JP2643968B2 - Kex2エンドプロテアーゼ及びその製造方法 - Google Patents
Kex2エンドプロテアーゼ及びその製造方法Info
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- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/50—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
- C12N9/58—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from fungi
- C12N9/60—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from fungi from yeast
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2319/00—Fusion polypeptide
Description
ノ酸配列をコードする遺伝子、さらにC末端領域に疎水
性アミノ酸配列が存在しない可溶性KEX2エンドプロテア
ーゼ及び該酵素のアミノ酸配列をコードする遺伝子、並
びこれらの酵素の製造方法、並びこれらの酵素の利用に
関するものである。
合型因子、キラー因子の成熟体のプロセッシングを行う
特異的なプロテアーゼである。その性質は以下のように
報告されている。すなわち、切断部位は接合型因子の
場合、Lys−Arg配列のC末端側、キラー因子の場合はLy
s−Arg配列及びPro−Arg配列のC末端側を切断する。
KEX2エンドプロテアーゼの精製も試みられており、膜画
分に存在し、その活性化にカルシウムを要求するチオー
ル酵素である。糖蛋白であり、その分子量は100K−12
0Kダルトンである。基質特異性はArg−Arg配列、Lys
−Arg配列、Pro−Arg配列のC末端側を特異的に切断す
る(BBRC,144,807−814,1987)。
より特異的なプロテアーゼにより切断を受け成熟体が生
じると考えられている。その切断部位はKEX2エンドプロ
テアーゼの基質特異性と酷似している。例えば、インシ
ュリンはB鎖−C−ペプチド−A鎖の前駆体より、C−
ペプチドが切り出され、成熟体が生じる。このC−ペプ
チドの両端にはArg−Arg及びLys−Arg配列がみられる
(Nature,282,525−527−1979)。また、グルカゴンの
前後にもLys−Arg配列がみられ(Proc.Natl,Acad.Sci.U
SA,79,345−349,1982)、ガストリンもC−末端にはArg
−Arg配列が見られ(PNAS,79,1049−1053,1982)、ソマ
トスタチンは前駆体のC−末端側に位置し、成熟ソマト
スタチンの直前にArg−Lys配列がみられる(Nature,28
8,137−141,1980)。
的物質)などを生産する場合、直接発現法を用いること
は宿主細胞内で目的物質が不安定であることなどにより
困難であることが多い。この問題点の解決方法のひとつ
として、保護(または安定化)蛋白質との融合蛋白質と
して発現させ、後の操作で目的ペプチドまたは蛋白質を
切断する手法が用いられており、切断方法も動物由来の
ホルモン等の生理活性物質の場合、切断部位が限定され
ており、その配列がKEX2エンドプロテアーゼによる切断
部位と同じであることより、融合蛋白質の切断にKEX2エ
ンドプロテアーゼを用いることは有利であると考られ
る。
イセス酵母からは膜画分に回収され、ある種の界面活性
剤を用いて可溶化しなければ回収精製が行えない等、工
業的製造のためには問題がある。これらの問題点を解決
するには遺伝子工学的手法を用いるのが有利であり、可
溶性でかつ同じ基質特異性を有する酵素が得られればよ
り一層有利である。
プロテアーゼの製造において、KEX2エンドプロテアー
ゼ、及び可溶性でありKEX2エンドプロテアーゼ活性を有
する蛋白質(可溶性KEX2エンドプロテアーゼ)並びにそ
れをコードする遺伝子、さらに該酵素の組換えDNA技法
による工業的製造方法を提供することを目的とするもの
である。
プロテアーゼをコードするcDNAをクローニングし、その
