JP6945902B1 - 翻訳促進剤、翻訳鋳型mRNA、転写鋳型DNA、翻訳鋳型mRNAの生産方法、および、タンパク質の生産方法 - Google Patents
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Abstract
Description
該翻訳促進剤は、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域の5’末端に隣接して連結される5’非翻訳領域としての核酸である第1配列と、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域の3’末端に隣接して連結される3’非翻訳領域としての核酸である第2配列と、
の組合せであり、
第1配列および第2配列は、接合部を形成する相補配列を有する
翻訳促進剤。
(2)第1配列の核酸の長さが3以上である
上記(1)に記載の翻訳促進剤。
(3)第2配列の核酸の長さが20以上である
上記(1)または(2)に記載の翻訳促進剤。
(4)第2配列が接合部より3’側にA(アデニン)が連続するポリA配列を更に含む
上記(1)〜(3)の何れか一つに記載の翻訳促進剤。
(5)第1配列および/または第2配列が、1個以上のステムまたはステムループを含む
上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の翻訳促進剤。
(6)第1配列の接合部より3’側の核酸の数および第2配列の接合部より5’側の核酸の数の和が25以下である
上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の翻訳促進剤。
(7)上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の翻訳促進剤と、
第1配列と第2配列との間に配置される目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域と
を含む翻訳鋳型mRNA。
(8)無細胞タンパク質合成系に用いる転写鋳型DNAであって、
該転写鋳型DNAは、
プロモーター領域と、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域と、
上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の翻訳促進剤と、
を含み、
翻訳促進剤の第1配列はプロモーター領域とコード領域との間に配置され、
翻訳促進剤の第2配列はコード領域の3’末端に隣接して連結されている
転写鋳型DNA。
(9)無細胞タンパク質合成系に用いる翻訳鋳型mRNAの生産方法であって、
細胞の不存在下であってかつ転写鋳型DNAをmRNAに転写するための要素の存在下で上記(8)に記載の転写鋳型DNAを用いて翻訳鋳型mRNAを合成する工程、
を備える、翻訳鋳型mRNAの生産方法。
(10)タンパク質の生産方法であって、
細胞の不存在下であってかつ翻訳鋳型mRNAをタンパク質に翻訳するための要素の存在下で、上記(7)に記載の翻訳鋳型mRNAまたは上記(9)に記載の翻訳鋳型mRNAの生産方法で生産した翻訳鋳型mRNAを用いてタンパク質を合成する工程、
を備える、タンパク質の生産方法。
図1および図2を参照して、翻訳促進剤の実施形態について説明する。図1は、翻訳促進剤の概略を説明する概略図である。図2は翻訳促進剤の接合部の概略を説明する概略図である。翻訳促進剤1は、5’非翻訳領域としての核酸である第1配列2と、3’非翻訳領域としての核酸である第2配列3と、の組合せである。第1配列2は、目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域4の5’末端(startコドン)に隣接して連結される。第2配列3は、目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域4の3’末端(stopコドン)に隣接して連結される。なお、「stopコドン」はアミノ酸に翻訳されないことから3’非翻訳領域として考えられる場合もあるが、本明細書において「第2配列3」には「stopコドン」は含まれない。換言すると、「stopコドン」はコード領域4の配列と規定する。ただし、stopコドンの一部が相補対を形成することを妨げるものではない。第1配列2および第2配列3は、接合部Cを形成する相補配列CSを有する。
