JPH06502548A - 特にコリネバクテリア中で用いることのできる蛋白質の発現および分泌系 - Google Patents
特にコリネバクテリア中で用いることのできる蛋白質の発現および分泌系Info
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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】
特にコリネバクテリア中で用いることのできる蛋白質の発現および分泌系
本発明は、特にコリネバクテリア中で使用することのできる蛋白質の発現および
分泌系、この系を使用する方法、およびこれら発現系に関連した新規な蛋白質に
関する。
コリネバクテリアとは、さまざまな菌株によって表示される不規則な形態の一部
のグラム陽性バクテリアのことである。
グラム陽性細胞は、外部培地への蛋白質の分泌を容易にする簡単な構造を有する
という事実にもかかわらず、コリネバクテリアによる蛋白質の分泌は、今日迄あ
まり広く研究されていない。毒性1の溶原性ファージ(Smith1980:
J、 Bacter1oIS141.1142頁; Sm1th等、1980
:J、 BBCteriol、14151114頁; Graenfleld等
、19g3 :PNAS USA 80.8853頁)に感染したcory+)
ebactertuwdiphtheriaeの特定の菌株によって分泌された
ジフテリア毒素およびCorynebacterius glutaaicus
(V、 Llebl等・A、S、 5lnksey、 1986 :バクテリ
アの遺伝子学および生物工学、2巻、3113−388頁ンによるDNアーゼの
分泌に伴う遺伝子のヌクレオチド配列の研究が報告されているにすぎない。
米国特許第4,965.197号は、上記DNアーゼの下でCorynebac
teriumに用いることのできる発現および分泌系について述べているが、こ
の場合の蛋白質は主成分ではなく、またこれら条件の下では、対応する分泌系は
あまり重要ではないように思われる。
従って、本発明は、特定のコリネバクテリアの培養液上澄み中に高い割合で存在
する二つの蛋白質の分泌のための要素を含むコリネバクテリア型のバクテリアに
おける発現および分泌系に関する。
本発明は、特にコリネバクテリア菌株により所定のアミノ酸、ポリペプチドまた
は蛋白質の発現および分泌のための系であって、上記アミノ酸、ポリペプチドま
たは蛋白質をコードする配列が、染色体またはプラスミドDNAの領域内に位置
しており、この領域内では上記配列が、蛋白質PSIまたはPS2のシグナル配
列をコードする配列の少なくとも1つの部分とともに5′端部に向かって転写さ
れ、上記部分は、系が上記コリネバクテリア菌株に取り込まれた時、翻訳後の上
記アミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質の分泌が保証するものであることを特徴
とする系に関する。
さらに、本発明は、コリネバクテリアの発現および分泌系であって、
−コリネバクテリア菌株と、
−上記コリネバクテリア菌株中の発現のための第一機能性DNA配列、アミノ酸
、ポリペプチドおよび/または蛋白質をコードする第二DNA配列、および上記
第一および第二DNA配列間に挿入された第三DNA配列を含む分泌カセットと
を含んでなり、上記第三DNA配列は、上記コリネバクテリア菌株により上記ア
ミノ酸、ポリペプチドおよび/または蛋白質の分泌を保証するPSlまたはPS
2から選ばれた蛋白質の要素をコードするもの、である系に関する。
まず、本発明の構成において、「コリネバクテリア」止はCorynebact
erium属の菌株のみならずBrevlbacteriu+1のような同属の
バクテリアの菌株をも指すものと理解すべきである。
本発明の発現系はコリネバクテリア中で自動的に複製するプラスミド中に存在し
、この場合、プラスミドは、例えばCorynebacteriullの菌株中
で機能する複製起源、即ち複製起源PBL1を含むが、また上記発現系は、染色
体組込み用に特別に設けられた複製不能なプラスミドに保持することもでき、こ
の場合、プラスミドは染色体組換えおよび組込みを可能にする要素を含んでなる
。この組込みの場合、発現系は最終的に上記バクテリアの染色体中に存在する。
特に、染色体組込みの場合、PSlをコードする遺伝の異種DNA配列の挿入は
、対応する菌株の成長に影響を及ぼさないことが実証されている。これらの条件
の下では、挿入したコード配列の発現による生成物を発現/分泌させるために、
C3PIまたはC5P2の相の中でアミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質をコー
ドする配列を一体化することが可能である。
コリネバクテリア菌株中の発現のための機能性DNA配列としては、相同発現用
要素および異種発現用要素の両方を挙げることができる。即ち、これら要素は宿
主のバクテリア中にすでに存在している要素、またはこれとは異なり、異なるバ
クテリアから誘導される要素でもよい。
これら発現要素は、プロモーターおよびリポソーム結合部位を本質的に含んでい
るが、他の要素、特に発現を調整するタイプの要素であることも可能である。
コリネバクテリア中で使用することのできる発現要素としては、強力なプロモー
ターであるPtacプロモータ、IPTGにより誘導され且つE、coliのよ
うなコリネバクテリア中で作用することが解っているtrp/ 1 a cハイ
ブリッドが特に使用される。しかしながら、他のプロモータ、例えば下記のプロ
モータ、またはコリネバクテリアの構造遺伝子発現のための他の要素、例えばg
dhAプロモータを使用することが可能である。また、例えば、発現要素、特に
本発明の範囲内にあると認められる蛋白質PSIおよび/またはPS2の一方の
プロモータを使用することも可能である。
また、発現要素は遺伝子の下流領域の発現の調整を保証するDNA配列を含むこ
ともできる。
良好な発現を保証する要素として、コード配列の末端に1つ以上の停止コドンの
形の翻訳停止要素、または転写停止要素を配置することが可能である。
分泌を保証する要素としては、上記したように、分泌特性を変更または喪失する
ことなしに、蛋白質PSIまたはPS2の一方のシグナル配列のすべてまたは一
部並びにこれら配列と等価の配列を挙げることができる。
最終的には、点突然変異のような公知の技術を用いて、同様の分泌特性を保持し
ながら分泌配列を僅かに変更することが可能であり、従って、本発明はこれら等
価の配列をも含むものである。
結論として、本発明による発現系は他の要素、特に転写ターミネータ−1例えば
蛋白質PS1および/またはPS2用、もしくはgdhA用のターミネータ−の
ような要素を含んでいてもよい。
場合によっては、発現および分泌配列に蛋白質PS1のすべてまたは一部を導入
して、これらの条件の下で分泌および発現レベルを改善することのできる融合蛋
白質を得ることも有利である。
本発明による発現系は、例えば、E、coli中で作用する上記のような複製起
源をコリネバクテリアと異なるバクテリア中で生成する異種要素、またCory
nebacteriu+1への転移を容易にする標識遺伝子のような他の要素を
含んでいてもよい。
もちろん、マーカー遺伝子は、コリネバクテリア中で作用する限りにおいて、様
々な形のものであってよく、耐性のような正または負の選択用の遺伝子であって
よい。
しかしながら、現在の研究状況の下では、これら遺伝子は容易に人手できない。
従って、CMC+MC型を与えも可能である。
マーカー遺伝子がcelAである場合、Bs tXIのような適切な制限部位へ
のコード配列の挿入後、CM C+特性のために形質転移バクテリアが選択され
る。
本発明の方法においては、特にマーカー遺伝子とコード配列との間に制限部位を
配置することにより、構造の点検後にマーカー遺伝子を容易に除去できることが
好ましい。
コード配列は自然のもの、合成のもの、またはこれらの混合したものでもよい。
本発明の発現および分泌系は、もちろん工業的に重要な生成物の生成を保証する
ように特別に設計されている。
従って、コード配列は、工業的に重要なペプチド、ポリペプチドまたは蛋白質を
特別にコードする。しかじなから、このコード配列は、工業的に重要な蛋白質を
直接的にコードするのではなくて、工業的に重要なアミノ酸、ポリペプチドまた
は蛋白質の成熟および/または生成を必要とする蛋白質をコードする配列であっ
てもよい。
本発明の方法はアミノ酸配列、特に反復配列の発現のために特別に設計されてお
り、従って、これらは主に合成配列である。
これら種々の生成物をコードするこの第二DNAは、また分泌生成物の成熟を保
証するように設計された特定の要素を含んでいてもよい。
合成配列の場合、コード配列を選択することにより次の構成が得られる。
−アミノ酸配列;
(a a 1・・・aaX)n型のn個の反復単位を有する反復アミノ酸配列;
−C00H−末端位置aa に正または負に帯電したアミノ酸を含む反復配列。
このアミノ酸は遺伝子発現を改善するが、次の事項を有利に達成し
く1)著しいイオン性によりポリペプチドを単離すること;
Hi) 特定の蛋白質によりポリペプチドを(a al・・・・・・aa )
単位に切断すること;
n
(ili)必要ならば、特定のカルボキシペプチダーゼにより末端アミノ酸aa
を除去すること;−所望の利点を与えるアミノ酸をN H2−またはC00H
−末端部分aa1またはa a Xに含有する反復配列。実施例において、発現
配列は構造(ala−g I n ) 20および(a la−gin−1ys
) 1oのポリペプチドをコードする。ala−glnまたはala−gln−
1ys配列はその後の酵素処理により放出することができる。酵素処理または化
学的処理により放出できるA 1 a−G l n−Ty rまたはAla−G
in−Metのようなこの種の他のポリマーを生成することもできる。
コード配列のコドンの選択は、コリネバクテリア中の発現に影響を及ぼし、約5
0−60%のGC含有量を有する配列を生成することが好ましい。
この例の場合、(AQ)2oをコードする配列は、GCX CAGであり、ここ
でXはA、T、CまたはGであり、実際これらコドンはアラニンに対して好まし
くないが、一方CAGコドンはグルタミンに対して明らかに好ましい。この場合
、GCの含有量は約75%であり、これは限定的である。従って、含有量を55
%まで減少させるために、第3番目はAおよびTが豊富な3つのアミノ酸を含む
ポリマーの使用が考えられる。
Tyr、LysおよびMetはこれらコドンの最初の2つの塩基中に2つのAま
たはTを有しており、従って、GCの含有量は75%から約60%に減少し、コ
リネバクテリア中に見られるGCの含有量に接近する。さらに、もちろん、グル
タミン(Q)のC00H−末端位置における工業的に重要なこれら2つのアミノ
酸は、開発され且つ実在するものである。
本発明は、また上記発現および分泌系を含むコリネバクテリア菌株に関しており
、特に、この場合、上記菌株はBrevibacteriums特にBrevi
bacteris Iactorersentum菌株である。
最後に、本発明は、アミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質を生成する方法であっ
て、上記コリネバクテリアの形質転換株を培養液中で培養することからなり、第
二DNA配列が上記アミノ酸、ポリペプチドおよび/または蛋白質をコードし、
且つ上記生成物が培養後に培養液から任意に分離されることを特徴とする方法に
関する。
実際、この方法により、冑用な生成物が分泌された。従って、この生成物は、こ
の生成物自体を公知の方法で単離することのできる培養液中に存在する。これら
公知の方法は例えばクロマトグラフィーまたは選択的沈殿のような分離方法であ
り、この選択的沈殿は、生成する分子の特性に適応したものであることが明らか
に必要である。
また、バクテリア濃縮液を分離し、つぎに、例えば表面活性剤を用いて、この濃
縮液からPSlまたはPS2と融合または別の方法で結合した所定の蛋白質を分
離することも可能である。実際、PSlおよびPS2は壁量白質であり、このシ
ステムにより分泌した蛋白質の一部は、壁に固定したままであり、このことは、
これら蛋白質の分離を容易にする。なぜならばバクテリアは特定の洗浄剤では溶
菌しないからである。
プラスミドによるコリネバクテリアの形質転換は、エレクトロポレーション(B
onaIIy C,、Guyonvarch A、、Reyes 、 0.、D
avid F、およびLeblon G、 FEMS Microbio−1o
gy Letters、 66.283−270 、(1990))または他の
好適な方法により行なうことが好ましい。
アミノ酸、ペプチドおよび/または蛋白質の生成を可能にする発酵条件は、得ら
れた生成物の種類並びに使用した特定の菌株に明らかに依存し、当業者の知識に
従って各菌株に対して明確に決定しなければならない要素がある。
また、本発明は、cspl、C3p2およびgdhA。
これら3つの遺伝子のすべてまたは一部の発現用シグナルのすべてまたは一部を
含む発現系、並びにこの種の系を発現する菌株、特にコリネバクテリアの菌株に
関する。
上記構成物を使用する方法において、所定のアミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白
質の発現/分泌は、温度、培養液および/またはSPIおよびPS2用の糖分の
性質、ン酸塩)およびgdhAを有する系用の糖分(グルコース/フルクトース
)によって調整される。
また、本発明は、SPIまたはPS2S2Oすべてまたは一部を含む蛋白質、特
にこれら蛋白質の1つ以上の抗原部位を含む蛋白質に関する。上記蛋白質は、ま
た代表的な要素として、特に診断セットとして、対応する抗体と使用することが
できる。
また、本発明は、所定の蛋白質が下記固定作用を行なうSPIまたはPS2部分
の壁に固定され、またSPIまたはPS2の抗原エピトープが壁上に露呈されて
いるコリネバクテリア菌株に関する。
下記の実施例は本発明の他の特徴および利点を示すことを意図しており、これら
実施例はけっして本発明を制限するものではない。
第1図はプラスミドpcGL612の図であり、このプラスミドは、蛋白1Ps
1を合成する全cspl遺伝子を含むC,1elassecola A T C
C17965の2.6−kbフラグメントを含むp U N 121 (N11
sson、 B、。
Uhlen、 M、、 Josephson、 S、、 Gatenbeck、
S、、およびPh1lipson、 L、 (1983)、An impro
ved positive 5elec−Noi plasmid vecto
r constructed by ollgonucleotldemedl
ated wutagenesis (オリゴヌクレオチド仲介突然変異誘発に
より生成された改良した正の選択プラスミドベクター) 、Nuclelc A
c1ds Res 11: 8019−8029 )から誘導されたものである
