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JP2006111572A - Chaperonin-protein complex, method for producing the same, and method for producing the target protein - Google Patents

Chaperonin-protein complex, method for producing the same, and method for producing the target protein Download PDF

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JP2006111572A
JP2006111572A JP2004300595A JP2004300595A JP2006111572A JP 2006111572 A JP2006111572 A JP 2006111572A JP 2004300595 A JP2004300595 A JP 2004300595A JP 2004300595 A JP2004300595 A JP 2004300595A JP 2006111572 A JP2006111572 A JP 2006111572A
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chaperonin
protein
subunit
protein complex
target protein
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Application number
JP2004300595A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Hata
純一 秦
Masahiro Furuya
昌弘 古谷
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】 製造が容易であり、かつ天然のものよりも安定した複合体構造を保つことができるシャペロニン−タンパク質複合体を提供する。
【解決手段】 複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体において、前記複数のシャペロニンサブユニットの一部と目的タンパク質とが融合タンパク質を形成しており、前記融合タンパク質は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結されたものであり、前記複数のシャペロニンサブユニットの残余は目的タンパク質とも他のシャペロニンサブユニットともペプチド結合を介して連結されていない単独のシャペロニンサブユニットであり、前記融合タンパク質と前記単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合していることを特徴とするシャペロニン−タンパク質複合体。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chaperonin-protein complex that can be easily produced and can maintain a complex structure more stable than a natural one.
In the chaperonin-protein complex formed by assembling a plurality of chaperonin subunits and a target protein, a part of the plurality of chaperonin subunits and a target protein form a fusion protein, and the fusion protein Is a combination of one chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and the target protein via a peptide bond, and the remainder of the plurality of chaperonin subunits is a peptide bond with the target protein and other chaperonin subunits. A chaperonin-protein complex, which is a single chaperonin subunit that is not linked via a non-covalent association of the fusion protein and the single chaperonin subunit.
[Selection] Figure 1

Description

本発明はシャペロニン−タンパク質複合体及びその製造方法、並びに目的タンパク質の製造方法に関し、さらに詳細には、シャペロニンサブユニットと目的タンパク質との融合タンパク質と、単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合しているシャペロニン−タンパク質複合体及びその製造方法、並びに該シャペロニン−タンパク質複合体を使用する目的タンパク質の製造方法に関する。   The present invention relates to a chaperonin-protein complex, a method for producing the same, and a method for producing a target protein. More specifically, a fusion protein of a chaperonin subunit and a target protein and a single chaperonin subunit are noncovalently bonded. The present invention relates to an associated chaperonin-protein complex, a method for producing the same, and a method for producing a target protein using the chaperonin-protein complex.

組換え体によって目的タンパク質を大量生産する技術は、バイオテクノロジー分野における基本技術の一つである。この技術には、バクテリアや酵母等の微生物、あるいは動物細胞や植物細胞等の高等生物由来の細胞等が宿主細胞として用いられている。このうち、バクテリアを宿主細胞とする組換え体は、動物細胞等に比べてその増殖速度が格段に大きくかつ培養が容易であるので、工業スケールのタンパク質生産に好んで用いられている。   A technique for mass-producing a target protein using a recombinant is one of basic techniques in the biotechnology field. In this technique, microorganisms such as bacteria and yeast, or cells derived from higher organisms such as animal cells and plant cells are used as host cells. Among these, recombinants using bacteria as host cells are favorably used for industrial-scale protein production because their growth rate is markedly greater than that of animal cells and culturing is easy.

しかしながら、組換え体によって目的タンパク質を生産する場合は、以下のような問題が常に付随する。一つの例は、その目的タンパク質が宿主細胞に対して毒性を示すものである場合である。このときは、その目的タンパク質の遺伝子発現が抑制されたり、組換え体の増殖が阻害されたりして、結果的に目的タンパク質がほとんど得られないことがある。また他の例は、合成された目的タンパク質が宿主細胞由来のプロテアーゼの攻撃を受けて分解され、結果的にほとんど目的タンパク質が得られないことがある。さらに他の例は、合成された目的タンパク質が宿主細胞内で正しく折り畳まれず、正しい立体構造を有しない異常型タンパク質としてしか得られないことがある。特に、組換えタンパク質が正しく折り畳まれない場合は、不溶性の凝集体(インクルージョンボディ)を形成することが多い。そして、いったん封入体となった異常型タンパク質を折り畳み直して正しい立体構造に戻すことは困難な作業であり、成功しないことが多い。   However, the following problems are always accompanied when the target protein is produced by a recombinant. One example is when the target protein is toxic to the host cell. In this case, gene expression of the target protein may be suppressed or proliferation of the recombinant may be inhibited, and as a result, the target protein may be hardly obtained. In another example, the synthesized target protein may be degraded by the attack of a host cell-derived protease, resulting in almost no target protein being obtained. In yet another example, the synthesized target protein may not be correctly folded in the host cell, and may only be obtained as an abnormal protein that does not have the correct three-dimensional structure. In particular, when the recombinant protein is not correctly folded, insoluble aggregates (inclusion bodies) are often formed. And, it is difficult to refold the abnormal protein that has once become an inclusion body to return it to the correct three-dimensional structure, and it is often unsuccessful.

上記した問題を解決する方法として、分子シャペロンの一種であるシャペロニンを利用する方法が知られている。シャペロニンは、バクテリアの細胞質、真核細胞のミトコンドリア、葉緑体に多量に存在している分子シャペロンの一種であり、タンパク質の折り畳みを促進する活性やタンパク質の変性を阻止する活性を有している。シャペロニンの多くは熱ショック等のストレスによって誘導される熱ショックタンパク質(ヒートショックプロテイン)であることが知られている。   As a method for solving the above problems, a method using chaperonin, which is a kind of molecular chaperone, is known. Chaperonin is a type of molecular chaperone that is abundant in bacterial cytoplasm, eukaryotic mitochondria, and chloroplasts, and has the activity of promoting protein folding and blocking protein denaturation. . Many of chaperonins are known to be heat shock proteins (heat shock proteins) induced by stress such as heat shock.

シャペロニンは、分子量約6万のサブユニット(シャペロニンサブユニット)7〜9個からなるリング状構造体が2個重なった、総分子量80万〜100万程度のシリンダー状の巨大な複合タンパク質である。シャペロニンはそのリング状構造体の内部に空洞を有しており、その空洞内に折り畳み途中のタンパク質や変性したタンパク質を一時的に収納して複合体(以下、「シャペロニン−タンパク質複合体」という。)を形成する。そして、空洞内で収納したタンパク質を正しく折り畳み、続いて空洞から正しく折り畳まれたタンパク質を放出することが知られている。   Chaperonin is a large cylinder-like complex protein having a total molecular weight of about 800,000 to 1,000,000, in which two ring-shaped structures composed of 7 to 9 subunits having a molecular weight of about 60,000 (chaperonin subunits) overlap. The chaperonin has a cavity inside the ring-shaped structure, and a protein (hereinafter referred to as “chaperonin-protein complex”) in which the protein being folded or denatured is temporarily stored in the cavity. ). And it is known that the protein accommodated in the cavity is correctly folded, and then the correctly folded protein is released from the cavity.

大腸菌由来のシャペロニンであるGroELを例にとると、GroELはGroELサブユニット7個からなるリング状構造体が2個重なった構造を有しており、計14個のGroELサブユニットから形成されている(図10)。GroELのリング状構造体内部の空洞は、内径4.5nm、高さ14.6nmの大きさであり、これはちょうど60kDaの球状タンパク質が収まる大きさである。GroELはその空洞内に様々のタンパク質
を収納して、シャペロニン−タンパク質複合体を形成することができる。そして、その空洞内に収納されたタンパク質は正しく折り畳まれ、その後、空洞から放出される。
Taking GroEL, which is a chaperonin derived from Escherichia coli as an example, GroEL has a structure in which two ring-shaped structures consisting of seven GroEL subunits are overlapped, and is formed from a total of 14 GroEL subunits. (FIG. 10). The cavity inside the GroEL ring-shaped structure has an inner diameter of 4.5 nm and a height of 14.6 nm, which is just large enough to accommodate a 60 kDa globular protein. GroEL can accommodate various proteins in its cavity to form a chaperonin-protein complex. And the protein stored in the cavity is correctly folded and then released from the cavity.

このようなシャペロニンの作用を利用して、目的タンパク質を正しく折り畳み、正しい立体構造をもつ正常型タンパク質として取得する試みがある。すなわち、目的タンパク質とシャペロニンを接触させてシャペロニン−タンパク質複合体を形成させ、シャペロニンの作用によって目的タンパク質を正しく折り畳み、目的タンパク質を正しい立体構造をもつ正常型タンパク質として取得する試みである。例えば、シャペロニンと目的タンパク質を同一宿主内で共発現させ、目的タンパク質を正常型タンパク質として取得できる場合がある。   There is an attempt to obtain a normal protein having a correct three-dimensional structure by correctly folding the target protein by utilizing such action of chaperonin. That is, the target protein and chaperonin are contacted to form a chaperonin-protein complex, the target protein is correctly folded by the action of the chaperonin, and the target protein is obtained as a normal protein having a correct three-dimensional structure. For example, chaperonin and the target protein may be co-expressed in the same host, and the target protein may be obtained as a normal protein.

このシャペロニン−タンパク質複合体は、格納したタンパク質を正しく折り畳む作用の他に、そのタンパク質をプロテアーゼの攻撃から守る作用を有する。さらに、格納したタンパク質が宿主細胞に毒性を示すものであっても、シャペロニン−タンパク質複合体の形であればその毒性は抑えられる。これらの現象は、シャペロニン−タンパク質複合体においては、そのタンパク質がシャペロニンの空洞内に収まっており、外部に露出していないためと考えられる。   This chaperonin-protein complex has an action of protecting the protein from protease attack in addition to the action of correctly folding the stored protein. Furthermore, even if the stored protein is toxic to the host cell, its toxicity can be suppressed if it is in the form of a chaperonin-protein complex. These phenomena are thought to be because in the chaperonin-protein complex, the protein is contained in the cavity of the chaperonin and is not exposed to the outside.

上記したシャペロニン−タンパク質複合体は天然に存在するものであるが、一方で、シャペロニンと目的タンパク質との融合タンパク質によってもシャペロニン−タンパク質複合体を形成させることができる。例えば、特許文献1及び特許文献2には、GroELサブユニットと目的タンパク質とが(7:1)、(4:1)又は(7:2)の数比で連結された融合タンパク質を取得し、これらの融合タンパク質のみによってシャペロニン−タンパク質複合体が形成された旨が記載されている。   The chaperonin-protein complex described above exists in nature, but a chaperonin-protein complex can also be formed by a fusion protein of a chaperonin and a target protein. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 obtain a fusion protein in which a GroEL subunit and a target protein are linked at a number ratio of (7: 1), (4: 1) or (7: 2), It is described that a chaperonin-protein complex was formed only by these fusion proteins.

特開2004−24095号公報JP 2004-24095 A 特開2004−81199号公報JP 2004-81199 A

しかし、天然型のシャペロニンは、目的タンパク質の構造および分子量によって、空洞内に安定にタンパク質を収納することができないことがある。例えば、大腸菌内に存在する全タンパク質のうち天然型のシャペロニンに格納されうるタンパク質の割合は、20〜30%にすぎないと言われている。   However, natural chaperonins may not be able to stably store proteins in cavities depending on the structure and molecular weight of the target protein. For example, it is said that the ratio of proteins that can be stored in natural chaperonin out of all proteins present in E. coli is only 20-30%.

一方、該融合タンパク質のみでシャペロニン−タンパク質複合体を形成させる場合は、該融合タンパク質は天然には存在しないので、該融合タンパク質をコードする融合遺伝子を構築する必要がある。そして、その融合遺伝子を適当な発現ベクターに組込み、該発現ベクターを適当な宿主に導入し、宿主内で融合遺伝子を発現させる必要がある。この際、組込まれる融合遺伝子のサイズが大きいほどその発現ベクターのサイズも大きくなるが、一般に、プラスミド等の発現ベクターはそのサイズが大きいほど宿主内で不安定になり、種々の問題が引き起こされることがある。例えば、発現ベクター自身の複製がうまく行われなくなったり、相同組換えを起こして組込まれたDNAが脱落することがあり、結果的にシャペロニン−タンパク質複合体が十分に生産されなくなる。宿主細胞が大腸菌の場合を例にとると、大腸菌の細胞内で安定に保持されるプラスミドの大きさは、その上限が10万塩基対程度である。ところが、上記した融合タンパク質の分子量は複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質を合わせた分子量であるので、それをコードする融合遺伝子のサイズは大きく、該融合遺伝子が組込まれたプラスミドベクターのサイズは10万塩基対をはるかに超える。したがって、大腸菌に該融合遺伝子が組込まれたプラスミドベクターを保持させることは、プラスミドベクターの安定性の点でなお問題が残り、シャペ
ロニン−タンパク質複合体の生産性に支障をきたす恐れがある。
On the other hand, when a chaperonin-protein complex is formed only with the fusion protein, the fusion protein does not exist in nature, and therefore, it is necessary to construct a fusion gene encoding the fusion protein. Then, it is necessary to incorporate the fusion gene into an appropriate expression vector, introduce the expression vector into an appropriate host, and express the fusion gene in the host. At this time, the larger the size of the fusion gene to be incorporated, the larger the size of the expression vector. In general, however, the larger the size of an expression vector such as a plasmid, the more unstable the host will cause various problems. There is. For example, replication of the expression vector itself may not be performed successfully, or DNA that has been integrated through homologous recombination may be lost, resulting in insufficient production of the chaperonin-protein complex. Taking the case where the host cell is Escherichia coli as an example, the upper limit of the size of the plasmid stably retained in the Escherichia coli cell is about 100,000 base pairs. However, since the molecular weight of the above-mentioned fusion protein is the molecular weight of a plurality of chaperonin subunits and the target protein, the size of the fusion gene encoding it is large, and the size of the plasmid vector incorporating the fusion gene is 100,000. Much more than base pairs. Therefore, holding a plasmid vector in which the fusion gene is incorporated in E. coli still has problems in terms of the stability of the plasmid vector, which may hinder the productivity of the chaperonin-protein complex.

以上より、目的タンパク質を空洞内により安定的に収納でき、一方で生産性にも優れるシャペロニン−タンパク質複合体が求められている。   From the above, a chaperonin-protein complex that can stably store a target protein in a cavity and is also excellent in productivity is desired.

