JP2004248597A - New elicitor peptide (fructose 1, 6-bisphosphate aldolase homologous protein) obtained from phytophthora - Google Patents

New elicitor peptide (fructose 1, 6-bisphosphate aldolase homologous protein) obtained from phytophthora Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protein having activities of inducing the synthesis of phytoalexin of a low molecular antimicrobial agent carrying out the defense reaction against invasion of microorganisms, so-called elicitor activities. <P>SOLUTION: The elicitor peptide is the protein containing a specific amino acid sequence derived from phytophthora infestance, and having the elicitor activities and 38 kDa molecular weight. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物の防御に関与する物質である、エリシター活性を有する新規なタンパク質及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
微生物の侵入に対する高等植物の防御反応には、低分子抗菌性物質フィトアレキシンの合成、感染組織における物理的防御壁としてのリグニンやパピラの主成分であるカロースの蓄積、リグニンの蓄積の土台となるヒドロキシプロリンに富んだ糖タンパク質の細胞壁での蓄積、侵入菌の細胞壁を分解し、侵入菌又は自己細胞壁からエリシター分子させる機能を有するキチナーゼやグルカナーゼの合成、侵入菌の栄養摂取を阻害するプロテイナーゼ阻害物質の合成などが挙げられる。
【0003】
上記の防御反応の1つであるフィトアレキシンの合成を誘導する物質をエリシター(eliciter)と称する。エリシターには、植物病原菌に由来するものと植物内在的エリシターが存在し、植物病原体由来のエリシターとしてはβ−1,3−D− グルカン、ガラクトースやマンノースに富む糖タンパク質、キトサン、アラキドン酸等多くの成分が同定されており、フィトフトラ(Phytophthora)属由来のエリシターとしては1,3−β−D− グルカン(Ayers, A.R.et al., Plant Physiol., Vol.57, p.760−765 (1976))、糖タンパク質(Keen, P.et al., Physiol.Plant.Pathol.Vol.26, p.343−355 (1985))、キトサン(Shibuya, N., et al., Biology of Plant−Microbe Interaction Vol.2, p.109−113 (1999))、及びアラキドン酸(Bastock, R.M.et al., Science Vol.212, p.67−69 (1981))が知られている。
【0004】
フィトフトラの多くの種により生産され、エリシチン(elicitin)と称する小形の細胞外タンパク質が宿主細胞において防御応答を示すものとして同定されており(Ricci, P.et al., Eur.J.Biochem.Vol.183, p.555−563 (1989))、これは高度に保存された10kDa のタンパク質である(Ricci P., et al., Plant−Microbe Interactions, Vol.3, G.Stacey et al., eds, p.53−75 (1997))。
【0005】
【非特許文献1】
Ayers, A.R.et al., Plant Physiol., Vol.57, p.760−765 (1976)
【非特許文献2】
Keen, P.et al., Physiol.Plant.Pathol.Vol.26, p.343−355 (1985)
【非特許文献3】
Shibuya, N., et al., Biology of Plant−Microbe Interaction Vol. 2, p.109−113 (1999)
【非特許文献4】
Bastock, R.M.et al., Science Vol.212, p.67−69 (1981)
【非特許文献5】
Ricci, P.et al., Eur.J.Biochem.Vol.183, p.555−563 (1989)
【非特許文献6】
Ricci P., et al., Plant−Microbe Interactions, Vol.3, G.Stacey et al., eds, p.53−75 (1997)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フィトフトラ属微生物由来の新規なエリシタータンパク質及びその製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、分子量の大きい、エリシター活性を有する新規なタンパク質を単離することに成功し、本発明を完成した。
従って本発明は、配列番号:2に示すアミノ酸配列を有し、そしてエリシター活性を有するタンパク質を提供する。
【0008】
一般に生理活性物質は、生来のタンパク質のアミノ酸配列において1〜数個のアミノ酸の置換/欠失及び/又は付加により修飾されたアミノ酸配列を有するタンパク質も、生来のタンパク質と同等の生物活性を維持していることが当業界においてよく知られている。従って、本発明は、配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1〜数個のアミノ酸の置換、欠失及び/又は付加により修飾されたアミノ酸配列を含有し、且つエリシター活性を維持しているタンパク質をも包含する。
【0009】
また、実施例5に示すごとく、配列番号:1に示す塩基配列にハイブリダイズし、且つエリシタータンパク質をコードする遺伝子は他の微生物株にも存在する。従って本発明は、配列番号:1に示す塩基配列を有する核酸と、高ストリンジェン条件下でハイブリダイズする、DNAによりコードされており、且つエリシター活性を有するタンパク質を包含する。このDNAは、好ましくは、フィトフトラ属微生物由来のDNAである。
【0010】
本発明は更に、配列番号:2に示すアミノ酸配列を含み、38kDの分子量を有し、そしてエリシター活性を有する、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)由来の糖タンパク質を提供する。
本発明は更に、上記のタンパク質を生産する事が出来るフィトフトラ・インフェスタンスを培養し、培養物から、38kDの分子量を有し、そしてエリシター活性を有するタンパク質を採取することを特徴とする、当該タンパク質の製造方法を提供する。
【0011】
本発明はまた、上記のタンパク質をコードする遺伝子を含んで成る発現ベクターにより形質転換された宿主を培養し、培養物からエリシター活性を有するタンパク質を採取することを特徴とする、当該タンパク質の製造方法を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のエリシター活性を有するタンパク質のフィトフトラ・インソレンスからの単離・精製方法、及び該タンパク質をコードする遺伝子のクローニング方法は実施例において具体的に記載する。
【0013】
本発明のエリシター活性を有するタンパク質は、配列番号:2に示すアミノ酸配列を有する。しかしながら、一般に生理活性物質は、生来のタンパク質のアミノ酸配列において1〜数個のアミノ酸の置換/欠失及び/又は付加により修飾されたアミノ酸配列を有するタンパク質も、生来のタンパク質と同等の生物活性を維持していることが当業界においてよく知られている。従って、本発明は、配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1〜数個のアミノ酸の置換、欠失及び/又は付加により修飾されたアミノ酸配列を含有し、且つエリシター活性を維持しているタンパク質をも包含する。
【0014】
