Sekretionssignalpeptide, deren DNA-Sequenzen, damit herstellbare Expressionsvektoren für eukaryotische Zellen und deren Verwendung zur biotechnologischen Herstellung von Proteinen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft peptidische Sekretionssignalsequenzen sowie für diese kodierende Nukleinsäuresequenzen, Expressionsvektoren für eukaryotische Zellen, die mit diesen Vektoren transfizierten Zellkonstrukte sowie die Nutzung der Vektoren und Zellkonstrukte zur biotechnologischen Herstellung von Proteinen.
Traditionell stehen für die Expression und Reinigung von Proteinen bakterielle
Systeme wie die aus Escherichia coli oder Bacillus subtilis zur Verfügung. Sind die zu exprimierenden Proteine eukaryotischen Ursprungs, kann die Expression in einem prokaryotischen Wirt aber problematisch sein. Die Aktivität und Produktionsmenge vieler Proteine hängt zu einem erheblichen Teil von posttranslationalen Modifikationen, wie N-Glykosylierung, Phosphorylierung, oder
Acetylierung ab, die nur in höheren Organismen durchgeführt werden.
Neben Systemen in Säugetier- (CHO, BHK, COS etc.) oder Insektenzellen (SF9- Zellen) haben Hefen als eukaryotische Expressionssysteme den Vorteil, dass sie sich ähnlich schnell wie Bakterien vermehren und sich im Labor kostengünstig ohne große Sicherheitsvorkehrungen kultivieren lassen. Auch stehen für Hefen mittlerweile eine Vielzahl genetischer Methoden zur Untersuchung von molekularbiologischen Fragestellungen zur Verfügung. So können Gene aus einem Genom leicht deletiert, oder fremde Gene durch Einschleusen extrachromosomaler Plasmide oder durch Integration in das Genom zusätzlich in die Zellen eingebracht werden. Durch die Verwendung verschiedener Promotoren wird die Expression dieser Gene auch in unterschiedlicher Stärke oder sogar regulierbar möglich.
Vor allem Hefen wie Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces lactis und seit einiger Zeit auch Schizosaccharomyces pombe haben deshalb als Expressionsstämme Einzug in biotechnologische Labors bzw. Produktionsanlagen gehalten (Lu, Y. Bauer, J.C., Greener, A. (1997) Gene 200: 135-144).
Im allgemeinen werden rekombinante Proteine nicht in das extrazelluläre Medium sezerniert sondern im Zytoplasma abgelagert. Zur Isolierung des gewünschten Proteins müssen die Zellen deshalb aufgeschlossen und von den so erhaltenen Zelltrümmern sowie dem Restproteom der Hefe abgetrennt werden. Dies stellt aber zeitlich und finanziell einen grossen Aufwand dar. Es ist also wünschenswert rekombinante Proteine aus einer Zelle zu sezemieren um die Produktion und Reinigung im großtechnischen Maßstab zu vereinfachen.
Proteine können nur sezerniert werden, wenn sie eine N-terminale, hydrophobe Sekretions- und Prozessierungssequenz beinhalten, die den Proteinimport in das Lumen des endoplasmatischen Retikulums (ER), der wichtigste Schritt der Sekretionsmaschinerie, sicherstellt. Hierfür werden bisher Signalsequenzen endogener Proteine, wie die einer Invertase, einer sauren Phosphatase, oder des Pheromons Faktor P mit dem zu exprimierenden Protein fusioniert. Auf diesem Weg konnten aber nur wenige medizinisch und pharmakologisch interessante Proteine in Hefen, wie σ-Amylase der Maus, Antithrombin III des Menschen oder die humane Alkalische Phosphatase, in größeren Mengen aktiv in biologischer Form hergestellt werden (Broker, M., Ragg , H., Karges, H.E. (1987) Biochemical Biophysical Acta 908: 203-213; Sambamurti, K. (1997) In: Foreign gene expression in fission Yeast: S. pombe, Giga-Hama, Y. und Kumagai, H. (eds.) Springer Verlag: 149-158; Tokunaga, M., Kawamura, A., Yonekyu, S. (1993) Yeast 9: 379-387).
