Способ продукции белка

Способ продукции белка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу секреторной продукции белка, в том числе используемого в промышленных масштабах фермента или биологически активного белка, посредством применения ассимилирующих метанол бактерий.

Предшествующий уровень техники

Метанол представляет собой ферментативное вещество, доступное в большом количестве при низкой стоимости, которое является чрезвычайно ценным в качестве источника углерода. Разработан способ продукции L-аминокислоты при помощи ассимилирующих метанол бактерий с применением в качестве основного источника углерода метанола (патентный документ 1) и способ продукции полисахарида с применением ассимилирующих метанол бактерий (патентный документ 2).

Кроме того, до настоящего времени был известен пример продукции lacZ в бактериальных клетках с применением промотора гена алкогольоксидазы (AOX) путем индукции с метанолом в дрожжах Pichia (непатентный документ 1) и пример секреции апротинина (бычьего панкреатического ингибитора трипсина) в культуральном супернатанте в виде активной формы (непатентный документ 2).

Кроме того, известен пример накопления флуоресцентного белка (GFP) в клетке необлигатной ассимилирующей метанол бактерии Methylobacterium extorquens, которая представляет собой одну из ассимилирующих метанол бактерий (патентный документ 3 и непатентный документ 3). Однако не было известно примера секреции белка вне клеток облигатной ассимилирующей метанол бактерии.

Патентный документ 1: EP 1188822

Патентный документ 2: JP 11-56384 A

Патентный документ 3: WO 2003/046226 A1

Непатентный документ 1: Nucleic Acids Res. 1987 May 11; 15(9): 3859-76.

Непатентный документ 2: J Ind Microbiol. 1991 Apr; 7(3): 197-201.

Непатентный документ 3: FEMS Microbiol Lett. 2000 Dec 15; 193(2): 195-200

Описание изобретения

Объектом настоящего изобретения является способ эффективной секреторной продукции белка, который трудно получать посредством секреторной продукции с применением бактерии Escherichia coli или т.п.

Авторы настоящего изобретения обратили внимание на полученную из ассимилирующих метанол бактерий промоторную и сигнальную последовательности и провели обширные исследования. В результате было обнаружено, что секреторную продукцию белка можно эффективно осуществлять путем культивирования в жидкой среде, содержащей метанол в качестве основного источника углерода, ассимилирующей метанол бактерии с конструкцией ДНК, содержащей функционирующую в ассимилирующей метанол бактерии промоторную последовательность и нуклеотидную последовательность, кодирующую сигнальную последовательность и целевой белок, таким образом, осуществляя настоящее изобретение.

Таким образом, настоящее изобретение относится к следующим объектам.

(1) Способ продукции белка, включающий культивирование ассимилирующей метанол бактерии с конструкцией ДНК, содержащей промоторную последовательность, функционирующую в ассимилирующей метанол бактерии, и нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, включающий сигнальную последовательность и последовательность целевого белка, функционально связанного с промоторной последовательностью, в жидкой среде, содержащей метанол в качестве основного источника углерода, для обеспечения секреции бактериями целевого белка и выделение секретированного целевого белка.

(2) Способ по (1), где функционирующая в ассимилирующей метанол бактерии промоторная последовательность выделена из группы, состоящей из промотора метанолдегидрогеназы, промотора tac, промотора σE и промотора рибосомального белка.

(3) Способ по (1), где промоторная последовательность представляет собой нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 11, 12, 21 или 22.

(4) Способ по любому из (1)-(3), где сигнальная последовательность представляет собой сигнальную последовательность белка, выбранного из метанолдегидрогеназы, фитазы и кислой фосфатазы.

(5) Способ по любому из (1)-(3), где сигнальная последовательность имеет аминокислотную последовательность, выбранную из SEQ ID NO: 18 и SEQ ID NO: 20.

(6) Способ по любому из (1)-(5), где ассимилирующая метанол бактерия представляет собой бактерию, выбранную из группы, состоящей из бактерий, принадлежащих родам Methylophilus, Methylobacillus, Methylophaga, Achromobacter, Pseudomonas, Protaminobacter, Methanomonas, Microcyclus и Methylobacterium.

(7) Способ по любому из (1)-(6), где белок выбран из группы, состоящей из фитазы, интерлейкина, трансглутаминазы, интерферона, инсулина, кислой фосфатазы и пептидсинтазы.

(8) Способ по любому из (1)-(7), где ассимилирующая метанол бактерия представляет собой облигатную ассимилирующую метанол бактерию.

