JP2005087036A - Cacao-originated n-methyltransferase and polynucleotide encoding the same - Google Patents

Cacao-originated n-methyltransferase and polynucleotide encoding the same Download PDF

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Misako Kato
美砂子 加藤
Koichi Mizuno
幸一 水野
Naho Yoneyama
米山  奈保
Hiroshi Ashihara
坦 芦原
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Mitsui Chemicals Inc
Meiji Seika Kaisha Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a theobromine-accumulating N-methyltransferase capable of being utilized as an enzyme for industry, foods, or medical treatments, to provide a method for modifying the caffeine biosynthetic metabolism of a caffeine or theobromine-producing plant, plant tissue or plant cell to efficiently produce a caffeine metabolic system compound, to provide a method for modifying the production ratio of caffeine metabolic system compound groups, to provide a new polypeptide capable of being utilized for the methods, and to provide a polypeptide encoding the same. <P>SOLUTION: The polypeptide is a new N-methyltransferase originated from cacao. The N-methyltransferase is produced with a microorganism or plant transformed with a vector containing a polypeptide encoding the polypeptide. The anti-sense RNA of the polypeptide is introduced into a plant to inhibit the expression of N-methyltransferase. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カカオ由来N−メチルトランスフェラーゼ、前記酵素をコードするポリヌクレオチド、前記ポリヌクレオチドで形質転換された微生物及び植物、前記植物又はその培養細胞若しくは組織を用いてテオブロミン又はその前駆体を製造する方法、並びに前記ポリヌクレオチドのアンチセンス配列を含む核酸構造物によりテオブロミン又はその前駆体量を変化させる方法に関する。   The present invention produces theobromine or a precursor thereof using cocoa-derived N-methyltransferase, a polynucleotide encoding the enzyme, a microorganism and a plant transformed with the polynucleotide, the plant, or a cultured cell or tissue thereof. And a method of changing the amount of theobromine or a precursor thereof by a nucleic acid structure containing an antisense sequence of the polynucleotide.

カフェインは、チャ(Camellia sinensis)等のツバキ科ツバキ属に属する植物、コーヒー(Coffea arabica)等のアカネ科コーヒー属に属する植物、又はマテ(Ilex paraguariensis)等のモチノキ属に属する植物等に含まれるプリンアルカロイドであり、医薬品原料や食品添加物として使用されている。 Caffeine is contained in plants belonging to the genus Camellia sinensis such as tea ( Camelia sinensis ), plants belonging to the genus Caffeidae such as coffee ( Coffea arabica ), or plants belonging to the genus Mochinoki such as mate ( Ilex paraguariansis ) Purine alkaloids that are used as pharmaceutical raw materials and food additives.

また、カフェインの前駆体であるテオブロミン(3,7−ジメチルキサンチン)を蓄積する種としてカカオ(Theobroma cacao)が知られている。カカオには少量のカフェインも存在するが、テオブロミンが主要なプリンアルカロイドである。テオブロミンは、中枢興奮作用が低いため、その服用によりリラックス作用をもたらすことが知られている。カカオはカフェインを蓄積せずテオブロミンを著量蓄積することから、カカオ加工品であるチョコレートなどの摂取によるリラックス効果が注目されている。 In addition, cocoa ( Theobroma cacao ) is known as a seed that accumulates theobromine (3,7-dimethylxanthine), which is a precursor of caffeine. There is a small amount of caffeine in cacao, but theobromine is the main purine alkaloid. Since theobromine has a low central excitatory effect, it is known that its use causes a relaxing effect. Because cacao does not accumulate caffeine and accumulates a significant amount of theobromine, the relaxation effect of ingesting chocolate, which is a processed cacao product, has attracted attention.

カフェインは、キサントシンからテオブロミンを経て3段階のN−メチル化反応により生合成されることが14C−トレーサー実験により明らかにされている(非特許文献1参照)。N−メチル化を触媒する酵素活性は、1975年にチャ葉の粗抽出液を用いた研究で最初に報告された(非特許文献2参照)。一方、コーヒーでメチルトランスフェラーゼの精製が試みられたが、その精製純度はきわめて低かった(非特許文献3参照)。チャでは、メチルトランスフェラーゼの部分精製の報告はあるが、酵素タンパク質はこれまでに単離されていなかった(非特許文献4参照)。 It has been clarified by 14 C-tracer experiments that caffeine is biosynthesized from xanthosine through theobromine through a three-step N-methylation reaction (see Non-Patent Document 1). The enzyme activity that catalyzes N-methylation was first reported in 1975 in a study using a crude extract of tea leaves (see Non-Patent Document 2). On the other hand, purification of methyltransferase was attempted with coffee, but the purity of the purification was extremely low (see Non-Patent Document 3). In Cha, there is a report of partial purification of methyltransferase, but the enzyme protein has not been isolated so far (see Non-Patent Document 4).

このような中で、プリンアルカロイド生合成に関与する酵素のアミノ酸配列及びそのアミノ酸配列をコードするDNAが加藤等によって次々と明らかにされている。例えば、カフェインシンターゼ、すなわち、カフェイン生合成の最終反応である7−メチルキサンチン〜テオブロミン〜カフェインの2段階のメチル化反応を触媒するN−メチルトランスフェラーゼは、チャ(Camellia sinensis)及びコーヒー(Coffea arabica)からそれぞれ単離されている(特許文献1及び特許文献2参照)。また、テオブロミンシンターゼ、すなわち、7−メチルキサンチン〜テオブロミンの一段階のメチル化を触媒するN−メチルトランスフェラーゼがコーヒー(Coffea arabica)から単離されている(特許文献3参照)。
しかしながら、カカオについては、プリンアルカロイド生合成に関与するN−メチルトランスフェラーゼの単離や同定、遺伝子の存在はこれまでに全く開示されていなかった。
Under such circumstances, the amino acid sequence of an enzyme involved in purine alkaloid biosynthesis and the DNA encoding the amino acid sequence have been clarified one after another by Kato et al. For example, caffeine synthase, that is, N-methyltransferase that catalyzes the two-stage methylation reaction of 7-methylxanthine to theobromine to caffeine, which is the final reaction of caffeine biosynthesis, can be obtained from tea ( Camellia sinensis ) and coffee ( Coffea arabica ) (see Patent Document 1 and Patent Document 2). Further, theobromine synthase, that is, N-methyltransferase that catalyzes one-step methylation of 7-methylxanthine to theobromine has been isolated from coffee ( Coffea arabica ) (see Patent Document 3).
However, for cocoa, the isolation and identification of N-methyltransferase involved in purine alkaloid biosynthesis and the presence of genes have never been disclosed so far.

特開2001−37490号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-37490 特開2002−85072号公報JP 2002-85072 A 特開2003−88372号公報JP 2003-88372 A 鈴木健夫(Takeo Suzuki)ら,「フィトケミストリー(Phytochemistry)」,(英国),1992年,31巻,8号,p.2575−2584Takeo Suzuki et al., “Phytochemistry” (UK), 1992, Vol. 31, No. 8, p. 2575-2584 鈴木健夫(Takeo Suzuki)ら,「バイオケミカル・ジャーナル(Biochemcal Journal)」,(英国),1975年,146巻,p.87−96Takeo Suzuki et al., “Biochemical Journal” (UK), 1975, 146, p. 87-96 パウロ・マッアフェラ(Paulo Mazzafera)ら,「フィトケミストリー(Phytochemistry)」,(英国),1994年,37巻,6号,p.1577−1584Paulo Mazzafera et al., “Phytochemistry” (UK), 1994, 37, 6, p. 1577-1584 加藤美砂子(Misako Kato)ら,「フィジオロジア・プランタルム(Physiologia Plantarum)」,(デンマーク),1996年,98巻,p.629−636Misako Kato et al., “Physiologia Plantarum” (Denmark), 1996, Vol. 98, p. 629-636

本発明は、カカオ由来のプリンアルカロイド生合成系を構成する酵素の一つであるテオブロミン蓄積性のN−メチルトランスフェラーゼ、それをコードするポリヌクレオチド、及びそれを用いたベクター等の提供を目的としている。更に、それらを用いることにより、工業用、食品用、又は医療用酵素として利用することのできるテオブロミン蓄積性N−メチルトランスフェラーゼを効率よく生産する微生物の提供、及び植物や植物組織又は植物細胞のカフェイン類縁物の生合成代謝を改変してカフェイン代謝系の化合物群の生成比を改変する方法の提供を目的としている。   An object of the present invention is to provide a theobromine-accumulating N-methyltransferase, which is one of the enzymes constituting a cocoa-derived purine alkaloid biosynthesis system, a polynucleotide encoding the same, a vector using the same, and the like. . Furthermore, by using them, it is possible to provide microorganisms that efficiently produce theobromine-accumulating N-methyltransferase that can be used as industrial, food, or medical enzymes, and cafes for plants, plant tissues, or plant cells. An object of the present invention is to provide a method for modifying the biosynthetic metabolism of caffeine-related compounds to modify the production ratio of caffeine metabolic compounds.

本発明者らは鋭意研究の結果、先に単離されているチャ(Camellia sinensis)由来のカフェインシンターゼに保存されているS−アデノシルメチオニンの結合領域をもとにプライマーを作製し、このプライマーを用いてRACE(rapid amplification of cDNA ends)法によりカカオ(Theobroma cacao)から新たな相同遺伝子を単離することに成功した。
次に、単離されたDNAをベクターに組み込んだ後大腸菌に導入し、前記DNAに由来するタンパク質を大量に発現させた。得られた発現タンパク質の酵素学的性質を調べたところ、N−メチルトランスフェラーゼ活性が認められ、前記DNAがN−メチルトランスフェラーゼをコードする遺伝子であることを確認した。
また、得られたカカオ由来N−メチルトランスフェラーゼの基質特異性を調べた結果、7−メチルキサンチンからテオブロミンを合成する活性がきわめて高い新規なテオブロミンシンターゼであることを確認し、前記DNAがカカオのテオブロミン蓄積を促進しうる遺伝子であることを見出した。本発明者らは以上の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
As a result of earnest research, the present inventors prepared a primer based on the binding region of S-adenosylmethionine conserved in caffeine synthase derived from the previously isolated tea ( Camellia sinensis ). The inventors succeeded in isolating a new homologous gene from cacao ( Theobroca cacao ) by the RACE (rapid amplification of cDNA ends) method using primers.
Next, the isolated DNA was incorporated into a vector and then introduced into E. coli to express a large amount of the protein derived from the DNA. When the enzymatic properties of the obtained expressed protein were examined, N-methyltransferase activity was observed, and it was confirmed that the DNA was a gene encoding N-methyltransferase.
Further, as a result of examining the substrate specificity of the obtained cocoa-derived N-methyltransferase, it was confirmed that it was a novel theobromine synthase having an extremely high activity of synthesizing theobromine from 7-methylxanthine, and the DNA was cocoa theobromine. The gene was found to be able to promote accumulation. Based on the above findings, the present inventors have completed the present invention.

従って、本発明は、(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、又は(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有する改変ポリペプチドに関する。
本発明のポリペプチドの好ましい態様によれば、カカオ(Theobroma cacao)由来である。
Accordingly, the present invention provides (a) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, or (b) one or several amino acids deleted or substituted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Or a modified polypeptide comprising an added amino acid sequence and having N-methyltransferase activity.
According to a preferred embodiment of the polypeptide of the present invention, it is derived from cocoa (Theobroma cacao).

