JPS584798A - 新規プラスミドおよびそれを使用したインタ−フエロンの製造法 - Google Patents

新規プラスミドおよびそれを使用したインタ−フエロンの製造法

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JPS584798A
JPS584798A JP56101330A JP10133081A JPS584798A JP S584798 A JPS584798 A JP S584798A JP 56101330 A JP56101330 A JP 56101330A JP 10133081 A JP10133081 A JP 10133081A JP S584798 A JPS584798 A JP S584798A
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coli
plasmid
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escherichia coli
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JP56101330A
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Hitoshi Ozawa
均 小沢
Takashi Yokota
横田 崇
Haruji Nakamura
中村 春次
Yoshimi Oota
太田 由己
Masanobu Naruto
成戸 昌信
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Toray Industries Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規プラスミドおよびこれを組込んだ大腸菌を
利用するインターフェロンの製造法゛ に関する。特に
効率のよいインターフェロンの製造法に関するものであ
る。
ノβ インターフェロンは抗ウィルス作用を伜胞に付与する一
群のタンパク質で、それの産生細胞誘発剤の違いからα
、β、γに大別されている〔小林、インターフェロン−
基礎研究から臨床応用への展望−P15〜P24.19
78年(講談社)〕。
インターフェロンは種々のヒト細胞を培養し、これにウ
ィルス、核酸類似物あるいはバクテリア内毒素などを作
用させて誘発して生産されてきたが、いづれの方法に従
った場合でも生産量は極微量であり、従って効率のよい
生産方法の開発が強く望まれて来た。
最近、遺伝子操作技術を使用して、大腸菌内にヒト−イ
ンターフェロンを産生させる方法に関する報告が数多く
発表されている。これらの報告を詳細に検旧すると、一
部の物はインターフェロンのタンパク質部分に加えてそ
のN−末端側に他のタンパク質の一部分が結合したいわ
ゆるキメラタンパク質であったり[Nagata、S。
et、al、+Nature、 284316−320
(19801’:l、□! あるいはシグナルペプチドを含んだitのプロインター
フェロンCDerynck 、R,et 、a I 、
Nature、287 193〜197(1980))
である。
□ 2 従ってそれらを人の病気治療に使用することはアレルギ
ー反応などの危険性もあり、好ましくないと思われる。
これらのキメラタンパクあるいはプロインターフェロン
ではなくインターフェロンの真のタンパク質部分の産生
については、α型、β型と1 もに報告されているC Goeddl−tL、D、V、
et 、al、+Nature、287 411−41
6 (1980)。
□7 (3) Taniguchi、T、et、al、+  Pruc
、Natl、Acad、Sci、。
et、al、+  Nucleic  Ac1d  R
e5earch、8 4057 −=2 4074 (1980)〕。
これらの報告を検討すると、種4の前提はあるが大腸菌
1匹当り数十から最高2万分子のインターフェロンが産
生されている。大腸菌1匹当り1万分子のインターフェ
ロンの生産は従来の細胞培養法に比較すると、効率の高
い生産方法ではあるが、1沼中の大腸菌を5×101′
とすると培養液1沼当りのインターフェロンの重量はた
かだかQ、 1〜0.2 曙と計算され、工業的見地か
らは十分に満足できるものではない。
木兄−(はとれら従来の方法を改良すべく倹1討した結
果、効率の良いプロモーターにインターフェロンの遺に
子を結合しこれをコピー数が増加できるプラスミド中に
組みこませることにより新規プラスミl゛を得、該プラ
スミドを用いて形質転換大腸菌を作製すると、得られた
組換え大腸菌が効率良くインターフェロンを産生ず(4
) ることを見出した。すなわち本発明は、β−ガラク]・
ンダーゼ遺丙子を下流に結合し大腸菌に組み入れた場合
、大腸菌1匹当り1万分子以上のβ−ガラク]・ンダー
セを産生する効率を持つプロモーターに、インターフェ
ロン構造遺伝子を結合し、該結合物を更にヒートインダ
クション匁社−−・ ゛  でコピー数が増加するプラ
スミドに組み込ませてなる新規プラスミド、および該新
規プラスミドを大腸菌に組み入れ、インターフェロンを
産生する能力を有する大腸菌を製造し、該大腸菌を培養
し、生成した大腸菌からインターフェロンを採取するこ
とを特徴とするインターフェロンの製造方法を提供する
ものである。
以下本発明について詳細に説明する。
まず、β−ガラクトンダーゼ遺伝子を下流に結合し大腸
菌に組み入れた場合、大腸菌1匹当り1万分子以−にの
β−ガラクトンダーゼを産生する効率をもつプロモータ
ーについて説明する。
プロモーターとは、DNAからm−RNAが転写される
場合、この転写を開始するDNA上の部位を称し、効率
の良いプロモーターはど多量のrr+−RNAが合成さ
れるO プロモーターの効率を比較するため、我々はβ
−ガラクトシダーゼ遺伝子を用いる方法を採用した。即
ち、プロモーターの下流(3’ 1g11)にβ−ガラ
クトシダーゼの遺伝子を結合したプラスミドを作り、該
プラスミドで形質転換した大腸菌を作り、大腸菌が作る
β−ガラクトシダーゼの活性を測定して、大腸菌1匹当
りに産生されるβ−ガラクトシダーゼの分子数を求め、
該分子数によってプロモーターの効率を判断する方法を
採用した。この分子数が多い物はどプロモーターの効率
が良く、本発明で云うプロモーターとは大腸菌1匹当り
1万分子以上、好ましくは2万分子以上のβ−ガラクト
シダーゼを産生ずる効率を持つプロモーターである。通
常の大腸菌では1匹当りβ−ガラクトシダーゼが約60
00分子しか産生しないとされているCWat*on、
J、D、、三浦ほか択遺献子の分子生物学、P434.