(9) Способ по п.(8), где облигатная ассимилирующая метанол бактерия выбрана из группы, состоящей из бактерий, принадлежащих родам Methylophilus, Methylobacillus и Methylophaga.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Способ продукции по настоящему изобретению включает культивирование ассимилирующей метанол бактерии с конструкцией ДНК, содержащей промоторную последовательность, функционирующую в ассимилирующей метанол бактерии, и нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, включающий сигнальную последовательность и последовательность целевого белка, функционально связанного с промоторной последовательностью, в жидкой среде, содержащей метанол в качестве основного источника углерода, для обеспечения секреции бактерией целевого белка; и выделение секретированного целевого белка. Здесь термин «секретировать» обозначает выделение или высвобождение целевого белка из бактериальных клеток и не включает накопление целевого белка в клетках.

Таким образом, ассимилирующая метанол бактерия продуцирует содержащий сигнальную последовательность и целевой белок полипептид, и затем при расщеплении сигнальной последовательности целевой белок переносят в периплазму, секретируемый, таким образом, из бактериальных клеток. Для получения продукции целевого белка выделяют секретированный белок. Далее продукцию белка обозначают как «секреторная продукция белка» при предоставлении возможности бактерии секретировать белок и выделять белок.

Широко известно, что секреторный белок транслируется в виде препептида или препропептида и превращается в зрелый белок. Таким образом, общеизвестно, что секреторный белок транслируется в виде препептида или препропептида и превращается в зрелый пептид или пропептид гидролизом пребелковой части, а пропептид дополнительно превращают в зрелый белок гидролизом пробелковой части при помощи протеазы. Такую расщепляющую сигнальный пептид протеазу обычно обозначают как сигнальная пептидаза.

В настоящем изобретении целевой белок можно секретировать в виде зрелого белка или пропептида, и в случае если целевой белок секретируется в виде пропептида, пропептид можно превращать в зрелый белок при обработке пропептида соответствующей протеазой после экстракции.

В данном описании термин «сигнальная последовательность» обозначает последовательность, имеющуюся на N-конце предшествующего типа секреторного белка и определяющуюся, когда белок секретируется, и термин «сигнальный пептид» обозначает пептид, состоящий из остатков аминокислот.

В данном описании белок, имеющий пребелковую последовательность и пробелковую часть, таким образом, продукт первичной трансляции можно обозначать как «препробелок», тогда как белок без пребелковой последовательности и имеющий пробелковую часть можно обозначать как «пробелок». Пробелковую часть пробелка можно обозначать как «пробелковая структурная часть» или просто «пробелковая структура», и в данном описании термин «пробелковая структурная часть/пробелковая структура» белка равнозначно применяют с термином «пробелковая часть» белка.

Применяемую в способе продукции по настоящему изобретению бактерию можно получать введением в ассимилирующую метанол бактерию конструкции ДНК, содержащей функционирующую в ассимилирующей метанол бактерии промоторную последовательность и нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, включающий сигнальную последовательность и последовательность целевого белка, функционально связанную с промоторной последовательностью.

В данном случае термин «ассимилирующая метанол бактерия» обозначает бактерию, которая может расти в среде, содержащей метанол в качестве основного источника углерода, и их примеры включают бактерии, принадлежащие родам Methylophilus, Methylobacillus, Methylophaga, Achromobacter, Pseudomonas (JP 45-25273 A), Protaminobacter (JP 49-125590 B), Methanomonas (JP 50-25790 A), Microcyclus (JP 52-18886 A) и Methylobacterium. Среди них предпочтительной является облигатная ассимилирующая метанол бактерия, которая не может расти или может расти незначительно в среде, содержащей глюкозу в виде единственного источника углерода. Конкретные примеры такой бактерии, способной расти в среде, содержащей метанол в качестве источника углерода, но не способной к росту и плохо растущей в среде, содержащей глюкозу в качестве единственного источника углерода, включают бактерии Methylophilus, бактерии Methylobacillus и бактерии Methylophaga. Пример бактерии Methylophilus включает Methylophilus methylotrophus, а примеры бактерии Methylobacillus включают Methylobacillus glycogenes и Methylobacillus flagellatus, а примеры бактерии Methylophaga включают Methylophaga thalassica, Methylophaga marina и Methylophaga alcaliphila (Biology of Methylotrophus; Edited by Israel Goldberg and J.Stefan Roken and published by Butterworth-Heinemann). Кроме того, предпочтительными также являются бактерии, обладающие способностью секретировать метанолдегидрогеназу (MHD) за пределы бактериальных клеток.

