JP2000502258A - 抗微生物タンパク質 - Google Patents

抗微生物タンパク質

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Abstract

(57)【要約】 -Gln/Cys-AA2-Pro/Ile-Asn/Thr/Leu-AA5-AA6-Cys-Cys-ALa/Asn-Gly/Lys-AA11-AA12-AA13-AA14-AA15-(ただし、AA2およびAA14はシスティンとはならず、AA1がCysのときAA4はLeu)の配列を有しぺプチドを含む抗微生物タンパク質。配列番号3、5または6の何れかの配列を含む抗微生物タンパク質。そのようなタンパク質をコードしている組み換えDNA。植物で利用可能なプロモーターおよびターミネーターに連結し発現可能であるそのようなDNAを含むベクター。そのような組み換えDNAで形質転換した植物、メンデルの方法で安定して組み込まれ遺伝可能となったそのDNAを保有するそのような植物の子孫、および/またはそのような植物またはそのような子孫の種子。

Description

【発明の詳細な説明】 抗微生物タンパク質 本発明はビートから単離可能な抗微生物タンパク質に関与する。 本発明は-Gln/Cys-AA2-Pro/Ile-Asn/Thr/Leu-AA5-AA6-Cys-Cys-Ala/Asn-Gly/L ys-AA11-AA12-AA13-AA14-AA15-(ただし、AA2およびAA14はシスティンとはなら ず、AA1がCysのときAA4はLeu)の配列を有するペプチドを含む抗微生物タンパク 質を提供する。略号AAxが通常の20のアミノ酸のうちのひとつであることを意 味することは、当業者に理解されることである。 抗微生物タンパク質は、それ自体または他の物質と組み合わされて細菌(特に グラム陽性細菌)、ウィルスおよび特に菌類を含む微生物に対して、種々の環境 において有毒でありまたは増殖抑制性であるタンパク質である。そのような抗微 生物タンパク質には、微生物に接触して抗微生物活性を示すタンパク質、微生物 による同化または呼吸の結果として抗微生物的となるタンパク質が含まれる。 配列番号3、5または6の何れかの一つに示した配列を有する抗微生物タンパ ク質を本発明により提供する。 配列番号3を有し、80の位置のValがAlaである抗微生物タンパク質の イソ型も含む。 さらに本発明では上述したタンパク質の何れかに本質的に類似する精製タンパ ク質を提供する。 「本質的に類似する」とは、前述(請求項1においても定義した)したベプチ ド配列と少なくとも95%の類似性のあるアミノ酸配列を含む精製タンパク質お よび/または以下で示す配列番号3、5または6のアミノ酸配列と少なくとも6 5%の類似性、好ましくは75%の類似性、さらに好ましくは85%の類似性、 特に好ましくは95%の類似性のあるアミノ酸配列を含む精製タンパク質である ことを意味する。本発明の文書において、二つのアミノ酸配列における類似性の パーセンテージは、2ギャップまでを許容することとし(各ギャップに関し影響 を受けるアミノ酸残基が2以下であることを条件とする)、最適にアライメント したとき、少なくとも同一の位置で同一アミノ酸または同類置換されたアミノ酸 のパーセンテージを示す。 本発明の目的上、同類置換は以下に示すグループ内のアミノ酸で行う。 (i)セリンおよびトレオニン、 (ii)グルタンミン酸およびアスパラギン酸、 (iii)アルギニンおよびリシン、 (iv)アスパラギンおよびグルタミン、 (v)イソロイシン、ロイシン、バリンおよびメチオニン、 (vi)フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファン、 (vii)アラニンおよびグリシン 本発明は、少なくとも抗微生物タンパク質の90%の特異活性のある精製タン パク質、および本発明の抗微生物タンパク質と少なくとも90%の同一性のある 精製タンパク質を含む。本出願の目的上、特異活性は、一定量の特定微生物に対 し一定量のタンパク質を使って生じる増殖抑制または分裂抑制の測定により行う 。 本発明には、さらに配列番号7〜12および14に示したタンパク質からなる グループより選択された一つ以上のタンパク質を組み合わせた精製タンパク質を 含む。そのように組み合わせたタンパク質は、さらに一つまたはそれ以上の既知 の「病因関係タンパク質」で組み合わせ得る。菌類またはウィルス性病原体を使 った植物への感染により、植物組織内では約10ファミリーからなる病因関係タ ンパク質(PRタンパク質)と相同性のあるタンパク質の全身的合成が誘導され る。そのようなPRタンパク質は五つのグループに分けることができる。PR− 2、PR−3およびPR−5にそれぞれ含まれるタンパク質は、それぞれβ−1 ,3−グルカナーゼ様、キチナーゼ様およびタウマチン様タンパク質である。P R−1グループ、PR−4グループの特異機能は判明していない。