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Vektoren für die effiziente sekretorische Expression von Genen in eukaryotischen Zellen und somit ein effizientes Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Proteinen zur Verfügung zu stellen.
Es konnte überraschend gezeigt werden, dass Fusionsproteine, die eine N-terminale Aminosäuresequenz des Präprotoxins (pptox) des im Zytoplasma von S. cerevisiae persistierenden Killervirus K28 mit der Sequenz
M E S V S S L F N I F S T I M V N Y K S L V L A L L S V S N L K Y A R G
(Seq.ld.No.1)
oder einer funktionellen Variante davon mit einer Homologie oder Identität von mindestens 80%, bevorzugt von mindestens 90%, enthalten, effizient unter Verwendung eukaryotischer Wirtszellen exprimiert und sezerniert werden können, wobei die Sequenz Seq. Id. No. 1 oder eine funktioneile Variante davon als Sekretionssignalsequenz wirkt. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die beschriebenen Sekretionssignalsequenzen in unterschiedlichen eukaryontischen Wirtszellen, insbesondere in Hefen, ihre sekretorische Wirkung entfalten. Besonders überraschend ist, dass Fusionsproteine, die aus einer Fusion der Signalsequenz Seq. Id. No. 1 des K28 Präprotoxins und einem heterologen Protein bestehen, mit einer höheren Ausbeute sekretiert werden als das reife Toxin im natürlich infizierten Hefewirt S. cerevisiae.
Unter funktionellen Varianten im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Fusionsproteinen werden im Sinne dieser Erfindung Aminosäuresequenzen mit einer Sequenzhomologie von mindestens 80% verstanden, die als Sekretionssignal geeignet sind. Insbesondere allele Varianten sind von dem Begriff der funktionellen Variante miteingeschlossen.
Weiterhin können die Fusionsproteine posttranslational modifiziert, z. B. glykosyliert, phosphoryliert oder acetyliert, sein.
Weiterhin können als Sekretionssignalsequenz Peptide benutzt werden die ein mindestens 20 Aminosäuren langes Fragment gemäß Seq. Id. No. 1 enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die für ein peptidisches Sekretionssignal gemäß Seq. Id. No. 1 oder einer seiner funktionellen Varianten kodierende DNA-Sequenz (S/P).
Bevorzugt sind DNA-Sequenzen gemäß Seq. Id. No. 2 oder einer funktionellen Variante dieser Sequenz.
ATG GAG AGC GTT TCC TCA TTA TTT AAC ATT TTT TCA ACA ATC ATG GTT AAC TAT AAA TCG TTA GTT CTA GCA CTA TTA AGT GTT TCA AAT CTC AAA TAT GCA CGG GGT
(Seq. Id. No.2)
Unter einer funktionellen Variante im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen DNA-Sequenz wird im Sinne dieser Erfindung eine DNA-Sequenz mit einer Sequenzhomologie von mindestens 70%, bevorzugt von mindestens 90%, verstanden, die für ein peptidisches Sekretionssignal kodiert. Unter den Begriff der funktionellen Variante fallen insbesondere alle allelen Sequenzvarianten sowie alle Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen mit der Sequenz Seq. Id. No. 2 hybridisieren und deren allele Sequenzvarianten. Dazu können gängige Hybridisierungsbedingungen (z. B. 60°C, 0,1xSSC, 0.1% SDS) genutzt werden.
Zur sekretorischen Expression von interessanten Genen (Zielgenen), werden Expressionsvektoren genutzt, die einen Promotor und die S/P- Sekretionssignalsequenz des ppfox-Gens des Virus K28 gemäß Seq. Id. No. 2 oder eine funktionelle Variante dieser Sequenz mit einer Sequenzhomologie von mindestens 70% enthalten, wobei die betreffende Zielsequenz in 3Λ-Richtung zum Promotor und im offenen Leseraster zur S/P-Sekretionssignalsequenz liegt.