。
第2図は、Corynebacteriug+ 5elassecola A
T CC17965と呼ばれているcorynebacterium glut
alleulのcspl遺伝子のヌクレオチド配列および対応するアミノ酸配列
を示す。ヌクレオチドの番号は、図面の右側に記載されている。反復ヌクレオチ
ド配列は四角で囲っである。予想されるSD配列には下線が付しである。転写タ
ーミネータ−におそらくは対応する24−bpパリンドロームは、向かい合う矢
印で示されている。この配列は、アクセス番号X66078の下でEMBLヌク
レオチド配列データバンクで見ることができる。
第3図はcsplをを保有するC、 *elasseco!aATCC1796
5の配列DNA領域の制限地図である。
第4図は、C,glutallicLIllの蛋白質PSIおよびMycoba
cteriumの抗原85複合体の蛋白質の配列の整列状態を示している。85
BM、に、はM、 kansall(MIPSG18235)の抗原85−Bを
表わす。858 M。
b、はM、 bovis (旧PSC113179)の抗原85−Bを表わす。
858 M、1. はM、 1eprae (EMBLX80934)の抗原8
5−Bを表わす、85CM、t、はM、tuberculosis(EMBLX
57229) ノ抗原85−Cを表わす。85A M。
b、はM、 bovls (MIPSA28544)の抗原85−Aを表わす。
85AM、t はM、 tuberculosis (MIPS1600B2)
の抗原85− Aを表わす。配列はr Genentics Col1pute
rGroup J (米国、ライスコンシン大学)のFastAプログラムを用
いて整列した。残基の数は各行の始めに各蛋白質に対して与えられている。異な
る各蛋白質の間に見られる同様のアミノ酸残基は四角で囲っである。同様である
と考えられる残基は次の通りである。酸またはアミド(D、E、N、Q);塩基
(HSK、R1);極性(P、A、G、S、T);無極性(■、L、M%V)お
よび芳香族(F、W、Y)。7つの蛋白質の間の同じアミノ酸残基は、関係した
残基の上の星印によって表示されている。
注意: 各抗原に対して、アクセス番号は上記データーバンクの名前と一緒にカ
ッコ内に表示されている。
第5図はcspl遺伝子の切断を示している。切断したcspl遺伝子の染色体
への組込み状態が示されている。pcGL613’ はC,glutalieu
ffi中で複製不可能であり、これはaphA3遺伝子(K!l)によって切断
されたcspl (黒色領域)を含んでいる。wtはB、 Iactol’er
aentum 15野生型を表わし)Δcsplは切断csplを含む組み込み
体である。
第6図はプラスミドpcGL616の構造を示している。プラスミドpcGL6
16は、C,glutamicumのcspl遺伝子を有するプラスミドpcG
L125に対応する。
第7図は切形蛋白質PSIを合成することのできるプラスミドを示(2ている。
ここでは、pCGI−616から誘導したベクターの図、期待された蛋白質の大
きさの明細、および抗PSIポリクロ−j−−ル抗体を使用]、ウェスタンプロ
ットによる検出(+)または非検出(−)を示している。
第8図はプラスミドpcGL1030の構造を示しでいる。図の領域Aはesp
lおよびこれに続< DNA領域を含んでおり、このDNA領域はPSIのシグ
ナル配列およびその成熟配列の最初の30個のアミノ酸に対応している。
第9図はプラスミド1031の構造を示している。領域Aは第8図に説明されて
いる。pSlおよびEGAの間の結合領域は連続配列されており、この配列の詳
細が示されている。
第10図はプラスミド1032の構造を示している。
領域Aは第8図に説明されている。PSI、(AQK)10およびEGAの間の
結合領域は連続配列されており、この配列の詳細が示されている。
第11図はプラスミド1033の構造を示している。
領域Aは第8図に説明されている。PSI、(AQ)19およびEGAの間の結
合領域は連続配列されており、この配列の詳細が示されている。
第12図は、Corynebacterius melassecola A
T CC17965と呼ばれているCorynebacterium glut
amieusのcsp2遺伝子のヌクレオチド配列および対応するアミノ酸配列
を示す。ヌクレオチドの番号は、図面の右側に記載されている。予想されるSD
配列には下線が付しである。転写ターミネータ−におそらくは対応する22−b
pパリンドロームは、向かい合う矢印で示されて0る。
第13図はesp2を保有するC、 melasseeolaATCC1796
5の配列DNA領域の制限地図である。
第14図はc、 glUtaliculにおけるcsp2遺伝子の切断を示して
いる。切断された遺伝子の染色体組込み状態が示されている。c、 glt+t
alict+a中で複製不可能であるプラスミドpcGL830は、aphmに
より切断されたcsp2遺伝子を保有している。aphmおよびcsp2遺伝子
の転写方向は、プラスミドpCGL830上の矢印によって表わされている。W
tはB、1acto「ermentu+* 15菌株を表わし、csp2::a
phIIIは切断csp2遺伝子を有する組み連体である。
第15図は温度の関数としてPSlのトランスロケーションを示している。34
℃の指数増殖期(OD650−1)における培養液の101を1分間35sメチ
オニン(37TBq/mso!、16nM最終濃度)で標識した。
パルスの終了時に、クロラムフェニコール(100μg/l)および次に328
メチオニン(最終濃度0.5mM)を加えた。アリコートの11を除去し、所定
の温度まで速やかに冷却した。この温度で30分間培養を続け、PSIの分泌璧
留分を抽出した。次に、この抽出物を5DS−PAGEおよびオートラジオグラ
フにかけた(a)。バンドの強度は、デンシトメトリーにより決定され(b、左
側の軸)且つ34℃で100を基準にして任意の単位で表わされている。トラン
スロケーションは膜脂質の相転移の関数である。
第16図はgdhA遺伝子の制限地図である。
第17図はC,aelassecolaのgdhA遺伝子を含むNhel−B1
gIフラグメントの完全な配列を示す。
第18図はpcGL141およびpcGL142の構造、およびgdhA遺伝子
のプロモータとl acZ遺伝子との間を融合するベクターを示す。
第19図は各構造において用いられるオリゴヌクレオチドを示す。
第20図はp P ROK (A Q ) 20 Ce l Aの構造を示す。
第21図はptacとcelAとの間に合成遺伝子が配置されている構造を詳細
に示しており、a)はptacの指令下にceLAを配置した構造であり、b)
はポリペプチドAQの導入後の予想できる構造である。
ptac: tacプロモータ
RBS: リポソーム結合部位
需: ポリペプチドAGに等価な配列の導入および他の可能な遺伝子(DGFI
、DGF2)との融合を可能にするcelA遺伝子の5末端における合成配列■
: ポリペプチドAQに等価なりs tX1部位に導入したヌクレオチド(DG
F5、DGF6)口:EGAのシグナル配列の一部に等価なりNAの配列
m: EGAのコード配列に等価なりNAの配列P : EGAのシグナル配列
に属する最初のアミノ酸
第22図はpcGL125の構造を示す。
実施例1. 培養液上澄みおよびcorynebactertumglutam
icumの璧におけるPSlおよびPS2の同定現在、Corynebacte
rium glutamicum菌株(Jones、 D、。
およびCoff1ns、 M、D、 (198B)、Irr13gular n
onsportngCram−Positlve rods、In Berge
y’S Manual or Systema−tic Bacteriolo
gy、、Villlaasおよび111k1ns(eds)、Baltimor
e s 2巻、1261−1434頁)と再定義されているCorynebac
terium melassecola A T CC17965菌株の培養液
上澄みの変性条件(SDS−PAGE)(Laesali、 U、に、 (19
70)、Cleavage of 5tructuralproteins d
uring the assembly or the head of ba
cte−riophage T4 、Natures 227: 880−68
5)の下におけるポリアクリルアミドゲル分析によれば、分子量がそれぞれ約6
7000および63000のPSIおよびPS2の2つの主要蛋白質が明示され
る。PSIおよびPS2の濃度は、バクテリアの成長曲線に従い、これらの定常
期−相において最大値に達する。これら蛋白質、特にPS2の大部分の分泌留分
は、バクテリアの壁中にも存在している。壁からPSIおよびPS2を抽出する
ためには、バクテリアを殆ど溶菌することのないバクテリアのSDS処理が使用
される。従って、PSlおよびPS2の最大濃度を得るためには、2つの分泌留
分、培養液上澄みおよび細胞壁留分を蓄積し、PSIおよびPS2が高い割合で
存在する最終標品を得ることができる。ポリクロナール抗体はPSIおよびPS
2に対して生成され、2つの蛋白質問に免疫交差反応は存在せず、このことは、
これら蛋白質が異なることを効果的に示している。
PSIおよびPS2との強い免疫交差反応性を有する蛋白質は、Breviba
cterium Iactoferwentum 15(Bonnassie。
S、、 Oreglia、 J、、 Trautvetter、^−および5l
card。
A、M、 (1990)、l5olation and characteri
zation of’ arestriction and modifica
tion de41cient 5utant orBrevlbacteri
uw Iactoferwentum 、 FEMS Microbialle
tter 72:143−146)、Brevibacteriuw 1act
ofersentuIIATCC21086およびBrevibacteriu
a flavuwATCC14067菌株のようなC0r)’nebacter
iu1welassecola A T CC17965に関するバクテリア菌
株の培養液上澄み中に見いだされた。PSlおよびPS2は、インベルターゼ、
ペクチナーゼ、ヌクレアーゼ、コラゲナーゼ、アミラーゼ、バクテリオシン、エ
ンドグルカナーゼおよび広域スペクトルプロテアーゼ活性を含む幾つかの酵素活
性についてテストされた。これらの酵素活性はPSlまたはPS2に包含されて
いなかった。
プラスミドpcGL612 (第1図)により保持されたcspl遺伝子E、c
oli TGI中で発現されると、抗PS1抗体とこの組換体の粗抽出物のウェ
スタンプロット分析により、C,5elassecolaの培養液上澄み中に存
在する蛋白質PS1と同じ分子量を有する主要蛋白質の存在が明らかになる。わ
ずかに大きな分子量を有する少量の蛋白質もまた検出される。実際、主要な蛋白
質バンドは、Psi (シグナル配列を有せず)およびPSl(シグナル配列を
有する)の前駆体型に対する副次的蛋白質バンドに対応している。
実際、第1の実験において、浸漬ショック(Heppel。
L、A−(1967)、5elective release of enzy
mes frombacteria%5cience 156: 1451−1
455)により組換え菌株E、co l i TGI (pcGL612)のベ
リブラズミック蛋白質(分泌した酵素)の放出および抗−PS1抗体使用のウェ
スタンプロット法による放出蛋白質含有量の検出は、主要蛋白質のみを示す。こ
の菌株のイソクエン酸塩デヒドロゲナーゼ活性(Shlio、 !、、およびU
j1gai+a、K、(1978)、 Enazyses or the gl
utasate andaspartate 5ynthetic pathw
ays In a glutasate−producfng bacteri
um、 Brevibacterluw rlavu*、 % J、 Bolc
hev84: 647−657 )は、溶菌をモニターする方法で測定した。
この実験において、この溶菌は1%未満であると見積もられた。このことにより
、結論として主要蛋白質バンドはPSIの熟成型に対応し、且つこの蛋白質はE
、coliの細胞膜を横切って放出される。
第2の実験において、組換え菌株E、coliTGI (pcGL612)の粗
抽出物は、蛋白質の合成を抑制するためにクロラムフェニコールの添加の前後に
抗−PSI抗体使用のウェスタンプロット法により分析された。副次的バンドは
蛋白質合成の抑制後次第に消える。クロラムフェニコールCCCP(m−クロロ
フェニルヒドラゾンシアン化カルボニル)の添加5分前に、細胞膜を横切る移動
力を消散させるプロトノフォア−(Protonophore)が加えられるな
らば、この副次的ps1のバンドは消失しない。従って、副次的PSIのバンド
の消失は、プロテアーゼによる分解の結果ではない。
蛋白R,9成の抑制後のその漸進的消失およびペリプラズムからのその不在は、
膜内に位置されているペプチダーゼシグナル配列および細胞膜を横切るそのトラ
ンスロヶ−ンヨンによるこの前駆体形態の成熟の仮説に一致している。また、こ
の結果は、E、coliにおいて、PSlの成熟が生体内のプロトン移動力に依
存17ていることも示している。
実施例3. Psiをコードするcspl遺伝子のヌクレオチド配列
上流領域のcsplと呼ばれているPSl−コード遺伝子を含む2547塩基対
フラグメントの配列決定を行った。ヌクレオチド配列は第2図に示されている。
(配列番号=1)。第3図はこの配列領域の制限地図を表している。
コンピュータ分析を行なうことにより 657個のアミノ酸に対応する1971
個の塩基対の読み取り枠が確認された。
翻訳(GAGAAGGAAAACTTCATG)および転写(TACATA (
−35)およびTAAGAT(−10)を開始する推定シグナルが確認された。
上記リポソーム−結合部位から抽出したAGAAGGA配列は、ダラム陽性型バ
クテリア、5taphylococcus aureusおよび5teptoI
lyces 1lvldans(5’ −GAUCACCUCCUUUCUOH
−3’ )のrRNAの3′端部に対して相補的である(アンダーライン) (
McLaughlln、 J、R,、Hurray、 C,L、、およびRab
inowitz、 J、C,(1981) 、Unlque 「eatures
of theribosome刊+1ndiB 5ite 5equence
orthe Grats posjti−v e S t a p h y
l o c o c c IJ s失μ工!yサ β −1aCtalaSe
gene、、J、 Boil、 Cheer、 256: 11H3−1129
1) (Bfbb、 M、J、およびMol Gen Genet 187:
265−277) 、翻訳開始コドンの前方の5′におけるDNA領域は、2つ
のヌクレオチド配列AAAAGTTATCCACAGおよびATTGAAAAA
