JP7449000B2 - Production of soluble recombinant proteins - Google Patents
Production of soluble recombinant proteins Download PDFInfo
- Publication number
- JP7449000B2 JP7449000B2 JP2022555779A JP2022555779A JP7449000B2 JP 7449000 B2 JP7449000 B2 JP 7449000B2 JP 2022555779 A JP2022555779 A JP 2022555779A JP 2022555779 A JP2022555779 A JP 2022555779A JP 7449000 B2 JP7449000 B2 JP 7449000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protein
- gene
- coli
- recombinant
- proteins
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/195—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
- C07K14/33—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Clostridium (G)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/16—Extraction; Separation; Purification by chromatography
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/005—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/195—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
- C07K14/305—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Micrococcaceae (F)
- C07K14/31—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Micrococcaceae (F) from Staphylococcus (G)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/195—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
- C07K14/34—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Corynebacterium (G)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/52—Cytokines; Lymphokines; Interferons
- C07K14/54—Interleukins [IL]
- C07K14/5428—IL-10
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/70—Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
- C12N9/0051—Oxidoreductases (1.) acting on a sulfur group of donors (1.8)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/485—Exopeptidases (3.4.11-3.4.19)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/06—Preparation of peptides or proteins produced by the hydrolysis of a peptide bond, e.g. hydrolysate products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y108/00—Oxidoreductases acting on sulfur groups as donors (1.8)
- C12Y108/01—Oxidoreductases acting on sulfur groups as donors (1.8) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.8.1)
- C12Y108/01007—Glutathione-disulfide reductase (1.8.1.7), i.e. glutathione reductase (NADPH)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y108/00—Oxidoreductases acting on sulfur groups as donors (1.8)
- C12Y108/01—Oxidoreductases acting on sulfur groups as donors (1.8) with NAD+ or NADP+ as acceptor (1.8.1)
- C12Y108/01008—Protein-disulfide reductase (1.8.1.8), i.e. thioredoxin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y304/00—Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
- C12Y304/11—Aminopeptidases (3.4.11)
- C12Y304/11018—Methionyl aminopeptidase (3.4.11.18)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2710/00—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA dsDNA viruses
- C12N2710/00011—Details
- C12N2710/16011—Herpesviridae
- C12N2710/16211—Lymphocryptovirus, e.g. human herpesvirus 4, Epstein-Barr Virus
- C12N2710/16222—New viral proteins or individual genes, new structural or functional aspects of known viral proteins or genes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Virology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Description
発明の権利
本発明は、国立衛生研究所から授与された助成金番号1R43AI148018-01A1 FAIN: R43AI148018による米国政府の援助によってなされており、米国政府は本発明に一定の権利を有する。
Rights to the Invention This invention was made with support from the United States Government under Grant No. 1R43AI148018-01A1 FAIN: R43AI148018 awarded by the National Institutes of Health, and the United States Government has certain rights in this invention.
関連出願の参照
本願は、2021年2月24日付で出願された米国仮出願第63/152,954号;2020年3月16日付で出願された米国仮出願第62/990,083号;および2020年3月16日付で出願されかつ現在係属中の米国出願第16/819,775号の優先権を主張し、これらそれぞれの全体は参照により具体的に組み入れられる。
REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS This application is filed in U.S. Provisional Application No. 63/152,954, filed February 24, 2021; U.S. Provisional Application No. 62/990,083, filed March 16, 2020; No. 16/819,775, filed and currently pending, US Application No. 16/819,775, each of which is specifically incorporated by reference in its entirety.
発明の分野
本発明は、ペプチドおよびタンパク質などの生成物を微生物において発現させ精製するための方法および組成物に関する。特に、半生成物が組換え的に発現され、微生物の細胞質が、発現された半生成物を変更して、最終的なまたは使用可能な形態の生成物を生成する。変更は、細胞質の酸化還元状態のシフトと部位特異的な切断および/またはライゲーションとを包含する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and compositions for expressing and purifying products such as peptides and proteins in microorganisms. In particular, the semi-product is expressed recombinantly and the cytoplasm of the microorganism modifies the expressed semi-product to produce the final or usable form of the product. Modifications include shifts in cytoplasmic redox states and site-specific cleavage and/or ligation.
背景の説明
大腸菌(E. coli)は、研究および治療目的のための組換えタンパク質を生成するために広く用いられているホストである。組換えタンパク質は、大腸菌細胞質またはペリプラズムにおいて発現され得る。大腸菌における細胞質組換えタンパク質発現の1つの制限とは、大腸菌において組換えタンパク質の発現を開始するためには該タンパク質のコード配列がATGコドンで始まるべきであるということであり、これは、ホルミルメチオニンに翻訳され、次にホルミルメチオニンデホルミラーゼによってプロセシングされてN末端メチオニンになる。よって、大腸菌における組換えタンパク質発現のためには、ATGコドンが、天然のまたは成熟したタンパク質配列に付加される。組換えタンパク質の細胞内発現の間に、N末端メチオニンは通常、内在性大腸菌メチオニンアミノペプチダーゼ(MAP)によって切除される。おそらく、組換えタンパク質の過剰発現および存在するMAPの限定された量のために、たとえ隣接する残基が切断にとって最適である場合でさえ、このプロセスは組換えタンパク質にとって必ずしも有効ではない。結果として、かなりの量の組換えタンパク質が、メチオニンを最初のアミノ酸として有している可能性がある。N末端メチオニンは成熟タンパク質配列の一部ではないので、これは大多数のタンパク質にとって望ましくない。また、N末端メチオニンの存在は、タンパク質に、その機能に影響を与える構造変化もまた引き起こし得る。N末端メチオニンの有効な切断を確実にするための既存の方法は、組換えMAPによるインビトロ処置を包含する。別のアプローチは、MAPコード配列を発現ベクターに付加し、したがってMAPを組換えタンパク質と共に共発現させることである。後者のケースでは、MAPの共発現が所望の組換えタンパク質の発現を低下させ得る。どちらのアプローチも、実行するには時間とコストがかかる。したがって、組換えタンパク質発現を有意に阻害することなしにMAPが高発現された大腸菌発現株を有することが、望ましいであろう。これは、細胞質におけるその天然の配列による、増大した量の標的タンパク質の生成を可能にするであろう。
Background Information Escherichia coli (E. coli) is a widely used host for producing recombinant proteins for research and therapeutic purposes. Recombinant proteins can be expressed in the E. coli cytoplasm or periplasm. One limitation of cytoplasmic recombinant protein expression in E. coli is that to initiate expression of a recombinant protein in E. coli, the coding sequence of the protein should begin with an ATG codon, which is a formylmethionine is translated into N-terminal methionine and then processed by formylmethionine deformylase to form N-terminal methionine. Thus, for recombinant protein expression in E. coli, an ATG codon is added to the native or mature protein sequence. During intracellular expression of recombinant proteins, the N-terminal methionine is usually excised by endogenous E. coli methionine aminopeptidase (MAP). This process is not always effective for recombinant proteins even when adjacent residues are optimal for cleavage, probably due to the overexpression of recombinant proteins and the limited amount of MAP present. As a result, a significant amount of recombinant proteins are likely to have methionine as the first amino acid. This is undesirable for the majority of proteins since the N-terminal methionine is not part of the mature protein sequence. The presence of the N-terminal methionine can also cause structural changes in the protein that affect its function. Existing methods to ensure effective cleavage of the N-terminal methionine include in vitro treatment with recombinant MAP. Another approach is to add the MAP coding sequence to an expression vector and thus co-express the MAP with the recombinant protein. In the latter case, co-expression of MAP may reduce expression of the desired recombinant protein. Both approaches are time-consuming and costly to implement. Therefore, it would be desirable to have an E. coli expression strain in which MAP is highly expressed without significantly inhibiting recombinant protein expression. This would allow production of increased amounts of the target protein with its native sequence in the cytoplasm.
大腸菌の細胞質において発現された組換えタンパク質は、不溶性のインクルージョンボディを形成し得る。インクルージョンボディ内のタンパク質はインビトロで再折りたたみされて可溶性タンパク質を形成し得る。これらのタンパク質は、望ましくないN末端メチオニンを含有するであろう。 Recombinant proteins expressed in the cytoplasm of E. coli can form insoluble inclusion bodies. Proteins within inclusion bodies can be refolded in vitro to form soluble proteins. These proteins will contain an undesirable N-terminal methionine.
大腸菌細胞質は還元的な環境を有し、ジスルフィド結合を含有する組換えタンパク質は通常、細胞内で発現されるときには不溶性である。対照的に、大腸菌のペリプラズムは酸化的な環境を有する。よって、適切な折りたたみおよび可溶性を確実にするために、ジスルフィド結合を含有する多くの組換えタンパク質はペリプラズムに分泌される。組換えタンパク質をペリプラズムへと導くシグナルペプチドは分泌プロセスの間に切り取られ、天然のアミノ酸配列を有するタンパク質の生成をもたらす。しかしながら、タンパク質をペリプラズムに導く移行メカニズムは制限された能力を有し、そのため、組換えタンパク質のペリプラズム発現レベルは通常は低い。他方で、大腸菌細胞質における発現は、細胞培養物1リットルあたり数グラムの組換えタンパク質をもたらし得る。よって、可溶性の、適切に折りたたまれたジスルフィド結合タンパク質を、細胞質において発現できることが望ましいであろう。さらに、これらのタンパク質がN末端メチオニンなしで生成され得る場合が望ましいであろう。 The E. coli cytoplasm has a reducing environment, and recombinant proteins containing disulfide bonds are usually insoluble when expressed intracellularly. In contrast, the periplasm of E. coli has an oxidative environment. Thus, many recombinant proteins containing disulfide bonds are secreted into the periplasm to ensure proper folding and solubility. The signal peptide that directs the recombinant protein to the periplasm is excised during the secretion process, resulting in the production of a protein with the native amino acid sequence. However, the translocation mechanisms that direct proteins to the periplasm have limited capacity, so periplasmic expression levels of recombinant proteins are usually low. On the other hand, expression in the E. coli cytoplasm can yield several grams of recombinant protein per liter of cell culture. It would therefore be desirable to be able to express soluble, properly folded disulfide bond proteins in the cytoplasm. Additionally, it would be desirable if these proteins could be produced without the N-terminal methionine.
gor-/trx-変異を有するOrigami(登録商標)(EMDMillipore)、Shuffle(登録商標)(New England Bio)などの市販の大腸菌株は、ジスルフィド結合を含有する可溶性の細胞内タンパク質を生成できるが、これらの細胞株は欠陥があり(cripped)、高密度までは成長せず、このことは、生成収量を制限する。したがって、これらの株は実験材料を作出するためには好適であるが、それらの低い成長レベルのために、商業的に使用することが困難になっている。したがって、N末端メチオニンを含有しない、適切に折りたたまれた、ジスルフィド結合した細胞内タンパク質を高レベルで発現する菌株の必要性が存在する。 Commercially available E. coli strains such as Origami® (EMDMillipore) and Shuffle® (New England Bio) with gor-/trx- mutations can produce soluble intracellular proteins containing disulfide bonds; These cell lines are clipped and do not grow to high densities, which limits production yields. Therefore, although these strains are suitable for producing experimental materials, their low growth levels make them difficult to use commercially. Therefore, there is a need for strains that express high levels of properly folded, disulfide-bonded intracellular proteins that do not contain an N-terminal methionine.
本発明は、現行の戦略および設計に関連する問題および不利益を克服し、組換えペプチドおよびタンパク質を生成するための新たな組成物および方法を提供する。 The present invention overcomes the problems and disadvantages associated with current strategies and designs and provides new compositions and methods for producing recombinant peptides and proteins.
本発明の1つの態様は、以下の工程を含む、細菌において組換えペプチドおよびタンパク質を生成する方法に関する:プロモーターを包含するタンパク質配列をコードする発現ベクターを含有する細菌においてタンパク質を発現させる工程であって、該細菌は、プロモーターの制御下の遺伝子も含有し、これはホストのゲノム中に組み込まれており、その遺伝子によって発現されたポリペプチドは、細胞質における組換えタンパク質の発現、折りたたみ、または可溶性を容易化する、工程、および、タンパク質を単離する工程。 One embodiment of the invention relates to a method of producing recombinant peptides and proteins in bacteria, comprising the steps of: expressing a protein in a bacterium containing an expression vector encoding a protein sequence that includes a promoter. The bacterium also contains a gene under the control of a promoter, which is integrated into the genome of the host, and the polypeptide expressed by the gene is responsible for the expression, folding, or solubility of the recombinant protein in the cytoplasm. and isolating the protein.
本発明の別の態様は、以下の工程を含む、細菌において組換えペプチドおよびタンパク質を生成する方法に関する:プロモーターを包含するタンパク質配列をコードする発現ベクターを含有する細菌においてタンパク質を発現させる工程であって、該細菌は、ペプチダーゼ遺伝子も発現し、これはホスト細胞のゲノム中に組み込まれており、ここで、ペプチダーゼが、発現されたタンパク質に作用するように、およびタンパク質のN末端部分からホルミルメチオニン基を除去するように、ペプチダーゼ発現がプロモーターの制御下にある、工程;ならびに、タンパク質を単離する工程。N末端メチオニンを除去するペプチダーゼはメチオニンアミノペプチダーゼ(MAP)と称され得る。好ましくは、組み込まれた遺伝子はリボソーム結合部位、開始コドン、ならびに発現エンハンサーおよび/またはリプレッサー領域を含有する。好ましくは、組換え細胞は、1つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性または2つののみジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する。好ましくは、組換え細胞は大腸菌細胞または大腸菌の派生物もしくは菌株であり、好ましくは、発現される組換えタンパク質は、破傷風毒素、破傷風毒素重鎖タンパク質、ジフテリアトキソイド、破傷風トキソイド、シュードモナスエキソプロテインA、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)トキソイド、百日咳菌(Bordetella pertusis)トキソイド、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)トキソイド、大腸菌(Escherichia coli)易熱性毒素Bサブユニット、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)外膜複合体、インフルエンザ菌(Hemophilus influenzae)タンパク質D、フラジェリンFli C、サイトカイン、一本鎖抗体、ラクダ科(camelids)、ナノボディ、ならびにこれらの断片、誘導体、および改変物を含む。また、好ましくは、組換えタンパク質はプレタンパク質プロリラキシン、インスリン、およびインスリン様ファミリーのメンバーであり得る。好ましくは、組み込まれる遺伝子および/または発現ベクターは、ペプチダーゼのための誘導性プロモーターを含有する。発現させる工程は、第1の誘導剤によって誘導性プロモーターを誘導することを含み、第2の誘導剤によって誘導可能であり得る組換えペプチドまたはタンパク質をコードする発現ベクターを含有する。好ましくは、第1のおよび第2の誘導剤は同じであるが、異なっていてもよい。好ましくは、第1の組み込まれる遺伝子または発現ベクターは第2の誘導性プロモーターを含有し、ペプチダーゼを発現させる工程は、第1の誘導剤によって第2の誘導性プロモーターを誘導することを含む。好ましくは、単離する工程はクロマトグラフィーを含み、クロマトグラフィーは硫酸塩樹脂、ゲル樹脂、活性硫酸化樹脂、リン酸塩樹脂、ヘパリン樹脂、またはヘパリン様樹脂を含む。好ましくは、発現され単離されたタンパク質は、ポリエチレングリコールおよび/またはポリエチレングリコールの誘導体と、あるいは、ポリマー、例えば多糖、ペプチド、抗体もしくは抗体の一部、脂質、脂肪酸、低分子、ハプテン、またはこれらの組み合わせとコンジュゲートされる。 Another aspect of the invention relates to a method of producing recombinant peptides and proteins in bacteria, comprising the steps of: expressing the protein in a bacterium containing an expression vector encoding a protein sequence that includes a promoter. The bacterium also expresses a peptidase gene, which is integrated into the genome of the host cell, in which the peptidase acts on the expressed protein and extracts formylmethionine from the N-terminal part of the protein. peptidase expression is under the control of a promoter so as to remove the group; and isolating the protein. Peptidases that remove N-terminal methionine may be referred to as methionine aminopeptidases (MAPs). Preferably, the integrated gene contains a ribosome binding site, an initiation codon, and an expression enhancer and/or repressor region. Preferably, the recombinant cell has reduced activity of only one disulfide reductase enzyme or reduced activity of only two disulfide reductase enzymes. Preferably, the recombinant cell is an E. coli cell or a derivative or strain of E. coli, and preferably the recombinant protein expressed is tetanus toxin, tetanus toxoid heavy chain protein, diphtheria toxoid, tetanus toxoid, Pseudomonas exoprotein A, Pseudomonas aeruginosa toxoid, Bordetella pertusis toxoid, Clostridium perfringens toxoid, Escherichia coli heat-labile toxin B subunit, Neisseria meningitidis outer membrane complex, Includes Hemophilus influenzae protein D, flagellin Fli C, cytokines, single chain antibodies, camelids, nanobodies, and fragments, derivatives, and modifications thereof. Also preferably, the recombinant protein may be a member of the preprotein prorelaxin, insulin, and insulin-like families. Preferably, the integrated gene and/or expression vector contains an inducible promoter for the peptidase. The expressing step includes inducing an inducible promoter with a first inducing agent, containing an expression vector encoding a recombinant peptide or protein that may be inducible with a second inducing agent. Preferably, the first and second inducing agents are the same, but may be different. Preferably, the first integrated gene or expression vector contains a second inducible promoter and the step of expressing the peptidase comprises inducing the second inducible promoter with the first inducing agent. Preferably, the step of isolating comprises chromatography, the chromatography comprising a sulfate resin, a gel resin, an activated sulfate resin, a phosphate resin, a heparin resin, or a heparin-like resin. Preferably, the expressed and isolated protein is combined with polyethylene glycol and/or derivatives of polyethylene glycol, or with polymers such as polysaccharides, peptides, antibodies or parts of antibodies, lipids, fatty acids, small molecules, haptens, or conjugated with a combination of
本発明の別の態様は、以下の工程を含む、可溶性のまたは不溶性のペプチドを生成する方法に関する:ペプチドのN末端にホルミルメチオニン基を有するペプチドを、該ペプチドをコードする発現ベクターを含有する組換え細胞から発現させる工程、および、発現されたペプチドに作用しかつ該ペプチドのN末端からホルミルメチオニン基を除去するペプチダーゼを、組換え細胞の組み込まれた遺伝子から発現させる工程;ならびに、該ペプチドを単離する工程。 Another aspect of the invention relates to a method of producing a soluble or insoluble peptide, comprising the steps of: producing a peptide having a formylmethionine group at the N-terminus of the peptide into a vector containing an expression vector encoding the peptide. expressing a peptidase that acts on the expressed peptide and removes the formylmethionine group from the N-terminus of the peptide from an integrated gene of the recombinant cell; The step of isolating.