また、実施例5に示すごとく、配列番号:1に示す塩基配列にハイブリダイズし、且つエリシタータンパク質をコードする遺伝子は他の微生物株にも存在する。従って本発明は、配列番号:1に示す塩基配列を有するDNA と、高ストリンジェン条件下でハイブリダイズする、DNAによりコードされており、且つエリシター活性を有するタンパク質を包含する。このDNAの由来としては、例えば、フィトフトラ属由来のDNAが挙げられる。
【0015】
本発明はまた、上記種々のタンパク質をコードする遺伝子をも提供する。本発明はまた、上記遺伝子を含んで成るベクター、例えば発現ベクターを提供する。本発明はまた、このベクターにより形質転換された宿主、例えば微生物宿主をも提供する。
【0016】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
実施例1エリシター活性を有するタンパク質の単離
フィトフトラ・インフェスタンス(Mont)deBary単離株DH101(レース0)を、2%シュークロース及び0.2 %バクト酵母エキスを補充したライ麦寒天培地に18℃にて暗中に保存した。液体培養のためには、Furuich, N., et al.,Ann. Phytopathol. Soc.Jpn. Vol.56, .457−467)に記載されている合成培地中で18℃にて暗中で2〜3週間培養した。菌糸を濾過により回収し、洗浄し、そして−20 ℃にて凍結した。
【0017】
タンパク質の抽出は、泳溶上で又は冷室中で、0℃〜4℃にて行った。前記の凍結した菌糸を液体窒素中で粉砕し、得られた粉末を、1M NaCl を含有する0.2Mリン酸緩衝液(pH 7.2)5倍量中でホモジナイズし、これにフェニルメチルスルホニルフルオクド(PMSF)を最終濃度25mMまで加えた。このホモジネートを3分間超音波処理し、そして4℃にて20分間20,000xgで遠心分離した。上清を冷25mM Tris−HCl (pH 8.1)に対して、カットオフ分子量1,000 の多孔性膜を介して透析した。
【0018】
こうして得られた粗抽出物中に含まれるタンパク質を、上記の緩衝液により平衡化したカラム(4.6mm ×100mm 、1.7mL 、PoRos QE/M ; PerSeptine Biosystems)上FPLC− アニオン交換クロマトグラフィーにより精製した。流速を5ml/分とし、溶出は25mM Tris−HCl (pH 8.1)中0M〜0.5M NaCl のリニアーグラジエントにより行った。溶出は280nm の吸光度により行い、1mlづつの画分を回収した。結果を図1に示す。
【0019】
上記の画分を、ELISA により分析し、目的タンパク質の存在を推定した。抗体として菌糸壁成分(hyphal wall component;HWC)に対するモノクローナル抗体(抗−HWCモノクローナル抗体)(Abs−2A11)(Ikeda, R.et al., Annual Meeting of Plant−Microbe Interaction Vol.3, p.18−20(1993))を用いた。このモノクローナル抗体は、Garas, N.A.et al., Physiol.Plant Pathol., Vol.15, p.117−126(1979)に記載の方法により抽出したHWCエリシター中に存在するタンパク質性エピトープを認識する。
【0020】
ELISAは、McLaughlin, R.J.et al., Phyfopathol, Vol.79, p.610−613(1989)に記載の方法により行った。マイクロプレートのウエルを、1%ウシ血清アルブミン(BSA)/リン酸緩衝液(PBS)により1/1000に希釈したAbs−2A11抗体をコートし、上記のFPLC画分のAbs−2A11結合活性を測定した。二次抗体として抗−マウス免疫グロブリン−アルカリホスフェターゼ結合体を1〜2000倍希釈して用いた。吸光度はMicroplate Peader(Bio−Rad)を用いて595 nmにて測定した。結果を、図2に示す。図2において、C1はLPLCにより分離する前の粗抽出液、C2はFLLCの溶離緩衝液、C3は一次抗体Abs−2A11のみにより処理されたC1画分、そしてC4は二次抗体のみで処理されたC1の結果を示す。最大のAbs−2A11結合活性は、0.35M NaClにおいて溶出した画分(F)17〜20において検出された。これは4回の反復実験の結果である。
【0021】
生物活性の測定
上記の方法により得られた、Abs−2A11結合活性を有するFPLC画分F15 〜F21 のエリシター活性を、過敏性応答(hypersensitive response;HR)によるポテトの塊茎組織の細胞列を指標として、試験した。各画分(F15 〜 F21)をプールし、セントリコン−30 マイクロコンセントレーターにより最終タンパク質濃度600 μg/mlに濃縮し、濃縮したサンプルを、18℃にて16時間エージングした栽培種ポテトEniwa(R 遺伝子)及びIrish cobbler(r遺伝子)の塊茎組織に、30μlの量で適用した。
【0022】
過敏応答(HR)の誘導を、98時間後の塊茎組織の褐色化及び細胞死によりモニターした。結果を図3に示す。エリシター活性画分により高強度のHRが誘導されるのに対して、水はHRを誘導しなかった。HRの強度は画分F19 及びF20 において、他の画分に比べて非常に高かった。これらの結果から、エリシタータンパク質は画分F19 及びF20 に含まれることが明らかになった。
【0023】
FPLC画分のウエスタンイムノブロット分析
高いエリシター活性を示すFPLC画分F17 〜F20 について、Leammli, U.K.et al., Nature Vol.227, p.680−681(1970)に記載の方法に従って、分離用ゲルのために12.5%アクリルアミドを使用し、スタックゲルのために4.5 %アクリルアミドを用いて、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を行った。
【0024】
電気泳動の後、ゲルを、Switzer, R.C.et al., Anal.Biochem.Vol.98, p.231−237(1979)の方法に従って銀染色し、あるいは、Towbin, H.et al., Proc.Natl.Acad.Sci., USP, Vol.76, p.4350−4354(1979)の方法に従って、MilliBlot(商標)−SDS System(Millipore)を用いて、2mA/cm にて30分間、タンパク質をポリビニリデンジフルオリド(PVDF)膜(Immbilon−P、孔サイズ0.45μM、Millipore Corp.)に移送した。次に、この膜をブロック緩衝液(10mM Tris−HCl 、150mM NaCl及び5%スキムミルク(pH 7.5))中で室温にて1時間インキュベートした。
【0025】
これをTBS−Tween20 中で5分間づつ2回洗浄し、TBS で希釈したAbs−2A11抗体中で室温にて1時間インキュベートし、TBS−Tween20 中で20分間づつ3回洗浄し、TBSにより1/2000に希釈した。アルカリホスフェタージ接合ラビット抗−マウス免疫グロブリンG(IgG)(Bio−Rad)中で室温にて1時間インキュベートし、そしてTBS−Tween20 中10分間つづ3回洗浄した。抗原−抗体複合体の検出はアルカリホスファターゼ発色剤(Bio−Rad)により行った。
【0026】
結果を図4に示す。図4AはSDS−PAGEの銀染色の結果を示し、図4Bはウエスタンイムノブロットの結果を示す。これらの結果、画分F17 及びF18 は47kDa のシャープなバンドを示し、画分F19 及びF20 は47kDa 、38kDa 及び34kDa の3本のバンドを示した。この結果、エリシター活性は見かけ分子量38kDa の主要ペプチドバンドに関連していると考えられる。分子量47kDa 、38kDa 及び34kDa の3種類のペプチドは同一のエピトープを有すると予想される。
【0027】
アフィニティー精製したタンパク質のエリシター活性
画分F19 及びF20 からのアフィニティー精製したタンパク質がエリシター活性を有するか否かを知るため、Abs−2A11抗体を用いてアフィニティー精製を行った。結果を図5に示す。図5AはSDS−PAGE銀染色の結果であり、図5Bはウエスタンイムノブロットの結果を示す。分子量47kDa 、38kDa 及び34kDa の3種類のタンパク質はいずれもAbs−2A11抗体結合活性を有していた。
【0028】