PR−4タン パク質は、プロヒビン(prohevein)のC末端ドメインおよび一般に創傷により 誘導されるジャガイモのWINタンパク質(N末端のヒビン(hevein)ドメイン を欠 如している)に類似している。本発明のタンパク質は、P−R4グループに基本 的に相当する一つまたはそれ以上のタンパク質で組み合わされることが特に好ま しく、それはプロヒビン(prohevein)のC末端ドメインおよび創傷誘導性のジ ャガイモのWINタンパク質に類似するタンパク質に相当することを意味する。 好ましいことに、病因関係タンパク質に相当するタンパク質は、大麦または圧し 潰した大麦の葉から産生されるキチン結合WINタンパク質である。 本発明は、さらに上述で開示した抗微生物タンパク質のアミノ酸配列を持つタ ンパク質をコードする組み換えDNAを含む。特にDNAにおいては、配列番号 7〜12および14に加えて配列番号3、5および6に示したアミノ酸配列のう ち少なくとも一つがコードされている。好ましくは配列番号3、5または6に示 したアミノ酸配列を持つタンパク質をコードする配列は、配列番号1(IWF5 に相当する配列番号6を持つタンパク質において)、配列番号2(IWF6に相 当する配列番号3を持つタンパク質において)、または配列番号4(IWF7に 相当する配列番号5を持つタンパク質において)に示したcDNA配列である。 この組み換えDNAにはさらに除草剤抵抗性、植物成長促進作用、抗カビ性、抗 菌性、抗ウィルス性、および/または抗線虫性タンパク質がコードされていても よい。異種生物に当該DNAを導入した場合、既知であるmRNAの不安定性モ チーフ(ATリッチのような領域)およびポリアデニル化シグナル(もし存在す るならば)を除去するように当該DNAは修飾される。さらに、組み換えDNA を導入する生物の好むコドンを使用してもよい。それは本発明の抗微生物タンパ ク質を保有する生物内において非修飾の組み換えDNAによる発現タンパク質と 実質的に類似するタンパク質が当該修飾DNAの発現により産生されるようにす るためである。 本発明では、上記で述べた「類似する」ものには、さらに組み換えDNAも含 む。「類似しているDNA」とは、発明の組み換えDNA配列とハイブリダイズ 可能なテスト配列と相補する配列を意味する。テスト配列および発明配列が二重 鎖であるとき、テスト配列を構成する核酸のTMは発明配列のTMの20℃以内 となる。テスト配列および発明配列を混合して同時に変性させると、好ましいこ とに配列のTM値は互いに10℃以内となる。さらに好ましくは、ハイブリダイ ゼーションは、好ましくは支持体に固定されているテストDNA、発明DNAの いずれかを用いて、激しい条件下で行う。好ましくは変性したテスト配列または 発明配列は、第一に支持体に結合し、ハイブリダイゼーションは、0.1%SD Sを含む2×標準食塩クエン酸緩衝液(SSC)中で50℃〜70℃で一定時間 作用させた後、濃度を下げた同一温度のSSCにて支持体をリンスする。必要と する激しさ、および配列の類似性に応じて、60℃のような特定の温度にて1× 、0.5×および0.1×のように0.1%SDSを含むSSCの濃度を下げて 用いる。類似性の高い配列では、濃度を下げた緩衝液の洗浄によるハイブリダイ ゼーションへの影響は少ない。最も好ましいことに、テスト配列および発明配列 は非常に類似しているため、これらのハイブリダイゼーションでは0.1%SD Sを含む0.1×SSCの洗浄またはインキュベーションによる影響をほどんど 受けない。 本発明は、激しい条件下で本発明の組み換えDNAとハイブリダイズするDN Aと相補的なDNA配列をさらに含む。 植物内で利用可能なプロモーターおよびターミネーターと連結し発現可能であ る上記で開示のDNAを含むベクター、そのようなDNAを使って形質転換した 植物、メンデルの方法で安定して組み込まれ遺伝可能となったDNAを保有する そのような植物の子孫、および/またはそのような植物および子孫の種子、以上 の事項も本発明に含む。植物の形質転換はさまざまな既知の方法(アグロバクテ リウムのTiプラスミドおよびRiプラスミド、エレクトロポレーション、マイ クロインジェクション、ミクロプロジェクチルガン等)で行われ、いずれの方法 においても本発明のDNAで形質転換された植物細胞またはプロトプラストの再 生が含まれる。形質転換された細胞は、核酸がゲノムに安定して組み込まれると 、適当な条件下では個体全体にまで再生する。単子葉植物および双子葉植物のい ずれも、この方法が行える。本発明において形質転換できる植物の実施例には、 次のものが含まれる。トマト、マンゴー、桃、りんご、西洋なし、イチゴ、バナ ナおよびメロンを含める果物、アブラナ(canola)、ヒマワリ、タバコ、ビート 、 穀類(小麦、大麦および米)、トウモロコシおよび綿のような作物ならびにジャ ガイモ、ニンジン、レタス、キャベツおよび玉ネギのような野菜である。好まし い植物はビートおよびトウモロコシである。 本発明には前述のDNAの発現から得られるタンパク質、および組み換えDN Aで形質転換された植物内の発現により生ずる抗微生物タンパク質がさらに含ま れる。 