JP2002514049A - ピヒア・メタノリカの栄養要求性突然変異体の製造 - Google Patents

ピヒア・メタノリカの栄養要求性突然変異体の製造

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JP2002514049A JP50632398A JP50632398A JP2002514049A JP 2002514049 A JP2002514049 A JP 2002514049A JP 50632398 A JP50632398 A JP 50632398A JP 50632398 A JP50632398 A JP 50632398A JP 2002514049 A JP2002514049 A JP 2002514049A
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Abstract

(57)【要約】 栄養要求性突然変異を有するピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞を製造する方法が開示される。これらの方法は、工程:(a)ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞を突然変異化条件に暴露し;(b)工程(a)からの細胞を富んだ培地中で培養して、突然変異を前記細胞の少なくとも一部分において確立しかつ複製できるようにし;(c)工程(b)からの細胞を同化可能な窒素を欠失する培地中で培養して、細胞の貯蔵窒素を枯渇させ;(d)工程(c)からの細胞を、無機窒素源と、増殖するピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞を殺すために十分な量のナイスタチンとを含んでなる定められた培地中で培養して、栄養遺伝子を欠失する細胞について選択し;そして(e)工程(d)からの選択された細胞を富んだ培地中で培養する;からなる。

Description

【発明の詳細な説明】 ピヒア・メタノリカの栄養要求性突然変異体の製造 発明の背景 メチロトロープ酵母は、炭素およびエネルギーの唯一の源としてメタノールを 利用することができる酵母である。メタノール利用に必要な生化学的経路を有す る酵母の種は、4つの属、ハンセヌラ(Hansenula)、ピヒア(Pic hia)、カンジダ(Candida)、およびトルロプシス(Torulop sis)に分類される。これらの属は多少人工的であり、細胞の形態学および増 殖特性に基づき、そして密接な遺伝的関係を反映しない(Billon−Gra nd、Mycotaxon35:201−204、1989;Kultzma n、Mycologia84:72−76、1992)。さらに、これらの属 内のすべての種が炭素およびエネルギー源としてメタノールを利用することがで きるわけではない。この分類の結果として、属の個々の種の間で生理学および代 謝において大きい差が存在する。 メチロトロープ酵母は組換えタンパク質産生系において使用するための魅力的 候補である。いくつかのメチロトロープ酵母は、最少規定培地上で高いバイオマ スに増殖することが示された。メチロトロープ酵母のある属は、誘導された、ま たは抑制解除された条件下に緊密に調節されかつ高度に発現された、これらの遺 伝子のブロモーターが商業的価値を有するポリペプチドの製造に有用であろうこ とを示唆する。例えば、下記の文献を参照のこと:Faber et al.、Yeas11:1331、1995;Romanos et al.、Yea :423、1992;およびCr egg et al.、Bio/Technology11:905、199 3。 組換え産生系において使用するための宿主としてのメチロトロープ酵母の開発 は、一部分適当な材料(例えば、プロモーター、選択マーカー、および突然変異 の宿主細胞)および方法(例えば、形質転換技術)を欠如するために、遅かった 。最も高度に開発されたメチロトロープ宿主系は、ピヒア・パストリス(Pic hia pastoris)およびアンセンヌラ・ポリモルファ(Hansen ula polymorpha)を利用する(Faber et al.、Cu rr.Genet.25:305−310、1994;Cregg et a l.、前掲;Romanos et al.、前掲;米国特許第4,855,2 42号;米国特許第4,857,467号;米国特許第4,879,231号; および米国特許第4,929,555号)。 メチロトロープ酵母の追加の種を形質転換する方法、および工業用酵素および 製薬用タンパク質を包含する、経済的重要性を有するポリペプチドを製造するた めの形質転換された細胞を使用する必要性がこの分野において残っている。本発 明は、これらのプロセスにおいて有用な組成物および方法、ならびに他の関係す る利点を提供する。 発明の要約 本発明は、栄養要求性突然変異を有するピヒア・メタノリカ(P.metha nolica)細胞を製造する方法を提供する。これらの方法は、工程:(a) ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞を突然変異化条件に暴 露し;(b)工程(a)からの細胞を富んだ培地中で培養して、突然変異を前記 細胞の少なく とも一部分において確立しかつ複製できるようにし;(c)工程(b)からの細 胞を同化可能な窒素を欠失する培地中で培養して、細胞の貯蔵窒素を枯渇させ; (d)工程(c)からの細胞を、無機窒素源と、増殖するピヒア・メタノリカ( P.methanolica)細胞を殺すために十分な量のナイスタチンとを含 んでなる定められた培地中で培養して、栄養遺伝子を欠失する細胞について選択 し;そして(e)工程(d)からの選択された細胞を富んだ培地中で培養する; からなる。本発明の1つの態様の範囲内において、工程(e)からの選択された細 胞を定められた培地にレプリカプレートし、培養して栄養要求性突然変異の存在 を確証する。他の態様の範囲内において、選択された細胞はアデニンに対して栄 養要求性である。関係する態様の範囲内において、選択された細胞はホスホリボ シル−5−アミノイミダゾールカルボキラーゼを欠失する。追加の態様の範囲内 において、突然変異化条件は紫外線に対する暴露または化学的突然変異原に対す る暴露からなる。他の態様の範囲内において、無機窒素源はアンモニウムイオン を含んでなる。 本発明のこれらの面および他の面は、下記の詳細な説明および添付図面を参照 することによって明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 第1図は、ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のエレクトロ ポレーションの効率に対する電界強度およびパルス期間の効果を示す。 第2図は、プラスミドpCZR140とピヒア・メタノリカ(P.metha nolica)のゲノムDNAとの間の組換え事象の略線図である。 第3図は、プラスミドpCZR137とピヒア・メタノリカ(P .methanolica)のゲノムDNAとの間の組換え事象の略線図である 。 発明の詳細な説明 本発明をいっそう詳細に記載する前に、本明細書おいて使用されるある種の用 語を定義する: 「DNA構築物」は、ヒトの関与により、自然において存在しない配置で組合 わせされかつ並置されたDNAのセグメントを含有するように修飾された、一本 鎖または二本鎖のDNA分子である。 「初期対数期の増殖」は、細胞濃度が2×106細胞/ml〜8×108細胞/ mlであるときの培養における細胞増殖の期である。 「異種DNA」は、所定の宿主細胞内に天然に存在しない、DNA分子、また はDNA分子の集団を意味する。特定の宿主細胞に対して異種のDNA分子は、 その宿主DNAが非宿主DNAと組合わせられているかぎり、宿主細胞種に由来 するDNAを含有することができる。例えば、転写プロモーターを含んでなる宿 主DNAセグメントに作用可能に連結されているポリペプチドをコードする非宿 主DNAセグメントを含有するDNA分子は、異種DNA分子であると考えられ る。 「高等真核」生物は、多細胞の真核生物である。この用語は、植物および動物 の双方を包含する。 「組込み形質転換体」は、異種DNAが導入されている細胞であり、ここで異 種DNAは細胞のゲノムDNAの中に組込まれるようになっている。 「直鎖状DNA」は、遊離の5’および3’末端を有するDNA分子、すなわ ち、非円形DNA分子を意味する。直鎖状DNAは、 閉じた円形DNA分子、例えば、プラスミドから酵素的消化または物理的崩壊に より製造することができる。 「作用可能に連結された」という用語は、DNAセグメントがそれらの意図す る目的のために調和して機能するように、例えば、転写がプロモーターにおいて 開始しかつコーディングセグメントを通してターミネーターに進行するように、 DNAセグメントが配置されていることを示す。 用語「プロモーター」は、本明細書において、RNAポリメラーゼの結合およ び転写の開始を提供するDNA配列を含有する遺伝子の部分を表す、この分野に おいて認識されている意味について使用される。プロモーター配列は、遺伝子の 5’非コーディング領域に、常にではないが、通常見出される。転写の開始にお いて機能するプロモーター内の配列の因子は、しばしば、コンセンサスヌクレオ チド配列により特徴づけられる。それらのプロモーターの因子は、下記のものを 包含する:RNAポリメラーゼ結合部位;TATA配列;CAAT配列;分化特 異的因子(DSEs;McGehee et al.、Mol.Endocri nol.:551−560、1993);環状AMP応答因子(CREs) ;血清応答因子(SREs;Treisman、Seminars in Ca ncer Biol.:47−58、1990);グルココルチコイド応答 因子(GREs);および他の転写因子のための結合部位、例えば、CRE/A TF(O’Reilly et al.、J.Biol.Chem.267: 19938−19943、1992)、AP2(Ye et al.、J.Bl ol.Chem.269:25728−25734、1994)、SP1、c AMP応答因子結合タンパク質(CREB:Loeken、Gene Expr :253−264、1993)およびオクタマ ー因子。一般に、下記の文献を参照のこと:Watson et al.、編、Molecular Biology of the Gene 、第4版、Th e Benjamin/Cummings Pub1ishing Compa ny,Inc.、カリフォルニア州メンロパーク、1987;およびLemai greおよびRousseau、Biochem.J.303:1−14、1 994。 「抑制炭素源」は、制限されないとき、他の炭素源の異化に要求される遺伝子 の生物中の発現を抑制する、代謝可能な,炭素含有化合物である。