JP7622451B2 - Plasmid for expressing recombinant adeno-associated virus-binding protein and method for producing said protein using the same - Google Patents
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Description
本発明は、組換えアデノ随伴ウイルス結合性タンパク質発現用プラスミドおよびそれを用いた前記タンパク質の製造方法に関する。特に本発明は、宿主ペリプラズムにタンパク質を分泌させるシグナルペプチドを用いることで前記タンパク質を効率的に製造可能なプラスミド、およびそれを用いた前記タンパク質の製造方法に関する。 The present invention relates to a plasmid for expressing a recombinant adeno-associated virus binding protein and a method for producing the protein using the same. In particular, the present invention relates to a plasmid that can efficiently produce the protein by using a signal peptide that causes the protein to be secreted into the host periplasm, and a method for producing the protein using the same.
タンパク質は細胞内で合成された後、そのまま細胞内に留まるものと、分泌タンパク質として細胞外へ放出されるものとが知られている。また大腸菌などを宿主として用いた組換えタンパク質生産では、細胞内膜と外膜の間のペリプラズム領域に前記タンパク質を分泌発現させる方法が知られている(特許文献1)。細胞内からペリプラズム領域へ組換えタンパク質が移送される際には、シグナルペプチドと呼ばれるオリゴペプチドの働きが重要である(特許文献1)。シグナルペプチドを構成するアミノ酸配列の特徴として、以下の3つがあげられる(特許文献1)。
(i)N末端領域には、アルギニンやリジンといった塩基性アミノ酸が少なくとも1つ含まれており、当該塩基性アミノ酸の側鎖の正電荷と細胞膜表面の負電荷とのイオン結合によりシグナルペプチドが細胞膜内へと移行する。
(ii)中心領域では、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリンといった疎水性アミノ酸が多く含まれ、細胞膜内への貫通に関与する。
(iii)C末端領域では、細胞膜貫通後にシグナルペプチダーゼにより切断される特定のアミノ酸が認識部位として存在しており、当該認識部位で切断されることで成熟体タンパク質がペリプラズム領域や細胞外へと放出される。
It is known that after synthesis within a cell, some proteins remain within the cell and some are released outside the cell as secreted proteins. In addition, in recombinant protein production using Escherichia coli or the like as a host, a method is known in which the protein is secreted and expressed in the periplasmic region between the intracellular membrane and the outer membrane (Patent Document 1). When a recombinant protein is transported from within the cell to the periplasmic region, the function of an oligopeptide called a signal peptide is important (Patent Document 1). The amino acid sequence that constitutes a signal peptide has the following three characteristics (Patent Document 1).
(i) The N-terminal region contains at least one basic amino acid such as arginine or lysine, and the signal peptide is translocated into the cell membrane through ionic bonds between the positive charge of the side chain of the basic amino acid and the negative charge on the surface of the cell membrane.
(ii) The central region contains many hydrophobic amino acids such as alanine, leucine, isoleucine, and valine, and is involved in penetrating into the cell membrane.
(iii) In the C-terminal region, a specific amino acid exists as a recognition site that is cleaved by a signal peptidase after penetration into the cell membrane, and cleavage at this recognition site results in the release of the mature protein into the periplasmic space or outside the cell.
組換えタンパク質を宿主のペリプラズムに分泌発現させるには、前記タンパク質のN末端側に、ペリプラズムへの分泌発現を促進させるシグナルペプチドが付加された状態で発現させる必要がある。しかしながら、前記方法を用いた場合、活性型タンパク質としての生産性が低いという問題があった。またシグナルペプチドの改変により生産性を向上させた例も報告(特許文献1から4)されているが、工業的な生産には十分とはいえなかった。特に、アデノ随伴ウイルス結合性タンパク質を、活性型の組換えタンパク質として大量に発現できた例はまだ知られていない。 In order to secrete and express a recombinant protein in the periplasm of a host, the protein must be expressed in a state in which a signal peptide that promotes secretory expression into the periplasm has been added to the N-terminus of the protein. However, when using this method, there is a problem that the productivity of the protein as an active protein is low. There have also been reports of cases in which productivity has been improved by modifying the signal peptide (Patent Documents 1 to 4), but these have not been sufficient for industrial production. In particular, there are no known cases in which an adeno-associated virus binding protein has been mass-expressed as an active recombinant protein.
本発明の目的は、遺伝子組換え技術を用いてアデノ随伴ウイルス結合性タンパク質を効率的に製造可能なプラスミド、およびそれを用いて前記タンパク質を効率的に製造する方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a plasmid capable of efficiently producing an adeno-associated virus binding protein using recombinant gene technology, and a method for efficiently producing said protein using the same.
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、宿主ペリプラズムにタンパク質を分泌させるためのシグナルペプチドを最適化することで、遺伝子組換え技術によるアデノ随伴ウイルス(AAV)結合性タンパク質の生産量が向上できることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of intensive research conducted by the present inventors to solve the above problems, they discovered that the production amount of adeno-associated virus (AAV) binding protein can be improved by optimizing the signal peptide for secreting the protein into the host periplasm using recombinant gene technology, which led to the completion of the present invention.
すなわち本発明は、以下の発明を包含する:
(A)AAV結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドと、ペリプラズムに前記タンパク質を分泌させるためのシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドとを含む、前記タンパク質を発現させるためのプラスミドであって、
前記シグナルペプチドが、配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるオリゴペプチド、または当該オリゴペプチドのうち、1もしくは数残基を置換、欠失もしくは挿入したオリゴペプチドである、前記プラスミド。
That is, the present invention includes the following inventions:
(A) a plasmid for expressing an AAV binding protein, the plasmid comprising a polynucleotide encoding the protein and a polynucleotide encoding a signal peptide for secreting the protein into the periplasm,
The above-mentioned plasmid, wherein the signal peptide is an oligopeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or an oligopeptide in which one or several residues of the oligopeptide have been substituted, deleted or inserted.
(B)(A)に記載のプラスミドを用いて宿主を形質転換して得られる、形質転換体。 (B) A transformant obtained by transforming a host with the plasmid described in (A).
(C)宿主が大腸菌である、(B)に記載の形質転換体。 (C) The transformant described in (B), wherein the host is Escherichia coli.
(D)(B)または(C)に記載の形質転換体を培養することで前記形質転換体からAAV結合性タンパク質を発現させる工程と、前記形質転換体から当該タンパク質を単離する工程とを含む、前記タンパク質の製造方法。 (D) A method for producing the protein, comprising the steps of: culturing the transformant described in (B) or (C) to express the AAV-binding protein from the transformant; and isolating the protein from the transformant.