本発明の別の態様は、以下の工程を含む、ペプチドを生成する方法に関する:ペプチドのN末端にホルミルメチオニン基を有するペプチドを、該ペプチドをコードする発現ベクターを含有する組換え細胞から発現させる工程であって、組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、発現ベクターが、ペプチドのコード領域に機能的に連結されたプロモーターを含有し、該1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性が、該1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有さない組換え細胞と比較してより酸化的な状態への、細胞質の酸化還元状態のシフトをもたらす、工程、および、発現されたペプチドに作用しかつ該ペプチドのN末端からホルミルメチオニン基を除去するペプチダーゼを、組換え細胞の組み込まれた遺伝子から発現させる工程;ならびに、該ペプチドを単離する工程。好ましくは、発現ベクターはリボソーム結合部位、開始コドン、および発現エンハンサー/リプレッサー領域を含有する。好ましくは、組換え細胞は、1つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素または2つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する。好ましくは、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素は、オキシドレダクターゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、チオレドキシンレダクターゼ、またはグルタチオンレダクターゼのうちの1つまたは複数を含む。好ましくは、組換え細胞は大腸菌細胞または大腸菌の派生物もしくは菌株であり、ペプチドまたはタンパク質は破傷風毒素、破傷風毒素重鎖タンパク質、ジフテリアトキソイド、破傷風トキソイド、シュードモナスエキソプロテインA、緑膿菌トキソイド、百日咳菌トキソイド、ウェルシュ菌トキソイド、ボツリヌス症毒素、大腸菌易熱性毒素Bサブユニット、髄膜炎菌外膜複合体、インフルエンザ菌タンパク質D、フラジェリンFli C、サイトカイン、一本鎖抗体、ラクダ科、ナノボディ、ならびにこれらの断片、誘導体、および改変物を含む。好ましくは、プロモーターは誘導性プロモーターであり、発現させる工程は、誘導剤によって誘導性プロモーターを誘導することを含む。 Another aspect of the invention relates to a method of producing a peptide, comprising the steps of: expressing a peptide having a formylmethionine group at the N-terminus of the peptide from a recombinant cell containing an expression vector encoding the peptide. a step in which the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes, the expression vector contains a promoter operably linked to the coding region of the peptide, and the expression vector contains a promoter operably linked to the coding region of the peptide; The reduced activity of the one or more disulfide reductase enzymes causes a shift in the cytoplasmic redox state to a more oxidative state compared to recombinant cells that do not have the reduced activity of the one or more disulfide reductase enzymes. and expressing a peptidase from the integrated gene of the recombinant cell that acts on the expressed peptide and removes the formylmethionine group from the N-terminus of the peptide; and isolating the peptide. The process of doing. Preferably, the expression vector contains a ribosome binding site, an initiation codon, and an expression enhancer/repressor region. Preferably, the recombinant cell has reduced activity of only one disulfide reductase enzyme or only two disulfide reductase enzymes. Preferably, the one or more disulfide reductase enzymes include one or more of oxidoreductase, dihydrofolate reductase, thioredoxin reductase, or glutathione reductase. Preferably, the recombinant cell is an E. coli cell or a derivative or strain of E. coli, and the peptide or protein is tetanus toxin, tetanus toxoid heavy chain protein, diphtheria toxoid, tetanus toxoid, Pseudomonas exoprotein A, Pseudomonas aeruginosa toxoid, Bordetella pertussis toxoids, Clostridium perfringens toxoids, botulism toxins, Escherichia coli heat-labile toxin B subunit, meningococcal outer membrane complex, Haemophilus influenzae protein D, flagellin Fli C, cytokines, single chain antibodies, camelids, nanobodies, and these including fragments, derivatives, and modifications of. Preferably, the promoter is an inducible promoter, and the step of expressing includes inducing the inducible promoter with an inducing agent.
好ましくは、単離する工程はクロマトグラフィーを含み、クロマトグラフィーは硫酸塩樹脂、ゲル樹脂、活性硫酸化樹脂、リン酸塩樹脂、ヘパリン樹脂、またはヘパリン様樹脂を含む。好ましくは、単離されたペプチドは、ポリエチレングリコール(PEG)および/またはPEGの誘導体とコンジュゲートされるか、あるいは、ポリマー、例えば多糖、ペプチド、抗体もしくは抗体の一部、脂質、脂肪酸、低分子、ハプテン、またはこれらの組み合わせにカップリングされる。 Preferably, the step of isolating comprises chromatography, the chromatography comprising a sulfate resin, a gel resin, an activated sulfate resin, a phosphate resin, a heparin resin, or a heparin-like resin. Preferably, the isolated peptide is conjugated with polyethylene glycol (PEG) and/or derivatives of PEG, or with polymers such as polysaccharides, peptides, antibodies or parts of antibodies, lipids, fatty acids, small molecules. , a hapten, or a combination thereof.
本発明の別の態様は、gor変異を含有する大腸菌細胞株に関する。好ましくは、細胞株は、ATCC寄託番号PTA-126975から得られるかまたはそれに由来する細胞を含む。 Another aspect of the invention relates to E. coli cell lines containing gor mutations. Preferably, the cell line comprises cells obtained from or derived from ATCC Deposit No. PTA-126975.
本発明の別の態様は、以下の工程を含む、タンパク質を生成する方法に関する:組換え的に操作されたプロテアーゼ遺伝子を含有する組換え細胞においてプレタンパク質を発現させる工程。好ましくは、プロテアーゼ遺伝子および/またはプレタンパク質遺伝子はプロモーターおよび/または翻訳誘導配列を含有する。プロモーターは同じでも異なっていてもよく、翻訳誘導配列は、存在する場合には、遺伝子間で同じでも異なっていてもよい。好ましくはプレタンパク質の発現後に、プロテアーゼ遺伝子の発現が、プレタンパク質が切断されてタンパク質を形成するように誘導され;タンパク質が回収される。好ましくは、プレタンパク質は、プロインスリン、プロインスリン様タンパク質、プロリラキシン、プロオピオメラノコルチン、プロ酵素、プロホルモン、プロアンジオテンシノーゲン、プロトリプシノーゲン、プロキモトリプシノーゲン、プロペプシノーゲン、凝固系のプロタンパク質、プロトロンビン、プロプラスミノーゲン、補体系のプロタンパク質、プロカスパーゼ、プロパシファスチン、プロエラスターゼ、プロリパーゼ、プロカルボキシポリペプチダーゼ、切断可能なリーダー配列を含有するタンパク質、切断可能なタグ配列、切断可能な追加のNまたはC末端アミノ酸(例えばMet)を含有するタンパク質からなる群より選択される。好ましくは、プロテアーゼ遺伝子は組換え細胞のゲノム中に組み込まれている。また好ましくは、メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれており、ここでメチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現がプレタンパク質またはタンパク質からN末端メチオニンを除去する。メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現は好ましくは誘導因子配列の制御下にあり、メチオニンアミノペプチダーゼの誘導因子配列およびプレタンパク質の翻訳誘導配列は同じでも異なっていてもよい。また好ましくは、組換え細胞は1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、これはgor変異を有する大腸菌であり得る。 Another aspect of the invention relates to a method of producing a protein comprising: expressing a pre-protein in a recombinant cell containing a recombinantly engineered protease gene. Preferably, the protease gene and/or preprotein gene contains a promoter and/or translation-directing sequence. Promoters may be the same or different, and translation-inducing sequences, if present, may be the same or different between genes. Preferably after expression of the pre-protein, expression of a protease gene is induced such that the pre-protein is cleaved to form a protein; the protein is recovered. Preferably, the preprotein is proinsulin, proinsulin-like protein, prorelaxin, proopiomelanocortin, proenzyme, prohormone, proangiotensinogen, protrypsinogen, prochymotrypsinogen, propepsinogen, proprotein of the coagulation system, prothrombin, proplasminogen, proprotein of the complement system, procaspase, propacifastin, proelastase, prolipase, procarboxypolypeptidase, protein containing a cleavable leader sequence, cleavable tag sequence, cleavable addition proteins containing an N- or C-terminal amino acid (eg, Met). Preferably, the protease gene is integrated into the genome of the recombinant cell. Also preferably, a methionine aminopeptidase gene is integrated into the genome of the recombinant cell, where expression of the methionine aminopeptidase gene removes the N-terminal methionine from the pre-protein or protein. Expression of the methionine aminopeptidase gene is preferably under the control of an inducer sequence, and the methionine aminopeptidase inducer sequence and the translation inducer sequence of the preprotein may be the same or different. Also preferably, the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes, which may be E. coli with a gor mutation.
本発明の別の態様は、メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子およびプロテアーゼ遺伝子を含有する組換え細胞株に関し、これらの両方が組み込まされている。好ましくは、細胞は、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性をさらに含有し、これはgor変異に寄与し得る。 Another aspect of the invention relates to a recombinant cell line containing a methionine aminopeptidase gene and a protease gene, both of which have been integrated. Preferably, the cell further contains reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes, which may contribute to the gor mutation.
[本発明1001]
以下の工程を含む、1つまたは複数のスルフィド連結を含有するタンパク質を生成する方法:
タンパク質配列をコードする発現ベクターおよびゲノムを含有する組換え細胞から該タンパク質を発現させる工程であって、該組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、該タンパク質のN末端がメチオニンを含有する、工程;
該組換え細胞の遺伝子からペプチダーゼを発現させる工程であって、ペプチダーゼが、発現された該タンパク質のN末端からメチオニンを除去する、工程;および
該タンパク質を単離する工程。
[本発明1002]
発現されるタンパク質が、破傷風毒素、破傷風毒素重鎖タンパク質、ジフテリアトキソイド、破傷風トキソイド、シュードモナスエキソプロテインA、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)トキソイド、百日咳菌(Bordetella pertusis)トキソイド、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)トキソイド、大腸菌(Escherichia coli(E. coli))易熱性毒素Bサブユニット、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)外膜複合体、インフルエンザ菌(Hemophilus influenzae)タンパク質D、フラジェリンFli C、カブトガニヘモシアニン、またはこれらの断片、誘導体、もしくは改変物を含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
組換え細胞が、1つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する、本発明1001の方法。
[本発明1004]
複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性、本発明1001の方法。
[本発明1005]
組換え細胞が大腸菌細胞または大腸菌の派生物もしくは菌株である、本発明1001の方法。
[本発明1006]
組換え細胞がATCC寄託番号PTA-126975から得られるかまたはそれに由来する、本発明1005の方法。
[本発明1007]
ペプチダーゼがメチオニンアミノペプチダーゼを含む、本発明1001の方法。
[本発明1008]
発現ベクターがリボソーム結合部位、開始コドン、および/または発現エンハンサー領域を含有する、本発明1001の方法。
[本発明1009]
発現ベクターが第1の誘導性プロモーターを含有し、タンパク質を発現させる工程が、第1の誘導剤によって第1の誘導性プロモーターを誘導することを含む、本発明1001の方法。
[本発明1010]
遺伝子が第2の誘導性プロモーターを含有し、ペプチダーゼを発現させる工程が、第2の誘導剤によって第2の誘導性プロモーターを誘導することを含む、本発明1001の方法。
[本発明1011]
発現ベクターが第1の誘導性プロモーターを含有し、タンパク質を発現させる工程が、第1の誘導剤によって第1の誘導性プロモーターを誘導することを含み、遺伝子が第2の誘導性プロモーターを含有し、ペプチダーゼを発現させる工程が、第2の誘導剤によって第2の誘導性プロモーターを誘導することを含み、第1の誘導剤および第2の誘導剤が同じである、本発明1001の方法。
[本発明1012]
ペプチダーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれている、本発明1001の方法。
[本発明1013]
単離する工程がクロマトグラフィーを含む、本発明1001の方法。
[本発明1014]
クロマトグラフィーが、硫酸塩樹脂、ゲル樹脂、活性硫酸化樹脂、リン酸塩樹脂、ヘパリン樹脂、またはヘパリン様樹脂を含む、本発明1012の方法。
[本発明1015]
単離されたタンパク質を化学物質とコンジュゲートまたはカップリングする工程をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1016]
化学物質が、多糖、ポリマー、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ペプチド、抗体もしくは抗体の一部、脂質、脂肪酸、またはこれらの組み合わせを含む、本発明1014の方法。
[本発明1017]
以下の工程を含む、ペプチドを生成する方法:
ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子を含有する組換え細胞においてペプチドを発現させる工程であって、
ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれており、
組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、
該1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性が、該1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有さない組換え細胞と比較してより酸化的な状態への、細胞質の酸化還元状態のシフトをもたらし、かつ
ペプチドがN末端メチオニンを含有する、工程;
N末端メチオニンを該ペプチドから除去するペプチダーゼ酵素を発現させる工程;および
該ペプチドを単離する工程。
[本発明1018]
ペプチドが、破傷風毒素、破傷風毒素重鎖タンパク質、ジフテリアトキソイド、破傷風トキソイド、シュードモナスエキソプロテインA、緑膿菌トキソイド、百日咳菌トキソイド、ウェルシュ菌トキソイド、大腸菌易熱性毒素Bサブユニット、髄膜炎菌外膜複合体、インフルエンザ菌タンパク質D、フラジェリンFli C、カブトガニヘモシアニン、またはこれらの断片、誘導体、もしくは改変物を含む、本発明1016の方法。
[本発明1019]
組換え細胞が、1つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する、本発明1016の方法。
[本発明1020]
組換え細胞が2つ以上のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する、本発明1016の方法。
[本発明1021]
1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素が、オキシドレダクターゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、チオレドキシンレダクターゼ、またはグルタチオンレダクターゼのうちの1つまたは複数を含む、本発明1016の方法。
[本発明1022]
組換え細胞が大腸菌細胞または大腸菌の派生物もしくは菌株である、本発明1016の方法。
[本発明1023]
ペプチドをコードする遺伝子が第1の誘導性プロモーターを含有し、かつ/または、ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子が第2の誘導性プロモーターを含有する、本発明1016の方法。
[本発明1024]
ペプチドをコードする遺伝子が第1の誘導性プロモーターを含有し、ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子が第2の誘導性プロモーターを含有し、第1のおよび第2の誘導性プロモーターが同じである、本発明1016の方法。
[本発明1025]
単離する工程がクロマトグラフィーを含む、本発明1016の方法。
[本発明1026]
クロマトグラフィーが、硫酸塩樹脂、ゲル樹脂、活性硫酸化樹脂、リン酸塩樹脂、ヘパリン樹脂、またはヘパリン様樹脂を含む、本発明1024の方法。
[本発明1027]
単離されたペプチドを化学物質とコンジュゲートまたはカップリングする工程をさらに含む、本発明1016の方法。
[本発明1028]
化学物質が、多糖、ポリマー、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ペプチド、抗体もしくは抗体の一部、脂質、脂肪酸、またはこれらの組み合わせを含む、本発明1026の方法。
[本発明1029]
ペプチドが酸化剤によって酸化される、本発明1016の方法。
[本発明1030]
酸化剤がヒドラジド、ヒドラジン、アミノオキシ基、N末端1-アミノ2-アルコールアミノ酸、またはこれらの組み合わせを含む、本発明1028の方法。
[本発明1031]
以下の工程を含む、ジスルフィド結合を含有するペプチドを生成する方法:
ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子を含有する組換え細胞においてペプチドを発現させる工程であって、
ペプチドが発現ベクター内でコードされており、
ペプチダーゼ酵素をコードする遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれており、
組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、
組換え細胞が大腸菌であり、かつ
ペプチドがN末端メチオニンを含有する、工程;
N末端メチオニンを該ペプチドから除去するペプチダーゼ酵素を発現させる工程;および
組換え細胞の細胞質内から該ペプチドを単離する工程であって、単離されるペプチドが可溶性である、工程。
[本発明1032]
ATCC寄託番号PTA-126975から得られるかまたはそれに由来する組換え細胞。
[本発明1033]
以下の工程を含む、タンパク質を生成する方法:
翻訳誘導配列を含有する組換え的に操作されたプロテアーゼ遺伝子を含有する組換え細胞においてプレタンパク質を発現させる工程;
該プレタンパク質が切断されてタンパク質を形成するように、プロテアーゼ遺伝子の発現を誘導する工程;および
該タンパク質を回収する工程。
[本発明1034]
プレタンパク質が、プロインスリン、プロインスリン様タンパク質、プロリラキシン、プロオピオメラノコルチン、プロ酵素、プロホルモン、プロアンジオテンシノーゲン、プロトリプシノーゲン、プロキモトリプシノーゲン、プロペプシノーゲン、凝固系のプロタンパク質、プロトロンビン、プロプラスミノーゲン、補体系のプロタンパク質、プロカスパーゼ、プロパシファスチン、プロエラスターゼ、プロリパーゼ、およびプロカルボキシポリペプチダーゼからなる群より選択される、本発明1033の方法。
[本発明1035]
プロテアーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれている、本発明1033の方法。
[本発明1036]
メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれている、本発明1033の方法。
[本発明1037]
メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現が前記プレタンパク質または前記タンパク質からN末端メチオニンを除去する、本発明1036の方法。
[本発明1038]
メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の発現が誘導因子配列の制御下にある、本発明1037の方法。
[本発明1039]
メチオニンアミノペプチダーゼの誘導因子配列およびプレタンパク質の翻訳誘導配列が異なる、本発明1038の方法。
[本発明1040]
メチオニンアミノペプチダーゼの誘導因子配列およびプレタンパク質の翻訳誘導配列が同じである、本発明1038の方法。
[本発明1041]
組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する、本発明1033の方法。
[本発明1042]
組換え細胞が、gor変異を含有する大腸菌である、本発明1041の方法。
[本発明1043]
両方が組み込まれているメチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子およびプロテアーゼ遺伝子を含有する、組換え細胞株。
[本発明1044]
1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する、本発明1043の組換え細胞。
[本発明1045]
gor変異を含有する、本発明1044の組換え細胞。
[本発明1046]
以下の工程を含む、ペプチドを生成する方法:
組換え細胞においてペプチドを発現させる工程であって、発現されたペプチドがN末端メチオニンを含有し、該組換え細胞が、ペプチダーゼをコードする遺伝子を含有する、工程;
N末端メチオニンが、該発現されたペプチドから切断されるように、ペプチダーゼ遺伝子を発現させる工程;および
ペプチドを単離する工程、
タンパク質を回収する工程。
[本発明1047]
ペプチドが、組換え細胞のゲノム中に組み込まれている別の遺伝子から発現される、本発明1046の方法。
[本発明1048]
ペプチダーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれている、本発明1046の方法。
[本発明1049]
ペプチダーゼがメチオニンアミノペプチダーゼである、本発明1046の方法。
[本発明1050]
組換え細胞が大腸菌細胞である、本発明1046の方法。
本発明の他の態様および利点は、部分的には、以降の記載において示され、部分的には、この記載から自明であり得るか、または本発明の実施から学ばれ得る。
[Invention 1001]
A method of producing a protein containing one or more sulfide linkages, comprising the steps of:
expressing the protein from a recombinant cell containing an expression vector and a genome encoding the protein sequence, the recombinant cell having reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes; the N-terminus of containing methionine;
expressing a peptidase from the gene of the recombinant cell, the peptidase removing methionine from the N-terminus of the expressed protein; and
A step of isolating the protein.