DNA配列を決定し、そして該DNA配列から全アミノ酸配列
を推定し、KEX2エンドプロテアーゼがN−末端側及びC
−末端側に2つの疎水性領域を有することを見出した。
さらに、本発明者等は、C−末端側にある疎水性領域が
酵素と酵母のゴルジ体との結合に寄与しているとの推定
のもとに、この領域を欠損せしめることにより、ゴルジ
体への酵素の結合を阻止し、目的とする酵素を容易に可
溶化せしめることができ、しかもこの様な可溶性にされ
た酵素が、なお本来の酵素と同じ基質特異性を保持して
いるという全く新しい知見を得、この知見に基いて本発
明を完成した。
エンドプロテアーゼ、及びC−末端側の疎水性領域を含
む領域が欠損しており、可溶化されているKEX2エンドプ
ロテアーゼ(本発明において、可溶性KEX2エンドヌクレ
アーゼと称する);これらの酵素のアミノ酸配列をコー
ドするDNA;これらのDNAを含有する発現プラスミド;こ
れらのプラスミドにより形質転換された組換え体;並び
にこれらの組換え体を培養することによる前記酵素の製
造方法を提供するものである。
使用方法、すなわち、生理活性ペプチドまたは蛋白質
(以下、生理活性物質)の製造方法において、該生理活
性物質の両端または片側に、KEX2エンドプロテアーゼの
基質となりえるアミノ酸配列を有する前駆体または融合
蛋白質に、水性媒体中で、可溶性KEX2エンドプロテアー
ゼを作用させることにより、該前駆体または融合蛋白質
より目的とする該生理活性物質を採取することを特徴と
する生理活性物質の製造方法を提供するものである。
目的酵素の製造方法、並びにその使用方法について詳細
に記載する。
ングされている(Cell,37,1075−1089,1984)が、塩基
配列は未だ報告されていない。そこで、KEX2遺伝子の構
造を知るために、まずkex2変異を相補するクローンの分
離(クローニング)を行う。すなわち、サッカロマイセ
ス酵母X2180−1B(MATα SUC2 mal gal2 CPU1:Yeast Ge
netic Stock Centerカリフォルニア大学バークレー校か
ら入手可能)の染色体DNAをCryerらの方法(Method in
Cell Biology vol.2,39−44,1975)に従って分離する。
さらに、前記D.Juliusらの報告に従い、kex2変異を相補
できるDNA断片を分離する。すなわち、X2180−2Bの染色
体DNAを制限酵素で分解し、寒天ゲル電気泳動法により
分離し、目的とするDNA断片を含む寒天ゲルを切り出し
電気溶出法(electroelute)により遊離させ、エタノー
ル沈澱によりDNAを回収する。
シリン耐性遺伝子及び同複製起点を含むYEp型シャトル
ベクター(例えば、pYE20)を制限酵素で切断したDNA断
片を得、この両DNA断片を混合し、T4DNAリガーゼを用い
て結合し、宿主細胞、例えば大腸菌DH−1株を形質転換
する。次に、独立に得られたアンピシリン耐性形質転換
体を混合し、常法に従いプラスミドDNAを分離し、X2180
−1B染色体DNAジーンバンクを作製する。次に、このDNA
ジーンバンクを用いてkex2−8変異を有する酵母(例え
ばK16−57C株(MATα leu2 his3 ura3 trp1 kex2−
8))を形質転換する。得られたTrp1+の形質転換体よ
りキラー感受性株(例えば、5X47株(MATa/MATα his1/
+ trp1/+ ura3/+,Genetics,82,429−422,1976)を用
いてWickmerとLeibowitz(Genetics,82,429−442,197
6)の方法によりkex2−8を相補する形質転換体、すな
わち、キラー因子産性株の分離を行う。この形質転換体
(キラー因子産性株)よりSDS−アルカリ法(Ricombina
nt DNA techniques:An Introduction ed.R.L.Rodriguez
and R.C.Tait,ADDISON−WESLEY PUBLISHING COMP.Mass
achusetts,pp171−172,1983)にてプラスミドDNAを分離
し、宿主細胞、例えば大腸菌DH−1株を形質転換する。
得られたアンピシリン耐性形質転換体よりプラスミドDN
A〔例えば、pYE−KEX2(5.0)、又はpYE−KEX2(RI)