以下に、本発明について詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明は、AAV結合性タンパク質を発現させるプラスミドに含まれる、ペリプラズムにタンパク質を分泌させるためのシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドとして、
(I)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなる天然型MalEシグナルペプチド(UniProt No.P0AEX9の1番目から30番目までの領域)をコードするポリヌクレオチド、または
(II)前記(I)に記載のシグナルペプチドのうち、1もしくは数残基を置換、欠失もしくは挿入(以下、これらを合わせて「改変」とも表記する)したオリゴペプチドをコードするポリヌクレオチド、
を用いることで、AAV結合性タンパク質を効率的に生産することを特徴としている。
なお前記(II)において、改変するアミノ酸残基の数(1もしくは数残基の改変)は、本発明の目的である、宿主内で発現した組換えタンパク質の、ペリプラズム領域への効率的な移行ができれば、特に限定はなく、一例として、1から5残基、1から4残基、1から3残基、1または2残基、および1残基のいずれかを意味する。なお2残基以上改変する場合、1アミノ酸残基の改変を複数設けてもよく、アミノ酸残基を2以上連続して改変させてもよく、それらの組み合わせであってもよい。
The present invention relates to a polynucleotide encoding a signal peptide for secreting a protein into the periplasm, which is contained in a plasmid expressing an AAV binding protein, comprising:
(I) a polynucleotide encoding a native MalE signal peptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:1 (the region from the 1st to 30th residues of UniProt No. P0AEX9), or (II) a polynucleotide encoding an oligopeptide in which one or several residues of the signal peptide set forth in (I) have been substituted, deleted or inserted (hereinafter, these are also collectively referred to as "modified");
The present invention is characterized in that the AAV binding protein is efficiently produced by using the above.
In the above (II), the number of amino acid residues to be modified (modification of one or several residues) is not particularly limited as long as the recombinant protein expressed in the host can be efficiently transferred to the periplasmic region, which is the object of the present invention, and means, for example, any of 1 to 5 residues, 1 to 4 residues, 1 to 3 residues, 1 or 2 residues, and 1 residue. When modifying two or more residues, multiple modifications of one amino acid residue may be made, two or more amino acid residues may be modified consecutively, or a combination thereof may be used.
本発明のプラスミドは、AAV結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド(ポリヌクレオチドA)の5’末端側に前述したシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド(ポリヌクレオチドB)を付加したポリヌクレオチド(ポリヌクレオチドC)を、プラスミドの適切な位置に挿入することで得られる。なお、前記ポリヌクレオチドAに前記ポリヌクレオチドBを付加させる際、前記ポリヌクレオチドAと前記ポリヌクレオチドBとの間にリンカーとして1から数アミノ酸残基からなる任意のオリゴペプチドをコードするオリゴヌクレオチドを挿入してもよい。またポリヌクレオチドCを挿入するプラスミドとしては、形質転換する宿主内で安定に存在し複製できるものであれば特に制限はなく、宿主が大腸菌の場合は、pETプラスミド、pUCプラスミド、pTrcプラスミド、pCDFプラスミド、pBBRプラスミドが例示できる。また前記適切な位置とは、発現ベクターの複製機能、所望の抗生物質マーカー、伝達性に関わる領域を破壊しない位置を意味する。本発明のプラスミドを用いて宿主を形質転換させるには、当業者が通常用いる方法で行なえばよい。 The plasmid of the present invention can be obtained by inserting a polynucleotide (polynucleotide C) in which a polynucleotide (polynucleotide B) encoding the above-mentioned signal peptide is added to the 5'-end of a polynucleotide (polynucleotide A) encoding an AAV binding protein, into an appropriate position of the plasmid. When the polynucleotide B is added to the polynucleotide A, an oligonucleotide encoding an arbitrary oligopeptide consisting of one to several amino acid residues may be inserted as a linker between the polynucleotide A and the polynucleotide B. The plasmid into which the polynucleotide C is inserted is not particularly limited as long as it is stable and can be replicated in the host to be transformed. When the host is Escherichia coli, examples of the plasmid include pET plasmid, pUC plasmid, pTrc plasmid, pCDF plasmid, and pBBR plasmid. The appropriate position means a position that does not destroy the replication function of the expression vector, the desired antibiotic marker, and the region related to transmissibility. A host can be transformed using the plasmid of the present invention by a method commonly used by those skilled in the art.
本発明のプラスミドを用いて宿主を形質転換体して得られる形質転換体(以下、単に本発明の形質転換体とする)を用いて製造するAAV結合性タンパク質に特に限定はなく、一例として、インテグリンなどのラミニン受容体、抗AAV抗体やAAV受容体(AAVR)があげられる。AAV結合性タンパク質がAAVRである場合の好ましい態様として、以下の(i)から(iii)のいずれかに示すポリペプチドがあげられる;
(i)配列番号2に記載のアミノ酸配列のうち312番目のセリンから500番目のアスパラギン酸までのアミノ酸残基を少なくとも含むポリペプチド、
(ii)配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目のセリンから500番目のアスパラギン酸までのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該312番目から500番目までのアミノ酸残基において、さらに1もしくは数個の位置での1もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加を含むアミノ酸配列を有し、かつAAV結合活性を有するポリペプチド、
(iii)配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目のセリンから500番目のアスパラギン酸までのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該312番目から500番目までのアミノ酸配列に対して70%以上の相同性を有し、かつAAV結合活性を有するポリペプチド。
The AAV-binding protein produced using a transformant obtained by transforming a host with the plasmid of the present invention (hereinafter simply referred to as the transformant of the present invention) is not particularly limited, and examples thereof include laminin receptors such as integrins, anti-AAV antibodies, and AAV receptors (AAVRs). When the AAV-binding protein is AAVR, preferred embodiments include polypeptides shown in any of (i) to (iii) below:
(i) a polypeptide comprising at least the amino acid residues from serine at position 312 to aspartic acid at position 500 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(ii) A polypeptide having an amino acid sequence including at least the amino acid residues from the 312th serine to the 500th aspartic acid of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, with the proviso that the amino acid sequence includes one or more substitutions, deletions, insertions, or additions of amino acid residues at one or more positions in the amino acid residues from the 312th to the 500th positions, and having AAV binding activity;
(iii) A polypeptide comprising at least the amino acid residues from serine at position 312 to aspartic acid at position 500 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:2, and having 70% or more homology to the amino acid sequence from positions 312 to 500, and having AAV-binding activity.
なお配列番号2に記載のアミノ酸配列は、AAVRの一態様であるKIAA0319L(公式データベース:UniProt No.Q8IZA0)のアミノ酸配列であり、配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目のセリン(Ser)から500番目のアスパラギン酸(Asp)までのアミノ酸残基は、KIAA0319Lの細胞外領域ドメイン1(PKD1)およびドメイン2(PKD2)に相当する領域である。 The amino acid sequence described in SEQ ID NO:2 is the amino acid sequence of KIAA0319L (official database: UniProt No. Q8IZA0), which is one embodiment of AAVR, and the amino acid residues from serine (Ser) at position 312 to aspartic acid (Asp) at position 500 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO:2 correspond to the extracellular domain 1 (PKD1) and domain 2 (PKD2) of KIAA0319L.
