JP2003502015A - Methods and materials for rapid and mass production of gene knockout libraries in organisms - Google Patents

Methods and materials for rapid and mass production of gene knockout libraries in organisms

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JP2003502015A
JP2003502015A JP2000605763A JP2000605763A JP2003502015A JP 2003502015 A JP2003502015 A JP 2003502015A JP 2000605763 A JP2000605763 A JP 2000605763A JP 2000605763 A JP2000605763 A JP 2000605763A JP 2003502015 A JP2003502015 A JP 2003502015A
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ジョン、 イー. ハマー、
リズベス ハマー、
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パラダイム ジェネティックス、 インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 生物中における部位指向的相同組み換えを促進して変異体類を産生するための方法で、前記方法は、1) 1個以上の大挿入体ベクター類を含む大挿入体ベクターライブラリを構築すること、2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、3) 前記プラスミドベクター上の逆方向反復配列に特異的なトランスポザーゼの存在下、段階2)の産物と段階1)の産物をインキュベーションすること、4) 段階3)の結果生成したかく乱された大挿入体ベクターを増幅すること、5) 段階4)によって産生されたかく乱された大挿入体ベクターを標的宿主細胞中に導入すること、および6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えを前記第二選択可能マーカーによって選択すること、を含む。 (57) Abstract: A method for promoting site-directed homologous recombination in an organism to produce mutants, the method comprising: 1) a large-insert vector comprising one or more large-insert vectors; Constructing a library, 2) constructing a second vector containing a transposable element, 3) combining the product of step 2) with step 1) in the presence of an inverted repeat-specific transposase on said plasmid vector. 4) amplifying the disturbed large insert vector produced as a result of step 3) 5) disturbing the disturbed large insert vector produced by step 4) in the target host cell And 6) selecting the successful homologous recombination obtained by step 5) with said second selectable marker.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 (背景) 本発明は、生物ゲノム中への遺伝子素材の系統的かつランダム挿入のための方
法類および素材類に関する。本発明は、生物類の迅速変異誘発を可能とし、ある
生物、特に真菌の本質的に全ての遺伝子を変異させること、および各変異誘発事
象においてノックアウトされている遺伝子を信頼性高くかつ効率的に同定するこ
とを可能とする。本発明はまた、特に、糸状菌のようなこれまでは上記事象類が
低頻度であることが周知であった種において、極めて高い効率の相同組換えを促
進する。 【0002】 外来性遺伝子素材を生細胞に導入するための数多くの方法は、およそ4半世紀
前の遺伝子工学における最初の事例以降、通常のものとなっている。外来性遺伝
子素材の導入は、複製することもできるベクターを介してまたは宿主細胞ゲノム
中への取り込みによって、可能となっている。上記外来性遺伝子素材の導入によ
り、あるタンパク質を通常は産生しない種において、前記タンパク質の発現が可
能となった。また、前記タンパク質の転写および翻訳をより高い、あるいはより
低い効率にする改変制御配列類を導入することによって、前記タンパク質の発現
制御(過剰発現および過小発現)が可能となった。遺伝子工学の別の用途は、あ
る遺伝子のコード領域を改変し、それによって産生されるタンパク質のアミノ酸
配列を改変することによって、構造タンパク質または酵素の生物活性を改変する
ことであった。改変アミノ酸配列は、コンフォメーションの変化、表面荷電の変
化、および前記タンパク質の高次構造(三次および四次構造)の変化を起こすこ
とができ、これらはすべて、生物活性の変化を起こすことになる。 【0003】 ゲノミックスまたは遺伝子配列決定の原則から派生した「機能的ゲノミック」
の分野の最近の進展に伴い、生物中におけるDNA操作は、もうひとつの緊急タ
スクとなっている。機能的ゲノミックスでは、生物の遺伝子素材の配列決定に加
えて、産業規模での標的生物の遺伝子類の機能同定を探求している。機能的ゲノ
ミックスは、全部とはいわないまでもほとんどの遺伝子類の機能および生物中に
おけるそれらの遺伝子類の産物を決定することによって、遺伝子およびタンパク
質ターゲット類の同定を加速し、かつ、それらの遺伝子類および遺伝子産物類を
修飾するであろう化合物類を識別し、疾病の軽減、ヒトおよび動物の健康の向上
、および食料作物の品質と量の改良を可能とする。これを達成するため、生物中
の本質的にあらゆる遺伝子の発現を系統的に改変し、対応する遺伝子を同定し、
かつ前記生物の表現型に及ぼす遺伝子改変の効果をモニタリングするための迅速
、大量操作技術類が必要となっている。 【0004】 分子遺伝学における自動化プロセスによって、酵母および菌類のような微生物
類由来のゲノム類のDNA配列を決定することによる系統的分析が可能となった
。新規発見遺伝子類に迅速に機能を帰属させることに、注目が集まっている。遺
伝学の領域では、遺伝子機能は、既定の遺伝子変異を含む生物類(変異体類)を
解析することによって、最も好適に振り分けられると広く認められている。 【0005】 遺伝子素材を真核生物に導入するこれまでの方法類は、単一遺伝子を変異させ
るためだけには十分である。上記方法類には、プロトプラスト融合、エレクトロ
ポレーションによる形質転換、粒子衝撃、細胞エンベロープ(膜類および壁類)
の化学的かく乱、ファージおよびウイルス感染、細胞中へのDNAの形質導入お
よび物理的挿入が挙げられる。これらの方法の多くは、細胞中へのベクターの形
状でのDNA導入に限定されており、この場合、このDNAは発現され、この遺
伝子産物を産生する。機能的ゲノミックスのために有用な遺伝子挿入方法に望ま
れる特徴に、標的生物のゲノム中の本質的に全ての遺伝子に、ある遺伝子または
DNAを効率的かつ系統的に挿入することが含まれる。生物のゲノム中にDNA
を組み込ませる方法では、通常、前記ゲノム中にランダムに前記DNAを挿入す
る。生物ゲノム中の特定位置にDNAを組み込ませる方法は信頼性が低く、しば
しば、低効率である。 【0006】 ゲノムDNAを含む別のDNA片にDNAをランダムに挿入するには、Cre
−lox(Sauer(1996)Nucleic Acid Res.24:
4608−4613)およびFlpリコンビナーゼ(Seibler and
Bode(1997)Biochemistry 36:1740−1747)
のようなリコンビナーゼ類を用いるウイルス系を含む。これらの系では、宿主ゲ
ノムDNA中のDNAの特定部位類にDNAを挿入するが、この特定部位類は、
前記ゲノム中にランダムに工学的に作成されたものである。最近、トランスポザ
ーゼ類として公知の酵素類がDNA中の1位置からDNA中の別のランダムな位
置にDNA断片類を移す能力が発見された(Devineら、米国特許第5,6
67,170号;Devineら、米国特許第5,728,551号;Hack
ettら、WO98/40510;Plasternakら、WO97/292
02;Reznikoffら、WO98/10077;Craig、WO98/
37205;Strathmanら、(1991)Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA88:1247−1250;Phadnisら、(1989
)Proc.Nat.Acad.Sci.USA86:5908−5912;W
ayら、(1984)Gene 32:269−279;Klecknerら、
(1991)Method.Enzymol.204:139−180;Lee
ら、(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:78
76;Brownら(1987)Cell 49:347−356;Eichi
ngerら(1988)Cell 54:955−966;Eichinger
ら(1990) Genes Dev. 4:324−330)。通常、トラン
ポザーゼは、内部DNA片の隣接部に位置する逆方向反復配列として公知の比較
的短いDNA配列を認識する。前記の内部DNA配列とこの2個の隣接内部反復
配列類を含むDNA配列は、トランスポゾンまたは転位可能な要素として公知で
ある。このトランスポザーゼは、前記トランスポゾンを切リ出して別のDNAに
それを挿入する能力を有し,それはその中に接触することになる。前記挿入の位
置は、通常、全てがランダムというわけではなく、標的配列位置で優先的に起こ
る(いわゆる「ホットスポット類」)(Klecknerら、(1991)Me
thod. Enzymol. 204:139−180)。ウイルス系と同様
、前記挿入は部位特異的(site specific)であるが、しかし、前
記部位類はゲノム中にランダムに位置しており、部位指向的(site dir
ected)挿入を可能としていない。 【0007】 トランスポゾン類の用途は所望の遺伝子を生物中に導入することに向けられて
きたが、この場合、前記導入は、前記生物のゲノム中にプラスミドを介してまた
はランダムに(部位特異的であるが、しかし、部位指向的ではない)行われる。
別のトランスポゾン用途は、トランスポゾン配列が特にその境界で公知であるの
で、配列決定手段としてであり、このトランスポゾンのために設計したプライマ
ー類を使用することで、トランスポゾンが挿入されるDNAの配列決定が可能に
なる。挿入位置がランダム性に欠いていると、生物中の本質的に全ての遺伝子類
の配列を系統的に決定するための手段としてのトランスポゾン類の用途または生
物中の本質的に全ての遺伝子類を系統的にノックアウトする手段としてのトラン
スポゾンの用途が減じることになるであろう。したがって、機能的ゲノミックス
におけるそれらの用途が限定されることになるであろう。 【0008】 したがって、トランスポゾンを使用するには、トランスポゾンをプラスミド中
で工学的に改変すること(例 Reznikoffら、WO98/10077)
およびこのプラスミドを標的生物中に導入し転位させた遺伝子がこのプラスミド
によって発現されるようにすることがこれまで必要であった(Devineら、
米国特許第5,677,170号;Devineら、米国特許第5,728,5
51号)。これとは別に、細胞内部において移動トランスポザーゼの存在下、標
的生物のゲノム中にプラスミドから前記トランスポゾンを直接移動させることに
よって、遺伝子素材を生物のゲノム中に導入してきた(Hackettら、WO
98/40510;Plasternakら、WO97/29202)。これが
起こるためには、転位される細胞の内部に、プラスミド上に転位可能な要素とこ
れに対応するトランスポザーゼが含まれていなければならない。この結果、生物
のゲノム中にトランスポゾンを用いてDNAを入れるというトランスポゾン類の
唯一の用途は、トランスポザーゼの存在下、転位可能なDNAを部位特異的な位
置に直接転位させることであって、部位指向的位置ではなかった(Hacket
tら、WO98/40510;Plasternakら、WO97/29202
)。さらに、トランスポゾン事象を含んでいるベクター類はプラスミド類に限定
されており、転位ベクター類の用途は、転位遺伝子類の遺伝子産物を発現させる
ことであった。さらに、トランスポゾンの導入は、通常、ランダムではなく、ホ
ットスポットのひとつで起こる。トランスポゾン類を用いてDNAを糸状菌に導
入すること、特に、直接または間接的に糸状菌ゲノム中にDNAを導入すること
は、つい最近達成されたばかりである(Migheliら(1999)Gene
tics 15:1005−1013)。 【0009】 生物ゲノム中への部位指向的なDNA挿入を達成するため、特に、挿入目的が
前記生物の本質的に全ての遺伝子を変異させることである時、相同組換えの方法
が必要である。しかし、相同組換えによって糸状菌細胞を形質転換することには
通常の困難が伴う。このような組換えが非効率であることは公知であった。 【0010】 いくつかの理由から、糸状菌についてはゲノム規模の変異誘発は、特に問題で
ある。第1に、活性かつ操作容易な内因性トランスポゾン類は、極めて広範囲の
糸状菌について記載されたことがなかった。第2に、相同組換えは、DNA形質
転換時において、非相同(非正統的すなわち異所性の)組換えよりも起こる頻度
が低い。異所性組換え時において導入されたDNA構築体は、その相同ゲノムセ
グメントと組換えせずに、このゲノム全体にわたって種々の部位において組み換
えられる。したがって、生成した形質転換体群において、相同組み換えの結果と
しての遺伝子ノックアウト類(KO類)のような部位指向的な変異体を含む株類
を、異所性(非相同)組み換え事象を含む大量のバックグランド株類に対して識
別しなければならない。最後に、大きな相同染色体DNA領域(>1000bp
)が、相同組み換えを導くために必要である。したがって、何回もの標準的組み
換えDNA法(制限酵素類によるDNA消化、DNA断片類の単離、プラスミド
ベクター中への連結、大腸菌E.coliの形質転換および菌コロニーのスクリ
ーニング)が、単一遺伝子KOベクター構築体を組み立てるために必要である。
この要件は、効率的自動化のためには障害である。 【0011】 糸状菌類は、菌界において大きくかつ多様な群である。それらは、陸上バイオ