Примеры Methylophilus methylotrophus включают штамм AS1 (NCIMB 10515), W3A1 (штамм NCIMB 11348) и штамм ATCC 53528. Штамм AS1 Methylophilus methylotrophus (NCIMB 10515) и W3A1 (штамм NCIMB 11348) доступны в National Collections of Industrial and Marine Bacteria, address: NCIMB Lts., Torry Research Station 135, Abbey Road, Aberdeen AB9 8DG, United Kingdom.

Примеры Methylobacillus glycogenes включают штамм T-11 (NCIMB 11375), штамм ATCC 21371, штамм ATCC 29475, штамм ATR80 (описан в Appl. Microbiol. Biotechnol., (1994), vol.42, p.67-72) и штамм A513, описанный в Appl. Microbiol. Biotechnol., (1994), vol.42, p.67-72). Штамм NCIMB 11375 Methylobacillus glycogenes доступен в National Collections of Industrial and Marine Bacteria, address: NCIMB Lts., Torry Research Station 135, Abbey Road, Aberdeen AB9 8DG, United Kingdom.

Примеры Methylobacillus flagellatus включают штамм ATCC 51484, штамм KT (описан у N.I.Govorukhina et al., Microbiology (Russia) 56 (1987), p.849-854) и штамм VKM B-1610. Штамм VKM B-1610 Methylobacillus flagellatus доступен в ALL-RUSSIAN COLLECTION OF MICROORGANISMS (Russia, 142290, Moscow Region, Pushchino, pr. Nauki, 5 IBPM).

Штамм ATCC 53528 Methylophilus methylotrophus, штамм ATCC 21276 Methylobacillus glycogenes, штамм ATCC 21371, штамм ATCC 29475, штамм ATCC 51484 Methylobacillus flagellatus можно получить в American Type Culture Collection (ATCC) (адрес ATCC, Address: P.O.Box 1549, Manassas, VA 20108, 1, United States of America).

Примеры Methylophaga thalassica включают штамм ATCC 33145 и штамм ATCC 33146. Пример Methylophaga marina включает штамм ATCC 35842. Пример Methylophaga alcaliphila включает ATCCBAA-297™. Штамм ATCC 33145 и штамм ATCC 33146 можно получить в American Type Culture Collection (ATCC) (адрес ATCC, Address: P.O.Box 1549, Manassas, VA 20108, 1, United States of America).

Термин «функционирующий в ассимилирующей метанол бактерии промотор», содержавшийся в конструкции ДНК, введенной в ассимилирующую метанол бактерию, относится к промотору с промоторной активностью в ассимилирующей метанол бактерии, но получение промотора не ограничивается только ассимилирующей метанол бактерией, и может быть получен из другого микроорганизма. Кроме того, «функционирующий в ассимилирующей метанол бактерии промотор» включает индуцируемый метанолом промотор и неиндуцируемый промотор. Примеры индуцируемого метанолом промотора включают промотор гена метанолдегидрогеназы, промотор гена дигидроксиацетонсинтазы и промотор гена формиатдегидрогеназы.

Конкретные примеры функционирующего в ассимилирующей метанол бактерии промотора в качестве неограничивающего примера включают индуцируемый метанолом промотор гена метанолдегидрогеназы (SEQ ID NO: 11), промотор tac, являющийся высокоэкспрессируемым промотором, полученным из Escherichia coli (SEQ ID NO: 12), промотор σE (SEQ ID NO: 21) и промотор рибосомального белка (SEQ ID NO: 22).

Кроме того, промоторная последовательность не ограничена промотором дикого типа и может представлять собой промотор, полученный посредством модификации последовательности дикого типа таким образом, чтобы целевой ген являлся высокоэкспрессированным. Например, последовательность можно получить посредством модификации промоторной последовательности дикого типа так, чтобы иметь замену, делецию, вставку или инсерцию нескольких нуклеотидов при условии, что промотор обладает промоторной активностью в указанных выше бактериях. Кроме того, для увеличения промоторной активности промотор можно модифицировать в -35 области или -10 области или модифицировать посредством изменения длины спейсерной области между -35 областью и -10 областью. Примеры способа модификации -35 и -10 областей включают способ, описанный в EP 1033407, и способ, описанный в Nucleic Acids Res. 1999 Dec 15; 27(24): 4768-74.

Промоторную активность определяют по частоте инициации синтеза РНК. Примеры способа оценки промоторной активности и активные промоторы, которые можно применять по настоящему изобретению, описаны у Goldstein et al. (Procariotic promoters in biotechnology. Biotechnol. Annu. Rev., 1995, 1, 105-128) или др. Кроме того, как описано в WO 00/18935, промотор можно модифицировать в более активный промотор введением нуклеотидной замены нескольких нуклеотидов в промоторной области целевого гена.

