【発明の詳細な説明】
GlutRNAGlnアミドトランスフェラーゼ-新規な必須の翻訳成分
関連出願の引用
本出願は、本明細書中でその全体が参考として援用される、1997年2月3日に
出願された米国仮出願第60/037,275号に関する。
発明の分野
本発明は、タンパク質翻訳のインヒビターの分野、特に微生物およびオルガネ
ラ内のタンパク質の翻訳に関する。本発明は、新しく同定されたポリヌクレオチ
ドおよびポリペプチド、ならびにそれらの産生および使用、ならびにそれらの改
変体、アゴニスト、およびアンタゴニスト、ならびにそれらの使用に関する。特
に、これらおよび他の点において、本発明は、Glu-tRNAGlnアミドトランスフェ
ラーゼファミリーの新規なポリヌクレオチドおよびポリペプチドに関する(本明
細書中、以下では「Glu-tRNAGlnAdT」または「AdT」と称する)。本発明はさら
に、抗細菌剤、抗真菌剤および除草剤としてのタンパク質翻訳インヒビターの同
定および使用における使用のための方法および組成物を提供する。
発明の背景
タンパク質に取り込まれる前には、アミノ酸は、転移RNA(tRNA)と呼ばれる
低分子量RNA分子に化学的に連結している。20の異なるアミノ酸の各々について
、特異的な酵素が特異的なtRNA分子の3'末端への連結を触媒する。タンパク質生
合成の一般的な機構(翻訳プロセス)は生物界を通じて保存されているが、Glnt
RNAGlnの形成には2つの異なる経路が存在する。GlntRNAGlnの形成の2つの経路
は進化的に保存されているが、異なる経路が存在する理由はまだ知られていない
。グラム陰性真正細菌、および真核生物細胞の細胞質において、酵素グルタミニ
ル-tRNAシンテターゼ(GlnRS)は、グルタミンをコグネイトtRNAに対して直接ア
シル化して、GlntRNAGlnを提供する。興味深いことに、GlnRSはいくつかの生物
系で検
出されない。古細菌、グラム陽性真正細菌、ミトコンドリア、および葉緑体を含
む、特定の生物およびオルガネラでは、GlntRNAGlu形成の異なる経路であるアミ
ノ基転移(transamidation)経路が機能している(Curnowら(1996)Nature 382
:589〜590;Curnowら(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA94(22):11819〜11826
;Sch6nら(1988)Biochimie70(3):391〜394;WilcoxおよびNirenberg(196
1:187〜190)。この経路(図1に示す)は、GlutRNAGlnを生成する、グルタミル
-tRNAシンテターゼ(GluRS)によるtRNAGlnの誤ったアシル化により開始される
。次いで、誤って荷電したtRNAは、GlutRNAGlnアミドトランスフェラーゼ(AdT
)によりGlntRNAGlnに転換される。グルタミン酸がtRNAGlnに共有結合している
場合にのみ、AdTはグルタミンへのグルタミン酸のアミド化を触媒する。部分精
製されたBacillus megaterium由来のGlutRNAGlnアミドトランスフェラーゼ活性
は、ATP、Mg++、およびアミド-窒素供与体(グルタミン)の存在下で、GlntRNAG ln
へのGlutRNAGlnのアミド化を行うことが示されている(WilcoxおよびNirenber
g 1968)。続く研究は、インビトロで、このアミド化は活性化中間体(ホスホ-G
lutRNAGln)を通して進行することを実証した(Wilcox(1969)Cold Spring Har
b.Symp.Quant.Biol.34:521〜528;Wlicox(1969)Eur J.Biochem 11(3):405
〜412)。最初のアミノアシル化産物であるGlutRNAGlnは、誤ったタンパク質翻
訳を生ずるという事実により細胞に対して毒性であるので、それは正しく荷電し
たtRNAに転換されなければならない。
この経路は、これらの細胞内でのGlntRNAGlnの主要な供給源であり、グルタミ
ン代謝の調節機構として機能し得るようである。進化的には、グルタミンは最後
に形成されたアミノ酸であることが示唆されてきた。それゆえ、アミノ基転移経
路を行う細胞は、GluRSをコードする遺伝子を利用してAdTを産生したと仮定され
得る。同様に、直接的なグルタミニル化経路を作用させる細胞において、酵素Gl
J.Mol.Evol.40(5)476〜481頁)。両方の酵素がtRNAGlnおよび遊離のグルタミ
ンを特異的に認識および結合するために要求されるので、これは妥当である。し
かし、データベース検索および、特に、今日までに配列決定および公開された唯
一のグラム陽性生物である、マイコプラスマ属ゲノム(Fraserら(1995)Scienc
e 270(5235):397〜403)の詳細な分析により、現在利用可能な配列情報では、Gl
uRSおよびGlnRSに対する有意な相同性は示されなかった。従って、アミドトラン
スフェラーゼは、アミノアシル-tRNAシンテターゼに対しては有意な相同性を有
さないかもしれない。この系を理解することにおける疑いのない進化的および生
化学的な重要性にもかかわらず、今日までこの酵素の研究はごくわずかしかなさ
れていない(WilcoxおよびNirenberg、1968;Wilcox、1969;Strauchら、(1988
)J.Bacteriol.170:916〜920;およびJahn(1990)J.Biol.Chem.265(14):805
9〜64)。
発明の要旨
本発明は、部分的には、GlutRNAGlnからのGlntRNAGlnの生成に関与する、AdT
と名付けられたヘテロトリマータンパク質の単離および特徴付けに基づく。本発
明はさらに、GlutRNAGlnAdTのアミノ酸配列と既知のアミノ酸配列との間の相同
性により、新規なAdTポリペプチドとして同定されたポリペプチドを提供する。
本発明はさらに、AdTポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する
。特に、本発明は、図3(配列番号1)に示される配列を含むGlutRNAGlnAdT、
またはその改変体(例えば、AdTの天然に存在する対立遺伝子改変体)をコード
するポリヌクレオチド配列、およびそれによりコードされるポリペプチドを提供
する。従って、本発明は、特にストリンジェント条件下で、AdTポリヌクレオチ
ド配列にハイブリダイズするポリヌクレオチドを提供する。
本発明は、図3(配列番号1、3、5および7)のヌクレオチド配列によりコ
ードされるアミノ酸配列を有する、B.subtilis由来のGlutRNAGlnAdTタンパク質
、ならびに生物学的、診断的、予防的、臨床的、または治療的に有用なその改変
体、およびこれらを含む組成物を提供する。特に好ましい改変体は、AdT遺伝子
の天然に存在する対立遺伝子によりコードされるAdTポリペプチドを含む。上述
のAdTポリペプチドを産生する方法もまた、本発明により提供される。
本発明はまた、AdT、特にB.subtilis AdT(mRNA、cDNA、およびゲノムDNAを
含む)をコードする単離された核酸分子(生物学的、診断的、予防的、臨床的、
または治療的に有用なその改変体を含む)およびこれらを含む組成物を提供する
。
本発明のなお別の局面によれば、抗細菌剤、抗真菌剤、および除草剤として有
用な、このようなAdTポリペプチドに対するインヒビターが提供される。従って
、本発明は、AdTタンパク質のアゴニストおよびアンタゴニストの同定における
組成物および使用方法を提供する。
本発明は次のための組成物および方法を提供する:(i)AdT発現の評価、(ii)疾
患(例えば、利用可能なAdT量の過剰または欠乏に関係した疾患)の処置、(iii
)遺伝的変異の評価、および(iv)AdTポリペプチドまたはポリヌクレオチドの、
免疫応答を引き起こすための、細胞または多細胞生物への投与。本発明のこの局
面における、特定の好ましい実施態様において、AdTポリペプチドに対する抗体
が提供される。
本発明はまた、植物、特に作物植物を防御するための組成物および方法を提供
する。例えば、本発明は、除草剤として有用である、AdTのアンタゴニスト、な
らびにAdTのそのようなインヒビターを含む除草剤組成物を提供する。本発明は
また、特定の除草剤、特にAdTのインヒビターを含む除草剤からの阻害に抵抗性
である、AdTの非阻害性の変異体およびその機能的な誘導体を提供する。非阻害
性のAdTをコードするポリヌクレオチドは種々の形質転換法により植物内に置か
れ得、それにより、植物を、AdTのインヒビターを含む特定の除草剤に対して耐
性または抵抗性にする。それゆえに、AdTの非阻害性変異体を含むトランスジェ
ニック植物に対するAdTインヒビターの適用を利用して、雑草を処理する方法も
また、本発明に含まれる。
開示された発明の精神および範囲内の、種々の変更および改変は、続く記述を
読むことにより、そして本願に開示の他の部分を読むことにより、同業者には容
易に明らかとなる。
図面の簡単な説明
図1は、GlntRNAGlnの形成についてのアミノ基転移経路を示す。
図2は、AdT遺伝子の遺伝子配置を示す。
図3は、B.subtilis由来のAdTタンパク質の核酸配列を示す。
発明の説明
I.一般的説明
本発明は、部分的に、細胞内でGlntRNAを生ずる原因である、ヘテロトリマー
タンパク質(本明細書中、以下ではAdTタンパク質)の同定および特徴付けに基
づく。本発明は特に、B.subtilisから単離されたAdTタンパク質の3つのサブユ
ニットのそれぞれのアミノ酸配列、およびAdTタンパク質をコードするヌクレオ
チド配列を提供する。AdTタンパク質分子およびAdT核酸分子は、タンパク質合成
の阻害に使用する薬剤、特に抗細菌剤、抗真菌剤、および除草剤を同定するため
の方法における標的として働き得る。
II.特定の実施態様
A.AdTタンパク質
本発明の以前には、当該分野ではGlutRNAGlnのGlntRNAGlnへの転換に関与する
酵素が存在することが教示されていた。しかし、GlntRNAの生成の原因となるこ
のタンパク質の単離および特徴付けは未知のままであった。本発明は、部分的に
は、B.subtilis AdTタンパク質の3つのサブユニットのアミノ酸配列を提供す
る。全く予想外なことに、このAdTタンパク質は、ヘテロトリマータンパク質で
あることが見い出された。
1つの実施態様において、本明細書中で記載される、クローン化された核酸分
子を用いることにより、または本明細書中で開示されたアミノ酸配列を有するタ
ンパク質を合成することにより、本発明は以前は未知であったタンパク質を産生
する能力を提供する。
本明細書中で使用されるように、AdTタンパク質とは、図1のポリヌクレオチ
ドによりコードされるB.subtilis AdTのアミノ酸配列を有するタンパク質、そ
の対立遺伝子改変体、およびAdT活性を有するその保存的置換物をいう。AdTタン
パク質は3つのサブユニットから構成される:Aサブユニット(配列番号4)、B
サブユニット(配列番号6)およびCサブユニット(配列番号8)(本明細書中
では、集合的にそれぞれaAdTサブユニット、bAdTサブユニット、およびcAdTサブ
ユニットという)。便宜上、集合的なサブユニットを、AdTタンパク質、または
本発明のAdTタンパク質という。文脈中で単一のサブユニットが言及されている
のか、または集合したタンパク質が言及されているのかを、同業者は容易に認識
し得る。
本発明のポリペプチドは、配列番号1(図3)によりコードされるポリペプチ
ド、ならびに、ポリペプチドおよびフラグメント、特にAdTの生物学的活性を有
するポリペプチドおよびフラグメント、およびまた配列番号1または関連する部
分によりコードされるポリペプチドに少なくとも70%の配列同一性、好ましくは
配列番号1によりコードされるポリペプチドに少なくとも80%の同一性、および
より好ましくは配列番号1によりコードされるポリペプチドに少なくとも90%の
類似性(より好ましくは少なくとも90%の同一性)、およびさらにより好ましく
は、配列番号1によりコードされるポリペプチドに少なくとも95%の類似性(な
おより好ましくは少なくとも95%の同一性)を有するポリペプチドおよびフラグ
メントを含み、そしてこのようなポリペプチドの部分もまた含む。
本発明のAdTタンパク質は、本明細書中で記載され、特に同定および特徴付け
られた改変体、ならびに、以下に概説する方法に従って、過度の実験を行うこと
なく、単離/生成および特徴付けられ得る、対立遺伝子改変体、保存的置換変異
体およびホモログを含む。便宜上、すべてのAdTタンパク質を、集合的にAdTタン
パク質または本発明のAdTタンパク質という。
用語「AdTタンパク質」は、正常なAdT活性を有する、B.subtilis AdTタンパ
ク質の天然に存在するすべての対立遺伝子改変体を含む。一般的には、AdTタン
パク質の対立遺伝子改変体は、配列番号1により特異的にコードされているタン
パク質と比べてわずかに異なるアミノ酸配列を有するが、GlutRNAをGlntRNAに転
換し得る。対立遺伝子改変体は、上記のアミノ酸配列とはわずかに異なったアミ
ノ酸配列を有するが、GlntRNAを生成する能力を有する。代表的には、AdTタンパ
ク質の対立遺伝子改変体は、本明細書中に記載のAdT配列に保存的なアミノ酸置
換を含むか、またはAdTホモログ(B.subtilis以外の生物から単離されたAdTタ
ンパク質)の対応する位置にアミノ酸の置換を含む。
本発明のAdTタンパク質は、好ましくは単離された形熊である。本明細書中で
使用されるように、物理的、機械的、または化学的方法を用いて、通常タンパク
質と会合している細胞構成成分からAdTタンパク質を取り出した場合、タンパク
質は単離されたという。当業者は、単離されたAdTタンパク質を得るために標準
的な精製方法を容易に用い得る。1つの精製スキームを実施例1に概説する。単
離の性質および程度は、意図される使用に依存する。
AdTをコードする核酸分子のクローニングは、本発明のAdTタンパク質の規定さ
れたフラグメントの生成を可能にする。以下で議論されるように、本発明のAdT
タンパク質のフラグメントは、サブユニット特異的抗体の生成、AdTタンパク質
に結合する薬剤の同定、およびB.subtilis AdTタンパク質のホモログの単離に
おいて、特に有用である。
AdTタンパク質のフラグメントは、標準的なペプチド合成技術および本明細書
中で開示されるアミノ酸配列を使用して生成され得る。あるいは、組換え方法が
AdTタンパク質のフラグメントをコードする核酸分子を生成するために使用され
得る。
特に興味深い構造を含むAdTタンパク質サブユニットのフラグメントは、免疫
原性分析、Chou-Fasman分析、Garnier-Robson分析、Kyte-Doolittle分析、Eisen
berg分析、Karplus-Schultz分析、またはJameson-Wolf分析のような、当該分野
で公知の方法を使って同定され得る。このような残基を含むフラグメントは、サ
ブユニット特異的な抗AdT抗体を生成する際に特に有用である。
以下で議論するように、AdTファミリーメンバーのタンパク質は、次の目的の
ために使用され得るが、使用目的はこれに限定されない:1)AdT活性をブロッ
クするかまたは刺激する薬剤の同定のための標的、2)AdTタンパク質を結合す
る結合パートナーの同定および単離のための標的またはおとり、3)AdTタンパ
ク質の活性をブロックするかまたは刺激する薬剤の同定、ならびに4)AdTが仲
介する活性または疾患の同定のためのアッセイの標的。
B.抗AdT抗体
本発明はさらに、本発明の1つ以上のAdTタンパク質、または本発明のAdTタン
パク質の特定のサブユニットに選択的に結合する抗体を提供する。最も好ましい
抗体は、完全なヘテロトリマーのAdTタンパク質に結合するが単離されたサブユ
ニットには結合しないか、または単離されたサブユニットには結合するが、組み
立てられた三量体タンパク質には結合しないかのいずれかである。特定の意図さ
れる抗AdT抗体は、モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体、ならびに抗
原結合ドメインを含むフラグメントおよび/またはこれらの抗体の1つ以上の補
足決定領域を含む。
抗体は一般に、単離されるか免疫複合体化された形態で、AdTタンパク質、ま
たはフラグメントを使用して適切な哺乳動物宿主を免疫化することにより調製さ
れる(Harlow,Antibodies,Cold Spring Harbor Press,NY(1989))。免疫原性構
造を示すAdTタンパク質の領域は、当業者に公知の方法を使用して容易に同定さ
れ得る。他の重要な領域およびドメインは、当業者に公知のタンパク質分析方法
およびタンパク質比較方法を使用して容易に同定され得る。
これらの残基を含むフラグメントは、特定のクラスの抗AdT抗体を生成するこ
とにおいて特に適している。
免疫原としての使用のためのタンパク質を調製するための方法およびキャリヤ
ー(例えば、BSA、KLH、または他のキャリヤータンパク質)とタンパク質との免
疫原性接合体を調製するための方法は当業者に周知である。いくつかの状況にお
いて、例えば、カルボジイミド試薬を使用する直接的接合が使用され得る;他の
例では、連結試薬(例えば、Pierce Chemical Co.,Rockford,ILにより提供さ
