JPS63500941A - 選択的脱アミノ化による哺乳動物ソマトトロピンの生物学的活性の増強 - Google Patents

選択的脱アミノ化による哺乳動物ソマトトロピンの生物学的活性の増強

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JPS63500941A
JPS63500941A JP61504927A JP50492786A JPS63500941A JP S63500941 A JPS63500941 A JP S63500941A JP 61504927 A JP61504927 A JP 61504927A JP 50492786 A JP50492786 A JP 50492786A JP S63500941 A JPS63500941 A JP S63500941A
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ハーバー,ガリイ・シイ
フーガーハイド,ジョン・ジー
ガーリック,ロバート・エル
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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】 樽択的脱アミノ化による補光動物ソマトトロピンの生物学的活性の増強 発明の分野 本発明は、元来、残基96−101間に位置するアスパラギンを有する哺乳動物 ソマトトロピンの脱アミノ形を開示するものである。これらの修飾されたソマト トロピンはその天然様に比して増大した生物学的活性を有する。本発明は特に、 ウシ・ソマトトロピン(bSt殖S8.2の等電点(pI)を有する主たる電気 泳動種よりなる天然形態からpIが7.5と6.5間である主たる電気泳動種を 有するbSt分子の生物学的に増強された組成物への変換によって修飾されたウ シ・ソマトトロピン化合物よりなる組成物を開示するものである。好ましいウシ ・ソマトトロピンはアミノ酸残基96−101間に位置するアスパラギンの個所 がイソアスパラギン酸、アスパラギン酸またはグルタミン酸への修飾を受けた種 である(第1図参照)。これらの生物学的に増強された組成物の生産のための化 学的方法および組換体遺伝子法も開示される。
ウシ・ソマトトロピンはかなり研究されかつ文献としても最近バラデイエイ、エ イ・シイら(Paladini、A、C,、et al、)Cモレキュラー・バ イオロジー・オブ・グロウス:ホルモンズ(Molecular biolog y of growthhormones)、シイ・アール・シイ・クリティカ ル・レビューズ・イン・バイオケミストリー(CRCCriticalRevi ews in Biochem、)、15:25−56(1983)〕によって 総括されている成長ホルモンである。ソマトトロピンは最初、種々の動物種から の下垂体抽出物中で発見された。一般に、ソマトトロピンは保存型分子であり、 アミノ酸の配列および構造における類似性が異なる進化的分類の動物間で見い出 されている。
ウシ成長ホルモンを包含する成長ホルモンは2−3個の領内ジスルフィド結合を 有する約200個のアミノ酸の単一鎖よりなる球状蛋白質である。従って、bs tは190〜191個のアミノ酸の単一鎖、2個の領内ジスルフィド結合を持つ 球状構造および約22000ダルトンの分子量を有する。
下垂体物質から抽出された天然のbstは蛋白質の不均一な混合物である。少く とも6種の蛋白質の主要な形態が記載されている。最も長い形態は191個のア ミノ酸残基を有するアミノ末端ala−phe bstである。
第2の形態は190個のアミノ酸残基を有するアミノ末端phe bStである 。第3の形態は187個のアミノ酸残基を有するアミノ末端Met”−bStで ある。bstの残りの3種の形態は、鎖中の位置127においてロイシンをバリ ンで置き換える対立遺伝子変異が存在する場合に生じる。前記の明らかにされて いる不均一性に加え、ウシソマトトロ□ピンの明らかにされていない不均一性も ハート、アイ・シイら(Hart 、1.C,et al、)、ザ・ヘテロジエ ニーテイ・オブ・ボビン・グロウス・ホルモン(The heterogene ity of bovine growth hor −mone)、バイオケ ミカル・ジャーナル(Biochem、J−)、218:573−581(19 84):およびワレイス、エムおよびディクソン、エイチ・ビイ・エフ(Wal lace 、M、 and Dickson 、 H,B、F、)、ア・クロマ トグラフィツク・プレバレイジョン・オプ・オツクス・グロウス・ホルモン(A  chromatographic preparat −1on of ox  growth hormone)、バイオケミカル・ジャーナル(Bioch em、J−) 、 100 :593−600(1965)によって記載されて いる。
明らかにされていない電気泳動的不均一性は、DEAEセルロースカラムを用い るアニオン交換クロマトグラフィーによって天然抽出物を分画した場合に見られ る。
該明らかにされていない形態がバイオアッセイにおいて異なる叩対的能力を有す ることは示されたことがない。しかし、イオン交換カラムで分画した場合、bS tの明らかにされていない種がラット成長モデルにおいて種々の程度の生物学的 活性を呈することは示されている。ハートらならびにワレイスおよびディクソン (Hart 、 et al、 and Wallace and Dicks on)、前掲。
本発明は、bSt分子を温和な加熱およびアルカリ性状態に付すことによる選択 的脱アミノ化によってbstの生物学的活性を増大させる方法を開示する。該一 般法は非酵素的酸または塩基触媒反応におけるアスパラギンのアスパラギン酸ま たはイソアスパラギン酸への変換を含む。変換速度はポリペプチド配列中の隣接 するアミノ酸にいくぶん依存する。
ウシ・ソマトトロピンが脱アミノ化反応を受けることができる部位を有すること は公知である。in vitr。
脱アミノ化および脱アミノ化の反応速度論はルイス、ユウ・ジエイら(Lewi s 、 U−3−1et at、)、カイネテイツク・スタディ・オブ・ザ・デ アミデイション・オブ・グロウス・ホルモン・アンド・プロラフティン(Kin etic 5tudy of the deamidation of gro wth hormo −ne and prolactin)、ビオシミ力・工 ・ビオフイジ力・アクタ(Biochim、 Biophy、 Acta)、2 14:498−5.08(1970)によって記載されている。、 bstに関 し、pHが増大するに従い、より低いp工種への変換がより急速に起こること、 およびpH10の緩衝液においてイオン強度が増大するに従い、脱アミノ反応速 度が同様に増大することは公知である。
組換体微生物によって産生されたまたは下垂体組織から抽出されたウシ・ソマト トロピンは大きな商業的価値を有する。それは乳゛牛において乳汁分泌を増大さ せ、肉牛において体格をよくしかつ自生産量を増大させる。ウシへの投与は問題 である。生産において商業的に許容される改良を行うのに1日当たり、1頭につ き100ηまでが必要であると見積られている。かかる投与量は効果的な投与方 法を必要とする。1日当たり各動物;こ投与すべき薬剤量を減少させることにな るため、本発明で記載する如きbStの能力の改良は有用本発明はbStを包含 する哨乳動物ツマ))ロピンの生物学的活性の増強に関する。補光動物ンマトト ロピンの生物学的活性は選択的悦アミノ化によって増強できることを本明細書中 で開示する。さらに詳しくは、本発明は、動物におけるミルク生産および成長速 度が投与に先立ってbSt分子を部分的に脱アミノ化することによって促進され ることを開示する。
本発明において記載する化学的修飾は約7.0のpIを有するbStの電気泳動 種の割合の増加をひき起こす。
これらの種の存在を増加させるためには、温和なアルカリ性状態および加熱を用 いて天然形を不完全に脱アミ/化する。選択的に脱アミノ化されたbSt種は天 然の下垂体bstまたは組換体bstの同量よりも大きな速度で、動物における 成長速度、ミルク生産、および乳房柔軟組繊細胞数を増大させることができる。
