JP7753659B2 - Avian myeloblastoma virus reverse transcriptase expression vector and method for producing said enzyme using said vector - Google Patents
Avian myeloblastoma virus reverse transcriptase expression vector and method for producing said enzyme using said vectorInfo
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Description
本発明は、トリ骨髄芽細胞腫ウイルス逆転写酵素を宿主で発現させるためのベクター、および当該ベクターを用いた前記酵素の製造方法に関する。特に本発明は、前記酵素を宿主で大量発現可能なベクター、および当該ベクターを用いた前記酵素の製造方法に関する。 The present invention relates to a vector for expressing avian myeloblastoma virus reverse transcriptase in a host, and a method for producing the enzyme using the vector. In particular, the present invention relates to a vector capable of expressing the enzyme in large quantities in a host, and a method for producing the enzyme using the vector.
逆転写酵素の一つであるトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素は、cDNA合成等に必要な遺伝子工学試薬や遺伝子診断用酵素などに利用されている。 Among reverse transcriptases, avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase is used as a genetic engineering reagent for cDNA synthesis and as an enzyme for genetic diagnosis.
AMV逆転写酵素の製造方法として、古くから、ニワトリを用いてAMVを増殖させ、得られたAMVから前記酵素を抽出・精製し、製造する方法が知られている(特許文献1)。しかしながら生産性に課題があった。 A long-standing method for producing AMV reverse transcriptase involves growing AMV in chickens and extracting and purifying the enzyme from the resulting AMV (Patent Document 1). However, this method poses productivity challenges.
AMVを用いないAMV逆転写酵素の製造方法として、タンパク質を安定的に大量生産可能な遺伝子組換え大腸菌を用いた製造方法が知られている。一例として、ColE1型複製起点を有するpKK177-3系プラスミドベクター(David C.LaPorteら,J.Biol.Chem.,260,15291-15297,1985)にAMV逆転写酵素をコードする遺伝子を挿入した発現ベクターを用いて製造する方法(特許文献2)や、おなじくColE1型複製起点を有するpTrc99Aプラスミドベクター(GenBank No.M22744)に前記酵素をコードする遺伝子を挿入した発現ベクターを用いて製造する方法(特許文献3)があげられる。しかしながら、工業的にAMV逆転写酵素を大量生産するためには、さらなる発現量の向上が必要である。 A known method for producing AMV reverse transcriptase without using AMV is a production method using genetically modified Escherichia coli, which is capable of stable mass production of proteins. Examples include a production method using an expression vector in which a gene encoding AMV reverse transcriptase is inserted into a pKK177-3-based plasmid vector (David C. LaPorte et al., J. Biol. Chem., 260, 15291-15297, 1985) having a ColE1-type replication origin (Patent Document 2), and a production method using an expression vector in which a gene encoding the enzyme is inserted into a pTrc99A plasmid vector (GenBank No. M22744), which also has a ColE1-type replication origin (Patent Document 3). However, further improvement in expression level is required for industrial mass production of AMV reverse transcriptase.
本発明の目的は、遺伝子組換え大腸菌を用いてトリ骨髄芽細胞腫ウイルス逆転写酵素を製造する際用いる、前記酵素を大量に発現可能なプラスミドベクターを提供することである。 The object of the present invention is to provide a plasmid vector capable of expressing large amounts of avian myeloblastoma virus reverse transcriptase, which can be used to produce the enzyme using recombinant Escherichia coli.
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、プラスミドベクター中の複製起点を最適化することで、トリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素を大量に発現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of extensive research to solve the above-mentioned problems, the inventors discovered that optimizing the replication origin in a plasmid vector makes it possible to express large amounts of avian myeloblastoma virus (AMV) reverse transcriptase, leading to the completion of the present invention.
すなわち本発明は、以下<1>から<4>に記載の態様を包含する。 That is, the present invention encompasses the following aspects <1> to <4>.
<1>複製起点とAMV逆転写酵素をコードする遺伝子とを含む、前記酵素を宿主で発現させるためのプラスミドベクターであって、前記宿主が大腸菌であり、前記複製起点が以下の(1)または(2)に示すポリヌクレオチドである、前記ベクター:
(1)配列番号7に記載の配列を少なくとも含むポリヌクレオチド、
(2)配列番号7に記載の配列を少なくとも含み、ただし148番目のチミン以外の1もしくは数個の位置での、1もしくは数個のヌクレオチドの置換、欠失、挿入および付加のうち、いずれか1つ以上さらに生じ、かつ複製起点としての機能を有するポリヌクレオチド。
<1> A plasmid vector for expressing an AMV reverse transcriptase in a host, the vector comprising a replication origin and a gene encoding the enzyme, wherein the host is Escherichia coli, and the replication origin is a polynucleotide shown in (1) or (2) below:
(1) A polynucleotide comprising at least the sequence set forth in SEQ ID NO: 7;
(2) A polynucleotide that contains at least the sequence set forth in SEQ ID NO: 7, but further contains one or more of the following substitutions, deletions, insertions, and additions of one or more nucleotides at one or more positions other than the 148th thymine, and that functions as a replication origin.
<2>Rom/Ropタンパク質をコードする遺伝子を含まない、または前記遺伝子を含むが当該遺伝子の発現が阻害された、<1>に記載のベクター。 <2> The vector described in <1>, which does not contain a gene encoding a Rom/Rop protein, or which contains the gene but whose expression is inhibited.
<3><1>または<2>に記載のベクターで大腸菌を形質転換して得られる、形質転換体。 <3> A transformant obtained by transforming Escherichia coli with the vector described in <1> or <2>.
<4><3>に記載の形質転換体を培養することでAMV逆転写酵素を発現させる工程と、得られた培養物から発現された前記酵素を回収する工程とを含む、AMV逆転写酵素の製造方法。 <4> A method for producing AMV reverse transcriptase, comprising the steps of expressing AMV reverse transcriptase by culturing the transformant described in <3>, and recovering the expressed enzyme from the resulting culture.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明においてAMV逆転写酵素とは、AMV(Avian Myeloblastosis Virus、トリ骨髄芽球症ウイルス等とも呼称される)が有する逆転写酵素のことである。AMV逆転写酵素の一例として、
(I)配列番号1(GenBank No.AAB31929)に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから865番目のアラニンまでのアミノ酸残基を少なくとも含むポリペプチドや、
(II)配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから865番目のアラニンまでのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該アミノ酸残基中の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、挿入および付加のうち、いずれか1つ以上さらに生じ、かつ逆転写酵素活性、DNAポリメラーゼ活性およびRNase H活性を有するポリペプチドや、
(III)配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから865番目のアラニンまでのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該アミノ酸残基に対して70%以上の相同性を有し、かつ逆転写酵素活性、DNAポリメラーゼ活性およびRNase H活性を有するポリペプチド、があげられる。
In the present invention, the AMV reverse transcriptase refers to a reverse transcriptase contained in AMV (Avian Myeloblastosis Virus, also known as avian myeloblastosis virus). Examples of AMV reverse transcriptase include:
(I) A polypeptide containing at least the amino acid residues from threonine at position 8 to alanine at position 865 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 (GenBank No. AAB31929), or
(II) A polypeptide comprising at least the amino acid residues from threonine at position 8 to alanine at position 865 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, with the proviso that one or more of the following substitutions, deletions, insertions, and additions of one or more amino acid residues occur at one or more positions within the amino acid sequence, and which has reverse transcriptase activity, DNA polymerase activity, and RNase H activity;
(III) A polypeptide comprising at least the amino acid residues from threonine at position 8 to alanine at position 865 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, having 70% or more homology to the amino acid residues, and having reverse transcriptase activity, DNA polymerase activity, and RNase H activity.
