JPS5974987A - 解糖系酵素支配遺伝子プロモ−タ−利用酵母発現ベクタ−プラスミドおよびその利用方法 - Google Patents

解糖系酵素支配遺伝子プロモ−タ−利用酵母発現ベクタ−プラスミドおよびその利用方法

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JPS5974987A
JPS5974987A JP57184292A JP18429282A JPS5974987A JP S5974987 A JPS5974987 A JP S5974987A JP 57184292 A JP57184292 A JP 57184292A JP 18429282 A JP18429282 A JP 18429282A JP S5974987 A JPS5974987 A JP S5974987A
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yeast
pgk
peptide
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Takehiro Oshima
大島 武博
Masaharu Tanaka
正治 田中
Hiroshi Nakazato
紘 中里
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酵母サツカロマイセスの解糖系酵素の1つであ
る3−ホスホグリセロキナーゼ(以下PGKと略称する
)を支配している遺伝子(オペロン)のプロモーターと
有用な目的ペプチド遺伝子とを結合した酵母菌のベクタ
ーに関する。更に、本発明は上記PGKを支配している
オペロンのプロモーターを利用して、有用な目的ペプチ
ドを高収率で酵母から生産する方法に関する。
これまで遺伝子操作技術を用いて医薬上有用なペプチド
類、例えばソマトスタチン、インスリン、成長ホルモン
、各趣インターフエロン、インフルエンザウイルス並び
に肝炎Bウィルス蛋白、サイモンンα1、β−エンドル
フィン、α−ネオエンドルフィン、セクレチン、ウロキ
ナーゼ、プラスミノ−ゲン活性化物質など多くの物質が
微生物又は動物細胞で作られるようになっている。
これらの多くは宿主として原核細胞(prokaryo
le)である大腸菌を用いているが、近年有核細胞(e
ukaryoute)である酵母を宿主として利用する
ことが注目されている。これは、酵母の培養条件が簡単
であり、***速度が速いこと、安全性が高いこと、特に
サツカロマイセス酵母では遺伝生化学的解析がより多く
なされていることなどの理由による。しかし、酵母にお
ける外来異種ペプチド産生に関する例は少く、α−イン
ターフェロン、HB肝炎表面抗原蛋白、α−ネオエンド
ルフィンにみられる程度である。
一方、外来異種遺伝子、例えば科学的に合成した遺伝子
、mRNAから逆転写酵素によって得られる相補的DN
A(cDNA) 遺伝子、あるいは染色体から適当な処
理によって得られる遺伝子、または酵母内に含まれるが
生産量の少い同種ペプチド遺伝子などを発現させようと
するには、用いる宿主に適したプロモーター領域の存在
が必須である。
プロモーターの良し悪しが目的とするペプチド遺伝子発
現に大きく影響するため、これまで種々のプロモーター
を用いた発現プラスミドベクターの開発が行われてきた
しかしながら、報告されている酵母を宿主とする外来遺
伝子の発現ベクターは、大腸菌を宿主とするベクターに
比べ、目的とする外来遺伝子の発現効率は十分とは言え
ない。発明者らは、酵母サツカロマイセスの解糖系を支
配している酵母である3−ホスホグリセロキナーゼ(P
GK)が酵母菌体で多量に生産されているのに着目し、
この酵素をコードしているオペロンのプロモーター遺伝
子の利用を考え、研究を進めた。この結果、このプロモ
ーターが酵母での異種または同種のペプチドの生産に非
常に有用であることを見出し、このプロモーターの下流
に異種または同種ペプチド遺伝子を結合した酵母菌のベ
クターを作成し、これを用いて酵母の形質転換を行い、
形質転換の行われた酵母を分離解析することにより本発