[Present invention 1002]
The expressed proteins are tetanus toxoid, tetanus toxin heavy chain protein, diphtheria toxoid, tetanus toxoid, Pseudomonas exoprotein A, Pseudomonas aeruginosa toxoid, Bordetella pertussis toxoid, Clostridium perfringens toxoid , Escherichia coli (E. coli) heat-labile toxin B subunit, Neisseria meningitidis outer membrane complex, Hemophilus influenzae protein D, flagellin Fli C, horseshoe crab hemocyanin, or these A method of the invention 1001, including a fragment, derivative, or modification.
[Present invention 1003]
The method of the invention 1001, wherein the recombinant cell has reduced activity of only one disulfide reductase enzyme.
[Present invention 1004]
Decreased activity of multiple disulfide reductase enzymes, the method of the invention 1001.
[Present invention 1005]
The method of the invention 1001, wherein the recombinant cell is an E. coli cell or a derivative or strain of E. coli.
[Present invention 1006]
The method of the invention 1005, wherein the recombinant cells are obtained or derived from ATCC Deposit No. PTA-126975.
[Present invention 1007]
1001, wherein the peptidase comprises methionine aminopeptidase.
[Present invention 1008]
The method of the invention 1001, wherein the expression vector contains a ribosome binding site, an initiation codon, and/or an expression enhancer region.
[Present invention 1009]
1001. The method of the invention 1001, wherein the expression vector contains a first inducible promoter and the step of expressing the protein comprises inducing the first inducible promoter with a first inducing agent.
[Present invention 1010]
1001. The method of the invention 1001, wherein the gene contains a second inducible promoter and the step of expressing the peptidase comprises inducing the second inducible promoter with a second inducing agent.
[Present invention 1011]
the expression vector contains a first inducible promoter, the step of expressing the protein comprises inducing the first inducible promoter with a first inducing agent, and the gene contains a second inducible promoter; , wherein the step of expressing the peptidase comprises inducing a second inducible promoter with a second inducing agent, the first inducing agent and the second inducing agent being the same.
[Invention 1012]
1001. The method of the invention 1001, wherein the peptidase gene is integrated into the genome of the recombinant cell.
[Present invention 1013]
1001. The method of the invention 1001, wherein the step of isolating comprises chromatography.
[Present invention 1014]
The method of the invention 1012, wherein the chromatography comprises a sulfate resin, a gel resin, an activated sulfate resin, a phosphate resin, a heparin resin, or a heparin-like resin.
[Present invention 1015]
1001. The method of the invention 1001 further comprising conjugating or coupling the isolated protein with a chemical.
[Invention 1016]
1014. The method of the invention 1014, wherein the chemical entity comprises a polysaccharide, a polymer, polyethylene glycol, a derivative of polyethylene glycol, a peptide, an antibody or a portion of an antibody, a lipid, a fatty acid, or a combination thereof.
[Invention 1017]
A method of producing peptides, including the following steps:
Expressing a peptide in a recombinant cell containing a gene encoding a peptidase enzyme, the step comprising:
The gene encoding the peptidase enzyme is integrated into the genome of the recombinant cell,
the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes;
The reduced activity of the one or more disulfide reductase enzymes results in oxidation of the cytoplasm to a more oxidative state compared to recombinant cells that do not have the reduced activity of the one or more disulfide reductase enzymes. bring about a shift in the reducing state, and
the peptide contains an N-terminal methionine;
expressing a peptidase enzyme that removes the N-terminal methionine from the peptide; and
A step of isolating the peptide.
[Invention 1018]
Peptides include tetanus toxoid, tetanus toxoid heavy chain protein, diphtheria toxoid, tetanus toxoid, pseudomonas exoprotein A, Pseudomonas aeruginosa toxoid, Bordetella pertussis toxoid, Clostridium perfringens toxoid, Escherichia coli heat-labile toxin B subunit, Neisseria meningitidis 1016. The method of the invention 1016, comprising a complex, Haemophilus influenzae protein D, flagellin Fli C, horseshoe crab hemocyanin, or a fragment, derivative, or modification thereof.
[Invention 1019]
1016. The method of the invention 1016, wherein the recombinant cell has reduced activity of only one disulfide reductase enzyme.
[Invention 1020]
1016. The method of the invention 1016, wherein the recombinant cell has reduced activity of two or more disulfide reductase enzymes.
[Invention 1021]
1016. The method of the invention 1016, wherein the one or more disulfide reductase enzymes include one or more of oxidoreductase, dihydrofolate reductase, thioredoxin reductase, or glutathione reductase.
[Invention 1022]
1016. The method of the invention, wherein the recombinant cell is an E. coli cell or a derivative or strain of E. coli.
[Invention 1023]
1016. The method of the invention 1016, wherein the gene encoding the peptide contains a first inducible promoter and/or the gene encoding the peptidase enzyme contains a second inducible promoter.
[Invention 1024]
The present invention, wherein the gene encoding the peptide contains a first inducible promoter, the gene encoding the peptidase enzyme contains a second inducible promoter, and the first and second inducible promoters are the same. 1016 ways.
[Invention 1025]
1016. The method of the invention 1016, wherein the step of isolating comprises chromatography.
[Invention 1026]
1024. The method of the invention 1024, wherein the chromatography comprises a sulfate resin, a gel resin, an activated sulfate resin, a phosphate resin, a heparin resin, or a heparin-like resin.
[Invention 1027]
1016. The method of the invention further comprising conjugating or coupling the isolated peptide with a chemical entity.
[Invention 1028]
1026. The method of the invention 1026, wherein the chemical entity comprises a polysaccharide, a polymer, polyethylene glycol, a derivative of polyethylene glycol, a peptide, an antibody or a portion of an antibody, a lipid, a fatty acid, or a combination thereof.
[Invention 1029]
1016. The method of the invention 1016, wherein the peptide is oxidized by an oxidizing agent.
[Invention 1030]
1028. The method of the invention 1028, wherein the oxidizing agent comprises a hydrazide, hydrazine, an aminooxy group, an N-terminal 1-amino 2-alcohol amino acid, or a combination thereof.
[Present invention 1031]
A method of producing a peptide containing a disulfide bond, comprising the steps of:
Expressing a peptide in a recombinant cell containing a gene encoding a peptidase enzyme, the step comprising:
the peptide is encoded within the expression vector;
The gene encoding the peptidase enzyme is integrated into the genome of the recombinant cell,
the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes;
the recombinant cell is E. coli, and
the peptide contains an N-terminal methionine;
expressing a peptidase enzyme that removes the N-terminal methionine from the peptide; and
A step of isolating the peptide from within the cytoplasm of a recombinant cell, the peptide being isolated being soluble.
[Invention 1032]
Recombinant cells obtained from or derived from ATCC Deposit No. PTA-126975.
[Present invention 1033]
A method of producing proteins, including the following steps:
expressing a pre-protein in a recombinant cell containing a recombinantly engineered protease gene containing a translation-directing sequence;
inducing expression of a protease gene such that the preprotein is cleaved to form a protein; and
A step of recovering the protein.
[Invention 1034]
Pre-proteins include proinsulin, proinsulin-like protein, prorelaxin, proopiomelanocortin, proenzyme, prohormone, proangiotensinogen, protrypsinogen, prochymotrypsinogen, propepsinogen, proprotein of the coagulation system, prothrombin, and proplasminol. 1033. The method of the invention 1033, wherein the method is selected from the group consisting of pro-proteins of the complement system, pro-caspases, pro-pacifastins, pro-elastases, pro-lipases, and pro-carboxy polypeptidases.
[Present invention 1035]
1033. The method of the invention 1033, wherein the protease gene is integrated into the genome of the recombinant cell.
[Invention 1036]
1033. The method of the invention 1033, wherein the methionine aminopeptidase gene is integrated into the genome of the recombinant cell.
[Present invention 1037]
1036. The method of the invention 1036, wherein expression of a methionine aminopeptidase gene removes the N-terminal methionine from said preprotein or said protein.
[Invention 1038]
1037. The method of the invention 1037, wherein the expression of the methionine aminopeptidase gene is under the control of an inducer sequence.
[Invention 1039]
1038. The method of the present invention, wherein the methionine aminopeptidase inducer sequence and the preprotein translation inducer sequence are different.
[Invention 1040]
1038. The method of the invention 1038, wherein the methionine aminopeptidase inducer sequence and the preprotein translation inducer sequence are the same.
[Present invention 1041]
1033. The method of the invention 1033, wherein the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes.
[Present invention 1042]
1041. The method of the invention 1041, wherein the recombinant cell is E. coli containing a gor mutation.
[Invention 1043]
A recombinant cell line containing a methionine aminopeptidase gene and a protease gene that have both been integrated.
[Present invention 1044]
A recombinant cell of the invention 1043 having reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes.
[Invention 1045]
A recombinant cell of the present invention 1044 containing a gor mutation.
[Invention 1046]
A method of producing peptides, including the following steps:
expressing a peptide in a recombinant cell, the expressed peptide containing an N-terminal methionine, and the recombinant cell containing a gene encoding a peptidase;
expressing a peptidase gene such that the N-terminal methionine is cleaved from the expressed peptide; and
isolating the peptide;
Process of recovering proteins.
[Invention 1047]
1046. The method of the invention 1046, wherein the peptide is expressed from another gene that is integrated into the genome of the recombinant cell.
[Invention 1048]
1046. The method of the invention 1046, wherein the peptidase gene is integrated into the genome of the recombinant cell.
[Invention 1049]
1046. The method of the invention 1046, wherein the peptidase is methionine aminopeptidase.
[Invention 1050]
1046. The method of the invention, wherein the recombinant cell is an E. coli cell.
Other aspects and advantages of the invention will, in part, be set forth in the description that follows, and in part may be obvious from the description, or may be learned from practice of the invention.
発明の説明
大腸菌において、タンパク質は典型的に、対応するATGコドンが翻訳の開始に必要であるため、N末端にメチオニンを有して発現される。よって、細胞内で発現されるタンパク質は、(天然の配列がメチオニンで始まっていない限り)天然のアミノ酸配列の一部ではないN末端メチオニンを含有している。MAPによるN末端メチオニンの除去はタンパク質の機能および安定性にとって重要であり得る。内在性メチオニンアミノペプチダーゼ(MAP)は、新たに合成されたタンパク質のN末端メチオニンを、典型的には60~70%まで切断できる。しかしながら、高発現された組換えタンパク質では、内在性MAPの活性のレベルが、所望の量のN末端メチオニンを除去するには十分ではない可能性がある。N末端メチオニンを除去することは、大腸菌において細胞内組換えタンパク質を生成する上で重大な関心事であろう。したがって、所望でないN末端Metを効率的に切断できる大腸菌株が非常に望ましいであろう。
Description of the Invention In E. coli, proteins are typically expressed with a methionine at the N-terminus since the corresponding ATG codon is required for initiation of translation. Thus, proteins expressed within cells contain an N-terminal methionine that is not part of the natural amino acid sequence (unless the natural sequence begins with a methionine). Removal of the N-terminal methionine by MAP may be important for protein function and stability. Endogenous methionine aminopeptidase (MAP) can cleave the N-terminal methionine of newly synthesized proteins, typically up to 60-70%. However, with highly expressed recombinant proteins, the level of endogenous MAP activity may not be sufficient to remove the desired amount of N-terminal methionine. Removal of the N-terminal methionine would be of significant interest in producing intracellular recombinant proteins in E. coli. Therefore, an E. coli strain that can efficiently cleave undesired N-terminal Met would be highly desirable.
細胞内で発現される組換えタンパク質の可溶性および適切な折りたたみは大腸菌発現系の懸念材料である。大腸菌細胞質は、ジスルフィド結合形成に好都合ではない還元的な環境を有している。結果として、ジスルフィド結合を含有する組換えタンパク質は通常、細胞内で発現されるときには不溶性である。これらの不溶性のタンパク質の精製は困難で、高価で、時間がかかり得る。特に商業的な使用のための組換えタンパク質の生成にとっては、高い細胞密度が好ましい。 Solubility and proper folding of recombinant proteins expressed within cells are concerns with the E. coli expression system. The E. coli cytoplasm has a reducing environment that is not favorable for disulfide bond formation. As a result, recombinant proteins containing disulfide bonds are usually insoluble when expressed within cells. Purification of these insoluble proteins can be difficult, expensive, and time consuming. High cell densities are preferred, especially for the production of recombinant proteins for commercial use.
N末端ホルミルメチオニンもまた有効に除去する大量の適切に構成された組換えタンパク質を発現するように遺伝子操作され、微生物が、驚くべきことに開発された。これらの微生物は、ジスルフィド結合を含有する可溶性の組換えタンパク質を細胞質において発現するようにかつN末端メチオニンを除去するように遺伝子操作される。これらの微生物は、タンパク質のN末端にメチオニンをもたない、ジスルフィド結合を含有する大量の適切に折りたたまれた細胞内組換えタンパク質を生成する。 Genetically engineered microorganisms have surprisingly been developed to express large amounts of appropriately constructed recombinant proteins that also effectively remove N-terminal formylmethionine. These microorganisms are genetically engineered to express in the cytoplasm soluble recombinant proteins containing disulfide bonds and to remove the N-terminal methionine. These microorganisms produce large amounts of properly folded intracellular recombinant proteins containing disulfide bonds without methionine at the N-terminus of the protein.
好ましくは、微生物は、細菌のゲノム中に組み入れられた1つまたは複数のメチオニンアミノペプチダーゼ(MAP)遺伝子を含有する。N末端メチオニンを除去するペプチダーゼは、大腸菌MAP、酵母MAP、およびヒトMAP、ならびにこれらの変異体を包含するが、これらに限定されず、これらの全てが利用可能である。誘導性プロモーターの制御下のMAPのコード配列が、好ましくはゲノムの破壊を防止するような様式で細菌ゲノム中に挿入された。誘導性プロモーターを有することにより、選択された時間における、好ましくは、過剰発現された組換えタンパク質からホルミルメチオニンを有効に除去するためにより多くのMAPが必要とされたときのみの、追加のMAPの発現の開始が可能になる。MAP遺伝子のプロモーターは、組換えタンパク質に用いられるプロモーターと同じでも異なっていてもよい。1つの例では、tacプロモーターがMAP遺伝子および組換えタンパク質の両方のためのラクトース/IPTG誘導性プロモーターとして利用された。そのため、MAPおよび組換えタンパク質の発現が同時に誘導され得る。MAPの発現のためおよび組換えタンパク質の発現のための誘導性プロモーターの異なる組み合わせが、それぞれの発現のタイミングを制御するために用いられ得る。 Preferably, the microorganism contains one or more methionine aminopeptidase (MAP) genes integrated into the bacterial genome. Peptidases that remove N-terminal methionine include, but are not limited to, E. coli MAP, yeast MAP, and human MAP, and variants thereof, all of which are available. The coding sequence for MAP under the control of an inducible promoter was inserted into the bacterial genome, preferably in a manner that prevents disruption of the genome. Having an inducible promoter allows for additional MAP at selected times, preferably only when more MAP is needed to effectively remove formylmethionine from the overexpressed recombinant protein. Allows initiation of expression. The promoter of the MAP gene may be the same or different from the promoter used for the recombinant protein. In one example, the tac promoter was utilized as a lactose/IPTG-inducible promoter for both the MAP gene and the recombinant protein. Therefore, expression of MAP and recombinant protein can be induced simultaneously. Different combinations of inducible promoters for MAP expression and for recombinant protein expression can be used to control the timing of each expression.
ゲノム中への追加のMAPの組み入れは特に望ましい。なぜなら、作出される安定な細菌発現株を、所望でないf-Metがインビボで切断される組換えタンパク質の細胞内生成のために用いられ得るからである。以前には、所望でないN末端メチオニンの除去は、精製されたMAPを用いる翻訳後のインビトロ消化によって、または組換えタンパク質と同じベクター内のもしくは追加のベクターを用いるMAPの共発現によって、行われてきた。プロセスは長くかつ複雑である。f-Metを需要時にインビボで切断し得る細胞株を用いることによって、これらの微生物はタンパク質発現および精製プロセスを大幅に単純化する。 Incorporation of additional MAPs into the genome is particularly desirable. This is because the stable bacterial expression strains created can be used for the intracellular production of recombinant proteins in which the unwanted f-Met is cleaved in vivo. Previously, removal of the undesired N-terminal methionine has been accomplished by post-translational in vitro digestion using purified MAP or by co-expression of the MAP in the same vector as the recombinant protein or using an additional vector. Ta. The process is long and complex. By using cell lines that can cleave f-Met in vivo on demand, these microorganisms greatly simplify the protein expression and purification process.
MAPは、隣接するアミノ酸についての特定の必須要件により、N末端メチオニンを切断する。少なくとも1つの追加のMAPの使用は、N末端メチオニンなしの細胞内タンパク質のより効率的な生成を可能にし得る。複数のMAPが挿入される場合には、それらは同じまたは異なるMAP遺伝子であり得る。これらのMAP遺伝子の転写は同じまたは異なる誘導性プロモーター下であり得る。これらのプロモーターは、組換えタンパク質を発現させるために用いられるプロモーターと同じでも異なっていてもよい。N末端メチオニンをもたない細胞内発現される組換えタンパク質の生成のタイミングおよび量を制御するために、誘導性プロモーターの組み合わせが用いられ得る。 MAP cleaves the N-terminal methionine with specific requirements for adjacent amino acids. The use of at least one additional MAP may allow more efficient production of intracellular proteins without N-terminal methionine. If multiple MAPs are inserted, they can be the same or different MAP genes. Transcription of these MAP genes may be under the same or different inducible promoters. These promoters may be the same or different from the promoters used to express the recombinant protein. Combinations of inducible promoters can be used to control the timing and amount of production of intracellularly expressed recombinant proteins that do not have an N-terminal methionine.