Die Expressionsvektoren können neben der Sekretionssignalsequenz Seq. Id. No. 2 zusätzlich die a- und/oder ß- und/oder ^-Untereinheit kodierenden Teilbereiche des K28-ppfox-Gens oder Teile davon enthalten. Von besonderem Interesse sind hier die Teilebereiche die proteolytische Spaltsignale enthalten. Bevorzugt enthält der Expressionsvektor die zum Spleißen des K28-ppfox-Gentranskripts nötigen Sequenzbereiche des ppfox-Gens oder eine funktionelle, d. h. spleißbare, Variante davon mit einer Homologie von mindestens 70%.
Als Promotoren werden bevorzugt induzierbare Promotoren, wie z. B. der nmtl - Promotor benutzt. Aber es können darüber hinaus alle dem Fachmann bekannten Promotoren, bevorzugt Hefepromotoren genutzt werden. Bewährte Promotoren sind z. B. der ADH-2-Promotor für die Expression in Hefen (Rüssel et al. (1983), J. Biol. Chem. 258, 2674), der Baculovirus-Polyhedrin-Promotor für die Expression in Insektenzellen (s. z.B. EP-B1 -0127839) oder der frühe SV40-Promotor oder die LTR-Promotoren z. B. von MMTV (Mouse Mammary Tumour Virus; Lee et al. (1981) Nature, 214, 228).
Die erfindungsgemäßen Expressionsvektoren können weitere funktionale Sequenzbereiche, wie z. B. einen Replikationsstartpunkt, Operatoren, Terminationssignale, wie z. B. das nm-^-Terminationssignal, oder Selektionsmarker, Repressoren, Aktivatoren kodierende Sequenzen enthalten.
Als geeignete Expressionsvektoren für Hefen haben sich z. B. der pREP-K28- Vektor, der pINT-K28-Vektor der pTZα/ß-Vektor oder der pTZsp-Vektor erwiesen (Fig. 2 und 5), die auf frei erhältlichen Vektoren basieren, in die eine S/P- Signalsequenz des K28-Virus kloniert wurde. Weitere Beispiele für verwendbare eukaryotische Expressionsvektoren die sich für die Expression in Saccharomyces cerevisiae eignen sind z. B. die Vektoren p426Met25 oder p426GAL1 (Mumberg et al. (1994) Nucl. Acids Res., 22, 5767), für die Expression in Insektenzellen z.B. Baculovirus-Vektoren wie in EP-B1 -0127839 oder EP-B1 -0549721 offenbart, und für die Expression in Säugerzellen sind z. B. SV40-Vektoren geeignet, welche allgemein erhältlich sind.
In die erfindungsgemäßen Vektoren können heterologe oder homologe Gene kloniert werden, die in eukaryotischen Zellen exprimiert werden sollen (Zielgene). Diese Gene können entweder direkt im offenen Leseraster hinter der S/P- Signalsequenz des K28 Virus liegen oder in die α- oder ß-Untereinheit des K28- ppfox-Gens eingebracht sein, so dass das Zielgenprodukt mit der S/P- Signalsequenz auf posttranslationaler Ebene zu einer ein Fusionsprotein kodierenden Sequenz prozessiert werden kann.
Interessante Zielgene sind vor allem eukaryotische Gene, wie z. B. für eukaryotische Strukturproteine Enzyme, Rezeptoren, Repressoren, Transkriptionsfaktoren oder lonenkanäle. Aber auch die Expression von künstlichen, künstlich veränderten oder mutierten kodierenden Nukleinsäuresequnezen ist denkbar.
Zum einen eröffnen die erfindungsgemäßen Expressionsvektoren durch die Wahl einer homologen eukaryotischen Wirtszelle für die Expression bestimmter Proteine, Proteine mit ihrem nativen posttranslationalen Modifikationsmuster einfacher und effizienter herzustellen, zum anderen kann die Expression von Zielgenen unter Verwendung bereits bekannter Wirtszellen, wie z. B. S. cerevisiae , weiter verbessert werden. Ein bevorzugter Wirtsorganismus stellt die bisher kaum als Expressionsorganismus genutzte Hefe S. pombe dar. S. pombe steht den höheren Eukaryoten näher als z. B. S. cerevisiae, darüber hinaus werden mit S. pombe sehr hohe Ausbeuten an sezerniertem Protein bezogen auf die Zelldichte erhalten.