明を完成した。
ザツカロマイセス酵母のPGK遺伝子は既にHitoz
emanらによりクローニングされている(Hitze
man,R.A.,Clarke,L.,&carbo
n,j.j.Biol、Chem、255:12073
(1980))。彼らによればPGK遺伝子は酵母の核
由来DNAのHind■で切断される約3.1kbのD
NA断片に存在し、その断片はさらにEcoR1で1ケ
所、Sallで2ケ所、Bg1■で1ケ所切断される。
又PGK遺伝子の5′末端付近およびその上流の1部の
塩基配列がDobsonら(Dohson、M.J.e
t al.,NucleicAcids Res.10
:2625〜2637(1982))によって示されて
いる。
また、PGKプロモーターを用いたγ−インターフェロ
ンの酵母での生産に関し第4回GIM(Fourth 
International Symposium o
n Geneticsof Industrial M
icroganisms: June 6−11,19
82,Kyoto,Japan)でGoeddel(G
enentech社)が口頭で発表しているが、詳細な
製造法に関しては開示していない。そこで発明者らは、
以下に述べる方法で独白にPGK遺伝子をクローニング
しPGK遺伝子プロモーターが酵母での同種または異種
ペプチドの生産に有効であることを具体的に示すもので
ある。
以下に本発明により酵母ベクターの作成方法を示す。
まずザツカロマイセス酵母XS16−5c株の核DNA
を制限酵母Hind■で切断する。得られた断片のうち
約3.1kbの長さをもつDNA断片をpBR322の
Hind■切断点にクローニングした酵母の遺伝子ライ
ブラリー(大腸菌)301クローンを得る。次にクロー
ン化された約3.1kbのDNA断片の内EcoRIで
1ケ所、Sa1Iで2ケ所、Bg1llで1ケ所切断さ
れるDNA断片をもつブラスミドを1つ得る。このプラ
スミドをMaxman−Gilbert法(PNAS 
74:560−564(1977))により塩基配列を
決定し、前述のHitzemanらおよびDobson
らの結果との比較することにより目的とするPGK遺伝
子を有することが確認できる。
このようにしてPGK遺伝子が挿入されたプラスミドを
特定の制限酵素で切断し、上記遺伝子を含むDNA断片
を選択マーカーを持つ酵母菌ベクター、好ましくは操作
の便宜上大腸菌−酵母シャトルベクターに挿入する。
次に、このベクター中のPGK遺伝子にある2つのSa
1I切断点のうちN末端側にあるSa1I切断部位に、
読みわく(reading frame)が合うように
、予じめ得ている目的はペプチド遺伝子を含むBamH
IとSa1Iで切断されたDNA断片を挿入する。この
ようにして得たPGK遺伝子および目的ペプチド遺伝子
を含むプラスミドにより酵母を形質転換する。
目的はプチド遺伝子としては外来性異種ペプチド遺伝子
および酵母内のPGK遺伝子以外のペプチド遺伝子(同
種ペプチド遺伝子)の両方を含むものとする。
PGK遺伝子の塩基配列の1部(5′末端付近とその上
流の1部およびアミノ酸配列の270番目から400番
目の配列に担当する塩基配列)がDobsonらにより
示されているが全塩基配列が不明なため、その構造遺伝
子部に同種または異種遺伝子を挿入し目的とするペプチ
ドを得ようとする場合工夫を要す(何故なら読みはじめ
からのframe(reading frame)が合
わなければ目的とするペプチドはえられない)。そこで
PGK遺伝子にある2つのSalI切断点の内N末端に
近い方のSslI切断点(n末端より約240アミノ酸
残基に相当する部位)に、読みわく(reading 
frame)を1つずつずらした3種の目的とする遺伝
子(本発明の実施例ではα−ネオエンドルフィン遺伝子
)をクローニングする。このように読みわくを1つずつ
ずらせば、3種の遺伝子の内1つはPGK遺伝子の読み
はじめからの読みわくが合ったものが得られる筈である
。事実このようにして、発明者らは実施例に示すように
αNEペプチドをPGKペプチドとの雑種蛋白として酵