上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体において、前記複数のシャペロニンサブユニットの一部と目的タンパク質とが融合タンパク質を形成しており、前記融合タンパク質は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結されたものであり、前記複数のシャペロニンサブユニットの残余は目的タンパク質とも他のシャペロニンサブユニットともペプチド結合を介して連結されていない単独のシャペロニンサブユニットであり、前記融合タンパク質と前記単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合していることを特徴とするシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problem is a chaperonin-protein complex in which a plurality of chaperonin subunits and a target protein are aggregated, and a part of the plurality of chaperonin subunits and a target protein. Form a fusion protein, wherein the fusion protein comprises one chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and the target protein linked via a peptide bond, and the plurality of chaperonin subunits The remainder is a single chaperonin subunit that is not linked to the target protein and other chaperonin subunits via peptide bonds, and the fusion protein and the single chaperonin subunit are associated non-covalently. Chaperoni featuring - it is a protein complex.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は、複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるものであり、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質と、単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合している。このうち、該融合タンパク質内においては目的タンパク質とシャペロニンサブユニット間、及び各シャペロニンサブユニット間(シャペロニンサブユニットが複数の場合)は共有結合で強固に連結されている。一方、単独のシャペロニンサブユニットは融合タンパク質とも他の単独のシャペロニンサブユニットとも共有結合では連結されていない。すなわち、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、共有結合と非共有結合が混在した様式で目的タンパク質と複数のシャペロニンサブユニットが集合し、複合体を形成している。かかる構成により、融合タンパク質の分子量がある程度抑えられてその遺伝子発現が容易になり、すなわち製造が容易であり、一方で、天然のシャペロニン−タンパク質複合体よりも安定した複合体構造を保つことができる。   The chaperonin-protein complex of the present invention is formed by aggregating a plurality of chaperonin subunits and a target protein, and one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein are bonded via peptide bonds. The linked fusion protein and a single chaperonin subunit are associated non-covalently. Among these, in the fusion protein, the target protein and chaperonin subunits and between each chaperonin subunit (when there are a plurality of chaperonin subunits) are firmly linked by covalent bonds. On the other hand, a single chaperonin subunit is not covalently linked to the fusion protein or to another single chaperonin subunit. That is, in the chaperonin-protein complex of the present invention, the target protein and a plurality of chaperonin subunits are assembled in a manner in which a covalent bond and a noncovalent bond are mixed to form a complex. With such a configuration, the molecular weight of the fusion protein is suppressed to some extent and its gene expression is facilitated, that is, it is easy to produce, while maintaining a more stable complex structure than the natural chaperonin-protein complex. .

ここで、シャペロニンサブユニットという語は、単独の分子である場合(単独のシャペロニンサブユニット)の他に、融合タンパク質の一部である場合にも用いる。また、シャペロニンサブユニット連結体とは、2個以上のシャペロニンサブユニットがタンデムに連結された人工タンパク質をいう。さらに、N個のシャペロニンサブユニットからなるシャペロニンサブユニット連結体を、シャペロニンサブユニットN回連結体と呼ぶこととする(ただし、N=1のときは、1個のシャペロニンサブユニットを指すものとする。)。さらに、「非共有結合的」とは、共有結合以外の結合様式、例えば、水素結合、疎水性相互作用、イオン結合、ファンデルワールス力等を指す。本明細書では、共有結合による結合にのみ「結合」という語を用い、非共有結合的な結合には「会合」という語を用いる。   Here, the term chaperonin subunit is used not only when it is a single molecule (single chaperonin subunit) but also when it is part of a fusion protein. The chaperonin subunit linked body refers to an artificial protein in which two or more chaperonin subunits are linked in tandem. Further, a chaperonin subunit linked body composed of N chaperonin subunits is called a chaperonin subunit N-fold linked body (however, when N = 1, it means one chaperonin subunit) .) Furthermore, “non-covalent” refers to a bond mode other than a covalent bond, such as hydrogen bond, hydrophobic interaction, ionic bond, van der Waals force and the like. In this specification, the term “bond” is used only for a covalent bond, and the term “association” is used for a non-covalent bond.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体を構成する目的タンパク質の数は、1個でもよいし複数個でもよい。さらに、目的タンパク質が複数個の場合は、該複数の目的タンパク質は同一の融合タンパク質に含まれていてもよいし、それぞれ別の融合タンパク質に含まれていてもよい。換言すれば、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体を構成する融合タンパク質は、1個又は複数個の目的タンパク質を含む。また、融合タンパク質に含まれる目的タンパク質の結合部位は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体のN末端側、C末端側のいずれでもよい。さらにシャペロニンサブユニット連結体のシャペロニンサブユニット間に結合することも可能である。融合タンパク質が複数個の目的タンパク質を含む場合は、上記したC末端、N末端、シャペロニンサブユニット間から複数の結合部位を選択することができる。また、目的タンパク質は、上記し
た結合部位に直接的に連結されていてもよいし、リンカーペプチド等を介して間接的に連結されていてもよい。
The number of target proteins constituting the chaperonin-protein complex of the present invention may be one or plural. Furthermore, when there are a plurality of target proteins, the plurality of target proteins may be included in the same fusion protein, or may be included in different fusion proteins. In other words, the fusion protein constituting the chaperonin-protein complex of the present invention includes one or a plurality of target proteins. Further, the binding site of the target protein contained in the fusion protein may be either the N-terminal side or the C-terminal side of one chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate. Furthermore, it is also possible to bind between the chaperonin subunits of the chaperonin subunit conjugate. When the fusion protein includes a plurality of target proteins, a plurality of binding sites can be selected from among the above C-terminal, N-terminal, and chaperonin subunits. In addition, the target protein may be directly linked to the above binding site, or indirectly linked via a linker peptide or the like.

また請求項2に記載の発明は、前記目的タンパク質の数は1個であることを特徴とする請求項1に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 2 is the chaperonin-protein complex according to claim 1, wherein the number of the target proteins is one.

シャペロニンが目的タンパク質と複合体を形成するためには、該タンパク質の分子量に上限値がある。すなわち、あまりに分子量が大きいタンパク質はシャペロニンと複合体を形成することができない。また、複数個のタンパク質がシャペロニンと複合体を形成するためには、該タンパク質の分子量の合計値が上限値以下である必要がある。すなわち、この場合はそれぞれのタンパク質の分子量は、上限値よりもかなり小さい必要がある。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、タンパク質の数が1個である。かかる構成により、その分子量が上限値と略同じであるような大きいタンパク質を含むことができる。   In order for chaperonin to form a complex with the target protein, there is an upper limit on the molecular weight of the protein. That is, a protein having a too large molecular weight cannot form a complex with chaperonin. In addition, in order for a plurality of proteins to form a complex with chaperonin, the total molecular weight of the proteins needs to be not more than the upper limit value. That is, in this case, the molecular weight of each protein needs to be considerably smaller than the upper limit. In the chaperonin-protein complex of the present invention, the number of proteins is one. With this configuration, a large protein whose molecular weight is approximately the same as the upper limit value can be included.

また請求項3に記載の発明は、前記融合タンパク質は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがリンカーペプチドを介して連結されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 3 is characterized in that the fusion protein is one in which one chaperonin subunit or a chaperonin subunit linked body and a target protein are linked via a linker peptide. 3. The chaperonin-protein complex according to 1 or 2.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、目的タンパク質がリンカーペプチドを介して1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と連結されている。すなわち、リンカーペプチドに所望の機能を有するものを選択することにより、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は新しい機能を備えることができる。   In the chaperonin-protein complex of the present invention, the target protein is linked to one chaperonin subunit or a chaperonin subunit linked body via a linker peptide. That is, by selecting a linker peptide having a desired function, the chaperonin-protein complex of the present invention can have a new function.

また請求項4に記載の発明は、前記リンカーペプチドは、限定分解型プロテアーゼの認識部位を含むことを特徴とする請求項3に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 4 is the chaperonin-protein complex according to claim 3, wherein the linker peptide includes a recognition site for a limited-degradation protease.

さらに請求項5に記載の発明は、前記限定分解型プロテアーゼはトロンビンであることを特徴とする請求項4に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 5 is the chaperonin-protein complex according to claim 4, wherein the limited-degradation protease is thrombin.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、リンカーペプチドに限定分解型プロテアーゼの認識部位を含む。かかる構成により、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体から遊離させた融合タンパク質に、認識部位に対する限定分解型プロテアーゼを作用させることにより、当該認識部位が加水分解されて切断され、目的タンパク質を切り出すことが可能になる。   In the chaperonin-protein complex of the present invention, the linker peptide contains a recognition site for limited-degradation protease. With such a configuration, the recognition protein is hydrolyzed and cleaved, and the target protein is cut out by allowing a limited-degradation protease for the recognition site to act on the fusion protein released from the chaperonin-protein complex of the present invention. It becomes possible.

また請求項6に記載の発明は、前記限定分解型プロテアーゼの作用によっては前記認識部位が切断されないことを特徴とする請求項4又は5に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 6 is the chaperonin-protein complex according to claim 4 or 5, wherein the recognition site is not cleaved by the action of the limited degradation protease.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、限定分解型プロテアーゼの作用によってはリンカーペプチドに含まれる認識部位が切断されない。該認識部位がプロテアーゼによって切断されないことは、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体において該認識部位が外部に露出していないこと、すなわち、目的タンパク質が複数のシャペロニンサブユニットに囲まれて保護されていることと関係する。かかる構成により、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、目的タンパク質をより確実に正しく折り畳むことができ、正しい立体構造をもつ正常型タンパク質として得ることができる。なお、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体から目的タンパク質を切り出す場合は、本発明の
シャペロニン−タンパク質複合体を融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離して、融合タンパク質を遊離させた上で、該融合タンパク質に限定分解型プロテアーゼを作用させる必要がある。
In the chaperonin-protein complex of the present invention, the recognition site contained in the linker peptide is not cleaved by the action of the limited degradation protease. The fact that the recognition site is not cleaved by a protease means that the recognition site is not exposed to the outside in the chaperonin-protein complex of the present invention, that is, the target protein is protected by being surrounded by a plurality of chaperonin subunits. Related to that. With such a configuration, in the chaperonin-protein complex of the present invention, the target protein can be folded more reliably and can be obtained as a normal protein having a correct three-dimensional structure. When the target protein is excised from the chaperonin-protein complex of the present invention, the chaperonin-protein complex of the present invention is dissociated into a fusion protein and a single chaperonin subunit to release the fusion protein. It is necessary to allow limited degradation protease to act on the fusion protein.

また請求項7に記載の発明は、前記複数のシャペロニンサブユニットはグループ1型シャペロニンのサブユニットであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 7 is the chaperonin-protein complex according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of chaperonin subunits are subunits of a group 1 type chaperonin.

シャペロニンは、その活性発現にコファクターを必要とするグループ1型シャペロニン
と、コファクターを必要とせず単独で活性発現が可能なグループ2型シャペロニンに分類される。そして本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は、グループ1型シャペロニンのシャペロニンサブユニットを構成要素としており、コファクターの補助を得て目的タンパク質を正しく折り畳む。なお、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、複数のグループ1型シャペロニンのサブユニットが全て同種の生物由来のものでもよいし、異なる生物由来のものが混じっていてもよい。
Chaperonins are classified into group 1 type chaperonins that require a cofactor for their activity expression and group 2 type chaperonins that do not require a cofactor and can be independently expressed. The chaperonin-protein complex of the present invention comprises the chaperonin subunit of group 1 type chaperonin as a constituent element, and correctly folds the target protein with the help of a cofactor. In the chaperonin-protein complex of the present invention, all of the plurality of group 1 type 1 chaperonin subunits may be derived from the same species of organism, or may be derived from different organisms.

また請求項8に記載の発明は、前記グループ1型シャペロニンのサブユニットは全て同種の生物由来のものであることを特徴とする請求項7に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 8 is the chaperonin-protein complex according to claim 7, wherein all of the subunits of the group 1 type chaperonin are derived from the same organism.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、シャペロニンサブユニットが同種の生物由来である。かかる構成により、より確実に複合体が形成され、かつ複合体構造が安定である。   In the chaperonin-protein complex of the present invention, the chaperonin subunit is derived from the same organism. With this configuration, a complex is more reliably formed and the complex structure is stable.

また請求項9に記載の発明は、前記グループ1型シャペロニンのサブユニットは全て大腸菌由来のものであることを特徴とする請求項7に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 9 is the chaperonin-protein complex according to claim 7, wherein all subunits of the group 1 type chaperonin are derived from E. coli.

大腸菌由来のシャペロニンはグループ1型シャペロニンであり、その生化学的・物理化学的性質がよく研究されている。また、そのサブユニットの遺伝子も単離されている。したがって、融合タンパク質をコードする融合遺伝子を容易に構築することができる。かかる構成により、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は、製造が容易であり、より簡便に目的タンパク質を正常型タンパク質として得ることができる。   A chaperonin derived from E. coli is a group 1 type chaperonin, and its biochemical and physicochemical properties are well studied. Moreover, the gene of the subunit has also been isolated. Therefore, a fusion gene encoding the fusion protein can be easily constructed. With this configuration, the chaperonin-protein complex of the present invention is easy to produce, and the target protein can be obtained as a normal protein more easily.

また請求項10に記載の発明は、前記複数のシャペロニンサブユニットの合計数は、該シャペロニンサブユニットの由来によって決定される最適数であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   In addition, the invention according to claim 10 is characterized in that the total number of the plurality of chaperonin subunits is an optimum number determined by the origin of the chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex.

天然において、シャペロニンを形成しているシャペロニンサブユニットの合計数は、シャペロニンの由来によって概ね決まっている。例えば、細菌由来の場合は7個、古細菌由来の場合は8又は9個、真核生物由来の場合は8個である。すなわち、これらの数が各由来のシャペロニンにおける最適数である。そして、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、シャペロニンサブユニットの合計数が該シャペロニンサブユニットの由来によって決定される最適数である。したがって、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、その複合体構造が安定である。   In nature, the total number of chaperonin subunits forming chaperonin is largely determined by the origin of chaperonin. For example, the number is 7 for bacteria, 8 or 9 for archaebacteria, and 8 for eukaryotes. That is, these numbers are the optimal numbers for each chaperonin. In the chaperonin-protein complex of the present invention, the total number of chaperonin subunits is the optimum number determined by the origin of the chaperonin subunits. Therefore, in the chaperonin-protein complex of the present invention, the complex structure is stable.

また請求項11に記載の発明は、前記最適数は7個であることを特徴とする請求項10に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 11 is the chaperonin-protein complex according to claim 10, wherein the optimal number is seven.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、シャペロニンサブユニットの合
計数が7個である。かかる構成により、シャペロニンサブユニットが細菌由来のものである場合に、その複合体構造が安定である。なお、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、融合タンパク質に含まれるシャペロニンサブユニットの数と単独のシャペロニンサブユニットの数の和が7個となる。したがって、融合タンパク質に含まれるシャペロニンサブユニットの数と単独のシャペロニンサブユニットの数は、いずれも1乃至6個の範囲となる。
In the chaperonin-protein complex of the present invention, the total number of chaperonin subunits is seven. With this configuration, when the chaperonin subunit is derived from bacteria, the complex structure is stable. In the chaperonin-protein complex of the present invention, the sum of the number of chaperonin subunits contained in the fusion protein and the number of single chaperonin subunits is 7. Therefore, the number of chaperonin subunits contained in the fusion protein and the number of single chaperonin subunits both range from 1 to 6.

また請求項12に記載の発明は、前記複数のシャペロニンサブユニットは、内部に空洞を有するリング状構造体を形成し、目的タンパク質が該空洞内に格納されていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 12 is characterized in that the plurality of chaperonin subunits form a ring-shaped structure having a cavity therein, and the target protein is stored in the cavity. 12. A chaperonin-protein complex according to any one of 11 to 11.