れる連結試薬)が有用であり得る。
AdT抗原の投与は、一般に、適切な時間の期間にわたる注射および、当該分野
で一般的に理解されるような適切なアジュバントの使用により実施される。免疫
化スケジュールの間、抗体の力価が抗体形成の妥当性を決定するために測定され
得る。
この方法で作製されたポリクローナル抗血清は、いくつかの適用、薬学的組成
物のために十分であり得るが、モノクローナル抗体調製物が好ましい。所望され
るモノクローナル抗体を分泌する不死化細胞株は、KohlerおよびMilsteinの標準
的な方法または、一般的に公知であるような、リンパ球または脾臓細胞の不死化
をもたらす改変を使用して調製され得る。所望される抗体を分泌している不死化
細胞株は、抗原がAdTタンパク質またはペプチドフラグメントである免疫アッセ
イによりスクリーニングされる。所望の抗体を分泌している適切な不死化細胞培
養物が同定される場合、この細胞はインビトロにおいて、または腹水液中での産
生によるいずれかで培養され得る。
次いで、所望のモノクローナル抗体が培養上清からまたは腹水上清から回収さ
れる。免疫学的に重要な部分を含むモノクローナル血清またはポリクローナル血
清のフラグメントは、アンタゴニストおよび完全な抗体として使用され得る。免
疫学的反応性フラグメント(例えば、F(ab')2フラグメントのFab、Fab')の使用
は、特に治療的状況において、しばしば好ましい。なぜなら、これらのフラグメ
ントは、一般的に、全体の免疫グロブリンよりも免疫原性でないからである。
抗体またはフラグメントはまた、組換え手段による現在の技術を使用して産生
し得る。トランスポーターの所望の領域に特異的に結合する領域はまた、多種起
源のキメラ性抗体またはCDRグラフト化抗体の状況において、産生され得る。
以下に記載されるように、抗AdT抗体は、AdT活性の調節因子として有用であり
、AdT発現/活性を決定するための免疫アッセイおよびB.subtilis AdTタンパク
質の相同物を精製するために有用である。
C.AdTをコードする核酸分子
上記されるように、本発明は、部分的に、AdTタンパク質の3つのサブユニッ
トをコードするB.subtilis由来の核酸分子を単離することに基づく。従って、
本発明はさらに、本明細書中で定義されるようなAdTタンパク質(好ましくは単
離された形態)をコードする核酸分子を提供する。便宜上、すべてのAdTをコー
ドする核酸分子は、AdTをコードする核酸分子、AdT遺伝子、またはAdTとしてみ
なされる。各々のAdTのサブユニットをコードするB.subtilis核酸分子のヌクレ
オチド配列は、配列番号1に提供される。各々のサブユニットA(配列番号4)
、サブユニットB(配列番号6)、およびサブユニットC(配列番号8)につい
ての開始コドンおよびストップコドンは図3に提供されるAdTについてのヌクレ
オチド配列に示される。
本発明のさらに好ましい実施態様は、配列番号1によりコードされるアミノ酸
配列を有するAdTポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの全長にわたり少
なくとも70%同一の配列であるポリヌクレオチドであり、そしてこのようなポリ
ヌクレオチドに相補的なポリヌクレオチドである。あるいは、最も高度に好まし
ポリヌクレオチドは、AdTポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、および
それに対して相補的なに対して、全長にわたり少なくとも80%同一である領域を
含むポリヌクレオチドである。この点において、同じポリヌクレオチドの全長に
わたり少なくとも90%同一であるポリヌクレオチドは、特に好ましい。そして、
これらの特に好ましいポリヌクレオチドの中で、少なくとも95%同一であるポリ
ヌクレオチドは、特に好ましい。さらに、少なくとも97%同一であるポリヌクレ
オチドは、少なくとも95%同一であるポリヌクレオチドの中で高度に好ましく、
そして、これらの中で少なくとも98%および少なくとも99%同一であるポリヌクレ
オチドは、特に高度に好ましく、少なくとも99%同一であるポリヌクレオチドは
、より好ましい。
本発明はさらに、配列番号1の推定アミノ酸配列を有するポリペプチドの改変
体をコードする本明細書中上記のポリヌクレオチドの改変体に関する。
本発明のポリペプチドのフラグメントである改変体は、ペプチド合成により対
応する全長ポリペプチドを産生するために使用され得る;従って、これらの改変
体は、完全長ポリペプチドを産生するための中間体として使用され得る。本発明
のポリヌクレオチドのフラグメントである改変体は、本発明の完全長ポリヌクレ
オチドを合成するために使用され得る。本発明のポリヌクレオチドのフラグメン
トである改変体は、本発明の完全長ポリヌクレオチドを合成するために使用され
得る。このような方法は、広く利用可能である(例えば、WO 97/26340およびWO
97/38716に開示される方法)。
フラグメントは、前述のポリペプチドのアミノ酸配列の一部と全く同じである
が全部とは同じでない、アミノ酸配列を有する改変体ポリペプチドである。AdT
ポリペプチドフラグメントは、「遊離状態(free-standing)」であり得るか、ま
たはAdTポリペプチドが部分または領域を形成するさらに大きなポリペプチド内
に含まれ得、最も好ましくは、単一の連続領域、単一のさらに大きなポリペプチ
ドとしてである。
さらに特に好ましい実施態様は、配列番号1(ここで置換される、欠失される
または加えられるアミノ酸が、任意の組合せで、いくつか、数個、10〜15、5〜
10、1〜5、1〜3、2、1またはなしである)によってコードされるAdTポリ
ペプチドのアミノ酸配列を有するAdT改変体をコードするポリヌクレオチドであ
る。これらの中で特に好ましいものは、サイレント置換、付加および欠失であり
、これらはAdTの特性および活性を改変しない。
本明細書中で使用されるように、「核酸分子」は、上記で定義されるようなペ
プチドをコードするRNAまたはDNA分子として定義されるか、またはこのようなペ
プチドをコードする核酸配列に相補的である。特に好ましい核酸分子は、本明細
書中で開示されるB.subtilis DNA配列と同一なまたは相補的なヌクレオチド配
列を有する。特に意図される核酸分子は、ゲノムDNA、多シストロン性mRNAおよ
びアンチセンス分子、ならびに代替バックボーンに基づくか、または代替の塩基
を含む(天然供給源由来かまたは合成されるかにかかわらず)核酸である。しか
し、このような核酸分子は、B.subtilis以外の生物から単離される非AdTタンパ
ク質をコードする任意の先行技術の核酸分子に対して新規でありかつ自明でない
としてさらに定義される。
本明細書中で使用されるように、核酸分子がAdT以外のポリペプチドをコード
する夾雑核酸分子から実質的に分離される場合、核酸分子は、「単離される」と
言われる。当業者は単離されたAdTをコードする核酸分子を得るための核酸単離
手順を容易に使用し得る。
本発明はさらに、本発明のAdTをコードする核酸分子のフラグメントを提供す
る。本明細書中で使用されるように、AdTをコードする核酸分子のフラグメント
とは、全体のタンパク質をコードする配列の小さな部分をいう。フラグメントの
サイズは、その意図される使用により決定される。例えば、このフラグメントが
AdTタンパク質(例えば、活性ドメインまたはエフェクター結合部位)の活性部
分をコードするように選択される場合、このフラグメントはAdTタンパク質の機
能性領域をコードするために十分に大きくされることが必要となる。フラグメン
トが核酸プローブまたはPCRプライマーとして使用されるべきである場合、フラ
グメント長は、プローブ化/プライマー化の間、比較的少数の偽陽性を得るよう
に選択される。選択的ハイブリダイゼーションプローブまたはPCRとして特に有
用であるB.subtilis AdT核酸分子のフラグメントは、当該分野で公知の方法を
使用して容易に決定され得る。
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のための、またはAdTタンパク質をコードする遺伝
子配列を合成するためのプローブまたは特定のプライマーとして使用される本発
明のAdTをコードする核酸分子(すなわち、合成オリゴヌクレオチド)のフラグ
メントは、化学的技術(例えば、Matteucciら、J Am Chem Soc(1981)103:3185
-3191のホスホトリエステル方法)または自動化合成方法を使用することにより
容易に合成され得る。さらに、より大きなDNAセグメントは周知の方法(例えば
、AdT遺伝子の種々のモジュラーセグメントを定義するオリゴヌクレオチド群の
合成、続いて完全に改変されたAdT遺伝子を組み立てるためのオリゴヌクレオチ
ド連結)により、容易に調製され得る。
本発明のAdTをコードする核酸分子は、診断目的およびプローブ目的のための
検出可能標識を含むようにさらに改変され得る。上述されるように、このような
プローブは、AdTタンパク質の他の対立遺伝子改変体または相同体をコードする
核酸分子を同定するために使用され得る。そして以下に記載されるように、この
ようなプローブは、AdT媒介性翻訳により生じる病理学的状態を診断するための
方法として、AdTタンパク質の存在を診断するために使用され得る。多種のこの
ような標識は当業者に公知であり、本明細書中に記載されるAdTをコードする分
子と共に容易に使用され得る。適切な標識はビオチン、放射標識ヌクレオチド、
ビオチンなどを含むが、これらに限定されない。当業者は、標識されたAdTをコ
ードする核酸分子を得るために、任意の当該分野で公知の標識を使用し得る。
D.他のAdTコード核酸分子の単離
B.subtilis由来のAdTタンパク質およびその対応する核酸分子の同定は、B.sub
tilis以外の生物由来のAdTタンパク質の同定および単離を可能とし、これらを本
明細書以後集合的にAdTホモログとよぶ。AdTホモログの好ましい供給源は、細菌
および真菌のような病原性微生物、ならびに制御された成長が所望される植物で
ある。最も好ましい供給源は、グラム陽性細菌、病原性真菌および植物オルガネ
ラ(例えば葉緑体)である。
本質的には、当業者は、B.subtilis AdTタンパク質のアミノ酸配列を容易に使
用して、抗体プローブを生成し、細胞から調製される発現ライブラリーをスクリ
ーニングし得る。代表的には、(下記のように)精製タンパク質で免疫化されたウ
サギのような哺乳類由来のポリクローナル抗血清またはモノクローナル抗体を用
いて、標的生物から調製された発現ライブラリーをプローブして、AdTタンパク
質ホモログについての適切なコード配列を得ることができる。このクローン化cD
NA配列は融合タンパク質として発現され得るか、それ自体の制御配列を用いて直
接発現され得るか、あるいは酵素の発現のために使用される特定の宿主に適した
制御配列を用いて発現カセットを構築することによって発現され得る。
あるいは、本明細書で記載されるAdTコード配列の一部は合成され得、そしてB
.subtilis以外の生物由来のタンパク質のAdTファミリーのメンバーをコードする
DNAを回収するためのプローブとして使用され得る。約18〜20ヌクレオチドを含
むオリゴマー(約6〜7アミノ酸ストレッチをコードする)が調製され、そしてこれ
を用いてゲノムDNAまたはcDNAライブラリーをスクリーニングして、ストリンジ
ェントな条件下または過度のレベルの偽陽性を除外するために十分なストリンジ
ェントな条件下で、ハイブリダイゼーションが得られる。この方法は、AdTコー
ド配列の代替または改変体を同定および単離するために使用され得る。
さらに、オリゴヌクレオチドプライマーのペアが、AdTコード核酸分子または
そのフラグメントを選択的に増幅/クローン化するためのポリメラーゼ連鎖反応
(PCR)で使用するために調製され得る。このようなPCRプライマーを用いるため
のPCR変性/アニール/伸長サイクルは当該分野で周知であり、そして他のAdTコ
ード核酸分子の単離における使用に容易に適合され得る。プローブまたはプライ
マーとして使用するのに特に好適なB.subtilis AdT遺伝子の領域は容易に同定さ
れ得る。一般に、好ましいプライマーは、B.subtilis AdT遺伝子の1つ以上のサ
ブユニットコード領域に隣接する。
本明細書中で開示されるAdTタンパク質のホモログは相同性を共有する。一般
に、AdTホモログをコードする核酸分子は、高度のストリンジェントな条件下でB
.subtilis配列とハイブリダイズする。このような配列は代表的には、B.subtili
s
配列に対して少なくとも70%の相同性、好ましくは少なくとも80%の相同性、最
も好ましくは少なくとも90%の相同性を含む。
E.AdTコード核酸分子を含む組換えDNA分子
本発明はさらに、本明細書中で記載のAdTコード配列の1つ以上を含む組換えD
NA分子、あるいは本明細書で記載の核酸分子のフラグメントを提供する。本明細
書において使用されるように、組換えDNA分子はインビトロで分子操作に供され
たDNA分子である。組換えDNA分子を生成する方法は当該分野で周知であり、例え
ば、Sambrookら、Molecular Cloning(1989)を参照のこと。好ましい組換えDNA分
子において、AdTタンパク質またはAdTサブユニットをコードするAdTコードDNA配
列は、1つ以上の発現制御配列および/またはベクター配列に作動可能に連結さ
れる。組換えDNA分子は、AdTタンパク質の単一のサブユニットをコードし得るか
、あるいは3つのAdTサブユニットの全てを含むオペロンをコードし得る。
本発明のAdTコード配列の1つが作動可能に連結するベクターおよび/または発
現制御配列の選択は、当該分野で周知のように、所望の機能特性(例えば、タン
パク質発現)ならびに形質転換される宿主細胞に直接依存する。本発明で意図さ
れるベクターは、組換えDNA分子中に含まれるAdTコード配列の複製、または宿主
染色体中への挿入を指向することが少なくとも可能であり、そして好ましくはそ
の発現を指向することも可能である。
作動可能に連結したタンパク質コード配列の発現を調節するために使用される
発現制御エレメントは当該分野で公知であり、そしてこれには誘導性プロモータ
ー、構成プロモーター、分泌シグナル、エンハンサー、転写ターミネーター、及
び他の調節エレメントが包含されるが、これらに限定されない、好ましくは、容
易に制御される誘導性プロモーター、例えば、宿主細胞の培地中の栄養に応答す
るようなプロモーターが使用される。
1つの実施態様において、AdTコード核酸分子を含むベクターは原核生物レプリ
コン、すなわち、そのDNA配列で形質転換された原核生物宿主細胞(例えば細菌細
胞)中で、組換えDNA分子を染色体内で自律的複製および維持させる能力を有する
DNA配列を含む。このようなレプリコンは当該分野で周知である。さらに、原核
生物レプリコンを含むベクターはまた、その発現により検出可能なマーカー(例
えば薬物耐性)を与える遺伝子を含み得る。細菌の典型的な薬物耐性遺伝子はア
ンピシリンまたはテトラサイクリンに対する耐性を与える遺伝子である。
原核生物レプリコンを含むベクターはまた、細菌宿主細胞(例えばE.coli)中の
AdTコード配列の発現(転写および翻訳)を指向し得る原核生物またはウイルス性
プロモーターをさらに含み得る。プロモーターはDNA配列によって形成される発
現調節エレメントであり、これはRNAポリメラーゼの結合および転写を起こさせ
る。細菌宿主に適合性のプロモーター配列は代表的には、本発明のDNAセグメン
トの挿入のための便利な制限部位を含むプラスミドベクター中に提供される。こ
のようなベクタープラスミドの典型は、BioRad Laboratories(Richimond、CA)か
ら入手可能なpUC8、pUC9、pBR322およびpBR329、Pharmacia、Piscataway、NJか
ら入手可能なpPLおよびpKK233である。
真核生物細胞に適した発現ベクター、好ましくは脊椎動物細胞に適した発現ベ
クターもまた、AdTコード配列を含む改変体組換えDNA分子に対して使用され得る
。真核生物細胞発現ベクターは当該分野で周知であり、そしていくつかの商業的
供給源から入手可能である。代表的には、所望のDNAセグメントの挿入のための
便利な制限部位を含むようなベクターが提供される。このようなベクターの典型
は、PSVLおよびpKSV-10(Pharmacia)、pBPV-1/pML2d(International Biotechnol
ogies,Inc.)、pTDTI(ATCC、#31255)、本明細書で記載のベクターpCDM8などの
真核生物発現ベクターである。
本発明の組換えDNA分子の構築に使用される真核生物細胞発現ベクターはさら
に、真核生物細胞中で有効な選択マーカー、好ましくは薬物耐性選択マーカーを
含み得る。好ましい薬物耐性マーカーは、発現するとネオマイシン耐性を示す遺
伝子、すなわちネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(neo)遺伝子である。Sou
thernら、J.Mol Anal Genet(1982)1:327-341。あるいは、選択マーカーは別の
プラスミド上に存在し得、そしてこれらの2つのベクターは宿主細胞の同時トラ
