JP2005087077A - Recombinant cell, method for analyzing polycyclic aromatic compound and kit for analyzing polycyclic aromatic compound using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遺伝子組換え細胞、それを用いた多環芳香族化合物の分析方法および多環芳香族化合物の分析用キットに関する。 The present invention relates to a genetically modified cell, a method for analyzing a polycyclic aromatic compound using the same, and a kit for analyzing a polycyclic aromatic compound.
ダイオキシン類をはじめとする多環芳香族化合物の検出や分析には、高価で大掛かりな分析装置が必要であり、操作も煩雑である。また、機器分析では、被験物中に含まれる多種の多環芳香族化合物を分離して検出することは可能であるが、測定結果から環境中の総合的な生物学的毒性を判断することが難しい場合がある。 For detection and analysis of polycyclic aromatic compounds such as dioxins, an expensive and large-scale analyzer is required, and the operation is complicated. In instrumental analysis, it is possible to separate and detect various polycyclic aromatic compounds contained in a test substance, but it is possible to judge the total biological toxicity in the environment from the measurement results. It can be difficult.
AhR(アリールハイドロカーボン受容体;aryl hydrocarbon receptor)は、動物にダイオキシン類などの多環芳香族化合物を投与した場合に薬物代謝酵素の誘導を仲介する因子として知られている。また、Arnt(AhR核内移行因子;aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator)は、AhRとヘテロ二量体を形成し、多環芳香族化合物に対するリガンド応答性の遺伝子発現調節に関与する因子として知られている。多環芳香族化合物とAhRとArntとの複合体は、薬剤代謝酵素(例えば、P450やグルタチオンS-トランスフェラーゼ等)の遺伝子の上流にある特異的な塩基配列(異物応答配列;xenobiotic responsive element、XER)を認識して結合し、転写調節因子として機能する。 AhR (aryl hydrocarbon receptor) is known as a factor that mediates the induction of drug-metabolizing enzymes when polycyclic aromatic compounds such as dioxins are administered to animals. Arnt (AhR nuclear translocator) is known as a factor that forms a heterodimer with AhR and is involved in the regulation of gene expression of ligand-responsive genes for polycyclic aromatic compounds. . A complex of a polycyclic aromatic compound, AhR and Arnt has a specific base sequence (foreign substance responsive element; XER) upstream of a gene of a drug metabolizing enzyme (for example, P450, glutathione S-transferase, etc.). ) And functions as a transcriptional regulator.
現在のところ、ラットやハムスター由来のAhR遺伝子を、レポーター遺伝子とともに昆虫細胞やヒト由来の培養細胞に導入し、得られた形質転換細胞を利用して化学物質等のレポーターアッセイを行う方法や、形質転換細胞を培養して得られるAhRを利用してレセプターバインディングアッセイを行う方法が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。また、ヒト由来のAhR遺伝子を導入した酵母(Saccharomyces cerevisiae)を用い、数種の多環芳香族化合物に対するリガンド応答性を調査した結果が報告されている(非特許文献1参照)。
しかしながら、環境中に微量に含まれる多環芳香族化合物を分析するため、より高感度な分析方法の開発が期待されている。そこで、本発明は、高感度の多環芳香族化合物の分析を可能とする技術の提供を目的とする。 However, in order to analyze polycyclic aromatic compounds contained in trace amounts in the environment, development of a more sensitive analytical method is expected. Therefore, an object of the present invention is to provide a technique that enables analysis of a highly sensitive polycyclic aromatic compound.
前記目的を達成するために、本発明の細胞は、モルモット由来のAhR(アリールハイドロカーボン受容体)遺伝子およびモルモット由来のArnt(AhR核内移行因子)遺伝子を含み、モルモット由来のAhRおよびモルモット由来のArntを発現することを特徴とする組換え細胞である。 To achieve the above object, the cell of the present invention comprises a guinea pig-derived AhR (aryl hydrocarbon receptor) gene and a guinea pig-derived Arnt (AhR nuclear translocation factor) gene, and the guinea-pig-derived AhR and guinea pig-derived cells. It is a recombinant cell characterized by expressing Arnt.