マスの重要リサイクル因子として、化学的、ビタミン、酵素および薬剤の工業的
生産のための宿主として、劣化および腐敗の物質類として、および、植物類およ
び動物類の病原体として、ヒトの健康に深刻な影響を及ぼす。この生物群は、通
常、酵母Saccharomyces cerevisiaeのような遠縁の単
細胞真菌類とは明確に異なると考えられている。この区別は、増殖形態(単細胞
出芽に対しての多細胞糸状菌糸)および代謝(例 糸状菌が厳密にいって好気性
であるのに対して、S.cerevisiaeは、通性嫌気性である)の観点か
らして、明白である。糸状菌類の遺伝子類の全てに対して系統的に機能を分析し
振り分けることは、これらの重要な生物類についての極めて新しいかつ貴重な情
報を提供するであろう。 【0012】 本発明は、ある生物、特に糸状菌中の本質的に全ての遺伝子類の系統的変異を
、前記生物の全遺伝子類の相同組み換えを促進することによって可能とする技術
と素材を提供する。相同組み換えは、細胞中において、そのひとつが変異を受け
た複数遺伝子類を含む大挿入体ベクターライブラリ類(例 コスミドまたはBA
C)によって促進される。コスミド中の遺伝子変異は、トランスポゾン類を用い
て起きる。このような方法では、ゲノム変異体を迅速、大規模に産生できる。コ
スミドのような大挿入体ベクター構築体を用いると、挿入トランスポゾンの各側
において相同である大きなフランキングDNA配列類が可能となる。このフラン
キングDNA配列類は、前記挿入されたトランスポゾンに基づくプライマーを用
いて配列決定でき、前記の大きなフランキングDNA配列類は、特に相同組み換
え効率がこれまで低いとされてきた種において相同組み換えを促進する。コスミ
ド中にDNAを挿入するためにトランスポゾン類を用いることはこれまで達成さ
れておらず、また、商業的に入手可能なトランスポゾン系の製造業者によって推
奨されてもいない。したがって、本発明は、困難な種の相同組み換えの上記問題
を解決するための新規方法類および素材類、ゲノム変異体の迅速、大規模産生、
ならびに変異した遺伝子のルーチン配列決定を含む。本発明は、生物中の本質的
にすべての遺伝子類を同定することならびに対応するゲノミック変異体を解析し
てそれらの遺伝子類のそれぞれに機能を振り分けることの両者の産業化を可能と
する。 【0013】 (発明の要約) 本発明は、生物中における部位指向的相同組み換えを促進して変異体類を産生
するための方法で、前記方法は、 1) 1個以上の大挿入体ベクター類を含む大挿入体ベクターライブラリを構築
すること、前記大挿入体ベクター類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片
は、標的生物由来の複数遺伝子類および菌中における選択のために機能する第一
選択可能マーカー類を含むこと、 2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、前記転位可能な要素
は、各側に逆方向反復配列が隣接する第二選択可能マーカーをコードするヌクレ
オチド配列を含み、前記選択可能マーカーは、菌類および標的生物中における選
択のため二機能性であり、前記逆方向反復配列類は、トランスポザーゼのための
結合部位として機能性であること、 3) 前記転位可能な要素が前記大挿入体ライブラリの各大挿入体中にランダム
に移されかく乱された大挿入体ベクター類を産生するように、前記プラスミドベ
クター上の前記の逆方向反復配列に特異的なトランスポザーゼの存在下、段階2
)の産物と段階1)の産物をインキュベーションすること、 4) 段階3)の結果生成したかく乱された大挿入体ベクターを増幅すること、
5) 段階4)によって産生されたかく乱された大挿入体ベクターを標的宿主細
胞中に導入すること、および 6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えを第二選択可能マーカー
によって選択すること、 を含む。 【0014】 本発明の好適な態様において、前記の大挿入体ベクターライブラリは、コスミ
ドライブラリまたはBACライブラリであり、より好適には、コスミドライブラ
リである。 本発明の好適な態様において、前記転位可能な要素およびトランスポザーゼは
、Himar1、AT−2、GPS−1またはGPS−2の系である。 本発明の最も好適な態様は、糸状菌類、特にMagnaporthe gri
seaにおける相同組み換えに関する。 本発明の他の態様には、本発明の方法を実施するためのキット類が挙げられる
。また、このようにして産生されたライブラリ類も含まれる。 【0015】 本発明は、生物中における部位指向的相同組み換えを促進して、変異体類を産
生するための方法で、前記方法は、 1) 1個以上の大挿入体ベクター類を含む大挿入体ベクターライブラリを構築
すること、前記大挿入体ベクター類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片
は、標的生物由来の複数遺伝子類および菌中における選択のために機能する第一
選択可能マーカー類を含むこと、 2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、前記転位可能な要素
は、各側に逆方向反復配列が隣接する第二選択可能マーカーをコードするヌクレ
オチド配列を含み、前記選択可能マーカーは、菌類および標的生物中における選
択のため二機能性であり、前記逆方向反復配列類は、トランスポザーゼのための
結合部位として機能性であること、 3) 前記転位可能な要素が前記大挿入体ライブラリの各大挿入体中にランダム
に移されかく乱された大挿入体ベクター類を産生するように、前記プラスミドベ
クター上の前記の逆方向反復配列に特異的なトランスポザーゼの存在下、段階2
)の産物と段階1)の産物をインキュベーションすること、 4) 段階3)の結果生成したかく乱された大挿入体ベクターを増幅すること、
5) 段階3)または4)によって産生されたかく乱された大挿入体ベクターを
標的宿主細胞中に導入すること、および 6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えを第二選択可能マーカー
によって選択すること、 を含む。 【0016】 したがって、本発明は、生物中における部位指向的相同組み換えを促進して規
定の部位に変異をもたらす方法である。相同組み換えは、類似配列を有する2個
のDNA片が乗り換え事象によって類似DNA配列の全長の一部または断片を交
換すると起こる。特に、相同組み換えに関与するDNAの前記2個の部分または
断片類は、好適には、交換されるDNA部分または断片の末端類または遠位領域
類において類似またはほとんど同一のDNA配列類を有する。変異とは、生物ま
たは細胞の遺伝子素材(DNA)におけるヌクレオチド塩基類の配列を改変させ
るあらゆる変化であり、改変は、排除、付加、欠失または他の破壊のいずれかに
よって起こる。DNA配列に対する改変は、その意味、すなわち、正常量のまた
は正常種類のタンパク質を産生する能力を改変することであり、その結果、前記
生物または細胞自体が改変される。このような改変された生物または細胞は、変
異体と称される。本発明の目的のための最も好適な変異は、改変DNAを含む遺
伝子の遺伝子産物の生物活性に低下または上昇を起こす変異である。特に好適な
変異体は、遺伝子のヌル変異または遺伝子の翻訳喪失によって遺伝子産物の生物
活性を必然的に破壊するノックアウト変異体である。このような変異は、問題の
遺伝子のDNA中に別のDNA片を挿入し、その挿入されたDNAが正常遺伝子
の翻訳をかく乱させるかまたは不完全翻訳体を産生させ、その結果、生物学的に
不活性な遺伝子産物が産生するかまたは全く遺伝子産物が産生されないようにす
ることによって起こる。 【0017】大挿入体ベクター類およびベクターライブラリ類の構築 本発明の方法における第1段階は、DNA片を含む大挿入体ベクターの構築で
あり、前記DNAは、生物由来の複数遺伝子類および増幅宿主、好適には菌類、
における選択のために機能する第一選択可能マーカーを含む。このような大挿入
体ベクターは、コスミド類、λベクター類、好適には菌人工染色体類(BAC類
)である人工染色体類、好適には5−10kbの挿入DNA断片を含む大きいプ
ラスミド類である大プラスミド類を含むあらゆる大型ベクター(すなわち、複製
可能な二重鎖DNA)である。コスミドまたはBACの構築が好適である。菌中
における選択に対して機能するマーカー類および前記マーカー類のソース類は当
該技術で公知であり、アンピシリン(Amp)、テトラサイクリン(Tet)、
クロラムフェニコール、カナマイシン(Kan)等である。大挿入体ベクターの
構築は、DNA断片を挿入する自己複製DNA単位であるベクターから始まる。
ベクターは、複製開始点類、結合部位類、制限部位等を含む作動性遺伝子類を含
有する。好適には、複製開始点とは、大腸菌のような増幅用の細胞に適合しかつ
その中で機能性であるが、相同組み換えの標的である宿主生物と適合せずまたは
その中で機能性でない。大挿入体フレームワークに対して、適切な第一選択可能
マーカーおよび相同組み換えの標的とする生物由来のDNA大断片を添加する。
大断片は、前記標的生物由来の少なくとも1個の全遺伝子を含有するが、より好
適には、複数遺伝子類である。遺伝子は典型的には長さ約3kbpであるので、
前記の大断片は、好適には、長さが少なくとも5−10kbpであり、さらに好
適には10kbpを超える。ベクターに挿入された前記DNA断片の長さが長い
ほど、変異遺伝子は長い長さの隣接DNAを有し、相同組み換えを促進するであ
ろう。 【0018】 単一生物由来の多くの大挿入体ベクター類が構築された結果、多くの何千とい
う異なるベクター類中へのランダム挿入断片類として挿入されたある生物の全D
NAを含有する遺伝子ライブラリが生成する。最も有用なライブラリ類は、完全
遺伝子類、好適には複数遺伝子類を包含するために必要な大きさのゲノム挿入物
を含有するそれらである。遺伝子ライブラリの構築は、DNA内部でそれほど頻
繁な切断端を生じないEcoRIのような制限酵素類の使用に依存している。そ
の際、所望の遺伝子類が長すぎるのではないかと疑われる時には、不完全消化D
NAを使用するのが好適であろう。さらに、長いゲノム挿入物は、機械的にまた
は物理的に標的生物のDNAをせん断することによって得ることもできる。少な
くとも5キロベース対(kbp)のゲノム断片類は、プラスミド中に挿入した際
に、非常に安定して再現される。より大きい断片類は、成熟粒子類内部にパッケ
ージされるために、22kbpのDNA挿入体を必要とし特にテイリングされた
λファージ系内部で安定して増殖できる。大きな断片類でさえも、外来性DNA
の40乃至50kbpを保持できるコスミドベクター類中に安定して挿入できる
。したがって、たとえばコスミド類を用いて、取り扱い可能な数の大挿入体ベク
ター類内の全生物ゲノムを重複網羅したものを得ることができるであろう。たと
えば、多くの真菌ゲノム類中において、3000個の大挿入体ベクター類は、前
記生物の全ゲノムを約3倍カバーしたものを提供するであろう。 【0019】 本発明の別の態様では、大挿入体ベクターは、ベクター作動性遺伝子類を有し
ていない単離された大きいDNA断片類を含む。このようなDNA断片類は、ゲ
ノムDNAの制限酵素消化、ゲノムDNAの物理的せん断、ゲノムDNAセクシ
ョンのPCR増幅、または、上記のような相同組み換えの標的とされる生物から
大DNA断片を得るために使用した方法類のいずれかによって、得ることができ
る。大断片は、前記標的生物から少なくとも1個の全遺伝子を含有し、さらに好
適には、複数遺伝子類を含有する。遺伝子は典型的には長さ約3kbpを有する
ので、前記の大断片は、好適には5−10kbpであり、さらに好適には10k
bpを超える。ベクターに挿入されたDNA断片の長さが長くなればなるほど、
相同組み換えを促進する隣接DNAの長さが長くなる可能性が高くなるであろう
。生物から多くの大DNA断片類を集めると、その結果、大DNA断片ライブラ
リが得られるであろう。このような大DNA断片ライブラリは、取り扱い可能な
数の大DNA断片類範囲で全生物ゲノムを多重網羅したものが得られることにな
る。 【0020】転位可能な要素の構築 本発明の別の段階は、転位可能な要素を含む好適にはプラスミドである第二ベ
クターの構築であり、前記転位可能な要素は、各側に逆方向反復配列が隣接して
いる第二選択可能マーカーをコードするヌクレオチド配列を含み、前記選択可能
マーカーは、菌中および真菌中における選択のために二機能性であり、前記逆方
向反復配列類は、トランスポザーゼのために結合部位として機能する。構築され
たベクターは大きい必要はなく、したがって、好適には、プラスミドであるかま
たはおよそプラスミドサイズである。このベクターは、自己複製ベクターの作動
性遺伝子の全てを含有する必要はなく、プライマー類およびポリメラーゼ類を用
いる他の増幅技術によって産生することができる。前記ベクターは、トランスポ
ザーゼを結合する逆方向反復配列類が各側に隣接している二機能性選択可能マー
カーを含有するであろう。トランスポゾン類は酵素トランスポザーゼをコードす
るDNA配列類として天然に出現し,前記トランスポザーゼのための遺伝子に隣
接する部位でそのDNAを認識しかつ切断する。インテグラ−ゼは、トランスポ
ザーゼの別の形態である。トランスポザーゼ用の前記認識部位類または結合部位
類は、逆方向反復配列と称されている。このようなものとして転位可能な要素類
が活性化されると、DNA中の1位置からそれ自体切り出しを促進しかつ切り出
されたDNAを別の部位に挿入することを促進する酵素を産生する。先行技術で
述べられているように、挿入位置は「ホットスポット類」で部位特異的であるこ
とができる。本発明では、二機能性マーカーは前記の逆方向反復配列類の間に挿
入され、通常、前記のかく乱された遺伝子による生トランスポザーゼの産生を、
通常、不活性化する。 【0021】 転位可能な要素は、通常、制限酵素類を用いて適切なソースから得ることがで
き、適切な二機能性選択可能マーカーは、前記適切なトランスポゾンのための結
合部位である逆方向反復配列類を前記挿入がかく乱しない限りにおいて、前記転
位可能な要素中に挿入できる。上記転位可能な要素類のいくつかは当該技術で公
知であり、Himar1(Lampeら、(1998)Genetics 14
9:179−187)、AT−2(Perkin Elmer;Devineら
(1997)Genome Res.7:551−563)、GPS−1(Ne
w England Biolabs)またはGPS−2(New Engla
nd Biolabs)を含む。 【0022】 適切な二機能性選択可能マーカー類は、増幅生物および相同組み換えのための
標的生物の両者において機能する選択可能マーカー類である。本発明の好適な態
様において、二機能性選択可能マーカーが菌中および糸状菌中において選択を可
能とするように、増幅生物は1個の菌類であり、相同組み換えのための標的生物
は、糸状菌である。本発明のための好適な選択可能なマーカー類には、ハイグロ
マイシン、argB、pyr−4が挙げられる。これとは別に、二機能性選択可
能マーカーには2個の別々の選択可能マーカー類も含まれ、その一方は増幅生物