Folglich sind ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung Expressionssysteme aus eukaryotischen Wirtszellen, die mit den oben beschrieben eukaryotischen Expressionsvektoren transfiziert sind. Als Wirtszellen sind Hefen, insbesondere S. pombe bevorzugt. Aber auch die Verwendung anderer bewährter Hefen, wie z. B. die Gattungen Aspergillus, Schwanniomyces, Kluyveromyces, Yarrowia, Arxula, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Hansenula, Pichia, Hanseniaspora, Zygosaccharomyces, Ustilago, Debaryomyces, Cryptococcus, Rhodotorula, Trichosporon, Kluyveromyces, Torulopsis oder Williopsis ist möglich.
Verfahren zur Transfektion und Kultivierung der Wirtszellen sind dem Fachmann bekannt. Im Vergleich zur zytoplasmatischen Expression rekombinanter Proteine ermöglicht die hier beschriebene Sekretion eine schnelle und kostengünstige Produktion interessanter Proteine, z. B. von medizinisch-pharmakologisch bedeutenden Proteinen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vektorsysteme zur Klonierung von Zielgenen und zur
Transfektion von eukaryotischen Zellen sowie die Verwendung so erzeugter Expressionssysteme zur Kultivierung und Herstellung von Proteinen.
Bei der sekretorischen Expression von Proteinen kann es vorteilhaft sein, das Expressionsmedium mit Zusatzstoffen, wie z. B. Proteaseinhibitoren zu versetzen.
Zur Verdeutlichung der Erfindung dienen die Figuren 1 bis 7, die im folgenden kurz erläutert werden.
Fig. 1 : Prozessierung des K28-Präprotoxins in Hefe.
Gezeigt ist die schematische Struktur des unprozessierten Toxin-Vorläufers. Des weiteren sind die Spaltstellen für eine Signal-Peptidase (S/P), und die Prozessierungstellen der Kex2p-, der Krpl p- und der Kex1 p-Proteasen markiert. Potentielle N-Glykosylierungsstellen und eine Disulfidbrücke zwischen Cys56 (α- Untereinheit) und Cys340 (ß-Untereinheit) sind mit -CHO bzw. -S-S- gekennzeichnet.
Der K28 Toxin-Vorläufer besteht aus einer N-terminalen Signalsequenz (S/P), gefolgt von einer hydrophoben α-Untereinheit, die wiederum von einer eher hydrophilen ^-Untereinheit über die N-glykosylierte y-Untereinheit getrennt ist. Während der Passage durch den Sekretionsweg wird die Signalsequenz durch eine Signal-Peptidase entfernt. Das daraus entstehende Protoxin wird weiterhin durch die im Golgi-Apparat vorkommenden Kex1 p/ Kex2p Endoproteasen prozessiert, so dass schließlich ein aktives Toxin, bestehend aus einer α- und ß-Untereinheit, die durch eine Disulfidbrücke verbunden sind, sekretiert wird.
Fig. 2: Schematische Darstellung der Expressionsvektoren pREP-K28 und pINT-
K28.
Der Bereich des Spalthefen nm-^-Promotors für die Transkription-Initiation ist mit
Pnmtl und der für die Transkription-Termination mit Tnmtl gekennzeichnet. S/P symbolisiert die Prozessierungs- und Sekretionssequenz des K28 Killertoxins. Dicke
Linien repräsentieren Sequenzen aus Hefe, dünne Linien stellen Escherichia coli pUC19-Sequenzen dar (oriE, E. coli Replikationsursprung; AmpR, ß-Lactamase
Gen; arsl, autonome replizierende Sequenz aus S. pombe; LEU2, S. cerevisiae LEU2-Gen; S. pombe ura4+-und Ieυ1*-Gene).
