Factors involved in difficult-to-express protein production and their characterization

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発現による宿主細胞への毒性や、不十分な折りたたみにより活性型発現が困難である「難生産性組換え蛋白質」の発現系を構築し、難生産性の効率的回避手段を提案することを目的とする。これまでに「組換え酵母細胞を高密度に懸濁し、発現誘導を行う」という簡便な操作により、難生産性蛋白質の分泌生産量が飛躍的（菌体あたり千倍）に高まる現象を見出し、この「高密度発現系」の分子機構を基礎として研究を展開してきた。高密度発現系において発現量が増大する宿主遺伝子としてYgr067C遺伝子に着目した。同遺伝子は機能未知の転写因子をコードしており、自身の発現を負に調節した。その後の解析により、培地中の糖濃度の低下に応答して同遺伝子の発現量が増加し、ミトコンドリア蛋白質をコードする遺伝子の発現を調節すること、無酸素条件下で細胞をG1期で停止させること、発現した転写因子は細胞周期に依存して分解されることを明らかにした。同遺伝子欠損株は、無酸素条件下における細胞周期の停止が明確ではなく、定常期における蛋白質合成速度が増大していた。同遺伝子のプロモーター領域を目的蛋白質遺伝子に連結し、同遺伝子欠損株にて発現させたところ、培養後期に著量の蛋白質を生産することが可能となった。他方、出芽酵母で発現毒性を示す分泌蛋白質である糸状菌β-ガラクトシダーゼ（lacA蛋白質）をモデル蛋白質として、同酵素の活性型発現が生育にとって必須となる培地条件（ラクトースのみを炭素源とする低栄養合成培地）を用い、プロモーターの最適化を行った。具体的には、lacA遺伝子上流域に酵母染色体DNAの限定加水分解断片をクローン化してライブラリーを作製し、平板寒天培地上で繰り返し良好生育株を選別した。選択されたプロモーター配列の性質決定を行ったところ、恒常的に弱い遺伝子発現を引き起こすDNA断片が最適プロモーターとして選択されたことがわかった。