中での選択を可能とし、他は相同組み換えのための標的生物中における選択を可
能とするであろう。 【0023】転位可能な要素をランダムに大挿入体ベクター中に移すこと 上記のように前記大挿入体ベクターライブラリの構築および転位可能な要素の
構築の後、前記転位可能な要素がインビトロで大挿入体ベクターのDNA中に移
るかまたは転位できるように、それらは適切なトランスポザーゼと混合またはイ
ンキュベーションできる。大挿入体ベクターライブラリの大挿入体ベクターの大
断片中に転位可能な要素を転位させるようにする前記トランスポザーゼの作動を
遂行させるための条件として、適切なトランスポザーゼを使用することが含まれ
る。適切なトランスポザーゼは、前記転位可能な要素で用いている逆方向反復配
列のDNAの結合および切り出しに特異的なトランスポザーゼである。これは、
通常、その正常の、変異を受けていない条件において、逆方向反復配列の境界内
部で通常起こるDNAによってコードされるトランスポザーゼである。本発明に
有用な特に適切なトランスポザーゼ類ならびにそれらの対応する転位可能な要素
類は、Himar1マリナートランスポゾン(Lampeら(1998)Gen
etics 149:179−187;Lampeら(1996)EMBO J
.15:5470−5479)、AT−2(Perkin Elmer Cor
poration)およびGPS−1およびGPS−2(New Englan
d Biolabs)である。前記適切なトランスポザーゼは、大挿入体ベクタ
ーライブラリおよび転位可能な要素と十分な時間かつ十分な温度でインキュベー
ションし、転位が起こるようにする。適切な温度は、前記酵素類が作動し、コン
フォメーションの折りたたみ構造をほどかずあるいは有意に変化させないもので
、適切には、約15℃から約45℃であり、さらに好適には、約20℃から約3
0℃であり、最も好適には、およその室温である。インキュベーションの長さは
、大挿入体ベクターライブラリ中で予測されるカバーの量と標的ベクターに対す
るドナーベクタ−の比に依存するであろうが、前記ドナーベクターとは転位可能
な要素であり、前記標的ベクターとは大挿入体ベクターである。好適なドナー:
標的比は約1:1であり、適切なインキュベーション時間の長さは、約12時間
未満、好適には約1時間であろう。 【0024】 このようにして、前記大挿入体ベクターライブラリの各大挿入体ベクターは、
その大断片DNA中のどこかに挿入された転位可能な要素を有するであろう。こ
の結果、前記大断片の1個以上の位置でかく乱された大挿入体ベクターができる
であろう。大挿入体ベクターはまた、先にも記載したように、大断片DNAのみ
を含むことができ、大断片DNA類のコレクションは、大断片DNAライブラリ
を産生できる。もし挿入が前記大断片の遺伝子内部で起こると、変異が出現し、
好適にはノックアウト変異が起こるであろう。もし大挿入体ベクターライブラリ
が十分に大きいと、トランスポザーゼおよび転位可能な要素暴露後に結果として
生成したライブラリは、前記標的生物の本質的に全ての遺伝子の変異を含むであ
ろう。 【0025】かく乱された大挿入体ベクターの増幅 本発明によって生成したかく乱された大挿入体ベクター類またはかく乱された
大DNA断片類は、その後、任意に増幅できる。大DNA断片類以外に大挿入体
ベクター類のための増幅は、前記かく乱された大挿入体ベクター類を適切な宿主
に形質転換した後、適切な宿主中における増殖によって行うことができる。この
ような適切な宿主は、形質転換可能なあらゆる細胞または生物であることができ
るが、好適な増幅宿主は菌類であり、さらに好適には大腸菌である。好適には、
前記のかく乱された大挿入体ベクターの複製および作動性遺伝子類と適合する宿
主が、選択されるであろう。前記宿主はまた、大挿入体ベクターの第一選択可能
マーカーによる形質転換体の選択を可能とするようなものであろう。形質転換方
法類は、形質転換された宿主の選択および増幅ベクター類の採取のための方法と
ともに、当業者に周知である。PCRを含む増幅の他の方法類も、特に大挿入体
ベクターが大DNA断片であるとき、使用できる。 【0026】ランダム性の評価 大挿入体ライブラリの大挿入体ベクター類へ転位可能な要素が挿入された際の
ランダム性(完全性)は、コスミドDNAを調製することおよびトランスポゾン
の両末端部でプライマーから指示されたDNA配列決定を行うことによって、評
価できる。もし挿入が広く分布していると、数10万の挿入物の完璧な配列決定
が、ゲノムのほとんどを網羅することになり、多くの遺伝子は、複数のトランス
ポゾン挿入物(対立遺伝子類)を有するはずである。実際、トランスポゾン挿入
のランダム性は、1個または数個のコスミド類上でかつ制限消化および配列決定
によって評価される。 【0027】宿主生物中における相同組み換え 大DNA断片類を含むかく乱大挿入体ベクター類は、相同組み換えを起こすこ
とになっている標的宿主細胞中に挿入できる。標的宿主細胞中への大挿入体ベク
ター類の形質転換方法類は、当該技術で公知である。特に糸状菌類に適した好適
な形質転換方法は、適切な条件下における真菌プロトプラストのエレクトロポレ
ーションまたはカルシウム媒介形質転換である。適切な条件には、たとえば、T
albotら(1993)Plant Cell 5:1575−1590に記
載のものである。宿主生物をその後増殖させることができ、第二選択可能マーカ
ーを用いて形質転換に成功した宿主細胞類を選択し、その宿主細胞を適切な媒体
で増殖させる。相同組み換えの確認は、当該技術で公知のさまざまな方法類を用
いて達成できる。これらには、サザンブロッティング、PCRおよび制限酵素分
析が挙げられる。 【0028】 好適な標的宿主細胞は糸状菌であり、最も好適にはMagnaporthe
griseaであり、これは、イネいもち病の原因菌である。いもち病は、地球
人口の3分の1以上に食料を供給している世界の熱帯イネ栽培地域に深刻な脅威
をもたらしている(Ou(1980)Plant Disease 64:43
9−445)。毎年さらに1300万トンの米が、米消費人口の急速な増加に追
いつくために、必要とされている(Lampe、(1994) Forewar
d、 Rice Blast Disease、Manilla、Philip
pines、CAB International、ix−x)。しかし、15
700万トンを超える米が1975年から1990年までイネいもち病のため失
われており、この数値は、地球全体の米生産高の11から30%に匹敵する(B
akerら、(1997)Science 276:726−733)。 【0029】 病原体M.griseaは異種交雑性のアスコマイセテ(Ascomycet
e)であり、これもまた、多くの森林草類および小麦、大麦およびフィンガーミ
レットを含む経済的に重要な穀物収穫物に対して病原性である。イネいもち病真
菌はイネの地上部分に侵入し、深刻な流行の場合には、大きな長円形の病巣が葉
表面全体を飲み込むことができる。胞子形成病巣は、この感染を、出てきた種子
円錐花序にまで広げることができる。この感染サイクルは、制御条件下で容易に
再現でき、本疾病のプロセスをより詳しく研究できる。 【0030】 本発明の方法は、また、本発明の方法を実施するために必要な成分類ならびに
それらの使用のための指示を含むキットとして梱包することができる。このよう
なキットは、転位可能な要素、前記転位可能な要素に適合するトランスポザーゼ
および大挿入体ベクターライブラリを構築するために使用する大挿入体ベクター
の全部または一部を含むことができるであろう。このキット(could)は、
また、別々にまたは前記の大挿入体ベクターに組み込んだ適切な選択可能マーカ
ー類および転位可能な要素を含む。 【0031】 本発明の方法類、キット類および成分類は、DNA片と宿主生物中の類似DN
A片の相同組み換えを促進するのに極めて適した標的生物に対して前記DNA片
を供給することによって、前記標的生物中に変異を起こさせるために有用である
。このようにして、系統的、高収率、および部位規制的に標的生物中に変異をも
たらし、生物の多くまたは本質的に全ての遺伝子類の表現型マッピングを可能と
する。 【0032】 標的生物の本質的に全遺伝子類をかく乱させ終わった後、2個のコレクション
が得られる。第1は、注釈をつけた挿入ベクター類のコレクションである。これ
らは、種々のゲノム領域に変異を起こさせるために使用できるベクター類を探求
するために使用されるデータベースおよびサーチ類に入れることができる。 【0033】 第2は、種々のゲノム位置で挿入事象を有しているであろう真菌株類のコレク
ションである。真菌株類は、所望の表現型類(例 実施例5に述べたような植物
病原性の喪失)についてスクリーニングできるが、代謝物レベルまたは遺伝子発
現の変化についてもスクリーニングできる。真菌株に応じ、表現型スクリーニン
グ物を用いて、動物病原性の喪失、分泌代謝物類(経路かく乱の結果である新規
低分子量代謝物類)の変化、および分泌タンパク質レベルの変化(分泌経路の改
変による)を探索できる。 【0034】 個別に選択された大挿入体ベクター由来またはゲノム大挿入体ベクターライブ
ラリのいずれかに由来する多数のかく乱大挿入体ベクタ−事象類の配列決定は、
同一遺伝子中において複数の対立遺伝子類すなわち「ヒット」をもたらすであろ
う。これは、遺伝子中のどこで挿入が起こるか、および、たとえばノックアウト
変異体、遺伝子産物の生物活性低下、遺伝子産物の発現レベル低下などのような
どの変異タイプがもたらされたかを決定できるようにする。これによって、遺伝
子DNA配列の特定位置で遺伝子の変異が起こったことから予測される表現型種
類の予測が、よりよく行われるようになる。このような状況は、いくつかの理由
から望ましい。 【0035】 第1に、複数対立遺伝子類の取得は、前記ノックアウトプロセスが、飽和に近
づきつつあることを示唆している。このことは、複数対立遺伝子類の回収が、特
定変異原によって標的が飽和されたことを示唆する変異誘発プロジェクトにおけ
る状況と同義である。 【0036】 この所望の成果に対する第2の理由は、複数対立遺伝子類が、広範な表現型列
を可能となるようにすることである。たとえば、遺伝子のアミノ末端近傍への挿
入は、ナル(機能喪失)表現型類をもたらすと予測されるであろう。しかし、プ
ロモータ領域、カルボキシ末端領域または3’非翻訳リーダー領域中への挿入は
、異なる表現型をもたらすことができる。これらの表現型は、遺伝子産物の活性
低下(機能喪失に対して)または改変(増加、低下または時期的にマッチしてい
ない(ミスタイムされた))発現(プロモータ変異の場合)を含むことができる
。この起こり得る表現型列は、厳密な「ノックアウト」すなわち機能喪失表現型
の構築にまさるTAG−KO技術の明らかに優れた点である。複数の対立遺伝子
類は、種々のプロセス類で律速性役割を果たす産物をもたらす遺伝子をより容易
に特性解析できる。 【0037】 実施例 実施例1選択可能マーカーを含有するプラスミド類のトランスポゾンによる構築 A. FRIGGトランスポゾンの構築:FRIGGと称する試料トランスポゾ
ンを構築した。pCB1636は、Aspergillus nidulans
trpCプロモータおよびターミネータの制御下(Mullaneyら、(1
985) Mol Gen Genet 199:37−45)、ハイグロマイ
シンBホスホトランスフェラーゼ(hph)細菌遺伝子を含有している(Gri
tz and Davies、(1983)Gene 25:179−188)
。このプラスミドは、ファンガルジェネティックス ストックセンター(Fun
gal Genetics Stock Center)(Kansas Ci
ty、MO)から入手した。下記の操作は、Sambrookら(1989)M
olecular Cloning、a Laboratory Manual
、Cold Spring Harbor Laboratory Press
にしたがって、実施した。pCB1636由来のtrpC/hph遺伝子を含有
するSalI断片を末端修復し、SamI切断、脱リン酸化トランスポゾンベク
ター骨格pMM2611(pMM26の誘導体(Lampeら、(1998)G
enetics 149:179−187)中に連結し、プラスミドpLHPG
1を得た。適格な大腸菌XL1−BLUE細胞類(Stratagene)を製
造業者の指示に従って、pLHPG1によって形質転換した。形質転換体類は、
アンピシリン100μg/mlおよびハイグロマイシンB 35μg/ml(S
igma Chem.社)含有LB寒天(Sambrookら(1989)Mo
lecular Cloning、A Laboratory Manual、
Cold Spring Harbor Laboratory Press)
上で選択した。それぞれの形質転換体類由来のDNAは、ウィザード(Wiza
rd)ミニプレップキット(Promega社)を用いて、製造業者の指示に従
って、調製した。BglIによるpLHPG1の制限消化後自己連結させ、アン
ピシリン耐性遺伝子の消滅を起こさせ、そして、FRIGG、Himar1トラ
ンスポゾンを含有するトランスポゾンおよびハイグロマイシン耐性遺伝子を得た
。大腸菌細胞の形質転換は上記のようにして行い、ハイグロマイシン35μg/
mlを含有するLB寒天上でFRIGG含有コロニー類を選択した。第1図は、
FRIGGの構築を示している。 【0038】 B. 他のトランスポゾン類の構築:pMM2611の代わりに、前記のAT−
2(Perkin Elmer;Devineら(1997)Genome R
es. 7:551−563)、GPS−1(New England Bio
labs;www.neb.com)またはGPS−2(New Englan
d Biolabs;www.neb.com)転位可能な要素類を用いた以外
は、実施例1Aの方法に従う。 【0039】 実施例2真菌遺伝子類および選択可能マーカーを含有するコスミド/BACライブラリの 構築 Sambrookら(1989)Molecular Cloning、a
Laboratory Manual、Cold Spring Harbor
Laboratory Pressに記載のように、コスミドおよびBACラ
イブラリ類の構築を行った。Magnaporthe griseaのアデニレ
ートサイクラーゼ(MAC1;Adachi and Hamer、(1998
)The Plant Cell 10:1361−1373)遺伝子を含有す
るAmp耐性コスミドであるcos1f8を選択し、本発明を実証した。これと
は別に、菌人工染色体BAC 21D3(Diaz−Perezら(1996)
Fung.Genet.Biol.20:280−288)を大挿入体フレーム
ワークとして用い、クロラムフェニコールを第一選択可能マーカーとして用いた
。 【0040】 実施例3真菌遺伝子中に挿入されたトランスポゾンによるコスミド類の構築 A. コスミド中への転位:コスミドフレームワーク上への転位は、Lampe
ら(1996)EMBO J.15:5470−5479によって記載されてい
るように、実行した。総量20μlの転位緩衝液(10%グリセロール、25m
M HEPES(室温(RT)でpH7.9)、アセチル化BSA 250μg
、2 mM DTT、100 mM NaCl、10 mM MgCl2または