В введенной в ассимилирующую метанол бактерию конструкции ДНК нуклеотидная последовательность, кодирующая полипептид, включающий сигнальную последовательность и целевой белок, функционально связана с последовательностью справа от промотора.

«Функционирующая в ассимилирующей метанол бактерии сигнальная последовательность» обозначает последовательность, узнаваемую ассимилирующей метанол бактерией для того, чтобы секретировать целевой белок, в тех случаях, когда она связана с целевым белком.

Сигнальную последовательность можно получать из белка, отличающегося от целевого белка, или содержавшуюся в белке-предшественнике целевого белка. Однако предпочтительно сигнальную последовательность получают из секреторного белка применяемой ассимилирующей метанол бактерии-хозяина. Сигнальная последовательность, которую можно применять по настоящему изобретению, может содержать часть N-концевой аминокислотной последовательности целевого белка вместе с сигнальной последовательностью в белке-предшественнике, из которого получают сигнальную последовательность.

Если источник сигнальной последовательности отличается от последовательности целевого белка, препробелок можно обозначать как «гетерологичный слитый препробелок». Например, если белок представляет собой инсулин, его обозначают как «гетерологичный слитый препроинсулин» в противоположность «препроинсулин» или «проинсулин».

Сигнальная последовательность конкретно не ограничена, если она функционирует в ассимилирующей метанол бактерии, и можно применять сигнальную последовательность, полученную из белка, секретированного из ассимилирующей метанол бактерии, или сигнальную последовательность, полученную из белка, секретированного из других бактерий, дрожжей, растений, животных и т.д. Конкретный пример сигнальной последовательности включает сигнальную последовательность метанолдегидрогеназы (MHD), полученную из Methylophilus methylotrophus (аминокислотная последовательность SEQ ID NO: 18). Кроме того, примеры полученной из другой бактерии сигнальной последовательности включают сигнальную последовательность фитазы, кодируемую геном appA Escherichia coli (аминокислотная последовательность SEQ ID NO: 20) и сигнальную последовательность кислой фосфатазы Morganella morganii (положения от 1 до 20 SEQ ID NO: 26). Нуклеотидные последовательности, кодирующие данные аминокислотные последовательности, показаны на SEQ ID NO: 17, 19 и 25.

Нуклеотидная последовательность, кодирующая сигнальную последовательность, может представлять собой нуклеотидную последовательность, кодирующую сигнальную последовательность дикого типа, или нуклеотидную последовательность, кодирующую сигнальную последовательность дикого типа, можно замещать таким образом, чтобы кодоны последовательности представляли собой кодоны, подходящие для применения ассимилирующей метанол бактерией, секретирующей и продуцирующей белок.

«Целевой белок», который можно секретировать и экстрагировать при помощи способа по настоящему изобретению, конкретно не ограничен, пока его можно секретировать с применением ассимилирующей метанол бактерии, если он связан с сигнальной последовательностью, функционирующей в ассимилирующей метанол бактерии, и включает различные белки, такие как секреторные белки и внутриклеточные белки, полученные из животных, растений и микроорганизмов. Способ по настоящему изобретению можно применять в отношении белка, который не получают при помощи секреторной продукции в грамотрицательной бактерии, такой как бактерия Escherichia. «Целевой белок» предпочтительно представляет собой гетерологичный белок, полученный из источника, отличающегося от ассимилирующей метанол бактерии-хозяина.

В случае, когда секретированный белок применяют как «целевой белок», можно применять белок с последовательностью, полученной удалением из предшественника пребелковой последовательности и пробелковой последовательности, или белок с пробелковой последовательностью. Однако «целевой белок» может представлять собой белок, полученный удалением из предшественника белка, по меньшей мере, одной аминокислоты, формирующей пребелковую часть и пробелковую часть гидролизом пептидной связи, и включает белок с N-концевой областью, полностью соответствующей области природного зрелого белка, белок, имеющий, по меньшей мере, одну дополнительную аминокислоту, полученную из пребелковой части или пробелковой части на N-конце, по сравнению с природным зрелым белком, и белок с аминокислотной последовательностью, более короткой, чем последовательность природного зрелого белка.