図1および図4を参照し、翻訳促進剤1の任意付加的な構成について説明する。図4は、翻訳促進剤1の任意付加的な構成を説明する概略図である。第2配列3は、3’末端側にA(アデニン)が連続するポリA配列3aを更に含んでもよい。ポリA配列3aは、図4(a)に示すように第2配列3の接合部Cの直後に連結してもよいし、図4(b)に示すように接合部Cの後に続く第2配列3の3’末端に連結してもよい。
図1乃至図4を参照して翻訳鋳型mRNAの実施形態について説明する。翻訳鋳型mRNA10は、図1乃至図4に示す翻訳促進剤1の第1配列2と第2配列3との間に目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域4が配置されている。本出願で開示する翻訳促進剤1を含むことで、翻訳鋳型mRNAの5’UTRを短くできる。図示は省略するが、コード領域4はループおよびステムループから選択される1以上の構造を含んでいてもよい。
図5を参照して、転写鋳型DNAの実施形態について説明する。図5は、転写鋳型DNAの概略を説明する概略図である。転写鋳型DNA100は、プロモーター領域5と、目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域4と、翻訳促進剤1(第1配列2および第2配列3、並びに、必要に応じてポリA配列3a)と、を含む。翻訳促進剤1は、既に説明済みであることから、プロモーター領域5とコード領域4について、以下により詳しく説明をする。
無細胞タンパク質合成系のための転写鋳型DNA100の生産方法は、目的タンパク質のコード領域4を含むDNAに対して核酸増幅反応を実施して、転写鋳型DNA100を合成する工程、を備えることができる。転写鋳型DNA100は、例えば、適宜設計したプライマーセットを用いて、目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域4を含むDNAに対して、PCRの核酸増幅反応により得ることができる。
無細胞タンパク質合成系のための翻訳鋳型mRNAの生産方法は、細胞の不存在下であってかつ転写鋳型DNAをmRNAに転写するための要素の存在下で転写鋳型DNA100を用いて翻訳鋳型mRNA10を合成する工程、を備えることができる。より具体的には、転写鋳型DNA100を含むPCR反応液又はベクターに由来する転写鋳型DNA100に対して、転写鋳型DNA100が備えるプロモーター領域5に適合するRNAポリメラーゼおよびRNA合成用の基質(4種類のリボヌクレオシド3リン酸)等を転写反応に必要な成分を含む組成の下で、例えば、約20℃〜60℃、好ましくは、約30℃〜42℃で適当な時間インキュベートすることにより翻訳鋳型mRNA10を得ることができる。なお、上記の例は、転写鋳型DNA100から翻訳鋳型mRNA10を合成する手順を示している。代替的に、mRNAの長さにもよるが、核酸合成により翻訳鋳型mRNA10を直接合成してもよい。
タンパク質の生産方法は、細胞の不存在下であってかつ翻訳鋳型mRNAからタンパク質に翻訳するための要素の存在下で、翻訳鋳型mRNA10を用いてタンパク質を合成する工程、を備えることができる。タンパク質の生産方法は、また、細胞の不存在下であってかつ転写鋳型DNAをmRNAに転写するための要素の存在下で転写鋳型DNA100を用いて翻訳鋳型mRNA10を合成する工程も備えることができる。さらに、タンパク質の生産方法は、目的タンパク質のコード領域4を含むDNAに対して核酸増幅反応を実施して、前記転写鋳型DNA100を合成する工程を備えることもできる。本出願で開示するタンパク質の生産方法は、翻訳促進剤1を含む翻訳鋳型mRNA10、転写鋳型DNA100を用いるために、5’UTRを短くできる。
(1)転写鋳型DNAの構造
図5を参照して、実施例1〜19および比較例1で用いた転写鋳型DNAの概略について説明する。転写鋳型DNAは、図5に示すように、
・5’非翻訳領域(5’UTR):T7プロモーター5+第1配列2
・コード領域4:GFP−His
・3’非翻訳領域(3’UTR):第2配列3(核酸の長さ20個)+ポリA配列3a(Aの長さ15)
から構成されている。