a〕を分離し、再びkex2−8変異を有する酵母(例え
ば、K16−57C株)を形質転換する。得られたTrp+形質
転換体がキラー産生株であれば該プラスミドはkex2−8
を相補するDNA断片を有していると判断できる。
DNA断片をpUC18にサブクローニングする。kex2−8変異
を相補するDNAを適当な制限酵素(例えば、Nsi I,Hind
III,Sau3A I,Hae III,Xba I,Bal II,Cfr101,Cla I,Taq
I,Pvu II,EcoR I)を用いて切断して得られるDNA断片を
M13mp18またはM13mp19ベクターのマルチリンカー部分に
挿入し、ジデオキシ法(Markland,F.S.& Smith,E.L.,1
971,in The Enzyme,vol.3,ed Boyer,P.D.,Academic Pre
ss,New York,pp,561−608)によりDNA塩基配列を決定
し、KEX2エンドプロテアーゼのcDNAクローン(例えば、
pUC18−KEX2(5.0))を得ることができる。
ば、pYE−KEX2(5.0))を単離し、cDNAの制限酵素地図
を作成する(第5A図参照)。次に、このcDNAの塩基配列
を決定するために、まず種種の制限酵素で切断したcDNA
断片をM13ファージにサブクローニングし、各クローン
のcDNA部分の塩基配列をSanger等の方法(Sanger F.et
al.Proc.Natl.Sci,U.S.A.,34,5463−5467,1977)により
決定する(第5B図参照)。DNA塩基配列の解析の結果、
本発明におけるcDNAクローン(例えば、pUC18−KEX2
(5.0))が含有する塩基配列は、814アミノ酸残基をコ
ードする翻訳領域を有していた(第1図参照)。
べるような特徴を持つ。すなわち、N末端部分(第1
図におけるアミノ酸配列番号1から28)及びC末端に近
い部分(アミノ酸配列番号679から699)に疎水性アミノ
酸に富む領域を有しており、アミノ酸配列番号96から
421にかけて、セリンプロテアーゼであるズブチリシン
(Subtilisin)とよく似たアミノ酸配列を有している
(第6図参照)。ズブチリシンとの相同性よりKEX2エン
ドプロテアーゼはセリンプロテアーゼファミリーの一種
であると考えられる。N末端およびC末端近くに疎水
性アミノ酸に富んだ領域が存在する構造は最近報告され
たα−接合因子及びキラー因子のプロセッシングに関与
していると考えられるKEX1カルボキシペプチダーゼ(Ce
ll,50,573−584,1987)によく似ている。KEX1もKEX2と
同様にゴルジ体に存在すると予想されており、N末端の
疎水性域は粗面小胞体通過に関与しており、C末端近く
の疎水性域はゴルジ体への移行及び位置するのに必要な
膜通過領域であると推定できる(第7図参照)。
コードされているKEX2エンドプロテアーゼを宿主細胞内
で発現させるために発現ベクターを作製する。ここで用
いられるベクターとしては2μm複製起点を有するYEp
ベクター(マルチコピー)とARS1とCEN4を有するYCpベ
クター(シングルコピー)などである。次に、宿主細胞
(宿主細胞は通常遺伝子組換えの行われる微生物、例え
ば大腸菌、枯草菌、酵母等が使用できる。前記のベクタ
ーは酵母の場合を示したが、それぞれの宿主に応じた発
現ベクターを選択すれば大腸菌、枯草菌などを宿主する
ことができる)へ形質転換し、目的とする発現菌〔例え
ば、K16−57C(pYE−KEX2(5.0)〕を得る(第4図参
照)。
ために必要であるのであれば、それを除くことにより可
溶性蛋白となり細胞外に活性を有したまま分泌されるこ
とが期待できるので、様々なC末端側欠損KEX2エンドプ
ロテアーゼ(例えば、KEX2Δ5など)を作製する。発現
株を培養する方法は、通常知られている方法、例えば、
液体培地に菌を接種し、通気、撹はん状態で行う。この
ようにして発現された蛋白質は通常用いられる破砕法
(超音波処理またはフレンチプレス破砕法)で細胞から
可溶性画分または膜画分に、もしくは培養液を遠心分離
することにより培地上清に回収される。
814,1987)に準じて行う。すなわち、カルシウム依存性
エンドプロテアーゼ活性をBoc−Gln−Arg−Arg−MCAを