Целевой белок, к которому можно применять способ продукции по настоящему изобретению, конкретно не ограничен, и их примеры включают зрелые белки или пробелки указанных далее белков:

Фитаза [EC: 3.1.3.2.3.1.3.26]

Человеческий интерлейкин-2 (IL2: Genbank Accession № ФФЛ26665, зрелый вид IL2: аминокислоты в положениях от 21 до 153)

Белок глутаминаза

Трансглутаминаза (Genbank Accession № AF531437)

Интерферон

Инсулин (JP 07-284394 A)

Кислая фосфатаза

Пептидсинтаза (WO 2004/011653, WO 2004/065610)

Гранулоцитарный стимулирующий фактор (GCSF)

Среди них предпочтительными являются фитаза и кислая фосфатаза, продуцированные в показанных далее примерах.

Фитаза (также обозначаемая как фосфоангидрид-фосфорилаза) представляет собой фермент, гидролизующий фитин (также обозначаемый как инозитол гексакисфосфат или фитиновая кислота), и используется в продуктах питания, сельском хозяйстве и медицинских областях и т.д. В качестве фитазы можно применять нижеследующие. Информацию об аминокислотной последовательности каждой фитазы и кодирующей каждую фитазу нуклеотидной последовательности можно получать со ссылкой на Genbank Accession № каждой фитазы.

Полученная из Escherichia coli фитаза: Genbank Accession № AAC74065 (SEQ ID NO: 16), зрелый белок: аминокислоты в положениях от 23 до 432.

Полученная из плесени фитаза: Genbank Accession № AAU93518, AAU93517 и AAG40885 и BAB40715.

Полученная из Bacillus фитаза: Genbank Accession № AAC38573, AAG17903 и AAL59320.

Полученная из дрожжей фитаза: Genbank Accession № CAB70441.

Полученная из Yersinia фитаза: Genbank Accession № YP_070934.

Полученная из Klebsiella фитаза: Genbank Accession № AAM23271.

Полученная из Xanthomonas фитаза: Genbank Accession № AAM38967.

Полученная из Pseudomonas фитаза: Genbank Accession № AAN77879.

Полученная из грибов фитаза: Genbank Accession № CAC48195, CAC48164 и CAC48234.

Полученная из кукурузы фитаза: Genbank Accession № AAB52233.

Полученная из сои фитаза: Genbank Accession № AAK49438.

Полученная из батата фитаза: Genbank Accession № AAF60315.

Полученная из крыс фитаза: Genbank Accession № AAA42305.

Кислая фосфатаза представляет собой фермент, катализирующий реакцию гидролиза фосфата в кислых условиях (EC 3.1.3.2), и можно применять указанную далее кислую фосфатазу, полученную из Morganella morganii, описанную в WO 96/37603 кислую фосфатазу и их мутантные формы.

Полученная из Morganella morganii кислая фосфатаза: Genbank Accession № AB035805 (SEQ ID NO: 25).

Зрелая форма - аминокислоты в положениях от 21 до 259.

Кодирующий каждый из данных белков ген можно модифицировать в зависимости от применяемого хозяина и/или получить желаемую активность, и такая модификация включает модификацию со вставкой, делецией или заменой, по меньшей мере, одной аминокислоты в кодируемой аминокислотной последовательности. Специалистам в данной области хорошо известна такая общая молекулярно-биологическая технология, включающая способы модификации, способы генного клонирования и способы детекции продуцируемых белков. Например, способы, описанные у Sambrook et al., 2001, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, DNA cloning: A Practical Approach, Volumes I and II (D.N.Glover ed. 1985), F.M.Ausubel et al., (eds), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc. (1994), PCR Technology: Principles and Application for DNA Amplification, H. Erlich, ed., Stockton Pres., etc. В случае гетерологичных белков ген можно модифицировать, чтобы осуществить замену кодонов кодонами, часто применяемыми в микроорганизме для секреторной продукции.

Кодирующий белок ген можно получать при помощи ПЦР или т.п. с применением праймеров, сконструированных на основе известной последовательности. Кроме того, здесь можно применять кодирующий целевой белок ген, полученный выделением из хромосом микроорганизмов, животных, растений и др. посредством гибридизации или т.п. на основе гомологии, и ген, нуклеотидная последовательность которого определена. В качестве альтернативы можно применять полученный химическим синтезом ген, основываясь на известной нуклеотидной последовательности. Информация о последовательности доступна в базе данных, такой как Genbank.

Кроме того, целевой белок может представлять собой белок с заменой, делецией, вставкой или добавлением одной или нескольких аминокислот в одном или нескольких положениях при условии, что он обладает активностью целевого белка. В настоящем изобретении в зависимости от положения остатков аминокислот в третичной структуре или типов белка термин «один или несколько» конкретно обозначает от 1 до 30, предпочтительно от 1 до 20 и более предпочтительно от 1 до 10.