ジスルフィド結合を含有する、可溶性の、適切に折りたたまれた細胞内組換えタンパク質を発現することができる大腸菌株が、記載されている(米国特許第10,597,664号および第10,093,704号を参照されたい)。そのような株の例は大腸菌(BL21 Gor-)である。BL21Gor-は、ジスルフィド結合を高レベルで含有する、可溶性の、適切に折りたたまれた細胞内組換えタンパク質、例えば、遺伝学的に無毒化されたジフテリア毒素のワクチン担体タンパク質CRM197を発現させるために用いられている。これらの細胞において発現されたCRM197のおよそ60%はN末端メチオニンを含有した。プロモーター制御下の追加のMAP遺伝子の、そのような株への挿入は、ジスルフィド結合を含有しかつN末端メチオニンをもたない、可溶性の、適切に折りたたまれた細胞内組換えタンパク質の生成を可能にする。そのような株の例は大腸菌(BL21 Gor/Met)株である。この株は、細胞培養物1リットルあたり数グラムの量で、ジスルフィド結合を有しN末端メチオニンを有さない可溶性タンパク質を細胞内で生成し得る。BL21 Gor/Met細胞で発現されたCRM197は非常に低レベルのN末端メチオニンを含有した。さらに、大腸菌ゲノムへの誘導性メチオニンアミノペプチダーゼ遺伝子の組み入れは、CRM197発現レベルに有意には影響しなかった。 E. coli strains capable of expressing soluble, properly folded intracellular recombinant proteins containing disulfide bonds have been described (see US Pat. Nos. 10,597,664 and 10,093,704). An example of such a strain is E. coli (BL21 Gor-). BL21Gor- to express soluble, properly folded intracellular recombinant proteins containing high levels of disulfide bonds, such as the genetically detoxified diphtheria toxin vaccine carrier protein CRM 197 . It is used. Approximately 60% of CRM 197 expressed in these cells contained an N-terminal methionine. Insertion of additional MAP genes under promoter control into such strains allows the production of soluble, properly folded intracellular recombinant proteins that contain disulfide bonds and lack an N-terminal methionine. Make it. An example of such a strain is the E. coli (BL21 Gor/Met) strain. This strain can produce soluble proteins with disulfide bonds and no N-terminal methionine intracellularly in amounts of several grams per liter of cell culture. CRM 197 expressed in BL21 Gor/Met cells contained very low levels of N-terminal methionine. Furthermore, integration of the inducible methionine aminopeptidase gene into the E. coli genome did not significantly affect CRM 197 expression levels.
MAP遺伝子は相同組換えによってゲノム中に挿入されたが、挿入を容易化するためのいくつかの他の選択肢が利用可能である。Gor/Met細胞株の作出に用いられるアプローチは遺伝子挿入の一例である。Gor/Met細胞では、BL21 Gor-細胞のGor座位にMAP遺伝子を挿入するためにredリコンビナーゼ系が用いられた。MAP遺伝子は、PCRを用いてBL21ゲノムから切り出され、Tacプロモーターの制御下、かつ2つの短いフリッパーゼ認識標的(FRT)配列に隣接したクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子の下流に置かれた。MAPおよびCAT遺伝子は一緒になって移入遺伝子カセットを形成した。元のGor座位の上流および下流の隣接配列の各50塩基が、それぞれ、移入カセット上流および下流にPCRによって付加された。最終的なPCR生成物は、既にRedリコンビナーゼによって形質転換されていたBL21 Gor-細胞株に形質転換するために用いられた。細胞におけるredリコンビナーゼの発現は、Gor座位に隣接する配列と移入カセットとの相同組換えを容易化した。クロラムフェニコールに耐性である細菌コロニーは、移入カセット挿入が成功したことを確認された。確認された細菌は続いて、フリッパーゼ遺伝子によって形質転換され、その発現は、CAT遺伝子に隣接するFRT配列を認識して該遺伝子を切り取り、挿入されたMAPをそのままにした。したがって、Gor/Met細胞株は、ゲノムの他の箇所を乱すことなしにGor座位に位置付けられたMAP遺伝子を有する。 Although the MAP gene was inserted into the genome by homologous recombination, several other options are available to facilitate insertion. The approach used to create Gor/Met cell lines is an example of gene insertion. In Gor/Met cells, the red recombinase system was used to insert the MAP gene into the Gor locus in BL21 Gor- cells. The MAP gene was excised from the BL21 genome using PCR and placed downstream of the chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene under the control of the Tac promoter and flanked by two short flippase recognition target (FRT) sequences. . The MAP and CAT genes together formed a transferred gene cassette. Fifty bases of flanking sequence upstream and downstream of the original Gor locus were added by PCR upstream and downstream of the import cassette, respectively. The final PCR product was used to transform the BL21 Gor- cell line, which had already been transformed with Red recombinase. Expression of red recombinase in cells facilitated homologous recombination of the import cassette with sequences flanking the Gor locus. Bacterial colonies that were resistant to chloramphenicol were confirmed to have successfully inserted the transfer cassette. The identified bacteria were subsequently transformed with the flippase gene, whose expression recognized the FRT sequence flanking the CAT gene and excised the gene, leaving the inserted MAP intact. Therefore, the Gor/Met cell line has the MAP gene located at the Gor locus without disturbing other parts of the genome.
大腸菌ホスト細胞からCRM197などの大量のタンパク質を生成するために、タンパク質のN末端に存在するf-Metが細胞質において酵素的に除去される。生成量は典型的に、細菌細胞培養物1Lあたりのmgとして定量される。タンパク質生成は、25mg/Lもしくはそれ以上、50mg/Lもしくはそれ以上、100mg/Lもしくはそれ以上、200mg/Lもしくはそれ以上、300mg/Lもしくはそれ以上、400mg/Lもしくはそれ以上、500mg/Lもしくはそれ以上、600mg/Lもしくはそれ以上、700mg/Lもしくはそれ以上、800mg/Lもしくはそれ以上、900mg/Lもしくはそれ以上、1,000mg/Lもしくはそれ以上、1,500mg/Lもしくはそれ以上、または2,000mg/Lもしくはそれ以上を達成した。発現されるタンパク質は、所望に応じて、全長のおよび/または短縮されたタンパク質の両方、ならびに該タンパク質の改変されたアミノ酸配列を包含する。改変は、保存的アミノ酸欠失、置換、および/または付加のうちの1つまたは複数を包含する。保存的改変とは、分子の機能的な活性および/または免疫原性を維持するものであるが、該活性および/または免疫原性は増大または減少し得る。保存的な改変の例は、アミノ酸改変(例えば、単一の、二重の、および別様に短いアミノ酸の付加、欠失、および/もしくは置換)、活性なもしくは機能的な配列の外側の改変、ワクチンを形成する際のコンジュゲートのためにアクセス可能である残基、血清型バリエーションを原因とする改変、免疫原性を増大させるかもしくはコンジュゲート効率を増大させる改変、ヘパリンへの結合を実質的には変更しない改変、適切な折りたたみもしくは3次元構造を維持する改変、および/または、防御免疫を提供するタンパク質もしくはタンパク質の一部の免疫原性を有意には変更しない改変を包含するが、これらに限定されない。 To produce large amounts of proteins such as CRM 197 from E. coli host cells, f-Met present at the N-terminus of the protein is enzymatically removed in the cytoplasm. Yield is typically quantified as mg per liter of bacterial cell culture. Protein production is 25 mg/L or more, 50 mg/L or more, 100 mg/L or more, 200 mg/L or more, 300 mg/L or more, 400 mg/L or more, 500 mg/L or more. 600mg/L or more, 700mg/L or more, 800mg/L or more, 900mg/L or more, 1,000mg/L or more, 1,500mg/L or more, or 2,000mg Achieved /L or above. The expressed protein includes both full-length and/or truncated proteins, as well as modified amino acid sequences of the protein, as desired. Modifications include one or more of conservative amino acid deletions, substitutions, and/or additions. Conservative modifications are those that maintain the functional activity and/or immunogenicity of the molecule, although the activity and/or immunogenicity may be increased or decreased. Examples of conservative modifications include amino acid modifications (e.g., single, double, and otherwise short amino acid additions, deletions, and/or substitutions), modifications outside of the active or functional sequence. , residues that are accessible for conjugation in forming the vaccine, modifications due to serotype variations, modifications that increase immunogenicity or increase conjugation efficiency, that substantially inhibit binding to heparin. modifications that do not alter the protein, maintain proper folding or three-dimensional structure, and/or do not significantly alter the immunogenicity of the protein or portion of the protein that provides protective immunity; Not limited to these.
用いられる組換え細胞は、好ましくは大腸菌細菌であり、好ましくは、例えば、オキシドレダクターゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、チオレドキシンレダクターゼ、グルタミン酸システインリアーゼ、ジスルフィドレダクターゼ、タンパク質レダクターゼ、および/またはグルタチオンレダクターゼなどの、例えば、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ遺伝子の変異によるなど、細胞質の酸化還元状態をより酸化的な状態にシフトさせるように遺伝子操作されている大腸菌である。好ましくは、生存率を低下させることなしに細胞の細胞質の酸化還元状態を野生型と比較してより酸化的な状態にシフトさせるように、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ遺伝子を変異させ、非機能的にまたはわずかに機能的にする。酸化的なタンパク質折りたたみは、ジスルフィド架橋部の形成および異性化を伴い、CRM197を包含する多くのタンパク質の安定性および可溶性において鍵となる役割を果たす。ジスルフィド架橋部の形成および切断は通常、チオール-ジスルフィドオキシドレダクターゼによって触媒される。これらの酵素は、CXXC酸化還元活性部位モチーフを有する、3つのαヘリックスによって囲まれた4本鎖のβシートからなる1つまたは複数のTrxフォールドを特徴とする。種々のTrxモジュールのアセンブリが、原核および真核生物に見出される様々なチオールオキシドレダクターゼを組み立てるために用いられている。細菌ペリプラズムにおいて、タンパク質は、DsbB-DsbAおよびDsbD- DsbC/DsbE/DsbGの対の組み合わせられた作用によって適当な酸化状態に保たれている。タンパク質発現系は当技術分野において周知であり、市販されている。また、ジスルフィド結合イソメラーゼDsbCの染色体コピーを構成的に発現する大腸菌発現株も好ましい。DsbCは誤って酸化されたタンパク質をその正しい形態へと修正することを促進する。細胞質DsbCはまた、ジスルフィド結合を必要としないタンパク質の折りたたみを支援できるシャペロンでもある。 The recombinant cells used are preferably Escherichia coli bacteria and preferably contain enzymes such as oxidoreductase, dihydrofolate reductase, thioredoxin reductase, glutamate cysteine lyase, disulfide reductase, protein reductase and/or glutathione reductase, such as e.g. E. coli that has been genetically engineered to shift the cytoplasmic redox state to a more oxidative state, such as by mutation of one or more disulfide reductase genes. Preferably, one or more disulfide reductase genes are mutated and non-functional so as to shift the cytoplasmic redox state of the cell to a more oxidative state compared to the wild type without reducing viability. to be functionally or slightly functional. Oxidative protein folding involves the formation and isomerization of disulfide bridges and plays a key role in the stability and solubility of many proteins, including CRM 197 . Formation and cleavage of disulfide bridges is typically catalyzed by thiol-disulfide oxidoreductase. These enzymes are characterized by one or more Trx folds consisting of a four-stranded β-sheet surrounded by three α-helices with a CXXC redox active site motif. Assemblies of various Trx modules have been used to assemble various thiol oxidoreductases found in prokaryotes and eukaryotes. In the bacterial periplasm, proteins are kept in the appropriate oxidation state by the combined action of the DsbB-DsbA and DsbD-DsbC/DsbE/DsbG pairs. Protein expression systems are well known in the art and are commercially available. Also preferred are E. coli expression strains that constitutively express a chromosomal copy of the disulfide bond isomerase DsbC. DsbC facilitates the correction of incorrectly oxidized proteins to their correct form. Cytoplasmic DsbC is also a chaperone that can assist in protein folding without the need for disulfide bonds.
新たに発現されたタンパク質のN末端に存在するf-Metが酵素的に除去される、発現可能なタンパク質配列を含有する組換え細菌。好ましいホスト細胞は、細胞質の酸化還元状態をより酸化的な状態にシフトさせるように遺伝子操作された細胞を非限定的に包含し、これは、誘導性のMAP遺伝子を含有および発現する。好ましい細胞は、原核生物、例えば大腸菌発現系、枯草菌(Bacillus subtillis)発現および他の細菌細胞発現系である。好ましくは、細胞は、外来性のまたは非天然の配列を発現するためのタンパク質発現系を含有する。また、好ましくは、発現されるべき配列は、誘導性プロモーター(例えば、好ましくは特定の培地によって誘導可能である)、開始コドン(例えばATG)、リボソーム結合部位、および/または、リボソーム結合部位とATG開始コドンとの間のもしくは開始コドンと発現されるべき配列との間の改変配列のうちの1つまたは複数を含有する発現ベクターから構成される。好ましい改変配列またはスペーサー配列は、例えば、9超または未満(例えば7~12ヌクレオチド)であり、好ましくは9ヌクレオチドではない、いくつかのヌクレオチドを包含する。 A recombinant bacterium containing an expressible protein sequence in which the f-Met present at the N-terminus of the newly expressed protein is enzymatically removed. Preferred host cells include, but are not limited to, cells genetically engineered to shift the cytoplasmic redox state to a more oxidative state, which contain and express an inducible MAP gene. Preferred cells are prokaryotes, such as E. coli expression systems, Bacillus subtillis expression systems and other bacterial cell expression systems. Preferably, the cells contain a protein expression system for expressing foreign or non-natural sequences. Preferably, the sequences to be expressed also include an inducible promoter (e.g. preferably inducible by a particular medium), an initiation codon (e.g. ATG), a ribosome binding site, and/or a ribosome binding site and ATG. It is constructed of an expression vector containing one or more of the modified sequences between the initiation codon or between the initiation codon and the sequence to be expressed. Preferred modified or spacer sequences include a number of nucleotides, for example more than or less than 9 (eg 7-12 nucleotides), preferably not 9 nucleotides.
驚くべきことに、1つまたは複数の異なるプレタンパク質および/またはプレプロタンパク質を不活性立体構造から活性立体構造へと効果的に切断する追加のプロテアーゼを含有する組換え細胞が開発可能であるということもまた、発見されている。これらのタンパク質は一般的にチモーゲン(例えばプロ酵素)と称され、翻訳後修飾を必要とする。タンパク質前駆体はしばしば、活性なタンパク質が有害であるが発現させる必要があるときに、細胞によって用いられる。これらのタンパク質を組換え細胞に組み込むことによって、発現が安全にかつ低コストでかつ大量に達成され得る。不活性から活性への特異的切断を行うプロテアーゼを発現するプロテアーゼ遺伝子は、全て本明細書に記載される通り、細胞のゲノム中に組み込まれていてもよく、または関心対象のプロテアーゼ遺伝子を含有するベクターによって形質転換されてもよい。導入されるプロテアーゼ遺伝子は、発現および回収されるべき組換え遺伝子、ならびにメチオニンを切り取るプロテアーゼ遺伝子と共通のプロモーターの制御下に配置され得、または、プロテアーゼ遺伝子は、異なるプロモーターを有し得る。同様に、遺伝子は、発現および回収されるべき組換え遺伝子ならびにメチオニンを切り取るプロテアーゼ遺伝子とは別々にまたは基本的に同時に、誘導され得る。好ましくは、組換えタンパク質の発現が十分に行われるときには、第2のプロテアーゼが活性化され、プロタンパク質を活性な状態へとプロセシングする。これが時間およびコストの両方を節約する両方において有効であろうプレタンパク質は、プロインスリンからインスリン、プロインスリン様タンパク質からインスリン様タンパク質、プロリラキシンからリラキシン、プロオピオメラノコルチンからオピオメラノコルチン、プロ酵素から酵素、およびプロホルモンからホルモン、ならびにタンパク質からのシグナルペプチド、リーダー配列、タグなどの除去を包含するが、これらに限定されない。一般的に、導入されるプロテアーゼは切断されるべきタンパク質に特異的であろう。これにおいて効率的に生成され得る追加のタンパク質は、アンジオテンシノーゲン、トリプシノーゲン、キモトリプシノーゲン、ペプシノーゲン、凝固系のタンパク質(例えば、プロトロンビン、プラスミノーゲン)、補体系のタンパク質、プロカスパーゼ、パシファスチン、プロエラスターゼ、プロリパーゼ、プロカルボキシポリペプチダーゼを包含するが、これらに限定されない。加えて、ある種の遺伝子は、タンパク質が不活性な形態で発現されることを可能にする部分(例えば、リーダーまたはタグまたは内部配列)を包含するように改変され得、これは、その遺伝子もまた細胞に導入され続いて活性化されたプロテアーゼによって切断されるときのみに、活性な形態に変換される。 Surprisingly, it is possible to develop recombinant cells containing additional proteases that effectively cleave one or more different preproteins and/or preproproteins from an inactive to an active conformation. has also been discovered. These proteins are commonly referred to as zymogens (eg, proenzymes) and require post-translational modification. Protein precursors are often used by cells when active proteins are harmful but need to be expressed. By incorporating these proteins into recombinant cells, expression can be achieved safely, at low cost, and in large quantities. A protease gene expressing a protease that performs a specific cleavage from inactive to active may be integrated into the genome of the cell or contain the protease gene of interest, all as described herein. It may also be transformed by a vector. The introduced protease gene can be placed under the control of a common promoter with the recombinant gene to be expressed and recovered and the methionine-cleaving protease gene, or the protease gene can have a different promoter. Similarly, the gene can be induced separately or essentially simultaneously with the recombinant gene and the methionine-cleaving protease gene to be expressed and recovered. Preferably, when expression of the recombinant protein is sufficient, a second protease is activated and processes the proprotein into an active state. This will save both time and cost Pre-proteins such as proinsulin to insulin, proinsulin-like protein to insulin-like protein, prorelaxin to relaxin, proopiomelanocortin to opiomelanocortin, proenzyme to enzyme, and hormones from prohormones, and signal peptides, leader sequences, tags, etc. from proteins. Generally, the protease introduced will be specific to the protein to be cleaved. Additional proteins that can be efficiently produced in this are angiotensinogen, trypsinogen, chymotrypsinogen, pepsinogen, proteins of the coagulation system (e.g. prothrombin, plasminogen), proteins of the complement system, procaspases, pacifastin, proelastase. , prolipase, and procarboxy polypeptidase. In addition, certain genes can be modified to include portions (e.g., leaders or tags or internal sequences) that allow the protein to be expressed in an inactive form, which means that the gene also It is also converted to its active form only when introduced into cells and subsequently cleaved by activated proteases.
例として、関心対象の遺伝子は、別のプロモーターと共にゲノム中に挿入される。細胞は、ジスルフィド結合を有する該遺伝子を、およびメチオニンをトリミングするメチオニンペプチダーゼもまた、発現するように誘導される。トリミングされるタンパク質の好適な量が細胞質において生成されると、第2のプロモーターが誘導され、これがタンパク質をその最終的なまたは活性な形態へとプロセシングする。成長の間の、トリプシンなどの活性なタンパク質の発現は、細胞質内の沢山の必要とされるタンパク質を壊し、組換えタンパク質の発現を妨げる。このアプローチは、発現されたプロタンパク質のインビトロプロセシングの必要性を回避するであろう。 As an example, a gene of interest is inserted into the genome with another promoter. Cells are induced to express the gene with disulfide bonds and also methionine peptidase, which trims methionine. Once a suitable amount of the protein to be trimmed is produced in the cytoplasm, a second promoter is induced, which processes the protein into its final or active form. Expression of active proteins such as trypsin during growth destroys many needed proteins in the cytoplasm and prevents expression of recombinant proteins. This approach would avoid the need for in vitro processing of the expressed proprotein.