ここで、モルモットが脊椎動物の中でダイオキシンに対し感受性が高いという事実は既に知られていた。しかし、この事実から直ちに本発明が想到されるわけではなく、むしろ当業者において本発明に想到するのは困難であるといえる。すなわち、モルモットがダイオキシン類に対し高感受性であることのメカニズムは種々考えられる。例えば、(1)モルモットの細胞は、細胞膜の透過性が高くダイオキシンを吸収しやすい、(2)モルモットにおけるダイオキシン初期応答に関わるタンパク質(Hsp90、Ara9、AhR、Arnt等)の活性が高い、若しくは、(3)ダイオキシンによって誘導されるP450タンパク質分子種の少なくとも一種がダイオキシンを代謝でき(ヒト、その他の動物では分解できない)、その代謝中間産物が毒性を示す、などである。このように、いろいろ想定されるメカニズムのなかで、本発明者等は、AhR、Arnt、ダイオキシンの三者の複合体形成およびその複合体の転写誘導活性が、モルモットの個体レベルでのダイオキシン高感受性を規定するとの仮説を立て、この仮説に基き、さらに研究を行った結果、この仮説のメカニズムが正しいことを立証し、本発明をするに至ったのである。なお、いろいろ想定されるメカニズムの中から一つの仮説を立てたとしても、それが実証できる可能性が低いことは、生物学のみならず科学の分野では常識である。 Here, the fact that guinea pigs are highly sensitive to dioxins among vertebrates was already known. However, the present invention is not immediately conceived from this fact. Rather, it can be said that it is difficult for those skilled in the art to arrive at the present invention. That is, various mechanisms are considered that guinea pigs are highly sensitive to dioxins. For example, (1) guinea pig cells have high cell membrane permeability and easily absorb dioxins, (2) high activity of proteins (Hsp90, Ara9, AhR, Arnt, etc.) involved in dioxin initial responses in guinea pigs, or (3) At least one of the P450 protein molecular species induced by dioxin can metabolize dioxin (cannot be decomposed by humans and other animals), and its metabolic intermediate products are toxic. Thus, among various possible mechanisms, the present inventors have found that the complex formation of AhR, Arnt, and dioxin and the transcription-inducing activity of the complex are highly sensitive to dioxins at the individual level of guinea pigs. As a result of further research based on this hypothesis, it was proved that the mechanism of this hypothesis was correct and led to the present invention. It is common knowledge not only in biology but also in the scientific field that even if one hypothesis is made out of various possible mechanisms, it is unlikely that it can be verified.
本発明の細胞は、モルモット由来のAhRおよびモルモット由来のArntを発現しているため、本発明の細胞を使用すれば、高い感度で多環芳香族化合物を分析できる。 Since the cell of the present invention expresses guinea pig-derived AhR and guinea pig-derived Arnt, the polycyclic aromatic compound can be analyzed with high sensitivity by using the cell of the present invention.
本発明の遺伝子組換え細胞が発現するAhRおよびArntは、モルモット由来のタンパク質である。 AhR and Arnt expressed by the recombinant cell of the present invention are guinea pig-derived proteins.
前記モルモット由来AhRとしては、例えば、下記(a)または(b)のタンパク質が好ましい。なお、下記配列番号1のアミノ酸配列は、公知であり、例えば、登録番号AY028947(GenBank/EMBL/DDBJ)を参照できる。下記(b)のタンパク質は、下記(a)のタンパク質との相同性が、例えば、98%以上であって、好ましくは、98.5%以上であり、より好ましくは、99%以上であり、さらに好ましくは、99.5%以上である。また、下記(b)のタンパク質において、置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸残基の数は、例えば、1〜16であって、好ましくは、1〜12であり、より好ましくは、1〜8であり、さらに好ましくは、1〜4である。
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列の少なくとも1つのアミノ酸残基が置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、モルモット由来のAhRとして機能するタンパク質。
As the guinea pig-derived AhR, for example, the following protein (a) or (b) is preferable. In addition, the amino acid sequence of the following SEQ ID NO: 1 is known, and for example, reference can be made to the registration number AY028947 (GenBank / EMBL / DDBJ). The protein of the following (b) has a homology with the protein of the following (a) of, for example, 98% or more, preferably 98.5% or more, more preferably 99% or more, More preferably, it is 99.5% or more. In the protein (b) below, the number of substituted, added, inserted or deleted amino acid residues is, for example, 1 to 16, preferably 1 to 12, and more preferably 1 to 8, more preferably 1-4.
(A) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) A protein comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted, added, inserted or deleted, and functions as a guinea pig-derived AhR.