次に、精製したサンプルをプールし、セントリコン−30 マイクロコンセントレーターにより濃縮した。濃縮したサンプル(30μL)を、18℃にて16時間エージングしたポテト栽培種Eniwa 及び栽培種Irish Cobbler の塊茎組織に適用した。98時間後に、塊茎組織の褐色化及び細胞死によりHRの誘導を観察した。結果を図6のAに示す。蒸留水及び流過画分はHRを誘導しなかった。
【0029】
活性酵素の発生の測定
活性酵素はHRの誘導のために重要であることが知られている。エリシターはポテト組織において活性酵素の生成を増強することが知られている。ポテト栽培種Eniwa(R 遺伝子)及びIrish Cobbler(r遺伝子)の懸濁培養細胞(3〜4日培養したもの)5mlに、500 μL(500μg/ml)のアフィニティー精製したサンプルを加え、細胞懸濁液を経時的に集め、室温にて遠心分離して上清を集めた。
【0030】
この上清を、426 μLの39mM HEPES(pH 7.0)、5μLの10mM MgCl又は10mM CaCl 、5μLの10mM EGTA 、1.5 μLの10mMグアノシン5′−トリホスフェート(GTP)−γ−S 、15μLのホタルルシフェラーゼを含む15mlのサンプル管に加えた。ホタルルシエラーゼは最後に加えた。サンプル管を37℃にて3分間インキュベートし、23μLの3.3mM NADPH の添加の直後から15分間の間隔で、放射される光のカウントをルミネセンスリーダーで測定した。
結果を図6のBに示す。活性酵素の生成は30分後に最大となり、その後除々に低下し、150分後には対照と同レベルとなった。
【0031】
実施例 2. 抗− HWE 抗体を用いての発芽濾液の免疫科学的分析
フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)の遊走子からの発芽濾液(Doke et al., Phytopathology Vol.90, p.236−242 (1977))が抗−HWE抗体のより認識される糖タンパク質エリシターを含有するか否かを決定するため、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)の遊走子からの発芽濾液のイムノブロットを行なった。47kDa及び38kDaの2本のバンドが前記の抗体と反応する事が示された(図9)。糖タンパク質であるエリシター(Glycoprotein Elicitor:GE)は卵菌類の種の発芽濾液から液中に分泌されるようである。
【0032】
図4のBに示すように、47kDaタンパク質は画分17及び18に検出されたが、これらの画分は、ポテトの塊茎上で試験した場合、エリシター活性を示さなかった(図3)。更に、画分19および20(図4のB)をアフィニティー精製した場合、47、38及び34kDaの3本のバンド(図5)が観察され、これらのタンパク質は過敏性応答(hypersensitive response;HR)を誘導し(図6のA)、そしてAOSの生成を増強した(図6のA)。他方、発芽濾液のイムノブロッティングは、47及び38kDaの2本のバンドを示した(図9)。
【0033】
これらの結果は、画分19及び20のエリシター活性が38kDaの糖タンパク質エリシター(GE)に基づくことを明確に示している。F17及びF18の47kDaタンパク質のみは、エリシター活性を示さず(図3)、そして34kDa断片は、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)からの発芽濾液のイムノブロッチングにより観察されなかった(図9)。これらの結果は、抗体により認識される38kDaタンパク質が、初期感染過程におけるP1のエリシターである事を示唆した。
【0034】
実施例338kDa のエリシタータンパク質をコードする遺伝子のクローニング SDS−PAGEの後にクマシーブリリアントブルー(CBB)により染色したSDS ゲルからのタンパク質バンドを、ゲルから溶出することなく、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)V8プロテアーゼにより消化した。これは、注目のバンドを含有するゲルスライスを第二SDS ゲルのサンプルウエルに入れ、次に各フライスをスタフィロコッカス・アウレウスV8プロテアーゼにより覆うことにより行った。消化は次の電気泳動の間スタックゲル中で直接に進行した。消化により、幾つかのバンドが生じたが、2個の主バンドが生じた。
【0035】
N−末端アミノ酸配列の決定のため、タンパク質をセントリコン−30マイクロコンセントレーターにより100 pmolまで濃縮し、そしてPVDF膜に移した(Southerton, S.G.et al., Physiol.Mol.Plant Pathol, Vol.42, p.97−107(1993))。タンパク質の自動化Edman 分解をShimazu PPSQ−21 シーケンサーを用いて行った。生来のタンパク質、及びV8プロテアーゼによる消化により生成した短い方のペプチド断片のN−末端配列を決定した結果を図7に示す。
【0036】
この配列に基いて、縮重オリゴヌクレオチドを設計し、合成した。フィトフトラ、インフェスタンスの新鮮な菌糸からLogemann, J., et al., Aval.Biochem., Vol.163, p.16−20(1987)に記載のグアニジン塩酸抽出方法に従って全RNA を単離し、これを鋳型とし、前記縮重オリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、Ready−To−Go(商標)ビーズ(Takara)を用いてcDNAの増幅を行った。すなわち、DEPC処理された水中溶解したビーズに20ng〜2μgの全RNA及び最終量1pMのオリゴd(T)18プライマーを加え、30分間 72℃、5分間 95℃の条件で逆転写を行った。次に、前記縮重プライマーを加えてPCRを行った。インキュベーション条件は、94℃にて4分間、(94℃にて40分間、50℃にて1分間、27℃にて1.5 分間)の35サイクル、及び72℃にて7分間、であった。
【0037】
この結果、38kDa エリシタータンパク質のタンパク質部分をコードする659bp のcDNAを得た。このcDNAの塩基配列及び推定されるアミノ酸配列を配列番号:1に示す。この配列は、エリシチン、及びフィトフトラ・メガスペルマ(Phytophthora megasperma)からの42kDa 糖タンパク質エリシターと全く相同性を有しなかった。このことは、本発明のエリシタータンパク質及びそれをコードする遺伝子が全く新規なものであることを示している。
【0038】
実施例4 エリシター活性タンパク質の発現及び精製
タンパク質の発現
実施例3においてクローニングした、エリシタータンパク質をコードするcDNAを挿入したプラスミドベクターpCR T7CT TOPO(Invitrogen)により形質転換した大腸菌BL21 pLysS株の細胞を、100μg/mLのアンピシリン及び34μg/mLのクロラムフェニコールを含有するLB培地10mLに加え、その細胞を振とうしながら37℃にて一晩、OD(600nm)が0.5になるまで培養した。100μg/mLのアンピシリンを含むLB培地50mLに、上に培養した大腸菌の培養液2mLを接種し、振とうしながら37℃にて4時間、OD(600nm)0.5になるまで培養した。
【0039】
イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を最終濃度0.6mMまで加え、そして25℃にて24時間培養した。タンパク質の回収のため、4℃にえ10分間4000rpmで遠心分離した。得られた細胞ペレットをグアニジニウム細胞溶解緩衝液(6Mグアニジン塩酸塩、20mMリン酸ナトリウム、500mM塩化ナトリウム, pH7.8)に再懸濁した。サンプルを、室温にて7分間、緩く揺り動かしながら、グアニジニウム細胞溶解緩衝液と共にインキュベートし、そして氷上で超音波処理した。4℃にて15分間6500rpmで遠心分離する事により不溶物を除去した。上清を集め、そして更なる精製のために4℃で貯蔵した。
【0040】
His− 標識したタンパク質の精製
His−標識タンパク質の精製のため、Xpress(商標)Systemタンパク質精製プロトコール(Invitrogen)に従った。ポリヒスチジジン−標識融合タンパク質を、細胞溶解緩衝液により平衡化したProBondヒスチジン結合樹脂カラムに付加した。カラムを8mLの変性結合緩衝液(8M尿素、20mMリン酸ナトリウム、500mM塩化ナトリウム,pH7.8)により洗浄した。次に、カラムを、pH6.0及び5.3に亘って、8mMの変性洗浄緩衝液(8M尿素、20mMリン酸ナトリウム、500mM塩化ナトリウム)により洗浄した。最後に、タンパク質を、5mLの変性溶出緩衝液(8M尿素、20mMリン酸ナトリウム、500mM塩化ナトリウム,pH4.08)により溶出した。溶出液を10mM Tris−HCl,pH8.0,Triton X−100に対して、4℃にて一晩透析して尿素を除去した。この間に、透析液を4回交換した。