化合物を開示するに加えて、脱アミノ化bstの製造方法および使用方法を記載 する。
特に、本発明は主たる種が7,5ないし6.5間の等電点を有する電気泳動種の 混合物を有するウシ・ソマトトロビ、ン様化合物よりなる組成物を記載する。
本発明は、また、アミノ酸残基96=101間に位置するアスパラギンがイソア スパラギン酸またはアスパラギン酸に変換された哺乳動物ソマトトロピンの部分 的脱アミノ化種を含む。
スヘての補乳動物ンマトトロピンがそのアミノ酸配列の残基96−101にアス パラギンを含有するものではないが、bStに加えてブタおよびヒト成長ホルモ ンは適当な位置に単一のアスパラギンを含有する。従って、β巻に対応するこの 領域にアスパラギンを有する天然補乳動物ンマ))ロピンは本発明に含まれる。
天然様に加え、天然ソマトトロピンの96−101残基に対応する領域にアスパ ラギンを有するbSt同族体および他の哺乳動物ソマトトロピンは本発明に含ま れる。かかる同族体は、下垂体切除ラットアッセイまたはそれが由来する補光動 物:こおいて成長応答を引き出すのに十分なアミノ酸配列における類似性を有す るすべての蛋白質を含むソマトトロピン様化合物を包含する。
さらに詳しくは、アミノ酸残基96−101間に位置するアスパラギンがイソア スパラギン酸またはアスパラギン酸に変換されるbSt様化合物の種が好ましい 。
ソマトトロピンの多形ゆえに、各種ソマトトロピンのアミノ酸残基の位置番号は 異なる可能性がある。[天然哺乳動物ソマトトロピン」なる語はこれらの天然に 生じる種を含む。本明細書において、第1図は本発明の好ましい修飾部位に対応 するbst’の1の種の特異的領域である。同族体が含まれかつ注目するアスパ ラギンがチョウおよびファスマン(Chou and Fasman)、ジャー ナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(J。
Mo1− Biol、)、115:135(1977)およびアニュアル・レビ ュー・オブ・バイオケミストリ(Ann。
Rev、 Biochem、)、47 :251 (1978)により計算した β巻内にあるようだということに注目するのが役に立つ場合、他のソマトトロピ ンについての番号付与は異なる可能性がある。天然配列の96−101として数 えた一般領域および該領域がβ巻であるという知見を用いると、当業者ならば、 別の天然哨乳動物ソマトトロピンにおいて脱アミノ化を受けることができる対応 するアミノ酸配列を容易に位置決めして所望の増強された生物学的活性を得るこ とができる。
この領域の化学的および遺伝子的修飾は共に本発明に含まれる。化学的脱アミノ 化の結果、天然に生じるアスパラギンの代りにアスパラギン酸およびインアスパ ラギン酸が共に形成される。7.5ないし6.5間の等電点を有するウシソマト トロピンの電気泳動様の割合を増大させる好ましい化学的方法は組換体もしくは 下垂体ウシ・ソマトトロピンを温和なアリカリ性処理または加熱あるいはその双 方で処理することを含む。加えて、クロマトグラフィー的もしくは電気泳動的技 術またはその組合せを用いて7.5ないし6.5の範囲外の等電点を有する種を 除去することにより所望の電気泳動様の割合をさらに増大させる方法が開示され る。好ましい単離方法は逆相高速液体クロマトグラフィーを利用する。
好ましい遺伝子修飾は負に荷電したアミノ酸を天然に生じるアスパラギンと置き 換えであるいはそれに付加して挿入する単一部位特異的突然変異法によるもので ある。荷電したアミノ酸はアスパラギン酸およびグルタミン酸を包含する。
7.5ないし6.5間の等電点を有する電気泳動様が増加するように修飾された ウシ・ソマトトロピンの有効量で処理することによる動物の成長速度を促進する 方法も開示される。加えて、動物の成長速度を増大させるこの方法はウシ型動物 ;こおける使用についてさらに詳しく開示される。
青春期の開始の頃と最初の分娩間の発育段階において、7.5ないし6.5間の 等重点を有する電気泳動様を増加させるように修飾されたウシ・ソマトトロピン の有効量で反別動物を処理することよりなる雌の反別動物において乳房柔軟組繊 細胞量を増加させる使用方法も開示される。加えて、修飾されたウシ・ソマトト ロピンが青春期の開始の頃から最初の妊娠に至る間に投与される場合、前記方法 をさらに詳しく記載する。
7.5ないし6.5間の等重点を有する電気泳動様が増加するように修飾された クシ・ソマトトロピンの有効量を投与することよりなる雌の反銅動物においてミ ルク生産を増加させる使用方法も開示される。最後に、反協動物が乳牛である場 合、この方法をさらに詳しく記載する。
[脱アミノ化されたまたは脱アミノ化」なる語は、その結果アスパラギンのイソ アスパラギン酸、アスパラギン酸またはグルタミン酸への変換が起こる化学的に または組換体遺伝子的に導入されるソマトトロピンへの修飾をいう。化学的に導 入された修飾はアスパラギンの代りにイソアスパラギン酸またはアスパラギン酸 を生ぜしめる。組換体遺伝子的に導入された修飾はアスパラギンの代りにアスパ ラギン酸またはグルタミン酸残基のいずれかを生ぜしめる。開示される化学的処 理では最初、好ましいアスパラギン残基を脱アミノ化するが、時間がたつと利用 可能ないずれのアスパラギンまたはグルタミンも脱アミノ化する。アスパラギン 残基の負に荷”電した残基への変換は等重点電気泳動ゲル上のソマトトロピンの 像を変化させ、等電点電気泳動法を用いてモニターできる。「部分的もしくは選 択的脱アミノ化」なる語句は7.5および6.5間の等電点を有する不完全に脱 アミノ化されたソマトトロピン様蛋白質をいう。
「最も関連する天然ソマトトロピン」なる語句は、特定のソマトトロピン様蛋白 質と比較する場合、他のいずれの補元動物ソマトトロピンの天然に生じる形態よ りもアミノ酸配列においてより類似した同一性を持つ補元動物ソマトトロピンの 天然に生じる形態をいう。
「ソマトトロピン様蛋白質」なる語句はソマトトロピンの天然の形態、およびも し天然ソマトトロピンの同族体が成長促進物質またはミルク生産の刺激物質のい ずれかとしての生物学的活性を示すのに十分な蛋白質同一性そその親代合物;こ 関して有するならば該同族体も共にいう。
[哺乳動物ソマトトロピン」なる語句は補光動物由来のソマトトロピンをいい、 天然源、例えば下垂体組織またはソマトトロピンの天然に生じる形態を産生する 組換体遺伝子によって形質転換された微生物のいずれかに由来するソマトトロピ ンを包含する。特定の哺乳動物源がウシソマトトロンビンまたはウシ由来ノソマ トトロピンの如く称される場合、該ソマトトロピンは天然源または形質転換微生 物のいずれかに由来するものを包含する。
「微生物」なる語は細菌、酵母、放線菌の如き単細胞の原核生物および真核生物 ならびに細胞培養において増殖させた場合の高等植物または高等動物からの単一 細胞を共にいう。
「天然の」なる語は天然源、例えば下垂体組織ある由来し得るソマトトロピンの 天然に生じる形態をいう。
「ベクター」なる語は、微生物によって認識され得るプロモータに対してソマト トロピンが作動可能な状態で連結されるようにコード付けする cDNA の能 力によってソマトトロピンの表現を管理でキルクローニングプラスミドおよびプ ラスミドを共に包含する。
詳細な説明 哺乳動物ソマトトロピンはアミノ酸配列および物理的構造において非常に類似す る。以下に記載する方法はbStの脱アミノ化についてのものであるが、該方法 は脱アミノ化に利用できる必要なアスパラギン残基を有するいずれの哺乳動物ソ マトトロピンにも等しく適用できる。
下垂体または組換体微生物からのbst”の典型的試料におけるイオン種は等電 点が9.0−5.5の範囲である。
化学的修飾bstも種の混合物である:しかじ、7.5ないし6゜5の生物学的 に促進された領域内の等電点を有する種が支配的である。
