JP6986261B2 - 組換ポリペプチドの発現量及び収量の向上方法 - Google Patents
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Description
(1)ポリペプチド、該ポリペプチドの末端に結合した0〜2個のアミノ酸で構成されるスペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合した4〜12個のアミノ酸で構成されるタグ・ペプチドから成り、該タグ・ペプチドは1〜3個のGly・Arg・Arg・Arg(配列番号:1)からなるペプチド単位により構成されることを特徴とする組換ポリペプチドである。
(2)前記スペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合したタグ・ペプチドが、ポリペプチドのC末端に結合する、上記(1)の組換ポリペプチドである。
(3)前記スペーサー・ペプチドのアミノ酸がGlyである、上記(1)又は(2)の組換ポリペプチドである。
(4)前記ポリペプチドが、TEV(Tobacco Edge Virus)プロテアーゼ、抗EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)scFv抗体、抗OKT3 scFv抗体、CAD(Caspase Activated DNase)及びGLuc(Gaussia Luciferase)からなる群から選択されるタンパク質である、上記(1)〜(3)のいずれかの組換ポリペプチドである。
(5)前記スペーサー・ペプチドが1個のアミノ酸で構成される、上記(1)〜(4)のいずれかの組換ポリペプチドである。
(6)組換ポリペプチドの生産方法であって、
(a)ポリペプチド、該ポリペプチドの末端に結合した0〜2個のアミノ酸で構成されるスペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合した4〜12個のアミノ酸で構成されるタグ・ペプチドから成り、該タグ・ペプチドは1〜3個のGly・Arg・Arg・Argからなるペプチド単位により構成されることを特徴とする組換ポリペプチドをコードする発現カセットを含むベクターを用意し、
(b)上記(a)のベクターにより宿主細胞を形質転換し、
(c)上記(b)で得られた形質転換細胞を、該細胞の生育に適した条件下で培養し、及び
(d)上記(c)の培養物から上記(a)の組換ポリペプチドを回収すること、
を含む、前記方法である。
(7)前記スペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合したタグ・ペプチドが、ポリペプチドのC末端に結合する、上記(6)の組換ポリペプチドの生産方法、
(8)前記スペーサー・ペプチドのアミノ酸がGlyである、上記(6)又は(7)の組換ポリペプチドの生産方法、
(9)前記ポリペプチドが、TEV(Tobacco Edge Virus)プロテアーゼ、抗EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)scFv抗体、抗OKT3 scFv抗体、CAD(Caspase Activated DNase)及びGLuc(Gaussia Luciferase)からなる群から選択されるタンパク質である、上記(6)〜(8)のいずれかの組換ポリペプチドの生産方法、及び
(10)前記スペーサー・ペプチドが1個のアミノ酸で構成される、上記(6)〜(9)のいずれかの組換ポリペプチドの生産方法である。
(11)前記宿主が大腸菌である、上記(6)〜(10)のいずれかの組換ポリペプチドの生産方法である。
本発明では、遺伝子組換生物による外来ポリペプチドの発現を向上させるために、特定のアミノ酸配列を有するタグによって当該ポリペプチドが修飾される。本明細書において、そのようなタグによって修飾されたポリペプチドをタグ化ポリペプチドと称し、以下に、当該本発明のタグ化ポリペプチドの構造を説明する。なお、本明細書において、特段の断りのない場合には、アミノ酸配列はN末端からC末端に向けて記載される。
本発明において、その発現を向上させるべきポリペプチドの種類については特に制限がない。後述のように、本発明のタグ化により、その由来もアミノ酸配列も異なるポリペプチド(つまり、TEV(Tobacco Edge Virus)プロテアーゼ、抗EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)scFv抗体、抗OKT3 scFv抗体、CAD(Caspase Activated DNase)及びGLuc(Gaussia Luciferase))の遺伝子組換生物内での発現を向上させ得ることが示されている。