前記(i)から(iii)のいずれかに示すポリペプチドは、前述したKIAA0319LのPKD1およびPKD2に相当する領域を少なくとも含んでいればよく、例えば、PKD2のC末端側にある他の細胞外領域ドメイン(ドメイン3(PKD3)、ドメイン4(PKD4)およびドメイン5(PKD5))に相当する領域の全てまたは一部を含んでもよいし、PKD1のN末端側にあるMANSC(Motif At N terminus with Seven Cysteines)ドメインなどのシグナル配列に相当する領域やシステインリッチな領域の全てまたは一部を含んでもよいし、細胞外領域のN末端側および/またはC末端側にある膜貫通領域ならびに細胞内領域の全てまたは一部を含んでもよい。 The polypeptides shown in any of (i) to (iii) above may contain at least the regions corresponding to PKD1 and PKD2 of KIAA0319L described above. For example, they may contain all or part of the regions corresponding to other extracellular domains (domain 3 (PKD3), domain 4 (PKD4) and domain 5 (PKD5)) on the C-terminal side of PKD2, all or part of the regions corresponding to signal sequences such as the MANSC (Motif At N terminus with Seven Cysteines) domain on the N-terminal side of PKD1, or all or part of the cysteine-rich region, or all or part of the transmembrane region and intracellular region on the N-terminal and/or C-terminal side of the extracellular region.
前記(ii)における、「1もしくは数個」とは、AAVRの立体構造におけるアミノ酸置換の位置やアミノ酸残基の種類によっても異なるが、一例として、1から50個、1から30個、1から20個、1から10個、1から9個、1から8個、1から7個、1から6個、1から5個、1から4個、1から3個、1から2個、1個のいずれかを意味する。 In (ii) above, "one or several" may mean any of the following, although it may vary depending on the position of the amino acid substitution in the three-dimensional structure of the AAVR and the type of amino acid residue: 1 to 50, 1 to 30, 1 to 20, 1 to 10, 1 to 9, 1 to 8, 1 to 7, 1 to 6, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3, 1 to 2, or 1.
前記(ii)の一例として、配列番号2に記載のアミノ酸配列のうち312番目のセリンから500番目のアスパラギン酸までのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該312番目から500番目までのアミノ酸残基において、Gly390Ser(この表記は、配列番号2の390番目のグリシンがセリンに置換されていることを表す、以下同様)、Ile319Phe、Leu321Pro、Pro322Leu、Asn324Asp、Asn324Ser、Gln327Arg、Asn329Asp、Asn329Tyr、Ala330Gly、Tyr331Cys、Val332Gln、Leu333Val、Leu333Pro、Gln334Arg、Pro337Leu、Lys338Arg、Lys338Glu、Glu340Gly、Thr341Ala、Tyr342Cys、Tyr342His、Tyr342Asn、Thr343Met、Tyr344His、Asp345Asn、Trp346Leu、Trp346Arg、Gln347Leu、Gln347Pro、Leu348Pro、Ile349Thr、Thr350Met、His351Leu、Pro352Leu、Arg353Cys、Asp354Gly、Tyr355His、Tyr355Asn、Tyr355Cys、Ser356Cys、Gly357Cys、His363Arg、His363Leu、Ser364Pro、Gln365Arg、Ile366Thr、Leu367Pro、Lys368Arg、Leu369Gln、Leu369Pro、Ser370Ala、Lys371Glu、Thr373Ala、Leu376Pro、Tyr377Cys、Phe379Ser、Val381Ala、Glu384Gly、Asn387Ser、His389Gln、His389Leu、His389Arg、Glu391Lys、Tyr393Cys、Val396Ala、Lys399Glu、Lys399Arg、Arg406Ser、Val412Ala、Gln415Leu、Phe416Ser、Gln441Leu、Tyr442Phe、Lys448Arg、Glu453Gly、Lys455Arg、Glu458Gly、Ala461Ser、Ser476Arg、Leu477Pro、Asn487Asp、Asn492Asp、Ile319Asn、Ile319Ser、Thr320Ile、Lys323Glu、Leu328Gln、Leu328Pro、Tyr331His、Val332Ala、Val332Glu、Pro336Gln、Pro337Gln、Lys338Asn、Tyr342Arg、Thr350Ser、Ile366Phe、Val383Ala、Gln386Arg、His389Asp、Gly392Cys、Val394Ala、Ile409Val、Ser476Gly、Thr490Ser、Ser312Pro、Ala313Ser、Val317Asp、Gln318Pro、Thr320Ala、Lys323Arg、Val326Ala、Val326Glu、Gln327His、Gln327Leu、Asn329His、Asn329Ile、Val332Ala、Glu335Gly、Glu335Val、Glu340Val、Thr341Pro、Thr343Ser、Tyr344Phe、Trp346Cys、Met359Leu、Glu360Lys、Glu360Val、Gly361Cys、Lys362Glu、Lys362Asn、Lys362Gly、Ser364Leu、Lys371Asn、Lys371Asp、Leu372Pro、Leu372Gln、Pro374Leu、Glu378Gly、Glu378Val、Phe379Tyr、Phe379Cys、Lys380Glu、Val381Asp、Ile382Val、Glu384Val、Val394Asp、Val394Ile、Asn395Ser、Thr397Ser、Glu401Val、Arg403His、Arg406His、Gln415Arg、Thr426Ala、Gln432Leu、Gln432Arg、Gln441Arg、His443Leu、Lys448Glu、Ile456Val、Asp483Asn、Ser488Leu、Val499GluおよびVal499Ileのうち少なくともいずれか1つのアミノ酸置換が生じたポリペプチドがあげられる。中でもGly390Serは、熱および酸に対する安定性が特に向上したアミノ酸置換である。したがって、配列番号2に記載のアミノ酸配列のうち312番目のセリンから500番目のアスパラギン酸までのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該312番目から500番目までのアミノ酸残基において、Gly390Serのアミノ酸置換が少なくとも生じたポリペプチドは、前記(ii)の好ましい態様である。 As an example of (ii) above, there is provided a method for producing a peptide comprising at least the amino acid residues from the 312th serine to the 500th aspartic acid of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, wherein the amino acid residues from the 312th to the 500th amino acid residues are selected from the group consisting of Gly390Ser (this notation indicates that the 390th glycine in SEQ ID NO: 2 is replaced with serine, the same applies below), Ile319Phe, Leu321Pro, Pro322Leu, Asn324Asp, Asn324Ser, Gln327Arg, Asn329Asp, A sn329Tyr, Ala330Gly, Tyr331Cys, Val332Gln, Leu333Val, Leu333Pro, Gln334Arg, Pro337Leu, Lys338Arg, Lys338Glu, Glu340Gly, Thr341 Ala, Tyr342Cys, Tyr342His, Tyr342Asn, Thr343Met, Tyr344His, Asp3 45Asn, Trp346Leu, Trp346Arg, Gln347Leu, Gln347Pro, Leu348Pro, Il e349Thr, Thr350Met, His351Leu, Pro352Leu, Arg353Cys, Asp354Gly, Tyr355His, Tyr355Asn, Tyr355Cys, Ser356Cys, Gly357Cys, His363A rg, His363Leu, Ser364Pro, Gln365Arg, Ile366Thr, Leu367Pro, Lys36 8Arg, Leu369Gln, Leu369Pro, Ser370Ala, Lys371Glu, Thr373Ala, Leu 376Pro, Tyr377Cys, Phe379Ser, Val381Ala, Glu384Gly, Asn387Ser, His389Gln, His389Leu, His389Arg, Glu391Lys, Tyr393Cys, Val396Al a, Lys399Glu, Lys399Arg, Arg406Ser, Val412Ala, Gln415Leu, Phe416 Ser, Gln441Leu, Tyr442Phe, Lys448Arg, Glu453Gly, Lys455Arg, Glu4 58Gly, Ala461Ser, Ser476Arg, Leu477Pro, Asn487Asp, Asn492Asp, Ile319Asn, Ile319Ser, Thr320Ile, Lys323Glu, Leu328Gln, Leu328Pro , Tyr331His, Val332Ala, Val332Glu, Pro336Gln, Pro337Gln, Lys338A sn, Tyr342Arg, Thr350Ser, Ile366Phe, Val383Ala, Gln386Arg, His38 9Asp, Gly392Cys, Val394Ala, Ile409Val, Ser476Gly, Thr490Ser, Ser312Pro, Ala313Ser, Val317Asp, Gln318Pro, Thr320Ala, Lys323Arg, Val326Ala, Val326Glu, Gln327His, Gln327Leu, Asn329His, Asn329Il e, Val332Ala, Glu335Gly, Glu335Val, Glu340Val, Thr341Pro, Thr343 Ser, Tyr344Phe, Trp346Cys, Met359Leu, Glu360Lys, Glu360Val, Gly361Cys, Lys362Glu, Lys362Asn, Lys362Gly, Ser364Leu, Lys371Asn, L ys371Asp, Leu372Pro, Leu372Gln, Pro374Leu, Glu378Gly, Glu378Val , Phe379Tyr, Phe379Cys, Lys380Glu, Val381Asp, Ile382Val, Glu384V Examples of such polypeptides include polypeptides having at least one amino acid substitution among al, Val394Asp, Val394Ile, Asn395Ser, Thr397Ser, Glu401Val, Arg403His, Arg406His, Gln415Arg, Thr426Ala, Gln432Leu, Gln432Arg, Gln441Arg, His443Leu, Lys448Glu, Ile456Val, Asp483Asn, Ser488Leu, Val499Glu, and Val499Ile. Among these, Gly390Ser is an amino acid substitution that is particularly improved in stability against heat and acid. Therefore, a polypeptide that contains at least the amino acid residues from serine at position 312 to aspartic acid at position 500 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:2, with at least the amino acid substitution Gly390Ser occurring in the amino acid residues at positions 312 to 500, is a preferred embodiment of (ii) above.