本発明の抗微生物タンパク質のうち、一つまたはそれ以上のタンパク質で構成 される抗微生物組成物、それらのタンパク質を菌類に作用させて菌類を死滅させ る方法、ならびにマセレーションおよび溶媒抽出で生物材料(特に微生物由来の もの)から抗微生物タンパク質を抽出する方法が本発明には含まれる。前の文章 で述べた生物材料の出所である微生物に対して抗微生物タンパク質の作用がある にしろ少しだけであることは評価に値する。 以下の記載および添付図および配列表から本発明は、さらに分かり易いものと なる。 Figure1は、インターセルラーウォッシングフルイド(intercellularw ashingf luid)をCM−セファロースカラムで精製した典型的な溶出プロファイ ルであり、 Figure2は、Figure1の0.3M NaCl画分をMono S FPLCカラムで精製した典型的な溶出プロファイルであり、 Figure3は、Figure2のピーク4で示されるタンパク質をRP− HPLCカラムで精製した典型的な溶出プロファイルであり、 Figure4は、Figure3のピーク4.4で示されるタンパク質をR P−HPLCカラムで精製した典型的な溶出プロファイルであり、 Figure5は、Figure3のピーク4.3で示されるタンパク質をR P−HPLCカラムで精製した典型的な溶出フロファイルであり、 Figure6は、Figure2のピーク5で示されるタンパク質をRP− HPLCカラムで精製した典型的な溶出プロファイルであり、 Figure7は、Figure6のピーク5.4で示されるタンパク質をR P−HPLCカラムで精製した典型的な溶出プロファイルであり、 Figure8および9は、Figure4のピーク4.4で示される様々な 量のタンパク質(配列番号6)の抗菌類活性を示し、 Figure10は、Figure5のピーク4.3で示されるタンパク質( 80の位置のValがAlaである配列番号3)の抗菌類活性を示し、 Figure11は、Figure7のピーク5.4で示されるタンパク質( 配列番号5)の抗菌類活性を示す。 配列番号6はFigure4のピーク4.4で示されるタンパク質のアミノ酸 配列を示し、配列番号3(80の位置のValがAlaであるとき)はFigu re5のピーク4.3で示されるタンパク質のアミノ酸配列を示し、配列番号5 はFigure7のピーク5.4で示されるタンパク質のアミノ酸配列を示し、 配列番号7〜12および14は既知の抗菌類タンパク質のアミノ酸配列を示す。抵抗性の誘発 六週間経過後のビート(ベータ・ブルガリス L., 変種 モノバ(Beta vu lgaris L.,cv.Monova),Danisco Seed)を、二日に渡って断続的 に25ppmの2,6-ジクロロイソニコチン酸(INA)で四回処理する。I NAを0.05% Tween20で溶解後、浸潤するまで向軸の葉の表面にこ れを散布する。最終処理から二日後、インターセルラーウォッシングフルイド( intercellular washing fluid)(IWF)を、以下に記載したように分離した 。INA処理していない葉から分離したインターセルラーウォッシングフルイド (intercellular washing fluid)にも、本発明のタンパク質が含まれている。インターセルラーウォッシングフルイド(Intercellular Washing Fluid)の分 20mM HAc(pH4.5)の溶液に500〜700gのビートの葉を浸 し、IWFを分離する。その浸した葉をエクシケイターおよびバキュームに移し 、5分間、4トル(最大)で浸透させる。葉の表面を風乾した後、500mlの 遠 心管を使って15分間、500×gの遠心を行いIWFを回収した。陽イオン交換クロマトグラフィー 陽イオン交換クロマトグラフィーである10ml CM−セファロースカラム (Pharmacia LKB)をスターティングバッファー(20mM HA c(pH4.5))で平衡化し、これを用いてIWFを分画する。分画は4℃、 流速 25ml/hで行う。画分は3ml回収する。カラムに結合しないタンパ ク質は、スターティングバッファーで十分に洗浄し除去する。結合したタンパク 質は、スターティングバッファーに含まれる塩濃度をステップワイズで上げて溶 出させる。すなわち、0.1M NaCl、0.3M NaCl、0.5M N aClのように上げる。溶出において280nmの吸収を測定し、タンパク質を 含む画分の判定には、マイクロタイタープレートバイオアッセイを用い、セルコ スポラ・ベチコラ(C.beticola)に対して抗菌類活性を測定することにより行 う。それは既に開示済みである(PCT特許出願番号 PCT/DK92/00 108、公開番号 WO92/17591、サンドリミテッドへ譲渡)。 典型的な溶出プロファイルはFigure1に示す。0.3M NaClを含 むスターティングバッファーの溶出画分を以下の記載のように、さらに精製した 。CM−セファロースカラムより0.3M NaClで溶出した抗菌類タンパク質 の精製 FPLCクロマトグラフィー 0.3M NaClで溶出したタンパク質画分は、4℃にて20mM HAc (pH4.5)で終日、透析(分子量画分:1kDa)し、脱塩する。