上記ポリペプチドの末端に結合される本発明のタグ・ペプチドは、Gly・Arg・Arg・Arg(配列番号:1)からなるペプチド単位を少なくとも1個有する。また、本発明のタグ・ペプチドにおいては、該ペプチド単位が連続して繰り返されていてもよい。そのようなペプチド単位の連続した繰り返しの回数に特に制限はなく、例えば、ペプチド単位の繰り返しは7回以下、好ましくは5回以下、より好ましくは3回以下であってよい。
本発明のタグ化ポリペプチドにおいて、必ずしも必須ではないが、上記ポリペプチドとタグ・ペプチドを、スペーサー・ペプチドを介して結合させることも好適である。そのようなスペーサーとしては1〜2個程度のアミノ酸、好ましくはGlyを挙げることができる。
本発明のタグ化ポリペプチドは、本発明のタグ・ペプチドが結合した末端と反対側の末端に、本発明のタグ・ペプチド以外の公知のタグ・ペプチドを有していてもよい。例えば、本発明によって発現を上昇させるべき元のポリペプチドのC末端側に本発明のタグ・ペプチドを結合させた場合、本発明のタグ化ポリペプチドのN末端側には、種々の目的のために、本発明のタグ・ペプチド以外のタグ・ペプチドを結合させてよい。例えば、発現した組換ポリペプチドをアフィニティ・クロマトグラフィー等により分離する目的で、公知のHisタグ、FLAGタグ、HAタグやmycタグをN末端側に結合させてもよい。
本発明のタグ化ポリペプチドは、当業者に公知の方法により製造することができる。好ましくは、目的のタグ化ポリペプチドをコードするcDNAを組込んだ発現ベクターにより適切な宿主細胞を形質転換し、当該形質転換細胞の生育に適した条件下で該細胞を生育させることにより本発明のタグ化ポリペプチドを製造することができる。そのような方法は、分子生物学のプロトコル(Current Protocols in Molecular Biology)」、F. Ausubelら、Publ.Wiley Inter Science、New York、1997、またはSambrookら、「分子クローニング:実験室マニュアル」、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory、Cold Spring Harbor Laboratory Press、Cold Spring Harbor、NY、1989、等に記載されている。
1.培養
遺伝子組換をした大腸菌は、LB培地又はTB培地のいずれかで、25℃〜37℃で培養した。5mLの培養では、試験管を250rpmで振とうした。200mLの培養では、500mL羽根つき三角フラスコを250rpmで振とうした。いずれの場合も、培養液のODが0.5となった時点で終濃度1mMとなるようにIPTGを加えて発現誘導を行った。サンプリングは、発現誘導から2時間目と4時間目に行った。
サンプルは、培養液の一部(500μL)を回収し、遠心(4℃、14000rpm(20000*g)、15分)により大腸菌体を沈殿させ、集菌する。集菌した大腸菌体に250μLのLysisBuffer(50mM TrisHCl(pH8.7)、250mM NaCl)を加えて超音波破砕し、懸濁状態の破砕液を全培養物A:Allとし、懸濁状態の破砕液を遠心(4℃、14000rpm(20000*g)、15分)により上清画分S:Sup、沈殿画分P:Pptに分離した。分離後に沈殿画分にはLysisBufferを250μL加えて懸濁し、その一部をSDS−PAGEに使用した。また、上清画分からも沈殿画分と同じ量をSDS−PAGEに使用した。
上記のサンプルのそれぞれを、10μLずつ17.5%SDS−PAGEにアプライした。また、分子量マーカー(M)も同時にアプライした。泳動したポリペプチドを可視化するために、CBB染色を行った。すなわち、泳動後のゲルを固定液(20%メタノール、7.5%酢酸溶液)に5分間漬け、染色液(0.25%CBB−R250、50%メタノール、5%酢酸)に5分漬け、脱色液(5%メタノール、7%酢酸)に5分漬けて、RO水で脱色させた。
上記のようにしてCBB染色したゲルを、USB接続したカメラを用いて撮影し、その画像データを解析用の画像データとした。その画像データを、ImageJ(https://imagej.nih.gov/ij/)からダウンロード可能な画像解析ソフトウェア)を用いて、各バンドの強度を数値化した。
本発明のタグによりC末端をタグ化したTobacco Edge Virusプロテアーゼ(以下、「TEV」と略す。)を、次のようにして作製した。なお、本明細書において、「C0R」は本発明のタグ・ペプチド及びスペーサー・ペプチドのいずれも有さないポリペプチドを、「C3R」は1個のペプチド単位(GRRR)からなるタグ・ペプチドを有するポリペプチドを、「C6R」は2個のペプチド単位からなるタグ・ペプチドを有するポリペプチドを、また、「C9R」は3個のペプチド単位からなるタグ・ペプチドを有するポリペプチドを、それぞれ、表している。