なお前記(ii)における「1もしくは数個のアミノ酸残基の置換」には、前述した特定位置におけるアミノ酸置換の他に、物理的性質および/または化学的性質が類似したアミノ酸間で置換が生じる保守的置換が生じてもよい。保守的置換は、一般に、置換が生じているものと置換が生じていないものとの間でタンパク質の機能が維持されることが当業者において知られている。保守的置換の一例としては、グリシンとアラニン間、セリンとプロリン間、またはグルタミン酸とアラニン間での置換があげられる(タンパク質の構造と機能,メディカル・サイエンス・インターナショナル社,9,2005)。また前記(ii)における「1もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、または付加」には、AAVRの由来の違いや、種の違いなどに基づく、天然にも存在する変異(mutantまたはvariant)も含まれる。 The "substitution of one or several amino acid residues" in (ii) above may include, in addition to the amino acid substitution at the specific position described above, conservative substitutions in which substitution occurs between amino acids with similar physical and/or chemical properties. It is generally known to those skilled in the art that conservative substitutions maintain the function of a protein between those with and without substitution. Examples of conservative substitutions include substitutions between glycine and alanine, between serine and proline, or between glutamic acid and alanine (Protein Structure and Function, Medical Science International, 9, 2005). In addition, the "substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acid residues" in (ii) above also includes naturally occurring mutations (mutants or variants) based on differences in the origin of AAVR or differences in species.
前記(iii)におけるアミノ酸配列の相同性は70%以上あればよく、それ以上の相同性(例えば、80%以上、85%以上、90%以上または95%以上)を有してもよい。なお本明細書において「相同性」とは、類似性(similarity)または同一性(identity)を意味してよく、特に同一性を意味してもよい。「アミノ酸配列の相同性」とは、アミノ酸配列全体に対する相同性を意味する。アミノ酸配列間の「同一性」とは、それらアミノ酸配列における種類が同一であるアミノ酸残基の比率を意味する(実験医学,31(3),羊土社)。アミノ酸配列間の「類似性」とは、それらアミノ酸配列における種類が同一であるアミノ酸残基の比率と側鎖の性質が類似したアミノ酸残基の比率の合計を意味する(実験医学,31(3),羊土社)。アミノ酸配列の相同性は、BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)やFASTA等のアラインメントプログラムを利用して決定できる。 The homology of the amino acid sequence in (iii) above may be 70% or more, and may be higher (e.g., 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95% or more). In this specification, "homology" may mean similarity or identity, and may particularly mean identity. "Homology of amino acid sequence" means homology with respect to the entire amino acid sequence. "Identity" between amino acid sequences means the ratio of amino acid residues of the same type in those amino acid sequences (Experimental Medicine, 31 (3), Yodosha). "Similarity" between amino acid sequences means the sum of the ratio of amino acid residues of the same type in those amino acid sequences and the ratio of amino acid residues with similar side chain properties (Experimental Medicine, 31 (3), Yodosha). Amino acid sequence homology can be determined using alignment programs such as BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) and FASTA.
本発明の形質転換体を作製する際に用いる宿主としては、COS(CV-1 Origin,SV40)細胞やCHO(Chinese Hamster Ovary)細胞に代表される動物細胞、バチルス属(ブレビバチルス属細菌やパエニバチルス属細菌のような広義のバチルス属細菌も含む)や大腸菌に代表される細菌、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属に代表される酵母、麹菌に代表される糸状菌等が例示できるが、取扱いの簡便な大腸菌を宿主とするのが好ましい。 Examples of hosts used in producing the transformant of the present invention include animal cells such as COS (CV-1 Origin, SV40) cells and CHO (Chinese Hamster Ovary) cells, bacteria such as bacteria of the genus Bacillus (including bacteria of the genus Bacillus in the broad sense, such as bacteria of the genus Brevibacillus and Paenibacillus) and Escherichia coli, yeasts such as those of the genus Saccharomyces, Pichia, and Schizosaccharomyces, and filamentous fungi such as Aspergillus oryzae, but it is preferable to use Escherichia coli as a host because it is easy to handle.