を含んでおり、これら配列のそれぞれは、最初の場合28〜42および70〜8
4において、二度目の場合100〜108および171〜179において二度繰
返されている。これら2つの配列はcspl遺伝子の転写の調節範囲内に含まれ
る。
分泌シグナルの場合、蛋白質のN H2末端における配列は、ダラム陽性型バク
テリアのシグナル配列の特徴を表わしている(Vatsons M、E、E、(
1984)、Compilation orpublished signal
5equence 、Nucleic Ac1ds Res s 12:51
45−5164 )。このシグナル配列は、NH2−末端位置における過剰の正
電荷(最初の18個のアミノ酸中に正電荷を有する7個のアミノ酸)、それに続
いて過剰の無極性アミノ酸(次の23個のアミノ酸中に18個のアミノ酸)を有
する配列、さらにそれに続くシグナル配列切断部位の2つの推定アミノ酸配列(
28−32の位置におけるpro thr ala i la ala)(39
−43の位置におけるpro met alaser ala)を含んでいる。
シグナル配列切断部位のこれら推定アミノ酸配列の間で、後者の配列−39−4
3の位置におけるpro met ala 5eralaは、最も確立が高いよ
うに思える。実際、蛋白質PSIは、2つの異なる方法(実施例5を参照)を用
いて電気泳動の結果が同じになるまで、Corynebacterlumglu
tam+cumの培養液上澄みから精製され、得られた標品は、エドマン分解法
によりアミノ−末端配列を決定するために用いられた。5 nff1olの純粋
な蛋白質を使用したが、シグナルは得られなかった。2つの精製方法が使用され
たので、蛋白質PSIが生体内で遮断され、この遮断は使用した精製技術の結果
ではないと思われる。提案された第2の切断配列は、成熟配列の最初のアミノ酸
としてグルタミン(44の位置)を明示していると思われ、このグルタミンはエ
ドマン技術によりピログルタミン酸に容易に変換されて、蛋白質のアミノ−末端
配列化を不可能にする。
rho−依存型の推定ターミネータ一部位は、3つの停止コドンoch−amb
−opaから55個のヌクレオチドの遺伝子の3′領域中に見いだされる(Ro
senberg。
M8.およびCourt、 D、 (1979)、Requlatory 5e
quenCeSinvolved in the promotion and
termination of l?NAtranscrlpLion、、
Annu Reve Genet 13: 319−353 ) o このヘア
ピン構造のΔGは−35、7kcal/solに等しい(Freier、 S、
M、、 Kierzek、 R,、Jaeger、 J、^、、 Sugiso
to。
N、、 CaruLhers M、H,、Nejlson %T、およびTur
ner%D、H。
(19116) 、Improved free−energy parase
ters f’or pre−dictlons or RNA duplex
5tability、 Proc Natl、^cadSci %USA 8
3: 9373−9377 )。
読み取り枠中に含まれる657アミノ酸に対応する計算上の分子量は70874
゜しかしながら、最も可能性の高いシグナル配列(アミノ酸の42と43との間
の切断部位)の分子量は4411であり、このことは成熟蛋白質に対して664
63の計算上の分子量が与えられ、この値は、変性ポリアクリルアミドゲルに基
づいて計算された67000の値にかなり近似している。
配列の特徴をまとめると、次の通りである:239 〜244 TACATA
(シグナル −35)269 〜274 T A A G A T (シグナル
−10)405〜414 GAGAAGGAAA リボソーム−結合部位)
420〜2390 コード配列
420〜548 分泌蛋白のペプチドシグナル2455〜2506 へア′ピン
構造、rho−型のターミネータ−シグナル
実施例4゜ Corynebacterlum glUtalieulのPSl
とMycobacteriumの抗原851合体の蛋白質との間の配列相同性(
第4図)
蛋白質PSIのN H2部分は、3つの分泌ミコバクテリア抗原85−A、85
−Bおよび85−Cにかなり類似している(Closs、 O,、Harboe
、 M、、 Axelsen−Chrls−tensen、 N、H,、and
Magnussen、 M、(1980) The antigensof
MycobacterluLlbovis、 5train BCG、 5tu
died bycrossed jwmuno−electrophoresi
s: a reference systemScand J、 Ismuno
l 12: 249−263.)(Wiker、 H,G、、 Harboe。
M、、 NagaL、 S、、 and Bennedsen、 J、 (19
90)Quantita−tive and qualitatlve 5tu
dies on theMajor eXtra−eellular antt
gen or Mycobacterlustuberculosis H37
Rv and Mycobacterlum bowls BCG。
As Rev Re5plr Dis 141: 830−838. ) o異
なるミコバクテリア種類の3つの対応する遺伝子がクローン化され且つ配列され
た0即ちs Mycobacterium bovis B CG 1173P
2およびMycobacterlus tuberculosisの抗原85−
A (Borresans、 M、、 De wit、 L、、 Volck
aert、 G、。
Ooms、 J、、 De Bruyn、J、、 )Iuygen、 K、、
Van Vooren。
J、−P、、 5telandre、 M、、 Verhorstadt、 R
,、and Content、J、(19H) Cloning、5equen
ce determination、andexpression of’ a
32− kilodalton−protein gene ofMycob
acterlum tubercu−lasts、 Inf’ect Immu
n 57:3123−3130.) (De Wet、L、、De Ia Cu
vellerie、^、。
Oows、J、、and Content、J、(1990)Nucleotl
deseqt+enee of the 32 kDa−protein ge
ne (antigen l15A)of’ Mycobacterlus b
ovls BCG、Nucleic Ac1ds Res 18:3995、)
、Mycobacteriuw bovls Tokyo S Mycobac
trlumkansaliおよびMycrobacteriu* Ieprae
の抗原85−B(Matsuo、に、、Yamaguchl、R,、Yasaz
aki、A、、Ta5aka。
H,、and Yamada、T、(19H)Cloning and exp
ressionor the Mycobacterlu+s bovis B
CG gene foreXtrac811ular a antigen、J
、Bacter1o1170: 3847−3854、) (Matsuo、
K、、 Yamaguchl、 R,、Yama−zaki、 A、。
Ta5aka、H,、Terasaka、に、、and Yamada、T、(
1990)CIoning and expression of the q
ene f’or the cross−reactive a antige
n of’ Hycobacterium kansalLInf’ect 1
asun 58: 550−556.) (De Mendonca Lfma
、L、。
Content、J、、Van Heuversvyn、H,、and Deg
rave、If。
(1991)Nucleotide 5equence of the gen
e coding forthe 85−B antlgen of Myco
bacterius Ieprae、Nucleic Ac1ds Res 1
9: 57H) 、およびMycobacterlustuberculosi
sの抗原85− C(Content、 J、、 De LaCuveller
ie、A、、De Wlt、L、、Vincent−Levy−Prebau!
t。
V、、Ooms、J、、and De Bruyn、J、(1991)The
genescoding for the antigen Ia5 comp
lexes of Mycobacte−are members of a
gene ram+Iy: clonlng、sequencedeter−m
ination、and geno*Ic organfzatlon or
thegene coding for antlgen 85−Cof’ M
、tuberculosis。
Inf’ecLImiun 59: 3205−3212.)o Coryne
bacter1u+*glutamicumの蛋白質SPIは、同じ残余a−1
,1の約33%を有する)および約330個のアミノ酸(+/−5)の長さにわ
たってこれら6個の蛋白質を有する同様の残部(σ−1,1)の約52%。約3
30個のアミノ酸のこの長さは、ミコバクテリア抗原の場合、蛋白質の全長に対
応する。ちょうどPSlのように、すべてのこれらミコバクテリア抗原は、ダラ
ム陽性型バクテリア(約42個アミノ酸、σ−2,4)中に見いだされる最も長
いシグナル配列に匹敵する長さのシグナル配列を含んでいる。ちょうどPSlの
ように、M、bovisの蛋白質85−BおよびM、 tuberculosl
sの蛋白質85−Cは、大部分のシグナル配列より長い親水性NH2領域(5個
以上の正に荷電した残基)を有する。すべてのこれらのシグナル配列の他の重要
な特性は、グルタミン酸であるM、 tuberculosisの抗原85−C
を除いて、酸残基、即ちアスパラギン酸の3または5の位置に存在する。酸性帯
電残基の存在は、Eucaryotlcシグナル配列のNH2端部に共通なもの
であるが、原核シグナル配列のNH2端部に対して全く例外的である。(Per
t層an、 D、。
andf(alvorson、H,O,(19113)A putatlve
signal peptidaserecognltlon 5ite and
5equence In eucaryotie andprocaryot
lc signal peptides、J Mol Blot l[i7:
391−409、)(Watson、M、E、E、(1984)Compila
tion of’ publl−shed signal 5equences
、Nucleic Ac1ds Res、12: 5145−5164)。この
特徴の理由は知られていない。他の重要な類似点は、EMBL/MIPSデータ
ーバンクに存在するPSlと他の蛋白質との間に見いだせない。
操作1:
タンパク質PSI及びPS2をポリアクリルアミドゲルでの調製電気泳動及び電
気溶出によりC,グルタミクムATCC17965の培養上澄から精製した。
34℃において富LB培地2001で培養された細菌を4℃で15分間8000
gで遠心することにより定常増殖期に収集した。次いで培養上澄のタンパク質を
60%硫酸アンモニウムで沈降させ、4℃で15分間13000gで遠心するこ
とにより収集した。ペレットをpH6,8の110l1トリスHCI緩衝液4m
lに溶解し、しかる後溶液をこの同緩衝液中4℃で24時間透析する。
硫酸アンモニウム沈降後に得られた透析タンパク質抽出液をフォーマット16x
20xO,75cmの電気泳動ゲル上に沈着させる。電気泳動は4%濃縮用ゲル
及び7.5%分離用ゲルを用いてLaeIlmli (1970)により記載さ
れた操作に従い行う。泳動は40■Aで15時間にわたり行う。次いでゲルをL
eeら(1987)により記載された操作に従い塩化銅で染色する。タンパク質
PSI及びPS2に相当するタンパク質バンドを切出し、しかる後完全に脱染す
る。次いでタンパク質を48■A、4℃で5時間かけてゲルから電気溶出し、し
かる後pH6,8の10IIMトリスHCI緩衝液で数回透析してから、いくつ
かのアリコート分画に分け、−20℃で凍結する。精製収率は90%以上の純度
で25%程度である。
操作2:
タンパク質PSI及びPS2を限外濾過、電気泳動及びPVDF膜りでの転写に
よりC,グルタミクムATCC1,7965の培養上澄から精製する5、34℃
において富LB培地で培養された細菌を4℃で15分間8000gで遠心するこ
とにより定常増殖期に収集する。上澄4mlをpH7,0の50mMリン酸緩衝
液で50倍希釈し、しかる後カットオフが30kDである限外濾過膜で遠心する
。このステップによれば80ggタンパク質抽出液を得ることが可能であり、し
かる後これを4%濃縮用ゲル及び7.5%分離用ゲルからなる電気泳動ゲルに沈
着させる。電気泳動は下記修正を加えて1qeIiiにより記載された操作に従
い行う。ゲル及び泳動用緩衝液を調製するために用いられるすべての溶液を脱気
させ、これらに0,1Mチオグリコレートを含有させる。更に、分離用ゲルを使
用する前にプレランする。これらすべての予防処置はタンパク質のN末端を変え
て、ひいてはこの末端をブロックする可能性があるラジカルの形成をできるたけ
避ける目的で行われる。電気泳動の終−r後、タンパク質をPVDF膜上に転写
する。この操作はpH8,0の50+aMトリス、50mMホウ酸緩衝液中50
V、60分間で行う。次いで膜を位置決定を可能にするアミドブラックで染色し
、タンパク1Ps1及びPS2に相当するバンドを切出す。次いでそのタンパク
質バンドを脱染して、それらをN末端配列決定に用いた[LaemI!li、U
、に、1970. Cleavage or 5tructure prote
ir+sduring assellbly of the head orb
acteriophage T4(バクテリオファージT4の頭部のアセンブリ
ー中における構造タンパク質の開裂)、Nature、227:880−885
; Lee。
C,、I−evin、A、、Branton、D、1987.Copper s
taining:a fiveminute protein 5tainfo
r sodium dodecyl 5ulf’ate potyacryla
side gets(銅染色ニドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル
用の5分間タンパク質染色)=Ana1、B+ochem、、166:30g−
312)。
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brev1baeterfu*
IactoCermentus) 15と称されるC。
グルタミクム株(C,glutamjcus)は大腸菌に12の改変DNAに対
して許容的であり[Bonnassle、S、、Oreglja。
J、 、Trautwetter、^、及び5icard、^、M、 (199
0) 、1solatlor。