ンスフェクションによって導入され、そして選択マーカーに対する適切な薬物の
存在下で培養することによって選択される。
F.外来的に補充されたAdTコード核酸分子を含む宿主細胞
本発明はさらに、本発明のAdTタンパク質のヘテロトリマータンパク質または
サブユニットの1つ以上のいずれかをコードする核酸分子で形質転換された宿主
細胞を提供する。宿主細胞は原核生物または真核生物のいずれかであり得る。Ad
Tタンパク質の発現に有用な真核生物細胞は、その細胞系が培養方法に適合し、
かつ発現ベクターの増殖およびAdT遺伝子の発現に適合する限りは、制限されな
い。好ましい真核生物宿主細胞は、酵母、昆虫および哺乳類細胞、好ましくは脊
椎動物細胞(例えば、マウス、ラット、サルまたはヒト線維芽細胞系由来の細胞)
を包含するが、これらに限定されず、最も好ましくは天然ではAdTタンパク質を
発現しない細胞である。
任意の原核生物宿主がAdTコード組換えDNA分子の発現に使用され得る。好まし
い原核生物宿主はE.coliである。
本発明の組換えDNA分子による適切な細胞宿主の形質転換は周知の方法によっ
て達成され、これは、代表的には使用されるベクターのタイプおよび用いられる
宿主系に依存する。原核生物宿主細胞の形質転換に関しては、エレクトロポレー
ションおよび塩処理法が典型的に用いられる。例えば、Cohenら、Proc Acad Sci
USA(1972)69:2110;およびManiatisら、Molecular Cloning,A Laboratory Manu
al,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,NY(1982)を参照の
こと。組換えDNAを含むベクターによる脊椎動物細胞の形質転換に関しては、エ
レクトロポレーション、カチオン性脂質または塩処理法が典型的に用いられる。
例えば、Grahamら、Virol(1973)52:456;Wiglerら、Proc Natl Acad Sci USA(197
9)76:1373-76を参照のこと。
首尾良く形質転換された細胞、すなわち本発明の組換えDNA分子を含む細胞は
、周知の技術によって同定され得る。例えば、本発明の組換えDNAの導入の結果
得られる細胞はクローン化されて、単一のコロニーを生じる。これらのコロニー
由来の細胞を収集し得、溶解し得、そしてそのDNA内容物を組換えDNAの存在につ
いて、Southen,J Mol Biol(1975)98:503、またはBerentら、Biotech(1985)3:20
8に記載の様な方法を用いて試験し得、あるいはこの細胞から産生されるタンパ
ク質を免疫学的方法によってアッセイし得る。
G.組換えDNA分子を用いるAdTタンパク質の産生
本発明はさらに、AdTタンパク質の産生のための方法を提供し、この方法は本
明細書中に記載のAdTコード核酸分子の1つを用いる。概括的な言葉で、組換えAd
Tタンパク質の産生は代表的には以下の工程を含む。
第1に、AdTタンパク質またはAdTサブユニットをコードする核酸分子、例えば
図3(配列番号1)に示される核酸分子を得る。次いで、AdTコード核酸分子を好ま
しくは、上記のように、適切な制御配列との作動可能な連結中に配置して、AdT
コード配列を含む発現ユニットを生成する。この発現ユニットを用いて適切な宿
主を形質転換し、そして形質転換された宿主をAdTタンパク質を産生させる条件
下で培養する。任意に、AdTタンパク質を培地または細胞から単離する;タンパ
ク質の回収および精製は、いくぶんかの不純物は許容され得るいくつかの例では
必ずしも必要ではない。
先の工程の各々は種々の方法で行われ得る。例えば、所望のコード配列はゲノ
ムフラグメントから得られ得、そして適切な宿主中で直接使用され得る。種々の
宿主中で作動可能な発現ベクターの構築は、レプリコンと制御配列との適切な組
み合わせを用いて達成される。制御配列、発現ベクター、および形質転換方法は
遺伝子を発現するために使用される宿主細胞のタイプに依存し、そしてこれは先
に詳述した。これらのベクター中に挿入されるための切除可能な遺伝子が提供さ
れるようにするために、適切な制限部位が(正常に得られない場合には)コード配
列の末端に付加され得る。当業者は、AdTコード配列と共に使用してAdTタンパク
質を産生するように、当該分野で公知の任意の宿主/発現系を容易に適合し得る
。
H.AdTタンパク質に結合する薬剤の同定
本発明の他の実施態様は、本明細書中で記載のAdTタンパク質のアゴニストま
たはアンタゴニストである薬剤を同定するための方法を提供する。具体的には、
AdTタンパク質のアゴニストおよびアンタゴニストは、この薬剤がAdTタンパク質
に結合する能力および/またはAdT活性を阻害する能力によって同定され得る。A
dT活性についての活性アッセイおよびAdTタンパク質を用いる結合アッセイが、
高処理能力のスクリーニング方法での使用に適する。
詳細には、1つの実施態様において、AdTタンパク質をある薬剤と混合する。Ad
Tタンパク質とこの薬剤との会合を可能とする条件下での混合の後、混合物を分
析して、薬剤がAdTタンパク質と結合しているかどうかを決定する。アゴニスト
およびアンタゴニストが、AdTタンパク質に結合し得るものとして同定される。
あるいは、または継続的に、以下に記載のように、AdT活性は、AdT活性のアゴニ
ストおよびアンタゴニストを同定するための手段として直接評価され得る。
上記アッセイで使用されるAdTタンパク質は以下のものであり得る:単離され
かつ完全に特徴づけられたタンパク質、AdTタンパク質の単一のサブユニット、
部分的に精製されたタンパク質、AdTタンパク質を発現するように改変された細
胞、またはAdTタンパク質を発現するように改変された細胞の画分。さらに、AdT
タンパク質はAdTタンパク質全体、AdTタンパク質の特定のフラグメント、または
AdTタンパク質の単一のサブユニットであり得る。AdTタンパク質が薬剤の結合に
ついて、実施例に記載のように、例えば分子量または活性の変化によってアッセ
イされ得る限り、本発明のアッセイが使用され得ることが当業者には明らかであ
る。AdTタンパク質は高スループットスクリーニング方法に特に適している。
AdTタンパク質の供給源は調節剤の意図される用途に基づく。例えば、微生物A
dTタンパク質が、細菌活性を有するAdTインヒビターを同定するために使用され
、他方、葉緑体由来のAdTタンパク質が、除草活性を有するAdTインヒビターを同
定するために使用される。
ある薬剤がAdTタンパク質に結合するかどうかを同定するために使用される方
法は主として使用されるAdTタンパク質の性質に基づく。例えば、ゲル遅延アッ
セイは、薬剤がAdTタンパク質の可溶性フラグメントに結合するかどうかを決定
するために使用され得る。あるいは、免疫検出およびバイオチップ技術が、AdT
タンパク質と共に使用するために採用され得る。当業者は、特定の薬剤がAdTタ
ンパク質に結合するかどうかを決定するための当該分野で公知の多くの技術を容
易に使用し得る。
薬剤はさらに、AdTタンパク質の活性を調節する能力について無細胞アッセイ
系または細胞アッセイ系を用いて試験され得る。実施例1はAdT活性についてのア
ッセイに使用され得るこのような方法の1つを提供する。
本明細書で使用される場合には、薬剤はその薬剤がAdT活性を減少させる場合
にAdT活性をアンタゴナイズ(拮抗)するといわれる。好ましいアンタゴニストはA
dTを選択的にアンタゴナイズし、他のいかなる細胞タンパク質にも影響を与えず
、特に翻訳に関与する他のタンパク質に影響を与えない。さらに、好ましいアン
タゴニストはAdT活性を50%を超えて減少させ、より好ましくは90%を超えて減
少させ、最も好ましくは全てのAdT活性を除去する。
本明細書において使用される場合には、薬剤はその薬剤がAdT活性を増大させ
る場合にAdT活性をアゴナイズ(agonize)するといわれる。好ましいアゴニストは
ADT活性を50%を超えて増大させ、より好ましくは90%を超えて増大させ、最も
好ましくはAdT活性を2倍を超えて増大させる。
好ましいアンタゴニストおよびアゴニストは、生物の特定の種、属、科、目、
界に対して選択的である。標的特異性についての薬剤の同定を補助するために、
薬剤は1つのAdTタンパク質、またはAdTタンパク質の組み合わせを用いてスクリ
ーニングされ得る。例えば、いくつかの異なる微生物AdTタンパク質を用いて全
般的な抗微生物剤が同定され得、他方、葉緑体由来のAdTタンパク質を用いて除
草剤が同定され得る。
上記方法でアッセイされる薬剤はランダムに選択され得、あるいは合理的に選
択または設計され得る。本明細書において使用される場合には、薬剤は、その薬
剤が、AdTタンパク質の特定の配列を考慮することなくランダムに選ばれる場合
、ランダムに選択されるといわれる。ランダムに選択される薬剤の例は、化学ラ
イブラリーまたはペプチドコンビナトリアルライブラリーの使用、または生物ま
たは植物抽出物の増殖ブロスである。
本明細書において使用される場合には、薬剤は、その薬剤が標的部位の配列お
よび/またはそのコンホメーションを薬剤の活性と関連して考慮した非ランダム
な基準に基づいて選ばれる場合、合理的に選択または設計されるといわれる。薬
剤は、AdTタンパク質を作り上げるペプチド配列を用いて合理的に選択または合
理的に設計され得る。例えば、合理的に選択されたペプチド剤は、そのアミノ酸
配列がAdTタンパク質のフラグメントと同一であるペプチドであり得る。
本発明の薬剤は例えば、ペプチド、低分子、およびビタミン誘導体、ならびに
炭水化物であり得る。当業者は、本発明の薬剤には構造的性質に関しての制限が
ないことを容易に認識し得る。本発明の薬剤の1つのクラスはペプチド薬剤であ
って、そのアミノ酸配列がAdTタンパク質のアミノ酸配列に基づいて選択された
ものである。低分子ペプチド剤はAdTタンパク質構築の競合的インヒビターとし
て作用し得る。
本発明のペプチド剤は、当該分野で公知のように標準的な固相(または溶液相)
ペプチド合成法を用いて調製され得る。これに加えて、これらのペプチドをコー
ドするDNAが市販のオリゴヌクレオチド合成装置を用いて合成され得、そして標
準的な組換え産生系を用いて組換え的に産生され得る。遺伝子でコードされない
アミノ酸が含まれるべき場合には、固相ペプチド合成を用いた産生が必要とされ
る。
本発明の薬剤の他のクラスはAdTタンパク質の重要な位置(critical position)
に対して免疫反応性の抗体である。上記のように、抗体は適切な哺乳類被験体を
その抗体の標的とされることが意図されるAdTタンパク質の部分である抗原性領
域を含むペプチドで免疫化することによって得られる。重要な領域は図2に示さ
れるドメインを含む。このような薬剤を競合的結合研究に用いて、第二世代阻害
薬剤が同定され得る。
K.AdTタンパク質に結合する薬剤の使用
背景の節に示したように、AdTタンパク質はタンパク質翻訳、特にグラム陽性
微生物、真菌および細胞オルガネラ、特に葉緑体のタンパク質翻訳に関与する。
AdTタンパク質に結合し、そしてアゴニストまたはアンタゴニストとして作用す
る薬剤はこれらの生物における翻訳の調節に使用され得、そして抗細菌剤、抗真
菌剤、または除草剤の主成分として作用し得る。詳細には、AdTタンパク質を必
要とするタンパク質翻訳は、AdTタンパク質に結合し、かつAdT活性のアゴニスト
またはアンタゴニストとして作用する薬剤を生物に投与することによって調節さ
れ得る。
本明細書において使用される限り、生物は、その生物におけるタンパク質翻訳
の調節(例えば、哺乳類被験体中での感染性因子の増殖の制御、または除草剤と
しての作用)が所望される限りいかなる生物でもよい。本発明は、微生物増殖を
制御するためにヒト被験体を処置するのに特に有用である。
本明細書において使用される限り、AdTを必要とするタンパク質翻訳とは活性A
dTタンパク質の非存在下では起こらないタンパク質翻訳をいう。本明細書におい
て使用される場合には、ある薬剤は、その薬剤がタンパク質翻訳の程度を減少さ
せる場合に、AdT仲介タンパク質翻訳を調節するといわれる。
AdT調節薬剤の用途は、主としてその薬剤の同定に使用される標的AdTタンパク
質、ならびにその薬剤の活性/選択性に基づく。例えば、AdT阻害剤(これは抗微
生物剤として使用される)は好ましくは1つまたはそれ以上の微生物AdTタンパク
質を用いて単離される。除草剤は好ましくは標的として葉緑体AdTタンパク質を
用いて同定される。
L.AdTタンパク質のアゴニストおよびアンタゴニストの投与
AdTタンパク質のアゴニストおよびアンタゴニストの投与はその意図される目
的に依存する。例えば、哺乳類被験体中での微生物増殖の調節のためには、AdT
阻害剤は、非経口、皮下、静脈内、筋肉内、腹腔内、経皮、または経頬の経路を
通じて投与され得る。あるいは、または同時に、投与は経口経路によるものであ
り得る。投与される用量は、レシピエントの年齢、健康、および体重、同時処置
がある場合はその種類、処置の頻度、および所望される効果の性質に依存する。
例えば、微生物感染の処置のためには、AdT活性を調節する薬剤が、処置される
個人に対して全身的または局所的に投与される。後述のように、このような薬剤
の投与に容易に適合され得る多くの方法がある。
本発明はさらに、本明細書に記載の方法によって同定されるAdTタンパク質の
アンタゴニストまたはアゴニストを含む組成物を提供する。各成分の有効量の至
適範囲の決定は当該分野の技術範囲であり、そして意図される用途に基づく。
AdT調節剤に加えて、本発明の組成物は他の成分、例えば、適切な薬学的に受
容可能なキャリアを含み得、これは賦形剤および補助剤を包含し、これらは活性
化合物を処理して製剤とすることを促進し、この製剤は作用部位への送達のため
に薬学的に使用され得る。非経口投与のための適切な処方物は、水溶性改変体、
例えば水溶性塩中の活性化合物の水溶液を包含する。これに加えて、活性化合物
の懸濁液および、適切であるならば油性の注射用懸濁液が投与され得る。適切な
親油性溶媒またはビヒクルは、脂肪油、例えばゴマ油、あるいは合成脂肪酸エス
テル、例えば、オレイン酸エチルまたはトリグリセリドを包含する。水性注射用
懸濁液は懸濁液の粘度を増大させる物質を含み得、これは、例えば、カルボキシ
メチルセルロースナトリウム、ソルビトール、および/またはジントラン(dintr
an)を包含する。必要に応じて、懸濁液は安定剤も含み得る。リポソームもまた
細胞中への送達のために薬剤を被包するために使用され得る。
本発明による全身投与のための薬学的処方物は経腸投与、非経口投与または局
所投与のために処方され得る。実際、これらの処方物の3つのタイプは全て、有
効成分の全身投与を達成するために同時に使用され得る。
経口投与のための適切な処方物は硬ゼラチンカプセルまたは軟ゼラチンカプセ
ル、丸剤、錠剤(被覆錠剤を包含する)、エリキシル剤、懸濁剤、シロップまたは
吸入剤、およびこれらの制御放出性改変体を包含する。
M.併用療法
AdT活性を調節する本発明の薬剤は単独で提供され得、あるいは、タンパク質
合成微生物、真菌または植物成長を調節する他の薬剤と併用され得る。例えば、
微生物AdT活性を低下させる本発明の薬剤は他の抗微生物剤と併用して投与され
得る。本明細書において使用される場合には、2つの薬剤は、その2つの薬剤が同
時に投与される場合、あるいはそれらの薬剤が同時に作用するような様式で独立
して投与される場合に、併用して投与されるといわれる。
N.AdTタンパク質または遺伝子の存在を同定する方法
本発明はさらに、AdTタンパク質またはAdT遺伝子を発現する細胞または生物を
同定するための方法を提供する。このような方法は、AdTタンパク質を発現する
生物の存在を診断するために使用され得る。本発明の方法は病原性微生物の存在
を決定するのに特に有用である。具体的には、AdTタンパク質の存在は、AdTタン
パク質、あるいはAdTタンパク質をコードする核酸が発現されるかどうかを決定
することによって同定され得る。AdTタンパク質の発現は、AdT媒介翻訳に依存す
る生物の存在を診断するための手段として使用され得る。
特定の細胞またはサンプル中でAdTタンパク質が発現/産生されるかどうかを
決定するために、種々の免疫学的および分子遺伝学的技術が使用され得る。一般
に、核酸分子を含む抽出物またはタンパク質を含む抽出物が調製される。次にこ
の抽出物をアッセイして、AdTタンパク質、またはAdTコード核酸分子が細胞中で
産生されているかどうかを決定する。
例えば、核酸分子に基づく診断を行うために、適切な核酸サンプルが従来技術
を用いて得られ、そして調製される。DNAは、例えば、サンプルを単にSDS中で煮
沸させることによって調製され得る。抽出された核酸は次に、例えば、標準的手
順に従うポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いて増幅に供され得、AdTコード核酸分
子またはそのフラグメントが選択的に増幅される。特定の増幅されたフラグメン
トのサイズまたは存在が(典型的には制限エンドヌクレアーゼ切断後)次にゲル電
気泳動を用いて決定されるか、あるいはフラグメントのヌクレオチド配列が決定
される(例えば、WeberおよびMay Am J.Hum Genet(1989)44:388-339;Davis,J.