転写鋳型DNAは、実施例1では表3に示される1組のプライマー(フォワード側:FW−1−1A、リバース側:RV)を設計し、転写鋳型DNAをPCRにより作製した。なお、プライマーは、受託合成サービス(ユーロフィンジェノミクス株式会社)により作製した。実施例2〜19のフォワードプライマーは、下記表3のFW−1−1−Aの太字アンダーライン部分(GGGCC)を、それぞれ、表2の実施例2〜19の配列に置き換えたものを使用した。実施例2〜19のリバースプライマーは、実施例1と同様のRVを使用した。比較例1のΩは、フォワードプライマーにFW−Ω(SEQ.ID.25)を用いた以外は実施例1と同様に作製した。
・PCR酵素:東洋紡株式会社 KOD−Plus−Neo
・Thermal Cycler:eppendorf社製 Mastecycler X50s
次に、作製した転写鋳型DNAを用いて、翻訳鋳型mRNAを作製した。転写反応は、NUProtein社製PSS4050の以下の表5に示す反応液を用い、先に作製したPCR反応溶液(転写鋳型DNA含有)2.5μlを用いて、37℃で3時間行った。
次に、以下の組成の翻訳反応液を用いて、16℃のインキュベーターにいれて10時間反応させた。なお、以下の組成のうち、翻訳鋳型mRNAを除いた組成液を調製し、その後、この組成液を室温に戻した後に、翻訳鋳型mRNAを添加して、泡を立てないようにポンピングして、反応させた。Wheat germ extract、および、amino acid mixは、NUProtein社製PSS4050用いた。
実施例1〜19および比較例1で合成されたGFPの蛍光測定を行った。合成されたGFPを含む溶液220μlを試料とし、波長475nmの励起光を照射して、GFPからの蛍光をプレートリーダで測定した(吸収フィルター500−550nm)。プレートリーダには、GloMax(登録商標)プレートリーダ(プロメガ社)を用いた。測定結果を図6に示す。図6は、比較例1のΩの測定値を100とし、実施例1〜19の測定値を比較例1に対する相対値で表したグラフである。
(1)第1配列2単独で接合部Cより3’側(コード領域4側)にステムループSLを形成できること(実施例18および19)、
(2)接合部Cの中にループLを形成できること(実施例19)、
(3)第1配列2および/または第2配列3とコード領域4とが共同することで、mRNAにループLを形成できること(実施例1、3および18)、
を確認した。なお、その他の実施例に関しては2次構造の図示を省略するが、表2に示すように、全ての実施例において第1配列2の5’末端側の5個の核酸配列は同じであり、第2配列3も全ての実施例で同じであることから、接合部Cを形成できることは明らかである。
上記推測を確認するため、接合部Cからstartコドン直前までの第1配列2およびstopコドン直後から接合部Cまでの第2配列3の核酸数の和を変える実験を行った。具体的には、実施例1〜19に記載の第1配列2を表8の10個の核酸配列(SEQ.ID.27)とした。そして、「GGGCC」部分が接合部を形成し、「AAAGA」部分は接合部Cを形成しないように第2配列3を設計した。つまり、第1配列2の接合部Cからstartコドン直前までの核酸(配列A)は5個に固定した。
・実施例20(1−4−A/RV0):配列B=0、配列A+B=5
・実施例21(1−4−A/RV1A):配列B=1、配列A+B=6
・実施例22(1−4−A/RV5A):配列B=5、配列A+B=10
・実施例23(1−4−A/RV10A):配列B=10、配列A+B=15
・実施例24(1−4−A/RV15A):配列B=15、配列A+B=20
・実施例25(1−4−A/RV20A):配列B=20、配列A+B=25
・実施例26(1−4−A/RV30A):配列B=30、配列A+B=35
・実施例27(1−4−A/RV40A):配列B=40、配列A+B=45
・実施例28(1−4−A/RV50A):配列B=50、配列A+B=55
次に、実施例29の第2配列3の3’末端側のポリA配列を除いた実験を行った。実施例30は実施例29のポリA配列を除いた以外は、実施例29と同様である。比較例2は、5’UTRとして特開2003−556626号公報に記載の翻訳促進剤、3’UTRとして国際公開第2016/143799号に記載のpolyA配列を用いた。なお、比較例2の3’UTRはstopコドンの直後にポリA配列が連結しているため、接合部を形成しない。表10にプライマーを示す。実施例30のFWは実施例29と同様である。プライマーが異なる以外は、上記実施例と同様の手順でGFPの蛍光を測定した。