【0041】
上記の方法により得られた精製されたタンパク質を確認した結果を図10に示す。図10のAは、上記の方法により得られたタンパク質(レーン2)と、cDNAを挿入しないベクターを使用して同様の実験を行って得た試料(レーン1)とを、SDS−PAGEで分離し、CBB染色した結果を示す。27.5kDaのバンドが、得られた発現生成物を示す。なお、38kDaのタンパク質は糖タンパク質であるのに対し、実施例4においては、宿主として大腸菌を使用したので、生成したタンパク質はグリコシル化されておらず、226個のアミノ酸から成るタンパク質が約27.5kDaの見かけ分子量を有する。図10のAにおいて、cDNAに由来する27.5kDaのタンパク質の存在が確認できた。
【0042】
図10のBは、挿入したcDNAに由来するタンパク質のイムノブロット図であり、レーンaは抗−ヒスチジン抗体により検出した結果を示し、レーンbは抗−HWEタンパク質抗体により検出した結果を示す。この実施例においてはエリシタータンパク質がヒスチジン標識された状態で発現されたので、上記両方の抗体により検出された。
【0043】
図10のCは、ポテト(栽培種「Eniwa」及び「Irish Cobbler」を使用)の塊茎組織に対する褐色化効果を示す写真であり、「Cont.1」は、水対照の結果であり、「Cont.1」は、cDNAを挿入しないベクターに由来する生成物の結果であり、そして「Fusion Protein」は、挿入したcDNAの発現に由来する生成されたタンパク質の結果である。「Fusion Protein」において、活性が認められた。
図10のDは、図10のCと同じ3種類の試料につき、2種類のポテト([Rishiri」及び「Irish Cobbler」)の細胞の懸濁培養における、活性酸素種の指標であるCLA指数を示す。cDNAを挿入したベクターに由来するタンパク質のみが活性を示した。
実施例538kDa エリシター遺伝子の分布
フィトフトラ属の種々の種における38kDa エリシター遺伝子の分布を調べるため、フィトフトラ・インフェスタンス単離株DN101(レース0)、E003株(レース0)、Pi831 株(レース1)及びSE401株(レース1)、並びにフィトフトラ・メガスペルマ、フィトフトラ・ニコチアナ(Phytophthora nicotiana)、フィトフトラ・クリプトゲア(Phytophthora cryptogea)、及びフィトフトラ・カプシシ(Phytophthora capsici)の新鮮な菌糸からの全RNA を鋳型として、前記オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いてRT−PCRを行いcDNAを合成した。さらに、得られた659bp のcDNAバンドを、PCR により増幅した。この結果を図8のAに示す。
さらに、PCR 生成物(659bp)をナイロン膜に移し、そしてサザンブロットハイブリダイゼーションを行った。実施例2においてクローニングした659bp cDNAは、上記の種々の由来のcDNAをハイブリダイズした。結果を図8のBに示す。従って、本発明のエリシタータンパク質に相同なタンパク質をコードする遺伝子は、フィトフトラ属微生物間に広く分布していることが明らかである。
【0044】
【発明の効果】
本発明のエリシタータンパク質は、植物の防御機構の増幅のために有用であると機待される。
【0045】
【配列表】

Figure 2004248597
Figure 2004248597
Figure 2004248597
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【図面の簡単な説明】
【図1】図1はフィトフトラ・インフェスタンスDH101 株の菌体からの粗抽出物のFPLCにおける溶出プロファイルを示す図である。
【図2】図2は、図1における溶出画物と、抗−HWCモノクローナル抗体との反応性を示すグラフである。
【図3】図3は、図1における画分の、ポテト塊茎組織に対する褐色化効果を示す写真であり、生物の形態を示す図面代用写真である。
【図4】図4において、Aは図1における画分F17 〜F20 をSDS−PAGEにより分離し、銀染色した結果を示し、Bは抗−HWCモノクローナル抗体により検出した結果を示し、いずれも電気泳動の結果を示す図面代用写真である。
【図5】図5において、Aは、図1における画分F19 及びF20 を、抗−HWCモノクローナル抗体Abs−2A11によりアフィニティー精製して銀染色した結果を示し、Bはウエスタンブロットにより検出した結果を示し、いずれも電気泳動の結果を示す図面代用写真である。
【図6】図6のAは、アフィニティー精製した本発明のタンパク質がポテト塊茎組織に対して褐色化作用(HRの誘導)を有することを示す写真であり、生物の形態を示す図面代用写真であり、Bはアフィニティー精製した本発明のタンパク質がポテト塊茎組織において活性酵素の発生を誘導することを示すグラフである。
【図7】図7は、38kDa の生来のエリシタータンパク質と、そのプロテアーゼ分解物のN−末端のアミノ酸配列、及びそれに基いて設計されたプライマー又はプローブ用オリゴヌクレオチドの塩基配列を示す図である。
【図8】図8は、フィトフトラ属の種々の微生物に、38kDa エリシタータンパク質をコードする遺伝子が分布していることを示す電気泳動図であり、図面代用写真である。
【図9】図9は、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)の遊走子からの発芽濾液中のタンパク質の、抗−HWE抗体による検出を示す電気泳動図であり、図面代用写真である。図中、レーンAは、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)からの可溶性サンプルの結果を示し、そしてレーンBは、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)の遊走子からの発芽濾液の結果を示す。
【図10】図10は、本発明の精製した組換えタンパク質の、SDS−PAGE(パネルA)、イムノブロット(パネルB)、ポテト塊茎アッセイ(パネルC)及び懸濁培養におけるCLA指数を示す。パネルA及びBは電気泳動の結果を示す図面代用写真であり、パネルCは生物の形態を表す図面代用写真である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel protein having elicitor activity, which is a substance involved in plant defense, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
The defense response of higher plants against the invasion of microorganisms includes the synthesis of the low-molecular-weight antibacterial substance phytoalexin, the accumulation of lignin as a physical defense wall in infected tissues and the accumulation of callose, a main component of papillae, and the accumulation of lignin. Accumulation of glycoproteins rich in hydroxyproline in the cell wall, synthesis of chitinase and glucanase having the function of decomposing the cell wall of invading bacteria and causing elicitor molecules from invading bacteria or autologous cell walls, and proteinase inhibition that inhibits nutrient intake of invading bacteria Synthesis of substances.