and charaeLprjzation or a restrictio
n and mo+Hr1cation dericient IIutant
or Brevibacterju* Iactof’erIentum (
ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムの制限及び修正欠失変異体の単離及
び特徴化) 、FEMS Microbfat Letters、72:143
−14fi) 、−万〇、メラツセコラ(C,melassecola) A
T CC17965と称されるC、グルタミクム株は大腸菌のDNAに関して非
常に制限的な株である[Reyes、0.、Guyonvarch、^、 、B
onamy、C,,5altf、V、 。
Dav+d、F、及びLeblon、G、(1991)、’Integron’
−bearing weetors: a method 5uHable f
or 5table chrowosomal lntegration in
high!y restrictive Corynebacteria(−
インチグロン゛−保持ベクター:高制限コリネバクテリアにおける安定的染色体
組込みに適した方法) 、Gene、 107:81−68:l。この理由から
、B、ラクトファーメンタム15株をcspl遺伝子の遮断を実施するために選
択した。
cspl遺伝子の物理的地図はC,メラツセコラATCC17965及びB、ラ
クトファーメンタム15の場合で同一であることが確かめられた。
カナマイシン耐性(Km Jを付与するストレプトコッカスψファエ力リス(S
treptococcus faecalls)のaphA3遺伝子を含むプラ
スミドpAT21の1.5kbC1al断片(Trieu−Cuot、P、及び
Courval in、 P、 (1983) 。
Nucleotide 5equence o「 the 5treptoco
ccus raecalisplasmid gene encoding t
he 3°5−−amlnoglycoside phosphotransr
erase type III (3−5’ −アミノグリコシドホスホトラン
スフェラーゼタイプ■についてコードするストレプトコッカス・ファエカリスブ
ラスミド遺伝子のヌクレオチド配列) 、Gene、23:331−341)を
プラスミド1)CGL612中に存在するcspl遺伝子の独特なKpnI部位
(Asp718)に挿入して、プラスミドpCGL613−を得た。プラスミド
pCGL613−を保有する組換え大腸菌株が実際にPSI−表現型であること
は抗PSIポリクローナル抗体を用いたウェスタンブロッティングにより示され
た。このプラスミドはC。
グルタミクムではなく大腸菌で典型的に複製する。それを電気的形質転換により
B、ラクトファーメンタム15と称されるC、グルタミクムの株に導入しくBo
naay、C,。
Guyonvarch、A、 、Reyes、O,、David、F、及びLe
blon、G、 (1990)、1nterspecies electro−
transformation in Corynebacteria(コリネ
バクテリアにおける種間電気形質転換)、FEMS Mlcroblal Le
tters、Be:283−270〕、K m 形質転換株を選択した。Km’
形質転換株において、プラスミドpCGL613−は宿主ゲノムのcspl領域
との相同的組換えによりC,グルタミクムの染色体中に組込まれると思われる。
形質転換株の22.5%において二重乗換え現象が生じて、形質転換株プラスミ
ドのcspl:aphA3組立体による野生型cspl遺伝子の置換を起こし、
Km’−Tets表現型を与えた(図5)。Bgil+又はBamHI及びEc
oRIのいずれかで切断された野生型株とKm’−Tets形質転換株の1つと
の全染色体DNAをpCGL613−プローブとのサザンブロツティングにより
分析した(Sambrook、J、、Fr1tsch、E、F、及びMania
tis、T、(1989)、Mo1ecular clonlng:a Lab
oratory manual (分子クローニング:実験マニュアル)、5e
cond edition、Co1d Spring Harbor、Nev
York:Co1d Spring Harbor Laboratory P
ubllcations) o c sp1遺伝子は野生型株で約7.5kb断
片に含まれ、一方組連体pCGL613−はcspl遺伝子中に挿入された1、
5kbaphA3遺伝子に相当する約9kb断片を含む。BamHI−EcoR
I切断から図5で示された組込体の構造を確認する。
Km’−TetS組込体を抗Psiポリクローナル抗体を用いてPSlの産生に
関するウェスタンブロッティングでも分析した。この株の培養上澄又は粗製抽出
物のいずれにもタンパク質PSIはない。これはλgtllに組込んでクローニ
ングされたcspl遺伝子がC,グルタミクムで実際にPSIをコードする独特
な遺伝子に相当することを確認させる。
二のPsi−C,グルタミクム株は完全に生存可能であり、その増殖速度は影響
をうけないようである。この結果は演鐸的にみて生存力に影響を与えることなく
C、グルタミクム株中への相同的又は異種DNAの組込み用のターゲットとして
cspl遺伝子領域を使用できるここの一連の実験のために、プラスミドpCG
L616を構築した。それは全cspl遺伝子を含んでおり、プラスミドpcG
L125から構築され、これはC,グルタミクムで複製でき、ストレプトコッカ
ス・ファエカリスのaphA3遺伝子を含むクローニングカセットを備えたプラ
スミドp B L 1 [5antasaria、R,、G11i、A、。
Mesas、J、M、及びJ、F、Martin (19g4)、Charac
terizationof an endogenous plasmid a
nd development of’ eloning vectors a
nd a transformation system in Brevib
acterlum Iactorermentus(ブレビバクテリウム・ラク
トファーメンタムにおける内在プラスミドの特徴化とクローニングベクター及び
形質転換系の開発)、J、Gen、旧crobi。
1、.130:2237−2248) 、及び大腸菌で複製でき、cspl遺伝
子を含むプラスミドpcsPIGに相当する。この組立てから得られるプラスミ
ドpcGL616 (図6)はC,グルタミクムで複製できる。
C,グルタミクムPS1−株におけるPS1合成の回復PS1合成のいわゆるB
、ラクトファーメンタム15PSI−株における回復はプラスミドpcGL61
6の後者への導入後に観察される。プラスミドpcGL616を保有するこのB
、ラクトファーメンタム15PS 1−株において、多量に分泌されたPSlは
野生型B、ラクトファーメンタム15株(天然PS1+)との比較により検出さ
れる。これはcspl遺伝子のコピー数を増加させることによりC,グルタミク
ム株で分泌されるPSlの濃度を増加させうろことを示す。
この結果はいわゆるC、メラツセコラATCC17965株でも証明される。
端部切取りPS1タンパク質の合成を可能にするpCGL616に由来するプラ
スミドの構築(図7)この実験は天然タンパク質に関する6 7000 (My
)の代わりに約23000 (My)に相当する分子量の端部切取りPS1タン
パク質がC,グルタミクムでなお分泌されうることを示す。
7種の欠失をプラスミドpcGL616から出発してcspl遺伝子領域で行い
、7種の異なるプラスミドを得た。これらすべての欠失はPSlのシグナル配列
番;相当するDNA領域とcspl遺伝子の転写ターミネータ−を保存している
。。すべての場合にお0て、端部切取りPSIタンパク質の合成及び分泌を抗P
SIポリクローナル抗体を用いたウェスタンブロッティングにより分析した。こ
れらの結果はcspl遺伝子のほとんどを欠失しても、端部切取りタンパク質P
SIの合成及び分泌をなお可能であることを示している(図7)。この結果を許
容する最大欠失はcspl遺伝子の約1.3kbのNco I −Bs pE
I (Bs pMII)断片の欠失に相当するが(pcGL1041) 、これ
は分泌成熟形として約29kD及び約24 kDのPSlに関する前駆タンパク
質サイズを与える。約23kDのタンパク質はこのプラスミドpCGL 104
]を保有するいわゆるB、ラクトファーメンタム15PS1−株の培養上澄で
抗PS1抗体を用いてウェスタンブロッティングにより実際に検出される。
プラスミドpcGL1030の構築(図8)C、グルタミクムで複製できるこの
プラスミド(C。
グルタミクムのプラスミドpBL1を含む)は、C,グルタミクムのcspl遺
伝子のプロモーターとシグナル配列に成熟PSI配列の最初の30アミノ酸を加
えたものに相当するこの遺伝子のDNA領域を保持している。
マルチクローニング部位(図8におけるポリリンカー2)は、C,グルタミクム
で発現されることを要するあらゆる非相同的遺伝子と同期し゛C容易にクローニ
ングさせるため、成熟PSI配列の30番目のアミノ酸の@後においた。結果的
に、このプラスミドは分泌に必要なPS〕の諸要素を備えており、したがって発
現及び分泌双方の手段に対応している。
エンドグルカナーゼA又はEGAと称されるエンドグルカナーゼについてコード
するC、サーモセルムのceIA遺伝子(Cornet、P、、Millet、
J、、Beguin、P、及びJ、P。
Aubert (1983)、CharacterizaHon ortwo
cel (cellul。
se degradation) genes of’ CIostridlu
m thersocelluscoding f’or endoglucan
ases(エンドグルカナーゼについてコードするクロストリジウム・サーモセ
ルムの2つのeel (セルロース分解)遺伝子の特徴化) 、Bio/Tec
hn。
1ogy、l:589−594)をSma 1部位でベクターpCGL1030
に組込んでクローニングし、プラスミドpCGL1031を得た(図9)。この
celA遺伝子は、キメラ構築の目的でタンパク質EGAの翻訳開始部位の非常
に近くにBs tXI制限部位を人工的に導入したプラスミドI)CGL106
8に由来する(図10.1]。
参照)。タンパク質EGAの合成はCMCと称されるエンドグルカナーゼ基質カ
ルボキシメチルセルロースを用いたディツシュにおける酵素活性に関する染色試
験により容易に検出できる[Cornct、P、、旧11et、J、、Begu
in、P。
及びJ、P、Aubert (1983)、Characterization
ortwo eel(cellulose degradation)gen
es or Clostrldium therIIocellum codi
ng 「or endoglucanases、B[o/Technology
、1:589−594)。このCMC試験をC、グルタミクムにおけるC、サー
モセルムのタンパク質EGAの合成を確認するために使用する。富培地〔LB−
ルリアブロス又はBHI−脳心臓インフユージ3ン〕中全細胞又は培養上澄で実
施されるディツシュでの活性に関するCMC試験では、双方の場合においてプラ
スミドpcGL1031を保有するブレビバクテリウム中ラクトファーメンタム
15と称されるC、グルタミクム株のエンドグルカナーゼ活性を表す。より高い
活性はLB+フルクトース又は+グルコース培地でみられ、これはcsplプロ
モーターの調節下でのcelAの発現へのこれら2種の糖の刺激効果を示してい
る。これはザイモグラム[Beguin、P、(1983)、Detectio
n of cellulase actlvlty in polyacryl
affiide gels using Congo red 5tained
agar replicas(コンゴレッド染色寒天レプリカを用いたポリア
クリルアミドゲルでのセルラーゼ活性の検出) 、Anal、Biochem。
、131:333−338)及び抗EGAポリクローナル抗体と共に培養上澄に
ついて行われるウェスタンブロッティングで確認される。
合成ポリペプチド(AQK)10の発現及び分泌に関するcsp】系の使用(図
10)
10回反復されるポリペプチドアラニン−グルタミン−リジンに対応する合成遺
伝子を化学的に合成し、プラスミドpcGL1008のBs tXI部位に組込
んでクローニングし、プラスミドpcGL1017を得た。プラスミドpcGL
1017のEcoRI断片を、シグナル配列のcsplプロモーター及びPSl
の最初の30アミノ酸の下流(及びリポータ−遺伝子celAの上流)に位置す
るプラスミドpcGL1030のSma 1部位に組込んでクローニングし、プ
ラスミドpcGL1032を得た(図10)。キメラタンパク質PSI−(AQ
K)10−EGAの検出をディツシュ中でのCMC試験、ザイモグラム又はウェ
スタンブロッティングにより前記されたように行う。
合成ポリペプチド(AQ)19の発現及び分泌に関するcspl系の使用(図1
1)
20回反復されるポリペプチドアラニン−グルタミンに対応する合成遺伝子を化
学的に合成し、プラスミドpCGL1008のBs tXI部位に組込んでクロ
ーニングし、プラスミドpcGL1002を得た。プラスミドpcGL1002
のEcoRI断片を、シグナル配列のcsplプロモーター及びPSlの最初の
30アミノ酸の下流(及びリポータ−遺伝子celAの上流)に位置するプラス
ミドpcGL103clのSma 1部位に組込んでクローニングし、プラスミ
ドpcGL1033を得た(図11)。キメラタンパク質PSI−(AQ)19
−EGAの検出をディツシュ中でのCMC試験、ザイモグラム又はウェスタンブ
ロッティングにより前記されたよつに行う。プラスミドpcGL1033中B、
ラクトファーメンタムにおけるその配列はコード配列AQの喪失を示し、た(B
、ラクトファーメンタムでクローニング中AQ からAQ19への継代)。
この一連の実験ではcspl遺伝子のプロモーターがクロストリジウム・サーモ
セルムの異種eelA遺伝子とキメラ構築(AQK)10−ee)A及び(AQ
)19−eelAをC、グルタミクム中で発現させることを示す。更に、これら
の実験ではPSlの諸要素、この場合ではそのシグナル配列とその後の異種遺伝
子の上流に位置する各成熟配列の最初の30アミノ酸、が対応産物を分泌させる
ことを示す。培地の効果とこの培地への糖、この場合ではグルコース又はフルク
トース、の添加又は非添加は対応産物の生産に影響を与える。特に、csp1プ
ロモーターの調節下C,グルタミクム中において、EGA又はキメラタンパク質
(AQK)10−EGAも;1.<は(AQ)19−EGAの産生はBHI培地
よりもLB培地で高く、それはLB培地においてグルコース又はフルクトースで
高度に刺激される。C,グルタミクムのcsplプロモーターはC,サーモセル
ムの天然ceIAプロモーターよりも強いことがわかる;実際に、天然celA
プロモーターを含むいわゆるプラスミドpCGL602保有B、ラクトファーメ
