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JP2596466B2 - ダニの主要アレルゲンの還伝情報を有するdnaおよび該アレルゲンの製造方法 - Google Patents

ダニの主要アレルゲンの還伝情報を有するdnaおよび該アレルゲンの製造方法

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JP2596466B2
JP2596466B2 JP2050848A JP5084890A JP2596466B2 JP 2596466 B2 JP2596466 B2 JP 2596466B2 JP 2050848 A JP2050848 A JP 2050848A JP 5084890 A JP5084890 A JP 5084890A JP 2596466 B2 JP2596466 B2 JP 2596466B2
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    • A61P37/08Antiallergic agents
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ダニの主要アレルゲンの遺伝的情報DNA、
このDNAに関連した複製ベクター、プラスミド、宿主細
胞、および該DNAを用いたダニ主要アレルゲンDerf IIの
製造方法に関する。
(従来の技術) アレルギー疾患の多くは、その疾患の原因抗原に感作
されることにより、血清および組織でアレルゲンに特異
的なIgE抗体(レアギン抗体)が産生され、再びその抗
原に暴露されることにより、各組織上で抗原とIgE抗体
が抗原抗体反応を起こし、その際、生じる種々の症状に
よるものと考えられている。
このアレルギー疾患を根本的に治療する方法として、
滅感作療法がある。この方法は、その原因抗原を少量ず
つ、また、症状に応じて投与量を徐々に増量しながら、
反復投与する方法である。この療法により遮断抗体産
生、IgE抗体産生抑制、マスト細胞から遊離するヒスタ
ミン量の低下が起こり、治療効果が得られると考えられ
ている。
一方、気管支喘息、小児喘息、アトピー性皮膚炎など
のアレルギー性疾患は、室内塵中に生息しているダニに
対するアレルギーが主な原因であることが明らかになっ
ており、既にいくつかのダニ主要アレルゲンタンパク質
が同定されている(プラッツミルズ(Platts−Mills)
ら、ザ・ジャーナル・オブ・アレルギー・アンド・クリ
ニカル・イムノロジー(J.Allergy Clin.Immunol.)、8
0巻、755頁、1987年)。従って、この主要アレルゲンを
用いた上記アレルギー疾患の滅巻作療法は、きわめて有
効であるが、多量の精製アレルゲンを必要とする。しか
し、これまで精製ダニ主要アレルゲンを多量に調製する
ことは、実質的に不可能であった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明者らは、これらの問題は、ヒョウヒダニ(Derm
atophagoides farinae)虫体からmRNAを調製し、それに
対応するcDNA遺伝子ライブラリーを作成し、探索するこ
と、およびコロニーイムノアッセイ法でダニ主要アレル
ゲンタンパク質Derf IIを発現しているクローンを単離
し、当該クローンから目的とする遺伝子を含むDNA断片
を単離することにより解決できることを見出した。
それゆえ、本発明の目的は、遺伝子工学を使ってダニ
主要アレルゲンタンパク質をコードするDNA配列を得る
ことであり、かつそのDNAがコードしているダニ主要ア
レルゲンを製造する方法を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、ヒョウヒダニ主要アレルゲン(Derf II)
の生化学的および免疫学的性質を有するタンパク質の遺
伝的情報の少なくとも一部分をコードするDNAである。
ダニ主要アレルゲンDerf IIをコードする遺伝子を得
るには、ダニを動物飼育用飼料(たとえば、実験動物飼
育用配合飼料、家畜飼育用飼料、愛玩動物飼育用飼料な
ど)、またはその組成物で人工的に飼育し、特開昭49−
69820号公報に開示されている方法等を使用して、ダニ
虫体を単離することができる。得られたダニ虫体からmR
NAを得るには、チャーグウィン(Chirgwin J.M.)らの
方法などが利用できる(バイオケミストリー(Biochemi
stry)、18巻、5294〜5299頁、1979年)。さらには、市
販のRNA抽出キット(アマシャム社製、商品名、RPN.126
4)を使用することができる。一般に真核性mRNA群は、
その3′末端にポリ(A)テールを持つことから、オリ
ゴ(dT)セルロースを用いたアフィニテイクロマトグラ
フィーで簡便に精製できる(オーフレー(Auffray C.)