ら、Nature(194)371:130-136)を参照のこと)。次に、その結果得られるフラグメ
ントのサイズまたは配列を、例えばハイブリダイゼーションプローブを用いて、
公知のAdTタンパク質コード配列と比較する。この方法を用いて、AdTタンパク質
の存在が同定され得る。
タンパク質に基づく診断試験を行うために、適切なタンパク質サンプルが従来
技術を用いて得られ、そして調製される。タンパク質サンプルは、例えばサンプ
ルを単にSDSと混合し、次いでタンパク質画分を塩析させることによって調製さ
れ得る。次に抽出されたタンパク質を分析して、公知の方法を用いてAdTタンパ
ク質の存在を決定する。例えば、特定のサイズまたは荷電のタンパク質の改変体
の存在は電場中での移動度を用いて同定され得る。あるいは、検出の目的で抗体
を使用し得る。当業者は、サンプルがAdTタンパク質を含んでいるかどうかを決
定するために公知のタンパク質分析方法を容易に適合し得る。
あるいは、AdT発現はまた、AdT遺伝子の発現レベルを低下させる薬剤を同定す
るための方法に使用され得る。例えば、AdTタンパク質を発現する細胞または組
織を試験薬剤と接触させて、AdT発現に対するその薬剤の効果を決定し得る。AdT
発現を活性化する薬剤はAdT活性のアゴニストとして使用され得、他方AdT発現を
低下させる薬剤はAdT活性のアンタゴニストとして使用され得る。
O.除草剤の調製および使用
本明細書で論じられるように、アミノ基転移経路は葉緑体中で有効である。Ad
Tのプラスチドのイソ型を特異的に阻害するAdTインヒビターを同定する能力は、
ヒトおよび動物に対して毒性または危険ではない除草剤の設計に有用であり得る
。従って、酵素(例えばAdt)の葉緑体イソ型のみを阻害するが、サイトゾル(すな
わち、オルガネラを除く細胞質の流動部分)のAdTもヒトAdTも阻害しない除草剤
を開発する能力は、高度に有効でヒトに対しての毒性も低い除草剤の新規な形態
を提供する。しかし、葉緑体に限定されないAdtインヒビターもまた除草剤とし
ての使用における有用性を見いだし得る。
野生型AdT酵素の機能を阻害する同定された化合物は、除草剤の活性成分とし
て利用される。活性成分は通常、1以上の農学的に受容可能なキャリアと共に組
成物の形態で適用され、そしてさらなる化合物と同時に、あるいは連続的に、作
物領域または処理される植物に適用され得る。これらのさらなる化合物は、肥料
、他の除草剤、殺真菌剤、殺菌剤、殺線虫剤、またはこれらの調製物のうちのい
くつかの混合物を、さらなるキャリア、界面活性剤または適用促進アジュバント
と共に包含し得る。除草剤は、種子コーティング、地面への散布として適用され
得、土壌に取り込まれ得るか、あるいは植物に直接適用され得る。好ましくは、
本発明の活性成分あるいは本発明の活性成分の少なくとも1つを含む農芸化学的
組成物は、葉用調製物(leaf preapration)として適用される。除草剤の調製およ
び適用の方法は当業者に周知である。
AdT阻害化合物に対する耐性変異体は、細胞または生物を変異誘発し、そして
変異誘発された集団を野生型の細胞または生物の増殖を阻害するに十分な濃度の
インヒビターの存在下で増殖させ、そして野生型細胞または生物よりも迅速に増
殖し得る細胞または生物を集団から選択することによって同定され得る。変異誘
発は当業者に周知の手段のいずれか1つによって達成され得、これは以下を含む
:化学的変異誘発(例えば、メタンスルホン酸エチル);紫外線照射;X線曝露;
およびγ線照射を包含する(例えば、Wastonら、Recombinant DNA,第2版(1992)
第11章:191-211;Freifelder,Molecular Biology(1987)第11章;293-313参照)
。インヒビターの正常な毒性レベルを寛容化する能力またはそれに抵抗する能力
を有する変異個体を遺伝的に精製し、変異AdTをコードする遺伝子を単離し、そ
して変異遺伝子のDNA配列を決定し、そして予測されるアミノ酸配列に翻訳する
。野生型AdT酵素と変異AdT酵素との間で異なるアミノ酸が、新規に同定された変
異体のインヒビター耐性表現型の原因となると推定される。
変異AdTについてのコードDNA配列は当業者に周知の多くの異なる方法によって
植物細胞中に導入され得る。このような方法の例としては、マイクロインジェク
ション、エレクトロポレーション、アグロバクテリウム媒介形質転換、直接遺伝
子移入、およびマイクロプロジェクタイルボンバードメントが挙げられる。除草
剤に対して耐性な酵素をコードおよび発現するDNAを取り込むことによって植物
に除草剤耐性を生じさせる技術は周知であり(例えば、米国特許第5,145,777号:
米国特許第5,290,926号参照)、タンパク質産物が葉緑体中に輸送されるように、
除草剤遺伝子から上流に葉緑体輸送配列を付加するための技術(Comaiら、Nature
(1985)313:741-744;米国特許第4,940,835号;米国特許第5,188,642号)を包含す
る。同じ様式で、変異AdTをコードする遺伝子でこれらの参照文献の他の除草剤
耐性遺伝子の1つを置き換え得る。AdTは葉緑体中でその機能を実行するので、
当該分野で公知のように葉緑体または他のプラスチド中での発現を保証するため
に、プラスチド輸送配列を使用することが特に適切であり得る。
変異AdT遺伝子を植物細胞中に導入し、そして形質転換植物をそのような細胞
から再生した後、植物栽培(plant husbandry)および植物育種の従来の方法を用
いて、形質転換植物を維持および増加させ得る。形質転換植物を従来のハイブリ
ダイゼーションスキームで用いて、これもまた新規な変異AdT遺伝子を有する新
規な植物型を産生することもまた可能である(例えば、FehrおよびHadley,Hybri
dization of Crop Plants(1980);Jensen,Plant Breeding Methodology(1988);A
llard,Principles of Plant Breeding(1960)参照)。
AdTのインヒビターに対して寛容または耐性である遺伝子を発現する植物は土
壌で生育し得、そしてAdTインヒビターを含む除草剤を適用して雑草の成長を阻
害し得る。雑草植物は変異AdT遺伝子を有していないので、雑草はAdTインヒビタ
ーを含む除草剤に対して感受性である。
以下の実施例は本発明の局面を例示することを意図するが、本発明の局面を限
定しない。
実施例
本発明は以下の詳細な実施例を参照することによってさらに説明される。これ
らの実施例は例示のみの目的で提供され、そして特に指示のない限り限定を意図
しない。実験手順
組換えBacillus subtilis GlntRNAGlnアミドトランスフェラーゼの調製および
精製。pABCを含むE.coli BL21(DE3)を一晩、3mLのLB培地(10gバクトトリプトン(
bactotryptone)、5g酵母抽出物、10g NaCl)中で50(g/mLのアンピシリンと共に37
℃でインキュベートした。培養物を1Lまでスケールアップし、そして再び37℃で
一晩インキュベートした。細胞を遠心分離(4000×g、5分間、4℃)で収穫し、そ
して20mLの緩衝液A(25mM Hepes・KOH、pH7.5、25mM KCl、10mM MgCl2および1mM
DTT)中で再懸濁した。この工程および以下の全ての工程は特に指示のない限り4
℃で行った。細胞を超音波処理(4×15秒)で溶解し、そして100,000×gで1時間
遠心分離した。次に酵素を、Pharmacia FPLC系を用いる一連のクロマトグラフィ
ー工程によって、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で決定して均質になるま
で精製した。上清を最初にQセファロース(HR16/10)カラム(強アニオン交換)にか
け、そして活性を緩衝液A中の0から1MのNaClの直線勾配によって溶離した。この
カラムからの活性画分をSuperdex-200(HR26/100)カラム(ゲル濾過)にかけ、そし
て活性を緩衝液A中でアイソクラチックに溶離した。活性を含むこのカラムから
の画分をプールし、そしてMonoQ(HRI0/10)カラムにかけ、そして活性を緩衝液A
中の150から300mM NaClの直線勾配で溶離した。このカラムからの活性画分をプ
ールし、そして50%グリセロール中の緩衝液A+200mM NaClに対して12時間透析
し、そして70℃で貯蔵した。
インビボで発現されたBacillus subtilis tRNAGlnの単離および精製。E.coli
DH5a/pGP1-2/pBTT(tRNAGlnをコードする)の培養物3mLをLB培地(10gバクトトリプ
トン、5g酵母抽出物、10g NaCl)中で50(g/mLのアンピシリンおよび10(g/mLのカ
ナマイシンと共に37℃で一晩インキュベートした。培養物を1Lまでスケールアッ
プし、そして一晩のインキュベートを繰り返した。細胞を4000×gで5分間、4℃
で遠心分離により収穫し、そして10mLの溶解緩衝液(20mM Tris・HCl、pH7.4およ
び20mM MgCl2)中に再懸濁した。核酸全部を等量の水飽和フェノールで2回連続的
に抽出することによって単離し、次いで水相をイソプロパノールで沈殿させた。
核酸ペレットを、10,000×gで15分間、4℃での遠心分離により採取した。ペレッ
トを5mLの200mM Tris・OAc、pH9.0中に再懸濁し、そして37℃で1時間インキュベ
ートして、tRNAの完全な脱アシル化を確実にした。核酸をエタノール沈殿によっ
て回収し、次いで10,000×gで15分間、4℃で遠心分離した。ペレットを100mMのN
aCl中に再懸濁し、4℃で一晩インキュベートし、そしてエタノールで沈殿させた
。tRNAGlnを2段階の陰イオン交換クロマトグラフィープロトコルで精製した。核
酸を5mLの緩衝液1(140mM NaOAc、pH4.5)中に再懸濁し、そして1gm DE52樹脂/10
0 OD260を加えた。樹脂を200mLの緩衝液Aおよび150mLの緩衝液2(140mM NaOAc、p
H4.5+300mM NaCl)で洗浄し、そしてtRNAを100mLの緩衝液3(140mM NaOAc、pH4.5
+1M NaCl)で溶離した。核酸をエタノール沈殿によって回収し、10,000×gで15
分間、4℃で遠心分離し、そして10mM Tris・HCl、pH7.4、1mM MgCl2、および1mM
DTT中に再懸濁し、そしてPharmacia MonoQ(HR10/10)カラムにかけた。tRNAを10m
M Tris・HCl、pH7.4、1mM MgCl2、および1mM DTT中の450から750mMのNaClの勾配
で溶離した。GluおよびGlnの両方でアミノアシル化される能力に基づいてtRNAGl
nを含む画分をプールし、そしてアミドトランスフェラーゼアッセイにおける基
質として使用した。
アミノアシル化反応。放射標識化GlntRNAGlnの形成のための手順をJahn,D.
ら(1990)から応用した。特に指示のない限り、これらの反応は37℃で、10mM ATP
、50mM Hepes・KOH pH7.0、25mM KCl、15mM MgCl2、および5mM DTTからなる緩衝
液中で行われた。プラスミドpGP12およびpBTTを含むE.coli DH5a(上記参照)、お
よ
びL14C(U)-グルタメート(300mCi/mMol)から回収されたtRNAGlnの濃度は10(Mであ
った。GluRSをB.subtilisから単離し、そして次にDEAE-セファロースクロマトグ
ラフィーで部分的に精製した。反応をアッセイに応じて種々の時間で進行させた
。この混合物からのアリコートを次にアミドトランスフェラーゼアッセイ混合物
に、直接か、あるいは水飽和フェノール抽出、エタノール沈殿、およびアミノア
シル化緩衝液中での再懸濁の後に、添加した。
アミドトランスフェラーゼ反応。GlntRNAGlnから放射標識GlntRNAGlnを形成す
るための手順をJahn,D.ら(1990)から応用した。特に指示のない限り、これら
の反応は37℃で、1mM ATP、5mM Hepes・KOH pH7.0、2.5mM KCl、1.5mM MgCl2、お
よび0.5mMジチオスレイトール(DTT)からなる緩衝液中で行われた。L14C(U)-Glut
RNAGlnの濃度は1Mであり、そしてLグルタミンの濃度は1mMであった。酵素の精製
の間に得られる画分からのアリコート0〜20(L)を加え、そして混合物をアッセイ
に応じて種々の時間長でインキュベートし、次いで、10L、3M NaOAc、pH5.0でク
エンチした。混合物を等量の水飽和フェノールで抽出し、そして水相と有機相と
を15,000×gで室温で60秒間、遠心分離することにより分離した。水相を取り去
り、3×容量のエタノールを加え、そしてtRNAを70℃で15分間沈殿させた。沈殿
したtRNAを15,000×gで4℃で15分間遠心分離して回収した。得られたペレットを
50Lの0.01N KOH中に再懸濁し、そして65℃で10分間脱アミノアシル化した。塩基
を1.3L、0.1N NClでpH(6〜7)に中和し、そして溶液を減圧下、完全に乾燥した。
乾燥ペレットを3Lの二回蒸留H2O中に再懸濁し、そしてTLCプレート(セルロース
、Aldrich)上にスポットした。フロントを3.5〜5時間、2つの溶媒系(A.20:1
:5のイソプロピルアルコール:ギ酸:水またはB.2:1:6:6のアンモニア:
水:クロロホルム:メタノール)のうちの1つで展開させた。プレートを85℃で乾
燥し、活性化ホスホロイメージング(phosphoroimaging)プレートに曝露し((12時
間)、そして画像をMacBas v2.0を用いて分析した。このようにして、GluからGln
への転換を測定した。
実施例1AdT をコードするDNAフラグメントの特徴付け
3つの遺伝子;3つのプローブとハイブリダイズする適切なサイズの1つの転写
物が図3(配列番号1)に提供される。各サブユニットについてのオープンリーディ
ングフレームが提供される。
実施例2B.subtilis AdT タンパク質の特徴付け
B.subtilis AdTのアミノ酸配列は図3のヌクレオチド配列(配列番号1)によりコ
ードされる。
3つのサブユニットの分子量は以下のように計算される:53.039Kd、Aサブユニ
ット;53.314Kd、Bサブユニット;および10.859Kd、Cサブユニット。サブユニッ
トA、BおよびCの各々のアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号4、6および8に提供
される。
サブユニットのサイズはポリアクリルアミドゲル電気泳動によって確認される
。
実施例3抗AdT抗体を含むポリクローナル抗血清の調製
抗AdT抗体を含むポリクローナル抗血清を、ウサギ組換えAdT(三量体タンパク
質)を公知の方法に従ってウサギに投与することによって得た。抗血清をAdTタン
パク質を含むB.subtilis抽出物と共にインキュベーションすると、AdT活性は完
全に阻害された。
ポリアクリルアミドゲル電気泳動を用いて、抗血清が、アセンブルされたAdT
タンパク質に対して免疫反応性の抗体を含むことが示された。ポリクローナル抗
血清は、アセンブルされていない個別のサブユニットに対して顕著に免疫反応性
が低かった。
実施例4AdT の産生および精製 実施例5AdT 活性のインヒビターの同定
精製アミドトランスフェラーゼをAdT活性のインヒビターを同定するアッセイ
に使用する。AdT活性のインヒビターを同定するために使用されるアッセイは、
以下、
(a)AdTおよびその基質の第1サンプルをインキュベートする工程;
(b)工程(a)由来のAdTの阻害されていない反応性を測定する工程;
(c)AdTおよびその基質の第1サンプルをインヒビター化合物を含む第2サンプル
の存在下でインキュベートする工程;
(d)工程(c)由来のAdTの阻害された反応性を測定する工程;および
(e)AdTの阻害された反応性を阻害されていない反応性と比較する工程
を包含する。
このプロセスを用いて同定されるAdTのインヒビターは抗細菌剤、抗真菌剤、
および除草剤として利用される。
実施例6インヒビター耐性AdT変異体の同定
精製アミドトランスフェラーゼおよびAdTの同定されたインヒビターをインヒ
ビター耐性AdT変異体を同定するアッセイに使用する。インヒビター耐性AdT変異
体の同定に使用されるアッセイは、以下:
(a)AdTおよびその基質の第1サンプルをAdTインヒビターを含む第2サンプルの
存在下でインキュベートする工程;
(b)工程(a)由来のAdTの未変異の反応性を測定する工程;
(c)変異AdTおよびその基質の第1サンプルをAdTインヒビターを含む第2サンプ
ルの存在下でインキュベートする工程;
(d)工程(c)由来の変異AdTの変異した反応性を測定する工程;および
(e)AdTの変異した反応性を未変異の反応性と比較する工程
を包含する。
このプロセスを用いて同定されるインヒビター耐性AdT変異体はAdTインヒビタ
ーに耐性の細胞および生物体の産生に利用される。
実施例7診断アッセイ
診断のための核酸は細胞または組織から得られる。ゲノムDNAは検出のために
直接使用され得、または分析の前にPCRまたは他の増幅技術を用いて酵素的に増
幅され得る。ゲノムDNAを、配列番号1に提供されるようなアミドトランスフェ
ラーゼをコードするポリヌクレオチドと比較し得る。配列番号1と比較した増幅
産物のサイズの変化によって欠失および挿入が検出され得る。点変異は、増幅さ
れたDNAを標識化AdTポリヌクレオチド配列とハイブリダイズすることによって同
定され得る。完全にマッチした配列はミスマッチの二重鎖からRNASE切断によっ
て、あるいは融解温度の違いによって識別され得る。DNA配列の違いは、変性剤
を伴うかまたは伴わない、ゲル中でのDNAフラグメントの電気泳動的移動度の変
化によって、あるいは直接のDNA配列決定によってもまた検出され得る。特定の
位置での配列の変化は、ヌクレアーゼ保護アッセイ、例えばRNaseおよびS1保護
または化学的開裂法によっても明らかにされ得る。
本発明の遺伝子中に変異または多型性を有する細胞はまた、DNAレベルで種々
の技術によって検出され得る。例えば、RTPCRを用いて変異を検出し得る。RTPCR
を例えばGeneScanのような自動化検出系と組み合わせて用いることが特に好まし
い。RNAまたはcDNAもまた同じ目的、PCRまたはRTPCRのために使用され得る。例
としてAdTをコードする核酸に相補的なPCRプライマーを用いて、変異を同定およ
び分析し得る。これらのプライマーは、生物体由来のサンプルから単離されたAd
T DNAを増幅するために使用され得る。本発明はまた、1、2、3または4ヌクレオ
チドが5'および/または3'末端から除去されたこれらのプライマーを提供する。
このプライマーを使用して、感染個体から単離された遺伝子を増幅し得る。その
結果、この遺伝子はDNA配列の解明のための種々の技術に供され得る。このよう
にして、AdT DNA配列中の変異が検出され得、そして感染および血清型の診断ま
たは感染因子の分類のために使用され得る。
AdTポリヌクレオチドの発現の増加または減少は、ポリヌクレオチドの定量の
ための当該技術分野で周知の任意の方法、例えば、増幅、PCR、RTPCR、RNase保
護、ノーザンブロッティングおよび他のハイブリダイゼーション法を用いて測定
され得る。
さらに、AdTタンパク質の過剰発現または過少発現を検出するための本発明に
よる診断アッセイを、正常なコントロール組織サンプルと比較した。宿主由来の
サンプル中でAdTタンパク質のレベルを確実に決定し得るアッセイ技術は当業者
に周知である。このようなアッセイ方法としては、ラジオイムノアッセイ、競合
的結合アッセイ、ウェスタンブロット分析およびELISAアッセイが挙げられる。
実施例8形質転換植物の産生
AdTインヒビターに対する耐性を付与する変異AdTコードDNA配列を、インヒビ
ター耐性AdT変異体から当業者に周知の変異誘発および単離技術を用いて単離す
る。次いで、変異体AdT遺伝子に関するコード配列を植物細胞中に導入し、そし
て形質転換植物全体を形質転換植物細胞から当業者に周知の多くの異なる技術を
用いて再生する。形質転換植物を従来の植物育種スキームで使用して、変異AdT
遺伝子も有する植物の新規な変種を産生する。変異体AdT遺伝子を有する作物植
物を生育させ、そしてAdTインヒビターを含む除草剤を作物に施用して雑草を制
御する。
本発明を上記実施例を参照して詳細に説明したが、本発明の精神を逸脱するこ
となく種々の改変がなされ得ることが理解される。本明細書中で言及された全て
の引用文献は、本明細書中に参考として援用される。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
GlutRNAGlnAmidotransferases-new essential translational components
Related application citations
This application is incorporated by reference herein on February 3, 1997, which is incorporated herein by reference in its entirety.