「制限」とは 、非利用可能であるか、あるいは炭素源が直ちに消費され、したがって、生物の 環境におけるその炭素源の支配的な濃度が効果的にゼロである、ような速度で利 用可能となることを意味する。本発明の範囲内において使用できる抑制炭素源は 、ヘキソースおよびエタノールを包含する。グルコースは特に好ましい。 「富んだ」培地は、複雑な栄養源、典型的には細胞または組織の抽出物または タンパク質の加水分解物をベースとする培地である。富んだ培地は、栄養源の組 成の変動のために、バッチ毎に組成が変化する。 前述したように、栄養要求性突然変異を有するピヒア・メタノリカ(P.me thanolica)細胞を製造する方法を提供する。ピヒア・メタノリカ(P .methanolica)の栄養要求性突然変異体は、相同DNA(宿主種か らのDNA)および異種DNAの双方で形質転換することができ、そして生ずる 形質転換体は多数の多様な生物学的用途において使用することができる。本発明 の突然変異細胞は異種DNAを使用する形質転換に特によく適し、形質転換され た細胞は、ヒトを包含する高等生物のポリペプチドお よびタンパク質を包含する、ポリペプチドおよびタンパク質の製造に使用するこ とができる。栄養要求性ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細 胞は、DNAライブラリーおよび合成DNA分子を包含する、他のDNA分子で 形質転換することができる。したがって、本発明は、遺伝的に多様なライブラリ ーを発現させて、新規な生物学的活性についてスクリーニングされる産物を産生 することができ、化合物のライブラリーのスクリーニングのためのターゲットと して使用するように操作することができ、そして遺伝的に修飾して、他のプロセ スの範囲内の実用性を増強することができる、宿主細胞を提供する。 異種DNAで形質転換すべき細胞は、異種DNA分子上の遺伝子(「選択マー カー」)により補足することができる突然変異を普通に有するであろう。この選 択マーカーは、非形質転換細胞が増殖することができない条件(「選択的条件」 )において形質転換された細胞の増殖を可能とする。選択の一般的原理はこの分 野においてよく知られている。普通に使用される選択マーカーは、アミノ酸また はヌクレオチドの合成に要求される酵素をコードする遺伝子である。これらの遺 伝子の中に突然変異を有する細胞は、突然変異が選択マーカーにより補足されな いかぎり、特定のアミノ酸またはヌクレオチドを欠如する培地中で増殖すること ができない。このような「選択的」培地の使用は、宿主細胞内の異種DNAの安 定な維持を保証する。ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)にお いて使用するためのこの型の好ましい選択マーカーは、ピヒア・メタノリカ(P .methanolica)のADE2遺伝子であり、これはホスホリボシル− 5−アミノイミダゾールカルボキラーゼ(AIRC;EC4.1.1.21)を コードする。ADE2遺伝子は、ade2宿主細胞の中に形質転換するとき、こ の細胞をアデ ニンの非存在において増殖させる。代表的なピヒア・メタノリカ(P.meth anolica)のADE2遺伝子の配列のコーディングストランドは配列番号 :1に示されている。図解されている配列は、5’の非コーディング配列の10 06ヌクレオチドおよび3’非コーディング配列の442非コーディング配列を 含み、ヌクレオチド1007−1009に開始ATGコドンを有する。本発明の 好ましい態様の範囲内において、ヌクレオチド407−2851を含んでなるD NAセグメントを選択マーカーとして使用するが、コーディング部分がプロモー ターおよびターミネーターの配列に作用可能に連結されているかぎり、より長い またはより短いセグメントを使用できるであろう。当業者は認識するように、本 発明において提供されるこの配列および他の配列はそれぞれの遺伝子の単一の対 立遺伝子を表し、そしてその対立遺伝子の変異型は存在することが期待される。 任意の機能的ADE2対立遺伝子を本発明の範囲内で使用することができる。本 発明の範囲内で使用できる他の栄養マーカーは、ピヒア・メタノリカ(P.me thanolica)のADE1、HIS3、およびLEU2遺伝子を包含し、 これらは、それぞれ、アデニン、ヒスチジン、およびロイシンの非存在における 選択を可能とする。異種遺伝子、例えば、他の真菌からの遺伝子を選択マーカー として使用することもできる。メタノールの使用を最少化することを望む、大規 模な工業的方法のために、双方のメタノール利用遺伝子(AUG1およびAUG 2)が欠失されている宿主細胞を使用することが好ましい。分泌されるタンパク 質の産生のために、液胞プロテアーゼ遺伝子(PEP4およびPRB1)を欠失 する宿主細胞は好ましい。遺伝子欠失突然変異体は既知の方法、例えば、部位特 異的突然変異誘発により製造することができる。ピヒア・メタノリカ(P.me thanolica)の遺伝子は、それ らの相手サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cere visiae)の遺伝子との相同性に基づいてクローニングすることができる。 本明細書において開示するADE2遺伝子は、このような相同性に基づいてその 表示が与えられている。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)の株は、アメリカン・タ イプ・カルチャー・コレクション(American Type Cultur e Collection)(マリイランド州ロックビレ)および他の貯蔵所か ら入手可能であり、そして本発明の範囲内において出発物質として使用すること ができる。ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)の栄養要求性突 然変異体を製造するために、細胞をまず突然変異化条件、すなわち、細胞におい て遺伝的突然変異を引き起こす環境的条件に暴露する。細胞を突然変異化する方 法はこの分野においてよく知られており、そして化学的処理、紫外線への暴露、 X線への暴露、およびレトロウイルスの挿入突然変異誘発を包含する。化学的突 然変異原は、スルホン酸エチルメタン(EMS)、N−メチル−N’−ニトロ− N−ニトロソグアニジン、2−メトキシ−6−クロロ−9−[3−(エチル−2 −クロロエチル)アミノプロピルアミノ]アクリジン・2HCl、5−ブロモウ ラシル、アクリジン、およびアフラトキシンを包含する。下記の文献を参照のこ と:Lawrence、Methods Enzymol.194:273− 281、1991。得られた突然変異化細胞の比率は、細胞を暴露する突然変異 化因子の強さまたは量の関数である。低いレベルの突然変異原は、低い比率の突 然変異細胞を生成する。突然変異原のレベルがより高いほど、より高い比率の細 胞を生成するが、また、より多い細胞を殺す。したがって、合理的な数の細胞が 得られるように、突然変異誘発と細胞の死滅とを釣合わすことが必要である。釣 合いは、一般 に、細胞を異なる条件に暴露して死滅曲線を確立することによって、実験的に実 施される。一般に、細胞を突然変異化条件に暴露し、1日間培養し、次いで細胞 を標準的アッセイ法に従い試験する。本発明の範囲内において、20〜50%の 死亡率を生ずるレベルの突然変異誘発することが好ましいが、例えば、非常に大 きい数の細胞を使用して実施する場合、必要に応じてこの値を調節することがで きる。 次いで突然変異化細胞を富んだ培地中で培養して、すべての突然変異体を細胞 集団の少なくとも一部分において確立させかつ複製するようにさせる。この工程 はゲノムが変更された細胞が突然変異を複製させ、それをそれらの子孫に伝え、 これにより集団内で突然変異を確立するようにさせる。 次いで細胞を同化可能な窒素を欠失する培地に移し、細胞の貯蔵窒素を枯渇さ せる。「同化可能な窒素を欠失する」とは、培地が細胞の増殖を支持するために 十分な量の窒素を欠如することを意味する。細胞の貯蔵窒素を枯渇は、一般に、 約12〜24時間のインキュベーションを必要とし、普通の条件において16時 間は十分である。貯蔵窒素の枯渇後、無機窒素源と、増殖するピヒア・メタノリ カ(P.methanolica)細胞を殺すために十分な量の抗真菌抗体とを 含んでなる定められた培地中で細胞を培養する。好ましい抗体はナイスタチン( マイコスタチン)である。好ましい無機窒素源は、アンモニウムイオンを含んで なる源、例えば、硫酸アンモニウムである。一般に、培地は10〜200mMの アンモニウム、好ましくは約60mMのアンモニウムを含有するであろう。ナイ スタチンは0.1〜100mg/l、好ましくは0.5〜20mg/l、より好 ましくは約2mg/l(10単位/l)の濃度で添加される。ナイスタチンを使 用する処理は10分〜6時間、好ましく は約1時間実施される。当業者は認識するように、プロトトロフの細胞を殺すた めに要求される実際の抗体濃度および暴露時間は実験的に容易に決定することが でき、そして抗体の個々のバッチの間の特定の活性の変動を補償するために、あ る種の調節を必要とすることがある。細胞の貯蔵窒素を枯渇させ、次いで無機窒 素源および抗体を含有する定められた培地中で細胞を培養することによって、ア ミノ酸またはヌクレオチドの生合成について栄養要求性である細胞は、定められ た培地中で増殖することができないので、生きて止まる。増殖する細胞は抗体に より殺される。抗体処理後、細胞を富んだ培地に移す。 処理した細胞の栄養要求を決定することによって、栄養要求性突然変異を確証 し、特性決定する。通常、この決定にレプリカプレート法が使用される。細胞を 富んだ培地および特定の栄養成分を欠如する培地の双方上にプレートする。特定 のプレート上で増殖しない細胞は欠けている栄養成分について栄養要求性である 。それ以上の特性決定に、相補性の分析を使用することができる。 下記の方法を包含する、いくつかの既知の方法のいずれによっても、異種DN Aをピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞の中に導入するこ とができる・リチウム形質転換(Hiep et al.、Yeast:1 189−1197、1993;TarutinaおよびTolstorukov 、Abst.of the 15th International Spec ialized Symposium on Yeasts 、Riga(USS R)、1991、137;Ito et al.、J.Bacteriol.153 :163、1983;Bogdanova et al.、Yeast11 :343。1995)、スフェロプラスト形質転換(Beggs、Natu re275 :104、1978;Hinnen et al.、Proc.Natl.Ac ad.Sci.USA75:1929、1978:Cregg et al.