ら、ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミスト
リー(Eur.J.Biochem.)、107巻、303〜304頁、1980
年)。さらには、市販のmRNA精製キット(ファルマシア
社製、商品名、mRNA精製キット27−9258−01)の使用が
便利である。
精製mRNAは逆転写酵素およびプライマーを用いて行う
cDNA第一鎖の合成テンプレートとして用いる。用いるプ
ライマーはオリゴ(dT)または合成プライマーが使用で
きる。cDNAの第二鎖は種々の従来法によって合成できる
(ハイン(Huynh,T.V.)ら、DNAクローニング、1巻、
2章、49〜78頁、1985年、グローバー(D.M.Glover)
編)。さらには、市販のcDNA作成キット(アマシャム社
製、商品名、RPN.1256 Y)も使用できる。しかして得ら
れた2本鎖cDNAは適当なベクター、好ましくは、プラス
ミドpUEX1(ブレッサン(Bressan G.)、スタンレイ(S
tanley K.)、ヌクレイック・アシッド・リサーチ(Nuc
l.Acids Res.)、15巻、10056頁、1987年)のクローニ
ング部位に挿入することができる。2本鎖cDNAの挿入は
従来用いられてきた種々の方法を使うことが可能である
(マニアチス(Maniatis T.M.)ら、モレキュラー・ク
ローニング(Molecular Cloning)、コールド・スプリ
ング・ハーバー・ラボラトリー(Cold Spring Harbor L
aboratory)、1982年)。しかして得られたダニ虫体由
来のcDNA遺伝子ライブラリーは適当な宿主、特に好まし
くは大腸菌を形質転換することによって遺伝子産物を発
現させることができる。
次に、形質転換した大腸菌の中から目的とするダニ主
要抗原Derf IIを生産しているコロニーを検索しなけれ
ばならない。このためには種々の方法が使用できるが、
コロニーイムノアッセイ法を用いるのが有利である。例
えばプラスミドとして、pUEX1を用いた場合は以下に記
載した方法で検索できる。
形質転換した大腸菌をLブロス寒天培地(1%バクト
トリプトン、0.5%イーストエキストラクト、0.5%塩化
ナトリウム、1.5%バクトアガー、50μg/mlアンピシリ
ン、pH7.4)上に生育させた後、生じたコロニーをニト
ロセルロースフィルター(アマシャム社製、ハイボンド
C)などの上へレプリカしてフィルター上で生育させ、
さらに外来タンパク質を生産させた後、このフィルター
をクロロホルム蒸気に暴露して溶菌させ、産生している
タンパク質をこのフィルター上に固定した。
挿入されたダニ虫体由来DNAはβ−ガラクトシダーゼ
をコードしているDNAの下流に連結されており、それに
対応するタンパク質はβ−ガラクトシダーゼとの融合タ
ンパク質の形で生産されていた。ダニ主要アレルゲンで
あるDerf IIに対する抗体をウサギを用いて調製してお
き、その抗体を用いて目的とするDerf IIタンパク質を
このフィルター上で検出し、陽性のクローンを2個得る
ことができた。保存しておいた元の寒天プレートから対
応する大腸菌コロニーを選択し、Lブロス液体培地(L
ブロス寒天培地から寒天を除いたもの)へ接種した。30
℃で約18時間振盪培養する。培養液から菌体を集め、常
法のアルカリ抽出によってプラスミドを回収した。続い
て得られたプラスミドを種々の制限酵素で消化した後、
あるいは消化せずにアガロースゲル電気泳動に供し、挿
入されているダニ虫体由来のDNAを分析した。得られた
二つのプラスミドpFL1およびpFL11にはそれぞれ約500ベ
ースペアのDNAが挿入されていた。
一方、大腸菌を、得られた二つのプラスミドおよびダ
ニ由来DNAが挿入されていないベクターpUEX1で形質転換
し、それぞれ前述したLブロス培地に接種した。30℃で
約3時間振盪培養した後、培養温度を42℃に上げて、さ
らに、約3時間培養を継続した。菌体を集めて緩衝液
(トリス塩酸緩衝液、10mM、pH7)にて洗浄したのち、