実施例1と同様にして、本発明のタグによりC末端をタグ化した抗EGFR scFv(以下、「抗EGFR scFv C9R」と略す。)のための発現プラスミドを作製した。すなわち、上記タグ化前scFvのcDNAとして、図4に示したアミノ酸配列の1〜246位をコードする合成DNAをpUCFaに挿入したプラスミド(FASMAC社から入手した)をテンプレートとしてPCRにより増幅し、pET−15bベクター(Novagen社から入手)のNdeI及びXhoI制限部位に挿入した。1つのG(スペーサーとして)及びGRRRGRRRGRRR(配列番号:6)からなるタグ・ペプチドをコードするDNA配列を、抗EGFR scFvテンプレートのC末端に対応する配列に対して、QuikChange site directed mutagenesis(Stratagene社)を用いて付加した。得られたプラスミドの配列を実施例1と同様の方法でDNA配列決定して確認した。なお、pET−15bベクターを用いているので、このタグ化抗EGFR scFvにも、N末端側にHisタグが付加されている。この発現プラスミドによりコードされるアミノ酸配列を図4に示した。
実施例1と同様にして、本発明によりタグ化した抗OKT3 scFv(以下、「OKT3」と略す。)のための発現プラスミドを作製した。すなわち、OKT3のcDNAを、合成DNAとしてpUCFaに挿入したプラスミド(FASMAC社から入手した)をテンプレートとしてPCRにより増幅し、pET−15bベクター(Novagen社から入手)のNdeI及びXhoI制限部位に挿入した。1つのG(スペーサーとして)及びGRRRGRRRGRRR(配列番号:9)からなるタグ・ペプチドをコードするDNA配列を、OKT3テンプレートのC末端に対応する配列に対して、QuikChange site directed mutagenesis(Stratagene社)を用いて付加した。得られたプラスミドの配列を実施例1と同様の方法でDNA配列決定して確認した。なお、pET−15bベクターを用いているので、このタグ化OKT3にも、N末端側にHisタグが付加されている。この発現プラスミドによりコードされるアミノ酸配列は以下のとおりであった。
本発明によりタグ化したCaspase Activated DNase(以下、「CAD」と略す。)のための発現プラスミドを作製した。すなわち、上記実施例と同様にして、CADのcDNAを合成DNAとして挿入したプラスミドをテンプレートとしてPCRにより増幅し、pAED4ベクター(“M.M.Islam,S.Sohya,K.Noguchi,M.Yohda,Y.Kuroda;Crystal structure of an extensively simplified variant of bovine pancreatic trypsin inhibitor in which over one−third of the residues are alanines;Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.;105(2008),15334−15339”及び“M.M.Islam,S.Sohya,K.Noguchi,S.Kidokoro,M.Yohda,Y.Kuroda;Thermodynamic and structural analysis of highly stabilized BPTIs by single and double mutations;Proteins;77(2009),962−970”に記載)のNdeI及びNcoI制限部位に挿入した。スペーサー・ペプチドは含めず、GRRR(配列番号:1)、GRRRGRRR(配列番号:5)又はGRRRGRRRGRRR(配列番号:6)からなるタグ・ペプチドをコードするDNA配列を、CADテンプレートのC末端に対応する配列に対して、QuikChange site directed mutagenesis(Stratagene社)を用いて付加し、その配列を増幅した。得られたプラスミドの配列を実施例1と同様の方法でDNA配列決定して確認した。なお、pAED4ベクターにはHisタグ配列が含まれていないので、本実施例ではN末端側にHisタグは付加されない。配列番号:6を付加したCAD(CADC9R)のための発現プラスミドによりコードされるアミノ酸配列は以下のとおりであった。