ンタム15株は、Ce1AがC,グルタミクムのcsplプロモーターの調節下
にある、プラスミドpcGL1031を保有するこの同株よりも実質上小さなエ
ンドグルカナーゼ活性を有する。
pcGL1032又はpcGL1033を含む異なる株の培養上澄について行わ
れたウェスタンプロ・スト実験では、いくつかのタンパク質バンドが抗EGAポ
リクローナル抗体と反応することを示す。これらの異なるノくンドはエンドグル
カナーゼEGAに特異的であり(コントロールに不存在)、そのタンパク質及び
キメラタンノくり質の分解産物におそらく相当する。しかしながら、それより高
い分子量のバンドも実際に(AQK)10−EGp、(pcGL1032)及び
(AQ)19−EGA (pCGL103B)で密集して(My(AQ)19−
EGA>My(AQK)10− EGA)観察される。
11九し−H+7 $ tLヒーヒソピヱ’)It9”、9LO)9上王ムlム
Σ工臣1と二三ニヱエ玉土上上11旦ユ旦lヱ上オチド配列(図12.13)
csp2と称されるPS2をコードする遺伝子を含む2702塩基対断片とその
上流領域の配列決定を行った。
ヌクレオチド配列は図12に示される(配列番号No、2)。
図13はこの配列決定された領域の制限地図を表す。
コンピューター解析を用いて、1532塩基対読取枠が510アミノ酸に対応す
ることを確認した。
シャイン・ダルガルツタイブ配列AAGGAGを翻訳開始コドンのすぐ上流で確
認したく−12〜−17)。
そのタンパク質のNH2末端においてダラム陽性菌の非常にありふれたシグナル
配列が30アミノ酸で存在する。シグナル配列開裂部位の推定アミノ酸配列11
e pr。
ala phe alaが発見された。コリネバクテリウム・グルタミクムの培
養上澄から精製されたエドマン分解技術によるタンパク質のアミノ末端配列の決
定では、5nmolの精製タンパク質を用いたけれども、シグナルが得られなか
った。2つの精製操作を用いたため、タンノくり質PS2はPSIと全く同様に
インビボでブロックされるが、そのブロッキングは用いられた精製技術の結果で
ないようである。30アミノ酸に関して提案されたシグナル配列は成熟配列の最
初のアミノ酸としてグルタミン(31位)を現すが、これはエドマン技術による
タンノくり質のアミノ末端配列決定を不可能にするピログルタミン酸に容易に変
換される。このタンパク質PS2はその非常に酸性の特性(pl−4,1)、そ
のシスティン残基欠如及びその非常に低いメチオニン残基含有率のような璧タン
パク質の特徴を有する[5leytr、υ、B、(197g)、Regular
arrays of sacromolecules on bacteria
l cell walls:5tructure、chcwistry、ass
cmb+y and [’unction(細菌細胞壁における高分子の規則的
配列:構造、化学、アセンブリー及び機能) 、Int、Rev、cytol、
53:1−84) (Sleytr、U、B、及びP、Messner (19
83)、Crystalline 5urface lay’erson ba
cteria(細菌上における結晶表面層) 、Ann、Rev、旧Crobi
ol 、 、 37・311−339)。電子顕微鏡分析ではPS2が実際に細
胞表面において組織化された六方晶構造で自ら配列できる壁タンパク質であるこ
とが確認されている。
ρ非依存性タイプの推定ターミネータ一部位は停止コドンから76ヌクレオチド
でその遺伝子の3′領域においてみられる。
その配列の特徴は下記のとおりである:562〜567:リポソーム結合部位
579〜2108:コード配列
579〜668:分泌タンパク質のシグナル配列2188〜2233 :ヘアピ
ン構造、ρ非依存性タイプの推定転写ターミネータ−シグナル
(停止コドンから76ヌクレオチドに存在)C8p2遺伝子の遮断は、a p
h IIIの挿入により不活化されたcsp2遺伝子のコピーを保持する、コリ
ネバクテリアについての非複製的なベクター、ベクターpCGL830(図14
)(プラスミドpcGL811により保持されるesp2の独特なNru1部位
にaphII+遺伝子を組込んだクローニング)によりB、ラクトプアーメンタ
ム〕5と称されるC、グルタミクムで行った。PS2シグナルはプラスミドp
CG L 830を保持した大腸菌TGI株に由来する細胞抽出物についての抗
PS2ポリクローナル抗体での免疫学的検出により示されなかった。組込まれた
クローンはB、ラクトファーメンタム15株のエレクトロポレーション及びKm
に関する選択により選択した。これら組込体のうち、遮断遺伝子により野生型遺
伝子の置換を起こす二重乗換え現象を示すTet クローンを得た。
プローブpcGL811を用いたKm Tet のXhol及びSac I切断
染色体DNAのサザンプロット分析は野生型味で得られる2、7kbXhol及
び0.7kbS a c Iの代わりに各々4.2kb及び2.2kbで断片を
示すが、これはa p h III遺伝子の存在と連関したサイズ増加を示す。
異なる分画において抗PS2ポリクローナル抗体でのウェスタンブロッティング
によるPS2の検出の欠如は、B、ラクトファーメンタムにおけるC3T)2遺
伝子の遮断を確認させる。このPS2−株は完全に生存可能であり、決してその
増殖に関し影響をうけない。espl遺伝子を保持するC、グルタミクムの染色
体の領域と同様に、csp2遺伝子を保持するこのDNA領域も細菌の増殖に影
響を与えることなく外来DNAの組込み用ターゲットとして使用できる。
B、ラクトファーメンタム15PS2−株におけるPS2十表現型の回復
全csp2遺伝子とその上流のDNA領域を含む2゜3kbScaI−FspI
断片をプラスミドpCGL824に組込んでサブクローニングし、B、ラクトフ
ァーメンタム15PS2−株に再導入し、PS2+表現型を回復させた。より多
量のPS2はその遺伝子がマルチコピーで存在する場合に得られることに留意す
べきである。
これらの結果はC,グルタミクムのcsp2遺伝子に由来する分泌産物の量がそ
の遺伝子のコピー数に従い改変できることを示す。
クリオフラクチ−r −t:cryorractupe)により(前記技術によ
り得られた)株PS2+及びPS2−のサンプルの電子顕微鏡分析は、タンパク
質PS2が細胞表面において組織化された六方晶構造で自ら効果的に配列できる
璧タンパク質であることを非常に明確に示す。
実施例]、1.PS1の分泌に関する温度の効果(図15)指数増殖期(34℃
)における細菌を358メチオニンで1分間かけて標識した。次いでクロラムフ
ェニコール(100pg/ml)及び過剰量の冷メチオニン(32S)を加えた
(時間0)。次いで細胞懸濁液の温度を望ましい温度まで速やかに、、l!I整
し、インキュベートを」二足温度で30分間続ける。PSIの移動を5DS−P
AGE、オートラジオグラフィーにより調べ、密度計測により定量する(図15
)。PSlの移動は明らかに温度に依存している。移動は10℃以下で起きず、
それはこの温度を超えて最大的30℃に達するまで急速に増加する。移動は脂質
の相転移と相関している(図15)。
C,メラッセコラの株ATCC17965の染色体DNA をAu5ube l
、F、M、、Brent 、R,、Kjngston、R,E、、Moore
、D 。
D、、5eidIIan、J、G、、Sm1th、J、A、、5truh1.に
、(Eds) [(1987)、Current protocols In
Mo1ecular Biology(分子生物学における現行プロトコール)
、John Wiley and 5ons、NevYork)により記載され
た方法に従い得た。制限エンドヌクレアーゼMboI(ベーリンガー(Boeh
ringer))による制御的切断をManiatis、T、、Fr1tsch
、E、F、 、Sambrook、J。
((1982)、Mo1ecular cloning: a 1aborat
ory manual(分子クローニング:実験マニュアル) 、Co1d S
pring Harb。
r Laboratory Press、Co1d Spring t(arb
or、New York)により記載された操作に従いこのDNA10μgで行
った。
DNA断片をAu5ubelら<1987)で記載されたようにスクロース勾配
でそれらのサイズに従い分離した。サイズ6〜15kbの断片をライブラリー構
築用に選択した。
クローニングプラスミドpU N 121 CN1lsso口、B、、Uhle
n、M、、Josephson、S、、Gatenberg、S、、Phi l
1pson、L、(1983)、An Improved positive
5election plasld vector eonstructed
by oligonucleottde mediated autagen
esls(オリゴヌクレオチド媒介変異誘発により組立てられた改良陽性選択プ
ラスミドベクター)、Nucleic Ac1ds Res。
11:8019−8030)をDr、B、Bachsannから自由に入手でき
る大腸菌の株GM2929からBirnbols、)1.C,、Doly、J。
[(1979)、A rapid alkaline extraction
procedure forscreening recombinant p
lasmid DNA (組換えプラスミドDNAをスクリーニングするための
迅速なアルカリ抽出操作) 、Nucleic Ac1ds Res、7:15
13−1523)の方法により得た。そのプラスミドを制限エンドヌクレアーゼ
Bc11(ベーリンガー)で直鎖化した。
ライブラリーはBcllで直鎖化されたプラスミドpUN121 1μg及び前
記6〜15kbDNA断片2μgのAu5ubelら(1987)により記載さ
れた条件下におけるT4DNAリガーゼ(ベーリンガー)での結合により構築し
た。結合混合物はDoverJl、、Mlller、J、F、 、Ragsda
le、CJ、 ((198g)、High efNclency transf
ormation of’ E、coli by high voltage
electroporatio口(高電圧電気穿孔法による大腸菌の高効率形質
転換)、Nucleic Ac1ds Res、16:6127−6145)に
より記載された操作に従いエレクトロボレーションより大腸菌株DH5中に導入
した。組換えプラスミド保存大腸菌クローンをテトラサイクリン10μg/m
l含有LB培地上で増殖できるか否かにより直接選択した。全テトラサイクリン
耐性クローンのプラスミドをBlrnbolm及びDoly(1979)の方法
により得た。これらプラスミドの組合せはDNAライブラリーに相当する。
グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性を欠いた大腸菌株CL R207r e c
A (Mattaj、1.W、、McPherson、M、J、W。
oton、J、C,(191112)、Localfzatlon of’ a
strongly conserved 5eQtIOn of codin
g 5equence in glutallate dehydr。
genase genes (グルタミン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子におけるコ
ード配列の強く保存されたセクションの局在化)=FEBS Letters、
147:2l−25)をC,メラッセコラATCC17965DNAライブラリ
ーで形質転換した。アンピシリン100μg/a l含有最少選択培地上で増殖
できる大腸菌CLR207recAの形質転換クローンを選択した。このクロー
ンは組換えプラスミドpcGL310を保持する。 Meers、J、L、、T
e5pest、D、W、、Brown、C,M、 C(、t970)、Glut
amine(aIIide):2−oxoglutarate amino t
ransrerase oxldo−reductase(NADP)、an
enzyIle 1nvolved in the 5ynthesis of
glutaiate by some bacteria (グルタミン(ア
ミド):2−オキソグルタル酸アミノトランスフェラーゼオキシドレダクターゼ
(NADP) 、一部細菌によるグルタミン酸の合成に関与する酵素)、J、G
en、Mferobiol、84:187−194:lの方法に従い測定される
グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性は、プラスミドpcGL310保持大腸菌株
CLR207recAで回復される。種々のサブクローニングによって、第一に
完全gdhA遺伝子を保持するC、メラッセコラのDNA断片をEc。
R1及びXhol制限部位により範囲限定される3、8kbD N A断片にま
で短縮することができた。このEc。
R1−XhoI断片の正確な制限地図は図16で表される。次のサブクローニン
グによって更に正確にgdhA遺伝子を2. 2kbNhe I −Bg I
I断片にまで範囲限定することができたo 5outhern、E、M、[(1
975)、Detectlon orspecif’ic 5equences
among DNA fragments 5eparated by ge
t electrophoresls(ゲル電気泳動により分離されたDNA断
片の中における特異的配列の検出) 、J、Mo1.Biol、98:503−
517)の方法によるDNA −DNAハイブリッド形成は、クローン化DNA
断片が実際にC,メラッセコラの株ATCC17965に由来することを示した
。
gdhA遺伝子のヌクレオチド配列の決定前記EcoR1−Xhol DNA断
片のヌクレオチド配列の決定を実施するため、下記サブクローニングを行った:
(1)EcoRI−BamHIで切断されたベクターM 13 m p 18
(Norrander、J、、Kempe、T、、Messing、J、(1
983)、Con5trucHon of’ fIIproved Mf3 v
ectors using oligodeoxy−nucleotide c
Nrected a+utagenesls (オリゴデオキシヌクレオチド指
向性変異誘発を用いる改良M13ベクターの組立て)、Nucleic Ac1
ds Res、26:101−106〕へのEcoRI−Bglll、(2)X
ba I −Pstlで切断されたベクターM13mp18へのXbaI−Ps
tl、(3)Sail−BamHIで切断されたベクターM13mp18へのX
hol−Bglll、(4)EcoRI−Ps t Iで切断されたベクターM
13mp19 (Norranderら、19g3)へのEcoRI−Ps t
I、このため、EcoRI−XhoI断片に含まれるEcoRl−Xbal断
片の完全ヌクレオチド配列は、Sanger。
F、、N1cklen、S、、Coulson、^、R,[(1977)、DN
A sequencingwith chain terminating 1
nhlbHors(鎖終結阻害剤によるDNA配列決定) 、Proc、Nat