マルストン(Marston)およびキャロル(Carroll)らの
方法(DNAクローニング(DNA Cloning)、IRLプレス、
3巻、4章、1985年)で融合タンパク質を抽出した。抽
出したタンパク質をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気
泳動に供した。電気泳動した後、ウエスタンブロッティ
ング法(トゥビン(Towbin,H.)ら、プロシーディング
・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエン
ス(Proc.Natl.Acad.Sci.)U.S.A.,76巻、4350頁、1979
年)で産生されているタンパク質をセルロースフィルタ
ーに転写した。タンパク質が転写されたフィルターをウ
シ血清アルブミンでブロッキングし、ウサギで作成して
おいた抗Derf II抗体を反応させた。その後に緩衝液
(トリス塩酸緩衝液、10mM、pH7.4、塩化ナトリウム150
mM、Tween20、0.05%)で洗浄した後、そのフィルター
をさらにパーオキシダーゼで標識された抗ウサギIgG抗
体(アマシャム社製)で反応させた。再び、同じ緩衝液
で洗浄し、反応しないで残存しているパーオキシダーゼ
標識抗体を除去した。さらに、このフィルターを過酸化
水素および色素4−クロロ−1−ナフトールを用いて反
応させた。
その結果、プラスミドpFL1およびpFL11で形質転換し
た大腸菌から得られた上清中には、分子量約13万のタン
パク質のバンドが陽性反応を示したが、DNAが挿入され
ていないベクターで形質転換した大腸菌からの上清中に
は陽性を示すタンパク質は検出されなかった。この結
果、プラスミドpFL1およびpFL11中にはダニ主要抗原で
あるDerf IIをコードしているDNAが存在し、かつその遺
伝子はβ−ガラクトシダーゼとの融合タンパク質として
大腸菌中で発現していることが明らかとなった。
前述したプラスミドpFL1およびpFL11に挿入されてい
るダニ由来DNA断片は、適当な制限酵素、好ましくは、B
am HIによる完全分解、またはNco Iによる部分分解で切
り出すことができる。切り出されたDNA断片は、ダイデ
オキシ法(サンガー(Sanger F.)ら、ジャーナル・オ
ブ・モレキュラー・バイオロジー(J.Mol.Biol.)、162
巻、729〜773頁、1982年)などを用いてその塩基配列を
決定できる。しかして、決定されたダニ主要アレルゲン
タンパク質をコードしているDNA配列を式IおよびIIに
示した。また、式IおよびIIにはその配列に対応するア
ミノ酸も示してある。
式I: 式II: 尚、式中の下線部分は下記の表Iに示したアミノ酸配
列と一致する配列を示す。***は終止コドンを示す。
式IおよびIIに示した塩基配列が本来のダニ主要アレ
ルゲンであるDerf IIをコードしているものであること
を確認するために、Derf IIタンパク質を精製し、その
アミノ酸配列を決定して、式IおよびIIに示したアミノ
酸配列とを比較した。アレルゲンタンパク質Derf IIの
精製は従来から用いられている種々の精製法(生科学実
験講座1巻、タンパク質の化学、山川民夫、今堀和友
編、東京化学同人)を組み合わせて使用できるが、逆相
高速液体クロマトグラフィーを用いる方法が有利であ
る。得られた精製アレルゲンDerf IIをペプチドシーケ
ンサー471A型(アプライドバイオシステムズ社製)に供
して、そのアミノ酸配列を決定した。その結果を表Iに
示した。これらの結果を併せて、本発明者らが単離した
その配列を決定したDNA配列は、確かにダニ主要アレル
ゲンであるDerf IIをコードしていることが確かめられ
た。
(分析No.8、21および27のアミノ酸はペプチドシーケン
サー471A型にて分析できなかったのでXと表現した。) 本DNA断片およびその一部は適当なベクター、例えばY
Ep13(ブローチ(Broach J.R.)ら、ジーン(Gene),8
巻、121〜133頁、1979年)などを用いて、酵母中で発現