本発明によりタグ化したGaussia Luciferase(以下、「GLuc」と略す。)のための発現プラスミドを作製した。すなわち、GLucのcDNAを合成DNAをとしてpUC19に挿入したプラスミドをテンプレートとしてPCRにより増幅し、pAED4ベクターのNdeI及びNcoI制限部位に挿入した。スペーサー・ペプチドは含めず、GRRR(配列番号:1)、GRRRGRRR(配列番号:5)又はGRRRGRRRGRRR(配列番号:6)からなるタグ・ペプチドをコードするDNA配列を、GLucテンプレートのC末端に対応する配列に対して、QuikChange site directed mutagenesis(Stratagene社)を用いて付加し、その配列を増幅した。得られたプラスミドの配列を実施例1と同様の方法でDNA配列決定して確認した。なお、pAED4ベクターにはHisタグ配列が含まれていないので、本実施例でもN末端側にHisタグは付加されない。配列番号:6を付加したGLuc(GLucC9R)のための発現プラスミドによりコードされるアミノ酸配列は以下のとおりであった。
Claims (11)
- ポリペプチド、該ポリペプチドの末端に結合した0〜2個のアミノ酸で構成されるスペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合した12個のアミノ酸で構成されるタグ・ペプチドから成り、該タグ・ペプチドは3個のGly・Arg・Arg・Arg(配列番号:1)からなるペプチド単位により構成されることを特徴とする組換ポリペプチド。
- 前記スペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合したタグ・ペプチドが、ポリペプチドのC末端に結合する、請求項1に記載の組換ポリペプチド。
- 前記スペーサー・ペプチドのアミノ酸がGlyである、請求項1又は2に記載の組換ポリペプチド。
- 前記ポリペプチドが、TEV(Tobacco Edge Virus)プロテアーゼ、抗EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)scFv抗体、抗OKT3 scFv抗体、CAD(Caspase Activated DNase)及びGLuc(Gaussia Luciferase)からなる群から選択されるタンパク質である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組換ポリペプチド。
- 前記スペーサー・ペプチドが1個のアミノ酸で構成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組換ポリペプチド。
- 組換ポリペプチドの生産方法であって、
(a)ポリペプチド、該ポリペプチドの末端に結合した0〜2個のアミノ酸で構成されるスペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合した12個のアミノ酸で構成されるタグ・ペプチドから成り、該タグ・ペプチドは3個のGly・Arg・Arg・Arg(配列番号:1)からなるペプチド単位により構成されることを特徴とする組換ポリペプチドをコードする発現カセットを含むベクターを用意し、
(b)上記(a)のベクターにより宿主細胞を形質転換し、
(c)上記(b)で得られた形質転換細胞を、該細胞の生育に適した条件下で培養し、及び
(d)上記(c)の培養物から上記(a)の組換ポリペプチドを回収すること、
を含む、前記方法。 - 前記スペーサー・ペプチド及び該スペーサー・ペプチドに結合したタグ・ペプチドが、ポリペプチドのC末端に結合する、請求項6に記載の組換ポリペプチドの生産方法。
- 前記スペーサー・ペプチドのアミノ酸がGlyである、請求項6又は7に記載の組換ポリペプチドの生産方法。
- 前記ポリペプチドが、TEV(Tobacco Edge Virus)プロテアーゼ、抗EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)scFv抗体、抗OKT3 scFv抗体、CAD(Caspase Activated DNase)及びGLuc(Gaussia Luciferase)からなる群から選択されるタンパク質である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の組換ポリペプチドの生産方法。
- 前記スペーサー・ペプチドが1個のアミノ酸で構成される、請求項6〜9のいずれか一項に記載の組換ポリペプチドの生産方法。
- 前記宿主が大腸菌である、請求項6〜10のいずれか一項に記載の組換ポリペプチドの生産方法。
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