母内で生産するプラスミドベクター(pYαNE61−
C)を得ており、上記の手法が正しいことが実施されて
いる。このようにして得たプラスミドにより酵母を形質
転換し、これを培養することにより目的ペプチドを生産
することができる。
形質転換された酵母において、PGK遺伝子プロモータ
ーが目的ペプチド遺伝子の発現に非常に優れていること
が認められた。
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明する。
具体的実施例では、目的ペプチド遺伝子としてアルフア
ネオエンドルフィン(αNE)遺伝子を用い、PGKに
プロモーターPGK構造遺伝子−αNE遺伝子のような
配列から、PGK−αNE雑種蛋白質として目的物質(
αNE)を生産する方法を記しているが、PGKプロモ
ーターの位置から適当な塩基配列をおいて目的遺伝子、
例えばインターフェロンのようなペプチドをコードする
遺伝子を付加し目的ペプチドを直接生産させることもで
きる。このようにPCKプロモーターは広く外来遺伝子
の発現並びにアルファネオエンドルフィン以外の異種お
よび同種ペプチドの生産にも活用されうるものである。
実施例 1.PGK遺伝子のクローニング(第1図参照)PGK
遺伝子はすでにHitzemanらによりクローニング
されており(R.A.Hitzeman,L.Clar
keand J.Carbon:J.Biol.Che
m.255 12073,1980)、Hind■で切
断される約3.1kb断片に存在し、ECoR■で1ケ
所、SalIで2ケ所、Bgl■で1ケ所切断される。
又Dobsonらによってもクローニングされ(Nuc
leic Acid Research10、2625
,1982)、塩基配列の一部及びアミノ酸配列の一部
が示されている。そこでHitzemanらの結果を元
にHind■切断フラグメントジーンバンクよりの選択
を試みた。
サツカロマイセス酵母XS16−5C〔cir°〕(S
accharomyces cerevisiaoXS
16−5C:MATa leu 2 his3 trp
1(cir°)、サントリー生物医学研究所保存菌株)
を2lYPD培地(1%酵母エキス、2%ポリペプトン
、2%グルコース)で30℃24時間の培養により得ら
れた菌体を、Cryerらの方法(Metbod in
 CellBiology,Vol.12.39−44
,1975)に従って総DNAを分離した。このDNA
50μgを100単位のHind■を用いて37℃、2
時間加温することにより切断した。反応液を0.8%ア
ガロースゲル電気泳動により分離し、2.9kbから3
.2kbに相当するDNA断片を得た。一方、0.5μ
gのpBR322をHind■1単位を用いてTA緩衝
液中で37℃1時間反応させることにより切断した。
次にこの両DNAを20μlのT4DNAリガーゼ緩衝
液に溶解し、2単位のT4DNAリガーゼを加え、15
℃18時間反応させた。この反応液を供与DNAとして
常法に従いE.coli JA221に形質転換しアン
ピシリン耐性クローンを得た。
そのうちテトラサイクリンに対して感受性のあるクロー
ンを301選び、そのプラスミッドDNAの解析をアル
カリ変性法(Nucleic Acid Resear
ch7.6.1979)により検討した。Hitzem
anらの結果によるとPGK遺伝子を含む約3.1kb
の断片にはEcoRI(1ケ所)SalI(2ケ所)B
glll(1ヶ所)の切断点が存在する。
301クローンについて検耐した結果、上記の制限酵素
切断部位を有するプラスミドを持つクローンが1つ得ら
れた。このクローンのプラスミドをpYpgk301と
命名した。
このpYpgk301上にあるPGK遺伝子の上流に相
当する部分をMaxam−Gilbert法に従って塩
基配列を決定し、Dobsonらにより報告されている
PGK遺伝子の上流部分の塩基配列と比較検討し、pY
pgk301はPGK遺伝子を持つことを確認した。こ
のpYpgk301によって形質転換された大腸菌K−
12株はE,coli SBM 152と命名し工業技
術院微生物工業研究所(微工研)に寄託し寄託番号FE