基質として測定する。
ターでも、YCpベクターにおいて挿入方向が異なったも
のでもkex2変異を相補でき、エンドプロテアーゼ活性も
認められる。シングルコピーベクターでは野性型(例え
ば、R27−7C株)とほぼ同様の活性が認められ、pYEベク
ターではそれより高い活性が認められる。また、完全な
翻訳領域を有するcDNAクローン、例えばKEX2(5.0)をY
Epベクターで発現した場合も高い活性が認められるが、
これらは、遺伝子多重(gene dosage)効果によると考
えられる。また、挿入方向により多少活性の高低が認め
られるが、KEX2(RI)でも活性が挿入方向に関係なく認
められる。また、C末端近くの疎水性領域を除いたもの
(可溶性KEX2エンドプロテアーゼ)は期待通り培地中に
分泌され、カルシウム依存性エンドプロテアーゼ活性を
示す(第3表にC末端側のアミノ酸が欠損したKEX2エン
ドプロテアーゼのkex2変異の相補性及び酵素活性を示
す)。エンドKEX2プロテアーゼ活性はPvu II切断部位付
近までの領域(アミノ酸配列番号1から614)を含んで
いれば該活性を有することが認められる。従って、活性
を示すにはC末端近くの疎水性域は必要ではない。
への分泌性について検討するためには、膜画分と培地上
清におけるKEX2活性を測定すればよい。C末端近くの疎
水性域を持つもの(例えば、KEX2(5.0),KEXΔ3)は
培地中にほとんど活性が認められず、膜画分にその活性
が認められ、疎水性域を持たないもの(例えば、KEX2Δ
5,KEX2(RI−Pvu II))は逆に膜画分での活性は低く、
培地上清に活性が認められる。
要な部位が含まれており、この部位を除くことにより、
培地中に分泌されることを示している。本発明におい
て、「C−末端疎水性域が実質的に欠失した」とは、こ
の膜結合に必要な部位が除去されていることを意味す
る。さらに、培地中に放出されたカルシウム依存性活性
の基質特異性について検討すると、前記KEX2(5.0)の
膜画分と同じ基質特異性を持つことが判明した。すなわ
ち、培地中へ分泌されるようになったC末端近くの疎水
性アミノ酸が欠損したKEX2エンドプロテアーゼは可溶性
であり、KEX2エンドプロテアーゼ本来の性質を保持して
いる酵素である。
をpBR322由来のアンピシリン耐性遺伝子及び複製起点を
有する大腸菌−酵母シャトルベクターであり、以下の方
法で得られる。
照)をEcoR Iで切断後、T4DNAポリメラーゼ及び4dNTPを
用いて粘着末端を満たした後、生じた2つのDNA断片を
リガーゼにより結合し、pYE2201′を得た。このpYE220
1′はpYE2201よりEcoR I切断点が除かれたものである。
(第2図参照。図中のカッコで示したものはEcoR I切断
点が除かれたことを示している。)次に、pYE2201′をS
al Iにより部分的に切断し、前記のごとく粘着末端を満
たした後、結合し、pYE2202を得た。pYE2202はpYE220
1′の一方のSal I切断点が除かれたものである。第2図
のカッコで示した位置の同切断点は除かれたことを示し
ている。次に、pYE2202をHind IIIで部分的に、Sal Iで
完全に切断した。粘着末端をT4DNAポリメラーゼ及び4dN
TPで満たした後、GAP−DH遺伝子を除いた断片を得た。
この断片を10塩基よりなるEcoR Iリンカー(5′−CGGA
ATTCCG−3′)を介して結合し、pYE20を作製した(第
2図)。
8,157−179,1982)由来のARS1、CEN4領域及びYEp13(Br
oach,J.et al,Gene,8,121−133,1979)由来のLEU2遺伝
子をpBR322由来の断片(アンピシリン耐性遺伝子及び複
製起点を持つ)と結合した大腸菌−酵母シャトルベクタ
ーである。まず、YCp19上にあるTRP1遺伝子を不活化す
るために、YCp19をHind IIIで部分分解し、その粘着末
端をT4DNAポリメラーゼ及び4dNTPで満たした後、結合
し、TRP1遺伝子上のHind III切断部位が消失したTRP1遺
伝子不活性化YCp19(H)を得た。次に、YCp19(H)を
Hind IIIとPvu IIで切断後同様に粘着末端を満たし、UR
A3遺伝子が除かれたDNA断片を得た。一方、YEp13をXho