前記(II)の一例として、配列番号2に記載のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドがあげられる。配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドはAMV逆転写酵素の天然型バリアント(variant)であり、具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから865番目のアラニンまでのアミノ酸残基からなり、ただし当該アミノ酸残基において、以下に示す3箇所のアミノ酸残基の置換が生じたポリペプチドである;
配列番号1の280番目(配列番号2では273番目)のアルギニンのメチオニンへの置換、
配列番号1の311番目(配列番号2では304番目)のアルギニンのグルタミンへの置換、
配列番号1の402番目(配列番号2では395番目)のアスパラギン酸のグルタミン酸への置換。
An example of (II) is a polypeptide comprising at least the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. The polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 is a naturally occurring variant of AMV reverse transcriptase, and specifically, it is a polypeptide consisting of amino acid residues from threonine at position 8 to alanine at position 865 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, with the proviso that the following three amino acid residue substitutions have occurred within these amino acid residues:
Substitution of arginine at position 280 of SEQ ID NO: 1 (position 273 of SEQ ID NO: 2) with methionine;
Substitution of arginine at position 311 of SEQ ID NO: 1 (position 304 of SEQ ID NO: 2) with glutamine;
Substitution of aspartic acid at position 402 of SEQ ID NO: 1 (position 395 of SEQ ID NO: 2) with glutamic acid.
前記(III)において相同性とは、類似性(similarity)または同一性(identity)を意味し、BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)等のアラインメント(alignment)プログラムを用いて決定できる。例えば、「アミノ酸残基の同一性」とは、blastpを用いて算出されるアミノ酸配列間の同一性を意味してよく、具体的には、blastpをデフォルトのパラメータで用いて算出されるアミノ酸配列間の同一性を意味してもよい。相同性は70%以上であればよく、80%以上、90%以上、または95%以上の相同性を有していてもよい。 In (III) above, homology refers to similarity or identity, and can be determined using an alignment program such as BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). For example, "amino acid residue identity" may refer to identity between amino acid sequences calculated using blastp, specifically, identity between amino acid sequences calculated using blastp with default parameters. Homology may be 70% or more, and may also be 80% or more, 90% or more, or 95% or more.
なお前述したAMV逆転写酵素はβ鎖と呼ばれるポリペプチドである。一方、AMV逆転写酵素にはβ鎖よりも低分子のポリペプチドであるα鎖も存在する。AMV逆転写酵素α鎖の一例として、
(i)配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから579番目のチロシンまでのアミノ酸残基からなるポリペプチドや、
(ii)配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから579番目のチロシンまでのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該アミノ酸残基中の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、挿入および付加のうち、いずれか1つ以上さらに生じ、かつ逆転写酵素活性、DNAポリメラーゼ活性およびRNase H活性を有するポリペプチドや、
(iii)配列番号1に記載のアミノ酸配列のうち8番目のスレオニンから579番目のチロシンまでのアミノ酸残基を少なくとも含み、ただし当該アミノ酸残基に対して70%以上の相同性を有し、かつ逆転写酵素活性、DNAポリメラーゼ活性およびRNase H活性を有するポリペプチド、があげられる。
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N末端側572残基からなるポリペプチドである、配列番号3に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドがあげられる。
The AMV reverse transcriptase mentioned above is a polypeptide called a β chain. On the other hand, AMV reverse transcriptase also has an α chain, which is a polypeptide with a lower molecular weight than the β chain. An example of the AMV reverse transcriptase α chain is:
(i) a polypeptide consisting of amino acid residues from threonine at position 8 to tyrosine at position 579 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1;
(ii) A polypeptide comprising at least the amino acid residues from threonine at position 8 to tyrosine at position 579 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, with the proviso that one or more of the following substitutions, deletions, insertions, and additions of one or more amino acid residues occur at one or more positions within the amino acid sequence, and which has reverse transcriptase activity, DNA polymerase activity, and RNase H activity;
(iii) A polypeptide comprising at least the amino acid residues from threonine at position 8 to tyrosine at position 579 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, with a homology of 70% or more to said amino acid residues, and having reverse transcriptase activity, DNA polymerase activity, and RNase H activity.
An example of (ii) above is a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3, which is a polypeptide consisting of the N-terminal 572 residues of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
AMV逆転写酵素は、前述したβ鎖のモノマーやホモダイマー、前述したα鎖のモノマーやホモダイマー、ならびにα鎖とβ鎖とのヘテロダイマー(以下、「αβ体」とも表記する)などを構成することが知られているが、本発明のベクターを用いて宿主で発現させるAMV逆転写酵素はこれらのいずれの形態を有していてもよい。 AMV reverse transcriptase is known to form the above-mentioned β chain monomer or homodimer, the above-mentioned α chain monomer or homodimer, and a heterodimer of the α chain and β chain (hereinafter also referred to as "αβ body"). The AMV reverse transcriptase expressed in a host using the vector of the present invention may have any of these forms.
また、本発明におけるAMV逆転写酵素は、そのN末端側および/またはC末端側に、分析・精製を容易にするためのタグペプチドや、大腸菌での分泌発現を促すためのシグナルペプチド、ベクターの開始コドンやマルチクローニングサイト由来のペプチドなどが付加されていてもよい。一例として、前述したAMV逆転写酵素のN末端側に、マルチクローニングサイト由来のペプチド(メチオニン-グルタミン酸-フェニルアラニン)および開始コドン由来のメチオニンを付加した配列からなるポリペプチドがあげられる。 The AMV reverse transcriptase of the present invention may also have added to its N-terminus and/or C-terminus a tag peptide to facilitate analysis and purification, a signal peptide to promote secretory expression in E. coli, or a peptide derived from the start codon or multi-cloning site of a vector. One example is a polypeptide consisting of a sequence in which a peptide derived from the multi-cloning site (methionine-glutamic acid-phenylalanine) and a methionine derived from the start codon are added to the N-terminus of the aforementioned AMV reverse transcriptase.