天然のシャペロニンにおいては、複数のシャペロニンサブユニットがリング状構造体を形成しており、そのリング状構造体の内部には空洞があるとされている。そして、その空洞内に他のタンパク質を格納し、シャペロニン−タンパク質複合体を形成する。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、天然のシャペロニン−タンパク質複合体と同様の構造を有している。すなわち、リング状構造体を形成し、その内部には空洞があり、その空洞内に目的タンパク質が格納されている。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体によれば、目的タンパク質はリング状構造体内部の空洞内で正しく折り畳まれる。さらに、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、目的タンパク質がリング状構造体内部の空洞に格納されているので、目的タンパク質が外部に露出していない。かかる構成により、目的タンパク質が外部からのプロテアーゼによる消化を受けにくく、目的タンパク質をより高収率で得ることができる。   In natural chaperonins, a plurality of chaperonin subunits form a ring-shaped structure, and it is assumed that there is a cavity inside the ring-shaped structure. Then, another protein is stored in the cavity to form a chaperonin-protein complex. The chaperonin-protein complex of the present invention has a structure similar to that of a natural chaperonin-protein complex. That is, a ring-shaped structure is formed, and there is a cavity inside, and the target protein is stored in the cavity. According to the chaperonin-protein complex of the present invention, the target protein is correctly folded in the cavity inside the ring-shaped structure. Furthermore, in the chaperonin-protein complex of the present invention, since the target protein is stored in the cavity inside the ring-shaped structure, the target protein is not exposed to the outside. With this configuration, the target protein is not easily digested by proteases from the outside, and the target protein can be obtained in a higher yield.

また請求項13に記載の発明は、前記リング状構造体に、さらに、別のシャペロニンサブユニットによって形成されるリング状構造体が非共有結合的に会合していることを特徴とする請求項12に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 13 is characterized in that the ring-shaped structure formed by another chaperonin subunit is associated non-covalently with the ring-shaped structure. The chaperonin-protein complex described in 1.

天然においては、シャペロニンは2個のリング状構造体が非共有結合的に会合した構造(ダブルリング構造)をとっていることが多い。そして、2個のリング状構造体の一方が目的タンパク質を格納するシスリング、他方がトランスリングとして区別されており、シスリングにおいてシャペロニン−タンパク質複合体を形成する。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、さらに、別のシャペロニンサブユニットによって形成されるリング状構造体が非共有結合的に会合しており、全体としてはダブルリング構造を形成している。かかる構成により、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体がシスリングとして機能し、空洞内に格納した目的タンパク質を正しく折り畳むことができる。なお、別のシャペロニンサブユニットによって形成されるリング状構造体においては、その内部は空洞のままでもよく、内部に目的タンパク質を格納していてもよい。内部が空洞のままの場合は、当該リング状構造体は天然型のシャペロニンと同様にトランスリングとして機能する。一方、内部に目的タンパク質を格納する場合は、両方のリング構造体において目的タンパク質が折り畳まれる。   In nature, chaperonins often have a structure (double ring structure) in which two ring-shaped structures are associated non-covalently. One of the two ring-shaped structures is distinguished as a cis ring that stores the target protein, and the other as a trans ring, and forms a chaperonin-protein complex in the cis ring. In the chaperonin-protein complex of the present invention, the ring-shaped structures formed by other chaperonin subunits are associated non-covalently and form a double ring structure as a whole. With this configuration, the chaperonin-protein complex of the present invention functions as a cis ring, and the target protein stored in the cavity can be correctly folded. In addition, in the ring-shaped structure formed by another chaperonin subunit, the inside may remain a cavity, and the target protein may be stored inside. When the inside remains hollow, the ring-shaped structure functions as a trans ring in the same manner as natural chaperonin. On the other hand, when the target protein is stored inside, the target protein is folded in both ring structures.

また請求項14に記載の発明は、前記目的タンパク質は膜貫通型受容体であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 14 is the chaperonin-protein complex according to any one of claims 1 to 13, wherein the target protein is a transmembrane receptor.

さらに請求項15に記載の発明は、前記膜貫通型受容体はGタンパク質共役型受容体であることを特徴とする請求項14に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 15 is the chaperonin-protein complex according to claim 14, wherein the transmembrane receptor is a G protein-coupled receptor.

さらに請求項16に記載の発明は、前記Gタンパク質共役型受容体はヒトエンドセリンA受容体であることを特徴とする請求項15に記載のシャペロニン−タンパク質複合体である。   The invention according to claim 16 is the chaperonin-protein complex according to claim 15, wherein the G protein-coupled receptor is a human endothelin A receptor.

膜貫通型受容体は疎水性が高く、単独では細胞膜に貫通した状態か不溶化した状態でしか得ることができない。しかし、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体によれば、膜貫通型受容体を可溶化した状態で得ることができ、膜貫通型受容体を用いた医薬品開発等の用途に利用することが可能になる。膜貫通型受容体の例としてはGタンパク質共役型受容体が挙げられ、さらにGタンパク質共役型受容体の例としてはヒトエンドセリンA受容体が挙げられる。   The transmembrane receptor is highly hydrophobic and can be obtained only in a state penetrating the cell membrane or insolubilized. However, according to the chaperonin-protein complex of the present invention, the transmembrane receptor can be obtained in a solubilized state, and can be used for applications such as drug development using the transmembrane receptor. Become. An example of a transmembrane receptor is a G protein-coupled receptor, and an example of a G protein-coupled receptor is a human endothelin A receptor.

また請求項17に記載の発明は、複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法において、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体をコードする遺伝子と目的タンパク質をコードする遺伝子とが連結された融合遺伝子を転写及び翻訳させて、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質を合成し、該融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させることを特徴とするシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 17 is a method for producing a chaperonin-protein complex comprising a plurality of chaperonin subunits and a target protein, and a gene encoding one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate. Transcribes and translates a fusion gene in which a gene encoding the target protein is linked and synthesizes a fusion protein in which one chaperonin subunit or chaperonin subunit linked body and the target protein are linked via a peptide bond And a method for producing a chaperonin-protein complex, wherein the fusion protein and a single chaperonin subunit are associated non-covalently.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法は、複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法であり、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質と、単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させる。そして、該タンパク質は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体をコードする遺伝子と目的タンパク質をコードする遺伝子とが連結された融合遺伝子を転写及び翻訳させることにより合成する。なお、融合遺伝子を発現させる系は、宿主を用いる系でもよいし、無細胞翻訳系でもよい。   The method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention is a method for producing a chaperonin-protein complex in which a plurality of chaperonin subunits and a target protein are aggregated, and includes one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate. A non-covalent association of a fusion protein in which a target protein and a target protein are linked via a peptide bond and a single chaperonin subunit. The protein is synthesized by transcription and translation of a fusion gene in which a gene encoding one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a gene encoding a target protein are linked. The system for expressing the fusion gene may be a system using a host or a cell-free translation system.

また請求項18に記載の発明は、前記融合遺伝子を有する組換え体を培養し、該組換え体内で前記融合遺伝子を転写及び翻訳させ、該組換え体の培養物から前記シャペロニン−タンパク質複合体を得ることを特徴とする請求項17に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 18 is characterized in that a recombinant having the fusion gene is cultured, the fusion gene is transcribed and translated in the recombinant, and the chaperonin-protein complex is obtained from the recombinant culture. The method for producing a chaperonin-protein complex according to claim 17, wherein:

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法は、宿主を用いる系によって行うものである。すなわち、融合タンパク質をコードする融合遺伝子を有する組換え体を培養し、該組換え体内で融合遺伝子を転写及び翻訳させ、該組換え体の培養物から前記シャペロニン−タンパク質複合体を得ることを特徴とする。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法によれば、組換え体を培養することにより製造するので、スケールアップが容易であり、大量生産が可能である。なお、該組換え体は、例えば、適宜の発現ベクターに融合遺伝子を組込んで、適宜の宿主に導入することにより作製することができる。また、単独のシャペロニンサブユニットは、シャペロニンサブユニットをコードする遺伝子を適宜のベクターに組込んで宿主に導入して発現させてもよく、宿主が本来的に持っている宿主由来のシャペロニンサブユニットをゲノムDNA上の遺伝子から発現させてもよい。   The method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention is carried out by a system using a host. That is, a recombinant having a fusion gene encoding a fusion protein is cultured, the fusion gene is transcribed and translated in the recombinant, and the chaperonin-protein complex is obtained from the recombinant culture. And According to the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, since it is produced by culturing a recombinant, it is easy to scale up and mass production is possible. The recombinant can be produced, for example, by incorporating the fusion gene into an appropriate expression vector and introducing it into an appropriate host. A single chaperonin subunit may be expressed by incorporating a gene encoding the chaperonin subunit into a suitable vector and introducing it into the host. It may be expressed from a gene on genomic DNA.

また請求項19に記載の発明は、前記融合遺伝子は、発現ベクターに組込まれていることを特徴とする請求項18に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 19 is the method for producing a chaperonin-protein complex according to claim 18, wherein the fusion gene is incorporated into an expression vector.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法においては、融合遺伝子を発現ベクターに組込み、転写及び翻訳させる。かかる構成により、融合遺伝子の発現を容易に制御することができる。   In the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, a fusion gene is incorporated into an expression vector, and is transcribed and translated. With this configuration, the expression of the fusion gene can be easily controlled.

また請求項20に記載の発明は、前記組換え体のゲノムDNA上に存在するシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより、単独のシャペロニンサブユニットが合成されることを特徴とする請求項18又は19に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 20 is characterized in that a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit present on the genomic DNA of the recombinant. The method for producing a chaperonin-protein complex according to claim 18 or 19.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法においては、組換え体のゲノムDNA上に存在するシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより単独のシャペロニンサブユニットが合成される。すなわち、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法においては、単独のシャペロニンサブユニットが宿主のゲノムDNAから供給される。その結果、宿主は外来遺伝子として融合遺伝子のみを受け入れればよく、組換え体への負担が少ない。かかる構成により、組換え体をより安定的に培養することができ、シャペロニン−タンパク質複合体を高収率で製造することができる。   In the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit present on the genomic DNA of the recombinant. That is, in the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, a single chaperonin subunit is supplied from the genomic DNA of the host. As a result, the host only needs to accept the fusion gene as a foreign gene, and the burden on the recombinant is small. With this configuration, the recombinant can be cultured more stably, and a chaperonin-protein complex can be produced in high yield.

また請求項21に記載の発明は、発現ベクターに組込まれたシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより、単独のシャペロニンサブユニットが合成されることを特徴とする請求項18又は19に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 21 is characterized in that a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit incorporated into an expression vector. 19. A method for producing a chaperonin-protein complex according to 19.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法においては、発現ベクターに組込まれたシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより、単独のシャペロニンサブユニットが合成される。かかる構成により、単独のシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子の発現を容易に制御することができる。   In the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit incorporated into an expression vector. With this configuration, the expression of a gene encoding a single chaperonin subunit can be easily controlled.

また請求項22に記載の発明は、前記組換え体は大腸菌であることを特徴とする請求項18乃至21のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法である。   The invention according to claim 22 is the method for producing a chaperonin-protein complex according to any one of claims 18 to 21, wherein the recombinant is Escherichia coli.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法においては、組換え体が大腸菌であるので、培養が簡単かつ低コストで行える。   In the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, since the recombinant is Escherichia coli, the culture can be performed easily and at low cost.

また請求項23に記載の発明は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質から、目的タンパク質を切り出して単離する目的タンパク質の製造方法において、
(1)前記融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させ、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させる工程、
(2)工程(1)で形成させたシャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させ、融合タンパク質を遊離させる工程、
(3)工程(2)で遊離させた融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離する工程、
を含むことを特徴とする目的タンパク質の製造方法である。
In the invention described in claim 23, the target protein for excising and isolating the target protein from a fusion protein in which one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and the target protein are linked via a peptide bond. In the manufacturing method,
(1) non-covalently associating the fusion protein with a single chaperonin subunit to form a chaperonin-protein complex;
(2) dissociating the chaperonin-protein complex formed in step (1) into a fusion protein and a single chaperonin subunit, and releasing the fusion protein;
(3) A step of cutting out and isolating the target protein from the fusion protein released in step (2),
A method for producing a target protein.

本発明の目的タンパク質の製造方法においては、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質から、目的タンパク質を切り出して単離する際に、まず、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを会合させて、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させる。次に、このシャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させて、融合タンパク質を遊離させる。最後に、遊離させた融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離する。かかる構成により、目的タンパク質が、その疎水性が高いために不溶化しやすい等の性質をもつものであっても、正
しく折り畳まれた正常型タンパク質として得ることができる。
In the method for producing a target protein of the present invention, when a target protein is cut out and isolated from a fusion protein in which one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein are linked via a peptide bond. First, the fusion protein and a single chaperonin subunit are associated to form a chaperonin-protein complex. The chaperonin-protein complex is then dissociated into a fusion protein and a single chaperonin subunit to release the fusion protein. Finally, the target protein is cut out and isolated from the released fusion protein. With this configuration, even if the target protein has properties such as being easily insolubilized due to its high hydrophobicity, it can be obtained as a correctly folded normal protein.

また請求項24に記載の発明は、前記工程(1)において、前記融合タンパク質をコードする融合遺伝子を有する組換え体を培養し、該組換え体内で前記融合遺伝子を転写及び翻訳させ、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させることを特徴とする請求項23に記載の目的タンパク質の製造方法である。   In the invention of claim 24, in the step (1), a recombinant having a fusion gene encoding the fusion protein is cultured, the fusion gene is transcribed and translated in the recombinant, and chaperonin- 24. The method for producing a target protein according to claim 23, wherein a protein complex is formed.

さらに請求項25に記載の発明は、前記組換え体は大腸菌であることを特徴とする請求項24に記載の目的タンパク質の製造方法である。   The invention according to claim 25 is the method for producing a target protein according to claim 24, wherein the recombinant is Escherichia coli.

本発明の目的タンパク質の製造方法においては、大腸菌等の組換え体を培養することによってシャペロニン−タンパク質複合体を形成させる。かかる構成により、目的タンパク質が宿主細胞に毒性を示すもの又はプロテアーゼの攻撃を受けやすいものであっても、問題なく製造することができる。   In the method for producing a target protein of the present invention, a chaperonin-protein complex is formed by culturing a recombinant such as Escherichia coli. With this configuration, even if the target protein is toxic to the host cell or is susceptible to protease attack, it can be produced without problems.

また請求項26に記載の発明は、前記工程(2)において、変性剤の作用によってシャペロニン−タンパク質複合体を解離させることを特徴とする請求項23乃至25のいずれかに記載の目的タンパク質の製造方法である。   The invention according to claim 26 is characterized in that in step (2), the chaperonin-protein complex is dissociated by the action of a denaturing agent, and the target protein according to any one of claims 23 to 25 is produced. Is the method.

本発明の目的タンパク質の製造方法においては、変性剤の作用によってシャペロニン−タンパク質複合体を解離させる。変性剤の例としては、尿素、塩酸グアニジン等が挙げられる。   In the target protein production method of the present invention, the chaperonin-protein complex is dissociated by the action of a denaturing agent. Examples of the denaturing agent include urea and guanidine hydrochloride.

また請求項27に記載の発明は、前記融合タンパク質は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とが限定分解型プロテアーゼの認識部位を介して結合したものであり、前記工程(3)において、該プロテアーゼの作用によって該認識部位を切断し、融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離することを特徴とする請求項23乃至26のいずれかに記載の目的タンパク質の製造方法である。   In the invention according to claim 27, the fusion protein is obtained by binding one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein through a recognition site of a limited-degraded protease, 27. The method for producing a target protein according to any one of claims 23 to 26, wherein in 3), the recognition site is cleaved by the action of the protease, and the target protein is cut out and isolated from the fusion protein. .