RM P−6763を得ている。
2. pYE237プラスミドベクターの作製pYE2
37 ベクターは特許昭56−167615号に開示さ
れたpYE227ベクターからSal■切断点を消失さ
せたプラスミドであり、次のように作製された。
5μgのpYE227を10単位のSalIを用いTA
緩衝液中での37℃1.5時間反応させ切断した。
続いて65℃で加熱することによりSalIを失活させ
た後、4種のdNTPを0.3mM、2−メルカプトエ
クノールを80mMとなる様に加え、1単位のT4DN
Aポリメラーゼを用いて37℃30分間反応させ、Sa
lI切断で生じた粘着末端を消失させた。反応終了後フ
エノール抽出を1回行つた後、2容のエタノールでDN
Aを沈殿させた。
dna沈殿物を20μlのT4DNAリガ−ゼ緩衝液に
溶解後、5単位のT4DNAリガーゼを用い15℃18
時間反応させることにより結合させた。
反応液を供与DNAとして常法に従いE,coliJA
221に形質転換し、アンピシリン耐性クローンを得た
。これらのクローンよりDNAを分離し解析し、pYE
227よりSalIの切断部位の消失したpYE237
を得た。
3。pYE1301酵母−大腸菌シャトルベクターの作
製(第2図参照) 5μgのpYE237を20単位のHind■を用い切
断したものとpYpgk301 5μgを20単位のH
ind■を用いて切断後、寒天電気泳動法により3.1
kbのDNAフラグメント(PGK遺伝子)を分離・精
製そた物を20μlのDNAリガーゼ緩衝液に溶解し、
1単位のT4DNAリガーゼを加え15℃、16時間反
応させた。この反応液10μlを0.3mlのCaCl
2処理したE.coliTA221に加え形質転換を行
った。形質転換体より常法に従いプラスミドDNAを分
離解析しpYE1302を得た。
このプラスミドベクターpYE1301によってサツカ
ロマイセス酵母XS16−5C株を形質転換し、形質転
換体をSaccharomyces cerevisi
aeSBM331と命名し、微工研に寄託した。
(寄託番号:FERM P−6767)4 αNE遺伝
子を挿入したプラスミドベクターpYENE61cの作
製(第2図参照)5μgの、pYE1301を20単位
のBamHI、20単位のSalIで3つの断片に切断
し寒天電気泳動にて分離後、一番大きい断片を寒天より
溶出させ精製した。一方αNE遺伝子を含む断片はpα
NE−SalI−a,−b,−cそれぞれ50μgを1
00単位のBamHI、100単位のSalIを用いて
切断後、5%ポリアクリルアミドゲルによる電気泳動法
により分離し、αNE遺伝子を含むDNA断片(それぞ
れ48塩基対、49塩基対、50塩基対に相当するDN
A断片)をそれぞれ分離し、精製した3種のαNE遺伝
子を含むDNA断片およびそれぞれ先のpYE1301
のHind■断片を20μlのDNAリガーゼ緩衝液に
溶解し2単位のT4DNAリガーゼを加え15℃16時
間反応させた。この反応液10μlを0.3mlのCa
Cl2処理したE.Coli JA221に加え形質転
換を行った。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を分離し解析し、pYαNE61−a
、−b、−cを得た。
以上得られたプラスミドpYE1301,pYαNE6
1−a,−b,−cをBeggs.J.D.Natur
e,Vol.275、104(1978)に記載の方法
に従って酵母(Saccharoyces cerev
isiae XS16−5C)に形質転換した。得られ
た形質転換体をYPD(1%イーストエキス、2%ポリ
ペプトン、2%グルコース)培地で30℃、24時間振
とう培養後、遠心分離により菌体を回収した。1mlの
培養液から得られた菌体に0.5mlの冷アセトンを加
え、−20℃で1〜24時間放置した後、アセトンを真
空下で除いた。この様にして得られた乾燥菌体を5mg
/mlの臭化シアンを含む70%ギ酸溶液に懸濁し、2
4時間暗所で反応させた。この試料を凍結乾燥後0.1
mlの0.1N酢酸でαNE溶出させ0.1mlの1.
