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KR20090039988A - Production of recombinant human hemoglobin using pichia yeast - Google Patents

Production of recombinant human hemoglobin using pichia yeast Download PDF

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Publication number
KR20090039988A
KR20090039988A KR1020070105521A KR20070105521A KR20090039988A KR 20090039988 A KR20090039988 A KR 20090039988A KR 1020070105521 A KR1020070105521 A KR 1020070105521A KR 20070105521 A KR20070105521 A KR 20070105521A KR 20090039988 A KR20090039988 A KR 20090039988A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
human hemoglobin
chain
dna encoding
pichia yeast
dna
Prior art date
Application number
KR1020070105521A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
게이스케 나카조우
요헤이 호아시
도시야 가이
다다유키 우노
마사키 오타기리
Original Assignee
니프로 가부시키가이샤
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Filing date
Publication date
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Abstract

A production method of recombinant human hemoglobin using pichia yeast is provided to be safe in the human body without mixing of unknown virus and to massively produce human hemoglobin by using pichia yeast. A production method of recombinant human hemoglobin using pichia yeast comprises the steps of (i) transforming pichia yeast with an expression vector containing DNA coding human hemoglobin alpha chain and an expression vector containing DNA coding human hemoglobin beta chain, wherein the expression vectors are in the control of a promoter functioning in pichia yeast; (ii) culturing the transformed pichia yeast in the culture medium; and (iii) collecting the human hemoglobin from the obtained culture material. The DNA coding the human hemoglobin alpha chain and the DNA coding the human hemoglobin beta chain are exist in the same vector. The pichia yeast is Pichia pastoris.

Description

피키아 효모를 이용한 재조합 인간 헤모글로빈의 제조{PRODUCTION OF RECOMBINANT HUMAN HEMOGLOBIN USING PICHIA YEAST}Production of Recombinant Human Hemoglobin Using Pichia Yeasts {PRODUCTION OF RECOMBINANT HUMAN HEMOGLOBIN USING PICHIA YEAST}

본 발명은, 재조합 인간 헤모글로빈의 제조 및 이를 위한 발현 벡터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 피키아속 효모를 이용한 인간 헤모글로빈의 제조 방법 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA를 포함하는 발현 카세트와 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA를 포함하는 발현 카세트를 탠덤하게(앞뒤로 일렬이 되도록) 함유하는 발현 벡터에 관한 것이다. The present invention relates to the production of recombinant human hemoglobin and expression vectors therefor. More specifically, the present invention provides a method for producing human hemoglobin using Pichia yeast, and an expression cassette comprising DNA encoding human hemoglobin β chain and an expression cassette comprising DNA encoding human hemoglobin α chain. It relates to an expression vector containing (to be aligned back and forth).

헤모글로빈은 적혈구 중에 고농도 함유되는 단백질로, 산소를 비롯하여 다양한 가스 분자를 운반하는 기능을 갖고 있다. 구조적으로는 α쇄 및 β쇄 각각 2개씩으로 이루어지는 헤테로테트라머이다.Hemoglobin is a protein that contains a high concentration of red blood cells, and has the function of transporting various gas molecules including oxygen. Structurally, it is a heterotetramer which consists of two alpha chains and two beta chains.

헤모글로빈을 이용한 제제로서 적혈구 대체물이 개발되고 있다. 지금까지 헤모글로빈의 수식체인 분자내 가교형, 중합형, 고분자 결합형이나, 헤모글로빈을 리포좀에 봉입한 헤모글로빈 소포체가 고안되어 왔다. 특히, 헤모글로빈 소포체는 그 형상, 헤모글로빈 순도 등의 물성 데이터, 안전성, 체내 체류성, 체내 동태, 산소 운반능 등의 생물학적 데이터로부터, 단회 투여에 의한 구명구급의 산소 수액으로 서 실용화의 목표가 세워져 있다. Red blood cell replacement is being developed as a preparation using hemoglobin. Until now, hemoglobin vesicles, which are intramolecular cross-linked, polymerized, polymer-bonded, or hemoglobin-encapsulated hemoglobin, have been devised. In particular, hemoglobin endoplasmic reticulum has been aimed at practical use as a lifesaving oxygen solution by single administration from biological data such as shape, hemoglobin purity, physical data such as safety, retention in the body, dynamics of the body and oxygen transport ability.

한편, 인간 혈액에서 유래하는 헤모글로빈을 사용한 제제는 미지 바이러스의 혼입 등의 우려가 있어서, 안전면에서 인체에의 사용에 대해서는 문제가 있었다. 그러나, 유전자 재조합 기술을 이용하여 형질 전환한 미생물에 의해서 안전한 헤모글로빈 제제를 제공할 수 있을 가능성이 있다. On the other hand, preparations using hemoglobin derived from human blood may cause the incorporation of unknown viruses and the like, and there is a problem in terms of their use to the human body in terms of safety. However, there is a possibility that hemoglobin preparations can be provided safely by microorganisms transformed using genetic recombination techniques.

현재까지 유전자 재조합형 헤모글로빈의 제조에 있어서는 숙주 세포로서 대장균을 이용한 계가 주였다. 그러나, 이 기법에서는, (1) 메티오닌아미노펩티다제 등의 효소를 헤모글로빈과 공발현시키거나 하지 않으면, N 말단에 필요 이상의 제1(first) 메티오닌이 부가되어 천연형과는 일차 서열에서 다르고, (2) 헴(heme) 합성의 목적으로 배양액 중에 아미노레불린산을 첨가해야만 하는 등의 문제가 있었다. Until now, in the production of genetically modified hemoglobin, a system using Escherichia coli as a host cell was mainly used. However, in this technique, if (1) an enzyme such as methionine aminopeptidase or the like is not co-expressed with hemoglobin, more first methionine is added to the N-terminal than in the natural form, (2) There has been a problem that aminolevulinic acid must be added to the culture solution for the purpose of heme synthesis.

사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)를 이용한 유전자 재조합형 헤모글로빈의 제조에 대해서는 지금까지 두 가지 예가 보고되어 있다(비특허문헌 1 및 2 참조). 이 계에서는, S. 세레비시아 자신이 갖는 효소에 의해 제1 메티오닌이 절단되기 때문에, 천연형과 일차 서열이 완전히 일치하고, 또한, 헴 합성을 위해 아미노레불린산을 첨가할 필요가 없다. 그러나, 이 방법도 수율의 면 등에서 문제가 있어서 충분하다고는 말할 수 없으며, 아직 재조합 인간 헤모글로빈의 공업적 생산에는 이르지 못하고 있다. Two examples have been reported so far for the production of recombinant hemoglobin using Saccharomyces cerevisiae (see Non-Patent Documents 1 and 2). In this system, since the first methionine is cleaved by an enzyme possessed by S. cerevisiae itself, the native form and the primary sequence are completely identical, and it is not necessary to add aminolevulinic acid for heme synthesis. However, this method also cannot be said to be sufficient due to problems in yield and the like, and it has not yet reached industrial production of recombinant human hemoglobin.

사카로마이세스속 이외의 공업용 효모의 하나로서 피키아(Pichia)속 효모가 알려져 있다. 이 효모는 메탄올을 유일한 탄소원으로 하여 증식하는 것이 가능하 며, 메탄올 중에서 생육시키면, 메탄올 및 그 대사 중간체의 처리에 필요한 효소가 탈억제되어 발현된다. 이 메탄올 자화 경로를 이용한 이종 단백질의 생산이 연구되어, 이미 혈액 제제용의 알부민 제조에 응용되고 있다(예컨대, 일본 특허 공개 평6-22784호 공보 참조). 그 발현량은 매우 높고, 1 L의 배지에서 10 g 정도의 알부민을 제조할 수 있다는 것이 알려져 있다. Pichia yeast is known as one of the industrial yeasts other than Saccharomyces genus. This yeast is capable of propagating with methanol as the sole carbon source, and when grown in methanol, enzymes necessary for the treatment of methanol and its metabolic intermediates are de-inhibited and expressed. Production of heterologous proteins using this methanol magnetization pathway has been studied and has already been applied to the production of albumin for blood preparations (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-22784). It is known that the expression amount is very high and about 10 g of albumin can be manufactured in 1 L of medium.

그러나, 목적으로 하는 이종 단백질과 숙주 세포와의 조합(상성)에 의해서 이종 단백질의 발현 효율이 낮은 케이스는 종종 존재한다. 특히, 헤모글로빈과 같은 헤테로올리고머 단백질의 경우는, 각 서브유닛의 발현량의 밸런스나 올리고머 형성 등 많은 조건을 명확하게 하지 않으면 안 되어, 원하는 고발현을 얻는 것은 쉽지 않다. 실제로 피키아속 효모가 인간 단백질의 공업적 생산에 이용되고 있는 예는 극히 한정되어 있다. However, there are often cases where the expression efficiency of the heterologous protein is low due to the combination (homogeneity) of the target heterologous protein and the host cell. In particular, in the case of heterooligomeric proteins such as hemoglobin, many conditions such as the balance of the amount of expression of each subunit and oligomer formation must be made clear, and it is not easy to obtain desired high expression. Indeed, there are very few examples of Pichia yeast being used for the industrial production of human proteins.

<비특허문헌 1><Non Patent Literature 1>

Wagenbach, M. et al., Bio/Technol., 9: 57-61 (1991)Wagenbach, M. et al., Bio / Technol., 9: 57-61 (1991)

<비특허문헌 2><Non Patent Literature 2>

Coghlan, D. et al., Eur. J. Biochem., 207: 931-936 (1992)Coghlan, D. et al., Eur. J. Biochem., 207: 931-936 (1992)

본 발명의 목적은, 천연형과 같은 충분한 기능ㆍ활성을 지니고, 또한 바이러스 혼입 등의 우려가 없는 안전한 인간 헤모글로빈이나 알부민, 글로불린 등의 재조합 단백질을 용이하게 대량으로 생산하는 수단을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a means for easily and in large quantities producing recombinant proteins such as safe human hemoglobin, albumin, globulin, etc., which have sufficient functions and activities as in the natural form and are free of virus incorporation.

본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 인간 헤모글로빈의 α쇄 및 β쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터와 같은, 복수의 단백질 혹은 펩티드쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터로, 피키아속 효모의 하나인 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)를 형질 전환하여, 얻어진 형질 전환체를 배지 중에서 배양함으로써, 인간 헤모글로빈 등의 각종 단백질 혹은 펩티드, 특히 헤테로올리고머 단백질 등을 높은 수량으로 회수하는 데에 성공하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that DNAs encoding a plurality of proteins or peptide chains, such as expression vectors containing DNAs encoding α and β chains of human hemoglobin, are contained. As an expression vector, Pichia pastoris , one of the genes of the genus Pichia , is transformed, and the obtained transformant is cultured in a medium, so that various proteins or peptides such as human hemoglobin, especially heterooligomeric proteins, etc., are produced. It succeeded in collect | recovering and came to complete this invention.

즉, 본 발명은, That is, the present invention,

(1) 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터, 및 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터로 형질 전환된 피키아속 효모를 배지 중에서 배양하고, 얻어지는 배양물로부터 인간 헤모글로빈을 회수하는 것을 포함하는, 기능적인 재조합 인간 헤모글로빈의 제조 방법;(1) an expression vector containing DNA encoding a human hemoglobin α chain under the control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast, and a human hemoglobin β chain under the control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast A method for producing a functional recombinant human hemoglobin, comprising culturing a Pichia yeast transformed with an expression vector containing a DNA to be cultured in a medium and recovering human hemoglobin from the obtained culture;

(2) 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 동일 벡터 상에 있는, 상기 (1)에 기재한 방법; (2) the method according to the above (1), wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are on the same vector;

(3) 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 전사 방향의 상류측에 있는, 상기 (2)에 기재한 방법; (3) the method according to the above (2), wherein the DNA encoding the human hemoglobin β chain is located upstream in the transcription direction;

(4) 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드 하는 DNA가 별개의 프로모터의 제어 하에 있는, 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재한 방법; (4) the method according to any one of (1) to (3) above, wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are under the control of a separate promoter;

(5) 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 알코올옥시다제1 프로모터의 제어 하에 있는, 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재한 방법; (5) The method according to any one of (1) to (4) above, wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are under the control of the alcohol oxidase 1 promoter;

(6) 형질 전환된 피키아속 효모를 메탄올을 단일 탄소원으로 하는 액체 배지 중에서 배양하는, 상기 (5)에 기재한 방법; (6) the method according to the above (5), wherein the transformed Pichia yeast is cultured in a liquid medium containing methanol as a single carbon source;

(7) 배양이 유가 배양인, 상기 (6)에 기재한 방법; (7) The method according to the above (6), wherein the culture is a fed-batch culture;

(8) 피키아속 효모가 피키아 파스토리스인, 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재한 방법; 및(8) The method according to any one of (1) to (7), wherein the Pichia yeast is Pichia pastoris; And

(9) 전사 방향의 상류측에서부터, 알코올옥시다제1 프로모터, 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA, 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터, 알코올옥시다제1 프로모터, 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터의 순으로 포함하는 발현 벡터(9) From the upstream side of the transcription direction, DNA encoding the alcohol oxidase 1 promoter, DNA encoding human hemoglobin β chain, terminator capable of functioning in Pichia yeast, alcohol oxidase 1 promoter, DNA encoding human hemoglobin α chain, and Expression vectors containing terminators that can function in Pichia yeast

를 제공한다. To provide.