本発明の基礎は、bStの天然電気泳動的不均一性は脱アミノ化によって変化さ せることができて約7.0のpl を有する種の割合を増大させ、増大された生 物学的効果を得ることができるという知見にある。ハートらならびにワレイスお よびディクソン(HaB%et al、and’Wallace and Di ckson) 、前掲。先行文献は生物学的活性の変化はbStの電気泳動種間 に存在することを示すものであり、bStの天然に生じる形態の最も酸性のもの が最大の生物学的能力を有することが示されていた。混和な化学的処理の後、最 大の生物学的能力を有するイオン種は最も酸性の等電点を有する種ではなくむし ろ6.5′j6よび7.0間のpI を有する中間域の種にあることが本発明に より示される。さらに、文献は脱アミノ化とbStの不均一抽出物において見い 出される生物学的活性の変化性との間の関係を示唆していない。事実、不均一の 原因は前記文献において推測されておらず、生物学的変化を示す明らかにされて いない不均一性のいずれが遺伝子変化、in vivoポスト翻訳修飾、リン酸 化における差異(リベルティ、ジエイ・ビイら(Liberti 、 J、P、  et al、)、バイオケミカル・ア゛シト・バイオフィジカル・リサーチ・ コミュニケイションズ(Biochem、 and Biophys、 Res 、 Comm、)、128ニア13−720.1980)または単離の人工物に よるものなのかは公知でない。例えば多形によるbStのアミノ酸配列における 少数の差異の存在は本発明とは関係がない。記載する修飾は、下垂体から得られ たものであるかまたは組換体微生物から得られたものであるかにかかわらずbs tのすべての生物学的活性形態を増強できる。化学的脱アミノ化に好ましいbS tの形態は組換体微生物によって産生された種である。なぜなら、それは下垂体 抽出bStよりも不均一性が小さく、生産するのにより経済的であるからである 。約7.0のpI を有するbStの最も好ましい脱アミノ化種は残基96−1 01間に位置するアスパラギンがイソアスパラギン酸となる選択的修飾を受けた ものである。
bStの同族体は公知である(ヨーロッパ特許出願75444号および1033 95号参照)。かかる同族体はまた修飾されて生物学的活性を増強することがで き、本発明の一部分と考える。さらに、bst同族体または天然種のいずれも選 択的に突然変異を起こさせてbat分子の96−101領域内にグルタミン酸ま たはアスパラギン酸のいずれかを収容することができる。
例えば、ヌクレイツク・アシッド・リサーチ(NucleicAcid Res 、) 、10(20):6487 (1982)参照。
ソマトトロピン様蛋白質を化学的に修飾する方法は酸性処理またはアルカリ性処 理を包含する。以下に記載する処理はbstを部分的に脱アミノ化し、好ましい ものである。効1果的な脱アミノ化はアルカリ性処理および高温により達成され る。7.5ないし11のpH範囲および20℃ないし50℃の温度範囲が一般に 効果的である。イオン強度もファクターであり、個々の緩衝液および存在する塩 に基づく002ないし2.0の範囲が効果的である。以下に記載する如く、方法 のコントロールなくして、主たるbSt種は6.0またはそれ以下のpI を有 することになる。化学的処理の継続時間は温度およびpHに従って変化する。高 温かつ高pHでは、脱アミノ化は低温かつ中性pHにおけるよりも急速に起こる 。等電点電気泳動法または逆相高速液体クロマトグラフィー法を用いて該方法を モニターできる。
最も酸性のbst種(pH5,o) は相対的能力において最も活性が低い種で ある。最もすぐれた種は部分的2このみ脱アミノ化されかつ7.5〜6.5領域 内に入るものである。7.0近傍のpI を有する生物学的に増強された形態の 生産を最適化するには温和な脱アミノ化法を用いなければならない。例えば、組 換体bStは0.01ないし0.2のイオン強度にてトリス−HCl!、ホウ酸 ナトリウム、炭酸ナトリウムまたはリン酸ナトリウムの如きアルカリ性緩衝液中 に懸濁し、次いで脱アミノ化反応速度が温度上昇とともに急速に増大することに 注意しながら30℃−50℃まで加熱できる。これらの温和な条件は部分的な脱 アミノ化が4〜5日間の期間にわたってゆっくり起こることを可能とする。組換 体bStの濃度は1.0ないし10■/に9の範囲とする。
選択的脱アミノ化を完了した後、所望によりクロマトグラフィー技術または電気 泳動技術を用いてイオン種の混合物を精製する。精製の目的は7,0近傍の等電 点を有するbStのイオン種の割合を増大させかつ最終生成物の生物学的活性を 増大させることにある。単離および精製用の技術は予備的等電点電気泳動および アニオン交換クロマトグラフィーが好ましい技術であるイオン交換クロマトグラ フィーを包含する。最も好ましい分離法は逆相高速液体クロマトグラフィーであ る。
好ましい脱アミノ化bSt種は容易な分離および精製を可能とする天然種と異な る保持時間を有する。
脱アミノ化bstの高い相対的能力は下垂体切除ラットを用いて容易に測定され る。エバンズ、エイチ・エムおよびロング・ジエイ・エイ(Evans 、 H ,M、 andLong J−A−) 、ジ・エフェクト・オブ・ジ・アンティ アリア・ロウツ・オブ・ザ・ハイポフイシス・アトミニスタート・イントラペリ トニアリ・アボン・グロウス、アンド・ザ・マチュアリティ・アンド・オニスト ラス・サイクルズ・オブ・ザ・ラット(The effect of thea nterior、]obe of the hypophysis admin istered 1n−traperitoneally upon grow th 、 and the maturityand oestrus cyc les of the rat) 、アナトミカル・レコード(Anat、 R ec、)。全体重における相対的な増加が下垂体bSt、組換体bstcrbs t〕および脱アミノ化rbStの各種分画物を用いて記録される。約7,0のp I を有する脱アミノ化rbSt のイオン種を用いるラットにおける結果によ り、天然の非脱アミノ化bstよりも2〜3倍大きい能力が証明される。
乳牛への投与は必要な投与量を動物の循環系に投与するいずれもの効果的な経路 を用いる公知方法による。
投与法は経口投与、筋肉内注射、皮下注射および遅延移植の使用を包含する。好 ましい投与法は遅延移植を用いる皮下注射によるものである。注射用の適当なビ ヒクルは炭酸水素ナトリウム溶液、リン酸ナトリウム溶液、またはリン酸アンモ ニウム溶液の如き生理学的に適合する緩衝液を包含する。遅延移植は、当該分野 において公知である、例えば米国特許第4333919号。
効果的な投与量範囲は1日につき1頭当たり1.0ないし200ミリグラムであ る。投与するbst量を大きくするに従い、成長、乳汁分泌または乳房柔軟組繊 細胞数が増加する結果となる。最も好ましくは、投与量範囲は1日当たり10な いし50ミリグラムである。
哺乳動物成長ホルモンはアミノ酸配列iこおいて非常に類似し、ある動物源由来 のホルモンは他の関係ない動物種の成長を促進できる。動物の成長速度を増大さ せる目的には、脱アミノ化bStを用いてウシ、ヒツジ、ラット、サケおよびニ ワトリの如き天然bStが成長遅延生物学的活性を有することが示されている同 一の動物種において成長増大をひき起こすことができる。好ましい動物は雄牛、 雌若牛または去勢雄牛の如き肉牛に用いるウシである。
肉牛はちょうど完全な成熟および大きさに達する前に層殺する。脱アミノ化bS tを用いて離乳期から層殺に至る間のいずれかでの投与により肉牛において成長 速度を増大することができる。脱アミノ化bstは所望の屠殺時期に応じて最短 で30日間、最長で450日間肉牛に投与する。子牛肉に用いる動物は、典型的 には約6方今において層殺し、30rn9/日の脱アミノ化bstを層殺の年令 に至るまで投与して成長速度における所望の増加を達成する。
ウシ特に乳牛において乳汁分泌を増大させる目的には、脱アミノ化bstを分娩 後30日および90日の間に投与し、300日まで継続する。脱アミノ化bst はヤギまたはヒツジの如き他の商業的ミルク生産動物においても乳汁分泌を増大 させる。
雌の反別動物、特に乳牛雌若牛において乳房柔軟組繊細胞数を増加させる目的に は、米国特許第4521409号(こ記載されている方法を参照のためにここに 挙げる。簡単に述べると、とりわけ乳牛雌若牛、ヒツジおよびヤギを包含する反 別動物を青春期の開始の頃しばしば脱アミノ化bstで処理するものである。処 理は最初の妊娠または分娩に至るまで継続する。さらに詳しくは、乳牛雌若牛に おける脱アミノ化bstの投与は予想される青春期の開始の30日以内に開始し て青春期の開始後100日に至るまで継続することができる。