また、本発明は、前記ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに関する。
また、本発明は、(i)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基を含むポリヌクレオチド、
(ii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基において、1個若しくは数個の塩基が欠失、置換、若しくは付加された塩基配列を含み、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は
(iii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに関する。
また、本発明は、前記ポリヌクレオチドと、前記ポリヌクレオチドによりコードされたN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドを微生物及び/又は植物の細胞内で発現させるための構成とを有する、発現ベクターに関する。
また、本発明は、前記ポリヌクレオチドの塩基配列又はその部分配列に対して相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドと、微生物及び/又は植物の細胞内で、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を抑制するための構成とを有する、発現ベクターに関する。
また、本発明は、前記発現ベクターで形質転換された微生物に関する。
また、本発明は、前記微生物を培養する工程、及び前記培養によって得られる培養物から前記ポリペプチドを採取する工程を含む、ポリペプチドの製造方法に関する。
The present invention also relates to a polynucleotide encoding the polypeptide.
The present invention also relates to (i) a polynucleotide comprising a base consisting of Nos. 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(Ii) including a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, or added in the bases of Nos. 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and N-methyl Hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide encoding a polypeptide having transferase activity, or (iii) a polynucleotide consisting of nucleotides 48 to 1139 in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1; And a polynucleotide encoding a polypeptide having N-methyltransferase activity.
The present invention also relates to an expression vector comprising the polynucleotide and a structure for expressing a polypeptide encoded by the polynucleotide and having an N-methyltransferase activity in cells of microorganisms and / or plants.
The present invention also relates to a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide or a partial sequence thereof, and a polypeptide having N-methyltransferase activity in a microorganism and / or plant cell. The present invention relates to an expression vector having a configuration for suppressing expression.
The present invention also relates to a microorganism transformed with the expression vector.
The present invention also relates to a method for producing a polypeptide, comprising a step of culturing the microorganism and a step of collecting the polypeptide from a culture obtained by the culture.

また、本発明は、前記発現ベクターで形質転換されたか、又は前記発現ベクターを感染させた植物細胞、植物組織、又は植物体に関する。
また、本発明は、前記ポリペプチド、又は前記植物細胞、植物組織、若しくは植物体を用いた、植物二次代謝産物の製造方法に関する。
本発明の製造方法の好ましい態様によれば、植物二次代謝産物が、キサントシン、7−メチルキサントシン、7−メチルキサンチン、テオブロミン、テオフィリン、及びカフェインから選ばれる1つ以上の化合物である。
本発明の製造方法の別の好ましい態様によれば、植物が、ツバキ(Camellia)属に属する植物、コーヒー(Coffea)属に属する植物、コラノキ(Cola)属に属する植物、コカノキ(Erythroxylum)属に属する植物、モチノキ(Ilex)属に属する植物、ネエア(Neea)属に属する植物、アオギリ(Firmiana)属に属する植物、ポーリニア(Paullinia)属に属する植物、又はカカオノキ(Theobroma)属に属する植物である。
The present invention also relates to a plant cell, plant tissue, or plant that has been transformed with or infected with the expression vector.
The present invention also relates to a method for producing a plant secondary metabolite using the polypeptide or the plant cell, plant tissue, or plant.
According to a preferred embodiment of the production method of the present invention, the plant secondary metabolite is one or more compounds selected from xanthosine, 7-methylxanthosine, 7-methylxanthine, theobromine, theophylline, and caffeine.
According to another preferred embodiment of the production method of the present invention, the plant belongs to the genus Camellia , the plant belongs to the genus Coffea , the plant belongs to the genus Cola, or the genus Erythroxylum. A plant belonging to the genus Ilex , a plant belonging to the genus Neea , a plant belonging to the genus Firmiana , a plant belonging to the genus Paulinia , or a plant belonging to the genus Theobroma .

本発明によれば、工業用、食品用、又は医療用酵素として利用することのできるテオブロミン蓄積性N−メチルトランスフェラーゼを効率よく生産することが可能になる。また、カフェイン類縁物質産生植物、植物組織、又は植物細胞のカフェイン生合成代謝を改変してカフェイン代謝系の化合物群の生成比を改変することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to efficiently produce a theobromine accumulating N-methyltransferase that can be used as an industrial, food, or medical enzyme. It is also possible to modify the production ratio of caffeine metabolic system compounds by modifying caffeine biosynthetic metabolism in caffeine-related substance-producing plants, plant tissues, or plant cells.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼは、7−メチルキサンチンN3メチルトランスフェラーゼ活性、3−メチルキサンチンN1メチルトランスフェラーゼ活性、及びパラキサンチンN3メチルトランスフェラーゼ活性を有するカカオ(Theobroma cacao)由来のポリペプチドである。 The N-methyltransferase of the present invention is a polypeptide derived from cocoa ( Theobroma cacao ) having 7-methylxanthine N3 methyltransferase activity, 3-methylxanthine N1 methyltransferase activity, and paraxanthine N3 methyltransferase activity.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼとして、(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド(好ましくは、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド)、(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつN−メチルトランスフェラーゼ活性を有する改変ポリペプチド、又は(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列との相同性が80%以上(好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上)であるアミノ酸配列からなり、かつN−メチルトランスフェラーゼ活性を有する相同ポリペプチド等が挙げられる。   As the N-methyltransferase of the present invention, (a) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (preferably a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2), (b) SEQ ID NO: 2 A modified polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added and having N-methyltransferase activity, or (c) SEQ ID NO: 2 And an amino acid sequence having a homology of 80% or more (preferably 90% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more), and N -Homologous polypeptides having methyltransferase activity.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼのアミノ酸配列(配列番号2)の相同性を、既知の植物由来N−メチルトランスフェラーゼと比較した結果を表1に示した。相同性の算出には、GENETYX MAC ver.9.0を用いた。本発明のN−メチルトランスフェラーゼと既知のN−メチルトランスフェラーゼとの相同性は最大54.6%であり、本発明のN−メチルトランスフェラーゼは新規な酵素であることが明らかである。

Figure 2005087036
Table 1 shows the results of comparing the homology of the amino acid sequence of the N-methyltransferase of the present invention (SEQ ID NO: 2) with known plant-derived N-methyltransferase. For calculation of homology, GENETYX MAC ver. 9.0 was used. The homology between the N-methyltransferase of the present invention and the known N-methyltransferase is 54.6% at the maximum, and it is clear that the N-methyltransferase of the present invention is a novel enzyme.
Figure 2005087036

前記(b)の「改変ポリペプチド」において、改変にかかわるアミノ酸の数は、改変ポリペプチドがN−メチルトランスフェラーゼ活性を有する限りにおいて特に制限されないが、好ましくは1〜約30個、より好ましくは1〜10個、更に好ましくは1〜3個である。   In the “modified polypeptide” of (b), the number of amino acids involved in the modification is not particularly limited as long as the modified polypeptide has N-methyltransferase activity, but preferably 1 to about 30, more preferably 1. -10, more preferably 1-3.

なお、N−メチルトランスフェラーゼ活性は、例えば、実施例に示した方法で測定することができる。本発明のN−メチルトランスフェラーゼは、テオブロミンの前駆物質である7−メチルキサンチンに対する基質特異性がきわめて高い特徴を有する。以下、本明細書中で、カカオ由来のN−メチルトランスフェラーゼを「カカオ由来テオブロミンシンターゼ」又は「BTS1」と記載することがある。   In addition, N-methyltransferase activity can be measured by the method shown in the Example, for example. The N-methyltransferase of the present invention is characterized by extremely high substrate specificity for 7-methylxanthine, which is a precursor of theobromine. Hereinafter, N-methyltransferase derived from cocoa may be referred to as “cocoa-derived theobromine synthase” or “BTS1” in the present specification.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼは、好ましくはカカオ(Theobroma cacao)の葉部、豆部、又は茎部などより抽出することができるが、以下に示すポリヌクレオチドを用いて発現可能な構成としたベクターを調製し、大腸菌等の微生物宿主を形質転換させ、発現されたタンパク質を採取することによって得ることも可能である。 The N-methyltransferase of the present invention can be preferably extracted from the leaf part, bean part, or stem part of cacao ( Theobroma cacao ), but the vector can be expressed using the polynucleotide shown below. Can be obtained by transforming a microbial host such as E. coli and collecting the expressed protein.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするポリヌクレオチドとして、配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するポリヌクレオチドが挙げられる。また、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、かつN−メチルトランスフェラーゼ活性を有する改変ポリペプチドをコードする塩基配列を有するポリヌクレオチドも挙げられる。なお、本明細書において、用語「ポリヌクレオチド」には、DNA及びRNAの両方が含まれる。   Examples of the polynucleotide encoding the N-methyltransferase of the present invention include a polynucleotide having a base sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Further, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, a base encoding an altered polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, or added, and having N-methyltransferase activity Also included are polynucleotides having sequences. In the present specification, the term “polynucleotide” includes both DNA and RNA.

本発明のポリヌクレオチドは、典型的には、下記の群から選択されるものである:
(i)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番の塩基からなる配列を含むポリヌクレオチド(好ましくは、配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番の塩基からなる配列からなるポリヌクレオチド)、
(ii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基において、1個若しくは数個の塩基が欠失、置換、若しくは付加された塩基配列を含み、かつN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び
(iii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
The polynucleotide of the present invention is typically selected from the following group:
(I) a polynucleotide comprising a sequence consisting of bases 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (preferably comprising bases 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 A polynucleotide comprising a sequence),
(Ii) an N-methyltransferase containing a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, or added in the bases of Nos. 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 A polynucleotide that encodes a polypeptide having activity, and (iii) a polynucleotide consisting of nucleotides 48 to 1139 in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 under stringent conditions, and N A polynucleotide encoding a protein having methyltransferase activity.

前記(ii)の塩基配列において、欠失、置換、若しくは付加することのできる塩基の数は、好ましくは1〜90個、より好ましくは1〜30個、更に好ましくは1〜9個である。なお、前記のような変異は、自然界において生じたものでもよく、あるいは、塩基配列における部位突然変異により人工的に起こしたものでもよい。   In the base sequence (ii), the number of bases that can be deleted, substituted or added is preferably 1 to 90, more preferably 1 to 30, and still more preferably 1 to 9. The mutation as described above may occur in nature or may be artificially caused by site mutation in the base sequence.

前記(iii)における「ストリンジェントな条件下」でのハイブリダイゼーションは、例えば、Molecular Cloning:Cold Spring Harbor Laboratory Press,Current Protocols in Molecular Biology;Wiley Interscienceに記載の方法によって行うことができ、市販のシステムとしては、GeneImageシステム(アマシャム)を挙げることができる。具体的には以下の操作によってハイブリダイゼーションを行うことができる。   Hybridization under “stringent conditions” in (iii) above can be performed, for example, by the method described in Molecular Cloning: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Current Protocols in Molecular Biology; Wiley Interscience. Examples include a GeneImage system (Amersham). Specifically, hybridization can be performed by the following operation.

試験すべきDNA又はRNA分子を転写した膜を、製品プロトコールに従って、標識したプローブとプロトコール指定のハイブリダイゼーションバッファー中でハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーションバッファーの組成は、0.1重量%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、5重量%デキストラン硫酸、1/20容のキット添付のブロッキング試薬、及び2〜7xSSCからなる。ブロッキング試薬としては、例えば、100xデンハルト溶液(Denhardt’s solution)、2%(重量/容量)ウシ血清アルブミン(BSA)、2%(重量/容量)FicollTM400、及び2%(重量/容量)ポリビニルピロリドンを5倍濃度で調製したものを1/20に希釈して使用することができる。20xSSCは、3mol/L塩化ナトリウム、0.3mol/Lクエン酸溶液であり、SSCは、より好ましくは、3〜6xSSC、更に好ましくは、4〜5xSSCの濃度で使用する。 The membrane to which the DNA or RNA molecule to be tested is transcribed is hybridized with a labeled probe in a protocol-specific hybridization buffer according to the product protocol. The composition of the hybridization buffer consists of 0.1% by weight sodium dodecyl sulfate (SDS), 5% by weight dextran sulfate, 1/20 volume of blocking reagent attached to the kit, and 2-7 × SSC. Blocking reagents include, for example, 100 × Denhardt's solution, 2% (weight / volume) bovine serum albumin (BSA), 2% (weight / volume) Ficoll 400, and 2% (weight / volume) Polyvinyl pyrrolidone prepared at a 5-fold concentration can be diluted to 1/20 and used. 20 × SSC is a 3 mol / L sodium chloride, 0.3 mol / L citric acid solution, and SSC is more preferably used at a concentration of 3 to 6 × SSC, more preferably 4 to 5 × SSC.

