JPS63258582A - コンポジットdna配列及びその成長ホルモンの生産への利用法 - Google Patents

コンポジットdna配列及びその成長ホルモンの生産への利用法

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JPS63258582A
JPS63258582A JP62141279A JP14127987A JPS63258582A JP S63258582 A JPS63258582 A JP S63258582A JP 62141279 A JP62141279 A JP 62141279A JP 14127987 A JP14127987 A JP 14127987A JP S63258582 A JPS63258582 A JP S63258582A
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plasmid
dna sequence
sequence
dna
hgh
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ムハンマド・バーマン・バーラミアン
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Sanofi SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70—Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • C12N15/72—Expression systems using regulatory sequences derived from the lac-operon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
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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、新規なコンポジットDNA配列に関するもの
であり、これは先駆体の形態で合成された成長ホルモン
の上流及び該遺伝子を制御下においているプロモータの
下流に置がれた場合、細菌中の該ホルモンの発現2分泌
及び正しい成熟を助けるものである。
遺伝子工学の進歩は、多くの医薬の活性成分を形成する
ことができる真核源の蛋白質を得る従来方法に欠点を克
服することを可能にした。
これらの方法には特に器官又は生理液体がらの抽出があ
るが、生成医薬は充分な量生産されないし、特に常に一
定の品質ではない。
遺伝子工学は微生物を使用することにより蛋白合成を達
成することを可能にした。これは、ある微生物のゲノム
に他の微生物からの遺伝子を挿入しこのクローン遺伝子
を発現させることによって行われる。
若干の蛋白は先駆体の形態で合成される。この先駆体は
、シグナル ペプチドと呼ばれる短アミノ酸でそのN−
末端が延長された蛋白自体である。
これは合成された細胞媒体から細胞外媒体又はゲノム陰
性菌の場合にはペリブラスムに排出される。
この排出Cexportationコは、シグナル ペ
プチド及び成熟蛋白が酵素の作用で分離される細胞質膜
を通る通路で特徴付けられる。成熟蛋白は細胞外媒体又
はペリブラスムから回収される6本発明は、先駆体の形
態で合成される成長ホルモンの生産に関し、特に、19
1のアミノ酸を含み。
かつ 217のアミノ酸を含む先駆体[以後、 pre
−hGHと称するコの形態で合成されるヒト成長ホルモ
ン[以後、hGHと称する]に関する。
これまでに得られた多くの細菌発現ベクタは先駆体の形
態で合成された真核源の成熟蛋白の重要な工業的生産に
適していないことが分った。
例えば、極めて僅かの量のインシュリンが得られている
[K、TALMADGE  et al、。
B actorta l1atur(3preproi
nsulin to proinsulin。
P roc、N atl、A cad、s cf、、U
 S A 、  1980.77゜3988−3992
 ] 、同様に繊維芽細胞源のヒト インターフェロン
が得られたが生物学活性を示さなかった[T、  TA
N I G U CHI  et al、、’Expr
ession of’ the human Nbro
blast 1nterl’eron geneln 
  Escherlchia  coll  、  P
roc、Natl、Acad。
グレイ等[G、  GRAY at al、、Perl
plasalcproductlon  or  co
rrectly  processed  human
hormon  ln   Escherichia 
 colt  :  natural  andbac
terial  signal  5equences
  are  1nterchangeabIe、 G
ene、1985.39.247−2541は、大腸菌
[E。
co11]内のペリブラスマhGHの生産を記載した。
この場合、  hGH先駆体をコードする配列はトリプ