[0003]
A substance that induces phytoalexin synthesis, which is one of the above defense reactions, is called an elicitor. Elicitors include those derived from phytopathogenic fungi and endogenous elicitors in plants. Examples of elicitors derived from phytopathogens include β-1,3-D-glucan, glycoproteins rich in galactose and mannose, chitosan, arachidonic acid, and the like. The elicitor derived from the genus Phytophthora is 1,3-β-D-glucan (Ayers, AR et al., Plant Physiol., Vol. 57, p. 760-). 765 (1976)), glycoproteins (Keen, P. et al., Physiol. Plant. Pathol. Vol. 26, p. 343-355 (1985)), chitosan (Shibuya, N., et al., Biology of Biology). Plant-Micr be Interaction Vol.2, p.109-113 (1999)), and arachidonic acid (Bastock, R.M.et al., Science Vol.212, p.67-69 (1981)) it is known.
[0004]
A small extracellular protein, produced by many species of Phytophthora and called elicitin, has been identified as exhibiting a protective response in host cells (Ricci, P. et al., Eur. J. Biochem. Vol. 183, p. 555-563 (1989)), which is a highly conserved 10 kDa protein (Ricci P., et al., Plant-Microbe Interactions, Vol. 3, G. Stacey et al., 1989). eds, p.53-75 (1997)).
[0005]
[Non-patent document 1]
Ayers, A. R. et al. , Plant Physiol. , Vol. 57, p. 760-765 (1976)
[Non-patent document 2]
Keen, P .; et al. Physiol. Plant. Pathol. Vol. 26, p. 343-355 (1985)
[Non-Patent Document 3]
Shibuya, N .; , Et al. , Biology of Plant-Microbe Interaction Vol. 2, p. 109-113 (1999)
[Non-patent document 4]
Basstock, R.A. M. et al. , Science Vol. 212, p. 67-69 (1981)
[Non-Patent Document 5]
Ricci, P .; et al. , Eur. J. Biochem. Vol. 183, p. 555-563 (1989)
[Non-Patent Document 6]
Ricci P.C. , Et al. , Plant-Microbe Interactions, Vol. 3, G. Statey et al. , Eds, p. 53-75 (1997)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a novel elicitor protein derived from a microorganism of the genus Phytophthora and a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of conducting various studies to solve the above problems, the present invention succeeded in isolating a novel protein having a large molecular weight and elicitor activity, and completed the present invention.
Accordingly, the present invention provides a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having elicitor activity.
[0008]
Generally, a physiologically active substance is a protein having an amino acid sequence modified by substitution / deletion and / or addition of one to several amino acids in the amino acid sequence of a native protein, while maintaining the same biological activity as the native protein. Is well known in the art. Therefore, the present invention provides a protein comprising an amino acid sequence modified by substitution, deletion and / or addition of one to several amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and maintaining elicitor activity Is also included.
[0009]
Further, as shown in Example 5, a gene that hybridizes to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and encodes an elicitor protein is also present in other microorganism strains. Accordingly, the present invention encompasses a protein which is hybridized with a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 under high stringency conditions, is encoded by DNA, and has elicitor activity. This DNA is preferably DNA derived from a microorganism of the genus Phytophthora.
[0010]
The present invention further relates to Phytophthora infestans comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, having a molecular weight of 38 kD, and having elicitor activity.Phytophthora  infestans) Is provided.
The present invention further comprises culturing Phytophthora infestans capable of producing the above-mentioned protein, and collecting a protein having a molecular weight of 38 kD and having an elicitor activity from the culture. And a method for producing the same.
[0011]
The present invention also provides a method for producing a protein, comprising culturing a host transformed with an expression vector comprising a gene encoding the above protein, and collecting a protein having elicitor activity from the culture. I will provide a.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The method for isolating and purifying the protein having elicitor activity of the present invention from Phytophthora insolens and the method for cloning the gene encoding the protein are specifically described in Examples.
[0013]
The protein having elicitor activity of the present invention has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. However, generally, a biologically active substance also has a protein having an amino acid sequence modified by substitution / deletion and / or addition of one to several amino acids in the amino acid sequence of a native protein, and has a biological activity equivalent to that of the native protein. Maintaining is well known in the art. Therefore, the present invention provides a protein comprising an amino acid sequence modified by substitution, deletion and / or addition of one to several amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and maintaining elicitor activity Is also included.
[0014]
Further, as shown in Example 5, a gene that hybridizes to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 and encodes an elicitor protein is also present in other microorganism strains. Accordingly, the present invention includes a protein which is hybridized with a DNA having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 under high stringency conditions, is encoded by the DNA, and has elicitor activity. Examples of the origin of this DNA include DNA derived from the genus Phytophthora.
[0015]
The present invention also provides genes encoding the various proteins described above. The present invention also provides a vector comprising the above gene, for example, an expression vector. The present invention also provides a host, eg, a microbial host, transformed with the vector.
[0016]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1.Isolation of proteins having elicitor activity
Phytophthora infestans (Mont) deBary isolate DH101 (race 0) was stored in the dark at 18 ° C. on rye agar supplemented with 2% sucrose and 0.2% Bacto yeast extract. For liquid cultures, see Furich, N.M. , Et al. , Ann. Phytopathol. Soc. Jpn. Vol. 56,. 457-467) in a synthetic medium described at 18 ° C. in the dark for 2-3 weeks. The mycelium was collected by filtration, washed and frozen at -20 ° C.
[0017]
Protein extraction was performed at 0 ° C. to 4 ° C. on a bath or in a cold room. The frozen mycelium is ground in liquid nitrogen, and the resulting powder is homogenized in a 5-fold amount of 0.2 M phosphate buffer (pH 7.2) containing 1 M NaCl, and phenylmethylsulfonyl is added thereto. Fluocud (PMSF) was added to a final concentration of 25 mM. The homogenate was sonicated for 3 minutes and centrifuged at 20,000 xg for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant was dialyzed against cold 25 mM Tris-HCl (pH 8.1) through a porous membrane having a cut-off molecular weight of 1,000.