、Mol.Cell.Biol.:3376、1985)、凍結−融解ポリ エチレングリコール形質転換(Pichia Expressn Kit In struction Manual、Invitrogen Corp.、カリ フォルニア州サンディエゴ、Cat.No.K1710−01)、またはエレク トロポレーション、後者は好ましい。エレクトロポレーションは、パルス電界を 使用して細胞膜を一時的に透過可能化し、高分子、例えば、DNAを細胞の中に 入れる方法である。エレクトロポレーションは、哺乳動物(例えば、Neuma nn et al.、EMBO J.:841−845、1982)および 真菌(例えば、Meilhoc et al.、Bio/Technology:223−227、1990)の宿主細胞を用いる使用について記載されて きている。しかしながら、DNAが細胞の中に転移される実際のメカニズムはよ く理解されていない。ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)の形 質転換について、2.5〜4.5kV/cmの電界強度および1〜40ミリセカ ントの時間定数(τ)を有する、指数的に減衰するパルス電界に、細胞を暴露す るとき、驚くべきことには、エレクトロポレーションは効率よいことが見出され た。時間定数τは、最初のピーク電圧V0がV0/eの値に低下するために要求さ れる時間として定義される。時間定数は合計の抵抗とパルス回路のキャパシタン スとを掛けた値、すなわち、τ=R×Cとして計算することができる。典型的に は、抵抗およびキャパシタンスは前もって設定されるか、あるいは選択されたエ レクトロポレーション装置に依存して、ユーザーが選択することができる。いず れの場合においても、装置は製造業者 の取扱説明書に従い前述の電界強度および減衰パラメーターを提供するように形 造られる。エレクトロポレーション装置は商業的供給会社から入手可能である( 例えば、BioRadLaboratories、カリフォルニア州ハーキュレ ス)。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)の形質転換に使用するD NA分子は、普通に、二本鎖の、円形プラスミドとして調製され、好ましくはこ れらのプラスミドは形質転換の前に線状化される。ポリペプチドまたはタンパク 質の産生のために、DNA分子は、前述の選択マーカーに加えて、転写プロモー ター、問題のポリペプチドまたはタンパク質をコードするDNAセグメント(例 えば、cDNA)、および転写ターミネーターを含んでなる発現カセットを含む であろう。これらの因子は問題のDNAセグメントの転写を提供するように作用 可能に連結される。プロモーターおよびターミネーターはピヒア・メタノリカ( P.methanolica)の遺伝子のそれであることが好ましい。有用なプ ロモーターは、構成的プロモーターおよびメタノール誘導可能なプロモーターか らのものを包含する。プロモーター配列は、一般に、遺伝子のコーディング配列 の1.5kb上流の範囲内に、しばしば1kbまたはそれより小さい範囲内に含 有される。一般に、調節されたプロモーターは、調節因子の存在のために、構成 的プロモーターよりも大きい。メタノール誘導可能なプロモーターは、陽性およ び陰性の双方の調節因子を含み、開始ATGから1kb上流より多く伸長するこ とができる。プロモーターは機能により同定することができ、そして既知の方法 に従いクローニングすることができる。 特に好ましいメタノール誘導可能なプロモーターは、ピヒア・メタノリカ(P .methanolica)のアルコール利用遺伝子のそれである。1つのこの ような遺伝子、AUG1、の代表的なコ ーディングストランドの配列は配列番号:2に示されている。配列番号:2内に おいて、開始ATGコドンはヌクレオチド1355−1357である。配列番号 :2のヌクレオチド1−23は非AUG1ポリリンカー配列である。プロモータ ーとして、配列番号:2のヌクレオチド24−1354を含んでなるセグメント を利用することは特に好ましいが、追加の上流の配列を含めることができる。ピ ヒア・メタノリカ(P.methanolica)は第2アルコール利用遺伝子 、AUG2、を含有し、そのプロモーターは本発明の範囲内において使用するこ とができる。AUG2クローンの部分的DNA配列は配列番号:9に示されてい る。本発明の範囲内において使用するAUG2プロモーターのセグメントは一般 に配列番号:9のヌクレオチド91−169を含んでなるが、3’末端における 小さいトランケーションはプロモーター機能を無効にすることは期待されないで あろう。他の有用なプロモーターは、ジヒドロキシアセトンシンターゼ(DHA S)、ホルメートデヒドロゲナーゼ(FMD)、およびカタラーゼ(CAT)の 遺伝子のプロモーターを包含する。他の種からのこれらの酵素をコードする遺伝 子は記載されてきており、そしてそれらの配列は入手可能である(例えば、Ja nowicz et al.、Nucl.Acids Res.13:204 3、1985;HollenbergおよびJanowicz、EPO公開第0 ,299,108号;DidionおよびRoggenkamp、FEBS L ett.303:113、1992)。これらのタンパク質をコードする遺伝 子は、プローブとして既知の配列を使用するか、あるいは既知の配列を整列させ 、整列に基づいてプライマーを設計し、そしてポリメラーゼ連鎖反応(PCR) によりピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のDNAを増幅する ことによって、クローニングすることが できる。 構成的プロモーターは、環境的条件により活性化または不活性化されないもの である;それらは常に転写的に活性である。本発明の範囲内において使用するた めに好ましい構成的プロモーターは、ピヒア・メタノリカ(P.methano lica)のグリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、トリオ ースホスフェートイソメラーゼ、およびホスホグリセレートキナーゼの遺伝子の プロモーターを包含する。これらの遺伝子は、対応遺伝子の中に突然変異を有す る宿主細胞、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyce s cerevisiae)における相補性によりクローニングすることができ る。この型の突然変異体はこの分野においてよく知られている。例えば、下記の 文献を参照のこと:KawasakiおよびFraenkel、Biochem .Biophys.Res.Commun.108:1107−1112、1 982;McKnight et al.、Cell46:83−89、19 86;AguileraおよびZimmermann、Mol.Gen.Gen et.202:83−89、1986。 DNA分子は、さらに、形質転換体の同定、選択、および維持を可能とする選 択マーカーを含むであろう。DNA分子は、さらに、追加の因子、例えば、複製 起点、および別の宿主(例えば、大腸菌(E.coli))におけるDNAの増 幅および維持を可能とする選択マーカーを含有することができる。宿主染色体の 中へのDNAの組込みを促進するために、宿主DNA配列により両端においてフ ランクした、プロモーター−問題の遺伝子−ターミネーター+選択マーカーを含 んでなる、全体の発現セグメントを有することが好ましい。これは発現セグメン トの下流端に3’非翻訳DNA配列を含 め、そして5’末端におけるプロモーター配列に頼ることによって、好都合に達 成される。直鎖状DNADNAを使用するとき、発現セグメントは切断部位によ りフランクして、分子の線状化および発現セグメントの他の配列(例えば、細菌 の複製起点および選択マーカー)からの分離を可能とする。好ましいこのような 部位は、DNA配列内でめったに切断しない制限エンドヌクレアーゼ、例えば、 8塩基のターゲット配列を認識するもの(例えば、NotI)により認識される 部位である。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)において産生されること ができるタンパク質は、工業的および製剤学的に重要なタンパク質を包含する。 このようなタンパク質は、植物および動物、特に脊椎動物、例えば、哺乳動物か らの高等真核生物のタンパク質を包含するが、微生物からのある種のタンパク質 もまた大きい価値を有する。本発明の方法を使用して製造できるタンパク質は、 酵素、例えば、リパーゼ、セルラーゼ、およびプロテアーゼ;酵素インヒビター 、例えば、プロテアーゼインヒビター;増殖因子、例えば、血小板由来増殖因子 、繊維芽細胞増殖因子、および表皮増殖因子;サイトカイン、例えば、エリトロ ポイエチンおよびトロンボポイエチン;およびホルモン、例えば、インスリン、 レプチン、およびグルカゴンを包含する。 ポリペプチドを製造するために、適切な炭素源、窒素源および微量栄養素を含 んでなる培地中で約25℃〜35℃の温度においてピヒア・メタノリカ(P.m ethanolica)細胞を培養する。液体培地を慣用手段、例えば、小さい フラスコの震盪または発酵槽のスパージにより十分に通気する。好ましい培地は YEPD(表1)である。細胞を新鮮な培地の中に希釈することによって継代培 養するか、あるいは冷蔵下にプレート上で短期間貯蔵することがで きる。長期間の貯蔵のために、細胞を好ましくは50%のグリセロール溶液の中 に−70℃において保持する。 −Leu−Trp−Thr粉末 4.0gアデニン、3.0gアルギニン、5.0gアスパラギン酸、2.0g ヒスチジン、6.0gイソロイシン、4.0gリジン、2.0gメチオニン、6 .0gフェニルアラニン、5.0gセリン、5.0gチロシン、4.0gウラシ ル、および6.0gバリン(すべてはL−アミノ酸である)を組合わせることに よって製造された粉末−His−Trp−Thr粉末 4.0gアデニン、3.0gアルギニン、5.0gアスパラギン酸、6.0g イソロイシン、8.0gロイシン、4.0gリジン、2.0gメチオニン、6. 0gフェニルアラニン、5.0gセ リン、5.0gチロシン、4.0gウラシル、および6.0gバリン(すべては L−アミノ酸である)を組合わせることによって製造された粉末−Ura−Trp−Thr粉末 4.0gアデニン、3.0gアルギニン、5.0gアスパラギン酸、2.0g ヒスチジン、6.0gイソロイシン、8.0gロイシン、4.0gリジン、2. 