トファン プロモータの制御下におかれていることを指
摘しなければならない、このプロモータは他のプロモー
タの転写、即ち誘導性を制御する特定の特性を有してい
るが、異遺伝子の発現の活性を制御することは困難であ
る。
逆に、ラクトース オペロンのプロモーターオペレータ
活性[以後”Plolacと称する]は、誘導性であり
容易に制御できる。ラクトースの不存在下で、ラクトー
ス オペロンに特異なレプレッサは、i遺伝子でコード
され、オペロンのオペレータ配列と結合しRNAポリメ
ラーゼによる転写の開始を妨げる。ラクトース又はレプ
レッサが結合する他の誘導子の存在下で転写は正常に開
始することができる。
蛋白合成の収量は次の効率に左右されることが知られて
いる。
−それに対応する遺伝子の転写、及び −この方法で生産されたメツセンジャRNA[以後mR
NAと称する]の翻訳 転写は酵素、RNAポリメラーゼの介入を通じて行われ
、これはプロモータと呼ばれる特定の領域に結合する。
プロモータに結合後、RNAポリメラーゼはDNAの転
写を開始し、これに続いてmRNAが得られる。
翻訳はリポソームの介入によって行われ、これはその5
′末端に近い結合位置でmRNAに結合する。
リポソーム結合位置の若干の特徴は知られている。これ
は、AUG開始コドン[これは翻訳される最初のコドン
である]及びAUGコドンの約10ヌクレオチド上流に
位置するシャインーダルガノ配列と呼ばれる配列[以後
S/D配列と称する]からなるmRNA配列である。こ
のS/D配列は。
3〜9ヌクレオチドを包含し、その3−末端がS/D配
列に相補的である18SリポソームRNA[以後18s
  rRNAと称する]でmRNAが認識されるのを可
能にする。
蛋白合成は、特にmRNAの翻訳の開始の効率にも左右
されることが知られている。これ自体もS/D配列及び
この配列を開始コドンから離している距離に左右される
。
この開始は多くの因子が関係する。
−S/D配列及び開始コドンの間の距離が翻訳の効率に
影響し最適距離は9ヌクレオチドであることが知られて
いる[H,M、5HEPARDet al、、DNA、
 1982.1.125−131 ] 。
−同様に、S/D配列と16SrRN Aとの相補性が
大きくなればなるほど、 16s  rRNAに関して
特定mRNAの翻訳効率とその相補性との間の単純な関
係は知られていないが、リポソームの結合は強くなるこ
とが認識されている[G、D。
S  TORMOet  al、、Nucl、Ac1d
s、  Res、、1982゜10.2971−299
6]  。
− また、S/D配列及びAUGコドンの間に位置する
「アデニン」及び「チミン」塩基が翻訳に役立つことも
知られている[DE  BOERet al、、DNA
、 19g3.2.231−235] 。
−最適配列が翻訳の効率を確保するのに充分ではないが
、開始コドン及び/又はS/D配列はリポソームに容易
に接近可能でなければならず。
mRNAが採用するかもしれない第二次構造でマスクさ
れていてはならないと仮定されている[D。
G HE Y S E N et al、、Gene、
1982.17.55−63]。
然しなから、上記の全ての因子の使用で蛋白合成が良い
収率を与えることを確保することができない。
新規コンポジットDNA配列を含むベクタが先駆体の形
態で合成された成熟蛋白を得るのに効率的に用いること
ができることが見出だされた。
その5′末端からその3′末端まで、新規コンポジット
DNA配列は次のものからなる:S/D配列を含む、大
腸菌のラクトース オペロンのメツセンジャRNAの非
翻訳5′末端コードするDNA [:The  0pe
ron  : J、  H,MI LLERand  
W、S、TEZNIKOFF。
Co1d  S  prlng  Harbor  L
aboratory、1980コ  ;−構造 5′ AATTATGGCTACCGGCTCT3′;及び −−21位置のアミノ酸及び1位置のアミノ酸の間で、
ヒト成長ホルモンのシグナル ペプチドの21個のアミ
ノ酸をコードする天然DNA配列。
事実、mRNAの5−末端で採用された三次元構造は、
上記の構造から生じ及びシグナル ペプチドをコードす
る。リポソームの結合及び翻訳の開始に基本的役割を果
たすように思われる。
本発明は、このように、その−面において、その5′末
端からその3′末端まで: S/D配列を含む、大腸菌のラクトース オペロンのメ
ツセンジャRNAの非翻訳5゛末端をコードするDNA
 。
−構造 5′ AATTATGC;CTACCGGCTCT3′を有す
るオリゴヌクレオチド、この配列は。
2のコドンが修飾された。ACAからACC及びTCC
からTCT、  シグナル ペプチドのN−末端部分を
コードするDNA配列に対応する。蛋白合成を開始する
コドン[ATG]の上流の4のヌクレオチド及びATG
の下流の12のヌクレオチドを包含する: ACAから
ACC及びTCCからTCT 、及び 。
−シグナル ペプチドの第16構成ヌクレオチドから数
えて、ヒト成長ホルモンのシグナル ペプチドのC−末
端に対応する天然DNA配列、即ち、  −21位置の
アミノ酸及び1位置のアミノ酸の間の21のアミノ酸を