l、Acad、Sci、USA、74:54B3−5467)の方法により2本
鎖で決定できる。gdhA遺伝子を含むNheI−Bgll断片の完全配列は図
17で表され、る(配列番号Nα3)。
gdhA遺伝子のヌクレオチド配列の分析NheI−BglI断片のヌクレオチ
ド配列の分析から下記要素を確認することができる:
a)プロモーター(ヌクレオチド1〜572)gdhA遺伝子のプロモーターは
それが下記構造要素を含むことで特徴付けられるニ
ーヌクレオチド251〜266
a60因子(Merrlck、M、J、(1983)、Nitrogen co
ntrol o「the nir regulon In KIebslell
a pneumoniae: Involvement or the ntr
A gene and analogies between ntrc an
d n1rA(肺炎杆菌におけるnifレギユロンの窒素コントロール:ntr
A遺伝子の関連性とntrC及びn1fA間の相似性)、EMBOJ、2:39
−44)により認識され及びアンモニウムにより調節されるプロモーターに特徴
的な配列TGG (Py)A (Pu)NNNNTTGC^と類似性を示すシグ
ナルTGGTCATATCTGTGCG。
一ヌクレオチド437〜442
ストレプトミセス種のプロモーターの一35領域に特徴的な配列TTGAC(P
u)と類似性を示すシグナルTTCACA (Strohl、W、R,(199
2)、Coff1I)ilation and analysls of DN
A 5equenees assoctatedwith apparent
5treptosycete pr。
moters (見掛は上ス、トレブトミセス科のプロモーターに関連するDN
A配列の編集及び分析)、Nucleic Ac1ds Res、20:961
−974)
一ヌクレオチド466〜471
ストレプトミセス種のプロモーターの一10領域に特徴的な配列TAG(Pu)
(Pu)Tと類似性を示すシグナルTAGGAT(Strohl、1992)
−ヌクレオチド558〜572
ストレプトミセス種におけるリポソーム結合配列AAAGGAGGTGAT(1
’と類似性を示すシグナルGGGAACGAGGAAATC(Str。
旧、 1992)
b)コード配列(ヌクレオチド573〜1913)573〜1913位にわたる
読取枠は下記データからみてグルタミン酸デヒドロゲナーゼのそれに相当するニ
ーこの読取枠からめられたタンパク質は447アミノ酸を含み、予想分子ff1
48957ドルトンである。この分子量はC、メラッセコラの株ATCC179
65のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ調製物の変性ゲル電気泳動後に観察される
ポリペプチドの場合(48300D)と非常に近い。
−C,メラッセコラのgdhA遺伝子のヌクレオチド配列からめられたグルタミ
ン酸デヒドロゲナーゼの一次構造は、他の生物由来のグルタミン酸デヒドロゲナ
ーゼの一次構造と強い類似性を有する[Te1ler、J、に、、5alth、
R,J 、 、 McPherson、 Ml 、 、Engel 、 P、C
,、Guest、 、 J 、R,(1992) 。
The glutaiat、e dehydrogenase gene of
Clostridlum symbosium: clonlng by p
olylIerase chain reaction、5equence a
nalysis and over−expression in esche
richla coli(クロストリジウム・シムボシウムのグルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子:ポリメラーゼ鎖反応によるクローニング、配列分析及び大
腸菌内過剰発現) 、Eur、J、Bi。
chem、206:151−159〕。
−グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性にとり必須であるとし、てBaker、
P、 J 、 、 Br1tt、on 、 K、L、 、 Engel 、 P
、C,、Farrants、G、W、、I、1lley、に、S、+Rice、
D、V、、Stil1man、T、J、 [(1992)、5ubunit a
ssembly and acttve 5ite 1ocation 1n
thestructure of glutamate dehydrogen
ase (グルタミン酸デヒドロゲナーゼの構造中におけるサブユニットアセン
ブリー及び活性部位位置) 、Proteins、12ニア5−88)により述
べられたアミノ酸は、C,メラッセコラのグルタミン酸デヒドロゲナーゼ中に存
在し、これはBakerら(1992)により記載された場合に相当する位置で
ある。
−前記一次配列からめられるC、メラッセコラのグルタミン酸デヒドロゲナーゼ
の二次構造は他の生物のグルタミン酸デヒドロゲナーゼの二次構造と強い類似性
を示す(Tellerら、1992)。
C)ターミネータ−(ヌクレオチド1937〜gdhA遺伝子のターミネータ−
はそれが下記構造要素を含むことで特徴付けられる:
ΔG −−13、6kcal/solでGCベアリングに富むヘアピン構造を形
成できる配列CCCTGATCCGCGTTAAGGTCAGGGとその後のT
に富む配列TTATTTGATTTCTT、このような構造はρ非依存性ターミ
ネーターに特徴的である(Rosenberg、M、、Court、D、(19
79)、Regulatory 5equences 1nvolved in
the promotion and terminatlon of’ R
NA transcription(RN A転写の促進及び終結に関与する調
節配列)、Ann、Rev、Genet、13:319−353)。
C,メラッセコラのgdhA遺伝子の発現の調節C、メラッセコラA T CC
17965のgdhA遺伝−「の発現の調節はこの株が培養される培地の性質の
関数としてグルタミン酸デヒドロゲナーゼ特異活性の変動をMl定することによ
り研究された。グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性は超音波処理で得られたC、
メラッセコラの無細胞抽出物からMeersら(1970)の方法により測定し
た。
この研究に用いられた培地は、ベースがLiebl、W、、KlaIIer、R
,,5ehleif’er、に、)!、((1989)、Requfreien
t of chelating coIIpounds f’or the g
rowth of Corynebacteriumglutaiicui i
n 5ynthetic media(合成培地中コリネバクテリウム・グルタ
ミクムの増殖に関するキレート化合物の要求)、Appl、Microbjal
、Bjotechnol、32:205−2101により記載されたものである
合成培地である。下記改変を加えたニ
ー炭素源は、最終11g/lでグルコース(培地1.2及び4)であるか又は1
0g/Iでフルクトース(培地3)である。
−NH+イオンの濃度は培地1.3及び4で1251である。それは培地2で1
.25aMである(NH4+を制限する)。
一培地4は最終50g/lのL−グルタミン酸を含有する。
前記の異なる培地で培養されたC、メラツセコラ株AT CC1,7965のグ
ルタミン酸デヒドロゲナーゼに関して測定された特異活性は下記表に示される。
その活性は形質転換されたN A D P H2μsol/sin/mgタンパ
ク質で表されている。
培地 培地1 培地2 培地3 培地4gdhA4.4+/−0,323,2+
/−1,118,2+/−1,82,8+/−0,2特異活性
この表によってC,メラツセコラATCC17965のgdhA遺伝子の発現調
節の下記3タイプを確認することができる。
−グルタミン酸による発現の抑制(倍率1.57)−過剰アンモニウムによる発
現の抑制(倍率5.27)−グルコースによる異化抑制(フルクトースとグルコ
ースとて倍率4.13)。異化抑制のケースにおいて、イソクエン酸デヒドロゲ
ナーゼ、アコニターゼ及びクエン酸シンターゼ酵素活性も影響をうけることに留
意すべきである。
gdhA−1acZ融合ベクターの構築グルタミン酸、過剰アンモニウム及びグ
ルコースによるgdhA遺伝子の調節の転写特性をC,メラツセコラで調節して
、これらの調節に付されないC,メラツセコラの変異株を簡単に選択しつる手段
を有するために、gdhA遺伝子の翻訳開始用プロモーター及びATGコドンと
、最初の5アミノ酸が1acZ遺伝子の領域から欠失された大腸菌のlacオペ
ロンとの構築体を作製した。
この融合は下記のように行ったニ
ーgdhA遺伝子のプロモーターを含むEcoRI −BspHI断片の単離
−BspHI末端からプラント末端への変換−EcoRI及びSma Iで直鎖
化されたベクターpM C1403(Casadaban、M、J、、Chou
、J、、Cohen、S、N、(1980)、In vitro gene f
usions that join an enzyIIatleally a
ctive β −galaetOsidase Seg+Ient to a
slno−tersinal fragvents of’ exogenou
s proteins: Escherichia c。
1i plasmid vectors f’or the detectio
n and clonlng 。
r trenslational 1nitiation signals (
酵素活性β−ガラクトシダーゼセグメントを外来タンパク質のアミノ末端断片に
結合させるインビトロ遺伝子融合:翻訳開始シグナルの検出及びクローニングに
関する大腸菌プラスミドベクター) 、J、Bacterlol、143:97
1−980)に組込まれて得られた断片のクローニングでプラスミドpcGL1
33を得る
ー前記gdhAプロモーター−1acオペロン融合体を含むpcGL133のN
hel−5alI断片の単離とSpe I及び5alIで直鎖化されたベクター
pCGL 241 [Reyes、0.、Guyonvarch、A、、Bon
amy、C,,5alti、V、、Davld、F、、Leblon、G、(1
991)、−1ntegron″ bearing vectors: a m
ethod 5u1table for 5table chromososa
l 1ntegration In highly restrlctive
CorynebacterIa (“インチグロン” −保持ベクター:高制限
コリネバクテリアにおける安定的染色体組込みに適した方法)、Gene、10
7:fll−68)に組込んだクローニング、こうしてプラスミドpCGL14
0を得る(図18)
−gdhA−1ac融合体とカナマイシン耐性を付与するa p h III遺
伝子を含むpcGL140から単離されたインチグロンのベクターpcGL12
5への導入ニよってpcGL141及びpcGL142を薄る(図18)。プラ
スミドpcGL141及びpcGL142を形質転換でC,メラッセコラ株AT
CC179651;:導入した。gdhA−1ac融合体の機能はpcGL14
1及びpcGL142で形質転換されたC、メラッセコラの株ATCC1796
5におけるβ−ガラクトシダーゼ活性、即ちpcGL125で形質転換された同
法に存在しない活性の検出により示された。β−ガラクトシダーゼ活性は発色原
基質X−gal(5−ブロモ−4〜クロロ−3−インドリル β−D−ガラクト
ピラノシド)を含有する完全固形化培地(BHI、 ジフコ(Dirco) :
1で細菌を培養することにより検出される。β−ガラクトシダーゼ活性を有する
細菌に由来するコロニーはこのような培地で青色になる。最終15g/I まで
寒天を加えることで固形化され、最終25B/Iまでカナマイシン及び最終10
0mg/lまでX−Ga lで補充された前記培地1.2.3及び4においてp
cGL141及びpcGL142で形質転換された細菌を培養することにより、
我々はこれら異なる培地で得られる細菌コロニーが酵素測定で示される調節と適
合する着色勾配を有することからgdhA遺伝子の調節が実際に転写タイプであ
ることを示すことができた。実際に、培地4で得られるコロニーは強度増加類に
培地1.3及び2で得られる場合よりも薄い青色である。我々はこの差異が培地
1及び培地4においてpcGL141で形質転換されたC、メラッセコラの培養
物に関するβ−ガラクトシダーゼ活性の酵素測定レベルで反映されることを示し
た(グルタミン酸による抑制)。
培地 培地1 培地4
β−ga+特異活性 0.1111 0.052β−ガラクトシダーゼ活性はC
,メラッセコラの無細胞抽出物からMiller、J、H,(1972)(Ex
periments in aolecular genetlcs(分子遺伝
学における実験)、Co1d SpringHarbor Laborator
y Press、Co1d Spring Harbor、Nev York)
により記載されたように測定した。
異化抑制で欠失した変異株の選択
C,メラッセコラATCC17965に由来する株のNTG変異誘発を実施した
。この変異誘発から、第一の選択をグルタミン酸アナログ、4−フルオログルタ
ミン酸に対する耐性の基準に基づき適用した。このアナログに耐性の変異株は非
異化抑制種を含めた異なる種に属するかもしれない。実際に、このような変異株
において、グルタミン酸デヒドロゲナーゼの特異活性に関する増加は細胞内グル
タミン酸の過剰産生とひいては毒性アナログの希釈、したがって耐性の現象を起
こすことが予想できる。4−フルオログルタミン酸耐性変異株を一緒に分類し、
細胞の組合せをpcGL141での形質転換に付した。形質転換細菌をX−Ga
1及びカナマイシン含有固化培地1でプレート培養した。最も強度の青色を有す
る細菌コロニーを単離し、カナマイシン含有液体培地1で培養した。グルタミン
酸デヒドロゲナーゼ活性を無細胞抽出物から測定し、β−ガラクトシダーゼ活性
を全トルエン処理細胞から測定した(Miller、1972)。選択された変
異株の1つに関して得られた結果は以下で表される。
コントロール 6.3 10.79
変異株90 12.1 23.88
したがって得られた結果は、構築された手段でgdhA遺伝子調節に関する変異
株の表現型スクリーニングにより選択できることを実際に示す。単純にカナマイ
シン選択圧の非存在下で培養することにより、選択後に細胞からpcGL141
及びpcGL142を除去することが非常に容易であることに留意すべきである
。
この構築のため、celAサブクローニングステップを実施した。プロモーター
領域、その遺伝子及びもう1つの未確認遺伝子の開始部分を含む3. 5kbH
i n d I11100形で利用できるcelA遺伝子を、未知遺伝子断片か
ら欠失された2、6kbHindlll −EcoRI断片の形で大腸菌の複製
ベクターpMTL23に組み込んでサブクローニングした(Chasbers、
S、P、、Pr1or、S、E。