본 발명은 또한, The present invention also provides

(10) 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 복수의 단백질을 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터의 제조 방법으로서, 상기 복수의 단백질 중 하나를 코드하는 DNA와 벡터를 결찰할 때에, 벡터의 탈인산화 처리를 하지 않고서 결찰 반응을 행하는 것을 특징으로 하는 방법; (10) A method for producing an expression vector containing DNA encoding a plurality of proteins under the control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast, wherein when ligating the vector and the DNA encoding one of the plurality of proteins, A ligation reaction is performed without dephosphorylation of the vector;

(11) (i) 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 1 이상의 단백질을 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터로서, 상기 프로모터 및 상기 DNA의 내부 이외에서 상기 발현 벡터를 1곳 절단할 수 있는 제한 효소에 의해 소화되고, 또한 이에 따라 생긴 양 말단이 탈인산화되어 있지 않은 발현 벡터를 제공하고, (ii) 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 다른 단백질을 코드하는 DNA로서, 양 말단이 상기 (i)의 발현 벡터의 말단과 상보적인 DNA를 제공하고, (iii) 상기 (i)의 발현 벡터와 상기 (ii)의 DNA와의 결찰 반응을 행하는 것을 특징으로 하는, 상기 (10)에 기재한 방법; (I) an expression vector containing DNA encoding at least one protein under the control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast, wherein said expression vector is cleaved at one place other than inside said promoter and said DNA; As a DNA encoding another protein under the control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast, which provides an expression vector that is digested by a restriction enzyme which is capable of functioning and whose resulting both ends are not dephosphorylated. Wherein both ends provide DNA complementary to the ends of the expression vector of (i), and (iii) the ligation reaction between the expression vector of (i) and the DNA of (ii) is performed. The method described in 10);

(12) 상기 (10) 또는 (11)에 기재한 방법에 의해 얻어지는 발현 벡터로 형질 전환된 피키아속 효모를 배지 중에서 배양하여, 얻어지는 배양물로부터 상기 복수의 단백질을 회수하는 것을 포함하는, 재조합 단백질의 제조 방법; (12) A recombinant protein comprising recovering the plurality of proteins from a culture obtained by culturing Pichia yeast transformed with the expression vector obtained by the method described in the above (10) or (11) in a medium. Method of preparation;

(13) 상기 복수의 단백질이 배양물 중에서 중합하여, 기능적인 단백질 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는, 상기 (12)에 기재한 방법(13) The method according to the above (12), wherein the plurality of proteins are polymerized in a culture to form a functional protein complex.

등도 제공한다. And so on.

본 발명의 방법에 의해 제공되는 인간 헤모글로빈은 피키아속 효모를 숙주로 하여 유전자 재조합 기술에 의해서 제조된 것이기 때문에, 혈액 유래 제제 특유의 문제인 미지 바이러스의 혼입 등의 우려가 없어, 인체 등에 안전하게 사용할 수 있다. 또한, 피키아속 효모를 이용함으로써, 인간 헤모글로빈을 대량으로 생산할 수 있고, 또 천연형과 같은 기능, 성질을 갖고 있으므로, 인체 등에 투여하더라도 부 작용 등의 영향이 적다. Since the human hemoglobin provided by the method of the present invention is produced by genetic recombinant technology using Pichia yeast as a host, there is no fear of incorporation of unknown virus, which is a problem peculiar to blood-derived products, and can be used safely in the human body. . In addition, by using Pichia yeast, a large amount of human hemoglobin can be produced and have the same function and properties as the natural type.

본 발명에서 이용되는 인간 헤모글로빈 α쇄(이하, 「Hbα」라고 약기하는 경우가 있음)를 코드하는 DNA로서는, 서열 번호 2로 나타내어지는 아미노산 서열과 동일하거나 혹은 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 코드하는 염기 서열을 포함하는 DNA를, 또한, 인간 헤모글로빈 β쇄(이하, 「Hbβ」라고 약기하는 경우가 있음)를 코드하는 DNA로서는, 서열 번호 4로 나타내어지는 아미노산 서열과 동일하거나 혹은 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 코드하는 염기 서열을 포함하는 DNA를 각각 들 수 있다.As the DNA encoding the human hemoglobin α chain (hereinafter sometimes abbreviated as “Hbα”) used in the present invention, a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is used. DNA encoding the human hemoglobin β chain (hereinafter sometimes abbreviated as “Hbβ”) is a DNA containing an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. And DNAs each containing a nucleotide sequence.

서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열로서는, 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 약 80% 이상, 바람직하게는 약 90% 이상, 더욱 바람직하게는 약 95% 이상, 특히 바람직하게는 약 97% 이상의 상동성을 갖는 아미노산 서열 등을 들 수 있다. 여기서 「상동성」이란, 당해 기술 분야에서 공지된 수학적 알고리즘을 이용하여 2개의 아미노산 서열을 정렬시킨 경우의, 최적의 정렬(바람직하게는, 그 알고리즘은 최적의 정렬을 위해서 서열의 한쪽 혹은 양쪽에 갭을 도입하는 것을 고려할 수 있는 것임)에 있어서의, 오버랩하는 전체 아미노산 잔기에 대한 동일 아미노산 및 유사 아미노산 잔기의 비율(%)을 의미한다. 「유사 아미노산」이란 물리화학적 성질에 있어서 유사한 아미노산을 의미하며, 예컨대 방향족 아미노산(Phe, Trp, Tyr), 지방족 아미노산(Ala, Leu, Ile, Val), 극성 아미노산(Gln, Asn), 염기성 아 미노산(Lys, Arg, His), 산성 아미노산(Glu, Asp), 수산기를 갖는 아미노산(Ser, Thr), 측쇄가 작은 아미노산(Gly, Ala, Ser, Thr, Met) 등의 같은 그룹으로 분류되는 아미노산을 들 수 있다. 이러한 유사 아미노산에 의한 치환은 단백질의 표현형에 변화를 가져오지 않는(즉, 보존적 아미노산 치환임) 것이 예측된다. 보존적 아미노산 치환의 구체적인 예는 당해 기술 분야에서 주지이며, 여러 문헌에 기재되어 있다(예컨대, Bowie 등, Science, 247: 1306-1310 (1990) 참조). As an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4), at least about 80%, preferably about 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4), More preferably about 95% or more, particularly preferably about 97% or more, amino acid sequences and the like. As used herein, "homology" refers to an optimal alignment in which two amino acid sequences are aligned using a mathematical algorithm known in the art (preferably, the algorithm is applied to one or both sides of the sequence for optimal alignment). The ratio of the same amino acid residue to the total amino acid residues overlapping with respect to the overlapping total amino acid residues (%) in the gap). "Amino acid" means similar amino acids in physical and chemical properties, such as aromatic amino acids (Phe, Trp, Tyr), aliphatic amino acids (Ala, Leu, Ile, Val), polar amino acids (Gln, Asn), basic amino acids Amino acids classified into the same group (Lys, Arg, His), acidic amino acids (Glu, Asp), amino acids having a hydroxyl group (Ser, Thr), and small side chain amino acids (Gly, Ala, Ser, Thr, Met) Can be mentioned. Substitution by such analogous amino acids is expected to result in no change in the phenotype of the protein (ie, conservative amino acid substitutions). Specific examples of conservative amino acid substitutions are well known in the art and described in various documents (see, eg, Bowie et al., Science, 247: 1306-1310 (1990)).

본 명세서에 있어서의 아미노산 서열의 상동성은, 상동성 계산 알고리즘 NCBI BLAST(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)를 이용하여, 이하의 조건(기대치=10; 갭을 허용함; 매트릭스=BLOSUM62; 필터링=OFF)으로 계산할 수 있다. 아미노산 서열의 상동성을 결정하기 위한 다른 알고리즘으로서는, 예컨대 Karlin 등의 문헌[Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993)]에 기재된 알고리즘[이 알고리즘은 NBLAST 및 XBLAST 프로그램(version 2.0)에 포함되어 있음(Altschul 등, Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997))], Needleman 등, J. Mol. Biol., 48: 444-453 (1970)에 기재된 알고리즘[이 알고리즘은 GCG 소포트웨어 패키지 중의 GAP 프로그램에 포함되어 있음], Myers 및 Miller, CABIOS, 4: 11-17 (1988)에 기재된 알고리즘[이 알고리즘은 CGC 서열 정렬 소프트웨어 패키지의 일부인 ALIGN 프로그램(version 2.0)에 포함되어 있음], Pearson 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988)에 기재된 알고리즘[이 알고리즘은 GCG 소프트웨어 패키지 중의 FASTA 프로그램에 포함되어 있음] 등을 들 수 있으며, 이들도 마찬가지로 바람직하게 이용될 수 있다. Homology of the amino acid sequence in the present specification, using the homology calculation algorithm NCBI BLAST (National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool), the following conditions (expected value = 10; allow gap; matrix = BLOSUM62; Filtering = OFF). Other algorithms for determining homology of amino acid sequences include, for example, Karlin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993), which is included in the NBLAST and XBLAST programs (version 2.0) (Altschul et al., Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997)), Needleman et al., J. Mol. Algorithm described in Biol., 48: 444-453 (1970), which is included in the GAP program in the GCG software package, and in Myers and Miller, CABIOS, 4: 11-17 (1988). Algorithms are included in the ALIGN program (version 2.0) which is part of the CGC sequence alignment software package], Pearson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988), which algorithm is included in the FASTA program in the GCG software package, and the like, and these may likewise be preferably used.

보다 바람직하게는, 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열이란, 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 약 80% 이상, 바람직하게는 약 90% 이상, 더욱 바람직하게는 약 95% 이상, 특히 바람직하게는 약 97% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열이다.More preferably, the amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4) is about 80% or more, preferably at least about the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4). At least about 90%, more preferably at least about 95%, particularly preferably at least about 97%.

서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 함유하는 단백질이란, 상기한 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열과 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 포함하고, 또한 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열을 포함하는 단백질과 실질적으로 동질의 활성을 갖는 단백질을 의미한다. A protein containing an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4) includes an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4) described above. And a protein having substantially the same activity as the protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4).

실질적으로 동질의 활성이란, 인간 헤모글로빈의 생리 활성, 예컨대 산소 등의 가스 분자를 운반하는 활성 등을 들 수 있다. 「실질적으로 동질」이란, 이들 활성이 정성적으로 같음을 의미한다. 따라서, 산소 운반능 등의 활성은 동등(예컨대, 약 0.5배∼약 2배)한 것이 바람직하지만, 이들 활성의 정도나 단백질의 분자량 등의 양적 요소는 다르더라도 좋다.Substantially homogeneous activity includes the physiological activity of human hemoglobin, for example, the activity of carrying gas molecules such as oxygen, and the like. "Substantially homogeneous" means that these activities are qualitatively the same. Therefore, it is preferable that the activities such as the oxygen transporting ability are equivalent (for example, about 0.5 to about 2 times), but the quantitative factors such as the degree of these activities and the molecular weight of the protein may be different.

산소 운반능 등의 활성(예컨대, 자동 산화율 상수, 산소 친화성, 협동성 등)의 측정은 자체 공지의 방법, 예컨대 일본 특허 공표 2004-500871에 기재된 방법 등에 준하여 행할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.The measurement of the activity (for example, automatic oxidation rate constant, oxygen affinity, cooperativeness, etc.) such as oxygen transport ability can be performed according to a method known per se, for example, the method described in Japanese Patent Publication No. 2004-500871, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에서 이용되는 Hbα(또는 Hbβ)에는 예컨대, (1) 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열 중 1 또는 2개 이상(바람직하 게는 1∼30개 정도, 보다 바람직하게는 1∼10개 정도, 한층 더 바람직하게는 1∼수(2, 3, 4 혹은 5)개)의 아미노산이 결실된 아미노산 서열, (2) 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열에 1 또는 2개 이상(바람직하게는 1∼30개 정도, 보다 바람직하게는 1∼10개 정도, 한층 더 바람직하게는 1∼수(2, 3, 4 혹은 5)개)의 아미노산이 부가된 아미노산 서열, (3) 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열에 1 또는 2개 이상(바람직하게는 1∼30개 정도, 보다 바람직하게는 1∼10개 정도, 한층 더 바람직하게는 1∼수(2, 3, 4 혹은 5)개)의 아미노산이 삽입된 아미노산 서열, (4) 서열 번호 2(또는 서열 번호 4)로 나타내어지는 아미노산 서열 중 1 또는 2개 이상(바람직하게는 1∼30개 정도, 보다 바람직하게는 1∼10개 정도, 한층 더 바람직하게는 1∼수(2, 3, 4 혹은 5)개)의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 아미노산 서열, 또는 (5) 이들을 조합시킨 아미노산 서열을 함유하는 단백질 등도 포함된다. In addition, Hbα (or Hbβ) used in the present invention includes, for example, (1) one or two or more (preferably about 1 to 30 or more) amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4). Preferably an amino acid sequence of about 1 to 10, more preferably 1 to several (2, 3, 4 or 5) amino acids deleted, (2) represented by SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4) One or two or more amino acids (preferably between about 1 and 30, more preferably between 1 and 10, and even more preferably between 1 and 2 (2, 3, 4 or 5)) in the amino acid sequence 1 or 2 or more (preferably about 1 to 30, more preferably about 1 to 10, and even more) the amino acid sequence represented by this added amino acid sequence and (3) SEQ ID NO: 2 (or SEQ ID NO: 4). More preferably, amino acid sequence in which 1 to 2 (2, 3, 4 or 5) amino acids are inserted, (4) SEQ ID NO: 2 ( Is one or two or more (preferably about 1 to 30, more preferably about 1 to 10, and still more preferably 1 to 2 (2, 3, 4) of the amino acid sequence represented by SEQ. Or a protein containing an amino acid sequence in which 5) amino acids are substituted with another amino acid, or (5) an amino acid sequence combining these amino acids.

상기한 바와 같이 아미노산 서열이 삽입, 결실 또는 치환되어 있는 경우, 그 삽입, 결실 또는 치환의 위치는 단백질의 활성이 유지되는 한 특별히 한정되지 않는다. When the amino acid sequence is inserted, deleted or substituted as described above, the position of the insertion, deletion or substitution is not particularly limited as long as the activity of the protein is maintained.