MnCl2)中に、下記の成分を混ぜた:1:1モル量のドナー:標的(100
ngのFRIGG:1μgのpCosmac1)、0.2μM Himar1ト
ランスポザーゼ(Lampeら(1986)EMBO J. 15:5470−
5479)。転位混合物を、RTで30分間インキュベーションした。転位反応
を、停止溶液80μl(50mM Tris−HCl、pH7.6、0.5mg
/mlプロテイナーゼK、10mM EDTA、250μg/ml酵母tRNA
を転位反応に添加することによって、停止させた。前記混合物を、30℃で1時
間インキュベーションした。このDNAを、50% v/v NH4OAc、2
00% v/v エタノール95%によって沈殿させ、TE緩衝液(Sambr
ookら(1989)Molecular Cloning、a Labora
tory Manual、Cold Spring Harbor Labor
atory Press)10μlに再懸濁させた。このDNA溶液1μlを、
製造業者の指示にしたがって、エレクトロポレーションによって大腸菌TOP1
0F(細胞(InVitrogen)中に形質転換した。細胞を、アンピシリン
50μg/mlおよびハイグロマイシン25μg/ml含有L培地に接種し、3
7℃で2日間インキュベーションした。転位および沈殿後のDNA回収を確認す
るため、細胞アリコットをアンピシリン100μg/ml含有L培地に接種し、
37℃で一晩インキュベーションした。 【0041】 B. BAC中への転位:BACフレームワーク上への転位は、コスミドの代わ
りにBACを用いた以外は、Lampeら(1998)EMBO J.15:5
470−5479に記載されたように、本質的には実施した。総量20μlの転
位緩衝液(10%グリセロール、25mM HEPES(室温(RT)でpH7
.9)、アセチル化BSA 250μg、2 mM DTT、100 mM N
aCl、10 mM MgCl2またはMnCl2)中に、下記の成分を混ぜた:
1:1モル量のドナー:標的(実施例1由来のGPS−1、GPS−2またはA
T−2 100ng:実施例2由来のBAC 1μg)およびそれぞれ0.2μ
MのGPS−1、GPS−2またはAT−2トランスポザーゼ(Perkin
Elmer、New England Biolabs;www.neb.co
m)。 転位混合物を、RTで30分間インキュベーションした。転位反応を、
80μlの停止溶液(50mM Tris−HCl、pH7.6、0.5mg/
mlプロテイナーゼK、10mM EDTA、250μg/ml酵母tRNAを
転位反応に添加することによって、停止させた。前記混合物を、30℃で1時間
インキュベーションした。このDNAを、50% v/v NH4OAc、20
0% v/v エタノール95%によって沈殿させ、TE緩衝液(Sambro
okら(1989)Molecular Cloning、a Laborat
ory Manual、ColdSpring Harbor Laborat
ory Press)10μlに再懸濁させた。このDNA溶液1μlを、製造
業者の指示にしたがって、エレクトロポレーションによって大腸菌TOP10F
(細胞(InVitrogen)中に形質転換した。細胞を、クロラムフェニコ
ール12.5μg/mlおよびハイグロマイシン50μg/ml含有L培地に接
種し、37℃で2日間インキュベーションした。転位および沈殿後のDNA回収
を確認するため、細胞アリコットをクロラムフェニコール100μg/ml含有
L培地に接種し、37℃で一晩インキュベーションした。 【0042】 実施例4高収率調製および真菌遺伝子中へのトランスポゾンの挿入の確認 トランスポゾン挿入物類を有するコスミドpCOSmac1含有大腸菌株類を
、アンピシリン100ug/ml添加TB(Terrific Broth、S
ambrookら(1989)Molecular Cloning、a La
boratory Manual、Cold Spring Harbor L
aboratory Press)1.5mlを含有する96穴増殖ブロックに
対して摘まみ上げた。ブロック類は、振とうしながら37Cで一晩、インキュベ
ーションした。大腸菌細胞類は遠心分離によってペレットとなり、コスミド類は
、改良アルカリ性溶解法(Marraら(1997)Genome Res.7
:1072−1084)によって単離した。DNA品質は、アガロースゲル上に
おける電気泳動によってチェックした。コスミド類は、プライマー(TCGCT
CTTGAAGGGAACTATG;配列番号1)および商業的ジデオキシ配列
決定キット類(Big Dye Terminators、Perkin El
mer社)を用いて、配列決定した。配列決定反応類は、ABI377DNAシ
ークエンサーで解析した。 【0043】 挿入部位に隣接するDNA配列類を集めて、これを用いて、BLASTアルゴ
リズム類(Altshulら(1997)Nucleic Acids Res
.25:3389−3402)を用いてDNAおよびタンパク質データベース類
をサーチした。ヌクレオチド3573番目の位置においてM. griseaア
デニレートサイクラーゼ遺伝子(AdachiおよびHamer、(1998)
The Plant Cell 10:1361−1373)中へのFRIGG
の単一挿入物を選択し、さらに解析した。このコスミドを、cpgfrmacF
RIGG01a05と命名した。 【0044】 Ampの代わりにクロラムフェニコールを選択に使用した以外は上記と同一の
操作をBAC類に対して実施し、適切なプライマー類を使用した。複数挿入もま
た、BAC類で観察された。 【0045】 実施例5トランスポゾン対立遺伝子類のアセンブリ それぞれ選択されたコスミド由来であるかまたはゲノムコスミドライブラリ由
来の多数のかく乱大挿入体ベクター事象類の配列決定によって、同一遺伝子中に
おける複数対立遺伝子類すなわち「ヒット類」が得られるであろう。これによっ
て、遺伝子中のどこで挿入が起こるか、および、たとえばノックアウト変異体、
遺伝子産物の生物活性低下、遺伝子産物の発現レベル低下など、どのタイプの変
異がもたらされたかを決定できるようになる。これによって、遺伝子DNA配列
の特定位置で遺伝子の変異が起こったことから予測される表現型種類の予測がよ
りよく行われるようになる。 【0046】 実施例6真菌Magnaporthe griseaの形質転換用菌中コスミドDNAの 調製 コスミドDNAは、Qiagenミディプレップ法(Qiagen社)によっ
て調製した。Magnaporthe grisea株Guy11の増殖、保存
および形質転換は、これまでに記載されている(Talbotら(1993)T
he Plant Cell 5:1575−1590)ように行った。DNA
約10μgを各形質転換で使用し、1×106プロトプラスト類を含有していた
。形質転換は、Talbotら(1993)The Plant Cell 5
:1575−1590の方法によって実施した。ハイグロマイシン耐性形質転換
体は、オートミール寒天培地(Crawfordら(1986)Genetic
s 114:1111−1129)に摘み上げた。もしargBまたはpyr−
4選択可能マーカー類を使用するならば、argBまたはpyr−4耐性形質転
換体をオートミール寒天培地に取り上げる。 【0047】 実施例7真菌遺伝子中へのトランスポゾンの相同組み込みの確認 前記のアデニデートサイクラーゼ遺伝子のインビボかく乱は、プライマー類G
GCGTTGTGATCTGCAG;配列番号2およびGGCCAGGAAAC
TCCCAG;配列番号3を用いるPCR分析によって、および増殖一体性(胞
子形成)の喪失および付着器形成(AdachiおよびHamer、(1998
)、The Plant Cell 10:1361−1373)を示す表現型
によって、分子量レベルで確認した。 【配列表】 【図面の簡単な説明】 【図1】 実施例1に記載の転位可能な要素FRIGGの構築を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION       [0001]   (background)   The present invention provides a method for systematic and random insertion of genetic material into a biological genome.
Laws and materials. The present invention enables rapid mutagenesis of organisms,
Mutating essentially all genes of organisms, especially fungi, and mutagenesis
Reliable and efficient identification of genes knocked out in elephants
And enable. The present invention also relates, in particular, to the previously mentioned events, such as filamentous fungi.
Promotes highly efficient homologous recombination in species known to be infrequent
Proceed.       [0002]   Numerous methods for introducing exogenous genetic material into living cells have been around for a quarter century.
It has been normal since the first case in genetic engineering earlier. Exogenous inheritance
Introduction of the child material can be via a vector that can be replicated or the host cell genome.
This is made possible by the incorporation into it. With the introduction of the exogenous genetic material
In a species that does not normally produce a certain protein, expression of the protein is possible.
Noh. Also, the transcription and translation of the protein may be higher or higher.
By introducing modified control sequences that result in lower efficiency,
Control (overexpression and underexpression) became possible. Another use of genetic engineering is
Amino acid of the protein produced by modifying the coding region of the gene
Alter the biological activity of a structural protein or enzyme by altering the sequence
Was that. Modified amino acid sequences can alter conformations and surface charges.
And changes in the higher-order structure (tertiary and quaternary structure) of the protein
All of which will result in a change in biological activity.       [0003]   "Functional genomics" derived from the principles of genomics or gene sequencing
With the recent developments in the field of DNA, the manipulation of DNA in living organisms is another urgent task.
It is a screen. Functional genomics involves sequencing the genetic material of an organism.
In addition, we are seeking to identify the functions of genes in target organisms on an industrial scale. Functional Geno
Mixes contain the functions of most, if not all, genes and organisms.
By determining the products of those genes in
Accelerate the identification of quality targets and identify their genes and gene products
Identify compounds that may be modified to reduce disease and improve human and animal health
And improve the quality and quantity of food crops. To achieve this,
Systematically alters the expression of essentially any gene in and identifies the corresponding gene,
And rapid monitoring of the effect of genetic modification on the phenotype of said organism
, Mass operation techniques are needed.       [0004]   Automated processes in molecular genetics allow microorganisms such as yeasts and fungi
Systematic analysis by determining the DNA sequence of genomics derived from genus
. Attention has been focused on quickly assigning functions to newly discovered genes. Remains
In the area of genetics, gene function refers to organisms (variants) that contain defined genetic mutations.