コードするDNA配列。
を含む成長ホルモンの合成のためのコンポジットDNA
配列に関する。
第1図は、hGH先駆体をコードするDNA配列及び該
先駆体のアミノ酸配列を示す、最初の26のアミノ酸[
図の一26位置のアミノ酸から数える]はシグナル ペ
プチドを形成し、他の191のアミノ酸[ここで1から
 191の番号を付す]は実際のhGHのものである。
ここにあげる表1は第1図をより良く理解するためのも
ので、アミノ酸はそれぞれ単一の文字で表わされる。
表  1 アミノ酸          文字 アラニン          A アルギニン         R アスパラギン         N アスパラギン酸       D システィン         C グルタミン          Q グルタミン酸         E グリシン          G ヒスチジン         H イソロイシン        I ロイシン          し リシン           K メチオニン         M フェニルアラニン      F プロリン           P セリン          S トレオニン         T トリプトファン       W チロシン          Y バリン          V 第1図に示したDNAコドンにおいて1文字A、C,T
及びGは通常の意義を有し、それぞれ次の塩基を示す:
アデニン、シトシン、チミン及びグアニン。
本発明は、また、該配列の機能が変性されない限り、該
オリゴヌクレオチドの1又は2の塩基が置換されている
コンポジットDNA配列にも関する。
プロモータの制御下におかれているコンボジッ)DNA
配列は、そのリポソーム結合位置が該分子の翻訳を有利
にする線状構造を採用するmRNA分子を生産する。
本発明のコンポジットDNAはヒト成長ホルモンの遺伝
子コードの上流[upstreaa+]に位置し。
シグナル ペプチドのN−末端をコードするこの配列の
ヌクレオチドはhGH先駆体をコードする遺伝子によっ
て通常提供されるものを置換している。
本発明は、他の面において、細菌プロモータ及びhGI
(をコードするDNA配列との間に位置する1本発明の
対象を形成する該配列を含む細菌発現ベクタに関する。
本発明は、他の面において、ヒト成長ホルモンをコード
するDNA配列を含み1本発明のコンポジットDNA配
列及びこの配列のプロモータ上流を包含するプラスミド
に関する。3の好ましいプラスミドは次に定義するプラ
スミド り149−147゜9189−30.及びp1
71−8である。 1988年2月26日に。
プラスミド p149−147は微生物培養国立コレク
ション[N、C,M、Cバリーフランス]に大腸菌菌株
C1024中で寄託し、l−533の番号が付された。
本発明は、また2本発明によるベクタで形質転換された
微生物、特に腸内細菌科[E nterobacter
laceae ]の科に属するものである。
特に、大腸菌[E 5chcrichia coltコ
の種1例示すれば菌株C1024に関する。
本発明は、他の面では1組換え微生物の培養。
続いて例えば浸透衝撃による。細胞からのホルモンの抽
出、衝撃後に得られた細胞外媒体の生成によるその単離
による。ヒト成長ホルモンの生産方法であって、用いる
組換え微生物が本発明の微生物の1である方法に関する
。
本発明によるコンポジットDNA配列を含むプラスミド
は、構成成分を提供するプラスミドから形成され、これ
らのプラスミドは酵素消化によりフラグメントに切断さ
れ、関係フラグメントは酵素接合で連結される。コンポ
ジットDNA配列は合成経路で得ることができる。これ
は次いで上記のフラグメントと同様に処理される。
次の本発明を例によって説明する。勿論1本発明はここ
に指摘した適用態様に限られるものではなく、逆に、特
許請求の範囲に包含される全ての態様を包含するもので
ある。
1−一般的方法 本発明によるプラスミドの構成に必要な全ての操作は、
先行技術に記載されている一般的技術。
及び便宜のため次に述べる特別技術を含む。
プラスミドの精製 ルリア[L uria]液体媒体で培養された形質転換
大腸菌細胞から単離された[T、MANIATI S 
et al、+p、88 and 410. Mo1e
cular  Cfontng、  Co1d Spr
ing Harbor Press、 NewYork
。
N、Y、 、  1982コ、プラスミドは、カップ[
L。
Katz et al、、1973.J 、  Bac
t、、 114  : 557−591コの変形法を用
い後期指数増殖期に細胞から単離した。プラスミドは、
まず塩化セシウム/臭化エチジウムのグラジェントの2
の平衡遠心分離に付し。
次いでブタノールで抽出する9次いでクロロフォルム/
イソアミルアルコール混合物[24:  ’l]による
2抽出サイクル及び061容の3M  NaC1を加え
た2容の冷絶対エタノールでの沈澱で精製する。沈澱し
たDNAを1回70%エタノールで1回絶対エタノール
で洗浄し1次いで真空下で乾燥する。
制限酵素による消化 本発明に用いる制限酵素は米国ニュー イングランド 
バイオラボ社から入手できる。酵素の単位は、 50μ