ハイブリダイゼーションの温度は、40〜80℃、より好ましくは50〜70℃、更に好ましくは55〜65℃の範囲であり、数時間から一晩のインキュベーションを行った後、洗浄バッファーで洗浄する。洗浄の温度は、好ましくは室温以上、より好ましくはハイブリダイゼーション時の温度である。洗浄バッファーの組成は、6xSSC+0.1重量%SDS溶液、好ましくは4xSSC+0.1重量%SDS溶液、より好ましくは2xSSC+0.1重量%SDS溶液、更により好ましくは1xSSC+0.1重量%SDS溶液、最も好ましくは0.1xSSC+0.1重量%SDS溶液である。このような洗浄バッファーで膜を洗浄し、プローブがハイブリダイズしたDNA分子又はRNA分子を、プローブに用いた標識を利用して識別することができる。   The hybridization temperature is in the range of 40 to 80 ° C., more preferably 50 to 70 ° C., and still more preferably 55 to 65 ° C. After incubation for several hours to overnight, the plate is washed with a washing buffer. The washing temperature is preferably room temperature or higher, more preferably the temperature during hybridization. The composition of the wash buffer is 6 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, preferably 4 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, more preferably 2 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, even more preferably 1 × SSC + 0.1 wt% SDS solution, most preferably 0.1 × SSC + 0.1 wt% SDS solution. By washing the membrane with such a washing buffer, the DNA molecule or RNA molecule hybridized with the probe can be identified using the label used for the probe.

本発明のポリヌクレオチドは、天然由来のものであっても、全合成したものであってもよく、また、天然由来のものの一部を利用して合成を行ったものであってもよい。本発明のポリヌクレオチドは、例えば、N−メチルトランスフェラーゼをコードするポリヌクレオチドに特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCR技術[植物のPCR実験プロトコール(細胞工学別冊、植物細胞工学シリーズ2)秀潤社(1995)]を利用して、本発明のN−メチルトランスフェラーゼを生産する細胞から分離することができる。具体的には、mRNAから合成したcDNAにリンカーを結合させ、N−メチルトランスフェラーゼを構成するアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドとリンカーを結合したcDNA間でPCRを行うこと等により、目的cDNAの全長配列を単離することができる。また、実施例に示したように、先に単離されているチャ(Camellia sinensis)やコーヒー(Coffea arabica)由来のカフェインシンターゼやテオブロミンシンターゼに保存されているS−アデノシルメチオニン(以下、SAMと記載することがある)の結合領域をもとに作製したプライマーを用いて、カカオ(Theobroma cacao)からRACE法により遺伝子を単離することができる。 The polynucleotide of the present invention may be naturally derived, fully synthesized, or synthesized using part of the naturally derived polynucleotide. The polynucleotide of the present invention can be obtained, for example, by PCR technology using an oligonucleotide that specifically hybridizes to a polynucleotide encoding N-methyltransferase as a primer [plant PCR experiment protocol (cell engineering separate volume, plant cell engineering series 2). ) Shujunsha (1995)] can be used to isolate the cells producing the N-methyltransferase of the present invention. Specifically, a linker is bound to cDNA synthesized from mRNA, and PCR is performed between the polynucleotide encoding the amino acid sequence constituting N-methyltransferase and the cDNA bound to the linker, etc. Can be isolated. Further, as shown in the Examples, S-adenosylmethionine (hereinafter referred to as SAM) preserved in caffeine synthase or theobromine synthase derived from previously isolated tea ( Camelia sinensis ) or coffee ( Coffea arabica ). The gene can be isolated from the cocoa ( Theobroma cacao ) by the RACE method using a primer prepared based on the binding region of

本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするポリヌクレオチドを含有する発現ベクターの構築方法、並びに形質転換植物の作製方法及びRNAi法によるN―メチルトランスフェラーゼの発現抑制方法は以下のとおりである。   A method for constructing an expression vector containing a polynucleotide encoding the N-methyltransferase of the present invention, a method for producing a transformed plant, and a method for suppressing the expression of N-methyltransferase by the RNAi method are as follows.

本発明の発現ベクターには、
(a)(i)本発明のポリヌクレオチドと、(ii)前記ポリヌクレオチドによりコードされたN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドを微生物及び/又は植物の細胞内で発現させるための構成とを有する、発現ベクター、及び
(b)(i)本発明のポリヌクレオチドの塩基配列又はその部分配列に対して相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドと、(ii)微生物及び/又は植物の細胞内で、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を抑制するための構成とを有する、発現ベクター
が含まれる。
The expression vector of the present invention includes
(A) (i) a polynucleotide of the present invention, and (ii) a structure for expressing a polypeptide having N-methyltransferase activity encoded by the polynucleotide in a microorganism and / or plant cell. An expression vector, and (b) (i) a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence of the polynucleotide of the present invention or a partial sequence thereof, and (ii) in a microorganism and / or plant cell, An expression vector having a configuration for suppressing the expression of a polypeptide having N-methyltransferase activity is included.

「本発明のポリヌクレオチドによりコードされたN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドを微生物及び/又は植物の細胞内で発現させるための構成」、あるいは、「微生物及び/又は植物の細胞内で、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を抑制するための構成」としては、例えば、遺伝子工学分野において発現カセットとして一般に用いられている核酸構築物(construct)を用いることができ、その構成成分としては、例えば、微生物及び/又は植物細胞内で転写可能なプロモーター、あるいは、転写産物の安定化に必要なポリアデニレーション部位を含むターミネーター配列などを挙げることができる。   “Configuration for expressing a polypeptide having N-methyltransferase activity encoded by a polynucleotide of the present invention in cells of microorganisms and / or plants”, or “Nucleotide in cells of microorganisms and / or plants, As the “configuration for suppressing the expression of a polypeptide having methyltransferase activity”, for example, a nucleic acid construct generally used as an expression cassette in the field of genetic engineering can be used. For example, a promoter that can be transcribed in microorganisms and / or plant cells, or a terminator sequence including a polyadenylation site necessary for stabilization of a transcript can be used.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするDNA又はそのアンチセンスRNAを微生物又は植物細胞内で発現させるためには、例えば、
(i)微生物又は植物細胞内で転写可能なプロモーター、
(ii)プロモーターの下流にセンス方向又はアンチセンス方向に連結したN−メチルトランスフェラーゼ遺伝子DNAの全部又は一部、及び
(iii)必要に応じて前記遺伝子DNAの下流に連結された転写産物の安定化に必要なポリアデニレーション部位を含むターミネーター配列
を含む発現カセットを微生物又は植物細胞に導入することができる。
In order to express DNA encoding the N-methyltransferase of the present invention or an antisense RNA thereof in microorganisms or plant cells, for example,
(I) a promoter capable of transcription in microorganisms or plant cells,
(Ii) all or part of the N-methyltransferase gene DNA linked in the sense or antisense direction downstream of the promoter, and (iii) stabilization of the transcript linked downstream of the gene DNA as necessary. An expression cassette containing a terminator sequence containing the necessary polyadenylation site can be introduced into a microorganism or plant cell.

ここでアンチセンスRNAの鋳型としては、例えば、N−メチルトランスフェラーゼをコードするDNAの全部若しくは一部、又はそれらとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAをアンチセンス方向に連結した塩基配列、あるいは、N−メチルトランスフェラーゼをコードするRNAの全部若しくは一部、又はそれらとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするRNAをアンチセンス方向に連結した塩基配列であって、カフェイン又はその前駆体を産生する宿主細胞中において発現した際に宿主細胞におけるN−メチルトランスフェラーゼの発現を阻害する機能を有するものを挙げることができる。   Here, as the template of antisense RNA, for example, all or a part of DNA encoding N-methyltransferase, or a base sequence in which DNA hybridizing under stringent conditions is linked in the antisense direction, or A nucleotide sequence in which all or part of RNA encoding N-methyltransferase, or RNA that hybridizes with it under stringent conditions is linked in the antisense direction, and produces caffeine or a precursor thereof. Examples thereof include those having a function of inhibiting the expression of N-methyltransferase in a host cell when expressed in the host cell.

ここで、N−メチルトランスフェラーゼをコードするDNAの一部とは、その部分に相補性を有する配列を基礎として得られる阻害用のmRNA、すなわち、アンチセンスRNAが宿主細胞中で形成された際に、これが宿主細胞におけるN−メチルトランスフェラーゼを発現させるためのmRNAと結合して、宿主細胞におけるN−メチルトランスフェラーゼの発現が阻害される部分である。この部分としては、このようなアンチセンスmRNAの形成に必要となる部分であり、例えば、少なくとも14塩基長の長さの部分を挙げることができる。   Here, a part of the DNA encoding N-methyltransferase is an inhibitory mRNA obtained on the basis of a sequence complementary to the part, that is, when an antisense RNA is formed in a host cell. This is the part that binds to mRNA for expressing N-methyltransferase in the host cell and inhibits the expression of N-methyltransferase in the host cell. As this part, it is a part required for formation of such antisense mRNA, for example, the part of the length of at least 14 bases can be mentioned.

アンチセンスmRNAを形成するための鋳型として用いることのできるDNA又はRNAとしては、例えば、配列番号1の塩基配列における48番〜1139番の塩基からなる配列の全部又は一部と相補性を有しているDNA又はRNAを挙げることができる。これらの塩基配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得る変異配列の全部又は一部と相補性を有しているDNA又はRNAもこのような目的に用いることができる。
これらの阻害用のDNA又はRNA自体は、必ずしも本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするものでなくともよい。
As DNA or RNA that can be used as a template for forming antisense mRNA, for example, it has complementarity to all or part of the sequence consisting of bases 48 to 1139 in the base sequence of SEQ ID NO: 1. DNA or RNA that is present. DNA or RNA having complementarity with all or part of the mutant sequence that can hybridize with these base sequences under stringent conditions can also be used for such purposes.
These inhibitory DNAs or RNAs do not necessarily have to encode the N-methyltransferase of the present invention.

前記発現カセットは、挿入されているDNAを恒常的又は誘導的に発現させるためのプロモーターを含有することができる。
恒常的に発現させるためのプロモーターとして、例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター、又はイネのアクチンプロモーターなどが挙げられる。
The expression cassette may contain a promoter for constitutively or inducibly expressing the inserted DNA.
Examples of the promoter for constant expression include cauliflower mosaic virus 35S promoter and rice actin promoter.

また、誘導的に発現させるためのプロモーターとして、例えば、糸状菌、細菌、若しくはウイルスの感染や侵入、低温、高温、乾燥、嫌気的条件、又は特定化合物の散布等の外因によって発現することが知られているプロモーター等が挙げられる。このようなプロモーターとしては、例えば、糸状菌、細菌、若しくはウイルスの感染や侵入によって発現するイネのキチナーゼ遺伝子のプロモーターやタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーター、低温によって誘導されるイネの「lip19」遺伝子のプロモーター、高温によって誘導されるシロイヌナズナの「HSP18.2」遺伝子のプロモーター、乾燥によって誘導されるイネの「rab」遺伝子のプロモーター、又は嫌気的条件で誘導されるトウモロコシのアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター等が挙げられる。また、イネのキチナーゼ遺伝子のプロモーター及びタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーターは、サリチル酸等の特定の化合物によっても誘導され、イネの「rab」遺伝子プロモーターは、植物ホルモンのアブシジン酸の散布によっても誘導される。   In addition, as a promoter for inducible expression, it is known that it is expressed by external factors such as infection or invasion of filamentous fungi, bacteria, or viruses, low temperature, high temperature, dryness, anaerobic conditions, or spraying of specific compounds. And the like promoters. Examples of such promoters include rice chitinase gene promoters expressed by infection or invasion of filamentous fungi, bacteria, or viruses, tobacco PR protein gene promoters, rice lip19 gene induced by low temperature, and the like. Promoter, promoter of Arabidopsis thaliana “HSP18.2” gene induced by high temperature, promoter of rice “lab” gene induced by desiccation, promoter of corn alcohol dehydrogenase gene derived from anaerobic conditions, etc. It is done. In addition, the rice chitinase gene promoter and tobacco PR protein gene promoter are also induced by specific compounds such as salicylic acid, and the rice "rab" gene promoter is also induced by spraying the plant hormone abscisic acid. .