本発明の別の態様は、誘導性プロモーターおよび/または、リボソーム結合部位とATG開始コドンとの間の改変配列を有する発現ベクターを用いて、大腸菌または別のホスト細胞において、組換えタンパク質のN末端に存在するf-metが酵素的に除去される細胞において、発現される組換えタンパク質に関する。好ましくは、発現ベクターは、ラクトース/IPTG誘導性プロモーター、好ましくはtacプロモーター、および、リボソーム結合部位とATG開始コドンとの間の配列を包含する。 Another embodiment of the present invention provides the use of expression vectors having an inducible promoter and/or a modified sequence between the ribosome binding site and the ATG start codon to express the N-terminus of a recombinant protein in E. coli or another host cell. relates to a recombinant protein expressed in cells in which f-met present in the cell is enzymatically removed. Preferably, the expression vector includes a lactose/IPTG inducible promoter, preferably the tac promoter, and a sequence between the ribosome binding site and the ATG initiation codon.
本発明の別の態様は、ヌクレオチドまたはアミノ酸の配列の発現構築を、制御領域ありまたはなしで含む。増大した発現のための(例えば、開始コドン、酵素結合部位、翻訳または転写因子結合部位)または阻害された発現のための(例えば、オペレーター)核酸認識を促進する1つまたは複数の配列を付加させることによって、制御領域はタンパク質発現を制御する。好ましくは、本発明の制御エレメントは、組換えタンパク質のコード配列の上流の開始コドンおよびそれとは異なるコード配列を有する、リボソーム結合部位を含有する。 Another aspect of the invention involves expression constructs of nucleotide or amino acid sequences, with or without control regions. Adding one or more sequences that facilitate nucleic acid recognition for increased expression (e.g., initiation codon, enzyme binding site, translation or transcription factor binding site) or for inhibited expression (e.g., operator) The control region thereby controls protein expression. Preferably, the control element of the invention contains a ribosome binding site with an initiation codon upstream of and a different coding sequence from the coding sequence of the recombinant protein.
本発明の別の態様は、本明細書において開示される方法に従って製造され得るタンパク質およびペプチドならびにこれらの一部およびドメインに関する。タンパク質およびペプチドは、例えば、本明細書において記載および開示される方法に従って、リーダーまたはタグ配列なしにかつ商業的に有意なレベルで細胞質発現され得るタンパク質およびペプチドを含むが、これらに限定されない。好ましくは、これらのタンパク質およびペプチドは、本発明の組換え細胞における発現の際には適切な折りたたみを示す。本発明の組換え細胞は、好ましくは、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性、好ましくは5つ未満のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性、好ましくは4つ未満のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性、および好ましくは3つ未満のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を示す。好ましくは、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有さない組換え細胞における発現と比較して、タンパク質およびペプチドの発現は本発明の組換え細胞において増大するが、低下しないまたは有意には低下しない可能性がある。本明細書において開示される方法において発現され得るタンパク質およびペプチドは、例えば破傷風毒素、破傷風毒素重鎖タンパク質、ジフテリアトキソイド、CRM、破傷風トキソイド、シュードモナスエキソプロテインA、緑膿菌トキソイド、百日咳菌トキソイド、ウェルシュ菌トキソイド、大腸菌易熱性毒素Bサブユニット、髄膜炎菌外膜複合体、インフルエンザ菌タンパク質D、フラジェリンFli C、カブトガニヘモシアニン、ならびにこれらの断片、誘導体、および改変物を包含するが、これらに限定されない。 Another aspect of the invention relates to proteins and peptides and portions and domains thereof that can be produced according to the methods disclosed herein. Proteins and peptides include, for example, but are not limited to, proteins and peptides that can be expressed cytoplasmically without leader or tag sequences and at commercially significant levels according to the methods described and disclosed herein. Preferably, these proteins and peptides exhibit proper folding upon expression in the recombinant cells of the invention. Recombinant cells of the invention preferably have reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes, preferably less than 5 disulfide reductase enzymes, preferably less than 4 disulfide reductase enzymes. activity, and preferably less than three disulfide reductase enzymes. Preferably, expression of proteins and peptides is increased, but not decreased or significantly, in recombinant cells of the invention compared to expression in recombinant cells that do not have reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes. may not decrease. Proteins and peptides that can be expressed in the methods disclosed herein include, for example, tetanus toxoid, tetanus toxin heavy chain protein, diphtheria toxoid, CRM, tetanus toxoid, Pseudomonas exoprotein A, Pseudomonas aeruginosa toxoid, Bordetella pertussis toxoid, Bordetella pertussis toxoid, Including, but not limited to, bacterial toxoids, E. coli heat-labile toxin B subunit, meningococcal outer membrane complex, Haemophilus influenzae protein D, flagellin Fli C, horseshoe crab hemocyanin, and fragments, derivatives, and modifications thereof. Not done.
本発明の別の態様は、遺伝学的に、または別の分子による化学修飾もしくはコンジュゲート(例えば、カルボジイミド、1-シアノジメチルアミノピリジニウムテトラフルオロボラート(CDAP))によって融合された、その発現されるタンパク質の一部およびドメインに関する。好ましい他の分子は、他のタンパク質、ペプチド、脂質、脂肪酸、糖、および/または多糖などだがこれらに限定されない、分子である。例えば、半減期を延長する(例えば、PEG、抗体断片、例えばFc断片)、免疫原性を刺激および/もしくは増大させる、または免疫原性を低下させるもしくは消失させる分子を包含する。 Another aspect of the invention is that the expressed protein is fused genetically or by chemical modification or conjugation with another molecule (e.g., carbodiimide, 1-cyanodimethylaminopyridinium tetrafluoroborate (CDAP)). Concerning parts and domains of proteins. Preferred other molecules are molecules such as, but not limited to, other proteins, peptides, lipids, fatty acids, sugars, and/or polysaccharides. For example, molecules that extend half-life (eg, PEG, antibody fragments, such as Fc fragments), stimulate and/or increase immunogenicity, or reduce or eliminate immunogenicity are included.
多くのタンパク質はN末端セリンもしくはトレオニンを含有するか、または遺伝学的にN末端セリンもしくはトレオニンを有して発現され得る。N末端セリンまたはトレオニンは選択的に活性化され、それによりこれはコンジュゲートにとって有用になり得る。N末端メチオニンの存在は、これらのアミノ酸が選択的に活性化される能力を阻止するであろう。本特許に記載される方法は、N末端メチオニンが切断されることを可能にし、このことが、タンパク質が所望のN末端アミノ酸を有して生成されることを可能にする。典型的なコンジュゲートパートナー分子は、ポリマー、例えば、細菌多糖、酵母、寄生虫、および/または他の微生物に由来する多糖、ポリエチレングリコール(PEG)、ならびにPEG誘導体および改変物、デキストラン、ならびにデキストランの誘導体、改変された断片、および誘導体を包含するが、これらに限定されない。コンジュゲートされた化合物の1つの例はPEGASYS(登録商標)(ペグインターフェロンアルファ-2a)である。デキストランなどの他のポリマーもまたタンパク質の半減期を増大させ、コンジュゲートパートナーの免疫原性を低下させる。ポリマーはランダムに連結され得るか、または、例えば、N末端セリンおよび/またはトレオニンの修飾によるなどの部位特異的なコンジュゲートによって導かれ得る。また、部位特異的なコンジュゲートのために化学基を選択的に酸化する修飾が用いられ得る。 Many proteins contain or can be genetically expressed with an N-terminal serine or threonine. The N-terminal serine or threonine can be selectively activated, thereby making it useful for conjugates. The presence of the N-terminal methionine will prevent the ability of these amino acids to be selectively activated. The method described in this patent allows the N-terminal methionine to be cleaved, which allows proteins to be produced with the desired N-terminal amino acid. Typical conjugate partner molecules include polymers such as bacterial polysaccharides, polysaccharides derived from yeast, parasites, and/or other microorganisms, polyethylene glycol (PEG), and PEG derivatives and modifications, dextran, and dextran derivatives. Including, but not limited to, derivatives, modified fragments, and derivatives. One example of a conjugated compound is PEGASYS® (pegylated interferon alpha-2a). Other polymers such as dextran also increase the half-life of the protein and reduce the immunogenicity of the conjugate partner. The polymers may be linked randomly or may be guided by site-specific conjugation, such as by modification of the N-terminal serine and/or threonine. Modifications that selectively oxidize chemical groups can also be used for site-specific conjugation.
本発明の別の態様は、以下の工程を含む、ドメイン、断片、および/または一部を含有するペプチドを生成する方法に関する:ペプチドをコードする発現ベクターを含有する組換え細胞からペプチドを発現させる工程であって、組換え細胞は1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、発現ベクターはペプチドのコード領域に機能的に連結されたプロモーターを含有し、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素は、オキシドレダクターゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、チオレドキシンレダクターゼ、またはグルタチオンレダクターゼのうちの1つまたは複数を含む、工程;および、発現されたペプチドを単離する工程であって、発現されたペプチドは可溶性であり、タンパク質またはペプチドはN末端にf-Metを有して発現され、これは同じく組換え細胞内で発現されるペプチダーゼによって、除去される、工程。好ましくは、発現ベクターは、リボソーム結合部位、開始コドン、および任意で発現エンハンサー/リプレッサー領域を含有する。好ましくは、組換え細胞は、1つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素、2つのみのジスルフィドレダクターゼ酵素、または2つ以上のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有する。好ましくは、ジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性は、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有さない組換え細胞と比較してより酸化的な状態への、細胞質の酸化還元状態のシフトをもたらす。好ましくは、組換え細胞は、大腸菌細胞、または大腸菌の派生物もしくは菌株である。好ましくは、発現された可溶性のペプチドは、天然に折りたたまれたタンパク質または該タンパク質のドメインを含む。プロモーターは構成的または誘導性プロモーターであり得、ここで、発現は、誘導剤によって誘導性プロモーターを誘導することを含む。好ましい誘導剤は、例えばラクトース(PLac)、イソプロピルβ-D-1-チオガラクトピラノシド(IPTG)、基質、および基質の誘導体を包含する。1つの好ましい態様では、組換え細胞のゲノムは、ペプチダーゼのコード領域を好ましくは含有する追加の遺伝子を含有し、これが好ましくは、発現ベクターから発現されたペプチドまたはタンパク質に作用して選択的に切断する。好ましくは、組換えタンパク質発現ベクターは、ゲノム中に挿入されたMAP遺伝子と同じまたは異なる誘導性プロモーターを含有する。追加の遺伝子および発現ベクター内の遺伝子は、同じ誘導剤によって一緒にまたは異なる誘導剤によって、任意でプロモーターに依存した異なる時間に、誘導され得る。好ましくは、ペプチダーゼはペプチダーゼと共発現されるペプチドに作用して切断する。好ましくは、発現されたペプチドは、例えば、デキストラン、細菌莢膜多糖、ポリエチレングリコール(PEG)、またはその断片、誘導体、もしくは改変物などのポリマーとコンジュゲートされる。好ましくは、発現されたペプチドは、例えば多糖、ペプチド、抗体もしくは抗体の一部、脂質、脂肪酸、またはこれらの組み合わせを包含するポリマーとカップリングされる。 Another aspect of the invention relates to a method of producing a peptide containing a domain, fragment, and/or portion, comprising the steps of: expressing the peptide from a recombinant cell containing an expression vector encoding the peptide. a step in which the recombinant cell has reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes, the expression vector contains a promoter operably linked to the coding region of the peptide, and the expression vector contains a promoter operably linked to the coding region of the peptide; the reductase enzyme comprises one or more of oxidoreductase, dihydrofolate reductase, thioredoxin reductase, or glutathione reductase; and isolating the expressed peptide, the expressed peptide being soluble. and the protein or peptide is expressed with f-Met at the N-terminus, which is removed by a peptidase also expressed in recombinant cells. Preferably, the expression vector contains a ribosome binding site, an initiation codon, and optionally an expression enhancer/repressor region. Preferably, the recombinant cell has reduced activity of only one disulfide reductase enzyme, only two disulfide reductase enzymes, or two or more disulfide reductase enzymes. Preferably, the reduced activity of the disulfide reductase enzyme results in a shift in the cytoplasmic redox state to a more oxidative state compared to recombinant cells that do not have the reduced activity of the one or more disulfide reductase enzymes. bring about. Preferably, the recombinant cell is an E. coli cell, or a derivative or strain of E. coli. Preferably, the expressed soluble peptide comprises a naturally folded protein or a domain of the protein. The promoter may be a constitutive or inducible promoter, where expression involves inducing the inducible promoter with an inducing agent. Preferred inducing agents include, for example, lactose (PLac), isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG), substrates, and derivatives of substrates. In one preferred embodiment, the genome of the recombinant cell contains an additional gene, preferably containing a coding region for a peptidase, which preferably acts on and selectively cleaves the expressed peptide or protein from the expression vector. do. Preferably, the recombinant protein expression vector contains the same or a different inducible promoter as the MAP gene inserted into the genome. The additional genes and genes within the expression vector may be induced together by the same inducing agent or by different inducing agents, optionally at different times depending on the promoter. Preferably, the peptidase acts on and cleaves the peptide that is coexpressed with the peptidase. Preferably, the expressed peptide is conjugated to a polymer such as, for example, dextran, bacterial capsular polysaccharide, polyethylene glycol (PEG), or a fragment, derivative, or modification thereof. Preferably, the expressed peptides are coupled to polymers including, for example, polysaccharides, peptides, antibodies or portions of antibodies, lipids, fatty acids, or combinations thereof.
本発明の別の態様は、本明細書の開示に従って発現および切断されたタンパク質のコンジュゲートを含み、本明細書において開示および記載される通りその断片、ドメイン、および一部を包含する。 Another aspect of the invention includes conjugates of proteins expressed and cleaved according to the disclosure herein, including fragments, domains, and portions thereof as disclosed and described herein.
本発明の別の態様は、タンパク質の融合分子を含み、これは本明細書において開示および記載される通りそれらの断片、ドメイン、および一部を包含する。 Another aspect of the invention includes fusion molecules of proteins, including fragments, domains, and portions thereof, as disclosed and described herein.
本発明の別の態様は、タンパク質のワクチンを含み、これは本明細書において開示および記載される通りそれらの断片、ドメイン、および一部を包含する。 Another aspect of the invention includes protein vaccines, including fragments, domains, and portions thereof as disclosed and described herein.
以下の実施例は本発明の態様を説明するが、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではない。 The following examples illustrate embodiments of the invention but are not to be considered as limiting the scope of the invention.
実施例1.細菌ゲノムの種々の座位へのMAP遺伝子の挿入。
過剰発現された細胞内組換えタンパク質のN末端メチオニンの効率的な除去を、好ましくは誘導性プロモーターと共にMAP遺伝子を大腸菌ゲノム中に挿入することによって、達成した。このやり方では、誘導因子の制御下においてMAP遺伝子を発現する永久的な細胞株が作出された。同じく誘導因子の制御下にある組換え遺伝子も細胞にクローニングされる。したがって、MAP遺伝子は、発現された組換えタンパク質からN末端メチオニンを効率的に切断するための所望の時間に発現され得る。大腸菌MAP以外の多くのMAP酵素が公知であるかまたは考案されている。他の種からのMAPは隣接するアミノ酸についての異なる選択性を有し得る。いくつかのMAPは、N末端メチオニンに隣接する嵩高くないアミノ酸についてのそれらの要件においてより低ストリンジェントであるように遺伝学的に変更されている。大腸菌ゲノム中へ誘導性プロモーターと共にこれらのMAPのうちの1つまたは複数を挿入することは、効率的にプロセシングされ得るN末端配列の範囲を拡張するであろう。
Example 1. Insertion of MAP genes into various loci of the bacterial genome.
Efficient removal of the N-terminal methionine of overexpressed intracellular recombinant proteins was achieved by inserting the MAP gene into the E. coli genome, preferably with an inducible promoter. In this manner, permanent cell lines were created that expressed the MAP gene under the control of inducers. The recombinant gene, also under the control of the inducer, is also cloned into the cell. Therefore, the MAP gene can be expressed at the desired time to efficiently cleave the N-terminal methionine from the expressed recombinant protein. Many MAP enzymes other than E. coli MAP are known or have been devised. MAPs from other species may have different preferences for adjacent amino acids. Some MAPs have been genetically modified to be less stringent in their requirement for a non-bulky amino acid adjacent to the N-terminal methionine. Inserting one or more of these MAPs with an inducible promoter into the E. coli genome will expand the range of N-terminal sequences that can be efficiently processed.
組換え遺伝子をゲノム中に挿入することは、大腸菌ゲノム構造を破壊し得、細胞成長を損なう可能性がある。MAP遺伝子を大腸菌ゲノム中に挿入するための安全なやり方とは、遺伝子が欠失している生存可能な株を用いることと、該欠失した遺伝子をMAP遺伝子で置換することとである。このやり方において、ある遺伝子をある遺伝子で置き換えることによって、ゲノムの破壊の確率は低下し得る。大腸菌の2つの株、K12株およびB株は、遺伝子を操作するためおよび組換えタンパク質を発現させるために広く用いられている。K12およびB株を包含する大腸菌株はMAP遺伝子の挿入のためのホスト細胞として用いられ得る。 Inserting recombinant genes into the genome can disrupt the E. coli genome structure and impair cell growth. A safe way to insert the MAP gene into the E. coli genome is to use a viable strain in which the gene has been deleted and to replace the deleted gene with the MAP gene. In this way, by replacing one gene with another, the probability of genome disruption can be reduced. Two strains of E. coli, strain K12 and strain B, are widely used to manipulate genes and express recombinant proteins. E. coli strains, including K12 and B strains, can be used as host cells for insertion of the MAP gene.