本発明においてAMV逆転写酵素をコードする遺伝子(以下、AMV逆転写酵素遺伝子とも表記する)とは、AMV逆転写酵素と実質的に同一なタンパク質が発現可能な範囲で、当該遺伝子のヌクレオチド配列と実質的に相同的な配列を含む遺伝子であってもよいし、当該遺伝子のヌクレオチド配列とストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能な配列を含む遺伝子であってもよい。ここで「AMV逆転写酵素と実質的に同一なタンパク質」とは、具体的には、AMV逆転写酵素が有する3つの酵素活性(逆転写酵素活性、DNAポリメラーゼ活性およびRNase H活性)のうち少なくとも1つが、天然型AMV逆転写酵素と同等以上の活性を有するタンパク質のことをいう。例えば、AMVが本来有するAMV逆転写酵素遺伝子のヌクレオチド配列と、少なくとも70%以上(好ましくは80%以上、90%以上、または95%以上)の相同性を有したヌクレオチド配列を含む遺伝子から翻訳されたタンパク質であってよい。またここで「ストリンジェントな条件」とは、通常の状態と比較してDNA同士が二重鎖を形成し難い条件をいい、具体的には、42℃で、50%(v/v)ホルムアミド、0.1%(w/v) Bovine Serum Albumin(BSA)、0.1%(w/v) フィコール(商品名)、0.1%(w/v) ポリビニルピロリドン、50mmol/L リン酸ナトリウムバッファー(pH6.5)、150mmol/L 塩化ナトリウム、または75mmol/L クエン酸ナトリウムが共存する条件が例示できる。 In the present invention, a gene encoding AMV reverse transcriptase (hereinafter also referred to as an AMV reverse transcriptase gene) may be a gene containing a sequence substantially homologous to the nucleotide sequence of the gene to the extent that a protein substantially identical to AMV reverse transcriptase can be expressed, or a gene containing a sequence capable of hybridizing to the nucleotide sequence of the gene under stringent conditions. Specifically, "a protein substantially identical to AMV reverse transcriptase" refers to a protein that has at least one of the three enzymatic activities of AMV reverse transcriptase (reverse transcriptase activity, DNA polymerase activity, and RNase H activity) equal to or greater than that of native AMV reverse transcriptase. For example, the protein may be translated from a gene containing a nucleotide sequence that shares at least 70% homology (preferably 80% or more, 90% or more, or 95% or more) with the nucleotide sequence of the AMV reverse transcriptase gene inherent in AMV. Additionally, "stringent conditions" herein refer to conditions under which DNA is less likely to form double strands than under normal conditions, and specific examples include conditions at 42°C in the presence of 50% (v/v) formamide, 0.1% (w/v) bovine serum albumin (BSA), 0.1% (w/v) Ficoll (trade name), 0.1% (w/v) polyvinylpyrrolidone, 50 mmol/L sodium phosphate buffer (pH 6.5), 150 mmol/L sodium chloride, or 75 mmol/L sodium citrate.
本発明におけるAMV逆転写酵素遺伝子の一例として、
AMV逆転写酵素(β鎖)である、配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードし、かつ宿主である大腸菌におけるコドン使用頻度に最適化されたポリヌクレオチド(配列番号4)や、
AMV逆転写酵素α鎖である、配列番号3に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードし、かつ宿主である大腸菌におけるコドン使用頻度に最適化されたポリヌクレオチド(配列番号5)があげられる。
Examples of the AMV reverse transcriptase gene of the present invention include:
A polynucleotide (SEQ ID NO: 4) encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which is AMV reverse transcriptase (β chain), and which is optimized for codon usage in the host Escherichia coli;
An example is a polynucleotide (SEQ ID NO: 5) that encodes a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3, which is the AMV reverse transcriptase α chain, and is optimized for codon usage in the host, E. coli.
本発明のベクターにおけるAMV逆転写酵素遺伝子の位置は、プラスミドベクターの複製機能、所望の抗生物質マーカー、または伝達性に関わる領域を破壊しない範囲で適宜設定してよい。 The position of the AMV reverse transcriptase gene in the vector of the present invention may be appropriately determined as long as it does not disrupt the replication function of the plasmid vector, the desired antibiotic marker, or regions involved in transmissibility.
本発明のベクターは、複製起点として
(1)配列番号7に記載の配列を少なくとも含むポリヌクレオチド、または
(2)配列番号7に記載の配列を少なくとも含み、ただし148番目のチミン以外の1もしくは数個の位置での、1もしくは数個のヌクレオチドの置換、欠失、挿入および付加のうち、いずれか1つ以上さらに生じ、かつ複製起点としての機能を有するポリヌクレオチド、
を用いることを特徴としている。配列番号7に記載の配列からなるポリヌクレオチド(以下、「改変ColE1型複製起点」とも表記する)は、配列番号6に記載のヌクレオチド配列からなるColE1型複製起点のうち、RNAI転写開始地点のすぐ上流(-1地点)の位置にある148番目のシトシン塩基をチミン塩基に置換したポリヌクレオチドであり(図1)、多コピー型プラスミドベクターであるpUC系プラスミドベクターが有する複製起点と同じ配列である。なお改変ColE1型複製起点は前記置換を有し、かつColE1型複製起点と実質的に同一な機能を有している限り、1もしくは数個の位置での、1もしくは数個のヌクレオチドの置換、欠失、挿入および付加のうち、いずれか1つ以上さらに生じてもよい。なお本明細書において「1もしくは数個」とは、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。
The vector of the present invention is a polynucleotide that functions as a replication origin, and is either (1) a polynucleotide that contains at least the sequence set forth in SEQ ID NO: 7, or (2) a polynucleotide that contains at least the sequence set forth in SEQ ID NO: 7, but further contains one or more of substitution, deletion, insertion, and addition of one or more nucleotides at one or more positions other than the 148th thymine, and that functions as a replication origin.
The polynucleotide consisting of the sequence set forth in SEQ ID NO:7 (hereinafter also referred to as "modified ColE1 replication origin") is a polynucleotide in which the cytosine base at position 148, located immediately upstream of the RNAI transcription initiation site (-1 site) of the ColE1 replication origin consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:6, has been substituted with a thymine base (Figure 1), and has the same sequence as the replication origin of a pUC-based plasmid vector, which is a multicopy plasmid vector. Note that the modified ColE1 replication origin may further undergo one or more of the following substitutions, deletions, insertions, and additions of one or several nucleotides at one or several positions, as long as it has the above substitution and has substantially the same function as the ColE1 replication origin. In this specification, "one or several" means, for example, 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.