透析した タンパク質画分にベタインを終濃度5%になるよう添加する。5%ベタインを含 む20mM HAc(pH4.5)(A-バッファー)でMono S HR5 /5カラム(Pharmacia LKB)を平衡化し、陽イオン交換高速タン パク質液体クロマトグラフィー(FPLC)で、そのタンパク質画分4mlを分 画する。30mlのバッファーを流す間に0M NaClから0.3M Na Clとなるよう直線状の塩濃度勾配をかけて結合したタンパク質を溶出させ、そ の後に同バッファーに含まれる塩濃度を1.0M NaClにステップし溶出さ せる。流速は1ml/minである。 0.3M NaCl画分には、いくらかの異なるタンパク質が含まれ、量的に 重要なものにはピーク1−5のように番号を付け、これをFigure2に示す 。強い抗菌類活性がピーク4および5に示されるタンパク質に見られる。ファス トシステム(Pharmacia LKB)を使ってSDS-PAGE分析し、 10-15%の勾配ファストゲルまたは高密度ゲル(Pharmacia LK B)を銀染色すると、ピーク4および5には、いずれにも約10種の異なるタン パク質が見られる。逆相HPLC Mono Sカラムから得られたタンパク質のピーク4および5(Figur e2に示した)は、Vydac C4シリカ カラム(The Separat ions Group,CA,USA)を使い逆相(RP−)HPLCにより、 さらに精製する。溶媒成分はA:0.1%TFAを含む水およびB:0.1%T FAを含むアセトニトリルである。サンプルをロード後、18分の間にB-バッ ファーが5%から45%となるよう直線状の勾配をかける。その後、2分間B− バッファーを60%に保持する。流速は0.7ml/minである。214nm および280nmの吸収によりタンパク質を検出する。分離したタンパク質は回 収し、凍結乾燥する。その凍結乾燥したタンパク質は、純度および抗菌類活性の 分析前に水で二度洗浄し、再び凍結乾燥し、10mM Tris−HCl(pH 8.0)で溶解する。ピーク4で示される材料は、RP-HPLCカラムで9〜 10の異なるタンパク質ピークに分離する(Figure3)。ピーク4.3お よび4.4には強い抗菌類活性がみられ、それゆえRP-C4カラムで再度分画 する(Figure4および5)。その後、SDS-PAGE分析(銀染色)す ると、これら二つのタンパク質は精製させれた等質物であることが分かる(デー タ示さず)。さらにN末端アミノ酸シークエンスにより、それぞれのピークには 一種類のみのタンパク質が存在することが分かる。ピーク4.3および4.4を 、それぞれIWF6およびIWF5とする。Figure2のピーク5で示され る材料は、後のRP-HPLC精製にて8〜10の異なるタンパク質ピークに分 離する(Figure6)。それらのタンパク質のうち、ピーク5.4には、強 い抗菌類活性がみられる。続く2回目のRP-HPLC(Figure7)の結 果、そのタンパク質は単一のタンパク質となる。それはSDS-PAGEおよび アミノ酸シークエンスより分かる。このタンパク質をIWF7とする。抗菌類活性 当該タンパク質のみの場合またはWIN N(ヘジガードら(FEBS Letters,3 07,389-392(1992))により報告されているように、大麦または圧し潰した大麦 の葉から精製できる)と組み合わせた場合、いずれの場合のタンパク質をおよび /または配列番号7〜12および14の何れかのうち、少なくとも1つの配列に 該当する配列を保有するタンパク質をセルコスポラ・ベチコラ(C.beticola) の胞子とともにインキュベートする。その検定溶液(240μl)には、ジャガ イモデキストロースブイヨン(Difco)100μl、100mM Tris (pH8.0)および20mM NaClに懸濁したサンプルタンパク質40μ 1(コントロールではバッファーを使用)および約400個の胞子の入った水1 00μlを含む。マイクロタイタープレートは揮発と細菌汚染を避けるためテー プでシールし、その後アジテイターを使い200rpm、室温でインキュベート する。8日間、620nmの吸収を測定し、各濃度について時間に対してプロッ トする。IWF5で示されるタンパク質はセルコスポラ・ベチコラ(C.beticol a)に対して強い増殖抑制を示した。10μg/well(40μg/ml)で は菌類の増殖は検知されず(Figure8)、4μg/wellでは増殖は顕 著に遅延し、強力に抑制された(Figure9)。IWF6で示されるタンパ ク質もまたセルコスポラ・ベチコラ(C.beticola)に対して強い増殖抑制がみ られる。その活性レベルはIWF5のレベルと同程度であり、〜5μg/wel lで、ほぼ完全に増殖が阻害される(Figure10)。さらにIWF7で示 されるタンパク質もまた、セルコスポラ・ベチコラ(C.beticola)に対して強 い増殖抑制がみられる。10μg/wellでは菌類の増殖は全くみられなかっ た(Figure11)。