It is widely accepted that the most appropriate distribution can be obtained by analysis.       [0005]   Traditional methods of introducing genetic material into eukaryotes involve mutating a single gene.
It is enough to do just that. The above methods include protoplast fusion, electro-
Transformation by poration, particle bombardment, cell envelope (membranes and walls)
Chemical disruption, phage and viral infection, DNA transduction into cells and
And physical insertion. Many of these methods involve placing the vector into cells.
Is limited to the introduction of DNA in the form of
Produces gene products. Hope for useful gene insertion method for functional genomics
The characteristics that can be identified include essentially all genes in the genome of the target organism,
Includes efficient and systematic insertion of DNA. DNA in the genome of an organism
In the method of incorporating the DNA, usually, the DNA is randomly inserted into the genome.
You. Methods for integrating DNA at specific locations in the genome of an organism are unreliable and often
Often, the efficiency is low.       [0006]   To randomly insert DNA into another piece of DNA containing genomic DNA, Cre
-Lox (Sauer (1996) Nucleic Acid Res. 24:
4608-4613) and Flp recombinase (Seibler and
Bode (1997) Biochemistry 36: 1740-1747).
And virus systems using recombinases such as In these systems, the host
The DNA is inserted into specific sites of the DNA in the nome DNA.
It was randomly engineered into the genome. Recently, transposer
Enzymes, known as enzymes, change from one position in DNA to another random position in DNA.
The ability to transfer DNA fragments to a location has been discovered (Devine et al., US Pat.
No. 67,170; Devine et al., US Pat. No. 5,728,551; Hack.
ett et al., WO 98/40510; Plasternak et al., WO 97/292.
02; Reznikoff et al., WO 98/10077; Craig, WO 98 /.
37205; Strathman et al., (1991) Proc. Natl. Aca
d. Sci. USA 88: 1247-1250; Phadnis et al., (1989)
) Proc. Nat. Acad. Sci. USA 86: 5908-5912; W
ay et al., (1984) Gene 32: 269-279; Kleckner et al.
(1991) Method. Enzymol. 204: 139-180; Lee
Et al., (1987) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:78
76; Brown et al. (1987) Cell 49: 347-356; Eichi.
(1988) Cell 54: 955-966; Eichinger.
(1990) Genes Dev. 4: 324-330). Usually, tran
Posases are known as inverted repeats located adjacent to an internal piece of DNA.
Recognize short DNA sequences. The internal DNA sequence and its two adjacent internal repeats
DNA sequences, including sequences, are known as transposons or transposable elements.
is there. This transposase cuts out the transposon and converts it into another DNA.
It has the ability to insert it, which will come into contact with it. Position of the insertion
The positions are usually not all random, but occur preferentially at the target sequence position.
(So-called "hot spots") (Kleckner et al., (1991) Me
thod. Enzymol. 204: 139-180). Same as virus
, The insertion is site specific, but
The sites are randomly located in the genome and are site-directed (site dir).
ected) Does not allow insertion.       [0007]   Transposons are used to introduce desired genes into organisms.
However, in this case, the introduction can also be via a plasmid in the genome of the organism.
Are performed randomly (site-specific but not site-directed).
Another transposon application is that transposon sequences are known, especially at their boundaries.
And as a sequencing tool, a primer designed for this transposon.
Can be used to determine the sequence of the DNA into which the transposon is inserted
Become. If the insertion site lacks randomness, essentially all genes in the organism
Use or transposons as a tool for systematically determining the sequence of
Transcription as a means to systematically knock out essentially all genes in a product
The use of spozons will be reduced. Therefore, functional genomics
Will be limited in their use.       [0008]   Therefore, to use a transposon, place the transposon in the plasmid.
Engineering (eg, Reznikoff et al., WO 98/10077).
And the gene into which this plasmid was introduced into the target organism and transposed
Has previously been required (Devine et al.,
U.S. Patent No. 5,677,170; Devine et al., U.S. Patent No. 5,728,5.
No. 51). Separately, in the presence of mobile transposase inside cells,
Moving the transposon directly from the plasmid into the genome of the target organism
Thus, genetic material has been introduced into the genome of organisms (Hackett et al., WO
98/40510; Plasternak et al., WO 97/29202). This is
For this to occur, the transposable element on the plasmid is located inside the cell to be transposed.
The corresponding transposase must be included. As a result,
Of transposons that use transposons to insert DNA into the genome of
The only use is for transposable DNA in the presence of transposase.
Position, and not a site-directed position (Hackett
WO 98/40510; Plasternak et al., WO 97/29202.
). In addition, vectors containing transposon events are limited to plasmids
The use of transposition vectors is to express gene products of transposable genes.
Was that. In addition, transposon introduction is usually not random, but
It happens at one of the spots. Transfer DNA to filamentous fungi using transposons
Inter alia, directly or indirectly introducing DNA into the filamentous fungal genome
Has only recently been achieved (Migheli et al. (1999) Gene.
tics 15: 1005-1013).       [0009]   In order to achieve site-directed DNA insertion into the genome of an organism,
A method of homologous recombination wherein essentially all genes of said organism are mutated
is necessary. However, transforming filamentous fungal cells by homologous recombination
Usually involves difficulties. It was known that such recombination was inefficient.       [0010]   Genome-wide mutagenesis is particularly problematic for filamentous fungi for several reasons.
is there. First, active and easy-to-manipulate endogenous transposons have a very broad spectrum.
No mention was made of filamentous fungi. Second, homologous recombination is a DNA trait
Frequency of conversion, compared to heterologous (illegal or ectopic) recombination
Is low. The DNA construct introduced during the ectopic recombination will have its homologous genomic sequence
Recombination at various sites throughout this genome without recombination
available. Therefore, the result of homologous recombination was
Containing site-directed mutants such as gene knockouts (KOs)
Against a large number of background strains containing ectopic (heterologous) recombination events.
I have to separate. Finally, a large homologous chromosomal DNA region (> 1000 bp)
) Is required to guide homologous recombination. Therefore, many standard combinations
Recombinant DNA method (DNA digestion with restriction enzymes, isolation of DNA fragments, plasmid
Ligation into vector, E. coli E. coli. coli transformation and fungal colony screen
Is required to assemble the single gene KO vector construct.
This requirement is an obstacle for efficient automation.       [0011]   Filamentous fungi are a large and diverse group in the kingdom Fungi. They are land bio
Chemical, vitamin, enzyme and pharmaceutical industrial
As a host for production, as a degrading and spoiling substance, and as a plant and
As a human and animal pathogen, with serious effects on human health. This group of organisms
Usually, a distantly related simple substance such as yeast Saccharomyces cerevisiae
It is thought to be distinctly different from cellular fungi. This distinction is based on the growth morphology (single cell
Multicellular filamentous hyphae for budding and metabolism (eg aerobic with strictly speaking filamentous fungi)
, Whereas S.D. cerevisiae is facultative anaerobic)
It is obvious. Systematically analyze the function of all filamentous fungal genes
Sorting is a very new and valuable information about these important organisms.
Information will be provided.       [0012]   The present invention provides for the systematic variation of essentially all genes in an organism, particularly a filamentous fungus.
Technology enabled by promoting homologous recombination of all genes of the organism
And provide the material. Homologous recombination occurs when one of the cells
Large insert vector libraries containing multiple genes (eg, cosmid or BA)
C). Gene mutations in cosmids use transposons
Get up. In this way, genomic variants can be produced rapidly and on a large scale. Ko
With large insert vector constructs such as sumids, each side of the inserted transposon
Large flanking DNA sequences that are homologous to This franc
King DNA sequences use primers based on the inserted transposon.
The large flanking DNA sequences described above are particularly homologous recombination.
Promotes homologous recombination in species that have previously been considered to be less efficient. Kosumi
The use of transposons to insert DNA into DNA has never been achieved.
Are not available and are recommended by commercially available transposon manufacturers.
Not recommended. Thus, the present invention addresses the above problems of homologous recombination of difficult species.
New methods and materials to solve the problem, rapid, large-scale production of genomic variants,
As well as routine sequencing of mutated genes. The present invention relates to
Identification of all genes and analysis of corresponding genomic variants
And assigning functions to each of these genes will enable the industrialization of both.
I do.       [0013]   (Summary of the Invention)   The present invention promotes site-directed homologous recombination in an organism to produce mutants
Wherein the method comprises: 1) Construction of a large insert vector library containing one or more large insert vectors
Each of said large insert vectors comprises a DNA fragment;
Is a multi-gene from the target organism and the first to function for selection in fungi
Including selectable markers, 2) constructing a second vector comprising a transposable element, said transposable element
Is a nucleic acid encoding a second selectable marker flanked by inverted repeats on each side.
An otide sequence, wherein said selectable marker is selected in fungi and target organisms.
The inverted repeats are bifunctional for selection, and the inverted repeats are
Functional as a binding site, 3) The transposable element is randomly present in each large insert of the large insert library.
The plasmid vector to produce large insert vectors transferred to
Step 2 in the presence of a transposase specific for said inverted repeat on the
Incubating the product of step 1) with the product of step 1); 4) amplifying the disturbed large insert vector generated as a result of step 3);
5) Disrupting the large insert vector produced by step 4) into the target host cell
Introducing into the cell, and 6) A second selectable marker for the successful homologous recombination obtained by step 5)
Choosing by, including.       [0014]   In a preferred embodiment of the present invention, the large insert vector library
Library or BAC library, and more preferably
Ri.   In a preferred embodiment of the present invention, the transposable element and the transposase are
, Himar1, AT-2, GPS-1 or GPS-2 systems.   The most preferred embodiment of the present invention is a filamentous fungus, especially Magnaporthe gri.
For homologous recombination in sea.   Other aspects of the invention include kits for performing the methods of the invention.
. Also included are libraries produced in this way.       [0015]   The present invention promotes site-directed homologous recombination in an organism to produce mutants.
A method for producing, said method comprising: 1) Construction of a large insert vector library containing one or more large insert vectors
Each of said large insert vectors comprises a DNA fragment;
Is a multi-gene from the target organism and the first to function for selection in fungi
Including selectable markers, 2) constructing a second vector comprising a transposable element, said transposable element
Is a nucleic acid encoding a second selectable marker flanked by inverted repeats on each side.
An otide sequence, wherein said selectable marker is selected in fungi and target organisms.
The inverted repeats are bifunctional for selection, and the inverted repeats are
Functional as a binding site, 3) The transposable element is randomly present in each large insert of the large insert library.
The plasmid vector to produce large insert vectors transferred to
Step 2 in the presence of a transposase specific for said inverted repeat on the
Incubating the product of step 1) with the product of step 1); 4) amplifying the disturbed large insert vector generated as a result of step 3);
5) Disrupting the large insert vector produced by step 3) or 4)
Introducing into the target host cell; and 6) A second selectable marker for the successful homologous recombination obtained by step 5)
Choosing by, including.       [0016]   Therefore, the present invention promotes site-directed homologous recombination in an organism to regulate
This is a method to introduce mutation at a certain site. Homologous recombination is two homologous sequences
DNA fragments exchange part or fragments of the full length of the similar DNA sequence due to a transfer event.
It happens when you change. In particular, the two parts of DNA involved in homologous recombination or
The fragments are preferably the termini or distal regions of the DNA portion or fragment to be exchanged.
Have similar or nearly identical DNA sequences. Mutation is an organism or
Or the sequence of nucleotide bases in genetic material (DNA) of cells or
Alteration, either exclusion, addition, deletion or other disruption.
It happens. Modifications to the DNA sequence have the same meaning, that is,
Is to modify the ability to produce a normal type of protein, as a result,
The organism or cell itself is modified. Such modified organisms or cells are
Called a variant. The most preferred mutations for the purposes of the present invention are those containing modified DNA.
Mutations that cause a decrease or increase in the biological activity of the gene product of the gene. Especially suitable
A variant is a gene product that is lost due to a null mutation in the gene or loss of translation of the gene.
A knockout mutant that inevitably destroys activity. Such mutations are
Another piece of DNA is inserted into the DNA of the gene, and the inserted DNA is replaced with the normal gene.
Disrupts the translation of or produces incompletely translated forms, resulting in biological
Ensure that inactive or no gene products are produced
It happens by doing.       [0017]Construction of large insert vectors and vector libraries   The first step in the method of the present invention is the construction of a large insert vector containing a piece of DNA.
Yes, said DNA comprises multiple genes and an amplification host, preferably fungi, from an organism.
Including a first selectable marker that functions for selection in. Such a large insertion
Somatic vectors include cosmids, λ vectors, and preferably bacterial artificial chromosomes (BACs).
), Preferably a large plasmid containing an inserted DNA fragment of 5-10 kb.