させることができる。本発明に従ったダニDerf II遺伝
子を伴う発現カセットを持つ酵母ベクターを用い、適当
な酵母細胞を形質転換することができる。この目的のた
め本発明に従ったDNA配列は、大腸菌プロモーターでは
なく、強力な真核性プロモーター、例えばΔP8(大竹
ら、アグリカルチャラル・アンド・バイオロジカル・ケ
ミストリー(Agric.Biol.Chem.),52巻、2753〜2762
頁、1988年)などの制御下におかなければならない。
遺伝子工学により調製した、本発明に従うダニDerf I
Iタンパク質、その一部およびそれらが他のタンパク質
と融合した形のもので、生化学的、免疫学的にダニ主要
アレルゲンDerf IIの性質を有するタンパク質は、ダニ
に起因する各種のアレルギー疾患の治療あるいは診断に
使用できる。
(発明の効果) 本発明によれば、遺伝子工学を使ってヒョウヒダニ主
要アレルゲンタンパク質Derf IIを発現しているクロー
ンを単離し、当該クローンから目的とする遺伝子を含む
DNA断片を単離することができた。
それゆえ、このDNAがコードしているダニ主要アレル
ゲンを発現、生産してアレルゲンタンパク質を提供する
ことができ、このタンパク質を用いて各種のアレルギー
疾患の治療あるいは診断に使用することができる。
(実施例) 次に、実施例に基づき本発明を一層具体的に説明す
る。
実施例1 cDNA遺伝子ライブラリーの作成 温度25℃、湿度75%の条件下、実験動物飼育用飼料中
で約30日間人工飼育したダニを、飽和食塩水で餌と分離
し、吸引濾過してダニ虫体のみを調製した(特開昭49−
69820号公報)。得られた虫体(約5g)を液体窒素につ
けて、急速凍結させ、それから総RNAをRNA抽出キット
(アマシャム社製RPN.1264)を用いて抽出精製した。そ
の総RNAからmRNAをオリゴ−dTカラム(ファルマシア社
製、商品名、mRNA精製キット27−9258−01)を用いて精
製し、約3μgのmRNAが得られた。その全量を用いてcD
NAを合成したがその合成には、cDNA合成システム・プラ
スを用いた(アマシャム社製、商品名、RPN.1256 Y)。
RNA抽出、mRNA精製およびcDNA合成は、すべてキットに
添付されているマニュアルに従って実施した。
発現ベクターは、ブレッサン(Bressan)等によって
報告されているpUEX1(ヌクレイック・アシッド・リサ
ーチ(Nucl.Acids Res.)15巻、10056頁、1987年)を用
いた。この発現ベクターは、β−ガラクトシダーゼ遺伝
子の下流にcDNA断片を挿入し、目的遺伝子を融合蛋白質
として発現できる。またその発現量は上流のラムダ
(λ)PRプロモーターにより決定され、培養温度を42℃
へシフトすると大きく増大させることができる。クロー
ニング手順は、ハイメール(Haymerle)等の方法(ヌク
レイック・アシッド・リサーチ(Nucl.Acids Res.)14
巻、8615〜8624頁、1986年)に従い、試薬等は、cDNAク
ローニングシステムpUEX1(アマシャム社製、商品名、R
PN.1282)を用いた。このとき形質転換に用いる細胞と
しては、大腸菌MC1061(遺伝子型araD139,Δ[ara,le
u]7697,ΔlacX74,galU-,galK-,hsr-,hsm+,strA,mcrA-,
mcrB-)を用い、コンピテント・セルの調製はハナハン
(Hanahan)の方法(DNAクローニング(DNA cloning,A
practical approach),Ed.Glover,D.,IRL Press,1巻、1
09頁、1985年)に従った。
実施例2 pFL1およびpFL11の検出 得られた形質転換株からウサギ由来の抗Derf II抗体
と反応するクローンを、コロニーイムノアッセイ法で検
出した。形質転換株は、アンピシリンを50μg/ml含むL
ブロス寒天培地(1%トリプトン(tryptone、ディフコ
社製)、0.5%イースト・イクストラクト(Yeast Extra