[0018]
The protein contained in the crude extract thus obtained was subjected to FPLC-anion exchange chromatography on a column (4.6 mm × 100 mm, 1.7 mL, PoRos QE / M; PerSeptine Biosystems) equilibrated with the above buffer. Purified. The flow rate was 5 ml / min and elution was performed with a linear gradient of 0M to 0.5M NaCl in 25mM Tris-HCl (pH 8.1). Elution was performed by absorbance at 280 nm, and fractions of 1 ml were collected. The results are shown in FIG.
[0019]
The above fractions were analyzed by ELISA to estimate the presence of the protein of interest. As an antibody, a monoclonal antibody (anti-HWC monoclonal antibody) (Abs-2A11) against a hyphal wall component (HWC) (Ikeda, R. et al., Annual Meeting of Plant-Microbe Interaction Vol. 3, p. 18). -20 (1993)). This monoclonal antibody is described in Garas, N.W. A. et al. Physiol. Plant Pathol. , Vol. 15, p. 117-126 (1979). It recognizes a proteinaceous epitope present in the HWC elicitor extracted by the method described in 117-126 (1979).
[0020]
The ELISA is described by McLaughlin, R.A. J. et al. , Phyfopathol, Vol. 79, p. 610-613 (1989). The wells of the microplate were coated with Abs-2A11 antibody diluted 1/1000 with 1% bovine serum albumin (BSA) / phosphate buffer (PBS), and the Abs-2A11 binding activity of the FPLC fraction was measured. did. As a secondary antibody, an anti-mouse immunoglobulin-alkaline phosphatase conjugate was used at a dilution of 1 to 2000 times. Absorbance was measured at 595 nm using a Microplate Header (Bio-Rad). The results are shown in FIG. In FIG. 2, C1 is a crude extract before separation by LPLC, C2 is an FLLC elution buffer, C3 is a C1 fraction treated only with the primary antibody Abs-2A11, and C4 is treated only with the secondary antibody. C1 shows the results. Maximal Abs-2A11 binding activity was detected in fractions (F) 17-20 eluted at 0.35 M NaCl. This is the result of four replicate experiments.
[0021]
Measurement of biological activity
The elicitor activity of the FPLC fractions F15 to F21 having Abs-2A11 binding activity obtained by the above method was tested using, as an index, a cell line of potato tuber tissue due to hypersensitive response (HR). Each fraction (F15 to F21) was pooled, concentrated by a Centricon-30 microconcentrator to a final protein concentration of 600 μg / ml, and the concentrated samples were aged at 18 ° C. for 16 hours for the cultivar Potato Eniwa (R).1  Gene) and Irish cobbler (r gene) were applied in a volume of 30 μl.
[0022]
Induction of a hypersensitivity response (HR) was monitored by tuber tissue browning and cell death after 98 hours. The results are shown in FIG. Water did not induce HR, whereas elicitor-active fractions induced high intensity HR. The HR intensity was much higher in fractions F19 and F20 than in the other fractions. These results revealed that the elicitor protein was contained in fractions F19 and F20.
[0023]
Western immunoblot analysis of FPLC fraction
For FPLC fractions F17-F20 showing high elicitor activity, see Leammmli, U.S. K. et al. , Nature Vol. 227, p. 680-681 (1970) Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis using 12.5% acrylamide for the separating gel and 4.5% acrylamide for the stack gel, according to the method described in 680-681 (1970). (SDS-PAGE).
[0024]
After electrophoresis, the gel was run on a Switcher, R.A. C. et al. , Anal. Biochem. Vol. 98, p. 231-237 (1979), or silver staining, as described in Towbin, H .; et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. , USP, Vol. 76, p. 4350-4354 (1979), using a MilliBlot ™ -SDS System (Millipore) at 2 mA / cm.2  Was transferred to a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane (Immbilon-P, pore size 0.45 μM, Millipore Corp.) for 30 minutes. The membrane was then incubated for 1 hour at room temperature in blocking buffer (10 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl and 5% skim milk, pH 7.5).
[0025]
This was washed twice in TBS-Tween20 for 5 minutes, incubated in the Abs-2A11 antibody diluted in TBS for 1 hour at room temperature, washed three times in TBS-Tween20 for 20 minutes, and washed with TBS 1/1/3. Diluted to 2000. Incubated in alkaline phosphate conjugated rabbit anti-mouse immunoglobulin G (IgG) (Bio-Rad) for 1 hour at room temperature and washed three times for 10 minutes each in TBS-Tween20. The antigen-antibody complex was detected using an alkaline phosphatase color former (Bio-Rad).
[0026]
FIG. 4 shows the results. FIG. 4A shows the result of silver staining of SDS-PAGE, and FIG. 4B shows the result of western immunoblot. As a result, fractions F17 and F18 showed a sharp band of 47 kDa, and fractions F19 and F20 showed three bands of 47 kDa, 38 kDa and 34 kDa. As a result, the elicitor activity is considered to be related to the major peptide band with an apparent molecular weight of 38 kDa. The three peptides with molecular weights of 47 kDa, 38 kDa and 34 kDa are expected to have the same epitope.
[0027]
Elicitor activity of affinity purified proteins
In order to know whether or not the affinity-purified proteins from fractions F19 and F20 had elicitor activity, affinity purification was performed using Abs-2A11 antibody. The results are shown in FIG. FIG. 5A shows the result of SDS-PAGE silver staining, and FIG. 5B shows the result of Western immunoblot. All three proteins having a molecular weight of 47 kDa, 38 kDa and 34 kDa had Abs-2A11 antibody binding activity.
[0028]
The purified samples were then pooled and concentrated on a Centricon-30 microconcentrator. The concentrated sample (30 μL) was applied to tuber tissues of potato cultivars Eniwa and Irish Cobbler aged at 18 ° C. for 16 hours. After 98 hours, induction of HR was observed by browning and cell death of tuber tissue. The results are shown in FIG. Distilled water and the flow through fraction did not induce HR.
[0029]
Measurement of active enzyme generation
Active enzymes are known to be important for the induction of HR. Elicitors are known to enhance the production of active enzymes in potato tissue. Potato cultivar Eniwa (R1  500 μL (500 μg / ml) of the affinity-purified sample was added to 5 ml of suspension-cultured cells (cultured for 3 to 4 days) of the gene and Irish Cobbler (r gene), and the cell suspension was collected over time. The supernatant was collected by centrifugation at room temperature.
[0030]
The supernatant was mixed with 426 μL of 39 mM HEPES (pH 7.0) and 5 μL of 10 mM MgCl 2.2Or 10 mM CaCl2  Was added to a 15 ml sample tube containing 5 μL of 10 mM EGTA, 1.5 μL of 10 mM guanosine 5′-triphosphate (GTP) -γ-S, and 15 μL of firefly luciferase. Firefly luciferase was added last. The sample tubes were incubated at 37 ° C. for 3 minutes and the emitted light counts were measured with a luminescence reader at 15 minute intervals immediately after the addition of 23 μL of 3.3 mM NADPH.