さらに顕微鏡解析から、当該タンパク質により分生子 の発芽が抑制される様子がみられる。それゆえIWF7は菌糸の成長および胞子 の発芽に影響を与える。アミノ酸配列 CM-セファロースカラムの0.3M NaCl画分(Figure1)から 得たFigure4のピーク4.4、Figure5のピーク4.3およびFi gure7のピーク4.4にあたる精製された抗菌類タンパク質は、カルボキシ メチル化され、Vydac C4カラムを使いRP−HPLCで精製する。溶媒 組成は、A:0.1%TFAを含む水およびB:0.1%TFAを含むアセトニ トリルである。タンパク質は、若干異なる保持時間にシングルピークとして現れ る。エンド−R−プロテイナーゼでタンパク質のC末端を切断し、Vydac C18カラムを使いRP−HPLCで逐次精製することによりタンパク質のC末端 配列が得られる。IWF5,IWF6およびIWF7/cDNAのクローニング IWF5、IWF6およびIWF7のcDNA配列は、既に(ニールセンら. 1996;Plant Mol.Biol.,31:539-552)述べられているように以下のプライマー 3’RACEおよび5’RACEを使用して得られる。 A.3’RACEプライマー B.5’RACEプライマー IWF5 3’RACE 3’RACEにより一部のcDNAクローンの単離を目的とし二つの縮重オリ ゴヌクレオチドプライマーを構築した。それはIWF5タンパク質のアミノ酸配 列をもとに構築した。コリンゲら.1987(Plant Mol.Biol 8:405-414)に 従い、セルコスポラ・ベチコラ(C.beticola)をビート(変種 モノバ(cv.Mo nova))の葉に接種して六日経過後のものからトータルRNAを精製する。PC Rを使った逆転写にはPerkin Elmerのキットを用い、操作はキット のプロトコールに従った。簡単にふれると、トータルRNA1μgおよびQT-プ ライマー2.5pmolに逆転写酵素を添加後42℃で45分間インキュベーシ ョンし、その後99℃で5分間インキュベーションし、5℃で5分間インキュベ ーションする。最初のPCRでは、Q0プライマー40pmolを下流プライマ ーとして用い、縮重プライマー(5’−GC(ACGT)TG(CT)(AC) G(ACGT)TG(CT)ATGAA:IWF5 cDNA配列の315−3 31の位置)150pmolを上流プライマーとして用いた。入れ子状態である 二回目のPCRでは、Q1プライマー50pmolを下流プライマーとして用い 、縮重プライマー(5’−GG(ACGT)AT(ACT)AA(CT)CA( CT)AA(GA)TA:IWF5 cDNA配列の354−370の位置)5 0pmolを上流プライマーとして用いた。PCRのサイクルは94℃1分間、 42℃2分間、50℃1分間、72℃5分間を1サイクル、その後94℃1分間 、42℃2分間、72℃3分間を35サイクル、さらにその後72℃10分間保 温する。二回目のPCR後、390bpの一本鎖DNA産物が得られる。そのD NA産物はpT7Blueベクター(Novagen)に組み込み、サーモ シ ークエネース フローレセント サイクル シークエンシング キット(Amers ham)およびALF NAシークエンサー(Pharmacia)を使って、 塩基配列を決定した。 IWF5 5’RACE 三つの遺伝子特異的プライマー(3’RACEより得られるcDNA配列の一 部をもとに構築したプライマー)を使うGibco BRLの5’RACEシス テムを用いて、IWF5 cDNAの5’末端の配列は5’RACEにより得ら れる。簡単にふれると、3’RACEのときに使用したのと同じトータルRNA 1μgおよび遺伝子特異的プライマーGSP5-1(5’-TGGAATTGG- AGATTATGTAAG:IWF5 cDNA配列の619−643の位置) 2.5pmolを混合し、70℃10分間インキュベーションした後、逆転写酵 素を添加し、42℃30分間、70℃15分間インキュベーションする。その後 RNaseHを添加し、さらに55℃10分間インキュベーションする。Gib co BRLのプロトコールに従うとcDNAの尾部はdCとなる。尾部のつい たcDNAで2度PCRを行う。最初のPCRでは、5’-ANKERプライマ ー20pmolを上流プライマーとして用い、遺伝子特異的プライマ−GSP5 -2(5’-TCACTTTAGATGTAAGAAGCACA-CATG:IW F5 cDNA配列の596−622の位置)20pmolを下流プライマーと して用いた。二番目のPCRでは5’-UNIプライマー50pmolを上流プ ライマーとして用い、遺伝子特異的プライマ−GSP5-3(5’-TAAGCA GAAAGTTCCAGAAAGCA-TG:IWF5 cDNA配列の548− 572の位置)50pmolを下流プライマーとして用いた。最初のPCRは9 4℃1分間、51℃1分間、72℃2分間で35サイクルした後、72℃10分 間保温する。二度目のPCRは94℃1分間、55℃1分間、72℃2分間で3 5サイクルした後、72℃10分間保温する。