本発明のベクターは、例えば、
pUC系プラスミドベクターなど改変ColE1型複製起点を有するプラスミドベクターに公知の方法でAMV逆転写酵素遺伝子を挿入し作製してもよいし、
pBR系やpET系プラスミドベクターといったColE1型複製起点を有するプラスミドベクターに公知の方法でAMV逆転写酵素遺伝子を挿入後、前述したヌクレオチド置換(配列番号6の148番目のシトシン塩基をチミン塩基に置換)を導入し作製してもよいし、
pRSF系、pACYC系やpSC101系プラスミドベクターなど、改変ColE1型複製起点およびColE1型複製起点以外の複製起点を有するプラスミドベクターに公知の方法でAMV逆転写酵素遺伝子を挿入後、前記複製起点を改変ColE1型複製起点に置換して作製してもよい。
The vector of the present invention is, for example,
It may be prepared by inserting the AMV reverse transcriptase gene into a plasmid vector having a modified ColE1 replication origin, such as a pUC-based plasmid vector, by a known method.
The vector may be prepared by inserting the AMV reverse transcriptase gene into a plasmid vector having a ColE1 replication origin, such as a pBR or pET plasmid vector, by a known method, and then introducing the aforementioned nucleotide substitution (substitution of the cytosine base at position 148 of SEQ ID NO: 6 with a thymine base).
The vector may also be prepared by inserting the AMV reverse transcriptase gene into a plasmid vector having a modified ColE1 replication origin or a replication origin other than the ColE1 replication origin, such as a pRSF-based, pACYC-based, or pSC101-based plasmid vector, by a known method, and then replacing the replication origin with the modified ColE1 replication origin.
なおpTrc99AプラスミドベクターにAMV逆転写酵素遺伝子を挿入後、前述したヌクレオチド置換(配列番号6の148番目のシトシン塩基がチミン塩基に置換)を導入して、本発明のベクターを作製すると、前記ベクターが、形質転換した大腸菌内で安定に存在できるため、好ましい。 It is preferable to create the vector of the present invention by inserting the AMV reverse transcriptase gene into the pTrc99A plasmid vector and then introducing the aforementioned nucleotide substitution (substitution of the cytosine base at position 148 of SEQ ID NO: 6 with a thymine base), as this allows the vector to exist stably in transformed E. coli.
また本発明のベクターがRom/Ropタンパク質を発現しないベクターであると好ましい。具体的には、Rom/Ropタンパク質をコードする遺伝子を含まない態様、または前記遺伝子を含むものの当該遺伝子の発現が阻害された態様である。Rom/Ropタンパク質は、ホモ2量体を形成してColE1型プラスミド複製機構のRNAIおよびRNAIIと複合体を形成し、複製を負に制御する。つまりRom/Ropタンパク質を発現しないベクターを用いることで、宿主(大腸菌)におけるAMV逆転写酵素の発現量が増大する効果が期待できる。 It is also preferable that the vector of the present invention is a vector that does not express Rom/Rop proteins. Specifically, it is an embodiment that does not contain a gene encoding Rom/Rop proteins, or an embodiment that contains the gene but whose expression is inhibited. Rom/Rop proteins form homodimers and form complexes with RNAI and RNAII of the ColE1-type plasmid replication machinery, negatively regulating replication. In other words, the use of a vector that does not express Rom/Rop proteins is expected to have the effect of increasing the expression level of AMV reverse transcriptase in the host (E. coli).
Rom/Ropタンパク質を発現しない本発明のベクターを作製するには、例えば、pTrc99AプラスミドベクターなどRom/Ropタンパク質をコードする遺伝子を含まないプラスミドベクターから前記本発明のベクターを作製すればよい。またpBR322プラスミドベクターやpET系プラスミドベクターなどRom/Ropタンパク質をコードする遺伝子を含むプラスミドベクターから前記本発明のベクターを作製する場合は、例えば、Rom/Ropタンパク質をコードする遺伝子の特定箇所を欠失させたり、前記遺伝子の特定箇所を他のヌクレオチドに置換したり、前記遺伝子の特定箇所に1もしくは数塩基挿入することで前記遺伝子を破壊したり、Rom/Ropタンパク質の転写や翻訳を阻害するポリヌクレオチドを挿入して、作製すればよい。 To prepare a vector of the present invention that does not express a Rom/Rop protein, the vector of the present invention may be prepared from a plasmid vector that does not contain a gene encoding a Rom/Rop protein, such as a pTrc99A plasmid vector. Furthermore, when preparing a vector of the present invention from a plasmid vector that contains a gene encoding a Rom/Rop protein, such as a pBR322 plasmid vector or a pET-based plasmid vector, the vector may be prepared by, for example, deleting a specific site in the gene encoding the Rom/Rop protein, substituting a specific site in the gene with another nucleotide, disrupting the gene by inserting one or several bases into a specific site in the gene, or inserting a polynucleotide that inhibits the transcription or translation of the Rom/Rop protein.
本発明のベクターに、AMV逆転写酵素の発現を制御するプロモーターをさらに有してもよい。前記プロモーターの一例として、trpプロモーター、tacプロモーター、trcプロモーター、lacプロモーター、T7プロモーター、recAプロモーター、lppプロモーターがあげられる。中でも、tacプロモーターまたはT7プロモーターを前記プロモーターとして用いると、宿主におけるAMV逆転写酵素の発現量が増大するため、好ましい。 The vector of the present invention may further include a promoter that controls the expression of AMV reverse transcriptase. Examples of such promoters include the trp promoter, tac promoter, trc promoter, lac promoter, T7 promoter, recA promoter, and lpp promoter. Among these, the use of the tac promoter or T7 promoter as the promoter is preferred, as it increases the expression level of AMV reverse transcriptase in the host.
本発明のベクターは、大腸菌内でAMV逆転写酵素を発現させるためのベクターである。当該大腸菌の好ましい態様として、大腸菌MV1184株、大腸菌GM31株、大腸菌HB101株、大腸菌JM101株、大腸菌BL21(DE3)株、大腸菌W3110株があげられる。中でも大腸菌W3110株が特に好ましい。なお前述した大腸菌に対し、ニトロソグアニジンやメタンスルホン酸エチル等の化学物質、紫外線、放射線等の従来公知の手段により変異処理した大腸菌変異株を使用してもよい。 The vector of the present invention is a vector for expressing AMV reverse transcriptase in E. coli. Preferred forms of the E. coli include E. coli MV1184 strain, E. coli GM31 strain, E. coli HB101 strain, E. coli JM101 strain, E. coli BL21 (DE3) strain, and E. coli W3110 strain. Of these, E. coli W3110 strain is particularly preferred. It is also possible to use mutant E. coli strains that have been mutated using conventional methods such as chemicals such as nitrosoguanidine or ethyl methanesulfonate, ultraviolet light, or radiation.
本発明のベクターを用いて大腸菌を形質転換するには、公知の方法(例えば、Method in Enzymology,216,469-631,1992,Academic PressやMethod in Enzymology,204,305-636,1991,Academic Pressに記載の方法)で行なえばよい。 Escherichia coli can be transformed using the vector of the present invention using known methods (e.g., the methods described in Method in Enzymology, 216, 469-631, 1992, Academic Press and Method in Enzymology, 204, 305-636, 1991, Academic Press).