The results are shown in FIG. Active enzyme production reached a maximum after 30 minutes and then gradually decreased to the same level as the control after 150 minutes.
[0031]
Example 2.  Anti- HWE Immunochemical analysis of germination filtrates using antibodies.
Phytoftra Infestance (Phytophthora  infestans) Germination filtrate from zoospores (Doke et al., Phytopathology Vol. 90, p. 236-242 (1977)) to determine whether it contains a glycoprotein elicitor more recognized by anti-HWE antibodies Therefore, Phytoftra Infestance (Phytophthora  infestansThe germinated filtrate from the zoospores of (1) was subjected to immunoblot. Two bands of 47 kDa and 38 kDa were shown to react with the antibody (FIG. 9). Glycoprotein Elicitor (GE), a glycoprotein, appears to be secreted into the germ filtrate of oomycete species.
[0032]
As shown in FIG. 4B, the 47 kDa protein was detected in fractions 17 and 18, but these fractions did not show elicitor activity when tested on potato tubers (FIG. 3). In addition, when fractions 19 and 20 (FIG. 4B) were affinity purified, three bands of 47, 38 and 34 kDa (FIG. 5) were observed, indicating that these proteins were hypersensitive response (HR). Was induced (FIG. 6A) and AOS production was enhanced (FIG. 6A). On the other hand, immunoblotting of the germination filtrate showed two bands at 47 and 38 kDa (FIG. 9).
[0033]
These results clearly show that the elicitor activity of fractions 19 and 20 is based on the 38 kDa glycoprotein elicitor (GE). Only the 47 kDa protein of F17 and F18 showed no elicitor activity (FIG. 3), and the 34 kDa fragment was phytoftra infestans (Phytophthora  infestans) Was not observed by immunoblotting of the germination filtrate from FIG. 9 (FIG. 9). These results suggested that the 38 kDa protein recognized by the antibody was an elicitor of P1 during the initial infection process.
[0034]
Example 3.38kDa Of the gene encoding the elicitor protein of Escherichia coli  Protein bands from SDS gels stained with Coomassie brilliant blue (CBB) after SDS-PAGE were digested with Staphylococcus aureus V8 protease without eluting from the gel. This was done by placing the gel slice containing the band of interest into a sample well of a second SDS gel, and then covering each mill with Staphylococcus aureus V8 protease. Digestion proceeded directly in the stack gel during the next electrophoresis. Digestion resulted in several bands, but two major bands.
[0035]
For determination of the N-terminal amino acid sequence, the protein was concentrated to 100 pmol on a Centricon-30 microconcentrator and transferred to a PVDF membrane (Souterton, SG et al., Physiol. Mol. Plant Pathol, Vol. 42, p. 97-107 (1993)). Automated Edman degradation of proteins was performed using a Shimazu PPSQ-21 sequencer. The results of determining the N-terminal sequence of the native protein and the shorter peptide fragment generated by digestion with V8 protease are shown in FIG.
[0036]
Based on this sequence, degenerate oligonucleotides were designed and synthesized. Phytophthora, Logmann, J. et al. , Et al. Aval. Biochem. , Vol. 163, p. 16-20 (1987), total RNA was isolated, using this as a template, the degenerate oligonucleotide as a primer, and Ready-To-Go ™ beads (Takara). The cDNA was amplified. That is, 20 ng to 2 μg of total RNA and a final amount of 1 pM oligo d (T) were added to DEPC-treated beads dissolved in water.18The primer was added, and reverse transcription was performed under the conditions of 72 ° C. for 30 minutes and 95 ° C. for 5 minutes. Next, PCR was performed by adding the above-mentioned degenerate primers. Incubation conditions were 94 ° C. for 4 minutes, 35 cycles of (94 ° C. for 40 minutes, 50 ° C. for 1 minute, 27 ° C. for 1.5 minutes), and 72 ° C. for 7 minutes. .
[0037]
As a result, a 659 bp cDNA encoding the protein portion of the 38 kDa elicitor protein was obtained. The nucleotide sequence and deduced amino acid sequence of this cDNA are shown in SEQ ID NO: 1. This sequence had no homology with elicitin and the 42 kDa glycoprotein elicitor from Phytophthora megasperma. This indicates that the elicitor protein of the present invention and the gene encoding it are completely novel.
[0038]
Example 4 .  Expression and purification of elicitor active protein
Protein expression
Cells of the E. coli BL21 pLysS strain transformed with the plasmid vector pCR T7CT TOPO (Invitrogen) into which the cDNA encoding the elicitor protein cloned in Example 3 was inserted were subjected to 100 μg / mL ampicillin and 34 μg / mL chloramphenicol. Was added to LB medium containing 10 mL, and the cells were cultured overnight at 37 ° C. with shaking until the OD (600 nm) reached 0.5. A 50 mL LB medium containing 100 μg / mL ampicillin was inoculated with 2 mL of the culture solution of E. coli cultured above, and cultured at 37 ° C. for 4 hours with shaking until the OD (600 nm) reached 0.5.
[0039]
Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.6 mM and cultured at 25 ° C. for 24 hours. To recover the protein, it was centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The resulting cell pellet was resuspended in guanidinium cell lysis buffer (6 M guanidine hydrochloride, 20 mM sodium phosphate, 500 mM sodium chloride, pH 7.8). Samples were incubated with guanidinium cell lysis buffer for 7 minutes at room temperature with gentle rocking and sonicated on ice. Insoluble matter was removed by centrifugation at 4500C for 15 minutes at 6500 rpm. The supernatant was collected and stored at 4 ° C. for further purification.
[0040]
His- Purification of labeled proteins
For purification of His-tagged proteins, the Xpress ™ System protein purification protocol (Invitrogen) was followed. The polyhistidine-labeled fusion protein was applied to a ProBond histidine-conjugated resin column equilibrated with cell lysis buffer. The column was washed with 8 mL of denaturing binding buffer (8 M urea, 20 mM sodium phosphate, 500 mM sodium chloride, pH 7.8). Next, the column was washed with 8 mM denaturing wash buffer (8 M urea, 20 mM sodium phosphate, 500 mM sodium chloride) over pH 6.0 and 5.3. Finally, the protein was eluted with 5 mL of denaturing elution buffer (8 M urea, 20 mM sodium phosphate, 500 mM sodium chloride, pH 4.08). The eluate was dialyzed overnight at 4 ° C. against 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, Triton X-100 to remove urea. During this time, the dialysate was changed four times.
[0041]
The result of confirming the purified protein obtained by the above method is shown in FIG. FIG. 10A shows that the protein (lane 2) obtained by the above method and a sample (lane 1) obtained by performing the same experiment using a vector into which cDNA is not inserted are separated by SDS-PAGE. The results of CBB staining are shown. The 27.5 kDa band indicates the resulting expression product. The 38 kDa protein is a glycoprotein, whereas in Example 4, Escherichia coli was used as a host, so the produced protein was not glycosylated, and a protein consisting of 226 amino acids was about 27. It has an apparent molecular weight of 5 kDa. In FIG. 10A, the presence of a 27.5 kDa protein derived from cDNA was confirmed.