本発明の目的タンパク質の製造方法においては、シャペロニン−タンパク質複合体を構成している融合タンパク質が限定分解型プロテアーゼの認識部位を有している。そして、該限定分解型プロテアーゼの認識部位は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質との間に位置している。そして、本発明のタンパク質の製造方法においては、工程(3)において、遊離させた融合タンパク質に、対応する限定分解型プロテアーゼを作用させることにより、当該認識部位が加水分解されて切断され、融合タンパク質に含まれる目的タンパク質を切り出す。本発明のタンパク質の製造方法は、プロテアーゼによる処理を行うのみで目的タンパク質を切り出すことができ、簡便である。   In the method for producing a target protein of the present invention, the fusion protein constituting the chaperonin-protein complex has a recognition site for a limited-degradation protease. And the recognition site | part of this limited degradation protease is located between one chaperonin subunit or a chaperonin subunit coupling | bonding body, and a target protein. In the protein production method of the present invention, the recognition site is hydrolyzed and cleaved by allowing the corresponding limited degradation protease to act on the liberated fusion protein in step (3). The target protein contained in is cut out. The method for producing a protein of the present invention is simple because a target protein can be cut out only by treatment with a protease.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は、製造が容易であり、かつ天然のシャペロニン−タンパク質複合体よりも安定した複合体構造を保つことができる。さらに、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体によれば、組換え体内で単独で発現させると正しく折り畳まれずに封入体を形成する目的タンパク質でも、正しく折り畳むことができる。さらに、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体によれば、目的タンパク質が宿主細胞に毒性を示すもの又はプロテアーゼの攻撃を受けやすいものである場合でも、宿主細胞内で安定に保持される。   The chaperonin-protein complex of the present invention is easy to produce and can maintain a more stable complex structure than the natural chaperonin-protein complex. Furthermore, according to the chaperonin-protein complex of the present invention, even a target protein that forms an inclusion body without being correctly folded when expressed alone in a recombinant body can be correctly folded. Furthermore, according to the chaperonin-protein complex of the present invention, even when the target protein is toxic to the host cell or susceptible to protease attack, it is stably maintained in the host cell.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法によれば、より容易に安定した複
合体構造を有するシャペロニン−タンパク質複合体を製造することができる。
According to the method for producing a chaperonin-protein complex of the present invention, a chaperonin-protein complex having a stable complex structure can be produced more easily.

本発明の目的タンパク質の製造方法によれば、目的タンパク質が封入体を形成しやすい、あるいは疎水性が高い場合であっても、正しく折り畳まれた正常型タンパク質として得ることができる。さらに、組換え体を使用する場合でも、宿主細胞に毒性を示す目的タンパク質やプロテアーゼの攻撃を受けやすい目的タンパク質を製造することができる。   According to the method for producing a target protein of the present invention, even when the target protein easily forms inclusion bodies or has a high hydrophobicity, it can be obtained as a correctly folded normal protein. Furthermore, even when a recombinant is used, a target protein that is toxic to the host cell or a target protein that is susceptible to protease attack can be produced.

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質と、単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合したものである。本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の構成例を、シャペロニンサブユニットの合計数が7個の場合を例に、模式図をもって具体的に説明する。まず、図1(a)〜図1(f)に示される例は、シャペロニンサブユニットN回連結体(N=1〜6)(N=1は1個のシャペロニンサブユニットの場合を示す)のC末端又はN末端に、1個の目的タン
パク質が連結された融合タンパク質を有しているシャペロニン−タンパク質複合体である。図中、白丸はシャペロニンサブユニット、白四角は目的タンパク質、実線はペプチド結合を表す。すなわち、図1(a)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、1個のシャペロニンサブユニットと1個の目的タンパク質との融合タンパク質と、6個の単独の
シャペロニンサブユニットから形成されている。図1(b)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット2回連結体と1個の目的タンパク質との融
合タンパク質と、5個の単独のシャペロニンサブユニットから形成されている。図1(c)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット3回連結体と1個の目的タンパク質との融合タンパク質と、4個の単独のシャペロニンサブユニット
から形成されている。図1(d)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット4回連結体と1個の目的タンパク質との融合タンパク質と、3個の単
独のシャペロニンサブユニットから形成されている。図1(e)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット5回連結体と1個の目的タンパク質と
の融合タンパク質と、2個の単独のシャペロニンサブユニットから形成されている。図1(f)に表されたシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット6回連結体と1個の目的タンパク質との融合タンパク質と、1個の単独のシャペロニンサブユニ
ットから形成されている。
In the chaperonin-protein complex of the present invention, one chaperonin subunit or a fusion protein in which a chaperonin subunit conjugate and a target protein are linked via a peptide bond and a single chaperonin subunit are non-covalently bound. Meeting. A structural example of the chaperonin-protein complex of the present invention will be specifically described with reference to a schematic diagram, taking as an example the case where the total number of chaperonin subunits is seven. First, the examples shown in FIGS. 1 (a) to 1 (f) are chaperonin subunits N-linked (N = 1 to 6) (N = 1 indicates one chaperonin subunit). It is a chaperonin-protein complex having a fusion protein in which one target protein is linked to the C-terminus or N-terminus. In the figure, white circles represent chaperonin subunits, white squares represent target proteins, and solid lines represent peptide bonds. That is, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 1A is formed from a fusion protein of one chaperonin subunit and one target protein, and six single chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex shown in FIG. 1 (b) is formed from a fusion protein of a double-ligated chaperonin subunit and one target protein, and five single chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex shown in FIG. 1 (c) is formed from a fusion protein of a three-folded chaperonin subunit and one target protein, and four single chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex shown in FIG. 1 (d) is formed from a fusion protein of a 4-fold chaperonin subunit and one target protein, and three single chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex shown in FIG. 1 (e) is formed from a fusion protein of a 5-fold chaperonin subunit and a target protein, and two single chaperonin subunits. The chaperonin-protein complex shown in FIG. 1 (f) is formed from a fusion protein of a six-folded chaperonin subunit and one target protein, and one single chaperonin subunit.

目的タンパク質がシャペロニンサブユニットN回連結体(N=2〜6)に連結されている場合は、その結合部位はシャペロニンサブユニット間に存在してもよい。そのような例を図2に示す。すなわち、図2に示されるシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット5回連結体と1個の目的タンパク質との融合タンパク質と、2個の単独
のシャペロニンサブユニットから形成されており、さらに、目的タンパク質がシャペロニンサブユニット間に連結されている。
When the target protein is linked to the chaperonin subunit N-linked product (N = 2 to 6), the binding site may exist between the chaperonin subunits. Such an example is shown in FIG. That is, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 2 is formed from a fusion protein of a 5-fold chaperonin subunit and a target protein, and two single chaperonin subunits. Proteins are linked between chaperonin subunits.

上記した例では、目的タンパク質の数が1個の場合を示したが、目的タンパク質の数は複数であってもよい。そのような例として、目的タンパク質の数が2個の例を図3(a)及び図3(b)に示す。図中、白四角と黒四角は互いに異なる又は同じ2個の目的タンパク質である。すなわち、図3(a)に示されるシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニット4回連結体の両端に各目的タンパク質が連結された融合タンパク質と、3個の単独のシャペロニンサブユニットとから形成されている。一方、図3(b)に示されるシャペロニン−タンパク質複合体は、1個のシャペロニンサブユニットと1個の目的タンパク質が連結された融合タンパク質と、シャペロニンサブユニット2回連結体と
別の1個の目的タンパク質が連結された融合タンパク質と、4個の単独のシャペロニンサブユニットとから形成されている。なお、上記した目的タンパク質が複数個であるシャペロニン−タンパク質複合体は、目的タンパク質が元来は全体として4次構造を有するタンパク質の場合に好適であり、例えば、目的タンパク質が免疫グロブリンの重鎖と軽鎖の場合が挙げられる。
In the above example, the case where the number of target proteins is one is shown, but the number of target proteins may be plural. As such an example, an example in which the number of target proteins is two is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In the figure, white squares and black squares are two target proteins that are different or the same. That is, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 3 (a) is formed from a fusion protein in which each target protein is linked to both ends of a 4-fold chaperonin subunit and three single chaperonin subunits. ing. On the other hand, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 3 (b) is composed of a fusion protein in which one chaperonin subunit and one target protein are linked, a chaperonin subunit twice-linked complex and another one. It is composed of a fusion protein to which a target protein is linked and four single chaperonin subunits. The above-described chaperonin-protein complex having a plurality of target proteins is suitable when the target protein is originally a protein having a quaternary structure as a whole. For example, the target protein is an immunoglobulin heavy chain. The case of a light chain is mentioned.

上記した例では、シャペロニンサブユニットの種類が全て同じであったが、本発明のシャペロニン−タンパク質複合体においては、複合体を形成できる組み合わせであれば、異なる種類のシャペロニンサブユニットが混在していてもよい。そのような例を図4(a)及び図4(b)に示す。図中、白丸と黒丸は互いに異なる2種類のシャペロニンサブユニットであり、その他は図1と同じである。すなわち、図4(a)に示されるシャペロニン−タンパク質複合体では、融合タンパク質を構成しているシャペロニンサブユニットと単独のシャペロニンサブユニットが別の種類である。このようなシャペロニン−タンパク質複合体は、例えば、組換え体によって製造されるシャペロニン−タンパク質複合体で、融合タンパク質を構成するシャペロニンサブユニットが宿主由来以外のものであり、単独のシャペロニンサブユニットが宿主のゲノムDNAから転写・翻訳されて補充されたものが挙げられる。また、図4(b)に示されるシャペロニン−タンパク質複合体は、融合タンパク質中に互いに異なる2種類のシャペロニンサブユニットが含まれており、さらに、単独のシャペロニンサブユニットも2種類である。なお、このように複合体を形成できる異種シャペロニンサブユニットの組み合わせは、同じグループ(グループ1又はグループ2)に属する複数種のシャペロニンサブユニットから選択することが好ましい。同じグループに属するシャペロニンサブユニットの例として、大腸菌とTherrmus属細菌のシャペロニンサブユニットの組み合わせ(いずれもグループ1)が挙げられる。例えば、宿主として大腸菌を用い、融合タンパク質中のシャペロニンサブユニットにThermus属細菌由来のもの用いた場合、単独のシャペロニンサブユニットは大腸菌由来であるが、シャペロニン−タンパク質複合体を形成することができる。なお、種類が異なるシャペロニンサブユニットとしては、上記のように由来が異なる場合が代表的であるが、その他に、アミノ酸残基の欠失・置換等により改変した変異体の場合も含まれる。   In the above examples, the types of chaperonin subunits are all the same. However, in the chaperonin-protein complex of the present invention, different types of chaperonin subunits are mixed as long as the combination can form a complex. Also good. Such an example is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In the figure, white circles and black circles are two different chaperonin subunits, and the others are the same as in FIG. That is, in the chaperonin-protein complex shown in FIG. 4A, the chaperonin subunit constituting the fusion protein and the single chaperonin subunit are different types. Such a chaperonin-protein complex is, for example, a chaperonin-protein complex produced by a recombinant, in which the chaperonin subunits constituting the fusion protein are those other than those derived from the host, and a single chaperonin subunit is the host. And those supplemented by transcription / translation from the genomic DNA. In addition, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 4 (b) includes two different chaperonin subunits in the fusion protein, and two types of single chaperonin subunits. The combination of different types of chaperonin subunits that can form a complex in this way is preferably selected from a plurality of types of chaperonin subunits belonging to the same group (group 1 or group 2). Examples of chaperonin subunits belonging to the same group include a combination of E. coli and therpermus chaperonin subunits (both group 1). For example, when E. coli is used as the host and the chaperonin subunit in the fusion protein is derived from a Thermus genus, the single chaperonin subunit is derived from E. coli, but a chaperonin-protein complex can be formed. The chaperonin subunits of different types are typically derived from different sources as described above, but also include the case of mutants modified by deletion or substitution of amino acid residues.

なお、図1〜図4に示したシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニットの合計数が7個であったが、合計数が7個以外の場合であっても全く同様の構成が可能である。例えば、古細菌由来のシャペロニンサブユニットであれば、8〜9個の合計数で同様の構成が可能である。   The chaperonin-protein complex shown in FIGS. 1 to 4 has a total number of chaperonin subunits of 7, but the same configuration is possible even when the total number is other than 7. is there. For example, if it is a chaperonin subunit derived from archaea, the same structure is possible with a total number of 8-9.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の好ましい実施形態の一つは、シャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがリンカーペプチドを介して連結されている。このとき、該リンカーペプチドに特定の機能を有するものを選択すれば、シャペロニン−タンパク質複合体も特定の機能を有するものとなる。該リンカーペプチドが有する好ましい特定の機能としては、ペプチド結合を切断する機能が代表的であるが、限定分解型プロテアーゼの認識部位が特に好ましい。限定分解型プロテアーゼがトロンビンである場合を例にとると、トロンビンは配列番号9に示されるアミノ酸配列を有する部位を特異的に認識し、当該部位を消化する。したがって、配列番号9に示されるアミノ酸配列を含むリンカーペプチドを設計し、当該リンカーペプチドを介してシャペロニンサブユニットと目的タンパク質がペプチド結合により連結された融合タンパク質を設計することにより、本実施形態のシャペロニン−タンパク質複合体はトロンビンの作用によって目的タンパク質が切り出される機能を獲得する。なお、他の限定分解型プロテアーゼの例としては、血液凝固第Xa因子、エンテロカイネース、プラスミン、キモトリプシン、プレシジョンプロテアーゼ、コラゲナーゼ等が挙げられる。また、プロテアーゼ以外では臭化シアン、ヒドロキシルアミン、NBSスカトーレも特定のアミノ酸配列を切断することができるので、これらの認識部位を該リンカーペプチドに含めることもできる
。また、インテイン等の自己切断ペプチドを該リンカーペプチドに含めることもできる。この場合は、プロテアーゼ等を外部から作用させる必要はなく、リンカーペプチドは自己触媒的に切断される。
In one preferred embodiment of the chaperonin-protein complex of the present invention, the chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and the target protein are linked via a linker peptide. At this time, if a linker peptide having a specific function is selected, the chaperonin-protein complex also has a specific function. The preferred specific function of the linker peptide is typically the function of cleaving peptide bonds, but the recognition site for the limited-degradation protease is particularly preferred. Taking the case where the limited degradation protease is thrombin as an example, thrombin specifically recognizes the site having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 and digests the site. Therefore, by designing a linker peptide containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, and designing a fusion protein in which the chaperonin subunit and the target protein are linked by peptide bonds via the linker peptide, the chaperonin of this embodiment is designed. -The protein complex acquires the function of cleaving the target protein by the action of thrombin. Examples of other limited degradation proteases include blood coagulation factor Xa, enterokinase, plasmin, chymotrypsin, precision protease, collagenase and the like. In addition to proteases, cyanogen bromide, hydroxylamine, and NBS skatole can also cleave specific amino acid sequences, so that these recognition sites can be included in the linker peptide. A self-cleaving peptide such as intein can also be included in the linker peptide. In this case, it is not necessary to make protease or the like act from the outside, and the linker peptide is cleaved autocatalytically.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の好ましい別の実施形態では、複数のシャペロニンサブユニットが内部に空洞を有するリング状構造体を形成し、目的タンパク質が該空洞内に格納されている。そして、前記リング状構造体に、さらに、別のシャペロニンサブユニットによって形成されるリング状構造体が非共有結合的に会合していることが特に好ましい。   In another preferred embodiment of the chaperonin-protein complex of the present invention, a plurality of chaperonin subunits form a ring-shaped structure having a cavity therein, and the target protein is stored in the cavity. Further, it is particularly preferable that a ring-shaped structure formed by another chaperonin subunit is associated with the ring-shaped structure in a non-covalent manner.