ct、ディフコ社製)、0.5%塩化ナトリウム、1.5%寒
天)上に散布し、30℃でコロニーの直径が1mm程度にな
るように培養した。ニトロセルロースフィルター(ハイ
ボンド−C、アマシャム社製、商品名、RPN.1782 C)を
菌がずれないように注意深くコロニーの上に重ね、菌体
を写し取った。写し取ったプレートはもう一度、30℃で
培養した。
一方、コロニーを転写したニトロセルロースフィルタ
ーは、新しいLブロス寒天プレートにコロニーの面を上
側にして置き、42℃で2時間培養した。タンク中にクロ
ロホルムを充満させ、培養後のニトロセルロースフィル
ターをその中に釣り下げ、約25分間、クロロホルムに暴
露した。フィルターを一枚ずつペトリ皿にコロニー面を
下にして置き、4mgのリゾチームと100μgのデオキシリ
ボヌクレアーゼを含むTBS緩衝液(10mMトリス塩酸緩衝
液(pH7.4)、150mM塩化ナトリウム)10mlに浸し、室温
で1時間、ゆっくり振盪し、溶菌させた。20mlのTBS緩
衝液で5分間振盪する洗浄操作を4回繰り返した後、抗
体の非特異的吸着を防ぐためブロッキング操作として、
2%牛血清アルブミンを含むTBS緩衝液10mlに1時間浸
した。
一次抗体としてのウサギ由来のDerf II抗体を、0.2%
牛血清アルブミンを含むTBS緩衝液10mlで希釈(1000〜3
000倍)した溶液にフィルターを浸し1時間振盪した。T
BST緩衝液(0.05%、ツイーン20を含むTBS緩衝液)20ml
で4回洗浄して吸着しなかった一次抗体を洗い流した。
二次抗体はパーオキシダーゼ標識したウサギ抗IgG抗
体(バイオラッド社製)を用い、一次抗体の時と同様に
吸着、洗浄操作を行った。発色試薬のジアミノベンチジ
ンを0.4mg/mlの濃度でTBS緩衝液に溶解し、過酸化水素
水を最終濃度0.01%になるように添加した後、フィルタ
ーを浸し発色を行った。
この操作を約1,600株の形質転換株について行ったと
ころ、強いシグナルを示すコロニーが2株見出された。
それぞれ対応するコロニーを、30℃で培養している元プ
レートからLブロス培地に植え継ぎ、培養した後、それ
ぞれからプラスミドを調製し、その解析を行った。この
ときのプラスミド抽出法、制限酵素切断、ゲル電気泳動
等の方法はマニアテス(Maniatis)等の方法(モレキュ
ラークローニング、コールド・スプリング・ハーバー・
プレス、1982年)に準拠した。この様にして得た2種の
大腸菌はどれもcDNA由来と考えられる断片(約500ベー
ス・ペア)が挿入されたプラスミドを保持しており、そ
れぞれのプラスミドをpFL1およびpFL11と命名した。
実施例3 Derf II遺伝子(pFL1およびpFL11)の塩基配列決定 pFL1およびpFL11のcDNA断片の制限酵素処理、及びラ
イゲーション、及び大腸菌宿主JM105(遺伝子型 thi,r
psL,endA,sbcB15,hsdR4,Δ(lac−proAB),[F′,pro
AB,lacI9ΔDM15,traD36])のトランスフォーメーショ
ンは通常の方法(マニアテス(Maniatis)等、モレキュ
ラークローニング、コールド・スプリング・ハーバー・
プレス、104頁、146頁、396頁、1982年;DNAクローニン
グ、IRLプレス、1巻、6章、1985年)によって、サン
ガーの配列決定法(サイエンス(Science)214巻、1205
〜1210頁、1985年)に適したベクター(pUC118及びpUC1
19(メッシング(Messing)等、メソッズ・イン・エン
ザイモロジー(Methods in Enzymology)101巻、20〜78
頁、1978年))へのクローニングを行った。
この様に単離したBam HI−cDNA断片をそのまま、もし
くはNco Iを始めとする数種類の制限酵素で切断し、同
様に処理したベクターに挿入した後に、大腸菌のコンピ
テント・セルをトランスフォームした。この組換えプラ
スミドの一本鎖DNAをそれぞれ単離、精製し、サンガー
(Sanger)の方法に従い、塩基配列を決定した。この配