ノの反応容積中37℃で00分間に1.0μgのバクテ
リオファージ ラムダDNAを消化するに必要な量とし
て定義される。
全消化は次の方法で行われる;1μgのDNAを20μ
ノの緩衝液中で60分間37℃で2−5単位の酵素でイ
ンキュベートする。
部分消化に関しては、1.5μgのDNAを10μノの
緩衝液中で37℃で0.75単位の酵素でインキュベー
トする。
異なる時間間隔で、1μノの試料をとり、グリセリン、
EDTA及びブロモフェノール ブルーを含む溶液4μ
ノと混合し1次のものを含む試料を得る:20mMのE
DTA [エチレンジアミンテトラ酢酸〕、10%のグ
リセリン及び0.025%のブロモフェノール ブルー
。
各種の試料をアガロースゲル上で電気泳動に付す、DN
Aフラグメントの臭化エチジウムによる移動及び染色後
、フラグメントを紫外線したで可視化し、特定DNAフ
ラグメントの最大量を得るための最適時間を定める。
用いる緩衝液は次の組成を有する: ・C1al及びTagI消化に関してはニトリ(ヒドロ
キシメチル)アミノメタンHC1[トリスHC1]  
10mM CpH7,5] 、 Mg C1210mM
、DTT [ジチオトレイトール]  1mM、  1
00 u g/11iのゼラチン。
・EcoRI消化に関してはニドリスHCl100  
mM  [pH7,6コ 、MgCl2    5mM
。
NaC150mM、100μg/11iのゼラチン。
e M s p I消化に関してはニドリスHCll0
mM [1)H7,6] 、MgC1210mM。
KCI  6mM、DTT  1mM、100μg/紅
のゼラチン。
*A1ul、  BamHI、  Hindl  I 
 I。
スHC110mM CpH7,5] 、 MgC12L
OmM、  DTT  1 mM、  100 it 
g/d!のせラチン。
・PstI消化に関してはニドリスHCILOmM C
pH7,6] 、MgC126mM。
NaCl  50mM、DTT  1mM、100μg
/lのゼラチン。
DNAフラグメントの精製 制限酵素の作用に付した後、異なる大きさのDNAフラ
グメントをアガロース又はポリアクリルアミド ゲル[
5−1o V / el]上で電気泳動によって分離し
、臭化エチジウムで染色し、UV下で可視化する[T、
 MAN I AT I S  et al、。
MolecularCIoning:A  Labor
atoryManual。
1982、 Cold S prigHarbor P
 ress、 N evY ork。
N、 Y、 、 150−178 ] 。
ゲルからの特定DNAフラグメントの回収のため、関係
帯を切断し、電気透析コイルから溶離する。
DNAは2次いでDEAE−セルロースのカラム上で単
離し、エタノールで沈澱し、適当な緩衝液に再懸濁する
[HOSM I TH,Methods19のヌクレオ
チド[5−AATTATGGCTACCGGCTCTコ
及び17のヌクレオチド[5−CGAGAGCCGGT
AGCCAT コ を含む2の一重鎖オリゴヌクレオチ
ドを合成した。
各オリゴヌクレオチドの等モルm[約2μg]を殺菌エ
ッペンドルフ管内で混合し70℃に2−3分間加熱する
1次いで、室温に冷却し、オリゴヌクレオチドの5″末
端を、20μノの反応容積中37℃で45分間、2μノ
の10倍濃縮「キナーゼ」緩衝液[500mM  の 
 ト  リ  ス HCI、      pH7,8゜
100mMのMgC12,50mMのDTTコ、2μm
の10mM  rATP及び1μ)のバクテリオファー
ジT4のポリヌクレオチド キナーゼ[10U/d、B
RLラボラトリイズ、を含むコの添加で燐酸化する。「
キナーゼ」は90℃で5分間混合物を加熱して不活性化
する4次いで混合物を徐々に一夜室温に冷却しオリゴヌ
クレオチドをハイブリッド形成させる。
DNAの連結 DNA連結はバクテリオファージT4のDNAリガーゼ
[ニュー イングランド ニュウクレアコを用いて行な
う、連結緩衝液の組成は次の通りである:50mMのト
リスHC1[pH7,8コ、10mMのMg C12、
20mMのDTT、1.0 mMのATP及び50μg
/IIJ!のゼラチン、DNA′a度は15−50μg
/rttlで変る1反応は、20μ)の反応容積中で1
0℃で17−24時間、約8単位のバクテリオファージ
T4のDNAリガーゼを用いて行なう。
これらの連結は本発明によるコンポジットDNA配列を
含むプラスミドを得ることを可能にする。
ホスト細胞の形質転換 大腸菌は1次のようにしてプラスミド及びDNAフラグ
メントに浸透性にする。  600nn+でΔ11定し
て0.3の吸光度を有する指数増殖期の細胞の、L媒体
中の、培養の2紅を氷で冷却する。
細胞は4℃で遠心分離によって[5000rpm。
3000g ]収得し、  Ca C12[50mM]
の水冷却殺菌溶液1. 21Ll中に徐々に再懸濁する
。水中で10分間インキユベートシ、細胞を遠心分離で
回収し、細胞残留物を冷たい50mM  CaCl2の
200μノ中に再懸濁し、コンピテント細胞を生産する
ため20−24時間4℃でインキュベートする。
200 ngのリンクDNA [約90μ)の連結緩衝
中コを徐々にコンピテント細胞と徐々に混合する。この