本実施形態のシャペロニン−タンパク質複合体が形成するリング状構造体においては、例えば、電子顕微鏡観察によってその構造を確認することができる。図5に電子顕微鏡による観察例を示す。すなわち、図5に示されるシャペロニン−タンパク質複合体は、シャペロニンサブユニットが同心円状に配置されたリング状構造体を有している。また、リング状構造体を有する本実施形態のシャペロニン−タンパク質複合体をゲルろ過に供すると、その独特の構造に起因する挙動を示す。すなわち、TSK−GEL G4000SW(東ソー社。排除限界7×106。)を担体として用いて、流速0.5mL/分、25℃の
条件でゲルろ過クロマトグラフィーに供すると、リング状構造体を有するシャペロニン−タンパク質複合体は、滞留時間17分付近(溶出体積8.6mL、0.16カラム体積(CV))の位置に溶出される(Weissman,J.S.et al. Cell 84,481−490(1996))。さらに、リング状構造体を有する本実施形態のシャペロニン−タンパク質複合体を、Native−PAGEに供すると、その独特の構造に起因する挙動を示す。すなわち、ゲル濃度3%でDavis法によってpH8.8の緩衝液を用いたNative−PAGEに供することで、リング状構造体を有するシャペロニン−タンパク質複合体の検出が可能である(Mendoza,J.A.et al.Biochim.Biophys.Acta. 1247,209−214(1995))。またさらに、目的タンパク質とシャペロニンサブユニットの間に限定分解型プロテアーゼの認識部位を有する場合は、リング状構造体を有する本実施形態のシャペロニン−タンパク質複合体を該限定分解型プロテアーゼで処理しても、該認識部位は消化されない。
In the ring-shaped structure formed by the chaperonin-protein complex of the present embodiment, the structure can be confirmed by observation with an electron microscope, for example. FIG. 5 shows an observation example using an electron microscope. That is, the chaperonin-protein complex shown in FIG. 5 has a ring-shaped structure in which chaperonin subunits are arranged concentrically. Moreover, when the chaperonin-protein complex of the present embodiment having a ring-shaped structure is subjected to gel filtration, the behavior resulting from the unique structure is exhibited. That is, when TSK-GEL G4000SW (Tosoh Corporation. Exclusion limit 7 × 10 6 ) is used as a carrier, it is subjected to gel filtration chromatography at a flow rate of 0.5 mL / min and 25 ° C. to have a ring-shaped structure. The chaperonin-protein complex is eluted at a position with a residence time of around 17 minutes (elution volume 8.6 mL, 0.16 column volume (CV)) (Weissman, JS et al. Cell 84, 481-490). (1996)). Furthermore, when the chaperonin-protein complex of this embodiment having a ring-shaped structure is subjected to Native-PAGE, the behavior due to its unique structure is exhibited. That is, it is possible to detect a chaperonin-protein complex having a ring-shaped structure by subjecting it to Native-PAGE using a buffer solution having a pH of 8.8 by the Davis method at a gel concentration of 3% (Mendoza, JA). Et al. Biochim. Biophys. Acta. 1247, 209-214 (1995)). Furthermore, when the recognition site of the limited degradation protease is present between the target protein and the chaperonin subunit, the chaperonin-protein complex of this embodiment having a ring-shaped structure may be treated with the limited degradation protease. The recognition site is not digested.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体における目的タンパク質としては特に制限はないが、封入体を形成しやすいタンパク質、疎水性が高いタンパク質、宿主細胞に毒性を示すタンパク質、プロテアーゼの攻撃を受けやすいタンパク質等が目的タンパク質として好適である。特に、疎水性が高く不溶化しやすいタンパク質として、膜貫通型タンパク質、膜結合型タンパク質等が挙げられる。より具体的には、ヒトエンドセリンA受容体等のGタンパク質共役型受容体(7回膜貫通型受容体)の他、イオンチャンネル型受容体、チロシンカイネース型受容体等が挙げられる。   The target protein in the chaperonin-protein complex of the present invention is not particularly limited, but there are proteins that tend to form inclusion bodies, proteins that are highly hydrophobic, proteins that are toxic to host cells, proteins that are susceptible to protease attack, etc. Suitable as target protein. In particular, examples of proteins that are highly hydrophobic and easily insolubilized include transmembrane proteins and membrane-bound proteins. More specifically, examples include G protein-coupled receptors (7-transmembrane receptors) such as human endothelin A receptor, ion channel receptors, tyrosine kinase receptors, and the like.

本発明のシャペロニン−タンパク質の製造方法においては、宿主細胞内で融合タンパク質を発現させることが特に好ましい。用いる宿主細胞の例としては、バクテリア、酵母、植物細胞、動物細胞等が挙げられるが、増殖速度が大きくかつ培養が容易であるバクテリアが好ましい。さらに、大腸菌はいわゆる宿主−ベクター系が充実しているので、特に好ましい。宿主細胞内で融合タンパク質を発現させるためには、融合タンパク質をコードする融合遺伝子を宿主細胞内に導入する必要があるが、この際は、例えば、宿主細胞内で複製可能な適宜の発現ベクターに該融合遺伝子を組込んで、該発現ベクターを宿主に導入し、組換え体を作製すればよい。例えば、大腸菌で複製可能な発現ベクターの種類としては、ColEI系、pBR系、pACYC系等の各プラスミドベクターが挙げられる。さらに、発現ベクターは多コピーのものが大量生産のためには有利である。   In the chaperonin-protein production method of the present invention, it is particularly preferable to express the fusion protein in a host cell. Examples of the host cell to be used include bacteria, yeast, plant cells, animal cells and the like, and bacteria that have a high growth rate and can be easily cultured are preferred. Furthermore, Escherichia coli is particularly preferred because it has a rich so-called host-vector system. In order to express the fusion protein in the host cell, it is necessary to introduce a fusion gene encoding the fusion protein into the host cell. In this case, for example, an appropriate expression vector that can replicate in the host cell is used. A recombinant can be prepared by integrating the fusion gene and introducing the expression vector into a host. For example, examples of expression vectors that can be replicated in E. coli include ColEI, pBR, and pACYC plasmid vectors. Further, multiple copies of the expression vector are advantageous for mass production.

本発明のシャペロニン−タンパク質の製造方法において、単独のシャペロニンサブユニ
ットを合成する方法は、2つある。1つは、単独のシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子を宿主細胞内で複製可能な適宜のベクターに組み込み、該発現ベクターを宿主細胞内に導入し、単独のシャペロニンサブユニットを発現させる方法である。この方法を用いる場合は、融合遺伝子が組みこまれた同一発現ベクター上に、融合遺伝子の発現を制御しているプロモーターの制御下にさらに単独のシャペロニンサブユニットの遺伝子を組み込む方法、同一発現ベクター上で異なるプロモーターの制御下に組み込む方法、さらには、融合遺伝子が組み込まれた発現ベクターとは異なり、同一宿主細胞内で共存可能なベクター上に組み込む方法がある。大腸菌の例では、上記したColE1系、pBR系、pACYC系のプラスミドベクターは大腸菌内で互いに共存可能である。
In the method for producing a chaperonin-protein of the present invention, there are two methods for synthesizing a single chaperonin subunit. One is a method in which a gene encoding a single chaperonin subunit is incorporated into an appropriate vector capable of replicating in the host cell, the expression vector is introduced into the host cell, and the single chaperonin subunit is expressed. When using this method, a method of further incorporating a single chaperonin subunit gene under the control of a promoter controlling the expression of the fusion gene on the same expression vector in which the fusion gene is incorporated, on the same expression vector There are a method of incorporating under the control of different promoters, and a method of incorporating into a vector that can coexist in the same host cell, unlike an expression vector into which a fusion gene has been incorporated. In the case of Escherichia coli, the above-described ColE1, pBR, and pACYC plasmid vectors can coexist in E. coli.

単独のシャペロニンサブユニットを合成するもう1つの方法は、宿主細胞が本来的に有しているシャペロニンサブユニットを宿主細胞のゲノムDNAから発現させる方法である。この方法によれば、単独のシャペロニンサブユニットをクローニングして発現ベクターに組込み、宿主細胞に導入するといった煩雑な操作は不要である。さらに、宿主細胞は融合遺伝子を有する発現ベクターのみを保持すればよいので、宿主細胞への負担が軽くなり、組換え体をより安定かつ容易に培養することができる。また、この方法の場合は、シャペロニンが熱ショックタンパク質であることを利用して、熱ショックによりゲノムDNAからのシャペロニンの発現を誘導することができる。熱ショックを与える方法としては、例えば、組換え体の培養時に一時的に培養温度を上げることが挙げられ、組換え体が大腸菌の場合は、培養温度を一時的に約42℃に上げればよい。   Another method for synthesizing a single chaperonin subunit is to express the chaperonin subunit inherently possessed by the host cell from the genomic DNA of the host cell. According to this method, a complicated operation of cloning a single chaperonin subunit, incorporating it into an expression vector, and introducing it into a host cell is unnecessary. Furthermore, since the host cell only needs to hold the expression vector having the fusion gene, the burden on the host cell is reduced, and the recombinant can be cultured more stably and easily. In the case of this method, the expression of chaperonin from genomic DNA can be induced by heat shock by utilizing the fact that chaperonin is a heat shock protein. Examples of the method for applying heat shock include temporarily raising the culture temperature during cultivation of the recombinant, and when the recombinant is Escherichia coli, the culture temperature may be temporarily raised to about 42 ° C. .

上記したシャペロニン−タンパク質の製造方法の例は、全て宿主細胞を用いたものであったが、本発明はそれらに限定されるものではなく、無細胞翻訳系を用いることも可能である。この際は、無細胞抽出液に融合タンパク質をコードする融合遺伝子と単独のシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子とを添加し、これらの遺伝子を発現させればよい。なお、無細胞抽出液には、さらに、RNAポリメラーゼ、各種ヌクレオチド3リン酸、各種アミノ酸、各種tRNA、リボゾームフラクション、各種リン酸化酵素等を含めてもよい。   Although all the examples of the above-described chaperonin-protein production methods use host cells, the present invention is not limited to them, and a cell-free translation system can also be used. In this case, a fusion gene encoding a fusion protein and a gene encoding a single chaperonin subunit may be added to the cell-free extract to express these genes. The cell-free extract may further contain RNA polymerase, various nucleotide triphosphates, various amino acids, various tRNAs, ribosomal fractions, various phosphorylases and the like.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体を精製する方法としては、タンパク質精製に一般に用いられている各種の手法を適用することができる。例えば、硫安分画、各種クロマトグラフィー、限外ろ過等の手法を組み合わせて、精製されたシャペロニン−タンパク質複合体を得ることができる。クロマトグラフィーの例としては、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフフィー、アフィニティクロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー等が挙げられる。なお、耐熱性のシャペロニンサブユニットからなるシャペロニン−タンパク質複合体であれば、試料を精製前に加熱処理をすることで他の夾雑タンパク質を沈殿させて除くことができ、精製が容易になる。耐熱性のシャペロニンサブユニットの遺伝子は、例えば、耐熱性菌のゲノムDNAから得ることができる。   As a method for purifying the chaperonin-protein complex of the present invention, various methods generally used for protein purification can be applied. For example, a purified chaperonin-protein complex can be obtained by combining techniques such as ammonium sulfate fractionation, various types of chromatography, and ultrafiltration. Examples of chromatography include ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography, gel filtration chromatography and the like. In the case of a chaperonin-protein complex composed of a thermostable chaperonin subunit, other contaminating proteins can be precipitated and removed by subjecting the sample to heat treatment before purification, which facilitates purification. The gene of the thermostable chaperonin subunit can be obtained from, for example, genomic DNA of thermostable bacteria.

本発明の目的タンパク質の製造方法は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質から、目的タンパク質を切り出して単離するものであり、3つの主たる工程を含む。第1の工程は、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させてシャペロニン−タンパク質複合体を形成させる工程である。すなわち、第1の工程は、主に、目的タンパク質を正しく折り畳み、正しい立体構造を有する正常型タンパク質とすることを目的としている。シャペロニン−タンパク質複合体を形成させる方法としては、上記した本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法と同様の構成が適用できる。すなわち、融合タンパク質は宿主細胞内で発現させることが特に好ましく、宿主としては大腸菌が好ましく用いられる。また、単独のシャペロニンサブユニットは、その遺伝子を組込んだ発現ベクターを宿主細胞に導入して発現させてもよいし、宿主細胞が
本来的に有しているシャペロニンサブユニットを宿主細胞のゲノムDNAから発現させてもよい。本工程では、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させることによって、目的タンパク質が宿主細胞に毒性を示すものであっても、その毒性発現を抑制でき、さらに、目的タンパク質がプロテアーゼの攻撃を受けやすいものであっても、目的タンパク質は攻撃を受けずに保護される。一方、無細胞翻訳系で融合タンパク質及び単独のシャペロニンサブユニットを発現させて、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させることもできる。このようにして得られたシャペロニン−タンパク質複合体が、第2の工程に供される。
The method for producing a target protein of the present invention is to cut out and isolate a target protein from a fusion protein in which one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein are linked via a peptide bond. It includes three main steps. The first step is a step in which a fusion protein and a single chaperonin subunit are associated non-covalently to form a chaperonin-protein complex. That is, the first step is mainly intended to correctly fold the target protein to obtain a normal protein having a correct three-dimensional structure. As a method for forming the chaperonin-protein complex, the same configuration as the above-described method for producing the chaperonin-protein complex of the present invention can be applied. That is, the fusion protein is particularly preferably expressed in the host cell, and Escherichia coli is preferably used as the host. The single chaperonin subunit may be expressed by introducing an expression vector incorporating the gene into the host cell, or the host cell's inherent chaperonin subunit may be expressed as genomic DNA of the host cell. May be expressed from In this step, by forming a chaperonin-protein complex, even if the target protein is toxic to the host cell, its toxic expression can be suppressed, and the target protein is susceptible to protease attack. Even so, the target protein is protected without attack. On the other hand, a fusion protein and a single chaperonin subunit can be expressed in a cell-free translation system to form a chaperonin-protein complex. The chaperonin-protein complex thus obtained is subjected to the second step.