青春期は視覚による推測によっては決定できない。
青春期は性的過程の開始に始まり性器官の成熟に至るまでで継続する期間だと定 義される。投与の正確な時期は個々の動物の品種、その栄養状態および育種慣行 に依存する。本節においておよび本明細書を通じて、1ないし5または1〜5ミ リグラム、数日、数時間、数度、またはpH数単位の如き範囲によって記載され るパラメーターは特に断りのない限り包括的であることを意味する。
実施例 ―■■―−―−■■−■−−ζ―−−騨1−■−−−−−―実施例10組換体b St CrbSt )組換体bStは公知であり、ショーナー、ビイ・イーら( Schoner%B、E、、et al、)、Oウ/L/ −、+j−ブ・メツ センジャー・アール・エヌ・エイ・トランスレイショナル・エフイシイエンシイ ・イン・ボビン・グロウス・ホルモン・エクスプレジョン・イン・エシェリヒア ・コ リ (Role of messenger RNA translat ional eff −1ciency in bovine growth  hormone expression 1nEscherichia col i、) 、ビイ・エヌ・エイ・ニス(PNAS)、米国、81 : 5403〜 54’07 (1984);シーブルグ、ビイ・エイチ(Seeburg 、  P、H−)、エフイシイエント・バクチリアル・エクスプレジョン・オブ・ボビ ン・アンド・ポルシン・グロウス・ホルモンズ(Efficient bact erial expression of bovine andporcin e growth hormones) 、ディ・エヌ・エイ(DNA)、2: 37〜45(1983)およびヨーロッパ特許出願75444号に記載されてい る如き多くの公開された方法によって産生できる。rbSt 種の選択は本発明 には無関係である。bstにN末端不均一が存在することは公知である。本明細 書中で例に挙げる2つの種はrbSt のアミノ末端ala−pheおよびph e形態である。化学的脱アミノ化および生物学的テストではala−phe r bSt を例に挙げる。イー・コリ(E、coli)によって表現されるrbS t の形態は蛋白質のN末端部分において正しい位置にメチオニン残基を有し得 る。この添加残基は本発明の性質に影響を与えず、その存在は任意である。
実施例2. rbStのアミノ酸残基99におけるアスパラギンの物理的脱アミ ノ化 これらはala−phe−rbStの残基99におけるアスパラA、精製した組 換体ウシ・ンマトトロピン約300ηを0.15M炭酸ナトリウム(p’H10 ,0) 16.5Ml中、37℃にて168時間インキュベートする。インキュ ベーションの後、rbStを脱イオン水に対して透析し、凍結乾燥する。配列中 位置99における主要アミノ酸としてイソアスパラギン酸を含有するrbSt  成分を逆相HPLCによって単離する。ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイエ テイ・パーキン・トランスアクションズ(J 、Chem、Soc、 Perk in Trons、)、1:2311−2318(1984)。記載されている 機構は開示する発明を限定するものだと解釈されるべきではない。
bstを部分的に脱アミノ化する別法では1−2’9/ゴのbst濃度を有する pH9,45の100 mMリン酸ナナトリウム緩衝液用い、次いで37℃にて 96時間加熱する。次いで、この物質を希NaOHに対して透析し、続いて凍結 乾燥する。
B6分析HPLCについては、A溶媒として0.1%トリフルオロ酢酸およびB 溶媒として100%アセトニトリルを含有する溶媒の直線グラジェントを用い、 室温にて、rbs t 約50μg を0,41 X 25 cmVYdac  C−4逆相HPLCカラムに付す。波速は1m紛で一定とする。グラジェント条 件を以下に示す。
クロマトグラフィーの開始時にはアセトニトリルの濃度は35%である。30分 間にわたって溶媒Bの濃度を50%まで増加させ、次いでさらに15分間50チ に維持し、その後5分間にわたってB溶媒を100チまで増加させる。これらの 溶媒溶出条件を用い、アスパラギン残基99を修飾したrbSt 成分を天然r bStより約2分早く溶出させる。修飾rbSt の相対保持時間は、天然rb St の保持時間と比較すると約0.94である。
ラット成長バイオアッセイで修飾rbstおよび天然rbSt を開裂するには 、直列(こ連結した2個の0.41X25 an Vydac C−4カラムお よび分析実験で用いたのと同一の溶媒グラジェントを用いて逆相HPLCを行う 。予備HPLCでは10”gまでのrbStを各バッチについてのカラムに付す 。予備クロマトグラフィーにおいては、修飾rbSt 成分の相対保持時間は、 天然rbStと比較すると約0.90である。
次いて7.5すいし6.5のpI を有する脱アミノ化組換体bstを含有する 画分を収集し、尿素中で6Mとし、水酸化アンモニウムでpH10〜10.5に 調節し、希NaOHに対して透析し、凍結乾燥する。注射用には、次いでpH9 ,5にて0.03 M NaHCO3および0.15MNaC1!中で該物質を 復元する。
実施例30組換体遺伝子法を用いるbSt中の位置「98」 および「99」  におけるヌクレオチド変化の導入 rbSt のDNA配列)こおける変化はシラーおよびスミス(Zoller  and Sm1th) (ヌクレイツク・アシッズ・リサーチ(Nud、 Ac 1d Res、)、10 : 64 g ? −6500,1982および〆ソ ツズ・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymology )、100:468−500.1983)の方法を用いてサイト・ディレクチイ ツト(site directed)突然変異誘発によって行う。
略言すれば、rbSt 遺伝子からのDNAのセグメントをクローンしてM13 mpファージベクターに入れ、それを用いてイー・コリ(E、coli) を感 染する。M13ファージウィルス粒子から一本鎖DNAを単離し、所望の塩基変 化を含有する合成オリゴマーで交雑することができる。制限エンドヌクレアーゼ での消化によるプライマー伸長の後、二本鎖領域を単離し、クローンして[トラ ンジションベクター」中に入れる。次いでトランジションベクターを含有するク ローンを配列して所望の変化を確認する。トランジションベクターは変化したr bSt 遺伝子の再組立ておよびその表現ベクターへの導入を可能とする制限部 位を提供する。
ジエネンテク(Genentech)のヨーロッパ特許出願75444号および 英国特許第2147902B号に記載されている如く、実施例3Aは表現ベクタ ーpBGH33−4中の修飾rbSt 遺伝子に基づく。この遺伝子はそのN末 端DNA配列において修飾されており、rbSt 蛋白質の表現を促進する。こ の実施例は開示する発明を限定するものと解釈されるべきではない。コードン9 8におけるrbSt の部位特異的突然変異のよい例となるpBGH33−4の 使用は便利である。bStについてコード付けする同等に有用なcDNA を含 有する別のベクターが記載されている。pBGH33−4はphe −rbSt  遺伝子を含有し、位置98に対するアミノ酸参照符号は化学的脱アミノ化およ び生物学的テストで用いるala−phe−rbSt における位置99に対応 することに注意すべきである。
実施例3Bはアラニンをphe−rbSt cDNAの位置1におけるコードン 中に挿入する便利な方法を開示する。
特に断らない限り酵素反応条件、DNAの単離および精製、ならびに形質転換細 菌コロニーの培養を包含する遺伝子組換え操作を行う手順に関する以下に示した 方法はマニアティスら(Maniatis et al、)、モレキュラー・ク ロヮニング(Molecular Cloning) ニア・ラボラトリー−7 ニュア/l/ (A Laboratory Manual、)、コールド・ス プリング・ハーバ−・ラボラトリ−(Co ldSpring Harbor  Laboratory)、1982によるものである。