本発明の形質転換体の培養液から、発現したタンパク質を回収するには、発現の形態によって適宜選択すればよい。例えば、発現したタンパク質が宿主のペリプラズムに発現する場合は、培養液を遠心分離して得られる宿主を適切な緩衝液で懸濁し細胞破砕(物理的破砕、薬剤による破砕など)後、遠心分離により破砕残渣を除去することで、発現したタンパク質を含む無細胞抽出液を得ればよく、発現したタンパク質が宿主のペリプラズムから培養上清に漏出する場合は、培養液を遠心分離して得られる培養上清から発現したタンパク質を回収すればよい。なお薬剤により宿主細胞を破砕する際は、例えば、150mM NaClと1mM EDTAと6mM MgSO4と250U/L Benzonase(商品名)と0.3g/L Lysozymeと0.4%(w/v) Triton X-100(商品名)と0.5%(w/v) CTAB(臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム)と50mM CaCl2とを含む50mM Tris-HCl(pH8.0)(特開2013-252099号公報)や、BugBuster Protein extraction kit(タカラバイオ社製)等の市販の抽出試薬を用いて破砕するとよい。 To recover the expressed protein from the culture medium of the transformant of the present invention, a suitable method may be selected depending on the form of expression. For example, when the expressed protein is expressed in the periplasm of the host, the culture medium is centrifuged, the host obtained is suspended in an appropriate buffer, and the cells are disrupted (physical disruption, chemical disruption, etc.), and then the disruption residue is removed by centrifugation to obtain a cell-free extract containing the expressed protein. When the expressed protein leaks from the periplasm of the host into the culture supernatant, the culture medium is centrifuged to recover the expressed protein from the culture supernatant obtained. When disrupting host cells with a drug, for example, 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 6 mM MgSO 4 , 250 U / L Benzonase (trade name), 0.3 g / L Lysozyme, 0.4% (w / v) Triton X-100 (trade name), 0.5% (w / v) CTAB (hexadecyltrimethylammonium bromide) and 50 mM CaCl 2 (JP Patent Publication 2013-252099 A) or BugBuster Protein extraction kit (manufactured by Takara Bio Inc.) or other commercially available extraction reagents may be used for disruption.
回収したタンパク質を含む溶液は、陽イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー等により当該タンパク質を精製単離できる。陽イオン交換クロマトグラフィー用担体は、カルボキシメチル基、スルホプロピル基といった陽イオン交換基を担体に結合したものであり、一例として、TOYOPEARL CM-650、TOYOPEARL SP-650(以上、東ソー社製)、CM Sepharose FastFlow(サイティバ社製)があげられる。疎水クロマトグラフィー用担体は、エーテル基、フェニル基、ブチル基といった疎水性官能基を担体に結合させたものであり、一例として、TOYOPEARL Ether-650、TOYOPEARL Phenyl-650、TOYOPEARL Butyl-650(以上、東ソー社製)があげられる。各種クロマトグラフィー用担体を用いて精製を行なう際は、アプライ液の導入量や前記担体のタンパク吸着性能などによって決定した量の担体を、適切なオープンカラム等に充填して行なえばよい。 The recovered protein-containing solution can be purified and isolated by cation exchange chromatography, hydrophobic chromatography, etc. Carriers for cation exchange chromatography have cation exchange groups such as carboxymethyl groups and sulfopropyl groups bound to them, and examples of such carriers include TOYOPEARL CM-650 and TOYOPEARL SP-650 (both manufactured by Tosoh Corporation) and CM Sepharose FastFlow (manufactured by Cytiva). Carriers for hydrophobic chromatography have hydrophobic functional groups such as ether groups, phenyl groups, and butyl groups bound to them, and examples of such carriers include TOYOPEARL Ether-650, TOYOPEARL Phenyl-650, and TOYOPEARL Butyl-650 (both manufactured by Tosoh Corporation). When purifying using various chromatography carriers, the amount of carrier determined based on the amount of application solution introduced and the protein adsorption performance of the carrier can be packed into an appropriate open column, etc.
また、クロマトグラフィー用担体は、アプライ液を導入する前に、あらかじめ適切な緩衝液(トリス/トリス塩酸塩緩衝液、グリシン/水酸化ナトリウム緩衝液、リン酸塩緩衝液等)により平衡化しておく。前述の方法で回収したタンパク質を含む溶液を、平衡化したクロマトグラフィー用担体に導入することで前記タンパク質を担体に吸着させ、平衡化に用いた緩衝液と同じ緩衝液で洗浄する。その後、溶出用緩衝液を用いて吸着した前記タンパク質を溶出させることで精製された前記タンパク質を含む溶液が得られる。 In addition, the chromatography carrier is equilibrated with an appropriate buffer (Tris/Tris hydrochloride buffer, glycine/sodium hydroxide buffer, phosphate buffer, etc.) before the application solution is introduced. The protein-containing solution recovered by the above-mentioned method is introduced into the equilibrated chromatography carrier to adsorb the protein onto the carrier, which is then washed with the same buffer used for equilibration. The adsorbed protein is then eluted using an elution buffer to obtain a solution containing the purified protein.
本発明は、アデノ随伴ウイルス結合性タンパク質を発現させるプラスミドに含まれる、ペリプラズムに前記タンパク質を分泌させるためのシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドとして、MalEシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはMalEシグナルペプチドのうち1もしくは数残基を置換、欠失もしくは挿入したオリゴペプチドをコードするポリヌクレオチドを用いることで、PelBシグナルペプチドを用いた時と比較し、前記タンパク質の生産量を大幅に向上できるため、産業上有用な組換えタンパク質の製造効率を大幅に向上できる。 The present invention uses a polynucleotide encoding a MalE signal peptide or a polynucleotide encoding an oligopeptide in which one or several residues of the MalE signal peptide have been substituted, deleted or inserted as a polynucleotide contained in a plasmid expressing an adeno-associated virus binding protein and which encodes a signal peptide for secreting the protein into the periplasm. This allows the amount of protein produced to be significantly increased compared to when a PelB signal peptide is used, and therefore the efficiency of producing an industrially useful recombinant protein can be significantly improved.
以下、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1 発現ベクターの作製
以下に示す方法にて天然型PelBシグナルペプチド(アミノ酸配列:MKYLLPTAAAGLLLLAAQPAMA、配列番号3)をコードするポリヌクレオチドをプラスミドpTrc99a(サイティバ社製)に挿入することで、発現ベクターpTrcpelを作製した。
Example 1 Preparation of Expression Vector An expression vector pTrcpel was prepared by inserting a polynucleotide encoding the native PelB signal peptide (amino acid sequence: MKYLLPTAAAGLLLLAAQPAMA, SEQ ID NO: 3) into plasmid pTrc99a (manufactured by Cytiva) using the method described below.
(1)配列番号4(5’-CATGAAATACCTGCTGCCGACCGCTGCTGCTGGTCTGCTGCTCCTCGCTGCCCAGCCGGCGATGGC-3’)および配列番号5(5’-CATGGCCATCGCCGGCTGGGCAGCGAGGAGCAGCAGACCAGCAGCAGCGGTCGGCAGCAGGTATTT-3’)に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを等量混合し、95℃で5分間加熱後、15℃になるまで1分間で1℃毎に温度を下げることで、二本鎖オリゴヌクレオチドPelBp1を調製した。なお、PelBp1は使用時まで15℃で保持した。 (1) Equal amounts of oligonucleotides consisting of the sequences described in SEQ ID NO: 4 (5'-CATGAAATACCTGCTGCCGACCGCTGCTGCTGGTCTGCTGCTGCTCCTCGCTGCCCAGCCGGCGATGGC-3') and SEQ ID NO: 5 (5'-CATGGCCATCGCCGGCTGGGCAGCGAGGAGCAGCAGACCAGCAGCAGCAGCGGTCGGCAGCAGGTATTT-3') were mixed and heated at 95°C for 5 minutes, and the temperature was then lowered in 1°C increments over a 1 minute period until the temperature reached 15°C, thereby preparing the double-stranded oligonucleotide PelBp1. PelBp1 was kept at 15°C until use.
