JP2001519164A - Plant fatty acid hydroxylase gene - Google Patents

Plant fatty acid hydroxylase gene

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JP2001519164A
JP2001519164A JP2000515018A JP2000515018A JP2001519164A JP 2001519164 A JP2001519164 A JP 2001519164A JP 2000515018 A JP2000515018 A JP 2000515018A JP 2000515018 A JP2000515018 A JP 2000515018A JP 2001519164 A JP2001519164 A JP 2001519164A
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fatty acid
acid
hydroxylase
plant
nucleic acid
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テイジュ、ナタリー
ピノ、フランク
バンブニスト、イレーヌ
ブカン、ルノー ル
エルビ、クリスチアーン
バタール、ヤニック
− ユルタド、フランシスコ キャベロ
− ライヒハルト、ダニエル ヴェルク
サロン、ジャン、ピエール
デュルス、フランシス
Original Assignee
ザ サーントル ナショナル ド ルシエルシュ シアンティフィク
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Abstract

(57)【要約】 種々の植物資源から採取した複数のシトクロームP450依存性脂肪酸ヒドロキシラーゼを組換えクローン化技術により同定し、これらヒドロキシラーゼの構造及び機能に関してキャラクタリゼーションを行った。これらのクローンは、異種起源の酵母系の中で発現させた場合に活性を示す、代表的な新規植物ヒドロキシラーゼである。これらのヒドロキシラーゼ酵素は、種々の長さの酸基質中において、種々の明確な位置で、脂肪酸基質をヒドロキシル化する。攻撃位置に二重結合を有する、天然脂肪酸及び合成脂肪酸のエポキシ化反応において、このヒドロキシラーゼは触媒効果を発揮する。   (57) [Summary] A plurality of cytochrome P450-dependent fatty acid hydroxylases collected from various plant resources were identified by recombinant cloning technology, and the structures and functions of these hydroxylases were characterized. These clones are representative novel plant hydroxylases that show activity when expressed in heterologous yeast systems. These hydroxylase enzymes hydroxylate fatty acid substrates at various well-defined positions in acid substrates of various lengths. This hydroxylase exerts a catalytic effect in the epoxidation reaction of natural fatty acids and synthetic fatty acids having a double bond at the attack position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(発明の背景) (Background of the Invention)

【0001】 (発明の分野) 本発明は、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子の同定、遺伝子工学及び細胞の
脂肪酸内容、好ましくは遺伝子導入細胞の脂肪酸内容の修飾における植物脂肪酸
ヒドロキシラーゼ遺伝子の使用、並びに核酸、組換えベクター、ポリペプチド、
宿主細胞、遺伝子導入植物、ヒドロキシル化脂肪酸の内容を変えた植物製品に関
するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the use of plant fatty acid hydroxylase genes in the identification of plant fatty acid hydroxylase genes, genetic engineering and modification of fatty acid content of cells, preferably of transgenic cells, and nucleic acids, Recombinant vectors, polypeptides,
The present invention relates to host cells, transgenic plants, and plant products having altered contents of hydroxylated fatty acids.

【0002】 (関連技術の説明) 植物ミクロソームの中には、脂肪酸基質の熱ヒドロキシル化又は分子鎖内(in
-chain)ヒドロキシル化を触媒する、2種類のラウレート ヒドロキシラーゼが 存在する。これら2種類のヒドロキシラーゼは、両者ともシトクローム P-450酵
素であるが、これらのヒドロキシラーゼが同じ植物中には共存することは無い(
Salaunら, 1982)。
2. Description of the Related Art Some plant microsomes have the thermal hydroxylation of fatty acid substrates or intramolecular (in)
-chain) There are two laurate hydroxylases that catalyze hydroxylation. These two hydroxylases are both cytochrome P-450 enzymes, but these hydroxylases do not coexist in the same plant (
Salaun et al., 1982).

【0003】 ラウリン酸はキクイモの塊茎、チューリップの球根、トウモロコシの実生、及
びその他いくつかの植物の中で、分子鎖内ヒドロキシラーゼによりヒドロキシル
化され、ω−2、ω−3、およびω−4モノヒドロキシラウレートの混合物を生
成する。また、他の植物、主にレグミノサーエ(leguminosae)の中には、ラウ レート オメガヒドロキシラーゼが存在し、当該ヒドロキシラーゼは脂肪酸基質 の末端メチル基をヒドロキシル化する。これら2種類の作用は別々のP450種の中
では見いだされているが、分析した12種類の植物種の中で共存することはなかっ
た(Salaunら, 1982)。
[0003] Lauric acid is hydroxylated by intramolecular hydroxylases in jerusalem artichoke tubers, tulip bulbs, corn seedlings, and several other plants to produce ω-2, ω-3, and ω-4. Produces a mixture of monohydroxylaurate. In other plants, mainly leguminosae, laurate omega hydroxylase is present, and the hydroxylase hydroxylates the terminal methyl group of the fatty acid substrate. Although these two effects were found in separate P450 species, they did not co-exist in the twelve plant species analyzed (Salaun et al., 1982).

【0004】 多くの植物中において、種々の生体異物又は生物体内生基質に曝され、真菌に
感染し、光で照射され、或いは組織が傷付けられると、シトクロームP450の濃度
は著しく増加した。合成植物ホルモンである2,4-ジクロル-フェノキシ酢酸(2,4
-D)により、キクイモの塊茎組織の中に含まれるシトクロームP450の量は、分光
分析的に検出可能な濃度範囲内において増加した(Adeleら, 1981)。同様に、 種々の植物の中で、シトクロームP450含有量、さらに詳しくはラウリン酸分子鎖
内ヒドロキシラーゼ及びオメガヒドロキシラーゼの作用が、フェノバルビトール
により実質的に誘発された(Salaunら, 1981; 1982)。
[0004] In many plants, the concentration of cytochrome P450 has been significantly increased when exposed to various xenobiotics or endogenous organisms, infecting fungi, irradiating with light or damaging tissues. The synthetic plant hormone 2,4-dichloro-phenoxyacetic acid (2,4
-D) increased the amount of cytochrome P450 contained in tuber tissue of Jerusalem artichoke within a concentration range detectable spectroscopically (Adele et al., 1981). Similarly, in a variety of plants, cytochrome P450 content, and more particularly the effects of lauric acid intrachain hydroxylase and omega hydroxylase, were substantially induced by phenobarbitol (Salaun et al., 1981; 1982). ).

【0005】 クロフィブラート(エチル 2-[4-クロルフェノキシ]-2-メチルプロパノエート
)は脂質濃度低下剤であり、ミトコンドリア、小胞体、及び哺乳類肝臓中のペル
オキシソームを増殖させる働きがある。クロフィブラートで処理した試験動物か
ら採取した肝臓組織の中で、シトクロームP450の作用、より詳しくはラウリン酸
オメガヒドロキシラーゼの作用が認められた(Gibsonら, 1982)。これと類似の
効果が、工業用可塑剤として広く使用されているジ-(2-エチルヘキシル)-フタレ
ート(DEHP)によっても誘発される。
[0005] Clofibrate (ethyl 2- [4-chlorophenoxy] -2-methylpropanoate) is a lipid-lowering agent that acts to proliferate peroxisomes in mitochondria, endoplasmic reticulum, and mammalian liver. The action of cytochrome P450, more specifically the action of lauric omega hydroxylase, was observed in liver tissue collected from test animals treated with clofibrate (Gibson et al., 1982). A similar effect is induced by di- (2-ethylhexyl) -phthalate (DEHP), which is widely used as an industrial plasticizer.

【0006】 本明細書で開示したように、シトクロームP450を誘発することにより、富化資
源から採取した植物脂肪酸ヒドロキシラーゼの精製、植物脂肪酸ヒドロキシラー
ゼから採取したタンパク質の配列決定、及びヒドロキシラーゼ一族のクローン化
が可能となった。クローン化遺伝子が脂肪酸ヒドロキシラーゼそのものであるこ
とは、その機能を評価することにより確認されている。
[0006] As disclosed herein, by inducing cytochrome P450, purification of plant fatty acid hydroxylases from enriched resources, sequencing of proteins collected from plant fatty acid hydroxylases, and the hydroxylase family Cloning is now possible. The fact that the cloned gene is fatty acid hydroxylase itself has been confirmed by evaluating its function.

【0007】 (発明の要約) 本発明の目的は、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼをコード化する、シトクローム
P450遺伝子を提供することにある。特に本発明は、植物脂肪酸オメガヒドロキシ
ラーゼ(例えば、シトクロームP450、亜類型CYP94)及び分子鎖内(ω−1、ω −2、ω−3、およびω−4)ヒドロキシラーゼ(シトクロームP450、亜類型CY
P81)に独特なペプチド配列を有する末端(オメガ又はω)ヒドロキシラーゼの 植物遺伝子を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cytochrome encoding a plant fatty acid hydroxylase.
To provide a P450 gene. In particular, the invention relates to plant fatty acid omega hydroxylases (eg, cytochrome P450, subtype CYP94) and intrachain (ω-1, ω-2, ω-3, and ω-4) hydroxylases (cytochrome P450, subtype CY
P81), a plant gene of terminal (omega or ω) hydroxylase having a unique peptide sequence.

【0008】 本発明のさらに他の目的は、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子誘導製品を提
供することにある。このような製品には、例えば、核酸、ポリペプチド、宿主細
胞、及び遺伝子導入植物などがある。
It is still another object of the present invention to provide a plant fatty acid hydroxylase gene derivative product. Such products include, for example, nucleic acids, polypeptides, host cells, and transgenic plants.

【0009】 本発明のさらに他の目的は、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子を造り、これ
を使用する工程を提供することにある。特に、本明細書の中で開示したヌクレオ
チド及びアミノ酸の配列を使用して、遺伝子工学により植物脂肪酸ヒドロキシラ
ーゼの構造的及び機能的な変種を造ることが可能となる。さらに、脂肪酸の代謝
に影響を与えるような導入遺伝子を含む植物を造り、これによりヒドロキシル化
脂肪酸を変化させた植物製品が得られる。
It is still another object of the present invention to provide a process for producing a plant fatty acid hydroxylase gene and using the same. In particular, the nucleotide and amino acid sequences disclosed herein can be used to create structural and functional variants of plant fatty acid hydroxylases by genetic engineering. Furthermore, plants containing transgenes that affect the metabolism of fatty acids are produced, thereby obtaining plant products with altered hydroxylated fatty acids.

【0010】 本発明の一つの態様において、核酸(例えばDNA、RNA、及びその変種)、核酸
で構成される組換えポリヌクレオチド(例えば組換えベクター及び発現ベクター
)、核酸によりコード化されたポリペプチド(例えば脂肪酸ヒドロキシラーゼ活
性を有する酵素)、上記分子を含む宿主細胞(例えば細菌、酵母、植物)、及び
、本明細書が開示する脂肪酸ヒドロキシラーゼ配列を使用することにより発生す
る野性種又は突然変異体を含む植物全体(又は野性種又は突然変異体遺伝子製品
)が提供される。
[0010] In one embodiment of the invention, nucleic acids (eg, DNA, RNA, and variants thereof), recombinant polynucleotides composed of nucleic acids (eg, recombinant vectors and expression vectors), polypeptides encoded by the nucleic acids (Eg, an enzyme having fatty acid hydroxylase activity), host cells (eg, bacteria, yeast, plants) containing the molecule, and wild species or mutations generated by using the fatty acid hydroxylase sequences disclosed herein. Whole plants, including bodies (or wild species or mutant gene products) are provided.

【0011】 本発明の第二の態様は、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子配列を発現させる
ことにより、遺伝子組換えポリペプチドを造る工程である。当該ポリペプチドは
、当該遺伝子配列を発現している宿主細胞から単離し、工業的工程においてこれ
を酵素として使用し、又は宿主細胞又は植物の中で適切な脂肪酸基質をヒドロキ
シル化するために、当該ポリペプチドを作用させることができる。
[0011] The second aspect of the present invention is a step of producing a recombinant polypeptide by expressing a plant fatty acid hydroxylase gene sequence. The polypeptide may be isolated from a host cell expressing the gene sequence and used as an enzyme in industrial processes or to hydroxylate a suitable fatty acid substrate in the host cell or plant. The polypeptide can act.

【0012】 変種植物脂肪酸ヒドロキシラーゼは、遺伝子の突然変異により造ることができ
る。変異遺伝子及びその同種タンパク質を造る方法の例として、ランダム又はサ
イト指向突然変異、ドメイン シャッフリング(domain shuffling)、酵素と基 質の構造接触に基づく合理的設計、及びタンパク質構造と酵素作用の相関関係な
どを挙げることができる。変異植物脂肪酸ヒドロキシラーゼは、例えば基質特異
性の修飾など、そのときに希望する特性に対してこれを選ぶことができる。この
ような修飾の適切な例として、短め又は長めの脂肪酸鎖或いは奇数個の炭素数を
有する脂肪酸のヒドロキシル化、分子鎖内にヒドロキシ基又はエポキシ基を有す
る脂肪酸のヒドロキシル化、チア脂肪酸(硫黄原子置換メチレン基を有する脂肪
酸)のヒドロキシル化、エーテル脂肪酸(酸素原子置換メチレン基を有する脂肪
酸)のヒドロキシル化、(遊離カルボキシル基を有する通常の脂肪酸ではなく)
エステル又はアミドなどの修飾脂肪酸のヒドロキシル化を挙げることができる。
その他選択対象となる好ましい性質としては、基質に対する親和性、触媒速度の
修飾、酵素不安定性又は安定性、及び補助要因としての要件などが挙げられる。
[0012] A variant plant fatty acid hydroxylase can be made by mutation of a gene. Examples of methods for producing mutant genes and their homologous proteins include random or site-directed mutation, domain shuffling, rational design based on structural contact between enzyme and substrate, and correlation between protein structure and enzyme action. Can be mentioned. The mutant plant fatty acid hydroxylase can be selected for the desired properties at that time, eg, modification of the substrate specificity. Suitable examples of such modifications include hydroxylation of short or long fatty acid chains or fatty acids having an odd number of carbon atoms, hydroxylation of fatty acids having a hydroxy or epoxy group in the molecular chain, thia fatty acids (sulfur atom Hydroxylation of a fatty acid having a substituted methylene group, hydroxylation of an ether fatty acid (a fatty acid having a methylene group substituted with an oxygen atom), (not a normal fatty acid having a free carboxyl group)
Hydroxylation of modified fatty acids such as esters or amides may be mentioned.
Other preferred properties to be selected include affinity for the substrate, modification of the catalytic rate, enzyme instability or stability, and requirements as cofactors.

【0013】 第三の態様において、本発明は、脂肪酸ヒドロキシラーゼの代謝産物及びこの
ような代謝産物を富化した分画を提供する。また、本発明は、本発明で開示した
配列及び発現ベクターを使用して、特定の脂肪酸ヒドロキシラーゼを増減する遺
伝子導入宿主細胞及び遺伝子導入植物を造る工程も提供する。このような遺伝子
導入宿主細胞及び遺伝子導入植物は、富化又は枯渇分画から希望する代謝作用を
得るために、有用な出発資源を提供する。ヒドロキシル化脂肪酸は、遺伝子導入
種子中の保存脂質として造ることが好ましい。
In a third aspect, the invention provides metabolites of fatty acid hydroxylases and fractions enriched in such metabolites. The present invention also provides a process for producing a transgenic host cell and a transgenic plant that increase or decrease a specific fatty acid hydroxylase using the sequence and the expression vector disclosed in the present invention. Such transgenic host cells and transgenic plants provide a useful starting resource for obtaining the desired metabolic effects from the enriched or depleted fraction. Preferably, the hydroxylated fatty acids are made as conserved lipids in the transgenic seed.

【0014】 例えば、ヒドロキシル化脂肪酸は、通常、植物のリン脂質分画(細胞膜)中に
少量存在する。遺伝子導入植物中における植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子の
過剰発現により、遺伝子導入植物中のトリグリセリドの中に存在するヒドロキシ
ル化脂肪酸の含有量が増加する可能性がある。種子固有プロモーターを使用する
と、大量のヒドロキシル化脂肪酸を保存脂質として蓄積させることができる。蓄
積した脂肪酸は、遺伝子導入種子から油を抽出し、その中に保存されている脂肪
酸を単離することにより、これを回収することができる。
For example, hydroxylated fatty acids are usually present in small amounts in the phospholipid fraction (cell membrane) of plants. Overexpression of the plant fatty acid hydroxylase gene in transgenic plants can increase the content of hydroxylated fatty acids present in triglycerides in transgenic plants. The use of a seed-specific promoter allows large amounts of hydroxylated fatty acids to accumulate as stored lipids. The accumulated fatty acids can be recovered by extracting the oil from the transgenic seed and isolating the fatty acids stored therein.

【0015】 本発明における第四の態様は、ハイブリッド化(例えば厳しさの高いものと低
いものの組み合わせ)又は核酸(例えばLCR, PCR)の増幅により、或いは下記定
義によるオメガ脂肪酸ヒドロキシラーゼの見出しでデータベースを検索すること
により、追加脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子を同定し、ヒドロキシラーゼ配列の
酵素又は遺伝子突然変異生成を化学的に修飾(例えば点突然変異、削除、挿入、
ドメイン シャッフリング)することにより、脂肪酸ヒドロキシラーゼ変異体を 造る工程である。
[0015] A fourth aspect of the present invention is to provide a database by hybridization (eg, a combination of high and low stringency) or amplification of nucleic acids (eg, LCR, PCR) or under the heading of omega fatty acid hydroxylase as defined below. To identify additional fatty acid hydroxylase genes and chemically modify the enzyme or gene mutagenesis of the hydroxylase sequence (eg, point mutation, deletion, insertion,
Domain shuffling) to produce a fatty acid hydroxylase mutant.

【0016】 当該脂肪酸基質は、例えばカプリン脂肪酸(C10:0)、ラウリン脂肪酸(C12:0
)、ミリスチン脂肪酸(C14:0)、パリミチン脂肪酸(C16:0)、オレイン脂肪酸
(C18:1)、リノール脂肪酸(C18:2)とその鏡像体(9E,122)及び(9Z,12E)、
並びにリノレン脂肪酸(C18:3)などである。カプリン脂肪酸、ラウリン脂肪酸 及びミリスチン脂肪酸は中位鎖(medium-chain)脂肪酸、パルミチン脂肪酸、オ
レイン脂肪酸、リノール脂肪酸、及びリノレン脂肪酸は長鎖脂肪酸であると言え
よう。
The fatty acid substrate includes, for example, capric fatty acid (C10: 0), lauric fatty acid (C12: 0)
), Myristic fatty acids (C14: 0), parimitin fatty acids (C16: 0), oleic fatty acids (C18: 1), linoleic fatty acids (C18: 2) and their enantiomers (9E, 122) and (9Z, 12E),
And linolenic fatty acids (C18: 3). Caprine, lauric, and myristic fatty acids are medium-chain fatty acids, palmitic, oleic, linoleic, and linolenic fatty acids are long-chain fatty acids.

【0017】 本発明により造られたヒドロキシル化脂肪酸及びエポキシ化脂肪酸は、潤滑剤
、スリップ防止剤、可塑剤、コーティング剤、洗剤、及び界面活性剤のメーカー
にとって、新しい性質を持つ有用な油を提供する。
The hydroxylated and epoxidized fatty acids made according to the present invention provide useful oils with new properties to manufacturers of lubricants, antislip agents, plasticizers, coatings, detergents, and surfactants. I do.

【0018】 種子中の保存脂質として、植物中のオメガヒドロキシル化脂肪酸は過剰に生産
されることもあり、又は不足気味に生産されることもある。大量生産などの工業
生産上の理由は別にして、これには理由が存在する。表皮合成にはオメガヒドロ
キシラーゼが関与するが、このことから、これら遺伝子の発現操作が、植物の日
照りに対する抵抗力或いは昆虫及びその他病原体の攻撃に対する抵抗力に影響す
ることが分かる。さらに、ヒドロキシル化脂肪酸は、本質的に植物の病原体に対
する防御機構を引き出す活性化剤(誘因剤)として作用する。
[0018] As a preservative lipid in seeds, omega hydroxylated fatty acids in plants may be over-produced or under-produced. Apart from industrial production reasons such as mass production, there are reasons for this. Omega hydroxylase is involved in epidermis synthesis, which indicates that the manipulation of expression of these genes affects the resistance of plants to sunshine or the resistance to insects and other pathogens. Furthermore, hydroxylated fatty acids essentially act as activators (triggers) that elicit a defense mechanism against plant pathogens.

【0019】 (発明の詳細な説明) 植物には、他とは異なるシトクロームP450の異性形が存在するのが、その特徴
である(Salaun及びHelvig, 1995)。これらの異性形のあるものは、その組織、
器官及び種に固有な種類である可能性が高い。CYP73(CA4H=桂皮酸4-ヒドロキ シラーゼ)など、上記以外の異性形は、植物王国の中で広く分布している異性形
である。哺乳動物におけるように、シトクロームP-450の多くの形が植物中に存 在する中位鎖及び長鎖の脂肪酸(FA)の酸化に関与していることは、すでに良く
知られている事実である。面白いことに、哺乳動物と植物の間には、種々の生体
異物による触媒機構及び酵素活性の誘発において、いくつかの類似点が存在する
。しかし、脂肪酸の酸化に関与する植物のP450は、今日に至るまで単離されてい
ない。その理由は、これらの膜結合酵素が一般に組織中に非常に低い濃度で存在
することにある。過去10年間に、CPY4遺伝子の一族(主に脂肪酸ヒドロキシラー
ゼ)によりコード化されたシトクロームP450生成物がいくつか精製され、これら
からcDNAが単離されて、哺乳動物及び昆虫のcDNAライブラリからそれらの配列が
決定された。今日までに、50種類を越える植物P450でコード化されたcDNAの配列
が決定された。しかし、その中には、哺乳動物及び昆虫から採取したCYP4族の遺
伝子に一致するものは無かった。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Plants are characterized by the presence of distinct isomeric forms of cytochrome P450 (Salaun and Helvig, 1995). Some of these isomers may have different structures,
It is likely that the species is specific to organs and species. Other isomers, such as CYP73 (CA4H = cinnamic acid 4-hydroxylase), are widely distributed in the plant kingdom. As is well known in mammals, many forms of cytochrome P-450 are involved in the oxidation of medium and long chain fatty acids (FA) present in plants. is there. Interestingly, there are some similarities between mammals and plants in the induction of catalytic mechanisms and enzymatic activities by various xenobiotics. However, plant P450s involved in fatty acid oxidation have not been isolated to date. The reason is that these membrane-bound enzymes are generally present at very low concentrations in tissues. In the past decade, several cytochrome P450 products encoded by a family of CPY4 genes (primarily fatty acid hydroxylases) have been purified and cDNAs have been isolated therefrom and their cDNAs from mammalian and insect cDNA libraries. The sequence has been determined. To date, more than 50 plant P450-encoded cDNAs have been sequenced. However, none of them corresponded to CYP4 family genes collected from mammals and insects.

【0020】 脂肪酸及びエイコサノイドの酸化に関与するシトクロームP450異性形の生物学
的役割及び基質特異性は、まだ余り解明されていない。植物から採取される酸素
化脂肪酸は、主にトリグリセリド及びリン脂質並びに重合体層中のモノマーなど
の極性脂質の中で見いだされている。
The biological role and substrate specificity of cytochrome P450 isoforms involved in fatty acid and eicosanoid oxidation are poorly understood. Oxygenated fatty acids from plants are found primarily in polar lipids such as triglycerides and phospholipids and monomers in the polymer layer.

【0021】 角皮素及びコルク質は、主にヒドロキシル化脂肪酸、特にオメガヒドロキシル
化脂肪酸で構成される重合体である。これらの物質は、水の損失、薬品の浸透、
病原体(例えば、微生物、昆虫など)の攻撃、及びその他環境ストレスから植物
を保護する。これらの中には真菌クチナーゼの強力な誘導物質も存在し、また、
抗真菌性を示すものも存在する。これらと対照的な、見掛上反対に見える効果と
しては、植物の中に見いだされる防衛機構が非常に多様であることであるが、こ
れは植物宿主への感染を容易にするために真菌類が発展させた戦略であると考え
られる。
[0021] Cornocytes and cork are polymers composed primarily of hydroxylated fatty acids, especially omega-hydroxylated fatty acids. These substances can cause water loss, chemical penetration,
Protects plants from attack by pathogens (eg, microorganisms, insects, etc.) and other environmental stresses. Among these are also strong inducers of fungal cutinase,
Some exhibit antifungal properties. In contrast, the apparently opposite effect is that the defense mechanisms found in plants are very diverse, but this is because fungi are needed to facilitate infection of plant hosts. Is considered to be a developed strategy.

【0022】 他方、すでに哺乳動物について報告したように、ヒドロキシル化脂肪酸は刺激
過程に似た反応を引き起こす。これは、種々のストレスに対して反応し、防衛機
構としての役割を演じるためと考えられる。さらに、植物の花の柱頭には、大量
のC18族のヒドロキシル誘導体が存在する。このことは、当該ヒドロキシル化脂 肪酸が花粉による症状を認識する役割を演じていることが示唆している。
On the other hand, as already reported for mammals, hydroxylated fatty acids evoke a response similar to the stimulation process. This is thought to be due to responding to various stresses and playing a role as a defense mechanism. In addition, large amounts of C18 group hydroxyl derivatives are present on the stigma of plant flowers. This suggests that the hydroxylated fatty acid plays a role in recognizing symptoms caused by pollen.