第6版、東京化学同人(1977))。
従って通常の大腸菌に含まれるプロモーターでは、本発
明にいうインターフェロンを効率良く産生ずることがで
きない。本発明のプロモーターとしては、例えばTuB
−2プロモーター、RecAプロモータ〜、Trpプロ
モーター、Lacプロモーター等が挙げられる。
次に、本発明にいうインターフェロン構造遺伝子につい
て説明する。
インターフェロン遺伝子は、プロモータ一部位から始捷
り、その下流(3′例)にシグナルペプチドをコードす
る部位をへてインターフェロンのタンパク質部分をコー
ドする部位が並んでいる。このインターフェロンのタン
パク質部分をコードする核酸配列がここで言うインター
フェロン構造遺伝子と呼ぶものである。
インターフェロン構造遺伝子は、公知のm −RN A
から相補t= D N Aを合成する方法、遺伝子ライ
フラリ−から適当なプローベを用いてスクリーニングす
る方法、すでにクローン化されたプラスミドから切出す
方法等により作製されるものである。
(7) この・インターフェロン構造遺伝子を本発明で使明する
効率よいプロモーターの下流に存在する綜訳開始コドン
の直後に結合させる。この結合方法としては酵素を利用
する公知の種々の技術が適用できる。
次に、ヒートインダクンヨン1基剣≠章→゛トー吟キで
コピー数が増加するプラスミドについて説明する。
ヒートインダクションとは乙O℃の培養では大腸菌1匹
当りのプラミド数がたかだか数十個であるが培養温度を
35°〜42゛Cに−[二昇した場合、プラスミドの数
が数十〜数百倍に増加する現膚+講4o このような性
質を持つプラスミドとしては、例えばpRl drd 
−19、pBEUl 7 、77−ジとしてはλPLの
突然変異株Cl−8577!i:どかあげられる0 (
Uhlin、B、E、+ et、al、、Mol。
gen、Genet、、165 167−179 (1
9781などJ。
□2 (8) 組みかえ操作後のスクリーニ・/グを容易にするために
pBEUl7にカナマイシン耐性の性質を付加したプラ
スミドpMK−1をpKC7とpBEUl 7CRao
、R,N、et、al、、Gene、7,79−82(
1979+)から作製した物は特に好捷しく用いられる
。このヒートインダクションに匝奔柑キ千4久−丑ゴで
コピー数が増加するプラスミ1゛を該インダクション能
を失なわせしめない制限酵素で切断し、この部tnに効
率の高いプロモーターにインターフェロン構造遺伝子を
結合したDNA断片を組み込ませることにより本発明の
新規プラスミドが得られる。インダクンヨンがかかるプ
ラスミドの切断には、好捷しくは切断個所がプラスミド
当り1個廃偏限酵素が使用される。また、上記DNA断
片を組み込壕せる際には公知の種々の酵素反応が適用さ
れる。
次に、上記インターフェロン産生にかかる新規プラスミ
ドを大腸菌に組み入れ、インターフェロンを産生ずる能
力を有する大腸菌の製造について述べる。プラスミドを
大腸菌と低温で、CaCl、、処理することによりCM
 a n d e # 、 M 、 e t 、 :a
l、、 J、Mo1.Biol、、 53. ’I 5
9 (1971]) ]形質転換した大腸菌を得ること
ができる。このようにして得られた形質転換大腸菌の中
からインターフェロン産生能を有する大腸菌を選別し、
該大腸菌を培養し、充分に生育させた後、該大腸菌から
インターフェロンを採取することにより、インターフェ
ロンが製造できる。
本発明で言う効率の良いプロモーターの下流。
にβ−ガラクトノダーゼ遺伝子を結合する一例について
説明する。
大腸菌タンパク質延長因子tuf Bのプロモーターは
すでに宮島らによりプラスミドにクローン化されている
CMiyajima et、al、、FEBSLett
er、102 207−210(19771)oこのプ
ラ□ゲ スミドpTuB1を大腸菌中で増殖して抽出する。
プラスミドDNA  pTuBlを制限酵素EcoRI
とHpaIで処理する。処理液をアガローズ電気泳動に
かけ、約6KbのTuB1プロモーターヲ含む断片を単
離する。一方β−ガラクトンダーゼ遺伝子を含むプラス
ミドDNA pMc 14D3をEcoRIとSmal
で切断する。処理液を同様に電気泳動分離してβ−ガラ
クトシダーゼ遺伝子を含む9.9Kbの断片を分離する
。精製各断片を混合しT−4DNAIJガーゼを作用し
て両者を結合する。得られたプラスミドDNAを大腸菌