Fig. 3: Thiamin-regulierte Toxin-Expression der rekombinanten S. pombe Stämme. Gezeigt ist der Filter eines Western Blots, auf dem das aktive Toxin mit einem polyklonalem Antiserum gegen die ß-Untereinheit detektiert wird. Spuren 1 und 3, Kulturüberstände reprimierter S. pombe (pREP-K28 bzw. plNT-K28) Kulturen; Spuren 2 und 4, Kulturüberstände induzierter S. pombe (pREP-K28 bzw. plNT-K28) Kulturen; Spuren R und I (negative Kontrolle), Überstände zweier S. pombe Transformanden, die entweder nur das pREP1- oder das plNT5-Plasmid tragen; Spur C Positivkontrolle, teilweise aufgereinigtes reifes K28 Toxin; Spur S, vorgefärbte Proteinfraktion zur Molekulargewichtsbestimmung. Der große Pfeil markiert das 21 kDa schwere aktive, heterodimere Toxin; die beiden kleinen Pfeile markieren das sich in einem SDS-PAGE unter nicht-reduzierenden Bedingungen spontan bildende tetramere Derivat (α/ß)2 bzw. die monomere ß-Untereinheit.
Fig. 4: Vergleich der rekombinanten bzw. homologen Toxin-Sekretion in S. pombe bzw. S. cerevisiae.
Gezeigt ist der Filter eines Western Blots, auf dem das aktive Toxin mit einem polyklonalen Antiserum gegen die ß-Untereinheit detektiert wird (Fig. 4a). Das Auftragsschema ist wie folgt: Spuren 1 und 2, extrazelluläre Proben je einer induzierten Kultur des S. pombe Stammes, der das Toxin von dem episomal vorliegendem Plasmid (pREP-K28) bzw. dem chromosomal integriertem Plasmid sekretiert (plNT-K28); Spur 3 extrazelluläre Proben des S. cerevisiae Stammes, der das K28-ppfox-Genprodukt episomal exprimiert (pFR5-TPI) bzw. des Virusinfizierten S. cerevisae Stammes MS 300c (s/ 2-2), der das Killertoxin überexprimiert. Spur 4, Positivkontrolle, konzentrierte und teilweise gereinigte Toxinfraktion einer S. cerevisiae K28 Killerhefe. Der große Pfeil markiert das 21 kDa schwere aktive, heterodimere Toxin; die beiden kleinen Pfeile markieren das sich in einer SDS-PAGE unter nicht-reduzierenden Bedingungen spontan bildende tetramere Derivat (α/ß)2 bzw. die monomere ß-Untereinheit. Fig. 4b zeigt die relative Toxin-Sekretion der Hefestämme anhand des Vergleiches der Toxin-Signale mittels eines Laser-Scan-Densitometers.
Fig. 5: Schematische Darstellung der Expressionsvektoren pTZα/ßGFP und pTZsp- GFP.
Der Bereich des Spalthefen πm^-Promotors für die Transkription-Initiation ist mit Pnmtl und der für die Transkription-Termination mit Tnmtl gekennzeichnet. S/P symbolisiert die Prozessierungs- und Sekretionssequenz des K28 Killertoxins, GFP das grün-fluoreszierende Protein aus Aequorea victoria. Dicke Linien repräsentieren Sequenzen aus Hefe, dünne Linien stellen Escherichia coli pUC19-Sequenzen dar (oriE, E. coli Replikationsursprung; AmpR, ß-Lactamase Gen; arsl, autonome replizierende Sequenz aus S. pombe; .URA4, S. cerevisiae).
Fig. 6/7: Sekretion heterologer Fusionsproteine in S. pombe. Gezeigt sind Filter von Western Blots, auf denen die Sekretion der jeweiligen Fusionen mit einem gegen das GFP-Protein gerichteten spezifischen Antikörper nachgewiesen wird. Die Belegung der beiden Filter ist die gleiche, wobei Figur 6 die GFP-Sekretion vom Plasmid pTZα/ß, und Figur 7 die GFP-Sekretion vom Plasmid pTZsp zeigt.