Указанная выше замена в белке представляет собой консервативную замену для сохранения активности белка. Замена является заменой с использованием удаления, по меньшей мере, одного остатка в аминокислотной последовательности и вставки в нее другого остатка. Примеры такой замены аминокислоты, выполняемой для замещения исходной аминокислоты ферментного белка и рассматриваемой в качестве консервативной замены, включают замену Ser или Thr на Ala; замену Gln, His или Lys на Arg; замену Glu, Gln, Lys, His или Asp на Asn; замену Asn, Glu или Gln на Asp; замену Ser или Ala на Cys; замену Asn, Glu, Lys, His, Asp или Arg на Gln; замену Gly, Asn, Gln, Lys или Asp на Glu; замену Pro на Gly; замену Asn, Lys, Gln, Arg или Tyr на His; замену Leu, Met, Val или Phe на Ile; замену Ile, Met, Val или Phe на Leu; замену Asn, Glu, Gln, His или Arg на Lys; замену Ile, Leu, Val или Phe на Met; замену Trp, Tyr, Met, Ile или Leu на Phe; замену Thr или Ala на Ser; замену Ser или Ala на Thr; замену Phe или Tyr на Trp; замену His, Phe или Trp на Tyr и замену Met Ile или Leu на Val.

ДНК, кодирующую белок, в значительной степени идентичный указанному выше белку, можно получать посредством модификации кодирующей такой белок нуклеотидной последовательности, например, при помощи сайт-специфичной мутации так, что аминокислотный остаток в определенном участке замещен, делетирован, вставлен, добавлен или переставлен. Кроме того, указанную выше модифицированную ДНК можно получать посредством традиционно известного мутационного воздействия. Примеры мутационного воздействия включают способ обработки in vitro немутировавшей ДНК гидроксиламином или т.п., способ обработки содержащего немутировавшую ДНК микроорганизма, например, бактерии Escherichia воздействием ультрафиолетового излучения или применением обычно используемого для мутационного воздействия мутагена, такого как N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидин (NTG) или азотистая кислота, способ, искусственно вызывающий случайную ошибку при замещении отношения составляющих дезоксинуклеотидов в реакционном растворе ПЦР из равных отношений (обычных) на неравные отношения, что является способствующей ошибкам ПЦР.

ДНК, кодирующую в значительной степени идентичный белок, можно получать экспрессией ДНК с такой мутацией в подходящей клетке и определять активность продукта, экспрессированного из ДНК.

Кроме того, ДНК, гибридизующуюся с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности гена дикого типа, или с зондом, составляющим его часть, при строгих условиях, и кодирующую белок, обладающий активностью целевого белка, можно получать из ДНК, кодирующей мутировавший белок, или содержащих ДНК клеток. В данном случае термин «строгие условия» относится к условиям, когда образуется так называемый специфический гибрид и не образуется неспецифический гибрид. Трудно четко обозначить условия при помощи числовых значений, но их примеры относительно гибридизации включают условия, когда ДНК с высокой степенью гомологии, например, ДНК с гомологией не менее 70%, предпочтительно степенью гомологии не менее 80%, более предпочтительно степенью гомологии не менее 90%, особенно предпочтительно степенью гомологии не менее 95% гибридизуются друг с другом, а ДНК со степенью гомологии менее 70% не гибридизуются друг с другом; и условия отмывки при обычной саузерн-блот гибридизации, т.е. условия отмывки при температуре 60°C и с солевыми концентрациями 1×SSC, 0,1% SDS, предпочтительно 0,1×SSC, 0,1% SDS.

Указанный выше целевой белок может быть непосредственно связан с сигнальной последовательностью или связан с сигнальной последовательностью опосредованно через линкерную последовательность. В случае содержания линкерной последовательности линкерная последовательность может представлять собой любую последовательность при условии, что она не ингибирует продуктивность полипептида или активность целевого белка, и можно применять, например, последовательность для очистки целевого белка, такую как полигистидин.

Нуклеотидную последовательность, кодирующую содержащий сигнальную последовательность полипептид, и целевой белок можно соответствующим образом получать при связывании кодирующей сигнальную последовательность нуклеотидной последовательности с кодирующей целевой белок нуклеотидной последовательностью при помощи фермента рестрикции или т.п.

Кроме того, в случае применения сигнальной последовательности и целевого белка, полученных из одного белка-предшественника, последовательность, кодирующую белок-предшественник, включающий сигнальную последовательность и целевой белок, можно амплифицировать при помощи ПЦР или т.п. Можно применять различные модифицированные способы ПЦР, и среди них для амплификации предпочтительно применяют перекрестную ПЦР.