3Mのトリス塩酸緩衝液で中和後ラジオイムノアツセイ
(RIA)の試料とした。RIAはN.Minamin
o et al.BBRC Vol 102 226(
1981)に記載の方法に準じて行った。
その結果を表1に示した。pYαNE6.1−cに高い
αNE生産性が見られた。pYαNE61−a,−bは
対照としたαNE遺伝子を含まないpYE1301と同
じ程度のラジオイムノ反応性であった。従って読みわく
は、pαNE−Sal■−cのものがPGKのこのSa
lI切断部位と合っていることが判明した。pYαNE
61−cのαNE生産性は単細胞あたり約200万分子
生産した。これは別途行ったGAP−DH遺伝子を用い
た場合とほぼ同程の生産性であった。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はPGK遺伝子を含みαNE遺伝子を組
込んだプラスミドの構成法を示す図である。 第1図はPGK遺伝子のクローニングを示す。 第2図はPGK遺伝子を含みαNE遺伝子を組込んだプ
ラスミドの構成法を示す。 第3図はPGK遺伝子の3’末端非翻訳部位が付加され
たプラスミドの構成法を示す。 特許出願人 サントリー株式会社 代理人 弁理士 湯 浅 恭 三 (外4名) 手続補正書 昭和58年10月19日 特許庁長官 若杉和夫殿 1.事件の表示 昭和57年特許願第184292号 2発明の名称 解糖系酵素支配遺伝子プロモーター利用酵母発現ベクタ
ープラスミドおよびその利用方法3補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名称 (190)サントリー株式会社 4代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目2番1番   新大
手町ビル206号室(電話270−6641〜6)氏名
 (2770)弁理士 湯浅恭三 5補正の対象 明細書の〔発明の詳細な説明〕と〔図面の簡単な説明〕
の欄図面の第2図と第3図 6補止の内容 (1)明細書の記載を下記の通り訂正する。 頁    行    補正前      補正後6  
4〜5   前述の・・・    (削除)     
    および 7  5〜6   およびアミノ酸   (削除)  
       配列・・・・に          相当する塩基配          列   10〜11  読みはじめから   よみはじめか
らの         のframe    読みわく
13   5   Hind■     Hind■ 
   13   TA■       JA22114
   2   pYαNE61c  pYαNE61c
    18   E.Coli    E.coli
17 8〜9   第3図は・・・   (削除)  
       を示す。 (2)図面中第3図を削除し、第2図を添付図面の通り
訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)3−ホスホグリセロキナーゼを支配している遺伝子
    のプロモーターを含み、目的ペプチド遺伝子を酵母中で
    発現させるプラスミド。 2)3−ホスホグリセロキナーゼを支配している遺伝子
    のプロモーターと目的ペプチド遺伝子とを含むプラスミ
    ドを作製し、このプラスミドにより形質転換された酵似
    を培養することにより目的ペプチドを生産する方法。
JP57184292A 1982-10-20 1982-10-20 解糖系酵素支配遺伝子プロモ−タ−利用酵母発現ベクタ−プラスミドおよびその利用方法 Pending JPS5974987A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60248181A (ja) * 1984-05-23 1985-12-07 Shiseido Co Ltd 酵母発現ベクタ−

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60248181A (ja) * 1984-05-23 1985-12-07 Shiseido Co Ltd 酵母発現ベクタ−
JPH0249715B2 (ja) * 1984-05-23 1990-10-31 Shiseido Co Ltd

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