798 A JP 4358798A JP 4358798 A JP4358798 A JP 4358798A JP H11239480 A JPH11239480 A JP H11239480A
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JP
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diphosphate synthase
prenyl diphosphate
expression
dna
bacillus
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JP4358798A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Kajino
勉 梶野
Haruo Takahashi
治雄 高橋
Masakata Hirai
正名 平井
Yukio Yamada
幸生 山田
Masayoshi Muramatsu
正善 村松
Toku Ooto
徳 大音
Juzo Udaka
重三 鵜▲高▼
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレニル2リン酸合成酵素の新規な分泌生産
方法の提供。 【解決手段】 バチルス・ブレビス(Bacillus
brevis)由来のプロモーター領域にプレニル2
リン酸合成酵素をコードするDNAを連結させた組換え
DNA。このDNAを含む発現プラスミドにより形質転
換した宿主細胞を培養し、該培養物からプレニル2リン
酸合成酵素を採取することにより、該酵素を効率よく製
造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレニル2リン酸
合成酵素の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】遺伝子組換え技術の発展により、多くの
蛋白質は細菌、真菌、哺乳類をはじめとする多様な発現
系により組換え蛋白質として発現されるようになってき
た。しかし、異種蛋白質の発現の際に一般的に用いられ
る細菌である細胞内発現型の宿主を用いると、多くの場
合問題が発生する。
【0003】例えば、大腸菌の系を用いた場合、生産さ
れた異種蛋白質は菌体内に蓄積され、細胞封入体を形成
する場合も少なくない。封入体を形成した異種蛋白質
は、生物学的あるいは生化学的に不活性であり、活性型
の蛋白質を得るためには、可溶化、再生の操作が必要と
なる。そして、可溶化、再生の操作が成功しない場合、
必要とされる量の活性型の蛋白質は期待できない。しか
し、可溶化や再生の普遍的な方法は未だ確立されておら
ず、多くの試行錯誤が必要とされる。
【0004】異種蛋白質が封入体を形成しない場合であ
っても、菌体内に生産、蓄積された異種蛋白質は、菌体
からの抽出やその抽出液からの精製に多大の時間と労力
を必要とするだけでなく、目的とする蛋白質を完全な形
で純粋に得ることができない場合もある。例えば、プレ
ニル2リン酸合成酵素のうちゲラニルゲラニル2リン酸
合成酵素においては別の蛋白質との融合蛋白質化などの
工夫なしで単一に精製できた報告はない。
【0005】細菌の系の中でもバチルス属に属する微生
物は、古くから種々の菌体外酵素の生産菌として工業的
に利用されている。これらの菌体外酵素のうち、バチル
ス・アミロリクイファシエンスのα−アミラーゼ遺伝子
〔I.Palva et.al,Gene,22,22
9(1983)〕、バチルス・リケニフォルミスのペニ
シリナーゼ遺伝子やバチルス・サチルスのα−アミラー
ゼの各遺伝子は既にクローン化され、そのプロモーター
や酵素のシグナルペプチドを利用した異種蛋白質の菌体
外分泌生産系が報告されている。この菌体外分泌生産系
では、上記の菌体内発現系で問題となり得る封入体形成
はほとんど認められず、可溶化状態での異種蛋白質の生
産を容易にすると共に、菌体からの抽出操作が不要なた
め、生産コストを大幅に削減できる。
【0006】当業界で現在使用されている菌体外発現系
での組換えプレニル2リン酸合成酵素の生産技術の報告
例はなく、研究、診断、治療および工業材料適用におけ
る使用を目的とするプレニル2リン酸合成酵素の製造お
よび精製に関する優れた生産方法が依然として要望され
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】プレニル2リン酸合成
酵素など外来蛋白質の発現系においては、酵素溶液調製
の煩雑さや発現量、または、封入体の形成、菌体内での
安定性等の問題で、現在報告されているいずれの生産系
も満足できるものとは言えない。従って本発明は、プレ
ニル2リン酸合成酵素を培地中に分泌させることにより
該酵素を効率よく製造することができる新規な方法を提
供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者らは、組換え発現
系において安定的に異種蛋白質を培地中に発現できる組
換え分泌発現系の開発を行ってきた。一方、元来細胞内
に存在する酵素であるため特別な工夫なくしては細胞外
分泌が期待できないプレニル2リン酸合成酵素を効率的