本願に対してはユニークであるが、チャート1−8においてプラスミドおよびフ ラグメントを表わすのに用いる約束事はプラスミドおよびそのフラグメントの通 常の表現と同意義である。通常の環状図とは異なり、チャート上の単一の線の図 は示されている場合、翻訳開始または転写が左から右に(5′から3′に)起こ る環状および直線状の二本鎖DNAを共に表わす。星印間はプラスミドの環状形 を完成させるヌクレオチドの架橋を表わす。フラグメントは二本鎖DNAの直線 状断片であるのでフラグメントは星印を有しない。エンドヌクレアーゼ制限部位 は直線の上方に示す。遺伝子標識は直線の下方に示す。標識間の相対的な間隔は 実際の距離を示すものではなく、単に示したDNA配列上のそれらの相対的な位 置を示すものである。
実施例3 A phe−rbSt の位置「99」におけるグルタミン酸および アスパラギン酸の導 入 A、)ランジションベクターの組立て トランジションベクターの目的は、サブセグメントが突然変異を受けた後、無1 %rbst 遺伝子の再組立てのための操作可能な制限部位を有するベクターを 提供スルコトニある。特に、本実施例は98番目のコードンの上流に位置するr bSt cDNA配列におけるPstI 制限部位を利用する。このPstl  部位は遺伝子においてはユニークであるが、ジェネンテク(Genentech )ベクターpBGH33−4についてはユニークではない。コードン98を修飾 するには、この配列を含むPs t I/13amHI制限フラグメントをクロ ーンしてM13mp19ヘクターに入れる(メリック(Messing)、メソ ッズ・イン・エンザイモロジ−(Methods in Enzymology )、1o1:20〜78.1983およびヤニスクーペロンら(Yanis、: に−Perron et al、) 、ジーン(Gene) 、33 :103 −119.1985 )。これらのM13mpベクターは商業的に入手可能であ る(インターナショナル・バイオテクノロジー、インコーホレイティド(Int ernationalBiotechnology、Inc、)、ニュー−/N −ペン(NewHaven) 、:lネティヵット州、米国)。Ps t I/ BamHI rbStサブセグメントの突然変異誘発の後、rbSt 遺伝子を クローンして元のrbSt 遺伝子のPstI およびBamHI制限部位がユ ニークであるトランジョンベクターに入れる。
pL]c19 (d ) の組立て−チャート1このベクターはPstl 部位 を有しない。ptJc19ベクター(インターナショナル・バイオテクノロジー 、インコーホレイティド(International Biotechnol ogy。
inc、)) はポIJ IJフンカー中位置する単一のPstI 部位を含有 する(ヤニシューペロンら(Yanisch −Perronet al、)、 1985、前掲)。該部位はHinITおよびHindIII制限部位間に存在 する。PstI 部位をHinIIおよびHindlII 部位において切断用 精製DNAによって欠失し、Hindlll 部位の5′突出部分をPo1I  クレノー(PolIK)で満たし、アガロースゲル電気泳動および電気溶出によ って大きな切断ベクターフラグメントを精製し、T4DNAIJガーゼおよびA TPで結紮し、アンピシリンに対する耐性を選択する成分細胞を形質転換する。
ビルンボイムおよびド!J −(Birnboim andDoly) (ヌク レイツク・アシッズ・リサー+(Nucl。
Ac1d Res、)、7 : 1513−1523.1979)の方法を用い ていくつかのクローンからDNAを単離することによりクローン中のpTJC1 9(d ) の存在の確証を得る。次いで、HindII 、 HinIr 、 またはPstIによって切断されてぃず、XbaI #よびBamHIによって 1回切断されたベクターについての制限的消化により単離したDNAを分析する 。これらの手順はマニアティスら(Maniatis et al、) 、モレ キュラー・クロウニング(Molecular Cloning)ニア・ラボラ トリ−・マニュアル(A、Laboratory ?vianual)、コール ド−スプリング、 ハーバ−酔ラボラトリ−(Cold Spring Har bor Laboratory)、1982に詳細に記載されている。得られた ベクターはptJc19(d)と示す。
pLlc19(d)−bStの組立て一チャート2完全なrbSt遺伝子をXb a I、BamHI制限フラグメント1(0,9kb)上のベクターpBGH3 3−4から単離し、クローンしてptlc19(d)の相補性Xba I 、  BamHI制限部位に入れる。十分なりローニングを保証するために、フラグメ ント1(0,9kb)をpBGH33−4から単離し、個々のベクターをXab IおよびBamHIで消化した後フラグメント2 (2,7kb港単離する。フ ラグメントをゲルから切り出し、電気溶出によって単離する。包含される工程は ptJc19(d) の組立てについて記載したものと同一である。得られたベ クターf I)IJC19(d)−bstと示す。
pM13−bSt’の組立て一チャート3pM13−bSt’を得るには、位置 98のアスパラギン残基をコード付けするrbSt 遺伝子のサブフラグメント をクローンしてM13mp19ファージベクターに入れる。
M13ベクターは感染細Sから単離したファージワイルス粒子から一本鎖閉鎖環 状DNAを単離することを可能とする。次いでこの一本鎖DNAを制限されたヘ テロデュプレックスを形成するコードン98について変化を受けた合成オリゴマ ーで交雑するっpBGH33−4からP s t I/Barn)(I フラグ メント3(0,7kb)を単離し、次いでクローンしてMl 3mpl 、’l ベクターの対応するP s t I/BamHI 制限部位に入れることによっ てpM]3−bSt’を含有するM13クローンを組立てる。
Ml 3mp 19クローニングの実験法はメリック(Messing)により メソツズ・イン・エンザイモロジ−(Methodsin Enzymolog y) 101 :2O−78(1983)中に記載されている。略言すれば、R F(複製形)DNAをMl 3Mp 19感染細胞から単離する。単離したDN AをPstIおよびBamHIエンドヌクレアーゼによる制限的消化に付す。
大きなフラグメント(約7.2kb)を精製し、フラグメント3へ結紮してpM 13 bSt’を得る。イー・コリ(E。
coli) m胞’E: )ランスフエクトし、個々のプラークを単離する。再 びRF DNAを単離し、制限エンドヌクレアーゼでの分析的消化によって7ラ グメントの挿入ヲ確認するrbSt cDNA についてのPstI 制限部位 はrbSt のアミノ酸89および90に対応する。標的コードン98はPst I 、 BamHI フラグメント内に位置する。
B9位置98の(電飾 DNAオリゴマーの設計 2種の合成オリゴヌクレオチド、39個のヌクレオチド長、を第2図に示す。こ れらのオリゴヌクレオチドは位置98における天然アスパラギン残基をコード付 けするコードンについてその配列が異なる。2種のオリゴマーは位置98におけ るアスパラギン酸(asp)またはグルタミン酸(glu)のいずれかに対する アミノ酸変化をひき起こす。位置98における修飾の後9個のヌクレオチドが存 在していくつかのポリメラーゼ(すなわち、AMVリバーストランスクリブター ゼ、T4DNAポリメラーゼまたはPo1I クレノーフラグメント)のいずれ によっても伸長することができる3′末端の利用可能性を保証する。オリゴマー はアプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)の ヌクレオチド合成器を用いて調製する。
一本鎖DNAの調製 M13感染イー・コリ(E、coli) クローンからの一本鎖DNAの調製は メリック(Mes s i ng)によって記載されている(前掲)。好ましい イー・コ!J (E、coli潰主は、これもメリック(Messing)によ って記載されていンツ・イン・モレキュラー・ジエネテイツクス(Exp−er iments in Mo1ecular Gemetics)、コールド・ス プリング・ハーバ−・ラボラタリー(Cold Spring HarborL aboratory)、1972) およびクロラムフェニコール耐性について の選択によって修飾されたものである。