0gメチオニン、6.0gフェニルアラニン、5.0gセリン、5.0gチロシ ン、および6.0gバリン(すべてはL−アミノ酸である)を組合わせることに よって製造された粉末−Ade−Trp−Thr粉末 3.0gアルギニン、5.0gアスパラギン酸、2.0gヒスチジン、6.0 gイソロイシン、8.0gロイシン、4.0gリジン、2.0gメチオニン、6 .0gフェニルアラニン、5.0gセリン、5.0gチロシン、4.0gウラシ ル、および6.0gバリン(すべてはL−アミノ酸である)を組合わせることに よって製造された粉末200×トリプトファン、スレオニン溶液2O中の3.0%L−スレオニン、0.8%L−スレオニンプレートのため に、1.8%BactoTM寒天(Difco Laboratories)を添 加する。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のエレクトロポレーショ ンは、初期対数期の増殖における細胞について実施ことが好ましい。細胞を固形 培地、好ましくは固形YEPD上の単一のコロニーに対してストリークする。3 0℃において約2日の増殖後、新鮮なプレートからの単一のコロニーを使用して 、所望の体積の富んだ培地(例えば、YEPD)を約5〜10×105細胞/m lの細胞密度に接種する。細胞が初期対数期にあるまで、激しく震盪しながら約 25〜35℃、好ましくは30℃において細胞をインキュベートする。次いで、 例えば、3000×gにおける2〜3分間の遠心により、細胞を収集し、再懸濁 させる。細胞壁中のジサルファイド結合を還元することによって、細胞をエレク トロコンピテントとし、エレクトロポレーション条件と適合性であるイオン溶液 中で細胞を平衡化し、細胞を冷却する。典型的には、還元剤、例えば、ジチオス レイトール(DTT)またはβ−メルカプトエタノール(BME)を含有するp H6〜8の緩衝液中で細胞をインキュベートして、細胞壁のタンパク質を還元し て引き続くDNAの吸収を促進することによって、細胞をエレクトロコンピテン トとする。これに関して好ましいインキュベーション緩衝液は、25mMのDT Tを含有する50mMのリン酸カリウム緩衝液pH7.5の新鮮な溶液である。 細胞をこの緩衝液(典型的にはもとの培養体積の1/5を使用する)中で約30 ℃において約5〜30分間、好ましくは約15分間インキュベートする。次いで 細胞を収集し、氷冷して使用する適当なエレクトロポレーション緩衝液中で洗浄 する。これに関して適当な緩衝液は、弱い緩衝剤、2価のカチオン(例えば、M g++、Ca++)および浸透圧安定剤(例えば、糖)を含有するpH6〜8の溶液 を包含する。洗浄後、細胞を小さい体積の緩衝液の中に再懸濁させ、この時細胞 をエレクトロポレートし、そして直接使用するか、あるいはアリコートを取り、 凍結して(好ましくは−70℃において)貯蔵することができる。好ましいエレ クトロポレーション緩衝液はSTM(270mMのスクロース、10mMのTr is、pH7.5、1mMのMgCl2)である。好ましいプロトコールの範囲 内において、細胞を2回洗浄し、まずもとの培養体積の氷冷緩衝液中で、次いで もとの体積の1/2中で洗浄する。第2 回の洗浄後、細胞を収集し、典型的には、200mlのもとの培養値について約 3〜5mlの緩衝液を使用して、再懸濁させる。 小さい体積のエレクトロコンピテント細胞(典型的には約100μl)および 1/10体積までの直鎖状DNA分子を使用して、エレクトロポレーションを実 施する。例えば、0.1mlの50mMのイオン強度を超えない緩衝液中の細胞 懸濁液を0.1〜10μgのDNA(体積≦10μl)と組合わせる。この混合 物を氷冷エレクトロポレーションクベットの中に入れ、そして2.5〜4.5k V/cm、好ましくは約3.75kV/cmのおよび1〜40ミリセカント、好 ましくは10〜30ミリセカント、より好ましくは15〜25ミリセカント、最 も好ましくは約20ミリセカントの時間定数のパルス電界に、指数的減衰で、暴 露する。所望のパルスパラメーターを達成するために使用する実際の装置の設定 は、使用する装置により決定されるであろう。BioRad(カリフォルニア州 ハーキュレス)Gene PulserTMを2mmのエレクトロポレーションク ベットとともに使用するとき、抵抗は600オームまたはそれより大きく、好ま しくは「無限」であり、そしてキャパシタンスを25μFに設定して所望の電界 特性を得る。パルス後、細胞を1mlのYEPDブロスの中にほぼ10×に希釈 し、30℃において1時間インキュベートする。 次いで細胞を収集し、選択培地上にプレートする。好ましい態様の範囲内にお いて、細胞を小さい体積(エレクトロポレートした細胞の希釈体積に等しい)の 1×酵母窒素原基礎培地(6.7g/lのアミノ酸を含まない酵母窒素原基礎培 地;Difco Laboratories、ミシガン州デトロイト)で1回洗 浄し、最少選択培地上にプレートする。ADE2選択マーカーで形質転換された ade2突然変異を有する細胞を、アデニンを欠如する最少培地、 例えば、ADE D(表1)またはADE DS(表1)上にプレートすること ができる。典型的な手順において、250μlのアリコートの細胞を4つの別々 のADE DおよびADE DSプレート上にプレートして、Ade+細胞につ いて選択する。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)は、ある種のめったに存 在しない配列[自律的に複製する配列(ARS)と命名する]を、DNA複製起 点として認識し、そしてこれらの配列は形質転換に使用されるDNA分子内に偶 発的に存在して、形質転換するDNAの染色体外の維持を可能とすることがある 。しかしながら、組込み形質転換体は一般にタンパク質産生系において使用する ために好ましい。組込み形質転換体は、炭素源としてソルビトールを含有する選 択培地上でARS形質転換体を越えた深遠な増殖の利点を有し、これにより組込 み形質転換体を形質転換された細胞集団の中から選択するための方法を提供する 。ARS配列はピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のADE2 遺伝子および、多分、AUG1遺伝子の中に存在することが見出された。したが って、ADE2遺伝子で形質転換されたピヒア・メタノリカ(P.methan olica)のade2宿主細胞は少なくとも2つの異なるモードによりAde+ となることができる。ADE2遺伝子内のARSは、形質転換するDNAの不 安定な染色体外の維持を可能とする(Hiep et al.、Yeast :1189−1197、1993)。このような形質転換体のコロニーは、Ad e-である子孫の多産性世代のために、より遅い増殖速度およびピンク色により 特性決定される。形質転換するDNAは、また、宿主ゲノムの中に組込まれて、 急速に増殖し、白色であり、そしてAde-子孫の検出可能なメンバーを生ずる ことができない、安定な形質転換体を生ずることができる。ADE Dプレート は、形質転換 された細胞の最も急速な増殖、およびほぼ同一の速度における不安定および安定 な形質転換体の増殖を可能とする。30℃においてADE Dプレート上の3〜 5日のインキュベーション後、安定な形質転換体のコロニーは白色であり、そし て不安定な、ピンク色の形質転換体はほぼ2倍の大きさを有する。ADE DS プレートは安定な形質転換体についていっそう選択的であり、これらの形質転換 体は5〜7日で大きい(約5mm)のコロニーを形成するが、不安定な(ARS 維持)コロニーは非常に小さい(約1mm)。したがって、より選択的なADE DS培地は安定な形質転換体の同定および選択のために好ましい。いくつかの 用途のために、例えば、遺伝的に多様なライブラリーを遺伝因子の希有な組合わ せについてスクリーニングするために、ほぼ100倍で安定な形質転換体に数で まさって観察された、多数の不安定な形質転換体をスクリーニングすることが時 々望ましい。このような場合において、低い選択性の培地、例えば、ADE D 上に形質転換体をプレートする実用性を当業者は認識するであろう。 組込み形質転換体はタンパク質生産法において使用するために好ましい。この ような細胞は連続的な選択的圧力なしに増殖することができる。なぜなら、DN Aはゲノムからめったに失われないからである。宿主染色体の中へのDNAの組 込みはサザンブロット分析により確証することができる。簡単に述べると、形質 転換された宿主DNAおよび非形質転換の宿主DNAを制限エンドヌクレアーゼ で消化し、電気泳動により分離し、支持膜にブロットし、そして適当な宿主DN Aセグメントでプローブする。非形質転換細胞および形質転換された細胞におい て見られるフラグメントのパターンの差は、組込み形質転換を示す。形質転換す るDNAセグメント(例えば、プロモーター、ターミネーター、異種DNA、お よび選択マー カーの配列)をゲノムフラグメントの中から同定するために、制限酵素およびプ ローブを選択することができる。 異種タンパク質の発現レベルの差は、組込み部位および発現カセットのコピー 数のような因子および個々の単離物の間のプロモーターの差から発生させること ができる。したがって、産生株を選択する前に、多数の単離物を発現レベルにつ いてスクリーニングすることが有利である。種々の適当なスクリーニング法が利 用可能である。例えば、形質転換体のコロニーをプレート上で増殖させ、プレー トをタンパク質に結合する膜(例えば、ニトロセルロース)でオーバーレイする 。タンパク質は細胞から分泌によるか、あるいは引き続く溶解により解放され、 そして膜に結合する。次いで結合したタンパク質を既知の方法、例えば、イムノ アッセイによりアッセイすることができる。細胞を液体培地中で培養し、必要に 応じて、コンディショニングされた培地または細胞ライゼイトを分析することに よって、発現レベルのより正確な分析を得ることができる。タンパク質を培地お よびライゼイトから濃縮しかつ精製する方法は、問題のタンパク質により一部分 決定されるであろう。 小規模のタンパク質の生産(例えば、プレートまたは震盪フラスコの生産)の ために、メタノール調節プロモーター(例えば、AUG1プロモーター)を含ん でなる発現カセットを有するピヒア・メタノリカ(P.methanolica )の形質転換体を、メタノールの存在においてかつ妨害量の他の炭素源(例えば 、グルコース)の非存在において増殖させる。発現レベルの予備的スクリーニン グを包含する、小規模の実験のために、形質転換体を、例えば、20g/lのB acto寒天(Difco)、6.7g/lのアミノ酸を含まない酵母窒素原基 礎培地(Difco)、10g/lのメタノール、0.4μg/lのビオチン、 および0.56g/lのA de−Thr−Trp粉末を含有する固形培地上で30℃において増殖させるこ とができる。メタノールは揮発性炭素源であるので、それは延長したインキュベ ーションで容易に失われる。倒立プレートの蓋の中に水中の50%メタノール溶 液を入れることによってメタノールを連続的に供給することができ、これにより メタノールは蒸発的転移により増殖する細胞に転移される。一般に、100mm のプレートにつき1ml以下のメタノールを使用する。震盪フラスコ中で増殖さ せた培養物を使用して、わずかにより大きい規模の実験を実施することができる 。