第2の工程は、第1の工程で形成させたシャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させて融合タンパク質を遊離させる工程である。すなわち、第2の工程は、シャペロニン−タンパク質複合体から融合タンパク質を遊離させることにより、融合タンパク質から目的タンパク質を切り出すことができる状態にすることを目的としている。シャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させるためには、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットの間の非共有結合的な会合力、すなわち、水素結合、疎水性相互作用、イオン結合、ファンデルワールス力等を弱める処理を行う。具体的には、変性剤の添加、界面活性剤の添加、キレート剤の添加、アデノシン3リン酸の除去、加熱等の処理により、非共有結合的な会合力は弱められ、シャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させることができる。変性剤の例としては、尿素、塩酸グアニジンが挙げられる。なお、これらの処理は目的タンパク質が不可逆的に変性しないような穏やかな条件で行うことが好ましく、例えば、尿素の場合は3M以下の濃度で使用することが好ましい。   The second step is a step of releasing the fusion protein by dissociating the chaperonin-protein complex formed in the first step into a fusion protein and a single chaperonin subunit. That is, the second step is intended to release the fusion protein from the chaperonin-protein complex so that the target protein can be excised from the fusion protein. In order to dissociate the chaperonin-protein complex into a fusion protein and a single chaperonin subunit, non-covalent association forces between the fusion protein and a single chaperonin subunit, ie, hydrogen bonding, hydrophobic interaction , Treatment to weaken ionic bond, van der Waals force, etc. Specifically, the non-covalent association force is weakened by the addition of a denaturing agent, addition of a surfactant, addition of a chelating agent, removal of adenosine triphosphate, heating, etc., and the chaperonin-protein complex Can be dissociated into a fusion protein and a single chaperonin subunit. Examples of denaturing agents include urea and guanidine hydrochloride. These treatments are preferably performed under mild conditions so that the target protein is not irreversibly denatured. For example, urea is preferably used at a concentration of 3M or less.

第3の工程は、第2の工程で遊離させた融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離する工程である。すなわち、第3の工程は、目的タンパク質を回収することを目的としている。目的タンパク質を切り出す方法としては、例えば、限定分解型プロテアーゼを利用する方法が挙げられる。すなわち、まず、融合タンパク質として、シャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが限定分解型プロテアーゼの認識部位を介して連結されているものを使用する。そして、本工程において、遊離させた融合タンパク質に当該限定分解型プロテアーゼを作用させ、その認識部位を消化し、目的タンパク質を切り出すことができる。また、限定分解型プロテアーゼによる処理以外の方法としては、臭化シアン等による限定分解、インテイン等の自己切断ペプチドを利用する方法が挙げられる。   The third step is a step of cutting out and isolating the target protein from the fusion protein released in the second step. That is, the third step is aimed at recovering the target protein. Examples of a method for cutting out the target protein include a method using a limited degradation protease. That is, first, a fusion protein in which a chaperonin subunit and a target protein are linked via a recognition site of a limited degradation protease is used. In this step, the limited degradation protease is allowed to act on the released fusion protein, the recognition site is digested, and the target protein can be cut out. Examples of methods other than the treatment with limited-degradation protease include limited degradation with cyanogen bromide and the like, and methods using self-cleaving peptides such as intein.

なお、上記した限定分解型プロテアーゼを利用する場合においては、第1の工程の直後にシャペロニン−タンパク質複合体に対して限定分解型プロテアーゼを作用させても、プロテアーゼ認識部位は消化されず、目的タンパク質を切り出すことはできない。すなわち、第2の工程によってシャペロニン−タンパク質複合体から融合タンパク質を遊離させて、該融合タンパク質に対してプロテアーゼを作用させる必要がある。これは、上記したシャペロニン−タンパク質複合体においては、プロテアーゼ認識部位が外部に露出しておらず、プロテアーゼの作用を受けないためと考えられる。   In the case of using the above-mentioned limited degradation protease, even if the limited degradation protease is allowed to act on the chaperonin-protein complex immediately after the first step, the protease recognition site is not digested, and the target protein Cannot be cut out. That is, it is necessary to release the fusion protein from the chaperonin-protein complex in the second step and cause the protease to act on the fusion protein. This is considered to be because the protease recognition site is not exposed to the outside in the chaperonin-protein complex described above and is not affected by the protease.

本発明の目的タンパク質の製造方法は、全ての目的タンパク質の製造に適用可能であるが、特に、疎水性が高いタンパク質、宿主細胞に毒性を示すタンパク質、プロテアーゼの攻撃を受けやすいタンパク質に好適である。   The method for producing a target protein of the present invention can be applied to the production of all target proteins, and is particularly suitable for proteins with high hydrophobicity, proteins that are toxic to host cells, and proteins that are susceptible to protease attack. .

以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

1.GroELサブユニット遺伝子の単離
大腸菌HMS174(DE3)株(ノバジェン社)からゲノムDNAを抽出・精製した。次に、精製したゲノムDNAを鋳型とし、配列番号1及び2に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマー対としてPCRを行い、配列番号3に示す塩基配列を有するGroELサブユニット遺伝子を含むDNA断片を増幅した。
1. Isolation of GroEL subunit gene Genomic DNA was extracted and purified from Escherichia coli HMS174 (DE3) strain (Novagen). Next, PCR was performed using the purified genomic DNA as a template and the oligonucleotide having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOs: 1 and 2 as a primer pair, and a DNA fragment containing the GroEL subunit gene having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained. Amplified.

2.ヒトエンドセリンA受容体遺伝子の単離
ヒト胎盤cDNAライブラリー(タカラバイオ社)を鋳型とし、配列番号4及び5に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマー対としてPCRを行い、配列番号6に示す塩基配列を有するエンドセリンA受容体(ETAR)遺伝子を含むDNA断片を増
幅した。なお、この増幅されたDNA断片には、プライマーに由来して、5’末端にBglIIサイト、3’末端にFLAGタグ(FLAG Tag、配列番号7)をコードする配列及びXhoIサイトを設けた。
2. Isolation of human endothelin A receptor gene PCR was performed using a human placenta cDNA library (Takara Bio Inc.) as a template and oligonucleotides having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 4 and 5 as primer pairs, and the base shown in SEQ ID NO: 6 A DNA fragment containing the endothelin A receptor (ET A R) gene having the sequence was amplified. This amplified DNA fragment was provided with a BglII site at the 5 ′ end and a sequence encoding a FLAG tag (FLAG Tag, SEQ ID NO: 7) at the 5 ′ end and an XhoI site derived from the primer.

3.GroELサブユニットN回連結体(N=1〜6)とヒトエンドセリンA受容体との融合タンパク質を発現するための各ベクターの構築
プラスミドpTrc99A(アマシャムバイオサイエンス社)を制限酵素NcoIとXbaIで消化し、バクテリア由来アルカリフォスファターゼ(BAP)にて末端を脱リン酸化処理した後、配列番号8に示されるオリゴヌクレオチドを挿入し、プラスミドpTrc99ATCを構築した。なお、配列番号8に示されるオリゴヌクレオチドにより、プラスミドpTrc99ATCには、NcoIサイト、XbaIサイト、トロンビン認識部位をコードする塩基配列、BglIIサイト、XhoIサイト、及び終止コドンが導入された。次に、pTrc99ATCを制限酵素XbaIで消化し、BAPにて末端を脱リン酸化処理した後、上記1で増幅したGroELサブユニット遺伝子を含むDNA断片を挿入し、プラスミドpTrcG1TCを構築した。プラスミドpTrcG1TCは、GroELサブユニット遺伝子1個を含み、その下流に目的タンパク質をコードする遺伝子を挿入す
ることができる制限酵素サイトを有している。
3. Construction of each vector for expressing fusion protein of GroEL subunit N-fold ligation (N = 1-6) and human endothelin A receptor Plasmid pTrc99A (Amersham Biosciences) was digested with restriction enzymes NcoI and XbaI. After dephosphorylating the ends with bacterial alkaline phosphatase (BAP), the oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 8 was inserted to construct plasmid pTrc99ATC. In addition, the NcoI site, the XbaI site, the base sequence encoding the thrombin recognition site, the BglII site, the XhoI site, and the stop codon were introduced into the plasmid pTrc99ATC by the oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 8. Next, pTrc99ATC was digested with the restriction enzyme XbaI, the end was dephosphorylated with BAP, and then the DNA fragment containing the GroEL subunit gene amplified in 1 above was inserted to construct plasmid pTrcG 1 TC. The plasmid pTrcG 1 TC contains one GroEL subunit gene, and has a restriction enzyme site into which a gene encoding the target protein can be inserted downstream thereof.

次に、プラスミドpTrcG1TCをXbaIで消化し、BAPにて末端を脱リン酸化
処理した後、上記1で増幅したGroELサブユニット遺伝子を含むDNA断片を挿入し、プラスミドpTrcG2TCを構築した。プラスミドpTrcG2TCは、GroELサブユニット2回連結体をコードするGroELサブユニット遺伝子2個がタンデムに連結された遺伝子と、その下流に目的タンパク質をコードする遺伝子を挿入することができる制限酵素サイトを有している。さらに、同様の手順にて、pTrcG3TC、pTrcG4TC、pTrcG5TC、及びpTrcG6TCの各種プラスミドを構築した。以下、これら6種のプラスミドを「pTrcGNTC(N=1〜6)」と総称する。
Next, the plasmid pTrcG 1 TC was digested with XbaI, the end was dephosphorylated with BAP, and then the DNA fragment containing the GroEL subunit gene amplified in 1 above was inserted to construct plasmid pTrcG 2 TC. The plasmid pTrcG 2 TC has a restriction enzyme site into which a gene encoding a target protein can be inserted downstream of a gene in which two GroEL subunit genes encoding a double-ligated GroEL subunit are connected in tandem. Have. Furthermore, various plasmids of pTrcG 3 TC, pTrcG 4 TC, pTrcG 5 TC, and pTrcG 6 TC were constructed in the same procedure. Hereinafter, these six types of plasmids are collectively referred to as “pTrcG N TC (N = 1 to 6)”.

さらに、6種のプラスミドpTrcGNTC(N=1〜6)を、それぞれ制限酵素Bg
lII及びXhoIで消化し、BAPにて末端を脱リン酸化処理した後、上記2で得られたETARを含む増幅DNA断片を挿入して、6種の発現ベクターpTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)を構築した。図6にpTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)の
構成を示す。図中、groELnはGroELサブユニットN回連結体をコードする、N
個のGroELサブユニット遺伝子がタンデムに連結された遺伝子を表し、「トロンビン認識部位」はトロンビン認識部位をコードする塩基配列を表し、ETARはETAR遺伝子を表し、FLAGタグはFLAGタグ遺伝子を表す。また、ATGは開始コドン、TAATAGは終止コドンを含む塩基配列を表す。すなわち、pTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)は、trcプロモーターの下流に、順に、開始コドン、GroELサブユニットN回連結体(N=1〜6)をコードする遺伝子、トロンビンの認識部位をコードする塩基配列、ETAR遺伝子、FLAGタグ遺伝子、及び終止コドンを有する。すなわち、p
TrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)によれば、GroELサブユニットN回連結体(N=1〜6)とETARの融合タンパク質を発現することができる。
Furthermore, six types of plasmids pTrcG N TC (N = 1 to 6) were respectively converted into restriction enzymes Bg.
was digested with lII and XhoI, it was dephosphorylated end at BAP, by inserting the amplified DNA fragment containing the ET A R obtained above 2, of the six expression vectors pTrcG N TCF-ET A R (N = 1-6) was constructed. Figure 6 shows the structure of pTrcG N TCF-ET A R ( N = 1~6). In the figure, groEL n encodes a GroEL subunit N-linked, N
Represents a gene in which a plurality of GroEL subunit genes are linked in tandem, “thrombin recognition site” represents a base sequence encoding a thrombin recognition site, ET A R represents an ET A R gene, and a FLAG tag represents a FLAG tag gene Represents. ATG represents a start codon, and TAATAG represents a base sequence including a stop codon. That, pTrcG N TCF-ET A R (N = 1~6) is downstream of the trc promoter, in turn, initiation codon, gene encoding the GroEL subunits N times connecting body (N = 1 to 6), of thrombin It has a base sequence encoding a recognition site, an ET A R gene, a FLAG tag gene, and a stop codon. That is, p
According to TrcG N TCF-ET A R ( N = 1~6), capable of expressing the fusion protein of GroEL subunits N times connecting body (N = 1 to 6) and ET A R.

4.GroELサブユニットN回連結体(N=1〜6)とヒトエンドセリンA受容体との融合タンパク質を発現する各組換え体の作製
上記3で得られた6種の発現ベクターpTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)をそれぞれ大腸菌BLR(DE3)株(ノバジェン社)に導入し、6種の組換え大腸菌BLR(DE3)/pTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)を得た。
4). GroEL subunits N times connecting body (N = 1 to 6) and human endothelin A 6 kinds of expression vectors obtained in Preparation 3 above of each recombinant that expresses a fusion protein with receptors pTrcG N TCF-ET A R a (N = 1 to 6) each E. coli BLR (DE3) strain was introduced into (Novagen), six recombinant E. coli BLR (DE3) / pTrcG N TCF -ET a R (N = 1~6) Obtained.

5.融合タンパク質の発現
6種の組換え大腸菌BLR(DE3)/pTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)を、それぞれ、100μg/mLカルベニシリンを含む2×YT培地(16g/L バクトトリプトン、10g/L 酵母エキス、5g/L NaCl)にて25℃で24時間培養した。培養終了後、各菌体を遠心分離(30000g、30分、4℃)にて回収した。回収した各菌体をPBSで洗浄した後、懸濁用バッファー(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、5mM MgCl2、1mM EDTA)に懸濁し、超音波処理
にて菌体を破砕した。各菌体破砕液を遠心分離(100000g、1時間、4℃)して上清を回収し、各菌体抽出液を得た。これらの菌体抽出液をそれぞれSDS−PAGEに供し、クマシーブリリアントブルー(CBB)にて染色した(SDS−PAGE/CBB)。対照として、融合蛋白質をコードする遺伝子を挿入していないプラスミドpTrc99ATCについても同様の操作を行った。結果を図7の各レーン1に示す。図7は左から順に、対照、N=1、2、3、4、5、6の場合のSDS−PAGE/CBBの結果である。なお、レーン6は分子量マーカーである。すなわち、各融合蛋白質GN−ETAR(N=1〜6)の分子量に相当する黒矢印の位置(G1−ETAR:109kDa、G2−ETAR:166kDa、G3−ETAR:223kDa、G4−ETAR:280kDa、G5−E
AR:337kDa、G6−ETAR:394kDa)に、対照には見られないバンドが
確認された。
5. Expression of the fusion protein six recombinant E. coli BLR (DE3) / pTrcG N TCF -ET A R a (N = 1~6), respectively, 2 × YT medium (16g / L Bacto tryptone containing 100 [mu] g / mL carbenicillin 10 g / L yeast extract, 5 g / L NaCl) was cultured at 25 ° C. for 24 hours. After completion of the culture, each bacterial cell was collected by centrifugation (30000 g, 30 minutes, 4 ° C.). Each collected bacterial cell was washed with PBS, suspended in a suspension buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA), and disrupted by ultrasonication. Each cell disruption solution was centrifuged (100,000 g, 1 hour, 4 ° C.), and the supernatant was collected to obtain each cell extract. These bacterial cell extracts were each subjected to SDS-PAGE and stained with Coomassie Brilliant Blue (CBB) (SDS-PAGE / CBB). As a control, the same operation was performed for the plasmid pTrc99ATC into which the gene encoding the fusion protein was not inserted. The results are shown in each lane 1 of FIG. FIG. 7 shows the results of SDS-PAGE / CBB in the case of control, N = 1, 2, 3, 4, 5, 6 in order from the left. Lane 6 is a molecular weight marker. That is, the position of the black arrow corresponding to the molecular weight of each fusion protein G N -ET A R (N = 1 to 6) (G 1 -ET A R: 109 kDa, G 2 -ET A R: 166 kDa, G 3 -ET A R: 223 kDa, G 4 -ET A R: 280 kDa, G 5 -E
T A R: 337 kDa, G 6 -ET A R: 394 kDa), a band not seen in the control was confirmed.