更には、発現カセットに挿入されているDNAを発現させるためのプロモーターとしては、N−メチルトランスフェラーゼのプロモーターを単離して利用する方法も挙げられる。具体的なプロモーターの単離方法の一例として、N−メチルトランスフェラーゼ遺伝子のDNAの全部又は一部をプローブとしたハイブリダイゼーション技術の利用により、ゲノムDNA断片を選択し、前記遺伝子の上流部DNAを特定する方法を挙げることができる。   Furthermore, examples of the promoter for expressing the DNA inserted into the expression cassette include a method of isolating and utilizing an N-methyltransferase promoter. As an example of a specific method for isolating a promoter, a genomic DNA fragment is selected by using a hybridization technique using all or part of the DNA of an N-methyltransferase gene as a probe, and the upstream DNA of the gene is identified. The method of doing can be mentioned.

発現カセット中の組換えDNAの植物への導入に備えるために、大腸菌の複製シグナル及び形質転換された細菌の細胞を選抜するためのマーカー遺伝子を含むクローニングベクターが数多く利用することができる。このようなベクターの例には、例えば、pBR322、pUC系ベクター、又はM13mp系ベクター等を挙げることができる。適当な制限酵素切断部位で、目的の配列をベクターに導入することができる。得られたプラスミドDNAの特徴を明らかにするため、制限酵素切断部位分析、ゲル電気泳動、及びその他の生化学的−分子生物学的方法が一般に用いられる。各々の操作を終えた後、プラスミドDNAを切断して、別のDNAに結合させることができる。各プラスミドDNAの配列を、同じプラスミド又は別のプラスミド中にクローニングすることができる。   In order to prepare for the introduction of the recombinant DNA in the expression cassette into the plant, many cloning vectors containing a replication signal of E. coli and a marker gene for selecting transformed bacterial cells can be used. Examples of such vectors include pBR322, pUC vectors, M13mp vectors, and the like. The desired sequence can be introduced into the vector at an appropriate restriction enzyme cleavage site. Restriction enzyme cleavage site analysis, gel electrophoresis, and other biochemical-molecular biological methods are commonly used to characterize the resulting plasmid DNA. After each operation, the plasmid DNA can be cleaved and bound to another DNA. The sequence of each plasmid DNA can be cloned into the same plasmid or another plasmid.

植物宿主細胞の中に発現カセットを導入するためには、さまざまな手法を用いることができる。これらの手法には、例えば、形質転換因子としてアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)又はアグロバクテリウム リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)を用いたT−DNAによる植物細胞の形質転換、プロトプラストへの直接導入(例えば、インジェクション法又はエレクトロポレーション法等)、若しくはパーティクルガン法等、又はその他の可能性が含まれる。 Various techniques can be used to introduce an expression cassette into a plant host cell. These techniques, for example, transformation of plant cells with T-DNA using Agrobacterium tumefaciens as a transforming factor (Agrobacterium tumefaciens) or Agrobacterium rhizogenes (Agrobacterium rhizogenes), direct introduction into protoplasts (e.g. , Injection method or electroporation method), or particle gun method, or other possibilities.

プロトプラストへの直接導入では、特別に必要とされるベクターはない。例えば、pUC誘導体のような単純なプラスミドを用いることができる。目的の遺伝子を植物細胞に導入する方法によっては、他のDNA配列が必要になることもある。例えば、Ti又はRiプラスミドを植物細胞の形質転換に用いる場合には、Ti及びRiプラスミドのT−DNA領域の少なくとも右端の配列(通常は両端の配列)を、導入されるべき遺伝子の隣接領域となるように接続しなければならない。   There is no specially required vector for direct introduction into protoplasts. For example, a simple plasmid such as a pUC derivative can be used. Depending on the method of introducing the gene of interest into the plant cell, other DNA sequences may be required. For example, when a Ti or Ri plasmid is used for transformation of a plant cell, at least the rightmost sequence (usually the sequences at both ends) of the T-DNA region of the Ti and Ri plasmid is used as the adjacent region of the gene to be introduced. Must be connected so that

アグロバクテリウム属菌を形質転換に用いる場合には、導入すべき発現カセットを、特別のプラスミド、すなわち、中間ベクター又はバイナリーベクター中にクローニングする必要がある。
中間ベクターはアグロバクテリウム属菌の中では複製されない。中間ベクターは、ヘルパープラスミド又はエレクトロポレーションによってアグロバクテリウム属菌の中に移行される。中間ベクターは、T−DNAの配列と相同な領域をもつため、相同組換えによって、アグロバクテリウム属菌のTi又はRiプラスミド中に取り込まれる。宿主として使われるアグロバクテリウム属菌には、vir領域が含まれている必要がある。通常Ti又はRiプラスミドにvir領域が含まれており、その働きにより、T−DNAを植物細胞に移行させることができる。
When Agrobacterium is used for transformation, it is necessary to clone the expression cassette to be introduced into a special plasmid, that is, an intermediate vector or a binary vector.
Intermediate vectors are not replicated in Agrobacterium. The intermediate vector is transferred into Agrobacterium by helper plasmid or electroporation. Since the intermediate vector has a region homologous to the sequence of T-DNA, the intermediate vector is incorporated into an Agrobacterium Ti or Ri plasmid by homologous recombination. Agrobacterium used as a host must contain a vir region. Usually, the vir region is contained in the Ti or Ri plasmid, and T-DNA can be transferred to plant cells by its function.

一方、バイナリーベクターはアグロバクテリウム属菌の中で複製、維持され得るので、ヘルパープラスミド又はエレクトロポレーション法によってアグロバクテリウム属菌中に取り込まれると、宿主のvir領域の働きによって、バイナリーベクター上のT−DNAを植物細胞に移行させることができる。   On the other hand, since a binary vector can be replicated and maintained in Agrobacterium, when incorporated into Agrobacterium by a helper plasmid or electroporation, the host vir region causes the binary vector Of T-DNA can be transferred to plant cells.

なお、このようにして得られた発現カセットを含む中間ベクター又はバイナリーベクター、及びこれを含む大腸菌やアグロバクテリウム属菌等の微生物も本発明の対象である。   In addition, intermediate vectors or binary vectors containing the expression cassette thus obtained, and microorganisms such as Escherichia coli and Agrobacterium are also objects of the present invention.

本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするポリヌクレオチドを導入してN−メチルトランスフェラーゼタンパク質を大量に発現させるための微生物としては、例えば、遺伝子工学分野においてタンパク質発現に利用されている各種微生物を用いることができ、例えば、細菌(例えば、大腸菌又は枯草菌)又は真核微生物を挙げることができる。前記真核微生物としては、例えば、動物(例えば、哺乳動物、鳥類、又は昆虫)由来の培養細胞、植物由来の培養細胞、又は真菌(例えば、酵母)を挙げることができる。   As a microorganism for introducing a polynucleotide encoding the N-methyltransferase of the present invention to express a large amount of N-methyltransferase protein, for example, various microorganisms used for protein expression in the field of genetic engineering are used. For example, bacteria (for example, E. coli or Bacillus subtilis) or eukaryotic microorganisms can be mentioned. Examples of the eukaryotic microorganism include cultured cells derived from animals (for example, mammals, birds, or insects), cultured cells derived from plants, and fungi (for example, yeast).

また、宿主細胞の代謝を改変して特定化合物の生産性向上や特定の化合物群の生成比改変を図ることを目的に、本発明のN−メチルトランスフェラーゼをコードするDNAをセンス又はアンチセンスの形で組み込む植物としては、カフェイン若しくはテオブロミン又はそれらの前駆体を産生する植物であればすべて使用することができるが、中でもツバキ科ツバキ(Camellia)属に属する植物(例えば、チャ)、アカネ科コーヒー(Coffea)属に属する植物(例えば、コーヒー)、アオギリ科コラノキ(Cola)属に属する植物(例えば、コラノキ)、コカノキ(Erythroxylum)属に属する植物、モチノキ(Ilex)属に属する植物、ネエア(Neea)属に属する植物、アオギリ(Firmiana)属に属する植物、ポーリニア(Paullinia)属に属する植物、カカオノキ(Theobroma)属に属する植物などを例示することができる。 In addition, the DNA encoding the N-methyltransferase of the present invention is used in the sense or antisense form for the purpose of modifying the host cell metabolism to improve the productivity of a specific compound or to modify the production ratio of a specific group of compounds. Any plant that can produce caffeine, theobromine, or a precursor thereof can be used as the plant to be incorporated in the plant. Among them, plants belonging to the genus Camellia (for example, tea), coffee of Rubiaceae A plant belonging to the genus ( Coffea ) (for example, coffee), a plant belonging to the genus Cola ( Cola ), for example, a plant belonging to the genus Erythroxylum , a plant belonging to the genus Ilex , Neea ) A plant belonging to the genus, Firmian a ) plants belonging to the genus, plants belonging to the genus Paulinia , plants belonging to the genus Theobroma, and the like.

形質転換された植物細胞は、再生過程を経ることにより植物体に変換することができる。再生の方法は植物細胞の種類により異なるが、例えば、イネではFujimuraら(Plant Tissue Culture Lett.,1985年,2巻,p.74−75)の方法、トウモロコシでは、Shillitoら(Bio/Technology,1989年,7巻,p.581−587)の方法、又はシロイヌナズナではAkamaらの方法(Plant Cell Rep.,1992年,12巻,p.7−11)などが挙げられる。   The transformed plant cell can be converted into a plant body through a regeneration process. The method of regeneration varies depending on the type of plant cell. For example, Fujimura et al. (Plant Tissue Culture Lett., 1985, Vol. 2, p. 74-75) is used for rice, and Shirito et al. (Bio / Technology, for maize). 1989, 7, p. 581-587), or the method of Akama et al. (Plant Cell Rep., 1992, 12, p. 7-11) and the like in Arabidopsis thaliana.

本発明において、「植物体」とは植物に分類される生物個体の全体若しくは一部の器官(例えば、葉、茎、根、花、果実、種子等)を指す。
これらの方法により作出された植物体は、カフェイン若しくはテオブロミン又はそれらの前駆体を産生する野生型の植物体と比較して、本発明のN−メチルトランスフェラーゼタンパク質の発現量が変化し、宿主植物の代謝の改変によるカフェイン代謝系化合物の生成量の変化や、宿主植物の代謝の改変によるカフェイン代謝系化合物群の生成比の変化が起こる。このようにして得られたトランスジェニック植物は本発明の対象である。本発明でいう植物には、前記植物体に加え、植物組織及び植物細胞なども含まれる。
In the present invention, the “plant” refers to the whole or a part of an organism individual classified as a plant (for example, leaves, stems, roots, flowers, fruits, seeds, etc.).
The plant produced by these methods changes the expression level of the N-methyltransferase protein of the present invention as compared to a wild-type plant producing caffeine, theobromine or a precursor thereof, and the host plant Changes in the amount of caffeine metabolite compounds produced due to alterations in the metabolism of caffeine and changes in the production ratio of caffeine metabolite compounds due to alterations in host plant metabolism occur. The transgenic plant thus obtained is the subject of the present invention. In addition to the said plant body, a plant tissue, a plant cell, etc. are contained in the plant said by this invention.