に分泌発現できる組換え発現系確立の研究を重ねたとこ
ろ、バチルス・ブレビスの分泌生産系において効率的な
発現が可能であることを見出した。
【0009】従って、発明によれば、通常限られた量の
蛋白質が培地中に分泌されるある種の宿主細胞におい
て、望ましい立体構造を有するプレニル2リン酸合成酵
素を培地中に多量に分泌させることを可能にするペプチ
ドをコードするDNA、およびそれらを保持する宿主細
胞、およびその宿主細胞を培養することを特徴とするプ
レニル2リン酸合成酵素の製造方法が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明によると、ある種の宿主
細胞において、安定した可溶性のプレニル2リン酸合成
酵素を培地中に多量に製造することができる。プレニル2リン酸合成酵素をコードするDNAの構築方
選択したプレニル2リン酸合成酵素をコードするDNA
配列としては、例えば、ファルネシル2リン酸合成酵素
については特願平3−253788(特開平5−219
961公報)に記載の配列を、またゲラニルゲラニル2
リン酸合成酵素については特願平6−315579(特
開平7−308193公報)に記載の配列をそれぞれ用
いることができる。本発明のプレニル2リン酸合成酵素
の発現用のプラスミドの構築は、当業界における一般的
な遺伝子工学技術を使用する〔サムブルック等、「モレ
キュラー・クローニング、ア・ラボラトリー・マニュ
ル」、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリ、
コールド・スプリング・ハーバー、ニューヨーク(19
88)参照〕。
【0011】発現ベクター 上記の様なプレニル2リン酸合成酵素をコードするDN
A分子は、この発明による異種蛋白質発現のための他の
配列を伴うことができる。この発明による望ましいDN
A配列の一例としては、宿主細胞における転写のプロモ
ーター配列を伴い、その制御下にある様々なDNA配列
を含む。例えば宿主細胞がバチルス・ブレビスである場
合、DNA分子はバチルス・ブレビスで機能するプロモ
ーターやリボソーム結合部位を含み、また蛋白質の細胞
外への移動のための分泌シグナル配列を含む。
【0012】また、必要に応じて選択マーカー遺伝子を
含んでも良く、さらにDNA分子が宿主細胞内において
染色体外に存在する場合、複製開始点を含んでも良い。
バチルス・ブレビスで機能する具体的な前記配列は鵜高
ら(Methods inEnzymology,vo
l.217,P23−33(1993))により報告さ
れている。細菌を宿主にした発現に関してそれに使用さ
れる発現ベクターも公知にされているほか、当業界では
前記の成分を含む多くの細菌宿主用の発現ベクターが知
られており、標準的な分子生物学的技術により容易に構
築することができる。
【0013】プレニル2リン酸合成酵素遺伝子を含むD
NA分子は、当業界で通常行われる様に、選択した宿主
細胞での発現量を最大にするように同一アミノ酸をコー
ドするコドンのうち翻訳に最も適切なコドンに改変する
ことができる。これらのDNA1分子中にプレニル2リ
ン酸合成酵素遺伝子は多コピー存在しても良い。
【0014】宿主 本発明に適した宿主細胞は、好ましくは細菌である。当
業界において分泌発現用の宿主細胞として良く知られて
いるバチルス・ブレビスは鵜高らにより公知である(M
ethods in Enzymology,vol.
217,P23−33(1993))ほか、下記実施例
で使用されるバチルス・ブレビス31−OK株は工業技
術院生命工学技術研究所にFERMP−13274とし
て寄託されている。またバチルス・サチルスをはじめと
するバチルス属やシュードモナス属等の様々な株もこの
発明において使用できる。
【0015】
【実施例】以下にプレニル2リン酸合成酵素の生産に関
する実施例を示す。 (1)プレニル2リン酸合成酵素をコードするDNAの
デザイン プレニル2リン酸合成酵素のDNA配列は、ファルネシ
ル2リン酸合成酵素については特願平3−253788
(特開平5−219961号公報)に記載の配列をまた
ゲラニルゲラニル2リン酸合成酵素については特願平6
−315579(特開平7−308193号公報)に記
載の配列をそれぞれ用いた。
【0016】遺伝子の5′末端にNcoIを含むシグナ
ル配列の一部と3′末端にはHindIIIサイトを合
成DNAを附加してベクター導入用のDNAを合成し
た。合成された遺伝子をベクターpT7Blue−T
(Novagen社より購入)に導入して大腸菌HB1
01を形質転換を行い、得られたクローンからプラスミ
ドを抽出してダイデオキシ法により塩基配列を決定し変
異がないことを確認した。
【0017】(2)プレニル2リン酸合成酵素遺伝子の
バチルス・ブレビス発現ベクターへの導入 構築したプラスミドよりプレニル2リン酸合成酵素の遺
伝子断片をNcoI,HindIIIで切り出した。こ
れを、エリスロマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドベ
クターpNU212(Methods in Enzy
mology,vol.217,P23−33(199
3))のNcoI,HindIII部位に挿入しDNA
リガーゼで結合させ発現プラスミドベクターを得た。
(図1)