(2)(1)で調製したPelBp1を、あらかじめ制限酵素NcoIで消化したプラスミドpTrc99aに、DNA Ligation kit(タカラバイオ社製)を用いてライゲーションし、このライゲーション産物を用いて大腸菌JM109株(タカラバイオ社製)を形質転換した。 (2) The PelBp1 prepared in (1) was ligated to the plasmid pTrc99a, which had been digested with the restriction enzyme NcoI, using a DNA Ligation kit (Takara Bio Inc.), and the ligation product was used to transform E. coli JM109 strain (Takara Bio Inc.).
(3)得られた形質転換体を、100μg/mLのカルベニシリンナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)を含むLB(Luria-Bertani)培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kit(キアゲン社製)を用いて、発現ベクターpTrcpelを抽出した。 (3) The obtained transformant was cultured in LB (Luria-Bertani) medium containing 100 μg/mL carbenicillin sodium (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the expression vector pTrcpel was extracted using a QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen).
(4)(3)で作製した発現ベクターpTrcpelのうち、PelBシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドおよびその周辺の領域について、全自動DNAシークエンサーGenetic Analyzer3500(Thermo Fisher Scientific社製)にてヌクレオチド配列を解析し、所望の配列(すなわち、配列番号3に記載のアミノ酸配列からなるオリゴペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列)であることを確認した。なお当該解析の際、配列番号6(5’-TGTGGTATGGCTGTGCAGG-3’)または配列番号7(5’-TCGGCATGGGGTCAGGTG-3’)に記載のオリゴヌクレオチドのいずれかをシークエンス用プライマーとして使用した。 (4) The nucleotide sequence of the polynucleotide encoding the PelB signal peptide and its surrounding region of the expression vector pTrcpel prepared in (3) was analyzed using a fully automated DNA sequencer, Genetic Analyzer 3500 (Thermo Fisher Scientific), and it was confirmed to be the desired sequence (i.e., the sequence of the polynucleotide encoding the oligopeptide consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 3). In this analysis, either the oligonucleotide described in SEQ ID NO: 6 (5'-TGTGGTATGGCTGTGCAGG-3') or SEQ ID NO: 7 (5'-TCGGCATGGGGTCAGGTG-3') was used as a sequencing primer.
実施例2 AAV結合性タンパク質発現ベクターの作製(その1)
配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるアデノ随伴ウイルス(AAV)結合性タンパク質AVR8gのC末端側にシステインタグ(アミノ酸配列:CRNDTCG)を付加したポリペプチド(AVR8g-CRNDTCG)をコードするポリヌクレオチドを、実施例1で作製した発現ベクターpTrcpelに挿入した。なおAVR8gは、KIAA0319L(UniProt No.Q8IZA0)の細胞外ドメイン1(PKD1)およびドメイン2(PKD2)の領域に相当する、配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目から500番目までのアミノ酸残基であって、ただし当該312番目から500番目までのアミノ酸残基において、Val317Asp(この表記は、当該317番目のバリンがアスパラギン酸に置換されていることを表す、以下同様)、Tyr342Cys、Lys362Glu、Lys371Asn、Gly390Ser、Lys399Glu、Ser476ArgおよびAsn487Aspのアミノ酸置換が生じたポリペプチドである。
Example 2: Construction of AAV binding protein expression vector (part 1)
A polynucleotide encoding a polypeptide (AVR8g-CRNDTCG) in which a cysteine tag (amino acid sequence: CRNDTCG) has been added to the C-terminus of the adeno-associated virus (AAV) binding protein AVR8g consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:8 was inserted into the expression vector pTrcpel prepared in Example 1. AVR8g is a polypeptide consisting of amino acid residues 312 to 500 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:2, which corresponds to the regions of extracellular domain 1 (PKD1) and domain 2 (PKD2) of KIAA0319L (UniProt No. Q8IZA0), with the following amino acid substitutions occurring in the 312 to 500 amino acid residues: Val317Asp (this notation indicates that the 317th valine has been substituted with aspartic acid, the same applies below), Tyr342Cys, Lys362Glu, Lys371Asn, Gly390Ser, Lys399Glu, Ser476Arg, and Asn487Asp.
(1)配列番号8に記載のアミノ酸配列からなるAAV結合性タンパク質AVR8gをコードするポリヌクレオチドを含むプラスミドpET-AVR8g(配列番号9)を鋳型DNAとし、配列番号10(5’-TAATACGACTCACTATAGGG-3’)および配列番号11(5’-TTTT[AAGCTT]CATCCGCAGGTATCGTTGCGGCAGTCTACCGCTTTGTTGACGGTAAG-3’)に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド(配列番号11中の角かっこは制限酵素HindIII認識配列を示している)をPCRプライマーとして、PCRを実施した。PCRは、表1に示す組成の反応液を調製後、当該反応液を、98℃で10秒間の第1ステップ、50℃で5秒間の第2ステップ、72℃で1分間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル繰り返すことで実施した。得られたPCR産物を精製することで、AVR8g-CRNDTCGをコードするポリヌクレオチドを得た。 (1) PCR was performed using plasmid pET-AVR8g (SEQ ID NO: 9) containing a polynucleotide encoding the AAV binding protein AVR8g consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8 as template DNA, and oligonucleotides consisting of the sequences set forth in SEQ ID NO: 10 (5'-TAATACGACTCACTATAGGG-3') and SEQ ID NO: 11 (5'-TTTT[AAGCTT]CATCCGCAGGTATCGTTGCGGCAGTCTACCGCTTTGTTGACGGTAAG-3') (brackets in SEQ ID NO: 11 indicate the restriction enzyme HindIII recognition sequence) as PCR primers. After preparing a reaction solution with the composition shown in Table 1, PCR was performed by repeating 30 cycles of reaction with the reaction solution, in which one cycle is a first step at 98°C for 10 seconds, a second step at 50°C for 5 seconds, and a third step at 72°C for 1 minute. The resulting PCR product was purified to obtain a polynucleotide encoding AVR8g-CRNDTCG.
(2)得られたAVR8g-CRNDTCGをコードするポリヌクレオチドを制限酵素NcoIとHindIIIで消化後、あらかじめ制限酵素NcoIとHindIIIで消化した実施例1で作製した発現ベクターpTrcpelにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いて大腸菌W3110株を形質転換した。
(2) The obtained polynucleotide encoding AVR8g-CRNDTCG was digested with restriction enzymes NcoI and HindIII and then ligated into the expression vector pTrcpel prepared in Example 1 that had been previously digested with the restriction enzymes NcoI and HindIII, and the ligation product was used to transform Escherichia coli W3110 strain.
(3)得られた形質転換体を、100μg/mLのカルベニシリンナトリウム(富士フイルム和光純薬社製)を含むLB培地で培養後、QIAprep Spin Miniprep kit(キアゲン社製)を用いて、AVR8g-CRNDTCGをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCGを抽出した。 (3) The obtained transformant was cultured in LB medium containing 100 μg/mL carbenicillin sodium (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG containing the polynucleotide encoding AVR8g-CRNDTCG was extracted using a QIAprep Spin Miniprep kit (Qiagen).