I及びSal Iで切断した後、前記の方法により粘着末端を
満たした2.2kbのLEU2遺伝子を含む断片をEcoR Iリンカ
ー(5′−CGGAATTCCG−3′)と共に混合、結合し、YC
pLeを得た(第3図参照)。これらのpYE20は実施例2に
おいて、YCpLeは実施例4で用いた。
l2 CPU1)の染色体DNAを前記Cryerらの方法に従って分
離した。さらに、前記D.Juliusらの報告に従い、kex2変
異を相補できる3.4kbのEcoR I断片を分離した。すなわ
ち、X2180−1Bの染色体DNAをEcoR Iで分解し、寒天ゲル
電気泳動法により分離し、約3.5kbのDNA断片を含む寒天
ゲルを切り出し電気溶出法(electroelute)により遊離
させ、エタノール沈澱によりDNAを回収した。一方、実
施例1で得られたpYE20をEcoR Iで切断したDNA断片を得
た。この両DNA断片を混合し、T4DNAリガーゼを用いて結
合し、大腸菌DH−1を形質転換した。独立に得られたア
ンピシリン耐性形質転換体約3000クローンを混合し、常
法に従いプラスミドDNAを分離し、X2180−1B染色体DNA
ジーンバンク(RI)を作製した。
有する酵母K16−57C株(MATα leu2 his3 ura3 trpl ke
x2−8)を形質転換した。得られたTrp1+の形質転換体
より5X47株(MATa/MATα his1/+ trp1/+ ura3/+)を
キラー因子感受性株として用い前記WickmerとLeibowitz
の方法によりkex2−8を相補する形質転換体、すなわ
ち、キラー因子産生株の分離を行った。その結果、約20
00個のTrp+形質転換体より4株のキラー因子産生株を得
た。このうち、2つの形質転換体よりSDS−アルカリ法
にてプラスミドDNAを分離し、大腸菌DH−1株を形質転
換した。得られたアンピシリン耐性形質転換体よりプラ
スミドDNA(pYE−KEX2(RI)a)を分離し、再び、K16
−57C株を形質転換した。得られたTrp+形質転換体のキ
ラー産性能を検討したところ、すべてキラー産生株であ
った。すなわち、得られたプラスミドpYE−KEX2(RI)
aはkex2−8を相補するDNA断片を有していると判断し
た。
れた3.4kbの断片をpUC18にサブクローニングした。制限
酵素Hind III及びBal IIを用いての解析の結果、前記D.
Juliusらの報告と一致した。3.4kbのkex2−8変異を相
補するDNAを適当な制限酵素(例えば、Nsi I,Hind III,
Sau3A I,Hae III,Xba I,Bgl II,Cfr101,Cla I,Taq I,Pv
u II,EcoR I)を用いて切断して得られるDNA断片をM13m
p18またはM13mp19ベクターのマルチリンカー部分に挿入
し、ジデオキシ法によりDNA塩基配列を決定した。その
結果715アミノ酸残基をコードする翻訳領域はみられた
が、終止コドンは欠損していた。そこで次に、その下流
域を含むDNA断片の分離を試みた。pYE−KEX2(RI)aを
Bal IIとSal Iで切断し大きい方のDNA断片と、X2180−2
B染色体DNAをSal IとBal IIで切断し前記の方法で得た
約2.6kbのDNA断片を混合し、T4DNAリガーゼで結合して
大腸菌DH−1株を形質転換した。独立に得られたアンピ
シリン耐性形質転換体約3000クローンを混合し、ジーン
バンク(5.0)を得た。
るクローンを前記方法で得た。約2000個のTrp+形質転換
体より5株のキラー因子産生株を得た。このうち、1つ
の形質転換体より前記のごとくプラスミドDNAを回収
し、それを用いて大腸菌DH−1株を形質転換し、アンピ
シリン耐性形質転換体よりプラスミドpYE−KEX2(5.0)
を得た。このプラスミドを再びK16−57C株に導入したと
ころ、得られたTrp+形質転換体はすべてキラー生産能
を示した。pYE−KEX2(5.0)をEcoR Iで部分的に、Sal
Iで完全に分解して得られる5.0kbのDNA断片を、pUC18の
EcoR IおよびSal I部分に導入しpUC18−KEX2(5.0)を
得た。(第4図)。このDNA断片を前記の方法によりDNA
塩基配列を決定したところ、814アミノ酸をコードする