Spuren 1 und 3; Kulturüberstände reprimierter S. pomi e-Kulturen, die entweder als negative Kontrolle nur das Plasmid allein bzw. das Expressionsplasmid zur Sekretion des GFP tragen. Spuren 2 und 4; Kulturüberstände induzierter S. pombe Kulturen, die entweder als negative Kontrolle nur das Plasmid allein bzw. das Expressionsplasmid zur Sekretion des GFP tragen; Spur S, vorgefärbte Proteinfraktion zur Molekulargewichtsbestimmung; Spur C, Positivkontrolle, aufgereinigtes rekombinantes GFP Protein.
Im folgenden sind einige Ausführungsbeispiele beschrieben ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
Expression rekombinanter Killertoxine in S. pombe
Die Plasmide zur episomalen bzw. chromosomal-integrierten Expression des K28 Killertoxins sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Zur Generierung wurde ein 1048 bp langes Xhol/Bglll-Fragment des K28 Killertoxin-kodierenden Hefe-Plasmids
PPGK-M28-1 (Schmitt, M.J. und Tipper, DJ. (1995) Virology 213: 341-351 ) in die mit Sall/BamHI restringierten und linearisierten Expressionvektoren pREP1 und pINT5 aus S. pombe einkloniert. In beiden Konstrukten können damit die zu exprimierenden Proteine über den Thiamin-regulierbaren Promotor nmtl kontrolliert werden. Die Vektoren wurden darauf jeweils in die beiden Stämme der Wirtshefen S. pombe mittels Lithiumacetat-Methode transformiert. Die Transformanden wurden auf Minimalmedium ohne Uracil (bei plNT-K28) bzw. ohne Leucin (bei pREP-K28) selektiert. PINT-K28 bzw. pREP-K28 positive Hefetransformanden wurden auf ihren Killer-Phänotyp in einem Standardtest, dem Agar-Diffusions-Assay, auf Methylenblau gefärbten Agarplatten mit dem K28 toxinsensitiven S. cerevisae Stamm 192.2d getestet (Daten nicht gezeigt).
Über einen Western Blot konnte die induzierbare Toxin-Sekretion der rekombinanten S. pombe Stämme nachgewiesen werden (Fig. 3).
Hierfür wurden jeweils 600 μl Zellkulturüberstand des S. pombe Stammes mit dem episomal vorliegenden Plasmid (pREP-K28) bzw. des S. pombe Stammes mit dem chromosomal vorliegenden Plasmid (plNT-K28) bei einer Dichte von 5 x 107 Zellen pro ml mit reprimierendem (Thiamin-haltigem, 25 μM) oder induzierendem (Thiamin- freiem) Medium abgenommen, Ethanol gefällt und unter nicht-reduzierenden Bedingungen auf einem 10-22.5 %igen Gradientengel (SDS-PAGE) aufgetrennt. Nach dem Blot auf eine PVDF-Membran wurde das aktive Toxin durch ein polyklonales Kaninchenantiserum (Primärantikörper) gegen die ß-Untereinheit des aktiven Toxins detektiert (Sekundärantikörper: Ziege anti Kaninchen IgG-Alkalische Phosphatase). Nach Inkubation der Membran mit einer NBT/BCIP-Färbelösung konnte die ß-Untereinheit des Toxins über eine Färbereaktion sichtbar gemacht werden.
Bestimmung der Toxin-Sekretion eines K28 Virus-infizierten S. cerevisiae Stammes und der rekombinanten S. pombe Stämme.
Zur semiquantitativen Bestimmung der extrazellulären Toxinmengen wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, je 600 μl zellfreie Kulturüberstände von einer induzierenden (Thiamin-freien) Kultur des S. pombe Stammes, der das ppfox-Gen episomal (pREP- K28) enthält und eines S. pombe Stammes, der das ppfox-Gen chromosomal (pINT-
K28) enthält, genommen und mit je 600 μl zellfreien Kulturüberständen eines K28 infizierten überexprimierenden S. cerevisiae MS 300c (s/f/2-2)-Stammes und einem K28-Toxin episomal exprimierenden S. cerevisiae pFR5-TPI-Stammes verglichen (Fig. 4a). Diese Proben wurden Ethanol gefällt und unter nicht-reduzierenden Bedingungen durch SDS-PAGE aufgetrennt. Die spezifische Detektion des aktiven Toxins wurde wiederum mit einem polyklonalen Antikörper gegen die ß-Untereinheit durchgeführt (siehe Bsp. 1). Über die densitometrische Auswertung der gefärbten Banden mit einem Laser Scanner konnten die relativen Expressionstärken miteinander verglichen werden (Fig. 4b).