間違った部位における挿入、例えば、必須遺伝子のオープンリーディングフレーム内のまたは制御エレメントを破壊する部位における挿入・欠失は、細菌にとって致死的であり得る。誘導性プロモーターおよびターミネーターと共にMAP遺伝子を挿入するための3つの説明的なプロトコールは以下である:
(1)既に確定した遺伝子の上流または下流のMAP遺伝子の挿入。例えば、組換えMAP遺伝子は内在性MAP遺伝子の下流に挿入され得る。大腸菌MAP遺伝子は研究されており、遺伝子構造が確定している。下流の組換え遺伝子の挿入は、他の遺伝子の発現を乱さないであろう。
(2)先に欠失させた遺伝子座位へのMAP遺伝子の挿入。Gor/Met細胞株の作出は、欠失遺伝子の部位へのMAP遺伝子の挿入の例である。BL21細胞においてGor遺伝子を欠失させることによって、Gor-細胞を作出した。BL21 Gor-細胞のGor座位へのMAP遺伝子の挿入によって、Gor/Met細胞株を作出した。
(3)非必須遺伝子の挿入/置き換え。第3の方法の例として、MAP遺伝子がBL21(DE3)細胞中のT7 RNAポリメラーゼを置き換えるように挿入される。BL21(DE3)は、T7プロモーターの制御下の組換え遺伝子を転写できる非常に活性なT7 RNAポリメラーゼを、DE3断片内でコードしている。組換え遺伝子がT5プロモーターの制御下において固有のRNAポリメラーゼによって転写されるならば、T7ポリメラーゼ遺伝子はMAP遺伝子によって置き換えられることができる。
Insertions/deletions at the wrong site, such as within the open reading frame of an essential gene or at a site that disrupts regulatory elements, can be lethal to bacteria. Three illustrative protocols for inserting MAP genes with inducible promoters and terminators are:
(1) Insertion of a MAP gene upstream or downstream of a previously determined gene. For example, a recombinant MAP gene can be inserted downstream of an endogenous MAP gene. The E. coli MAP gene has been studied and the genetic structure has been determined. Insertion of downstream recombinant genes will not disrupt the expression of other genes.
(2) Insertion of the MAP gene into the previously deleted gene locus. The creation of Gor/Met cell lines is an example of insertion of a MAP gene at the site of a deleted gene. Gor- cells were generated by deleting the Gor gene in BL21 cells. The Gor/Met cell line was generated by insertion of the MAP gene into the Gor locus of BL21 Gor- cells.
(3) Insertion/replacement of non-essential genes. As an example of a third method, the MAP gene is inserted to replace T7 RNA polymerase in BL21(DE3) cells. BL21(DE3) encodes a highly active T7 RNA polymerase within the DE3 fragment that can transcribe recombinant genes under the control of the T7 promoter. If the recombinant gene is transcribed by the native RNA polymerase under the control of the T5 promoter, the T7 polymerase gene can be replaced by the MAP gene.
部位特異的変異導入技術が上述の挿入部位選択に必要である。細菌ゲノムを操作するための多くの方法が公知であり、本発明は2つの例を開示する。遺伝子の挿入/欠失のための最も普通の方法はRedリコンビニアリングである。この技術は細菌ゲノムおよび真核生物ゲノムにおける変異のために広く用いられており、関心対象の遺伝子に隣接する選択された挿入部位の上流および下流に対して相補的なDNAの短い配列を導入するためのPCRを用いることで始まる。次に、PCR生成物は、先に形質転換された温度感受性ベクターにおけるredリコンビナーゼを既に発現している大腸菌にエレクトロポレーションされる。redリコンビナーゼは、選択された部位において遺伝子を挿入する相同組換えを助ける。Redリコンビナーゼ遺伝子は温度感受性プラスミド上にあるので、Redリコンビナーゼは、細菌を42℃で成長させることによって除去され得る。 Site-directed mutagenesis techniques are required for the above-mentioned insertion site selection. Many methods are known for manipulating bacterial genomes, and the present invention discloses two examples. The most common method for gene insertion/deletion is Red recombineering. This technique, widely used for mutations in bacterial and eukaryotic genomes, introduces short sequences of DNA that are complementary upstream and downstream of a selected insertion site adjacent to the gene of interest. Begin by using PCR for The PCR product is then electroporated into E. coli already expressing the red recombinase in the previously transformed temperature sensitive vector. red recombinase assists in homologous recombination to insert genes at selected sites. Since the Red recombinase gene is on a temperature sensitive plasmid, Red recombinase can be removed by growing the bacteria at 42°C.
陽性クローンの選択を向上させるために、マーカー遺伝子が導入され、その後、陽性クローンが確認された後に除去され得る。1つの方法では、フリッパーゼ認識シグナルが、挿入された遺伝子の下流にクローニングされた抗生物質遺伝子などのマーカー遺伝子に隣接するように導入される。次に、遺伝子挿入に用いられたPCR生成物はマーカー遺伝子を包含するであろう。組換えイベントが起こった後に、マーカー遺伝子は陽性クローンの選択に用いられ得る。ひとたび陽性クローンが確認されると、フリッパーゼ発現が細菌に導入されて、2つのフリッパーゼ認識部位間のマーカー遺伝子を除去する。この種の挿入は、挿入部位においてフリッパーゼ認識配列を含有する痕跡でマークされる。欠失したGor遺伝子上にMet遺伝子を挿入することによってGor/Met大腸菌株を作出するためにこの方法が用いられ、これは下の実施例2に記載されている。 To improve selection of positive clones, marker genes can be introduced and then removed after positive clones are confirmed. In one method, a flippase recognition signal is introduced adjacent to a marker gene, such as an antibiotic gene, that is cloned downstream of the inserted gene. The PCR product used for gene insertion will then include the marker gene. After the recombination event has occurred, the marker gene can be used to select positive clones. Once a positive clone is identified, flippase expression is introduced into the bacteria to remove the marker gene between the two flippase recognition sites. This type of insertion is marked with a trace containing a flippase recognition sequence at the insertion site. This method was used to create Gor/Met E. coli strains by inserting the Met gene over the deleted Gor gene, and is described in Example 2 below.
Redリコンビニアリングと組み合わせられるとき、大腸菌においてCRISPR技術を用いることができる。CRISPRによって支援されるredリコンビニアリングでは、2つのプラスミドおよび1つのオリゴが利用される。1つのプラスミドは構成的に発現されるRedリコンビナーゼおよびCas9プロテアーゼをコードする。もう1つは、挿入部位がクローニングされたCRISPRガイドRNAをコードする。これらの2つのプラスミドは2つの適合可能な複製起点を有する。オリゴは、挿入部位配列に隣接した関心対象の遺伝子を含有するように作られる。大腸菌細胞はこれらの3つのエレメントによって形質転換され、生残コロニーは、挿入された遺伝子を有するものであるはずである:Cas9プロテアーゼはCRISPRガイドRNAと結合して挿入部位を走査するであろう。ひとたび挿入部位が位置付けられると、Cas9はその二本鎖DNAを切断して、切断部位とオリゴとの間において関心対象のタンパク質により相同組換えを行うようにredリコンビナーゼを機能させることを可能にするであろう。元の配列を有するこれらのコロニーは認識され、抹消されるであろう。関心対象の遺伝子を有するもののみが生残するであろう。CRISPRによって支援されるRedリコンビニアリングは65%の成功率を有し、残りの35%は挿入部位を位置付けるためのCas9の失敗から来る。したがって、陽性クローンのスクリーニングは迅速かつ単純である。 CRISPR technology can be used in E. coli when combined with Red recombineering. CRISPR-assisted red recombineering utilizes two plasmids and one oligo. One plasmid encodes constitutively expressed Red recombinase and Cas9 protease. The other encodes a CRISPR guide RNA whose insertion site has been cloned. These two plasmids have two compatible origins of replication. The oligo is made to contain the gene of interest adjacent to the insertion site sequence. E. coli cells will be transformed with these three elements, and surviving colonies should be those with the inserted gene: Cas9 protease will bind to the CRISPR guide RNA and scan the insertion site. Once the insertion site is located, Cas9 cuts the double-stranded DNA, allowing red recombinase to function to perform homologous recombination with the protein of interest between the cut site and the oligo. Will. Those colonies with the original sequence will be recognized and eliminated. Only those with the gene of interest will survive. CRISPR-assisted Red recombineering has a 65% success rate, with the remaining 35% coming from Cas9 failure to locate the insertion site. Therefore, screening for positive clones is quick and simple.
実施例2.N末端メチオニンなしの組換えタンパク質の細胞質発現のための遺伝子置き換えを有する大腸菌細胞株の構築
大腸菌細胞株BL21 Gor-の構築は米国特許第10,093,704号および第10,597,664号に記載されている。記載されている株は、タンパク質が、適切に折りたたまれたジスルフィド結合によりかつ高レベルで細胞質発現されるように、欠失したGor遺伝子と酸化的な細胞質とを有する。これらの株に対し、追加の大腸菌MAP遺伝子をGor遺伝子座位に挿入し、新たな株をGor/Met大腸菌と称した。MAP遺伝子の発現がIPTG追加のタイミングによって制御され得るように、Tacプロモーター(Lacオペレーターを有する)をMAP遺伝子の上流に付加した。これは次の通り達成された:追加の大腸菌MAP遺伝子を相同組換えによってゲノム中に挿入した。Gor/Met細胞の例では、redリコンビナーゼ系を用いて、BL21 Gor-細胞におけるGor座位へのMAP遺伝子の挿入を助けた。MAP遺伝子をBL21 Gor-ゲノムからPCR増幅し、Tacプロモーターの制御下に置いた。次に、該遺伝子を、2つの短いフリッパーゼ認識標的(FRT)配列に隣接したクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子の下流にクローニングした。MAPおよびCAT遺伝子は一緒になって移入遺伝子カセットを形成した。PCRを用いて、元のGor座位の上流および下流の隣接配列の各50塩基をそれぞれ移入カセット上流および下流に導入した。最終的なPCR生成物を用いて、Redリコンビナーゼによって先に形質転換されたBL21 Gor-細胞に形質転換した。細胞におけるRedリコンビナーゼの発現は、移入カセットの配列とのGor座位に隣接する配列の相同組換えを加速させた。クロラムフェニコールに耐性である細菌コロニーが移入カセット挿入を有することを確認した。続いて、確認された細菌を、その発現がCAT遺伝子に隣接するFRT配列を認識しかつ該遺伝子を切り取ってMAPは挿入されたままにするフリッパーゼ遺伝子で、形質転換した。したがって、Gor/Met細胞株は、ゲノムの他の箇所を乱すことなしに、Gor座位に挿入されたMAP遺伝子を有する。この細胞株は寄託株であり、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託番号PTA-126975として2021年2月9日に寄託された。Gor座位に隣接するように設計されたプライマーを用いるシーケンシングの結果により、MAP遺伝子の挿入成功を確認した。
Example 2. Construction of an E. coli cell line with gene replacement for cytoplasmic expression of recombinant proteins without N-terminal methionine Construction of the E. coli cell line BL21 Gor- is described in US Pat. Nos. 10,093,704 and 10,597,664. The described strain has a deleted Gor gene and an oxidative cytoplasm such that the protein is expressed with properly folded disulfide bonds and at high levels in the cytoplasm. For these strains, an additional E. coli MAP gene was inserted into the Gor locus and the new strains were designated Gor/Met E. coli. A Tac promoter (with a Lac operator) was added upstream of the MAP gene so that the expression of the MAP gene could be controlled by the timing of IPTG addition. This was accomplished as follows: Additional E. coli MAP genes were inserted into the genome by homologous recombination. In the Gor/Met cell example, the red recombinase system was used to help insert the MAP gene into the Gor locus in BL21 Gor- cells. The MAP gene was PCR amplified from the BL21 Gor-genome and placed under the control of the Tac promoter. The gene was then cloned downstream of the chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene flanked by two short flippase recognition target (FRT) sequences. The MAP and CAT genes together formed a transferred gene cassette. Using PCR, 50 bases each of the upstream and downstream flanking sequences of the original Gor locus were introduced upstream and downstream of the import cassette, respectively. The final PCR product was used to transform BL21 Gor- cells previously transformed with Red recombinase. Expression of Red recombinase in cells accelerated homologous recombination of sequences flanking the Gor locus with sequences of the import cassette. Bacterial colonies that are resistant to chloramphenicol were confirmed to have an import cassette insertion. The identified bacteria were then transformed with a flippase gene whose expression recognizes the FRT sequence flanking the CAT gene and excises the gene, leaving the MAP inserted. Therefore, the Gor/Met cell line has the MAP gene inserted into the Gor locus without disturbing the rest of the genome. This cell line is a deposited strain and was deposited with the American Type Culture Collection on February 9, 2021 under deposit number PTA-126975. Successful insertion of the MAP gene was confirmed by sequencing results using primers designed to flank the Gor locus.
菌株の機能性を実証するために、いくつかの遺伝子をBL21 Gor/Met細胞において発現させ、N末端メチオニンを効率的に切断して天然のタンパク質を生成することを確認した。 To demonstrate the functionality of the strain, several genes were expressed in BL21 Gor/Met cells and confirmed to efficiently cleave the N-terminal methionine to produce the native protein.
実施例3.Gor/Met大腸菌におけるCRM197の発現
CRM197は、単一アミノ酸置換G52Eを含有する、ジフテリア毒素の酵素的に不活性なかつ非毒性の形態である。DTのように、CRM197は2つのジスルフィド結合を有する。1つのジスルフィドがCys186をCys201に繋ぎ、断片Aを断片Bに連結する。第2のジスルフィド架橋部は断片B内のCys461をCys471に繋ぐ。CRM197は炭水化物-、ペプチド-、およびハプテン-タンパク質コンジュゲートの担体タンパク質として一般に用いられる。担体タンパク質として、CRM197はジフテリアトキソイドおよび他のトキソイド化されたタンパク質と比べていくつかの利点を有する。
Example 3. Expression of CRM 197 in Gor/Met E. coli
CRM 197 is an enzymatically inactive and non-toxic form of diphtheria toxin that contains a single amino acid substitution, G52E. Like DT, CRM 197 has two disulfide bonds. One disulfide connects Cys186 to Cys201 and connects fragment A to fragment B. A second disulfide bridge connects Cys461 in fragment B to Cys471. CRM 197 is commonly used as a carrier protein for carbohydrate-, peptide-, and hapten-protein conjugates. As a carrier protein, CRM 197 has several advantages compared to diphtheria toxoid and other toxoidated proteins.
CRM197は、元のホストであるコリネバクテリウム(倍加時間が数分ではなく数時間である、ゆっくりと成長する細菌である)において生成されているが、収量は低く、典型的には<50mg/Lである。コリネバクテリウム株はCRM197をより高レベルで生成するように操作されている(例えば、米国特許第5,614,382号を参照されたい)。CRM197はシュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)の株においてもまた高レベルで発現されている。しかしながら、BL1安全性レベルにありかつ培養および増殖が安価である株におけるCRM197の生成が有利であろう。BL21 Gor-株における可溶性の適切に折りたたまれた細胞内CRM197の発現は成功であり、発酵器細胞培養物1リットルあたり>2g CRM197であった。しかしながら、生成されたCRM197の大半はN末端f-メチオニンを有することが見出された。tacプロモーターを有するCRM197遺伝子をGor/Met大腸菌株にクローニングした(例えば、gor-株については米国特許第10,093,704号および第10,597,664号を参照されたい)。したがって、MAP遺伝子および組換えCRM197遺伝子の両方が同じtacプロモーターの制御下にあり、IPTG誘導の際に同時に発現されることができた。 CRM 197 is produced in its original host Corynebacterium, a slow-growing bacterium with doubling times of hours rather than minutes, but yields are low, typically <50 mg /L. Corynebacterium strains have been engineered to produce higher levels of CRM 197 (see, eg, US Pat. No. 5,614,382). CRM 197 is also expressed at high levels in strains of Pseudomonas fluorescens. However, production of CRM 197 in a strain that is at the BL1 safety level and cheap to culture and propagate would be advantageous. Expression of soluble, properly folded intracellular CRM 197 in the BL21 Gor- strain was successful, with >2 g CRM 197 per liter of fermenter cell culture. However, the majority of CRM 197 produced was found to have an N-terminal f-methionine. The CRM 197 gene with the tac promoter was cloned into the Gor/Met E. coli strain (see, eg, US Pat. Nos. 10,093,704 and 10,597,664 for gor- strains). Therefore, both the MAP gene and the recombinant CRM 197 gene were under the control of the same tac promoter and could be expressed simultaneously upon IPTG induction.
BL21 Gor-およびBL21 Gor/Met大腸菌におけるCRM197の発現を比較した。類似の収量である約2g/Lが両方の株で見出され、このことは、MAP遺伝子の共発現がCRM197の発現に有意に影響しないということを示した。BL21 Gor-およびBL21 Gor/Met株から精製されたCRM197をMALDI-TOF質量分析によって分析し、結果を表1にまとめた。ロットNO21p114はGor-株で発現され、ロットNO21p221はGor/Met株で発現された。BL21 Gor-において発現されたCRM197はN末端Metを含有していた一方、Gor/Met大腸菌において発現されたCRM197は含有しておらず、これにより、本発明において記載される方法が成功であることを実証した。 The expression of CRM 197 in BL21 Gor- and BL21 Gor/Met E. coli was compared. Similar yields of approximately 2 g/L were found for both strains, indicating that co-expression of the MAP gene did not significantly affect the expression of CRM 197 . CRM 197 purified from BL21 Gor- and BL21 Gor/Met strains was analyzed by MALDI-TOF mass spectrometry, and the results are summarized in Table 1. Lot NO21p114 was expressed in the Gor- strain and lot NO21p221 was expressed in the Gor/Met strain. CRM 197 expressed in BL21 Gor- contained an N-terminal Met, whereas CRM 197 expressed in Gor/Met E. coli did not, making the method described in this invention a success. It was proven that there is.
(表1)減少しなかったCRM197(n=3、1SD)
(Table 1) CRM197 that did not decrease (n=3, 1SD)
実施例4.Gor/Met株におけるエプスタイン・バーウイルスからのサイトカインIL10の発現。
エプスタイン・バーウイルスに由来するIL10遺伝子をクローニングし、Gor/Met大腸菌において可溶性の細胞内タンパク質として発現させた。精製を容易化するため、金属アフィニティータグをC末端上に含めた。IMACおよびイオン交換クロマトグラフィーによって精製されたIL10を質量分析に供して、N末端ペプチドの配列を決定した。トリプシンによる酵素消化後に、試料をLC-MS/MSによって分析し、該タンパク質がN末端メチオニンを有さないということを見出した。
Example 4. Expression of the cytokine IL10 from Epstein-Barr virus in the Gor/Met strain.
The IL10 gene derived from Epstein-Barr virus was cloned and expressed as a soluble intracellular protein in Gor/Met E. coli. A metal affinity tag was included on the C-terminus to facilitate purification. IL10 purified by IMAC and ion exchange chromatography was subjected to mass spectrometry to determine the sequence of the N-terminal peptide. After enzymatic digestion with trypsin, the sample was analyzed by LC-MS/MS and it was found that the protein does not have an N-terminal methionine.