前述した方法で得られた本発明の形質転換体の培養は、公知の方法を利用すればよく、例えばLB(Luria-Bertani)培地や2YT培地を用いる方法があげられる。なお本発明のベクターに薬剤耐性遺伝子を有している場合、当該遺伝子に対応した薬剤を選抜剤として培地に添加すると、本発明の形質転換体を選択して培養できる点で好ましい。例えば、本発明のベクターがアンピシリン耐性遺伝子を有している場合、培地にアンピシリンやカルベニシリンを添加すればよい。また培地には、炭素、窒素、無機塩や、適当な栄養源を添加してもよい。培養温度は、例えば10℃以上40℃以下の範囲であればよく、好ましくは25℃以上37℃以下の範囲、より好ましくは37℃付近である。pHは例えば5.9以上8.1以下の範囲であればよく、好ましくはpH6.0付近である。培養時間は、例えば3時間以上であればよく、好ましくは16時間以上、より好ましくは50時間以上、さらに好ましくは72時間以上である。 The transformant of the present invention obtained by the above-mentioned method can be cultured using known methods, such as methods using LB (Luria-Bertani) medium or 2YT medium. If the vector of the present invention contains a drug resistance gene, adding a drug corresponding to the gene to the medium as a selection agent is preferable, as it allows the transformant of the present invention to be selected and cultured. For example, if the vector of the present invention contains an ampicillin resistance gene, ampicillin or carbenicillin can be added to the medium. The medium may also contain carbon, nitrogen, inorganic salts, and appropriate nutrient sources. The culture temperature may be, for example, between 10°C and 40°C, preferably between 25°C and 37°C, and more preferably around 37°C. The pH may be, for example, between 5.9 and 8.1, and preferably around 6.0. The culture time may be, for example, 3 hours or more, preferably 16 hours or more, more preferably 50 hours or more, and even more preferably 72 hours or more.
なお本発明のベクターがlacプロモーターやtacプロモーターなど誘導性のプロモーターを有している場合、IPTG(イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド)などの誘導剤を培地に添加し、AMV逆転写酵素の発現を誘導してもよい。この場合、培養開始時に誘導剤を添加してAMV逆転写酵素の発現を誘導させてもよいし、良好なAMV逆転写酵素の生産性が得られる程度まで菌体を増殖させた後に誘導剤を添加し、AMV逆転写酵素の発現を誘導させてもよい。好ましくは、培養液の濁度(660nmにおける吸光度)が概ね0.1以上20.0以下を示す増殖期間、より好ましくは濁度が0.5以上10.0以下を示す増殖期間に、誘導剤を添加する誘導操作を行ない、引き続き培養する方法が例示できる。IPTGの添加濃度は、一例として終濃度で概ね0.1mmol/L以上10.0mmol/L以下の範囲の中から適宜選択すればよいが、好ましくは1.0mmol/L以上10.0mmol/L以下の範囲、より好ましくは5.0mmol/L付近である。なお、誘導操作後(誘導剤添加後)の培養温度を大腸菌の至適培養温度よりも低い温度まで下げると好ましく、具体的には10℃以上30℃以下の範囲、より好ましくは15℃以上25℃以下の範囲、さらに好ましくは25℃付近である。具体的には、特開2014-113106号公報に記載の方法を用いると、AMV逆転写酵素を効率的に生産できる点で好ましい。 When the vector of the present invention has an inducible promoter such as the lac promoter or tac promoter, an inducer such as IPTG (isopropyl-β-thiogalactopyranoside) may be added to the medium to induce expression of AMV reverse transcriptase. In this case, the inducer may be added at the start of culture to induce expression of AMV reverse transcriptase, or the inducer may be added after the cells have grown to a level that achieves good AMV reverse transcriptase productivity, to induce expression of AMV reverse transcriptase. An example of a method is to perform the induction procedure by adding the inducer during the growth period when the turbidity (absorbance at 660 nm) of the culture medium is approximately 0.1 to 20.0, more preferably during the growth period when the turbidity is 0.5 to 10.0, followed by continued culture. The concentration of IPTG added may be selected appropriately from a range of approximately 0.1 mmol/L to 10.0 mmol/L inclusive, but is preferably in the range of 1.0 mmol/L to 10.0 mmol/L inclusive, and more preferably around 5.0 mmol/L. It is preferable to lower the culture temperature after the induction procedure (after addition of the inducer) to a temperature lower than the optimal culture temperature for E. coli, specifically in the range of 10°C to 30°C inclusive, more preferably in the range of 15°C to 25°C inclusive, and even more preferably around 25°C. Specifically, the method described in JP 2014-113106 A is preferred because it allows for efficient production of AMV reverse transcriptase.
本発明のベクターを用いて大腸菌からαβ体のAMV逆転写酵素を発現させる場合、AMV逆転写酵素α鎖の遺伝子と同酵素β鎖の遺伝子とを、本発明の形質転換体内で共発現させてもよい。この場合、前記α鎖の遺伝子および前記β鎖の遺伝子を含んだ本発明のベクターで形質転換して得られた本発明の形質転換体を用いて発現させてもよく、前記α鎖の遺伝子を含む本発明のベクターと前記β鎖の遺伝子を含む本発明のベクターとを選抜剤による選択圧などを利用して含ませた形質転換体を用いて発現させてもよい。後者の態様の場合、AMV逆転写酵素遺伝子の一方を改変ColE1型複製起点を有するプラスミドベクターへ挿入し、他方を改変ColE1型複製起点と和合性のある複製起点を有するプラスミドベクターへ挿入すると、両プラスミドベクターの安定的な保持や、AMV逆転写酵素をコードする遺伝子の発現量バランスを調整できる点で好ましい。また、αβ体のAMV逆転写酵素を製造する方法として、改変ColE1型複製起点を有するプラスミドベクターに、AMV逆転写酵素β鎖遺伝子を挿入したプラスミドベクターで形質転換した組換え大腸菌(形質転換体)を用いて、AMV逆転写酵素β鎖を発現後、大腸菌の内在性のプロテアーゼによってα鎖を形成することで、αβ体を製造する方法があげられ、本方法は本発明のベクター構築が容易な点で好ましい。 When expressing the αβ form of AMV reverse transcriptase in E. coli using the vector of the present invention, the gene for the AMV reverse transcriptase α chain and the gene for the AMV reverse transcriptase β chain may be co-expressed in the transformant of the present invention. In this case, expression may be achieved using a transformant of the present invention obtained by transformation with the vector of the present invention containing the α chain gene and the β chain gene, or using a transformant containing the vector of the present invention containing the α chain gene and the vector of the present invention containing the β chain gene, using selection pressure such as a selection agent. In the latter case, inserting one of the AMV reverse transcriptase genes into a plasmid vector having a modified ColE1 replication origin and the other into a plasmid vector having a replication origin compatible with the modified ColE1 replication origin is preferred, as it allows stable maintenance of both plasmid vectors and allows adjustment of the balance in the expression levels of the genes encoding AMV reverse transcriptase. Another method for producing the αβ form of AMV reverse transcriptase is to use recombinant E. coli (transformant) transformed with a plasmid vector having a modified ColE1 replication origin and an AMV reverse transcriptase β chain gene inserted therein, to express the AMV reverse transcriptase β chain, and then produce the α chain using endogenous E. coli protease, thereby producing the αβ form. This method is preferred because it allows for easy construction of the vector of the present invention.