C…接合部、CS…相補配列、L…ループ、SL…ステムループ
Claims (8)
- 翻訳促進剤と、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域と、
を含む翻訳鋳型mRNAであって、
翻訳促進剤は、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域の5’末端に隣接して連結される5’非翻訳領域としての核酸である第1配列と、
目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするコード領域の3’末端に隣接して連結される3’非翻訳領域としての核酸である第2配列と、
の組合せであり、
翻訳鋳型mRNAをMXfoldで解析した際に、第1配列および第2配列は、接合部を形成し、
第1配列の接合部より3’側の核酸の数および第2配列の接合部より5’側の核酸の数の和が25以下である
翻訳鋳型mRNA。 - 第1配列の核酸の長さが3以上である
請求項1に記載の翻訳鋳型mRNA。 - 第2配列の核酸の長さが20以上である
請求項1または2に記載の翻訳鋳型mRNA。 - 第2配列が接合部より3’側にA(アデニン)が連続するポリA配列を更に含む
請求項1〜3の何れか一項に記載の翻訳鋳型mRNA。 - 第1配列および/または第2配列が、1個以上のステムまたはステムループを含む
請求項1〜4の何れか一項に記載の翻訳鋳型mRNA。 - 無細胞タンパク質合成系に用いる転写鋳型DNAであって、
該転写鋳型DNAは、
請求項1〜5の何れか一項に記載の翻訳鋳型mRNAをコードする領域と、
第1配列の5’末端に配置されるプロモーター領域と
を含む、転写鋳型DNA。 - 無細胞タンパク質合成系に用いる翻訳鋳型mRNAの生産方法であって、
細胞の不存在下であってかつ転写鋳型DNAをmRNAに転写するための要素の存在下で請求項6に記載の転写鋳型DNAを用いて翻訳鋳型mRNAを合成する工程、
を備える、翻訳鋳型mRNAの生産方法。 - タンパク質の生産方法であって、
細胞の不存在下であってかつ翻訳鋳型mRNAをタンパク質に翻訳するための要素の存在下で、請求項1〜5の何れか一項に記載の翻訳鋳型mRNAまたは請求項7に記載の翻訳鋳型mRNAの生産方法で生産した翻訳鋳型mRNAを用いてタンパク質を合成する工程、
を備える、タンパク質の生産方法。
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参考資料4の一部を拡大した図, JPN6021015682, ISSN: 0004518309 * |
引用文献1の実施例1の翻訳鋳型MRNAをMFOLDを用いて構造予測した結果, JPN6021015671, ISSN: 0004518302 * |
引用文献1の実施例1の翻訳鋳型MRNAをMXFOLDを用いて構造予測した結果, JPN6021015672, ISSN: 0004518303 * |
引用文献1の実施例3の翻訳鋳型MRNAからFLAG TAGをコードする部分を除いたMRNAをMXFOLDを, JPN6021015676, ISSN: 0004518306 * |
引用文献1の実施例3の翻訳鋳型MRNAをMXFOLDを用いて構造予測した結果, JPN6021015674, ISSN: 0004518304 * |
引用文献1の実施例4の翻訳鋳型MRNAをMXFOLDを用いて構造予測した結果, JPN6021015675, ISSN: 0004518305 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022185664A1 (ja) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | NUProtein株式会社 | 翻訳促進剤、翻訳鋳型mRNA、転写鋳型DNA、翻訳鋳型mRNAの生産方法、および、タンパク質の生産方法 |
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