混合物を水中に10分間移し1次いで撹拌することなく
37℃の水浴中に5分間おく。
500μノのL媒体を管に加え、混合物を振り混ぜるこ
となく50分間37℃に放置し2次いで100μg/g
のアンピシリンを含む寒天を添加した4皿のし媒体にの
ばす、アンピシリン抵抗性コロニーは組換えプラスミド
を含む[選択の便宜上、ベータ ラクタマーゼをコード
するamp  遺伝子を運搬し、アンピシリン抵抗性を
付与する]。
2−結果 本発明によるコンポジットDNAを含む3のプラスミド
を構成した。
例1 プラスミドp−149−147の構成プラスミド
p−149−147の構成は次の3の因子を考慮に入れ
て行われた。
−AUGコドンからS/D配列を分離するmRNAの距
離は最適でなければならない、即ち。
9のヌクレオチドに等しい。
−シトシン又はグアニンよりは、アデニン及びチミンが
、S/D配列をコードするDNAの近傍及びATGコド
ンのいずれかの側に位置しなければならない。
−ヌクレオチドの置換により、−24位置及び−22位
置に位置するシグナル ペプチドのアミノ酸をそれぞれ
コードするACA及びTCCトリプレットを修飾するこ
とは有利である[A CAはACCで、かつTCCはT
CTで置換される][第1図参照] プラスミドp−149−147は次の連合によって得ら
れる。
−参照94B−8で特定されるプラスミドのフラグメン
ト[Ms p I−P s t Iフラグメントコ ニ
ー 参照p12B−2で特定されるブラスミ・ドの2の
び。
−合成二重鎖オリゴヌクレオチド。
1.1.  プラスミド946−8の構成プラスミドp
4e−eは、プラスミドp40−4及びplac2から
構成される。
a) プラスミドp40−4の構成[第2図]この構成
の出発は文献に記載されたプラスミドphGH−1であ
る [W、ROSKAMand F。
ROU G E ON、 Nucl、Ac1ds、 R
es、、1979.7゜305−320コ、第3図はプ
ラスミドphGH−1の一定の制限位置[5ite]の
それぞれの位置を示す。
プラスミドphGH−1はhGH先駆体をコードする天
然DNA配列を運搬する。この配列は、矢印で示した2
の位置、AluI  [シグナル ペプチドの一26位
置のアミノ酸をコードするATGコドンの5ヌクレオチ
ド上流に位置するコ及びSmal[該配列の翻訳の終結
をコードするTAGコドンの6ヌクレオチド下流に位置
する]の間にある。
プラスミドp40−4は1次の方法によるプラスミドp
hG H−1の2のフラグメントのプラスミドpBR3
22への挿入によって生じる:制限位置A1uI[AT
Gの5ヌクレオチド上流コ及びSma I  [TAG
の6ヌクレオチド下流]は、hGH先駆体をコードする
配列を分離するため選択される。
酵素Sma I及びPstIによるphGHの完全消化
及び酵素AluIによる部分消化後22のフ基対]。
位置Alur及びSma Iは、適当なEcoRI及び
HindIIIリンカ−を用いてそれぞれ制限酵素Ec
oRI及びHindlllによる切p B R322に
クローンする。生成プラスミドは大腸菌株C600の細
胞内でクローンし増幅する。
該フラグメントは次いでこれらのプラスミドがら精製し
、共にp B R322の同一の大配列Ec。
R1−HlndIll、即ち位置E c o Rr 4
361及びHindlII29の間に挿入する。
上記の種々の過程が第2図に図式的に示されている。こ
こで。
−PSはhGHのシグナル ペプチドをコードするDN
A配列を示し、及び。
−hGHはhGHをコードする配列を示す。
結合PS−hGHはhGH先駆体をコードする配列を示
す。
b) プラスミドplac2の構成[第4a図コブラス
ミドplac2は9文献記載の方法でプラスミドpOP
203  (UV5)から得られた[P、  CHAR
NAY  et al、、Nucl、Acfds。
Rres、、1978.5.4479−4494.及び
に、BACKMAN  et  al、、P roc、
N atl、A cad、s cl、  U S A 
。
197B、  73. 4174−4178  コ 。
プラスミドpOP203  (UV5) は、2(1’
)制限位置、EcoRI、EcoRI、の間に長<20
5の塩基対のDNA配列を含み1次のものを包含するニ ー 図において「lac  iJで示した。ラクトース
 オペロンのレプレッサをコードするi遺伝子。
−図においてrPlo  1acJで示した。
突然変異し8及びUV5 [1a cL8/UV5]を
運搬するラクトース プロモーターオペレータ[突然変
異 L8/UV5は系をカタボライトリプレッションに
対して不感性にする]。
−図においてrSD2Jで示した。ラクトース オペロ
ンのS/D配列をコードするDNA配列、及び − β−ガラクトシダーゼの遺伝子の最初の8のアミノ
酸をコードするIacZ遺伝子の当該部分。
このプラスミドは特にプロモーターオペレータの5゛末
端にA1uI位置を含んでいることに留意すべきである
6 制限酵素による連続消化及び適当な末端の結合の後、長
さの95の塩基対のHindlII−EcoRIフラグ
メントがpOP203  [UV5]から得られる。