また近年、植物のポストトランスレーショナルなジーンサイレンシングの研究から、ウイルス等の外来核酸に対して植物が本来備えている防御機構を利用して、目的遺伝子の発現を抑制することが可能なことがわかってきた(Cell,1998年,95巻,p.177−187;化学と生物,1999年,37巻,p.532−534;蛋白質核酸酵素,1999年,44巻,p.1396−1397)。これによれば、DNAウイルスやRNAウイルス等が植物に進入した場合、植物はこれらの鋳型からアベラントRNAを転写し、植物が本来持っている配列の転写産物と配列特異的に二本鎖RNAを形成する。この二本鎖RNAはRNアーゼにより分解されることにより、目的の遺伝子の発現を抑制することが可能となる(Cell,1999年,96巻,p.303−306)。本方法の重要な特徴のひとつは、発現を抑制したい配列を目的植物に必ずしも形質転換させる必要がない点にある。また、本方法の更なる特徴は、植物の一部(下位葉等)に目的の核酸を感染等により導入すれば、その効果が植物体全体に広がることである。   In addition, in recent years, research on post-translational gene silencing of plants has made it possible to suppress the expression of target genes using the defense mechanisms inherent to plants against foreign nucleic acids such as viruses. (Cell, 1998, 95, p. 177-187; Chemistry and Biology, 1999, 37, p. 532-534; Protein Nucleic Acid Enzyme, 1999, 44, p. 1396-1397) ). According to this, when a DNA virus or RNA virus enters a plant, the plant transcribes the average RNA from these templates, and the transcript of the sequence originally possessed by the plant and the sequence-specific double-stranded RNA. Form. This double-stranded RNA can be suppressed by RNase, thereby suppressing the expression of the target gene (Cell, 1999, 96, p. 303-306). One of the important features of this method is that the target plant does not necessarily have to be transformed with the sequence whose expression is to be suppressed. In addition, a further feature of the present method is that if the target nucleic acid is introduced into a part of a plant (such as lower leaves) by infection or the like, the effect spreads over the entire plant body.

具体的な発現抑制方法は、例えば、
(i)N−メチルトランスフェラーゼ遺伝子の全配列若しくはその一部の配列、若しくはそれらとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列の全部若しくは一部を含む二本鎖RNA、又は
(ii)N−メチルトランスフェラーゼ遺伝子の全配列若しくはその一部の配列、若しくはそれらとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列の全部若しくは一部を含む二本鎖DNAを有するアグロバクテリウム
を植物の下位葉に感染させる。ここで、N−メチルトランスフェラーゼ遺伝子の一部の配列とは、その部分に相補性を有する配列を基礎として得られる阻害用のmRNA、すなわち、アベラントなRNAが宿主細胞中で形成された際に、これが宿主細胞におけるN−メチルトランスフェラーゼを発現させるためのmRNAと結合して、宿主細胞におけるN−メチルトランスフェラーゼの発現が阻害される部分である。この部分としては、このようなアベラントなmRNAの形成に必要となる部分であり、例えば、少なくとも14塩基長の長さの部分を挙げることができる。
A specific expression suppression method is, for example,
(I) a double-stranded RNA containing the entire sequence of the N-methyltransferase gene or a part of the sequence, or all or a portion of the sequence that hybridizes under stringent conditions, or (ii) N-methyl Agrobacterium having double-stranded DNA containing the entire sequence of the transferase gene or a part of the sequence, or all or a part of the sequence that hybridizes with them under stringent conditions is infected to the lower leaves of the plant. Here, the partial sequence of the N-methyltransferase gene refers to an inhibitory mRNA obtained on the basis of a sequence complementary to the portion, that is, an aberrant RNA, formed in the host cell. This is the part that binds to mRNA for expressing N-methyltransferase in the host cell and inhibits the expression of N-methyltransferase in the host cell. This part is a part necessary for the formation of such an aberrant mRNA, and can include, for example, a part having a length of at least 14 bases.

これらの方法を施された植物体は、カフェイン若しくはテオブロミン又はそれらの前駆体を産生する野生型の植物体と比較して、本発明のN−メチルトランスフェラーゼタンパク質の発現量が変化し、宿主植物の代謝の改変によるカフェイン代謝系化合物の生成量の変化や、宿主植物の代謝の改変によるカフェイン代謝系化合物群の生成比の変化が起こる。このようにして得られた植物は本発明の対象である。本発明でいう植物には、葉、花、果実、種子など植物の特定の組織又は細胞も含まれる。   The plant body subjected to these methods changes the expression level of the N-methyltransferase protein of the present invention as compared to a wild type plant body that produces caffeine, theobromine, or a precursor thereof, and the host plant. Changes in the amount of caffeine metabolite compounds produced due to alterations in the metabolism of caffeine and changes in the production ratio of caffeine metabolite compounds due to alterations in host plant metabolism occur. The plants thus obtained are the subject of the present invention. The plant referred to in the present invention also includes specific tissues or cells of plants such as leaves, flowers, fruits and seeds.

前記構成のベクターで形質転換されたか、あるいは、前記構成のベクターを感染された植物細胞又は植物組織を培養して、あるいは、同様に形質転換された植物体を栽培して、カフェイン及びテオブロミン合成系にかかる二次代謝産物の製造やこれらの形質転換体で生産される二次代謝産物の組成の改変を行うことができる。この二次代謝産物としては、例えば、キサントシン、7−メチルキサントシン、7−メチルキサンチン、テオブロミン、テオフィリン、及びカフェインからなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物を挙げることができる。   Caffeine and theobromine synthesis by cultivating plant cells or plant tissues that have been transformed with the above-constructed vector or infected with the above-constructed vector, or by similarly cultivating transformed plants. The production of secondary metabolites related to the system and the modification of the composition of secondary metabolites produced by these transformants can be performed. Examples of the secondary metabolite include at least one compound selected from the group consisting of xanthosine, 7-methylxanthosine, 7-methylxanthine, theobromine, theophylline, and caffeine.

形質転換に用いる植物細胞、植物組織、又は植物体の供給原としては、例えば、ツバキ(Camellia)属に属する植物、コーヒー(Coffea)属に属する植物、コラノキ(Cola)属に属する植物、コカノキ(Erythroxylum)属に属する植物、モチノキ(Ilex)属に属する植物、ネエア(Neea)属に属する植物、アオギリ(Firmiana)属に属する植物、ポーリニア(Paullinia)属に属する植物、又はカカオノキ(Theobroma)属に属する植物を挙げることができる。中でも、ツバキ科ツバキ(Camellia)属に属する植物(例えば、チャ)、アカネ科コーヒー(Coffea)属に属する植物(例えば、コーヒー)、アオギリ科コラノキ(Cola)属に属する植物(例えば、コラノキ)、又はカカオノキ(Theobroma)属に属する植物などが好ましい。 Examples of the plant cell, plant tissue, or plant source used for transformation include plants belonging to the genus Camellia , plants belonging to the genus Coffee ( Coffea ), plants belonging to the genus Cola ( Cola ), Erythroxylum) plants belonging to the genus Ilex (Ilex) plant belonging to the genus Neea (NEEA) plant belonging to the genus, Sterculiaceae (Firmiana) plant belonging to the genus Porinia (Paullinia) plant belonging to the genus or Kakaonoki (Theobroma) to the genus The plant to which it belongs can be mentioned. Among others, Theaceae camellia (Camellia) plant belonging to the genus (eg, tea), Rubiaceae coffee (Coffea) plant belonging to the genus (for example, coffee), Sterculiaceae Koranoki (Cola) plant belonging to the genus (for example, Koranoki), Or a plant belonging to the genus Theobroma is preferable.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.

実施例1:N−メチルトランスフェラーゼのクローニングのための1本鎖cDNAの合成
(1)総RNAの単離
1gの若いカカオの葉(Theobroma cacao)を液体窒素存在下で乳棒及び乳鉢を用いて破砕した。液体窒素の昇華後、2%CTAB(Cetyltrimethylammonium bromide),0.1mol/L−Tris(pH9.5)、20mmol/L−EDTA、1.4mol/L−NaCl、及び5%β−メルカプトエタノールの混合溶液5mLに溶かして65℃で10分間放置した。等量のクロロホルム液[クロロホルム/イソアミルアルコール(24:1)]を加えて撹拌し、総量で10mL程度にした。15,000rpmで10分間の遠心分離を行い、水層をとり、10mol/L塩化リチウム液2.5mLを加え、−20℃に2時間放置した。4℃及び15,000rpmにて10分間の遠心分離を行い、上清を除去し、沈殿をTE溶液[組成:10mmol/L−Tris,1mmol/L−EDTA−Na(pH8.0)]1mLに溶解し、再度、遠心分離を行った。上清を回収し、TE飽和フェノール溶液1mLを加えて転倒混和し、15,000rpmで10分間の遠心分離を行った。更に、上清にフェノール/クロロホルムを加えて撹拌し、15,000rpmで10分間の遠心分離を行った。水層を回収し、等量の前記クロロホルム液[クロロホルム/イソアミルアルコール(24:1)]を加え、撹拌した。15,000rpmで10分間の遠心分離を行い、水層を回収し、1/4倍量の10mol/L塩化リチウム液を加え、−20℃で2時間放置した。15,000rpmで10分間の遠心分離を行い、得られた沈殿に70%エタノールを加えて、再度、遠心分離を行った。沈殿を真空ポンプでドライアップした後、水200μLに溶解し、総RNAの画分とした。
Example 1: Synthesis of single-stranded cDNA for cloning of N-methyltransferase (1) Isolation of total RNA 1 g of young cacao leaves ( Theobroma cacao ) was disrupted with pestle and mortar in the presence of liquid nitrogen did. After sublimation of liquid nitrogen, mixing of 2% CTAB (Cetyltrimethylammonium bromide), 0.1 mol / L-Tris (pH 9.5), 20 mmol / L-EDTA, 1.4 mol / L-NaCl, and 5% β-mercaptoethanol The solution was dissolved in 5 mL and left at 65 ° C. for 10 minutes. An equal volume of chloroform solution [chloroform / isoamyl alcohol (24: 1)] was added and stirred to make a total volume of about 10 mL. Centrifugation was performed at 15,000 rpm for 10 minutes, the aqueous layer was taken, 2.5 mL of 10 mol / L lithium chloride solution was added, and the mixture was allowed to stand at −20 ° C. for 2 hours. Centrifugation is performed at 4 ° C. and 15,000 rpm for 10 minutes, the supernatant is removed, and the precipitate is added to 1 mL of TE solution [composition: 10 mmol / L-Tris, 1 mmol / L-EDTA-Na (pH 8.0)]. Dissolved and centrifuged again. The supernatant was collected, 1 mL of a TE saturated phenol solution was added and mixed by inversion, followed by centrifugation at 15,000 rpm for 10 minutes. Furthermore, phenol / chloroform was added to the supernatant and stirred, followed by centrifugation at 15,000 rpm for 10 minutes. The aqueous layer was collected, and an equal amount of the chloroform solution [chloroform / isoamyl alcohol (24: 1)] was added and stirred. Centrifugation was performed at 15,000 rpm for 10 minutes, the aqueous layer was collected, a 1/4 volume of 10 mol / L lithium chloride solution was added, and the mixture was allowed to stand at −20 ° C. for 2 hours. Centrifugation was performed at 15,000 rpm for 10 minutes, 70% ethanol was added to the resulting precipitate, and centrifugation was performed again. The precipitate was dried up with a vacuum pump and dissolved in 200 μL of water to obtain a fraction of total RNA.