前述した方法で得られた形質転換体の培養液からAMV逆転写酵素を抽出するには、当該形質転換体による発現の形態によって、適宜抽出方法を選択すればよい。例えば、発現したAMV逆転写酵素が大腸菌内に蓄積する場合は遠心分離操作等により菌体を集めた後、酵素処理剤や超音波破砕等により菌体を破砕して抽出すればよい。なお前記抽出段階では核酸など種々の夾雑物が混在しているが、ストレプトマイシン塩酸塩やポリミンP(ポリエチレンイミン)などの除核酸剤を添加し、前記核酸と共沈させることで、効率的にAMV逆転写酵素を沈澱回収できる。さらに、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーといったクロマトグラフィーを単独または組み合わせて適用することにより、AMV逆転写酵素を高純度に精製できる。クロマトグラフィーを用いたAMV逆転写酵素精製の一例として、ポリプロピレングリコール基を導入した疎水性相互作用クロマトグラフィーを用いてAMV逆転写酵素を精製後、ホスホセルロース担体を用いたイオン交換クロマトグラフィーを用いてさらに精製することで、AMV逆転写酵素α鎖と、AMV逆転写酵素β鎖と、αβ体のAMV逆転写酵素とを、分離精製できる。 To extract AMV reverse transcriptase from the culture medium of the transformant obtained by the above-mentioned method, an appropriate extraction method can be selected depending on the form of expression by the transformant. For example, if the expressed AMV reverse transcriptase accumulates in E. coli, the cells can be collected by centrifugation or other procedures, and then disrupted using an enzyme treatment agent or ultrasonic disruption, followed by extraction. Although various contaminants, such as nucleic acids, are present during the extraction step, AMV reverse transcriptase can be efficiently precipitated and recovered by adding a nucleic acid removal agent such as streptomycin hydrochloride or polymin P (polyethyleneimine) and co-precipitating the nucleic acids. Furthermore, AMV reverse transcriptase can be highly purified by using ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, gel filtration chromatography, affinity chromatography, or other chromatographic methods, either alone or in combination. As an example of purifying AMV reverse transcriptase using chromatography, AMV reverse transcriptase is purified using hydrophobic interaction chromatography incorporating polypropylene glycol groups, and then further purified using ion exchange chromatography using a phosphocellulose carrier, allowing the AMV reverse transcriptase α chain, AMV reverse transcriptase β chain, and αβ form of AMV reverse transcriptase to be separated and purified.
本発明のトリ骨髄芽細胞腫ウイルス逆転写酵素を大腸菌で発現させるためのベクターは、複製起点としてpUC系プラスミドベクターが有する改変ColE1型複製起点を用いることを特徴としている。改変ColE1型複製起点を複製起点として用いるプラスミドベクターで形質転換して得られた形質転換体は、従来のベクターで形質転換して得られる形質転換と比較して、約3倍の菌体増殖度であった。また、本発明のベクターで形質転換して得られる形質転換体(組換え大腸菌)は、従来のベクターで形質転換して得られる形質転換体と比較し、前記酵素の発現量が約6倍に増大している。したがって本発明は、前記酵素の工業的製造に有用といえる。 The vector of the present invention for expressing the avian myeloblastoma virus reverse transcriptase in E. coli is characterized by using a modified ColE1 replication origin of a pUC-based plasmid vector as the replication origin. Transformants obtained by transformation with a plasmid vector that uses a modified ColE1 replication origin as the replication origin exhibited approximately three times the bacterial growth rate compared to transformants obtained by transformation with a conventional vector. Furthermore, transformants (recombinant E. coli) obtained by transformation with the vector of the present invention exhibited approximately six times the expression level of the enzyme compared to transformants obtained by transformation with a conventional vector. Therefore, the present invention can be said to be useful for the industrial production of the enzyme.
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、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 explained in more detail below using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1 改変ColE1型複製起点を有するトリ骨髄芽細胞腫ウイルス(AMV)逆転写酵素発現プラスミドベクターの構築
(1)配列番号4に記載のヌクレオチド配列からなるAMV逆転写酵素遺伝子の5’末端側に開始コドン(ATG)を、3’末端側に終止コドン(TAA)を、それぞれ付加したポリヌクレオチドを合成した。
Example 1 Construction of an Avian Myeloblastoma Virus (AMV) Reverse Transcriptase Expression Plasmid Vector Having a Modified ColE1 Origin of Replication (1) A polynucleotide was synthesized in which an initiation codon (ATG) was added to the 5'-end of the AMV reverse transcriptase gene consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:4, and a termination codon (TAA) was added to the 3'-end.
(2)あらかじめ制限酵素EcoRIおよびKpnIで消化したpTrc99Aプラスミドベクター(ただし、抗生物質耐性遺伝子をアンピシリン耐性遺伝子からカナマイシン耐性遺伝子に置換)に、(1)で合成したポリヌクレオチドを挿入後、当該ベクターで大腸菌JM109株(タカラバイオ)を形質転換した。 (2) The polynucleotide synthesized in (1) was inserted into the pTrc99A plasmid vector (with the antibiotic resistance gene replaced from ampicillin resistance to kanamycin resistance) that had been previously digested with the restriction enzymes EcoRI and KpnI, and the vector was then used to transform Escherichia coli JM109 strain (Takara Bio).
(3)(2)で得られた形質転換体から、QIAprep Spin Miniprep Kit(キアゲン)を用いて組換えプラスミドを抽出し、ColE1型複製起点(配列番号6)を有するプラスミドベクターpTrcK-AMVEbを調製した(図2)。 (3) From the transformants obtained in (2), recombinant plasmids were extracted using a QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen), and the plasmid vector pTrcK-AMVEb containing a ColE1-type replication origin (SEQ ID NO: 6) was prepared (Figure 2).
(4)Q5変異導入キット(New England BioLabs)を用いて、(3)で調製したプラスミドベクターpTrcK-AMVEbのRNAI転写開始地点から-1位(配列番号6の148番目)に位置するシトシン塩基をチミン塩基に置換することで、改変ColE1型複製起点(配列番号7)を有するプラスミドベクターpTrcK-pUC-AMVEbを構築した(図1)。 (4) Using the Q5 mutagenesis kit (New England BioLabs), the cytosine base located at position -1 (position 148 of SEQ ID NO: 6) from the RNAI transcription start site of the plasmid vector pTrcK-AMVEb prepared in (3) was replaced with a thymine base to construct the plasmid vector pTrcK-pUC-AMVEb containing a modified ColE1-type replication origin (SEQ ID NO: 7) (Figure 1).