完全な翻訳領域を認めた。なお、pUC18−KEX2(5.0)を
用いて大腸菌DH−1を形質転換して得られたDH−1/pUC1
8−KEX2(0.5)はEscherichis coli SBM298と命名さ
れ、工業技術院微生物工業技術研究所に微工研菌寄第97
96号(FERM P−9796)として寄託されている。
酸、0.7%Yeast Nitrogen Base(Difco社製)、2%デ
キストロース及び30μg/mlのウラシルを含む培地で30℃
18時間培養後、遠心分離により細胞を得た。酵母細胞内
のプロテアーゼ活性は、前記D.Juliusらの方法に従い、
界面活性剤Brij58を用いて細胞を易透過性(Permeabili
zed Cell)にしたものを酵素標品として用い測定した。
−814,1987)に準じて行った。すなわち、20nmolのBoc
−Gln−Arg−Arg−MCAを基質として用い、0.4Mのトリス
塩酸(pH7.0)、0.1%ルブロール、1mM EGTA、1mg/mlペ
プスタチン、1mg/mlベスタチンを含む250μ反応液中
で2mMのCaCl2を加えたものまたは加えないものを37℃で
1時間反応させた後、励起波長380nmでの460nmの蛍光を
蛍光分光光度計を用いて測定した。KEX2産物の活性はCa
Cl2を加えることにより増加した蛍光量として測定し
た。
x2−8変異相補性 実施例2で示したpYE−KEX2(RI)a、及びpYE−KEX2
(5.0)は何れも酵母細胞内では2μmDNAの複製レプリ
コンによりマルチコピープラスミドとなる。そこでシン
グルコピープラスミドでのプロテアーゼ活性及びkex2−
8変異の相補性を検討するために以下に示すYCp型プラ
スミドを作製した。実施例1で得られたYCpLeをEcoR I
により部分分解したもの及びpUC18−KEX2(RI)をEcoR
Iで分解しKEX2遺伝子を含む3.4kb DNA断片を混合、結合
しKEX2遺伝子の挿入方向の異なるYCpLe−KEX2(RI)a
及び、YCpLe−KEX2(RI)bを得た(第8図)。また、
前記3.4kb DNA断片をpYE20のEcoR I切断部位に挿入し、
KEX2遺伝子の方向の異なるpYE−KEX2(RI)a(前記第
4図中と同じもの)とpYE−KEX2(RI)bを得た(第8
図)。
れたpYE−KEX2(5.0)を用いてkex2−8変異株K16−57C
を形質転換した。得られたLEU+またはTRP+形質転換体の
kex2変異相補性を前記のキラー産性能を指標として検討
した。その結果を次の第1表に示す。
べてkex2変異を相補し、キラー因子産性能を有してい
た。pYE−KEX2(RI)b、及びpYE−KEX2(5.0)による
形質転換体のキラー産生量は他と比べ高いものであっ
た。宿主のみではキラー産生能は認められない。
た。第1表における活性は単位菌体あたりの値を示し
た。宿主のみ(KEX2遺伝子は変異したもの)では0.5で
あるのに対し、用いた5種のプラスミドはすべて10倍以
上の値を示し、KEX2エンドプロテアーゼ活性を認めた。
表中、R27−7Cは対照としてKEX2遺伝子の野生型の結果
を示した。前記の2種のキラー活性の高いものは、酵素
活性も高い値を示した。YEp型ベクターを用いた方が相
対的にYCp型ベクターのものより高活性を示した。これ
はコピー数が多いための遺伝子多重効果の結果であると
考えられる。
もかかわらず、両方向とも活性が生じることよりKEX2遺
伝子の活性を示すためにはC末端は重要でないことが強
く示唆された。
末端欠損遺伝子を作製するためには新たに終止コドンを
付加しなければならない。そこでまず、pUC18のHind II
I、Sph I部位に、化学合成法により作製した終止コドン
挿入リンカーを組み入れたpUC18−STOPを作製した。す
なわち、化学合成法により、 のリンカーを作製した。
リンカーと混合しT4DNAリガーゼで結合し、pUC18−STOP
を得た。次に、pUC18−KEX2(RI)をEcoR IとPvu IIで
分解し、3.1kbのKEX2遺伝子を分離した。さらに、pUC18
−STOPをSma IとEcoR Iで分解し、2.6kbのDNA断片を得
た。両DNA断片をT4DNAリガーゼで結合しpUC18−KEX2(R