(2)3’−RACE法による3’末端のクローニングに必要なcDNA合成
3’−RACE法では、市販のセット(3’−Full RACE Core Set;TAKARA)を使用した。配列表にないプライマーはこのセットに添付されているものである。65℃にて5分間の熱処理を行った総RNA(1μg)をテンプレートにして、前記セットの取扱説明書に記載の方法でオリゴdT−3−サイトアダプタープライマー(oligo dT−3−sites Adaptor Primer)を用いて逆転写反応によりcDNAを合成した。反応液の組成は以下の通りである(表2)。この反応液を、市販の増幅システム(Gene Amp PCR System 2400:Perkin Elmer)を用いて、30℃/10分間、50℃/30分間、及び95℃/5分間反応させる条件で反応生成物を得た。
(2) cDNA synthesis required for 3′-end cloning by 3′-RACE method In the 3′-RACE method, a commercially available set (3′-Full RACE Core Set; TAKARA) was used. Primers not in the sequence listing are those attached to this set. Using the total RNA (1 μg) heat-treated at 65 ° C. for 5 minutes as a template, an oligo dT-3-site adapter primer (oligo dT-3-sites Adapter Primer) according to the method described in the instruction manual of the above set Was used to synthesize cDNA by reverse transcription reaction. The composition of the reaction solution is as follows (Table 2). A reaction product is obtained under the conditions of reacting this reaction solution at 30 ° C./10 minutes, 50 ° C./30 minutes, and 95 ° C./5 minutes using a commercially available amplification system (Gene Amp PCR System 2400: Perkin Elmer). It was.

Figure 2005087036
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実施例2:3’−RACE法によるN−メチルトランスフェラーゼ遺伝子のクローニング
実施例1(2)で調製した1本鎖cDNAをテンプレートにした以下の反応液を調製した(表3)。チャ由来のカフェインシンターゼTCS1(特開2001−37490号公報における配列番号2)で保存されているS−アデノシルメチオニンの結合領域を基にプライマーTCS−SAM1(配列番号3)を設計し、PCR反応に供試した。この反応液を、市販の増幅システム(Gene Amp PCR System 2400:Perkin Elmer)を用いて、95℃/1分間の反応後、94℃/1分間、57℃/1分間、及び72℃/1分30秒間からなるサイクルを30サイクル反応させる条件でPCRを行い、反応生成物を得た。
TCS-SAM1: GAYTTRGGITGYKCIKCIGGICCIAAYAC (29mer)(配列番号3)
Example 2: Cloning of N-methyltransferase gene by 3'-RACE method The following reaction solution was prepared using the single-stranded cDNA prepared in Example 1 (2) as a template (Table 3). A primer TCS-SAM1 (SEQ ID NO: 3) was designed based on the binding region of S-adenosylmethionine conserved in tea-derived caffeine synthase TCS1 (SEQ ID NO: 2 in JP-A-2001-37490), and PCR was performed. It was used for the reaction. This reaction solution was subjected to a reaction at 95 ° C./1 minute using a commercially available amplification system (Gene Amp PCR System 2400: Perkin Elmer), followed by 94 ° C./1 minute, 57 ° C./1 minute, and 72 ° C./1 minute. PCR was performed under the condition of reacting 30 cycles for 30 seconds to obtain a reaction product.
TCS-SAM1: GAYTTRGGITGYKCIKCIGGICCIAAYAC (29mer) (SEQ ID NO: 3)

Figure 2005087036
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実施例3:プラスミドベクターへのサブクローニング
0.8%アガロースゲルを用いてTAE緩衝液(組成:40mmol/L−Tris,40mmol/L酢酸,1mmol/L−EDTA)中で反応生成物の電気泳動を行い、得られた目的生成物のバンドを切り取り、市販のDNA精製試薬(GENE CLEAN:フナコシ)を用いてゲルからDNAを回収した。回収したDNAをpT7blueベクター(Novagen)にライゲーションした後、大腸菌DH5αにトランスフォーメーションした。X−galを用いてカラーセレクションを行った後に、アンピシリンを含むLB培地で液体培養を行い、アルカリ−SDS法によりプラスミドを抽出した。インサートの有無はアガロース電気泳動によって確認した。
Example 3: Subcloning into a plasmid vector Using 0.8% agarose gel, electrophoresis of reaction products was carried out in TAE buffer (composition: 40 mmol / L-Tris, 40 mmol / L acetic acid, 1 mmol / L-EDTA). The obtained target product band was cut out, and DNA was collected from the gel using a commercially available DNA purification reagent (GENE CLEAN: Funakoshi). The recovered DNA was ligated to pT7blue vector (Novagen) and then transformed into E. coli DH5α. After color selection using X-gal, liquid culture was performed in an LB medium containing ampicillin, and a plasmid was extracted by the alkali-SDS method. The presence or absence of the insert was confirmed by agarose electrophoresis.

実施例4:塩基配列の決定
単離したプラスミドを用いて下記のターミネーションミックス反応液(表4及び表5)中でプライマーエクステンションを行った。反応条件は98℃/5分間反応させた後、98℃/1分間、50℃/45秒間、及び72℃/1.5分間からなるサイクルを25サイクル行った後に72℃/1分間反応させた。
Example 4: Determination of nucleotide sequence Primer extension was performed in the following termination mix reaction solution (Tables 4 and 5) using the isolated plasmid. The reaction conditions were 98 ° C / 5 minutes, followed by 25 cycles of 98 ° C / 1 minute, 50 ° C / 45 seconds, and 72 ° C / 1.5 minutes, followed by reaction at 72 ° C / 1 minute. .

Figure 2005087036
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Figure 2005087036
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反応終了後、各チューブに反応停止液を8μLずつ加えた。98℃/5分間の熱変性を行い、サンプルを氷中で急冷した後に、島津DSQ−2000L(S)システムを用いて分析し、塩基配列を決定した。試薬は、ThermoSequenase Cycle Sequencing Kit に添付されているものを用いた。得られた塩基配列を以下に示した。
GACATTGGGGTGTTCGGCGGGGCGAATACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAACTGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTTATGGTGTACAATGGCTCTCTAAGGTACCCAAAATGACAAGTGAAGGAGGGTTATCACCACCAAACAAAGGGAAGATCTACATATCGAAAACCAGTCCTCCTGCAGTGTGGAAGGCATACCTTTCTCAGTTTCAGGAAGACTTCCTTTCATTCTTGAGATGTCGATCTCCCGAGCTGGTACCTGATGGCCGCATGGTCTTGATAATTCATGGAAGGAAATCCGCAGATCCCACAACCAGAGAGAGCTGCTACACATGGGAAGTTCTAGCTGATGCCATCTCCTACCAGGTTTCACAGGGACTGATTGATGAAGAGAAACTAAACTCCTTCAATGTACCATACTATATTCCCTCCCAGGAAGAAGTTCGGGATTTAGTGAACAAGGAGGGTTCTTTCTTAACTGAGTTTGTAGACACAATTGAAGTTGAACTTGAAGGTATATGGACGGGACCGGAAAATGGAGCTAAAAACTTGAGATCCTTCACAGAGCCCATGATTTCTCACCAGTTTGGAGAAGAGGTAATGGACAAGCTATATGATAAGGTAAAAGATATTCTAGTAGAGGATTGCAAGCAGGAAAAACAATCAACCAGGGGAGTTAGTATTGTTCTTGAATTGAAAAAGAAAGAATCCCACCTCAGCTAAATGTATCATCATTCAGGAAACATTGAAGAAAACAATGTAGCAAAAGAATCAAGGTGATGAACATATGTAAAGAGTATTATTATTAATTAATTTGCTAAGGAATCGAGAAGAAAAAAAAAAAAAAAGGATCCGGTACCTCTAGATCAG (配列番号9)
After completion of the reaction, 8 μL of a reaction stop solution was added to each tube. After heat denaturation at 98 ° C. for 5 minutes and the sample was rapidly cooled in ice, it was analyzed using a Shimadzu DSQ-2000L (S) system to determine the base sequence. The reagent attached to ThermoSequenase Cycle Sequencing Kit was used. The obtained base sequence is shown below.
GACATTGGGGTGTTCGGCGGGGCGAATACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAACTGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTTATGGTGTACAATGGCTCTCTAAGGTACCCAAAATGACAAGTGAAGGAGGGTTATCACCACCAAACAAAGGGAAGATCTACATATCGAAAACCAGTCCTCCTGCAGTGTGGAAGGCATACCTTTCTCAGTTTCAGGAAGACTTCCTTTCATTCTTGAGATGTCGATCTCCCGAGCTGGTACCTGATGGCCGCATGGTCTTGATAATTCATGGAAGGAAATCCGCAGATCCCACAACCAGAGAGAGCTGCTACACATGGGAAGTTCTAGCTGATGCCATCTCCTACCAGGTTTCACAGGGACTGATTGATGAAGAGAAACTAAACTCCTTCAATGTACCATACTATATTCCCTCCCAGGAAGAAGTTCGGGATTTAGTGAACAAGGAGGGTTCTTTCTTAACTGAGTTTGTAGACACAATTGAAGTTGAACTTGAAGGTATATGGACGGGACCGGAAAATGGAGCTAAAAACTTGAGATCCTTCACAGAGCCCATGATTTCTCACCAGTTTGGAGAAGAGGTAATGGACAAGCTATATGATAAGGTAAAAGATATTCTAGTAGAGGATTGCAAGCAGGAAAAACAATCAACCAGGGGAGTTAGTATTGTTCTTGAATTGAAAAAGAAAGAATCCCACCTCAGCTAAATGTATCATCATTCAGGAAACATTGAAGAAAACAATGTAGCAAAAGAATCAAGGTGATGAACATATGTAAAGAGTATTATTA TTAATTAATTTGCTAAGGAATCGAGAAGAAAAAAAAAAAAAAAGGATCCGGTACCTCTAGATCAG (SEQ ID NO: 9)