The present application relates to U.S. Provisional Application No. 60 / 037,275.
Field of the invention
The invention relates to the field of inhibitors of protein translation, in particular microorganisms and organelles.
Translation of proteins in LA. The present invention relates to newly identified polynucleotides.
And polypeptides, and their production and use, and their modification.
Variants, agonists and antagonists, and their uses. Special
In these and other respects, the present invention provides a Glu-tRNAGlnAmidotransfer
New polynucleotides and polypeptides of the Lase family
In the detailed text, the following "Glu-tRNAGlnAdT "or" AdT "). The present invention
The same applies to protein translation inhibitors as antibacterial, antifungal and herbicides.
Provided are methods and compositions for use in the determination and use.
Background of the Invention
Before being incorporated into proteins, amino acids are called transfer RNAs (tRNAs)
It is chemically linked to a small RNA molecule. For each of the 20 different amino acids
The specific enzyme catalyzes the ligation of the specific tRNA molecule to the 3 'end. Protein raw
Although the general mechanism of synthesis (the translation process) is preserved throughout the living world, Glnt
RNAGlnThere are two different pathways for the formation of GlntRNAGlnTwo paths of formation
Is evolutionarily conserved, but it is not yet known why different pathways exist
. In the cytoplasm of gram-negative eubacteria and eukaryotic cells, the enzyme glutamini
-TRNA synthetase (GlnRS) converts glutamine directly to cognate tRNA.
Silylated GlntRNAGlnI will provide a. Interestingly, GlnRS is
Detect by system
Not issued. Archaea, Gram-positive eubacteria, mitochondria, and chloroplasts
In certain organisms and organelles, GlntRNAGluAmi, a different pathway of formation
The transamidation pathway is functioning (Curnow et al. (1996) Nature 382)
: 589-590; Curnow et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA94 (22): 11819-11826
Sch6n et al. (1988) Biochimie 70 (3): 391-394; Wilcox and Nirenberg (196
1: 187-190). This pathway (shown in FIG. 1)GlnProducing a glutamyl
-tRNA by tRNA synthetase (GluRS)GlnInitiated by incorrect acylation of
. The mischarged tRNA is then replaced by GlutRNAGlnAmidotransferase (AdT
) By GlntRNAGlnIs converted to Glutamate is a tRNAGlnIs covalently bound to
Only in cases, AdT catalyzes the amidation of glutamic acid to glutamine. Partial spirit
GlutRNA derived from Bacillus megateriumGlnAmidotransferase activity
Is ATP, Mg++And GlntRNA in the presence of an amide-nitrogen donor (glutamine)G ln
GlutRNA toGlnHave been shown to effect amidation of (Wilcox and Nirenber
g 1968). Subsequent work has shown that in vitro, this amidation can be activated by the activation intermediate (phospho-G
lutRNAGln(Wilcox (1969) Cold Spring Har
b. Symp. Quant. Biol. 34: 521-528; Wlicox (1969) Eur J. Biochem 11 (3): 405.
~ 412). GlutRNA, the first aminoacylation productGlnIs the wrong protein translation
It is correctly charged because it is toxic to cells by the fact that it causes translation.
Must be converted to tRNA.
This pathway regulates GlntRNA in these cells.GlnGlutami is a major source of
It appears to be able to function as a regulator of metabolism. Glutamine is the last evolution
Has been suggested to be an amino acid formed in Therefore, transamination
It is hypothesized that cells performing the pathway produced AdT using the gene encoding GluRS.
obtain. Similarly, in cells that act on the direct glutaminylation pathway, the enzyme Gl
J. Mol. Evol. 40 (5) 476-481). Both enzymes are tRNAGlnAnd free glutamate
This is reasonable, as it is required to specifically recognize and bind proteins. I
However, database searches and, in particular, only those sequenced and published to date
One gram-positive organism, the mycoplasma genome (Fraser et al. (1995) Scienc
e 270 (5235): 397-403), the sequence information currently available indicates that Gl
No significant homology to uRS and GlnRS was shown. Therefore, amidotran
Spherases have significant homology to aminoacyl-tRNA synthetases.
Maybe not. Undoubted evolution and life in understanding this system
Despite its chemical importance, very little research has been done on this enzyme to date.
(Wilcox and Nirenberg, 1968; Wilcox, 1969; Strauch et al., (1988
J.). Bacteriol. 170: 916-920; and Jahn (1990) J. Am. Biol. Chem. 265 (14): 805
9-64).
Summary of the Invention
The present invention relates, in part, to GlutRNAGlnGlntRNA fromGlnAdT involved in the generation of
Based on the isolation and characterization of a heterotrimeric protein designated as. Departure
Ming is also GlutRNAGlnHomology between the amino acid sequence of AdT and the known amino acid sequence
Sex provides polypeptides identified as novel AdT polypeptides.
The invention further provides a polynucleotide encoding an AdT polypeptide.
. In particular, the present invention provides a GlutRNA comprising the sequence shown in FIG. 3 (SEQ ID NO: 1).GlnAdT,
Or a variant thereof (eg, a naturally occurring allelic variant of AdT)
The polynucleotide sequence, and the polypeptide encoded thereby
I do. Thus, the present invention is directed to the AdT polynucleotides, particularly under stringent conditions.
And a polynucleotide that hybridizes to the nucleotide sequence.
The present invention relates to the nucleotide sequence of FIG. 3 (SEQ ID NOs: 1, 3, 5 and 7).
B. having the amino acid sequence encoded by GlutRNA from subtilisGlnAdT protein
And biologically, diagnostically, prophylactically, clinically, or therapeutically useful modifications thereof
Provided are bodies and compositions containing them. Particularly preferred variants are the AdT gene
AdT polypeptides encoded by the naturally occurring alleles of E. coli. Above
Also provided by the invention is a method of producing the AdT polypeptide of the invention.
The invention also relates to AdT, in particular B.I. subtilis AdT (mRNA, cDNA, and genomic DNA
Isolated nucleic acid molecules (biological, diagnostic, prophylactic, clinical,
Or therapeutically useful variants thereof) and compositions comprising them.
.
According to yet another aspect of the present invention, it is useful as an antibacterial, antifungal, and herbicide.
Inhibitors to such AdT polypeptides are provided. Therefore
The present invention relates to the identification of agonists and antagonists of the AdT protein.
Provided are compositions and methods of use.
The present invention provides compositions and methods for: (i) assessing AdT expression;
Treatment of a disease (eg, a disease associated with an excess or deficiency of the amount of available AdT), (iii
) Assessment of genetic variation, and (iv) the AdT polypeptide or polynucleotide,
Administration to a cell or multicellular organism to elicit an immune response. This station of the present invention
In certain preferred embodiments, antibodies against the AdT polypeptide
Is provided.
The present invention also provides compositions and methods for protecting plants, especially crop plants.
I do. For example, the invention provides AdT antagonists, useful as herbicides.
Also provided are herbicidal compositions comprising such inhibitors of AdT. The present invention
It is also resistant to inhibition from certain herbicides, especially those containing inhibitors of AdT
A non-inhibitory mutant of AdT and a functional derivative thereof. Non-inhibited
Polynucleotides encoding sex AdT are placed in plants by various transformation methods
And thereby render the plant resistant to certain herbicides, including inhibitors of AdT.
Gender or resistance. Therefore, transgenes containing non-inhibitory variants of AdT
How to treat weeds by applying AdT inhibitors to nick plants
Also included in the present invention.
Various changes and modifications within the spirit and scope of the disclosed invention will be apparent from the following description.
By reading and by reading the other parts disclosed herein, one of ordinary skill in the art will appreciate
It will be obvious.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1 shows GlntRNAGln1 shows the transamination pathway for the formation of.
FIG. 2 shows the gene arrangement of the AdT gene.
FIG. 1 shows the nucleic acid sequence of the AdT protein from subtilis.
Description of the invention
I. General description
The present invention relates, in part, to heterotrimers, which cause GlntRNA in cells.
Based on the identification and characterization of the protein (herein AdT protein)
Follow. The invention particularly relates to three subunits of AdT protein isolated from subtilis
The amino acid sequence of each knit, and the nucleoside encoding the AdT protein
Provide the tide sequence. AdT protein molecules and AdT nucleic acid molecules are used for protein synthesis.
To identify drugs used to inhibit steroids, especially antibacterial, antifungal, and herbicides
Can serve as a target in the method.
II. Specific embodiments
A. AdT protein
Prior to the present invention, GlutRNA was used in the art.GlnGlntRNAGlnInvolved in the transition to
It was taught that the enzyme was present. However, it is not responsible for the production of GlntRNA.
The isolation and characterization of the protein remained unknown. The present invention
Is B. subtilis Provides the amino acid sequence of the three subunits of the AdT protein
You. Quite unexpectedly, this AdT protein is a heterotrimeric protein
Something has been found.
In one embodiment, a cloned nucleic acid component as described herein
By using an amino acid sequence or by using a protein having the amino acid sequence disclosed herein.
By synthesizing proteins, the present invention produces previously unknown proteins
Provide the ability to
As used herein, AdT protein refers to the polynucleotide of FIG.
B. a protein having the amino acid sequence of subtilis AdT;
Allele variants, and conservative substitutions thereof having AdT activity. AdT Tan
The protein is composed of three subunits: A subunit (SEQ ID NO: 4), B
Subunit (SEQ ID NO: 6) and C subunit (SEQ ID NO: 8) (in the present specification)
So, collectively, the aAdT subunit, bAdT subunit, and cAdT subunit
Unit). For convenience, the collective subunit is referred to as the AdT protein, or
It is called the AdT protein of the present invention. A single subunit is mentioned in context
Or the aggregate protein is referred to by those skilled in the art.
I can do it.
The polypeptide of the present invention is a polypeptide encoded by SEQ ID NO: 1 (FIG. 3).
And the biological activity of polypeptides and fragments, especially AdT.
Polypeptides and fragments, and also SEQ ID NO: 1 or related parts
At least 70% sequence identity to the polypeptide encoded by the
At least 80% identity to the polypeptide encoded by SEQ ID NO: 1, and
More preferably at least 90% of the polypeptide encoded by SEQ ID NO: 1
Similarity (more preferably at least 90% identity), and even more preferably
Has at least 95% similarity to the polypeptide encoded by SEQ ID NO: 1.
More preferably polypeptides and flags having at least 95% identity)
And portions of such polypeptides as well.
The AdT proteins of the present invention are described herein, and in particular, identified and characterized.
Performing undue experimentation in accordance with the modified variants and the methods outlined below
Allelic variants, conservative substitution mutations that can be isolated / produced and characterized
Includes body and homologs. For convenience, all AdT proteins are collectively
It is referred to as protein or the AdT protein of the present invention.
The term “AdT protein” is used to describe B. elegans having normal AdT activity. subtilis AdT tampa
Includes all naturally occurring allelic variants of protein. Generally, AdT Tan
An allelic variant of a protein is a protein specifically encoded by SEQ ID NO: 1.
It has a slightly different amino acid sequence compared to protein, but converts GlutRNA to GlntRNA.
Can be replaced. Allelic variants are those that differ slightly from the amino acid sequence described above.
No acid sequence, but has the ability to produce GlntRNA. Typically, AdT tamper
An allelic variant of a protein is a conservative amino acid substitution in the AdT sequence described herein.
Or the AdT homolog (B. AdT isolated from organisms other than subtilis
Amino acid substitution at the corresponding position of the protein).
The AdT protein of the present invention is preferably in an isolated form. In this specification
As used, usually using physical, mechanical, or chemical methods,
When the AdT protein is removed from cellular components associated with
The quality is said to be isolated. One of ordinary skill in the art will be able to use standard methods to obtain an isolated AdT protein.
A simple purification method can be easily used. One purification scheme is outlined in Example 1. single
The nature and extent of the release will depend on the intended use.
Cloning of a nucleic acid molecule encoding AdT defines the AdT protein of the present invention.
Allows the generation of fragment fragments. As discussed below, the AdT of the present invention
Protein fragments are used to generate subunit specific antibodies, AdT protein
Identification of agents that bind to B. For isolation of homologs of subtilis AdT protein
This is particularly useful.
Fragments of the AdT protein can be obtained using standard peptide synthesis techniques and herein.