【0018】(3)形質転換体の取得 形質転換は、高木らのAgric.Biol.Che
m.53,3099−3100,(1983)記載のエ
レクトロポーレション法により行った。構築したpNU
212ベースの発現ベクター約500ng用いてバチルス
・ブレビス31−OK株を形質転換した。
【0019】(4)プレニル2リン酸合成酵素の発現と
その解析 得られた形質転換体をYC培地〔30gポリペプトンP
1(日本製薬)、2gイーストイクストラクト、30g
グルコース、0.1g塩化カルシウム2水和物、0.1
g硫酸マグネシウム7水和物、10mg硫酸鉄7水和物、
硫酸マンガン7水和物、1mg硫酸亜鉛4水和物/1l当
たり、pH7.2〕で30℃、3日間培養した。
【0020】培養上清10μlを用いてその中の蛋白質
をSDS−PAGE(12%)により分離し、CBB染
色により可視化、または、ウエスタンブロットの手法を
用いてニトロセルロース膜上に固定化した。ウエスタン
ブロットの後のプレニル2リン酸合成酵素の可視化のた
めの免疫染色に用いた一次抗体は各種のプレニル2リン
酸合成酵素をラビットに免疫して得た抗血清を用いた。
【0021】ブロットしたニトロセルロースフィルター
を一次抗体と反応させた後、二次抗体としてアルカリフ
ォスファターゼ標識抗ラビットIgG抗体を用いて、B
CIP/NBT(バイオラッド社発色キット)を用いて
検出した。図2にそれぞれのプレニル2リン酸合成酵素
の発現をウエスタンブロットで確認したときの図を示
す。目的の分子量の位置に単一バンドとして確認され
た。pNU212を発現ベクターにした場合の発現量は
数10mg/L程度であった。
【0022】(5)発現させたプレニル2リン酸合成酵
素の活性の確認 5−1.酵素サンプル 各クローンの培養上清を酵素サンプルとして用いた。 5−2.反応溶液 応溶液の組成は次の通りであった。 0.5M bis Tris(9.5) 20.0μl 0.3361mM IPP(1Ci/mol) 74.4μl 0.5mM DMAPP 50.0μl 0.1M MgCl2 10.0μl サンプル 10.0μl H2 O 35.6μl
【0023】5−3.活性測定 活性測定は次のように行った。70℃で30分間反応さ
せた後、50μlの0.5M EDTA及び150μl
のNaClを加えさらに水で飽和させたブタノールを加
え撹拌した後、遠心分離を行い、ブタノール層中の放射
活性を測定した。その結果バチルス・ブレビスで生産さ
れたプレニル2リン酸合成酵素はもとの酵素と同等の活
性を有し生産量は電気泳動法で算出したのと同じく数1
0mg/Lであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のプレニル2リン酸合成酵素図
発現ベクターの構築を示す図である。
【図2】図2は、ゲラニルゲラニル2リン酸合成酵素
(GGPS)及びファルネシル2リン酸合成酵素(FP
S)発現プラスミドを有するバチルス・ブレビス菌の培
養液から発現生成物をウエスタンブロットにより検出し
た結果を示す電気泳の図面代用写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 1/21 C12R 1:08) (C12N 9/12 C12R 1:08) (72)発明者 高橋 治雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 平井 正名 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山田 幸生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 村松 正善 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大音 徳 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鵜▲高▼ 重三 愛知県名古屋市名東区植園町1丁目24番地 の3

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バチルス・ブレビス(Bacillus
    brevis)由来のプロモーター領域の下流にプレ
    ニル2リン酸合成酵素をコードするDNAを連結させた
    組換えDNA。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組換えDNAの細胞内へ
    の導入により外来蛋白質の分泌発現能を持つ宿主細胞。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の宿主細胞を栄養培地で
    培養し、それにより生産されたプレニル2リン酸合成酵
    素を培養物から採取することを特徴とするプレニル2リ
    ン酸合成酵素の製造方法。
JP4358798A 1998-02-25 1998-02-25 プレニル2リン酸合成酵素をコードするdnaを連結させた組換えdnaおよびプレニル2リン酸合成酵素の製造方法 Pending JPH11239480A (ja)

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