種雌−13対立遺伝子を含有する適当な株はイー・コリ・ジエネテイツク・スト ック・センター(E、coliGenetic 5tock Center)、 エール大学、ニュー・バーベン(New Haven)、コネティカット州、米 シから公に入手可能である。種雌対立遺伝子を用いて変化したコードンの好まし い訂正を順に防止する一本鎖DNAの交雑 交雑条件はシラーおよびスミス(Zoller and Sm1th)(メソツ ズ・イン・エンザイモロジ−(Methods inEnzymology)、 100:468−500.1983)によって記載されている。65℃で加熱し 次いで混合物を室温まで放冷することにより、位置98に所望のコードン変化を 有するオリゴマーを、その成分に対して20ないし30モル過剰で、1ピコモル の一本鎖D N A分子と交交雑の後、オリゴマーの3′末端をDNA Po1 Ikによる伸長用プライマーとして用いる。伸長は20μC(アルファ P )  dATF’ならびにdCTP、 dGTPおよびdTTPの各5mMの存在に おいて行う。混合物を室温で10分間インキュベートし、その後過剰の非放射性 dATP %加える。これによりヘテロデュプレツクスのサイズが増加し、分子 の二本鎖領域が伸長してBamH1制限配列を包含し、かくして切断可能なりa mHI制限部位が生成する。
ヘテロデュプレックスの単離およびpIJc19(d)−bSt’へのクローニ ング−チャート4 プライマー伸長分子をPstl SよびBamHIでの制限的消化に付す。これ により約700bp のへテロデュプレックスが生成し、これは適当なサイジン グマーカと共に反応混合物を非変性アクリルアミドゲル上を移動させた後オート ラジオグラフィーによって目で見えるようにできる(マニアテイスら(Mani atis et al、)、前掲)。バンドをゲルスライスとして切り出し、フ ラグメントをゲルから溶出する。
次いで、一本領DNA中に所望のコードン変化を含有するこのDNAを結紮して トランジションベクターpUc19(d)−bStのPstI 、BamHI制 限部位に入れる。
pI]c19(d)−bStベクターをPstIおよびBamHI制限酵素で消 化してフラグメント6 (3,0、kb)を得、これをゲル電気泳動および電気 溶出によって精製する。これにより位置98における通常のコーディング配列が 除去される。次いで、フラグメント6をヘテロデュプレックスフラグメントに預 紮し、形質転換してアンピシリンに対する耐性について選択する成分細胞に入れ る。ヘテロデュプレックスフラグメントの単離によりシラー2よびスミス(Zo ller and Sm1th)(前掲、1983)の実験法におけるアルカリ 性スクロースグラジェントの必要がなくなり、二本鎖の共有結合的jこ閉鎖した 分子の形成が保証される。
位置98における変化の同定 個々の形質転換細胞をクローンしたDNAの精製用ノ個々のコロニーから2回画 線培養する。最初に形質転換された各細胞について1のコロニーを選択し、ベク ターDNAをビルンボイム8よびドリー(Birnboimand Doly)  (前掲)の実験法によって調製するrbSt配列5′に対する合成したプライ マーを用いるジデオキシ法によって、PstI 部位および位置98に対してご 本領ベクターDNAを配列する(サンガーら(Sangeret al、)、プ ロシーデイングズ・オブ・ナショナル・ci、)USA、74:5463−54 67.1977 :ザグルスキイら(Zagursky et al、)、ジー ン・アナリシス・テクニックス(Gene Anal、 Tech、)、2:8 9−94.1985)。
所望の変化を有するベクターの理論収率は50%である。
C0表現ベクターpBGH33−4(G1u98J の組立て−チャート5 今や、修飾rbSt遺伝子はトランジションベクター、pL]c19(d)−b st’からのXbaI 、 BamHl フラグメントとして再度クローンして ジエネンテク(Genentech)表現ベクター pBGH33−4導入れる ことができる。トランジションベクターを制限酵素XbaI EよびBamHI で消化し、フラグメント7(1,0kb)を得る。rbStについて完全なコー ディング配列を含有するフラグメント7を単離する。rbSt表現ベクターpB GH33−4を同一の酵素で消化し、ベクターフラグメント8(4,0kb)を 単離する。2個のフラグメントを結紮し、形質転換して成分細胞に入れる。pB GH33−4ベクターフラグメントはリポソーム結合部位および修飾rbSt遺 伝子の表現についてのトリプトファンプロモータを提供する。このベクターにお ける修飾rbSt遺伝子表現は当該分野において公知の方法により誘導可能であ る。形質転換微生物からのrbS tの精製も当該分野において公知である。
実施例3 B、グルタミン酸またはアスパラギン酸のala phe−rbSt の位置99への導入実施例3Aにおいて概要を述べた方法により、rbStのa ha−phe−形の位置99におけるアスパラギンを遺伝子的に変化させること は可能である。ala−phe−形を得るには、アラニンをコード付けするコー ドンをp BGH33−4のrbSt cDNAのN末端におけるメチオニンお よびフェニルアラニンコードン間に挿入することかによって記載されたrbSt 遺伝子のコーディング配列を変化させることを記載する。この修飾はrbSt分 子中の位置r98Jにおけるコードンについて前記した変化の前または後のいず れかで行うことができる。
一般法 プラスミドp BGH33−4はリポソーム結合部位とr bSt遺伝子のAT Ga訳開始コードンとの間に位置するXbaI 制限部位を含有する。この部位 からヌクレオチド約72個だけ下流には、Pvu TI制限部位が存在する。
合成二本鎖オリゴマーを、第2のアミノ酸位置においてざらにalaコードンを 含有するこれらの2つの制限部位間に挿入することができる。しかし、PvuI I制限部位は遺伝子についてはユニークではない。この問題は、修飾されるべき かつこのPvu11部位がそこでユニークであるrbSt 遺伝子の部分のみを 含有するベクターを組立てることによって解決される。遺伝子の前方f[を修飾 し、無傷のrbSt 遺伝子を再び組立てる。
pLlc8−bS t’の組立て−チャート6p BGH33−4のDNAをE coRIおよびPstl 制限エンドヌクレアーゼで消化することによってプラ スミドpUC8−bS t’を組立てる。フラグメン): 9 (ssobp) をアガロースゲルから切り取り、電気溶出する。このフラグメントはtrpプロ モータ、リポソーム結合部位2よびrbSt遺伝子の前方半分を含有する。(ベ セスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethesda Re5earch L aborato −ries)、ガイセルスブルグ(Gaithersburg ) 、メリーランド州、米国から商業的に入手可能な) ’plJc8ベクター をEcoRI #よびPstI で消化し、2.7kbベクターフラグメント  10を単離する。2種の精製したDNA分子を結紮し、形質転換して成分イー・ コ!J (E、coli)細胞に入れる。ベクターを含有する細胞をアンピシリ ンに対する耐性によって選択する。ビルンボイムおよびドーリイ(Birnbo im and Doly)の実験法によってDNAを個々のコロニーから阜離し 、分析的制限分析によってベクターの組立てを確認する。得られたベクターをp tJc8−bS t’で示す。該ベクターはpBGH33−4からクローンした フラグメント中のXba IおよびPvuII制限部位にとってはユニークであ る。
pTJc8−bS t’ a l a の組立て一チャート7プラスミドpUC 8−bSt’を単離し、Xba I およびPvuII制限エンドヌクレアーゼ で消化する。フラグメント11(2,7kb)を単離する。これによりrbSt の最初の23個のアミノ酸についての配列が除去される。