Can be generated using the amino acid sequences disclosed in US Pat. Alternatively, if the recombination method is
Used to generate nucleic acid molecules encoding fragments of the AdT protein
obtain.
Fragments of the AdT protein subunit containing particularly interesting structures
Genogenicity analysis, Chou-Fasman analysis, Garnier-Robson analysis, Kyte-Doolittle analysis, Eisen
A field such as berg analysis, Karplus-Schultz analysis, or Jameson-Wolf analysis
Can be identified using known methods. Fragments containing such residues are
It is particularly useful for generating anti-AdT antibodies specific to buunit.
As discussed below, AdT family member proteins are useful for:
The purpose of use is not limited thereto: 1) blocking AdT activity.
Target for the identification of drugs that block or stimulate, 2) bind the AdT protein
Target or decoy for the identification and isolation of binding partners 3) AdT protein
Identification of drugs that block or stimulate the activity of proteins, and 4)
Targets for the identification of mediated activity or disease.
B. Anti-AdT antibody
The invention further relates to one or more AdT proteins of the invention, or an AdT protein of the invention.
Antibodies that selectively bind to specific subunits of protein are provided. Most preferred
Antibodies bind to the complete heterotrimeric AdT protein but are isolated from subunits.
Does not bind to the knit or binds to the isolated subunit, but
Either does not bind to the established trimer protein. Specific intent
Anti-AdT antibodies include monoclonal and polyclonal antibodies,
Fragments comprising the native binding domain and / or one or more complements of these antibodies
Includes a foot determination area.
Antibodies are generally isolated or immunocomplexed in the form of an AdT protein, or
Prepared by immunizing a suitable mammalian host with
(Harlow, Antibodies, Cold Spring Harbor Press, NY (1989)). Immunogenicity
Regions of the AdT protein that show structural integrity are readily identified using methods known to those of skill in the art.
Can be Other important regions and domains can be identified by protein analysis methods known to those skilled in the art.
And can be easily identified using protein comparison methods.
Fragments containing these residues may produce specific classes of anti-AdT antibodies.
Particularly suitable for and.
Methods and carriers for preparing proteins for use as immunogens
-(Eg, BSA, KLH, or other carrier protein) and protein
Methods for preparing epidemiological conjugates are well known to those skilled in the art. In some situations
For example, direct conjugation using carbodiimide reagents can be used;
In the examples, ligation reagents (eg, Pierce Chemical Co. Offered by Rockford, IL
Can be useful.
Administration of the AdT antigen generally involves injection over an appropriate period of time and
And the use of a suitable adjuvant as generally understood in US Pat. Immunity
During the optimization schedule, antibody titers are measured to determine the adequacy of antibody formation.
obtain.
The polyclonal antiserum produced by this method has several applications, pharmaceutical compositions
Although it may be sufficient for the product, monoclonal antibody preparations are preferred. Desired
Immortalized cell lines that secrete monoclonal antibodies are based on Kohler and Milstein standards.
Method or immortalization of lymphocytes or spleen cells as generally known
Can be prepared using modifications that result in Immortalization secreting the desired antibody
Cell lines are immunoassays where the antigen is an AdT protein or peptide fragment.
Screened by b. Appropriate immortalized cell culture secreting the desired antibody
If nutrients are identified, the cells can be produced in vitro or in ascites fluid.
It can be cultured either raw.
The desired monoclonal antibody is then recovered from the culture supernatant or from the ascites supernatant.
It is. Monoclonal or polyclonal blood containing immunologically important parts
Clear fragments can be used as antagonists and whole antibodies. Exemption
Use of epidemiologically reactive fragments (eg, Fab, Fab 'of F (ab') 2 fragment)
Are often preferred, especially in therapeutic settings. Because these flags
Because they are generally less immunogenic than whole immunoglobulins.
Antibodies or fragments can also be produced using current techniques by recombinant means.
I can do it. Regions that specifically bind to the desired region of the transporter may also be multi-occurring.
In the context of a source chimeric or CDR-grafted antibody, it can be produced.
As described below, anti-AdT antibodies are useful as modulators of AdT activity.
, An immunoassay to determine AdT expression / activity and B.I. subtilis AdT protein
Useful for purifying quality homologs.
C. AdT-encoding nucleic acid molecule
As described above, the present invention relates, in part, to the three subunits of the AdT protein.
B. Based on isolating nucleic acid molecules from subtilis. Therefore,
The present invention further relates to an AdT protein (preferably simply) as defined herein.
Isolated form). For convenience, code all AdTs
The nucleic acid molecule to be loaded is identified as a nucleic acid molecule encoding AdT, the AdT gene, or AdT.
Done. B. encoding each AdT subunit subtilis nucleic acid molecule
The otide sequence is provided in SEQ ID NO: 1. Each subunit A (SEQ ID NO: 4)
, Subunit B (SEQ ID NO: 6) and subunit C (SEQ ID NO: 8)
All start and stop codons are the nucleic acids for AdT provided in FIG.
It is shown in the otide sequence.
A further preferred embodiment of the present invention relates to an amino acid encoded by SEQ ID NO: 1.
Over the entire length of the polynucleotide encoding the AdT polypeptide having the sequence.
A polynucleotide that is at least 70% identical in sequence, and
A polynucleotide that is complementary to a nucleotide. Or the most highly preferred
The polynucleotide is a polynucleotide encoding an AdT polypeptide; and
Regions that are at least 80% identical over their entire length to their complements
It is a polynucleotide containing. In this regard, the full length of the same polynucleotide
Polynucleotides that are at least 90% identical across are particularly preferred. And
Among these particularly preferred polynucleotides, those polynucleotides that are at least 95% identical
Nucleotides are particularly preferred. In addition, polynucleotides that are at least 97% identical
Otides are highly preferred among polynucleotides that are at least 95% identical,
And polynucleotides that are at least 98% and at least 99% identical in these
Otides are particularly highly preferred, and polynucleotides that are at least 99% identical are
Is more preferable.
The present invention further provides for the modification of a polypeptide having the deduced amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
It relates to variants of the polynucleotides described herein which encode the body.
Variants that are fragments of the polypeptides of the present invention may be modified by peptide synthesis.
These modifications can be used to produce the corresponding full-length polypeptides;
The body can be used as an intermediate to produce a full-length polypeptide. The present invention
A variant which is a fragment of the polynucleotide of the present invention is a full-length polynucleotide of the present invention.
It can be used to synthesize otide. Fragment of the polynucleotide of the present invention
Variant is used to synthesize the full-length polynucleotide of the invention.
obtain. Such methods are widely available (eg, WO 97/26340 and WO 97/26340).
97/38716).
A fragment is identical to part of the amino acid sequence of a polypeptide described above.
Is a variant polypeptide having an amino acid sequence that is not the same as all. AdT
A polypeptide fragment can be "free-standing" or
Or larger polypeptides in which the AdT polypeptide forms part or region
And most preferably a single continuous region, a single larger polypeptide
As do.
A more particularly preferred embodiment is SEQ ID NO: 1 (where substituted, deleted
Or, the amino acid to be added is any number, several, 10-15, 5-
10, 1-5, 1-3, 2, 1, or none)
A polynucleotide encoding an AdT variant having the amino acid sequence of the peptide.
You. Particularly preferred among these are silent substitutions, additions and deletions.
Do not alter the properties and activities of AdT.
As used herein, a “nucleic acid molecule” is a paper as defined above.
It is defined as an RNA or DNA molecule that encodes a peptide, or
Complementary to the nucleic acid sequence encoding the peptide. Particularly preferred nucleic acid molecules are described herein.
B. disclosed in this document. nucleotide sequence identical or complementary to the subtilis DNA sequence
With columns. Particularly contemplated nucleic acid molecules include genomic DNA, polycistronic mRNA and
And antisense molecules, as well as alternative backbone-based or alternative bases
(Whether derived from natural sources or synthesized). Only
However, such nucleic acid molecules are described in Non-AdT proteins isolated from organisms other than subtilis
Novel and non-obvious to any prior art nucleic acid molecule that encodes a protein
Is further defined as
As used herein, a nucleic acid molecule encodes a polypeptide other than AdT
A nucleic acid molecule is "isolated" when it is substantially separated from contaminating nucleic acid molecules.
Be told. One skilled in the art can use nucleic acid isolation to obtain isolated AdT-encoding nucleic acid molecules.
The procedure can be used easily.
The present invention further provides fragments of the AdT-encoding nucleic acid molecules of the invention.
You. As used herein, a fragment of a nucleic acid molecule encoding AdT
Refers to a small portion of the sequence that encodes the entire protein. Of the fragment
Size is determined by its intended use. For example, this fragment
Active portion of AdT protein (eg, active domain or effector binding site)
This fragment, if selected to encode the
It needs to be made large enough to code the potential region. Fragment
If the sample is to be used as a nucleic acid probe or PCR primer,
Fragment length should be such that relatively few false positives are obtained during probing / priming.
Is selected. Particularly useful as a selective hybridization probe or PCR
B. A fragment of a subtilis AdT nucleic acid molecule can be prepared by methods known in the art.
It can be easily determined using.
Genetics for polymerase chain reaction (PCR) or encoding AdT protein
The present invention is used as a probe or a specific primer to synthesize a nucleotide sequence.
Flag of nucleic acid molecule encoding light AdT (ie, synthetic oligonucleotide)
Are described by chemical techniques (eg, Matteucci et al., J Am Chem Soc (1981) 103: 3185.
-3191 phosphotriester method) or automated synthesis method
It can be easily synthesized. In addition, larger DNA segments can be prepared by well-known methods (eg,
, A group of oligonucleotides that define various modular segments of the AdT gene
Oligonucleotides for synthesis followed by assembly of the fully modified AdT gene
Can be easily prepared.
Nucleic acid molecules encoding AdT of the present invention may be used for diagnostic and probe purposes.
It can be further modified to include a detectable label. As mentioned above, such a
Probes encode other allelic variants or homologues of the AdT protein
Can be used to identify nucleic acid molecules. And as described below
Such probes are useful for diagnosing pathological conditions caused by AdT-mediated translation.
As a method, it can be used to diagnose the presence of the AdT protein. A variety of this
Such labels are known to those of skill in the art and may encode the AdT described herein.
Can be used easily with children. Suitable labels are biotin, radiolabeled nucleotides,
Including, but not limited to, biotin. One skilled in the art can
Any art-known label may be used to obtain the nucleic acid molecule to be loaded.
D. Isolation of other AdT-encoding nucleic acid molecules
B. Subtilis-derived AdT proteins and their corresponding nucleic acid molecules have been identified in B. sub
It enables the identification and isolation of AdT proteins from organisms other than tilis,
Collectively hereinafter referred to as AdT homologs. The preferred source of the AdT homolog is bacterial
And pathogenic microorganisms such as fungi, and plants where controlled growth is desired
is there. The most preferred sources are gram-positive bacteria, pathogenic fungi and plant organelles.
LA (for example, chloroplast).
In essence, those skilled in the art will easy use of the amino acid sequence of the subtilis AdT protein
To generate antibody probes and to screen expression libraries prepared from cells.
Can learn. Typically, a mouse immunized with a purified protein (as described below)
Use polyclonal antiserum or monoclonal antibodies from mammals such as herons
Probe the expression library prepared from the target organism,
Appropriate coding sequences for quality homologs can be obtained. This cloned cD
The NA sequence can be expressed as a fusion protein or directly using its own regulatory sequences.
Suitable for the particular host used to express the enzyme or to express the enzyme
It can be expressed by constructing an expression cassette using control sequences.
Alternatively, a portion of the AdT coding sequence described herein can be synthesized and
. Encodes a member of the AdT family of proteins from organisms other than subtilis
It can be used as a probe to recover DNA. Contains about 18-20 nucleotides
Oligomers (encoding about 6-7 amino acid stretches) are prepared and
Screen genomic DNA or cDNA libraries using
Sufficient stringency to eliminate transient conditions or excessive levels of false positives
Hybridization is obtained under mild conditions. This method is
Can be used to identify and isolate alternatives or variants of the nucleotide sequence.
Further, the pair of oligonucleotide primers may be an AdT-encoding nucleic acid molecule or
Polymerase chain reaction to selectively amplify / clone the fragment
(PCR). To use such PCR primers
PCR denaturation / annealing / extension cycles are well known in the art, and other AdT
Can be readily adapted for use in isolating nucleic acid nucleic acid molecules. Probe or ply
B. Particularly suitable for use as a mer The region of the subtilis AdT gene is easily identified.
Can be Generally, preferred primers are B. subtilis AdT gene
Adjacent to the subunit code area.
The homologs of the AdT proteins disclosed herein share homology. General
In addition, the nucleic acid molecule encoding the AdT homolog can be converted to B under highly stringent conditions.
. Hybridizes with the subtilis sequence. Such sequences are typically B. subtili
s
At least 70% homology to the sequence, preferably at least 80% homology, most
Also preferably contain at least 90% homology.
E. FIG. Recombinant DNA molecules containing AdT-encoding nucleic acid molecules
The present invention further provides a recombinant D comprising one or more of the AdT coding sequences described herein.
Provided are NA molecules, or fragments of the nucleic acid molecules described herein. This specification
As used herein, recombinant DNA molecules are subjected to molecular manipulation in vitro.
DNA molecule. Methods for producing recombinant DNA molecules are well known in the art and include, for example,
See, eg, Sambrook et al., Molecular Cloning (1989). Preferred recombinant DNA content
An AdT-encoding DNA sequence encoding an AdT protein or an AdT subunit;
The sequence is operably linked to one or more expression control sequences and / or vector sequences.
It is. Can a recombinant DNA molecule encode a single subunit of the AdT protein?
Or an operon containing all three AdT subunits.
Vectors and / or genes into which one of the AdT coding sequences of the invention is operably linked.
The choice of the current control sequence depends on the desired functional property (e.g.,
Protein expression) as well as directly on the host cell to be transformed. Intended by the present invention
The vector to be replicated contains a copy of the AdT coding sequence contained in the recombinant DNA molecule, or
It is at least possible to direct the insertion into the chromosome, and preferably it is
Can also be directed.
Used to regulate the expression of an operably linked protein coding sequence
Expression control elements are known in the art and include inducible promoters.
Promoter, secretory signal, enhancer, transcription terminator,
And other regulatory elements, including but not limited to
Easily regulated inducible promoters, e.g., that respond to nutrients in the host cell's medium.
Such a promoter is used.
In one embodiment, the vector comprising the AdT-encoding nucleic acid molecule is a prokaryotic replica.
A prokaryotic host cell (e.g., a bacterial cell) transformed with the DNA sequence.
The autonomous replication and maintenance of the recombinant DNA molecule within the chromosome
Contains DNA sequence. Such replicons are well-known in the art. Furthermore, prokaryotic
Vectors containing biological replicons also contain a marker (eg,
(Eg, drug resistance). Typical bacterial drug resistance genes are
This gene confers resistance to ampicillin or tetracycline.
Vectors containing prokaryotic replicons can also be used in bacterial host cells (e.g., E. coli). coli)
Prokaryotic or viral that can direct the expression (transcription and translation) of the AdT coding sequence
It may further include a promoter. The promoter is the promoter formed by the DNA sequence.
Current regulatory elements, which cause RNA polymerase binding and transcription
You. A promoter sequence compatible with the bacterial host is typically a DNA segment of the invention.
Provided in a plasmid vector that contains convenient restriction sites for insertion of the plasmid. This
Typical of vector plasmids such as BioRad Laboratories (Richimond, CA)
PUC8, pUC9, pBR322 and pBR329, Pharmacia, Piscataway, NJ available from
PPL and pKK233 available from the company.
Expression vectors suitable for eukaryotic cells, preferably those suitable for vertebrate cells.
Can also be used for variant recombinant DNA molecules containing the AdT coding sequence
. Eukaryotic cell expression vectors are well known in the art, and
Available from sources. Typically, for insertion of a desired DNA segment
Vectors are provided that contain convenient restriction sites. Typical of such vectors
Are PSVL and pKSV-10 (Pharmacia), pBPV-1 / pML2d (International Biotechnol
ogies, Inc. ), PTDTI (ATCC, # 31255), such as the vector pCDM8 described herein.
It is a eukaryotic expression vector.
Eukaryotic cell expression vectors used to construct the recombinant DNA molecules of the present invention are furthermore
In addition, a selection marker effective in eukaryotic cells, preferably a drug resistance selection marker
May be included. Preferred drug resistance markers are those that show neomycin resistance when expressed.
The gene is the neomycin phosphotransferase (neo) gene. Sou
thern et al., J. Mol Anal Genet (1982) 1: 327-341. Alternatively, the selectable marker is
The two vectors may be present on a plasmid, and these two vectors
Of the appropriate drug, introduced by
It is selected by culturing in the presence.