600bpの一本鎖DNA産物を pT7Blueベクター(Novagen)に組み込み、サーモシークエネース フローレセント サイクル シークエンシング キット(Amersham)およ びALF DNAシークエンサー(Pharmacia)を使って、塩基配列を 決定した。 IWF6 3’RACE 3’RACEにより一部のcDNAクローンの単離を目的とし二つの縮重オリ ゴヌクレオチドプライマーを構築した。それはIWF6タンパク質のアミノ酸配 列をもとに構築した。コリンゲら.1987(Plant Mol.Biol 8:405-414)に 従い、セルコスポラ・ベチコラ(C.beticola)をビート(変種 モノバ(cv.M onova))の葉に接種して六日経過後のものからトータルRNAを精製する。P CRを使った逆転写にはPerkin Elmerのキットを用い、操作はキッ トのプロトコールに従った。簡単にふれると、トータルRNA1μgおよびQT- プライマー2.5pmolに逆転写酵素を添加後42℃で45分間インキュベー ションし、その後99℃で5分間インキュベーションし、5℃で5分間インキュ ベーションする。最初のPCRでは、Q0プライマー40pmolを下流プライ マーとして用い、縮重プライマー(5’-GG(AGCT)TA(CT)TG( CT)AA(CT)AT(ACT)(TC)T:IWF6 cDNA配列の29 7−313の位置)150pmolを上流プライマーとして用いた。入れ子状態 である二回目のPCRでは、Q1プライマー50pmolを下流プライマーとし て用い、縮重プライマー(5’-AA(CT)GT(ACGT)TG(CT)T G(CT)GC(ACGT)GG:IWF6 cDNA配列の314−332の 位置)50pmolを上流プライマーとして用いた。PCRのサイクルは94℃ 1分間、42℃2分間、50℃1分間、72℃3分間を1サイクル、その後94 ℃1分間、42℃2分間、72℃3分間を35サイクル、さらにその後72℃1 0分間保温する。二回目のPCR後、320bpの一本鎖DNA産物が得られる 。そのDNA産物はpT7Blueベクター(Novagen)に組み込み、サ ーモ シークエネース フローレセント サイクル シークエンシングキット(Am ersham)およびALF DNAシークエンサー(Pharmacia)を 使って、塩基配列を決定した。 IWF6 5’RACE 三つの遺伝子特異的プライマー(3’RACEより得られるcDNA配列の一 部をもとに構築したプライマー)を使うGibco BRLの5’RACEシス テムを用いて、IWF6 cDNAの5’末端の配列は5’RACEにより得ら れる。簡単にふれると、3’RACEのときに使用したのと同じトータルRNA 1μgおよび遺伝子特異的プライマーGSP6-1(5’-CATCAAGA-A GTCCATAATTGTCTAG:IWF6 cDNA配列の508−532 の位置)2.5pmolを混合し、70℃10分間インキュベーションした後、 逆転写酵素を添加し、42℃30分間、70℃15分間インキュベーションする 。その後RNaseHを添加し、さらに55℃10分間インキュベーションする 。Gibco BRLのプロトコールに従うとcDNAの尾部はdCとなる。尾 部のついたcDNAで2度PCRを行う。最初のPCRでは、5’-ANKER プライマー20pmolを上流プライマーとして用い、遺伝子特異的プライマー GSP6-2(5’-TGATCTTTATTGAC-AAACAGACGC:I WF6 cDNA配列の473−498の位置)20pmolを下流プライマー として用いた。二番目のPCRでは5’-UNIプライマー50pmolを上流 プライマーとして用い、遺伝子特異的プライマーGSP6-3(5’-ACAGA CACGCTAGTT-AGATGACTAAGC:IWF6 cDNA配列の4 56−482の位置)50pmolを下流プライマーとして用いた。最初のPC Rは94℃1分間、51℃1分間、72℃2分間で35サイクルした後、72℃ 10分間保温する。二度目のPCRは94℃1分間、55℃1分間、72℃2分 間で35サイクルした後、72℃10分間保温する。510bpの一本鎖DNA 産物をpT7Blueベクター(Novagen)に組み込み、サーモ シーク エネース フローレセント サイクル シークエンシング キット(Amersha m)およびALF DNAシークエンサー(Pharmacia)を使って、塩 基配列を決定した。 IWF7 3’RACE 3’RACEにより一部のcDNAクローンの単離を目的とし二つの縮重オリ ゴヌクレオチドプライマーを構築した。それはIWF7タンパク質のアミノ酸配 列をもとに構築した。コリンゲら.1987(Plant Mol.Biol 8:405-414)に 従い、セルコスポラ・ベチコラ(C.beticola)をビート(変種 モノバ(cv.M onova))の葉に接種して六日経過後のものからトータルRNAを精製する。P C Rを使った逆転写にはPerkin Elmerのキットを用い、操作はキット のプロトコールに従った。