I−Pvu II)を得た。pUC18−KEX2をHind IIIで分解後、
T4DNAポリメラーゼ及び4dNTPで粘着末端を満たした後、
Bal IIで切断し、0.8kbのDNA断片を分離した。pYE−KEX
2(RI)bをSal Iで切断後、粘着末端を前記と同様に満
たした後、Bal IIで切断し、TRP1遺伝子を含む断片を得
た。両DNA断片を結合し、pYE−KEX2(RI−Pvu II)を得
た(第9図)。このようにして得られたKEX2遺伝子はC
末端より0.6kb欠落し、C末端近くの疎水性両域は除か
れている。
端欠損変異株を作製した。pUC18−KEX2(5.0)をBamH I
で切断後、Bal31エキスヌクレアーゼを用いて分解し、
さらにBal IIで切断、寒天ゲル電気泳動により分離し、
0.5kbから1.4kbのDNA断片を得た。また、pUC18−KEX2
(5.0)をEcoR IとBal IIで切断し、KEX2のN末端領域
を含む2.3kbのDNA断片を得た。これらと、pUC18をEcoR
IとSma Iで分解したものとを混合し、T4DNAリガーゼで
結合し、各種のC末端欠損遺伝子を含むpUC18KEX2Δ1
〜Δ6を得た。次に、各pUC18KEX2Δ1〜Δ6をEco Iと
Sal Iで切断してKEX2遺伝子を含む断片を得た(第10
図)。一方、pYE−KEX2(RI−Pvu II)をEcoR IとSal I
で切断し、KEX2遺伝子が除かれたDNA断片を得た。この
両者を混合し、pYE−KEX2Δ1、Δ2、Δ3、Δ4、Δ
5、Δ6を得た。各々のC末端側の欠損は1.0kb、0.8k
b、0.2kb、0.3kb、0.65kb、0.75kbであった。以上、KEX
2Δ1〜Δ6のC末端はpUC18−STOP(第9図参照)由来
の終始コドンで翻訳は終了するようになっている。
を形質転換した各々の株について、kex2変異の相補性及
びBrij58による易透過性にした細胞を用いたBoc−Gln−
Arg−Arg−MCAを基質としたときの酵素活性を第2表に
示す。
表から明らかなように、C末端よりの欠損が0.65kbまで
のものには酵素活性は認められ、それ以上の欠損を有す
るものは酵素活性は認められなかった。kex2変異の相補
性は酵素活性の有無に相関した。すなわち、0.65kb以上
欠損する場合にはkex2変異の相補性を認めなかった。
(RI−Pvu II)について培養液上清の活性について、膜
結合型の活性と比較検討した。pYE−KEX2(5.0),pYE−
KEX2Δ2,pYE−KEX2Δ3,pYE−KEX2Δ5及びpYE−KEX2(R
I−Pvu II)で形質転換した各K16−57C株を、実施例2
で示した方法で培養した後、遠心分離により細胞と培養
液上清に分けた。上清画分をセントリコン30(アミコン
社製)により15倍に濃縮したものを上清画分の活性測定
用酵素標品として用いた。一方、細胞を0.1Mトリス塩酸
に懸濁し、ガラスビーズを用いて細胞を破砕した。破砕
物を2,000rpm1分間で遠心分離し、ガラスビーズと未破
砕細胞を沈澱させた上清を15,000rpm5分間で遠心分離し
て得られる沈澱を0.1%のルブロール(半井化学薬品
製)で溶解したものを膜画分の活性測定用酵素標品とし
て用いた。その結果を第3表に示す。
KEX2(RI−Pvu II)による形質転換体は膜画分にはほと
んど活性は認められないが培地(上清画分)中には活性
を認めた。一方、pYE−KEX2(5.0)、及びpYE−KEX2Δ
3の場合は逆に培地(上清画分)中にはほとんど活性が
認められないのに対し膜画に多く活性を認めた。pYE−K
EX2Δ2の場合は第2表でも活性が認められず、第3表
の結果もやはり両画分の活性は認められなかった。
り、培地中へ分泌されるKEX2産物が得られることが示さ
れた。また、C末端の疎水性域は細胞内の膜構造体(例
えば、ゴルジ体)に結合するのに重要な機能を有してい
ることが考えられる。
た。実施例7で示したKEX2(RI−Pvu II),KEX2Δ5に
ついては培養上清の濃縮液、KEX2(5.0)については膜
画分を用いて、各種基質の分解性を検討した(試料の調
製方法は実施例7と同じ)。その結果を第4表に示す。
00%として他の基質に対する活性を相対的に示した。第
4表より培地中に分泌された酵素の基質特異性はKEX2