MC1061株[:Ca5adaban、M、J、et
、al、、 J、Mo1.Biol、+138 179
−207(1980))をCohenの方法(Cohe
n 、s違t 、a 1 、、 Proc 、Nat 
l 、Acad、+Sci、、69 2110−211
4(1972))に従って形質転換し、ラクトース資化
性およびアンピシリン耐性を指標に、tufB1プロモ
ーターの下流よりtufB2プロモーターとβ−ガラク
トシダーゼ遺伝子が結合した新規プラスミドpTuBL
202も得られるo pTuBL202およびpTaB
L8で形質転換した大腸菌1061株のβ−ガラクトシ
ダーゼ活性をMillerの方法(Mi I ler 
、 J、H,。
Experiments in Mo1ecular 
Genetics、P2S5−355(1972)Co
ld Spring Harbor Laborato
ry ”1で測定する。その結果Tu−B2プロモータ
ーを持つpTaBL 202は大腸菌1匹当り2万分子
のβ−ガラクトシダーゼを産生しTu−B1プロモータ
ーを持つpTaBL8は1ろ00分子のβ−ガラクトシ
ダーゼを産生ずることが解る。
プロモーター下流にインターフェロン構造遺伝子を結合
する方法を以下に述べる。
pTuBL202DNA (約16Kb)を制限酵素C
1aIで消化し、アガロース電気泳動でtufBプロモ
ータ一部分を含む約15Kbの断片を単離する。
一方、遺伝子ライブラリーからインターフェロン−βの
N−末端をコードする合成ヌクレオチド(ドデカマー)
をプローブにしてインター1 合成ヌクレオチドを用いる方法(Goedd 4 D、
 V、 、 e t 。
al、、 Nucleic Ac1d Re5earc
h、 8.4057〜4074(1,980) )で切
り出し、約0.8 Kbのインターフェロン構造遺伝子
を得る。
得られた両 断片を混合し、T4−DNAIJガーゼで結合する。
得られたプラスミド混合物で大腸菌MC1061株を形
質転換する。形質転換株について、それぞれが含有する
プラスミドを単離し、それらの制限酵素切断地図を検討
し、TufB−2プロモーターの下流にインターフェロ
ン−β−遺云子1個を正しい方向に結合した新規プラス
ミドpTY−8とインターフェロン遺伝子2個を結合し
たプラスミドpTY−9を得る。使用するプロモーター
の違いにより使用する制限酵素、手法に若干の修飾を必
要とするが、望ましいプロモーターの下流にインターフ
ェロン遺伝子を結合することができる。
以下に効率のよいプロモーターの下注にインターフェロ
ン遺伝子を結合したDNA断片を、ヒートインダクショ
ン      ゛    でコピー数が増加するプラス
ミドに組み込ませる方法について説明する。
先にのべたプラスミドpMK1はBamHI制限酵素切
断部位を1個所持つから、まず、BamHIで処理して
開環した後、アルカリ性ホスファターゼ処理して末端リ
ン酸を除く。一方前述のプラス゛ミドp”ry −s 
DNA (効率のよいプロモーターTuB−2+7)下
流1cインターフェロン−β−遺囚子を結合した物を含
むプラスミド)をBgl[lで消化して、TuB−2プ
ロモーターとインターフェロン遺伝子を含む断片(1,
15Kblを得る。両者を混合してT4−DNAIJガ
ーゼを作用して結合する。得られたプラスミド混合物で
大腸菌MC1061株の形質転換を行ないカナマイシン
耐性を指標に耐性株を単離する。プラスミドを調製し、
制限酵素切断地図を調べて、TuB−2プロモーターと
インターフェロン−β−遺敵子が正しい方向に結合した
プラスミドpTY−5が得られる。このようにして得た
、インダクンヨンでコピー数を増加し、かつ効率のよい
TuB−2プロモーターの下流にインターフェロン遺阪
子ヲ結合したプラスミドp’ry−5を含む大腸菌MC
1061株を培養して、pTy−5を単離する。
このプラスミドpTY−5で大腸菌HB−101を前述
の方法で形質転換する。形質転換株を17−ブロス5 
me中で30°1晩培養後新らしくtoom6のし一ブ
ロスを加え42°で4時間培養を続は大腸菌数が4〜8
×108匹/ rnlに達した時点で遠心して集菌する
。菌体をClewellの方法CC1ewell。
D、B、、 J、Bacteriol、110667−
676(1972) )でリゾチーム−界面活性剤で溶
菌し遠心して、インターフェロン抽出液約1.8罰を得