Killertoxin-vermittelte Sekretion heterologer Proteine in S. pombe.
Die Konstrukte zur episomalen Sekretion des grünen-fluoreszierenden-Proteins (GFP) sind in Fig. 5 schematisch dargestellt. Eine DNA, die für das GFP Protein aus Aequorea victoria kodiert wurde als BamHI/BamHI-Fragment mit einem Bglll/Bglll- Fragment des Expressionsvektors pTZα/ß bzw. mit einem Bglll/Bglll-Fragment des Expressionsvektors pTZsp kloniert. Die Hybridplasmide pTZα/ß und pTZsp sind aus Sequenzen des Expressionsvektors pREP4x und dem K28 ppfox-Gen bzw. des Expressiönsvektors pREP4x und der Signalsequenz S/P des ppfox-Gens entstanden (Basi, G., Schmid, E., Maundrell, K. (1993) Gene 123: 131-136; Schmitt, M.J. und Tipper, DJ. (1995) Virology 213: 341-351).
Im ersten Fall wird damit ein Fusionsprotein, bestehend aus der α-, und der ß- Untereinheit des aktiven Toxins und dem GFP-Protein (pTZ /ß-GFP), in dem anderen Fall eine Fusion bestehend aus der Signalsequenz (S/P) und dem GFP- Protein exprimiert (pTZsp-GFP). Nach Prozessierung und Sekretion sollte man u.a. das rekombinante GFP-Protein im Überstand nachweisen können. Die Plasmide wurden mittels Lithiumacetat-Methode in S. pombe transformiert und auf Minimalmedium ohne Uracil selektioniert. In beiden Stämmen werden die zu exprimierenden Proteine wiederum über den Thiamin-regulierten Promotor nmtl kontrolliert.
Für die aufgeführten Experimente wurden die rekombinanten Stämme zuerst 24 Stunden in Uracil-haltigem EEM-Medium und danach zur Repression 24 Stunden im gleichen Medium in Gegenwart von 25 μM Thiamin kultiviert (Fig. 6/7). Zur
nachfolgenden Derepression und somit Expression der Fusionsproteine wurden die
Kulturen für 36 Stunden in Thiamin-freiem EEM-Medium inkubiert.
Von den einzelnen Zellkulturen wurden 4.5 ml Kulturüberstand lyophilisiert, in 30μl
H2O resuspendiert und gelelektrophoretisch auf einem reduzierenden SDS-PAGE analysiert. Nach Blot auf eine PVDF-Membran konnte sekretiertes GFP mittels einer
Antikörperreaktion nachgewiesen werden (spezifischen Primärantikörper: anti GFP
IgG der Maus; Sekundärantikörper. anti-Maus IgG-Peroxidase).
Durch Inkubation der Membran mit dem POD-BM Chemilumineszenz Blotting-
Substrat der Firma Röche Diagnostics konnte die entstehende Chemilumineszenz mittels Exposition auf einem Röntgenfilm sichtbar gemacht werden.
Literaturhinweise zum Stand der Technik
Basi, G., Schmid, E., Maundrell, K. (1993) Gene 123: 131-136.
Broker, M., Ragg , H., Karges, H.E. (1987) Biochemical Biophysical Acta 908: 203- 213.
Lu, Y. Bauer, J.C., Greener, A. (1997) Gene 200: 135-144.
Sambamurti, K. (1997) In: Foreign gene expression in fission Yeast: S. pombe, Giga- Hama, Y. und Kumagai, H. (eds.) Springer Verlag: 149-158.
Schmitt, M.J. und Tipper, D.J. (1990) Molecular and Cellular Biology 10: 4807-4815.
Schmitt, M.J. und Tipper, D.J. (1995) Virology 213: 341-351.
Tokunaga, M., Kawamura, A., Yonekyu, S. (1993) Yeast 9: 379-387.