、Barstow、D、A、及びMinton、N、P、(198g)、The
pMTL nic−cloning vectors、1.Improved
pUCpolylinker regionsto I’acilitate
the use of’ 5onicated DNA ror nucle
otide sequencing (p M T L n i c−クローニ
ングベクター、!、ヌクレオチド配列決定のために音波処理DNAの使用を容易
にする改良pUCポリリンカー領域)、Gene、68:139−149)。
EcoR1部位をその遺伝子の転写ターミネータ−の直後に指向性変異誘発によ
り導入した。この中間サブクローニングは、制限部位が導入されたとすれば、次
のクローニングステップに必要である;特に、pMTL23ポリリンカーに組み
込むクローニングではEcoR1部位置後にNcol制限部位を導入できるが、
これはNael−Ncol断片の形でcelAのコード領域を含む断片を除去す
ることができる。このステップは3′で未確認配列を欠(celA遺伝子を有す
ることも可能にする。
Hindlll −EcoRI断片の形におけるcelAのクローニングを、大
腸菌TGI保有株を用いてプラスミドpMTL23に組込み実施した。このプラ
スミドを保有する大腸菌株は実際にEGAの発現に関連するCMC十表現型を保
有する;得られた制限断片の分析は予想されたものと一致する。
pPROK−celAの構築(図20)は下記のとおりである:
クロンチック・ラボラトリーズ社(C1ontech Laborat。
ries、Inc、) (バロアルト、CA、USA)から入手できる4、6k
bプラスミドpPROK−11を用いる。
tacプロモーターを含む大腸菌で複製できるこのプラスミド(Brosslu
s et al、Gene、27:181.1984)をEc。
R1−NcoIで加水分解する。
次いでこの制限中にEcoRIプラントの形で図19のアダプターDGFI/D
GF2を導入するが、これらのアダプターはBs tXI部位を形成する。次い
でceIAを前記構築体からNaeI(プラント)−NcoIの形で導入する。
こうして得られたプラスミドはpPROK−celAと称される。それはアダプ
ターDGFI/DGF2により導入されたBs tXI部位で分離されるtac
プロモーターの調節下でcelA遺伝子を含む。
実施例14.マルチAQ配列の発現を可能にするプラスミドの組立て
20^1a−Gln(AQ)単位についてコードする配列の挿入を実施するため
、DGF5/DGF6と称される合成オリゴヌクレオチドの第二対を用いたが(
図19)、そのオリゴヌクレオチドは下記合成遺伝子に相当する:5° CAG
[AQコ2oCAGGCA 3゜3° CCGTGTC[AQコ2゜GT 5
。
[AQ:lはA l a−G l nについてコードする配列を表す。
DGF5及びDGF6配列の末端はBs tX1部位と適合し、したがってその
配列はこの部位でクローニングできる。
DGF5及びDGF6末端の配列は、一方でそれらがそのクローニング方向に向
き、他方でそれらがクローニング後にBs tX1部位を壊すような配列である
。
非リン酸化アダプターの使用によれば直列ないくつかの合成遺伝子の導入をさけ
ることができる。
Bs tXIによるpPROK−ce IA (図20)の切断及び合成遺伝子
の結合後に、図20で表される構造を存するp P ROK (A Q ) 2
0 Ce I Aが得られる。
図21はAQ/EGA融合部位の構造を更に詳細に表し、用いられるBs tX
1部位の重要性を示す。この部位の構造は以下である:
CCATGGCAATGG
それはATG開始コドンとアラニンコードコドンGCA及び決められたコード配
列の後にメチオニン挿入用の第二ATGコドンを含むことが観察できる。
アダプターDGF5/DGF6の挿入は一方向のみで起き、関心ある対象にとり
外来である塩基を導入しな0゜このプラスミドをBamHIで処理し、同酵素で
処理されたプラスミドpcGL125の制限産物との結合1こより処理する。プ
ラスミドpcGL125 (図22)i!複製起源pBL1を含むブレビlくク
テリウム・ラクトファーメンタム15の機能的プラスミドである。
本発明による株はプラスミド(pCGL125− (AQ) −celA)(p
cGL1002、図11)での上記株の形質転換及び形質転換株の選択により得
られる。
実施されたすべての融合において、翻訳は(A Q ) 20直前のメチオニン
で始まる; (AQ) をC0OH末端でメチオニンと隣接させる予防処置も払
われる;タンノくり質celAと融合された又はそうでな(1ポリペプチドAQ
の検出は融合タンパク質の部分的精製と臭化シアン加水分解又はその逆の後に特
異性抗体により又Cよ分析検出により実施できる。反復ペプチドの特異的性質l
よ容易な分離を可能にする。
言及された株は下記起源である:
大腸菌
・CLR207recA B、バックマン(B、Bachman)・DH5α
ギブコB RL (Gibco BI?L)・0M2929 B、バックマン
−TGI パスツール研究所(Institut Pa5teur)ブレビバク
テリウム・フラブム
・ATCC14067A T CC
−155,ボナシー(9,13Hassie)・ATCC21088A T C
C
・ATCC17965A T CC
DH5α株はクロンチック・ラボラトリーズ(the cl。
ntech 1aboratories)のカタログkc1021−1(Pal
o Alto 、CA、 U S A)から入手できる。
ATCC株は12301バークローン・ドライブ、ロックビル、MD20852
.USAのアメリカン・タイプ・カルチャー◆コレクションC10セールズ・ア
ンド・マーケラティング部門(American Type Cu1ture
Co11ectinn elo 5ales and Marketing D
epartment)から入手できる。
株を1991年7月23日付でパスツール研究所(パリ)のコレクション・ナシ
ョナル・デ・カルチャーズ・デ・マイクロオーガニズムス(Collectlo
n Natlonale deCultures de Mlcroorgan
lsmes)(CN CM)に寄託した。
・kl−1126としてブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム15 [C
GL2005 (B115))配列番号、1
配列の型:ヌクl/オチドと対応タンパク質配列の長さ:2547塩基対
鎖の数・5−−3一方向で一本鎖表示された二本鎖トポロジー:直鎖状
配列の種類:ケノムDNA
起源
生物名、コリネバクテリウム・メラッセコラ(Corynebacteriun
melassecola)法名:ATCC17965
直接の実験R:クローンpcsPIG
配列の特徴
239−244 TACAT^(signal −35) (S)269−27
4 TAAGAT (signal −10) (S)405−415 GAG
AAGGAAAAリポソーム結合部位(S)420〜2390 コード配列 (
S)420−548分泌タンパク質ペプチド(S)2455−2506ヘアピン
構造ρ依存性ターミネータ−シグナル(S)
関連生物活性:コリネバクテリウム・メラツセコラ及びブレビバクテリウム・ラ
クトファーメンタムの細胞外タンパク質PSIの前駆体
ミコバクテリウムの細胞外抗原85複合体のタンパク質の前駆体のホモログ
AAGCTTCAAGGGGAAAACAAGGGCCT1心uAGTTATC
CACAGLTCCGAAGTG 52AGCCαCGTGTGTTTGTCG
GGCCGG晶αχtO−λCτττCGGωCG榔TCTA 364Asn
Gly Axq エユa Glu Glu Ser ArgGCAGCGCTG
GGTCAAGCAGCACCGCAAGGTCGAC2547配列番号:2
配列の型:ヌクレオチドと対応タンパク質配列の長さ: 2702塩基対
鎖の数; 5−−3一方向で一本鎖表示された二本鎖トポロジー:直鎖状
配列の種類ニゲツムDNA
起源
生物名:コリネバクテリウム拳メラッセコラ(Corynebaeteriut
s melasseeola)法名:ATCC17965
直接の実験源:クローンpcGLIi15 、pcGL824配列の特徴
5B2−567 AAGGAGリポソーム結合部位(S)579−2108 コ
ード配列(S)
579−688分泌タンパク質シグナルペプチド(S)218g−2333ヘア
ピン構造転写ターミネータ−シグナル(S)
関連生物活性二コリネバクテリウム・メラッセコラ及びブレビバクテリウム・ラ
クトファーメンタムの壁の外部表面層を構成するタンパク質と細胞外抗原PS2
の前駆体
GAATTCCTGTGAATTAGCCGGTTTAGTACTTTTCAG
GGGTGTCTATTCTTAC52GCCTCT ATG ττT AAC
AACC:GT ATCcGc ACτGCAGCTCTT 611Met E
’h* Asn Asn Arg工1@ kX:q Thr Ala Ala
LeuGC? GGT GCA ATCGCA ATCTCCACCGCA G
CT TCCGGCGTT 650Ala Gly Ala工1e AIJL工
1@! 5erτhr Ala Aha Sar Gly ValGCT AT
CCCA GCA TTCGCT CAG CAG ACC入入CCCA AC
ττTC689Aユa 工1a pro Ala Phs Ala Gin G
lu Thr ksn Pro Thr PhaλACATCACCAACGG
CTTCAACGAT GCT GAT GGA TCC入CC728Asn
工1@Thx Agn Gly Pha Agn ksp ALa Jup G
ly Sarτh;Tyr Lau Gin Val G工nAユtiL Se
r Ala AJP GlY Pha JLsp E’r。
Gly工1a Val X、ys PheCAGCCGGAGGTTGGCGT
CCATAAGCAAAAATCτTτTGCτττ−■工以CGT 2295
CATAATCGGCTTAATGACTCGCCAC’T:GGCGCAAT
CCGCAAAGGCATCATT(−A 2347TTTGTTCCAGCG
GG7AAGTGCGCACCAGCTTCTCGATCGGGAACTTGC
CCTG 2399GCGCCACAAATGAACCAGGCCAGGGAT
GAAATCCTGAGGGACGGCGTCGCCC2451τ■λτGλτ
GGTCTGGAACττCCAACCACGCACCAGτCACGCGCC
AACCTCCI 2503AGGTAGCTTCCGTGCCAGGGGCA
GGGGCGCCGACCAGACCCACGGTACCGTT 2555CA
TCGCCA;1IGGAATCGGCTGCTTGCCTCGTCACGGC
CACGACACCAGTTGTA 260’7TCGACAGCコμTTGC
ACACCATCGCCGGTCAGTTCCTTGATTTTCTCCGCA
G 2659GATCCTCATCCTTGGAGTTGATCGTGTGGG
TAGCTCCGAGCτ(: 2702配列番号二3
配列の型:ヌクレオチドと対応タンパク質配列の長さ:2160塩基対
鎖の数:5−−3一方向で一本鎖表示された二本鎖トポロジー:直鎖状
配列の種類ニゲツムDNA
起源
生物名:コリネバクテリウム・メラッセコラ(Corynebacterium
5elassecola)法名:ATCC17965
直接の実験源:クローンpcGL315 、pcGL313 、pcGL310
配列の特徴
因子σ60により認識され及びアンモニウムにより調節される251−266
TGGTCATATCTGTGCGプロモータ一部位(S)
437−442 TTCACAプロモーターシグナル領域−35(S)48B−
471TAGGATプロモーターシグナル領域−10(S)55g−572GG
GAACGAGGAAATCリポソーム結合部位<5)573−1913 コー
ド配列(S)
1937−1977ヘアピン構造ρ非依存性転写ターミネータ−シグナル(S)
関連生物活性: 48300dポリペプチドとして変性ゲルで泳動するNADP
H依存性グルタミン酸デヒドロゲナーゼ活性
GCTAGCCTCGGGAGCTCτλGGA鳳ばτGTGA)AAACGG
G7QJλτττCTCCCA 52゜図面中の符号
A■p : csplのプロモーター
S:推定csplシグナル配列
m:成熟PSIの最初の30アミノ酸
図9:
A−p:csplのプロモーター
S:推定csplシグナル配列
m:成熟PSIの最初の30アミノ酸
5゛から3゛への配列の詳細
A−p:csplのプロモーター
S:推定csplシグナル配列
m:成熟Psiの最初の30アミノ酸
5−から3′への配列の詳細
図11=
A−p:csplのプロモーター
S:推定csplシグナル配列
m、成熟PSIの最初の30アミノ酸
5゛から3′への配列の詳細
ポリリンカー1 : 0.001/5ac11.BstXl、Notl、Xba
l。
ポリリンカー2 : 1.531/C1a1.5a11.^at1.旧u1.N
eol。
Bg、I I 1.Xhol、5tu1.Pstl、5sal 、Saw旧、S
pe!。
ポリリンカー3 : L、561/Xba1.Notl、5ac11.BstX
I。
Pstl O,00
AAGCTTCAAGGGGAAAACAAGGGCCT”jlAAAAGTT
ATCCAコ子TCCGAAGTG 52Mat Jug Asp T!u+に
、a Phe 虹q S@’!:工1* Lys Ala LysGCT CA
G GCT AAG CGCCにT TCCCτCτGGAττGCAGCAG
GC4!14Ala G工n Ala Lys Arg Arg Sex Le
uτ印工1・に1に、a GlyCCT ATG GOT ?CG GCT C
AG TCCAGCAACCTT でCC’l”C’rGAT 572X)xQ
Mt Ala S@x: Ala Gin Saw Sir ksn Lau
Sex Sar AspGCCGTA CTT GGCAGCATCGCG C
AG GGCGTCACCGλτGGC61L記、a Val Val Gly
Sex:工L@ Anal Gin Gly Valτhr Asp Gly
CTG ACT GAG TAG CTG AAG CCT CGCGTC0A
AGAOCTT CCで 650Leu Thr Asp Tyr L@u L
ys Pro Arg Val Glu Glu r、*u Pr。
Asp Gly ValArg Va1エエ* S@r Ala Gluτrp
Ala Thr Se2:Glu kxq Pro工工@ LYS VJLl
Gin Lau r−@u Lau pro Arg AspAsn Gly
Argエエ・Glu Glu S@r ArgGCAGCGCTGGGTCAA
GCAにCACCG(コAGGTCGAC2547FIG、2 (4eme p
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4.5 kb
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GAAT?CCTGTGAAτTAGCCGGT’ffAG″TACTTT:?