(5)(3)および(4)で得られたプラスミドベクターを用いて、大腸菌W3110株をそれぞれ形質転換し、AMV逆転写酵素生産大腸菌を作製した。 (5) The plasmid vectors obtained in (3) and (4) were used to transform Escherichia coli W3110, respectively, to generate AMV reverse transcriptase-producing Escherichia coli.
比較例1 各種複製起点を有するAMV逆転写酵素発現プラスミドベクターの構築
実施例1(4)において、複製起点を表1に示すRSF1030型(配列番号8)、CloDF13型(配列番号9)およびp15A型(配列番号10)のいずれかの複製起点に置換した他は、実施例1と同様な方法でAMV逆転写酵素生産大腸菌を作製した。
Comparative Example 1 Construction of AMV reverse transcriptase expression plasmid vectors having various replication origins AMV reverse transcriptase-producing Escherichia coli was prepared in the same manner as in Example 1(4), except that the replication origin in Example 1 was replaced with any of the replication origins shown in Table 1: RSF1030 type (SEQ ID NO: 8), CloDF13 type (SEQ ID NO: 9), and p15A type (SEQ ID NO: 10).
実施例2 AMV逆転写酵素の発現
(1)実施例1および比較例1で作製したAMV逆転写酵素生産大腸菌を、適量のカナマイシンを含む2YT培地(トリプトン 16g/L、酵母エキス 10g/L、塩化ナトリウム 5g/L)3mLに植菌し、30℃、200rpmで一晩前培養した。
Example 2 Expression of AMV reverse transcriptase (1) The AMV reverse transcriptase-producing Escherichia coli strains prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were inoculated into 3 mL of 2YT medium (tryptone 16 g/L, yeast extract 10 g/L, sodium chloride 5 g/L) containing an appropriate amount of kanamycin, and pre-cultured overnight at 30°C and 200 rpm.
(2)(1)の前培養液0.2mLを、適量のカナマイシンを含む2YT-PNa培地(トリプトン 16g/L、酵母エキス 10g/L、リン酸二水素ナトリウム・二水和物 14.5g/L、リン酸水素二ナトリウム・十二水和物 2.5g/L)20mLに植菌し、37℃、150rpmで3時間培養した。 (2) 0.2 mL of the preculture solution from (1) was inoculated into 20 mL of 2YT-PNa medium (tryptone 16 g/L, yeast extract 10 g/L, sodium dihydrogen phosphate dihydrate 14.5 g/L, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 2.5 g/L) containing an appropriate amount of kanamycin, and cultured at 37°C and 150 rpm for 3 hours.
(3)培養液の一部を回収して分光光度計によりOD600nmを測定した後、残った培養液にIPTG(イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド)を終濃度5mmol/Lとなるように添加し、25℃、150rpmでさらに3日間培養した。 (3) A portion of the culture medium was collected and the OD at 600 nm was measured using a spectrophotometer. IPTG (isopropyl-β-thiogalactopyranoside) was then added to the remaining culture medium to a final concentration of 5 mmol/L, and the medium was further cultured at 25°C and 150 rpm for 3 days.
(4)培養液の一部を回収して分光光度計によりOD600nmを測定した後、培養液を遠心分離することでAMV逆転写酵素を発現した大腸菌(形質転換体)を取得した。 (4) A portion of the culture medium was collected and the OD at 600 nm was measured using a spectrophotometer. The culture medium was then centrifuged to obtain E. coli (transformants) expressing AMV reverse transcriptase.
取得した形質転換体のうち、pTrcK-AMVEb(複製起点:ColE1型(配列番号6))で形質転換して得られた形質転換体と、pTrcK-pUC-AMVEb(複製起点:改変ColE1型(配列番号7))で形質転換して得られた形質転換体とで、OD600nmに基づく菌体増殖度を比較した結果を表2に示す。pTrcK-pUC-AMVEbで形質転換して得られた形質転換体(菌体増殖度:18.8)は、pTrcK-AMVEbで形質転換して得られた形質転換体(菌体増殖度:6.5)と比較し、IPTG誘導による菌体増殖度が向上していることがわかる。 Of the transformants obtained, a comparison of bacterial cell growth rates based on OD600nm was made between transformants obtained by transformation with pTrcK-AMVEb (replication origin: ColE1 type (SEQ ID NO: 6)) and transformants obtained by transformation with pTrcK-pUC-AMVEb (replication origin: modified ColE1 type (SEQ ID NO: 7)). The results are shown in Table 2. The transformant obtained by transformation with pTrcK-pUC-AMVEb (microbial cell growth rate: 18.8) showed improved bacterial cell growth rate upon IPTG induction compared to the transformant obtained by transformation with pTrcK-AMVEb (microbial cell growth rate: 6.5).
実施例3 AMV逆転写酵素発現量の評価
(1)実施例2(4)で回収した各大腸菌を、破砕バッファー(グリセロール 10%(w/v)、リン酸カリウム 20mmol/L、ジチオトレイトール 4mmol/L、pH7.2)2mLに懸濁し、超音波破砕機UD-100(トミー精工)で破砕した。
Example 3 Evaluation of AMV Reverse Transcriptase Expression Level (1) Each E. coli strain recovered in Example 2(4) was suspended in 2 mL of disruption buffer (glycerol 10% (w/v), potassium phosphate 20 mmol/L, dithiothreitol 4 mmol/L, pH 7.2) and disrupted using an ultrasonic disrupter UD-100 (Tomy Seiko).
(2)(1)で得られた菌体破砕液を、ジチオトレイトールを含むSDS-PAGEサンプル緩衝液に添加し、98℃で5分間熱処理後、5%(w/v)から20%(w/v)濃度勾配SDS-ポリアクリルアミドゲルを用いて電気泳動した。 (2) The cell lysate obtained in (1) was added to an SDS-PAGE sample buffer containing dithiothreitol, heat-treated at 98°C for 5 minutes, and then electrophoresed using a 5% (w/v) to 20% (w/v) concentration gradient SDS-polyacrylamide gel.
(3)電気泳動後、トランスブロットTurbo転写システム(Bio-Rad)を用いて、ゲル中のタンパク質をPVDFメンブレンに転写した。 (3) After electrophoresis, the proteins in the gel were transferred to a PVDF membrane using the Trans-Blot Turbo Transfer System (Bio-Rad).
(4)(3)のメンブレンに対して、1次抗体として抗AMV逆転写酵素ラビットポリクローナル抗体を、2次抗体として抗ラビットIgG抗体-HRP(Bethyl)を、発色試薬としてSuper Signal West Pico PLUS(サーモフィッシャー)を用いて染色した。 (4) The membrane from (3) was stained using anti-AMV reverse transcriptase rabbit polyclonal antibody as the primary antibody, anti-rabbit IgG antibody-HRP (Bethyl) as the secondary antibody, and Super Signal West Pico PLUS (Thermo Fisher) as the color reagent.