Вводимую в ассимилирующую метанол бактерию конструкцию ДНК можно получать путем функционального связывания с промотором нуклеотидной последовательности, кодирующей полипептид, включающий сигнальную последовательность и целевой белок. Фраза «функциональное связывание с промотором нуклеотидной последовательности, кодирующей полипептид, включающий сигнальную последовательность и целевой белок» обозначает, что кодирующая полипептид мРНК транскрибируется при помощи промотора таким образом, что полипептид продуцируется бактерией, когда конструкцию вводят в бактерию.

Нуклеотидная последовательность предпочтительно связана с промотором в области, расположенной непосредственно выше от кодона инициации трансляции в кодирующей полипептид последовательности, таким образом, что она включает 5'-нетранслируемую область, содержащую область инициации транскрипции. 5'-нетранслируемая область может представлять собой 5'-нетранслируемую область последовательности, из которой получают промотор, как, например, 5'-нетранслируемая область гена MDH в случае промотора гена MDH. Кроме того, 5'-нетранслируемая область может представлять собой 5'-нетранслируемую область гена, из которого получают последовательность, кодирующую сигнальную последовательность, как, например, 5'-нетранслируемая область гена фитазы в случае применения сигнальной последовательности фитазы.

Известно, что эффективность трансляции мРНК значительно страдает при замене нескольких нуклеотидов в спейсере между участком связывания рибосомы (RBS) и инициаторным кодоном, конкретно в последовательности, расположенной непосредственно выше от инициаторного кодона в случае применения 5'-нетранслируемой области, и поэтому можно применять включающую подобную модификацию 5'-нетранслируемую область.

Операции для получения подобной конструкции ДНК можно выполнять с применением грамотрицательной бактерии, которую легко генетически модифицировать, такой как бактерия Escherichia, или с применением секретирующего белок микроорганизма.

Для того чтобы модифицировать ассимилирующую метанол бактерию таким образом, чтобы получить указанную выше конструкцию ДНК, можно вводить, например, несущий конструкцию ДНК вектор. Например, ассимилирующую метанол бактерию-хозяина можно трансформировать получением рекомбинантной ДНК при связывании фрагмента кодирующего белок гена с функционирующим в ассимилирующей метанол бактерии вектором, предпочтительно с многокопийным вектором; и введением рекомбинантной ДНК.

Целевой промотор, сигнальную последовательность, белковую последовательность можно получать, например, посредством ПЦР (полимеразной цепной реакции; White T.J. et al., Trends Genet. 5, 185 (1989)) с применением в качестве матрицы хромосомной ДНК животного, растения или микроорганизма, имеющего целевую последовательность. Хромосомную ДНК можно получать из бактерии, применяемой в качестве донора ДНК, например, при помощи способа Saito и Miura (H. Saito and K. Miura, Biochem. Biophys. Acta, 72, 619 (1963), Experiment Manual for Biotechnology, edited by The Society for Biotechnology, Japan, p.97-98, Baifukan Co., Ltd., 1992) или др. Праймеры для ПЦР можно получать на основе последовательностей генов, приведенных в известной базе данных, такой как Genbank, или основываясь на информации относительно области, сохраняющейся между генами, имеющими известные последовательности в другой бактерии или т.п.

Примеры способного к автономной репликации вектора, например, в ассимилирующей метанол бактерии включают плазмиды, способные к автономной репликации, например, в бактерии Methylophilus или Methylobacillus. Их конкретные примеры включают вектор с широким кругом хозяев RSF1010 и его производное, такое как pAYC32 (Chistosterdov, A.Y., Tsygankov, Y.D. Plasmid, 1986, 16, 161-167), pMFY42 (gene, 44, 53 (1990)), pRP301 или pTB70 (Nature, 287, 396, (1980)).

При этом применяемый в примерах данного описания pAYCTER3 является предпочтительным вектором. pAYCTER3 представляет собой плазмиду, полученную делецией области, предшествующей области гена устойчивости к стрептомицину из pAYC32 (strA и strB), и вставкой туда области множественного клонирования из pUC19 и терминатора гена rrnB из E.coli. Таким образом, pAYCTER3 представляет собой высокоэкспрессируемый вектор, не проявляющий устойчивости к стрептомицину, но становится устойчивым к стрептомицину, если в область множественного клонирования в прямом направлении к strA вставить ДНК, содержащую промоторную последовательность.

Чтобы получить рекомбинантную ДНК связыванием конструкции ДНК с вектором, несущим маркер, функционирующий в ассимилирующей метанол бактерии, вектор гидролизуют ферментом рестрикции, пригодным для конца целевого гена. Лигирование обычно выполняют при помощи лигазы, такой как T4 ДНК-лигаза.