[0042]
FIG. 10B is an immunoblot diagram of a protein derived from the inserted cDNA, wherein lane a shows the result of detection with an anti-histidine antibody, and lane b shows the result of detection with an anti-HWE protein antibody. In this example, since the elicitor protein was expressed in a histidine-labeled state, it was detected by both antibodies.
[0043]
FIG. 10C is a photograph showing the browning effect of potatoes (using cultivars “Eniwa” and “Irish Cobbler”) on the tuber tissue, and “Cont. 1” is the result of the water control and “Cont. ".1" is the result of the product from a vector that does not insert the cDNA, and "Fusion Protein" is the result of the protein produced from the expression of the inserted cDNA. In "Fusion Protein", activity was observed.
FIG. 10D shows CLA indices of reactive oxygen species in suspension culture of cells of two kinds of potatoes ([Rishiri] and “Irish Cobbler”) for the same three kinds of samples as in FIG. 10C. Show. Only the protein derived from the vector into which the cDNA was inserted showed activity.
Example 5.38kDa Elicitor gene distribution
To investigate the distribution of the 38 kDa elicitor gene in various species of the genus Phytophthora, Phytophthora infestans isolates DN101 (race 0), E003 (race 0), Pi831 (race 1) and SE401 (race 1), Phytophthora megasperma, Phytophthora nicotiana, Phytophthora cryptogea, Phytophthora cryptogea, and Phytophthora capsici as a new strain of Phytophthora capsici, using the above-described oligonucleotide as a genomic oligonucleotide as a primer and a phytophthora capsici as a lyonucleotide as a primer, and using a phytophthora capsici as a template for the above-mentioned oligonucleotides as a fresh strain of RNA as a primer, RT-PCR was performed to synthesize cDNA. Further, the obtained cDNA band of 659 bp was amplified by PCR. The result is shown in FIG.
In addition, the PCR product (659 bp) was transferred to a nylon membrane and Southern blot hybridization was performed. The 659 bp cDNA cloned in Example 2 was hybridized with cDNAs derived from the various sources described above. The results are shown in FIG. Therefore, it is clear that genes encoding proteins homologous to the elicitor protein of the present invention are widely distributed among Phytophthora microorganisms.
[0044]
【The invention's effect】
The elicitor proteins of the present invention are envisioned as being useful for amplification of plant defense mechanisms.
[0045]
[Sequence list]
Figure 2004248597
Figure 2004248597
Figure 2004248597
Figure 2004248597

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an elution profile of a crude extract from cells of Phytophthora infestans DH101 strain in FPLC.
FIG. 2 is a graph showing the reactivity between the eluted product in FIG. 1 and an anti-HWC monoclonal antibody.
FIG. 3 is a photograph showing the browning effect of the fraction in FIG. 1 on potato tuber tissue, and is a drawing substitute photograph showing the form of an organism.
In FIG. 4, A shows the result of separating fractions F17 to F20 in FIG. 1 by SDS-PAGE and staining with silver, and B shows the result of detection with an anti-HWC monoclonal antibody. It is a drawing substitute photograph which shows the result of electrophoresis.
FIG. 5A shows the results of affinity purification of fractions F19 and F20 in FIG. 1 using anti-HWC monoclonal antibody Abs-2A11 and silver staining, and FIG. 5B shows the results detected by Western blot. All of which are photographs as substitutes for drawings, showing the results of electrophoresis.
FIG. 6A is a photograph showing that the affinity-purified protein of the present invention has a browning effect (induction of HR) on potato tuber tissue, and is a drawing substitute photograph showing the form of an organism. A and B are graphs showing that the affinity-purified protein of the present invention induces the generation of active enzymes in potato tuber tissue.
FIG. 7 is a diagram showing a 38 kDa native elicitor protein, the N-terminal amino acid sequence of its protease degradation product, and the base sequence of a primer or probe oligonucleotide designed based on the amino acid sequence.
FIG. 8 is an electrophoretogram showing that a gene encoding a 38 kDa elicitor protein is distributed in various microorganisms of the genus Phytophthora, and is a photograph substituted for a drawing.
FIG. 9 shows Phytoftra Infestation (Phytophthora  infestansFIG. 3 is an electrophoretogram showing the detection of a protein in a germination filtrate from a zoospore by an anti-HWE antibody, and a photograph substituted for a drawing. In the figure, lane A is Phytoftra Infestance (Phytophthora  infestans) Shows the results of a soluble sample from) and lane B shows Phytophthora infestans (Phytophthora  infestans3) shows the results of the filtrate germinated from the zoospores.
FIG. 10 shows the CLA index of the purified recombinant protein of the present invention in SDS-PAGE (panel A), immunoblot (panel B), potato tuber assay (panel C) and suspension culture. Panels A and B are drawing substitute photographs showing the results of electrophoresis, and panel C is a drawing substitute photograph showing the form of living things.

Claims (6)

配列番号:2に示すアミノ酸配列を有し、そしてエリシター活性を有するタンパク質。A protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having elicitor activity. 配列番号:2に示すアミノ酸配列において、1〜数個のアミノ酸の欠失、付加及び/又は置換により修飾されたアミノ酸配列を有し、かつエリシター活性を有するタンパク質。A protein having an amino acid sequence modified by deletion, addition and / or substitution of one to several amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and having elicitor activity. 配列番号:1に示す塩基配列を有する核酸に、高ストリンジェント条件下でハイブリダイズするDNAによりコードされており、エリシター活性を有するタンパク質。A protein encoded by a DNA that hybridizes to a nucleic acid having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 under high stringency conditions and having elicitor activity. 配列番号:2に示すアミノ酸配列を含み、38kDの分子量を有し、そしてエリシター活性を有する、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)由来の糖タンパク質。A glycoprotein derived from Phytophthora infestans comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, having a molecular weight of 38 kD, and having elicitor activity. 請求項1に記載のタンパク質を生産する事が出来るフィトフトラ・インフェスタンスを培養し、培養物から、38kDの分子量を有し、そしてエリシター活性を有するタンパク質を採取することを特徴とする、請求項1に記載のタンパク質の製造方法。A phytoftora infestans capable of producing the protein according to claim 1 is cultured, and a protein having a molecular weight of 38 kD and having elicitor activity is collected from the culture. The method for producing a protein according to the above. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のタンパク質をコードする遺伝子を含んで成る発現ベクターにより形質転換された宿主を培養し、培養物からエリシター活性を有するタンパク質を採取することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタンパク質の製造方法。A host transformed with an expression vector comprising the gene encoding the protein according to any one of claims 1 to 3, and culturing the host, and collecting a protein having elicitor activity from the culture. A method for producing the protein according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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