これらの工程は本質的に次の通りである。
−EcoR1消化。
−Alu1部分消化。
−H1ndlII末端の結合[HindlIニリンカー
及びHindlll消化]、−Alul消化、及び −EcoRI末端の結合[EcoRIリンカ−及びEc
oR1消化コ。
消化柱るフラグメントは2図において「小P10 1a
cJで示した。その5′末端なしに上!cL8/UV5
プロモーターオペレータを含み。
DNA領域はラクトース オペロンのmRNAの非翻訳
5′末端に対応し、シャイン−ダルガノ配列[SD  
]を含む。
プラスミドplac2は1位置HindIII29及び
E c o RI 4361においてプラスミドpBR
322に上記で得られたフラグメントの挿入で生じる。
このプラスミドplac2の構成の種々の過程は第4a
図に図式的に示しである。
C) プラスミドp4f3−6の構成[第4b図コブラ
スミドp4B−6は、プロモーターオペレータ 小P1
01ac及びSD  配列を含むプラスミドplac2
に由来するHindlll−EcoRIフラグメント、
及びhGH先駆体をコードする配列を含むプラスミドp
40−4に由来するEcoRI−Hi nd I I 
Iフラグメントの1位置HindIII  29で開い
たプラスミドpBR322への挿入で生じる。
プロモーターオペレータ1acL8/UV5を含み、ラ
クトース オペロンのmRNAの非翻訳5′末端に対応
しS/D配列を包含するDNA領域を含む、95の塩基
対のフラグメントは、pla旦2から再びHLndI 
I I及びEcoRI消化によって分離される。このH
indIII−EcoRIフラグメント、及びプラスミ
ドp40−4から分離され1次にHi nd I 11
−EcoRI消化で分離されhGH先駆体をコードする
遺伝子を含む、EcoRI−Hl nd I I Iフ
ラグメントは。
位置HindIII29でp B R822に挿入され
。
p46−6と呼ぶ新規プラスミドを生じる。
プラスミドp46−6の構成の主工程は第4b図に図式
的に示しである。
プラスミドp46−6は5139の塩基対を含む。
1.2 プラスミドp12f3−2の構成プラスミドp
12B−2は、プラスミド946−6及びpH9−2か
ら構成する。
a) プラスミドpH9−2の構成[第5図]プラスミ
ドI)119−2は、プラスミドpOP203  [U
V5]から構成され、これからプロモーターオペレータ
 Plo  lac、SD  配列及び1acZ遺伝子
の5′末端を含むHindII消化、適当な末端の結合
[Hindlllリンカ−]及びHindlll消化に
より分離される。このフラグメントは位置Hindll
129で開いてプラスミドpBR822に挿入し、プラ
スミドp115−12を生じる。生成プラスミドpL1
5−12は。
EcoRI、HindI I I及びAluIによる連
続消化[部分消化コによって、プロモーターオペレータ
 Plolac及びSD2配列を含む。
160の塩基対のHindIII−Alulフラグメン
トを調製するのに用いる。
プラスミドp B R322にクローンする。
このプラスミドの生産の種々の過程は第5図に図式的に
示しである。
b) プラスミドp12[i−2の構成[第6図参照]
このプラスミドは、その位置Hindl1129及びE
coRIで開いてプラスミドpBR322に、  hG
H先駆体をコードするDNA配列を含むプラスミド94
B−8に由来する修飾EcoRI−HindlIIフラ
グメント、及びプロモーターオペレータP101ac及
びSD  配列を含む。
プラスミドI)119−2に由来するPvuI−Eco
RIフラグメントを挿入して生じる。修飾EcoR1−
HindlIIフラグメントは、EcoRI消化に続く
クレノ [K Ienov ] D NAポリメラーゼ
の助けによるプラント[blunt ]末端の形成及び
Hindlll消化[部分消化]によって得られる。
Pvull−EcoRIは、EcoRI消化。
次いでPvull消化によってプラスミドpL19−2
から得られる。
プラスミドp12B−2の調製の種々の過程は第6図に
図式的に示しである。
プラスミド912B−2は5200の塩基対を含む。
ラスミドp46−8から調製する。これは、第1図に示
したように、制限位置M s p I及びPstIの間
にあるhGH先駆体をコードするDNA配列の当該部分
を含む、このフラグメントはEcoRI。
pstI、及びMspIでの連続消化によってプラスミ
ド94B−6から得られる。
2のDNAフラグメントはプラスミドp12B−2から
得られる。これらのフラグメントは次の通りである。
−連続PstI及びEcoRI消化によって得られる。
プロモーターオペレータ1acL8/UV5及びSD 
 配列を含む、947の塩基対のPstI−EcoRI
フラグメント; 及び。
−PstI消化によって得られる。第1図に示したPs
tI位置からのhGHのカルボキシ末端をコードするD
NA配列の全部分を含む。
4027の塩基対のPstl−PstIフラグメント。
最後に1次の構造の二重鎖オリゴヌクレオチドを調製す
る。
5−AATTATGGCTACCGGTCT3 −  
TACCGATGGCCAGAGC上記の3のDNAフ