F. Host cells containing exogenously recruited AdT-encoding nucleic acid molecules
The present invention further provides a heterotrimeric protein of the AdT protein of the present invention or
A host transformed with a nucleic acid molecule encoding any one or more of the subunits
Provide cells. Host cells can be either prokaryotic or eukaryotic. Ad
Eukaryotic cells useful for the expression of T proteins are those whose cell line is compatible with the culture method,
As long as it is compatible with the growth of the expression vector and the expression of the AdT gene,
No. Preferred eukaryotic host cells are yeast, insect and mammalian cells, preferably spinal
Vertebrate cells (e.g., cells from a mouse, rat, monkey or human fibroblast cell line)
However, it is not limited to these, and most preferably AdT protein is naturally used.
Cells that do not express.
Any prokaryotic host can be used for expression of the AdT-encoding recombinant DNA molecule. Preferred
The prokaryotic host is E. coli.
Transformation of a suitable cell host with a recombinant DNA molecule of the present invention is accomplished by well known methods.
This is typically achieved by determining the type of vector used and the
Depends on the host system. For transformation of prokaryotic host cells, electroporation
And salt treatment methods are typically used. For example, Cohen et al., Proc Acad Sci
USA (1972) 69: 2110; and Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manu.
al, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1982).
thing. For transformation of vertebrate cells with vectors containing recombinant DNA, see
Lectroporation, cationic lipid or salt treatment methods are typically used.
For example, Graham et al., Virol (1973) 52: 456; Wigler et al., Proc Natl Acad Sci USA (197
9) See 76: 1373-76.
Successfully transformed cells, that is, cells containing a recombinant DNA molecule of the present invention,
Can be identified by well-known techniques. For example, the result of introducing the recombinant DNA of the present invention
The resulting cells are cloned to give a single colony. These colonies
The cells of origin can be collected, lysed, and their DNA content determined for the presence of recombinant DNA.
Southen, J Mol Biol (1975) 98: 503, or Berent et al., Biotech (1985) 3:20.
The protein can be tested using methods such as those described in
Quality can be assayed by immunological methods.
G. FIG. Production of AdT protein using recombinant DNA molecules
The invention further provides a method for the production of an AdT protein, the method comprising:
One of the AdT-encoding nucleic acid molecules described herein is used. In general terms, recombinant Ad
Production of a T protein typically involves the following steps.
First, a nucleic acid molecule encoding an AdT protein or AdT subunit, for example,
The nucleic acid molecule shown in FIG. 3 (SEQ ID NO: 1) is obtained. Then, an AdT-encoding nucleic acid molecule is preferred.
Alternatively, as described above, the AdT can be placed in operable linkage with a suitable control sequence.
Generate an expression unit containing the coding sequence. A suitable inn using this expression unit
Conditions for transforming the host and producing the transformed host for AdT protein
Incubate underneath. Optionally, isolating AdT protein from the medium or cells;
The recovery and purification of carbonaceous material may be useful in some instances where some impurities can be tolerated.
It is not necessary.
Each of the preceding steps can be performed in various ways. For example, the desired coding sequence
And can be used directly in a suitable host. Various
Construction of an expression vector operable in a host involves the appropriate combination of replicons and control sequences.
Achieved using combination. Control sequences, expression vectors, and transformation methods
Depending on the type of host cell used to express the gene, and
Detailed. Excisable genes are provided for insertion into these vectors.
Appropriate restriction sites (if not obtained correctly)
It can be added to the end of a row. One skilled in the art will recognize that the AdT protein can be used with the AdT coding sequence.
Any host / expression system known in the art can be readily adapted to produce quality
.
H. Identification of drugs that bind to AdT protein
Another embodiment of the present invention relates to an AdT protein agonist or agonist as described herein.
Or methods for identifying agents that are or antagonists. In particular,
AdT protein agonists and antagonists
And / or the ability to inhibit AdT activity. A
Activity assays for dT activity and binding assays using the AdT protein
Suitable for use in high throughput screening methods.
In particular, in one embodiment, the AdT protein is mixed with an agent. Ad
After mixing under conditions that allow the T protein to associate with the drug, the mixture is separated.
To determine if the drug is associated with the AdT protein. Agonist
And antagonists are identified as being able to bind to the AdT protein.
Alternatively or continuously, as described below, the AdT activity may be an agonism of AdT activity.
Can be evaluated directly as a means to identify the target and antagonist.
The AdT protein used in the above assay may be:
And a fully characterized protein, a single subunit of the AdT protein,
A partially purified protein, a cell modified to express the AdT protein
Vesicles or fractions of cells that have been modified to express the AdT protein. In addition, AdT
The protein can be the entire AdT protein, a specific fragment of the AdT protein, or
It can be a single subunit of the AdT protein. AdT protein for drug binding
Then, as described in the Examples, for example, by changes in molecular weight or activity,
It will be clear to those skilled in the art that the assays of the present invention can be used as long as
You. AdT proteins are particularly suitable for high-throughput screening methods.
The source of the AdT protein is based on the intended use of the modulator. For example, microorganism A
dT protein is used to identify AdT inhibitors with bacterial activity
On the other hand, the chloroplast-derived AdT protein is the same as an AdT inhibitor having herbicidal activity.
Used to determine
The method used to identify whether a drug binds to the AdT protein
The method is mainly based on the nature of the AdT protein used. For example, gel delay
Say determines if drug binds to soluble fragment of AdT protein
Can be used to Alternatively, immunodetection and biochip technology are
It can be employed for use with proteins. One skilled in the art will recognize that certain drugs may be
Many techniques known in the art for determining whether to bind to a protein are available.
Easy to use.
The drug also provides a cell-free assay for the ability to modulate the activity of the AdT protein
Systems or cell assay systems. Example 1 describes an AdT activity
One such method is provided that can be used in assays.
As used herein, a drug refers to a drug that reduces AdT activity
It is said that AdT activity is antagonized. A preferred antagonist is A
Selectively antagonizes dT without affecting any other cellular proteins
Does not affect other proteins involved in translation, in particular. Furthermore, the preferred en
Tagonists reduce AdT activity by more than 50%, and more preferably by more than 90%.
And most preferably remove all AdT activity.
As used herein, an agent means that it increases AdT activity.
Is said to agonize the AdT activity when Preferred agonists are
Increase ADT activity by more than 50%, more preferably by more than 90%,
Preferably, the AdT activity is increased more than 2-fold.
Preferred antagonists and agonists include specific species, genera, families, orders,
Selective to the world. To help identify drugs for target specificity,
Drugs are screened using one AdT protein or a combination of AdT proteins.
Can be trained. For example, using several different microbial AdT proteins,
Common antimicrobial agents can be identified, while removal using chloroplast-derived AdT protein.
Herbicides can be identified.
Drugs assayed in the above method can be selected randomly or can be rationally selected.
Can be selected or designed. As used herein, a drug refers to the drug
When the agent is randomly selected without considering the specific sequence of the AdT protein
Is said to be randomly selected. An example of a randomly selected drug is
Use library or peptide combinatorial libraries, or
Or a growth broth of a plant extract.
As used herein, a drug refers to the sequence or sequence of a target site.
And / or non-random considering its conformation in relation to the activity of the drug
It is said that if selected based on appropriate criteria, it is rationally selected or designed. medicine
Agents are rationally selected or synthesized using the peptide sequences that make up the AdT protein.
Can be designed logically. For example, a rationally selected peptide agent may have its amino acid
It may be a peptide whose sequence is identical to a fragment of the AdT protein.
Agents of the invention include, for example, peptides, small molecules, and vitamin derivatives, and
It can be a carbohydrate. One skilled in the art will recognize that the agents of the present invention have limitations with respect to structural properties.
You can easily recognize that there is nothing. One class of drugs of the invention is peptide drugs.
Therefore, the amino acid sequence was selected based on the amino acid sequence of the AdT protein.
Things. Small peptide agents are competitive inhibitors of AdT protein construction
Can work.
The peptide agent of the present invention may be a standard solid phase (or solution phase) as is known in the art.
It can be prepared using peptide synthesis methods. In addition to these peptides,
DNA to be loaded can be synthesized using a commercially available oligonucleotide synthesizer, and
It can be produced recombinantly using standard recombinant production systems. Not coded by gene
If amino acids are to be included, production using solid phase peptide synthesis is required.
You.
Another class of agents of the invention is the critical position of the AdT protein.
Antibodies that are immunoreactive with As noted above, antibodies can be used to target a suitable mammalian subject.
An antigenic region that is part of the AdT protein that is intended to be targeted by the antibody
Obtained by immunization with a peptide containing the region. Important areas are shown in Figure 2.
Including domains that are Such drugs can be used in competitive binding studies to generate second generation inhibition
An agent can be identified.
K. Use of drugs that bind to AdT protein
As shown in the background section, AdT protein is protein-translated, especially Gram-positive
Involved in protein translation of microbial, fungal and cellular organelles, especially chloroplasts.
Binds to AdT protein and acts as an agonist or antagonist
Different drugs can be used to regulate translation in these organisms, and
It can act as a fungicide or as a main component of a herbicide. For details, the AdT protein is required.
Required protein translation is binding to AdT protein and an agonist of AdT activity
Or by administering an agent that acts as an antagonist to the organism.
Can be
As used herein, an organism refers to protein translation in that organism.
Modulation (e.g., controlling the growth of an infectious agent in a mammalian subject, or
May be any organism as long as the desired action is desired. The present invention provides for the growth of microorganisms.
It is particularly useful for treating human subjects for control.
As used herein, protein translation requiring AdT is defined as active A
Refers to protein translation that does not occur in the absence of dT protein. In this specification
When used in certain applications, some drugs reduce the extent of protein translation.
If so, it is said to regulate AdT-mediated protein translation.
The use of AdT modulators is primarily due to the target AdT protein used to identify the drug.
Quality, as well as the activity / selectivity of the drug. For example, an AdT inhibitor (this is
(Used as a biological agent) is preferably one or more microbial AdT proteins.
Isolated by using The herbicide preferably targets the chloroplast AdT protein
Identified using
L. Administration of AdT protein agonists and antagonists
The administration of AdT protein agonists and antagonists is
Depends on For example, for the regulation of microbial growth in a mammalian subject, AdT
Inhibitors may be administered by parenteral, subcutaneous, intravenous, intramuscular, intraperitoneal, transdermal, or buccal routes.
It can be administered throughout. Alternatively or simultaneously, administration is by the oral route.
Can get. The dose administered will depend on the age, health, and weight of the recipient,
If any, it depends on the type, frequency of treatment, and the nature of the effect desired.
For example, for the treatment of a microbial infection, an agent that modulates AdT activity is treated
It is administered systemically or locally to the individual. As described below, such drugs
There are a number of ways that can be readily adapted for the administration of
The present invention further relates to the AdT protein identified by the methods described herein.
Compositions comprising an antagonist or agonist are provided. Effective amount of each component
Determination of the appropriate area is within the skill of the art, and is based on the intended use.
In addition to the AdT modulator, the compositions of the present invention may contain other ingredients, for example, a suitable pharmaceutically acceptable agent.
Can include a carrier that can be acceptable, including excipients and adjuvants;
Facilitates processing of the compound into a formulation, which can be delivered to the site of action
Can be used pharmaceutically. Suitable formulations for parenteral administration include water-soluble variants,
For example, aqueous solutions of the active compounds in water-soluble salts are included. In addition to this, the active compound
And, if appropriate, oily injection suspensions. Appropriate
The lipophilic solvent or vehicle can be a fatty oil, such as sesame oil, or a synthetic fatty acid ester.
And tere, for example, ethyl oleate or triglycerides. Aqueous injection
Suspensions can contain substances that increase the viscosity of the suspension, such as, for example, carboxy.
Sodium methylcellulose, sorbitol, and / or dintr
an). If desired, the suspension may also contain stabilizers. Liposomes also
It can be used to encapsulate drugs for delivery into cells.
Pharmaceutical formulations for systemic administration according to the present invention may be enteral, parenteral or topical.
May be formulated for local administration. In fact, all three types of these formulations are
It can be used simultaneously to achieve systemic administration of the active ingredient.
Suitable formulations for oral administration include hard gelatin capsules or soft gelatin capsules.
Pills, pills, tablets (including coated tablets), elixirs, suspensions, syrups or
Inhalants, and controlled release variants thereof.
M. Combination therapy
An agent of the invention that modulates AdT activity can be provided alone, or
It can be used in combination with synthetic microorganisms, fungi or other agents that regulate plant growth. For example,
The agent of the present invention that reduces microbial AdT activity is administered in combination with other antimicrobial agents.
obtain. As used herein, two drugs are the same when the two drugs are the same.
Sometimes administered separately or in such a way that the drugs act simultaneously
When administered in combination, it is said to be administered in combination.
N. Methods for identifying the presence of an AdT protein or gene
The present invention further provides cells or organisms that express the AdT protein or the AdT gene.
A method for identifying is provided. Such a method expresses the AdT protein
It can be used to diagnose the presence of an organism. The method of the present invention can be used to detect the presence of
It is particularly useful for determining Specifically, the presence of the AdT protein
Determine if nucleic acid encoding protein or AdT protein is expressed
Can be identified by AdT protein expression depends on AdT-mediated translation
Used to diagnose the presence of an organism.
Determine if AdT protein is expressed / produced in a particular cell or sample
Various immunological and molecular genetic techniques can be used to determine. General
Next, an extract containing nucleic acid molecules or an extract containing proteins is prepared. Next
Assay the extract of AdT protein or AdT-encoding nucleic acid molecule in cells.
Determine if it is produced.
For example, in order to make a diagnosis based on nucleic acid molecules, an appropriate nucleic acid sample is used in the prior art.
And prepared using DNA, for example, simply boil the sample in SDS
It can be prepared by boiling. The extracted nucleic acid is then, for example, standard
The AdT-encoding nucleic acid can be subjected to amplification using the polymerase chain reaction (PCR)
The offspring or fragments thereof are selectively amplified. Specific amplified fragment
Gel size or presence (typically after restriction endonuclease cleavage)
Determined by electrophoresis or determine nucleotide sequence of fragment
(Eg, Weber and May Am J. et al. Hum Genet (1989) 44: 388-339; Davis, J. et al.
Et al., Nature (194) 371: 130-136). Next, the resulting fragment
The size or sequence of the fragment, e.g., using a hybridization probe,
Compare to known AdT protein coding sequence. Using this method, the AdT protein
Can be identified.
Proper protein samples have traditionally been used to perform protein-based diagnostic tests.
Obtained and prepared using techniques. Protein samples can be
Prepared by simply mixing the protein with SDS and then salting out the protein fraction.
Can be The extracted protein is then analyzed and the AdT protein is identified using known methods.
Determine the presence of the substrate. For example, a variant of a protein of a particular size or charge
Can be identified using mobility in an electric field. Alternatively, antibodies for detection purposes
Can be used. One of skill in the art will determine whether the sample contains the AdT protein.
Known protein analysis methods can be readily adapted to determine.
Alternatively, AdT expression also identifies agents that reduce the level of expression of the AdT gene.
Method. For example, cells or groups that express the AdT protein
The tissue can be contacted with a test agent to determine the effect of that agent on AdT expression. AdT
An agent that activates expression can be used as an agonist of AdT activity, while
Agents that reduce the activity can be used as antagonists of AdT activity.
O. Preparation and use of herbicides
As discussed herein, the transamination pathway is effective in chloroplasts. Ad
The ability to identify AdT inhibitors that specifically inhibit the plastid isoform of T
Can be useful in designing herbicides that are not toxic or dangerous to humans and animals
. Therefore, it inhibits only the chloroplast isoform of the enzyme (e.g.
In other words, the herbicide that does not inhibit AdT nor human AdT in the cytoplasmic fluid except organelles)
Is a new form of herbicide that is highly effective and less toxic to humans
I will provide a. However, Adt inhibitors, not limited to chloroplasts, are also herbicides.
Utility in all uses.
Identified compounds that inhibit the function of the wild-type AdT enzyme are identified as active ingredients in herbicides.
Used. The active ingredient is usually combined with one or more agriculturally acceptable carriers.
Applied in the form of a product and produced simultaneously or sequentially with further compounds.
It can be applied to object areas or plants to be treated. These additional compounds are fertilizers
, Other herbicides, fungicides, fungicides, nematocides, or any of these preparations
Some mixtures may be combined with additional carriers, surfactants or application-enhancing adjuvants
May be included. Herbicide is applied as seed coating, spraying on the ground
It can be obtained, incorporated into the soil, or applied directly to plants. Preferably,
An agricultural chemical containing at least one of the active ingredient of the present invention or the active ingredient of the present invention.
The composition is applied as a leaf preapration. Preparation of herbicides and
Methods of application and application are well known to those skilled in the art.