典型的な手順において、前述したように30℃において最少メタノールプレー ト上で細胞を2日間培養し、次いでコロニーを使用して小さい体積の最少メタノ ール培地(6.7g/lのアミノ酸を含まない酵母窒素原基礎培地、10g/l のメタノール、0.4μg/lのビオチン)を約1×106細胞/mlの細胞密 度で接種する。細胞を30℃において増殖させる。メタノール上で増殖する細胞 は高い酸素要求を有し、培養の間の激しい震盪を必要とする。メタノールを毎日 補充する(典型的には1/100体積の50%メタノール/日)。 生産規模の培養のために、高い産生性のクローンの新鮮な培養物を震盪フラス コ中で調製する。次いで生ずる培養物を使用して、発酵槽中の培地を接種する。 典型的には、30℃において1〜2日間激しく撹拌しながら増殖させたYEPD 中の500mlの培養物を使用して、5リットルの発酵槽を接種する。塩類、グ ルコース、ビオチン、および微量元素を含有する適当な培地中で28℃、pH5 .0、および>30%溶解O2において、細胞を増殖させる。最初に供給したグ ルコースが消費された後(酸素消費の減少により示される)、グルコース/メタ ノールの供給物を容器の中に導入して、問題のタンパク質の産生を誘発する。大 規模の発酵は制限する炭素 の条件下に実施されるので、供給物中のグルコースの存在はメタノール誘発可能 なプロモーターを抑制しない。グルコースが制限された条件下にメタノールと組 み合わせてグルコースを使用すると、急速な増殖、炭素のバイオマスへの効率よ い変換、および生理学的増殖状態の急速な変化を生ずると同時に、メタノール誘 導可能な遺伝子のプロモーターの完全な誘発が得られる。典型的な発酵において 、約80〜約400g/lの湿潤細胞ペーストが得られる。「湿潤細胞ペースト 」は、発酵槽からの細胞の収集により、典型的には培養物の遠心により得られる 細胞の塊を意味する。 下記の非限定的実施例により、本発明をさらに説明する。 実施例 実施例1 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞(CBS6515株 、American Type Culture Collection、マリ イランド州ロックビレ)を紫外線暴露により突然変異誘発した。まず、いくつか のプレート上にほぼ200〜250細胞/プレートでプレートすることによって 、死滅曲線を発生させた。次いでプレートの表面から25cmに懸垂されたG8 T5殺菌燈(Sylvania)を使用して、プレートを紫外線に表2に示す時 間の間暴露した。次いでプレートを可視光線源から保護し、30℃において2日 間インキュベートした。 次いで2秒の紫外線暴露を使用して約20%の死滅を発生させることによって 、大規模の突然変異誘発を実施した。同族体を欠乏した潜在的栄養要求株の増殖 を補助するために添加された、100mg/lの各ウラシル、アデニン、および ロイシンを補充した、8つのYEPDプレート上に細胞をほぼ104細胞/プレ ートでプレートした。紫外線暴露後、プレートを箔の中に包み、30℃において 一夜インキュベートした。次の日に、プレート上のコロニー(合計約105)を 水中に再懸濁させ、水で1回洗浄した。0.1〜0.2のOD600を与えるため に十分な量の細胞懸濁液を使用して、アミノ酸またはアンモニアを含まない酵母 窒素原基礎培地を使用して調製され、1%グルコースおよび400μg/lのビ オチンを補充した、500mlの最小ブロスを接種した。培養物を2.8リット ルのバッフルベル(baffled Bell)フラスコの中に入れ、30℃に おいて一夜激しく震盪した。次の日に、細胞は約1.0〜2.0のOD600に到 達した。細胞を沈降させ、5g/lの硫酸アンモニウムを補充した500mlの 最小ブロスの中に再懸濁させた。細胞懸濁液を2.8リットルのバッフルベルフ ラスコの中に入れ、30℃において6時間激しく震盪した。培養物の50mlを 対照として取って置き、培養物の残りに1mgのナイスタチンを添加して栄養要 求性突然変異体について選択した(Snow、Nature211:206− 207、1966)。培養物をさらに1時間震盪しながらインキュベートした。 次いで、対照細胞およびナイスタチン処理細胞を遠心により収集し、水で3回洗 浄した。洗浄 した細胞を50%グリセロールの中に1.0のOD600に再懸濁させ、凍結させ た。コロニー形成単位についてナイスタチン処理細胞/対照細胞の力価は、ナイ スタチンの濃縮が生存できる細胞の数を104倍減少させたことを明らかにした 。 ナイスタチン処理細胞の10-2希釈物を15のYEPDプレート上にプレート した。コロニーを最小プレート(2%寒天、1×YNB、2%グルコース、40 0μg/lビオチン)上にレプリカープレートした。栄養要求株の頻度は約2〜 4%であった。ほぼ180の栄養要求性コロニーをYEPD+Ade、Leu、 Uraプレートに取り上げ、種々のドロップアウトプレートにレプリカ−プレー トした。栄養要求株のすべてはAde-であった。これらのうちで、30はドロ ップアウトプレート上で顕著にピンク色であった(LEU D、HIS D、お よびその他;表1参照)。30のピンク色の突然変異体のうちで、21をそれ以 上の研究のために選択した;残りはADE Dプレート上の増殖について漏出性 であるか、あるいは野生型細胞で汚染されていた。 次いでAde-突然変異体を相補性分析および表現型試験に付した。突然変異 体により定められる遺伝子座の数を決定するために、すべての21の突然変異体 を単一のピンク色のAde-テスター株(株#2)に交配させた。細胞懸濁液( OD600=1)を混合し、この混合物を10μlのアリコートでYEPDプレー ト上にプレートすることによって、交配を実施した。次いで細胞をSPOR培地 (0.5%酢酸ナトリウム、1%KCl、1%グルコース、1%寒天)に複製し 、30℃において一夜インキュベートした。表3に示すように、突然変異体のい くつかの組合わせはAde+コロニーを与えることができなかった(多分株#2 におけるのと同一の遺伝子座を定めるために)が、他のものは多数のAde+コ ロニーを生じ た(多分別の遺伝子座を定めるために)。突然変異体#3は、#2と交配させた とき、Ade+コロニーを与えたので、相補性の試験を突然変異体#3を使用し て反復した。突然変異体のグループが2つの遺伝子座を定める場合、株#2と交 配させたとき、Ade+コロニーを与えることができなかったすべての突然変異 体は、株#3と交配させたとき、Ade+コロニーを与えるであろう。交雑の結 果を表3に示す。 表3に示すように、大部分の突然変異体は2つのグループのうちの1つに入り 、欠如したとき、制限アデニン培地上でピンク色のコロニーを生ずる、2つのア デニン生合成遺伝子が存在するという考えと一致する。3つのコロニー(#4、 #12、および#16)は3つの遺伝子座を定めるか、あるいは遺伝子内相補性 を示す。2つの相補性グループ(#3および#10、#6および#11)の各々 からの強く色素沈着した突然変異体をそれ以上の研究のために選択した。追加の 分析は、Ade-がこれらの株の中に存在する唯一の栄養要求株であることを示 した。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のクローンのバンクをベ クターpRS426、すなわち、2μおよびサッカロミセス・セレビシエ(S. cerevisiae)URA配列を含んでなるシャトルベクター、中で構築し 、S.cerevisiaeにおけるその増殖を可能とした。標準的手順に従い 、CBS6515株からゲノムDNAを調製した。簡単に述べると、細胞を富ん だ培地中で一夜培養し、ザイモリアーゼでスフェロプラストとし、そしてSDS で溶解した。DNAをライゼイトからエタノールで沈降させ、フェノール/クロ ロホルム混合物で抽出し、次いで酢酸アンモニウムおよびエタノールで沈降させ た。DNA調製物のゲル電気泳動は、完全な、高分子量のDNAおよび認められ る量のRNAの存在を示した。酵素の希釈系列の存在においてDNAをインキュ ベートすることによって、DNAをSau3Aで部分的に消化した。消化物のサ ンプルを電気泳動により分析して、フラグメントの大きさ分布を決定した。4〜 12kbの間を移動するDNAをゲルか ら切断し、ゲルのスライスから抽出した。次いで大きさで分画したDNAをBa mHIで消化したpRS426に結合し、アルカリ性ホスファターゼで処理した 。製造業者が推奨するようにBioRad Gene PulserTM装置を使 用して、大腸菌(E.coli)MC1061において、反応混合物のアリコー トをエレクトロポレートした。 ゲノムライブラリーを使用してエレクトロポレーションによりS.cerev isiae HBY21A株(ade2ura3)を形質転換した(Becke rおよびGuarente、Methods Enzymol.194:18 2−187、1991)。細胞を1.2Mのソルビトールの中に再懸濁させ、6 ×300μlのアリコートをADE D、ADE DS、URA DおよびUR A DSプレート(表1)上にプレートした。プレートを30℃において4〜5 日間インキュベートした。ADE DまたはADE DSプレート上で、Ade+ コロニーは回収されなかった。URA DおよびURA DSプレートからの コロニーをADE Dプレートにレプリカ−プレートし、2つの密接に間隔を置 いて位置する白色のコロニーが得られた。これらのコロニーを再ストリークし、 Ura+およびAde+であることが確証された。これらの2つの株(Ade1お よびAde6と表示する)を、5FOA(5フルオロオロト酸;Sikorsk iおよびBoeke、Methods Enzymol.194:302−3 18)を含有する培地上にストリークした。Ura-が得られ、これらはレプリ カプレートするときAde-であることが見出された。これらの結果が示すよう に、Ade+補足活性はプラスミドを含むURA3マーカーに遺伝的に関係づけ られる。酵母Ade1およびAde6から得られたプラスミドは、後述するよう に、制限マッピングにより同一である ように見えた。これらのゲノムのクローンを、それぞれ、pADE1−1および pADE1−6と表示する。 全体のDNAをHBY21A形質転換体Ade1およびAde6から単離し、 大腸菌(E.coli)MC1061をAmprに形質転換するために使用した 。Ade1の2つのAmprコロニーおよびAde6の3つのAmprコロニーか らDNAを調製した。DNAをPstI、ScaI、およびPstI+ScaI で消化し、ゲル電気泳動により分析した。すべての5つの単離物は同一の制限パ ターンを生成した。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のADE2遺伝子(また 、ADE1として知られている;Hiep et al.