ラグメント及びオリゴヌクレオチドは共に結合してプラ
スミドp149−147を形成する。これは次のものを
相互に接触させることによって行われる。 200 n
gのPstl−PstIフラグメント、 250 ng
のPstI−EcoRI7ラグメント及び4 ngの5
′末端で燐酸化しハイブリッド形成した合成二重鎖オリ
ゴヌクレオチド。
インキュベイジョンは最終容量20μノで18時間10
℃で行ない1反応は次いで0.8μノの0.5M  E
DTA [pH8コの添加で停止する。
次いで混合物を70μ)のH2O及び10μノのトリス
 HC1[pH7,61の添加で100μ)にする。
この混合物は大腸菌菌株C1024を形質転換するのに
用いる。アンピシリン抵抗性コロニーは。
RIAによるhGH生産、及び20μg/mi!のテト
ラサイクリンを含む し媒体/寒天の皿の上に広げてテ
トラサイクリン抵抗性を試験する。
組換えプラスミドは本発明によるコンポジット配列を包
含するプラスミドを含む5 このプラスミドpL49−147は次のように特性付け
られるニ ー 酵素EcoRI及びC1alはそれを単一点で切断
する; −酵素PstIはそれを2の点で切断する[2のフラグ
メント、4027の塩基対[bp]のもの及び1165
bpの他のものが得られるコ ニー 酵素HindI 
I Iはそれを2の点で切断し2のフラグメント、43
60bpのもの及び8B2bpの他のものを生産する;
 及び。
−酵素Hindl I I/PvuI Iは、同時に用
いて、異なる大きさの5のフラグメント[2334bp
、2026bp、487bp。
314bp、及び32bp]を生じ、これはプロモータ
ーオペレータ1acL8/UV5.  コンポジットD
NA配列及びhGH遺伝子の開始・点を含む314bp
のHE nd I I I−Pvu I Iを含む。
該プラスミドの配列はサンガーの方法で確認した[ S
 A N G E Ret al、、P roc、Na
tl、Acad、s虹、、USA、 1977、圓、 
5436−5467 ] 。
ププラスミドル149−17の新規DNA配列の転写で
得られるmRNAの構造は第8図に示しである。
ここで。
−配列1はmRNAの非翻訳5′末端に対応し1次のも
のを含む: ・ ラクトース オペロンのリプレッサの結合位置、及
び ・ ラクトース オペロンのシャイン−ダルガノ配列[
S/D]  ; −配列2は合成二重鎖オリゴヌクレオチドの転写に対応
する; −配列3はその最初の15のヌクレオチドを失ったpr
e−hG Hをコードする遺伝子の転写に対応する; 
及び。
−AUGは翻訳を開始するコドンである。
例2 プラスミドp189−30の構成[第9図]例1
に記載したのと同様の方法により、プラスミドp189
−30を調製する。これは、プラスミドpLBU3から
分離されhGHをコードする遺伝子の下流に位置するH
indI11位置に挿入されたファージfdの翻訳ター
ミネータをコードする352の塩基対の付加的フラグメ
ントを含む点でプラスミドI)149−147と異なる
[R,GENTZet al、、 P roc、N a
tl、A cad、s ci、、U S A 、 19
81゜78、 4938−4940  コ 。
このプラスミドp169−30は、プラスミドpLBU
3のHindlII−HindlII  DNAフラグ
メントを、上記のHind111位置で。
プラスミドI)149−147に挿入することによって
プラスミドI)149−147から得られる。
例3 プラスミドp171−6の構成[第10図コ例1
に記載したのと同様の方法に従い、プラスミドp171
−8を調製する。これは、プロモーターオペレータ1a
cL8/UV5の代りにハイブリッド プロモータt 
rp−1acUV5  [rt acJプロモータ]を
含む点でプラスミドp189−30と異なる[H,A、
DE  BOERet al、、Proc、Natl、
Acad、s cl、、U S A、  1983.8
0.21−25 1  。
第9図は生成プラスミドp171−8の制限位置のマツ
プを示す。
例4   hGHの生産及び特性付け a) 生産 プロモーターオペレータ1acL8/UV5は、pBR
322のような「マルチコピー」プラスミド又はその誘
導体[例えばp149−147]に存在し。
大腸菌の[正常(normal) Jラインに構成的態
様でhGHの遺伝子を発現させる。
プラスミドp149−147又はその誘導体[例えばp
re9−30又はp171−81で形質転換された大腸
菌C1024は、振り混ぜながら、37℃で50gg/
紅のアンピシリン[又はp149−147の場合には2
0gg/IIJ!のテトラサイクリンコと共にL媒体で
一夜培養する。この培養は他のし媒体を接種[0,5%
接種物]するのに用い、新規培養物は。
37℃でインキュベーション後、振り混ぜながら。
hGHを生産するのに用いるものである6b)   h
GHの特性付け: 上述したようにして調製した培養のIIIj!を振り混
ぜながら37℃でL媒体でインキュベートする[600
 nilこおける3、0の吸光度が得られるまで] 最初の半分の培養、即ち0. 5ml、を遠心分離し全