以下の合成オリゴマーを生成する: これらの2種の合成オリゴマーを一緒に交雑し、二本鎖DNAフラグメントを生 成するが、これは推薦される配列変化に一体化してイー・コ!J (E、col i)におけるrbSt の効果的な表現を可能とし、かつ下線を付した配列によ って示される如く2番目の位置において挿入されたアラニンについてのコードン を有する。このDNA分子は、また、XbaIについての相補性突出部分および PvuIIについての平滑末端部位を有する。オリゴヌクレオチドを結紮して単 離したpL]c8−bSt’ベクターに入れ、形質転換して成分イー・コ!J  (E、coliJ]胞に入れる。該領域を配列することによ2て組立ての確証を 得る。新しいベクターをpTJc8−bSt’−alaで示す。
ala rbSt 遺伝子−pLJc19(d)bSt−alaの組立て一チ) のDNAをXbaIおよびPstlで消化する。大きなベクターフラグメン)1 3(2,7kb)を単離する。次に、pLlc8−bSt’ ala(チャート 7)をXbaTおよびPstI制限エンドヌクレアーゼで消化し、alaコード ンを含有するrbS’を遺伝子の前方半分を含む300 bpフラグメント14 を単離する。pIJc19 (d )−bS t のベクターフラグメントおよ びフラグメント14を一緒に結紮し、形質転換して成分イー・コIJ (E、c oliJBl胞に入れる。この得られたベクターをptJc19(d)−bst −alaで示すが、これは前記実施例3Aに記載した工程による位置98の塩基 変化についてのトランジションベクターとして用いることができる。
実施イ列4.生物学的アッセイ 相対的能力を得るために下垂体切除(下垂体を外科的;こ除去した)ラットバイ オアッセイを用いて脱アミノ化rbSt 試料を処理する。体重が75gと15 0g間である200匹の下垂体切除雌スプレイグ・ドーレイ(Sprague  Dawley)ラットを各実験で用いる。それらに市販品であるペレット化した プリナ・ラット・チャウ(Purina Rat Chow)を適宜与え、脱イ オン水および再度塩素処理した水を用いて水を与える。室内条件は温度80°F および相対湿度50%に設定する。換気は1時間当たり約20回とし、照明時間 は12時間の照射および12時間の消光とし、照射サイクルは午前6:00頃に 開始する。
A、環境条件および摂食条件への適応を可能とする12日間の予備期間の間、ラ ットをモニターする。第1日および第12日の間に4回体重を測定する。該予備 期間の間に1日当たり1gもしくはそれ以下の体重減少または2gもしくはそれ 以下の体重増加を示すラットをbStでの注射用に選択する。剖検評価によって 証明される如き完全に下垂体を切除されたラットからのデータのみを最終分析に 包含させる。平均日体重増加(ADG)の増大量によりラットを分類し、25匹 のラットよりなる7つのブロックを得る。各ブロック内での処理はランダムに割 り当てる。
B、’bSt処理を開始し、10日間継続する。この間、テスト化合物を毎日2 回、9日間注射し、変動を考慮に入れつつ動物の体重を測定するラブ−パック( lab−Pac)プログラムを備えた〆トラ−(Mettter)社モデル36 001−ツブ・ローディング・バランス(top loa −ding bal ance)を用いて体重をモニターする。
・2 ”y/ vtlのrbSt貯蔵溶液をpH9,5にて0.03MNaI( CO3および0.15 M NaC1!の緩衝液中で調製する。
rbStの懸濁を容易にするために、凍結乾燥調製物をまずpH10,8にてこ の緩衝液に溶解し、次いで2 N HCl!を用いて9.5に調整し、pH9, 5の貯蔵緩衝液を用いて最終体積に調節し、要すれば濾過する。
貯蔵緩衝液(pH9,5)を用いて貯蔵溶液を37.5.75.150および3 00rn2蛋白質/#!eの溶液に希釈する。実験用ラットに各溶液100μl を1日2回皮下注射し、対照には緩衝液100μlを与える。実験は10日間続 け、平均口体重増加をモニターする。
的分析は次のとおりである:HPLCによって精製すれた非処理rbSt に1 .00の相対能力値を与えると:rbStの脱アミノ化種は2.40 (1,8 5−3,25)(7)相対値を有していた。この値は95チの信頼係数で有意で ある。6.0〜5,0間のpIを有するrbStの脱アミノ化組成物を下垂体か らのrbS tに対してテストすると、酸性棟の相対能力は下垂体標準品の0〜 20%であった。
実施例5 ウシにおける成長速度を増大させるために若い食用牛を処理用に選択する。組換 体脱アミノ化ウシ・ソマトトロピンを1日当たり50ミリグラムの投与量で10 0日間各動物に皮下投与する。該動物を自由に摂食させ水を飲ます。
実施例6 乳牛におけるミルク生産を増大させるために、分娩後60日のウシを処理用に選 択する。1日当たり50ミリグラムの投与量で300日間、組換体脱アミノ化ウ シ・ソマトトロピンを各動物に皮下投与する。該動物を自由に摂食させ水を飲ま す。
実施例7 乳牛若生に2ける乳房柔軟組繊細胞数を増加させるために、予期される青春期開 始の約30日前であるウシを処理用に選択する。1日当たり50ミリグラムの投 与量で100日間、組換体脱アミノ化ウシ・ソマトトロピンを各動物)と皮下投 与し、その時点で該動物は通常の飼胃慣行に従って育生されなければならない。
該動物を自由に摂食させ水を飲ます。
第1図 以下のヌクレオチドおよびアミノ酸配列はヨーロッパ特許8875444号から のものである。それはハイブリッドbSt分子を表わし、本明細書において注目 する特異的β巻領域内の関連するアスパラギンを指摘するの:こ有用である(下 線を付した残基98参照)。
第2図 ウシ・ソマトトロピンのもとの配列 5’ CTG、CAG、TTC,CTC,AGC,AGA、GTC,TrC,A C(:、1.AGC,TTG、GTG 3’合成オリゴヌクレオチド sp チャート1. pUc19(d) の組立てUc19 a)プラスミドpUc19をHind mで切断し、クレノー酵素で処理し、H innで再切断する。(直線状)ベクターを単離し、結装して大きさが約2.7 kbのpUc1’(d)を形成する。該ベクターをイー・コリ(E、col i )中に維持する。
pUc19(d) 検索表 Amp =アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 チャート2. p’LJc19(d)−bStの組立てa)プラスミドpBGH 33−4(5,2kb)をXbaIおよびBamHI で切断して無傷のBGH 遺伝子(0,9k b )を単b)チャート1からのプラスミドpUc19(d )をXbaIおよびBamHI で切断してフラグメント2(2,7kb)を得 る。
C)フラグメント1および2を単離し、T4 DNAリガーゼを用いて結紮して プラスミドpUc19(d)−bStを得る。
XbaI PstI BamHI 検索表 Amp−アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 B = rbSt cDNA チャート3 pM13−bSt’の組立てa)プラスミドp BGH33−4を PstiおよびBamHIで切断し、bSt遺伝子の3′末端を含有するフラグ メント3 (700kb)を単離する。
b)プラスミドpM13mp−19RF(7,25kb)をPstIおよびBa mHI で切断し、フラグメント4 (7,20kb)を単離する。
BamHI PstI C)フラグメント3および4を結紮してpM13−bstを得る。
BamHI PstI 検索表 B=ウシ・ソマトトロピン 1acZ’ =β−ガラクトシダーゼのαフラグメントPLaoZ’=β−ガラ クトシダーゼのフラグメントについてのプロモータ 0ri=複製開始点 チャート4. pUc19(d)−bSt の組立てa) dam−細胞中で成 長させたM13−bStからの一本鎖DNAを、アスパラギン酸を挿入するアス パラギン981こついてコード付けするコードンにおいて適当な塩基変化を有す る合成オリゴヌクレオチドで交雑する。
b)ポルク(Polk) (クレノーフラグメント)を用いてプライマーをrb St 3’末端のBamHI部位を超えて伸長させる。PstIおよびBamH Iを用いてベクターのへテロデュプレックス部分を切り取り、単離してフラグメ ント5を得る。
c) pUc19(d)bSt (チャート2)をPstIおよびBamHIで 切断してbSt cDNAの3′部分を除去する。
ptJc19 のベクタ一部分およびbStの5′ 部分を含有するフラグメン ト6 (3,0kb)を単離する。