(4)発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCGのうち、AVR8g-CRNDTCGをコードするポリヌクレオチドおよびその周辺の領域について、実施例1(4)と同様の方法でヌクレオチド配列を解析し、所望の配列であることを確認した。 (4) The nucleotide sequence of the polynucleotide encoding AVR8g-CRNDTCG and its surrounding region in the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG was analyzed in the same manner as in Example 1(4) and confirmed to be the desired sequence.
発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCGにより発現されるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号12に、当該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を配列番号13に、それぞれ示す。なお配列番号12において、1番目のメチオニンから22番目のアラニンまでがPelBシグナルペプチドのアミノ酸配列(配列番号3)、25番目のセリンから213番目のアスパラギン酸までがAAV結合性タンパク質AVR8g(配列番号8、配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目から500番目までの領域(KIAA0319LのPKD1およびPKD2)に相当)であり、214番目のシステインから220番目のグリシンまでがシステインタグである。また配列番号12において、Val317Aspのアスパラギン酸は30番目、Tyr342Cysのシステインは55番目、Lys362Gluのグルタミン酸は75番目、Lys371Asnのアスパラギンは84番目に、Gly390Serのセリンは103番目、Lys399Gluのグルタミン酸は112番目、Ser476Argのアルギニンは189番目、Asn487Aspのアスパラギン酸は200番目の位置にそれぞれ存在する。 The amino acid sequence of the polypeptide expressed by the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG is shown in SEQ ID NO: 12, and the sequence of the polynucleotide encoding said polypeptide is shown in SEQ ID NO: 13. In SEQ ID NO: 12, the amino acid sequence from the 1st methionine to the 22nd alanine is the PelB signal peptide (SEQ ID NO: 3), the sequence from the 25th serine to the 213th aspartic acid is the AAV binding protein AVR8g (SEQ ID NO: 8, corresponding to the region from the 312th to the 500th amino acid of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 (PKD1 and PKD2 of KIAA0319L)), and the sequence from the 214th cysteine to the 220th glycine is the cysteine tag. In addition, in SEQ ID NO:12, the aspartic acid of Val317Asp is at the 30th position, the cysteine of Tyr342Cys is at the 55th position, the glutamic acid of Lys362Glu is at the 75th position, the asparagine of Lys371Asn is at the 84th position, the serine of Gly390Ser is at the 103rd position, the glutamic acid of Lys399Glu is at the 112th position, the arginine of Ser476Arg is at the 189th position, and the aspartic acid of Asn487Asp is at the 200th position.
実施例3 AAV結合性タンパク質発現ベクターの作製(その2)
配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドのうち、シグナルペプチドをPelB(配列番号3)からMalEシグナルペプチド(アミノ酸配列:MKIKTGARILALSALTTMMFSASALAKIEE、配列番号1)に置換したポリペプチド(配列番号16)を設計し、当該ポリペプチドを発現可能なベクターを作製した。
Example 3: Construction of AAV binding protein expression vector (part 2)
A polypeptide (SEQ ID NO: 16) was designed in which the signal peptide of a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12 was replaced from PelB (SEQ ID NO: 3) to MalE signal peptide (amino acid sequence: MKIKTGARILALSALTTMFSASALAKIEE, SEQ ID NO: 1), and a vector capable of expressing said polypeptide was prepared.
(1)実施例2で作製した発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCGを鋳型とし、配列番号14(5’-TTTT[GGTCTC]ACGACGATGATGTTTTCCGCCTCGGCTCTCGCCAAAATCGAAGAAGCCATGGGCTCTGCAGGCG-3’)および配列番号15(5’-TTTT[GGTCTC]AGTCGTTAATGCGGATAATGCGAGGATGCGTGCACCTGTTTTTATTTTCATGGTCTGTTTCCTGTG-3’)に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド(配列番号14および15中の角かっこは制限酵素BsaI認識配列を示している)をPCRプライマーとして、表1に示す組成の反応液を調製した。当該反応液を98℃で5分間熱処理し、98℃で10秒間の第1ステップ、55℃で5秒間の第2ステップ、72℃で6分間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で5分間熱処理することでPCRを行なった。 (1) Using the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG prepared in Example 2 as a template and oligonucleotides consisting of the sequences set forth in SEQ ID NO: 14 (5'-TTTT[GGTCTC]ACGACGATGATGTTTTCCGCCTCGGCTCTCGCCAAAATCGAAGAAGCCATGGGCTCTGCAGGCG-3') and SEQ ID NO: 15 (5'-TTTT[GGTCTC]AGTCGTTAATGCGGATAATGCGAGGATGCGTGCCACCTGTTTTTATTTTCATGGTCTGTTTCCTGTG-3') as PCR primers (the brackets in SEQ ID NOs: 14 and 15 indicate the restriction enzyme BsaI recognition sequences), a reaction solution having the composition shown in Table 1 was prepared. The reaction solution was heat-treated at 98°C for 5 minutes, and 30 cycles of reaction were carried out, each cycle consisting of a first step at 98°C for 10 seconds, a second step at 55°C for 5 seconds, and a third step at 72°C for 6 minutes, and finally a heat treatment at 72°C for 5 minutes to perform PCR.
(2)増幅したPCR産物をアガロースゲル電気泳動に供し、そのゲルからQIAquick Gel Extraction kit(キアゲン社製)を用いて精製した。精製したPCR産物をV2pと命名した。 (2) The amplified PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis and purified from the gel using a QIAquick Gel Extraction kit (Qiagen). The purified PCR product was named V2p.
(3)得られたV2pを制限酵素DpnI(NEB社製)で37℃で1.5時間処理後、80℃で20分間処理した。得られたポリヌクレオチドをアガロースゲル電気泳動に供し、当該ゲルからQIAquick Gel Extraction kit(キアゲン社製)を用いて精製した。 (3) The obtained V2p was treated with the restriction enzyme DpnI (NEB) at 37°C for 1.5 hours, and then at 80°C for 20 minutes. The obtained polynucleotide was subjected to agarose gel electrophoresis, and purified from the gel using a QIAquick Gel Extraction kit (Qiagen).
(4)表2に示す組成の反応液を調製し、(3)で精製したDpnI処理PCR産物を、制限酵素BsaI(NEB社製)で消化しながら、T4 DNA ligase(NEB社製)を用いて、25℃で1.0時間、ライゲーション反応させた。 (4) A reaction solution with the composition shown in Table 2 was prepared, and the DpnI-treated PCR product purified in (3) was digested with the restriction enzyme BsaI (NEB) while a ligation reaction was carried out at 25°C for 1.0 hour using T4 DNA ligase (NEB).
(5)ライゲーション産物を用いて大腸菌W3110株を形質転換した。得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを添加したLB培地で培養した。回収した菌体(形質転換体)からプラスミドを抽出することで、配列番号12に記載のアミノ酸配列からなるAAV結合性タンパク質におけるシグナルペプチドをMalEシグナルペプチド(配列番号1)に置換したポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むプラスミドAVR8g-CRNDTCG-V2を得た。
(5) The ligation product was used to transform E. coli W3110 strain. The obtained transformant was cultured in LB medium supplemented with 50 μg/mL kanamycin. A plasmid was extracted from the recovered cells (transformant) to obtain plasmid AVR8g-CRNDTCG-V2 containing a polynucleotide encoding a polypeptide in which the signal peptide in the AAV binding protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12 was replaced with the MalE signal peptide (SEQ ID NO: 1).