る。抽出液についてインターフェロン活性をCPE−半
減法[Finter、N、B、+ J 、Gen、Vi
rol、+ 5.419−425(t969)]によっ
て測定する。測定用ヒト細胞はFL−細胞をチャレンジ
ウィルスはVSVを使用する。抽出液1me当り200
0〜5000単位のインターフェロン活性が認められる
本抽出液について、既に知られている種々の精製法[R
egulatpry Functions of In
terferon7( Ann 、New York Acad 、Sci 、
+ 651]  332−431□2 (198o)]の組み合せに従って精製し、ヒトの疾患
に利用できるインターフェロン製剤が製造される。
以下に本発明の実施例、参考例を記述する。
以下余白 実施例1、 pTuBL 202の合成。
プラスミドDNA pTuB2 (Miyajma  
et。
al、、  FEBS  LeHcr 102 207
−210(1977)’IIを80μf 507?ZM
  Tris HClpH7,510771M MgC
h  0.1 M NaC1にとかし、10ユニツトの
Eco R1を加え67℃で−りP+2.f:ノL2A 晩消化した。常法に従いフェノール4 抽出法でDNAを抽出した。80μ7のDNAをI G
mM Tris HClpH7,510mM MgCh
17?ZMDTT溶度にとかし、10ユニツトのHpa
lで37℃で一晩消化した。一方、β−ガラクトシダー
ゼ遺伝子を含むプラスミドpMC1403(Casad
aban et、 al、、 J、 Bacteri。
1匹3,971−980 (1980))DNA 10
μ7を50mM Tris HCI  pH7,5,1
0?72MMgC12、0,1M NaC1にとかし、
37℃で4時間Z1z+2.jルへ 消化した。フェノール舛〜ル抽出法でDNAを抽出し、
10tl1M Tris HClpH8,10ff1M
MgC1+  20??ZM KCI  1mMDTT
溶液にとかし、5ユニツトのSma Iを加えて37℃
で一晩消化した。
制限酸素で消化した試料を08%アガロース電気泳動に
かけ、それぞれから6kbおよび9.9kbの断片を単
離した。精製単離した両断片をし、2ユニツトのT4−
DNAリガーゼを加え10℃で15時間反応後70℃で
5分間加熱後徐冷した。
得られた環状DNAを大腸菌MC1G61株(Casa
daban、 C,M、、 et、 at、、 J、 
Mol。
Biol。138.179−207 (1980) )
にCohenの方法(Cohen、 S、 et、 a
l、、 Proe。
Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、、 
692110−2114−一一一ノ ラクトシダーゼ遺伝子の上流にtuf B 2プロモー
ターを結合した新規プラスミドpTuBL202をスク
リーニングした。
実施例2. プラスミドp’ry−s、  pTY−9
の作成。
pTuBL 202  DNA 10μS’を10?7
2MTris  HCI  pH7,5,1[1mM 
MgCh 、1mMDTT溶液にとかし、9ユニツトの
C1aIを加え37℃で一晩消化した。アガローズ電気
泳動でT u B −2プロモーターを含むt5Kbの
断片を単離した。
インターフェロン−βの遺伝子は捷ず遺伝子ライブラリ
ーから合成ヌクレオチド(N一端トデカマー)を使用し
てWallace の方法(Wallace。
R,B、、 et、al、、Nucleic Ac1d
 Re5earch、 9 。
−己。
879(1981))でクローニング後、これをGoe
ddli1 らの方法[Goedd l−e、 D、 V。、 et
、 al、 Nucleic Ac1dResearc
h、8.4057(1980))でインターフx。
ン遺伝子約0.8 Kbを得た。両断片をT4DNAリ
ガーゼで結合した〔実験条件、実施例1と同じ〕。得ら
れたプラスミド混合物を用いて大腸菌MC1061株を
形質転換し、形質転換株36株について、各プラスミド
の制限酸素切断地図を検討した結果、IFN−β遺伝子
が正の向きに導入されたpTy−s、正の向きに二つ首
肩に組み込まれたプラスミドpTY−9が得られた。
実施例ろ pTy−5の作製。
インダクションがかかり、かつカナマイシン耐性プラス
ミl’pMKI  DNA  1011f/を131?