溶解産物を残留物から回収する。
細胞残留物を、  loOmll’当り15gのスクロ
ース。
30mMのトリス HC1[pH8,0]及び1mモル
/、l!のEDTAを含む溶液の0.5Mに懸濁させる
。
細胞の溶解: 20μノのリゾチームの濃厚溶液[10
B/mlを細胞懸濁液に加え、混合物を水中で10分間
インキュベートする。  LOOM当り5gのポリオキ
シエチレン 20  セチル エーテル[Br1j58
コを含む溶液[0,1M  トリスHCI緩衝液中、 
 pH7,2]の100μノ。
100ul100ulf)  [I  M]、  10
0m1当り1gのデオキシコレートを含む溶液[0,1
Mトリス HCI緩衝液中、  pH8]の200μノ
。
10mg/dのデオキシリボヌクレアーゼを含む溶液の
80μノを次いで加える。細胞の全溶解は混合物を水中
で1時間インキュベーションした後に生じる。
培養の他の半分をまた遠心分離し、培養媒体をぬき、細
胞残留物を全溶解産物[TL]に用いたのと同一の溶液
に注意深く懸濁させる。
室温で10分後、細胞懸濁液を再び遠心分離し。
該「スクロース」上澄み液[SSコを保存する。
残留物を0.5Uの冷水に懸濁し1次いで2℃で遠心分
離し、水性上澄み液[AS]をたくわえておく、全細胞
の新規残留物を同一溶液[スクロース、EDTA及びト
リス HC1]に懸濁させ。
全溶解産物[TL]と同様に溶解する[RL]。
hGHはRIA [放射免疫測定、  1 n5t1t
uteP asteurP roduction、フラ
ンス]によってTL。
SS、AS、及びRL分画について測定するRIAによ
る hGHの局在[600najこおける3、0の吸光
度に対しL媒体中培養のng/lで]。
次のプラスミドの−により形質転換された大腸菌菌株C
1024について。
プラスミド  SS   AS   RL   TLp
149−147    72  405   52  
350p189−30    74  425   4
8  3130p171−8    300  205
0  100  800この表の結果は明らかに生産さ
れたホルモンの大部分が浸透圧衝撃分画SS[スクロー
ス上澄み]及びAS[水性上澄みコにありr  hGH
が大腸菌細胞の細胞周辺空間に分泌きれることを証明し
ている。
C) 高度生産のための成長条件 上記の結果は一層顕著である。これがラクトース オペ
レータの完全抑制解除を許容する誘導の不存在下で得ら
れるからであり、また培養に抗生物質が加えられていな
いからである[事実、プラスミドがベータ ラクタマー
ゼをコードする遺伝子を運搬する場合に、アンピシリン
の添加はプラスミドの多数のコピーを得ることを可能に
することが知られている]。
50%改良された結果も大腸菌菌株K 12−1081
で得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明に係るhGH先駆体のDNA配列及び
そのアミノ酸配列を示す図である。第2図は、プラスミ
ドの構成過程を示す図である。 第3図は、プラスミドにおける制限位置を示す図である
。第4a図、第4b図、第5図、第6図。 第7図は、プラスミドの構成過程を示す図である。 第8図は1本発明に係るmRNAの構造を示す図である
。第9図は、プラスミドにおける制限位置を示す図であ
る。第10図は、プラスミドの構成を示す図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)その5′末端からその3′末端まで次のものから
    なるコンポジットDNA配列。 a)シャイン−ダルガノ配列を含む、大腸菌のラクトー
    ス オペロンのメッセンジャーRNAの非翻訳5′末端
    をコードする天然DNA配列;b)構造5′ AATTATGGCTACCGGCTCT 3′を有するDNA配列;及び、 c)シグナル ペプチドの第16構成ヌクレオチドから
    数えてhGHのシグナル ペプチドのカルボキシ末端に
    対応する天然DNA配列。
  2. (2)細菌プロモータ及びhGHをコードする遺伝子の
    間に位置する特許請求の範囲第1項記載のコンポジット
    DNA配列を含む組換えベクター。
  3. (3)微生物培養国立コレクションに寄託番号I−53
    3で寄託された大腸菌菌株に導入されたプラスミドの特
    性を有するプラスミドである特許請求の範囲第2項記載
    のベクター。
  4. (4)特許請求の範囲第2又は3項のいずれかに記載の
    ベクターで形質転換された原核生物細胞。
  5. (5)腸内細菌科の科の細菌である特許請求の範囲第4
    項記載の細菌菌株。
  6. (6)大腸菌の菌株である特許請求の範囲第5項記載の
    細菌菌株。
  7. (7)特許請求の範囲第5又は6項のいずれかに記載し
    た組換え微生物の培養、それに続く例えば浸透圧衝撃に
    よる細胞からのホルモンの抽出、及び衝撃後に得られた
    細胞外物質の精製による単離によって、蛋白質を得るヒ
    ト成長ホルモンの生産方法。
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