(6)pTrcAVR8g-CRNDTCG-V2のヌクレオチド配列の解析を、実施例1(4)と同様の方法で行ない、所望の配列であることを確認した。 (6) The nucleotide sequence of pTrcAVR8g-CRNDTCG-V2 was analyzed in the same manner as in Example 1(4) and confirmed to be the desired sequence.
発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCG-V2により発現されるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号16に、当該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を配列番号17に、それぞれ示す。
なお配列番号16において、1番目のメチオニンから30番目のグルタミン酸までがMalEシグナルペプチド(配列番号1)であり、34番目のセリンから222番目のアスパラギン酸までがAAV結合性タンパク質AVR8g(配列番号8、配列番号2に記載のアミノ酸配列の312番目から500番目までの領域(KIAA0319LのPKD1およびPKD2)に相当)であり、223番目のシステインから229番目のグリシンまでがシステインタグである。また配列番号16において、Val317Aspのアスパラギン酸は39番目、Tyr342Cysのシステインは64番目、Lys362Gluのグルタミン酸は84番目、Lys371Asnのアスパラギンは93番目に、Gly390Serのセリンは112番目、Lys399Gluのグルタミン酸は121番目、Ser476Argのアルギニンは198番目、Asn487Aspのアスパラギン酸は209番目の位置にそれぞれ存在する。
The amino acid sequence of the polypeptide expressed by the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG-V2 is shown in SEQ ID NO:16, and the sequence of the polynucleotide encoding said polypeptide is shown in SEQ ID NO:17.
In SEQ ID NO:16, the portion from the 1st methionine to the 30th glutamic acid is the MalE signal peptide (SEQ ID NO:1), the portion from the 34th serine to the 222nd aspartic acid is the AAV binding protein AVR8g (SEQ ID NO:8, corresponding to the region from the 312th to the 500th amino acid of the amino acid sequence described in SEQ ID NO:2 (PKD1 and PKD2 of KIAA0319L)), and the portion from the 223rd cysteine to the 229th glycine is a cysteine tag. In addition, in SEQ ID NO:16, the aspartic acid of Val317Asp is at the 39th position, the cysteine of Tyr342Cys is at the 64th position, the glutamic acid of Lys362Glu is at the 84th position, the asparagine of Lys371Asn is at the 93rd position, the serine of Gly390Ser is at the 112th position, the glutamic acid of Lys399Glu is at the 121st position, the arginine of Ser476Arg is at the 198th position, and the aspartic acid of Asn487Asp is at the 209th position.
実施例4 AAV結合性タンパク質の発現(その1)
(1)配列番号16に記載のアミノ酸配列からなるAAV結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド(配列番号17)を含むプラスミドpTrcAVR8g-CRNDTCG-V2で大腸菌W3110株を形質転換し得られたAAV結合性タンパク質を発現可能な形質転換体を、50μg/mLのカナマイシンを含む3mLの2YT液体培地に接種し、37℃で一晩、好気的に振とう培養することで前培養を行なった。
Example 4 Expression of AAV binding proteins (part 1)
(1) Escherichia coli W3110 strain was transformed with plasmid pTrcAVR8g-CRNDTCG-V2 containing a polynucleotide (SEQ ID NO:17) encoding an AAV-binding protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:16, and the resulting transformant capable of expressing the AAV-binding protein was inoculated into 3 mL of 2YT liquid medium containing 50 μg/mL kanamycin and pre-cultured overnight at 37° C. under aerobic shaking.
(2)200mLのバッフルフラスコに50μg/mLのカナマイシンを添加した20mLの2YT液体培地に(1)の前培養液を0.2mL接種し、37℃で好気的に振とう培養を行なった。 (2) 0.2 mL of the preculture solution from (1) was inoculated into 20 mL of 2YT liquid medium containing 50 μg/mL kanamycin in a 200 mL baffled flask, and cultured aerobically at 37°C with shaking.
(3)培養開始2.0時間後、氷上にて冷却し、終濃度0.1mMとなるようIPTG(IsoPropyl β-D-1-ThioGalactopyranoside)を添加し、引き続き25℃で一晩、好気的に振とう培養した。 (3) 2.0 hours after the start of culture, the medium was cooled on ice, IPTG (IsoPropyl β-D-1-ThioGalactopyranoside) was added to a final concentration of 0.1 mM, and the medium was then cultured aerobically with shaking at 25°C overnight.
(4)培養終了後、培養液を4℃、8000rpmで20分間遠心分離することで菌体を回収し、BugBuster Protein extraction kit(タカラバイオ社製)を用いてタンパク質抽出液を調製した。 (4) After the cultivation was completed, the culture medium was centrifuged at 8,000 rpm at 4°C for 20 minutes to recover the bacterial cells, and a protein extract was prepared using a BugBuster Protein extraction kit (manufactured by Takara Bio Inc.).
(5)得られたタンパク質抽出液をSDS-PAGE(ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動)に供し、CBB(Coomassie Brilliant Blue)染色液(富士フイルム和光純薬社製)を用いて染色した。 (5) The obtained protein extract was subjected to SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) and stained with CBB (Coomassie Brilliant Blue) staining solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
比較例1 AAV結合性タンパク質の発現(その2)
形質転換体として、実施例2で作製した発現ベクターpTrcAVR8g-CRNDTCGで大腸菌W3110株を形質転換し得られたAAV結合性タンパク質を発現可能な形質転換体を用いた他は、実施例4と同様の方法でAAV結合性タンパク質を発現させ、得られたタンパク質抽出液をSDS-PAGEに供した。
Comparative Example 1 Expression of AAV binding proteins (part 2)
The AAV-binding protein was expressed in the same manner as in Example 4, except that a transformant capable of expressing the AAV-binding protein obtained by transforming the E. coli W3110 strain with the expression vector pTrcAVR8g-CRNDTCG prepared in Example 2 was used as the transformant, and the obtained protein extract was subjected to SDS-PAGE.
実施例4および比較例1の結果を合わせて図2に示す。MalEシグナルペプチド(配列番号1)を用いる(実施例4)ことで、PelB(配列番号3)をシグナルペプチドとして用いたとき(比較例1)と比較し、AAV結合性タンパク質に相当するバンド(約24kDa)が濃くなっており、優位に発現量が向上していることがわかる。 The results of Example 4 and Comparative Example 1 are shown in Figure 2. By using the MalE signal peptide (SEQ ID NO: 1) (Example 4), the band corresponding to the AAV binding protein (approximately 24 kDa) is stronger than when PelB (SEQ ID NO: 3) is used as the signal peptide (Comparative Example 1), indicating a significant improvement in the expression level.
Claims (4)
前記シグナルペプチドが、配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるオリゴペプチドであって、
AAV結合性タンパク質が配列番号8に記載のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドである、プラスミド。 A plasmid for expressing an adeno-associated virus (AAV) binding protein, comprising a polynucleotide encoding said protein and a polynucleotide encoding a signal peptide for secreting said protein into the periplasm,
The signal peptide is an oligopeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:1,
A plasmid, wherein the AAV binding protein is a polypeptide comprising at least the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:8 .
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