Any large vector, including large plasmids that are rasmids (ie, replication
Possible double-stranded DNA). Construction of cosmids or BACs is preferred. In bacteria
The markers that function for selection in and the sources of said markers are
Known in the art, ampicillin (Amp), tetracycline (Tet),
Chloramphenicol, kanamycin (Kan) and the like. Large insert vector
Construction begins with a vector, a self-replicating DNA unit into which DNA fragments are inserted.
Vectors contain operable genes, including origins of replication, binding sites, restriction sites, etc.
Have. Preferably, the origin of replication is compatible with cells for amplification, such as E. coli, and
Functional in it, but not compatible with the host organism that is the target of homologous recombination or
Not functional in it. Suitable first choice for large insert framework
A marker and a large DNA fragment from the organism targeted for homologous recombination are added.
The large fragment contains at least one entire gene from the target organism, but more preferably.
Suitably, it is a plurality of genes. Since genes are typically about 3 kbp in length,
The large fragment is preferably at least 5-10 kbp in length, more preferably
Suitably over 10 kbp. The length of the DNA fragment inserted into the vector is long
The more mutated the gene is, the longer the adjacent DNA will be and will promote homologous recombination.
Would.       [0018]   The construction of many large insert vectors from a single organism has resulted in thousands of
The total D of an organism inserted as random inserts into different vectors
A gene library containing NA is generated. The most useful libraries are complete
Genes, preferably genomic inserts of the size required to encompass multiple genes
Are those containing. Gene library construction is not so frequent within DNA.
It relies on the use of restriction enzymes, such as EcoRI, which do not produce a frequent truncated end. So
At this time, when it is suspected that the desired genes are too long, incomplete digestion D
It may be preferable to use NA. In addition, long genomic inserts can
Can also be obtained by physically shearing the DNA of the target organism. Few
At least 5 kilobase pairs (kbp) of genomic fragments were inserted into the plasmid.
It is reproduced very stably. Larger fragments are packaged inside the mature particles.
Requires a 22 kbp DNA insert to be tailored and is specifically tailored
Proliferates stably inside the λ phage system. Exogenous DNA, even large fragments
Can be stably inserted into cosmid vectors that can hold 40 to 50 kbp
. Therefore, using cosmids, for example,
It would be possible to obtain a duplicated coverage of the entire genome of the organism in the species. And
For example, in many fungal genomes, 3000 large insert vectors are
It will provide about a three-fold coverage of the entire genome of the organism.       [0019]   In another aspect of the invention, the large insert vector has vector operable genes.
Not isolated large DNA fragments. Such DNA fragments are
Restriction enzyme digestion of nome DNA, physical shearing of genomic DNA, genomic DNA section
PCR amplification or homologous recombination as described above
Can be obtained by any of the methods used to obtain large DNA fragments.
You. The large fragment contains at least one whole gene from the target organism, and more preferably.
Suitably, it contains multiple genes. Genes typically have a length of about 3 kbp
Therefore, the large fragment is preferably 5-10 kbp, more preferably 10 kbp.
bp. The longer the length of the DNA fragment inserted into the vector,
Adjacent DNA that promotes homologous recombination will likely be longer
. Collecting many large DNA fragments from an organism results in a large DNA fragment library.
Will be obtained. Such a large DNA fragment library can be handled.
A large number of large DNA fragments can be obtained that cover multiple genomes of the whole organism.
You.       [0020]Construction of transposable elements   Another step of the present invention is a second vector, preferably a plasmid containing a transposable element.
Wherein the transposable element is flanked by inverted repeats on each side.
A nucleotide sequence encoding a second selectable marker, wherein said selectable marker is
The marker is bifunctional for selection in fungi and fungi,
Orthorepeats function as binding sites for the transposase. Built
The vector does not need to be large and, therefore, is preferably a plasmid vector.
Or approximately plasmid size. This vector is a self-replicating vector
Does not need to contain all of the sex genes; uses primers and polymerases
Can be produced by other amplification techniques. The vector comprises a transpo
A bifunctional selectable marker flanked on each side by inverted repeats that bind the enzyme
Will contain a car. Transposons encode the enzyme transposase
Naturally appearing as DNA sequences that are adjacent to the gene for the transposase.
Recognize and cleave the DNA at the abutting site. Integrase is a transpo
It is another form of a zase. The recognition sites or binding sites for transposase
Classes are called inverted repeats. Elements that can be transposed as such
Is activated and facilitates excision and excision from one position in the DNA.
Produce an enzyme that facilitates the insertion of the inserted DNA into another site. Prior art
As noted, the insertion location should be “hot spots” and site specific.
Can be. In the present invention, the bifunctional marker is inserted between the inverted repeats described above.
And usually produces live transposase by the perturbed gene,
Usually inactivated.       [0021]   Transposable elements can usually be obtained from appropriate sources using restriction enzymes.
When appropriate, a bifunctional selectable marker is used to determine the binding for the appropriate transposon.
As long as the insertion does not disturb the inverted repeats that are the joining site,
It can be inserted into a positionable element. Some of the above transposable elements are publicly available in the art.
And Himar1 (Lampe et al., (1998) Genetics 14).
9: 179-187), AT-2 (Perkin Elmer; Devine et al.).
(1997) Genome Res. 7: 551-563), GPS-1 (Ne
w England Biolabs) or GPS-2 (New Engla)
nd Biolabs).       [0022]   Suitable bifunctional selectable markers are useful for amplified organisms and homologous recombination.
Selectable markers that function in both target organisms. Preferred embodiment of the present invention
In some cases, a bifunctional selectable marker allows for selection in bacteria and in filamentous fungi.
To be effective, the amplified organism is a fungus and the target organism for homologous recombination.
Is a filamentous fungus. Preferred selectable markers for the present invention include
Mycin, argB, pyr-4. Separately, bifunctional selection possible
Functional markers also include two separate selectable markers, one of which is the amplified organism
In the target organism, and others in the target organism for homologous recombination.
Will do.       [0023]Transferring transposable elements randomly into large insert vectors   Construction of the large insert vector library and transposable elements as described above.
After construction, the transposable element is transferred in vitro into the DNA of the large insert vector.
They can be mixed or injected with a suitable transposase so that
Can incubate. Large Insert Vectors in Large Insert Vector Library
Activating the transposase to cause the transposable element to transpose into the fragment.
Conditions for accomplishing this include using an appropriate transposase.
You. A suitable transposase is the inverted repeat arrangement used in the transposable element.
A transposase specific for binding and excision of DNA in a row. this is,
Usually within the boundaries of the inverted repeat in its normal, unmutated condition
Is a transposase that is encoded by DNA that normally occurs in some parts. In the present invention
Useful particularly suitable transposases and their corresponding transposable elements
Are Himar1 Mariner transposons (Lampe et al. (1998) Gen.
etics 149: 179-187; Lampe et al. (1996) EMBO J.
. 15: 5470-5479), AT-2 (Perkin Elmer Cor).
position) and GPS-1 and GPS-2 (New England)
d Biolabs). The suitable transposase is a large insert vector
Library and displaceable elements for a sufficient time and at a sufficient temperature
So that dislocations occur. The appropriate temperature is the temperature at which the enzymes
It does not unfold or significantly change the folding structure of the formation
Suitably from about 15 ° C to about 45 ° C, more preferably from about 20 ° C to about 3 ° C.
0 ° C., most preferably about room temperature. Incubation length
Of the expected amount of cover in the large insert vector library and the target vector
Transposable with the donor vector, depending on the ratio of the donor vector
And the target vector is a large insert vector. Suitable donors:
The target ratio is about 1: 1 and a suitable length of incubation time is about 12 hours.
Less than one hour, preferably about one hour.       [0024]   Thus, each large insert vector of the large insert vector library,
It will have a transposable element inserted somewhere in the large fragment DNA. This
The result is a large insert vector that has been disrupted at one or more positions in the large fragment.
Will. Large insert vectors also contain large fragment DNA only, as described above.
The collection of large fragment DNAs may be a large fragment DNA library.
Can be produced. If the insertion occurs within the gene of the large fragment, a mutation appears,
Preferably, a knockout mutation will occur. If Large Insert Vector Library
Is large enough that after exposure to transposase and transposable elements
The resulting library will contain mutations of essentially all genes of the target organism.
Would.       [0025]Amplification of disturbed large insert vectors   Disrupted large insert vectors generated by the invention or disturbed
The large DNA fragments can then be optionally amplified. Large inserts other than large DNA fragments
Amplification for the vectors is carried out by transferring the disrupted large insert vectors to a suitable host.
After transformation into a suitable host. this
Such a suitable host can be any transformable cell or organism.
However, a preferred amplification host is a fungus, more preferably E. coli. Preferably,
An accommodation compatible with the replication and operation genes of the perturbed large insert vector.
The Lord will be chosen. The host may also be a first choice for a large insert vector.
It would be such as to allow for the selection of transformants by markers. Transformation method
Methods include methods for selecting transformed hosts and harvesting amplification vectors.
Both are well known to those skilled in the art. Other methods of amplification, including PCR, are also particularly useful for large inserts.
It can be used when the vector is a large DNA fragment.       [0026]Evaluation of randomness   When a transposable element is inserted into the large insert vector of the large insert library
Randomness (integrity) is determined by preparing cosmid DNA and transposon
By performing DNA sequencing as indicated by primers at both ends of the
Worth it. If inserts are widely distributed, perfect sequencing of hundreds of thousands of inserts
However, it covers most of the genome, and many genes have multiple trans
It should have a poson insert (alleles). In fact, transposon insertion
Randomization on one or several cosmids and by restriction digestion and sequencing
Will be evaluated by       [0027]Homologous recombination in host organisms   Disrupted large insert vectors containing large DNA fragments can cause homologous recombination.
Can be inserted into the target host cell. Large insert vectors into target host cells
Transformation methods for ters are known in the art. Especially suitable for filamentous fungi
Transformation methods involve the electroporation of fungal protoplasts under appropriate conditions.
Or calcium-mediated transformation. Suitable conditions include, for example, T
albot et al. (1993) Plant Cell 5: 1575-1590.
It is listed. The host organism can then be grown and a second selectable marker
To select the successfully transformed host cells using a suitable medium.
Propagate with. Confirmation of homologous recombination uses various methods known in the art.
Can be achieved. These include Southern blotting, PCR and restriction enzyme
Analysis.       [0028]   A preferred target host cell is a filamentous fungus, most preferably Magnaporthe.
grisea, which is the causative agent of rice blast. Blast is the Earth
Serious threat to the world's tropical rice cultivation, feeding more than one-third of the population
(Ou (1980) Plant Disease 64:43
9-445). An additional 13 million tonnes of rice are added each year due to the rapid growth of the rice consuming population.
Needed to get better (Lampe, (1994) Forewar)
d, Rice Blast Disease, Manilla, Philip
pins, CAB International, ix-x). However, 15
More than 7 million tons of rice lost from rice blast between 1975 and 1990
This is equivalent to 11 to 30% of global rice production (B
aker et al., (1997) Science 276: 726-733).       [0029]   Pathogen M. grisea is a crossbreeding Ascomycet (Ascomycet)
e), which is also the case for many forest grasses and wheat, barley and
It is pathogenic to economically important cereal crops, including ret. Rice blast disease true
The fungus invades the above-ground parts of rice, and in the case of severe epidemics, large oval foci
The whole surface can be swallowed. Spore-forming foci are responsible for this infection,
Can be extended to panicles. This infection cycle is easy under controlled conditions
It can be reproduced and the disease process can be studied in more detail.       [0030]   The method of the present invention also includes the components necessary to perform the method of the present invention, as well as
They can be packaged as a kit containing instructions for their use. like this
The kit comprises a transposable element, a transposase adapted to the transposable element.
Insert vector used to construct a large and large insert vector library
Could be included in whole or in part. This kit (could)
Also, suitable selectable markers separately or incorporated into the large insert vector described above.
Class and transposable elements.       [0031]   The methods, kits and components of the present invention can be used for DNA fragments and similar DNs in host organisms.
A DNA fragment against a target organism which is very suitable for promoting homologous recombination of the A fragment.
Is useful for causing a mutation in the target organism by supplying
. In this way, systematic, high-yield, and site-
Phenotype mapping of many or essentially all genes in an organism
I do.       [0032]   After disturbing essentially all genes of the target organism, two collections
Is obtained. The first is a collection of annotated insertion vectors. this
Seek vectors that can be used to mutate various genomic regions
Can be included in the databases and searches used to do so.       [0033]   Second, a collection of fungal strains that will have insertion events at various genomic locations.
It is an option. Fungal strains can be of any desired phenotype (eg, plant as described in Example 5).
Loss of virulence), but at metabolite levels or gene expression
Current changes can also be screened. Phenotype screenin depending on fungal strain
Of animal pathogens, secreted metabolites (new as a result of pathway disruption)
Changes in low molecular weight metabolites) and changes in secreted protein levels (modification of secretory pathway)
Can be searched).       [0034]   Live from individually selected large insert vectors or genomic large insert vectors
The sequencing of a number of disruptive insert vector-events from any of the Lari
Will result in multiple alleles or "hits" in the same gene
U. This is where the insertion occurs in the gene and, for example, knockout
Such as mutants, decreased biological activity of gene products, decreased expression levels of gene products, etc.