、Yeast:1 251−1258、1993)の発表された配列から、PCRプライマーを設計 した。プライマー9080(配列番号:3)をADE2のDNA(配列番号:1 )の塩基406−429においてプライムするように設計し、そしてプライマー 9079(配列番号:4)を塩基2852−2829においてプライムするよう に設計した。双方のプライマーは、増幅された配列の各末端にAvrIIおよび SpeIを導入するテイルを含んだ。生ずるPCRフラグメントの予測された大 きさは2450bpであった。 鋳型DNAとして5つの推定上のADE2からのプラスミドDNAを使用して 、PCRを実施した。100μlの反応混合物は、1×Taq PCR緩衝液( Boehringer Mannheim)インジアナ州インディアナポリス) 、10〜100ngのプラスミドDNA、0.25mMのdNTPs、100p molの各プライマー、および1μlのTaqポリメラーゼ(Boehring er Mannheim)を含有した。PCRを30サイクルの3 0秒、92℃、および120秒、72℃で実施した。5つの推定上のADE2ゲ ノムのクローンの各々は、期待された大きさ(2.4kb)のPCR生成物を生 じた。1つの反応からのDNAフラグメントの制限マッピングは、BglIIま たはSalIで消化したとき、期待された大きさのフラグメントを与えた。 陽性のPCR反応物をプールし、SpeIで消化した。ベクターpRS426 をSpeIで消化し、仔ウシ腸ホスファターゼで処理した。4μlのPCRフラ グメントおよび1μlのベクターDNAを、慣用の結合条件を使用して、10μ lの反応混合物中で組合わせた。結合したDNAをゲル電気泳動により分析した 。SpeI消化物を分析して、pRS426内にADE2遺伝子のサブクローン を有するプラスミドを同定した。正しいプラスミドをpCZR118と表示した 。 pCZR118中のADE2遺伝子はPCRにより増幅されたので、その遺伝 子の機能特性を不能とする突然変異を発生させることができた可能性が存在した 。このような突然変異を試験するために、所望のインサートを有するサブクロー ンを単一にサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cer evisiae)HBY21A株の中に形質転換した。標準的手順に従い、細胞 をエレクトロコンピテントとし、形質転換した。形質転換体をURA Dおよび ADE Dプレート上にプレートした。3つの表現型のグループが同定された。 クローン1、2、11、および12は、ADE D上で多数の形質転換体の健康 な増殖を与えた。形質転換体の頻度はUra+形質転換体の頻度に匹敵した。ク ローン6、8、10、および14は、また、Ura+およびAde+の双方に対す る形質転換の高い効率を与えたが、Ade+コロニーは第1グループにおけるそ れらよりも多少小さかった。クローン3は多数のU ra+コロニーを与えたが、Ade+コロニーを与えず、それは非機能的ade2 突然変異を有することが示唆された。クローン1、2、11、および12をプー ルした。 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のade2相補性グルー プを同定するために、各相補性グループ(#3および#10;#6および#11 )からの2つのそれぞれの突然変異体(これらは制限アデニン上で増殖させたと き、深い赤色の色素沈着に基づいて選択された)をクローニングされたADE遺 伝子で形質転換した。初期対数期の細胞の200mlの培養物を3000×gの 2分間の遠心により収集し、20mlの新鮮なKD緩衝液(50、mMのリン酸 カリウム緩衝液、pH7.5、25mMのDTTを含有する)の中に再懸濁させ た。細胞を30℃においてこの緩衝液中で15分間インキュベートした。次いで 細胞を収集し、200mlの氷冷STM(270mMのスクロース、10mMの Tris、pH7.5、1mMのMgCl2)の中に再懸濁させた。細胞を収集 し、100mlの氷冷STMの中に再懸濁させた。再び、細胞を収集し、3〜5 mlの氷冷STMの中に再懸濁させた。次いで、各培養からのエレクトロコンピ テント細胞の100μlのアリコートをNotI消化したpADE1−1のDN Aと混合した。細胞/DNA混合物を2mmのエレクトロポレーションクベット の中に入れ、1000Ωの抵抗および25μFのキャパシタンスに設定されたB ioRad Gene PulserTM装置を使用して、5kV/cmのパルス 電界に暴露した。パルス後、細胞を1mlのYEPDの添加により希釈し、30 ℃において1時間インキュベートした。次いで細胞をおだやかな遠心により収集 し、アデニンを欠如する400μlの最小選択培地(ADE D)の中に再懸濁 させた。再懸濁させたサンプルを200μlのアリコートに分割し、ADE D お よびADE DSプレート上にプレートした。プレートを30℃において4〜5 日間インキュベートした。突然変異体#6および#11はAde+形質転換体を 与えた。DNAを省略したとき、Ade+形質転換体は観察されず、それゆえ、 単離物はade2相補性グループを定めるように見えるた。ADE2配列を配列 番号:1に示す。 実施例2 実施例1開示したピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のクロ ーンのバンクを、アルコール利用遺伝子(AUG1)をクローニングするための 源として使用した。このクローンのバンクを独立のプールとして貯蔵し、各々は 約200〜250の個々のゲノムのクローンを表した。ハンゼヌラ・ポリモルフ ァ(Hansenula polymorpha)、カンジダ・ボイディニ(C andida boidini)、およびピキア・パストリス(Pichia pastoris)からのアルコールオキシダーゼ遺伝子の中に保存された配列 の整列から設計された、PCRプライマー(8784、配列番号:5;8787 ;配列番号:6)を使用するポリメラーゼ連鎖反応において、各プールからの0 .1μlの「ミノプレプ(miniprep)」DNAを鋳型として使用した。 増幅反応を30サイクルの94℃、30秒;50℃、30秒;72℃、60秒で 実施し、次いで72℃において7分間インキュベートした。1つのプール(#5 )は約600bpのバンドを与えた。このPCR生成物のDNAの配列決定にお いて、AOX1遺伝子によりコードされるピキア・パストリス(Pichia pastoris)のアルコールオキシダーゼと約70%の配列の同一性および AOX1遺伝子によりコードされるハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenu la polymorpha)のアルコールオキシダ ーゼと約85%の配列の同一性を有するアミノ酸配列をそれがコードすることが 明らかにされた。クローニングされたAUG1遺伝子の配列を配列番号:2に示 す。 最初の増幅において使用したのと同一のプライマーを使用するPCRにより、 プール#5のサブプールを分析した。1つの陽性のサブプールをさらに破壊して 、陽性のコロニーを同定した。この陽性のコロニーをプレート上にストリークし 、DNAを個々のコロニーから調製した。3つのコロニーは、ClaIで消化後 、同一のパターンを与えた。 ゲノムのクローンおよびPCR生成物の制限マッピングにおいて、AUG1遺 伝子は7.5kbのゲノムのインサート上に横たわり、そしてPCRフラグメン ト内の部位をゲノムのインサート内でユニークに同定できることが明らかにされ た。PCRフラグメント内の遺伝子の向きは知られているので、PCRフラグメ ントの情報はゲノムのインサート内のAUG1遺伝子の概算位置および方向を提 供した。この領域内のDNAの配列決定は、アミノ酸レベルにおいて他の既知の アルコールオキシダーゼ遺伝子に対して非常に高い類似性を有する遺伝子を明ら かにした。 実施例3 ade2突然変異体のピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細 胞を、本質的前述したように、AUG1のプロモーターおよびターミネーター、 ヒトGAD65DNA(Karlsen et al.、Proc.Natl. Acad.Sci.USA88:8337−8341、1991)、およびA DE2選択マーカーを含んでなる発現ベクターを使用して、エレクトロポレーシ ョンにより形質転換する。20g/lのBactoTM寒天(Difco)、6. 7g/lのアミノ酸を含まない酵母窒素原基礎培地( Difco)、10g/lのメタノール、および0.4μg/lのビオチンを含 有する寒天最小メタノールプレートにコロニーをパッチする(10〜100コロ ニー/100mmのプレート)。寒天をニトロセルロースでオーバーレイし、1 mlの水中の50%メタノールを含有する蓋上にプレートを倒立させ、30℃に おいて3〜5日間インキュベートする。次いで膜をフィルターに移し、0.2M のNaOH、0.1%のSDS、35mMのジチオスレイトールの中にソーキン グして、付着した細胞を溶解する。30分後、細胞の破片をフィルターから蒸留 水せすすぎ、フィルターを0.1Mの酢酸中で30分間すすぐことによって中和 する。 次いでフィルターを付着したタンパク質についてアッセイする。 TTBS−NFM(20mMのTris、pH7.4、0.1%のツイーン20 、160mMのNaCl、5%の粉末状無脂肪ミルク)中で室温において30分 間すすぐことによって、非占有部位をブロックする。次いで、TTBS−NFM 中で1:1000に希釈した、GAD6モノクローナル抗体(Changおよび Gottlieb、J.Neurosci.:2123−2130、198 8)を含有する溶液に、フィルターを移す。フィルターを抗体溶液中でおだやか に撹拌しながら少なくとも1時間インキュベートし、次いでTTBS(20mM のTris、pH7.4、0.1%のツイーン20、160mMのNaCl)で 各回5分間2回洗浄する。次いで、フィルターをセイヨウワサビペルオキシダー ゼに接合したヤギ抗マウス抗体(TTBS−NFM中の1μg/ml)中で少な くとも1時間インキュベートし、TTBSで各回5分間3回洗浄する。次いでフ ィルターを商業的に入手可能な化学発光性試薬(ECLTM、Amersham Inc.、イリノイ州アーリントンハイツ)に暴露する。陽性のパッチから発生 する光をX線フィルム上に 検出する。 GAD65発現レベルをいっそう精確に検出するために、候補のクローンを震盪 フラスコの培養において培養する。前述したように、30℃において最小メタノ ールプレート上でコロニーを2日間増殖させる。これらのコロニーを使用して、 20mlの最小メタノール培地(6.7g/lのアミノ酸を含まない酵母窒素原 基礎培地、10g/lのメタノール、0.4μg/lのビオチン)を1×106 細胞/mlの細胞密度で接種する。培養物を激しく震盪しながら30℃において 1〜2日間増殖させる。