A mutant resistant to an AdT inhibitor compound mutagenizes a cell or organism, and
The mutagenized population is at a concentration sufficient to inhibit the growth of wild-type cells or organisms.
Grow in the presence of inhibitors and grow faster than wild-type cells or organisms
The cells or organisms that can be propagated can be identified by selecting from the population. Mutation induction
The departure may be accomplished by any one of the means well known to those skilled in the art, including
: Chemical mutagenesis (eg, ethyl methanesulfonate); UV irradiation; X-ray exposure;
And gamma-irradiation (eg, Waston et al., Recombinant DNA, 2nd edition (1992)
(See Chapter 11: 191-211; Freifelder, Molecular Biology (1987) Chapter 11; 293-313)
. Ability to tolerate or resist normal levels of toxicity of the inhibitor
The mutant individual having the mutant AdT is genetically purified, and the gene encoding the mutant AdT is isolated.
To determine the DNA sequence of the mutant gene and translate it into the predicted amino acid sequence
. Amino acids that differ between the wild-type and mutant AdT enzymes are
It is presumed to be responsible for the variant inhibitor resistance phenotype.
The coding DNA sequence for a mutated AdT can be prepared by many different methods well known to those skilled in the art.
It can be introduced into plant cells. Examples of such methods include microinjection
, Electroporation, Agrobacterium-mediated transformation, direct inheritance
Child transfer, and microprojectile bombardment. Weeding
Plants by incorporating DNA that encodes and expresses an enzyme that is resistant to the drug
Techniques for producing herbicide tolerance in rice are well known (eg, US Pat. No. 5,145,777:
(See U.S. Pat.No. 5,290,926), such that the protein product is transported into chloroplasts.
Techniques for adding a chloroplast transport sequence upstream from a herbicide gene (Comai et al., Nature
(1985) 313: 741-744; U.S. Patent No. 4,940,835; U.S. Patent No. 5,188,642).
You. In the same manner, other herbicides in these references with the gene encoding the mutant AdT
One of the resistance genes may be replaced. Since AdT performs its function in chloroplasts,
To ensure expression in chloroplasts or other plastids as known in the art
In particular, it may be particularly appropriate to use a plastid transport sequence.
A mutated AdT gene is introduced into a plant cell, and the transformed plant is transformed into such a cell.
After regeneration from the plant, using conventional methods of plant husbandry and plant breeding
And maintain and increase transformed plants. The transformed plant is transformed into a conventional hybrid
Used in a dilation scheme, this also contains a new mutant AdT gene.
It is also possible to produce regular plant types (eg, Fehr and Hadley, Hybri
dization of Crop Plants (1980); Jensen, Plant Breeding Methodology (1988); A
llard, Principles of Plant Breeding (1960)).
Plants expressing genes that are tolerant or resistant to inhibitors of AdT
Can be grown in soil and apply a herbicide containing an AdT inhibitor to inhibit weed growth.
Can harm. Since weed plants do not carry the mutated AdT gene, weeds are
Sensitive to herbicides containing
The following examples are intended to illustrate aspects of the invention, but are not intended to limit aspects of the invention.
Not determined.
Example
The present invention is further described by reference to the following detailed examples. this
These examples are provided for illustrative purposes only and are intended to be limiting unless otherwise indicated.
do not do.Experimental procedure
Recombinant Bacillus subtilis GlntRNAGlnPreparation of amide transferase and
Purification. E. coli BL21 (DE3) containing pABC was added overnight to 3 mL of LB medium (10 g bactotryptone (10 g).
(bactotryptone), 5 g yeast extract, 10 g NaCl) at 37 (with g / mL ampicillin).
Incubated at ° C. Scale up the culture to 1 L and again at 37 ° C
Incubated overnight. Harvest cells by centrifugation (4000 xg, 5 minutes, 4 ° C)
20 mL of Buffer A (25 mM HepesKOH, pH 7.5, 25 mM KCl, 10 mM MgClTwoAnd 1 mM
(DTT). This step and all the following steps are performed unless otherwise indicated.
C. was performed. Cells are lysed by sonication (4 × 15 seconds) and 100,000 × g for 1 hour
Centrifuged. The enzyme is then purified by a series of chromatography using the Pharmacia FPLC system.
Process until homogeneity as determined by SDS polyacrylamide gel electrophoresis.
Was purified. The supernatant is first applied to a Q Sepharose (HR16 / 10) column (strong anion exchange).
The activity was eluted with a linear gradient of 0 to 1 M NaCl in buffer A. this
The active fraction from the column is applied to a Superdex-200 (HR26 / 100) column (gel filtration), and
The activity was isocratically eluted in buffer A. From this column containing activity
Fractions are pooled and applied to a MonoQ (HRI0 / 10) column, and the activity is measured in buffer A.
Eluted with a linear gradient of 150 to 300 mM NaCl in. Purify the active fraction from this column
And dialyzed against buffer A + 200 mM NaCl in 50% glycerol for 12 hours
And stored at 70 ° C.
Bacillus subtilis tRNA expressed in vivoGlnIsolation and purification. E.coli
Add 3 mL of a culture of DH5a / pGP1-2 / pBTT (encoding tRNAGln) to LB medium (10 g bactotrip
Tons, 5 g yeast extract, 10 g NaCl) at 50 (g / mL ampicillin and 10 (g / mL
Incubated with namycin at 37 ° C. overnight. Scale up the culture to 1 L
And repeated the overnight incubation. Cells at 4000 xg for 5 minutes at 4 ° C
Harvest by centrifugation in 10 mL of lysis buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.4 and
And 20mM MgClTwo). 2 consecutive runs of all nucleic acids with an equal volume of water-saturated phenol
The aqueous phase was then precipitated with isopropanol.
Nucleic acid pellets were collected by centrifugation at 10,000 xg for 15 minutes at 4 ° C. Peret
Resuspend the cells in 5 mL of 200 mM Tris-OAc, pH 9.0 and incubate at 37 ° C for 1 hour.
To ensure complete deacylation of the tRNA. Nucleic acids are precipitated by ethanol precipitation.
And then centrifuged at 10,000 xg for 15 minutes at 4 ° C. Pellet 100 mM N
resuspended in aCl, incubated at 4 ° C overnight, and precipitated with ethanol
. tRNAGln was purified by a two-step anion exchange chromatography protocol. Nuclear
The acid was resuspended in 5 mL of Buffer 1 (140 mM NaOAc, pH 4.5) and 1 gm DE52 resin / 10
0 OD260 was added. Resin was added to 200 mL of Buffer A and 150 mL of Buffer 2 (140 mM NaOAc, p
Wash with H4.5 + 300 mM NaCl) and transfer the tRNA to 100 mL Buffer 3 (140 mM NaOAc, pH 4.5
+ 1M NaCl). Nucleic acids are recovered by ethanol precipitation and 10,000 xg for 15
Centrifuge at 4 ° C for 10 minutes, and 10 mM Tris-HCl, pH 7.4, 1 mM MgClTwo, And 1 mM
Resuspended in DTT and applied to a Pharmacia MonoQ (HR10 / 10) column. 10m tRNA
M Tris ・ HCl, pH7.4, 1mM MgClTwoAnd a gradient of 450 to 750 mM NaCl in 1 mM DTT
Eluted. TRNAGl based on its ability to be aminoacylated at both Glu and Gln
n-containing fractions are pooled and the groups in the amidotransferase assay
Used as quality.
Aminoacylation reaction. Radiolabeled GlntRNAGlnThe procedure for the formation of is described in Jahn, D .;
(1990). Unless otherwise indicated, these reactions were performed at 37 ° C with 10 mM ATP.
, 50mM HepesKOH pH7.0, 25mM KCl, 15mM MgClTwo, And a buffer consisting of 5 mM DTT
Made in liquid. E. coli DH5a containing plasmids pGP12 and pBTT (see above), and
Yo
The concentration of tRNAGln recovered from L14C (U) -glutamate (300 mCi / mMol) was 10 (M
Was. GluRS was isolated from B. subtilis and then DEAE-Sepharose chromatography
Partially purified by luffy. Reactions were allowed to proceed at different times depending on the assay
. An aliquot from this mixture is then used for the amidotransferase assay mixture.
Direct or water-saturated phenol extraction, ethanol precipitation, and amino
Added after resuspension in silylation buffer.
Amidotransferase reaction. GlntRNAGlnRadiolabeled GlntRNA fromGlnForm
Jahn, D .; (1990). Unless otherwise indicated, these
Reaction at 37 ° C, 1 mM ATP, 5 mM HepesKOH pH 7.0, 2.5 mM KCl, 1.5 mM MgCl2,
And 0.5 mM dithiothreitol (DTT). L14C (U) -Glut
RNAGlnWas 1 M and the concentration of L-glutamine was 1 mM. Enzyme purification
Add aliquots 0-20 (L) from the fractions obtained during and assay the mixture
Incubate for different lengths of time, then wash with 10 L, 3 M NaOAc, pH 5.0.
Enchanted. The mixture is extracted with an equal volume of water-saturated phenol, and the aqueous and organic phases are combined.
Was separated by centrifugation at 15,000 xg for 60 seconds at room temperature. Remove the aqueous phase
3x volume of ethanol was added and the tRNA was precipitated at 70 ° C for 15 minutes. Settling
The obtained tRNA was collected by centrifugation at 15,000 × g at 4 ° C. for 15 minutes. The resulting pellet
Resuspended in 50 L of 0.01 N KOH and deaminoacylated at 65 ° C. for 10 minutes. base
Was neutralized to pH (6-7) with 1.3 L, 0.1 N NCl and the solution was dried completely under reduced pressure.
The dried pellet was resuspended in 3 L of double distilled H2O, and TLC plates (cellulose
, Aldrich). 3.5-2 hours at front, two solvent system (A. 20: 1)
: 5 isopropyl alcohol: formic acid: water or B.I. 2: 1: 6: 6 ammonia:
(Water: chloroform: methanol). Dry the plate at 85 ° C
Dry and expose to activated phosphoroimaging plates ((12:00
And images were analyzed using MacBas v2.0. In this way, Glu to Gln
Conversion to was measured.
Example 1AdT Of DNA fragment encoding
3 genes; 1 transcript of appropriate size hybridizing with 3 probes
The objects are provided in FIG. 3 (SEQ ID NO: 1). Open readies for each subunit
A signaling frame is provided.
Example 2B.subtilis AdT Protein characterization
The amino acid sequence of B. subtilis AdT is based on the nucleotide sequence of FIG. 3 (SEQ ID NO: 1).
Loaded.
The molecular weights of the three subunits are calculated as follows: 53.039Kd, A subunit
Kit; 53.314 Kd, B subunit; and 10.859 Kd, C subunit. Sub-unit
A, B and C have the amino acid sequences provided in SEQ ID NOs: 4, 6 and 8, respectively.
Is done.
Subunit size is confirmed by polyacrylamide gel electrophoresis
.
Example 3Preparation of polyclonal antiserum containing anti-AdT antibody
Polyclonal antiserum containing anti-AdT antibody was ligated to rabbit recombinant AdT (trimeric protein).
Quality) was administered to rabbits according to known methods. Antiserum with AdT tan
When incubated with B. subtilis extract containing protein, AdT activity is complete.
Totally inhibited.
Using polyacrylamide gel electrophoresis, the antiserum was assembled with AdT
It has been shown to contain antibodies immunoreactive with the protein. Polyclonal anti
Serum is markedly immunoreactive with individual unassembled subunits
Was low.
Example 4AdT Production and purification Example 5AdT Identification of inhibitors of activity
Purified Amidotransferase Assay to Identify Inhibitors of AdT Activity
Used for The assay used to identify inhibitors of AdT activity is
Less than,
(a) incubating a first sample of AdT and its substrate;
(b) measuring the uninhibited reactivity of AdT from step (a);
(c) a second sample containing an inhibitor compound, a first sample of AdT and its substrate
Incubating in the presence of
(d) measuring the inhibited reactivity of AdT from step (c); and
(e) comparing the inhibited reactivity of AdT with the uninhibited reactivity
Is included.
Inhibitors of AdT identified using this process include antibacterial, antifungal,
And used as herbicides.
Example 6Identification of inhibitor-resistant AdT mutants
Purified amide transferase and AdT identified inhibitors
Used in assays to identify bitter resistant AdT variants. Inhibitor resistant AdT mutation
The assays used for body identification are:
(a) a first sample of AdT and its substrate is prepared from a second sample containing an AdT inhibitor;
Incubating in the presence;
(b) measuring the unmutated reactivity of AdT from step (a);
(c) a first sample of the mutant AdT and its substrate, a second sample containing an AdT inhibitor;
Incubating in the presence of a protein;
(d) measuring the mutated reactivity of the mutated AdT from step (c); and
(e) comparing the mutated reactivity of AdT with the unmutated reactivity
Is included.
Inhibitor-resistant AdT variants identified using this process are AdT inhibitors
It is used to produce cells and organisms that are resistant to bacteria.
Example 7Diagnostic assays
Nucleic acids for diagnosis are obtained from cells or tissues. Genomic DNA for detection
Can be used directly or enzymatically enriched using PCR or other amplification techniques prior to analysis
Can be widthed. The genomic DNA is converted to an amide transfer as provided in SEQ ID NO: 1.
Comparable to a polynucleotide encoding an enzyme. Amplification compared to SEQ ID NO: 1
Deletions and insertions can be detected by a change in the size of the product. Point mutations are amplified
By hybridizing the labeled DNA with the labeled AdT polynucleotide sequence.
Can be determined. Perfectly matched sequences are obtained by RNASE cleavage from mismatched duplexes.
Or by differences in melting temperatures. DNA sequence differences
Changes in the electrophoretic mobility of DNA fragments in gels with or without
Or by direct DNA sequencing. specific
Sequence changes at positions can be detected by nuclease protection assays, such as RNase and S1 protection.
Alternatively, it can be revealed by a chemical cleavage method.
Cells having a mutation or polymorphism in the gene of the present invention also
Technique. For example, the mutation can be detected using RTPCR. RTPCR
It is particularly preferred to use in combination with an automated detection system, for example GeneScan.
No. RNA or cDNA can also be used for the same purpose, PCR or RTPCR. An example
Identify mutations using PCR primers complementary to the nucleic acid encoding AdT
And analyze. These primers are used to isolate Ad-
Can be used to amplify T DNA. The invention also relates to 1, 2, 3 or 4 nucleosides.
These primers are provided in which the tide has been removed from the 5 'and / or 3' end.
The primers can be used to amplify genes isolated from infected individuals. That
As a result, this gene can be subjected to various techniques for elucidation of the DNA sequence. like this
In the meantime, mutations in the AdT DNA sequence can be detected, and diagnosis of infection and serotypes.
Or for the classification of infectious agents.
An increase or decrease in AdT polynucleotide expression is a measure of polynucleotide quantification.
Any method known in the art for the amplification, PCR, RTPCR, RNase protection
Measurements using protection, Northern blotting and other hybridization methods
Can be done.
Furthermore, the present invention for detecting overexpression or underexpression of AdT protein
Diagnostic assays were compared to normal control tissue samples. Host-derived
Assay techniques that can reliably determine the level of AdT protein in a sample are those of skill in the art.
It is well known. Such assays include radioimmunoassays, competition
Binding assays, Western blot analysis and ELISA assays.
Example 8Production of transgenic plants
A mutated AdT-encoding DNA sequence that confers resistance to an AdT inhibitor is ligated with an inhibitor.
Isolated from mutant-resistant AdT mutants using mutagenesis and isolation techniques well known to those skilled in the art.
You. The coding sequence for the mutant AdT gene is then introduced into the plant cells and
Many different techniques well known to those skilled in the art from transformed plant cells
Regenerate using Using the transformed plants in a conventional plant breeding scheme, the mutant AdT
It produces new varieties of plants that also carry the gene. Crop plant with mutant AdT gene
Grow and apply a herbicide containing an AdT inhibitor to the crop to control weeds.
I will.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiment, the spirit of the present invention may be deviated.
It is understood that various modifications can be made without delay. Everything mentioned in this specification
Is incorporated herein by reference.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61K 39/395 A61K 48/00
45/00 A61P 31/04
48/00 C07K 16/40
A61P 31/04 C12N 1/15
C07K 16/40 1/19
C12N 1/15 1/21
1/19 9/00
1/21 C12Q 1/52
5/10 1/68 A
9/00 C12N 15/00 ZNAA
C12Q 1/52 5/00 A
1/68 A61K 37/52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61K 39/395 A61K 48/00 45/00 A61P 31/04 48/00 C07K 16/40 A61P 31/04 C12N 1/15 C07K 16/40 1/19 C12N 1/15 1/21 1/19 9/00 1/21 C12Q 1/52 5/10 1/68 A 9/00 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/52 5 / 00 A 1/68 A61K 37/52