簡単にふれると、トータルRNA1μgおよびQT-プ ライマー2.5pmolに逆転写酵素を添加後42℃で45分間インキュベーシ ョンし、その後99℃で5分間インキュベーションし、5℃で5分間インキュベ ーションする。最初のPCRでは、Q0プライマー40pmolを下流プライマ ーとして用い、縮重プライマー(5’-GA(AG)CA(AG)AA(AG) CC(ACGT)TGA(CT)(CT)T:IWF7 cDNA配列の247 −263の位置)150pmolを上流プライマーとして用いた。入れ子状態で ある二回目のPCRでは、Q1プライマー50pmolを下流プライマーとして 用い、縮重プライマー(5’-TG(CT)GG(ACGT)TA(CT)TA (CT)AA(AG)AA:IWF7 cDNA配列の265−286の位置) 50pmolを上流プライマーとして用いた。PCRのサイクルは94℃1分間 、42℃2分間、50℃1分間、72℃3分間を1サイクル、その後94℃1分 間、42℃2分間、72℃3分間を35サイクル、さらにその後72℃10分間 保温する。二回目のPCR後、270bpの一本鎖DNA産物が得られる。その DNA産物はpT7Blueベクター(Novagen)に組み込み、サーモ シークエネース フローレセント サイクル シークエンシング キット(Amer sham)およびALF DNAシークエンサー(Pharmacia)を使っ て、塩基配列を決定した。 IWF7 5’RACE 三つの遺伝子特異的プライマー(3’RACEより得られるcDNA配列の一 部をもとに構築したプライマー)を使うGibco BRLの5’RACEシス テムを用いて、IWF7 cDNAの5’末端の配列は5’RACEにより得ら れる。簡単にふれると、3’RACEのときに使用したのと同じトータルRNA 1μgおよび遺伝子特異的プライマーGSP7-1(5’-CCTAATTTC- CCTCAAATCACG:IWF7 cDNA配列の443−463の位置) 2.5pmolを混合し、70℃10分間インキュベーションした後、逆転写酵 素を添加し、42℃30分間、70℃15分間インキュベーションする。その後 RNaseHを添加し、さらに55℃10分間インキュベーションする。Gib co BRLのプロトコールに従うとcDNAの尾部はdCとなる。尾部のつい たcDNAで2度PCRを行う。最初のPCRでは、5’-ANKERプライマ ー20pmolを上流プライマーとして用い、遺伝子特異的プライマーGSP7 -2(5’-AATTTCCCTCAAATCACGAATTGAG:IWF7c DNA配列の436−460の位置)20pmolを下流プライマーとして用い た。二番目のPCRでは5’-UNIプライマー50pmolを上流プライマー として用い、遺伝子特異的プライマーGSP7-3(5’-TCGTCAGTTT TGGCTCATTTTGGG:IWF7 cDNA配列の400−423の位 置)50pmolを下流プライマーとして用いた。最初のPCRは94℃1分間 、51℃1分間、72℃2分間で35サイクルした後、72℃10分間保温する 。二度目のPCRは94℃1分間、55℃1分間、72℃2分間で35サイクル した後、72℃10分間保温する。450bpの一本鎖DNA産物をpT7Bl ueベクター(Novagen)に組み込み、サーモ シークエネース フローレ セント サイクルシークエンシング キット(Amersham)およびALF DNAシークエンサー(Pharmacia)を使って、塩基配列を決定した。形質転換された植物の産物 本発明のタンパク質をコードする遺伝子は植物に導入できる。遺伝子特異的プ ライマーを用いて、そのタンパク質をコードする遺伝子領域を該当するmRNA よりPCRを使い合成する。プロモーター配列およびターミネーター配列の付加 後、当該タンパク質をコードする遺伝子を植物形質転換ベクターに組み込む。そ のベクターは、WINタンパク質をコードする遺伝子を任意に含む。それは例え ば大麦または圧し潰した大麦の葉から得られるタンパク質をコードする遺伝子お よび/または配列番号4〜9のうち一つまたはそれ以上のタンパク質をコードす る遺伝子、および/またはキチナーゼおよび、またはグルカナーゼをコードする 遺伝子といったものである。これに該当する可能性のあるキチナーゼには、PC T特許出願番号PCT/DK92/00108(公開番号WO92/17591 )に記載されているキチナーゼ4がある。例えば、アグロバクテリウム・トゥメ ファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)が、これらのベクターで形質転換 できる。植物細胞は、形質転換されたアグロバクテリウムにより形質転換され、 新しい核酸が安定してゲノム内に組み込まれた個体全体へと再生する。しかしな がら、本発明のタンパク質(またはそのようなタンパク質を組み合わせたもの) をコードするDNA、さらに任意に他のタンパク質をコードするDNAが他の既 知の方法(ミクロプロジェクチルガン、エレクトロポレーション、エレクトロト ランスフォーメーションおよびマイクロインジェクション等の使用を含む)によ り植物細胞へ導入され得ること、および形質転換された植物細胞の再生が、当業 者に知られる方法(再生頻度を改善するためサイトカインが必要な場合または望 ましい場合、これによる細胞の処理を含む)により行えることは評価に値する。 