【0023】 長鎖脂肪酸のオメガヒドロキシラーゼ及び分子鎖内ヒドロキシラーゼは、植物
表皮の合成において、成分の角皮素(クチン)モノマーの重合にとって必須成分
であると考えられるヒドロキシル基を発生させるものと考えられる。これは、当
該ヒドロキシラーゼの重要な役割であると考えられる。表皮モノマーは、しばし
ば錯体混合物として存在し、当該錯体化合物は種固有のプロフィールを有してい
る。ヒドロキシル化脂肪酸に加えエポキシ化誘導体も、数種の植物種中に表皮モ
ノマーとして見いだされている。さらに、化学反応及び酵素反応によりエポキシ
化物を開環させ、これにより、C16脂肪酸族から近接ジオール誘導体を生成させ るが、これらの誘導体は、まだ植物の表皮中に検出されていない。このことは、
表皮マトリックスの重合に対して、エポキシ基が必須ではない可能性を示唆して
いる。この場合、内部ヒドロキシル基を導入することにより、シトクロームP450
依存脂肪酸により触媒される直接ヒドロキシル化反応機構が、当該反応に関与し
ていることが示唆された。
Omega hydroxylases and long-chain hydroxylases of long-chain fatty acids generate hydroxyl groups which are considered to be essential components for the polymerization of the constituent keratinocytes in the synthesis of plant epidermis. Conceivable. This is thought to be an important role of the hydroxylase. Epidermal monomers often exist as complex mixtures, and the complex compounds have a species-specific profile. Epoxidized derivatives in addition to hydroxylated fatty acids have also been found as epidermal monomers in several plant species. In addition, epoxidants are ring-opened by chemical and enzymatic reactions, thereby producing vicinal diol derivatives from the C16 fatty acid family, but these derivatives have not yet been detected in the epidermis of plants. This means
It suggests that epoxy groups may not be essential for the polymerization of the skin matrix. In this case, by introducing an internal hydroxyl group, cytochrome P450
It was suggested that the direct hydroxylation reaction mechanism catalyzed by dependent fatty acids is involved in the reaction.

【0024】 脂肪酸及びその誘導体に、ヒドロキシル化、エポキシ化、脱水及び還元など、
種々の酸化反応を行わせてみた。その結果、いくつかの形のシトクロームP450が
、これらの反応に関与しているのではないかと思われた。例えば、以前実施した
研究において、ラウリン酸などのモデル基質とともにインキュベートした場合、
少なくとも3種類の異なるP450異性形が、種々の植物種から採取したミクロソー
ム中に存在することが証明されている。これらのP450系のいずれかが、不飽和ラ
ウレート類似体(部位特異性を有し、当該部位特異性は位置特異性及び立体特異
性に強く依存し、さらに当該位置特異性及び立体特異性は、脂肪族鎖中の二重結
合の形状に依存する)のヒドロキシル化及びエポキシ化に対して触媒作用を有す
ることは興味深い。
[0024] Fatty acids and derivatives thereof may be subjected to hydroxylation, epoxidation, dehydration and reduction, etc.
Various oxidation reactions were performed. The results suggested that some forms of cytochrome P450 might be involved in these reactions. For example, in a previous study, when incubated with a model substrate such as lauric acid,
At least three different P450 isoforms have been demonstrated to be present in microsomes collected from various plant species. Either of these P450 systems may be unsaturated laurate analogs (which have site specificity, which site specificity is strongly dependent on regiospecificity and stereospecificity, and furthermore the regiospecificity and stereospecificity It is interesting to have a catalytic effect on the hydroxylation and epoxidation (depending on the shape of the double bond in the aliphatic chain).

【0025】 シトクロームP450依存反応は、植物中の脂肪酸及びその誘導体の酸化に関与し
ている。この反応を、反応の型及び攻撃される炭素原子の位置に従って下記に分
類し、目下検討の対象となっているシトクロームP450活性の化学薬品による誘発
及び自殺基質による不活性化に関し、いくつかの例について説明する。
[0025] Cytochrome P450-dependent reactions are involved in the oxidation of fatty acids and their derivatives in plants. The reaction is categorized below according to the type of reaction and the location of the carbon atom to be attacked, and several examples are given for the chemical induction and inactivation by suicide substrates of the cytochrome P450 activity currently under consideration. Will be described.

【0026】 12-ヒドロキシラウリン酸を独占的に造るラウリン酸オメガヒドロキシラーゼ (ω-LAH)について、Pisum sativum、Vicia sativa及びその他Leguminosaeの中
で述べられている。ラウレートのヒドロキシル化に加え、クロフィブラート処理
したV. sativaの苗から採取したミクロソーム分画も、カプリン酸(C10:0)及び
ミリスチン酸(C14:0)のオメガヒドロキシル化に対して触媒作用を示した。従 って、基質と酵素の結合には遊離カルボキシル基が必須のように思われる。誘発
反応及び開始反応に関しても調べた。その結果は、単一のシトクロームP450が、
これらの脂肪酸をオメガヒドロキシル化できることを示唆している。
[0026] Lauric omega hydroxylase (ω-LAH), which exclusively produces 12-hydroxylauric acid, has been described in Pisum sativum, Vicia sativa and other Leguminosae. In addition to laurate hydroxylation, microsomal fractions collected from clofibrate-treated V. sativa seedlings also catalyze the omega hydroxylation of capric (C10: 0) and myristic (C14: 0). Was. Thus, free carboxyl groups seem to be essential for the binding of the enzyme to the substrate. The evoked response and initiation response were also examined. The result is that a single cytochrome P450
It suggests that these fatty acids can be omega hydroxylated.

【0027】 当該ω-LAHの触媒能力を探究するために、一連の(1-14C)で放射能標識した 不飽和ラウリン酸類自体(7-、8-、9-及び10-ドデセン酸)を、クロフィブラー ト処理したV. sativaの苗から採取したミクロソーム分画とともにインキュベー トした。O2及びNADPHが存在する場合、この準細胞分画がラウリン酸類自体のオ メガ酸化に対して触媒能力を有していた。これら4種類の分子内不飽和類似体の
シス及びトランス形により、ほぼ同等の効率で12-ヒドロキシル化することがで きた。二重結合の立体化学構造を完全に保持したままアリル基の酸化(即ち10- ドデセノエートの12-ヒドロキシル化)が起こったこと、及びアリル基の転移が 観察されなかったことも注目すべき事実である。これとは対照的に、末端オレフ
ィン(11-ドデセン酸)は酵素形成反応によりエポキシ化された。ミクロソーム をCO、抗シトクロームP450レダクターゼ抗体及び自殺基質の存在下にインキュベ
ートした場合には、各代謝産物の生成は同程度に阻害された。このことは、単一
P-450イソ酵素がラウリン酸、二重結合又は1,4-ペンタジエン モチーフを有する
不飽和類似体をオメガヒドロキシル化し、末端オレフィン(11-ドデセン酸)を エポキシ化できることを示唆している。ω-LAH活性がラウレートの10倍の濃度の
オレイン酸(C18:1)により阻害されなかったという事実は、当該活性が短鎖及 び中位鎖の脂肪酸に固有のものであることを示唆している。
[0027] To explore the catalyst capability of the omega-LAH, a series of (1-14 C) radiolabeled with unsaturated lauric acid itself (7-, 8-, 9- and 10-dodecene acid) Then, the cells were incubated with microsomal fractions collected from clofibrate-treated V. sativa seedlings. In the presence of O 2 and NADPH, this subcellular fraction was capable of catalyzing the omega oxidation of the lauric acids themselves. The cis and trans forms of these four intramolecularly unsaturated analogs have led to 12-hydroxylation with approximately equal efficiency. It is also noteworthy that the oxidation of the allyl group (ie, the 12-hydroxylation of 10-dodecenoate) occurred while retaining the stereochemical structure of the double bond, and that no allyl group transfer was observed. is there. In contrast, terminal olefins (11-dodeceneic acid) were epoxidized by an enzyme-forming reaction. When microsomes were incubated in the presence of CO, an anti-cytochrome P450 reductase antibody and a suicide substrate, the production of each metabolite was inhibited to a similar extent. This is a single
It suggests that the P-450 isoenzyme can omegahydroxylate unsaturated analogs with lauric acid, double bonds or 1,4-pentadiene motifs, and epoxidize terminal olefins (11-dodesenic acid). The fact that ω-LAH activity was not inhibited by oleic acid (C18: 1) at ten times the concentration of laurate suggests that the activity is unique to short and medium chain fatty acids. ing.

【0028】 Soliday及びKolattukudyは、初期の研究において、V. fabaから採取したミク ロソーム分画により、パルミチン酸(C16:0)がオメガヒドロキシル化できるこ とを証明した。また、COにより反応が阻害されることから、シトクロームP-450 モノオキシゲナーゼの関与を示唆している。しかし、COによる阻害効果が、光照
射により反転されることは無かった。最近、暗黄化したVicia sativaの苗から採
取し、(1-14C)オレイン酸(Z9-オクタデセン酸)、(1-14C)9,10- エポキシ ステアリン酸又は(1-14C)9,10-ジヒドロキシステアリン酸とともにインキュベ
ートしたミクロソームが、ヒドロキシル化代謝産物のNADPH依存形成反応におい て触媒活性を有することが見いだされた。これら化合物の化学構造をGC-MS分析 により求めたところ、それぞれ18-ヒドロキシオレイン酸、18-ヒドロキシ-9,10-
エポキシステアリン酸、及び9,10,18-トリヒドロキシステアリン酸であることが
分かった。当該反応はCOにより阻害された。反応の阻害は、光により部分的に反
転できるものと考えられ、3つの反応全てが、キクイモから採取したNADPH-シト
クロームP450レダクターゼに対して培養した抗体により阻害された。リノール酸
によりオレイン酸のヒドロキシル化反応が阻害され、これとは逆にオレイン酸に
よりリノール酸のヒドロキシル化反応が阻害される。このように両阻害反応が競
争的に起こることから、単一P450がオレイン酸及びリノール酸(C18:2)のオメ ガ酸化に関与している可能性が示唆された。
In an earlier study, Soliday and Kolattukudy demonstrated that palmitic acid (C16: 0) could be omega hydroxylated by microsome fractions collected from V. faba. In addition, the inhibition of the reaction by CO suggests the involvement of cytochrome P-450 monooxygenase. However, the inhibitory effect of CO was not reversed by light irradiation. Recently, taken from seedlings dark etiolated Vicia sativa, (1- 14 C) oleic acid (Z9- octadecenoic acid), (1- 14 C) 9,10- epoxy stearate or (1- 14 C) 9 Microsomes incubated with 10,10-dihydroxystearic acid were found to have catalytic activity in the NADPH-dependent formation of hydroxylated metabolites. When the chemical structures of these compounds were determined by GC-MS analysis, 18-hydroxyoleic acid and 18-hydroxy-9,10-
It was found to be epoxy stearic acid and 9,10,18-trihydroxystearic acid. The reaction was inhibited by CO. The inhibition of the reaction was thought to be partially reversible by light, and all three reactions were inhibited by antibodies cultured against NADPH-cytochrome P450 reductase collected from Jerusalem artichoke. Linoleic acid inhibits the hydroxylation reaction of oleic acid, and conversely, oleic acid inhibits the hydroxylation reaction of linoleic acid. Thus, both inhibition reactions occurred competitively, suggesting that a single P450 may be involved in the oxidation of oleic acid and linoleic acid (C18: 2).

【0029】 キクイモの塊茎(Helianthus tuberosus)から採取したミクロソームの中では
、ラウリン酸分子鎖内ヒドロキシラーゼ(1C-LAH)が、それぞれ24:63:13の比率
で炭素10、9及び8のヒドロキシル化反応に対して触媒作用を示す。この作用に
より、休眠中の塊茎組織の中では検出されなかった活性が、茎に傷を付けてから
薬品に曝すことにより誘発された。トウモロコシ及びチューリップなど、他のい
くつかの植物種がこの型の反応を触媒する。コムギの苗においては、ラウリン酸
が主に11-ヒドロキシ誘導体に変換される。コムギから採取したラウリン酸(ω-1
)-ヒドロキシラーゼ((ω-1)-LAH)は、11-ヒドロキシ、10-ヒドロキシ及び9-ヒ
ドロキシラウレートに対して、それぞれ対応するモノヒドロキシラウレートの混
合物を65%、31%及び4%の割合で発生させる。カプリン酸及びミリスチン酸も( ω-1)及び(ω-2)ヒドロキシル化生成物に変換された。この他にも、ミリスチ
ン酸を基質として使用した場合には、(ω-3)及び(ω-4)の位置でヒドロキシ
ル化された代謝産物も、少量ではあるが検出された。インキュベートする脂肪酸
(C10−C14)の長さがどうであれ、オメガヒドロキシル化生成物は全く検出され
なかった。さらに我々の実験室で得られた結果は、コムギから採取した(ω-1)-L
AHが除草剤diclofopのヒドロキシル化を触媒することを示唆していた。
In microsomes collected from Jerusalem artichoke tubers (Helianthus tuberosus), lauric acid intramolecular hydroxylase (1C-LAH) is hydroxylated at carbon 10, 9, and 8 in a ratio of 24:63:13, respectively. It catalyzes the reaction. By this effect, an activity not detected in dormant tuber tissue was induced by scratching the stem and then exposing it to the drug. Several other plant species catalyze this type of reaction, such as corn and tulip. In wheat seedlings, lauric acid is mainly converted to 11-hydroxy derivatives. Lauric acid collected from wheat (ω-1
) -Hydroxylase ((ω-1) -LAH) provides a mixture of the corresponding monohydroxylaurate at 65%, 31% and 4% for 11-hydroxy, 10-hydroxy and 9-hydroxylaurate respectively Generate at the rate of Capric and myristic acids were also converted to (ω-1) and (ω-2) hydroxylated products. In addition, when myristic acid was used as a substrate, a small amount of metabolites hydroxylated at positions (ω-3) and (ω-4) were also detected. Whatever the length of the fatty acids (C10-C14) to incubate, no omega hydroxylated products were detected. In addition, the results obtained in our laboratory show that (ω-1) -L
AH was suggested to catalyze the hydroxylation of the herbicide diclofop.

【0030】 植物表皮の生合成反応には、種々の異なるP450系が関与している。V.fabaミク
ロソームによりオメガヒドロキシパルミチン酸の分子鎖内ヒドロキシル化を行う
と、9(又は10),16-ジヒドロキシパルミチン酸が生成する。この反応はCOにより 阻害されるが、この効果は光により有効に逆転させることができる。この方法に
より、当該シトクロームP-450は、パルミチン酸のオメガヒドロキシル化を誘発 するシクロトームP450とは、別のシクロトームP450であるものと考えられる。
A variety of different P450 systems are involved in the biosynthesis of plant epidermis. Intramolecular hydroxylation of omega hydroxypalmitic acid by V. faba microsomes produces 9 (or 10), 16-dihydroxypalmitic acid. This reaction is inhibited by CO, but this effect can be effectively reversed by light. By this method, the cytochrome P-450 is considered to be a different cyclotome P450 from the cyclotome P450 that induces omega hydroxylation of palmitic acid.

【0031】 コムギ穀果の角皮素中に見いだされる最も豊富な構成成分は、オメガヒドロキ
シル化オレイン酸及び9,10- エポキシステアリン酸である。驚くべきことに、暗
黄化コムギの新芽(Triticum aesrivum L.)から採取したミクロソーム分画を(
1-14C)オレイン酸でインキュベートすると、18-、17-及び16-ヒドロキシオレイ
ン酸が生成し、GC-MSでこれを同定することができた。これら生成物の生成比率 は、それぞれ1.4:4.6:4であった。これらのヒドロキル化反応がO2及びNADPHに 依存すること及びCOによる当該阻害作用が光により反転することにより、シトク
ロームP-450の関与が証明された。この反応は、適切に設計された反応機構に基 づく反応阻害剤(下記参照)により選択的に阻害された。他方、ラウリン酸及び
桂皮酸のヒドロキシル化は当該反応阻害剤により影響を受けなかった。
The most abundant components found in the cuticle of wheat cereals are omega-hydroxylated oleic acid and 9,10-epoxystearic acid. Surprisingly, the microsomal fraction collected from dark yellowed wheat sprouts (Triticum aesrivum L.)
Incubation with 1-14 C) oleic acid, 18, 17 and 16-hydroxy oleic acid was formed and could be identified this with GC-MS. The production ratio of these products was 1.4: 4.6: 4, respectively. The dependence of these hydroxylation reactions on O 2 and NADPH and the reversal of the inhibitory effect of CO by light demonstrated the involvement of cytochrome P-450. This reaction was selectively inhibited by a reaction inhibitor based on a properly designed reaction mechanism (see below). On the other hand, the hydroxylation of lauric and cinnamic acids was not affected by the reaction inhibitors.

【0032】 二種類の硫黄含有ラウリン酸類似体の酸化反応に対して、V.sativaミクロソー
ムの触媒能力を調べた。放射線標識した2種類の合成硫化物(1-14C)即ち10-メ
チルスルフィニルデカン酸(10S-LAU)及び(1-14C)δ-プロピルスルフィニルオク タン酸(8S-LAU)を、P-450又はペルオキシダーゼ反応を促進するような条件下 において、V.sativaミクロソームでインキュベートした。期待されたペルオキシ
ダーゼによる酸化の他に、少なくとも2種類の異なる膜結合酵素により、8-及び
10-チオ脂肪酸を活発にスルホキシドに変換することができた。当該反応におい てはNADPHが必要であり、機構的に反応を阻害するω-LAH(下記参照)の効果を 標的として、阻害剤11-ドデシン酸(11-DDYA)を使用した。その結果、当該阻害
剤が、COによる阻害効果及びNADPH依存反応による不活化効果を反転させること が分かった。このことから、10S-LAU及び8S-LAUのスルホキシ化反応が、これら の阻害剤又はこれと類似のP450であるヒドロキシル化ラウリン酸が、当該反応に
対して触媒効果を示したと考えることができる。第二の膜結合酵素(NADPH依存 性を有するものと思われる)のキャラクタリゼーションについては、充分にこれ
を行うことができなかった。しかし、培養媒体中に存在するベータ メルカプト メタノールは、8S-LAU又は10S-LAUのスルホキシ化に対しては、何の効果も示さ なかった。このことは、これらの膜中に存在するペルオキシダーゼが、当該反応
に関与していないことを示唆している。
The catalytic capacity of V. sativa microsomes for the oxidation reaction of two sulfur-containing lauric acid analogs was examined. Radiolabelled two synthetic sulfide (1- 14 C) i.e. 10 methylsulfinyl decanoic acid (10S-LAU) and (1- 14 C) δ- propyl sulfinyl octane acid (8S-LAU), P- Incubated with V. sativa microsomes under conditions that promoted the 450 or peroxidase reaction. In addition to the expected oxidation by peroxidase, at least two different membrane-bound enzymes allow 8- and
10-thio fatty acids could be actively converted to sulfoxides. The reaction requires NADPH, and the inhibitor 11-dodecic acid (11-DDYA) was used to target the effect of ω-LAH (see below), which mechanically inhibits the reaction. As a result, it was found that the inhibitor reversed the inhibitory effect by CO and the inactivation effect by NADPH-dependent reaction. From this, it can be considered that the sulfoxylation reaction of 10S-LAU and 8S-LAU showed that these inhibitors or a similar P450, hydroxylated lauric acid, showed a catalytic effect on the reaction. For the characterization of the second membrane-bound enzyme (which seems to be NADPH dependent) this could not be done satisfactorily. However, beta-mercapto-methanol present in the culture medium had no effect on sulfoxylation of 8S-LAU or 10S-LAU. This suggests that peroxidase present in these membranes did not participate in the reaction.

【0033】 生きた微生物が有する顕著な性質は、化学的又は物理的なストレスに反応して
、P450モノオキシジェナーゼの活性を誘発させる能力を有することである。植物
から採取したシトクロームP-450の活性は、光照射、紫外線照射、切傷、熟成、 真菌感染、誘発剤の使用、内因性化合物及び毒性緩和剤、除草剤、医薬品及び汚
染物質を含む多数の薬品類の使用により誘発される。
A salient property of living microorganisms is their ability to elicit the activity of P450 monooxygenase in response to chemical or physical stress. The activity of cytochrome P-450 collected from plants can be measured by light irradiation, ultraviolet irradiation, cuts, ripening, fungal infection, use of inducers, endogenous compounds and safeners, herbicides, pharmaceuticals, and many chemicals including contaminants. Triggered by the use of a class.

【0034】 ラウリン酸(ω-LAH)及びオレイン酸(ω-OAH)のオメガヒドロキシル化に関
与する植物P450系は、クロフィブラートにより、その添加量に依存して誘発され
る。クロフィブラートは、哺乳動物及び植物中でペルオキシソームの増殖を誘発
する、良く知られた脂質降下剤である。クロフィブラート及びこれと関連する2,
4-ジクロルフェノキシ酢酸(2,4-D)など、脂肪酸オメガヒドロキシラーゼ活性 を選択的に誘発するアリールフェノキシ化合物は、H.tuberosusの塊茎から採取 した1C-LAH及びコムギの苗から採取した(ω-1)-LAHの活性に対しては、殆ど又は
全く影響を与えない。V.sativaのミクロソームには、脂肪酸オメガヒドロキシラ
ーゼが独占的に含まれる。これらの生体異物に曝露することにより、オメガヒド
ロキシラーゼ活性が、フェノバルビタールで約20倍、クロフィブラートで30−50
倍以上と著しく増加するが、未処理のViciaの苗或いはクロフィブラート又はフ ェノバルビタールで処理したViciaの苗から採取したミクロソーム中で、分子鎖 内ヒドロキシル化脂肪酸がこれまでに検出されたことは無い。哺乳動物系におい
て、クロフィブラートがオメガヒドロキシラーゼを選択的に誘発し、他方、フェ
ノバルビタールがラウリン酸の(ω-1)-ヒドロキシル化を高めることは注目に値 する。無水ナフタリン酸(NA)又はフェノバルビタール(PB)で処理することに
より、暗黄化コムギの新芽ミクロソームの(ω-1)-LAH活性が刺激される。種子を
毒性除去剤であるNAで被覆することにより、(ω-1)-LAH 活性が4.5倍に、P-450 含有量が1.5倍に増加した。他方、桂皮酸ヒドロキシラーゼ(CA4H; リグニン合 成に関与するP450)の活性は、当該被覆操作により低下した。ジクロホップ ア リールヒドロキシラーゼ(DIAH)の除草剤代謝活性は、当該被覆操作により4倍
に刺激された。苗を5 mMのPB溶液上で熟成すると、これより(ω-1)-LAH 及びDIA
Hの刺激効果が著しく高められることが観察された。種子を先ずNAで被覆し、次 にPBで熟成すると、(ω-1)-LAH 及びDIAHの相乗的な刺激効果が得られた(20倍 に高まった)。他方、この操作により、CA4H活性は強く抑制された。シクロトー
ムP450の含有量が約0.5 nmol/mgに増加したが、この水準は、これまでに植物の 中で記録された中では最も高い水準であった。生成した11-, 10-及び9-ヒドロキ
シラウレートの相対量は、全ての条件下において不変であった。同様に、(ω-1)
-オレイン酸ヒドロキシラーゼの活性は、処理を行った苗の中では、(ω-1)-LAH と同程度まで誘発されていた。しかし、これらのP450依存反応を促進したのは、
それぞれ異なる異性形であった。
The plant P450 system involved in the omega hydroxylation of lauric acid (ω-LAH) and oleic acid (ω-OAH) is triggered by clofibrate in a dose-dependent manner. Clofibrate is a well-known lipid-lowering agent that induces the growth of peroxisomes in mammals and plants. Clofibrate and related2,
Arylphenoxy compounds that selectively induce fatty acid omega hydroxylase activity, such as 4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), were obtained from 1C-LAH collected from tubers of H. tuberosus and wheat seedlings ( It has little or no effect on the activity of ω-1) -LAH. The microsomes of V. sativa contain fatty acid omega hydroxylase exclusively. Exposure to these xenobiotics results in an omega hydroxylase activity of approximately 20-fold with phenobarbital and 30-50 with clofibrate.
Although there is a significant increase of more than 2-fold, intra-chain hydroxylated fatty acids have not been detected in microsomes collected from untreated Vicia seedlings or Vicia seedlings treated with clofibrate or phenobarbital. There is no. It is noteworthy that in a mammalian system, clofibrate selectively induces omega hydroxylase, while phenobarbital enhances (ω-1) -hydroxylation of lauric acid. Treatment with naphthalic anhydride (NA) or phenobarbital (PB) stimulates (ω-1) -LAH activity of shoot microsomes of dark yellowed wheat. Coating the seeds with NA, a detoxifier, increased (ω-1) -LAH activity 4.5-fold and P-450 content 1.5-fold. On the other hand, the activity of cinnamate hydroxylase (CA4H; P450 involved in lignin synthesis) was reduced by the coating operation. The herbicide metabolism activity of diclohop allyl hydroxylase (DIAH) was stimulated 4-fold by the coating operation. When the seedlings were aged on a 5 mM PB solution, (ω-1) -LAH and DIA
It was observed that the stimulating effect of H was significantly enhanced. Seeds were first coated with NA and then aged with PB, resulting in a synergistic stimulatory effect of (ω-1) -LAH and DIAH (increased 20-fold). On the other hand, CA4H activity was strongly suppressed by this operation. Cyclotome P450 content increased to about 0.5 nmol / mg, the highest level ever recorded in a plant. The relative amounts of 11-, 10- and 9-hydroxylaurate formed were unchanged under all conditions. Similarly, (ω-1)
-Oleic acid hydroxylase activity was induced to the same extent as (ω-1) -LAH in the treated seedlings. However, these P450-dependent reactions were promoted by
Each was a different isomer.

【0035】 広範囲の薬品に関して実験を行った結果、これらの薬品がキクイモ、チューリ
ップ及びトウモロコシの苗から採取した塊茎及び球根の1C-LAH活性を誘発するこ
とが見いだされた。25 mMのMnCl2及び20 mMのアミノピリン存在下でキクイモの 塊茎の薄片に傷を付けた。この操作により、当該活性は未処理の水準を越えて誘
発された。しかし、当該組織を8 mMのフェノバルビタールに曝すことにより、当
該活性はさらに高められた。
Experiments with a wide range of drugs have shown that these drugs induce 1C-LAH activity in tubers and bulbs collected from Jerusalem artichoke, tulip and corn seedlings. Jerusalem artichoke tuber slices were injured in the presence of 25 mM MnCl 2 and 20 mM aminopyrine. By this operation, the activity was induced above untreated levels. However, exposing the tissue to 8 mM phenobarbital further enhanced the activity.

【0036】 植物系中におけるシトクロームP450の誘発機構は、まだ解明されていない。し
かし、哺乳動物中のP450誘発剤の大部分は、植物P450の誘発においても有効であ
った。最近の実験結果から、クロフィブラートなどの脂質降下剤により、ネズミ
肝臓シトクロームP450依存脂肪酸ヒドロキシラーゼを誘発させる場合、当該反応
の誘発効果及びある特定の生理学的条件に対して、レセプター(ペルオキシソー
ム増殖剤で活性化されたレセプター)により仲介される遺伝子の転写活性化が関
与していることが分かった。これらの事実から、脂質代謝の混乱が起こり、この
混乱状態がペルオキシソーム増殖剤による脂肪酸ヒドロキシラーゼ誘発の一般的
な要因になっていることを示唆している。
[0036] The mechanism of induction of cytochrome P450 in plant systems has not yet been elucidated. However, most of the P450 inducers in mammals were also effective at inducing plant P450. According to recent experimental results, when a lipid-lowering agent such as clofibrate induces murine liver cytochrome P450-dependent fatty acid hydroxylase, the receptor (peroxisome proliferating agent) has an effect on the induction of the reaction and certain physiological conditions. (Activated receptor) was found to be involved in the transcriptional activation of genes. These facts suggest that perturbation of lipid metabolism occurs and that this perturbation is a common cause of fatty acid hydroxylase induction by peroxisome proliferators.

【0037】 末端アセチレンを含む反応機構的阻害剤(自殺基質)は、植物及び哺乳動物両
方の脂肪酸オメガヒドロキシラーゼに対して、強力な不可逆阻害剤として作用す
る。クロフィブラート処理したV.sativaの苗からミクロソームを採取し、これを
11-ドデシン酸(11-DDYA)及びNADPHとともに前培養した。その結果、ラウリン 酸オメガヒドロキシル化物の疑似一次損失が起こった(K=150 μM、半減期=2
.4分)。11-DDYAによる不活化反応の見掛け速度定数は4.3−4.8 x 10-3/秒であ った。V.sativaから採取したミクロソームを(1-14C)11-DDYAとともに培養すると
、主要代謝産物である1,12-デカン二酸が得られる。当該1,12-デカン二酸は、ケ
テン中間体に水が付加して生成したものと考えられる。このケテンも活性位の親
核残基と作用して、2種類のタンパク質帯(約50 kDa)を選択的に化学標識化す
るものと考えられる。ミクロソーム タンパク質の標識化(二塩基酸生成とω-LA
Hの不活性化との間に良好な相関関係が得られている)は、培養時間及び(1-14C)
11-ドデシン酸濃度の関数として進行した。これらの結果に基づき、オレイン酸 のオメガヒドロキシル化反応を不活化することを標的として、2種類の潜在的阻
害剤を合成した。V.sativaから採取した末端アセチレン基を有するミクロソーム
、即ち(Z)9-オクタデセン-17-イン酸(17-ODNYA)、及びこれに対応する(Z)9,10
-エポキシオクタデカン-17-イン酸(17-EODNYA)を培養することにより、オレイ
ン酸オメガヒドロキシル化の疑似一次損失反応が起こった(見掛けK値がそれぞ
れ60 μM及び50 μM)。酵素活性半減期の計算値は、17-ODNYA及び17-EODNYAの 飽和濃度に対して、それぞれ6分及び8分であった。これらの自殺基質が、オレ
イン酸、そのエポキシ化誘導体及びジオール誘導体のオメガヒドロキシル化反応
並びにリノール酸のオメガヒドロキシル化反応を、同程度に阻害する事実は興味
深い。
[0037] Mechanistic inhibitors containing terminal acetylene (suicide substrates) act as potent irreversible inhibitors against fatty acid omega hydroxylases in both plants and mammals. Microsomes were collected from clofibrate-treated V. sativa seedlings and
Pre-cultured with 11-dodecic acid (11-DDYA) and NADPH. This resulted in a pseudo-primary loss of omega hydroxylated laurate (K = 150 μM, half-life = 2).
.4 minutes). The apparent rate constant of the inactivation reaction by 11-DDYA was 4.3-4.8 × 10 −3 / sec. When cultured microsomes obtained from V.sativa with (1- 14 C) 11-DDYA , is a major metabolite 1,12 decane diacid obtained. It is considered that the 1,12-decandioic acid was formed by adding water to the ketene intermediate. It is thought that this ketene also acts on the nucleophilic residue at the active site to selectively chemically label two types of protein bands (about 50 kDa). Labeling of microsomal proteins (diacid formation and ω-LA
Good correlation between inactivation of H is obtained), the culture time and (1-14 C)
Progressed as a function of 11-dodecic acid concentration. Based on these results, two potential inhibitors were synthesized targeting the inactivation of the oleic acid omega hydroxylation reaction. Microsomes having terminal acetylene groups collected from V. sativa, ie, (Z) 9-octadecene-17-ic acid (17-ODNYA) and the corresponding (Z) 9,10
Incubation of -epoxyoctadecane-17-inoic acid (17-EODNYA) resulted in a pseudo-primary loss reaction of oleic acid omega hydroxylation (apparent K values of 60 μM and 50 μM, respectively). The calculated half-life of the enzyme activity was 6 minutes and 8 minutes, respectively, for the saturating concentrations of 17-ODNYA and 17-EODNYA. Interestingly, the fact that these suicide substrates inhibit the omega hydroxylation of oleic acid, its epoxidized and diol derivatives and of linoleic acid to the same extent.

【0038】 植物シトクロームP450タンパク質を精製してその配列を決定するために、P450
アポタンパク質を標識した機構的阻害剤と植物シトクロームP450タンパク質を選
択的に共有結合させる方法は、精製段階において標識タンパク質を追跡する有効
な手段となる。
To purify the plant cytochrome P450 protein and determine its sequence, P450
The method of selectively covalently binding a plant cytochrome P450 protein with a mechanistic inhibitor labeled with an apoprotein is an effective means of tracking the labeled protein in the purification step.

【0039】 末端オレフィンである11-ドデセン酸は、コムギから採取したP450(主に内部 炭素(ω-1)の酸化反応に対して触媒効果を有する)を不活化する働きがある。
Ortiz de Montellano及びその共同研究者らが提案したように、末端オレフィン によるP450の不活化は、二重結合の内部炭素(ω-1)に対する酸化的攻撃を経由
して、ヘム単位を、自由にアルキル化できる遊離末端メチレン残基に変化させる
。これと逆に、植物ω-LAH(独占的に外部位置を攻撃する)は、著しい活性損失
を起こすことなく、11-12エポキシ化物の生成反応に対して触媒として有効に機 能した。また、ラウリン酸のアセチレン誘導体も、コムギから採取した(ω-1)-L
AHに対して強力な不活化剤として作用する。暗黄化したコムギの苗から採取した
ミクロソームを10-ドデシン酸(10-DDYA)とともに培養したところ、ラウリン酸
のヒドロキシル化に対して著しい阻害効果が認められた。当該阻害効果は時間及
び阻害剤の濃度に依存して変化した。これは機構的阻害剤に特徴的な現象である
。(ω-1)-LAHの阻害反応に関する疑似一次反応の動力学的研究を行い、半減期及
び見掛け阻害定数を求めた。その結果、半減期は3分、見掛け阻害定数Kは14 μMであった。末端アセチレン基を有するミクロソーム、即ち11-ドデシン酸(11
-DDYA)をインキュベートすることにより、上記と同様の結果が得られた。
The terminal olefin, 11-dodeceneic acid, has the function of inactivating P450 collected from wheat, which mainly has a catalytic effect on the oxidation reaction of internal carbon (ω-1).
As suggested by Ortiz de Montellano and co-workers, the inactivation of P450 by terminal olefins allows free heme units to be freely converted via oxidative attack on the internal carbon (ω-1) of the double bond. Changes to a free terminal methylene residue that can be alkylated. In contrast, the plant ω-LAH, which exclusively attacks the external position, effectively functioned as a catalyst for the reaction of producing 11-12 epoxides without significant loss of activity. In addition, acetylene derivatives of lauric acid were also collected from wheat (ω-1) -L
Acts as a strong inactivator for AH. When microsomes collected from dark-yellow wheat seedlings were cultured with 10-dodecinic acid (10-DDYA), a marked inhibitory effect on lauric acid hydroxylation was observed. The inhibitory effect varied depending on time and inhibitor concentration. This is a characteristic phenomenon of mechanistic inhibitors. A kinetic study of the pseudo-first-order reaction on the inhibition of (ω-1) -LAH was performed to determine the half-life and apparent inhibition constant. As a result, the half-life was 3 minutes, and the apparent inhibition constant K was 14 μM. Microsomes with terminal acetylene groups, ie, 11-dodecic acid (11
-DDYA) gave the same results as above.

【0040】 さらに、(ω-1)の位置でアセチレン的な機能を示す基質類似体を使用して、
コムギから採取したオレイン酸ヒドロキシラーゼ (ω-1)-OAH(主にω-1の位置 を酸化する)を不可逆的に阻害した。ミクロソームをシス-9- オクタデセン-16-
イン酸(16-ODNYA)とともにインキュベートしたところ、オレイン酸のヒドロキ
シル化反応は阻害されたが、ラウリン酸のヒドロキシル化反応は阻害されなかっ
た。これらの結果から、オレイン酸及びラウリン酸の酸化反応には、少なくとも
2種類の異なるP450酵素が関与している可能性が強い。
Further, using a substrate analog exhibiting an acetylenic function at position (ω-1),
It irreversibly inhibited oleate hydroxylase (ω-1) -OAH (mainly oxidizing the position of ω-1) collected from wheat. Microsomes cis-9-octadecene-16-
Incubation with formic acid (16-ODNYA) inhibited oleic acid hydroxylation but not lauric acid hydroxylation. From these results, it is highly likely that at least two different P450 enzymes are involved in the oxidation reaction of oleic acid and lauric acid.

【0041】 従って、内部アセチレンがP450に対して高度の破壊効果を与え、これにより分
子鎖内酸化に対して触媒作用を示すものと考えられる。不活化の機構に関しては
、まだ充分には解明されていない。しかし、不安定なエポキシ化アセチレンの化
学構造が再配列化を起こすことは、すでに末端アセチレン基からケテンが生成す
る反応機構において推定されており、この反応が関与している可能性は否定でき
ない。
Therefore, it is considered that internal acetylene exerts a high destructive effect on P450, thereby catalyzing intramolecular oxidation. The mechanism of inactivation has not yet been fully elucidated. However, the fact that the chemical structure of the unstable epoxidized acetylene undergoes rearrangement has already been estimated in a reaction mechanism in which ketene is generated from a terminal acetylene group, and the possibility that this reaction is involved cannot be denied.

【0042】 哺乳動物の脂肪酸ヒドロオキシラーゼに関する研究結果と比較して、植物の脂
肪酸ヒドロオキシラーゼの触媒機構及び基質特異性(表1)の解明はまだ充分に
行われていない。今日までに単離され、クローン化に使用されたP450は、脂肪酸
過酸化物の脱水反応に対して触媒効果を有する2種類のP450だけである。酸化ア
レン シンターゼは、ジャスモン酸の前駆体を生成させることにより、種々の生 理段階を制御することにより、植物の開発における酵素として、重要な役割を果
たすことができる。この点に関して、グアユールゴムの粒子(これと同様の反応
に対して明らかに触媒効果を有している)から採取したRPPの生理学的な役割を 理解することにも興味が持たれる。他方、植物表皮の生合成反応において、長鎖
脂肪酸の(オメガ及び分子鎖内)ヒドロキシラーゼが、末端及び内部ヒドロキシ
基を生成させることにより、重要な役割を演じている証拠もある。これらのヒド
ロキシル基は、角皮素モノマーの重合反応にとって必須であると思われる。
Compared with the results of studies on mammalian fatty acid hydroxylases, the catalytic mechanism and substrate specificity of plant fatty acid hydroxylases (Table 1) have not yet been fully elucidated. To date, the only P450s isolated and used for cloning are the two P450s that have a catalytic effect on the dehydration of fatty acid peroxides. Oxidized allene synthase can play an important role as an enzyme in plant development by controlling various stages of production by generating precursors of jasmonic acid. In this regard, it is also of interest to understand the physiological role of RPP taken from guayule gum particles, which have a clear catalytic effect on similar reactions. On the other hand, there is also evidence that the long chain fatty acid (omega and intrachain) hydroxylases play an important role in the biosynthesis of plant epidermis by generating terminal and internal hydroxyl groups. These hydroxyl groups appear to be essential for the polymerization reaction of the keratin monomer.

【0043】 本発明の植物脂肪酸ヒドロキシラーゼに対しては、少なくとも3種類の異なる
役割が予想できる。角皮素及びコルク質の合成、遊離脂肪酸の急速な異化作用(
即ち解毒作用)、及び信号発信分子の合成である。
For the plant fatty acid hydroxylase of the present invention, at least three different roles can be expected. Synthesis of keratinocytes and cork, rapid catabolism of free fatty acids (
Detoxification) and the synthesis of signaling molecules.

【0044】 前記の通り、角皮素及びコルク質の合成反応を変化させることにより、植物脂
肪酸ヒドロキシラーゼの活性を制御できることが期待される。従って、角皮素及
びコルク質の製造条件を修飾することにより、希望する特性(例えば旱魃又は薬
品の浸透に対する抵抗性)を有する植物が得られるものと考えられる。例えば、
我々は無機能変異体(null mutant)又は低次形態の植物が、野性型の植物と比 較して成長が遅いことを思い浮かべることができる。
As described above, it is expected that the activity of plant fatty acid hydroxylase can be controlled by changing the synthesis reaction of keratinocytes and cork. Therefore, it is thought that by modifying the conditions for producing keratinocytes and cork, plants having desired characteristics (for example, resistance to drought or chemical penetration) can be obtained. For example,
We can imagine that a null mutant or a lower-morphic plant grows slower than a wild-type plant.

【0045】 切傷又は他の種類のストレスを与えると、ホスホリパーゼが活性化され、脂肪
酸が急激に遊離され、酸化破裂が進行する(Lowら, 1996)。誘発剤が植物中の ホスホリパーゼを活性化することを示す報告もいくつか存在する(Chandraら, 1
996)。ホスホリパーゼが活性化されると、遊離脂肪酸が放出される。動物にお けるP450脂肪酸ヒドロキシラーゼの役割から類推して、これらの遊離脂肪酸を急
速に異化する作用が一つの役割である可能性がある。最近のデータ(Tijetら, 1
998)は、クロフィブラートに曝露した植物組織の中で、2−3分後にCYP94A1が
強く誘発され、2−3時間後に400回までこの作用が持続することを示している 。クロフィブラートは、動物及び植物の中で、ペルオキシソームの増殖を誘発す
る薬剤である(Palmaら, 1991)。ペルオキシソームの増殖は、酸化破裂と強い 関連性がある。
When a cut or other type of stress is applied, phospholipases are activated, fatty acids are rapidly released, and oxidative rupture proceeds (Low et al., 1996). Several reports have shown that inducers activate phospholipase in plants (Chandra et al., 1).
996). When the phospholipase is activated, free fatty acids are released. By analogy with the role of P450 fatty acid hydroxylases in animals, the role of rapidly catabolizing these free fatty acids may be a role. Recent data (Tijet et al., 1
998) show that CYP94A1 is strongly induced after 2-3 minutes in plant tissue exposed to clofibrate, and that this effect lasts up to 400 times after 2-3 hours. Clofibrate is an agent that induces the proliferation of peroxisomes in animals and plants (Palma et al., 1991). Peroxisome proliferation is strongly associated with oxidative rupture.

【0046】 Schweizerら(1996ab)の研究結果は、オメガヒドロキシ C16:0及びC18:1 脂 肪酸が、抵抗誘発剤であることを示している。アラキドネート カスケードとの 類似性から、他のオメガヒドロキシル化脂肪酸が、ストレス信号の発信に関与し
ている可能性がある。さらに、オメガヒドロキシル化及びオメガ-1ヒドロキシル
化が進行すると、受粉のために昆虫の吸引力を高めるフェロモンのような分子の
生産量が増加する。このことは、多くの昆虫フェロモンがオメガ及び(オメガ-1)
-ヒドロキシ脂肪酸又はアルカン類である(又はこれらから誘導される)という 事実に基づいている(Engelsら[1997])を参照のこと)。
The results of Schweizer et al. (1996ab) indicate that omega hydroxy C16: 0 and C18: 1 fatty acids are resistance inducers. Due to their similarity to the arachidonate cascade, other omega-hydroxylated fatty acids may be involved in the transmission of stress signals. In addition, as omega hydroxylation and omega-1 hydroxylation progress, the production of molecules such as pheromones that enhance insect attraction for pollination increases. This means that many insect pheromones are known as omega and (omega-1)
-Based on the fact that they are (or are derived from) hydroxy fatty acids or alkanes (see Engels et al. [1997]).

【0047】 さらに、不飽和脂肪酸のエポキシ化に関与するP450は、ヒドロキシル化脂肪酸
及びエポキシ化脂肪酸(病原体の成長を阻害することが示されている)を生産(
即ち、信号発信分子を合成)することにより、病気に対する抵抗性にも関与して
いる可能性がある。真菌感染における酸素化脂肪酸の役割を考慮すれば、角皮素
(即ちジヒドロキシ脂肪酸及び9,10,18-トリヒドロキシステアリン酸)から採取
したある種のモノマーが、いくつかの病原性真菌クチナーゼの強力な誘発剤であ
ることを示している報告もあるので、当該報告がこの事実と矛盾することは明ら
かである。Schweizerら(1996ab)の研究結果は、角皮素のモノマー、特にオメ ガヒドロキシ形が、オオムギのErysiphe graminisに対する抵抗性を誘発するこ とを示している。この場合、9,10,18-トリヒドロキシステアリン酸に対して、最
高の効果が発揮される。Pinotら(1993)は、(P450ではなく)9,10-エポキシナ
ーゼを作用させ、次に18の位置をP450(CYP94A1、CYP94A4、CYP94A5及びCYP86A1
がこの反応に対して触媒効果を有する)でヒドロキシル化し、さらにエポキシ化
物ヒドロラーゼによりエポキシ環を開くことにより、この化合物が形成されるこ
とを示した。Bleeら(1993)は、エポキシジェナーゼ及びエポキシダーゼの活性
が極端に強く、そのために、P450が触媒作用を有するオメガヒドロキシル化が律
速因子となることを示した。この遺伝子は恐らくは病原体反応性プロモーターの
制御下にあるが、この遺伝子が過剰発現することにより、抵抗性が高まる可能性
がある。
In addition, P450s involved in the epoxidation of unsaturated fatty acids produce hydroxylated fatty acids and epoxidized fatty acids, which have been shown to inhibit the growth of pathogens (
That is, by synthesizing the signal transmitting molecule), it may be involved in the resistance to the disease. Considering the role of oxygenated fatty acids in fungal infections, certain monomers taken from keratinocytes (ie, dihydroxy fatty acids and 9,10,18-trihydroxystearic acid) are responsible for the potent activity of some pathogenic fungal cutinases. It is clear that some reports have shown that this is a potent inducer and that this report contradicts this fact. The results of Schweizer et al. (1996ab) show that monomers of keratinocytes, especially the omega hydroxy form, induce resistance of barley to Erysiphe graminis. In this case, the best effect is exhibited for 9,10,18-trihydroxystearic acid. Pinot et al. (1993) acted on 9,10-epoxynase (but not P450), and then moved the 18 positions to P450 (CYP94A1, CYP94A4, CYP94A5 and CYP86A1).
Has a catalytic effect on this reaction) and further opening of the epoxy ring by epoxide hydrolase indicated that this compound was formed. Blee et al. (1993) showed that the activity of epoxygenases and epoxidases was extremely strong, so that P450-catalyzed omega hydroxylation was the rate-limiting factor. This gene is probably under the control of a pathogen-responsive promoter, but overexpression of this gene may increase resistance.

【0048】 植物脂肪酸ヒドロキシラーゼの活性を変化させることにより製造した油は、野
性型植物が製造した油と異なる特性を示す可能性がある。このことは、潤滑剤、
抗スリップ剤、可塑剤、コーティング剤、洗剤、及び界面活性剤の製造に有用で
あると考えられる。例えば、炭素数10−14の(カプリン酸、ラウリン酸、又はミ
リスチン酸から誘導された)ヒドロキシル化脂肪酸は、新しい洗剤及び可塑剤の
基礎を提供するものと考えられる。ヒドロキシル化脂肪酸から製造できるプラス
チックは、ポリウレタン及びポリエステルである(Weberら, 1994)。角皮素そ れ自体が、ほぼ完全にオキシ脂肪酸から造られるバイオプラスチックであること
は、注目すべき事実である。
[0048] Oils produced by altering the activity of plant fatty acid hydroxylases may exhibit different properties than oils produced by wild-type plants. This means that the lubricant,
It is believed to be useful in the production of anti-slip agents, plasticizers, coatings, detergents, and surfactants. For example, hydroxylated fatty acids having 10-14 carbon atoms (derived from capric, lauric, or myristic acids) are believed to provide the basis for new detergents and plasticizers. Plastics that can be made from hydroxylated fatty acids are polyurethanes and polyesters (Weber et al., 1994). It is noteworthy that keratinocytes themselves are bioplastics made almost entirely from oxy fatty acids.

【0049】 分子鎖延長反応にはオメガヒドロキシル化が必要であり、網目形成反応には分
子鎖内のヒドロキシル化及びエポキシ化(或いはそのいずれか)が必要である。
ラウロイル-ACPに固有のUmbellularia californiaから採取した、アリール-ACP チオエステラーゼで形質変換することにより、C12脂肪酸を製造するように植物 を設計することができる。この遺伝子で形質変換したArabidopsis thalianaは、
最高25%までのラウレートを造り出した。これらの植物をさらにCYP94A1で形質変
換すれば、大量のオメガヒドロキシラウリン酸を造り出すものと考えられる。同
様に、C14の脂肪酸を造るように設計され、次にCYP94A2で形質変換された植物は
、大量のオメガヒドロキシミリスチン酸を造り出すものと考えられる。今日に至
るまで、ヒドロキシル化脂肪酸の性質及びその工業的使用方法は、まだ充分には
明らかにされていない。このような脂肪酸の商業的用途が無いのは、これらのヒ
ドロキシル化脂肪酸が通常の条件下では植物中に蓄積しないためである。本発明
の植物脂肪酸ヒドロキシラーゼを使用することにより、このような化合物の大量
生産が可能となる。オメガヒドロキシル化脂肪酸の化学合成は困難であり、高価
につく。このことは、オメガヒドロキシル化脂肪酸を植物中で生産することによ
り、経済的に大きなメリットが得られることを意味している。
The molecular chain extension reaction requires omega hydroxylation, and the network formation reaction requires hydroxylation and / or epoxidation within the molecular chain.
Plants can be designed to produce C12 fatty acids by transformation with aryl-ACP thioesterase from Umbellularia california, which is unique to lauroyl-ACP. Arabidopsis thaliana transformed with this gene,
Created up to 25% laurate. Further transformation of these plants with CYP94A1 would produce large amounts of omega hydroxylauric acid. Similarly, plants designed to produce C14 fatty acids and then transformed with CYP94A2 would produce large amounts of omega hydroxymyristate. To date, the properties of hydroxylated fatty acids and their industrial use have not yet been fully elucidated. The lack of commercial use of such fatty acids is because these hydroxylated fatty acids do not accumulate in plants under normal conditions. The use of the plant fatty acid hydroxylase of the present invention enables mass production of such compounds. Chemical synthesis of omega hydroxylated fatty acids is difficult and expensive. This means that producing omega hydroxylated fatty acids in plants can provide significant economic benefits.

【0050】 比較的に高等な植物に関しては、そのω-脂肪酸ヒドロキシラーゼ及び分子鎖 内脂肪酸ヒドロキシラーゼのキャラクタリゼーションが完了しているものもいく
つかある。Helianthus tuberosusの角皮素から採取したミクロソームにおいては
、ラウリン酸のω-2、ω-3及びω-4ヒドロキシル化に対して、互いに密接に関連
した、アミノピリン及びMnCl2で誘発可能なシトクロームP450の一種類又は二種 類以上が触媒として使用される。cDNAを単離し、これら酵素の配列を決定するた
めに、Mn++誘発組織から精製した、P450富化分画に対する抗体を使用した。アミ
ノピリン処理した角皮素から採取したcDNAの発現ライブラリをスクリーニングし
、アミノピリンにより誘発された写しに対応するcDNA(CYP81B1)を同定するこ とができた。CYP81B1を酵母の中で発現させ、その機能を組織的に探索した結果 、この酵素は特に中位鎖飽和脂肪酸、即ちカプリン酸(C10:0)、ラウリン酸(C
12:0)及びミリスチン酸(C14:0)のヒドロキシル化反応に対して触媒効果を有 することが分かった。遺伝子を導入した酵母及び植物ミクロソームでも、同じ代
謝産物、即ちω-1−ω-5モノヒドロキシル化生成物が得られた。これら3種類の
脂肪酸は、同じように高い効率で代謝させることができ、主な攻撃位置は分子鎖
の長さにより異なっていた。ラウリン酸を基質として使用した場合、ターンオー
バーは30.7±1.4/分、見掛けのKm,appは788±400 nMであった。長鎖脂肪酸、芳 香族分子又は除草剤では、代謝反応は検出されなかった。この新しい脂肪酸ヒド
ロキシラーゼは、高等植物に典型的なものであり、すでに他の生きた微生物から
単離されている脂肪酸ヒドロキシラーゼとは異なっていた。
With respect to relatively higher plants, some have completed ω-fatty acid hydroxylase and intrachain fatty acid hydroxylase characterization. In microsomes taken from the cuticle elements of Helianthus tuberosus, omega-2 laurate, against omega-3 and omega-4-hydroxylation, closely related, the aminopyrine and MnCl 2 with inducible a cytochrome P450 each other One or more are used as catalysts. Antibodies against the P450-enriched fraction, purified from Mn ++- induced tissues, were used to isolate cDNA and sequence these enzymes. By screening an expression library of cDNAs collected from aminopyrine-treated keratinocytes, a cDNA (CYP81B1) corresponding to aminopyrine-induced transcripts could be identified. As a result of expressing CYP81B1 in yeast and systematically examining its function, this enzyme was found to be particularly useful for middle-chain saturated fatty acids, namely, capric acid (C10: 0) and lauric acid (C
12: 0) and myristic acid (C14: 0) were found to have a catalytic effect on the hydroxylation reaction. The same metabolite, ie, an ω-1-ω-5 monohydroxylation product, was obtained in the transfected yeast and plant microsomes. These three fatty acids could be metabolized with similarly high efficiency, and the main attack position was different depending on the length of the molecular chain. When lauric acid was used as the substrate, the turnover was 30.7 ± 1.4 / min and the apparent K m, app was 788 ± 400 nM. No metabolic reactions were detected with long-chain fatty acids, aromatic molecules or herbicides. This new fatty acid hydroxylase is typical of higher plants and differs from fatty acid hydroxylases already isolated from other living microorganisms.

【表1】 [Table 1]

【0051】 1974年以来、植物のP450が、膨大な数の物理的、生理学的及び化学的要因によ
り誘発されることを示す報告が、数多く行われてきた。しかし、多くの場合にお
いて、どんな誘発機構により、どんな異性形が誘発されているかについては分か
っていなかった。下記に、3種類の異なるクローン化P450種、CYP73A1、CYP76B1
及びCYP94A1の制御機能について、その誘発機構及び機能的特徴を示す。
Since 1974, there have been numerous reports showing that plant P450 is triggered by a vast number of physical, physiological and chemical factors. However, in many cases, it was not known what isomers were induced by what induction mechanism. Below are three different cloned P450 species, CYP73A1, CYP76B1
The triggering mechanism and the functional characteristics of CYP94A1 and CYP94A1 are shown below.

【0052】 CYP73A1は、桂皮酸4-ヒドキシラーゼであり、最初に一般的なフェニルプロパ ノイド酵素触媒反応で関係した酸化反応を触媒して、リグニン、フラボノイド、
防御分子、抗UV保護剤を生成する。この酵素を、均質になるまでトライトンX114
相分画法により精製し、純粋なタンパク質に対して育成した固有抗体を使用して
クローン化した(Teutschら, 1993)。そのデータは、桂皮酸4-ヒドロキシラー ゼ活性の誘発が、主に遺伝子の活性化に起因していることを示唆している。切傷
処理及びアミノピリン処理を行った後、反応時間及び反応経路に関して実験を行
った。活性誘発変化のタイミング、タンパク質及び写しの状況から、切傷組織及
びアミノピリン処理組織の両方において、C4Hが主にCYP73A1 mRNAの増加により 誘発されることが確認された。しかし、写し後の反応機構も、C4H活性の制御機 能に寄与しているものと考えられる。
CYP73A1 is a cinnamic acid 4-hydroxylase, which first catalyzes the oxidation reactions involved in the common phenylpropanoid enzyme catalysis to produce lignin, flavonoids,
Produces protective molecules, anti-UV protective agents. Add this enzyme to Triton X114 until homogeneous
Purified by phase fractionation and cloned using native antibodies raised against the pure protein (Teutsch et al., 1993). The data suggest that the induction of cinnamic acid 4-hydroxylase activity is mainly due to gene activation. After incision treatment and aminopyrine treatment, experiments were performed on reaction time and reaction route. The timing of activity-induced changes, protein and transcript status confirmed that C4H was mainly induced by increased CYP73A1 mRNA in both cut and aminopyrine treated tissues. However, the post-transcriptional reaction mechanism may also contribute to the control of C4H activity.

【0053】 CYP76B1は、アルコキシクマリンO-デアルキラーゼ(Batardら, 1995)であり 、この物質の真の生理学的機能は、まだ良く知られていない。このタンパク質を
、CYP73A1に使用したのと同じ方法で精製し、ミクロ配列を決定したペプチド(B
atardら, 1998)から誘導したシトクロームP-450プライマーを使用して、その遺
伝子をクローン化した。塊茎組織をスライスし、これらを水の中で熟成した後、
CYP76B1の写しだけ又はこれと種々の薬品が共存する状態で、その定常化濃度を 決定した。その結果、このP450の発現は、機械的なストレスに反応して起こって
いるのではなく、化学処理に強く依存していることが分かった。従って、CYP76B
1は、化学的ストレス及び環境汚染の良いマーカーになり得るものと思われる。
CYP76B1 is an alkoxycoumarin O-dealkylase (Batard et al., 1995), the true physiological function of which is not yet well known. This protein was purified in the same manner as used for CYP73A1 and the microsequenced peptide (B
The gene was cloned using cytochrome P-450 primers derived from atard et al., 1998). After slicing the tuber tissue and aging these in water,
The steady state concentration of CYP76B1 alone or in the presence of various drugs was determined. As a result, it was found that the expression of P450 does not occur in response to mechanical stress but strongly depends on chemical treatment. Therefore, CYP76B
1 seems to be a good marker for chemical stress and environmental pollution.

【0054】 これらのデータから、「植物P450誘発機構」が存在する可能性は極めて高いこ
とが分かる。これまでに、60種類を越えるP450の生理学的活性効果がすでに確認
されており、さらに500-600種類の生理学的活性効果のキャラクタリゼーション が、近い将来において完了する見込みである。これら植物P450の生理学的活性効
果の二次的植物代謝経路は、多技に亘っている。このように、植物P450酵素の誘
発は、その経路において、恐らく他の酵素の誘発と同等であろう。このことは、
防御化合物の合成に関与する酵素全てについて特に言えることであり、これら防
御化合物は、機械的な切傷、感染及びストレスの状態により誘発される。化学誘
発剤による誘発状況は、さらに興味をそそるものであり、非常に思索的でもある
。植物を化学薬品で処理する方法は、植物にとって「痛み」を伴う種類のストレ
スであり、これにより、種々の信号発信鎖の一つから信号を引き出すものであろ
う。他方、動物の体内でP450を誘発する化学薬品の中には、同じ基質上で、同時
に植物P450を誘発するものも存在し、これらの植物P450は、部位選択性を有する
ものさえ存在する。動物、植物及びB.megateriumの体内において、脂肪酸分子鎖
内ヒドロキシラーゼは、フェノバルビタールにより選択的に誘発される。これに
対して、動物及び植物の体内においては、クロフィブラートにより、ω-ヒドロ キシラーゼが選択的に誘発される。進化の過程において、触媒機能とともに調整
機構が温存されていることがあり得ることを、これらのデータは示唆している。
最後に、(生化学的、系統発生的、及び恐らくは構造的な観点から)変種の中に
は、ジャスモン酸及びサリチル酸の主要合成段階を触媒して、それぞれ酸化アレ
ンシンターゼ(Songら, 1993)又は安息香酸2-ヒドロキシラーゼ(Leonら, 1995
)のようなP450を形成するものも存在することを、ここに強調しておきたい。
From these data, it is understood that the possibility that the “plant P450 induction mechanism” exists is extremely high. To date, more than 60 physiologically active effects of P450 have been identified, and further characterization of 500-600 physiologically active effects is expected to be completed in the near future. The secondary plant metabolic pathway of these physiologically active effects of plant P450 is versatile. Thus, induction of plant P450 enzymes is likely to be comparable in the pathway to induction of other enzymes. This means
This is especially true for all enzymes involved in the synthesis of protective compounds, which are induced by mechanical cuts, infections and stress conditions. The situation induced by chemical inducers is even more intriguing and very speculative. The method of treating plants with chemicals is a type of stress that is "painful" for plants, which will derive signals from one of the various signaling chains. On the other hand, some chemicals that induce P450 in the body of an animal also induce plant P450 on the same substrate at the same time, and some of these plant P450s even have site selectivity. In animals, plants and B. megaterium, fatty acid intrachain hydroxylases are selectively induced by phenobarbital. In contrast, in animals and plants, clofibrate selectively induces ω-hydroxylase. These data suggest that during evolution, regulatory mechanisms as well as catalytic function may be preserved.
Finally, some variants (from biochemical, phylogenetic, and possibly structural aspects) catalyze the major synthetic steps of jasmonic acid and salicylic acid, respectively, to oxidize allene synthase (Song et al., 1993) or Benzoic acid 2-hydroxylase (Leon et al., 1995
It should be emphasized here that some of them form P450s.

【0055】 Vicia sativaの苗の中で、クロフィブラートは高効率(20倍の効率)で、ラウ
リン酸及びオレイン酸のオメガヒドロキシル化におけるシトクロームP450の触媒
活性を刺激する。DEHP及び2,4-Dは、同じ物質の中において、ラウリン酸オメガ ヒドロキシラーゼに対して類似の刺激効果を有している。最近、内部ペプチド配
列に基づき、本発明者らは植物脂肪酸オメガヒドロキシラーゼをコード化するcD
NAを単離した。酵母中でこれを発現させた後、これらのオメガヒドキシラーゼ基
質、即ち、種々の鎖長(C10−C18)及び種々の不飽和度(C18:1、C18:2、C18:3 )を有するCYP94A1オメガヒドロキシル化脂肪酸の特異性について、そのキャラ クタリゼーションを行った。クロフィブラート処理Vicia sativaの苗から採取し
たRNAについて、ノーザンブロット分析を行った結果、非常に急速(30分後)且 つ大量のCYP94A1転写体の蓄積が起こることが分かった。このことは、クロフィ ブラート レセプターが信号形質導入に関与していることを示唆している。クロ フィブラートによるCYP94A1の調整機構、及びこの調整機構にPPARが関与してい る可能性について解明するに、CYP94A1のプロモーター配列を単離した。現在、 主要調整剤要素の探索を行っているところである。さらに、Vicia sativa中にお
いて、アシルCoAオキシダーゼの濃度におけるクロフィブラートによるペルオキ シソームの増殖研究を、すでに開始している。
Among the seedlings of Vicia sativa, clofibrate is highly efficient (20 times more efficient) and stimulates the catalytic activity of cytochrome P450 in omega hydroxylation of lauric and oleic acids. DEHP and 2,4-D have a similar stimulating effect on lauric omega hydroxylase in the same substance. Recently, based on an internal peptide sequence, we found that cD encoding plant fatty acid omega hydroxylase
NA was isolated. After expression in yeast, these omega-hydroxylase substrates have different chain lengths (C10-C18) and different degrees of unsaturation (C18: 1, C18: 2, C18: 3). Characterization of the specificity of CYP94A1 omega hydroxylated fatty acids was performed. Northern blot analysis of RNA collected from clofibrate-treated Vicia sativa seedlings revealed that very rapid (30 minutes later) and large accumulation of CYP94A1 transcripts occurred. This suggests that the clofibrate receptor is involved in signal transduction. To elucidate the mechanism by which clofibrate regulates CYP94A1 and the possible involvement of PPAR in this regulatory mechanism, we isolated the promoter sequence of CYP94A1. We are currently searching for major coordinator factors. In addition, studies of peroxisome proliferation with clofibrate at the concentration of acyl-CoA oxidase in Vicia sativa have already begun.

【0056】 さらに、本発明者らは、最近、暗黄化したVicia sativaの苗を植物ホルモンで
あるジャスモン酸メチル(MetJA)で処理することにより、シトクロームP450含 有量が増加することに気づいた。このことは、この植物防御分子が、CYP94A1経 路を経由して作用し得ることを示唆している(Pinotら, 1998)。苗をMetJAの1
mM溶液で48時間処理することにより、ラウリン酸のω-ヒドロキシル化が、比較 対照サンプルと比較して14倍に刺激された(153 pmol/分/mgタンパク質:11 pmo
l/分/mgタンパク質)。この誘発反応は、投与量に依存していた。活性が増大(2
.7倍)したことは、すでに処理3時間後に検出が可能であった。活性は時間の関
数として増加し、24時間後には定常水準に達した。ノーザンブロット法により分
析を行った結果、脂肪酸ω-ヒドロキシラーゼCYP94A1をコード化した写しが、Me
tJAに曝露した1時間後に蓄積し始め、3−6時間後には最高濃度に達すること が明らかになった。これと同じ条件下において、9,10-エポキシステアリン酸の 酵素加水分解を行ったところ、水溶性エポキシ化物のミクロソーム ヒドロキシ ラーゼ活性は、MetJA処理により影響を受けなかった。従って、植物防御分子の 一般的な反応機構においては、ジャスモン酸メチルによる脂肪酸のミクロソーム
ω-ヒドロキシル化の調整機能が主な役割を果しているものと考えられる。
In addition, the present inventors have recently noticed that treatment of dark yellowed Vicia sativa seedlings with the plant hormone methyl jasmonate (MetJA) increases cytochrome P450 content. . This suggests that this plant defense molecule may act via the CYP94A1 pathway (Pinot et al., 1998). Seedlings MetJA 1
Treatment with a mM solution for 48 hours stimulated ω-hydroxylation of lauric acid 14-fold compared to control samples (153 pmol / min / mg protein: 11 pmo
l / min / mg protein). This evoked response was dose dependent. Increased activity (2
.7 times), the detection was already possible 3 hours after the treatment. Activity increased as a function of time, reaching a steady level after 24 hours. Analysis by Northern blot showed that a transcript encoding fatty acid ω-hydroxylase CYP94A1
It began to accumulate 1 hour after exposure to tJA and reached the highest concentration after 3-6 hours. Under the same conditions, enzymatic hydrolysis of 9,10-epoxystearic acid did not affect the microsomal hydroxylase activity of the water-soluble epoxidized product by MetJA treatment. Therefore, in the general reaction mechanism of plant defense molecules, it is considered that the regulation function of fatty acid microsomal ω-hydroxylation by methyl jasmonate plays a major role.

【0057】 過去数年間に亘り、本発明者らは、Vicia sativaの中に存在する少なくとも3
種類の脂肪酸ω-ヒドロキシラーゼのクローン化を行い、そのキャラクタリゼー ションを行ってきた。これらのP450酵素は、種々の鎖長及び種々の不飽和度を有
する脂肪酸の末端炭素に、アルコール基を導入する能力を有している。これらの
新規酵素は、CYP94一族における最初のメンバーである。哺乳動物のω-ヒドロキ
シル化酵素に関して広範囲の研究が行われ(Simpson, 1997)、これらの酵素はC
YP4Aの一族に分類されている。CYP4Aは、アラキドン酸の代謝に関与し、生理学 的に重要な代謝産物を生成することが知られている。これらの物質は、脂肪酸の
異化作用にも関与している(Gibson, 1989)。植物中においては、脂肪酸ω-ヒ ドロキシラーゼは表皮の生合成に関与する(Kolattukudy, 1981)。さらに、最 近、ω-ヒドロキシ脂肪酸は、植物の防御機構において、重要な役割を演じるこ とが報告されている(Schweizer, 1996)。誘発剤処理したサヤインゲンのコル ク形成反応にも関与している可能性がある(Bolwell, 1997)。
[0057] Over the past few years, we have determined that at least 3 cells present in Vicia sativa
We have cloned and characterized various fatty acid ω-hydroxylases. These P450 enzymes have the ability to introduce alcohol groups at the terminal carbons of fatty acids having various chain lengths and various degrees of unsaturation. These new enzymes are the first members of the CYP94 family. Extensive work has been done on mammalian ω-hydroxylating enzymes (Simpson, 1997) and these enzymes have
It is classified in the YP4A clan. CYP4A is known to be involved in the metabolism of arachidonic acid and to produce physiologically important metabolites. These substances are also involved in fatty acid catabolism (Gibson, 1989). In plants, fatty acid ω-hydroxylase is involved in epidermal biosynthesis (Kolattukudy, 1981). Furthermore, ω-hydroxy fatty acids have recently been reported to play an important role in plant defense mechanisms (Schweizer, 1996). It may also be involved in the cork-forming reaction of green beans treated with inducers (Bolwell, 1997).

【0058】 脂肪酸ω-ヒドロキシラーゼの生理学的な役割を特徴付けるために、本発明者 らは、遺伝子導入タバコの系統を使用する方法を開発した。今日に至るまでに、
CYP94一族に属する3種類の新しいクローン(CYP94A4、CYP94A5及びCYP94A6)が
タバコのcDNAライブラリから単離されている。これらP450の活性を生体内で調整
するために、2種類のコード化配列を、T-DNAベクター中へセンス及びアンチセ ンスの方向に組み入れ、タバコの葉の円盤状組織を形質変換した。これらの遺伝
子導入系列への形態学的表現型の発現が期待されるが、表皮の質及び量、並びに
その病原体に対する抵抗性も同時に影響を受ける可能性がある。
To characterize the physiological role of fatty acid ω-hydroxylase, we have developed a method that uses transgenic tobacco lines. To this day,
Three new clones belonging to the CYP94 family (CYP94A4, CYP94A5 and CYP94A6) have been isolated from tobacco cDNA libraries. To modulate the activity of these P450s in vivo, the two coding sequences were incorporated into a T-DNA vector in the sense and antisense orientation to transform tobacco leaf discoid tissue. Although expression of a morphological phenotype in these transgenic lines is expected, epidermal quality and quantity, as well as its resistance to pathogens, may be affected at the same time.

【0059】 脂質低下薬剤であるクロフィブラート及び除草剤である2,4-Dなどのアリール フェノキシ化合物は、脂肪酸ヒドロキシラーゼ活性及びペルオキシソームの誘発
物質として知られる化学品である。植物においては、長鎖脂肪酸オメガヒドロキ
シラーゼは、植物を外部環境から保護する表皮の合成反応において、非常に重要
な役割を演じるものと信じられている。植物から採取した最初のクローン化P450
依存脂肪酸オメガヒドロキシラーゼであるCYP94A1は、P450アポタンパク質を放 射性同位元素で標識化した反応機構的阻害剤を使用することにより単離された。
S.cerevisiae中において、この新規P450を機能的に発現させることにより、CYP9
4A1で飽和(C10−C16)及び不飽和(C18:1、C18:2及びC18:3)脂肪酸のメチル末
端基が主に酸化されることが分かった。この植物性酵素は、動物性オメガヒドロ
キシラーゼと同様に、クロフィブラート処理により強く誘発された。CYP94A1の 急速な蓄積により、Vicia sativaの苗をクロフィブラートに曝露した後20分未満
の間に、その写しが検出された。CYP94A1が急速に誘発されることにより、修理 及び防御に必要な角皮素モノマーに脂肪酸(FA)が有効に形質変換された。植物
防御機構の天然誘発剤としてヒドロキシル化脂肪酸に考えられる役割が、天然に
存在する植物が化学的ストレス又は病原体ストレスに対する防御化合物に関して
新らしい調整経路を研究する上において、これまで予期しなかった展望を開くこ
とになった。
Aryl phenoxy compounds, such as the lipid-lowering drug clofibrate and the herbicide 2,4-D, are chemicals known as inducers of fatty acid hydroxylase activity and peroxisomes. In plants, long-chain fatty acid omega hydroxylase is believed to play a very important role in the epidermis synthesis that protects plants from the external environment. First cloned P450 from plant
The dependent fatty acid omega hydroxylase, CYP94A1, was isolated by using a mechanistic inhibitor of P450 apoprotein labeled with a radioisotope.
By functionally expressing this novel P450 in S. cerevisiae, CYP9
It was found that the methyl end groups of saturated (C10-C16) and unsaturated (C18: 1, C18: 2 and C18: 3) fatty acids were predominantly oxidized at 4A1. This plant enzyme, like animal omega hydroxylase, was strongly induced by clofibrate treatment. The rapid accumulation of CYP94A1 detected its transcript less than 20 minutes after exposing Vicia sativa seedlings to clofibrate. The rapid induction of CYP94A1 effectively transformed fatty acids (FA) into the keratinocytes required for repair and protection. The possible role of hydroxylated fatty acids as a natural inducer of the plant defense mechanism has hitherto been unexpected prospects for naturally occurring plants to study new regulatory pathways for protective compounds against chemical or pathogen stress Was to open.

【0060】 本明細書に引用した本、記事及び特許に関しては、参考のために、本明細書中
に全てこれらを完全な形で詳述した。
With respect to the books, articles and patents cited herein, all of them have been set forth in their entirety for reference.

【0061】 下記の例は、本発明を説明するために記述するものであり、これらの例により
、本発明の実施が何らかの制限又は制約を受けるものではあり得ない。
The following examples are provided to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the practice of the present invention in any way.

【0062】 (例I−クローンA [CYP94A1]) 飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸(FA)オメガヒドロキシラーゼ即ちミクロソーム
シトクロームP450依存ヒドロキシラーゼは、カプリン酸 (C10:0)、ラウリン酸
(C12:0)、ミリスチン酸 (C14:0)、パルミチン酸 (C16:0)、オレイン酸 (C18:1) 、リノール酸(C18:2及びその鏡像体 [9E,12Z];[9Z,12E])並びにリノレン酸 (C
18:3)をこれらに対応するオメガヒドロキシ酸にそれぞれ形質変換する反応を触 媒し、クローンAは、当該オメガヒドロキシラーゼをコード化する働きを有して
いる。さらに、2種類の硫黄含有ラウリン酸類似体、即ち10-メチルスルフィニ ル デカン酸(10S-LAU)及び(8-プロピルスルフィニル オクタン酸(8S-LAU) は、活発にこれらに対応する10- 及び8-スルフォキシドにそれぞれ変換される(
図3)。
Example I-Clone A [CYP94A1] Saturated and unsaturated fatty acid (FA) omega hydroxylases, ie microsomal cytochrome P450 dependent hydroxylases, are capric acid (C10: 0), lauric acid
(C12: 0), myristic acid (C14: 0), palmitic acid (C16: 0), oleic acid (C18: 1), linoleic acid (C18: 2 and its enantiomers [9E, 12Z]; [9Z, 12E ]) And linolenic acid (C
18: 3) are catalyzed by reactions for transforming them into the corresponding omega hydroxy acids, respectively, and clone A has a function of encoding the omega hydroxylase. In addition, two sulfur-containing lauric acid analogs, 10-methylsulfinyldecanoic acid (10S-LAU) and (8-propylsulfinyloctanoic acid (8S-LAU), actively correspond to their 10- and Respectively converted to 8-sulfoxide (
(Fig. 3).

【0063】 前にもV.sativaから採取したミクロソームをインキュベートする場合について
示したように、炭素位置8、9及び10に二重結合又は三重結合を有する一連の不
飽和ラウリン酸類似体は、オメガヒドロキシル化される可能性がある。さらに、
末端にエチレン基を有するラウリン酸類似体である11-ドデセン酸も、CYP94A1(
クローンA)により11-エポキシラウリン酸に変換される可能性がある(Weissba
rtら, 1992; Pinotら, 1992, 1993; Helvigら, 1997)。
As previously indicated for incubating microsomes from V. sativa, a series of unsaturated lauric acid analogs having double or triple bonds at carbon positions 8, 9 and 10 were identified as omega May be hydroxylated. further,
11-Dodecenoic acid, a lauric acid analog with an ethylene group at the end, is also
Clone A) may be converted to 11-epoxylauric acid (Weissba
rt et al., 1992; Pinot et al., 1992, 1993; Helvig et al., 1997).

【0064】 (CYP94A1[クローンA]の単離) P450アポタンパク質を放射能標識(1-14C)した11-ドデシン酸(11-DDYA)(S
alaunら, 1988; Helvigら, 1997)でアルキル化することにより、クロフィブラ ート処理V.sativaミクロソームから採取したラウリン酸オメガヒドロキシラーゼ
固有のペプチド配列(Salaunら, 1986)を、新しく開発された方法により決定し
た。先ず連続SDS-PAGE分析を行い、次に「ゲル内」V8タンパク質分解にかけるこ
とにより、化学標識タンパク質(約53 kDa)を単離した。この方法で得られたペ
プチドをナイロン膜(IMMOBILON(登録商標))に移し、エドマン分解法により 配列決定を行った。4種類のペプチドに関して、それらの配列を決定した。その
中の2種類だけが、P450への類似性を示した。後になって、これら2種類のペプ
チドは、クローンAの推定アミノ酸配列(SEQ ID NO:4)の中に見いだされた。
[0064] (CYP94A1 [Clone A] Isolation) radiolabeled P450 apoproteins (1-14 C) and 11-dodecyne acid (11-DDYA) (S
alaun et al., 1988; Helvig et al., 1997), and a newly developed method for lauric omega hydroxylase-specific peptide sequences from clofibrate-treated V. sativa microsomes (Salaun et al., 1986). Determined by Chemically labeled proteins (approximately 53 kDa) were isolated by first performing a continuous SDS-PAGE analysis and then subjecting to "in gel" V8 proteolysis. The peptide obtained by this method was transferred to a nylon membrane (IMMOBILON (registered trademark)) and sequenced by the Edman degradation method. The sequences of the four peptides were determined. Only two of them showed similarity to P450. Later, these two peptides were found in the deduced amino acid sequence of clone A (SEQ ID NO: 4).

【0065】 第一のペプチドは、全てのミクロソームP450の中に見いだされる膜アンカーに
典型的な、18−20個のアミノ酸疎水性ドメインを含んでいた。当該クローンを単
離した後、このペプチドが、当該酵素のN-末端アミノ酸配列、即ち、 MFQFLLEVLLPYLLPLLLYILPF ペプチド ミクロ配列 MFQFHLEVLLPYLLPLLLLILPT クローンAの配列(SEQ ID NO:4の残基1−23)から
推定されるペプチドに対応することが確認された。
The first peptide contained an 18-20 amino acid hydrophobic domain typical of the membrane anchor found in all microsomal P450s. After isolation of the clone, the peptide is the peptide deduced from the N-terminal amino acid sequence of the enzyme, ie, MFQFLLEVLLPYLLPLLLYILPF peptide microsequence It was confirmed to correspond to.

【0066】 第二のペプチドは、配列 LMNLYPPVPMMNAKEVVVXVLLXQ を有していた。コンピュータで、既知のシトクロー ムP450酵素全てに対して当該ペプチドを検索した結果、ドメインの始めの部分(
CYP4一族は哺乳動物の脂肪酸オメガヒドロキシラーゼ、即ちペプチド p3、ネズ ミCYP4A1、ネズミCYP4B1及びネズミCYP4A3を含有し、この一族に属するいくつか
のP450におけるC-末端基から約130個の残基)に類似性が存在することが分かっ た。クローン化し、配列決定を行った後、最初の10個のアミノ酸の中で、太字で
示した8個だけが、CYP94A1(SEQ ID NO:4、残基370−394;SMRLYPPVPMDSKEAVND
DVLPDGW)の対応ドメインの中で見いだされた。このことは、ペプチドが他のタ ンパク質で汚染されていることを暗示している。428個のシトクロームP450の配 列を調べた結果、2個のメチオンが連続して存在することは決して無いことが分
かった。下記のPCRプライマー配列(SEQ ID NO: 4及び3にそれぞれ含まれるペ
プチド及び核酸の配列)を推定した。
[0066] The second peptide had the sequence LMNLYPPVPMMNAKEVVVXVLLXQ. Computer search of the peptide for all known cytochrome P450 enzymes resulted in the beginning of the domain (
The CYP4 family contains mammalian fatty acid omega hydroxylases, ie, peptide p3, murine CYP4A1, murine CYP4B1, and murine CYP4A3, and about 130 residues from the C-terminal group in some P450s belonging to this family). Similarity was found to exist. After cloning and sequencing, of the first 10 amino acids, only 8 shown in bold were CYP94A1 (SEQ ID NO: 4, residues 370-394; SMRLYPPVPMDSKEAVND
DVLPDGW) in the corresponding domain. This implies that the peptide is contaminated with other proteins. Examination of the sequence of 428 cytochrome P450s showed that two methiones were never present consecutively. The following PCR primer sequences (peptide and nucleic acid sequences contained in SEQ ID NOs: 4 and 3, respectively) were estimated.

【化1】 Embedded image

【0067】 V.sativaの苗をRT-PCRによりクロフィブラート処理し、これから採取した全て
のRNA上に661 bpのプローブを造るために、このプライマーをオリゴ(dT)プラ イマーとともに使用した。この場合の条件は下記の通りであった。即ち、93℃で
5分間変成し、93℃−1分間の変成サイクルを30回繰返し、48℃で2分間ハイブ
リッド化し、72℃で3分間延伸し、72℃で10分間延伸することにより反応を停止
させた。
[0067] V. sativa seedlings were clofibrate-treated by RT-PCR, and this primer was used with an oligo (dT) primer to generate a 661 bp probe on all RNA collected therefrom. The conditions in this case were as follows. That is, denaturation at 93 ° C. for 5 minutes, a denaturation cycle of 93 ° C. for 1 minute was repeated 30 times, hybridization at 48 ° C. for 2 minutes, stretching at 72 ° C. for 3 minutes, and stretching at 72 ° C. for 10 minutes to carry out the reaction. Stopped.

【0068】 48時間クロフィブラート処理したV.sativaの苗からポリ(A)RNAを採取し、メー
カー(Stratagene社)の指示に従ってこれからλZAP cDNAライブラリを調製し、
650 bpのプローブを使用して当該ライブラリの厳密なスクリーニングを行った。
(α-32dCTP)を使用して当該プローブをランダムに標識し、5 x SSC、0.5% SDC
、5 x デンハルト溶液、100 μg/mlのサケ精液DNA、2-mM EDTA、及びpH 6.0の50
-mM リン酸ナトリウム中において、65℃で24時間かけてハイブリッド化した。ハ
イブリッド化の後、当該汚れを2 x SSC、0.1% SDSにより常温で15分間の洗浄を 2回繰返し、さらに0.2 x SSC、0.1% SDSにより、55℃で30分間の洗浄を2回繰 返した。一つのクローン(1862 bp)VAGHI11を単離し、その配列を決定した。当
該クローンは、新しいシトクロームP450、CYP94A1をコード化することが見いだ された(図1)。
Poly (A) RNA was collected from a 48-hour clofibrate-treated V. sativa seedling and a λZAP cDNA library was prepared therefrom according to the manufacturer's instructions (Stratagene).
The library was screened rigorously using a 650 bp probe.
(Α- 32 dCTP) to label the probe randomly, 5 x SSC, 0.5% SDC
, 5 x Denhardt's solution, 100 μg / ml salmon semen DNA, 2-mM EDTA, and 50 at pH 6.0.
Hybridization was performed in -mM sodium phosphate at 65 ° C for 24 hours. After hybridization, the soil was washed twice with 2 × SSC and 0.1% SDS at room temperature for 15 minutes, and twice with 0.2 × SSC and 0.1% SDS at 55 ° C. for 30 minutes. . One clone (1862 bp) VAGHI11 was isolated and sequenced. The clone was found to encode a new cytochrome P450, CYP94A1 (FIG. 1).

【0069】 (酵母における異種発現) Saccharomyces cerevisiaeゲノムの完全配列決定を行った結果、この酵母には
、P450が4種類しか無く、そのいずれもが、脂肪酸のヒドロキシル化反応に対し
て触媒効果の無いものばかりであることが分かった。さらに、この酵母は、内因
性P450の発現が最少限である(即ち、P450が分光分析により検出されない)よう
な状態で成長させることができる。遺伝子設計した酵母の中でCYP94A1(クロー ンA)の機能を発現させることにより、その触媒活性を評価した。Urbanら(199
0)が開発したシステムを使用して、異種起源P450酵素をSaccharomyces cerevis
iae中で発現させた。これら全ての方法(例えば、P450 cDNA、pYeDP60シャトル
ベクターの準クローン化、酵母の形質変換、及びクローン化P450遺伝子の発現を
可能にする成長条件)に関しては、Pomponら(1996)が述べている。クローンA
のコード化配列(SEQ ID NO:3)は、下記のように、BamH1及びEcoR1制限サイト
を使用してPCRを発現ベクターpYeDP60の中へクローン化したものである。 センス プライマー
(Heterologous Expression in Yeast) As a result of performing complete sequencing of the Saccharomyces cerevisiae genome, this yeast has only four types of P450s, none of which has a catalytic effect on the hydroxylation reaction of fatty acids. It turned out to be just things. In addition, the yeast can be grown with minimal expression of endogenous P450 (ie, no P450 is detected by spectroscopy). By expressing the function of CYP94A1 (clone A) in a genetically designed yeast, its catalytic activity was evaluated. Urban et al. (199
0) using a system developed by Saccharomyces cerevis
expressed in iae. All of these methods (eg, P450 cDNA, pYeDP60 shuttle
Pompon et al. (1996) discuss the sub-cloning of vectors, transformation of yeast, and growth conditions that allow expression of cloned P450 genes. Clone A
(SEQ ID NO: 3) was obtained by cloning PCR into the expression vector pYeDP60 using BamH1 and EcoR1 restriction sites as described below. Sense primer

【化2】 アンチセンス プライマーEmbedded image Antisense primer

【化3】 Embedded image

【0070】 メーカーの指示に従って、Stratagene Pfuポリメラーゼを使用し、ポリメラー
ゼにより発生するエラーを避けるために、増幅配列の検証を行った。Schiestl及
びGietz(1989)の方法により、発現ベクターで酵母菌株WAT1(Urbanら, 1990)
を形質変換した。
The amplification sequence was verified using Stratagene Pfu polymerase according to the manufacturer's instructions to avoid errors caused by the polymerase. Yeast strain WAT1 (Urban et al., 1990) was used in an expression vector by the method of Schiestl and Gietz (1989).
Was transformed.

【0071】 (CYP94A1[クローンA]のキャラクタリゼーション) ミクロソームの調製:Pomponら(1996)の方法に従い、pYeDP60中でCYP94A1(
クローンA)で形質変換した酵母菌株WAT11を成長させ、CPY94A1を誘発させた。
培養は、単離コロニーからカリチャーを単離して開始させた。成長後に、細胞を
4℃で7500g×10分間遠心分離した。ペレットをTEK(2ml TEK/g細胞)で洗浄し、
4℃で7500g×10分間遠心分離した。当該ペレットを1 mlのTES中に再度懸濁させ
、液体表面の高さまでガラスビーズを添加した。低温室の中で、直径0.5 mmのガ
ラスビーズを入れたプラスチック製の円錐形30-mlファルコン管を使用し、手で 5分間良く振って細胞を破壊した。90%以上の細胞が溶解した。このホモジェネ ートと、ガラスビーズを5 mlのTESで2回洗浄した洗浄液とを一緒にして、4℃で
7500g×10分間遠心分離した。さらに、得られた上澄液を4℃で、100,000g×45分
間遠心分離した。目の粗い陶器製のホモジナイザーを使用し、得られたペレット
を2 mlのTEG中に再懸濁させ、下記のミクロソーム設計分画を得た。ミクロソー ムは、-20℃で数週間保存しても、活性を失うことは無かった。pYeDP60表現ベク
ターだけで形質変換したWAT11細胞を、これと同じ操作にかけて比較対照とした 。 TEK: トリス-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM; KCl 100 mM TES: トリス-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM; ソルビトール 600 mM TEG: トリス-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM; グリセリン 20%
Characterization of CYP94A1 [clone A] Preparation of microsomes: CYP94A1 (plone) in pYeDP60 according to the method of Pompon et al. (1996).
A yeast strain WAT11 transformed with clone A) was grown and CPY94A1 was induced.
The culture was started by isolating the cultivation from the isolated colony. After growth, cells
Centrifugation was performed at 4500C at 7500g for 10 minutes. Wash the pellet with TEK (2ml TEK / g cells)
Centrifugation was performed at 4 ° C at 7,500 g for 10 minutes. The pellet was resuspended in 1 ml of TES and glass beads were added to the level of the liquid surface. In a cold room, cells were broken by hand shaking well for 5 minutes using a plastic conical 30-ml Falcon tube containing 0.5 mm diameter glass beads. More than 90% of the cells were lysed. This homogenate is combined with a washing solution in which glass beads are washed twice with 5 ml of TES, and mixed at 4 ° C.
Centrifugation was performed at 7,500 g × 10 minutes. Further, the obtained supernatant was centrifuged at 4 ° C. and 100,000 g × 45 minutes. The resulting pellet was resuspended in 2 ml of TEG using a coarse-grained ceramic homogenizer to obtain the following microsome design fractions. Microsomes did not lose activity when stored at -20 ° C for several weeks. WAT11 cells transformed only with the pYeDP60 expression vector were subjected to the same procedure as a control. TEK: Tris-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM; KCl 100 mM TES: Tris-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM; Sorbitol 600 mM TEG: Tris-HCl 50 mM, pH 7.5; EDTA 1 mM ; Glycerin 20%

【0072】 P450量の測定: ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の
方法で91/cm/mMの吸光係数を使用してP450量を測定した(図2)。
Measurement of P450 content: The microsomes were diluted 5-fold with TEG and the P450 content was measured by the method of Omura and Sato (1964) using an extinction coefficient of 91 / cm / mM (FIG. 2).

【0073】 活性の測定: 前述の方法(Weissbartら, 1992; Pinotら, 1992, 1993; Bouche
rら, 1996)に従い、培養中における放射能標識基質含有形質変換酵母ミクロソ ームの代謝産物生成速度を測定し、これから酵素活性を求めた。最終体積0.2 ml
の標準液の中には、ミクロソームタンパク質0.19−0.43 mg、リン酸塩緩衝液(p
H: 7.4)20 mM、及び放射能標識基質100 μMが含まれていた。オメガヒドロキシ
ラーゼの活性は、0.6-mM NADPH+再生システム及び375-μM β-メルカプトメタ ノールの存在下でこれを測定した。放射能標識基質を含むエタノール溶液をアル
ゴン気流中で蒸発させ、その後で、これに培養に必要な他の分画を添加した。27
℃でNADPHを添加して反応を開始させ、10分間培養した後で、0.2-mlのアセトニ トリル−酢酸(99.8/0.2 v/v)を添加して反応を停止させた。2 x 600-μlのジ エチルエーテルで抽出を行った後、有機相をシリカの薄層プレート上に滴加し、
ジエチルエーテル−軽油(沸点: 40−60℃)−ギ酸混合物(C16基質に対しては7
0/30/1 v/v/v、C18基質に対しては50/50/1 v/v/v)の中で展開させた。プレート
をベルトホールド薄層スキャナーで走査した。正確な速度測定を行うために、放
射性スポットを計数ビンの中へ掻き落とし、液体シンチレーション法により生成
物を定量した。この実験においては、全反応生成物の同定はGC/MS分光分析法に より行った。種々の脂肪酸基質を含むCYP94A1(クローンA)の活性を、表2に 示す。
Measurement of activity: The method described above (Weissbart et al., 1992; Pinot et al., 1992, 1993; Bouche
According to r et al., 1996), the metabolite production rate of the transformed yeast microsome containing the radiolabeled substrate during the culture was measured, and the enzyme activity was determined from this. Final volume 0.2 ml
Among the standard solutions, 0.19-0.43 mg of microsomal protein, phosphate buffer (p
H: 7.4) contained 20 mM and 100 μM of radiolabeled substrate. Omega hydroxylase activity was measured in the presence of a 0.6-mM NADPH + regeneration system and 375-μM β-mercaptomethanol. The ethanol solution containing the radiolabeled substrate was evaporated in a stream of argon, after which other fractions required for the culture were added. 27
The reaction was started by adding NADPH at ° C., and after culturing for 10 minutes, the reaction was stopped by adding 0.2-ml of acetonitrile-acetic acid (99.8 / 0.2 v / v). After extraction with 2 x 600-μl of diethyl ether, the organic phase is added dropwise onto a thin layer of silica plate,
Diethyl ether-light oil (boiling point: 40-60 ° C) -formic acid mixture (7 for C16 substrate)
0/30/1 v / v / v, 50/50/1 v / v / v for C18 substrate). The plate was scanned with a belt hold thin layer scanner. For accurate kinetic measurements, the radioactive spot was scraped into a counting bottle and the product was quantified by the liquid scintillation method. In this experiment, all reaction products were identified by GC / MS spectroscopy. Table 2 shows the activity of CYP94A1 (clone A) containing various fatty acid substrates.

【表2】 [Table 2]

【0074】 図4(カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸及びパルミチン酸)、図5(オ
レイン酸、リノール酸及びリノレン酸)、並びに図6(C18:2-9E,12Z酸; C18:2-
9Z,12E酸; 8S-LAU酸及び10S-LAU酸)に、TLCラジオクロマトグラムを示した。各
基質に対して、クロマトグラムを2つずつ(NADPHが存在する〔A:ヒドロキシ ラーゼが活性化されている〕場合と存在しない〔ヒドロキシラーゼが活性化され
ていない〕場合を)示した。
FIG. 4 (capric acid, lauric acid, myristic acid and palmitic acid), FIG. 5 (oleic acid, linoleic acid and linolenic acid), and FIG. 6 (C18: 2-9E, 12Z acid; C18: 2-
9Z, 12E acid; 8S-LAU acid and 10S-LAU acid). For each substrate, two chromatograms are shown (in the case where NADPH is present [A: hydroxylase is activated] and when it is not present [hydroxylase is not activated]).

【0075】 (例II−クローンB [CYP94A2]) クローンBはω-MAH(オメガミリスチン酸ヒドロキシラーゼ)、即ちミクロソ
ーム シトクロームP-450依存ヒドロキシラーゼをコード化する。当該ヒドロキシ
ラーゼは、ミリスチン酸(C14:0)を形質変換して14-ヒドロキシテトラデカン酸
を生成する(即ち、末端メチル基がヒドロキシル化される)反応を触媒する。ラ
ウリン酸(C12:0)及びパルミチン酸(C16:0)を低レベルで形質変換して、対応
するオメガヒドロキシ脂肪酸を生成する反応も観察された。
Example II Clone B [CYP94A2] Clone B encodes ω-MAH (omega myristate hydroxylase), a microsomal cytochrome P-450 dependent hydroxylase. The hydroxylase catalyzes a reaction that transforms myristic acid (C14: 0) to produce 14-hydroxytetradecanoic acid (ie, the terminal methyl group is hydroxylated). Low levels of transformation of lauric acid (C12: 0) and palmitic acid (C16: 0) to produce the corresponding omega hydroxy fatty acids were also observed.

【0076】 (VAGH811の単離) クロフィブラート処理したVicia sativaの苗から調製したλZAP cDNAライブラ
リを、下記のようにしてクローンAでスクリーニングすることにより、当該クロ
ーンが得られた。V.sativaの苗を48時間クロフィブラートで処理し、これからポ
リ(A)RNAを採取し、このポリ(A)RNAから、メーカー(Stratagene社)の指示に従
ってλZP cDNAライブラリを調製し、当該ライブラリを低厳密度でスクリーニン グした。クローンAを単離する間にRT-PCR法により661 bp DNAフラグメントを造
り、これを使用してスクリーニングを行った。また、スクリーニングは、図1に
おける1201の位置から開始した。当該フラグメントは、ランダムプライミングに
より32Pで放射能標識した。ハイブリッド化は、55℃で一晩、5 x SSC、0.5% SDS
、5 x デンハルト溶液、100 μg/mlのサケの精液 DNA、2 mMのEDTA、及び100 mM
のリン酸ナトリウム中、pH 6.0で行った。ハイブリッド化を行った後、汚れを2
x SSC、0.1% SDSにより室温で15分間ずつ2回洗浄し、さらに、0.2 x SSC、0.1%
SDSにより、45℃で30分ずつ2回洗浄した。単離したクローンの一つ(1437 bp )であるVAGH811の配列を決定し、このクローンが新しいシトクロームP450をコ ード化することを見いだした(図7)。このクローンの5'端は不完全であった。
しかし、この不完全クローンの配列を使用して、クロフィブラートで96時間処理
したVicia sativaの苗からVAG811の配列をコード化し、ポリ(A)RNAを含む5'-RAC
Eのプライマーを合成した。このクローンを、以後クローンBと呼称する(図7 )。
(Isolation of VAGH811) The λZAP cDNA library prepared from clofibrate-treated Vicia sativa seedlings was screened with clone A as described below to obtain the clone. V. sativa seedlings were treated with clofibrate for 48 hours, poly (A) RNA was collected therefrom, and a λZP cDNA library was prepared from the poly (A) RNA according to the manufacturer's instructions (Stratagene). Screened with low rigor. During the isolation of clone A, a 661 bp DNA fragment was prepared by the RT-PCR method and used for screening. The screening was started from the position 1201 in FIG. The fragment was radiolabeled with 32 P by random priming. Hybridization overnight at 55 ° C, 5 x SSC, 0.5% SDS
, 5x Denhardt's solution, 100 μg / ml salmon semen DNA, 2 mM EDTA, and 100 mM
In sodium phosphate at pH 6.0. After hybridizing, remove dirt 2
xSSC, 0.1% SDS, wash twice at room temperature for 15 minutes each, further 0.2 x SSC, 0.1%
The plate was washed twice with SDS at 45 ° C. for 30 minutes each. One of the isolated clones (1437 bp), VAGH811, was sequenced and found to encode a new cytochrome P450 (FIG. 7). The 5 'end of this clone was incomplete.
However, the sequence of this incomplete clone was used to encode the sequence of VAG811 from Vicia sativa seedlings treated with clofibrate for 96 hours, containing 5'-RAC containing poly (A) RNA.
E primers were synthesized. This clone is hereinafter referred to as clone B (FIG. 7).

【0077】 (酵母中における異種起源発現) CYP94A2(クローンB)の触媒活性を、先にクローンAに関して述べた方法に より、遺伝子設計した酵母中で機能を発現させて評価した。CYP94A2(クローン B、SEQ ID NO:5)のコード化配列を、SmaI及びSacI制限サイトを使用して、下
記の通り発現ベクター pYeDP60中へPCRクローン化した(SEQ ID NO:6に含まれ るペプチド配列)。 センス プライマー:
(Heterologous Expression in Yeast) The catalytic activity of CYP94A2 (clone B) was evaluated by expressing its function in genetically designed yeast by the method described above for clone A. The coding sequence of CYP94A2 (clone B, SEQ ID NO: 5) was PCR cloned into the expression vector pYeDP60 using the SmaI and SacI restriction sites (peptide contained in SEQ ID NO: 6) as described below. Array). Sense primer:

【化4】 アンチセンス プライマー:Embedded image Antisense primer:

【化5】 Embedded image

【0078】 メーカーの指示に従って、Boehringer HiFi(登録商標)ポリメラーゼを使用 した。ポリメラーゼにより発生するエラーを避けるために、増幅配列についてこ
れを検証した。酵母菌株WAT11(Urbanら, 1990)を、Schiestl及びGietz(1989 )の方法に従って形質変換した。
The Boehringer HiFi® polymerase was used according to the manufacturer's instructions. This was verified on the amplified sequences to avoid errors caused by the polymerase. Yeast strain WAT11 (Urban et al., 1990) was transformed according to the method of Schiestl and Gietz (1989).

【0079】 (CYP94A2[クローンB]のキャラクタリゼーション) ミクロソームの調製:pYeDP60発現ベクターにCYP94A2(クローンB)を組み込
み、当該pYeDP60発現ベクターで酵母菌株WAT11を形質変換し、クローンAに関し
て述べた方法に従い、当該酵母菌株WAT11を育成してミクロソームを誘発させた 。
(Characterization of CYP94A2 [clone B]) Preparation of microsomes: CYP94A2 (clone B) was incorporated into a pYeDP60 expression vector, yeast strain WAT11 was transformed with the pYeDP60 expression vector, and the method described for clone A was followed. The yeast strain WAT11 was grown to induce microsomes.

【0080】 P450の評価:ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の方
法により、91/cm/mMの吸光係数を使用してP450量を測定した(図8)。
Evaluation of P450: Microsomes were diluted 5-fold with TEG and the amount of P450 was measured by the method of Omura and Sato (1964) using an extinction coefficient of 91 / cm / mM (FIG. 8).

【0081】 活性の測定:酵素活性を、クローンBに関して前述した方法により測定した。
これらの実験で同定した全反応生成物は植物ミクロソームを使用して同定した。
同定には、真正化合物を比較対照とする再クロマトグラフ法、及びGC/MS法を使 用した。表3に、種々の脂肪酸を基質として使用したω-MAHの活性を示す。
Activity measurement: Enzyme activity was measured by the method described above for clone B.
All reaction products identified in these experiments were identified using plant microsomes.
For the identification, a rechromatography method using a genuine compound as a control and a GC / MS method were used. Table 3 shows the activity of ω-MAH using various fatty acids as substrates.

【表3】 [Table 3]

【0082】 実際のTLCラジオクロマトグラムを、図9(カプリン酸)、図10(ラウリン酸 )、図11(ミリスチン酸)、図12(パルミチン酸)、図13(ステアリン酸)、及
び図14(オレイン酸)に示す。各基質に対して、2つのクロマトグラムを示した
。一つはNADPHを含む(A:ヒドロキシラーゼは活性を有する)場合、他の一つ はNADPHを含まない(B:ヒドロキシラーゼは活性を有しない)場合である。
The actual TLC radiochromatograms are shown in FIG. 9 (capric acid), FIG. 10 (lauric acid), FIG. 11 (myristic acid), FIG. 12 (palmitic acid), FIG. 13 (stearic acid), and FIG. Oleic acid). Two chromatograms are shown for each substrate. One case includes NADPH (A: hydroxylase has activity), and the other case does not include NADPH (B: hydroxylase has no activity).

【0083】 (動力学的変数及び比活性) CYP94A2(クローンB)について、別々の実験で、ミリスチン酸に対する見掛 けのKm値及びVmax値を測定した。これらの値は、それぞれ3.8 μM及び80-モル 1
4-ヒドロキシミリスチン酸/分/モル-ω-MAHであった。
(Kinetic Variables and Specific Activity) For CYP94A2 (clone B), apparent Km and Vmax values for myristic acid were measured in separate experiments. These values are 3.8 μM and 80-mol 1
It was 4-hydroxymyristic acid / min / mol-ω-MAH.

【0084】 (例III−クローンC[CYP94A3]) CYP94A3はシトクロームP450依存ヒドロキシラーゼをコード化し、シトクロー ムP450依存ヒドロキシラーゼは、カプリン酸(C10:0)、ラウリン酸(C12:0)、
及びミリスチン酸(C14:0)のメチル末端の酸化反応を触媒する。さらに、これ より程度は低いが、パルミチン酸(C16:0)、オレイン酸(C18:1)、及びリノー
ル酸(C18:2)のオメガヒドロキシル化反応も触媒する。
Example III-Clone C [CYP94A3] CYP94A3 encodes a cytochrome P450-dependent hydroxylase, wherein the cytochrome P450-dependent hydroxylases are capric acid (C10: 0), lauric acid (C12: 0),
And catalyzes the oxidation reaction of the methyl terminal of myristic acid (C14: 0). It also catalyzes, to a lesser extent, the omega hydroxylation of palmitic acid (C16: 0), oleic acid (C18: 1), and linoleic acid (C18: 2).

【0085】 (CYP94A3[クローンC]の単離) クロフィブラートで処理したVicia sativaの苗からλZap cDNAライブラリを調
製し、このライブラリをCYP94A2(クローンB)の3'末端cDNAフラグメント(300
bp)で高厳密スクリーニングすることにより、(ヘム結合ドメインをポリA末 尾にコード化する配列から)クローンCを得た。5 x SSC、0.5% SDS、5 x デン ハルト溶液、100 μg/mlのサケ精液DNA、2 mMのEDTA、及び50 mMのリン酸ナトリ
ウム、pH 6.0、65℃、24時間の条件でハイブリッド化を行った。ハイブリッド化
が終了した後、室温、15分の条件で、2 x SSC、0.1% SDSで2回洗浄して汚れを 落とした。さらに55℃、30分の条件で0.2 x SSC、0.1% SDSで2回洗浄した。フ ラグメントは、ランダム プライミング法により32Pで放射能標識した。このクロ
ーン(1600 bp)の配列を決定し、新しいシトクロームP450がコード化されてい ることを見いだした(図15)。その配列をCYP94A2と比較することにより、CYP94
A3には9つのヌクレオチドが欠落していることが分かった。CYP94A2の最初の9 つのヌクレオチドを、不完全なCYP94A3(クローンC)の配列の前に追加して異 種起源発現させた。その後完全な長さを有するcDNAを単離したが、このcDNAは、
これらの活性評価実験で使用したcDNAと同一であることが分かった。
(Isolation of CYP94A3 [clone C]) A λZap cDNA library was prepared from clofibrate-treated Vicia sativa seedlings, and this library was
By strict screening at bp), clone C was obtained (from the sequence encoding the heme binding domain at the poly A tail). Hybridization in 5 x SSC, 0.5% SDS, 5 x Denhardt's solution, 100 μg / ml salmon semen DNA, 2 mM EDTA, and 50 mM sodium phosphate, pH 6.0, 65 ° C, 24 hours went. After the hybridization was completed, the resultant was washed twice with 2 × SSC and 0.1% SDS at room temperature for 15 minutes to remove dirt. Further, the plate was washed twice with 0.2 × SSC and 0.1% SDS at 55 ° C. for 30 minutes. Fragments were radiolabeled with 32 P by the random priming method. This clone (1600 bp) was sequenced and found to encode a new cytochrome P450 (Figure 15). By comparing the sequence to CYP94A2, CYP94
A3 was found to be missing nine nucleotides. The first nine nucleotides of CYP94A2 were added in front of the incomplete CYP94A3 (clone C) sequence for heterologous expression. The full-length cDNA was then isolated,
It was found to be identical to the cDNA used in these activity evaluation experiments.

【0086】 (酵母中における異種起源発現) CYP94A3(クローンC)の触媒活性を、前述の方法により、遺伝子設計酵母の 中で先行クローンに機能発現させて評価した。CYP94A3(クローンC; SEQ ID NO
:7)のコード化配列は、SmaI及びSacI制限サイト(SEQ ID NO:8に含まれるペ プチド配列)を使用して、下記のように発現ベクターpYeDP60の中へPCRでクロー
ン化した。 センス プライマー:
(Heterologous Expression in Yeast) The catalytic activity of CYP94A3 (clone C) was evaluated by expressing the function of a preceding clone in a genetically engineered yeast by the method described above. CYP94A3 (clone C; SEQ ID NO
: 7) was cloned by PCR into the expression vector pYeDP60 as described below using the SmaI and SacI restriction sites (peptide sequence contained in SEQ ID NO: 8). Sense primer:

【化6】 アンチセンス プライマー:Embedded image Antisense primer:

【化7】 Embedded image

【0087】 メーカーの指示に従い、Boehringer HiFi(登録商標)ポリメラーゼを使用し て当該配列を増幅し、得られた増幅配列にポリメラーゼに起因するエラーが存在
しないかどうかを検証した。酵母菌株WAT11(Urbanら, 1990)を、Schiestl及び
Gietz(1989)の方法に従って形質変換した。
The sequence was amplified using Boehringer HiFi® polymerase according to the manufacturer's instructions and the resulting amplified sequence was verified for polymerase-free errors. The yeast strain WAT11 (Urban et al., 1990) was transformed with Schiestl and
Transformation was performed according to the method of Gietz (1989).

【0088】 (CYP94A3[クローンC]のキャラクタリゼーション) ミクロソームの調製:CYP94A3(クローンC)を組み込んだpYeDP60で酵母菌株
WAT11を形質変換し、前述した方法で当該酵母菌株を育成し、その先行クローン に対してクローンCを誘発させた。このミクロソームは、-20℃で5−6週間保 存しても、その活性は失われない。pYeDP60発現ベクターだけで形質変換したWAT
11細胞に同じ操作を施し、これを比較対照サンプルとした。
(Characterization of CYP94A3 [clone C]) Preparation of Microsomes: Yeast Strain with pYeDP60 Incorporating CYP94A3 (Clone C)
WAT11 was transformed, the yeast strain was grown by the method described above, and clone C was induced with respect to the preceding clone. The microsomes do not lose their activity when stored at -20 ° C for 5-6 weeks. WAT transformed with pYeDP60 expression vector alone
The same operation was performed on 11 cells, and this was used as a comparative control sample.

【0089】 P450の評価:ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の方
法で、91/cm/mMにおける吸光係数を使用してP450量を測定した。
Evaluation of P450: Microsomes were diluted 5-fold with TEG, and the amount of P450 was measured by the method of Omura and Sato (1964) using the extinction coefficient at 91 / cm / mM.

【0090】 活性の測定:前述した方法により、先行クローンに対する酵素活性を測定した
。表4に、種々の脂肪酸基質を含むCYP94A3(クローンC)の活性値を示す。
Measurement of activity: The enzyme activity on the preceding clone was measured by the method described above. Table 4 shows the activity values of CYP94A3 (clone C) containing various fatty acid substrates.

【表4】 [Table 4]

【0091】 図17(カプリン酸及びラウリン酸)、図18(ミリスチン酸及びパルミチン酸)
、及び図19(オレイン酸及びリノール酸)に、TLCラジオクロマトグラムを示す 。各基質に対して、クロマトグラムを2つずつ示したが、その一つはNADPHが存 在する(A:ヒドロキシラーゼが活性を有する)場合であり、もう一つはNADPH が存在しない(B:ヒドロキラーゼが活性を有しない)場合である。
FIG. 17 (capric acid and lauric acid), FIG. 18 (myristic acid and palmitic acid)
, And FIG. 19 (oleic acid and linoleic acid) show TLC radiochromatograms. Two chromatograms are shown for each substrate, one in the presence of NADPH (A: hydroxylase has activity) and the other in the absence of NADPH (B: Hydroxylase has no activity).

【0092】 (例IV−クローンD[CYP81B1];カプリン酸、ラウリン酸、及びミリスチン 酸の分子鎖内ヒドロキシラーゼ[IC-LAH]) クローンDは、カプリン酸(C10:0)、ラウリン酸(C12:0)、及びミリスチン
酸(C14:0)のω-2、ω-3及びω-4ヒドロキシル化反応を触媒し、Helianthus tu
berosis(キクイモ)から採取したミクロソームP450をコード化する働きを有し ている。主な代謝産物はω-3ヒドロキシル化物である。
Example IV-Clone D [CYP81B1]; Intramolecular hydroxylase [IC-LAH] of capric acid, lauric acid, and myristic acid Clone D contains capric acid (C10: 0), lauric acid (C12 : 0) and ω-2, ω-3 and ω-4 hydroxylation reactions of myristic acid (C14: 0) and Helianthus tu
It has the function of encoding microsomal P450 collected from berosis. The major metabolite is the omega-3 hydroxylate.

【0093】 (CYP81B1[クローンD]の単離) H.tuberosusから採取した生体異物誘発性7-エトキシクマリンo-デエチラーゼ を精製することにより、5−6種類のP450タンパク質混合物を含むP450富化分画
を単離した(Batardら, 1995)。このP450富化分画に対してポリクローン抗体を
育成した。他方、H.tuberosusの角皮素組織をスライスしてアミノピリン20 mMの
存在下に24時間熟成した。当該ポリクローン抗体を使用して、当該熟成物から調
製したλZAPII cDNAライブラリをスクリーニングし、これからクローンDを育成
した。陽性クローン(56)を単離し、Meijerら(1993)が記述したPCR技術を使 用して、P450の共通配列の存在を調べた。15種類のクローンから、期待通りの大
きさのPCRフラグメントが得られた。これらを標識し、休眠中の角皮素組織或い は切傷処理又はアミノピリン処理した角皮素組織から調製した完全RNAとハイブ リッド化した。15種類のクローンの一つは、2.2 kbの写しに対応していた。当該
写しは、休眠中の角皮素及び切傷処理した角皮素中には殆ど検出されないが、ア
ミノピリン処理によって誘発される。その挿入部分の配列決定を行った結果、こ
の配列が、P450を欠く約150種類のヌクレオチドを、N-末端基でコード化するこ とが分かった。当該ライブラリを再スクリーニングして、ヌクレオチドを5個だ
け欠いている、これらより長いcDNAを単離した。アミノピリンで24時間処理した
角皮素組織からポリ(A)RNAを採取し、このポリ(A)RNAを使用して、5'-RACEによ り、行方不明のコード化配列を得ることができた。このようにして完全配列を再
構成し、これをクローンDと命名することとした(図20)。
(Isolation of CYP81B1 [clone D]) The xenobiotic-inducing 7-ethoxycoumarin o-deethylase collected from H. tuberosus was purified to obtain a P450-enriched fraction containing a mixture of 5-6 P450 proteins. Fractions were isolated (Batard et al., 1995). A polyclonal antibody was raised against this P450-enriched fraction. On the other hand, the keratinocytes of H. tuberosus were sliced and aged for 24 hours in the presence of 20 mM aminopyrine. Using the polyclonal antibody, a λZAPII cDNA library prepared from the matured product was screened, and clone D was grown therefrom. Positive clones (56) were isolated and examined for the presence of the P450 consensus sequence using the PCR technique described by Meijer et al. (1993). From the 15 clones, PCR fragments of the expected size were obtained. These were labeled and hybridized with resting keratinocytes or complete RNA prepared from cut or aminopyrine-treated keratinocytes. One of the 15 clones corresponded to a 2.2 kb transcript. The transcript is hardly detectable in dormant keratinocytes and cut keratinocytes, but is induced by aminopyrine treatment. Sequencing of the insert revealed that the sequence encoded about 150 nucleotides lacking P450 at the N-terminal group. The library was rescreened to isolate longer cDNAs, lacking only 5 nucleotides. Poly (A) RNA was collected from keratinocyte tissue treated with aminopyrine for 24 hours, and this poly (A) RNA could be used to obtain missing coding sequences by 5'-RACE. Was. In this way, the complete sequence was reconstructed and named clone C (FIG. 20).

【0094】 (酵母中における異種起源発現) CYP81B1(クローンD)の触媒活性を、酵母中でその機能を発現させて評価し た。植物P450の発現(膜構造及び植物P450レダクターゼの存在)に適した環境を
提供する酵母菌株に遺伝子設計を施し、これを使用して異種起源発現を行わせた
。当該菌株WAT11、当該発現ベクター、コード化配列のサブクローン化、酵母の 生育、形質変換、及び酵母ミクロソームの調製に関しては、Pomponら(1996)の
記述がある。そのコード化配列以外の配列を除去したCYP81B1(クローンD)cDN
Aを、ガラクトース誘発プロモーター(GAL10-CYC1)による調節制御の下に、pYe
DP60発現ベクターの中に発現させた。Pfu DNAポリメラーゼ(Stratagene社製) を使用して、CYP81B1(クローンD)をサブクローン化してこのベクターの中に 挿入し、この被修飾cDNAをチェックして、PCRに起因するエラーが無いことを確 かめた。
(Heterologous Expression in Yeast) The catalytic activity of CYP81B1 (clone D) was evaluated by expressing its function in yeast. A yeast strain providing an environment suitable for plant P450 expression (membrane structure and the presence of plant P450 reductase) was genetically engineered and used for heterologous expression. The strain WAT11, the expression vector, subcloning of the coding sequence, yeast growth, transformation, and preparation of yeast microsomes are described in Pompon et al. (1996). CYP81B1 (clone D) cDN from which sequences other than the coding sequence have been removed
A was transformed into pYe under the control of a galactose-inducible promoter (GAL10-CYC1).
It was expressed in a DP60 expression vector. CYP81B1 (clone D) was subcloned and inserted into this vector using Pfu DNA polymerase (Stratagene), and the modified cDNA was checked to ensure that there were no errors due to PCR. I bitten.

【0095】 形質変換酵母及び比較対照酵母(比較対照酵母=空プラスミドで形質変換した
酵母)から調製したミクロソーム中で、P450含有量及び触媒活性を測定した。比
較対照ミクロソーム中では、P450又は脂肪酸の代謝は全く検出されなかった。CY
P81B1(クローンD)から調製したミクロソーム膜の中で、ガラクトースの存在 下に形質変換酵母を16時間生育し、Omura及びSato(1964)の方法でP450含有量 を測定した(図21)。P450の含有量は、約202 pmol/mgタンパク質(即ち、ミク ロソーム タンパク質の約1%)であった。芳香族化合物、ステロール、除草剤、
及び脂肪酸を含む潜在的放射能標識基質20種類以上について、その触媒活性を調
べた。脂肪酸の代謝を、Salaunら(1981)の方法により評価した。
The P450 content and the catalytic activity were measured in microsomes prepared from the transformed yeast and the control yeast (control yeast = yeast transformed with an empty plasmid). No metabolism of P450s or fatty acids was detected in the control microsomes. CY
The transformed yeast was grown for 16 hours in the microsomal membrane prepared from P81B1 (clone D) in the presence of galactose, and the P450 content was measured by the method of Omura and Sato (1964) (FIG. 21). The P450 content was about 202 pmol / mg protein (ie, about 1% of the microsomal protein). Aromatic compounds, sterols, herbicides,
The catalytic activity of 20 or more types of potentially radioactively labeled substrates containing glycerol and fatty acids was examined. Fatty acid metabolism was assessed by the method of Salaun et al. (1981).

【0096】 CYP81B1(クローンD)により代謝を起こした分子は、C10:0、C12:0及びC14:0
の脂肪酸だけであった(表5)。代謝は、NADPHの存在により左右された。
The molecules metabolized by CYP81B1 (clone D) are C10: 0, C12: 0 and C14: 0
(Table 5). Metabolism was dependent on the presence of NADPH.

【0097】 (表5:CYP81B1の基質特異性) 放射能標識基質を使用して、活性を測定した。ラジオTLCにより、代謝産物量 (3種類のヒドロキシル化生成物の合計値)を定量した。比較対照酵母(空発現
ベクターで形質変換)又はNADPHの不存在下においては、活性は検出されなかっ た。
(Table 5: Substrate specificity of CYP81B1) The activity was measured using a radiolabeled substrate. The amount of metabolites (the sum of the three hydroxylated products) was quantified by radio TLC. No activity was detected in the absence of control yeast (transformed with an empty expression vector) or NADPH.

【表5】 [Table 5]

【0098】 (動力学的変数及び比活性) カプリン酸及びラウリン酸の場合について、反応の見掛けVmax及びKmを測定し
た。Arabiodopsisレダクターゼ(即ち、WAT11菌株)を過剰発現している酵母か ら採取したミクロソーム中において、カプリン酸の場合には酵素回転率 41±0.8
/分、Km値 903±168 nMで、ラウリン酸の場合には酵素回転率 30.7±1.4/分、Km
値 788±400 nMで反応が進行した。
(Kinetic Variables and Specific Activities) For capric acid and lauric acid, the apparent Vmax and Km of the reaction were measured. In microsomes collected from yeast overexpressing Arabiodopsis reductase (ie, WAT11 strain), in the case of capric acid, the enzyme turnover rate was 41 ± 0.8.
/ Min, Km value 903 ± 168 nM, in the case of lauric acid, enzyme turnover rate 30.7 ± 1.4 / min, Km
The reaction progressed at a value of 788 ± 400 nM.

【0099】 (代謝産物のキャラクタリゼーション) 本発明者らが前に行った研究(Salaunら, 1981)の結果は、H.ruberosusの角 皮素ミクロソーム中において、ラウリン酸が8-, 9-及び10-ヒドロキシル化代謝 産物(それぞれ25:60:15)に変換されることを示している。植物ミクロソームで
得られた生成物は、GC-MSによりそのキャラクタリゼーションを行った。ラウリ ン酸の分子鎖内ヒドロキシラーゼの活性は、トウモロコシ及びチューリップのミ
クロソーム中においても検出され、アミノピリン、フェノバルビタール及びその
他の生体異物によって誘発された(Adeleら, 1981; Salaunら, 1982; Salaunら,
1986; Fonne-Pfisterら, 1988)。
Characterization of metabolites The results of previous work by the present inventors (Salaun et al., 1981) show that lauric acid is 8-, 9- and It is shown to be converted to 10-hydroxylated metabolites (25:60:15 respectively). The product obtained in plant microsomes was characterized by GC-MS. The activity of lauric acid intrachain hydroxylase was also detected in corn and tulip microsomes and was induced by aminopyrine, phenobarbital and other xenobiotics (Adele et al., 1981; Salaun et al., 1982; Salaun et al.). ,
1986; Fonne-Pfister et al., 1988).

【0100】 図22のTLCプロフィールは、CYP81B1(クローンD)が、同じ代謝産物に対して
P450触媒形成をコード化することを示している。ω-2, ω-3, ω-4ヒドロキシル
化代謝産物が、3種類の脂肪酸基質(カプリン酸、ラウリン酸、及びミリスチン
酸)から、植物ミクロソームにおけるのと同じ割合で生成した。その他少量の生
成物が、ラウリン酸を酵母発現酵素で培養した後で検出されている。この代謝産
物の構造については、現在検討中である。ラウリン酸及びミリスチン酸の場合に
は、3種類の代謝産物の存在及びそれらの割合をHPLCにより確認した(図23)。
The TLC profile in FIG. 22 shows that CYP81B1 (clone D) shows that
Figure 2 shows that it encodes P450 catalyst formation. ω-2, ω-3, ω-4 hydroxylated metabolites were produced from three fatty acid substrates (capric acid, lauric acid, and myristic acid) at the same rate as in plant microsomes. Other minor products have been detected after culturing lauric acid with yeast-expressed enzymes. The structure of this metabolite is currently under investigation. In the case of lauric and myristic acids, the presence of three metabolites and their proportions were confirmed by HPLC (FIG. 23).

【0101】 本発明者らが前に行った研究の結果も、同じ酵素が、不飽和酸であるラウリン
酸のアリル ヒドロキシル化又はエポキシ化(Salaunら, 1989, 1992, 1993)を 、また9- 及び11-チアドデカン酸のスルホキシド化(Bosch, 1992)を触媒する 可能性が非常に高いことを示している。(Z配列の)不飽和類似体が高度の立体
選択性で代謝される場合も見いだされている(Salaunら, 1992)。
The results of previous studies we have performed show that the same enzyme performs allyl hydroxylation or epoxidation of the unsaturated acid lauric acid (Salaun et al., 1989, 1992, 1993) and 9- And the likelihood of catalyzing the sulfoxidation of 11-thiadodecanoic acid (Bosch, 1992) is very high. Unsaturated analogues (of the Z sequence) have also been found to be metabolized with a high degree of stereoselectivity (Salaun et al., 1992).

【0102】 (例V−クローンE(CYP94A4)) シトクロームP450依存ヒドロキシラーゼは、カプリン酸(C10:0)、ラウリン 酸(C12:0)、ミリスチン酸(C14:0)、パルミチン酸(C16:0)、オレイン酸(C
18:0)、リノール酸(C18:2)及びリノレン酸(C18:3)のメチル末端基酸化反応
を触媒し、CYP94A4はシトクロームP450依存ヒドロキシラーゼをコード化する。 最高活性は、C14:0及びC12:0において得られる。
Example V Clone E (CYP94A4) Cytochrome P450-dependent hydroxylases include capric acid (C10: 0), lauric acid (C12: 0), myristic acid (C14: 0), and palmitic acid (C16: 0). ), Oleic acid (C
18: 0), catalyzes the methyl end group oxidation of linoleic acid (C18: 2) and linolenic acid (C18: 3), and CYP94A4 encodes a cytochrome P450-dependent hydroxylase. The highest activity is obtained at C14: 0 and C12: 0.

【0103】 (CYP94A4[クローンE]の単離) TMVに感染させたタバコの葉から調製したラムダ-Zap cDNAライブラリを、CYP9
4A1、A2及びA3でスクリーニングすることにより、下記の通りクローンEを得た (IBMP社[Strasbourg] M.Legrand博士)。
(Isolation of CYP94A4 [clone E]) Lambda-Zap cDNA library prepared from TMV-infected tobacco leaves was
By screening with 4A1, A2 and A3, clone E was obtained as follows (Dr. M. Legrand, IBMP [Strasbourg]).

【0104】 タバコ(Nicotiana tabacum var. Samsun NN)の葉を48時間かけてTMVに感染 させ、この葉からポリ(A+)RNAを採取し、このポリ(A+)RNAからλZAP cDNAライブ
ラリを調製した。CYP94A1、A2及びA3のコード化配列混合物をプローブとして使 用し、このライブラリを低厳密度でスクリーニングした。このプローブを、ラン
ダム プライミング法により、32Pで放射能標識した。1500 pbより大きい15種類 のクローンを単離し、その配列を決定した。これらの中の10種類が完全長を有し
、これらのクローンがCYP94一族の新しいシトクロームP450をコード化すること が分かった。このクローンをCYP94A4と命名した(図24)。
Tobacco (Nicotiana tabacum var. Samsun NN) leaves were infected with TMV for 48 hours, poly (A + ) RNA was collected from the leaves, and a λZAP cDNA library was prepared from the poly (A + ) RNA. did. This library was screened with low stringency using a mixture of CYP94A1, A2 and A3 coding sequences as a probe. This probe was radioactively labeled with 32 P by a random priming method. Fifteen clones larger than 1500 pb were isolated and sequenced. Ten of these were full length, indicating that these clones encode a new cytochrome P450 of the CYP94 family. This clone was named CYP94A4 (FIG. 24).

【0105】 (酵母中における異種起源発現) CYP94A4(クローンE)の触媒活性を、本明細書の中ですでに先行するクロー ンのために説明した方法により、特に設計した酵母の中で、その機能を発現させ
て評価した。クローンE(SEQ ID NO:9)のコード化配列を、BamHI制限サイト を使用して、次のように発現ベクターpYeDP60の中へPCRでクローン化した。 センス プライマー(BamHI)
Heterogeneous Expression in Yeast The catalytic activity of CYP94A4 (clone E) was demonstrated in yeast specifically designed by the method described previously for the clones previously described herein. The function was developed and evaluated. The coding sequence of clone E (SEQ ID NO: 9) was cloned by PCR into the expression vector pYeDP60 using the BamHI restriction site as follows. Sense primer (BamHI)

【化8】 アンチセンス プライマー(KpnI)Embedded image Antisense primer (KpnI)

【化9】 Embedded image

【0106】 メーカーの指示に従ってBoehringer HIFI(登録商標)ポリメラーゼを使用し 、増幅配列にポリメラーゼに起因するエラーが発生していないかどうかを検証し
た。酵母菌株WAT11(Urbanら, 1990)を、Schiestl及びGietz(1989)の方法に 従って形質変換した。
Boehringer HIFI® polymerase was used according to the manufacturer's instructions to verify that the amplified sequences did not contain polymerase-induced errors. Yeast strain WAT11 (Urban et al., 1990) was transformed according to the method of Schiestl and Gietz (1989).

【0107】 (ミクロソームの調製) 酵母(菌株WAT11)をクローンEを組み込んだpYeDP60で形質変換し、この酵母
を生育し、前に述べた方法によりミクロソームを誘発させた。形質変換しないWA
T11細胞にも同じ操作を施し、これを比較対照サンプルとした。
(Preparation of Microsome) Yeast (strain WAT11) was transformed with pYeDP60 incorporating clone E, and the yeast was grown and microsomes were induced by the method described above. WA that does not transform
The same operation was performed on T11 cells, which was used as a comparative control sample.

【0108】 (P450量の測定) ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の方法により、91
/cm/mMの吸光係数を使用してP450量を測定した(図2)。
(Measurement of the amount of P450) The microsome was diluted 5-fold with TEG, and was diluted by the method of Omura and Sato (1964).
The amount of P450 was measured using the extinction coefficient of / cm / mM (FIG. 2).

【0109】 (活性の測定) 酵素活性を、前述の方法により測定した。これらの実験において同定された全
ての反応生成物は、前にも植物ミクロソームに関して、純正化合物を使用する再
クロマトグラフ法及びGC/MS 分光分析法により、すでに同定されているものであ
る。各基質について、完全動力学的研究を実施した。
(Measurement of Activity) The enzyme activity was measured by the method described above. All reaction products identified in these experiments have previously been identified on plant microsomes by rechromatography using pure compounds and by GC / MS spectroscopy. Complete kinetic studies were performed for each substrate.

【表6】 [Table 6]

【0110】 (例VI−クローンF[CYP94A5]) CYP94A5は、シトクロームP450依存ヒドロキシラーゼをコード化し、シトクロ ームP450依存ヒドロキシラーゼは、ラウリン酸(C12:0)、ミリスチン酸(C14:0
)、パルミチン酸(C16:0)、オレイン酸(C18:1)、リノール酸(C18:2)、及 びリノレン酸(C18:3)のメチル末端基の酸化反応を触媒する。しかし、その効 率は上記脂質の種類により大きく異なっている。最高の活性はC14:0及びC18:2に
おいて得られる。
Example VI-Clone F [CYP94A5] CYP94A5 encodes a cytochrome P450-dependent hydroxylase, wherein cytochrome P450-dependent hydroxylase is lauric acid (C12: 0), myristic acid (C14: 0).
), Catalyzes the oxidation of the methyl end groups of palmitic acid (C16: 0), oleic acid (C18: 1), linoleic acid (C18: 2), and linolenic acid (C18: 3). However, the efficiency varies greatly depending on the type of the lipid. The highest activity is obtained at C14: 0 and C18: 2.

【0111】 (CYP94A5[クローンF]の単離) TMVを感染させたタバコの葉からラムダ-Zap cDNAライブラリを調製し、このラ
ムダ-Zap cDNAライブラリをCYP94A1、A2及びA3でスクリーニングして、下記の通
りクローンFを得た(IBMP社[Strasbourg] M. Legrand 博士)。
(Isolation of CYP94A5 [clone F]) A lambda-Zap cDNA library was prepared from tobacco leaves infected with TMV, and this lambda-Zap cDNA library was screened with CYP94A1, A2 and A3, and Clone F was obtained (Dr. M. Legrand, IBMP [Strasbourg]).

【0112】 λZAP cDNAライブラリを、48時間かけてTMVを感染させたタバコ(Nicotiana t
abacum var. Samsun NN)の葉から採取したポリ(A+)RNAから調製し、このλZAP
cDNAライブラリを、CYP94A1、A2及びA3のコード化配列混合物をプローブとして 使用し、低厳密度でスクリーニングした。このプローブは、ランダム プライミ ングにより、32Pで放射能標識した。1500 pbより大きな15種類のクローンを単離
し、その配列を決定した。完全な長さのクローン2種類が、CYP94一族の新しい シトクロームP450をコード化することが見いだされた。この新しいシトクローム
P450を、CYP94A5と命名した(図25)。
The λZAP cDNA library was transferred to tobacco (Nicotiana t.) Infected with TMV for 48 hours.
abacum var. Samsun NN) was prepared from poly (A + ) RNA collected from leaves.
The cDNA library was screened with low stringency using a mixture of CYP94A1, A2 and A3 coding sequences as a probe. This probe was radiolabeled with 32 P by random priming. Fifteen clones larger than 1500 pb were isolated and sequenced. Two full-length clones were found to encode a new cytochrome P450 of the CYP94 family. This new cytochrome
P450 was named CYP94A5 (FIG. 25).

【0113】 (酵母中における異種起源発現) CYP94A5(クローンF)の触媒活性を、先行クローンについて述べた方法によ り、その場限りの目的で設計した酵母の中で機能を発現させて評価した。(Heterologous Expression in Yeast) The catalytic activity of CYP94A5 (clone F) was evaluated by expressing the function in yeast designed for ad hoc purposes by the method described for the preceding clone. .

【0114】 (クローンFの再フォーマット) クローンF(SEQ ID NO:11)のコード化配列を、下記のようにしてBamHI制限 サイトを使用し、PCRでベクターpYeDP60の中へクローン化した。SEQ ID NO:12の
中に含まれるペプチド配列は下記の通りである。 センス プライマー(BamHI)
Reformatting of Clone F The coding sequence of clone F (SEQ ID NO: 11) was cloned by PCR into the vector pYeDP60 using the BamHI restriction site as described below. The peptide sequence contained in SEQ ID NO: 12 is as follows. Sense primer (BamHI)

【化10】 アンチセンス プライマー(KpnI)Embedded image Antisense primer (KpnI)

【化11】 Embedded image

【0115】 メーカーの指示に従って、Boehringer HIFI(登録商標)ポリメラーゼを使用 し、増幅配列にポリメラーゼに起因するエラーが存在しないかどうかを検証した
。Schiestl及びGietz(1989)の方法に従って酵母菌株WAT11(Urbanら, 1990) を形質変換した。
[0115] Boehringer HIFI® polymerase was used according to the manufacturer's instructions to verify that there were no polymerase-induced errors in the amplified sequences. Yeast strain WAT11 (Urban et al., 1990) was transformed according to the method of Schiestl and Gietz (1989).

【0116】 (ミクロソームの調製) 酵母(菌株WAT11)をクローンFを組み込んだpYeDP60で形質変換し、先行クロ
ーンについて前述した方法でこの酵母を生育し、クローンFを誘発させた。形質
変換しないWAT11細胞をこれと同じ操作にかけ、比較対照サンプルとした。
(Preparation of Microsome) Yeast (strain WAT11) was transformed with pYeDP60 incorporating clone F, and the yeast was grown and clone F was induced by the method described above for the preceding clone. Untransformed WAT11 cells were subjected to the same procedure as a control sample.

【0117】 (P450量の測定) ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の方法で、91/cm/
mMにおける吸光係数を使用して、P450を定量した(図2)。
(Measurement of the amount of P450) The microsome was diluted 5-fold with TEG, and the ratio of 91 / cm / was determined by the method of Omura and Sato (1964).
P450 was quantified using the extinction coefficient in mM (FIG. 2).

【0118】 (活性の測定) 前述した方法で、酵素活性を測定した。これらの実験で同定した全ての生成物
は、前に植物ミクロソームについて行った実験でも、純正化合物を使用する再ク
ロマトグラフ法及びGC/MS法ですでに同定を行ったものである。各基質に関して は、完全動力学研究を実施した。
(Measurement of activity) The enzyme activity was measured by the method described above. All of the products identified in these experiments have already been identified by rechromatography and GC / MS using pure compounds in experiments previously performed on plant microsomes. Complete kinetic studies were performed for each substrate.

【表7】 [Table 7]

【表8】 [Table 8]

【0119】 (例VII クローンG[CYP94A6]) CYP94A6はシトクロームP450をコード化する。現在、その触媒活性を評価中で ある。CYP94A6は、この分類の酵素に特徴的なシグネチャー配列を示すので、脂 肪酸ヒドロキシラーゼ活性を有することが期待される。Example VII Clone G [CYP94A6] CYP94A6 encodes cytochrome P450. Currently, its catalytic activity is under evaluation. CYP94A6 is expected to have a fatty acid hydroxylase activity because it exhibits a signature sequence characteristic of enzymes of this class.

【0120】 (CYP94A6[クローンG]の単離) TMVに感染させたタバコの葉(IBMP社[Strasbourg] M. Legrand博士による)か
ら調製したラムダ-Zap cDNAライブラリを、下記のようにCYP94A1、A2及びA3でス
クリーニングすることにより、クローンGを得た。
(Isolation of CYP94A6 [clone G]) Lambda-Zap cDNA libraries prepared from TMV-infected tobacco leaves (by Dr. M. Legrand of IBMP [Strasbourg] M. Legrand) were used for CYP94A1, A2 as follows. And A3 to obtain clone G.

【0121】 タバコ(Nicotiana tabacum var. Samsun NN)の葉を48時間かけてTMVに感染 させ、このタバコの葉からポリ(A+)RNAを採取し、このポリ(A+)RNAからλZAP cD
NAライブラリを調製し、CYP94A1、A2及びA3のコード化配列混合物をプローブと して使用して、このλZAP cDNAライブラリを低厳密度でスクリーニングした。こ
のプローブは、ランダム プライミングにより32Pで放射能標識した。1500 pbよ り大きな15種類のクローンを単離し、その配列を決定した。一つの完全クローン
が、CYP94一族の新しいシトクロームP450をコード化することが見いだされた。 このクローンをCYP94A6と命名した。594の位置にあるNdel制限サイトACATAT(図
26)を使用してゲノム状のタバコ(Nicotiana tabacum var. Samsun NN)DNAに 関して逆PCRを実施することにより、CYP94A6の完全配列及び配列固有プライマー
を得た。
[0121] Tobacco (Nicotiana tabacum var. Samsun NN) leaves were infected with TMV for 48 hours, poly (A + ) RNA was collected from the tobacco leaves, and λZAP cD was obtained from the poly (A + ) RNA.
An NA library was prepared and this λZAP cDNA library was screened with low stringency using a mixture of the CYP94A1, A2 and A3 coding sequences as a probe. This probe was radiolabeled with 32 P by random priming. Fifteen clones larger than 1500 pb were isolated and sequenced. One complete clone was found to encode a new cytochrome P450 of the CYP94 clan. This clone was named CYP94A6. Ndel restriction site ACATAT at position 594 (Figure
The complete sequence of CYP94A6 and sequence-specific primers were obtained by performing reverse PCR on genomic tobacco (Nicotiana tabacum var. Samsun NN) DNA using 26).

【0122】 (酵母中における異種起源発現) 前述の方法によりCYP94A6を酵母中に発現させ、ウェスタン ブロット法により
、製造されたタンパク質を検出した。クローンGの触媒活性は、その機能を特別
に設計した酵素中に発現させ、現在これを評価しているところである。
(Heterogeneous Expression in Yeast) CYP94A6 was expressed in yeast by the method described above, and the produced protein was detected by Western blotting. The catalytic activity of clone G is expressed in a specially designed enzyme whose function is currently being evaluated.

【0123】 (クローンGのリフォーム) BamHI制限サイトを使用して、下記のように、クローンGのコード化配列(SEQ
ID NO:13)をベクターpYeDP60中にPCRでクローン化した。 (SEQ ID NO:14に含まれるペプチド配列) センス プライマー(BamHI)
(Reform of Clone G) Using the BamHI restriction site, the coding sequence of clone G (SEQ
ID NO: 13) was cloned by PCR into the vector pYeDP60. (Peptide sequence contained in SEQ ID NO: 14) Sense primer (BamHI)

【化12】 アンチセンス プライマー(KpnI)Embedded image Antisense primer (KpnI)

【化13】 メーカーの指示通り、Boehringer HIFI(登録商標)ポリメラーゼを使用し、増 幅配列についてポリメラーゼ エラーの有無を検証した。Schiestl及びGietz(19
89)の方法により、酵母菌株 WAT11(Urbanら, 1990)を形質変換した。
Embedded image The amplified sequences were verified for polymerase errors using Boehringer HIFI® polymerase as per the manufacturer's instructions. Schiestl and Gietz (19
The yeast strain WAT11 (Urban et al., 1990) was transformed by the method of 89).

【0124】 (ミクロソームの調製) pYeDP60にクローンGを組み込み、このpYeDP60で酵母(菌株WAT11)を形質変 換し、前述の方法によりこの酵母を生育させて、ミクロソームを誘発させた。形
質変換しないWAT11細胞に同じ操作を施し、これを比較対照サンプルとした。
(Preparation of microsome) [0124] Clone G was incorporated into pYeDP60, yeast (strain WAT11) was transformed with this pYeDP60, and the yeast was grown by the method described above to induce microsomes. The same operation was performed on untransformed WAT11 cells, and this was used as a comparative control sample.

【0125】 (P450量の測定) ミクロソームをTEGで5倍に希釈し、Omura及びSato(1964)の方法で、91/cm/
mMの吸光係数を使用してP450量を測定した。
(Measurement of the amount of P450) The microsome was diluted 5-fold with TEG, and was subjected to the method of Omura and Sato (1964) at 91 / cm /
The amount of P450 was measured using the extinction coefficient of mM.

【0126】 (CYP94A4、CYPA5、CYPA6を発現した遺伝子導入タバコの調製) タバコ(Nicotiana tabacum L. var Xanthi)を、クローンE(CYP94A4)、F
(CYPA5)及びG(CYPA6)の「開放−反復−開放」読み枠で、センス及びアンチ
センスの方向に形質変換した。コード化配列を、我々の研究所で特に構築したベ
クター pFB8(Atanassovaら, Plant J. 1995, 8, pp 465-477)の中へクローン 化した。この形質変換は、タバコ葉の円盤状組織を使用し、Horschの方法(Scie
nce 1985, 227, pp 1227-1237)により、腫瘍菌(菌株 LBA 4404)経由で行った
(Preparation of transgenic tobacco expressing CYP94A4, CYPA5, CYPA6) Tobacco (Nicotiana tabacum L. var Xanthi) was cloned into clones E (CYP94A4), F
(CYPA5) and G (CYPA6) were transformed in the "open-repeat-open" reading frame in the sense and antisense orientation. The coding sequence was cloned into the vector pFB8 (Atanassova et al., Plant J. 1995, 8, pp 465-477) which was specifically constructed in our laboratory. This transformation was performed using the disc-shaped tissue of tobacco leaves and the method of Horsch (Scie
1985, 227, pp 1227-1237) via the tumor bacterium (strain LBA 4404).

【0127】 (CYP94A4、CYPA5、CYPA6コード化配列のリフォーマット) コード化配列を、下記に太字で示したBamHI及びKpnI制限サイトを使用してベ クターpFB8の中へPCRでクローン化した。 (94A4に対してそれぞれSEQ ID NO:4及び3、94A5及び94A6に対してそれぞれSE
Q ID NO:13及び12の中に含まれる、ペプチド及び拡散の配列) a)pFB8中におけるセンス方向の配列 センス プライマー(KpnI)
Reformatting of CYP94A4, CYPA5, CYPA6 coding sequence The coding sequence was cloned by PCR into the vector pFB8 using the BamHI and KpnI restriction sites shown in bold below. (SEQ ID NOs: 4 and 3 for 94A4, SE for 94A5 and 94A6, respectively)
Peptide and diffusion sequences contained in Q ID NOs: 13 and 12) a) Sequence in sense direction in pFB8 Sense primer (KpnI)

【化14】 アンチセンス プライマー(BamHI)Embedded image Antisense primer (BamHI)

【化15】 b)pFB8中におけるアンチセンス方向の配列 センス プライマー(BamHI)Embedded image b) Sequence in pFB8 in antisense direction Sense primer (BamHI)

【化16】 アンチセンス プライマー(KpnI)Embedded image Antisense primer (KpnI)

【化17】 現在、センス及びアンチセンスの両方向に形質変換した植物を、T1のシーズで育
成中であり、近々その結果が出る予定である。
Embedded image At present, plants transformed in both sense and antisense directions are growing on seeds of T1, and the results will be forthcoming soon.

【0128】 (脂肪酸オメガヒドロキシラーゼのシグナチャー) 本発明者らは、ペプチド配列(SEQ ID NO:2)を同定した。これを、図1、7
、15、24、25及び26において、二重下線で印を付けて示した。この配列は、これ
までにキャラクタリゼーションが行われた全ての植物脂肪酸オメガヒドロキシラ
ーゼ中に見いだされる、独特のシグナチャーである。 S(AVS)AL(TVS)WFFWL(LIV) ここに、(AVS)は、A、V又はSの一つを,(TVS)はT、V又はSの一つを、
また(LIV)はL、I又はVの一つを意味している。このシグナチャー配列は、C
YP86A1(SEQ ID NO:1)、CYP86A5、CYP94A1、CYP94A2、CYP94A3、CYP94A4、CYP
94A5、及びCYP94A6の中に存在する。CYP94A6(現在キャラクタリゼションを実施
中)を除く全てのシグナチャー配列が、オメガヒドロキシラーゼ活性を有してい
る。このシグナチャー配列は、配列調整の結果、分子鎖内ヒドロキシラーゼであ
るCYP81B1中には存在しないことが明らかになっている。
(Signature of fatty acid omega hydroxylase) The present inventors identified the peptide sequence (SEQ ID NO: 2). This is shown in FIGS.
, 15, 24, 25 and 26 are indicated by double underlining. This sequence is a unique signature found in all plant fatty acid omega hydroxylases that have been characterized to date. S (AVS) AL (TVS) WFFWL (LIV) where (AVS) is one of A, V or S, (TVS) is one of T, V or S,
(LIV) means one of L, I or V. This signature sequence is C
YP86A1 (SEQ ID NO: 1), CYP86A5, CYP94A1, CYP94A2, CYP94A3, CYP94A4, CYP
Present in 94A5, and CYP94A6. All signature sequences except for CYP94A6 (now under characterization) have omega hydroxylase activity. This signature sequence has been found to be absent in CYP81B1, an intramolecular hydroxylase, as a result of sequence adjustment.

【0129】 ジーンバンク(GenBank)に保存されている全脂肪酸遺伝子の中から、このシ グナチャー配列を探索したところ、12配列が存在することが分かった。これらの
全てが、シトクロームP450の異性形であった。配列の中には、種々の研究室で同
じ遺伝子を再クローン化しているために、重複するものも存在した。
When this signature sequence was searched from among all the fatty acid genes stored in GeneBank, it was found that 12 sequences existed. All of these were isomeric forms of cytochrome P450. Some sequences were duplicated due to recloning of the same gene in different laboratories.

【0130】 当該データベース(GenBank、EMBL、DDBI、PDBにおける配列の合計個数の中で
、重複していないものの数は364,804個であった)に含まれる全配列を走査した 結果、このシグナチャーは、本発明の適用を受け、同じタイプの触媒活性を示す
全ての植物、動物又は微生物から採取されたものであっても、本発明の対象遺伝
子以外の遺伝子の中には一切存在しないことが確認された。従って、当該シグナ
チャーを代表する単離遺伝子は、全て本発明対象の遺伝子に係わり、本発明の遺
伝子と同じタイプの触媒活性を示すものと考えられる。 (引用文献)
As a result of scanning all the sequences included in the database (the number of non-overlapping sequences was 364,804 in the total number of sequences in GenBank, EMBL, DDBI, and PDB), this signature was found to be According to the application of the present invention, it was confirmed that there was no gene other than the target gene of the present invention, even if collected from all plants, animals or microorganisms showing the same type of catalytic activity. . Therefore, the isolated genes representing the signature are all related to the gene of the present invention, and are considered to exhibit the same type of catalytic activity as the gene of the present invention. (References)

【0131】 本発明に関して、現時点において現実的であると考えられる内容及び態様につ
いてここに記述した。従って、本発明は、ここに開示した態様に限定又は制限さ
れるものではない。本発明は、本明細書に添付した特許請求範囲の精神及び適用
範囲に含まれる種々の修飾及びこれと同等の内容全てに適用されるものである。
With respect to the present invention, what has been described herein is what is believed to be practical at present. Accordingly, the present invention is not limited or limited to the embodiments disclosed herein. The invention applies to all modifications and equivalents falling within the spirit and scope of the claims appended hereto.

【0132】 従って、本発明の新規側面から逸脱すること無く本発明の記述内容に変更を加
えることは、当該技術に精通した者にとっては容易である。従って、このような
変更は、全て本発明の特許請求範囲に含まれるものとする。
Accordingly, it is easy for those skilled in the art to make changes to the description of the invention without departing from the novel aspects of the invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.

【配列表】[Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 CYP94A1(クローンA)及びこれから誘導されるタンパク質翻訳(それぞれSEQ ID NO:3及び4)のヌクレオチド配列。開放読み枠のヌクレオチドを、大文字 で示した。P450のシグナチャーを構成する代表的なヘム結合ドメインには下線を
付けてこれを示した。
FIG. 1. Nucleotide sequence of CYP94A1 (clone A) and protein translation derived therefrom (SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively). Open reading frame nucleotides are shown in capital letters. Representative heme binding domains that make up the signature of P450 are underlined.

【図2】 CYP94A1(クローンA)を発現した酵母ミクロソームの一酸化炭素差異スペク トル。Pomponら(1996)の方法で調製したミクロソーム(10 mgタンパク質/ml)
を5倍に希釈し、数粒の次亜硫酸ナトリウムで還元し、2つのキュベットの中に
分けて入れた。島津MP2000二重ビーム分光分析計を使用して、ベースラインを40
0及び500 nmの間に記録した。一酸化炭素をサンプルの入ったキュベットの中へ 吹き込み、得られたP450-CO錯体のスペクトルを記録した。91/cm/mMにおける吸 光度で測定した結果、CYP94A1の量は176 pmol/mgタンパク質であった。
FIG. 2 is a carbon monoxide difference spectrum of yeast microsomes expressing CYP94A1 (clone A). Microsomes prepared by the method of Pompon et al. (1996) (10 mg protein / ml)
Was diluted 5-fold, reduced with a few drops of sodium hyposulfite and divided into two cuvettes. Use a Shimadzu MP2000 dual beam spectrometer to increase the baseline to 40
Recorded between 0 and 500 nm. Carbon monoxide was blown into the cuvette containing the sample and the spectrum of the resulting P450-CO complex was recorded. As a result of measuring absorbance at 91 / cm / mM, the amount of CYP94A1 was 176 pmol / mg protein.

【図3】 硫黄含有ラウリン酸類似体及びスルホキシ化代謝産物の化学構造。FIG. 3. Chemical structures of sulfur-containing lauric acid analogs and sulfoxylated metabolites.

【図4】 CYP94A1(クローンA)により、カプリン酸(C10:0)、ラウリン酸(C12:0) 、ミリスチン酸(C14:0)、及びパルミチン酸(C16:0)から生成した反応生成物
のラジオクロマトグラム。脂肪酸で形質変換した酵母からミクロソームを採取し
、これを培養した後、反応混合物を前述の方法で抽出し、TLCにより分析した。 A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下、及びS:残存基質。
FIG. 4 shows the reaction product of capric acid (C10: 0), lauric acid (C12: 0), myristic acid (C14: 0), and palmitic acid (C16: 0) produced by CYP94A1 (clone A). Radio chromatogram. After collecting microsomes from the yeast transformed with the fatty acid and culturing them, the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH, and S: residual substrate.

【図5】 CYP94A1(クローンA)により、オレイン酸(C18:1)、リノール酸(C18:2) 、及びリノレン酸(C18:3)から生成した反応生成物のラジオクロマトグラム。 不飽和脂肪酸で形質変換した酵母からミクロソームを採取し、これを培養した後
、前述の方法で反応混合物を抽出し、TLCにより分析した。A:NADPHの存在下、
B:NADPHの不存在下(比較対照)、及びS:残存基質。
FIG. 5 is a radiochromatogram of a reaction product generated from oleic acid (C18: 1), linoleic acid (C18: 2), and linolenic acid (C18: 3) by CYP94A1 (clone A). Microsomes were collected from yeast transformed with unsaturated fatty acids, and after culturing, the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: In the presence of NADPH,
B: in the absence of NADPH (comparison control) and S: residual substrate.

【図6】 CYP94A1(クローンA)により、9Z,12E-オクタデカジエン酸(C18:2-9E,12Z)、
9E,12Z-オクタデカジエン酸(C18:2-9Z,12E)、8-プロピルスルフィニルオクタン 酸(8S-LAU)、及び10-メチルスルフィニルデカン酸(10S-LAU)から生成した反
応生成物のラジオクロマトグラム。不飽和脂肪酸で形質変換した酵母からミクロ
ソームを採取し、これを培養した後、反応混合物を前述の方法で抽出し、TLC(C
18:2-9E,12Z及びC18:2-9Z,12E)又はHPLC(8S-LAU及び10S-LAU)で分析した。A
:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下(比較対照)、及びS:残存基質。
FIG. 6 shows that 9Z, 12E-octadecadienoic acid (C18: 2-9E, 12Z), CYP94A1 (clone A)
Radio of reaction products formed from 9E, 12Z-octadecadienoic acid (C18: 2-9Z, 12E), 8-propylsulfinyloctanoic acid (8S-LAU), and 10-methylsulfinyldecanoic acid (10S-LAU) Chromatogram. After collecting microsomes from the yeast transformed with unsaturated fatty acids and culturing them, the reaction mixture was extracted by the method described above, and TLC (C
18: 2-9E, 12Z and C18: 2-9Z, 12E) or HPLC (8S-LAU and 10S-LAU). A
: In the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH (comparison control), and S: residual substrate.

【図7】 VAGH811(5'端で不完全)のヌクレオチド配列〔クローンB(CYP94A2をコード
化する完全cDNA)とも呼ばれる〕及び推定タンパク質翻訳(ωMAH又はCYP94A2)
(SEQ ID NO:それぞれ5及び6)。P450シグナチャーを構成するコンセンサス ヘム結合ドメインには下線を付してこれを示した。
FIG. 7. Nucleotide sequence of VAGH811 (incomplete at 5 ′ end) [also called clone B (complete cDNA encoding CYP94A2)] and putative protein translation (ωMAH or CYP94A2)
(SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively). The consensus heme binding domain that constitutes the P450 signature is underlined.

【図8】 ω-MAHを発現した酵母ミクロソーム(クローンB)の一酸化炭素差異スペクト
ル。Pomponら(1996)が述べた方法で調製したミクロソーム(10 mg-タンパク質
/ml)を5倍に希釈し、数粒の次亜硫酸ナトリウムで還元し、2個のキュベット 中へ二分して入れた。島津 MP2000二重ビーム分光分析計を使用して、400及び50
0 nmの間にベースラインを記録した。このサンプル キュベットの中へ一酸化炭 素を吹き込み、P450-CO錯体のスペクトルを記録した。91/cm/mMにおける吸光係 数に基づきω-MAHの量を測定した結果、80 pmol/mlミクロソームであった。
FIG. 8 is a carbon monoxide difference spectrum of yeast microsome (clone B) expressing ω-MAH. Microsomes (10 mg-protein) prepared by the method described by Pompon et al. (1996)
/ ml) was diluted 5-fold, reduced with a few drops of sodium hyposulfite and split into two cuvettes. 400 and 50 using Shimadzu MP2000 dual beam spectrometer
A baseline was recorded during 0 nm. Carbon monoxide was blown into the sample cuvette and the spectrum of the P450-CO complex was recorded. As a result of measuring the amount of ω-MAH based on the absorption coefficient at 91 / cm / mM, it was 80 pmol / ml microsome.

【図9】 カプリン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。 14 C-カプリン酸で培養した後、前述の方法で反応混合物を抽出し、TLCで分析し た。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。FIG. 9 is a radiochromatogram of a reaction product generated from capric acid by ω-MAH. 14 After culturing with C-capric acid, the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図10】 ラウリン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。 14 C-ラウリン酸とともに培養した後、反応生成物を前述の方法で抽出し、TLCで 分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。FIG. 10 is a radiochromatogram of a reaction product generated from lauric acid by ω-MAH. 14 After incubation with C-lauric acid, the reaction products were extracted as described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図11】 ミリスチン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム
14C-ミリスチン酸とともに培養した後、反応生成物を前述の方法で抽出し、TL
Cで分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。
FIG. 11 is a radiochromatogram of a reaction product generated from myristate by ω-MAH. After culturing with 14 C-myristic acid, the reaction product was extracted as described above,
Analyzed in C. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図12】 パルミチン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム
14C-パルミチン酸とともに培養した後、反応生成物を前述の方法で抽出し、TL
Cで分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。
FIG. 12 is a radiochromatogram of a reaction product generated from palmitic acid by ω-MAH. After culturing with 14 C-palmitic acid, the reaction product was extracted as described above and TL
Analyzed in C. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図13】 ステアリン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム
14C-ステアリン酸とともに培養した後、反応生成物を前述の方法で抽出し、TL
Cで分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。
FIG. 13 is a radiochromatogram of a reaction product generated from stearic acid by ω-MAH. After incubation with 14 C-stearic acid, the reaction products were extracted as described above and
Analyzed in C. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図14】 オレイン酸からω-MAHにより生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。 14 C-オレイン酸とともに培養した後、反応生成物を前述の方法で抽出し、TLCで 分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下。FIG. 14 is a radiochromatogram of a reaction product generated from oleic acid by ω-MAH. 14 After incubation with C-oleic acid, the reaction products were extracted as described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH.

【図15】 CYP94A3(クローンC)のヌクレオチド配列及び推定タンパク質翻訳。SEQ ID
NOは、それぞれ7及び8。クローンBと比較して、5'端において9個のヌクレオ
チドが欠落している。
FIG. 15: Nucleotide sequence and predicted protein translation of CYP94A3 (clone C). SEQ ID
NO is 7 and 8, respectively. Compared to clone B, 9 nucleotides are missing at the 5 'end.

【図16】 CYP94A3(クローンC)を発現した酵母ミクロソームの一酸化炭素差異スペク トル。Pomponら(1996)が述べた方法で調製したミクロソーム(10 mgタンパク 質/ml)を5倍に希釈し、数粒の次亜硫酸ナトリウムで還元し、2個のキュベッ ト中へ二分して入れた。島津 MP2000二重ビーム分光分析計を使用して、400及び
500 nmの間にベースラインを記録した。このサンプル キュベットの中へ一酸化 炭素を吹き込み、P450-CO錯体のスペクトルを記録した。91/cm/mMにおける吸光 係数に基づきCYP94A3の量を測定した結果、550 pmol/mlミクロソームであった。
FIG. 16 is a carbon monoxide difference spectrum of yeast microsomes expressing CYP94A3 (clone C). Microsomes (10 mg protein / ml) prepared by the method described by Pompon et al. (1996) were diluted 5-fold, reduced with a few drops of sodium bisulfite, and split into two cuvettes. . Using a Shimadzu MP2000 dual beam spectrometer, 400 and
A baseline was recorded during 500 nm. Carbon monoxide was blown into the sample cuvette and the spectrum of the P450-CO complex was recorded. As a result of measuring the amount of CYP94A3 based on the extinction coefficient at 91 / cm / mM, it was 550 pmol / ml microsome.

【図17】 CYP94A3(クローンC)により、カプリン酸(C10:0)及びラウリン酸(C12:0 )から生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。脂肪酸で形質変換した酵
母からミクロソームを採取し、これを培養した後、前述の方法で反応混合物を抽
出し、TLCにより分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下(比較対 照)、及びS:残存基質。
FIG. 17 is a radiochromatogram of a reaction product generated from capric acid (C10: 0) and lauric acid (C12: 0) by CYP94A3 (clone C). Microsomes were collected from the yeast transformed with the fatty acid and cultured, and then the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH (comparative control), and S: residual substrate.

【図18】 CYP94A3(クローンC)により、ミリスチン酸(C14:0)及びパルミチン酸(C1
6:0)から生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。脂肪酸で形質変換し た酵母からミクロソームを採取し、これを培養した後、前述の方法で反応混合物
を抽出し、TLCにより分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下(比 較対照)、及びS:残存基質。
FIG. 18. Myristic acid (C14: 0) and palmitic acid (C1) were expressed by CYP94A3 (clone C).
6: 0) Radiochromatogram of the reaction product generated from Microsomes were collected from the yeast transformed with the fatty acid and cultured, and then the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH (comparative control), and S: residual substrate.

【図19】 CYP94A3(クローンC)により、オレイン酸(C18:1)及びリノール酸(C18:2 )から生成させた反応生成物のラジオクロマトグラム。脂肪酸で形質変換した酵
母からミクロソームを採取し、これを培養した後、前述の方法で反応混合物を抽
出し、TLCにより分析した。A:NADPHの存在下、B:NADPHの不存在下(比較対 照)、及びS:残存基質。
FIG. 19 is a radiochromatogram of a reaction product generated from oleic acid (C18: 1) and linoleic acid (C18: 2) by CYP94A3 (clone C). Microsomes were collected from the yeast transformed with the fatty acid and cultured, and then the reaction mixture was extracted by the method described above and analyzed by TLC. A: in the presence of NADPH, B: in the absence of NADPH (comparative control), and S: residual substrate.

【図20】 CYP81B1(クローンD)のヌクレオチド配列及び推定タンパク質翻訳(それぞ れSEQ ID NO:15及び16)。P450シグナチャーを構成するコンセンサス ヘム結合 ドメインには、下線を付してこれを示した。FIG. 20. Nucleotide sequence and predicted protein translation of CYP81B1 (clone D) (SEQ ID NOs: 15 and 16, respectively). The consensus heme binding domain that constitutes the P450 signature is underlined.

【図21】 CYP81B1(クローンD)を発現した酵母ミクロソームの一酸化炭素差異スペク トル。Pomponら(1996)が述べた方法で調製したミクロソーム(10 mgタンパク 質/ml)を5倍に希釈し、数粒の次亜硫酸ナトリウムで還元し、2個のキュベッ ト中へ二分して入れた。島津 MP2000二重ビーム分光分析計を使用して、400及び
500 nmの間にベースラインを記録した。このサンプル キュベットの中へ一酸化 炭素を吹き込み、P450-CO錯体のスペクトルを記録した。91/cm/mMにおける吸光 係数に基づきCYP81B1の量を測定した結果、202 pmol/mgタンパク質であった。
FIG. 21 is a carbon monoxide difference spectrum of yeast microsomes expressing CYP81B1 (clone D). Microsomes (10 mg protein / ml) prepared by the method described by Pompon et al. (1996) were diluted 5-fold, reduced with a few drops of sodium bisulfite, and split into two cuvettes. . Using a Shimadzu MP2000 dual beam spectrometer, 400 and
A baseline was recorded during 500 nm. Carbon monoxide was blown into the sample cuvette and the spectrum of the P450-CO complex was recorded. As a result of measuring the amount of CYP81B1 based on the extinction coefficient at 91 / cm / mM, it was 202 pmol / mg protein.

【図22】 14Cで放射能標識したC10:0(a)、C12:0(b)、C14:0(c)100 μMを、Hel
ianthus tuberosus(H.tub., 1.2 mgタンパク質)又は遺伝子導入酵母(CYP81B1
, 0.1 mgタンパク質)から採取したミクロソーム、及び600 μMのNADPHとともに
27℃で45分間培養し、得られた代謝産物をTLCで分析した。1容のアセトニトリ ル−酢酸(99.8/0.2)で反応を停止した後、培養媒体をTLC-シリカプレート(Me
rck社製60 F254)上に直接滴下し、エーテル−石油ベンジン−ギ酸(70/30/0.2 )の混合物で展開した。ラジオメーター薄層スキャナー(Berthold社製 LB 2723
)を使用して、反応生成物の位置を確認した。
FIG. 22: 100 μM of C10: 0 (a), C12: 0 (b), C14: 0 (c) radioactively labeled with 14 C was added to Hel
ianthus tuberosus (H.tub., 1.2 mg protein) or transgenic yeast (CYP81B1
, 0.1 mg protein) with 600 μM NADPH
After culturing at 27 ° C. for 45 minutes, the obtained metabolite was analyzed by TLC. After stopping the reaction with one volume of acetonitrile-acetic acid (99.8 / 0.2), the culture medium was changed to a TLC-silica plate (Me
The solution was dropped directly on 60 F254 manufactured by rck and developed with a mixture of ether-petroleum benzene-formic acid (70/30 / 0.2). Radiometer thin layer scanner (Berthold LB 2723)
) Was used to confirm the location of the reaction product.

【図23】 100 μMのC12:0(a)及びC14:0(b)を、遺伝子導入酵母(0.1 mgタンパク 質)のミクロソーム及び600 mMのNADPHとともに、27℃で45分間培養して得られ た代謝産物のラジオHPLC分析結果。1容のアセトニトリル−酢酸(99.8/0.2 v/v
)で反応を停止した後、この培養媒体をエーテルで2回抽出した。エーテルをア
ルゴン雰囲気中で蒸発させ、Beckman HPLC ODS 5 μmを使用し、1.6 mm x 15 cm
のカラム上で、溶出液としてH2O−アセトニトリル−酢酸(C12:0に対しては体積
比で75/25/0.2、C14:0に対しては体積比で68/32/0.2)を使用して代謝産物を分 離した。流速は2 ml/分であった。HPLC溶出物の放射能をコンピュータ化したオ ンライン固体シンチレーションカウンター(Isomess社製Ramona D)で監視した 。
FIG. 23. Obtained by culturing 100 μM C12: 0 (a) and C14: 0 (b) together with microsomes of transgenic yeast (0.1 mg protein) and 600 mM NADPH at 27 ° C. for 45 minutes. Of the metabolites obtained by radio HPLC analysis. 1 volume of acetonitrile-acetic acid (99.8 / 0.2 v / v
), The culture medium was extracted twice with ether. The ether was evaporated in an argon atmosphere and 1.6 mm x 15 cm using a Beckman HPLC ODS 5 μm.
On the column, as eluent H 2 O-acetonitrile - acetic acid (C12: 0 for the volume ratio 75/25 / 0.2, C14: 0 68/32 / 0.2 by volume with respect to) use To separate the metabolites. The flow rate was 2 ml / min. The radioactivity of the HPLC eluate was monitored on a computerized online solid scintillation counter (Ramona D, Isomess).

【図24】 タバコ モザイクウィルスに感染させたタバコの葉から調製したCYP94A4(クロ
ーンE)のヌクレオチド配列及び推定タンパク質翻訳(それぞれSEQ ID NO:9及
び10)。
FIG. 24. Nucleotide sequence and predicted protein translation of CYP94A4 (clone E) prepared from tobacco leaves infected with tobacco mosaic virus (SEQ ID NOs: 9 and 10, respectively).

【図25】 タバコ モザイクウィルスに感染させたタバコの葉から調製したCYP94A5(クロ
ーンF)のヌクレオチド配列及び推定タンパク質翻訳(それぞれSEQ ID NO:11及
び12)。
FIG. 25. Nucleotide sequence and predicted protein translation of CYP94A5 (clone F) prepared from tobacco leaves infected with tobacco mosaic virus (SEQ ID NOs: 11 and 12, respectively).

【図26】 タバコ モザイクウィルスに感染させたタバコの葉から調製したCYP94A6(クロ
ーンG)のヌクレオチド配列及び推定タンパク質翻訳(それぞれSEQ ID NO:13及
び14)。
FIG. 26. Nucleotide sequence and putative protein translation of CYP94A6 (clone G) prepared from tobacco leaves infected with tobacco mosaic virus (SEQ ID NOs: 13 and 14, respectively).

───────────────────────────────────────────────────── 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) C12N 5/10 C12Q 1/68 A 9/02 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/68 5/00 C (72)発明者 バンブニスト、イレーヌ フランス国 ストラルブール、リュ ゲー テ、21 (72)発明者 ル ブカン、ルノー フランス国 ストラスブール、リュ デ フロン、16 アー (72)発明者 エルビ、クリスチアーン フランス国 サルブール、リュ モリエー ル、19 (72)発明者 バタール、ヤニック フランス国 ストラスブール、リュ ドレ マン、5 (72)発明者 キャベロ − ユルタド、フランシスコ スペイン国 コルドバ、バジョ 2、ピン ト ベラズケズ 5内 (72)発明者 ヴェルク − ライヒハルト、ダニエル フランス国 ディングシャイム、リュ ド バグダッド、3 (72)発明者 サロン、ジャン、ピエール フランス国 ストラスブール、リュ デ キャピュサン、68 (72)発明者 デュルス、フランシス フランス国 ベルノルシャイム、リュ ド ランシャンヌ ネコール、7──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 5/10 C12Q 1/68 A 9/02 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/68 5/00 C (72 Inventor Bambunist, Irene France Straubourg, Rue Goethe, 21 (72) Inventor Le Boucan, Renault France Strasbourg, Rue des Frons, 16 Ah (72) Inventor Elbi, Christiane Sarburbourg, France, Le Molière , 19 (72) Inventor Batal, Yannick Strasbourg, Rüdreman, France, 5 (72) Inventor Cavelo-Yurtado, Francisco Spain Cordoba, Bajo 2, Pinto Velazquez 5 (72) Inventor Werk-Reichhardt Daniel France Funding shy-time, Ryu de Baghdad, 3 (72) inventor salon, Jean-Pierre, France Strasbourg, Ryu de Kyapyusan, 68 (72) inventor Deyurusu, Francis France Berunorushaimu, Ryu de Ranshan'nu Nekoru, 7

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オメガヒドロキシラーゼ、分子鎖内(in-chain)ヒドロキシ
ラーゼ、及びその機能的誘導体で構成されるグループから選ばれる植物脂肪酸ヒ
ドロキシラーゼをコードする単離核酸。
1. An isolated nucleic acid encoding a plant fatty acid hydroxylase selected from the group consisting of omega hydroxylase, in-chain hydroxylase, and functional derivatives thereof.
【請求項2】 植物脂肪酸ヒドロキシラーゼをコードする単離核酸であり、
当該植物脂肪酸ヒドロキシラーゼがSEQ ID NO:2又はその機能誘導体のペプチド 配列を有するオメガヒドロキシラーゼであり、脂肪酸基質を末端でヒドロキシル
化する単離核酸。
2. An isolated nucleic acid encoding a plant fatty acid hydroxylase,
An isolated nucleic acid wherein the plant fatty acid hydroxylase is an omega hydroxylase having a peptide sequence of SEQ ID NO: 2 or a functional derivative thereof, and hydroxylates a fatty acid substrate at a terminal.
【請求項3】 当該オメガヒドロキシラーゼがCYP94A1、CYP94A2、CYP94A3 、CYP94A4、CYP94A5及びCYP94A6で構成されるグループから選ばれる請求項2の 単離核酸。3. The isolated nucleic acid of claim 2, wherein said omega hydroxylase is selected from the group consisting of CYP94A1, CYP94A2, CYP94A3, CYP94A4, CYP94A5 and CYP94A6. 【請求項4】 当該植物脂肪酸ヒドロキシラーゼが分子鎖内ヒドロキシラー
ゼ(CYP81)又はその機能誘導体であり、脂肪酸基質を末端近傍でヒドロキシル 化する請求項1の単離核酸。
4. The isolated nucleic acid according to claim 1, wherein the plant fatty acid hydroxylase is an intramolecular hydroxylase (CYP81) or a functional derivative thereof, and hydroxylates a fatty acid substrate near the terminal.
【請求項5】 当該分子鎖内ヒドロキシラーゼがCYP81B1である請求項4の 単離核酸。5. The isolated nucleic acid according to claim 4, wherein the intramolecular hydroxylase is CYP81B1. 【請求項6】 請求項1−5のいずれか一項に記載の単離核酸で構成される
組換え型核酸。
6. A recombinant nucleic acid comprising the isolated nucleic acid according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 さらに宿主細胞中において植物脂肪酸ヒドロキシラーゼの発
現に適した調節領域で構成される請求項6の組換え型核酸。
7. The recombinant nucleic acid according to claim 6, further comprising a regulatory region suitable for expression of a plant fatty acid hydroxylase in a host cell.
【請求項8】 請求項6の組換え型核酸で構成される宿主細胞。8. A host cell comprising the recombinant nucleic acid of claim 6. 【請求項9】 当該宿主細胞が細菌細胞、真菌細胞、及び植物細胞で構成さ
れるグループから選ばれる請求項8の宿主細胞。
9. The host cell of claim 8, wherein said host cell is selected from the group consisting of a bacterial cell, a fungal cell, and a plant cell.
【請求項10】 請求項6の遺伝子組換え核酸で構成される遺伝子導入植物
10. A transgenic plant comprising the transgenic nucleic acid according to claim 6.
【請求項11】 請求項7の遺伝子組換え核酸で構成される宿主細胞。11. A host cell comprising the recombinant nucleic acid according to claim 7. 【請求項12】 当該宿主細胞が細菌細胞、真菌細胞、及び植物細胞で構成
されるグループから選ばれる請求項11の宿主細胞。
12. The host cell of claim 11, wherein said host cell is selected from the group consisting of a bacterial cell, a fungal cell, and a plant cell.
【請求項13】 請求項7の遺伝子組換え核酸で構成される遺伝子導入植物
13. A transgenic plant comprising the transgenic nucleic acid according to claim 7.
【請求項14】 請求項1−5のいずれか一項に記載の単離核酸によりコー
ドされる植物脂肪酸ヒドロキシラーゼ。
A plant fatty acid hydroxylase encoded by the isolated nucleic acid according to any one of claims 1 to 5.
【請求項15】 請求項14の植物脂肪酸ヒドロキシラーゼを必須成分とする
組成物。
15. A composition comprising the plant fatty acid hydroxylase according to claim 14 as an essential component.
【請求項16】 請求項7の遺伝子組換え核酸により生産されるポリペプチ
ド。
16. A polypeptide produced by the recombinant nucleic acid according to claim 7.
【請求項17】 請求項16のポリペプチドを必須成分とする組成物。17. A composition comprising the polypeptide of claim 16 as an essential component. 【請求項18】 請求項1−5のいずれか一項に記載の単離核酸を使用して
、付加的な脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子を植物から単離する方法。
18. A method for isolating an additional fatty acid hydroxylase gene from a plant using the isolated nucleic acid according to any one of claims 1 to 5.
【請求項19】 付加的な脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子のコード化核酸を
選択するために、植物から採取した一連の核酸にハイブリッド化された標識プロ
ーブとして当該単離核酸が使用される請求項18の方法。
19. The method of claim 18, wherein said isolated nucleic acid is used as a labeled probe hybridized to a series of nucleic acids collected from a plant to select additional nucleic acid encoding a fatty acid hydroxylase gene. .
【請求項20】 単離核酸の保存ヌクレオチド配列に従って合成されたプラ
イマーが、付加的な脂肪酸ヒドロキシラーゼ遺伝子をコードする核酸を選択する
ために、一連の植物から採取した核酸を増幅する請求項18の方法。
20. The method of claim 18, wherein the primers synthesized according to the conserved nucleotide sequence of the isolated nucleic acid amplify nucleic acids from a series of plants to select for nucleic acids encoding additional fatty acid hydroxylase genes. Method.
【請求項21】 請求項18の方法により選択された単離核酸。21. An isolated nucleic acid selected by the method of claim 18. 【請求項22】 植物中の脂肪酸組成物を変化させる方法であり、遺伝子導
入植物を生産するために、請求項1−5のいずれか一項に記載の単離核酸を植物
に導入し、植物脂肪酸ヒドロキシラーゼを遺伝子導入植物中に発現させ、遺伝子
導入植物中の脂肪酸基質をヒドロキシル化又はエポキシ化する上記方法。
22. A method for changing a fatty acid composition in a plant, wherein the isolated nucleic acid according to any one of claims 1 to 5 is introduced into a plant to produce a transgenic plant. The above method, wherein the fatty acid hydroxylase is expressed in a transgenic plant, and the fatty acid substrate in the transgenic plant is hydroxylated or epoxidized.
【請求項23】 当該脂肪酸基質が中位鎖(medium-chain)の脂肪酸である
請求項22の方法。
23. The method of claim 22, wherein said fatty acid substrate is a medium-chain fatty acid.
【請求項24】 当該中位鎖脂肪酸がカプリル脂肪酸、ラウリン脂肪酸、及
びミリスチン脂肪酸で構成されるグループから選ばれる請求項23の方法。
24. The method of claim 23, wherein said medium chain fatty acid is selected from the group consisting of caprylic fatty acids, lauric fatty acids, and myristic fatty acids.
【請求項25】 当該脂肪酸基質が長鎖脂肪酸である請求項22の方法。25. The method of claim 22, wherein said fatty acid substrate is a long chain fatty acid. 【請求項26】 当該長鎖脂肪酸がパルミチン脂肪酸、オレイン脂肪酸、リ
ノール脂肪酸、及びリノレン脂肪酸で構成されるグループから選ばれる請求項25
の方法。
26. The long chain fatty acid is selected from the group consisting of palmitic fatty acids, oleic fatty acids, linoleic fatty acids, and linolenic fatty acids.
the method of.
【請求項27】 当該脂肪酸基質が奇数の単素数を有する脂肪酸、分子鎖内
(in-chain)ヒドロキシ基を有する脂肪酸、分子鎖内エポキシ基を有する脂肪酸
、チア脂肪酸、エーテル脂肪酸、エステル結合を有する修飾脂肪酸及びアミド結
合を有する修飾脂肪酸で構成されるグループから選ばれる請求項25の方法。
27. The fatty acid substrate has a fatty acid having an odd number of a single prime, a fatty acid having an in-chain hydroxy group, a fatty acid having an intramolecular epoxy group, a thia fatty acid, an ether fatty acid, and an ester bond. 26. The method of claim 25, wherein the method is selected from the group consisting of modified fatty acids and modified fatty acids having an amide bond.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014524247A (en) * 2011-08-08 2014-09-22 エヴォルヴァ エスアー. Recombinant production of steviol glycosides
JP2021176340A (en) * 2013-06-14 2021-11-11 ジェノマティカ, インコーポレイテッド METHODS OF PRODUCING ω-HYDROXYLATED FATTY ACID DERIVATIVES

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1263975A1 (en) 2000-03-02 2002-12-11 Südwestdeutsche Saatzucht Embryo sac-specific genes
WO2011038313A2 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Regents Of The University Of Michigan Selective oxidation of c-h bonds of modified substrates by p450 monooxygenase
BR112012030836B8 (en) 2010-06-02 2024-02-06 Evolva Nutrition Inc Recombinant host comprising recombinant genes for producing steviol or steviol glycoside, method for producing steviol, steviol glycoside or steviol glycoside composition and method for synthesizing steviol or steviol glycoside
CA2899276C (en) 2013-02-06 2022-11-01 Evolva Sa Methods for improved production of rebaudioside d and rebaudioside m
SG10201705993YA (en) 2013-02-11 2017-08-30 Evolva Sa Efficient production of steviol glycosides in recombinant hosts
BR112017002783A2 (en) 2014-08-11 2017-12-19 Evolva Sa production of steviol glycosides in recombinant hosts
MX2017003130A (en) 2014-09-09 2017-10-24 Evolva Sa Production of steviol glycosides in recombinant hosts.
CA2973674A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Evolva Sa Production of steviol glycosides in recombinant hosts
AU2016307066A1 (en) 2015-08-07 2018-02-08 Evolva Sa Production of steviol glycosides in recombinant hosts
US10982249B2 (en) 2016-04-13 2021-04-20 Evolva Sa Production of steviol glycosides in recombinant hosts
CN109312378A (en) 2016-05-16 2019-02-05 埃沃尔瓦公司 Steviol glycoside is generated in the recombination host
US11396669B2 (en) 2016-11-07 2022-07-26 Evolva Sa Production of steviol glycosides in recombinant hosts

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014524247A (en) * 2011-08-08 2014-09-22 エヴォルヴァ エスアー. Recombinant production of steviol glycosides
JP2021176340A (en) * 2013-06-14 2021-11-11 ジェノマティカ, インコーポレイテッド METHODS OF PRODUCING ω-HYDROXYLATED FATTY ACID DERIVATIVES
JP7406529B2 (en) 2013-06-14 2023-12-27 ジェノマティカ, インコーポレイテッド Method for producing ω-hydroxylated fatty acid derivatives
US11981952B2 (en) 2013-06-14 2024-05-14 Genomatica, Inc. Methods of producing omega-hydroxylated fatty acid derivatives

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