CAGGGGTGTCTATTCTTAC52ATCACCAAG ACCCG
CGAG TCCGTT CCT 丁入CGCA CTCAAG Loo1工1
@ Thr Lys Thr Arg Glu Sar Val Jua 丁y
rA工a Lau LysG丁T GACCAG GAA GCT ACCGC
T GCττTCGAG αスTACCGC1040Val Asp G工nG
工u Ala Th!−妃、a Ala Phe Glu A11l TY!”
kXqAACGCA CTT CGCGAT GCA GCT ATCTCT
ATCAACCCA GAT 1079Asn Ala Lau krq A
jp Ala Ala 工1e Ser 工1a Asn Pro kspGG
CTCT ATCAACCCA GAT AcCTCT ATCAACCTA
CTG ATCIIIEIG]、y Sar工1a Asn Pro Asp
Thr S@r工1e Asn Leu L*u工1・GAT GCT GCT
AACGCT GCT AACCGCAce CAT CGT GCA GA
G 1157Mp Ala JLLa Asn ALa Ala Asn Ar
gτhr Asp JLrg Ala G工UATCGAG GAT TACG
CT CACCTT TACACCCAG ACC(JLT ATT 1196
エ1e Glu Asp Tyr妃、a N、s Lau Tyr Thr G
工n Thr Asp工1eGCT CTT QAA ACT CCA CAG
CTT GCA TACGCT Tic CAG GAC1235Ala I
、au Glu Thr pro Gin Lau Ala Qr Ala P
h@G工n AspCTG MG GCT CTT CAG GCT GAG
GTCCACGCA CACT”rc GAG 1274r、au Lys A
la Lau Gin妃、a Glu Val Aap Jua Asp Ph
a GluTGG TTG GGCQAG TTCGGA ATCGACGAG
GAA GACCGTAAC1313Trp L@u Gly Glu Ph
e Gly工1a AJP Gin Glu Asp Gly AjnτACC
TT CAG CGCTACCACCTCCCT GCT GTA GAG G
CA CTC1352Tyr Val G工n )4q Tyr His La
u pro Ala Val Glu Ala L@IX入^G GCT CA
G GTCGACGCT CGCGTCGCA GCA ATT GAG CC
A 1.391Lys Jua Glu Va工Asp Ala )hxq V
alに1に1工1m Glu Pr。
CTTCGT GCA GACTCCATCGCT AAG AACCT丁GA
G GCG CAG 1430Lau ArgAla Asp Sir工l*
ALa Lys Asn Lau GlU記1G工nAAG TCT GACG
T’r CTG GT’l” CGCCAG CTCTTCCTCGAG CG
T 1469Lys Sar Asp VaIL@u Val krq Gin
T−au Phe Lau Glu krqGCA ACCGCA CAc
CGCGACACCCTG CGT GTT GTA GAG GCG 150
13Alaa Thrに1G工n Arg Asp Thr Lau kxq
Val Val Glu AlaATCTTCTCT Ace TCT GCT
CGττACGTT G^入CTCTACQAG 1547エユe H’he
Ser Thr Sgax Ala Arg Tyr Val Glu Ls
u Tyr GluAACGTC1ljill; AACGTT AACGTT
GAG AACAAG Ace CTT CGC1586Gluに、a Al
a Ala Tyr Tyr Lau H:zs Trp Asp Thr A
sp LauF!G、 12 (3erne planche)aτ蒜τCGG
C買uτGACτCαニスCT圓CG■五’I’CCズ刃μGαス直スπGA
2347日G、 12 (4eme planche)1度(’C)
FIG、15
GCTAGCCTCGGGAGCTCTAGGAGATTGTGAAAAACG
GGTCAAAT丁丁CτCCGA 52pro trp va工asp as
p gin gly gLn va工us val asn axqlys g
ly gly lsu arg pha his pro s@r Yll a
sn 工・u q工yAτTGTG AAG ’!”!’CCτGGGC77丁
GAG CAG AτCτテ丁入AA入AC923i1s val工ys p
ha lsu gly ph@glu gin j、le pha lys a
snτCCCτA AcCGGCCTG CCA AτCGGT GGτGGC
入AGGGτ CCA 962ser lsu thr gly1・upr口i
工・q工yq工Y qlY lys qly 91YFIG、 1? (1er
e planche)CGCCAGGCAGAGCCGTTGTTGCTGTC
CGCCAGATAGGC2190結合
口GF1: 32 mar
5嗜 AAI“““1°CCATGGCAATGGCCGGCCTGTCGAC
CCC3’DGF2: 28 mer
5° GGGGTCQACAGGCCGGCCATTGCCATGG 3゜口G
F5: 120mar
DGF6: 120 My
平成 5年 6月2λ日
Claims (34)
- 1.コリネバクテリア菌株による所定のアミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質の 発現および分泌のための系であって、上記アミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質 をコードする配列が、染色体またはプラスミドDNAの領域内に位置しており、 この領域内では該配列が、蛋白質PS1またはPS2のシグナル配列をコードす る配列の少なくとも1つの部分とともに5′末端に向かって転写され、該部分は 、該系がコリネバクテリア菌株に取り込まれた時、翻訳後の上記蛋白質の分泌を 保証するものであることを特徴とする、系。
- 2.次の構成から成るコリネバクテリアの発現および分泌系であって 一コリネバクテリア菌株と、 一上記コリネバクテリア菌株中の発現のための第一機能性DNA配列、アミノ酸 、ポリペプチドおよび/または蛋白質をコードする第二DNA配列、および上記 第一および第二DNA配列の間に挿入された第三DNA配列を含む分泌カセット とを含んでなり、上記第三DNA配列は、上記コリネバクテリア菌株により上記 アミノ酸、ポリペプチドおよび/または蛋白質の分泌を保証するPS1またはP S2から選ばれた蛋白質の要素をコードするものである、系。
- 3.コリネバクテリアの菌株がBrevlbacterlum属に属するもので ある、請求項1または2に記載の発現および分泌系。
- 4.発現のための第一機能性DNA配列がプロモーターおよびリボソーム結合部 位を含んでなる、請求項1〜3のいずれか一項記載の発現および分泌系。
- 5.分泌カセットがコリネバクテリア菌株中で機能する複製起源を含む自律的に 複製するプラスミドにより保持されている、請求項1〜4のいずれか一項記載の 発現および分泌系。
- 6.分泌カセットがコリネバクテリア菌株の染色体へのその組込みを保証するD NAの要素を含む、請求項1〜5のいずれか一項記載の発現および分泌系。
- 7.上記第三DNA配列がPS1またはPS2のシグナル配列のすべてまたは一 部を含んでなる、請求項1〜6のいずれか一項記載の発現および分泌系。
- 8.コード配列の端部の翻訳停止配列、転写停止配列およびマーカー遺伝子をさ らに含んでなる、請求項1〜7のいずれか一項記載の発現および分泌系。
- 9.所定のアミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質をコードする配列が、同一相で csp1またはcsp2遺伝子に挿入されている、請求項1〜8のいずれか一項 記載の系。
- 10.PS1またはPS2配列が切形である、請求項1〜9のいずれか一項記載 の系。
- 11.所定のアミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質の発現および分泌が、温度、 培養液および糖の性質によって制御される、請求項1〜10のいずれか一項記載 の系。
- 12.コード配列が1つ以上の反復アミノ酸のポリマーをコードする配列である 、請求項1〜11のいずれか一項記載の系。
- 13.反復配列における反復単位が、COOH末端部において正または負に荷電 したアミノ酸を含んでなる、請求項1〜12のいずれか一項記載の系。
- 14.ポリペプチドのイオン特性がその単離を可能にする、請求項1〜13のい ずれか一項記載の系。
- 15.荷電したアミノ酸が、特定のプロテアーゼによりペプチドの切断をそのレ ベルで可能にする、請求項1〜14のいずれか一項記載の系。
- 16.荷電したアミノ酸が特定のカルボキシペプチダーゼにより除去できる、請 求項1〜15のいずれか一項記載の系。
- 17.マーカー遺伝子がcelA遺伝子である、請求項1〜16のいずれか一項 記載の系。
- 18.コード配列が、第17図に対応するgdhAのすべてまたは一部を含んで なる、請求項1〜17のいずれか一項記載の系。
- 19.発現のための機能性DNA配列が、csp1、csp2またはgdhAの 発現要素から選ばれるものである、請求項1〜18のいずれか一項記載の系。
- 20.発現が塩、代謝産物および糖の濃度に依存する、請求項1〜19のいずれ か一項記載の系。
- 21.コード配列の発現前において、プロモーターが、csp1、csp2また はgdhAプロモーターから選ばれるものである、請求項1〜20のいずれか一 項記載の系。
- 22.マーカー遺伝子が1acZ遺伝子である、請求項1〜21のいずれか一項 記載の系。
- 23.請求項1〜22のいずれか一項記載の発現および分泌系を使用して得られ る、バクテリア菌株。
- 24.菌株がコリネバクテリアである、請求項23に記載の菌株。
- 25.菌株がブレビバクテリアである、請求項24に記載の菌株。
- 26.菌株がBrevibacterium lactofermentumで ある、請求項25に記載のコリネバクテリア菌株。
- 27.所定の蛋白質が、その固定作用を有するPS1またはPS2部位により壁 上に固定されている、請求項23〜26のいずれか一項記載のコリネバクテリア 菌株。
- 28.菌株が、その壁上に固定されたPS1またはPS2の抗原エピトープを有 する、請求項23〜26のいずれか一項記載のコリネバクテリア菌株。
- 29.アミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質を生成する方法であって、請求項2 3〜28のいずれか一項記載のコリネバクテリア菌株を培養液中で培養し、第二 DNA配列が上記アミノ酸、ポリペプチドまたは蛋白質をコードし、培養後、上 記生成物を、培養液および/またはバクテリア濃縮物から任意に分離することを 含んでなる、方法。
- 30.PS1またはPS2と融合または別な方法で結合した所定の蛋白質が、表 面活性剤を使用してバクテリア細胞から分離される、請求項29に記載の方法。
- 31.PS1またはPS2配列のすべてまたは一部を含む、蛋白質。
- 32.PS1またはPS2の抗原部位を含む、蛋白質。
- 33.抗原要素として、請求項31または32記載の蛋白質。
- 34.PS1またはPS2に対する、抗体。
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