d)フラグメント5および6を結紮し、得られたヘテロデュプレックスを形質転 換してホモデュプレックスの2の個体群を形成するイー・コ’J (E、col i)ζこ入れる。ゲル配列を行うことによって位置98+こ適当な修飾(アスパ ラギン酸)を含有するホモデュプレックスを選択し、表現用に単離する。該ベク ターをpUc19(d) bSt で示す。
検索表 B = rbSt cDNA Δ−ヌクレオチド変化の部位 Amp=アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 チャー) 5. pBGH33−4−rGIu98Jの組立てa)プラスミドp Uc19 (d) −bSt をXbaIおよびBamHI で切断して位置9 8において修飾されたrbStについての完全なコーディング配列を含有するフ ラグメント7 (1,0kb)を得る。
b)表現ベクターpBGH33−4をBamHIで切断し、フラグメント8 ( 4,8kb)を単離する。
C)フラグメント7および8を結紮して表現ベクターpBGH33−4−rG1 u98J(5,8kb)を形成する。
検索表 0ri=複製開始点 Amp=アンピシリン耐性 P、rp=)リプトフアンプロモータ B = rbSt cDNA △=ヌクレオチド変化の部位 チャー) 6. pUC8−bSt’ a)プラスミドpBGH33−4(チャート2)をEcoRIおよびPstIで 切断してフラグメン) 9 (550bp)を得、これをゲル電気泳動および電 気溶出によって単離する。
b)プラスミドptrc−sをEcoRIおよびPstIで切断してフラグメン ト10 (2,7kb)を得、これをゲル電気泳動および電気溶出によって単嘲 する。
フラグメント10 C)フラグメント9および10を結紮してpUC8−bSt’(3,3k b  )を得る。
検索表 Amp =アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 PTrp=冬リプトフすンプロモータ B = rbSt cDNA チャー) ?、pUc−bS t’ a 1 aの組立てa)プラスミドpUC 8−bSt’ (チャート6)をXbaIおよびPvuIIで切断してフラグメ ント11を得、これをゲル電気泳動寥こよって精製し、電気溶出【こよって単b )フラグメント12 (72bp)、bStの5′部分を含有しかつ位置1にお けるアラニンコードンを一体化する二本鎖オリゴヌクレオチドを人工的に合成す る。
フラグメント12 C)フラグメント11および12をT4リガーゼで結紮してpUc8−bS t ’ a 1 aを得る。
検索表 Amp =アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 B;ウシ・ンマトトロピンc DNA A=アラニンコードン pT、p= l−リプトフアンプロモータチャー) 8. pUc19(d)b St−alaa)プラスミドpUc19(d)bSt (チャート2)をXba IおよびPstIで切断し、フラグメント13(2,7kb)をゲルで単離する 。
b)プラスミドpUc8−bst’ala (チャート7)をXbaIおよびP stIで切断してフラグメント14(300bp)を得、これをゲルで単離する 。
フラグメント14 ’ c) フラグメント13および14を結紮してpUc1γd)bSt’ a la(3,3kb)を得る。
検索表 Amp =アンピシリン耐性 0ri=複製開始点 B=ウシ・ソマトトロピンc DNA A=アラニンコードン 国際調査報告 1Ale++vl−++MIAe@11eliaMti11.PCT/lゴS8 g/I’)IFIA0六NNEX To ti= INτ=テ:入τ:cs;、 t、SEへRC3! 只二:’ORτoH+EP−A−01318432310 1/85 A、tJ7A−303458417101/85J?−A−6009 19862310S/85

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.主たる種が7.5ないし6.5間の等電点を有する電気泳動種の混合物を有 するウシ・ソマトトロピン様蛋白質よりなることを特徴とする組成物。
  2. 2.組換体もしくは下垂体ウシ・ソマトトロピンを温和なアルカリ性処理または 加熱あるいはその双方で処理することを特徴とする7.5ないし6.5間に等電 点を有するウシ・ソマトトロピンの電気泳動種の割合を増大させる方法。
  3. 3.7.5ないし6.5の範囲外の等電点を有する電気泳動種をクロマトグラフ ィー技術または電気泳動技術あるいはその組合せによって除去する前記第2項の 方法。
  4. 4.動物を前記第1項の組成物の有効量で処理することを特徴とする動物の成長 を促進する方法。
  5. 5.該動物がウシの種である前記第4項の方法。
  6. 6.青春期開始の項から最初の分娩に至る成長段階にある反芻動物を前記第1項 の組成物の有効量で処理することを特徴とする雌の反芻動物において乳房柔軟組 織細胞量を増大させる方法。
  7. 7.ウシソマトトロピン様蛋白質を青春開始の頃から最初の妊娠に至るまでの間 投与する前記第6項の方法。
  8. 8.前記第1項の組成物の有効量を投与することを特徴とする雌の反芻動物にお いてミルク生産を増大させる方法。
  9. 9.該反芻動物が乳牛である前記第8項の方法。
  10. 10.天然ソマトトロピンの残基96−101に対応するいずれか1つのアミノ 酸残基をグルタミン酸、アスパラギン酸、およびイソアスパラギン酸よりなる群 から選択されるアミノ酸で置き換えた哺乳動物ソマトトロピン。
  11. 11.ウシ・ソマトトロピン由来である前記第10項の哺乳動物ソマトトロピン 。
  12. 12.アミノ末端の位置1においてアラニンを有する前記第11項のウシ・ソマ トトロピン。
  13. 13.該置き換えられるアミノ酸残基がアスパラギンである前記第11項のウシ ・ソマトトロピン。
  14. 14.該アスパラギンがアスパラギン酸で置き換えられた前記第13項のソマト トロピン。
  15. 15.該アスパラギンがイソアスパラギン酸で置き換えられた前記第13項のソ マトトロピン。
  16. 16.脱アミノ化アスパラギンが最も関連したソマトトロピンの残基96と10 1との間に位置するアスパラギンに対応する、蛋白質をアルカリ性もしくは酸性 処理に暴露することによつて哺乳動物ソマトドロピン様蛋白質のアスパラギン残 基を化学的に脱アミノ化する方法。
  17. 17.該哺乳動物ソマトトロピンがウシ由来のものである前記第16項の方法。
  18. 18.蛋白質をアルカリ性pHにおいて炭酸塩緩衝液に暴露する前記第17項の 方法。
  19. 19.ソマトトロピンがアミノ末端における位置1においてアラニンを有する前 記第17項の方法。
  20. 20.最も関連する天然ソマトトロピンの位置96ないし101における残基に 対応するアミノ酸をグルタミン酸もしくはアスパラギン酸のアミノ酸残基で置き 換えるように哺乳動物ソマトトロピン様蛋白質をコード付けするcDNAの遺伝 子工学的製造方法。
  21. 21.該置き換えられる特異的アミノ酸が残基96と101との間に位置するア スパラギンに対応するアミノ酸である前記第20項の方法。
  22. 22.該ソマトトロピン様蛋白質がウシ由来のものである前記第21項の方法。
  23. 23.中性に荷電した残基からグルタミン酸およびアスパラギン酸よりなる群か ら選択される残基に変化した最も関連する天然ソマトトロピンの残基96ないし 101に対応するアミノ酸残基の1つを有する哺乳動物ソマトトロピン様蛋白質 をコード付けするDNAよりなることを特徴とするベクター。
  24. 24.ソマトトロピン様蛋白質の表現を方向づけすることができる前記第23項 のベクター。
  25. 25.中性に荷電した残基からグルタミン酸およびアスパラギン酸よりなる群か ら選択される残基に変化した最も関連する天然ソマトトロピンの残基96ないし 101に対応するアミノ酸残基の1つを有する哺乳動物ソマトトロピン様蛋白質 をコード付けするDNAよりなるベクターの宿主である微生物。
  26. 26.細菌属、エシエリヒア(Escherichia)から選択される前記第 25項の微生物。
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