さらに適当な微生物(すなわち本発明のタンパク質からなる産物があまり毒性と はならない微生物)は、そのような遺伝子(数種の遺伝子)を含むベクターで形 質転換され、そのため形質転換された微生物はそのようなタンパク質を産生する 。WINタンパク質および/または配列番号4〜9のうち、一つまたはそれ以上 の配列を持つタンパク質といった、他のタンパク質をコードする遺伝子をその微 生物が保有し得る。そのような他のタンパク質には、さまざまなキチナーゼおよ び/またはグルカナーゼが含まれる。そのような他のタンパク質のうち、PCT 特許出願番号PCT/DK92/00108(公開番号WO92/17591) に記載されているキチナーゼ4が該当する可能性がある。 これらの微生物は植物の病原体を死滅させるのに利用できる。例えば、形質転 換した微生物を乾燥させ、感染した植物または感染の恐れのある植物に散布でき る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ, VN (72)発明者 ブルンステット,ヤンネ デンマーク、デーコー―4000ロスキレ、デ ューホルム18番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.本発明により提供された、-Gln/Cys-AA2-Pro/Ile-Asn/Thr/Leu-AA5-AA6-Cys -Cys-Ala/Asn-Gly/Lys-AA11-AA12-AA13-AA14-AA15-(ただし、AA2およびAA14は システィンとはならず、AA1がCysのときAA4はLeu)の配列を有するペプチドを含 む抗微生物タンパク質。 2.配列番号3、5または6の何れかの配列を含む抗微生物タンパク質。 3.請求項1のタンパク質と少なくとも95%の類似性のある精製タンパク質。 4.請求項2のタンパク質に少なくとも65%の類似性、好ましくは75%の類 似性、さらに好ましくは85%の類似性、特に好ましいのは95%の類似性のあ る精製タンパク質。 5.配列番号7〜12および14からなるグループより選択した少なくとも一つ 以上のタンパク質との組み合わせである、請求項1〜4の何れか1項の精製タン パク質。 6.除草剤抵抗性、植物成長促進作用、抗カビ性、抗菌性、抗ウィルス性および /または抗線虫性のあるタンパク質のうち少なくとも一つ以上のタンパク質との 組み合わせである請求項1〜5の何れか1項の精製タンパク質。 7.請求項1〜6の何れか1項のタンパク質をコードするDNA配列を含む組み 換えDNA。 8.配列番号1、2または4に示したcDNA配列を有する請求項7の組み換え DNA。 9.配列番号4〜9および11のうち少なくとも一つ以上のタンパク質をコード するDNA配列を含む請求項7または8の組み換えDNA配列。 10.除草剤抵抗性、植物成長促進作用、抗カビ性、抗菌性、抗ウィルス性およ び/または抗線虫性のあるタンパク質をさらにコードする請求項7〜9の何れか 1項の組み換えDNA。 11.既知であるmRNAの不安定性モチーフおよびポリアデニル化シグナルが 除去修飾され、および/または導入する生物の好むコドンが使用される(そのタ ンパク質を内因的に保有する生物内において非修飾組み換えDNAによる発現タ ンパク質と類似するタンパク質を組み換えDNAを導入した生物内にて修飾DN Aの発現により産生させるように)請求項7〜10の何れか1項の組み換えDN A。 12.激しい条件下、請求項7〜11の何れか1項のDNAとハイブリダイズす るDNAと相補的なDNA配列。 13.植物で利用可能なプロモーターおよびターミネーターを連結し発現する請 求項7〜12の何れか1項のDNA配列を含むベクター。 14.請求項7〜12の何れか1項のDNAまたは請求項13のベクターを含む 生物学的方法。 15.メンデルの方法で安定して組み込まれ遺伝可能となった請求項7〜12の 何れか1項の組み換えDNAを保有する植物の子孫、および/またはその植物お よび子孫の種子を含む当該組み換えDNAで形質転換された植物。 16.請求項15の植物または子孫またはそれらの種子が保有する組み換えDN Aの発現により産生する抗微生物タンパク質を含む請求項7〜12の何れか1項 のDNAの発現から誘導されるタンパク質。 17.請求項1〜6および16の何れか1項のタンパク質のうち一つまたはそれ 以上タンパク質を含む抗微生物組成物。 18.請求項1〜6、16および17の何れか1項のタンパク質または組成物を 菌類に作用させて菌類を死滅させる方法。 19.マセレーションおよび溶媒抽出で、抗微生物タンパク質を含む生物材料( 微生物または植物由来の生物材料であることが特徴である)から請求項1〜6ま たは16の何れか1項のタンパク質を抽出する方法。
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