列は日立ソフトウエアエンジニアリング社製のコンピュ
ータプログラム(DNASIS)で処理した。
実施例4 Derf II蛋白のN末端アミノ酸配列決定 逆相HLPCで精製したDerf II蛋白質アミノ酸配列を決
定した。配列決定は、アプライド・バイオシステムズ社
製の気相シークエンサー(モデル471A)で行った。10μ
gの初期量でN末端から45アミノ酸残基までの配列決定
が可能であった。得られたアミノ酸配列へ上記表Iに示
したように、期待された配列、即ちcDNAの塩基配列から
の推定アミノ酸配列と100%一致していた。
実施例5 融合蛋白質の抽出と抗原性の確認 Derf IIを融合蛋白質として発現している2種の大腸
菌(それぞれpFL1およびpFL11を保持している)のう
ち、代表としてpFL1を保持する大腸菌をLブロス培地で
液体培養して、融合蛋白の抽出及びその抗原性を確認し
た。50μg/mlアンピシリンを含むLブロス培地(Lブロ
ス−Ap培地)5mlに接種し、30℃一晩振盪培養した。そ
れを本培養としてLブロス−Ap培地1%接種した。30℃
で振盪培養し、OD660nmが0.6になった所で、あらかじめ
54℃に温めておいたLブロス−Ap培地を同量加え、42℃
でさらに2時間振盪培養した。培養後の菌体を回収しマ
ルストン(Marston)及びキャロル(Carroll)等の方法
(DNAクローリング、IRLプレス、3巻、4章、5章、19
85年)により融合蛋白質を抽出した。このときの菌体を
位相差顕微鏡にて観察(1,000倍)すると、融合蛋白質
が菌内にインクルージョンボディとして存在しているの
が確認された。
得られた融合蛋白質をSDS−ポリアクリルアミド電気
泳動(第一化学製、垂直型カセット電気泳動システム、
ゲル濃度4〜20%)で分離し、一部はクーマシーブリリ
アントブルーで染色し、一部はウエスタン・ブロット法
(トゥビン(Towbin)等、プロシーディング・イン・ナ
ショナル・アカデミー・オブ・サイエンス(Proc.Natl.
Acad.Sci.USA)69巻、1409〜1412頁、1972年)を用い
て、メンブラン(イモビロン・ミリポア社製)上に転写
した後、抗Derf II抗体によって、Derf II抗原蛋白質が
発現していることを確認した。陽性反応を示した蛋白質
は分子量約13万を示し、β−ガラクトシダーゼとの融合
蛋白質として生産されていることが判明した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:19) (56)参考文献 J.Allergy and Cli nical Immunology,83 [6](1989−6)P.1055−1067

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒョウヒダニ主要アレルゲン(Derf II)
    の生化学的および免疫学的性質を有するタンパク質の遺
    伝情報の少なくとも一部をコードする、次の式I又はII
    に従うヌクレオチド配列からなるDNA。 式I: 式II:
  2. 【請求項2】請求項1に記載したDNA配列を含むことを
    特徴とする、少なくとも一つの選択マーカー、および、
    複製開始点の外でかつ他の基本的遺伝子領域の外に少な
    くとも一つの制限酵素の認識部位を有する複製ベクタ
    ー。
  3. 【請求項3】請求項1に記載したDNA配列を含む発現カ
    セットを持ち、安定した形で原核性または真核性宿主を
    形質転換でき、該宿主細胞中で複製可能で、かつ、その
    中に含まれるDerf IIの遺伝情報が正しく転写されるプ
    ラスミド。
  4. 【請求項4】請求項1に記載したDNAを含む宿主細胞。
  5. 【請求項5】請求項1に記載したDNAの発現を可能とす
    る条件下で、請求項4に記載した宿主細胞を培養するこ
    とを特徴とするDerf IIを製造する方法。
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