さらに、得られた各菌体抽出液を抗FLAG抗体固定化ゲル(シグマ社)を用いた免疫沈降に供した。洗浄は、上記懸濁用バッファーを用い、吸着画分の溶出は100μg/mLのFLAGペプチド(配列番号7)を含む上記懸濁用バッファーを用いた。非吸着画分、洗浄画分、吸着画分をSDS−PAGE/CBBに供した結果を、それぞれ図7の各レーン2、各レーン3、各レーン4に示す。すなわち、吸着画分(レーン3)のみに融合タンパク質GN−ETAR(N=1〜6)に相当するバンドが検出された。また、吸着画分にはGN−ETARの他に、FLAGタグを有していない単独のGroELサブユニットに相当するバンドも同時に検出された(白矢印)。これらのことから、上記融合タンパク質と単独のGroELサブユニットが非共有結合的に会合していることが確認された。 Furthermore, each bacterial cell extract obtained was subjected to immunoprecipitation using an anti-FLAG antibody-immobilized gel (Sigma). The suspension buffer was used for washing, and the elution fraction was eluted using the suspension buffer containing 100 μg / mL FLAG peptide (SEQ ID NO: 7). The results of subjecting the non-adsorbed fraction, the washed fraction, and the adsorbed fraction to SDS-PAGE / CBB are shown in each lane 2, each lane 3, and each lane 4 in FIG. That is, a band corresponding to the fusion protein G N -ET A R (N = 1 to 6) was detected only in the adsorbed fraction (lane 3). In addition to G N -ET A R is the adsorbed fraction, a band was also detected at the same time corresponding to a single GroEL subunits having no FLAG tag (white arrow). From these facts, it was confirmed that the fusion protein and a single GroEL subunit were associated non-covalently.

さらに、上記の吸着画分にトロンビンを作用させ、GN−ETAR(N=1〜6)からETARが切り出されるか否かを確認した。反応条件は、10mg(BSA換算)のGN−ETAR(N=1〜6)に対してトロンビン(アマシャムバイオサイエンス社)2ユニット
を添加し、25℃で6時間処理した。結果を図7の各レーン5に示す。すなわち、いずれの場合もETARに相当するバンド(42kDa)は検出されず、GN−ETAR(N=1
〜6)からETARは切り出されなかった。以上より、GN−ETAR(N=1〜6)と単
独のGroELサブユニットが複合体を形成しており、ETARがそのリング状構造体の
内部に格納されていることが確認された。
Further, by the action of thrombin adsorbed fraction above was confirmed whether ET A R is cut from G N -ET A R (N = 1~6). As reaction conditions, 2 units of thrombin (Amersham Biosciences) was added to 10 mg (converted to BSA) of G N -ET A R (N = 1 to 6) and treated at 25 ° C. for 6 hours. The results are shown in each lane 5 of FIG. That is, a band corresponding to the ET A R in either case (42 kDa) was not detected, G N -ET A R (N = 1
ET A R from 6) was cut out. Than, be G N -ET A R (N = 1~6) and the sole GroEL subunits forms a complex, which ET A R is stored in the interior of the ring-shaped structure confirmed more It was done.

上記と同様のSDS−PAGEを改めて行い、ウエスタンブロッティングを行った。ブロッティングにはPVDF膜(Immobilon−P、ミリポア社)を用いた。1次抗体として、FLAGペプチドに対するモノクローナル抗体(ANTI−FLAG M2 Monoclonal Antibody、シグマ社)を用いた。2次抗体として、ビオチン標識ユニバーサル2次抗体キット(Universal Quick Kit、ベク
ターラボラトリーズ社)を用いた。検出には、コニカイムノステインHRP−100(生化学工業社)を用いた。その結果、各融合タンパク質GN−ETAR(N=1〜6)の分子量に相当する位置に出現したバンドは、いずれもGN−ETAR(N=1〜6)であることが確認された。
The same SDS-PAGE as described above was performed again, and Western blotting was performed. A PVDF membrane (Immobilon-P, Millipore) was used for blotting. As a primary antibody, a monoclonal antibody against FLAG peptide (ANTI-FLAG M2 Monoclonal Antibody, Sigma) was used. As a secondary antibody, a biotin-labeled universal secondary antibody kit (Universal Quick Kit, Vector Laboratories) was used. For detection, Konica Immunostain HRP-100 (Seikagaku Corporation) was used. As a result, it is band appeared at a position corresponding to a molecular weight of the fusion protein G N -ET A R (N = 1~6) , are both G N -ET A R (N = 1~6) confirmed.

6.GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体の製造
調製した6種の組換え大腸菌のうち、N=3である大腸菌BLR(DE3)/pTrcG3TCF−ETARを、100μg/mLカルベニシリンを含む2×YT培地1Lで培養した。培養終了後、上記5と同様にして菌体破砕液上清を回収した。得られた上清を、以下の手順により抗FLAG抗体固定化ゲル(ANTI−FLAG M2−Agarose
from mouse、シグマ社)を用いたアフィニティクロマトグラフィー(カラムの体積:8mL、カラム内径:1cm)に供した。まず、平衡化バッファー(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、1mM EDTA)にてカラムを平衡化し、得られた上清をアプライした。平衡化バッファーでカラムを洗浄した後、100μg/mLのFLAGペプチド(シグマ社)を含む平衡化バッファーにてステップワイズ溶出した。流速は2mL/分、カラム温度は約25℃(室温)とした。各画分をSDS−PAGE/CBBによって分析し、融合タンパク質G3−ETARを含む画分を特定し、それらを回収した。
6). Production of GroEL-human endothelin A receptor complex Among 6 types of prepared recombinant E. coli, N = 3 E. coli BLR (DE3) / pTrcG 3 TCF-ET A 2 × 100 μg / mL carbenicillin Incubated with 1 L of YT medium. After completion of the culture, the cell disruption supernatant was collected in the same manner as in 5 above. The obtained supernatant was subjected to anti-FLAG antibody-immobilized gel (ANTI-FLAG M2-Agarose) according to the following procedure.
(from volume mouse, Sigma)) (column volume: 8 mL, column inner diameter: 1 cm). First, the column was equilibrated with an equilibration buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA), and the resulting supernatant was applied. After washing the column with the equilibration buffer, stepwise elution was performed with the equilibration buffer containing 100 μg / mL FLAG peptide (Sigma). The flow rate was 2 mL / min and the column temperature was about 25 ° C. (room temperature). Each fraction was analyzed by SDS-PAGE / CBB to identify fractions containing the fusion protein G 3 -ET A R and collected them.

次に、回収した画分に硫酸アンモニウムを終濃度10%(w/v)になるように加え、HiTrap Butyl FF 5mLカラム(アマシャムバイオサイエンス社)を用いた疎水性相互作用クロマトグラフィーに供した。溶出には、バッファーA(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、5mM MgCl2、1mM EDTA、1
mM DTT、10%(w/v)硫酸アンモニウム)とバッファーB(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、5mM MgCl2、1mM EDTA、1mM
DTT)を用い、バッファーBを0→100%にする直線グラジエントにて溶出した。流速は3mL/分、カラム温度は4℃とした。各画分をSDS−PAGE/CBBによって分析し、融合タンパク質G3−ETARを含む画分を特定し、それらを回収した。
Next, ammonium sulfate was added to the collected fraction to a final concentration of 10% (w / v) and subjected to hydrophobic interaction chromatography using a HiTrap Butyl FF 5 mL column (Amersham Bioscience). For elution, buffer A (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA, 1
mM DTT, 10% (w / v) ammonium sulfate) and buffer B (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA, 1 mM
DTT), and eluted with a linear gradient of buffer B from 0 to 100%. The flow rate was 3 mL / min and the column temperature was 4 ° C. Each fraction was analyzed by SDS-PAGE / CBB to identify fractions containing the fusion protein G 3 -ET A R and collected them.

次に、回収した画分を限外ろ過(Centriprep YM−50、分画分子量50000、ミリポア社)にて濃縮した後、TSK G4000SWXLカラム(直径7.5mm、長さ30cm、東ソー社)を用いたゲルろ過クロマトグラフィーに供した。展開液には、25mM HEPES−KOH(pH7.0)、300mM NaCl、40mM KCl、5mM MgCl2、1mM EDTA、1mM DTTの組成からなるバッファーを用いた。流速は0.5mL/分とした。対照として、N=7の場合について同様の操作を行った。ゲルろ過クロマトグラフィーの結果を図8(a)及び図8(c)に示す。図中、縦軸は波長280nmにおける吸光度(A280)を表し、横軸は溶出時間(分)を
表わす。すなわち、N=3の場合(図8(a))でもN=7の場合(図8(c))と同様に、14個のGroELサブユニットからなるリング状構造体の溶出位置である溶出体積8.6mL(0.16CV)付近にピークが検出された(Weissman,J.S.et al. Cell 84,481−490(1996))。さらに、ゲルろ過クロマトグラフィーのピーク位置の各画分についてSDS−PAGE/CBBを行った。その結果を図8(b)、(d)に示す。すなわち、N=3の場合(図8(b))にはG3−ETAR(223kDa)に相当するバンド(黒矢印)が検出され、対照のN=7の場合(図8(d))にはG7−ETAR(451kDa)に相当するバンド(黒矢印)が検出された。以上より、融合タンパク質G3−ETARが単独のGroELサブユニットを伴って、計14個のGroELサブユニットからなるダブルリング構造の複合体を形成していることが確認された。
Next, after the collected fraction was concentrated by ultrafiltration (Centriprep YM-50, molecular weight cut off 50000, Millipore), a TSK G4000SW XL column (diameter 7.5 mm, length 30 cm, Tosoh Corporation) was used. Was subjected to gel filtration chromatography. As the developing solution, a buffer composed of 25 mM HEPES-KOH (pH 7.0), 300 mM NaCl, 40 mM KCl, 5 mM MgCl2, 1 mM EDTA, and 1 mM DTT was used. The flow rate was 0.5 mL / min. As a control, the same operation was performed for N = 7. The results of gel filtration chromatography are shown in FIGS. 8 (a) and 8 (c). In the figure, the vertical axis represents absorbance (A 280 ) at a wavelength of 280 nm, and the horizontal axis represents elution time (minutes). That is, in the case of N = 3 (FIG. 8 (a)), as in the case of N = 7 (FIG. 8 (c)), the elution volume which is the elution position of the ring-shaped structure composed of 14 GroEL subunits. A peak was detected around 8.6 mL (0.16 CV) (Weissman, JS et al. Cell 84, 481-490 (1996)). Furthermore, SDS-PAGE / CBB was performed for each fraction at the peak position of gel filtration chromatography. The results are shown in FIGS. 8 (b) and 8 (d). That is, in the case of N = 3 (FIG. 8B), a band (black arrow) corresponding to G 3 -ET A R (223 kDa) is detected, and in the case of N = 7 as a control (FIG. 8D). ), A band (black arrow) corresponding to G 7 -ET A R (451 kDa) was detected. From the above, it was confirmed that the fusion protein G 3 -ET A R forms a double ring structure complex consisting of a total of 14 GroEL subunits with a single GroEL subunit.

図8(a)のピークを含む画分に対して0.2%酢酸ウラニルによるネガティブ染色を
行い、透過型電子顕微鏡による形態観察を行った。その写真を図5に示す。図5に示すように、シャペロニン又はシャペロニン−タンパク質複合体に特有なリング状構造体が観察された。このことより、融合タンパク質G3−ETARが組換え体のゲノムDNAに由来するGroELサブユニットを伴ってシャペロニン−タンパク質複合体(GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体)を形成し、かつ該複合体がリング状構造体を形成していることがわかった。
The fraction containing the peak in FIG. 8 (a) was negatively stained with 0.2% uranyl acetate, and the morphology was observed with a transmission electron microscope. The photograph is shown in FIG. As shown in FIG. 5, a ring-shaped structure peculiar to chaperonin or chaperonin-protein complex was observed. This indicates that the fusion protein G 3 -ET A R forms a chaperonin-protein complex (GroEL-human endothelin A receptor complex) with a GroEL subunit derived from the recombinant genomic DNA, and It was found that the composite formed a ring-shaped structure.

1.ヒトエンドセリンA受容体の製造
実施例1と同様にして、N=3である大腸菌BLR(DE3)/pTrcG3TCF−
ETARを培養し、菌体抽出液を得た。さらに、実施例1と同様にして、菌体抽出液を各
種クロマトグラフィーに供し、GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体を含むゲルろ過画分を得た。この画分に尿素を最終濃度が3Mになるように添加して室温で30分間処理し、GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体を融合タンパク質G3−ETARとGroELサブユニットに解離し、融合タンパク質G3−ETARを遊離させた。次に、透析膜(分画分子量10000)を用いてこの反応液をPBSに対して数回透析し、尿素を除去した。次に、10mg(BSA換算)のG3−ETARに対し10ユニットとなるようにトロンビンを添加し、25℃で0〜6時間処理し、反応液の一部をSDS−PAGE/CBBによって分析した。対照として、N=7の場合について同様の操作を行った。結果を図9(a)及び図9(c)に示す。図中、レーン1は0分、レーン2は15分、レーン3は30分、レーン4は1時間、レーン5は1.5時間、レーン6は2時間、レーン7は2.5時間、レーン8は3時間、レーン9は4時間、レーン10は5時間、レーン11は6時間の各反応時間後のサンプルである。すなわち、N=3の場合、反応時間が1時間(レーン4)から6時間(レーン11)にかけて、ETARに相当する42kDa付近にバ
ンドが認められ、G3−ETARからETARを切り出すことができた(図8(a))。特
に、反応時間が6時間の場合は、G3−ETARに相当するバンドは消失し、トロンビンによってG3−ETARが完全に消化され、ETARが完全に切り出された。この結果は、対
照のN=7の場合(図9(c))と同様であった。以上より、融合タンパク質G3−ETARはトロンビンによってそのトロンビン認識部位が切断され、その結果、融合タンパク質G3−ETARからETARを切り出して単離することができた。
1. Production of human endothelin A receptor In the same manner as in Example 1, N = 3 E. coli BLR (DE3) / pTrcG 3 TCF-
ET A R was cultured to obtain a bacterial cell extract. Furthermore, in the same manner as in Example 1, the bacterial cell extract was subjected to various chromatography to obtain a gel filtration fraction containing GroEL-human endothelin A receptor complex. Urea was added to this fraction to a final concentration of 3 M and treated at room temperature for 30 minutes to dissociate GroEL-human endothelin A receptor complex into fusion protein G 3 -ET A R and GroEL subunit, The fusion protein G 3 -ET A R was released. Next, this reaction solution was dialyzed several times against PBS using a dialysis membrane (molecular weight cut off 10,000) to remove urea. Then, thrombin was added to a G 3 -ET A R to 10 units of 10 mg (BSA equivalent), was treated 0-6h at 25 ° C., a part of the reaction mixture by SDS-PAGE / CBB analyzed. As a control, the same operation was performed for N = 7. The results are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (c). In the figure, lane 1 is 0 minutes, lane 2 is 15 minutes, lane 3 is 30 minutes, lane 4 is 1 hour, lane 5 is 1.5 hours, lane 6 is 2 hours, lane 7 is 2.5 hours, lane 8 is a sample after 3 hours, lane 9 is 4 hours, lane 10 is 5 hours, and lane 11 is a sample after each reaction time of 6 hours. That is, when N = 3, a band was observed in the vicinity of 42 kDa corresponding to ET A R over a reaction time of 1 hour (lane 4) to 6 hours (lane 11), and G 3 -ET A R to ET A R Could be cut out (FIG. 8A). In particular, when the reaction time was 6 hours, the band corresponding to G 3 -ET A R disappeared, G 3 -ET A R was completely digested by thrombin, and ET A R was completely excised. This result was the same as in the case of control N = 7 (FIG. 9C). Thus, a fusion protein G 3 -ET A R is the thrombin recognition site is cleaved by thrombin, resulting could be isolated by cutting out the ET A R from the fusion protein G 3 -ET A R.