Be able to determine which mutation type was introduced. This allows heredity
Phenotypic species predicted from gene mutation at a specific position in the child DNA sequence
Class predictions will be better done. This situation is for several reasons
Desirable.       [0035]   First, the acquisition of multiple alleles indicates that the knockout process is near saturation.
Suggesting that it is This means that the recovery of multiple alleles is
In mutagenesis projects suggesting that the target is saturated by constant mutagens
Is synonymous with       [0036]   The second reason for this desired outcome is that the multiple alleles have a broad phenotypic sequence.
Is made possible. For example, insertion near the amino terminus of a gene
Would be expected to result in a null (loss of function) phenotype. However,
Insertion into the promoter region, carboxy-terminal region or 3 'untranslated leader region
, Can result in different phenotypes. These phenotypes indicate the activity of the gene product
Reduced (for loss of function) or modified (increased, reduced or temporally matched)
No (mistimed)) expression (in case of promoter mutation)
. This sequence of possible phenotypes is strictly "knockout" or loss-of-function phenotype.
This is a clear advantage of the TAG-KO technology over the construction of the TAG. Multiple alleles
Make it easier to produce genes that result in products that play a rate-limiting role in various processes
Characteristic analysis.       [0037] Example   Example 1Construction of transposable plasmids containing selectable markers. A. Construction of the FRIGG transposon: a sample transposo named FRIGG
Built. pCB1636 is Aspergillus nidulans
  Under control of the trpC promoter and terminator (Mullaney et al., (1
985) Mol Gen Genet 199: 37-45), Hygromy
Contains the syn-B phosphotransferase (hph) bacterial gene (Gri
tz and Davies, (1983) Gene 25: 179-188).
. This plasmid is available at the Fungal Genetics Stock Center (Fun)
gal Genetics Stock Center) (Kansas Ci)
ty, MO). The following procedure is described in Sambrook et al. (1989) M.
olecular Cloning, a Laboratory Manual
, Cold Spring Harbor Laboratory Press
Was carried out according to Contains the trpC / hph gene from pCB1636
Repairs the SalI fragment to be repaired, cuts it with SamI, and dephosphorylates the transposon vector.
Ter skeleton pMM2611 (derivative of pMM26 (Lampe et al., (1998) G
eletics 149: 179-187) and the plasmid pLHPG
1 was obtained. Eligible E. coli XL1-BLUE cells (Stratagene)
Transformation with pLHPG1 was performed according to the manufacturer's instructions. Transformants are:
Ampicillin 100 μg / ml and Hygromycin B 35 μg / ml (S
igma Chem. LB agar (Sambrook et al. (1989) Mo)
rectangular Cloning, A Laboratory Manual,
Cold Spring Harbor Laboratory Press)
Selected above. DNA from each of the transformants was obtained from Wizard (Wiza).
rd) Using a miniprep kit (Promega) according to the manufacturer's instructions
Was prepared. After restriction digestion of pLHPG1 with BglI, self-ligation was performed.
Causing the disappearance of the picillin resistance gene and FRIGG, Himar1 tiger
Transposon and hygromycin resistance genes containing transposons were obtained.
. Transformation of E. coli cells was performed as described above, with 35 μg / g hygromycin.
FRIGG containing colonies were selected on LB agar containing ml. Figure 1
4 shows the construction of FRIGG.       [0038] B. Construction of other transposons: Instead of pMM2611, the above AT-
2 (Perkin Elmer; Devine et al. (1997) Genome R
es. 7: 551-563), GPS-1 (New England Bio)
labs; www. neb. com) or GPS-2 (New England)
d Biolabs; www. neb. com) other than using transposable elements
Follows the method of Example 1A.       [0039]   Example 2Cosmid / BAC library containing fungal genes and selectable markers Construction   Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, a.
Laboratory Manual, Cold Spring Harbor
  As described in the Laboratory Press, cosmids and BAC
Construction of Ibrari was carried out. Adenaille of Magnaporthe grisea
Autocyclase (MAC1; Adachi and Hamer, (1998)
) The Plant Cell 10: 1361-1373)
The present invention was demonstrated by selecting an Amp-resistant cosmid, cos1f8. This and
Separately, the fungal artificial chromosome BAC 21D3 (Diaz-Perez et al. (1996)
Fung. Genet. Biol. 20: 280-288) large insert frame
Chloramphenicol was used as the first selectable marker
.       [0040]   Example 3Construction of cosmids using transposons inserted into fungal genes A. Transposition into Cosmid: Transposition onto the cosmid framework is performed by Lampe
(1996) EMBO J. et al. 15: 5470-5479.
And so on. A total of 20 μl of translocation buffer (10% glycerol, 25m
M HEPES (pH 7.9 at room temperature (RT)), 250 μg of acetylated BSA
2 mM DTT, 100 mM NaCl, 10 mM MgClTwoOr
MnClTwo) Was mixed with the following components: 1: 1 molar amount of donor: target (100
ng FRIGG: 1 μg pCosmac1), 0.2 μM Himar1
Lansposase (Lampe et al. (1986) EMBO J. 15: 5470-
5479). The translocation mixture was incubated at RT for 30 minutes. Rearrangement reaction
With 80 μl of stop solution (50 mM Tris-HCl, pH 7.6, 0.5 mg
/ Ml proteinase K, 10 mM EDTA, 250 μg / ml yeast tRNA
Was stopped by adding to the rearrangement reaction. The mixture is left at 30 ° C. for 1 hour
Incubation. This DNA was converted to 50% v / v NHFourOAc, 2
Precipitated with 00% v / v ethanol 95%, TE buffer (Sambr)
OK et al. (1989) Molecular Cloning, a Labora.
tory Manual, Cold Spring Harbor Labor
atory Press). 1 μl of this DNA solution is
E. coli TOP1 by electroporation according to the manufacturer's instructions.
OF (transformed into cells (InVitrogen). Cells were transformed with ampicillin.
L medium containing 50 μg / ml and 25 μg / ml hygromycin was inoculated and
Incubated at 7 ° C for 2 days. Confirm DNA recovery after transposition and precipitation
To inoculate an aliquot of cells into L medium containing 100 μg / ml ampicillin,
Incubated overnight at 37 ° C.       [0041] B. Transposition into BAC: transposition onto the BAC framework replaces cosmid
Rampe et al. (1998) EMBO J. 15: 5
Performed essentially as described in 470-5479. 20 μl total volume
Buffer (10% glycerol, 25 mM HEPES (pH 7 at room temperature (RT))
. 9), 250 μg of acetylated BSA, 2 mM DTT, 100 mM N
aCl, 10 mM MgClTwoOr MnClTwoIn), the following ingredients were mixed:
1: 1 molar amount of donor: target (GPS-1, GPS-2 or A from Example 1)
T-2 100 ng: 1 μg of BAC from Example 2) and 0.2 μ each
M GPS-1, GPS-2 or AT-2 transposase (Perkin
Elmer, New England Biolabs; www. neb. co
m). The translocation mixture was incubated at RT for 30 minutes. The rearrangement reaction,
80 μl of stop solution (50 mM Tris-HCl, pH 7.6, 0.5 mg /
ml proteinase K, 10 mM EDTA, 250 μg / ml yeast tRNA
It was stopped by adding to the rearrangement reaction. The mixture is left at 30 ° C. for 1 hour
Incubate. This DNA was converted to 50% v / v NHFourOAc, 20
Precipitated with 0% v / v ethanol 95%, TE buffer (Sambro
Ok et al. (1989) Molecular Cloning, a Laboratory.
ory Manual, ColdSpring Harbor Laboratory
ory Press). 1 μl of this DNA solution was prepared
E. coli TOP10F by electroporation according to the manufacturer's instructions.
(Transformed into cells (InVitrogen).
Contact with an L medium containing 12.5 μg / ml and 50 μg / ml hygromycin
Seeds were incubated for 2 days at 37 ° C. DNA recovery after transposition and precipitation
Cell aliquots containing 100 μg / ml chloramphenicol to confirm
L medium was inoculated and incubated at 37 ° C. overnight.       [0042]   Example 4High yield preparation and confirmation of transposon insertion into fungal genes   Cosmid pCOSmac1 containing E. coli strains with transposon inserts were
And 100 μg / ml ampicillin in TB (Terrific Broth, S
(1989) Molecular Cloning, a La.
boratemanual, Cold Spring Harbor L
laboratory press) in a 96-well growth block containing 1.5 ml
I picked it up. Blocks are incubated at 37C overnight with shaking.
Was an option. E. coli cells are pelleted by centrifugation, and cosmids are
And an improved alkaline dissolution method (Marra et al. (1997) Genome Res. 7).
: 1072-1084). DNA quality is measured on agarose gel
Was checked by electrophoresis. Cosmids are primers (TCGCT
CTTGAAGGGAACTATAG; SEQ ID NO: 1) and commercial dideoxy sequence
Determination kits (Big Dye Terminators, Perkin El
(mer). The sequencing reactions were performed with the ABI377 DNA sequence.
Analyzed with a sequencer.       [0043]   DNA sequences flanking the insertion site were collected and used to construct a BLAST algorithm.
Rhythms (Altshul et al. (1997) Nucleic Acids Res
. 25: 3389-3402) using DNA and protein databases.
Was searched. At position 3573 of nucleotide 3M. grisea
Denylate cyclase gene (Adachi and Hamer, (1998)
FRIGG into The Plant Cell 10: 1361-1373)
Of single inserts were selected for further analysis. This cosmid was replaced with cpgfrmacF.
It was named RIGG01a05.       [0044]   Same as above except chloramphenicol was used for selection instead of Amp
The procedure was performed on BACs and appropriate primers were used. Multiple insertions
And was observed in BACs.       [0045]   Example 5Assembly of transposon alleles   From the selected cosmid or from the genomic cosmid library
By sequencing a large number of upcoming disruptive insert vector events,
Multiple alleles, or "hits", will be obtained. By this
Where in the gene the insertion occurs, and, for example, a knockout mutant,
What types of changes, such as decreased biological activity of the gene product and decreased expression level of the gene product?
You will be able to determine if a difference has occurred. This gives the gene DNA sequence
Phenotypic types predicted from gene mutations at specific locations in
Will be performed well.       [0046]   Example 6Cosmid DNA in Bacteria for Transformation of the Fungus Magnaporthe grisea Preparation   Cosmid DNA was prepared by the Qiagen midiprep method (Qiagen).
Prepared. Propagation and storage of Magnaporthe grisea strain Guy11
And transformations have been described previously (Talbot et al. (1993) T
he Plant Cell 5: 1575-1590). DNA
About 10 μg was used for each transformation and contained 1 × 10 6 protoplasts
. Transformation was performed using Talbot et al. (1993) The Plant Cell 5
: 1575-1590. Hygromycin resistance transformation
The body was prepared from oatmeal agar (Crawford et al. (1986) Genetic).
s114: 1111-1129). If argB or pyr-
If 4 selectable markers are used, argB or pyr-4 resistance transformation
The transformants are taken up on oatmeal agar.       [0047]   Example 7Confirmation of homologous integration of transposons into fungal genes   The in vivo disruption of the adenylate cyclase gene was determined by primers G
GCGTTGTGATCTGCAG; SEQ ID NO: 2 and GGCCAGGAAAC
TCCCAG; by PCR analysis using SEQ ID NO: 3 and
Loss of progeny) and appressorium formation (Adachi and Hamer, (1998)
), The phenotype showing The Plant Cell 10: 1361-1373).