본 발명에 있어서의 인간 헤모글로빈은, 성인 헤모글로빈(HbA1)뿐만 아니라, α쇄와 δ쇄가 결부된 HbA2나 α쇄와 γ쇄가 결부된 태아 헤모글로빈(HbF) 등도 포함하는 의미로 이용된다. 따라서, HbA2나 HbF의 제조에 있어서는, β쇄 대신에 δ쇄나 γ쇄를 코드하는 DNA가 이용된다. δ쇄의 아미노산 서열 및 염기 서열은, 예컨대 GenBank 수탁 번호 NP_000510 및 NM_000519로 등록되어 있다. 한편, γ쇄의 아미노산 서열 및 염기 서열은, 예컨대 GenBank 수탁 번호 NP_000550 및 NM_000559로 등록되어 있다. Human hemoglobin in the present invention is used not only in adult hemoglobin (HbA1), but also in the sense of including HbA2 in which the α chain and the δ chain are combined, and fetal hemoglobin (HbF) in which the α and γ chains are combined. Therefore, in the production of HbA2 or HbF, DNA encoding the δ or γ chain is used instead of the β chain. The amino acid sequence and base sequence of the δ chain are registered, for example, in GenBank Accession Nos. NP_000510 and NM_000519. On the other hand, the amino acid sequence and base sequence of the γ chain are registered, for example, under GenBank accession numbers NP_000550 and NM_000559.

Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA로서는, 인간 게놈 DNA, 성인의 Hbα(및/또는 Hbβ) 생산 세포(예컨대, 적혈구 등) 유래의 cDNA, 합성 DNA 등을 들 수 있다. Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 게놈 DNA 및 cDNA는 그 생산 세포 혹은 조직(예컨대, 혈액 등)으로부터 조제한 게놈 DNA 획분 및 전체 RNA 혹은 mRNA 획분을 각각 주형으로서 이용하여, 폴리머라제 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction; 이하, 「PCR법」이라고 약칭함) 및 역전사효소-PCR(Reverse Transcriptase-PCR; 이하, 「RT-PCR법」이라고 약칭함)에 의해서 직접 증폭시킬 수도 있다. 혹은, Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 게놈 DNA 및 cDNA는 상기한 세포ㆍ조직으로부터 조제한 게놈 DNA 및 전체 RNA 혹은 mRNA의 단편을 적당한 벡터 속에 삽입하여 조제되는 게놈 DNA 라이브러리 및 cDNA 라이브러리로부터, 콜로니 혹은 플라크 하이브리드화법 또는 PCR법 등에 의해 각각 클로닝할 수도 있다. 라이브러리에 사용하는 벡터는 박테리오파지, 플라스미드, 코스미드, 파지미드 등 어느 것이라도 좋다. Examples of the DNA encoding Hbα (or Hbβ) include human genomic DNA, adult cDNA derived from Hbα (and / or Hbβ) producing cells (eg, red blood cells, etc.), synthetic DNA, and the like. Genomic DNA and cDNA encoding Hbα (or Hbβ) are used as genomic DNA fractions prepared from their producing cells or tissues (e.g., blood) and total RNA or mRNA fractions as templates, respectively, to polymerase chain reaction. (Hereinafter, abbreviated as "PCR method") and reverse transcriptase-PCR (hereinafter, abbreviated as "RT-PCR method"). Alternatively, genomic DNA and cDNA encoding Hbα (or Hbβ) can be colonized or plaqued from genomic DNA libraries and cDNA libraries prepared by inserting genomic DNA prepared from the cells and tissues described above and fragments of whole RNA or mRNA into appropriate vectors. It can also be cloned, respectively, by a hybridization method, PCR method, etc. The vector used for the library may be any of bacteriophage, plasmid, cosmid, and phagemid.

Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA로서는, 예컨대 서열 번호 1(또는 서열 번호 3)로 나타내어지는 염기 서열을 함유하는 DNA, 또는 서열 번호 1(또는 서열 번호 3)로 나타내어지는 염기 서열과 엄격한(stringent) 조건 하에서 하이브리드화하는 염기 서열을 함유하고, 상기한 Hbα(또는 Hbβ)와 실질적으로 동질의 활성(예컨대, 산소 운반능 등)을 갖는 단백질을 코드하는 DNA 등을 들 수 있다. As the DNA encoding Hbα (or Hbβ), for example, DNA containing the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (or SEQ ID NO: 3), or stringent with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (or SEQ ID NO: 3) And DNA encoding a protein containing a base sequence that hybridizes under the conditions and having substantially the same activity (for example, oxygen transport ability) as the above-described Hbα (or Hbβ).

서열 번호 1(또는 서열 번호 3)로 나타내어지는 염기 서열과 엄격한 조건 하 에서 하이브리드화할 수 있는 DNA로서는, 예컨대 서열 번호 1(또는 서열 번호 3)로 나타내어지는 염기 서열과 약 70% 이상, 바람직하게는 약 80% 이상, 더욱 바람직하게는 약 90% 이상, 특히 바람직하게는 약 95% 이상의 상동성을 갖는 염기 서열을 함유하는 DNA 등이 이용된다. As DNA that can hybridize under stringent conditions with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (or SEQ ID NO: 3), for example, about 70% or more of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (or SEQ ID NO: 3), preferably DNA containing a base sequence having at least about 80%, more preferably at least about 90%, particularly preferably at least about 95% homology, and the like are used.

본 명세서에 있어서의 염기 서열의 상동성은, 상동성 계산 알고리즘 NCBI BLAST(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)를 이용하여, 이하의 조건(기대치=10; 갭을 허용함; 필터링=ON; 매치 스코어=1; 미스매치 스코어=-3)으로 계산할 수 있다. 염기 서열의 상동성을 결정하기 위한 다른 알고리즘으로서는, 상기한 아미노산 서열의 상동성 계산 알고리즘을 마찬가지로 바람직하게 예시할 수 있다.Homology of the base sequence in the present specification, using the homology calculation algorithm NCBI BLAST (National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool), the following conditions (expected value = 10; allow gap; filtering = ON; Match score = 1; mismatch score = -3). As another algorithm for determining the homology of the nucleotide sequence, the above-described homology calculation algorithm of the amino acid sequence can be preferably exemplified.

하이브리드화는 자체 공지의 방법 혹은 그것에 준하는 방법, 예컨대 몰리큘러 클로닝(Molecular Cloning) 제2판(J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)에 기재된 방법 등에 따라서 행할 수 있다. 또한, 시판되는 라이브러리를 사용하는 경우, 하이브리드화는 첨부된 사용 설명서에 기재된 방법에 따라서 행할 수 있다. 하이브리드화는 바람직하게는 엄격한 조건에 따라서 행할 수 있다. Hybridization can be carried out according to a method known per se or a method equivalent thereto, such as the method described in Molecular Cloning Second Edition (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989). In addition, when using a commercially available library, hybridization can be performed in accordance with the method as described in the attached instruction manual. Hybridization can be performed preferably under stringent conditions.

고도로 엄격한 조건으로서는, 예컨대 6×SSC(염화나트륨/시트르산나트륨) 중 45℃에서의 하이브리드화 반응 후, 0.2×SSC/0.1% SDS 중 65℃에서의 1회 이상의 세정 등을 들 수 있다. 당업자는, 하이브리드화 용액의 염 농도, 하이브리드화 반응의 온도, 프로브 농도, 프로브의 길이, 미스매치의 수, 하이브리드화 반응의 시 간, 세정액의 염 농도, 세정의 온도 등을 적절하게 변경함으로써, 원하는 엄격도로 용이하게 조절할 수 있다. As highly stringent conditions, the hybridization reaction at 45 degreeC in 6xSSC (sodium chloride / sodium citrate), for example, 1 time of washing at 65 degreeC in 0.2xSSC / 0.1% SDS, etc. are mentioned. Those skilled in the art can appropriately change the salt concentration of the hybridization solution, the temperature of the hybridization reaction, the probe concentration, the length of the probe, the number of mismatches, the time of the hybridization reaction, the salt concentration of the cleaning solution, the temperature of the cleaning, and the like, It can be easily adjusted to the desired stringency.

Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA는, Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 염기 서열의 일부분을 갖는 합성 DNA 프라이머를 이용하여 PCR법에 의해서 증폭시키거나, 또는 적당한 발현 벡터에 삽입된 DNA를 Hbα(또는 Hbβ)의 일부 혹은 전체 영역을 코드하는 DNA 단편 혹은 합성 DNA를 표지한 것과 하이브리드화함으로써 클로닝할 수 있다. DNA encoding Hbα (or Hbβ) is amplified by PCR using synthetic DNA primers having a portion of the nucleotide sequence encoding Hbα (or Hbβ), or DNA inserted into a suitable expression vector is expressed by Hbα ( Alternatively, the DNA fragment can be cloned by hybridizing a DNA fragment or a synthetic DNA encoding a part or entire region of Hbβ).

Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA는, 상기한 바와 같이 인간의 게놈 DNA 혹은 RNA(cDNA)로부터 취득할 수 있는데, 화학적으로 DNA쇄를 합성하거나, 혹은 합성한 일부 오버랩하는 올리고 DNA 단쇄를 PCR법을 이용하여 접속함으로써, Hbα(또는 Hbβ)의 전장을 코드하는 DNA를 구축하는 것도 가능하다. 화학 합성 혹은 PCR법과의 조합으로 전장 DNA를 구축하는 것의 이점은, 그 유전자를 도입하는 숙주에 맞춰 사용 코돈을 유전자 전장에 걸쳐 설계할 수 있다는 점에 있다. 동일한 아미노산을 코드하는 복수의 코돈은 균일하게 사용되는 것은 아니며, 생물종에 따라서 그 사용 빈도가 다르다. 일반적으로 어느 생물종에 있어서 고발현되는 유전자에 함유되는 코돈은 그 생물종에 있어서 사용 빈도가 높은 코돈을 많이 함유하고 있고, 반대로 발현량이 낮은 유전자는 사용 빈도가 낮은 코돈의 존재가 병목으로 되어 고발현을 방해하고 있는 예가 적지 않다. 이종 유전자를 발현시킴에 있어서, 그 유전자 서열을 숙주 생물에 있어서 사용 빈도가 높은 코돈으로 치환함으로써 그 이종 단백질 발현량이 증대된 예는 지금까지 다수 보고되어 있으며, 이러한 사용 코돈의 개변은 이종 유전자 발현량의 증대에 효과가 있다고 기대된다.The DNA encoding Hbα (or Hbβ) can be obtained from human genomic DNA or RNA (cDNA) as described above, and chemically synthesizes DNA strands or partially overlaps oligo DNA single strands synthesized by PCR. By connecting using, it is also possible to construct DNA encoding the full length of Hbα (or Hbβ). The advantage of constructing full-length DNA in combination with chemical synthesis or PCR is that the codon can be designed over the full length of the gene for the host into which the gene is introduced. A plurality of codons encoding the same amino acid are not used uniformly and their frequency of use varies depending on the species. In general, codons contained in genes that are highly expressed in a certain species contain a lot of codons with a high frequency of use, whereas genes with low expression levels are a bottleneck due to the presence of a low frequency of use. There are many examples that hinder expression. In expressing heterologous genes, there have been many reports of increased heterologous protein expression levels by replacing the gene sequence with codons frequently used in host organisms. It is expected to be effective in increasing the

상기한 이유로, Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA는 그것이 도입되는 피키아속 효모에 의해 알맞은 코돈(즉, 해당 숙주에 있어서 사용 빈도가 높은 코돈)으로 개변할 수 있다. 각 피키아속 효모의 코돈 사용 빈도는 그 숙주의 게놈 서열 상에 존재하는 전체 유전자에 있어서의 각 코돈이 사용되는 비율로 정의되며, 예를 들면 1000 코돈당 사용 횟수로 나타낸다. 또한 코돈 사용 빈도는, 그 전체 게놈 서열이 해명되어 있지 않은 생물에 있어서는 대표적인 복수 유전자의 서열로부터 근사적으로 산출하는 것도 가능하다. 재조합하고자 하는 피키아속 효모에 있어서의 코돈 사용 빈도의 데이터는, 예컨대 (재) 가즈사 DNA 연구소의 홈페이지에 공개되어 있는 유전 암호 사용 빈도 데이터베이스(http://www.kazusa.or.jp/codon/index.html)를 이용할 수 있으며, 또는 각 피키아속 효모에 있어서의 코돈 사용 빈도를 기재한 문헌을 참조하더라도 좋고, 혹은 사용하는 피키아속 효모의 코돈 사용 빈도 데이터를 스스로 결정하더라도 좋다. 입수한 데이터와 도입하고자 하는 유전자 서열을 참조하여, 유전자 서열에 이용되고 있는 코돈 중에서 숙주 효모에 있어서 사용 빈도가 낮은 것을, 동일한 아미노산을 코드하는 사용 빈도가 높은 코돈으로 치환하면 된다.For the above reasons, DNA encoding Hbα (or Hbβ) can be transformed into suitable codons (ie, high frequency of use in the host) by the Pichia yeast into which it is introduced. The codon usage of each Pichia yeast is defined as the rate at which each codon is used in the total genes present on the host's genomic sequence, for example expressed as the number of uses per 1000 codons. The codon usage frequency can also be calculated approximately from the sequence of a plurality of representative genes in an organism in which the entire genome sequence is not elucidated. Codon usage data in Pichia yeast to be recombined is, for example, a genetic code usage frequency database (http://www.kazusa.or.jp/codon/) published on the homepage of the Kazusa DNA Research Institute. index.html) may be used, or a document describing the codon usage frequency in each Pichia yeast may be referred to, or the codon usage data of the Pichia yeast to be used may be determined by itself. With reference to the obtained data and the gene sequence to be introduced, the codons used in the gene sequence may be replaced with a codon having a high frequency of use for the same amino acid.