なお、尿素処理を行わなかった場合は、いずれの場合もSDS−PAGEでETARに
相当するバンドは認められず、トロンビン認識部位がトロンビンによって切断されなかった(図9(b)、図9(d))。このことより、GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体はトロンビンの消化を受けないが、遊離させた融合タンパク質はトロンビンによって消化されることが分かった。GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体がトロンビンの消化を受けないことは、トロンビン認識部位が外側に露出していないことを示すものであり、これはGroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体がリング状構造体を有していることの一証拠である。
When urea treatment was not performed, no band corresponding to ET A R was observed in SDS-PAGE in any case, and the thrombin recognition site was not cleaved by thrombin (FIG. 9 (b), FIG. 9). (D)). This indicates that the GroEL-human endothelin A receptor complex is not digested by thrombin, but the released fusion protein is digested by thrombin. The absence of thrombin digestion of the GroEL-human endothelin A receptor complex indicates that the thrombin recognition site is not exposed to the outside, which indicates that the GroEL-human endothelin A receptor complex is in a ring shape. This is one proof of having a structure.

本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の構成例を示す模式図であり、(a)〜(f)はそれぞれシャペロニンサブユニットN回連結体のN=1〜6の例を示す。It is a schematic diagram which shows the structural example of the chaperonin-protein complex of this invention, (a)-(f) shows the example of N = 1-6 of a chaperonin subunit N times coupling body, respectively. 本発明のシャペロニン−タンパク質複合体の別の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another structural example of the chaperonin-protein complex of this invention. 本発明のシャペロニン−タンパク質複合体のさらに別の構成例を示す模式図であり、(a)はシャペロニンサブユニット連結体の両端に目的タンパク質が結合している例を示し、(b)は目的タンパク質が別々のシャペロニンサブユニット連結体に結合している例を示す。It is a schematic diagram which shows another structural example of the chaperonin-protein complex of this invention, (a) shows the example which the target protein has couple | bonded with the both ends of the chaperonin subunit coupling body, (b) is the target protein. Shows examples in which are bound to separate chaperonin subunit conjugates. 本発明のシャペロニン−タンパク質複合体のまたさらに別の構成例を示す模式図であり、(a)はシャペロニンサブユニット連結体を構成しているシャペロニンサブユニットと単独のシャペロニンサブユニットとが異なる種類である例を示し、(b)は異なるシャペロニンサブユニットがシャペロニンサブユニット連結体と単独のシャペロニンサブユニットの両方に混在している例を示す。It is a schematic diagram which shows another example of a structure of the chaperonin-protein complex of this invention, (a) is a kind with which the chaperonin subunit which comprises the chaperonin subunit coupling body, and a single chaperonin subunit differ. An example is shown, and (b) shows an example in which different chaperonin subunits are mixed in both a chaperonin subunit linked body and a single chaperonin subunit. 本発明のシャペロニン−タンパク質複合体を電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having observed the chaperonin-protein complex of this invention with the electron microscope. プラスミドpTrcGNTCF−ETAR(N=1〜6)の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a structure of a plasmid pTrcG N TCF-ET A R ( N = 1~6). GroELサブユニットN回連結体(N=1〜6)とETARとの融合タンパク質を発現する組換え大腸菌の菌体抽出液、抗FLAG抗体非吸着画分、同洗浄画分、同吸着画分、及びトロンビン処理サンプルをSDS−PAGEに供した結果を示す写真である。Extract of recombinant Escherichia coli expressing a fusion protein of N-fold GroEL subunit N (N = 1 to 6) and ET A R, anti-FLAG antibody non-adsorbed fraction, same washed fraction, same adsorbed fraction It is a photograph which shows the result which used the minute and the thrombin processing sample for SDS-PAGE. GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体を含む試料をゲルろ過に供したときのクロマトグラムと、ゲルろ過の各フラクションをSDS−PAGEに供した結果を示す写真であり、(a)はN=3の場合のクロマトグラムを示し、(b)は(a)に対応するフラクションをSDS−PAGEに供した結果を示し、(c)及び(d)はN=7の場合の対照実験の結果を示す。It is a photograph which shows the result when the chromatogram when the sample containing a GroEL-human endothelin A receptor complex was used for gel filtration, and each fraction of gel filtration was used for SDS-PAGE, (a) is N = 3. (B) shows the result of subjecting the fraction corresponding to (a) to SDS-PAGE, and (c) and (d) show the results of a control experiment when N = 7. . GroEL−ヒトエンドセリンA受容体複合体を尿素処理後又は尿素処理なしでトロンビン消化を行い、SDS−PAGEに供した結果を示す写真であり、(a)はN=3で尿素処理を行った例で、(b)はN=3で尿素処理を行わなかった例で、(c)及び(d)はN=7の場合の対照実験の結果を示す。It is a photograph showing the result of subjecting the GroEL-human endothelin A receptor complex to thrombin digestion after urea treatment or without urea treatment, and subjected to SDS-PAGE. (A) Example of urea treatment with N = 3 (B) shows an example in which N = 3 and no urea treatment was performed, and (c) and (d) show the results of a control experiment when N = 7. 大腸菌GroELの立体構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the three-dimensional structure of Escherichia coli GroEL.

Claims (27)

複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体において、前記複数のシャペロニンサブユニットの一部と目的タンパク質とが融合タンパク質を形成しており、前記融合タンパク質は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結されたものであり、前記複数のシャペロニンサブユニットの残余は目的タンパク質とも他のシャペロニンサブユニットともペプチド結合を介して連結されていない単独のシャペロニンサブユニットであり、前記融合タンパク質と前記単独のシャペロニンサブユニットとが非共有結合的に会合していることを特徴とするシャペロニン−タンパク質複合体。   In a chaperonin-protein complex formed by assembling a plurality of chaperonin subunits and a target protein, a part of the plurality of chaperonin subunits and a target protein form a fusion protein, and the fusion protein includes one A chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein are linked via a peptide bond, and the remaining chaperonin subunits are linked to the target protein and other chaperonin subunits via a peptide bond. A chaperonin-protein complex, wherein the chaperonin subunit is a non-covalent chaperonin subunit, and the fusion protein and the single chaperonin subunit are associated non-covalently. 前記目的タンパク質の数は1個であることを特徴とする請求項1に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 1, wherein the number of the target proteins is one. 前記融合タンパク質は、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがリンカーペプチドを介して連結されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 1 or 2, wherein the fusion protein is a chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and a target protein linked via a linker peptide. body. 前記リンカーペプチドは、限定分解型プロテアーゼの認識部位を含むことを特徴とする請求項3に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 3, wherein the linker peptide includes a recognition site for a limited-degradation protease. 前記限定分解型プロテアーゼはトロンビンであることを特徴とする請求項4に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   5. The chaperonin-protein complex according to claim 4, wherein the limited degradation protease is thrombin. 前記限定分解型プロテアーゼの作用によっては前記認識部位が切断されないことを特徴とする請求項4又は5に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 4 or 5, wherein the recognition site is not cleaved by the action of the limited degradation protease. 前記複数のシャペロニンサブユニットはグループ1型シャペロニンのサブユニットであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of chaperonin subunits are subunits of a group 1 type chaperonin. 前記グループ1型シャペロニンのサブユニットは全て同種の生物由来のものであることを特徴とする請求項7に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 7, wherein all of the subunits of the group 1 type chaperonin are derived from the same organism. 前記グループ1型シャペロニンのサブユニットは全て大腸菌由来のものであることを特徴とする請求項7に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   8. The chaperonin-protein complex according to claim 7, wherein all subunits of the group 1 type chaperonin are derived from E. coli. 前記複数のシャペロニンサブユニットの合計数は、該シャペロニンサブユニットの由来によって決定される最適数であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to any one of claims 1 to 9, wherein the total number of the plurality of chaperonin subunits is an optimal number determined by the origin of the chaperonin subunits. 前記最適数は7個であることを特徴とする請求項10に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 10, wherein the optimal number is seven. 前記複数のシャペロニンサブユニットは、内部に空洞を有するリング状構造体を形成し、目的タンパク質が該空洞内に格納されていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin- of any one of claims 1 to 11, wherein the plurality of chaperonin subunits form a ring-shaped structure having a cavity therein, and the target protein is stored in the cavity. Protein complex. 前記リング状構造体に、さらに、別のシャペロニンサブユニットによって形成されるリング状構造体が非共有結合的に会合していることを特徴とする請求項12に記載のシャペ
ロニン−タンパク質複合体。
The chaperonin-protein complex according to claim 12, wherein a ring-shaped structure formed by another chaperonin subunit is associated non-covalently with the ring-shaped structure.
前記目的タンパク質は膜貫通型受容体であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to any one of claims 1 to 13, wherein the target protein is a transmembrane receptor. 前記膜貫通型受容体はGタンパク質共役型受容体であることを特徴とする請求項14に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 14, wherein the transmembrane receptor is a G protein-coupled receptor. 前記Gタンパク質共役型受容体はヒトエンドセリンA受容体であることを特徴とする請求項15に記載のシャペロニン−タンパク質複合体。   The chaperonin-protein complex according to claim 15, wherein the G protein-coupled receptor is a human endothelin A receptor. 複数のシャペロニンサブユニットと目的タンパク質とが集合してなるシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法において、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体をコードする遺伝子と目的タンパク質をコードする遺伝子とが連結された融合遺伝子を転写及び翻訳させて、1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質を合成し、該融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させることを特徴とするシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   In a method for producing a chaperonin-protein complex in which a plurality of chaperonin subunits and a target protein are assembled, a gene encoding one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a gene encoding the target protein are linked. The synthesized fusion gene is transcribed and translated to synthesize a fusion protein in which one chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and the target protein are linked via peptide bonds, and the fusion protein and a single chaperonin subunit are synthesized. A method for producing a chaperonin-protein complex, wherein the unit is associated non-covalently. 前記融合遺伝子を有する組換え体を培養し、該組換え体内で前記融合遺伝子を転写及び翻訳させ、該組換え体の培養物から前記シャペロニン−タンパク質複合体を得ることを特徴とする請求項17に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   18. A recombinant having the fusion gene is cultured, the fusion gene is transcribed and translated in the recombinant, and the chaperonin-protein complex is obtained from the recombinant culture. A method for producing the chaperonin-protein complex described in 1. 前記融合遺伝子は、発現ベクターに組込まれていることを特徴とする請求項18に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   The method for producing a chaperonin-protein complex according to claim 18, wherein the fusion gene is incorporated into an expression vector. 前記組換え体のゲノムDNA上に存在するシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより、単独のシャペロニンサブユニットが合成されることを特徴とする請求項18又は19に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   The chaperonin according to claim 18 or 19, wherein a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit present on the genomic DNA of the recombinant. -A method for producing a protein complex. 発現ベクターに組込まれたシャペロニンサブユニットをコードする遺伝子が転写及び翻訳されることにより、単独のシャペロニンサブユニットが合成されることを特徴とする請求項18又は19に記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   The chaperonin-protein complex according to claim 18 or 19, wherein a single chaperonin subunit is synthesized by transcription and translation of a gene encoding a chaperonin subunit incorporated into an expression vector. Production method. 前記組換え体は大腸菌であることを特徴とする請求項18乃至21のいずれかに記載のシャペロニン−タンパク質複合体の製造方法。   The method for producing a chaperonin-protein complex according to any one of claims 18 to 21, wherein the recombinant is Escherichia coli. 1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とがペプチド結合を介して連結された融合タンパク質から、目的タンパク質を切り出して単離する目的タンパク質の製造方法において、
(1)前記融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットとを非共有結合的に会合させ、シャペロニン−タンパク質複合体を形成させる工程、
(2)工程(1)で形成させたシャペロニン−タンパク質複合体を、融合タンパク質と単独のシャペロニンサブユニットに解離させ、融合タンパク質を遊離させる工程、
(3)工程(2)で遊離させた融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離する工程、
を含むことを特徴とする目的タンパク質の製造方法。
In a method for producing a target protein, the target protein is cut out and isolated from a fusion protein in which one chaperonin subunit or chaperonin subunit conjugate and the target protein are linked via a peptide bond.
(1) non-covalently associating the fusion protein with a single chaperonin subunit to form a chaperonin-protein complex;
(2) dissociating the chaperonin-protein complex formed in step (1) into a fusion protein and a single chaperonin subunit, and releasing the fusion protein;
(3) A step of cutting out and isolating the target protein from the fusion protein released in step (2),
A method for producing a target protein, comprising:
前記工程(1)において、前記融合タンパク質をコードする融合遺伝子を有する組換え体を培養し、該組換え体内で前記融合遺伝子を転写及び翻訳させ、シャペロニン−タンパ
ク質複合体を形成させることを特徴とする請求項23に記載の目的タンパク質の製造方法。
In the step (1), a recombinant having a fusion gene encoding the fusion protein is cultured, and the fusion gene is transcribed and translated in the recombinant to form a chaperonin-protein complex. The method for producing a target protein according to claim 23.
前記組換え体は大腸菌であることを特徴とする請求項24に記載の目的タンパク質の製造方法。   The method for producing a target protein according to claim 24, wherein the recombinant is Escherichia coli. 前記工程(2)において、変性剤の作用によってシャペロニン−タンパク質複合体を解離させることを特徴とする請求項23乃至25のいずれかに記載の目的タンパク質の製造方法。   The method for producing a target protein according to any one of claims 23 to 25, wherein in step (2), the chaperonin-protein complex is dissociated by the action of a denaturing agent. 前記融合タンパク質は1個のシャペロニンサブユニット又はシャペロニンサブユニット連結体と目的タンパク質とが限定分解型プロテアーゼの認識部位を介して結合したものであり、前記工程(3)において、該プロテアーゼの作用によって該認識部位を切断し、融合タンパク質から目的タンパク質を切り出して単離することを特徴とする請求項23乃至26のいずれかに記載の目的タンパク質の製造方法。   The fusion protein is obtained by binding one chaperonin subunit or a chaperonin subunit conjugate and a target protein through a recognition site of a limited-degraded protease, and in the step (3), The method for producing a target protein according to any one of claims 23 to 26, wherein the recognition site is cleaved and the target protein is cut out and isolated from the fusion protein.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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