0.2mlの50%メタノールを各培養物に毎日添加す る。細胞を遠心により収集し、氷***解緩衝液(20mMのTris、pH8. 0、40mMのHCl、2mMのPMSF、1mMのEDTA、1μg/mlの ロイペプチン、1μg/mlのペプスタチン、1μg/mlのアプロチニン)の 中に10mlの最終体積/1gの細胞ペーストで懸濁させる。生ずる懸濁液の2 .5mlを15mlの容器中の2.5mlの400〜600ミクロンの氷冷酸洗 浄したガラスビーズに添加し、この混合物を1分間激しく撹拌し、次いで氷上で 1分間インキュベートする。この手順を細胞が合計5分間撹拌されるまで反復す る。大きい破片および未破壊の細胞を1000×gにおける5分間の遠心により 除去する。次いで清浄化ライゼイトをきれいな容器にデカントする。透明なライ ゼイトをサンプル緩衝液(5%のSDS、8Mの尿素、100mMのTris、 pH6.8、10%のグリセロール、2mMのEDTA、0.01%のブロモフ ェノールにかわ)中に希釈し、4〜20%のアクリルアミドの勾配ゲル(Nov ex、カリフォルニア州サンディエゴ)上で電気泳動させる。前述したように、 タンパク質をニトロセルロース上にブロットし、GAD6抗体で検出する。 震盪フラスコの培養において高いレベルの外来タンパク質のメタノール誘発発 現を示すクローンを、高い密度の発酵条件下にいっそう広範に分析する。細胞を まず0.5リットルのYEPDブロス中で30℃において1〜2日間激しく撹拌 しながら培養し、次いで5リットルの発酵装置(例えば、BioFlow II I;New Brunswick Scientifc Co.,Inc.、ニ ュージャージイ州エジソン)を接種するために使用する。発酵容器にまず無機質 塩を供給し、次いで57.8gの(NH42SO4、68gのKH2PO4、30 .8gのMgSO4・7H2O、8.6gのCaSO4・2H2O、2.0gのNa Cl、および10mlの泡消剤(PPG)を添加する。H2Oを添加して体積を 2.5リットルにし、この溶液を40分間オートクレーブ処理する。冷却後、3 50mlの50%グルコース、250mlの10×微量元素(表4)、25ml の200μg/mlのビオチン、および250mlの細胞接種物を添加する。1〜2ml/lのH2SO4を添加して化合物を溶液にする。 発酵容器を28℃、pH5.0、および>30%の溶解O2において運転する 。グルコース消費の間の酸素の鋭い要求および引き続くグルコース消耗後の酸素 消費の減少により示されるように、細胞はグルコースの開始供給物を消費するで あろう。開始グルコース供給物の消耗後、NH4 +および微量元素を補充したグル コース−メタノール供給物を容器に0.2%(w/v)グルコース、0.2%( w/v)メタノールで5時間導入し、次いで0.1%(w/v)グルコース、0 .4%(w/v)メタノールで25時間導入する。 容器の1つの口を通して純粋なメタノールとして12.5ml/時の開始導入速 度および25ml/時の最終速度で、合計550gのメタノールを供給する。1 75gのグルコース、250mlの10×微量元素、および99gの(NH42 SO4を含有する700mlの溶液を使用して、第2口を通して、グルコースを 供給する。これらの条件下に、グルコースおよびメタノールは同時に利用され、 グルコース−メタノールの供給が開始されると、GAD65の発現が誘発される。 震盪フラスコの培養について前述したように、発酵容器からの細胞をGAD65の 発現について分析する。 細胞を発酵容器からある時間間隔で取出し、引き続いて分析する。グルコース についての増殖の間に、GAD65の発現はほとんど観察されない。グルコースの 消耗はGAD65タンパク質の低い発現に導く;発酵培養の供給の間におけるMe OHの添加により、発現は増強される。メタノールの添加は、メタノール応答性 AUG1プロモーターにより推進されるヒトGAD65の発現に対して明瞭な刺激 効果を有する。 実施例4 形質転換条件を研究して、ピヒア・メタノリカ(P.metha nolica)の効率よい形質転換に最適である、電界条件、DNAのトポロジ ー、およびDNA濃度を決定した。すべての実験において、ピヒア・メタノリカ (P.methanolica)のade2株#11を使用した。前述したよう に、コンピテント細胞を調製した。BioRad Gene PulserTMを 使用して、エレクトロポレーションを実施した。 2つの電界のパラメーターはエレクトロポレーションによる形質転換効率に影 響を及ぼす:キャパシタンス、電界強度、およびパルスの期間。電界強度は電気 パルスの電圧により決定されるが、パルスの期間は計装の抵抗の設定により決定 される。この組の実験の範囲内において、種々の抵抗における電界強度の設定の マトリックスを検査した。すべての実験において、計装の最高のキャパシタンス の設定(25μF)を使用した。氷上で、ほぼ1μgの制限酵素NotIで線状 化されたADE2プラスミドpCZR133を含有するDNAの10μlと、エ レクトロコンピテント細胞の100μlのアリコートを混合した。細胞およびD NAを2mmのエレクトロポレーションクベット(BTX Corp.、カリフ ォルニア州サンディエゴ)に移し、0.5kV(2.5kV/cm)、0.75 kV(3.75kV/cm)、1.0kV(5.0kV/cm)、1.25kV (6.25kV/cm)、および1.5kV(7.5kV/cm)においてエレ クトロポレートした。これらの電界強度の条件を種々のパルスの期間において検 査した。計装の設定抵抗を200オーム、または「無限」オームに変化させるこ とによって、パルスの期間を操作した。パルスした細胞をYEPDの中に懸濁さ せ、30℃において1時間インキュベートし、収集し、再懸濁させ、プレートし た。3つの別々の組の実験を実施した。各組において、「無限」オームの抵抗に おける0.75kV(3.75kV/c m)のエレクトロポレーション条件は、試験した他の条件よりも劇的により高い 形質転換効率を与えることが見出された(第1図参照)。 最適なパルス条件が確立された後、形質転換効率に対するDNAのトポロジー の影響を研究した。エレクトロコンピテント細胞を1μgの非切断の円形pCZ R133または1μgのNotI消化pCZR133と混合した。3つの別々の 実験において、円形DNAを使用して平均ほぼ25の形質転換体が回収されたが 、直鎖状DNAは平均ほぼ1×104の形質転換体を生じた。これらのデータが 示すように、直鎖状DNAは円形DNAよりも非常により大きい効率でピヒア・ メタノリカ(P.methanolica)を形質転換する。 最後に、DNA濃度と形質転換効率との間の関係を研究した。直鎖状pCZR 133DNAのアリコート(10μlのH2O中の1ng、10ng、100n gおよび1μg)を100μlのエレクトロコンピテント細胞と混合し、3.7 5kV/cmおよび「無限」オームにおいてエレクトロポレーションを実施した 。形質転換体の数は約10(1ngのDNA)から104(1μgのDNA)の 間で変化し、そしてDNA濃度に比例することが見出された。 実施例5 野生型細胞および安定な、白色の形質転換体のコロニーからのDNAを比較す ることによって、ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のゲノム の中への形質転換するDNAの組込みを検出した。2つのクラスの組込み形質転 換体が同定された。第1において、形質転換するDNAは相同部位の中に組込ま れることが見出された。第2のクラスにおいて、形質転換するDNAは内因性A UG1オープンリーディングフレームと置換することが見出された 。理論により拘束されたくないが、この第2の形質転換体は「転位組換え事象」 により発生したと考えられ(Rothstein、Methods Enzym ol.194:281−301、1991)これにより形質転換するDNAを 二重組換え事象を経て内因性DNAを置換する。 AspI消化pCZR140、ピヒア・メタノリカ(P.methanoli ca)のADE2遺伝子を含有するブルースクリプト(BluescriptTM )(Stratagnene Cloning Systems、カリフォルニ ア州ラジョラ)をベースとするベクター、およびプロモーター領域とターミネー ター領域との間の全体のオープンリーディングフレームが欠失されているAUG 1の突然変異体を使用して、ピヒア・メタノリカ(P.methanolica )のade2株#11をAde+に形質転換した(第2図)。野生型細胞および 30℃においてYEPDプレート上で2日間増殖させた形質転換体細胞から、ゲ ノムDNAを調製した。約100〜200μlの細胞を1mlのH2Oの中に懸 濁させ、次いでマイクロ遠心機により30秒間遠心した。細胞ペレットを回収し 、400μlのSCE+DTT+ザイモリアーゼ(1.2Mのソルビトール、1 0mMのNaクエン酸塩、10mMのEDTA、1〜2mg/mlのザイモリア ーゼ100T)の中に再懸濁させ、37℃において10〜15分間インキュベー トした。400μlの1%SDSを添加し、この溶液を透明になるまで混合した 。300μlの5Mの酢酸カリウム、pH8.9を添加し、この溶液を混合し、 マイクロ遠心機中で5分間最高速度において遠心した。750μlの上清を新し い管に移し、等しい体積のフェノール/クロロホルムで抽出した。600μlの 生ずる上清を回収し、DNAを2体積のエタノールの添加により沈降させ、冷時 に15分間遠心した。DN Aペレットを50mlのTE(10mMのTris、pH8、1mMのEDTA )+100μg/mlのRNアーゼの中に65℃において約1時間再懸濁させた 。37℃において10μlのDNAサンプルを100μlの反応体積においてE coRI(5μl)で消化した。DNAをエタノールで沈降させ、遠心により回 収し、7.5μlのTE+2.5μlの5×負荷色素の中に再懸濁させた。0. 5×TBE(10×TBEは108g/lのTris塩基7〜9、55g/lの ホウ酸、8.3g/lの2ナトリウムEDTA)ゲル中の0.7%アガロースの 1レーンに、全体の10mlの体積を適用した。臭化エチジウムを含有する0. 5×TBE中で100Vにおいてゲルを展開させた。ゲルを写真撮影し、陽性に 誘導化されたナイロン膜(NytranTMN+、Schleicher&Sch uell、ニューハンプシャイヤー州キーン)に400mA、20mVにおいて 30分間DNAを電気泳動的に移した。次いで膜を2×SSC中ですすぎ、変性 溶液上に5分間ブロットし、次いで紫外線架橋装置(StratalinkerTM 、Stratagene Cloning Systems)中で自動設定に おいて湿潤状態で架橋させた。商業的に入手可能なキット(ECLTMキット、A mersham Corp.、イリノイ州アーリントンハイツ)を使用して、P CR発生AUG1プロモーターのプローブに、ブロットをハイブリダイゼーショ ンさせた。