(5.0)の膜画分のものと同様であった。すなわち、可
溶性となったものも本来のKEX2の基質特異性(BBRC,14
4,807−814,1987)を有していた。
ーゼを組換え体細胞により大量に発現、生産させること
ができる。また、C末端の疎水性領域を欠損したKEX2エ
ンドプロテアーゼを製造することができ、この酵素は培
地上清中に分泌され、可溶性であり精製が極めて容易で
ある。この酵素を工業的に製造し、有用な生理活性物質
の生産に用いれば、その製造が容易かつ効率的にでき
る。
伝子のアミノ酸配列及びそれをコードするDNAを示す。 第2−1図〜第2−2図はpYE20の作製方法を示す図で
ある。 第3図は、YCpLeベクターの作製方法を示す図である。 第4−1図〜第4−2図は、kex2遺伝子の分離方法及び
pUC18−KEX2(5.0)の作製方法を示す図である。 第5A図は、KEX2(RI)及びKEX2(5.0)の制限酵素地図
を示す図である。 第5B図は、塩基配列決定の方法(strategy)を示す図で
ある。 第6図は、KEX2エンドプロテアーゼとサブチリシンのア
ミノ酸配列比較を示す図である。図中の番号は、N末端
からのアミノ酸の数を示している。 第7図は、KEX1産物とKEX2産物の構造の比較を示す図で
ある。KEX1はCell,50,573−584(1987)の報告を引用し
た。 第8図は、YCpLe−KEX2(RI)a、YCpLe−KEX2(RI)b
及びpYE−KEX2(RI)a、pYE−KEX2(RI)bの作製方法
を示す図である。図中、(a)及び(b)はKEX2遺伝子
の挿入方向を示す 第9図は、pYE−KEX2(RI−Pvu II)の作製方法を示す
図である。。 第10図は、pYE−KEX2Δ1〜Δ6の作製方法を示す図で
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】次のアミノ酸配列: 中のC−末端の136〜220個のアミノ酸残基が欠失してい
る可溶性KEX2エンドプロテアーゼ。 - 【請求項2】天然のKEX2エンドプロテアーゼの遺伝子の
C−末端が0.65kb以下短縮されている可溶性KEX2エンド
プロテアーゼ。 - 【請求項3】請求項1に記載のアミノ酸配列中1位のア
ミノ酸から614位のアミノ酸までのアミノ酸配列を有す
る、請求項1に記載の可溶性KEX2エンドプロテアーゼ。 - 【請求項4】請求項1に記載のアミノ酸配列中1位のア
ミノ酸からおよそ590位のアミノ酸までのアミノ酸配列
を有する、請求項1に記載の可溶性KEX2エンドプロテア
ーゼ。 - 【請求項5】次の配列: におけるアミノ酸配列中、C−末端の136〜220個のアミ
ノ酸残基が欠失しているアミノ酸配列をコードする、可
溶性KEX2エンドプロテアーゼをコードするDNA。 - 【請求項6】天然のKEX2エンドプロテアーゼの遺伝子の
C−末端が0.65kb以下短縮されている、可溶性KEX2エン
ドプロテアーゼをコードするDNA。 - 【請求項7】請求項5に記載の配列中のヌクレオチド配
列のセンス鎖におけるC−末端の408〜660塩基対が欠失
している、請求項5に記載のDNA。 - 【請求項8】請求項5〜7のいずれか1項に記載のDNA
を含んで成る発現プラスミド。 - 【請求項9】請求項8に記載のプラスミドにより形質転
換された宿主。 - 【請求項10】請求項9に記載の宿主を培養することに
より酵素を生成せしめ、そして該酵素を採取することを
特徴とする、修飾されたKEX2エンドプロテアーゼの製造
方法。 - 【請求項11】生物活性ペプチド又は蛋白質の製造方法
であって、 (1)水性媒体中で、請求項1〜4のいずれか1項に記
載の可溶性KEX2エンドプロテアーゼを、一端又は両端に
該エンドプロテアーゼにより開裂され得るアミノ酸配列
を有する生理活性ペプチド又は蛋白質の前駆体又は融合
蛋白質に作用せしめ;そして (2)反応混合物から生理活性ペプチド又は蛋白質を採
取する; ことを特徴とする方法。 - 【請求項12】前記KEX2エンドプロテアーゼにより開裂
され得るアミノ酸配列がArg−Arg,Lys−Arg又はPro−Ar
gである、請求項11に記載の方法。
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