この手法は次のプロトコールを用いて実施した:試料をトリプシンによって消化し、Proxeon 1200 nanoLC(Proxeon Biosystems)に接続されたLTQ Orbitrap Velos(ThermoFisher Scientific、ブレーメン、ドイツ)によるLC-MS/MSによって分析した。クロマトグラフィーを、長さ15cmの75μm i.d. Self-Pack PicoFrit溶融シリカキャピラリーカラム(New Objective、ウオバーン、MA)で行った。固定相は逆相C18 Jupiterカラム(5μm、300Å)(Phenomenex、トランス、CA)であった。質量解像度を、MSモードでの親質量決定では30 000に、MS/MSモードでの断片化スペクトルの取得では7 500に設定した。LC-MS/MSランの間に得られたMS/MSスペクトルを、予想タンパク質配列に対するMascot検索に付した。カルバミドメチル(C)をFixed modifications(固定された修飾)として選択し、酸化(M)をVariable modifications(可変的な修飾)として選択した。目的は、第1のトリプシン切断に対応するペプチドを消化溶液からリトリーブすることであった。サブミットされた配列上のこのペプチドは位置13にアルギニンを包含するであろう。メチオニンがN末端に存在した場合には、結果は、アミノ酸配列1~13(MTDQCDNFPQMLR;SEQ ID NO: 1)であり、メチオニンが不在であった場合には、結果は、アミノ酸配列2~13(TDQCDNFPQMLR;SEQ ID NO: 2)であったであろう。 The method was performed using the following protocol: samples were digested with trypsin and analyzed by LC-MS/MS on an LTQ Orbitrap Velos (ThermoFisher Scientific, Bremen, Germany) connected to a Proxeon 1200 nanoLC (Proxeon Biosystems). . Chromatography was performed on a 75 μm i.d. Self-Pack PicoFrit fused silica capillary column (New Objective, Woburn, MA) with a length of 15 cm. The stationary phase was a reverse phase C18 Jupiter column (5 μm, 300 Å) (Phenomenex, Trans, CA). Mass resolution was set to 30 000 for parent mass determination in MS mode and 7 500 for acquisition of fragmentation spectra in MS/MS mode. MS/MS spectra obtained during the LC-MS/MS run were subjected to a Mascot search against predicted protein sequences. Carbamidomethyl (C) was selected as the Fixed modification and oxidation (M) was selected as the Variable modification. The aim was to retrieve the peptide corresponding to the first tryptic cleavage from the digestion solution. This peptide on the submitted sequence will include an arginine at position 13. If methionine was present at the N-terminus, the result would be amino acid sequence 1-13 (MTDQCDNFPQMLR; SEQ ID NO: 1); if methionine was absent, the result would be amino acid sequence 2-13 ( TDQCDNFPQMLR; SEQ ID NO: 2).
(表2)
(Table 2)
表2の下線付きかつ太字のアミノ酸は、MascotによってMS/MSシーケンシングデータから同定された配列を特定している。これは、イオンが2~13配列(N末端にメチオニンなし)を確認したことが見出されたということと、1~13配列(N末端にメチオニンあり)のイオンは見出されなかったということとを意味する。 Underlined and bolded amino acids in Table 2 identify sequences identified from MS/MS sequencing data by Mascot. This means that the ions were found to have a 2-13 sequence (no methionine at the N-terminus), and that no ions were found for the 1-13 sequence (methionine at the N-terminus). means.
2~13配列(N末端のメチオニンなし)は、MSトレース中の次のイオン:762.8m/z(+2)、508.9m/z(+3)、770.8m/z(+2)の存在と、MS/MSトレースからのそれらの対応する断片化パターンとによって確認された。3つの同定されたイオンは全てアルキル化システインを含有するが、770.8m/zのイオンは酸化メチオニンもまた含有する(サブミットされた配列上の位置11)。結論として、Gor/Metにおいて発現されたIL10はN末端メチオニンなしで生成されていた。 2-13 sequence (without N-terminal methionine) is associated with the presence of the following ions in the MS trace: 762.8 m/z (+2), 508.9 m/z (+3), 770.8 m/z (+2). , confirmed by their corresponding fragmentation patterns from MS/MS traces. All three identified ions contain alkylated cysteine, but the ion at 770.8 m/z also contains oxidized methionine (position 11 on the submitted sequence). In conclusion, IL10 expressed in Gor/Met was produced without N-terminal methionine.
実施例4.Gor/Met大腸菌における遺伝学的に無毒化された破傷風毒素(8MTT)の発現
破傷風毒素はヒトにとって最も強い毒素の1つとして公知であり、痙縮性毒素またはTeNTと称される。この毒素のLD50はおよそ2.5~3ng/kgであると測定されている。破傷風毒素は、通常は土壌中に見出される嫌気性桿菌である破傷風菌(Clostridium tetani)によって単一ポリペプチド鎖として生成され、これが翻訳後にトリプシン様プロテアーゼによって2本の鎖へと切断され、活性タンパク質を形成する。50kDaドメインの軽鎖(LC)はN末端エンドペプチダーゼを含有し、重鎖(HC)は50kDa受容体結合ドメインをC末端(HCC)に含有し、50kDa LC移行ドメインがN末端(HCN)に位置付けられる。2本の鎖は単一のジスルフィド結合によって接続されている。破傷風毒素は、重鎖のC末端ドメイン(HCC)を介してそれらの表面上のガングリオシドおよびシナプスタンパク質に結合することによって、末梢運動ニューロンに進入する。毒素は、中枢神経系の介在ニューロンの細胞体およびシナプスを通り、トランスサイトーシスして、シナプス小胞の抑制性ニューロンに進入する。抑制性ニューロンでは、重鎖の移行ドメイン(HCN)は、pHによって媒介される立体構造変化を受け、シナプス小胞の膜を介してLCを細胞質に輸送し、ここでLCは細胞のサイトゾル内に放出されて小胞の可溶性NSF結合タンパク質受容体(SNARE)である小胞関連膜タンパク質2(VAMP2)を切断する。抑制性ニューロンにおけるVAMP2切断は、神経伝達物質のエキソサイトーシスを阻止し、このことが神経筋シナプス機能の阻害因子の放出を妨げ、継続した神経筋活性化および痙性麻痺に至る。
Example 4. Expression of genetically neutralized tetanus toxin (8MTT) in Gor/Met E. coli Tetanus toxin is known as one of the most potent toxins in humans and is referred to as spastic toxin or TeNT. The LD50 of this toxin has been determined to be approximately 2.5-3 ng/kg. Tetanus toxin is produced as a single polypeptide chain by Clostridium tetani, an anaerobic bacterium normally found in soil, which is posttranslationally cleaved into two chains by a trypsin-like protease to form the active protein. form. The light chain (LC) of the 50kDa domain contains an N-terminal endopeptidase, the heavy chain (HC) contains a 50kDa receptor-binding domain at the C-terminus (HCC), and a 50kDa LC translocation domain located at the N-terminus (HCN). It will be done. The two chains are connected by a single disulfide bond. Tetanus toxin enters peripheral motor neurons by binding to gangliosides and synaptic proteins on their surface through the C-terminal domain of the heavy chain (HCC). The toxin passes through the cell bodies and synapses of interneurons in the central nervous system and is transcytosed into inhibitory neurons in synaptic vesicles. In inhibitory neurons, the heavy chain translocation domain (HCN) undergoes a pH-mediated conformational change and transports the LC through the membrane of synaptic vesicles into the cytoplasm, where it is transported within the cytosol of the cell. is released to cleave the vesicle-associated membrane protein 2 (VAMP2), a soluble NSF-binding protein receptor (SNARE) on vesicles. VAMP2 cleavage in inhibitory neurons prevents neurotransmitter exocytosis, which prevents the release of inhibitors of neuromuscular synaptic function, leading to continued neuromuscular activation and spastic paralysis.
毒素をホルムアルデヒドによって処置することによって形成される、化学的に不活性化された破傷風トキソイド(TTxd)が、破傷風に対する有効なワクチンとして用いられる。TTxdは多糖抗原のためのコンジュゲートワクチン担体としても用いられる。担体タンパク質としてTTxdを用いるコンジュゲートワクチンは、インフルエンザ菌b型および髄膜炎菌に対するワクチンを包含する。しかしながら、TTxdは、コンジュゲートに用いられる、トキソイド化プロセスによって阻止されたアミンを多く有している。さらに、TTxdは不均質な生成物であり、クロストリジウムおよび培地混入物と共に凝集体を含有する。TTxdワクチンは、コンジュゲートワクチンでの使用のためにさらに精製される必要がある。より重要なことに、クロストリジウムからのTTの生成および精製は、時間とコストがかかる。大腸菌のような低コストのホストで生成される、遺伝学的に不活性化された均質な組換え破傷風毒素が望ましいであろう。 Chemically inactivated tetanus toxoid (TTxd), formed by treating the toxin with formaldehyde, is used as an effective vaccine against tetanus. TTxd is also used as a conjugate vaccine carrier for polysaccharide antigens. Conjugate vaccines using TTxd as a carrier protein include vaccines against Haemophilus influenzae type b and Neisseria meningitidis. However, TTxd has many amines used in the conjugate that are blocked by the toxoidation process. Furthermore, TTxd is a heterogeneous product, containing aggregates along with Clostridium and media contaminants. TTxd vaccine needs to be further purified for use in conjugate vaccines. More importantly, the production and purification of TT from Clostridium is time-consuming and costly. A genetically inactivated homogeneous recombinant tetanus toxin produced in a low cost host such as E. coli would be desirable.
ワクチンまたは担体タンパク質としての不活性化された組換えTTタンパク質を生成する様々な戦略が検討されている。1つは重鎖断片(TTHC)の使用である。もう1つは、遺伝学的に不活性化された破傷風毒素の使用である(米国特許出願公開第2020/03841201号)。TTHCはTTの一部であり、触媒ドメインを持っていない。TTHCサブユニットワクチンに対する中和抗体は全長トキソイドワクチン抗体よりも高性能であることが主張された。TTHCはBL21 Gor-系において高レベル(>400mg/L)で発現された(例えば、米国特許第10,597,664号および10,093,704号を参照されたい)。 Various strategies to generate inactivated recombinant TT proteins as vaccines or carrier proteins have been considered. One is the use of heavy chain fragments (TTHC). Another is the use of genetically inactivated tetanus toxoid (US Patent Application Publication No. 2020/03841201). TTHC is part of TT and does not have a catalytic domain. It was claimed that neutralizing antibodies against TTHC subunit vaccines were more efficient than full-length toxoid vaccine antibodies. TTHC was expressed at high levels (>400 mg/L) in the BL21 Gor-line (see, eg, US Pat. Nos. 10,597,664 and 10,093,704).
8MTTは遺伝学的に無毒化された破傷風毒素(TT)であり、8つのアミノ酸変異を有する。破傷風毒素のように、8MTTは5つのジスルフィド結合を有する。LD50は、天然のTTの五千万分の一を下回る毒性を有する。8MTTワクチン接種は、強い免疫応答のIgG抗体応答をマウスにおいて誘起し、新たな破傷風ワクチンのリード候補であり、かつ、広く用いられているCRM197に類似した、コンジュゲートワクチン担体タンパク質として用いられるための多大な能力を有する。8MTTは元はpET28発現ベクター内にクローニングされ、精製を容易化するために取り付けられたHisタグと共にBL21(DE3)細胞において発現された。発現は振盪フラスコにおいて約10mg/リットルであった。タグなしかつN末端メチオニンなしのタンパク質を生成するために、8MTT遺伝子を、tacプロモーター(lacオペレーターを有する)およびT7ターミネーターを有する発現ベクター内にサブクローニングし、次に流加発酵器においてBL21 Gor/Met細胞内で発現させた。発現されたM8TTタンパク質は可溶性であることが見出され、リットルあたり500mg超で精製され得た。アニオン交換カラム、HICカラム、およびTFFダイアフィルトレーション/濃縮の組み合わせを用いて、M8TTを99%超の純度で精製した。精製されたM8TTをMALDI-ISD(マトリックス支援レーザー脱離イオン化-インソース分解)によって分析して、末端断片化を得た。ISDはN末端断片のラダーの同定を可能にする、配列がN末端メチオニンを有さず、配列の第1の残基が予想されるプロリンであるということを確認した。したがって、Gor/Met大腸菌株はN末端メチオニンなしの大量の可溶性のM8TTを効率的に発現した。 8MTT is a genetically detoxified tetanus toxin (TT) with eight amino acid mutations. Like tetanus toxin, 8MTT has five disulfide bonds. LD50 has a toxicity that is 50 million times less than natural TT. 8MTT vaccination induces a strong immune response IgG antibody response in mice and is a lead candidate for a new tetanus vaccine and is used as a conjugate vaccine carrier protein, similar to the widely used CRM 197 . He has great abilities. 8MTT was originally cloned into the pET28 expression vector and expressed in BL21(DE3) cells with a His tag attached to facilitate purification. Expression was approximately 10 mg/liter in shake flasks. To produce a protein without tags and without N-terminal methionine, the 8MTT gene was subcloned into an expression vector with a tac promoter (with a lac operator) and a T7 terminator, and then BL21 Gor/Met in a fed-batch fermenter. Expressed intracellularly. The expressed M8TT protein was found to be soluble and could be purified in excess of 500 mg per liter. M8TT was purified to >99% purity using a combination of anion exchange column, HIC column, and TFF diafiltration/concentration. Purified M8TT was analyzed by MALDI-ISD (matrix-assisted laser desorption ionization-in-source decomposition) to obtain terminal fragmentation. ISD confirmed that the sequence does not have an N-terminal methionine and the first residue of the sequence is the predicted proline, allowing the identification of a ladder of N-terminal fragments. Therefore, the Gor/Met E. coli strain efficiently expressed large amounts of soluble M8TT without the N-terminal methionine.
実施例5.N末端セリンを有するCRM197変異体
N末端セリンを含有するCRM197遺伝子(CRM-Ser)をGor/Met大腸菌株にクローニングし、バイオリアクターで成長および発現させた。発酵条件のいかなる最適化もなしに、>1g/Lの可溶性CRM-Serが発現され、これにより、該タンパク質の発現が優れていることが示された。細胞を採取し、CRM-Serを精製した。実施例4に記載される通り、CRM-SerをMALDI-ISDによって分析した。ISDにより、N末端断片のラダーの同定が可能になり、かつ、配列がN末端メチオニンを有さないこと、および、配列の第1の残基が予想されたセリンであることが、確認された。したがって、Gor/Met大腸菌株は、N末端メチオニンなしの可溶性CRM-Serを大量に効率的に発現した。セリンは選択的に酸化され、コンジュゲートに用いられ得る。
Example 5. CRM 197 variant with N-terminal serine
The CRM 197 gene containing an N-terminal serine (CRM-Ser) was cloned into the Gor/Met E. coli strain and grown and expressed in a bioreactor. >1 g/L of soluble CRM-Ser was expressed without any optimization of fermentation conditions, indicating excellent expression of the protein. Cells were collected and CRM-Ser was purified. CRM-Ser was analyzed by MALDI-ISD as described in Example 4. ISD enabled the identification of a ladder of N-terminal fragments and confirmed that the sequence does not have an N-terminal methionine and that the first residue of the sequence is the expected serine. . Therefore, the Gor/Met E. coli strain efficiently expressed large amounts of soluble CRM-Ser without the N-terminal methionine. Serine can be selectively oxidized and used in conjugates.
実施例6:細菌ゲノムに挿入するための可能なMAP遺伝子。
MAPによるN末端メチオニンの除去は、タンパク質の適切な機能および安定性にとって重要であり得る。固有のMAPが活性であるにもかかわらず、大腸菌において発現される組換えタンパク質の大多数はN末端のメチオニン開始コドンを有したままである。過剰発現された組換えタンパク質が生成されるときには、不十分なMAPまたはその補因子が存在する可能性がある。組換えタンパク質におけるN末端メチオニンのプロセシングを確実にするために、必要なときにメチオニン切断プロセスを容易化するため、追加のMAP遺伝子が、強い誘導性プロモーター下に挿入される。
Example 6: Possible MAP genes for insertion into bacterial genomes.
Removal of the N-terminal methionine by MAP may be important for proper function and stability of the protein. Despite the activity of the native MAP, the majority of recombinant proteins expressed in E. coli retain an N-terminal methionine initiation codon. When overexpressed recombinant proteins are produced, insufficient MAP or its cofactors may be present. To ensure processing of the N-terminal methionine in the recombinant protein, an additional MAP gene is inserted under a strong inducible promoter to facilitate the methionine cleavage process when necessary.
1.大腸菌MAP遺伝子
Gor/Met細胞は、細菌ゲノム中の、発現ベクター上の組換え遺伝子のものと同じ誘導性プロモーター下における、追加の大腸菌MAP遺伝子を挿入するための一例である。誘導されないときには、このMAP遺伝子はサイレントなままであり、細菌は追加の遺伝子発現の負荷なしに増殖する。組換えタンパク質のみが発現されるように誘導され、追加のMAPタンパク質もまた誘導されるので、MAPタンパク質は必要に応じてオンにされるように設計され得る。この系の潜在的欠点は、N末端メチオニンを有する全てのタンパク質を大腸菌MAPによって効率的に切断できるわけではないということである。大腸菌MAPは、小さいアミノ酸(G、A、S、C、P、T、V)(P1’位置)がN末端メチオニンに隣接しているときに働く。好ましくは、アミノ酸のP2’位置(P1に対してC末端のアミノ酸)はプロリンではない。N末端メチオニンの隣に嵩高いアミノ酸を有するタンパク質をプロセシングするために、異なるP1およびP2アミノ酸要件を有する他のMAP遺伝子を代わりに挿入してもよい。
1. E. coli MAP gene
Gor/Met cells are an example for inserting an additional E. coli MAP gene into the bacterial genome under the same inducible promoter as that of the recombinant gene on the expression vector. When not induced, this MAP gene remains silent and the bacterium grows without the burden of additional gene expression. MAP proteins can be designed to be turned on as needed, since only recombinant proteins are induced to be expressed, and additional MAP proteins are also induced. A potential drawback of this system is that not all proteins with an N-terminal methionine can be efficiently cleaved by E. coli MAP. E. coli MAP works when small amino acids (G, A, S, C, P, T, V) (P1' position) are adjacent to the N-terminal methionine. Preferably, the P2' position of the amino acid (the C-terminal amino acid to P1) is not proline. Other MAP genes with different P1 and P2 amino acid requirements may be inserted instead to process proteins with bulky amino acids next to the N-terminal methionine.