これらの結果が示すように、形質転換するDNAはAUG1プロモー ターDNAの構造を変更させ、これは相同組込み事象と一致した(第2図)。 第2実験において、NotI消化pCZR137、AUG1プロモーターとタ ーミネーターとの間でヒトGAD65cDNAを含有するベクターを使用して、 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のade2株#11をAd e+に形質転換させた(第 3図)。前述したようにゲノムDNAを野生型細胞および安定な、白色のAde+ 形質転換体から調製し、EcoRIで消化した。消化したDNAを電気泳動に より分離し、膜上にブロットした。AUG1オープンリーディングフレームまた はAUG1プロモーターに対応するPCR発生プローブでブロットをプロービン グした。AUG1オープンリーディングフレームは形質転換体株に存在せず、そ してAUG1プロモーターは有意な再配列を行っていることを結果は証明した。 これらの結果は、形質転換するDNAと宿主ゲノムとの間の二重組換え事象(転 位)と一致する(第3図)。 実施例6 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のAUG1株を高い密度 の発酵条件において増殖させる。57.8gの(NH42SO4、46.6gの KCl、30.8gのMgSO4・7H2O、8.6gのCaSO4・2H2O、2 .0gのNaCl、および10mlの泡消剤(PPG)の添加により、発酵容器 に無機塩類を供給する。H2Oを添加して体積を2.5リットルにし、この溶液 を40分間オートクレーブ処理する。冷却後、350mlの50%グルコース、 250mlの10×微量元素(表4)、210mlの30%リン酸ナトリウム、 25mlの200μg/mlのビオチン、および250mlの細胞接種材料を添 加する。細胞は3相のバッチ供給グルコースまたはグルコース/メタノールであ る。相1において、1.5リットル当たり750gのグルコース、110gの( NH42SO4、および278mlの10×微量元素を使用して、細胞に0.4 %/l/時のグルコース(w/v最終発酵体積)を25時間供給する。次いで細 胞に0.2%グルコース、0.2%メタノール/l/時を5時間トランジション 供給する。最終のグルコース補充メタノール供給物は、0.1%グルコース、0 .4 %メタノール/l/時を25時間の間含有する。最終のバイオマスは約300g /lの細胞ペーストである。 実施例7 ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のaug1△株の発酵の ために、発酵容器に最初に無機塩類、グルコース、微量元素およびビオチンを実 施例6に開示するように供給する。250mlの細胞接種材料を添加する。1. 2リットル当たり600gのグルコース、108gの(NH42SO4、および 273mlの10×微量元素を使用して、グルコース供給物を調製する。細胞を 3相でバッチ供給する。第1相において、細胞にグルコースを12〜25時間の 間0.4%/l/時において供給する。次いで細胞を1重量%のメタノールのボ ーラス添加により誘発し、混合0.2%グルコース/0.1%メタノール供給物 で10時間の間メタノール利用にトランジションする。第3相において、0.2 %グルコース、0.2%メタノールの混合供給物を15時間の間導入する。 実施例8 GAD65発現構築物の挿入によりAUG1遺伝子が崩壊されているピヒア・ メタノリカ(P.methanolica)細胞はメタノール上で増殖する能力 保持し、第2アルコールオキシダーゼが存在したことを示した。AUG2と表示 する第2遺伝子がPCRにより同定された。この遺伝子の5’コーディング領域 の配列の分析により、コード化されたタンパク質のN−末端は既知のアルコール オキシダーゼ遺伝子のそれに類似することが示された。 最少メタノールブロス上で非常に低い増殖を示す形質転換体であるMC GA D8株を、AUG2遺伝子のクローニング源として使用した。ゲノムDNAをM C GAD8から調製し、AUG1オープンリーディングフレームに対して特異 的なセンスおよびアンチセ ンスのPCRプライマーを使用して増幅した(8784、配列番号:5;878 7、配列番号:6)。サイズがAUG1産物と同一であるが、分析用ゲル上で非 常に低い強度を示す産物が得られた。 推定上のAUG2PCR生成物を1連の制限酵素で消化した。EcoRIおよ びPvuIによる部分的消化、およびいくつかのBglII部位の存在は、DN Aが少量のAUG1で汚染されていることを示唆した。汚染するAUG1DNA を除去するために、PCR混合物をEcoRIで切断し、ゲル精製した。MC GAD8産物はEcoRI部位を有するように思われなかったので、それは影響 を受けなかった。生ずるゲル精製されたDNAを再増幅し、再び制限消化により 分析した。DNAはAUG1のPCR生成物のそれと異なる制限地図を与えた。 プローブとしてAUG1またはAUG2のオープンリーディングフレームのP CRフラグメントを使用して、MC GAD8および野生型細胞からのゲノムD NAについてサザンブロット分析を実施した。AUG2プローブは、低いストリ ンジェンシイでAUG1遺伝子座にハイブリダイゼーションし、低いおよび高い 双方のストリンジェンシイで第2遺伝子座にハイブリダイゼーションした。AU G1プローブは双方の遺伝子座に低いストリンジェンシイで結合したが、主とし てAUG1遺伝子座に高いストリンジェンシイで結合した。これらのデータが示 すように、MC GAD8からの新しいPCR生成物はAUG1に類似するが、 それと区別された。配列の分析は、AUG1およびAUG2遺伝子産物の間の8 3%の同一性を示した。 AUG2ゲノムの遺伝子座をクローニングするために、PCRプライマーをも とのAUG2PCRフラグメントから設計した。プライマー9885(配列番号 :7)および9883(配列番号:8) を使用して、ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)のゲノムライ ブラリーをスクリーニングした。次いで陽性のクローンバンクのプールを、もと のMC GAD8PCR生成物でプロービングした。細胞を10プレート上に約 5000コロニー/プレートでプレートし、一夜増殖させ、次いでプレートをフ ィルターディスク(Hybond−N、Amersham Corp.、イリノ イ州アーリントンハイツ)でオーバーレイした。コロニーを変性し、中和し、紫 外線架橋させた。細菌の破片をフィルターから5×SSCで洗浄し、フィルター を再び架橋させた。ブロットを対で42℃において1時間25mlのハイブリダ イゼーション緩衝液中でプレハイブリダイゼーションした。次いで、ほぼ250 ngのプローブをフィルターの各対に添加した。ハイブリダイゼーションを42 ℃において4時間実施した。次いでブロットを500mlの0.1×SSC、6 Mの尿素、0.4%のSDS中で42℃において10分間4回洗浄した。次いで ブロットを500mlの2×SSCで室温において5分間中和し、2回すすいだ 。次いでブロットを100mlの展開試薬(ECL、Amersham Cor p.)の中に浸漬した。 陽性コロニーを取り上げ、PCRプライマー9885(配列番号:7)および 9883(配列番号:8)を使用して増幅して、それらの同一性を確証した。陽 性プールをプレート上でストリークし、シングルコロニーをPCRにより再スク リーニングした。1つのコロニーをそれ以上の分析のために選択した(制限マッ ピングおよび配列決定)。AUG2遺伝子の部分的配列は配列番号:9に示され ている。配列番号:9に示すように、AUG2配列はヌクレオチド91における HindIII部位において開始する。この位置から上流のヌクレオチドはベク ターの配列である。コーディング配列は ヌクレオチド170において開始する。 AUG2遺伝子の崩壊はメタノール上の細胞の増殖に対してほとんど作用をも たなかった。機能的AUG1およびAUG2の双方の遺伝子産物を欠如する細胞 はメタノール上で増殖しなかった。引き続く分析により、AUG1遺伝子産物は 発酵槽中で増殖した細胞において唯一の検出可能なオキシダーゼであることが示 された。 以上から、理解されるように、本発明の特定の態様を例示の目的で記載したが 、本発明の精神および範囲から逸脱しないで種々の変更が可能である。したがっ て、本発明は添付された請求の範囲以外限定されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG ,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT, LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG ,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG, UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.工程: (a)ピヒア・メタノリカ(P.methanolica)細胞を突然変異化 条件に暴露し; (b)工程(a)からの細胞を富んだ培地中で培養して、突然変異を前記細胞 の少なくとも一部分において確立しかつ複製できるようにし; (c)工程(b)からの細胞を同化可能な窒素を欠失する培地中で培養して、 細胞の貯蔵窒素を枯渇させ; (d)工程(c)からの細胞を、無機窒素源と、増殖するピヒア・メタノリカ (P.methanolica)細胞を殺すために十分な量のナイスタチンとを 含んでなる定められた培地中で培養して、栄養遺伝子を欠失する細胞について選 択し;そして (e)工程(d)からの選択された細胞を富んだ培地中で培養する; からなる、栄養要求性突然変異を有するピヒア・メタノリカ(P.methan olica)細胞を製造する方法。 2.工程(e)からの選択された細胞を定められた培地にレプリカプレートし 、培養して栄養要求性突然変異の存在を確証する、請求項1に記載の方法。 3.前記選択された細胞がアデニンに対して栄養要求性である、請求項1に記 載の方法。 4.前記選択された細胞がホスホリボシル−5−アミノイミダゾールカルボキ ラーゼを欠失する、請求項3に記載の方法。 5.前記定められた培地が2mg/lのナイスタチンを含有する、請求項1に 記載の方法。 6.前記突然変異化条件が紫外線に対する暴露からなる、請求項1に記載の方 法。 7.前記突然変異化条件が化学的突然変異原に対する暴露からなる、請求項1 に記載の方法。 8.前記無機窒素源がアンモニウムイオンを含んでなる、請求項1に記載の方 法。 9.前記無機窒素源が硫酸アンモニウムである、請求項8に記載の方法。
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