화학적으로 DNA쇄를 합성하거나, 혹은 합성한 일부 오버랩하는 올리고 DNA 단쇄를 PCR법을 이용하여 접속함으로써, Hbα(또는 Hbβ)의 전장을 코드하는 DNA를 구축하는 것의 다른 이점으로서, 그 후의 발현 벡터의 구축을 쉽게 한다고 하는 점을 들 수 있다. 예컨대, 후술하는 실시예에 있어서는, 제한 효소 BamH I 및 Bgl II 소화에 의해 생기는 점착 말단의 상보성을 이용하여 Hbβ의 발현 카세트와 Hbα의 발현 카세트를 탠덤하게 연결하고 있다(도 1 참조. 한편, 이러한 점착 말단의 상보성을 이용하면, 다수 카피의 발현 카세트를 반복하여 탠덤하게 벡터 내에 삽입할 수 있음). 그 때문에, Hbα를 코드하는 DNA 및 Hbβ를 코드하는 DNA는 BamH I 인식 부위를 포함하지 않는 것이 바람직하지만, 예컨대, NCBI 데이터베이스에 GenBank 수탁 번호 NM_000518로서 등록되어 있는 Hbβ cDNA는 347∼352번 위치에 있어서 BamH I 인식 부위(GGATCC)를 갖는다. 한편, 서열 번호 3에 나타내어지는 염기 서열에서는, 대응하는 부분(염기 번호 297∼302)의 염기 서열은 TGACCC이며, BamH I 인식 부위를 포함하지 않도록 변이가 도입되어 있다. 또한, 후술하는 실시예에서는, Hbα를 코드하는 DNA 및 Hbβ를 코드하는 DNA를, 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터와 터미네이터 사이에 삽입하여 발현 카세트를 구축하기 위해서, EcoR I 인식 서열을 Hbα를 코드하는 DNA 및 Hbβ를 코드하는 DNA의 양단에 부가하고 있다(도 2 참조). 그 때문에, Hbα를 코드하는 DNA 및 Hbβ를 코드하는 DNA는 EcoR I 인식 부위를 포함하지 않는 것이 바람직하지만, 예컨대, NCBI 데이터베이스에 GenBank 수탁 번호 NM_000518로서 등록되어 있는 Hbβ cDNA는, 414∼419번 위치에 있어서 EcoR I 인식 부위(GAATTC)를 갖는다. 한편, 서열 번호 3에 나타내어지는 염기 서열에서는, 대응하는 부분(염기 번호 370∼375)의 염기 서열은 GAGTTT이며, EcoR I 인식 부위를 포함하지 않도록 변이가 도입되어 있다. 이와 같이 단백질 코드 서열 내의 제한 효소 인식 부위를 개변하는 경우, 코돈의 축중(縮重)을 이용하여 Hbα(또는 Hbβ)의 아미노산 서열을 변화시키지 않도록 염기를 치환하는 것이 바람직하다. As a further advantage of constructing DNA encoding the full length of Hbα (or Hbβ) by chemically synthesizing the DNA chain or connecting the partially overlapping oligo DNA single chain by PCR method, the subsequent expression vector This makes it easy to build. For example, in the examples described below, the expression cassettes of Hbβ and the expression cassettes of Hbα are tangentially connected by using the complementarity of the adhesion ends generated by restriction enzymes BamH I and Bgl II digestion (see FIG. 1). Using complementarity of the sticky ends, multiple copies of the expression cassette can be repeatedly inserted into the vector in tandem. Therefore, the DNA encoding Hbα and the DNA encoding Hbβ preferably do not include a BamH I recognition site. For example, Hbβ cDNA registered as GenBank accession number NM_000518 in the NCBI database is located at positions 347-352. Has a BamH I recognition site (GGATCC). On the other hand, in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3, the nucleotide sequence of the corresponding moiety (base numbers 297 to 302) is TGACCC, and a mutation is introduced so as not to include the BamH I recognition site. In addition, in the Examples described later, in order to construct an expression cassette by inserting DNA encoding Hbα and DNA encoding Hbβ between a promoter and a terminator that can function in Pichia yeast, an EcoR I recognition sequence is used to construct an Hbα. The DNA to be encoded and Hbβ are added to both ends of the DNA to be encoded (see FIG. 2). Therefore, the DNA encoding Hbα and the DNA encoding Hbβ preferably do not include an EcoR I recognition site. However, for example, Hbβ cDNA registered as GenBank accession number NM_000518 in the NCBI database is located at positions 414 to 419. In EcoR I recognition site (GAATTC). On the other hand, in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3, the nucleotide sequence of the corresponding moiety (base numbers 370 to 375) is GAGTTT, and a mutation is introduced so as not to include the EcoR I recognition site. When modifying the restriction enzyme recognition site in the protein code sequence in this manner, it is preferable to replace the base so as not to change the amino acid sequence of Hbα (or Hbβ) by using the codon weight.

상기한 바와 같이 하여 클로닝된 DNA는 목적에 따라서 그대로 또는 원하는 바대로 제한 효소로 소화하거나, 링커를 부가한 후에 사용할 수 있다. 상기 DNA는 그 5' 말단측에 번역 개시 코돈으로서의 ATG를 지니고, 또한 3' 말단측에는 번역 종지 코돈으로서의 TAA, TGA 또는 TAG를 갖고 있더라도 좋다. 이들 번역 개시 코돈이나 번역 종지 코돈은 적당한 합성 DNA 어댑터를 이용하여 부가할 수 있다. DNA cloned as described above can be used as it is, or as desired, after digestion with a restriction enzyme or after addition of a linker. The DNA may have ATG as a translation start codon on its 5 'end side and TAA, TGA or TAG as a translation end codon on its 3' end side. These translation start codons and translation end codons can be added using a suitable synthetic DNA adapter.

Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터는, 예컨대 상기한 바와 같이 하여 클로닝한 Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA 단편을 제한 효소 및 DNA 리가제를 이용하여, 적당한 발현 벡터 중의 프로모터의 하류에 연결함으로써 제조할 수 있다. An expression vector containing DNA encoding Hbα (or Hbβ) is a promoter in an appropriate expression vector using, for example, a DNA fragment encoding Hbα (or Hbβ) cloned as described above using restriction enzymes and DNA ligase. It can be produced by connecting downstream.

이용되는 벡터는 피키아속 효모의 균체 내에서 자율적으로 복제되거나 효모 게놈 내에 삽입됨으로써 유전적으로 안정적으로 유지되는 것이라면 특별히 제한은 없다. 자율 복제 가능한 벡터로서, 예컨대 YEp 벡터, YRp 벡터, YCp 벡터 등을 들 수 있다. 또한, 효모 게놈 내에 삽입될 수 있는 벡터로서는 예컨대 YIp 벡터, YRp 벡터를 들 수 있다. The vector to be used is not particularly limited as long as it is genetically stable by autonomously copying or inserting into the yeast genome of bacteria of the genus Pichia yeast. As a vector which can be autonomously replicated, an YEp vector, a YRp vector, a YCp vector, etc. are mentioned, for example. Moreover, as a vector which can be inserted in a yeast genome, a YIp vector and a YRp vector are mentioned, for example.

피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터로서는, 효모 유래의 프로모터, 예컨대, S. 세레비시아 유래의 PHO5 프로모터, PGK 프로모터, GAP 프로모터, ADH 프로모터 등, P. 파스토리스 유래의 알코올옥시다제(AOX)1 프로모터, AOX2 프로모터, 디히드록시아세톤신타제 프로모터, P40 프로모터, ADH 프로모터, 엽산데히드로게나제 프로모터 등을 들 수 있다. 또한, 상기 효모 유래 프로모터가 유전자 발현 효율이 더욱 향상되도록 수식된 변이형 프로모터, 예컨대 변이형 AOX2(mAOX2) 프로모터[Ohi et al., Mol. Gen. Genet., 243, 489-499 (1994); 일본 특허 공개 평4-299984호 공보] 등이라도 좋다. 바람직하게는, 상기 프로모터는 피키아속 효모의 메탄올 대사계를 이용하도록, 메탄올 혹은 그 대사 중간체의 처리에 필요한 효소 유전자의 프로모터, 예컨대 AOX1 프로모터 및 mAOX2 프로모터 등, 보다 바람직하게는 AOX1 프로모터이다.Examples of promoters capable of functioning in Pichia yeast include promoters derived from yeast, such as PHO5 promoters derived from S. cerevisiae, PGK promoters, GAP promoters, and ADH promoters, such as alcohol oxidases derived from P. pastoris (AOX). 1 promoter, AOX2 promoter, dihydroxyacetone synthase promoter, P40 promoter, ADH promoter, folate dehydrogenase promoter, etc. are mentioned. In addition, mutant promoters, such as mutant AOX2 (mAOX2) promoters, wherein the yeast derived promoter is modified to further improve gene expression efficiency [Ohi et al., Mol. Gen. Genet., 243, 489-499 (1994); Japanese Patent Laid-Open No. 4-299984]. Preferably, the promoter is more preferably an AOX1 promoter, such as promoters of enzyme genes required for the treatment of methanol or its metabolic intermediates, such as the AOX1 promoter and the mAOX2 promoter, to utilize the methanol metabolic system of the Pichia yeast.

본 발명의 Hbα(또는 Hbβ)를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터는 또한 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 전사 종결 서열(터미네이터)(예컨대, AOX1 터미네이터 등), 인핸서 서열, 효모의 선택에 이용할 수 있는 선택 마커 유전자(영양 요구성 유전자, 예컨대, P. 파스토리스 혹은 S. 세레비시아 유래의 HIS4, LEU2, ARG4, URA3 유전자 등, 또는 항생 물질 내성 유전자, 예컨대 시클로헥시미드, G-418, 클로람페니콜, 블레오마이신, 하이그로마이신 등에 대한 내성 유전자 등) 등을 포함하고 있는 것이 바람직하고, 또, 원하면 효모에서 기능할 수 있는 복제 가능 단위를 포함하고 있더라도 좋다. 또한, 상기 벡터의 대량 조제를 위해서, 대장균에서 기능할 수 있는 복제 가능 단위 및 대장균의 선택에 이용할 수 있는 선택 마커 유전자(예컨대, 암피실린이나 테트라사이클린에 대한 내성 유전자 등)를 포함하고 있는 것이 보다 바람직하다. Expression vectors containing the DNA encoding the Hbα (or Hbβ) of the present invention can also be used for the selection of transcription termination sequences (terminators) (eg, AOX1 terminators, etc.), enhancer sequences, and yeast that can function in Pichia yeast. Selectable marker genes (nutrition requirement genes such as HIS4, LEU2, ARG4, URA3 genes from P. pastoris or S. cerevisiae, or antibiotic resistance genes such as cycloheximide, G-418, Genes resistant to chloramphenicol, bleomycin, hygromycin and the like), and the like, and may contain a replicable unit capable of functioning in yeast if desired. In addition, for mass preparation of the vector, it is more preferable to include a selection marker gene (eg, a gene for resistance to ampicillin or tetracycline, etc.) that can be used to select a replicable unit capable of functioning in E. coli and E. coli. Do.

발현 벡터가 효모 게놈 내에 삽입되는 타입의 벡터인 경우, 그 벡터는 상동 재조합에 필요한 효모 게놈과 상동의 서열을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 그와 같은 상동 서열로서는, 전술한 영양 요구성 유전자의 서열을 들 수 있다. 따라서, 바람직한 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 발현 벡터는 영양 요구성 유전자 내에 상기 Hbα(또는 Hbβ)의 발현 카세트(본 명세서에서 「발현 카세트」란 유전자 발현을 가능하게 하는 단위를 의미하며, 프로모터의 제어 하에 단백질 코드 서열이 배치된 것을 최소 단위로 하지만, 바람직하게는 프로모터-단백질 코드 영역-터미네이터로 이루어지는 단위임)가 삽입된 것이다(도 3 참조). When the expression vector is a vector of the type inserted into the yeast genome, the vector preferably further comprises a sequence homologous to the yeast genome necessary for homologous recombination. As such a homologous sequence, the sequence of the above-mentioned nutritive gene is mentioned. Therefore, in one preferred embodiment, the expression vector of the present invention refers to the expression cassette of the Hbα (or Hbβ) in the nutritive gene (herein, "expression cassette" means a unit that enables gene expression, and a promoter The protein code sequence is placed under the control of a minimum unit, but preferably a unit consisting of a promoter-protein code region-terminator is inserted (see FIG. 3).

Hbα의 발현 카세트와 Hbβ의 발현 카세트는 별개의 벡터 상에 담지되더라도 좋고, 동일 벡터 상에 담지되더라도 좋다. 전자의 경우, 2개의 벡터는 다른 선택 마커 유전자를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서는, Hbα의 발현 카세트와 Hbβ의 발현 카세트는 동일 벡터 상에 배치된다. 이 경우, Hbα의 발현 카세트와 Hbβ의 발현 카세트는 어떠한 순서로 배치되더라도 좋다. 예컨대, 역쇄 상에 헤드 투 헤드 혹은 테일 투 테일로 배치되더라도 좋지만, 바람직하게는 동일한 전사 방향으로 배치되고, 보다 바람직하게는 전사 방향의 상류측에서부터, Hbβ의 발현 카세트, Hbα의 발현 카세트의 순으로 배치된다. Hbα를 코드하는 DNA와 Hbβ를 코드하는 DNA가 동일 방향으로 전사되는 경우, 그 전사는 동일 프로모터로부터 모노시스트론(monocistronic)으로 이루어지더라도 좋고, 별개의 프로모터로부터 디시스트론(dicistronic)으로 이루어지더라도 좋다. 모노시스트론으로 전사되는 경우, 발현 벡터는 상류측의 코드 서열의 3'측에 터미네이터를 포함하지 않는다. 또한, 하류측의 코드 서열의 5'측에 내부 리보솜 진입 부위(IRES)를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서는, Hbα를 코드하는 DNA와 Hbβ를 코드하는 DNA의 전사는 별개의 프로모터로 부터 디시스트론으로 이루어진다.The expression cassette of Hbα and the expression cassette of Hbβ may be supported on separate vectors or may be supported on the same vector. In the former case, the two vectors preferably contain different selection marker genes. However, in a preferred embodiment of the present invention, the expression cassette of Hbα and the expression cassette of Hbβ are arranged on the same vector. In this case, the expression cassette of Hbα and the expression cassette of Hbβ may be arranged in any order. For example, although it may be arranged head-to-head or tail-to-tail on the reverse chain, it is preferably arranged in the same transcription direction, and more preferably from the upstream side of the transcription direction, in the order of the expression cassette of Hbβ and the expression cassette of Hbα. Is placed. When DNA encoding Hbα and DNA encoding Hbβ are transcribed in the same direction, the transcription may be made from monocistronic from the same promoter or from diistronic from separate promoters. You may. When transcribed to monocistronic, the expression vector does not include a terminator on the 3 'side of the upstream code sequence. It is also desirable to contain an internal ribosome entry site (IRES) on the 5 'side of the downstream code sequence. However, in a preferred embodiment of the present invention, transcription of the DNA encoding Hbα and the DNA encoding Hbβ consists of disistrones from separate promoters.

본 발명의 특히 바람직한 형태에 있어서는, 전사 방향의 상류측에서부터, AOX1 프로모터, Hbβ를 코드하는 DNA, 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터(바람직하게는 AOX1 터미네이터), AOX1 프로모터, Hbα를 코드하는 DNA 및 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터(바람직하게는 AOX1 터미네이터)의 순으로 함유하는 발현 벡터가 이용된다. In a particularly preferred embodiment of the present invention, from the upstream side of the transcription direction, the AOX1 promoter, the DNA encoding Hbβ, the terminator (preferably AOX1 terminator) capable of functioning in Pichia yeast, the AOX1 promoter, the DNA encoding Hbα And terminators (preferably AOX1 terminators) which can function in Pichia yeast are used.

상기한 Hbβ의 발현 카세트와 Hbα의 발현 카세트가 탠덤하게 연결된 발현 벡터를 구축할 때, 통상, 한쪽의 발현 카세트를 포함하는 발현 벡터의 프로모터의 바로 상류측(Hbα의 발현 카세트를 포함하는 경우) 혹은 터미네이터의 바로 하류측(Hbβ의 발현 카세트를 포함하는 경우)을 적당한 제한 효소를 이용하여 1곳 절단하여 선형화하고(예컨대, 도 2에서는 Hbβ-pAO815를 BamH I을 이용하여 절단함), 동일한 점착 말단(혹은 평활 말단)을 생기게 하는 제한 효소로 처리하여 잘라낸 다른 쪽의 발현 카세트(예컨대, 도 2에서는, Hbα-pAO815로부터 BamH I 및 Bgl II 이중 소화에 의해 Hbα의 발현 카세트를 잘라냄)와 DNA 리가제를 이용하여 결찰한다. 이때, 통상이라면, 벡터측의 자체 결찰을 막을 목적으로, 말단의 탈인산화 처리(예컨대, 송아지 소장 알칼리 포스파타제(CIAP) 처리)를 하지만, 전체의 결찰 효율을 높이기 위해서, 탈인산화 처리를 하지 않는 쪽이 오히려 바람직한 경우가 있다. When constructing an expression vector in which the expression cassette of Hbβ and the expression cassette of Hbα are connected in tandem, it is usually immediately upstream of the promoter of the expression vector including one expression cassette (when the expression cassette of Hbα is included) or Immediately downstream of the terminator (if containing an expression cassette of Hbβ) was linearized by cleavage with one appropriate restriction enzyme (e.g., Hbβ-pAO815 was cleaved with BamH I in FIG. 2) and the same sticky ends The other expression cassette (e.g., in FIG. 2, the Hbα expression cassette is cut by Hamα-pAO815 from BamH I and Bgl II double digestion) and DNA ligase. Ligation using agent. At this time, in general, dephosphorylation treatment (eg, calf small intestinal alkali phosphatase (CIAP) treatment) at the end is performed to prevent self-ligation on the vector side, but in order to increase the overall ligation efficiency, the dephosphorylation treatment is not performed. There is a rather preferable case.

상기한 바와 같이 하여 얻어진 발현 벡터는, 예컨대 컴피턴트 세포법, 프로토플라스트법, 인산칼슘공침법, 폴리에틸렌글리콜법, 리튬법, 일렉트로포레이션법, 마이크로인젝션법, 리포좀융합법, 입자총법(particle gun) 등, 공지의 형질 전환 기술을 이용하여 표적 피키아속 효모 균체 내에 도입할 수 있다.The expression vectors obtained as described above are, for example, the competent cell method, the protoplasm method, the calcium phosphate coprecipitation method, the polyethylene glycol method, the lithium method, the electroporation method, the microinjection method, the liposome fusion method, and the particle total method (particle). known transformation techniques can be introduced into target Pichia yeast cells.

본 발명에서 이용되는 피키아속 효모는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 P. 파스토리스, 피키아 아카시아(Pichia acaciae), 피키아 앙구스타(Pichia angusta), 피키아 아노말라(Pichia anomala), 피키아 캡슐라타(Pichia capsulata), 피키아 시페리(Pichia ciferrii), 피키아 에첼시(Pichia etchellsii), 피키아 파비아니(Pichia fabianii), 피키아 파리노사(Pichia farinosa), 피키아 구이리엘몬디(Pichia guilliermondii), 피키아 이노시토보라(Pichia inositovora), 피키아 쟈디니(Pichia jadinii), 피키아 메타놀리카(Pichia methanolica), 피키아 노르베겐시스(Pichia norvegensis), 피키아 오푸나엔시스(Pichia ofunaensis), 피키아 피누스(Pichia pinus) 등을 들 수 있다. 바람직하게는, P. 파스토리스, 그 중에서도 영양 요구성 변이 P. 파스토리스주(예컨대, P. 파스토리스 GTS115주(HIS4-)[NNRL Y-15851], P. 파스토리스 GS190주(ARG4-)[NNRLY-18014), P. 파스토리스 PPF1(HIS4-, URA4-)[NNRL Y-18017] 등)이다. Pichia yeast to be used in the present invention is not particularly limited, for example, P. pastoris, Pichia acaciae , Pichia angusta , Pichia anomala, Pichia capsuleata ( Pichia capsulata ), Pichia ciferrii , Pichia etchellsii , Pichia fabianii , Pichia farinosa , Pichia guilliermondii ), Pichia inositovora , Pichia jadinii , Pichia methanolica , Pichia norvegensis , Pichia ofunaensis , Pichia pinus etc. are mentioned. Preferably, P. pastoris Pas, particularly auxotrophic mutant P. pastoris Pas state (e.g., P. pastoris GTS115 Pas state (HIS4 -) [NNRL Y- 15851], P. pastoris GS190 Pas state (ARG4 -) [NNRLY-18014), P. Paz pastoris PPF1 (HIS4 - a) such NNRL Y-18017]) -, URA4.

형질 전환된 피키아속 효모는 당해 기술 분야에서 통상 사용되는 방법으로 배양함으로써, 기능적인 인간 헤모글로빈을 생산할 수 있다. 이용되는 배지에는, 숙주 세포의 생육에 필요한 탄소원 및 무기 또는 유기 질소원이 적어도 포함될 필요가 있다. 탄소원으로서는 메탄올, 글리세롤, 글루코스, 자당, 덱스트란, 가용성 전분 등을 예시할 수 있다. 또한, 무기 또는 유기 질소원으로서는 암모늄염류, 질산염류, 아미노산, 옥수수 침출액, 펩톤, 카세인, 육엑기스, 효모 엑기스, 대두 지 게미, 바레이쇼 추출액 등을 예시할 수 있다. 또한, 원하면 다른 영양소, 예컨대 염화칼슘, 인산이수소나트륨, 염화마그네슘 등의 무기염, 비오틴 등의 비타민류, 항생 물질 등을 함유하고 있더라도 좋다. Transformed Pichia yeast can be produced by functional human hemoglobin by culturing in a method commonly used in the art. The medium to be used needs to contain at least a carbon source and an inorganic or organic nitrogen source necessary for the growth of the host cell. Examples of the carbon source include methanol, glycerol, glucose, sucrose, dextran, soluble starch, and the like. In addition, examples of the inorganic or organic nitrogen source include ammonium salts, nitrates, amino acids, corn leachate, peptone, casein, meat extract, yeast extract, soybean gingiva, varicose extract and the like. If desired, other nutrients such as calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate and magnesium chloride may be contained, vitamins such as biotin, antibiotics and the like.

이용되는 배지로서는, 예컨대 통상의 천연 배지(예컨대, YPD 배지, YPM 배지, YPG 배지 등) 또는 합성 배지를 들 수 있다. 배지의 pH 및 배양 온도는 효모의 증식 및 인간 헤모글로빈의 생산에 알맞은 pH 및 온도가 적절하게 채용되는데, 예컨대, pH 약 5∼약 8, 배양 온도 약 20℃∼약 30℃를 바람직하게 예시할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 통기나 교반을 할 수도 있다. 배양은 통상 약 48 시간∼약 120 시간 이루어진다.As a medium used, a normal natural medium (for example, YPD medium, YPM medium, YPG medium, etc.) or a synthetic medium is mentioned, for example. The pH and culture temperature of the medium may be suitably employed as the pH and temperature appropriate for the growth of yeast and the production of human hemoglobin, for example, pH of about 5 to about 8, culture temperature of about 20 ℃ to about 30 ℃. have. In addition, if necessary, aeration or agitation may be performed. Incubation usually takes about 48 hours to about 120 hours.

예컨대, 피키아속 효모 균체 내에서 기능할 수 있는 프로모터로서 AOX1 프로모터, mAOX2 프로모터 등의 메탄올에 의해 발현 유도되는 프로모터를 사용하는 경우, 균체의 증식을 위한 탄소원으로서 글리세롤을 함유하고, Hbα 및 Hbβ의 발현 유도 인자로서 메탄올을 함유하는, pH 약 6.0으로 제어된 천연 배지를 이용하여 액체 통기 교반 배양을 하는 방법이 가장 바람직하게 예시된다. Hbα 및 Hbβ의 발현이 균체의 생육에 있어서 바람직하지 못한 경우에는, 우선 메탄올 이외의 탄소원으로 균체량을 증가시킨 후에 메탄올을 첨가하여 Hbα 및 Hbβ의 발현을 유도하는 배양 방법이 보다 바람직하다. 또한, 자 퍼멘터(Jar fermentor)에서의 배양에 있어서는 고밀도 배양법을 인간 헤모글로빈의 생산에 적합한 방법으로서 예시할 수 있다. 배양은 회분 배양, 유가 배양, 연속 배양 중 어느 방식에 의해 행하더라도 좋지만, 바람직하게는 유가 배양법을 들 수 있다. 즉, 일정 기간, 숙주 균체를 그 증식에 알맞은 탄소 에너지원(예컨대, 글루코스 등) 및/또는 영양원을 함유하는 배지(초기 배지) 중에서 배양하고, 상황에 따라서 어느 시점부터 Hbα 및 Hbβ의 발현을 지배하는 기질(즉, 메탄올)을 그 배지에 추가 공급하면서, 인간 헤모글로빈을 배양 종료시까지 계 밖으로 빼내지 않는 방법이 이용된다(예컨대, 일본 특허 공개 평3-83595호 공보를 참조).For example, in the case of using a promoter induced by methanol, such as an AOX1 promoter, a mAOX2 promoter, or the like as a promoter capable of functioning in Pichia yeast cells, it contains glycerol as a carbon source for the growth of the cells, and the expression of Hbα and Hbβ. Most preferably exemplified is a method of liquid aeration stirred cultivation using a natural medium controlled to pH about 6.0, containing methanol as an inducer. If the expression of Hbα and Hbβ is not desirable for the growth of the cells, a culture method of first inducing the expression of Hbα and Hbβ by increasing the amount of the cells to a carbon source other than methanol and then adding methanol is more preferable. In addition, in the culture in a jar fermentor, a high density culture method can be exemplified as a method suitable for the production of human hemoglobin. The cultivation may be carried out by any of batch culture, fed-batch culture, and continuous culture, but preferably, a fed-batch culture method may be mentioned. That is, for a certain period of time, the host cells are cultured in a medium (initial medium) containing a carbon energy source (e.g., glucose, etc.) and / or a nutrient source suitable for the growth thereof, and depending on the situation, at some point in time, the expression of Hbα and Hbβ dominates. A method in which the human hemoglobin is not taken out of the system until the end of the cultivation while further supplying a substrate (ie, methanol) to the medium is used (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-83595).

배양물 중에서 생산된 인간 헤모글로빈은 배양 종료 후의 배양물을 원심 분리 및/또는 여과하여 효모 균체를 회수하고, 이어서, 이 균체로부터 자체 공지의 방법에 따라서 단리ㆍ정제할 수 있다. 이러한 방법으로서는, 염석이나 용매 침전법 등의 용해도를 이용하는 방법; 투석법, 한외여과법, 겔 여과법 및 SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동법 등의 주로 분자량의 차를 이용하는 방법; 이온 교환 크로마토그래피 등의 하전의 차를 이용하는 방법; 친화성 크로마토그래피 등의 특이적 친화성을 이용하는 방법; 역상 고속 액체 크로마토그래피 등의 소수성의 차를 이용하는 방법; 등전점 전기영동법 등의 등전점의 차를 이용하는 방법 등이 이용된다. 이들 방법은 적절하게 조합할 수도 있다. Human hemoglobin produced in the culture can be recovered by centrifugation and / or filtration of the culture after the completion of culture to recover the yeast cells, and then isolated and purified from the cells according to a method known per se. As such a method, the method of using solubility, such as salting out and a solvent precipitation method; A method using mainly molecular weight differences such as dialysis, ultrafiltration, gel filtration and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis; A method of using a charge difference such as ion exchange chromatography; Methods using specific affinity such as affinity chromatography; A method of using a hydrophobic difference such as reverse phase high performance liquid chromatography; The method of using the difference of isoelectric points, such as an isoelectric point electrophoresis method, etc. is used. These methods may be combined as appropriate.

단리ㆍ정제된 인간 헤모글로빈의 확인 방법으로서는, 공지의 웨스턴 블로팅법이나 활성 측정법 등을 들 수 있다. 또한, 정제된 헤모글로빈은 아미노산 분석, N 말단 아미노산 서열, 일차 구조 해석 등에 의해 그 구조를 분명하게 할 수 있다. 이와 같이 하여 취득된 인간 헤모글로빈은 천연형과 같은 일차 구조(즉, 제1 메티오닌의 절단 제거) 및 고차 구조를 지니고, 또한 천연형과 동질의 생리 활성을 발휘한다. As a confirmation method of isolated and purified human hemoglobin, a well-known western blotting method, an activity measurement method, etc. are mentioned. In addition, purified hemoglobin can clarify its structure by amino acid analysis, N-terminal amino acid sequence, primary structure analysis, and the like. Human hemoglobin thus obtained has a primary structure (i.e., cleavage removal of the first methionine) and a higher order structure like the natural type, and also exhibits the same physiological activity as the natural type.

본 발명에서 제조된 재조합 인간 헤모글로빈은, 예컨대 적혈구 대체물로서 생체에 투여할 수 있다. 적혈구 대체물로서 투여할 때에는, 헤모글로빈을 리포좀 내에 봉입하여 투여하거나, 에멀션으로 분산하여 투여할 수 있다. 이러한 제제화의 기법 및 인간에의 투여 방법에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 2004-307404호, 일본 특허 공개 2006-104069호, 일본 특허 공개 2002-161047호, 일본 특허 공개 2001-348341호, 일본 특허 공개 평08-003063호, 일본 특허 공개 평08-003062호, 일본 특허 공개 평07-017874호, 일본 특허 공개 평06-321802호, 일본 특허 공개 평06-072892호 등에 기재되어 있다. The recombinant human hemoglobin prepared in the present invention can be administered to a living body, for example, as a red blood cell replacement. When administered as an erythrocyte substitute, hemoglobin may be administered by encapsulating it in liposomes or by dispersing it in an emulsion. As for the technique of such formulation and the method of administration to humans, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-307404, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-104069, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-161047, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-348341, and Japanese Patent Laid-Open It describes in 08-003063, Unexamined-Japanese-Patent No. 08-003062, Unexamined-Japanese-Patent No. 07-017874, Unexamined-Japanese-Patent No. 06-321802, Unexamined-Japanese-Patent No. 06-072892, etc.

서열표 프리텍스트Sequence Table Free Text

서열 번호 5SEQ ID NO: 5

프라이머. primer.

서열 번호 6SEQ ID NO: 6

프라이머. primer.

서열 번호 7SEQ ID NO: 7

프라이머. primer.

서열 번호 8SEQ ID NO: 8

프라이머. primer.

서열 번호 9SEQ ID NO: 9

프라이머. primer.

서열 번호 10SEQ ID NO: 10

프라이머. primer.

서열 번호 11SEQ ID NO: 11

프라이머. primer.

서열 번호 12SEQ ID NO: 12

프라이머. primer.

서열 번호 13SEQ ID NO: 13

5' 및 3' 말단에 EcoR I 부위를 갖는 Hbα cDNA. Hbα cDNA having EcoR I sites at the 5 'and 3' ends.

서열 번호 14SEQ ID NO: 14

5' 및 3' 말단에 EcoR I 부위를 갖는 Hbβ cDNA. Hbβ cDNA with EcoR I sites at the 5 'and 3' ends.

서열 번호 15SEQ ID NO: 15

프라이머. primer.

서열 번호 16SEQ ID NO: 16

프라이머. primer.

서열 번호 17SEQ ID NO: 17

프라이머. primer.

서열 번호 18SEQ ID NO: 18

프라이머. primer.

서열 번호 19SEQ ID NO: 19

프라이머. primer.

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 이들은 단순 한 예시이며, 본 발명의 범위를 하등 제한하는 것은 아니다. Although an Example is given to the following and this invention is demonstrated to it further more concretely, these are simple illustrations and do not limit the scope of this invention at all.

실시예Example

(1) 헤모글로빈 유전자의 증폭(1) amplification of the hemoglobin gene

플라스미드 pBEX에 인간 헤모글로빈의 유전자가 도입된 플라스미드(이하, 「pBEX-Hb」라고 한다. 본원 공동 발명자인 우노 기미유키(오사까대학대학원 약학연구과)로부터 입수 가능)를 주형으로 하여, 각각 헤모글로빈 α쇄의 DNA 서열에 대하여 서열 번호 5의 Hbα-센스 프라이머와 서열 번호 6의 Hbα-안티센스 프라이머, 및 헤모글로빈 β쇄의 DNA 서열에 대하여 서열 번호 7의 Hbβ-센스 프라이머와 서열 번호 8의 Hbβ-안티센스 프라이머를 합성 프라이머로 하고, 이후의 조작에서 장해가 되는 EcoR I 제한 효소 부위의 변이(QuikChange XL Site-Directed Mutagenesis Kit, Stratagene)를 행하였다. 변이의 반응 조건으로서는, DNA를 95℃에서 30초 동안 처리한 후, 변성(95℃, 30초), 어닐링(55℃, 1분) 및 연장(68℃, 10분)의 반응을 12 사이클 행하였다. 반응 후, Dpn I에 의해 주형의 플라스미드를 소화하고, 얻어진 pBEX-Hb(αΔ) 및 pBEX-Hb(βΔ)를 각각 XL-10-금 울트라 컴피턴트 세포에 도입하여 형질 전환을 하였다. 목적으로 하는 플라스미드 pBEX-Hb(αΔ) 및 pBEX-Hb(βΔ)가 도입된 형질 전환체는 암피실린 첨가 배지 중에서 스크리닝하고, 얻어진 형질 전환체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAprep Spin Miniprep Kit, QIAGEN 제조). 그 플라스미드를 EcoR I(다까라슈조우 제조)로 소화하여, 변이가 일어나고 있음을 확인하였다. A plasmid in which a human hemoglobin gene has been introduced into the plasmid pBEX (hereinafter referred to as "pBEX-Hb") can be used as a template, and each of the hemoglobin α chains is used as a template. Hbα-sense primer of SEQ ID NO: 5 and Hbα-antisense primer of SEQ ID NO: 6 for the DNA sequence, and Hbβ-sense primer of SEQ ID NO: 7 and Hbβ-antisense primer of SEQ ID NO: 8 for the DNA sequence of the hemoglobin β chain The primer was used as a mutation of the EcoR I restriction enzyme site (QuikChange XL Site-Directed Mutagenesis Kit, Stratagene), which interfered in subsequent operations. As the reaction conditions for the mutation, the DNA was treated at 95 ° C. for 30 seconds, followed by 12 cycles of denaturation (95 ° C., 30 seconds), annealing (55 ° C., 1 minute), and extension (68 ° C., 10 minutes). It was. After the reaction, the plasmid of the template was digested by Dpn I, and the resulting pBEX-Hb (αΔ) and pBEX-Hb (βΔ) were introduced into XL-10-gold ultracompetent cells and transformed. The transformants into which the target plasmids pBEX-Hb (αΔ) and pBEX-Hb (βΔ) were introduced were screened in ampicillin-added medium, and the plasmids were purified from the resulting transformants (QIAprep Spin Miniprep Kit, manufactured by QIAGEN). The plasmid was digested with EcoR I (manufactured by Takarashuzo) to confirm that mutations were occurring.

얻어진 pBEX-Hb(αΔ) 및 pBEX-Hb(βΔ)를 주형으로 하여, 각각 헤모글로빈 α쇄의 DNA 서열에 대하여 서열 번호 9의 Hbα-센스 프라이머와 서열 번호 10의 Hbα-안티센스 프라이머, 및 헤모글로빈 β쇄의 DNA 서열에 대하여 서열 번호 11의 Hbβ-센스 프라이머와 서열 번호 12의 Hbβ-안티센스 프라이머를 합성 프라이머로 하여, 폴리머라제(KOD-plus-, 도요보세키)를 이용한 PCR을 행하였다. PCR의 반응 조건으로서는, DNA를 94℃에서 2분간 처리한 후, 변성(94℃, 15초), 어닐링(65℃, 30초) 및 연장(68℃, 1분)의 반응을 30 사이클 행하였다. 이 PCR에 의해서, 각각 헤모글로빈 α쇄 및 β쇄를 코드하는 DNA 서열의 5' 말단 및 3' 말단에 EcoR I 제한 효소 인식 부위가 부가된 DNA 단편을 얻었다. PCR에 의해서 증폭된 DNA 단편은 페놀 추출, 에탄올 침전에 의한 정제 후, 제한 효소 EcoR I(다까라슈조우 제조)로 소화하였다. 제한 효소 처리 후의 DNA 단편은 2% 아가로스 전기 영동하여, 각각의 DNA 단편에 상당하는 밴드(헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 단편; Hbα, 서열 번호 13 및 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA 단편; Hbβ, 서열 번호 14)를 잘라내어, 겔 추출을 하였다(QIAquick Gel Extraction Kit, QIAGEN 제조). Using the obtained pBEX-Hb (αΔ) and pBEX-Hb (βΔ) as templates, the Hbα-sense primer of SEQ ID NO: 9, the Hbα-antisense primer of SEQ ID NO: 10, and the hemoglobin β chain, respectively, to the DNA sequence of the hemoglobin α chain The DNA sequence of was subjected to PCR using polymerase (KOD-plus-, Toyoboseki) using the Hbβ-sense primer of SEQ ID NO: 11 and the Hbβ-antisense primer of SEQ ID NO: 12 as synthetic primers. As the reaction conditions for PCR, the DNA was treated at 94 ° C. for 2 minutes, followed by 30 cycles of denaturation (94 ° C., 15 seconds), annealing (65 ° C., 30 seconds), and extension (68 ° C., 1 minute). . By this PCR, DNA fragments in which EcoR I restriction enzyme recognition sites were added to the 5 'end and 3' end of the DNA sequences encoding hemoglobin alpha and beta chains, respectively, were obtained. DNA fragments amplified by PCR were digested with a restriction enzyme EcoR I (manufactured by Takarashuzo) after phenol extraction and purification by ethanol precipitation. DNA fragments after restriction enzyme treatment were subjected to 2% agarose electrophoresis, resulting in bands corresponding to the respective DNA fragments (DNA fragments encoding hemoglobin α chains; DNA fragments encoding Hbα, SEQ ID NO: 13 and hemoglobin β chains; Hbβ, SEQ ID NO: 14) was cut out and gel extracted (QIAquick Gel Extraction Kit, manufactured by QIAGEN).

(2) 헤모글로빈 유전자의 연결(2) linking hemoglobin genes

대장균과 효모의 셔틀 벡터인 pAO815(Invitrogen 제조)를 E. 콜라이 JM109(다까라슈조우 제조)에 도입하여 형질 전환을 하였다. pAO815가 도입된 형질 전환체는 암피실린 첨가 배지 중에서 스크리닝하여, 얻어진 형질 전환체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAprep Spin Miniprep Kit, QIAGEN 제조). 그 플라스미드를 EcoR I(다까라슈조우 제조)에 의한 소화, EcoR I 및 Sal I(다까라슈조우 제조)에 의한 이중 소화, 및 BamH I 및 Bgl II(다까라슈조우 제조)에 의한 이중 소화를 행하고, 제한 효소 지도를 작성하여, 원하는 플라스미드 벡터임을 확인하였다. PAO815 (manufactured by Invitrogen), a shuttle vector of Escherichia coli and yeast, was introduced into E. coli JM109 (manufactured by Takarashuzo) and transformed. The transformant into which pAO815 was introduced was screened in ampicillin addition medium to purify the plasmid from the resulting transformant (QIAprep Spin Miniprep Kit, manufactured by QIAGEN). The plasmid was digested with EcoR I (manufactured by Takarashuzo), double digested by EcoR I and Sal I (manufactured by Takarashuzo), and double digested by BamH I and Bgl II (manufactured by Takarashuzo), A restriction enzyme map was generated to confirm that it was the desired plasmid vector.

pAO815가 도입되었음이 확인된 대장균을 더 배양하여, 증식한 균체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAGEN plasmid Maxi Kit, QIAGEN 제조). 정제한 pAO815를 EcoR I(다까라슈조우 제조)로 소화하여, 페놀 추출, 에탄올 침전에 의한 정제 후, 탈인산화 처리를 하였다(Alkaline Phosphatase E. coli C75, 다까라슈조우 제조). Escherichia coli, which was confirmed to have introduced pAO815, was further cultured to purify the plasmid from the grown cells (QIAGEN plasmid Maxi Kit, manufactured by QIAGEN). Purified pAO815 was digested with EcoR I (manufactured by Takarashu-Zhou), followed by dephosphorylation after phenol extraction and purification by ethanol precipitation (Alkaline Phosphatase E. coli C75, manufactured by Takarashu-Zo).

Hbα 및 Hbβ를 각각 탈인산화 처리한 pAO815에, 결찰을 하여(DNA Ligation kit Ver. 1, 다까라슈조우 제조), 각각 Hbα-pAO815, Hbβ-pAO815를 얻었다. 얻은 Hbα-pAO815 및 Hbβ-pAO815를 각각 E. coli JM109(다까라슈조우 제조)에 도입하여 형질 전환을 하였다. 목적으로 하는 플라스미드 Hbα-pAO815 및 Hbβ-pAO815가 도입된 형질 전환체는 암피실린 첨가 배지 중에서 스크리닝하고, 얻어진 형질 전환체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAprep Spin Miniprep Kit, QIAGEN 제조). 그 플라스미드를 EcoR I(다까라슈조우 제조)에 의한 소화 및 BamH I 및 Bgl II(다까라슈조우 제조)에 의한 이중 소화를 행하고, 제한 효소 지도를 작성하여, Hbα-pAO815 및 Hbβ-pAO815임을 확인하였다. Hbα and Hbβ were ligated to pAO815, respectively, to dephosphorylate (DNA Ligation kit Ver. 1, manufactured by Takarashuzo) to obtain Hbα-pAO815 and Hbβ-pAO815, respectively. The obtained Hbα-pAO815 and Hbβ-pAO815 were introduced into E. coli JM109 (manufactured by Takarashuzo), respectively, and transformed. The transformants into which the target plasmids Hbα-pAO815 and Hbβ-pAO815 were introduced were screened in ampicillin-added medium, and the plasmids were purified from the resulting transformants (QIAprep Spin Miniprep Kit, manufactured by QIAGEN). The plasmid was digested with EcoR I (manufactured by Takarashuzo) and double digested by BamH I and Bgl II (manufactured by Takarashuzo), and a restriction enzyme map was prepared to confirm that it was Hbα-pAO815 and Hbβ-pAO815. .

또한, 헤모글로빈 α쇄 및 β쇄 유전자의 전체 서열을, α쇄에 대해서는 서열 번호 15의 5' AOX1 시퀀싱 프라이머(Invitrogen 제조), 서열 번호 16의 Hbα-시퀀스 프라이머 1, 서열 번호 17의 Hbα-시퀀스 프라이머 2, 및 β쇄에 대해서는 서열 번호 15의 5' AOX1 시퀀싱 프라이머(Invitrogen 제조), 서열 번호 18의 Hbβ-시퀀스 프라이머 1, 서열 번호 19의 Hbβ-시퀀스 프라이머 2를 이용하여, ABI Prism 310 Genetic Analyzer(Applied Biosystems)에 의해 확인하였다. In addition, the entire sequence of the hemoglobin α chain and the β chain gene is used. For the α chain, the 5 'AOX1 sequencing primer of SEQ ID NO: 15 (manufactured by Invitrogen), the Hbα-sequence primer 1 of SEQ ID NO: 16, and the Hbα-sequence primer of SEQ ID NO: 17 2, and β chains were prepared using ABI Prism 310 Genetic Analyzer (SEQ ID NO: 15) using the 5 'AOX1 sequencing primer of SEQ ID NO: 15 (manufactured by Invitrogen), Hbβ-Sequence Primer 1 of SEQ ID NO: 18, and Hbβ-Sequence Primer 2 of SEQ ID NO: 19. Applied Biosystems).

Hbα-pAO815 및 Hbβ-pAO815가 도입되었음이 확인된 대장균을 더 배양하여, 증식한 균체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAGEN plasmid Maxi Kit, QIAGEN 제조). 정제한 Hbα-pAO815는 BamH I 및 Bgl II(다까라슈조우 제조)로 소화한 후, Hbα 발현 카세트에 상당하는 밴드를 잘라내어, 겔 추출을 하였다(QIAquick Gel Extraction Kit, QIAGEN 제조). Escherichia coli, which was confirmed that Hbα-pAO815 and Hbβ-pAO815 had been introduced, was further cultured, and plasmids were purified from the grown cells (QIAGEN plasmid Maxi Kit, manufactured by QIAGEN). Purified Hbα-pAO815 was digested with BamH I and Bgl II (manufactured by Takarashuzo), and the bands corresponding to the Hbα expression cassette were cut out and gel extracted (QIAquick Gel Extraction Kit, manufactured by QIAGEN).

한편, 정제한 Hbβ-pAO815는 탈인산화 처리를 하지 않고서 BamH I(다까라슈조우 제조)로 소화하고, 페놀 추출, 에탄올 침전을 하여 정제하였다. On the other hand, purified Hbβ-pAO815 was digested with BamH I (manufactured by Takarashuzo) without dephosphorylation treatment, purified by phenol extraction and ethanol precipitation.

Hbα 발현 카세트를, BamH I으로 효소 소화한 Hbβ-pAO815에 결찰을 행하여(DNA Ligation kit Ver. 1, 다까라슈조우 제조), Hbβ-Hbα-pAO815를 얻었다. 얻은 Hbβ-Hbα-pAO815를 E. 콜라이 DH5α(도요보세키)에 도입하여 형질 전환을 하였다. 목적으로 하는 플라스미드 Hbβ-Hbα-pAO815가 도입된 형질 전환체는, 암피실린 첨가 배지 중에서 스크리닝하여, 얻어진 형질 전환체로부터 플라스미드를 정제하였다(QIAprep Spin Miniprep Kit, QIAGEN 제조). 그 플라스미드를 EcoR I(다까라슈조우 제조)에 의한 소화, 및 BamH I 및 Bgl II(다까라슈조우 제조)에 의한 이중 소화를 행하고, 제한 효소 지도를 작성하여, Hbβ-Hbα-pAO815임을 확인하였다. 도 2에 Hbβ-Hbα-pAO815의 구축까지의 단계를 도시한다. The Hbα expression cassette was ligated to Hbβ-pAO815 enzymatically digested with BamH I (DNA Ligation kit Ver. 1, manufactured by Takarashuzo) to obtain Hbβ-Hbα-pAO815. The obtained Hbβ-Hbα-pAO815 was introduced into E. coli DH5α (Toyo Boseki) for transformation. The transformant into which the target plasmid Hbβ-Hbα-pAO815 was introduced was screened in an ampicillin addition medium to purify the plasmid from the resulting transformant (QIAprep Spin Miniprep Kit, produced by QIAGEN). The plasmid was digested with EcoR I (manufactured by Takarashuzo) and double digested by BamH I and Bgl II (manufactured by Takarashuzo), and a restriction enzyme map was prepared to confirm that it was Hbβ-Hbα-pAO815. 2 shows the steps up to the construction of Hbβ-Hbα-pAO815.

(3) 헤모글로빈의 발현 (3) expression of hemoglobin

Hbβ-Hbα-pAO815는 제한 효소 Sal I으로 소화하고, 페놀 추출, 에탄올 침전에 의한 정제 후, 일렉트로포레이션 장치(Gene Pulser II Electroporation System, BIO-RAD 제조)를 이용하여, 피키아 효모(GS115주)의 HIS4 유전자 자리로 상동 재조 합에 의하여 형질 전환을 하였다(도 3 참조). 얻어진 형질 전환체를 BMMY 액체 배지 중에서 배양하여, 헤모글로빈의 발현을 확인한 후, 글리세롤 스톡하였다. Hbβ-Hbα-pAO815 was digested with the restriction enzyme Sal I, purified by phenol extraction and ethanol precipitation, followed by Pichia yeast (GS115 strain) using an electroporation device (Gene Pulser II Electroporation System, manufactured by BIO-RAD). Transformation was performed by homologous recombination into the HIS4 locus (see FIG. 3). The resulting transformants were cultured in BMMY liquid medium to confirm hemoglobin expression, and then glycerol stock was obtained.

(4) 헤모글로빈의 정제 (4) purification of hemoglobin

형질 전환한 피키아 효모는 BMGY 액체 배지 중에서 48시간 배양하고, 그 후, BMMY 배지 중에서 12시간마다 1% 메탄올을 첨가하면서 96시간 배양하였다. 원심 분리(6,000 g x 10분간)에 의해 효모를 침전시키고, 파쇄 완충액에 재현탁한 후, 유리 비드(425-600 μm)를 가하여 격하게 교반하여 효모를 파쇄하였다. The transformed Pichia yeast was incubated for 48 hours in BMGY liquid medium, and then for 96 hours with 1% methanol added every 12 hours in BMMY medium. The yeast was precipitated by centrifugation (6,000 g × 10 min), resuspended in crushing buffer, and glass beads (425-600 μm) were added and vigorously stirred to break up the yeast.

파쇄된 균체를 10,000 g로 30분간 원심 분리하여 상청을 회수하였다. 이것을 10 mM 트리스염산 완충액(pH 7.5)으로 투석하여, Q-SepharoseTM Fast Flow 컬럼(아머샴바이오사이엔스사 제조)에 통과시키고, 또한 pH를 8.5로 하여 Q-SepharoseTM Fast Flow 컬럼에 결합시켜, 0→300 mM NaCl의 농도 구배에 의해 헤모글로빈을 용출시켰다. 이것을 200 mM 초산나트륨 완충액(pH 5.5)으로 교환하여, Blue Sepharose CL-6B 컬럼(아머샴바이오사이엔스사 제조)에 결합시키고, 0→3 M NaCl의 농도 구배에 의해 헤모글로빈을 용출시켰다. 그 후, 이 용출액을 0.5 M 황산암모늄/100 mM 인산나트륨 완충액(pH 7.0)으로 투석한 후, HiTrap Butyl FF 컬럼(아머샴바이오사이엔스사 제조)에 결합시켜, 70% 에탄올로 헤모글로빈을 용출시켰다. 마지막으로 CO를 불어 넣어 4℃에서 보존하였다.The supernatant was recovered by centrifuging the crushed cells at 10,000 g for 30 minutes. This was dialyzed with 10 mM tris hydrochloric acid buffer (pH 7.5), passed through a Q-Sepharose Fast Flow column (manufactured by Amersham Biosciences), and bound to a Q-Sepharose Fast Flow column with a pH of 8.5. , Hemoglobin was eluted by a concentration gradient of 0 → 300 mM NaCl. It was exchanged with 200 mM sodium acetate buffer (pH 5.5), and it couple | bonded with the Blue Sepharose CL-6B column (made by Amersham Biosciences), and hemoglobin was eluted by the concentration gradient of 0-> 3 M NaCl. The eluate was then dialyzed with 0.5 M ammonium sulfate / 100 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), and then bound to a HiTrap Butyl FF column (manufactured by Amersham Biosciences) to elute hemoglobin with 70% ethanol. . Finally, CO was blown in and stored at 4 ° C.

(5) 헤모글로빈의 확인(5) Confirmation of hemoglobin

최종 시료를 SDS 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 걸어, 예상되는 분자량 약 15,000의 단일 밴드를 검출하였다. 또한 N 말단 아미노산을 분석한 바, 인간 혈액 유래 헤모글로빈의 아미노산 서열과 완전히 일치하였다. 또한 MALDI TOF-MS에 의해 α쇄, β쇄의 분자량은 각각 15,122와 15,866으로 산출되어, 계산치와 일치하였다. The final sample was subjected to SDS polyacrylamide gel electrophoresis to detect a single band with an expected molecular weight of about 15,000. In addition, the N-terminal amino acids were analyzed and found to be completely consistent with the amino acid sequence of hemoglobin derived from human blood. The molecular weights of the α chain and the β chain were calculated by MALDI TOF-MS to be 15,122 and 15,866, respectively, and were consistent with the calculated values.

본 발명의 제조 방법은, 바이러스 등의 오염 위험성이 없기 때문에, 의료용으로서 생체에 안전하게 투여할 수 있는 인간 헤모글로빈을 간편하게 대량으로 공급할 수 있다는 점에서 매우 유용하다. The production method of the present invention is very useful in that human hemoglobin, which can be safely administered to a living body, can be supplied in large quantities easily because there is no risk of contamination such as viruses.

본 발명을 바람직한 형태를 강조하여 설명하였지만, 바람직한 형태가 변경될 수 있음은 당업자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명은, 본 발명이 본 명세서에 상세하게 기재된 것 이외의 방법으로 실시될 수 있음을 의도한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 「특허청구범위」의 정신 및 범위에 포함되는 모든 변경을 포함하는 것이다. While the invention has been described with emphasis on preferred forms, it will be apparent to those skilled in the art that the preferred forms may be altered. The present invention is intended that the present invention may be practiced by methods other than those described in detail herein. Accordingly, the present invention is intended to embrace all such changes as fall within the spirit and scope of the appended claims.

또한, 여기서 설명된 특허 및 특허 출원 명세서를 포함하는 모든 간행물에 기재된 내용은 여기에 인용됨으로써 그 전부가 명시된 것과 같은 정도로 본 명세서에 포함되는 것이다.In addition, the contents of all the publications including the patents and patent application specifications described herein are incorporated herein to the extent that they are hereby incorporated by reference in their entirety.

도 1은 헤모글로빈 α쇄의 발현 카세트와 β쇄의 발현 카세트를 접속하는 원리를 도시하는 설명도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the principle which connects the expression cassette of hemoglobin alpha chain, and the expression cassette of beta chain.

도 2는 실시예의 헤모글로빈 제작에 있어서의 개략적인 순서를 도시하는 설명도이다. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic procedure in the production of hemoglobin in Examples. FIG.

도 3은 실시예에 있어서의 헤모글로빈의 피키아 염색체에의 재조합 방법을 도시하는 설명도이다.It is explanatory drawing which shows the recombination method of the hemoglobin to the Pichia chromosome in an Example.

SEQUENCE LISTING <110> Nipro Corporation <120> Production of Recombinant Human Hemoglobin Using Pichia Yeast <130> A7594 <160> 19 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <211> 426 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> CDS <222> (1)..(426) <400> 1 atg gtt ctg tct ccg gct gac aaa act aac gtt aaa gct gct tgg ggt 48 Met Val Leu Ser Pro Ala Asp Lys Thr Asn Val Lys Ala Ala Trp Gly 1 5 10 15 aaa gtt ggt gct cat gct ggt gaa tac ggt gct gaa gct ctg gaa cgt 96 Lys Val Gly Ala His Ala Gly Glu Tyr Gly Ala Glu Ala Leu Glu Arg 20 25 30 atg ttc ctg tct ttc ccg act act aaa act tac ttc ccg cat ttc gac 144 Met Phe Leu Ser Phe Pro Thr Thr Lys Thr Tyr Phe Pro His Phe Asp 35 40 45 ctg tct cat ggt tct gct cag gtt aaa ggt cat ggt aaa aaa gtt gct 192 Leu Ser His Gly Ser Ala Gln Val Lys Gly His Gly Lys Lys Val Ala 50 55 60 gac gct ctg act aac gct gtt gct cat gtt gac gac atg ccg aac gct 240 Asp Ala Leu Thr Asn Ala Val Ala His Val Asp Asp Met Pro Asn Ala 65 70 75 80 ctg tct gct ctg tct gac ctg cat gct cat aaa ctg 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<220> <223> Primer <400> 19 gcaacaccag caacaacttt ctgg 24                          SEQUENCE LISTING <110> Nipro Corporation   <120> Production of Recombinant Human Hemoglobin Using Pichia Yeast <130> A7594 <160> 19 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <211> 426 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> CDS <222> (1) .. (426) <400> 1 atg gtt ctg tct ccg gct gac aaa act aac gtt aaa gct gct tgg ggt 48 Met Val Leu Ser Pro Ala Asp Lys Thr Asn Val Lys Ala Ala Trp Gly 1 5 10 15 aaa gtt ggt gct cat gct ggt gaa tac ggt gct gaa gct ctg gaa cgt 96 Lys Val Gly Ala His Ala Gly Glu Tyr Gly Ala Glu Ala Leu Glu Arg             20 25 30 atg ttc ctg tct ttc ccg act act aaa act tac ttc ccg cat ttc gac 144 Met Phe Leu Ser Phe Pro Thr Thr Lys Thr Tyr Phe Pro His Phe Asp         35 40 45 ctg tct cat ggt tct gct cag gtt aaa ggt cat ggt aaa aaa gtt gct 192 Leu Ser His Gly Ser Ala Gln Val Lys Gly His Gly Lys Lys Val Ala     50 55 60 gac gct ctg act aac gct gtt gct cat gtt gac gac atg ccg aac gct 240 Asp Ala Leu Thr Asn Ala Val Ala His Val Asp Asp Met Pro Asn Ala 65 70 75 80 ctg tct gct ctg tct gac ctg cat gct cat aaa ctg cgt gtt gac ccg 288 Leu Ser Ala Leu Ser Asp Leu His Ala His Lys Leu Arg Val Asp Pro                 85 90 95 gtt aac ttc aaa ctg ctg tct cat tgc ctg ctg gtt act ctg gct gct 336 Val Asn Phe Lys Leu Leu Ser His Cys Leu Leu Val Thr Leu Ala Ala             100 105 110 cat ctg ccg gct gag ttt act ccg gct gtt cat gct tct ctg gac aaa 384 His Leu Pro Ala Glu Phe Thr Pro Ala Val His Ala Ser Leu Asp Lys         115 120 125 ttc ctg gct tct gtt tct act gtt ctg act tct aaa tac cgt 426 Phe Leu Ala Ser Val Ser Thr Val Leu Thr Ser Lys Tyr Arg     130 135 140 <210> 2 <211> 142 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 2 Met Val Leu Ser Pro Ala Asp Lys Thr Asn Val Lys Ala Ala Trp Gly 1 5 10 15 Lys Val Gly Ala His Ala Gly Glu Tyr Gly Ala Glu Ala Leu Glu Arg             20 25 30 Met Phe Leu Ser Phe Pro Thr Thr Lys Thr Tyr Phe Pro His Phe Asp         35 40 45 Leu Ser His Gly Ser Ala Gln Val Lys Gly His Gly Lys Lys Val Ala     50 55 60 Asp Ala Leu Thr Asn Ala Val Ala His Val Asp Asp Met Pro Asn Ala 65 70 75 80 Leu Ser Ala Leu Ser Asp Leu His Ala His Lys Leu Arg Val Asp Pro                 85 90 95 Val Asn Phe Lys Leu Leu Ser His Cys Leu Leu Val Thr Leu Ala Ala             100 105 110 His Leu Pro Ala Glu Phe Thr Pro Ala Val His Ala Ser Leu Asp Lys         115 120 125 Phe Leu Ala Ser Val Ser Thr Val Leu Thr Ser Lys Tyr Arg     130 135 140 <210> 3 <211> 441 <212> DNA <213> Homo sapiens <220> <221> CDS (222) (1) .. (441) <400> 3 atg gtt cat ctg act ccg gaa gaa aaa tct gct gtt act gct ctg tgg 48 Met Val His Leu Thr Pro Glu Glu Lys Ser Ala Val Thr Ala Leu Trp 1 5 10 15 ggt aaa gtt aac gtt gac gaa gtt ggt ggt gaa gct ctg ggt cgt ctg 96 Gly Lys Val Asn Val Asp Glu Val Gly Gly Glu Ala Leu Gly Arg Leu             20 25 30 ctg gtt gtt tac ccg tgg act cag cgt ttc ttc gaa tct ttc ggt gac 144 Leu Val Val Tyr Pro Trp Thr Gln Arg Phe Phe Glu Ser Phe Gly Asp         35 40 45 ctg tct act ccg gac gct gtt atg ggt aac ccg aaa gtt aaa gct cat 192 Leu Ser Thr Pro Asp Ala Val Met Gly Asn Pro Lys Val Lys Ala His     50 55 60 ggt aaa aaa gtt ctg ggt gct ttc tct gac ggt ctg gct cat ctg gac 240 Gly Lys Lys Val Leu Gly Ala Phe Ser Asp Gly Leu Ala His Leu Asp 65 70 75 80 aac ctg aaa ggt act ttc gct act ctg tct gaa ctg cat tgc gac aaa 288 Asn Leu Lys Gly Thr Phe Ala Thr Leu Ser Glu Leu His Cys Asp Lys                 85 90 95 ctg cat gtt gac ccg gaa aac ttc cgt ctg ctg ggt aac gtt ctg gtt 336 Leu His Val Asp Pro Glu Asn Phe Arg Leu Leu Gly Asn Val Leu Val             100 105 110 tgc gtt ctg gct cat cat ttc ggt aaa gag ttt act ccg ccg gtt cag 384 Cys Val Leu Ala His His Phe Gly Lys Glu Phe Thr Pro Pro Val Gln         115 120 125 gct gct tac cag aaa gtt gtt gct ggt gtt gct aac gct ctg gct cat 432 Ala Ala Tyr Gln Lys Val Val Ala Gly Val Ala Asn Ala Leu Ala His     130 135 140 aaa tac cat 441 Lys Tyr His 145 <210> 4 <211> 147 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 4 Met Val His Leu Thr Pro Glu Glu Lys Ser Ala Val Thr Ala Leu Trp 1 5 10 15 Gly Lys Val Asn Val Asp Glu Val Gly Gly Glu Ala Leu Gly Arg Leu             20 25 30 Leu Val Val Tyr Pro Trp Thr Gln Arg Phe Phe Glu Ser Phe Gly Asp         35 40 45 Leu Ser Thr Pro Asp Ala Val Met Gly Asn Pro Lys Val Lys Ala His     50 55 60 Gly Lys Lys Val Leu Gly Ala Phe Ser Asp Gly Leu Ala His Leu Asp 65 70 75 80 Asn Leu Lys Gly Thr Phe Ala Thr Leu Ser Glu Leu His Cys Asp Lys                 85 90 95 Leu His Val Asp Pro Glu Asn Phe Arg Leu Leu Gly Asn Val Leu Val             100 105 110 Cys Val Leu Ala His His Phe Gly Lys Glu Phe Thr Pro Pro Val Gln         115 120 125 Ala Ala Tyr Gln Lys Val Val Ala Gly Val Ala Asn Ala Leu Ala His     130 135 140 Lys Tyr His 145 <210> 5 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 5 gccggctgag tttactccgg ctgttcatgc 30 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 6 gcatgaacag ccggagtaaa ctcagccggc 30 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 7 cggtaaagag tttactccgc cggttcaggc 30 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 8 gcctgaaccg gcggagtaaa ctctttaccg 30 <210> 9 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 9 gcttaaaagg agatgaattc atggttctgt ctcc 34 <210> 10 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 10 cgggctttgt tagcagccga attcctatta acgg 34 <210> 11 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 11 ggagatgaat tcatggttca tctgactccg gaag 34 <210> 12 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 12 ccttttgaat tcctattaat ggtatttatg agccagagcg 40 <210> 13 <211> 444 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Hb „A cDNA having EcoR I sites at 5 'and 3' ends <400> 13 gaattcatgg ttctgtctcc ggctgacaaa actaacgtta aagctgcttg gggtaaagtt 60 ggtgctcatg ctggtgaata cggtgctgaa gctctggaac gtatgttcct gtctttcccg 120 actactaaaa cttacttccc gcatttcgac ctgtctcatg gttctgctca ggttaaaggt 180 catggtaaaa aagttgctga cgctctgact aacgctgttg ctcatgttga cgacatgccg 240 aacgctctgt ctgctctgtc tgacctgcat gctcataaac tgcgtgttga cccggttaac 300 ttcaaactgc tgtctcattg cctgctggtt actctggctg ctcatctgcc ggctgagttt 360 actccggctg ttcatgcttc tctggacaaa ttcctggctt ctgtttctac tgttctgact 420 tctaaatacc gttaatagga attc 444 <210> 14 <211> 459 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Hb „A cDNA having EcoR I sites at 5 'and 3' ends <400> 14 gaattcatgg ttcatctgac tccggaagaa aaatctgctg ttactgctct gtggggtaaa 60 gttaacgttg acgaagttgg tggtgaagct ctgggtcgtc tgctggttgt ttacccgtgg 120 actcagcgtt tcttcgaatc tttcggtgac ctgtctactc cggacgctgt tatgggtaac 180 ccgaaagtta aagctcatgg taaaaaagtt ctgggtgctt tctctgacgg tctggctcat 240 ctggacaacc tgaaaggtac tttcgctact ctgtctgaac tgcattgcga caaactgcat 300 gttgacccgg aaaacttccg tctgctgggt aacgttctgg tttgcgttct ggctcatcat 360 ttcggtaaag agtttactcc gccggttcag gctgcttacc agaaagttgt tgctggtgtt 420 gctaacgctc tggctcataa ataccattaa taggaattc 459 <210> 15 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 15 gactggttcc aattgacaag c 21 <210> 16 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 16 cggttaactt caaactgctg tctcattgcc 30 <210> 17 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 17 gccaggaatt tgtccagaga agc 23 <210> 18 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 18 ccgtctgctg ggtaacgttc tgg 23 <210> 19 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> Primer <400> 19 gcaacaccag caacaacttt ctgg 24  

Claims (9)

피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터, 및 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 프로모터의 제어 하에 있는 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA를 함유하는 발현 벡터로 형질 전환된 피키아속 효모를 배지 중에서 배양하여, 얻어지는 배양물로부터 인간 헤모글로빈을 회수하는 것을 포함하는, 기능적인 재조합 인간 헤모글로빈의 제조 방법. Expression vectors containing DNA encoding human hemoglobin α chains under control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast, and DNA encoding human hemoglobin β chains under control of a promoter capable of functioning in Pichia yeast A method for producing a functional recombinant human hemoglobin, comprising culturing Pichia yeast transformed with an expression vector containing in a medium and recovering human hemoglobin from the culture obtained. 제1항에 있어서, 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 동일 벡터 상에 있는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are on the same vector. 제2항에 있어서, 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 전사 방향의 상류측에 있는 것인 방법. The method of claim 2, wherein the DNA encoding the human hemoglobin β chain is upstream in the transcription direction. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 별개의 프로모터의 제어 하에 있는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are under the control of separate promoters. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하 는 DNA 및 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA가 알코올옥시다제1 프로모터의 제어 하에 있는 것인 방법. 5. The method of claim 1, wherein the DNA encoding the human hemoglobin α chain and the DNA encoding the human hemoglobin β chain are under control of an alcohol oxidase 1 promoter. 6. 제5항에 있어서, 형질 전환된 피키아속 효모를 메탄올을 단일 탄소원으로 하는 액체 배지 중에서 배양하는 것인 방법. The method of claim 5, wherein the transformed Pichia yeast is cultivated in a liquid medium having methanol as a single carbon source. 제6항에 있어서, 배양이 유가 배양인 방법. The method of claim 6, wherein the culture is a fed-batch culture. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 피키아속 효모가 피키아 파스토리스(Pichia pastoris)인 방법. 8. The method of claim 1, wherein the Pichia yeast is Pichia pastoris . 9. 전사 방향의 상류측에서부터, 알코올옥시다제1 프로모터, 인간 헤모글로빈 β쇄를 코드하는 DNA, 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터, 알코올옥시다제1 프로모터, 인간 헤모글로빈 α쇄를 코드하는 DNA 및 피키아속 효모에서 기능할 수 있는 터미네이터의 순으로 함유하는 발현 벡터. From the upstream side of the transcription direction, alcohol oxidase 1 promoter, DNA encoding human hemoglobin β chain, terminator capable of functioning in Pichia yeast, alcohol oxidase 1 promoter, DNA encoding human hemoglobin α chain and Pichia yeast Expression vector containing in order of terminator that can function in.
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