2.異なる誘導性プロモーター中のタンデムな2つの異なるMAP遺伝子
酵母遺伝子は2つのMAP遺伝子によってプロセシングされる。酵母MAP1およびMAP2は、インビボで同じ基質に対して異なる切断効率を見せる。両方のMAPは、第2の残基がVであるときにはより効率的でなく、MAP2は、第2の残基がG、C、またはTであるときにはMAP1よりも効率的でなかった。ヒトもまた、2つのMAPであるMAP1およびMAP2を有する。それらは両方とも、A、C、G、P、またはSをP1’位置に含有するタンパク質をプロセシングし得る。P1’残基がTまたはVであるときには、N末端Met除去は主としてMAP2によって触媒され、切断の程度はP2’~P5’位置の配列に依存する。P2’残基がA、G、およびPではないときには、N末端プロセシングは完全であることが予想される。A、G、またはPがP2’残基であるときには、メチオニン除去は不完全であるかまたは起こっていない。異なるMAPは異なる基質特異性を有するので、異なるまたは同じ種からの2つ以上のMAP遺伝子は、より多くの組換えタンパク質からのメチオニン除去プロセシングをカバーすることが可能である。2つのMAP遺伝子が必要に応じて異なる時間においてオンになる、または1つはオンに/1つはオフになり得るように、遺伝子転写を制御する(例えば誘導性の)プロモーターは異なってよい。
2. Two different MAP genes in tandem in different inducible promoters Yeast genes are processed by two MAP genes. Yeast MAP1 and MAP2 exhibit different cleavage efficiencies for the same substrate in vivo. Both MAPs were less efficient when the second residue was V, and MAP2 was less efficient than MAP1 when the second residue was G, C, or T. Humans also have two MAPs, MAP1 and MAP2. They can both process proteins containing A, C, G, P, or S at the P1' position. When the P1' residue is T or V, N-terminal Met removal is primarily catalyzed by MAP2, and the extent of cleavage depends on the sequence at the P2' to P5' positions. When the P2' residue is not A, G, and P, N-terminal processing is expected to be complete. When A, G, or P is a P2' residue, methionine removal is incomplete or not occurring. Since different MAPs have different substrate specificities, two or more MAP genes from different or the same species can cover methionine removal processing from more recombinant proteins. The (eg, inducible) promoters that control gene transcription may be different so that the two MAP genes can be turned on or one turned on/one turned off at different times as desired.
3.後続のアミノ酸についての制約なしに全てのN末端メチオニンを切断することができる変異MAT遺伝子を挿入する。
現行のMAPは一部のタンパク質のN末端構造には不都合であり、それらのN末端メチオニンの除去を触媒しないであろう。開始メチオニンがMAPによってプロセシングされるかどうかを予測する普遍的規則は、P1’位置のアミノ酸のサイズに基づく。一般的に、アミノ残基が1.29Å以下の回転半径を有する場合には、メチオニンは切断される。ヒトMAPでは、P2’およびP5’位置に酸性残基を有する基質についてのさらによりストリンジェントな要件を有する。既存のMAPの基質特異性を拡張するために、タンパク質データベースにリスト化されたタンパク質上のN末端メチオニンの85~90%をその生成物が切断できるように大腸菌MAP遺伝子を変異させた。このMAPはその基質結合ポケットに3つの変異を有し、したがって、小さいアミノ酸のみならず嵩高いまたは酸性のアミノ酸(例えば、P2’位置のM、H、D、N、E、Q、L、I、Y、およびW)を有するタンパク質からのN末端メチオニンの除去を可能にする。これらの酵素は、P2’位置のアミノ酸残基が小さい場合にもP1’位置のアミノ酸を切断できる。このMAP遺伝子の挿入は、より幅広いN末端構造を有するタンパク質をプロセシングする。再び、この強力な変異体遺伝子発現の活性を制御するために誘導性プロモーターを付加することが有益であろう。
3. Insert a mutant MAT gene that can cleave all N-terminal methionines without constraints on the following amino acids.
Current MAPs are inconvenient for the N-terminal structure of some proteins and will not catalyze the removal of their N-terminal methionine. A universal rule for predicting whether an initiating methionine will be processed by MAP is based on the size of the amino acid at the P1' position. Generally, methionine is cleaved if the amino residue has a radius of gyration of 1.29 Å or less. Human MAP has even more stringent requirements for substrates with acidic residues at the P2' and P5' positions. To expand the substrate specificity of existing MAPs, the E. coli MAP gene was mutated so that its product could cleave 85-90% of the N-terminal methionines on proteins listed in protein databases. This MAP has three mutations in its substrate binding pocket, thus allowing not only small amino acids but also bulky or acidic amino acids (e.g. M, H, D, N, E, Q, L, I at the P2' position , Y, and W) allowing the removal of the N-terminal methionine from proteins. These enzymes can cleave the amino acid at the P1' position even when the amino acid residue at the P2' position is small. This MAP gene insertion processes proteins with a broader N-terminal structure. Again, it would be beneficial to add an inducible promoter to control the activity of this strong mutant gene expression.
実施例7:Gor/Met細胞株においてジスルフィド結合なしに生成されることができるタンパク質
N末端メチオニンなしのジスルフィド結合タンパク質を発現するためのGor/Met細胞株が開発されたが、ジスルフィド結合なしのタンパク質をGor/Met細胞においてN末端メチオニンなしで発現させることができる。これらのタンパク質は大腸菌においてMetありでも発現され得るが、必ずしもgor-でなくてもよい。そのようなタンパク質の例はスタフィロコッカスタンパク質A(SPA)であり、これは抗体精製に広く用いられる。SPAは、元は黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)細菌の細胞壁に見出された42kDaタンパク質である。このタンパク質は、多くの哺乳動物種からのタンパク質に、特にIgGに結合し得る5つの相同なIg結合ドメインからなり、かつ、ほとんどの免疫グロブリンのFc領域内およびヒトVH3ファミリーのFab領域内において重鎖に結合する。SPAはいかなるジスルフィド結合も含有しない。商業的には、SPAは、以下の2つの供給源に由来する:SPAが分泌される病変を細胞壁に含有する、黄色ブドウ球菌変異体株(Sigma)、組換えタンパク質としてSPAを細胞内または細胞外で発現する、大腸菌(Sigma-Aldrich、SinoBiological、ThermoFisher、およびDeNovo Biopharma、その他)。SPA生成はピキア・パストリス(Pichia pastoris)において高レベルであり得る。SPAの大半は大腸菌の細胞内で発現される。成熟SPA配列はメチオニンではなくアラニンから始まるので、SPAが細胞内で生成されるためには、メチオニンは、N末端において該遺伝子に付加される必要があるか、または、インビトロで成熟タンパク質を放出するために切断可能な融合タンパク質のC末端において発現される必要がある。前者は成熟タンパク質の真の形態ではなく、後者は費用効果と時間効率が高くない。
Example 7: Proteins that can be produced without disulfide bonds in Gor/Met cell lines
Although Gor/Met cell lines have been developed to express disulfide bond proteins without N-terminal methionine, proteins without disulfide bonds can be expressed in Gor/Met cells without N-terminal methionine. These proteins can be expressed in E. coli with Met, but not necessarily with gor-. An example of such a protein is Staphylococcal protein A (SPA), which is widely used for antibody purification. SPA is a 42kDa protein originally found in the cell wall of the Staphylococcus aureus bacterium. This protein consists of five homologous Ig-binding domains that can bind to proteins from many mammalian species, especially IgG, and is found to overlap within the Fc region of most immunoglobulins and within the Fab region of the human VH3 family. Bind to the chain. SPA does not contain any disulfide bonds. Commercially, SPA is derived from two sources: a Staphylococcus aureus mutant strain (Sigma) that contains lesions in the cell wall from which SPA is secreted, and SPA as a recombinant protein intracellularly or intracellularly. expressed in E. coli (Sigma-Aldrich, SinoBiological, ThermoFisher, and DeNovo Biopharma, among others). SPA production can be at high levels in Pichia pastoris. The majority of SPAs are expressed within E. coli cells. The mature SPA sequence begins with alanine rather than methionine, so for SPA to be produced intracellularly, a methionine must be added to the gene at the N-terminus or to release the mature protein in vitro. Therefore, it needs to be expressed at the C-terminus of the cleavable fusion protein. The former is not the true form of the mature protein, and the latter is not cost-effective and time-efficient.
SPAの発現は、誘導性のMAP遺伝子挿入を有する本明細書において開示される細菌株において効率的である。SPAは大腸菌株において多量に発現され、Gor/Met細胞株内と同様に機能し、MAP細胞株においてもまた発現され得る。他の細胞株と比べてMAP細胞株を用いる利点とは、f-メチオニンを思いのままに切断できることである。MAP遺伝子の誘導性プロモーターは、SPAが発現されるのと同時に、またはその後いつでも、計画的に発現され得る。N末端メチオニンを除去するためのインビトロ操作は必要ではない。 Expression of SPA is efficient in the bacterial strains disclosed herein that have an inducible MAP gene insertion. SPA is abundantly expressed in E. coli strains, functions similarly in Gor/Met cell lines, and can also be expressed in MAP cell lines. The advantage of using MAP cell lines over other cell lines is that f-methionine can be cleaved at will. The inducible promoter of the MAP gene can be expressed in a controlled manner at the same time that SPA is expressed, or at any time thereafter. No in vitro manipulation is required to remove the N-terminal methionine.
本発明の他の態様および使用は、本明細書において開示される本発明の明細書および実施を考慮すれば、当業者には明らかであろう。全ての公開公報、米国および外国の特許および特許出願を包含する本明細書において引用される全ての参照は、具体的にかつ全体的に、参照によって組み入れられる。含むという用語は、どこで用いられても、~からなるという用語、および本質的に~からなるという用語を包含することが意図される。さらに、含む、包含する、および含有するという用語は、限定を意図しない。本明細書および例は例示のみと見なされ、本発明の真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲によって示されることが、意図されている。 Other embodiments and uses of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. All references cited herein, including all publications, United States and foreign patents and patent applications, are specifically and entirely incorporated by reference. The term comprising wherever used is intended to encompass the terms consisting of and consisting essentially of. Furthermore, the terms including, including, and containing are not intended to be limiting. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only, with a true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims.
Claims (10)
タンパク質配列をコードする発現ベクターおよびゲノムを含有する組換え細胞から該タンパク質を発現させる工程であって、該組換え細胞が、1つまたは複数のジスルフィドレダクターゼ酵素の低下した活性を有し、該タンパク質のN末端がメチオニンを含有し、該発現ベクターが第1の誘導性プロモーターを含有し、かつ該タンパク質を発現させる工程が、第1の誘導剤によって第1の誘導性プロモーターを誘導することを含む、工程;
該組換え細胞の遺伝子からペプチダーゼを発現させる工程であって、該遺伝子が第2の誘導性プロモーターを含有し、該ペプチダーゼを発現させる工程が、第2の誘導剤によって第2の誘導性プロモーターを誘導することを含み、該ペプチダーゼ遺伝子が組換え細胞のゲノム中に組み込まれており、該ペプチダーゼが、発現された該タンパク質のN末端からメチオニンを除去し、かつ該第1の誘導剤および該第2の誘導剤が同じである、工程;および
該タンパク質を単離する工程。 A method of producing a protein containing one or more sulfide linkages, comprising the steps of:
expressing the protein from a recombinant cell containing an expression vector and a genome encoding the protein sequence, the recombinant cell having reduced activity of one or more disulfide reductase enzymes; the N-terminus of the protein contains methionine, the expression vector contains a first inducible promoter, and the step of expressing the protein comprises inducing the first inducible promoter with a first inducing agent. , process;
a step of expressing a peptidase from a gene in the recombinant cell , the gene containing a second inducible promoter, and a step of expressing the peptidase, wherein the gene contains a second inducible promoter; inducing, the peptidase gene is integrated into the genome of the recombinant cell, the peptidase removes methionine from the N-terminus of the expressed protein , and the first inducing agent and the first the two inducing agents are the same ; and isolating the protein.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202062990083P | 2020-03-16 | 2020-03-16 | |
| US16/819,775 US11060123B2 (en) | 2014-01-31 | 2020-03-16 | Production of soluble recombinant protein without n-terminal methionine |
| US16/819,775 | 2020-03-16 | ||
| US62/990,083 | 2020-03-16 | ||
| US202163152954P | 2021-02-24 | 2021-02-24 | |
| US63/152,954 | 2021-02-24 | ||
| PCT/US2021/022126 WO2021188379A2 (en) | 2020-03-16 | 2021-03-12 | Production of soluble recombinant protein |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023517708A JP2023517708A (en) | 2023-04-26 |
| JP7449000B2 true JP7449000B2 (en) | 2024-03-13 |
Family
ID=77772149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022555779A Active JP7449000B2 (en) | 2020-03-16 | 2021-03-12 | Production of soluble recombinant proteins |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4121541A4 (en) |
| JP (1) | JP7449000B2 (en) |
| KR (1) | KR102949308B1 (en) |
| CN (1) | CN115867661A (en) |
| AU (1) | AU2021239914B2 (en) |
| CA (1) | CA3168571A1 (en) |
| WO (1) | WO2021188379A2 (en) |
| ZA (1) | ZA202209076B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118207191A (en) * | 2022-12-18 | 2024-06-18 | 山东合成远景生物科技有限公司 | A methionine aminopeptidase mutant, Escherichia coli engineering bacteria and application |
| CN117603323B (en) * | 2023-05-16 | 2024-08-16 | 张文康 | Preparation method of botulinum toxin |
| WO2025093628A1 (en) | 2023-10-31 | 2025-05-08 | Valanx Biotech Gmbh | Antigenic synthetic proteins containing a tetrazine-amino acid |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001506489A (en) | 1996-11-27 | 2001-05-22 | アボツト・ラボラトリーズ | Method for producing recombinant protein |
| JP2007514423A (en) | 2003-12-19 | 2007-06-07 | ノボ ノルディスク アクティーゼルスカブ | Peptide and protein processing |
| US20130280784A1 (en) | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Providence University | Escherichia coli expression system for producing mature human tyrosinase and a producing method thereof |
| JP2017510290A (en) | 2014-01-31 | 2017-04-13 | フィナ バイオソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | Expression and purification of CRM197 and related proteins |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6872563B1 (en) * | 1999-10-05 | 2005-03-29 | President And Fellows Of Harvard College | Compositions and methods for production of disulfide bond containing proteins in host cells |
| US20060286629A1 (en) * | 2003-12-19 | 2006-12-21 | Norby Inga S N | Processing of Peptides and Proteins |
| EP2060584A1 (en) * | 2007-10-16 | 2009-05-20 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method for the production of proteins with chemically functionalized N-termini |
| US20130273585A1 (en) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Gangagen, Inc. | Soluble cytoplasmic expression of heterologous proteins in escherichia coli |
| WO2017196810A1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | Medimmune, Llc | Prevention of protein disulfide bond reduction |
| US20230242961A1 (en) * | 2019-09-13 | 2023-08-03 | Fina Biosolutions, Llc | Production of Soluble Recombinant Protein |
| WO2024084497A1 (en) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | Serum Institute Of India Pvt. Ltd., | Method for manufacturing recombinant transferrin binding proteins and vaccine compositions comrpising same |
-
2021
- 2021-03-12 KR KR1020227035931A patent/KR102949308B1/en active Active
- 2021-03-12 JP JP2022555779A patent/JP7449000B2/en active Active
- 2021-03-12 WO PCT/US2021/022126 patent/WO2021188379A2/en not_active Ceased
- 2021-03-12 EP EP21772422.8A patent/EP4121541A4/en active Pending
- 2021-03-12 CN CN202180021748.8A patent/CN115867661A/en active Pending
- 2021-03-12 AU AU2021239914A patent/AU2021239914B2/en active Active
- 2021-03-12 CA CA3168571A patent/CA3168571A1/en active Pending
-
2022
- 2022-08-12 ZA ZA2022/09076A patent/ZA202209076B/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001506489A (en) | 1996-11-27 | 2001-05-22 | アボツト・ラボラトリーズ | Method for producing recombinant protein |
| JP2007514423A (en) | 2003-12-19 | 2007-06-07 | ノボ ノルディスク アクティーゼルスカブ | Peptide and protein processing |
| US20130280784A1 (en) | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Providence University | Escherichia coli expression system for producing mature human tyrosinase and a producing method thereof |
| JP2017510290A (en) | 2014-01-31 | 2017-04-13 | フィナ バイオソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | Expression and purification of CRM197 and related proteins |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023517708A (en) | 2023-04-26 |
| KR20220154221A (en) | 2022-11-21 |
| CN115867661A (en) | 2023-03-28 |
| AU2021239914B2 (en) | 2025-03-13 |
| EP4121541A2 (en) | 2023-01-25 |
| AU2021239914A1 (en) | 2022-09-08 |
| WO2021188379A3 (en) | 2021-10-28 |
| WO2021188379A2 (en) | 2021-09-23 |
| NZ791201A (en) | 2025-06-27 |
| ZA202209076B (en) | 2025-01-29 |
| CA3168571A1 (en) | 2021-09-23 |
| EP4121541A4 (en) | 2025-05-21 |
| KR102949308B1 (en) | 2026-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10287330B2 (en) | Methods and compositions relating to CRM197 | |
| EP1206554B2 (en) | Activatable recombinant neurotoxins | |
| JP7449000B2 (en) | Production of soluble recombinant proteins | |
| JPH05501360A (en) | Enzymatic cleavage method for recombinant proteins using IgA protease | |
| KR20160128362A (en) | Enhanced production of recombinant crm197 in e. coli | |
| RU2144957C1 (en) | Recombinant plasmid dna ppins07 encoding fused polypeptide containing human proinsulin and strain of bacterium escherichia coli - producer of fused polypeptide containing human proinsulin | |
| US11060123B2 (en) | Production of soluble recombinant protein without n-terminal methionine | |
| KR102142255B1 (en) | Expression Method of CRM197 Protein | |
| US20260008823A1 (en) | Crm197 protein expression method | |
| JP2016518855A (en) | Fusion protease | |
| US20230242961A1 (en) | Production of Soluble Recombinant Protein | |
| CA2058872C (en) | Recombinant iga protease | |
| KR102643064B1 (en) | Human enterokinase fusion protein with improved expression level and solubility and a preparing method thereof | |
| RU2143492C1 (en) | Recombinant plasmid encoding fused protein as precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein as precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing | |
| US12104161B2 (en) | Production of soluble recombinant proteins without N-terminal methionine in E-coli | |
| RU2144082C1 (en) | Recombinant plasmid encoding fused protein-precursor of human insulin (variants), strain of bacterium escherichia coli - producer of fused protein-precursor of human insulin (variants), method of human insulin preparing | |
| RU2803949C1 (en) | Method for crm197 protein expression | |
| WO2026058927A1 (en) | Modified protein glutaminase | |
| JP2006320220A (en) | Dna sequence used for production of protein a fusion polypeptide, recombinant expression vector, transformant, and method for producing the fusion polypeptide | |
| JP2003038195A (en) | Method of obtaining useful protein from fusion protein | |
| KR20040079889A (en) | Expression cassette of recombination protein for efficient production of protease using colicin promoter | |
| WO2005049823A1 (en) | Secretory protein production system | |
| JP2008220196A (en) | Method for producing protein deletion mutants | |
| JP2003024060A (en) | Method for obtaining useful protein from fusion protein | |
| JP2006280239A (en) | Active inclusion body and production method thereof, isolated gene, expression vector, and production method of target protein |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221031 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221014 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221031 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20230828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230926 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231121 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240105 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20240202 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7449000 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |