【発明の詳細な説明】
植物GRABタンパク質
本発明は、特に、植物細胞及び植物ウイルスの成長及び/又は複製、分化、発
生及び/又は加齢を制御するために、細胞の周期を制御する方法;これまでに未
同定の及び/又は未単離のタンパク質及び/又は核酸のそのような方法における
使用;既知のタンパク質及び核酸のこれまでに未知である天然の機能のその様な
方法における使用;未同定及び/又は未単離のタンパク質及び核酸自体、及びそ
の濃縮された、単離された、無細胞及び/又は組換え体の形態;並びにその様な
組換え核酸を含む植物、に関する。
感染細胞内においてウイルスの複製周期が成功裡に完了するためには細胞性因
子の関与が必要であるということは十分に立証されている。このことは数個のタ
ンパク質しかコードしていない小さなゲノムを有するウイルスにおいて特に明白
である。例えば、動物DNA腫瘍ウイルスは、転写及びDNAの複製過程におい
て細胞内装置を使用する。さらにウイルスにコードされた一つ又はそれより多い
タンパク質は、ウイルスの複製に適する細胞内環境を作り出すために感染細胞の
生理に直接的影響を与えることを発達させてきた。一つの典型的な例は、網膜芽
腫経路に干渉することにより感染細胞において細胞周期を活性化する動物DNA
腫瘍ウイルスにコードされたガンタンパク質であり、即ち、SV40 T抗原、
アデノウイルスEIA又はヒトパピローマウィルス(human papill
oma virus)E7タンパク質である(26、26、45)。
同様の計略が植物ジェミニウイルス(geminivirus)、植物DNA
ウイルスの独得の1グループ、において発達してきたと推測される。ジェミニウ
イルスゲノムは、サブグループに応じて、1個又は2個の小さな(2.6−3.
0kb)環状一本鎖DNA分子から成る(11、24)。小麦楼小ウイルス(w
heat dwarf geminivirus)(WDV)は、その構成ウイ
ルスが、長さ2750ヌクレオチド、1本の一本鎖ssDNA分子の最も小さな
ゲノムを有するサブグループIに属し、数個のタンパク質だけをコードする。そ
れらの内、RepA(C1とも呼ばれる)及びRep(C1:C2とも呼ばれる
)だけがウイルスの転写及び複製に必要なWDVタンパク質である(24)。R
epAは相補的センスプロモーターの支配下で産生される1本の転写産物から翻
訳される。このmRNAがスプライシングを受けた後、Repタンパク質が産生
される(37)。WDV Repは、ウイルスDNAの複製に絶対に必要とされ
、そしてこれは全ジェミニウイルスのRepタンパク質と相同性がある。ジェミ
ウイルスRepは、in vitroでDNAのニッキング−連結活性、複製起
点認識活性及びATPase活性を有することが示されている。しかしながら、
RepAタンパク質はWDVジェミニウイルスのサブグループに独特であり、そ
してRep活性、植物網膜芽腫(Rb)タンパク質への結合(45、46)及び
ウイルスセンス遺伝子発現の刺激、の制御に関連付けられてきた。さらに、最近
我々はWDVにおいて、Rb結合タンパク質(RepA)及び開始タンパク質(
Rep)は、ウイルスDNA複製の際に同等の役割を演じるらしいことを示した
。
ジェミニウイルスDNAの複製は感染細胞の核内で生じそして、ウイルスゲノ
ムによってコードされる複製用酵素が欠失していることから、複製にはS期の機
能が必要である。S期の核に複製用中間体が蓄積することはこれに一致する(1
)。ジェミニウイルスは通常非増殖期の細胞に感染する、しかし興味深いことに
、それらは感染していない非増殖期の細胞では検出されない増殖細胞核抗原(P
CNA)(29)などのS期に典型的な細胞性タンパク質の出現を誘導する。W
DVなどのサブグループIジェミニウイルスは、Rbと相互作用する能力を調節
し、ジェミニウイルスが細胞周期活性化回路に影響を与えるメカニズムに関与す
るRepAタンパク質のLXCXEモチーフを含むタンパク質をコードする(4
5)。これらの観察はZmRb1、G1/S相移行の制御因子として植物細胞内
で作用することが可能である植物Rbタンパク質、をコードする全長cDNAを
単離するための基礎となった(46)。この機能と一致して、培養植物細胞にお
ける植物Rb(及びヒトRb)の過剰発現は、WDV DNAの複製を有意に阻
害する(45、46)。従って、DNAの複製を起こしやすくするために
ジェミニウイルスに使用される少なくとも一つのメカニズムは、Rbを隔離し、
そして結果として生じる負の細胞増殖活性で影響を与えることによる、感染細胞
におけるS期の誘導であると推測される。
植物における細胞周期、増殖及び分化の制御は、ホルモン、栄養状態又は環境
状態などの広範で多様なシグナルへの応答となる活性を有する制御因子の複合的
相互作用の結果である(20、39)。例えば、D型サイクリンmRNAの濃度
の急激な上昇は、ショ糖またはサイトカイニン処理(41)への応答として生じ
、サイクリン依存性キナーゼ(cdc2)mRNAの濃度はオーキシンの存在に
依存する。他の植物細胞周期制御因子の分子的性質並びに細胞増殖及び分化に関
連するそれらの機能はほとんど知られていない。従って、成長シグナルへの植物
細胞の応答を支配する分子機構を明らかにするためにこれらの制御経路に関与す
る細胞性因子を同定することは重要である。
ジェミニウイルスの複製の完了のために細胞因子が絶対に必要であることから
、本発明者らはジェミニルイスルはRb経路に影響を与える以外の機構により細
胞生理を制御し、そしてそのような作用は、ジェミニウイルスタンパク質によっ
て、現在のところ、未知の細胞因子が標的化される結果であると仮定した。彼ら
は、RepA、WDVのRb結合タンパク質、と機能的に相互作用するタンパク
質を同定するために実験的手法を用い、そして未知であったタンパク質をコード
する数個のcDNAクローンを今や提供し、そしてそれらの機能を決定した。
アミノ酸配列分析に基づいて、これらのタンパク質は、ウイルス性RepAタ
ンパク質との相互作用に必要な共通のN末端ドメインを有し、そして一方それら
のC末端ドメインはそれぞれに独特なものであることが確認されていた。転写制
御因子活性においてと同様に、それらはホルモン及び栄養応答、分裂組織の発生
並びに植物の加齢の制御因子に関連するさらに大きなタンパク質ファミリーを代
表する可能性もある。
従って、本発明の第一の側面において、植物細胞内で、GRAB(Gemin
ivirus RepA Binding)タンパク質若しくはペプチドのレベ
ルを上昇又は低下させること又はGRABタンパク質若しくはペプチドの結合能
力を増大又は減少させることに特徴づけられる、植物細胞周期を制御する方法が
提供される。そのような制御は、とりわけ、植物細胞の増殖及び/又は複製、細
胞内での植物ウイルスの増殖、植物細胞の分化、発生及び/又は加齢を制御する
ことも可能にする。その様なタンパク質及びペプチドはRb(Retinobl
astoma)タンパク質とは異なると理解され、特に配列表及びそれらの機能
的変異体に関して本明細書において後述されるものである。
GRABタンパク質ペプチドの濃度の上昇又は低下は、細胞内におけるそれら
のタンパク質又はペプチドの通常産生濃度と比較して、そのタンパク質又はペプ
チドを植物細胞内において過剰産生又は産生不足することによりもたらされる。
天然型GRAB結合活性の低下は例えば、WDV RepA又はその機能的部位
若しくは変異体などの、GRABタンパク質又はペプチドに結合する物質の添加
により達成される。
特に、本方法での使用におけるGRABタンパク質又はペプチドは、本明細書
に示す配列番号2若しくは4のアミノ酸配列を含むもの、又はジェミニウイルス
RepAに結合する能力を有するそれらの機能的変異体である。好ましいタンパ
ク質又はペプチドは、配列番号2又は4と少なくとも70%の、より好ましくは
少なくとも90%そして最も好ましくは少なくとも95%のアミノ酸配列相同性
を有する。特にGRABタンパク質は、そのN末端の最初の200アミノ酸がウ
イルス性RepAに結合する能力を有し;より好ましくはN末端の最初の170
アミノ酸がそして最も好ましくはN末端の最初の150アミノ酸がそのような能
力を有するものである。
これらの方法は、植物細胞又は植物体にそのようなGRABタンパク質又はペ
プチドを直接投与することを含んでも良い、しかしながら、さらに簡便には、対
応するGRABタンパク質又はペプチドをコードするヌクレオチド又はアンチセ
ンスヌクレオチドを使用することを含んでよい。すなわち例えば、GRABタン
パク質若しくはペプチドの発現又はアンチセンスRNAの産生を可能にするプロ
モーターの下流に、GRABタンパク質若しくはペプチドをコードする配列を含
む組換えDNAを細胞内に置くように特に組換え核酸の使用によって細胞内に配
置される核酸、を含む。GRABタンパク質をコードする核酸は、GRABが必
要とされる場所、例えばそれが通常は発現されていない異所性の組織、例えば栄
養組織、又は木質部若しくは篩部などの幹組織、においてそれを産生することに
使用され得る。他の戦略はGRABタンパク質結合ペプチド、例えばジェミニウ
イルスRepA、その機能的変異体又はそのC末端部分などのGRABタンパク
質結合部位、を発現することを含んでも良い。そのようなペプチドは天然GRA
Bタンパク質に結合し、そしてそれらの活性を阻害するであろう。完全ジェミニ
ウイルスによる産生以外のトランスジェニック植物におけるRepA、及び特に
N末端欠損RepAなどのGRABタンパク質結合部分のみの発現は、新規であ
ると認知される。DNA若しくはRNAベクター又はDNA構築体内のプロモー
ター又は他の制御配列と機能的な関係下にあるRepAをコードするcDNAは
、その様な目的に特に有用である。
本発明のタンパク質及びペプチドを植物細胞に送達する最も効果的な方法は、
それらをコードする核酸を本来の場所で発現させることであることは、明確に理
解されるであろう。その様な方法は、ペプチド又はタンパク質をコードする配列
を有するオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを、植物細胞DNAへ編入
することにより慣習的に実行されている。そのようなヌクレオチドは、遺伝子抑
制共発現によって(6)、又はアンチセンス法によって、天然GRABの発現を
減少させることにも使用されても良い。突然変異誘発手法、例えばSDMなど、
によって本発明のヌクレオチドは、機能的変異体又はそうでなければ本発明の、
例えば結合活性に関しての、過活性化体若しくは不活化体であるタンパク質及び
ペプチドをコードするように設計或いは製造され得る。
当業者は、適切なプロモーターは継続的に又は誘導的に活性であっても良いこ
とを明確に理解するであろう。誘導可能なプロモーターは、前述のGRABタン
パク質の活性を必要な場合にのみ、例えばウイルス感染の徴候が現れるとき又は
植物が他の意味で被害を受けやすい状態のとき、又は細胞発生の特定の段階にあ
るときに、変化させることも可能である点では利点を有することは当業者により
適切に理解される。例えばそのようなプロモーターはストレスを誘導するような
状態、例えば乾燥若しくは凍結による水の利用度の減少、などの環境状態によっ
て、又は植物ホルモン例えば、植物間ストレス伝達ホルモンなどの複合的要因に
よって、又は特定の陽イオン若しくは陰イオン例えば金属陽イオンなどのさらに
単純な要因によって、誘導されても良い。使用されるプロモーターの型について
はいかなる特定の制限も想定されない。
適切な制御配列と共にcDNAを挿入することによりトランスジェニック植物
を製造するために使用される方法のきわめて多数の具体的な例は当業者に周知で
あろう。例えば、植物形質転換ベクターは、Deneckeら、(1992)E
MBO J.11,2345−2355に記載されており、トテハロースを製造
するトランスジェニック植物を製造するためのそれらのさらなる使用法は米国特
許出願第08/290301号、EP0339009B1に記載されており、そ
して米国特許第5250515号は植物に異種遺伝子を挿入する方法を記載して
いる(米国特許第5250515号の8から26段を参照)。トランスジェニッ
ク単子葉及び双子葉植物の両方を製造するための花粉の電気穿孔法は米国特許第
5629183号、米国特許第7530485号及び米国特許第7350356
号に記載されている。さらなる詳細は、Rocky S.Tuan.によって編
集されたRecombinant Gene Expression Prot
ocols(1997)Humana Press,ISBN0−89603−
333−3;0−89603−480−1などの関連研究に見出すことも可能で
ある。提供されるトランスジェニック植物の型についてはいかなる特定の制限も
想定されないことは明確に理解される;全ての綱の植物、単子葉又は双子葉は、
本発明の核酸の挿入により植物中のGRAB活性が構成的に、異所性に又は一過
的に変化するような、トランスジェニック形態に製造されることも可能である。
本発明の第一の側面の好ましい態様は、植物細胞内でGRABタンパク質若し
くはペプチド、特に配列番号10のGRAB1タンパク質、又はN.benta
miana植物において加齢を誘導することが可能であるその機能的変異体、の
レベル又は活性を増大又は減少させることを含む、植物細胞において加齢を引き
起こす又は阻害する方法を提供する。さらにその様な増大又は減少は、核酸、こ
の場合は配列番号9又はその機能的変異体、の編入により最も効果的に達成され
、又はRepAをコードするDNAを使用することにより達成されても良い。
本発明の第二の側面は新規のGRABタンパク質又はペプチド自体並びにそれ
を濃縮された、単離された、無細胞及び/又は組換えにより製造された形態にお
いて提供する。そのようなタンパク質及びペプチドは天然に発生したもので良く
、又はそれを下記に参照のとおり相同性を保持するように置換されたものでも良
い。好ましいタンパク質及びペプチドは、本発明に記載のGRAB1又はGRA
B2のN末端200(さらに好ましくは最初の170及び最も好ましくは150
)アミノ酸について90%又はそれより高い、さらに好ましくは95%又はそれ
より高い、及び最も好ましくは98%又はそれより高い、相同性を有するN末端
配列を有する。好ましいペプチドは、これらの配列又はその相同性を保存するよ
うに置換された変異体の配列の内のいずれかの最初の150から200アミノ酸
配列を含む。好ましいペプチドは、本明細書に添付の図4に示したC末端配列S
ENU,NAM,ATAF1又はATAF2を除くそのような配列を含む。
特にGRABタンパク質及びペプチドは本明細書に示す配列番号3若しくは4
の又はジェミニウイルスRepAへの結合活性を有し、そして配列番号3若しく
は4と少なくとも70%の、さらに好ましくは少なくとも90%の及び最も好ま
しくは少なくとも98%の、アミノ酸配列を有するそれらの機能的変異体のアミ
ノ酸配列を含むものである。さらに好ましくはそれらは配列番号6若しくは8又
はその相同性が限定された機能的変異体及び最も好ましくは配列番号10若しく
は12またはその様に相同性が限定されたその機能的変異体を含む。タンパク質
又はペプチドが配列番号3又は4を含む場合それはSENU,NAM,ATAF
1又はATAF2ではない。
タンパク質又はペプチドは、天然のタンパク質又はペプチドをコードするか、
例えば化学的突然変異誘発又は突然変異誘発PCRを使用する突然変異誘発技術
により改変されているDNAから誘導されても良い。
本発明の第三の側面はGRABタンパク質又はペプチドをコードする核酸及び
そのアンチセンスの核酸自体並びにそれらの濃縮された、単離された、無細胞及
び/又は組換えにより製造された形態において提供する。特に提供されるのは別
個のオリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドの形態でセンス鎖及びアンチセン
ス鎖DNAであり、図4に示すようにSENU,NAM,ATAF1又はATA
F2の完全アミノ酸配列をコードしない前述DNAが提供される。
特に提供されるのは、例えばヌクレオチドの形態の、しかし好ましくは組換え
DNA又はcRNA(mRNA)の形態で、本明細書に記載のGRAB1又はG
RAB2の最初の200N末端アミノ酸と少なくとも60%の相同性を有するN
末端配列を有するGRABタンパク質の発現をコードする核酸である;すなわち
そのような相同性を有する最初の200コドン。好ましくは相同性は少なくとも
75%及び最も好ましくは90%である。
好ましい核酸は配列番号1、2、5、7、9若しくは11又は上記の相同性限
定を有するそれらの機能的変異体を含むDNA又はRNAである。最も好ましく
は配列番号9若しくは11又はその機能的変異体のDNAである。
本発明の明細書及び請求項において、続く技術用語は他に特定される場合を除
いて以下の定義において使用される。
ペプチド、タンパク質、ヌクレオチド又はポリヌクレオチドの「機能的変異体
」は、原型ペプチド、タンパク質、ヌクレオチド若しくはポリヌクレオチドのア
ミノ酸又は塩基配列において一つ若しくはそれ以上のアミノ酸残基を、置換、欠
失及び/又は挿入すること、或いは塩基について同様に行うことにより誘導され
ることも可能であるアミノ酸若しくは塩基配列を有するペプチド、タンパク質、
ヌクレオチド又はポリヌクレオチドであり、アミノ酸又は塩基配列の改変にもか
かわらず機能的変異体は原型となるペプチド、タンパク質、ヌクレオチド又はポ
リヌクレオチドの当業者に検出可能な少なくとも一つの生物学的活性の少なくと
も一部を残している。機能的変異体は一般に少なくとも50%相同的(すなわち
そのアミノ酸又は塩基配列が50%同一である)であるが、しかし優位には少な
くとも70%相同的そしてさらに優位には少なくとも90%が、それから誘導さ
れ得る天然又は合成の配列に相同である。タンパク質又はその変異体の機能的部
分もまた機能的変異体と定義される。
本明細書において「過剰産生」は可能な最も一般的な用法で使用される。特定
の型の分子(一般にはタンパク質、ポリペプチド若しくはオリゴペプチド又はR
NA)が天然の濃度よりも有意に及び検出可能な程度高く(例えば20%高い)
産生される場合それは細胞内における「過剰産生」と呼ばれる。細胞内の分子の
過剰産生は、伝統的変異及び選択技術、並びに遺伝子操作法の両方により達成さ
れることも可能である。
本明細書において用語「異所性(ectopic)発現」はある意味で特別に
認識される過剰産生、例えば本来は全く(又は検出不能な程度にしか)発現しな
い植物の部位において異所性発現タンパク質が産生されること、を示す、つまり
前述タンパク質又はペプチドは前述の部位において過剰産生される。
用語「産生不足」は、天然の濃度より有意に低く(例えば20%又はそれより
低く)、特に検出不能濃度で、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質又はmRN
Aが産生されることを含む意味で用いられる。
本発明のDNA又はRNAはGRABタンパク質又はペプチド、例えばGRA
B1又はGRAB2、をコードする配列においてコドンのヌクレオチドに縮重置
換を含む配列を有してもよく、そしてそこにおいてはDNAのTはRNAのUに
置換されている。好ましいDNA又はRNA自体は、低いストリンジェンシー条
件においてGRAB1又はGRAB2をコードするポリヌクレオチドにハイブリ
ダイズすることが可能であり、好ましくは高いストリンジェンシー条件において
もそのようなハイブリダイゼーションをすることが可能である。
用語「低いストリンジェンシー条件」及び「高いストリンジェンシー条件」は
、当業者に当然十分に理解されるが、しかし便宜的に米国特許第5202257
号の9及び10段に例示される。修飾を行う場合は、これらのGRABタンパク
質配列において対応するアミノ酸と同じ分類の異なるアミノ酸を有するタンパク
質を発現するようになされるべきである;すなわちそれらは保存的置換である。
そのような置換は当業者に周知であり(参照、例えば米国特許第5380712
号)、そしてタンパク質がGRABタンパク質として活性である場合のみを想定
する。
本発明の第4の側面において、前述の第二の側面において参照したDNA又は
RNA組換え体により発現されるタンパク質又はペプチド、そのDNA又はRN
Aから誘導される新規のタンパク質又はペプチド並びに突然変異誘導ポリメラー
ゼ連鎖反応用プライマーの使用などの突然変異誘導法によって改変されている天
然のDNA又はRNAから製造されるタンパク質又はペプチドが提供される。本
発明のDNA又はRNAを使用してそれらを細胞から発現させることを含むこと
を特徴とする本発明のタンパク質又はペプチドを製造する方法もまた本側面にお
いて提供される。
本発明の第5の側面は、本明細書に後述する配列番号5、7、9若しくは11
に同定されるDNA配列、又はそれらの相補的配列、或いはそれに対応するRN
A配列、特にそのような配列の最初の150N末端配列をコードするDNA塩基
、の15又はそれ以上の近接する塩基に、相補的である核酸プローブ及びプライ
マーを提供する。これらのプローブ及びプライマーはオリゴヌクレオチド又はポ
リヌクレオチドの形態で、例えばサザン又はノーザンブロッティング法を使用し
て、天然に産生する又は合成的に製造されるGRABペプチド又はタンパク質を
同定するためにも使用され得る。
プローブとして使用されるオリゴヌクレオチドは、便宜的には、配列番号5、
7、9又は11の配列の少なくとも18の連続する塩基を含み、好ましくは長さ
30から100塩基である、しかし完全な配列の長さまでであっても又はそれよ
り長くても良い。PCR又はLCR用プライマーとして使用する場合はオリゴヌ
クレオチドは好ましくは長さ10から20塩基であるがしかしさらに長くても良
い。プライマーは1本鎖であるべきだがしかしプローブは2本鎖、即ち相補配列
を含む、であっても良い。
本発明の第6の側面は、本発明の第3の側面のDNA又はRNAを含むベクタ
ーを提供する。
本発明の第7の側面は、本発明の核酸を含む形質転換細胞を製造する方法であ
ってベクターの形態で細胞内に前記核酸を導入することを含む、前記方法を提供
する。
本発明の第8の側面は、本発明の核酸を含む形質転換細胞を製造する方法であ
って直接細胞内に前記核酸を、例えば電気穿孔法又は粒子砲撃(particl
e bombardment)によって導入することを含む、前記方法を提供す
る。特に提供されるのは花粉細胞への電気穿孔法である。
本発明の第9の側面は、本発明の組換え核酸、特に本発明のDNA又はRNA
、を含む細胞、例えば花粉及び種子細胞を含む、特に植物細胞及びその様な細胞
を含む植物体を提供する。
本明細書に記載のGRABタンパク質GRAB1及びGRAB2の発現をコー
ドするDNAを含むプラスミドは、1977年の微生物の寄託の国際的承認に関
するブタペスト条約の条項に基づいて寄託されている;これらは1997年6月
11日にColeccion Espanola de Cultivos T
ipoに、受託番号CECT4889(GRAB1配列を含む)及び受託番号4
890(GRAB2配列を含む)で寄託されている。
配列表
配列番号1及び2は、それぞれNと記載される介在塩基を有する保存的ドメイン
N1からN5をコードするGRAB1及びGRAB2のヌクレオチド配列を示す
。
配列番号3は及び4は、それぞれ配列番号1及び2に対応するアミノ酸配列を示
す。
配列番号5及び7は、それぞれGRAB1及びGRAB2のN1からN5にわた
る全長ヌクレオチド配列を示す。
配列番号6及び8は、配列番号5及び7に対応するアミノ酸配列を示す。
配列番号9及び11は、それぞれGRAB1及びGRAB2のコード領域を含む
単離されたcDNAの全長配列を示す。
配列番号10及び12は、GRAB1及びGRAB2タンパク質の対応するアミ
ノ酸配列を示す。
図の簡単な説明
図1は、GRAB1及びGRAB2の転写産物のノーザン解析の結果を示す。
図2は、WDV RepAへの結合に関与するGRAB1及びGRAB2の領域
を同定するために行われた研究の結果を示す。
図3は、GRABタンパク質への結合に関与するWDV RepAの領域を同定
するために行われた研究の結果を示す。
図5は、本発明の方法に使用される、GRABタンパク質ドメインN1からN5
を有する、既知又は未知の、多種のタンパク質配列のアラインメントを示す。
図6は、これらのタンパク質の電荷分布を示す。
本発明は、参照として例示される非制限的な以下の実施例によりさらに記載さ
れる。請求の範囲に含まれるさらなる実施態様がこれらの事実に照らして当業者
に見出されるであろう。
後述の実施例において以下の方法が用いられた。
材料と方法
DNA操作
プロテイナーゼK、制限エンドヌクレアーゼ及びDNA操作のための他の酵素
はMerk、Boehringer Mannheim、New Englan
d Biolabs及びPromegaから得た。標準的DNA操作法は[34
]に記載の方法を使用した。DNA配列分析はApplied Biosyst
emの自動配列分析装置を使用して行った。オリゴヌクレオチドはIsogen
Bioscience BV(Maarsen,The Netherlan
ds)から得た。
DNA及びRNAの精製
ゲノムDNA及び総RNAは小麦の葉、根及び懸濁培養細胞から、本質的に[
41]に記載の通り、事前に液体窒素で凍結された材料を粉砕することにより単
離した。当該粉を抽出用緩衝液(50mM Tris−HCl、pH6.0、1
0mM EDTA、2%SDS、100mM LiCl)に混合し、そしてフェ
ノール(1:1、65℃)とともに65℃で加熱後、20秒間撹拌しそして4℃
で15分間12000rpmで遠心分離した。上清を等容量のフェノール:
クロロホルム(1:1)で2回抽出し、そして1容積の4M LiClで沈殿し
た。遠心分離後、RNA沈殿をTE緩衝液に再懸濁し、そして2容積のエタノー
ルを液層に添加してゲノムDNAを沈殿させた。ポリ(A)+mRNAの精製は
[47]に記載のとおり行った。
小麦培養細胞からの酵母ツーハイブリッド法cDNAライブラリーの構築
小麦懸濁培養細胞から単離された5マイクログラムのポリ(A)+mRNAを
cDNA合成キット(Stratagene)を使用し、製造者の説明書に従っ
てcDNA合成の基質として用いた。得られたEcoRI及びXhoI末端を含
む2本鎖DNAは平均サイズ1.3Kbだった。このcDNAの一部(500n
g)を750ngのEcoRI/XhoI消化pGAD−GHベクター(Clo
ntech)と48時間、8℃にて連結した。結合に続いて、ライブラリーを蒸
留水に対して透析し、そしてE.coli DH10B(Gibco)に電気穿
孔法にて導入した。簡便化のため、cDNAライブラリーをそれぞれ6×105
の一次形質転換体を含む5個のサブライブラリーに分けた。総ライブラリーDN
Aは一次形質転換体を15枚の150mmアンピシリン添加LBプレートに蒔く
ことにより得た。コロニーをLB(+Amp)培地に移し、そしてプラスミドD
NAを[34]に記載のとおり調製した。
酵母ツーハイブリッドスクリーニング
2個のレポーター遺伝子LacZ及びHIS3を含む酵母HF7c株(MAT
a ura3−52 his3−200 ade2−101 lys2−801
trpl−901 leu2−3,112 gal4−542 ga180−
538 LYS2::GALIUAS−GALITATA−HIS3 URA3
::GAL4 17mers(x3)−CyCITATA−LacZ;[15]
)がツーハイブリッドスクリーニングに使用された[4.16]。酵母をまず[
38]に記載の通り、pBWRepA、pGBT8ベクター[46]中にGal
4 DNA結合ドメイン(BD;TRPIマーカー)に融合した完全WDV R
epAの読み枠を含むプラスミド、で形質転換した。そして、それらをpGA
D−GH(AD,LEU2マーカー)小麦cDNAライブラリーで形質転換した
。形質転換混合物はトリプトファン、ロイシン及びヒスチジンを含まず、擬陽性
コロニーの出現を抑制するために5mM及び10mM 3−アミノ−1,2,4
トリアゾール(3−AT;[5])を添加した酵母脱落選択培地に蒔かれた。形
質転換体は慣例の通り3から8日の間に再生し、そして20mM 3−ATの存
在下での生育が調べられた。2個の融合タンパク質間の相互作用を確認するため
に、βガラクトシダーゼ活性が[7]に記載のとおりレプリカ法で分析された。
プラスミドDNAは、陽性コロニーからE.coli MH4へ形質転換するこ
とにより回収された。それはこの株はleuB-であり、そしてその欠失がpG
AD−GHプラスミドに存在するLEU2遺伝子によって補完されることが出来
るからである。GRAB1の欠失体はApal(1−253)、SalI(1−
208)、SacI(1−52)及びSacII(80−287)制限酵素部位
を使用して、そしてGRAB2の欠失体はXhoI(1−149)、BglII
(1−108)、SalI(1−55)及びSmaI(66−351)制限酵素
部位を使用して構築された。
GST融合タンパク質の製造及びin vitro結合実験
GST−GRAB融合タンパク質を製造するために、オリゴヌクレオチドGR
AB1−ATG(5’GGATCCATGGTGATGGCAGCGG)及びT
7プライマー、並びにオリゴヌクレオチドGRAB2−ATG(5’GGATC
CATGGCGGACGTGACGGCGGTG)及びT7プライマーがGRA
B1及びGRAB2のコード領域をそれぞれPCRで増幅するために使用された
。そして産物をpGEX−KGに同じ読み枠でクローン化した。GST−Rep
AはWDV RepA ORFを同じ読み枠でpGEX−KGベクターにクロー
ニングすることにより製造された。E.coli BL21(DE3)形質転換
体はOD600が0.6から0.9になるまで培養し、そして1mMとなるIPT
Gを加えることにより37℃、30分間の培養で融合タンパク質の発現を誘導し
た。GST融合タンパク質はグルタチオン−セファロースビーズ(Pharma
cia)を使用して精製された。標識されたRepAタンパク質は、小麦胚芽
抽出物(Promega)を使用し、35S−メチオニンの存在下、製造者の条件
に従ったin vitro転写及び翻訳(IVT)によって得た。標識されたG
RAB1及びGRAB2は、pBluescriptKSプラスミド中のGRA
B1及びGRAB2遺伝子からPCR産物をクローニングし、そしてT7RNA
ポリメラーゼを使用する転写を行った後にTNT網状赤血球溶解物(Prome
ga)を使用することによって製造された。
植物細胞培養
Triticum monococcum懸濁培養物はP.Mullinea
ux(John Innes Center,UK)より得、そして[46]に
記載のとおり維持した。
N.benthamiana植物の接種
PVX−誘導pP2C2Sベクター[10]はN.benthamiana植
物体におけるGRABタンパク質の一過性発現に使用された。GRAB1構築の
ために、完全GRAB1 cDNAを含む1.1KbのSmaI−XhoI断片
をNruI/SalI消化pP2C2Sベクターにクローン化し、pP2−GR
AB1プラスミドを製造した。フレームシフトGRAB1変異体(GRAB1Fs
)を構築するために、プラスミドpP2−GRAB1をSacIIで部分消化し
、そして、T4 DNAポリメラーゼ処理後再連結した。GRAB2構築のため
に、完全GRAB2 cDNAを含む1.35KbのSmaI−XhoI断片を
NruI/SalI消化pP2C2Sベクターにクローニングし、プラスミドp
P2−GRAB2を製造した。フレームシフトGRAB2変異体(GRAB2FS
)を構築するために、プラスミドpP2−GRAB2をBstEIIで消化し、
そして、クレノウ処理後再連結した。感染性RNAは、SpeIで消化されたプ
ラスミドDNAのT7 Cap Scribeキット(Boeringher
Mannheim)を使用したin vitro転写により得た。RNA転写産
物は5mM Na3PO4(pH7.0)で希釈され、そして3週経過の
N.benthamiana植物(それぞれ4個)に炭化珪素を使用して[10
、17]に記載のとおり接種された。
粒子砲撃(particle bombardment)による小麦培養細胞の
トランスフェクション
細胞を、1000rpmで3分間遠心分離することにより沈殿し、そして上清
を除去した。約0.20−0.25mlの細胞の固まりはへらで、0.25mM
マンニトールを添加し、0.8%アガーで固化したCHS培地(砲撃用培地)上
に置かれたWhatman #1濾紙上に広げられた。DNA吸着及び粒子砲撃
(particle bombardment)の条件は[43、46]に記載
のとおりとした。小麦培養細胞中でのGRABタンパク質の過剰発現は、コード
領域をプラスミド[47]のCaMV 35Sプロモーターの支配下にクローニ
ングすることにより行われた。GRAB1の1.1Kb EcoRI−XhoI
断片及びGRAB2の1.3KbEcoRI−ApaII断片をEcoRI/N
deI消化p35SZmRbIプラスミド[47]にクローン化し、p35S.
GRAB1及びp35S.GRAB2を製造した。これらのプレスミドはZmR
b1の3’非翻訳領域を含む。それぞれの実験を行う時点は、トランスフェクト
されたそれぞれの細胞プレートに応じた。実験は少なくとも2回行った。
WDV DNA複製の分析
WDV DNA複製は本質的に[43、46]に記載のとおり分析された。細
胞は液体窒素内に置かれ、そしてDNAは本質的に[41]に記載のとおり単離
された(Soniら、1994)。0.7%アガロースゲル中での電気泳動後、
DNAをナイロン膜(Biodyne A)へ転写し、そしてdigoxige
nin−11−dUTPで標識されたプローブを用いて製造者(DIG DNA
labeling and detection kit,Boehring
er Mannheim)が推奨する条件に従ってハイブリダイズすることによ
り、検出した。実施例1 GRABタンパク質をコードするcDNAの単離
酵母ツーハイブリッド法(Fields及びSong、1989;Field
s,1993)を使用するためにcDNAライブラリーを活発に増殖している小
麦細胞懸濁培養から調製されたmRNAから構築した。スクリーニングはGal
4 DNA結合ドメインに融合したWDV Rep Aを使用して行われた。有
意に多数のcDNAクローンが選択培地(−his、+3AT)から共形質転換
体として生育することができた。形質転換後の最初の6日間に出現したこれらの
なかで、共形質転換体は、≧20mM 3ATの存在下で生育し、そして強いβ
−galシグナルを産生する能力に基づいてさらに強い相互作用を示した。部分
DNA配列分析により、制限酵素分析からの推定では異なるクローンに由来する
にもかかわらず、その5’配列が有意に関連している7個のcDNAクローン群
が存在することが明らかとなった。WDV RepAと相互作用する能力にから
、このグループのcDNAクローンにコードされるタンパク質はGRAB(Ge
minivirus RepA Binding)タンパク質と呼ばれる。2個
のGRABタンパク質、GRAB1及びGRAB2、は本明細書に記載される。
クローン化されたそれぞれのcDNAは、酵母においてWDV RepAに強
固に結合するタンパク質をコードしていた。GRAB−1及びGRAB−2のc
DNAクローンは長さ約1.1kbpであり、それぞれが推定ATG翻訳開始部
位を含む1個の読み枠を含んでいた。2個のGRABタンパク質の完全cDNA
配列及び推定アミノ酸配列は配列番号9から12として配列表に示される。単離
されたクローンは、翻訳開始配列と良いコンセンサスを示す最初の推定メチオニ
ンの周辺配列と共に全長コード領域を含む。
GRAB1及びGRAB2タンパク質のアミノ酸分析によりいつくかの注目す
べき特徴が明らかとなった。第一に、2個のタンパク質は、−170N末端残基
に及ぶ領域においては高い関連を示しており、有意な程度の相同性(58%)が
検出されるにもかかわらず、C末端部分においては全く関連していない。興味深
いことに、荷電残基の分布は不規則ではない。GRAB1及びGRAB2の独特
のC末端ドメインはそれぞれ19%及び15%の負に荷電した残基(D、E)を
含むが、それらの互いに関連があり荷電残基を高い割合で含む(それぞれ30%
及び33%)N末端ドメインは正に荷電したアミノ酸(R、K、H;それぞれ1
8%及び20%)を少し多く含む傾向にある。
さらに、ノーザン解析によりGRAB1及びGRAB2のそれぞれをコードす
る可能性がある期待される大きさのmRNAの存在が明らかとなった。両方のm
RNAは小麦培養細胞に少量存在し、そして分化した細胞型、即ち根や葉、では
さらに少ない。実施例2 GRABタンパク質のN末端はWDV RepAとの結合を介在する
WDV RepAとの複合体形成に関与するGRABタンパク質の領域を同定
するために、一連の欠失体が構築され、そして酵母おいてそれらがウイルス性R
epAタンパク質と相互作用する能力を分析した。ほとんどの(GRAB1にお
いて)又は全ての(GRAB2において)C末端ドメインを欠失させてもGRA
B−RepA結合は減少しなかった(図2)。N末端149残基のみを有する欠
損GRAB2タンパク質さえも有意なRepA結合能力を保持していた(図2)
。対照的に、GRAB1(80アミノ酸)又はGRAB2(66アミノ酸)の比
較的小さなN末端の欠損によって相互作用は完全に消失した(図2)。従って、
両方のタンパク質に存在するN末端ドメインがWDV RepAとの複合体形成
能力を付与しているという結論になる。さらに、GRABタンパク質のN末端領
域のほとんどがWDV RepAとの複合体形成に最も大きく貢献していること
が明らかとなった。実施例3 WDV RepAのC末端ドメインはGRABタンパク質との相互作用を介在す る。
同様な欠失研究がWDV RebAタンパク質においてGRABタンパク質と
の結合に関与する配列を同定するために行われた。図3に示すとおり、RepA
のN末端側半分のほとんどの欠失によってもGRABタンパク質と相互作用する
その能力は減少しなかった。しかしながら、RepAのC末端37アミノ酸残基
を欠失させただけでGRAB1及びGRAB2の両方との結合は完全に破壊され
た(図3)、このことはRepAのこの小さなドメインが結合に決定的である残
基を含んでいることを示している。GRABとWDV RepAタンパク質との
相互作用もまた分析された、RepAをコードする同じmRNAのスプライシン
グ後(Schalkら、1989)のものから産生される他の初期WDVタンパ
ク質。従って、RepA及びRepの両方のN末端210残基は同一であるが、
二つのウイルス性タンパク質は異なるC末端ドメインを有する。WDV Rep
AのC末端がGRABとの結合に介在しているという理論に一致して、WDV
RepはGRABと複合体を形成することが出来なかった。WDV RepA及
びRepのZmRb1との結合の違いについて(Xieら、1997)のデータ
と共にこれらの結果は、RepAはウイルスの複製に適当となる細胞内環境とす
るために細胞生理に影響を与えることに関与するらしい唯一のWDVタンパク質
であるということを強く示唆している。
酵母ツーハイブリッド相互作用の結果を確認し、そして発展させるために、精
製したタンパク質を使用して相互作用を評価するためのプルダウン実験を行った
。等量の精製されたGST−RepA(0.2μg)及びin vitro翻訳
(IVT)GST−GRAB1又はGST−GRAB2をインキュベートした後
、35S標識メチオニン取り込みフラクションをグルタチオン−アガロースビーズ
に結合させて回収した(図4)。同様の結果がGST−GRAB1及びGST−
GRAB2並びにIVT WDV RepAタンパク質を使用して得られた(図
4)。従って、GRABタンパク質及びジェミニウイルスRepA間の相互作用
は、他の細胞性タンパク質が存在しなくても生じることも可能であると結論され
た。実施例4 GRAB mRNAの発現は根及び胚の少数の細胞のみに限定されている
GRABタンパク質が細胞内で有することも可能である機能について、いくつ
かの知見を得るために、in situハイブリダイゼイションによりそれらの
発現分布を解析した。ノーザン解析はGRAB転写産物はそれほど豊富ではない
ことを示した(図1参照)。根の分裂組織におけるGRAB mRNAの発現は
少数の細胞に限定されているようである。同様のまだら模様が、S期細胞に特徴
的なヒストンH4の転写産物についても観察された。特に、GRAB1の発現は
中心柱内のいくつかの細胞に限定されており、表層又は表皮細胞には実質的に存
在していなかった。GRAB1 mRNAもまたいくつかの根冠始原細胞に検出
された。相当する状態が発生中の胚において検出された。
異なる生育条件下での我々のGRAB発現パターン分析を総合すると、おそら
く培養中の細胞の部分集合からの成長シグナルの変化への応答としてGRAB1
及びGRAB2の両方のmRNAレベルが上昇し、そしてそれは栄養状態に大き
く依存するという結論となる。さらに、細胞増殖及び/又は分化の制御に関する
外来性シグナルと関連した形質導入経路の一部であることも可能である、極初期
応答の一部としてGRABタンパク質は異なる役割を果たしている可能性もある
という理論を補強する。
従って、RepA、植物ジェミニウイルス属の一員であるWDVのRb結合タ
ンパク質、との複合体形成能力に基づいて植物タンパク質の1グループが同定さ
れた。データベース検索に基づいて、GRAB1及びGRAB2の両方は既知の
どのタンパク質にも相同ではなく、そして従って単離されたcDNAはこれまで
に未同定のタンパク質をコードしていた。しかしながら、本研究はそれらがその
N末端領域において、一次配列という意味では関連していることを明らにした。
GRAB1又はGRAB2のアミノ酸配列を使用すると、これらのタンパク質は
機能が未知であるいくつかの植物タンパク質に有意な相同性を有するという結果
が示された。興味深いことに、GRABタンパク質群自身において最初に観察さ
れたのと同様に、相同性はN末端の最初の150−170残基に限定されていた
(図10A)。図10Aに示されるのは、他の点では関連が無いと思われるタン
パク質に対応する。第一に、酵母においてカリフラワーモザイクウイルス(ca
uliflower mosaic virus)(CAMV)プロモーターを
活性化させる能力によって単離された2個のシロイヌナズナ(Arabidop
sis)cDNAクローン、ATAF1及びATAF2(H.Hirt,私信)
。第二に、トマトの葉の加齢についての研究で単離されたSENU5CDNA(
Genbank ACC.No.)。第三に、ペチュニア(Petunia)N
o Apical Meristem(nam)遺伝子の産物であり、茎頂分裂
組織の適正な成長に必要であり、分裂組織の配置を決定する(Souerら、1
996)とされてきたNAMタンパク質。実施例5 GRABタンパク質は壊死表現型を誘導する
GRABタンパク質の細胞内での役割について知見を得るための第一段階とし
て、我々は植物N.benthamianaにおいてGRAB1又はGRAB2
いずれかの発現の影響を調べた。この目的のために、染色体の影響無し[6]に
任意の時期に組織全体において高いレベルでの発現を保証するポテトウイルスX
(potato virus X)(PVX)由来の発現ベクターを使用した。
この系は外来性タンパク質の一過的発現の影響を分析することに好結果で使用さ
れている[18,31,32]。
in vitro転写PVX RNAを植物N.benthamianaに接
種すると、典型的な症状の出現、接種10日後(dpi)に明確に出現、は、偽
接種植物体と比較してPVX発現ベクターの効率的な増幅を示している。PVX
−GRAB1構築体を接種された植物体は、GRAB1発現ベクターの高レベル
複製により12dpiまでに組織全体が感染する。このことは葉におけるPVX
−GRAB1 RNAの濃度を野生型PVXを感染させた植物体での値と比較す
ることにより確認される。興味深いことに、GRAB1を高レベルで発現する全
ての植物体は、すでに12dpiにおいて、古い葉の形態により明らかとなる退
化過程が進行する傾向を示した。さらに、突起した壊死領域が、特に28dpi
時に、植物の空中に生育する部分の基底部の近傍に出現した。この段階において
葉及び根の顕著な生育の減退もまた観察された。植物体全体に観察される影響が
全長GRAB1タンパク質の発現によるものであるかどうかを調べるために、
我々はN末端近くにフレームシフト変異を有するGRAB1mRNAを発現する
PVX構築体を植物体に接種した。従って、PVX−GRAB1FSは、N末端の
保存領域(N1及びN2)を保持しており、そして159残基の欠損タンパク質
を産生することも可能であるアミノ酸78位にフレームシフト変異を有するcD
NAを保持している。GRAB1Fsの発現は、全長GRAB1タンパク質を発現
する植物体において観察されるどの影響をも出現させなかった。
同様の研究がGRAB2構築体について行われた。PVX−GRAB2構築体
を接種された植物体でPVXベクターの増幅速度に遅れが観察された。このこと
は12dpiにおいてのGRAB2の高レベルでの発現を阻害し、そして植物体
は偽接種植物体と同様の形態を有した。しかしながら、接種後時間が経過すると
、PVXベクターは高レベルに蓄積した。興味深いことに、これらのGRAB2
発現植物体は野生型PVXに感染した植物体よりも軽度の症状を呈した。GRA
B1発現植物体において観察された退化過程を呈したものは無かった。我々はG
RAB2の欠損型の発現による影響も調べた。この場合、PVX−GRAB2Fs
はアミノ酸33位にフレームシフト変異を有するGRAB2cDNAを産生し、
従ってN末端(N1)相同領域の大部分だけを保持している長さ50アミノ酸が
欠損したGRAB2タンパク質を産生する。PVX−GRAB2Fs構築体を接種
された植物体は高レベルのPVX及びGRABFsRNAを含む。欠損型GRAB
タンパク質の発現の結果の両方を鑑みると、GRAB1による壊死領域の誘導及
びGRAB2による症状出現の遅れは全長タンパク質の発現に依存することが示
唆され、そしてこのような特異的な影響はGRAB1及びGRAB2タンパク質
それぞれの独特のC末端ドメインにより介在され得ることが強く示唆されている
。
図4に示すアラインメントは、これらの関連タンパク質において高度に保持さ
れるいくつかのアミノ酸モチーフの存在を明らかにした。従って、我々は活性に
決定的である領域に対応させることも可能であるN末端ドメイン(N1からN5
)内の5個のモチーフの出現に注目した。それらにおいて、2個の主なN末端モ
チーフ(N1及びN2)は、他が正に荷電しているにもかかわらず正味の負電荷
を示している。我々の欠失解析に基づいて、N5は完全に必要なわけではな
く、そしてN1は大きく貢献しているようであるが(図3)、これらすべてのモ
チーフがWDV RepAとの効率的な相互作用に必要である。C末端ドメイン
は、一次配列においてこのファミリーのそれぞれのタンパク質に独特であるにも
かかわらず、高い正味の負電荷を有する性質を共有している(15−20%の残
基はD又はEである)。このことは両方のGRABタンパク質及び2個のATA
F構成要素において特に明白である。本明細書において報告される2個のGRA
Bタンパク質は、特にGRAB2において、他の実施例の場合に示されている様
に転写制御に関与することも可能であるそれらのC末端ドメインに、Q−リッチ
ドメインを有する。さらに、シロイヌナズナ(Arabidopsis)及びコ
メ(rice)から無作為に配列分析されたESTから誘導される多数の部分c
DNA配列もGRABタンパク質のN末端を検索条件として使用した検索で抽出
された(非開示)。驚くべきことに、酵母又は動物由来のタンパク質配列はこの
検索において抽出されなかった。
この群のタンパク質の一つの注目すべき性質は、それぞれの分子種に存在する
とことが明らかである関連するN末端ドメインを有する構成要素が多数であるこ
とである。例えば、少なくとも5個の構成要素はNAMに関連し(Souerら
、1996)、そして7個の構成要素はGRABに関連する(本研究)。そのよ
うに多数であることからそれらが実際に異なる機能を有しているのかどうかとい
う疑問が提示される。一つの可能性として、いくつかのNAM関連タンパク質に
対してすでに提案されているのは、胚期以後の発達における植物体の異なる部位
では冗長となる機能を有するということである(Souerら、1996)。
PVX感染植物体での症状の出現においてGRABの過剰発現の結果を考慮す
ると、これらのウイルス属では全く異なる増殖方法が使用されているにもかかわ
らず、GRABによって影響される、これまでのところ、未知の経路をWDV及
びPVXの両方で共有している可能性もある。他の可能性としては、GRAB過
発現が直接的若しくは非直接的に一般的な防御経路を始動するか又は、単純に、
異なる型の感染に対して細胞を防御する細胞内環境を導くことも可能である。
実施例6
小麦培養細胞におけるGRABタンパク質の過剰発現はWDV DNA複製を阻
害する
WDV RepAタンパク質との相互作用に基づいて単離されたGRABタン
パク質の想定される機能をさらに調査するために、我々はジェミニウイルスの複
製におけるGRABタンパク質の発現の影響を調べた。この分析は、ウイルス性
DNAの複製において植物Rb(ZmRb1)の効果を評価することに有用であ
ることが証明されている[47]。従って、同様の方法を用いて、我々は小麦培
養細胞に以下のプラスミドの組み合わせを共トランスフェクトした;(i)使用
する小麦細胞において活性である35S CaMVプロモーターの支配下でGR
AB1又はGRAB2のいずれかを発現する第一のプラスミド(ii)これも3
5S CaMVプロモーターの支配下で効率的なウイルスDNAの複製に必要な
WDVタンパク質(RepA及びRep)を発現する第二のプラスミド、並びに
(iii)in transでウイルスタンパク質が提供される場合に効果的に
複製することが可能であり[35、47]WDV DNA複製の監視に使用され
る、pWori[43、46]の誘導体である、第三のプラスミド(pWori
ΔΔ)。GRAB1又はGRAB2のいずれかの発現は培養小麦細胞内でのWD
V DNA複製を強く阻害し、GRAB2はより強い影響を示す。これらの結果
はWDV DNAの複製が細胞培養条件下でGRABタンパク質によって影響を
受けることを示している。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Plant GRAB protein
The invention is particularly applicable to the growth and / or replication, differentiation, development of plant cells and plant viruses.
A method of controlling the cell cycle to control life and / or aging;
Identifying and / or unisolated proteins and / or nucleic acids in such methods.
Use; such a use of previously unknown natural functions of known proteins and nucleic acids
Use in methods; unidentified and / or unisolated proteins and nucleic acids themselves, and
In an enriched, isolated, cell-free and / or recombinant form;
A plant comprising the recombinant nucleic acid.
Cellular factors are required for successful completion of the virus replication cycle in infected cells.
The need for child involvement is well documented. This means that several
Especially evident in viruses with small genomes that encode only proteins
It is. For example, animal DNA tumor viruses are involved in the process of transcription and DNA replication.
Use intracellular devices. One or more further encoded by the virus
Proteins are used by infected cells to create an intracellular environment suitable for viral replication.
It has developed to have a direct effect on physiology. One typical example is the retinal bud
Animal DNA activates the cell cycle in infected cells by interfering with the tumor pathway
An oncoprotein encoded by the oncovirus, ie, the SV40 T antigen,
Adenovirus EIA or human papilloma virus (human papill)
oma virus) E7 protein (26, 26, 45).
A similar strategy is plant geminivirus, plant DNA
It is presumed that it has evolved in a unique group of viruses. Geminiu
The ils genome can be one or two small (2. 6-3.
0 kb) consisting of a circular single-stranded DNA molecule (11, 24). Wheat tower small virus (w
heat dwarf Geminivirus (WDV) is a component
Ruth is 2750 nucleotides in length, the smallest of a single stranded ssDNA molecule.
It belongs to subgroup I with genome and encodes only a few proteins. So
Of these, RepA (also called C1) and Rep (also called C1: C2)
) Is the only WDV protein required for viral transcription and replication (24). R
epA is derived from a single transcript produced under the control of a complementary sense promoter.
Will be translated. Rep protein is produced after this mRNA is spliced.
(37). WDV Rep is absolutely required for viral DNA replication
And this is homologous to the Rep protein of all geminiviruses. Jemi
The virus Rep is responsible for in vitro nicking-ligation activity, replication initiation of DNA
It has been shown to have point recognition activity and ATPase activity. However,
The RepA protein is unique to the WDV geminivirus subgroup and
Activity, binding to plant retinoblastoma (Rb) protein (45, 46) and
Stimulation of viral sense gene expression has been implicated in the control. More recently
We have shown in WDV that the Rb binding protein (RepA) and the starting protein (
Rep) showed that it appears to play an equivalent role in viral DNA replication.
.
Geminivirus DNA replication occurs in the nucleus of infected cells and is
Replication is deficient in the S-phase
Noh is necessary. Accumulation of replication intermediates in the S phase nucleus is consistent with this (1
). Geminiviruses usually infect non-proliferating cells, but interestingly
, They are proliferative cell nuclear antigens (P
Induces the appearance of cellular proteins typical of S phase such as (CNA) (29). W
Subgroup I geminiviruses such as DV regulate their ability to interact with Rb
And participate in the mechanism by which geminivirus affects the cell cycle activation circuit
Encodes a protein containing the LXCXE motif of the RepA protein (4
5). These observations indicate that ZmRb1, a regulator of G1 / S phase transition in plant cells
A full-length cDNA encoding a plant Rb protein capable of acting in
It was the basis for isolation (46). Consistent with this function, cultured plant cells
Overexpression of plant Rb (and human Rb) significantly inhibits WDV DNA replication
Harm (45, 46). Therefore, in order to facilitate DNA replication,
At least one mechanism used for geminiviruses sequesters Rb,
And infected cells by affecting the resulting negative cell proliferation activity
It is presumed that this is the induction of S phase in.
Control of cell cycle, growth and differentiation in plants depends on hormones, nutritional status or environmental
A complex of regulators with activities that respond to a wide variety of signals, such as states
It is the result of the interaction (20, 39). For example, the concentration of D-type cyclin mRNA
Sharp rise in response to sucrose or cytokinin treatment (41)
, The concentration of cyclin-dependent kinase (cdc2) mRNA depends on the presence of auxin
Dependent. Molecular properties of other plant cell cycle regulators and their involvement in cell growth and differentiation
The linked features are little known. Therefore, plants to the growth signal
Involvement in these regulatory pathways to elucidate the molecular mechanisms governing cellular responses
It is important to identify such cellular factors.
Because cellular factors are absolutely required for completion of geminivirus replication
The present inventors have reported that gemini Lewisl is more specific by a mechanism other than affecting the Rb pathway.
Regulates cell physiology, and such effects are controlled by geminivirus proteins.
Thus, at present it was assumed that unknown cellular factors were the result of being targeted. they
Is a protein that interacts functionally with RepA, an Rb binding protein of WDV.
Use experimental techniques to identify quality and encode unknown proteins
Several cDNA clones were now provided and their function determined.
Based on amino acid sequence analysis, these proteins were identified as viral RepA tags.
Have a common N-terminal domain required for interaction with proteins and
Have been confirmed to be unique. Transcription system
As in regulator activity, they are responsible for hormonal and nutrient responses, meristem development
And a larger family of proteins related to regulators of plant aging.
There is also the possibility to represent
Therefore, in the first aspect of the present invention, GRAB (Gemin)
ivRepA Binding) Protein or peptide level
Increasing or decreasing the binding capacity of GRAB protein or peptide
A method for controlling the plant cell cycle characterized by increasing or decreasing force
Provided. Such controls may include, among other things, the growth and / or replication of plant cells,
Regulates plant virus growth, plant cell differentiation, development and / or aging in the vesicle
Also make things possible. Such proteins and peptides are known as Rb (Retinobl).
astoma) is understood to be different from proteins, especially the sequence listing and their function
Such variants are described later herein.
Increasing or decreasing the concentration of GRAB protein peptide is
Protein or peptide compared to the normal production concentration of the protein or peptide
It is caused by overproduction or underproduction of pide in plant cells.
The decrease in the native GRAB binding activity is, for example, WDV RepA or a functional site thereof.
Or a substance such as a mutant, which binds to GRAB protein or peptide
Is achieved by
In particular, GRAB proteins or peptides for use in the present methods are described herein.
Containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4, or a geminivirus
Those functional variants that have the ability to bind RepA. Preferred tampa
The protein or peptide is at least 70%, more preferably, SEQ ID NO: 2 or 4,
At least 90% and most preferably at least 95% amino acid sequence homology
Having. In particular, the GRAB protein has the first 200 amino acids at its N-terminus
Has the ability to bind to irritable RepA; more preferably the first 170
Amino acids and most preferably the first 150 amino acids at the N-terminus are such
It has power.
These methods provide a plant cell or plant with such GRAB protein or pea.
It may include administering the peptide directly, however, more conveniently,
A nucleotide or antisequence encoding a corresponding GRAB protein or peptide;
And the use of oligonucleotides. That is, for example, GRAB tan
Pro-protein that enables the expression of proteins or peptides or the production of antisense RNA
Downstream of the motor contains a sequence encoding GRAB protein or peptide.
In particular, the recombinant DNA is placed inside the cell as if it were placed inside the cell by the use of recombinant nucleic acid.
Nucleic acid to be placed. Nucleic acids encoding GRAB proteins require GRAB.
Where it is needed, e.g. an ectopic tissue where it is not normally expressed, e.g.
To produce it in a nourishing tissue or a stem tissue such as wood or phloem
Can be used. Other strategies include GRAB protein binding peptides such as Geminiu
GRAB proteins such as ils RepA, a functional variant thereof or a C-terminal part thereof
Expression of a protein binding site. Such a peptide is a natural GRA
It will bind to B proteins and inhibit their activity. Complete gemini
RepA in transgenic plants other than viral production, and especially
Expression of only the GRAB protein binding portion such as N-terminal deleted RepA is novel.
It is recognized that. Promote in DNA or RNA vector or DNA construct
The cDNA encoding RepA, which is in a functional relationship with the
Are particularly useful for such purposes.
The most effective way to deliver the proteins and peptides of the invention to plant cells is
It is clearly evident that expressing the nucleic acids encoding them in situ.
Will be understood. Such methods include the use of sequences encoding peptides or proteins.
Of an oligonucleotide or a polynucleotide having a DNA into a plant cell DNA
By doing so it is customary. Such nucleotides are
The expression of native GRAB is controlled by co-expression (6) or by the antisense method.
It may also be used to reduce. Mutagenesis techniques, such as SDM,
The nucleotides of the invention are thereby functional variants or otherwise of the invention,
Proteins that are overactivated or inactivated, eg, for binding activity;
It can be designed or manufactured to encode a peptide.
One of skill in the art will appreciate that a suitable promoter may be continuously or inducibly active.
And will clearly understand. The inducible promoter is the GRAB protein described above.
Only when activity of the protein is required, for example when signs of viral infection appear or
When the plant is otherwise vulnerable or at a particular stage of cell development
It will be appreciated by those skilled in the art that there is an advantage in that
Properly understood. For example, such a promoter might induce stress
Environmental conditions such as reduced water availability due to drying or freezing.
Or complex factors such as plant hormones such as interplant stress transfer hormone
Thus, or as a specific cation or anion, such as a metal cation.
It may be induced by a simple factor. About the type of promoter used
Does not assume any particular restrictions.
Transgenic plants by inserting cDNA with appropriate control sequences
Numerous specific examples of the methods used to produce
There will be. For example, plant transformation vectors are described in Denecke et al., (1992) E
MBOJ. For producing totehalose as described in US Pat.
Their further use for producing transgenic plants that produce
Patent Application No. 08/290301, EP0339009B1, and
No. 5,250,515 describes a method for inserting a heterologous gene into a plant.
(See U.S. Pat. No. 5,250,515, columns 8 to 26). Transgenic
Pollen electroporation for producing both monocot and dicot plants is described in U.S. Pat.
No. 5,629,183, US Pat. No. 7,530,485 and US Pat. No. 7,350,356.
No. For further details, see Rocky S.M. Tuan. Edited by
Recombinant Gene Expression Prot
ocols (1997) Humana Press, ISBN 0-89603-
333-3; 0-89603-480-1, etc.
is there. No specific restrictions on the types of transgenic plants provided
It is clearly understood that this is not envisioned; all classes of plants, monocots or dicots,
GRAB activity in plants is constitutively, ectopically or transiently caused by insertion of the nucleic acid of the present invention.
It can also be produced in a transgenic form, which will vary.
A preferred embodiment of the first aspect of the present invention provides a method for preparing a GRAB protein in a plant cell.
Or a peptide, particularly the GRAB1 protein of SEQ ID NO: 10, or benta
a functional variant thereof capable of inducing aging in Miana plants.
Increase aging in plant cells, including increasing or decreasing levels or activities
A method is provided for causing or inhibiting. Further, such an increase or decrease may be
Is most effectively achieved by the incorporation of SEQ ID NO: 9 or a functional variant thereof.
Alternatively, it may be achieved by using DNA encoding RepA.
The second aspect of the present invention relates to a novel GRAB protein or peptide per se as well as
Into a concentrated, isolated, cell-free and / or recombinantly produced form.
Offer. Such proteins and peptides can be naturally occurring
Or may be substituted so as to retain homology as described below.
No. Preferred proteins and peptides are GRAB1 or GRA according to the invention.
N-terminal 200 of B2 (more preferably the first 170 and most preferably 150
)) 90% or higher, more preferably 95% or higher for amino acids
Higher, and most preferably 98% or higher, N-terminal with homology
Has an array. Preferred peptides are those that conserve these sequences or their homology.
The first 150 to 200 amino acids of any of the sequences of the substituted variant
Contains an array. A preferred peptide is the C-terminal sequence S shown in FIG.
Includes such sequences except ENU, NAM, ATAF1 or ATAF2.
In particular, the GRAB protein and peptide are those of SEQ ID NO: 3 or 4 shown herein.
Or binding activity to Geminivirus RepA, and SEQ ID NO: 3 or
Is 4 and at least 70%, more preferably at least 90% and most preferably
Or at least 98% of those functional variants having an amino acid sequence.
Noic acid sequences. More preferably they are SEQ ID NO: 6 or 8 or
Is a functional variant whose homology is limited and most preferably SEQ ID NO: 10 or
Include 12 or such functional variants thereof with limited homology. protein
Or, if the peptide comprises SEQ ID NO: 3 or 4, it may be SENU, NAM, ATAF
1 or ATAF2.
The protein or peptide encodes a naturally occurring protein or peptide,
Mutagenesis techniques using, for example, chemical mutagenesis or mutagenesis PCR
May be derived from DNA that has been modified by
A third aspect of the invention relates to a nucleic acid encoding a GRAB protein or peptide and
The antisense nucleic acids themselves as well as their enriched, isolated, cell-free and
And / or in a recombinantly produced form. Specially provided
Sense strand and antisense in the form of individual oligonucleotides and polynucleotides
DNA, and as shown in FIG. 4, SENU, NAM, ATAF1 or ATA
The aforementioned DNA not encoding the complete amino acid sequence of F2 is provided.
Particularly provided are, for example, in the form of nucleotides, but preferably
GRAB1 or G as described herein in the form of DNA or cRNA (mRNA)
N with at least 60% homology to the first 200 N-terminal amino acids of RAB2
A nucleic acid encoding the expression of a GRAB protein having a terminal sequence;
First 200 codons with such homology. Preferably the homology is at least
75% and most preferably 90%.
Preferred nucleic acids are SEQ ID NOs: 1, 2, 5, 7, 9 or 11 or the homology limits described above.
DNAs or RNAs containing those functional variants having the same specificity. Most preferred
Is the DNA of SEQ ID NO: 9 or 11, or a functional variant thereof.
In the description and the claims of the present invention, the following technical terms shall be used unless otherwise specified.
And is used in the following definitions.
"Functional variants" of peptides, proteins, nucleotides or polynucleotides
”Refers to the identity of the prototype peptide, protein, nucleotide or polynucleotide.
One or more amino acid residues in the amino acid or base sequence may be substituted or deleted.
Loss and / or insertion, or by doing the same for bases
Peptides, proteins, which have an amino acid or base sequence that can also
Nucleotides or polynucleotides that may be altered in amino acid or base sequence
Nevertheless, a functional variant is an intact peptide, protein, nucleotide or polypeptide.
At least one biological activity detectable by those skilled in the art of oligonucleotides.
Have also left some. Functional variants are generally at least 50% homologous (ie,
Their amino acids or base sequences are 50% identical), but advantageously
At least 70% homologous and even more advantageously at least 90% are derived therefrom.
Homologous to natural or synthetic sequences that can be used. Functional part of the protein or its variant
Minutes are also defined as functional variants.
"Overproduction" is used herein in the most common manner possible. specific
Of the type (generally a protein, polypeptide or oligopeptide or R
NA) is significantly and detectably higher (eg, 20% higher) than the natural concentration
When it is produced, it is called "overproduction" in the cell. Of intracellular molecules
Overproduction is achieved by both traditional mutagenesis and selection techniques, and genetic engineering.
It is also possible that
As used herein, the term “ectopic expression” is in some sense particularly
Recognized overproduction, for example, which is not expressed at all (or to an undetectable extent)
Ectopically expressed protein is produced in the parts of the plant,
The protein or peptide is overproduced at the site.
The term “underproduction” is significantly lower than the natural concentration (eg, 20% or less).
Low), especially at undetectable concentrations, in peptides, polypeptides, proteins or mRNs.
A is used in a sense including that A is produced.
The DNA or RNA of the present invention is a GRAB protein or peptide, such as GRA.
Degenerate at codon nucleotides in sequences encoding B1 or GRAB2
May comprise a sequence that includes an exchange, wherein the T of the DNA is replaced by the U of the RNA.
Has been replaced. Preferred DNAs or RNAs themselves have low stringency conditions.
Hybridized to a polynucleotide encoding GRAB1 or GRAB2
Soybeans, preferably in high stringency conditions
Can also perform such hybridization.
The terms "low stringency conditions" and "high stringency conditions"
, Of course, will be well understood by those skilled in the art, but for convenience US Pat. No. 5,202,257.
Examples are shown in columns 9 and 10. When modifying, these GRAB proteins
Having different amino acids of the same class as the corresponding amino acids in the protein sequence
Quality should be expressed; that is, they are conservative substitutions.
Such substitutions are well known to those skilled in the art (see, for example, US Pat. No. 5,380,712).
No.), and only when the protein is active as a GRAB protein
I do.
In the fourth aspect of the present invention, the DNA or the DNA referred to in the second aspect described above.
Protein or peptide expressed by recombinant RNA, its DNA or RN
Novel Protein or Peptide Derived from A and Mutagenized Polymerase
Modified by a mutagenesis method such as the use of
A protein or peptide produced from DNA or RNA is provided. Book
Including using the DNA or RNA of the invention to express them from cells
A method for producing the protein or peptide of the present invention, which is characterized by
Provided.
A fifth aspect of the present invention provides a method according to SEQ ID NO: 5, 7, 9 or 11 described later herein.
Or the complementary sequence thereof, or the corresponding RN
DNA base encoding the A sequence, especially the first 150 N-terminal sequence of such sequence
Nucleic acid probes and primers that are complementary to 15 or more adjacent bases of
Offer a ma. These probes and primers are oligonucleotide or
In the form of oligonucleotides, for example using Southern or Northern blotting methods
To produce a naturally occurring or synthetically produced GRAB peptide or protein.
It can also be used to identify.
Oligonucleotides used as probes are conveniently SEQ ID NO: 5,
Comprising at least 18 contiguous bases of the sequence of 7, 9 or 11 and preferably having a length of
30 to 100 bases, but up to or even the full sequence length
May be longer. Oligonuclease when used as a primer for PCR or LCR
The nucleotides are preferably 10 to 20 bases long, but may be longer.
No. The primer should be single stranded but the probe should be double stranded, ie the complementary sequence
May be included.
A sixth aspect of the present invention provides a vector comprising the DNA or RNA according to the third aspect of the present invention.
Offer.
A seventh aspect of the present invention is a method for producing a transformed cell containing the nucleic acid of the present invention.
And introducing the nucleic acid into a cell in the form of a vector.
I do.
An eighth aspect of the present invention is a method for producing a transformed cell containing the nucleic acid of the present invention.
The nucleic acid directly into the cells, for example by electroporation or particle bombardment (particl
e) providing said method, including introducing by e.
You. Particularly provided is electroporation of pollen cells.
A ninth aspect of the present invention relates to a recombinant nucleic acid of the present invention, in particular, a DNA or RNA of the present invention.
, For example, plant cells and such cells, including pollen and seed cells.
A plant comprising:
Coding the expression of the GRAB proteins GRAB1 and GRAB2 described herein.
Plasmid containing the DNA to be deposited is subject to international approval for the deposit of the microorganism in 1977.
Have been deposited under the terms of the Budapest Treaty; these are June 1997
On November 11 Collecion Espanola de Cultivos T
ipo has accession number CECT4889 (including the GRAB1 sequence) and accession number 4
890 (including the GRAB2 sequence).
Sequence listing
SEQ ID NOs: 1 and 2 are conserved domains each having an intervening base denoted as N
Figure 3 shows the nucleotide sequence of GRAB1 and GRAB2 encoding N1 to N5
.
SEQ ID NOs: 3 and 4 show amino acid sequences corresponding to SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively.
You.
SEQ ID NOs: 5 and 7 span from N1 to N5 of GRAB1 and GRAB2, respectively.
1 shows the full-length nucleotide sequence.
SEQ ID NOs: 6 and 8 show the amino acid sequences corresponding to SEQ ID NOs: 5 and 7.
SEQ ID NOs: 9 and 11 contain the coding regions for GRAB1 and GRAB2, respectively
1 shows the full-length sequence of the isolated cDNA.
SEQ ID NOs: 10 and 12 show the corresponding amino acids of GRAB1 and GRAB2 proteins.
3 shows the acid sequence.
Brief description of figures
FIG. 1 shows the results of Northern analysis of GRAB1 and GRAB2 transcripts.
FIG. 2. Regions of GRAB1 and GRAB2 involved in binding to WDV RepA.
2 shows the results of a study performed to identify.
FIG. 3 identifies regions of WDV RepA involved in binding to GRAB protein
3 shows the results of a study conducted to
FIG. 5 shows the GRAB protein domains N1 to N5 used in the method of the present invention.
1 shows an alignment of various protein sequences, known or unknown, having
FIG. 6 shows the charge distribution of these proteins.
The present invention is further described by the following non-limiting examples, which are illustrated by reference.
It is. Further embodiments within the scope of the claims may be made by those skilled in the art in light of these facts.
Will be found in
The following method was used in the examples described below.
Materials and methods
DNA manipulation
Proteinase K, restriction endonucleases and other enzymes for DNA manipulation
Is Merk, Boehringer Mannheim, New England
d Obtained from Biolabs and Promega. Standard DNA manipulation techniques are described in [34.
] Was used. DNA sequence analysis is performed by Applied Biosystem.
This was performed using an automated sequence analyzer from Em. Oligonucleotides are Isogen
Bioscience BV (Maarsen, The Netherlands)
ds).
Purification of DNA and RNA
Genomic DNA and total RNA are derived from wheat leaves, roots and suspension cultures, essentially [
41], the material previously frozen with liquid nitrogen is simply ground by grinding.
Released. The powder was extracted with an extraction buffer (50 mM Tris-HCl, pH 6. 0, 1
0 mM EDTA, 2% SDS, 100 mM LiCl).
After heating at 65 ° C. with ethanol (1: 1, 65 ° C.), stir for 20 seconds and 4 ° C.
For 15 minutes at 12,000 rpm. Supernatant with an equal volume of phenol:
Extracted twice with chloroform (1: 1) and precipitated with 1 volume of 4M LiCl
Was. After centrifugation, the RNA precipitate was resuspended in TE buffer and 2 volumes of ethanol
Was added to the liquid layer to precipitate genomic DNA. Poly (A)+mRNA purification
Performed as described in [47].
Construction of yeast two-hybrid cDNA library from wheat culture cells
5 micrograms of poly (A) isolated from wheat suspension culture cells+mRNA
Use a cDNA synthesis kit (Stratagene) and follow the manufacturer's instructions.
Used as a substrate for cDNA synthesis. Including the obtained EcoRI and XhoI ends
The double-stranded DNA had an average size of 1.3 Kb. A part of this cDNA (500n
g) was digested with 750 ng of EcoRI / XhoI digested pGAD-GH vector (Clo
ntech) for 48 hours at 8 ° C. Following ligation, the library is steamed.
Dialysed against distilled water, and E. coli DH10B (Gibco)
It was introduced by the hole method. For simplicity, the cDNA libraries were each 6 × 10Five
Were divided into five sublibraries containing primary transformants. Total Library DN
A: Primary transformants are plated on 15 LB plates containing 150 mm ampicillin
Was obtained. Colonies were transferred to LB (+ Amp) medium and plasmid D
NA was prepared as described in [34].
Yeast two-hybrid screening
Yeast HF7c strain containing two reporter genes LacZ and HIS3 (MAT
a ura3-52 his3-200 ade2-101 lys2-801
trpl-901 leu2-3,112 gal4-542 ga180-
538 LYS2 :: GALIUAS-GALITATA-HIS3 URA3
:: GAL4 17mers (x3) -CyCITATA-LacZ; [15]
) Was used for two-hybrid screening [4.16]. First, the yeast
38], the GalB in pBWRepA, pGBT8 vector [46].
4 Complete WDVR fused to DNA binding domain (BD; TRPI marker)
The plasmid was transformed with the plasmid containing the epA reading frame. Then, put them in pGA
Transformed with D-GH (AD, LEU2 marker) wheat cDNA library
. Transformation mixture contains no tryptophan, leucine and histidine, false positive
To suppress the appearance of colonies, 5 mM and 10 mM 3-amino-1,2,4
The cells were plated on a yeast-removed selection medium supplemented with triazole (3-AT; [5]). form
Transformants regenerate as usual between 3 and 8 days and are stored in the presence of 20 mM 3-AT.
Growth in the presence was examined. To confirm the interaction between two fusion proteins
Next, β-galactosidase activity was analyzed by the replica method as described in [7].
Plasmid DNA was obtained from E. coli from positive colonies. coli MH4
And was recovered. Because this strain is leuB-And the deletion is pG
Can be complemented by the LEU2 gene present in the AD-GH plasmid.
This is because that. Deletions of GRAB1 include Apal (1-253) and SalI (1-
208), SacI (1-52) and SacII (80-287) restriction sites
And the deletion of GRAB2 is XhoI (1-149), BglII
(1-108), SalI (1-55) and SmaI (66-351) restriction enzymes
Was constructed using the site.
Production of GST fusion protein and in vitro binding experiment
To produce a GST-GRAB fusion protein, the oligonucleotide GR
AB1-ATG (5'GGATCCATGGGTGATGGCAGCGG) and T
7 primers, and the oligonucleotide GRAB2-ATG (5'GGATC
CATGGCGGACGTGGAGGCGGGTG) and T7 primer are GRA
The B1 and GRAB2 coding regions were used to amplify each by PCR.
. The product was then cloned into pGEX-KG in the same reading frame. GST-Rep
A clones WDV RepA ORF into pGEX-KG vector in the same reading frame.
Manufactured by coating. E. FIG. coli BL21 (DE3) transformation
Body is OD600Is adjusted to 0.6 to 0.9, and the IPT becomes 1 mM.
By adding G, the expression of the fusion protein was induced by culturing at 37 ° C. for 30 minutes.
Was. The GST fusion protein is glutathione-sepharose beads (Pharma
cia). Labeled RepA protein is wheat germ
Using the extract (Promega)35Manufacturer conditions in the presence of S-methionine
By in vitro transcription and translation (IVT) according to Labeled G
RAB1 and GRAB2 are the GRA in the pBluescriptKS plasmid.
The PCR product was cloned from the B1 and GRAB2 genes and
After performing transcription using polymerase, TNT reticulocyte lysate (Prome
ga).
Plant cell culture
Triticum monococcum suspension cultures are described in Mullinea
ux (John Inns Center, UK) and [46]
Maintained as described.
N. inoculation of benthamiana plants
The PVX-derived pP2C2S vector [10] was obtained from N. benthamiana planting
Used for transient expression of GRAB protein in the body. GRAB1 construction
For this, a 1.1 Kb SmaI-XhoI fragment containing the complete GRAB1 cDNA
Was cloned into a NruI / SalI digested pP2C2S vector, and pP2-GR
AB1 plasmid was produced. A frameshift GRAB1 mutant (GRAB1Fs
)), The plasmid pP2-GRAB1 was partially digested with SacII.
After re-ligation after T4 DNA polymerase treatment. For GRAB2 construction
The 1.35 Kb SmaI-XhoI fragment containing the complete GRAB2 cDNA was
Cloned into NruI / SalI digested pP2C2S vector,
P2-GRAB2 was produced. A frameshift GRAB2 mutant (GRAB2FS
)), The plasmid pP2-GRAB2 is digested with BstEII,
Then, after Klenow treatment, they were reconnected. Infectious RNA was purified by digestion with SpeI.
Rasmid DNA T7 Cap Scrib Kit (Boeringher
Obtained by in vitro transcription using Mannheim). RNA transcription
The material is 5 mM NaThreePOFour(PH 7.0) and after 3 weeks
N. benthamiana plants (4 each) using silicon carbide [10
, 17].
Of wheat culture cells by particle bombardment
Transfection
The cells are sedimented by centrifugation at 1000 rpm for 3 minutes and the supernatant
Was removed. The cell mass of about 0.20-0.25 ml is a spatula, 0.25 mM
On CHS medium (bombardment medium) with mannitol added and solidified with 0.8% agar
Was spread on Whatman # 1 filter paper placed on a plate. DNA adsorption and particle bombardment
(Particle bombardment) conditions are described in [43, 46]
It was as follows. Overexpression of GRAB protein in cultured wheat cells
The region was cloned under the control of the CaMV 35S promoter of plasmid [47].
It was done by 1.1 Kb EcoRI-XhoI of GRAB1
The fragment and the 1.3 Kb EcoRI-ApaII fragment of GRAB2 were ligated with EcoRI / N
deI digested p35SZmRbI plasmid [47] and cloned into p35S.
GRAB1 and p35S. GRAB2 was produced. These presmids are ZmR
It contains the 3 'untranslated region of b1. The point at which each experiment is performed is
Corresponding to each cell plate performed. The experiment was performed at least twice.
Analysis of WDV DNA replication
WDV DNA replication was analyzed essentially as described in [43,46]. Fine
Vesicles are placed in liquid nitrogen and DNA is isolated essentially as described in [41].
(Soni et al., 1994). After electrophoresis in a 0.7% agarose gel,
The DNA was transferred to a nylon membrane (Biodyne A) and digoxige
Using a probe labeled with nin-11-dUTP, the manufacturer (DIG DNA
labeling and detection kit, Boehring
er Mannheim) according to the recommended conditions.
Detected.Example 1 Isolation of cDNA encoding GRAB protein
Yeast two-hybrid method (Fields and Song, 1989; Field)
, 1993) using a actively growing cDNA library.
It was constructed from mRNA prepared from wheat cell suspension culture. Screening is Gal
4 was performed using WDV Rep A fused to the DNA binding domain. Yes
Unexpectedly large number of cDNA clones co-transformed from selective medium (-his, + 3AT)
It was able to grow as a body. These emerged during the first six days after transformation
Among them, co-transformants grew in the presence of ≧ 20 mM 3AT and showed strong β
A stronger interaction was demonstrated based on the ability to produce a -gal signal. part
DNA sequence analysis suggests different clones derived from restriction enzyme analysis
Nevertheless, a group of 7 cDNA clones whose 5 'sequences are significantly related
Was found to exist. Due to its ability to interact with WDV RepA
The protein encoded by this group of cDNA clones is GRAB (Ge
minivirusRepA (Binding) protein. Two
GRAB proteins, GRAB1 and GRAB2, are described herein.
Each cloned cDNA is resistant to WDV RepA in yeast.
It encoded a tightly bound protein. GRAB-1 and GRAB-2 c
The DNA clones are approximately 1.1 kbp in length, each having a putative ATG translation start site.
It contained one reading frame with a place. Complete cDNA of two GRAB proteins
The sequence and deduced amino acid sequence are shown in the sequence listing as SEQ ID NOS: 9-12. Isolation
The clone obtained is the first putative methionine with good consensus with the translation initiation sequence.
It contains the full-length coding region together with the peripheral sequence of the protein.
Focus on some by amino acid analysis of GRAB1 and GRAB2 proteins
The characteristics that should be clarified. First, the two proteins have -170 N-terminal residues
, A high degree of homology (58%)
Despite being detected, there is no association at the C-terminal part. Interesting
Unfortunately, the distribution of charged residues is not irregular. GRAB1 and GRAB2 unique
C-terminal domain has 19% and 15% negatively charged residues (D, E), respectively.
But they contain a high proportion of their related and charged residues (30% each)
And 33%) N-terminal domains were positively charged amino acids (R, K, H; 1 each, respectively).
(8% and 20%).
Furthermore, each of GRAB1 and GRAB2 is encoded by Northern analysis.
The presence of an mRNA of the expected size that may be possible was revealed. Both m
RNA is present in small amounts in cultured wheat cells and in differentiated cell types, ie, roots and leaves,
Even less.Example 2 N-terminus of GRAB protein mediates binding to WDV RepA
Identification of GRAB protein region involved in complex formation with WDV RepA
To do so, a series of deletions were constructed and in yeast they
The ability to interact with the epA protein was analyzed. Most (GRAB1
Or all (in GRAB2) C-terminal domains are deleted.
B-RepA binding did not decrease (FIG. 2). Deletion with only the N-terminal 149 residues
Even the defective GRAB2 protein retained significant RepA binding ability (FIG. 2).
. In contrast, the ratio of GRAB1 (80 amino acids) or GRAB2 (66 amino acids)
The interaction was completely abolished by the relatively small N-terminal deletion (FIG. 2). Therefore,
N-terminal domain present in both proteins forms a complex with WDV RepA
The conclusion is that you are granting abilities. Furthermore, the N-terminal region of GRAB protein
Most of the region contributes the most to complex formation with WDV RepA
Became clear.Example 3 C-terminal domain of WDV RepA mediates interaction with GRAB protein You.
Similar deletion studies have shown that the WDV RebA protein
Was performed to identify sequences involved in the binding of. As shown in FIG.
Also interacts with GRAB protein by most deletions in the N-terminal half of
Its ability did not decrease. However, the C-terminal 37 amino acid residues of RepA
Is deleted completely, the binding to both GRAB1 and GRAB2 is completely destroyed.
(FIG. 3), which indicates that this small domain of RepA is critical for binding.
Group. Between GRAB and WDV RepA protein
Interactions were also analyzed, splicin of the same mRNA encoding RepA
Other early WDV tampers produced from those after post-logging (Schalk et al., 1989).
Quality. Thus, the N-terminal 210 residues of both RepA and Rep are identical,
The two viral proteins have different C-terminal domains. WDV Rep
Consistent with the theory that the C-terminus of A is involved in binding to GRAB, WDV
Rep failed to form a complex with GRAB. WDV RepA and
Data on the difference in binding of Rem and Rep to ZmRb1 (Xie et al., 1997)
Together, these results indicate that RepA is an intracellular environment suitable for viral replication.
WDV protein seems to be involved in affecting cell physiology in order to
It strongly suggests that
To confirm and develop the results of the yeast two-hybrid interaction,
A pull-down experiment was performed to evaluate the interaction using the prepared protein
. Equal amounts of purified GST-RepA (0.2 μg) and in vitro translation
(IVT) After incubating GST-GRAB1 or GST-GRAB2
,35Glutathione-agarose beads
And collected (FIG. 4). Similar results were obtained for GST-GRAB1 and GST-
It was obtained using GRAB2 as well as IVT WDV RepA protein (Fig.
4). Thus, the interaction between GRAB protein and geminivirus RepA
Can also occur without the presence of other cellular proteins.
Was.Example 4 GRAB mRNA expression is restricted to only a few cells of the root and embryo
Regarding the functions that GRAB protein can have in cells,
In order to obtain such knowledge, their in situ hybridization
The expression distribution was analyzed. Northern analysis shows GRAB transcripts are not very abundant
(See FIG. 1). GRAB mRNA expression in root meristems
It appears to be limited to a small number of cells. Similar mottle pattern is characteristic of S phase cells
A histone H4 transcript was also observed. In particular, GRAB1 expression is
It is restricted to some cells in the central column and is substantially absent in superficial or epidermal cells.
Was not there. GRAB1 mRNA is also detected in some root cap progenitor cells
Was done. A corresponding condition was detected in developing embryos.
Combining our GRAB expression pattern analysis under different growth conditions,
GRAB1 in response to changes in growth signals from a subset of cells in culture
And GRAB2 mRNA levels are elevated, which is
Conclusion. Furthermore, it relates to the control of cell proliferation and / or differentiation.
Very early, which can be part of the transduction pathway associated with exogenous signals
GRAB proteins may play different roles as part of the response
To reinforce the theory.
Accordingly, RepA, an Rb binding protein of WDV, a member of the genus of plant geminiviruses,
A group of plant proteins was identified based on their ability to form complexes with proteins.
Was. Based on the database search, both GRAB1 and GRAB2 are known
Is not homologous to any protein, and thus the isolated cDNA has never been
Encoded an unidentified protein. However, this study suggests that
In the N-terminal region, it was revealed that they are related in terms of the primary sequence.
Using the amino acid sequence of GRAB1 or GRAB2, these proteins
Results with significant homology to some plant proteins of unknown function
It has been shown. Interestingly, the first observations were made in the GRAB proteins themselves.
Similarly, homology was limited to the first 150-170 residues at the N-terminus.
(FIG. 10A). Shown in FIG. 10A is a tank that would otherwise be irrelevant.
Corresponds to park quality. First, in yeast, cauliflower mosaic virus (ca)
uliflower Mosaic Virus (CAMV) promoter
Two Arabidopsis thaliana (Arabidop) isolated by their ability to activate
sis) cDNA clones, ATAF1 and ATAF2 (H. Hirt, personal communication)
. Second, the SENU5C DNA isolated in a study on tomato leaf aging (
Genbank ACC. No. ). Third, Petunia N
o A product of the Apical Meristem (nam) gene,
Necessary for proper tissue growth and determining meristem placement (Souer et al., 1)
996).Example 5 GRAB protein induces necrosis phenotype
The first step to gain insight into the role of GRAB protein in cells
And we have plant N. GRAB1 or GRAB2 in benthamiana
The effect of either expression was examined. For this purpose, without chromosome effects [6]
Potato virus X ensures high level expression in whole tissues at any time
An expression vector derived from (potato virus X) (PVX) was used.
This system has been successfully used to analyze the effects of transient expression of foreign proteins.
[18,31,32].
In vitro transcribed PVX RNA was isolated from plant N. contact with benthamiana
Upon seeding, the appearance of typical symptoms, clearly appearing 10 days after inoculation (dpi), was false
9 shows efficient amplification of the PVX expression vector compared to inoculated plants. PVX
-Plants inoculated with the GRAB1 construct have high levels of the GRAB1 expression vector.
By replication, the entire tissue is infected by 12 dpi. This means that PVX in leaves
Comparing the concentration of GRAB1 RNA with that in plants infected with wild-type PVX
Confirmed by Interestingly, all those expressing GRAB1 at high levels
All plants are already degraded at 12 dpi, as evidenced by old leaf morphology
The process showed a tendency to proceed. In addition, protruding necrotic areas, especially at 28 dpi
Occasionally, it appeared near the base of the plant growing in the air. At this stage
Significant loss of leaf and root growth was also observed. The effects observed throughout the plant
In order to investigate whether the expression was due to expression of the full-length GRAB1 protein,
We express GRAB1 mRNA with a frameshift mutation near the N-terminus
Plants were inoculated with the PVX construct. Therefore, PVX-GRAB1FSIs the N-terminal
A protein that retains the conserved regions (N1 and N2) and is defective at 159 residues
Having a frameshift mutation at amino acid position 78 that is also capable of producing
Holds NA. GRAB1FsExpression of full-length GRAB1 protein
Did not produce any of the effects observed in the growing plants.
A similar study was performed on the GRAB2 construct. PVX-GRAB2 construct
A delay was observed in the rate of amplification of the PVX vector in plants inoculated with. this thing
Inhibits high level expression of GRAB2 at 12 dpi and
Had a morphology similar to mock-inoculated plants. However, when the time has passed after inoculation,
, PVX vector accumulated at high levels. Interestingly, these GRAB2
The expressing plants exhibited milder symptoms than plants infected with wild-type PVX. GRA
None exhibited the degeneration process observed in B1-expressing plants. We are G
The effect of expression of the defective form of RAB2 was also examined. In this case, PVX-GRAB2Fs
Produces GRAB2 cDNA having a frameshift mutation at amino acid position 33,
Thus, 50 amino acids in length retaining most of the N-terminal (N1) homology region
Produces a defective GRAB2 protein. PVX-GRAB2FsInoculate the construct
The isolated plants have high levels of PVX and GRABFsIncluding RNA. Defective GRAB
Considering both the results of protein expression, the induction and induction of necrotic regions by GRAB1
Delay in the onset of symptoms caused by GRAB2 and GRAB2 depends on the expression of full-length protein
Induced, and such specific effects are the GRAB1 and GRAB2 proteins
It is strongly suggested that each unique C-terminal domain may be mediated by
.
The alignment shown in FIG. 4 shows that highly retained of these related proteins
Revealed the existence of several amino acid motifs. Therefore, we are active
N-terminal domains (N1 to N5) that can also correspond to critical regions
Note the appearance of the five motifs in parentheses. In them, the two main N-terminal
Chiefs (N1 and N2) have a net negative charge, while others are positively charged
Is shown. Based on our deletion analysis, N5 is not completely necessary.
And N1 seems to have contributed significantly (Figure 3), but all these models
The chief is required for efficient interaction with WDV RepA. C-terminal domain
Is unique in the primary sequence to each protein in this family.
Nevertheless, they share the property of having a high net negative charge (15-20% residual).
The group is D or E). This indicates that both GRAB proteins and two ATAs
It is particularly evident in the F component. The two GRAs reported herein
The B protein, as shown in other examples, especially in GRAB2
In their C-terminal domain, which can also be involved in transcriptional regulation, Q-rich
Have a domain. In addition, Arabidopsis and Arabidopsis
Multiple parts c derived from ESTs randomly sequenced from rice
DNA sequence is also extracted by search using the N-terminus of GRAB protein as search condition
(Not disclosed). Surprisingly, protein sequences from yeast or animals
Not extracted in search.
One notable property of this group of proteins resides in each molecular species
The number of components with an associated N-terminal domain
And For example, at least five components are associated with NAM (Souer et al.
1996), and seven components are associated with GRAB (this study). That's it
Whether they actually have different functions.
Question is presented. One possibility is that some NAM-related proteins
Already proposed are different parts of the plant during post-embryonic development
Has a redundant function (Souer et al., 1996).
Consider the consequences of GRAB overexpression in the appearance of symptoms in PVX infected plants
This is despite the fact that these virus genera use completely different propagation methods.
So far, unknown routes, affected by GRAB, have WDV and
And PVX. Another possibility is GRAB excess
Expression either directly or indirectly triggers a common defense pathway, or simply
It is also possible to guide the intracellular environment that protects cells against different types of infection.
Example 6
Overexpression of GRAB protein in cultured wheat cells inhibits WDV DNA replication
Harm
GRAB tan isolated based on interaction with WDV RepA protein
To further investigate the putative functions of the protein, we examined the geminivirus
The effect of GRAB protein expression on production was examined. This analysis is viral
Useful for evaluating the effect of plant Rb (ZmRb1) on DNA replication.
[47]. Therefore, using a similar method, we
The cultured cells were co-transfected with the following plasmid combinations; (i) use
GR under the control of the 35S CaMV promoter that is active in
A first plasmid expressing either AB1 or GRAB2 (ii)
Necessary for efficient viral DNA replication under the control of the 5S CaMV promoter
A second plasmid expressing a WDV protein (RepA and Rep), and
(Iii) Effective when viral proteins are provided in trans
Capable of replicating [35,47] used to monitor WDV DNA replication
A third plasmid (pWori [43, 46]) which is a derivative of pWori [43, 46].
ΔΔ). Expression of either GRAB1 or GRAB2 is determined by WD in cultured wheat cells.
Strongly inhibits V DNA replication, GRAB2 shows a stronger effect. These results
Suggests that WDV DNA replication is affected by GRAB protein under cell culture conditions.
It indicates that you will receive it.