実施例5:5’−RACE法によるN−メチルトランスフェラーゼmRNAの5’上流域の単離
5’上流域の単離には、市販のセット(5’−Full RACE Core Set:TAKARA)を用いた。3’−RACEの結果から得られた配列情報をもとに、以下のプライマーを設計した。
BCSn-RT:ACCCTCCTTGTTCACTAA(18mer)(配列番号4)
BCSn-AR:ACCTTAGAGAGCCATTGTA(19mer)(配列番号5)
BCSn-B:GCAGTGTGGAAGGCATACC(19mer)(配列番号6)
BCSn-CR:AAGAGGAATGGATGAGATGC(20mer)(配列番号7)
BCSn-D:GGACTGATTGATGAAGAGAA(20mer)(配列番号8)
プライマーBCSn−RT(配列番号4)を用いて第1鎖cDNA合成を行い、ハイブリッドRNAの分解と、ライゲーション反応による1本鎖cDNAの環化の後に、プライマーBCSn−AR(配列番号5)及びBCSn−B(配列番号6)を用いてPCR反応を行った。反応条件は94℃/3分間の反応後、94℃/30秒間、55℃/30秒間、及び72℃/1分間からなるサイクルを30サイクルとし、反応生成物を得た。更に、これを鋳型としてプライマーBCSn−CR(配列番号7)及びBCSn−D(配列番号8)を用いて94℃/3分間の反応後、94℃/30秒間、58℃/30秒間、及び72℃/30秒間からなるサイクルを30サイクルとし、反応生成物を得た。アクリルアミド電気泳動により反応生成物のバンドを分離し、ゲルからDNAを回収し、pT7blueベクターにサブクローニングし、市販のシークエンスキット(ThermoSequenase Cycle Sequencing Kit:島津製作所)を用いてサンプルを調製した後に、島津DSQ−2000L(S)システムを用いてDNAの塩基配列を決定した。得られた塩基配列を以下に示した。
ACACAAAGCAAGTTACATGCTTCAGAACAGAGAAAAGAAAATTATCAATGGAGGTGAAGGAAATGCTCTTCATGAACAAAGGAGATGGAGAAAATAGCTATGTTAAGACTTCAGGATACACGCAAAAAGTGGCAGCTGTAACCCAGCCAGTAGTTTACAGGGCAGCTCAATCTCTCTTCACAGGGAGGAATTCTTGCTCATACCAAGTCCTAAACGTGGCTGACTTGGGGTGTTCTTCAGGTCCAAACACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAATGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTT (配列番号10)
Example 5: Isolation of 5 'upstream region of N-methyltransferase mRNA by 5'-RACE method A commercially available set (5'-Full RACE Core Set: TAKARA) was used for isolation of 5' upstream region. . The following primers were designed based on the sequence information obtained from 3′-RACE results.
BCSn-RT: ACCCTCCTTGTTCACTAA (18mer) (SEQ ID NO: 4)
BCSn-AR: ACCTTAGAGAGCCATTGTA (19mer) (SEQ ID NO: 5)
BCSn-B: GCAGTGTGGAAGGCATACC (19mer) (SEQ ID NO: 6)
BCSn-CR: AAGAGGAATGGATGAGATGC (20mer) (SEQ ID NO: 7)
BCSn-D: GGACTGATTGATGAAGAGAA (20mer) (SEQ ID NO: 8)
First strand cDNA synthesis was performed using primer BCSn-RT (SEQ ID NO: 4), and after degradation of hybrid RNA and cyclization of single-stranded cDNA by ligation reaction, primers BCSn-AR (SEQ ID NO: 5) and BCSn PCR reaction was performed using -B (SEQ ID NO: 6). The reaction conditions were 94 ° C./3 minutes, 30 cycles of 94 ° C./30 seconds, 55 ° C./30 seconds, and 72 ° C./1 minute to obtain a reaction product. Further, using this as a template, primers BCSn-CR (SEQ ID NO: 7) and BCSn-D (SEQ ID NO: 8) were reacted at 94 ° C./3 minutes, followed by 94 ° C./30 seconds, 58 ° C./30 seconds, and 72 A cycle consisting of 30 ° C./30 seconds was set to 30 cycles to obtain a reaction product. The reaction product bands were separated by acrylamide electrophoresis, the DNA was collected from the gel, subcloned into the pT7blue vector, and a sample was prepared using a commercially available sequence kit (ThermoSequenase Cycle Sequencing Kit: Shimadzu Corporation). The base sequence of DNA was determined using the -2000L (S) system. The obtained base sequence is shown below.
ACACAAAGCAAGTTACATGCTTCAGAACAGAGAAAAGAAAATTATCAATGGAGGTGAAGGAAATGCTCTTCATGAACAAAGGAGATGGAGAAAATAGCTATGTTAAGACTTCAGGATACACGCAAAAAGTGGCAGCTGTAACCCAGCCAGTAGTTTACAGGGCAGCTCAATCTCTCTTCACAGGGAGGAATTCTTGCTCATACCAAGTCCTAAACGTGGCTGACTTGGGGTGTTCTTCAGGTCCAAACACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAATGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTT (SEQ ID NO: 10)

実施例6:N−メチルトランスフェラーゼ遺伝子BTS1の調製
実施例3で得られたカカオ由来N−メチルトランスフェラーゼ断片を挿入したpT7blueベクター(3’/pT7Blueサンプル)を鋳型に、BCSn−F及びLCS1−ERをプライマーとして用いてPCR反応を行い、3’末端側にEcoRIサイトを付加した断片を調製した。反応条件は、95℃/1分間の反応後、94℃/1分間、53℃/1分間、及び72℃/2分間からなるサイクルを30サイクルとした。反応液組成を以下に示した(表6)。
BCSn-F:GGTTATCTGTCATTCAAG(18mer)(配列番号11)
LCS1-ER:GGAATTCCTAGAGGTACCG(19mer)(配列番号12)
Example 6: Preparation of N-methyltransferase gene BTS1 Using pT7blue vector (3 '/ pT7Blue sample) into which the cacao-derived N-methyltransferase fragment obtained in Example 3 was inserted as a template, BCSn-F and LCS1-ER were used. A PCR reaction was performed using the primer as a primer to prepare a fragment with an EcoRI site added to the 3 ′ end. As the reaction conditions, after the reaction at 95 ° C./1 minute, a cycle consisting of 94 ° C./1 minute, 53 ° C./1 minute, and 72 ° C./2 minutes was defined as 30 cycles. The reaction solution composition is shown below (Table 6).
BCSn-F: GGTTATCTGTCATTCAAG (18mer) (SEQ ID NO: 11)
LCS1-ER: GGAATTCCTAGAGGTACCG (19mer) (SEQ ID NO: 12)

Figure 2005087036
Figure 2005087036

また、実施例5で得られたカカオ由来N−メチルトランスフェラーゼ断片を挿入したpT7blueベクター(5’/pT7Blueサンプル)を鋳型に、BCSn−N1及びBCSn−CRをプライマーとして用いてPCR反応を行い、5’末端側にNcoIサイトを付加した断片を調製した。反応条件は、95℃/1分間の反応後、94℃/1分間、53℃/1分間、及び72℃/2分間からなるサイクルを30サイクルとした。反応液組成を以下に示した(表7)。
BCSn-N1:GCCATGGAGGTGAAGGAAA(19mer)(配列番13)
BCSn-CR:AAGAGGAATGGATGAGATGC(20mer)(配列番号14)
In addition, a PCR reaction was performed by using the pT7blue vector (5 ′ / pT7Blue sample) into which the cacao-derived N-methyltransferase fragment obtained in Example 5 was inserted as a template and using BCSn-N1 and BCSn-CR as primers. A fragment having an NcoI site added to the terminal side was prepared. As the reaction conditions, after the reaction at 95 ° C./1 minute, a cycle comprising 94 ° C./1 minute, 53 ° C./1 minute, and 72 ° C./2 minutes was defined as 30 cycles. The reaction solution composition is shown below (Table 7).
BCSn-N1: GCCATGGAGGTGAAGGAAA (19mer) (SEQ ID NO: 13)
BCSn-CR: AAGAGGAATGGATGAGATGC (20mer) (SEQ ID NO: 14)

Figure 2005087036
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アガロースゲル電気泳動により反応後のサンプルを分離し、目的の断片を回収した。実施例3で得られた断片を含むものを制限酵素EcoRIで、実施例5で得られた断片を含むものを制限酵素NcoIで切断し、プラスミドpET23d(Novagen)の該当する制限酵素サイトに連結した。得られたプラスミドを大腸菌DH5αに導入し、前記の2つの断片を挿入したプラスミドを得た。塩基配列の分析を行ったところ、以下に示した塩基配列(以下、「BTS1」と称することがある)がpET23dに挿入されていることを確認した。このプラスミドpET−BCS1の制限酵素地図を図1に示した。
ACACAAAGCAAGTTACATGCTTCAGAACAGAGAAAAGAAAATTATCAATGGAGGTGAAGGAAATGCTCTTCATGAACAAAGGAGATGGAGAAAATAGCTATGTTAAGACTTCAGGATACACGCAAAAAGTGGCAGCTGTAACCCAGCCAGTAGTTTACAGGGCAGCTCAATCTCTCTTCACAGGGAGGAATTCTTGCTCATACCAAGTCCTAAACGTGGCTGACTTGGGGTGTTCTTCAGGTCCAAACACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAACTGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTTATGGTGTACAATGGCTCTCTAAGGTACCCAAAATGACAAGTGAAGGAGGGTTATCACCACCAAACAAAGGGAAGATCTACATATCGAAAACCAGTCCTCCTGCAGTGTGGAAGGCATACCTTTCTCAGTTTCAGGAAGACTTCCTTTCATTCTTGAGATGTCGATCTCCCGAGCTGGTACCTGATGGCCGCATGGTCTTGATAATTCATGGAAGGAAATCCGCAGATCCCACAACCAGAGAGAGCTGCTACACATGGGAAGTTCTAGCTGATGCCATCTCCTACCAGGTTTCACAGGGACTGATTGATGAAGAGAAACTAAACTCCTTCAAtGTACCATACTATATTCCCTCCCAGGAAGAAGTTCGGGATTTAGTGAACAAGGAGGGTTCTTTCTTAACTGAGTTTGTAGACACAATTGAAGTTGAACTTGAAGGTATATGGACGGGACCGGAAAATGGAGCTAAAAACTTGAGATCCTTCACAGAGCCCATGATTTCTCACCAGTTTGGAGAAGAGGTAATGGACAAGCTATATGATAAGGTAAAAGATATTCTAGTAGAGGATTGCAAGCAGGAAAAACAATCAACCAGGGGAGTTAGTATTGTTCTTGAATTGAAAAAGAAAGAATCCCACCTCAGCTAAATGTATCATCATTCAGGAAACATTGAAGAAAACAATGTAGCAAAAGAATCAAGGTGATGAACATATGTAAAGAGTATTATTATTAATTAATTTGCTAAGGAATCGAGAAGAAAAAAAAAAAAAAA (配列番号1)
The sample after the reaction was separated by agarose gel electrophoresis, and the target fragment was recovered. A fragment containing the fragment obtained in Example 3 was cleaved with the restriction enzyme EcoRI, and a fragment containing the fragment obtained in Example 5 was cleaved with the restriction enzyme NcoI and ligated to the corresponding restriction enzyme site of the plasmid pET23d (Novagen). . The obtained plasmid was introduced into E. coli DH5α to obtain a plasmid into which the two fragments were inserted. Analysis of the base sequence confirmed that the base sequence shown below (hereinafter sometimes referred to as “BTS1”) was inserted into pET23d. A restriction enzyme map of this plasmid pET-BCS1 is shown in FIG.
ACACAAAGCAAGTTACATGCTTCAGAACAGAGAAAAGAAAATTATCAATGGAGGTGAAGGAAATGCTCTTCATGAACAAAGGAGATGGAGAAAATAGCTATGTTAAGACTTCAGGATACACGCAAAAAGTGGCAGCTGTAACCCAGCCAGTAGTTTACAGGGCAGCTCAATCTCTCTTCACAGGGAGGAATTCTTGCTCATACCAAGTCCTAAACGTGGCTGACTTGGGGTGTTCTTCAGGTCCAAACACTTTCACTGTGATGTCAACAGTGATAGAGAGCACAAGGGACAAATGCAGTGAATTGAACTGGCAGATGCCAGAAATCCAGTTCTACTTGAATGATTTAGTAGGGAATGATTTCAACACACTGTTCAAAGGGTTATCTGTCATTCAAGATAAATATAAGAATGTTTCATGCTTTGCTATGGGTGCCCCTGGTTCCTTTCACGGCCGGCTTTTCCCTCAGAACTCCATGCATCTCATCCATTCCTCTTATGGTGTACAATGGCTCTCTAAGGTACCCAAAATGACAAGTGAAGGAGGGTTATCACCACCAAACAAAGGGAAGATCTACATATCGAAAACCAGTCCTCCTGCAGTGTGGAAGGCATACCTTTCTCAGTTTCAGGAAGACTTCCTTTCATTCTTGAGATGTCGATCTCCCGAGCTGGTACCTGATGGCCGCATGGTCTTGATAATTCATGGAAGGAAATCCGCAGATCCCACAACCAGAGAGAGCTGCTACACATGGGAAGTTCTAGCTGATGCCATCTCCTACCAGGTTTCACAGGGACTGATTGATGAAGAGAAACTAAACTCCTTCAAtGTACCATACTATATTCCCTCCCAGGAAGAAGTTCGGGATTTAGTGAACAAGGAGGGTTCTTTCTTAACTGAGTTTGTAGACACAATTGAAGTTGAACTTGAAGGTATATGGACGGGACCGGAAAATGGAGCTAAAAACTTGAGATCCTTCACAGAGCCCATGATTTCTCACCA GTTTGGAGAAGAGGTAATGGACAAGCTATATGATAAGGTAAAAGATATTCTAGTAGAGGATTGCAAGCAGGAAAAACAATCAACCAGGGGAGTTAGTATTGTTCTTGAATTGAAAAAGAAAGAATCCCACCTCAGCTAAATGTATCATCATGAAAAAAATGTAGCAAAGTAAATTAAGGTGATGAATTTG