+MTris HCI pH7,5,10??+M M
gCl2 、50171MNaC11mM DTTにと
かし、5ユニツトのBamHlで37℃で一晩消化した
後、実施例10条件でアルカリ性フォスファターゼ消化
した。
一方実施例ろ、で得たpTy−sグラスミ1−DN A
8μ7を10??ZM Tris HCI pH7,5
,ICltliMMgCI2. 1771M DTTに
とかし、 6ユニツl−のBgl II  を加え37
℃で一晩消化した。
両者を混合し、T41Jガーゼを作用させた。
得られたプラスミド混合物を使用して、大腸菌MC10
61株を形質転換し、カナマイシン面j性株を単離した
。そのプラスミドの制限酸素切p T Y =−5で形
質転換した大腸菌)(B−101株を5 mlのし一グ
ロス培養液〔Miller、 J、H,。
Experiments  in  Mo1ecula
r  Genetis。
p461〜433(1972)〕中60℃で一晩培養し
た。100m/7の新しい培養液に移し、42℃で4時
間更に培養した。菌数が5×108に達した所で5.0
0 Orpm、 10分遠心して集菌し、Clewel
lの方法(Clewell、 D、 B、、 J。
Bacteriol、、 110 667−676(1
972))でリゾチーム・界面活性剤で溶菌した。40
.00Orpm、30分間遠心し、約1.8 meの抽
出液を得た。インターフェロン活性の測定はc p E
 −半減法(N、 B、 FintFr、 J、 Ge
n、 Viv’;Iogy。
5 419−423(1969)の改良法〕に従って、
実施した。ヒト細胞はFL細胞あるいは542株、チャ
レンジウィルスにはVascularSomadili
s  Virusを使用し残存細胞物をクリスタルバイ
オレット染色後比色定量する方法に依った。米国予防衛
生研究所(NIH)から入手したインターフェロン−β
の標準品を対照として抽出法の力価を測定した。
遠心上清に1mg1す2000〜5000単位のインタ
ーフェロン活性が認められた。
第1頁の続き 0発 明 者 中村巻成 鎌倉型手広1111番地東し株式会 社基礎研究所内 @発 明 者 太田由己 鎌倉型手広1111番地東し株式会 社基礎研究所内 0発 明 者 成戸昌信 鎌倉型手広1111番地東し株式会 社基礎研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  β−ガラクトシダーゼ遺区子を下流に結合し
    大腸菌に組み入れた場合、大腸菌1匹当り1万分子以上
    のβ−ガラクトシダーゼを産生ずる効率を持つプロモー
    ターに、インターフェロン構造遺眠子を結合し、該結合
    物を更にヒートインダクンヨン又は薬剤インダクンヨン
    でコピー数が増加するプラスミドに組み込ませてなる新
    規プラスミド。
  2. (2)  β−ガラクトシダ〜ゼ遺云子を下流に結合し
    大腸菌に組み入れた場合、大腸菌1匹当り1万分子以上
    のβ−ガラクトシダーゼを産生ずる効率を持つプロモー
    ターに、インターフェロン構造遺阪子を結合し、該結合
    物を更にヒ〜トインダクション     ゛  ゲでコピー数が増加するプラスミドに組み込ませてなる
    新規プラスミドを大腸菌に組み入れ、インターフェロン
    を産生ずる能力を有する大腸菌を製造し、該大腸菌を培
    養し生成した大腸菌からインターフェロンを採取するこ
    とを特徴とするインターフェロンの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58141796A (ja) * 1982-02-18 1983-08-23 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd ペプチドの製造法

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JPS58141796A (ja) * 1982-02-18 1983-08-23 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd ペプチドの製造法

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