Введение полученной, как описано выше, рекомбинантной ДНК в ассимилирующую метанол бактерию можно выполнять описанным способом трансформации. Его примеры включают способ, состоящий из получения компетентной клетки из клетки на стадии пролиферации и введения в нее ДНК (Dubunau and Davidoff-Abelson, J. Mol. Biol., 56, 209 (1971); Duncan, C.H., Wilson, G.A. and Young, F.E., Gene, 1, 153 (1977)), и способ, состоящий из преобразования клетки-хозяина в протопласт или сферопласт, легко воспринимающий рекомбинантную ДНК, и введения рекомбинантной ДНК в бактерию-реципиента ДНК (Chang, S. and Choen, S.N., Molec. Gen. Genet., 168, 111 (1979)).

Кроме того, ассимилирующую метанол бактерию с конструкцией ДНК по настоящему изобретению можно сконструировать введением одной копии или множества копий конструкции ДНК в хромосомную ДНК ассимилирующей метанол бактерии. В хромосомную ДНК ассимилирующей метанол бактерии можно вводить одну копию или множество копий конструкции ДНК по настоящему изобретению посредством гомологичной рекомбинации с применением в качестве мишени последовательности, присутствующей в хромосомной ДНК в многократных копиях, или при помощи случайной вставки в хромосомную ДНК с применением фага или др. В качестве последовательности, присутствующей в хромосомной ДНК в многократных копиях, можно применять транспозон, повторяющуюся последовательность, инвертированный повтор, присутствующий в конце мобильного элемента или т.п. Кроме того, амплификацию с вектором и многократное копирование на хромосоме можно комбинировать с указанной выше модификацией, регулирующей экспрессию последовательности.

Белок можно продуцировать культивированием полученной, как описано выше, ассимилирующей метанол бактерии в жидкой среде, содержащей в качестве источника углерода метанол для предоставления бактерии возможности секретировать целевой белок, а затем выделения секретированного целевого белка.

В данном описании «секреция» белка или пептида означает транспортировку молекулы белка или пептида из бактериальных клеток, которая включает не только случай, когда белок или пептид в результате находится в среде в полностью свободном состоянии, но также случай, когда только его часть находится снаружи бактериальных клеток, а также случай, когда белок или пептид находится в поверхностном слое бактериальных клеток.

В настоящем изобретении целевой белок предпочтительно секретируется в таком объеме, чтобы его собрать из среды или бактериальных клеток.

Ассимилирующую метанол бактерию культивируют в среде, содержащей в качестве источника углерода метанол. Примеры среды, содержащей в качестве источника углерода метанол, включают среду, дополненную от 0,001 до 30% метанола. Среда может содержать отличающийся от метанола источник углерода, такой как сахара, включающие глюкозу, сахарозу, лактозу, галактозу, фруктозу и гидролизат крахмала; спирты, такие как глицерин и сорбит; и органические кислоты, такие как фумаровая кислота, лимонная кислота и янтарная кислота.

В качестве отличающегося от метанола компонента среды можно добавлять компонент среды, такой как источник азота или неорганический ион, применяемый в обычной культуре. Для того чтобы достичь более быстрого роста, если необходимо, можно добавлять органическое меченое питательное вещество, такое как витамин и аминокислота. В качестве источника азота можно применять газообразный аммиак, водный раствор аммиака, соли аммония и т.д. В качестве неорганического иона можно соответственно применять, если необходимо, ион кальция, ион магния, фосфат-ион, ион калия, ион железа и т.д. Например, культивирование можно проводить при pH от 5,0 до 9,0 и от 15°C до 45°C при аэробных условиях, и период культивирования может составлять приблизительно от 1 до 7 суток. Если ассимилирующую метанол бактерию культивируют при таких условиях, целевой белок продуцируется в бактериальных клетках в большом количестве, а затем эффективно секретируется.

В случае применения индуцируемого метанолом промотора, такого как промотор гена MDH, для увеличения продукции полипептида культивирование можно проводить при индуцибельных условиях. Индукцию можно выполнять в соответствии с условиями, как правило, применяемыми для индукции промотора гена MDH. Обычно когда ассимилирующую метанол бактерию культивируют в метаноле, промотор MDH может функционировать без необходимости в специфической индукции.

После культивирования секретированный в среду белок при помощи способа по настоящему изобретению можно выделять и очищать из среды в соответствии с хорошо известным специалисту в данной области способом. Например, белок можно выделять и очищать при помощи удаления бактериальных клеток центрифугированием или т.п. и выполнения известного соответствующ