実施例7:N−メチルトランスフェラーゼの大腸菌での発現
単離したBTS1遺伝子を発現ベクターpET23d(Novagen)に組み込み、このプラスミド(pET−BCS1)を大腸菌BL21(DE3)にトランスフォーメーションした。得られた大腸菌を37℃で2時間培養した後に、イソプロピルチオガラクトシド(IPTG)を最終濃度0.3mmol/Lになるように加え、30℃で更に4.5時間培養を行った。培養終了後集菌し、100mLの培養液の菌体に対し、10mmol/L−Tris−塩酸緩衝液(pH7.5)、0.1mol/L塩化ナトリウム、及び1mmol/L−EDTA−Na2混合液0.45mL中で1分間断続的に超音波破砕を行った。これを14,000rpmで10分間の遠心分離を行い、得られた上清を酵素液とした。この酵素液を用いて以下に示す方法で活性を測定したところ、N−メチルトランスフェラーゼ(テオブロミンシンターゼ)活性が認められた。
Example 7: Expression of N-methyltransferase in E. coli The isolated BTS1 gene was incorporated into an expression vector pET23d (Novagen), and this plasmid (pET-BCS1) was transformed into E. coli BL21 (DE3). After culturing the obtained Escherichia coli at 37 ° C. for 2 hours, isopropylthiogalactoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.3 mmol / L, and further cultured at 30 ° C. for 4.5 hours. After completion of the culture, the cells were collected and mixed with 10 mmol / L-Tris-hydrochloric acid buffer (pH 7.5), 0.1 mol / L sodium chloride, and 1 mmol / L-EDTA-Na 2 per 100 mL of the culture. The ultrasonic crushing was performed intermittently for 1 minute in 0.45 mL of the liquid. This was centrifuged at 14,000 rpm for 10 minutes, and the resulting supernatant was used as an enzyme solution. When the activity was measured by the following method using this enzyme solution, N-methyltransferase (theobromine synthase) activity was observed.

なお、前記プラスミドpET−BCS1は大腸菌K12に導入し、2003年(平成15年)9月11日に独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(あて名:〒305−8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に国内寄託されている。その受託番号は、FERM P−19522である。   The plasmid pET-BCS1 was introduced into Escherichia coli K12, and on September 11, 2003, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (Takuba, Ibaraki, Japan 305-8565) It is deposited domestically in 1st, 1-Chome, Ichi-Chi, 1st Central 6). The accession number is FERM P-19522.

N−メチルトランスフェラーゼ(テオブロミンシンターゼ)活性測定に用いる反応液は、100mmol/L−Tris−塩酸緩衝液(pH8.5)、0.2mmol/L−MgCl2、1mmol/L−7−メチルキサンチン、及び46μmol/L[メチル−14C]S−アデノシルメチオニン(1.85kBq)に酵素液56μLを加えたものとし、反応液の体積は100μLとした。27℃で30分間反応を行い、得られた反応生成物を1mLのクロロホルムを加えて抽出した。クロロホルム層を濃縮し、セルロース薄層プレートを用いてブタノール−酢酸−水(4:1:1)で展開した後、オートラジオグラフィを行って反応生成物を同定した。予想される反応生成物が7−メチルキサントシンの場合は、反応液を凍結乾燥した後、50%メタノールに溶解し、同様に薄層クロマトグラフィーで分離後、オートラジオグラフィにより同定した。対照として、反応液から7−メチルキサンチンを除いたものを用いた。活性測定の結果、105.9pmolのテオブロミンが生成したことが判明した。 The reaction solution used in the N- methyltransferase (theobromine synthase) activity measurements, 100 mmol / L-Tris-HCl buffer (pH8.5), 0.2mmol / L- MgCl 2, 1mmol / L-7- methylxanthine, and The enzyme solution 56 μL was added to 46 μmol / L [methyl- 14 C] S-adenosylmethionine (1.85 kBq), and the volume of the reaction solution was 100 μL. The reaction was performed at 27 ° C. for 30 minutes, and the resulting reaction product was extracted by adding 1 mL of chloroform. The chloroform layer was concentrated and developed with butanol-acetic acid-water (4: 1: 1) using a cellulose thin layer plate, followed by autoradiography to identify the reaction product. When the expected reaction product was 7-methylxanthosine, the reaction solution was lyophilized, dissolved in 50% methanol, similarly separated by thin layer chromatography, and then identified by autoradiography. As a control, one obtained by removing 7-methylxanthine from the reaction solution was used. As a result of the activity measurement, it was found that 105.9 pmol of theobromine was produced.

前記酵素液を用いて、得られたN−メチルトランスフェラーゼ酵素の基質特異性を表8に示した。表中の数値は、7−メチルキサンチンに対する活性を100としたときの相対活性(%)とした。また、表2における「n.d.」は、検出限界以下であったことを意味する。測定方法は、表2に示した基質を用いる点以外は前記と同様の条件とした。比較のため、チャ(Camellia sinensis)葉由来カフェインシンターゼTCS1の基質特異性も記載した。 Table 8 shows the substrate specificity of the N-methyltransferase enzyme obtained using the enzyme solution. The numerical values in the table are relative activities (%) when the activity against 7-methylxanthine is defined as 100. Further, “nd” in Table 2 means that it was below the detection limit. The measurement method was the same as described above except that the substrate shown in Table 2 was used. For comparison, the substrate specificity of caffeine synthase TCS1 derived from tea ( Camellia sinensis ) leaves was also described.

Figure 2005087036
Figure 2005087036

本発明は、工業用、食品用、又は医療用酵素として利用することのできるテオブロミン蓄積性N−メチルトランスフェラーゼの製造の用途に適用することができる。   The present invention can be applied to the production of a theobromine accumulating N-methyltransferase that can be used as an industrial, food, or medical enzyme.

以下の配列表の数字見出し<223>には、「Artificial Sequence」の説明を記載する。具体的には、配列番号3で表される塩基配列は、プライマーTCS−SAM1であり、配列番号4で表される塩基配列は、プライマーBCSn−RTであり、配列番号5で表される塩基配列は、プライマーBCSn−ARであり、配列番号6で表される塩基配列は、プライマーBCSn−Bであり、配列番号7で表される塩基配列は、プライマーBCSn−CRであり、配列番号8で表される塩基配列は、プライマーBCSn−Dであり、配列番号11で表される塩基配列は、プライマーBCSn−Fであり、配列番号12で表される塩基配列は、プライマーLCS1−ERであり、配列番号13で表される塩基配列は、プライマーBCSn−N1であり、配列番号14で表される塩基配列は、プライマーBCSn−CRである。    The description of “Artificial Sequence” is described in the numerical heading <223> of the following sequence listing. Specifically, the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 is primer TCS-SAM1, the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 is primer BCSn-RT, and the base sequence represented by SEQ ID NO: 5. Is a primer BCSn-AR, the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 is primer BCSn-B, the base sequence represented by SEQ ID NO: 7 is primer BCSn-CR, and is represented by SEQ ID NO: 8. The base sequence represented by SEQ ID NO: 11 is the primer BCSn-F, the base sequence represented by SEQ ID NO: 12 is the primer LCS1-ER, The base sequence represented by No. 13 is primer BCSn-N1, and the base sequence represented by SEQ ID No. 14 is primer BCSn-CR.

カカオ由来N−メチルトランスフェラーゼ(BTS1)を導入したプラスミドの構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the plasmid which introduce | transduced cacao origin N-methyltransferase (BTS1).

Claims (12)

(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、又は
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換、若しくは付加されたアミノ酸配列を含み、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有する改変ポリペプチド。
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or (b) an amino acid wherein one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A modified polypeptide comprising a sequence and having N-methyltransferase activity.
カカオ由来である、請求項1に記載のポリペプチド。   2. The polypeptide of claim 1, which is derived from cocoa. 請求項1又は2に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。   A polynucleotide encoding the polypeptide according to claim 1 or 2. (i)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基を含むポリヌクレオチド、
(ii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基において、1個若しくは数個の塩基が欠失、置換、若しくは付加された塩基配列を含み、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は
(iii)配列番号1で表される塩基配列における48番〜1139番からなる塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、しかも、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
(I) a polynucleotide comprising a base consisting of Nos. 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(Ii) including a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted, or added in the bases of Nos. 48 to 1139 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and N-methyl Hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide encoding a polypeptide having transferase activity, or (iii) a polynucleotide consisting of nucleotides 48 to 1139 in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1; A polynucleotide encoding a polypeptide having N-methyltransferase activity.
請求項3又は4に記載のポリヌクレオチドと、前記ポリヌクレオチドによりコードされたN−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドを微生物及び/又は植物の細胞内で発現させるための構成とを有する、発現ベクター。   An expression vector comprising the polynucleotide according to claim 3 or 4 and a structure for expressing a polypeptide having N-methyltransferase activity encoded by the polynucleotide in a microorganism and / or plant cell. 請求項3又は4に記載のポリヌクレオチドの塩基配列又はその部分配列に対して相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドと、微生物及び/又は植物の細胞内で、N−メチルトランスフェラーゼ活性を有するポリペプチドの発現を抑制するための構成とを有する、発現ベクター。   A polynucleotide having a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the polynucleotide according to claim 3 or 4 or a partial sequence thereof, and a polypeptide having N-methyltransferase activity in a microorganism and / or plant cell An expression vector having a configuration for suppressing the expression of. 請求項5又は6に記載の発現ベクターで形質転換された微生物。   A microorganism transformed with the expression vector according to claim 5 or 6. 請求項7に記載の微生物を培養する工程、及び前記培養によって得られる培養物から請求項1又は2に記載のポリペプチドを採取する工程を含む、ポリペプチドの製造方法。   A method for producing a polypeptide, comprising: culturing the microorganism according to claim 7; and collecting the polypeptide according to claim 1 or 2 from a culture obtained by the culture. 請求項5又は6に記載の発現ベクターで形質転換されたか、又は前記発現ベクターを感染させた植物細胞、植物組織、又は植物体。   A plant cell, plant tissue, or plant transformed with the expression vector according to claim 5 or 6 or infected with the expression vector. 請求項1又は2に記載のポリペプチド、又は請求項9に記載の植物細胞、植物組織、若しくは植物体を用いた、植物二次代謝産物の製造方法。   A method for producing a plant secondary metabolite using the polypeptide according to claim 1 or 2, or the plant cell, plant tissue, or plant according to claim 9. 植物二次代謝産物が、キサントシン、7−メチルキサントシン、7−メチルキサンチン、テオブロミン、テオフィリン、及びカフェインから選ばれる1つ以上の化合物である、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the plant secondary metabolite is one or more compounds selected from xanthosine, 7-methylxanthosine, 7-methylxanthine, theobromine, theophylline, and caffeine. 植物が、ツバキ属に属する植物、コーヒー属に属する植物、コラノキ属に属する植物、コカノキ属に属する植物、モチノキ属に属する植物、ネエア属に属する植物、アオギリ属に属する植物、ポーリニア属に属する植物、又はカカオノキ属に属する植物である、請求項10に記載の方法。   The plant belongs to the genus Camellia, the plant belonging to the genus Coffee, the plant belonging to the genus Genus, the plant belonging to the genus Genus, the plant belonging to the genus Genus, the plant belonging to the Neae genus, the plant belonging to the Aegiri genus, the plant belonging to the genus Porinia The method according to claim 10, wherein the plant belongs to the genus Cacao.
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