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成11年8月5日(1999.8.5)
【補正内容】
請求の範囲
1.ジェミニウイルスRepAに結合することも可能であるタンパク質若しくは
ペプチドの結合能力又は植物細胞レベルを増大或いは減少させることにより、植
物細胞周期を制御する方法であって、タンパク質又はペプチドが配列番号6又は
配列番号8のアミノ酸配列と少なくとも70%の相同性を有し、そして方法が植
物細胞に次の核酸
(a)タンパク質又はペプチドをコードする、
(b)タンパク質又はペプチドをコードする核酸(a)のアンチセンスである、
(c)遺伝子抑制共発現によりタンパク質又はペプチドをコードする天然の核酸
の発現を抑制する、又は
(d)配列番号6又は配列番号8の配列であるポリペプチドに結合するタンパク
質又はペプチドをコードする
を挿入することを含むことを特徴とする、前記方法。
2. 植物細胞周期の制御が、植物細胞又は植物ウイルスの増殖及び/又は複製
、植物細胞の分化、成長及び/又は加齢を制御することのうちの一つ或いはそれ
以上を含むことを特徴とする、請求項1の方法。
3. タンパク質又はペプチドが、配列番号3又は配列番号4の配列と少なくと
も70%相同であるアミノ酸配列を含むことを特徴とする、請求項1ないし2の
いずれか1項の方法。
4. 植物細胞内においてタンパク質又はペプチドを過剰産生又は産生不足とす
ることを含むことを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項の方法。
5. 核酸が組換え核酸の形態であることを特徴とする、請求項1ないし4のい
ずれか1項の方法。
6. 配列番号6若しくは配列番号8の配列と少なくとも70%の相同性を有す
るアミノ酸配列を含むタンパク質又はペプチドの発現、或いは当該タンパク質又
はペプチドをコードする核酸のアンチセンスRNAの産生を支持することも可能
であるプロモーターの下流に、前記配列を位置させることを特徴とする、請求項
5の方法。
7. タンパク質又はペプチドが異所的に産生されることを特徴とする、請求項
1ないし請求項6のいずれか1項の方法。
8. タンパク質若しくはペプチドが栄養組織又は幹組織において産生されるこ
とを特徴とする、請求項7の方法。
9. 配列番号10の配列の配列に少なくとも50%の相同性を有する配列を含
むタンパク質又はペプチドの植物細胞内レベルを増大又は減少させることを含む
、植物細胞において加齢を促進或いは阻害することを含むことを特徴とする、請
求項1ないし8のいずれか1項の方法。
10. 結合剤がジェミニウイルスRepA又はC末端228−264アミノ酸
を含むN末端欠損ジェミニウイルスRepAであることを特徴とする、請求項1
(d)の方法。
11. 配列番号6若しくは配列番号8の配列と少なくとも70%のアミノ酸配
列相同性を有し、そしてジェミニウイルスRepAに結合することも可能である
ことを特徴とする、濃縮された、単離された、無細胞及び/又は組換え体で製造
された形態でのタンパク質又はペプチド。
12. 配列番号6若しくは配列番号8の配列と90%又はそれより高い相同性
を有するN末端配列を有することを特徴とする、請求項11のタンパク質又はペ
プチド。
13. 配列番号10又は12のアミノ酸配列あるいは当該配列と少なくとも7
0%相同であるアミノ酸配列を有する機能的変異体を含むことを特徴とする、請
求項11又は12のタンパク質又はペプチド。
14. (a)配列番号6若しくは配列番号8の配列と少なくとも70%相同で
あるアミノ酸配列を含むタンパク質又はペプチドをコードする
(b)そのタンパク質又はペプチドをコードする核酸のアンチセンスである、或
いは
(c)遺伝子抑制共発現によりタンパク質又はペプチドをコードする天然の核酸
の発現を抑制させる
ことを特徴とする、濃縮された、単離された、無細胞及び/又は組換え体の核酸
。
15. 配列番号1、2、5、7、9若しくは11、又はそれらと少なくとも7
0%の相同性を有する配列の一つ若しくはそれ以上を含むDNA又はRNAポリ
ヌクレオチドであることを特徴とする、請求項14の核酸
16. 請求項11ないし13の内のいずれか一項のタンパク質又はペプチドを
製造する方法であって、請求項14若しくは15に記載のDNA又はRNAを発
現させることを含むことを特徴とする、前記方法。
17. RepAタンパク質C末端228−264アミノ酸を含むN末端欠損ジ
ェミニウイルスRepAをコードすることを特徴とする、濃縮された、単離され
た、無細胞及び/又は組換え体の核酸。
18. 配列番号5、7、9若しくは11の配列、又はそれらの相補的配列、又
は相当するRNA配列の15又はそれ以上の近接する塩基であるオリゴヌクレオ
チド又はポリヌクレオチドを含むことを特徴とする、核酸プローブ又はプライマ
ー。
19. 配列番号5、7、9又は11の近接する30塩基ないし完全配列を含む
ことを特徴とする、請求項18の核酸プローブ。
20. 請求項14又は15に記載のDNA又はRNAを含むことを特徴とする
核酸形質転換用ベクター。
21. 請求項1ないし20のいずれか1項で請求又は記載される核酸を含む、
形質転換細胞を製造する方法であって、前記核酸をベクターによって又は単独で
細胞内に導入することを含む、前記方法。
22. 核酸が電気穿孔法又は粒子砲撃によって直接導入されることを特徴とす
る、請求項21の方法。
23. 請求項1ないし20のいずれか1項において記載又は請求される組換え
核酸を含む細胞。
24. 請求項23の細胞を含む、トランスジェニック植物又はその一部。
25. 1977年の微生物の寄託の国際的承認に関するブタペスト条約の条項
に基づいて寄託された本明細書に記載の配列番号10又は12のタンパク質をコ
ードする配列のDNAを含むプラスミド;これらは1997年6月11日にCo
leccion Espanola de Cultivos Tipoに、受
託番号CECT4889又は受託番号4890で寄託されている。
26. ジェミニウイルスRepAに結合することも可能であるタンパク質又は
ペプチドの細胞内レベル若しくは結合能力を増大或いは減少させることにより植
物細胞又は植物ウイルス複製を制御する方法であって、タンパク質若しくはペプ
チドが配列番号3又は配列番号4の配列と少なくとも70%相同であるアミノ酸
配列を有し、そして方法が植物細胞に次の核酸
(a)タンパク質又はペプチドをコードする
(b)そのタンパク質又はペプチドをコードする核酸(a)のアンチセンスであ
る、或いは
(c)遺伝子抑制共発現によりタンパク質又はペプチドをコードする天然の核酸
の発現を抑制させる
を挿入することを含むことを特徴とする、前記方法。
27. タンパク質又はペプチドが、配列番号3又は配列番号4に少なくとも9
0%の配列相同を有するアミノ酸配列を含むことを特徴とする、請求項26の方
法。
28. 植物細胞内でタンパク質又はペプチドを過剰産生又は産生不足とするこ
とを含むことを特徴とする、請求項26又は27のいずれか1項の方法。
29. 核酸が組換え体の形態でタンパク質又はペプチドをコードする配列を含
むことを特徴とする、請求項26ないし28のいずれか1項の方法。
30. タンパク質若しくはペプチドの発現支持することも可能である又は核酸
配列に対するアンチセンスRNAの産生も可能とするプロモーターの下流に前記
配列を位置させることを特徴とする、請求項29の方法。
31. タンパク質又はペプチドが異所的に産生されることを特徴とする、請求
項26ないし請求項30のいずれか1項の方法。
32. タンパク質又はペプチドが栄養組織又は幹組織において産生されること
を特徴とする、請求項31の方法。[Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] August 5, 1999 (1999.8.5) [Contents of Amendment] Claims 1. A method of controlling the plant cell cycle by increasing or decreasing the binding capacity of a protein or peptide capable of binding to geminivirus RepA or the level of plant cells, wherein the protein or peptide has SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8 having at least 70% homology with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 and the method encodes the following nucleic acid (a) protein or peptide in plant cells: (b) antisense nucleic acid (a) encoding protein or peptide (C) suppressing the expression of a natural nucleic acid encoding the protein or peptide by gene suppression coexpression, or (d) binding a protein or peptide that binds to the polypeptide having the sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8. Said method comprising inserting a code. 2. Controlling the plant cell cycle comprises one or more of controlling plant cell or plant virus proliferation and / or replication, plant cell differentiation, growth and / or aging, The method of claim 1. 3. The method according to any one of claims 1 to 2, wherein the protein or peptide comprises an amino acid sequence that is at least 70% homologous to the sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, comprising overproducing or underproducing a protein or peptide in a plant cell. 5. 5. The method according to claim 1, wherein the nucleic acid is in the form of a recombinant nucleic acid. 6. It can also support the expression of a protein or peptide comprising an amino acid sequence having at least 70% homology with the sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8, or the production of antisense RNA of a nucleic acid encoding the protein or peptide. 6. The method of claim 5, wherein said sequence is located downstream of a promoter. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the protein or peptide is produced ectopically. 8. 8. The method of claim 7, wherein the protein or peptide is produced in a vegetative or stem tissue. 9. Promoting or inhibiting aging in plant cells, including increasing or decreasing plant cell levels of a protein or peptide comprising a sequence having at least 50% homology to the sequence of SEQ ID NO: 10 The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that: 10. The method according to claim 1, wherein the binding agent is Geminivirus RepA or N-terminal-deficient Geminivirus RepA containing C-terminal 228-264 amino acids. 11. Enriched, isolated, characterized in that it has at least 70% amino acid sequence homology to the sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8 and is also capable of binding to geminivirus RepA A protein or peptide in the form of cells and / or recombinantly produced. 12. 12. The protein or peptide according to claim 11, which has an N-terminal sequence having 90% or higher homology with the sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8. 13. 13. The protein or peptide of claim 11 or 12, comprising a functional variant having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 or 12 or an amino acid sequence that is at least 70% homologous to said sequence. 14. (A) encoding a protein or peptide comprising an amino acid sequence that is at least 70% homologous to the sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8; (b) antisense to a nucleic acid encoding the protein or peptide; or (c) An enriched, isolated, cell-free and / or recombinant nucleic acid, characterized in that expression of a natural nucleic acid encoding a protein or peptide is suppressed by gene suppression co-expression. 15. A DNA or RNA polynucleotide comprising one or more of SEQ ID NOs: 1, 2, 5, 7, 9 or 11, or a sequence having at least 70% homology thereto. 14. 14 nucleic acids A method for producing the protein or peptide according to any one of claims 11 to 13, which comprises expressing the DNA or RNA according to claim 14 or 15. 17. An enriched, isolated, cell-free and / or recombinant nucleic acid encoding an N-terminally deleted geminivirus RepA comprising the C-terminal 228-264 amino acids of the RepA protein. 18. A nucleic acid probe comprising an oligonucleotide or polynucleotide that is 15 or more contiguous bases of the sequence of SEQ ID NO: 5, 7, 9 or 11, or a complementary sequence thereof, or a corresponding RNA sequence. Or a primer. 19. 19. The nucleic acid probe according to claim 18, wherein the nucleic acid probe comprises the adjacent 30 bases or the complete sequence of SEQ ID NO: 5, 7, 9 or 11. 20. A nucleic acid transformation vector comprising the DNA or RNA according to claim 14 or 15. 21. 21. A method for producing a transformed cell comprising the nucleic acid according to any one of claims 1 to 20, wherein the method comprises introducing the nucleic acid into a cell by a vector or alone. . 22. 22. The method according to claim 21, wherein the nucleic acid is introduced directly by electroporation or particle bombardment. 23. A cell comprising the recombinant nucleic acid as described or claimed in any one of claims 1 to 20. 24. A transgenic plant or part thereof comprising the cell of claim 23. 25. Plasmids containing DNA of the sequence encoding the protein of SEQ ID NO: 10 or 12 described herein, deposited under the terms of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms of 1977; It has been deposited on November 11 with the Co leccion Espanola de Cultivos Tipo under accession number CECT4889 or accession number 4890. 26. A method of controlling plant cell or plant virus replication by increasing or decreasing the intracellular level or binding capacity of a protein or peptide that is also capable of binding to a geminivirus RepA, wherein the protein or peptide has SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4 has an amino acid sequence that is at least 70% homologous to the sequence, and the method encodes the following nucleic acid in a plant cell (a) a protein or peptide (b) a nucleic acid encoding the protein or peptide (a) Or c) inserting a gene that suppresses the expression of a natural nucleic acid encoding a protein or peptide by gene suppression co-expression. 27. 27. The method of claim 26, wherein the protein or peptide comprises an amino acid sequence having at least 90% sequence homology to SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4. 28. 28. The method of any one of claims 26 or 27, comprising overproducing or underproducing a protein or peptide in a plant cell. 29. 29. The method according to any one of claims 26 to 28, wherein the nucleic acid comprises a sequence encoding the protein or peptide in recombinant form. 30. 30. The method of claim 29, wherein said sequence is located downstream of a promoter capable of supporting the expression of a protein or peptide or of producing an antisense RNA to a nucleic acid sequence. 31. 31. The method according to any one of claims 26 to 30, wherein the protein or peptide is produced ectopically. 32. 32. The method of claim 31, wherein the protein or peptide is produced in vegetative or stem tissue.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
C12N 1/21 C12P 21/02 C
5/10 C12Q 1/68 A
C12P 21/02 C12N 15/00 ZNAA
C12Q 1/68 5/00 A
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,
NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L
S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ
,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL
,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,
BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E
E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU
,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,
KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M
D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL
,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,
SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U
Z,VN,YU,ZW
(72)発明者 サンス−ブルゴス,アンドレス
スペイン国エ―28049 マドリード,セエ
セイセ―ウアエメ,セントゥロ・デ・ビオ
ロヒア・モレクラル──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 1/21 C12P 21/02 C5 / 10 C12Q 1/68 A C12P 21/02 C12N 15/00 ZNAA C12Q 1/68 5/00 A (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, C , CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL , TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW. Bio Rohia Molexral