Was confirmed at the molecular weight level.     [Sequence list] [Brief description of the drawings]   1 shows the construction of the transposable element FRIGG described in Example 1. FIG.                                                                   

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書 【提出日】平成13年3月10日(2001.3.10) 【手続補正1】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】図1 【補正方法】変更 【補正の内容】 【図1】 [Procedural amendment] Submission of translation of Article 34 amendment of the Patent Cooperation Treaty [Submission date] March 10, 2001 (2001.3.1.10) [Procedure amendment 1] [Document name to be amended] Drawing Item name] Figure 1 [Correction method] Change [Contents of correction] [Figure 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE ,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS, JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,L R,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN ,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU, SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,T R,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA ,ZW (72)発明者 ハマー、 リズベス アメリカ合衆国 27707 ノースキャロラ イナ州 ダラム ドーヴァー アヴェニュ ー 3414 Fターム(参考) 4B024 AA20 CA04 DA11 EA06 FA10 GA11 HA20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated country 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, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW ), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, C U, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE , GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, L R, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN , MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, T R, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA , ZW (72) Inventor Hummer, Rizbes             United States 27707 North Carola             Durham Dover Avenue, Ina             ー 3414 F term (reference) 4B024 AA20 CA04 DA11 EA06 FA10                       GA11 HA20

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 生物中における部位指向的相同組み換えを促進して変異体類
を産生するための方法で、前記方法は、 1) 1個以上の大挿入体ベクター類を含む大挿入体ベクターライブラリを構築
すること、前記大挿入体ベクター類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片
は、標的生物由来の複数遺伝子類および菌中における選択のために機能する第一
選択可能マーカー類を含むこと、 2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、前記転位可能な要素
は、各側に逆方向反復配列が隣接する第二選択可能マーカーをコードするヌクレ
オチド配列を含み、前記選択可能マーカーは、菌類および標的生物中における選
択のため二機能性であり、前記逆方向反復配列類は、トランスポザーゼのための
結合部位として機能性であること、 3) 前記転位可能な要素が前記大挿入体ライブラリの各大挿入体中にランダム
に移されかく乱された大挿入体ベクター類を産生するように、前記プラスミドベ
クター上の前記の逆方向反復配列に特異的なトランスポザーゼの存在下、段階2
)の産物と段階1)の産物をインキュベーションすること、 4) 段階3)の結果生成したかく乱された大挿入体ベクターを増幅すること、
5) 段階4)によって産生されたかく乱された大挿入体ベクターを標的宿主細
胞中に導入すること、および 6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えを第二選択可能マーカー
によって選択すること、 を含む。 【請求項2】 前記の大挿入体ベクターライブラリはコスミドライブラリで
ある請求項1記載の方法。 【請求項3】 前記コスミドがcos1f8である請求項2記載の方法。 【請求項4】 前記第一選択可能マーカーがAmpである請求項1記載の方
法。 【請求項5】 前記転位可能な要素および逆方向反復配列が、Himar1
トランスポゾン由来である請求項1記載の方法。 【請求項6】 前記第二選択可能マーカーがハイグロマイシンである請求項
1記載の方法。 【請求項7】 前記トランスポザーゼがHimar1トランスポザーゼであ
る請求項5記載の方法。 【請求項8】 前記標的宿主細胞が糸状菌である請求項1記載の方法。 【請求項9】 前記糸状菌がMagnaporthe griseaである
請求項8記載の方法。 【請求項10】 糸状菌中における部位指向的相同組み換えを促進して変異
体類を産生するための請求項1記載の方法で、前記方法は、 1) 1個以上のコスミド類を含むコスミドライブラリを構築すること、前記コ
スミド類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片は、標的生物由来の複数遺
伝子類および菌中における選択のために機能する第一選択可能マーカー類を含み
、前記第一選択可能マーカーはAmpであること、 2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、前記転位可能な要素
は、各側に逆方向反復配列が隣接するハイグロマイシンをコードするヌクレオチ
ド配列を含み、前記逆方向反復配列類はHimar1(マリナー)であること、
3) 前記転位可能な要素が前記コスミドライブラリの各コスミド挿入体中にラ
ンダムに移されかく乱されたコスミドベクター類を産生するように、Himar
1(マリナー)の存在下、前記段階2)の産物と段階1)の産物をインキュベー
ションすること、 4) かく乱されたコスミド類を菌宿主中に形質転換した後、Ampおよびハイ
グロマイシンを用いて、挿入事象を有する大挿入体の存在を選択すること、 5) 段階4)によって産生されたかく乱されたコスミドを標的宿主細胞中に導
入すること、および 6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えをハイグロマイシンによ
って選択すること、 を含む。 【請求項11】 前記大挿入体ベクターライブラリがBACライブラリであ
る請求項1記載の方法。 【請求項12】 前記BACがBAC 21D3である請求項11記載の方
法。 【請求項13】 前記第一選択可能マーカーがクロラムフェニコールである
請求項1記載の方法。 【請求項14】 前記転位可能な要素および逆方向反復配列が、GPS−1
、GPS−2およびAT−2からなる群から選択される請求項1記載の方法。 【請求項15】 前記第二選択可能マーカーがハイグロマイシンである請求
項11記載の方法。 【請求項14】 前記トランスポザーゼがGPS−1、GPS−2およびA
T−2からなる群から選択される請求項14記載の方法。 【請求項15】 前記増幅が、転位された大挿入体の宿主細胞中への形質転
換に続いて、前記第一および第二選択可能マーカーを用いて挿入事象を有する大
挿入体の存在を選択することである請求項1記載の方法。 【請求項16】 前記標的宿主細胞が糸状菌である請求項10記載の方法。 【請求項17】 糸状菌がMagnaporthe griseaである請
求項16記載の方法。 【請求項18】 糸状菌中における部位指向的相同組み換えを促進して変異
体類を産生するための請求項1記載の方法で、前記方法は、 1) 1個以上のBAC類を含むBACライブラリを構築すること、前記BAC
類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片は、標的生物由来の複数遺伝子類
および菌中における選択のために機能する第一選択可能マーカー類を含み、前記
第一選択可能マーカーはクロラムイフェニコールであること、 2) 転位可能な要素を含む第二ベクターを構築すること、前記転位可能な要素
は、各側に逆方向反復配列が隣接するハイグロマイシンをコードするヌクレオチ
ド配列を含み、前記逆方向反復配列類は、GPS−1、GPS−2およびAT−
2からなる群から選択されること、 3) 前記転位可能な要素が前記BACライブラリの各BAC挿入体中にランダ
ムに移されかく乱されたBACベクター類を産生するように、GPS−1、GP
S−2およびAT−2からなる群から選択されたトランスポザーゼの存在下、前
記段階2)の産物と段階1)の産物をインキュベーションすること、 4) かく乱されたコスミド類を菌宿主中に形質転換した後、クロラムフェニコ
ールおよびハイグロマイシンを用いて挿入事象を有する大挿入体の存在を選択す
ること、 5) 段階4)によって産生されたかく乱されたBACを標的宿主細胞中に導入
すること、および 6) 段階5)によって得られた成功した相同組み換えをハイグロマイシンによ
って選択すること、 を含む。 【請求項19】 前記大挿入体ベクターライブラリが大DNA断片ライブラ
リである請求項1記載の方法。 【請求項20】 生物中における部位指向的相同組み換えを促進して変異体
類を産生するためのキットで、前記キットは、 a) 1個以上の大挿入体ベクター類を含む大挿入体ベクターライブラリ、前記
大挿入体ベクター類のそれぞれはDNA片を含み、前記DNA片は、標的生物由
来の複数遺伝子類および菌中における選択のために機能する第一選択可能マーカ
ー類を含むこと、 b) 転位可能な要素を含む第二ベクター、前記転位可能な要素は、各側に逆方
向反復配列が隣接する第二選択可能マーカーをコードするヌクレオチド配列を含
み、前記選択可能マーカーは、菌類および標的生物中における選択のため二機能
性であり、かつ、前記逆方向反復配列類は、トランスポザーゼのための結合部位
として機能性であること、 c) 前記転位可能な要素が前記大挿入体ライブラリの各大挿入体中にランダム
に移されかく乱された大挿入体ベクター類を産生するように、前記逆方向反復配
列に特異的な第二ベクター上のトランスポザーゼ、 d) a)、b)およびc)の前記成分類を組み合わせてかく乱された大挿入体
ベクター類を得て、その後、このかく乱された大挿入体ベクター類を標的生物中
に取り込んで部位指向的変異を受けた標的生物類を得るための指示書、 を含む。 【請求項21】 請求項1記載の方法によって産生された大挿入体ライブラ
リ。
Claims: 1. A method for producing mutants by promoting site-directed homologous recombination in an organism, the method comprising: 1) providing one or more large insert vectors; Constructing a large insert vector library comprising: each of said large insert vectors comprising a piece of DNA, said DNA piece comprising a plurality of genes from the target organism and a first selection functioning for selection in bacteria. 2) constructing a second vector comprising a transposable element, wherein said transposable element is a nucleotide sequence encoding a second selectable marker flanked by inverted repeats on each side. Wherein said selectable marker is bifunctional for selection in fungi and target organisms, and wherein said inverted repeats are binding sites for a transposase. 3) the transposable element is randomly transferred into each large insert of the large insert library to produce disturbed large insert vectors, Step 2 in the presence of a transposase specific for the inverted repeat of
Incubating the product of step 1) with the product of step 1); 4) amplifying the disturbed large insert vector resulting from step 3);
5) introducing the disrupted large insert vector produced by step 4) into a target host cell, and 6) selecting the successful homologous recombination obtained by step 5) with a second selectable marker. , including. 2. The method of claim 1, wherein said large insert vector library is a cosmid library. 3. The method according to claim 2, wherein said cosmid is cos1f8. 4. The method of claim 1, wherein said first selectable marker is Amp. 5. The method according to claim 5, wherein the transposable element and the inverted repeat sequence are Himar1.
2. The method according to claim 1, wherein the method is derived from a transposon. 6. The method of claim 1, wherein said second selectable marker is hygromycin. 7. The method of claim 5, wherein said transposase is Himar1 transposase. 8. The method of claim 1, wherein said target host cell is a filamentous fungus. 9. The method according to claim 8, wherein the filamentous fungus is Magnaporthe grisea. 10. The method according to claim 1, for producing mutants by promoting site-directed homologous recombination in a filamentous fungus, the method comprising: 1) a cosmid library containing one or more cosmids; Constructing the cosmids, wherein each of the cosmids comprises a piece of DNA, wherein the piece of DNA comprises a plurality of genes from a target organism and a first selectable marker that functions for selection in a bacterium; The selectable marker is Amp; 2) constructing a second vector comprising a transposable element, said transposable element comprising a nucleotide sequence encoding hygromycin flanked by inverted repeats on each side. Wherein the inverted repeats are Himar1 (mariner);
3) Himar such that the transposable element is randomly transferred into each cosmid insert of the cosmid library to produce disrupted cosmid vectors.
1) Incubating the product of step 2) with the product of step 1) in the presence of (mariner). 4) Transforming the disrupted cosmids into a bacterial host, Selecting the presence of a large insert with an insertion event; 5) introducing into the target host cell the disrupted cosmid produced by step 4); and 6) the successful homology obtained by step 5). Selecting the recombination with hygromycin. 11. The method of claim 1, wherein said large insert vector library is a BAC library. 12. The method of claim 11, wherein said BAC is BAC 21D3. 13. The method of claim 1, wherein said first selectable marker is chloramphenicol. 14. The method according to claim 14, wherein the transposable element and the inverted repeat are GPS-1
2. The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of, GPS-2 and AT-2. 15. The method of claim 11, wherein said second selectable marker is hygromycin. 14. The transposase of claim 1, wherein said transposase is GPS-1, GPS-2 and A.
15. The method of claim 14, wherein the method is selected from the group consisting of T-2. 15. The amplification comprising selecting the presence of a large insert having an insertion event using the first and second selectable markers following transformation of the transposed large insert into a host cell. The method of claim 1, wherein 16. The method of claim 10, wherein said target host cell is a filamentous fungus. 17. The method according to claim 16, wherein the filamentous fungus is Magnaporthe grisea. 18. The method according to claim 1, for promoting mutants by promoting site-directed homologous recombination in a filamentous fungus, the method comprising: 1) a BAC library containing one or more BACs. Constructing the BAC
Each of which comprises a piece of DNA, said piece of DNA comprising a plurality of genes from the target organism and first selectable markers that function for selection in fungi, wherein said first selectable marker is chloramphie. 2) constructing a second vector comprising a transposable element, said transposable element comprising a nucleotide sequence encoding hygromycin flanked by inverted repeats on each side; Oriented repeats include GPS-1, GPS-2 and AT-
2) 3) GPS-1, GP such that the transposable element is randomly transferred into each BAC insert of the BAC library to produce disturbed BAC vectors.
Incubating the product of step 2) with the product of step 1) in the presence of a transposase selected from the group consisting of S-2 and AT-2, 4) transforming the disrupted cosmids into a fungal host Selecting the presence of a large insert with an insertion event using chloramphenicol and hygromycin, 5) introducing the disrupted BAC produced by step 4) into the target host cell, And 6) selecting the successful homologous recombination obtained by step 5) with hygromycin. 19. The method of claim 1, wherein said large insert vector library is a large DNA fragment library. 20. A kit for promoting site-directed homologous recombination in an organism to produce mutants, said kit comprising: a) a large insert vector library comprising one or more large insert vectors. Each of said large insert vectors comprises a piece of DNA, said piece of DNA comprising a plurality of genes from the target organism and first selectable markers functioning for selection in fungi; b) transposition A second vector comprising a possible element, said transposable element comprising a nucleotide sequence encoding a second selectable marker flanked by inverted repeats on each side, said selectable marker being present in fungi and target organisms. Is bifunctional for selection in and the inverted repeats are functional as binding sites for a transposase; c) the transposable A transposase on a second vector specific for the inverted repeat, such that the active elements produce randomly disturbed large insert vectors that are randomly transferred into each large insert of the large insert library; d) Combining the components of a), b) and c) to obtain perturbed large insert vectors, and then incorporating the perturbed large insert vectors into a target organism for site-directed Instructions for obtaining the mutated target organism. 21. A large insert library produced by the method of claim 1.
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