(5)(4)で染色したメンブレンを、Amersham Imager 680(Cytiva)を用いて撮影し、装置付属のAnalysis Softwareを用いて各バンドの輝度を定量解析した。 (5) The membrane stained in (4) was photographed using an Amersham Imager 680 (Cytiva), and the brightness of each band was quantitatively analyzed using the analysis software provided with the instrument.
各種複製起点を有するプラスミドベクターで形質転換して得られた形質転換体(組換え大腸菌)を用いてAMV逆転写酵素を発現させた際の発現量を、ウェスタンブロッティング解析による、pTrcK-AMVEb(複製起点:ColE1型(配列番号6))で形質転換して得られた形質転換体での発現量(バンドの輝度に相当)を1とした相対値で表した結果を、図3に示す。pTrcK-pUC-AMVEb(複製起点:改変ColE1型(配列番号7))で形質転換して得られた形質転換体は、AMV逆転写酵素の発現量が約6倍となった。一方、pTrcK-RSF-AMVEb(複製起点:RSF1030型(配列番号8))、pTrcK-Clo-AMVEb(複製起点:CloDF13型(配列番号9))またはpTrcK-p15A-AMVEb(複製起点:p15A型(配列番号10))で形質転換して得られた形質転換体は、AMV逆転写酵素の発現量が減少または発現しなかった。以上の結果より、AMV逆転写酵素を大腸菌で発現させるためのベクターにおける複製起点を、ColE1型複製起点(配列番号6)のうち、少なくとも148番目のシトシン塩基をチミン塩基に置換した、改変ColE1型複製起点とすることで、前記酵素の発現量が向上することがわかる。 Figure 3 shows the results of Western blotting analysis of the expression level of AMV reverse transcriptase in transformants (recombinant E. coli) obtained by transformation with plasmid vectors containing various replication origins, expressed relative to the expression level (corresponding to band brightness) in transformants obtained by transformation with pTrcK-AMVEb (replication origin: ColE1 type (SEQ ID NO: 6)), set at 1. Transformants obtained by transformation with pTrcK-pUC-AMVEb (replication origin: modified ColE1 type (SEQ ID NO: 7)) showed approximately six-fold higher expression of AMV reverse transcriptase. On the other hand, transformants obtained by transformation with pTrcK-RSF-AMVEb (origin of replication: RSF1030 type (SEQ ID NO: 8)), pTrcK-Clo-AMVEb (origin of replication: CloDF13 type (SEQ ID NO: 9)), or pTrcK-p15A-AMVEb (origin of replication: p15A type (SEQ ID NO: 10)) showed reduced or no expression of AMV reverse transcriptase. These results demonstrate that the expression level of the enzyme is improved by using a modified ColE1-type replication origin (SEQ ID NO: 6) as the replication origin in a vector for expressing AMV reverse transcriptase in E. coli, in which at least the 148th cytosine base of the ColE1-type replication origin (SEQ ID NO: 6) has been replaced with a thymine base.
配列番号7に記載のヌクレオチド配列は、pUC系プラスミドベクターが有する複製起点と同じ配列であり、当該複製起点はColE1型複製起点(配列番号6)と比較しコピー数が1.5倍になることが報告されている(Molecular Microbiology,6,3385-3393,1992)。しかしながら本実施例において、改変ColE1型複製起点による発現量向上の効果は、前記文献での報告値(1.5倍)を上回る約6倍であった。さらに前記文献では、培養温度を30℃以下にすると、ColE1型複製起点(配列番号6)と同等のコピー数に低下すると報告されているが、本実施例では、培養温度25℃においても発現量向上の効果が確認された。 The nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:7 is the same sequence as the replication origin of pUC-based plasmid vectors, and it has been reported that this replication origin has a copy number 1.5 times higher than the ColE1 replication origin (SEQ ID NO:6) (Molecular Microbiology, 6, 3385-3393, 1992). However, in this example, the effect of the modified ColE1 replication origin on improving expression levels was approximately 6 times higher than the value reported in the literature (1.5 times). Furthermore, although the literature reports that the copy number decreases to the same level as the ColE1 replication origin (SEQ ID NO:6) when the culture temperature is set to 30°C or below, in this example, the effect of improving expression levels was confirmed even at a culture temperature of 25°C.
本発明のベクターにより、大腸菌宿主を用いたAMV逆転写酵素の大量発現が可能となるため、工業規模でのAMV逆転写酵素の製造を効率的に行なえる。 The vector of the present invention enables large-scale expression of AMV reverse transcriptase using E. coli as a host, enabling efficient production of AMV reverse transcriptase on an industrial scale.
Claims (2)
前記形質転換体が、
複製起点とトリ骨髄芽細胞腫ウイルス逆転写酵素をコードする遺伝子とを含む、前記酵素を宿主で発現させるためのプラスミドベクターであって、前記宿主が大腸菌であり、前記複製起点が、配列番号7に記載の配列を少なくとも含むポリヌクレオチドである、前記ベクターで大腸菌を形質転換して得られる形質転換体であり、
前記大腸菌の培養において、前記酵素の発現を誘導する誘導剤を添加し、誘導剤添加後の培養温度が25℃である、
トリ骨髄芽細胞腫ウイルス逆転写酵素の製造方法。 A method for producing avian myeloblastoma virus reverse transcriptase, comprising the steps of: culturing a transformant to express the avian myeloblastoma virus reverse transcriptase; and recovering the expressed enzyme from the resulting culture,
The transformant is
a plasmid vector for expressing avian myeloblastoma virus reverse transcriptase in a host, the vector comprising a replication origin and a gene encoding the enzyme, wherein the host is Escherichia coli, and the replication origin is a polynucleotide comprising at least the sequence set forth in SEQ ID NO:7; and a transformant obtained by transforming Escherichia coli with the vector,
an inducer for inducing expression of the enzyme is added during the cultivation of the Escherichia coli, and the cultivation temperature after the addition of the inducer is 25°C;
Method for producing avian myeloblastoma virus reverse transcriptase.
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| Sue LIN‐CHAO et al.,"High copy number of the pUC plasmid results from a Rom/Rop‐suppressible point mutation in RNA II",Molecular Microbiology,1992年11月,Vol. 6, No. 22,p.3385-3393,DOI: 10.1111/j.1365-2958.1992.tb02206.x |
| タカラバイオ・クロンテック総合カタログ2012-2013,2012年03月30日,D-27 |
| 橋本 義輝,"pUCプラスミドにまつわるエトセトラ(生物工学基礎講座―バイオよもやま話―)",生物工学会誌 / 日本生物工学会 編,2011年,第89巻, 第10号,p.609-613 |
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