一方、前記モルモット由来のArntとしては、例えば、下記(c)または(d)のタンパク質が好ましい。下記(d)のタンパク質は、下記(c)のタンパク質との相同性が、例えば、98.5%以上であって、好ましくは、99.0%以上であり、より好ましくは、99.2%以上であり、さらに好ましくは、99.5%以上である。また、下記(d)のタンパク質において、置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸残基の数は、例えば、1〜12であって、好ましくは、1〜8であり、より好ましくは、1〜6であり、さらに好ましくは、1〜4である。
(c)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(d)配列番号2に記載のアミノ酸配列の少なくとも1つのアミノ酸残基が置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質。
On the other hand, as the Arnt derived from the guinea pig, for example, the following protein (c) or (d) is preferable. The protein of the following (d) has a homology with the protein of the following (c) of, for example, 98.5% or more, preferably 99.0% or more, more preferably 99.2%. Or more, more preferably 99.5% or more. In the protein (d) below, the number of substituted, added, inserted or deleted amino acid residues is, for example, 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably 1 to 1. 6, more preferably 1-4.
(C) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(D) A protein comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is substituted, added, inserted or deleted, and functions as an Arnt derived from guinea pigs.
前記AhRおよびArntを細胞内で発現させるためには、例えば、モルモット由来のAhR遺伝子およびArnt遺伝子を前記細胞内に導入すればよい。 In order to express the AhR and Arnt in the cell, for example, the AhR gene and Arnt gene derived from guinea pigs may be introduced into the cell.
前記モルモット由来のAhrR遺伝子としては、例えば、下記(a)または(b)のポリヌクレオチドを含むことが好ましい。なお、下記配列番号3の塩基配列は公知であり、例えば、登録番号AY028947(GenBank/EMBL/DDBJ)を参照できる。下記(b)のポリヌクレオチドは、下記(a)のポリヌクレオチドとの相同性が、例えば、90%以上であって、好ましくは、93%以上であり、より好ましくは、95%以上であり、さらに好ましくは、98%以上である。また、下記(b)のポリヌクレオチドにおいて、置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基の数は、例えば、1〜250であって、好ましくは、1〜200であり、より好ましくは、1〜140であり、さらに好ましくは、1〜60である。
(a)配列番号3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(b)配列番号3に記載の塩基配列の少なくとも1つの塩基が置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、モルモット由来のAhRとして機能するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
The guinea pig-derived AhrR gene preferably includes, for example, the following polynucleotide (a) or (b). In addition, the base sequence of the following SEQ ID NO: 3 is known, and for example, reference can be made to the registration number AY028947 (GenBank / EMBL / DDBJ). The polynucleotide (b) below has a homology with the polynucleotide (a) below of, for example, 90% or more, preferably 93% or more, more preferably 95% or more, More preferably, it is 98% or more. In the polynucleotide (b) below, the number of bases substituted, added, inserted or deleted is, for example, 1 to 250, preferably 1 to 200, more preferably 1 to 140. More preferably, it is 1-60.
(A) A polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3.
(B) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which at least one base of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 has been substituted, added, inserted or deleted, and which encodes a protein that functions as a guinea pig-derived AhR.
一方、前記モルモット由来のArnt遺伝子としては、例えば、下記(c)または(d)のポリヌクレオチドを含むことが好ましい。下記(d)のポリヌクレオチドは、下記(c)のポリヌクレオチドとの相同性が、例えば、95%以上であって、好ましくは、97%以上であり、より好ましくは、98%以上であり、さらに好ましくは、99%以上である。また、下記(d)のポリヌクレオチドにおいて、置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基の数は、例えば、1〜120であって、好ましくは、1〜70であり、より好ましくは、1〜40であり、さらに好ましくは、1〜20である。
(c)配列番号4に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(d)配列番号4に記載の塩基配列の少なくとも1つの塩基が置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
On the other hand, the Arnt gene derived from the guinea pig preferably contains, for example, the following polynucleotide (c) or (d). The polynucleotide (d) below has a homology with the polynucleotide (c) below of, for example, 95% or more, preferably 97% or more, more preferably 98% or more, More preferably, it is 99% or more. In the polynucleotide (d) below, the number of substituted, added, inserted or deleted bases is, for example, 1 to 120, preferably 1 to 70, more preferably 1 to 40. More preferably, it is 1-20.
(C) A polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 4.
(D) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which at least one base of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 has been substituted, added, inserted or deleted, and which encodes a protein that functions as an Arnt derived from guinea pigs.
前記AhRおよびArnt遺伝子は、配列番号3および配列番号4の塩基配列に基づいて、モルモットのトータルRNA等を使用してクローニングしてもよく、また、ホスホルアミダイト(phosphoramidite)法を利用して化学的にDNA合成してもよい。前記クローニングの方法は、特に制限されず、例えば、市販のクローニングキット等を利用して行える。また、本発明の受託番号FERM P-19496のベクターには、配列番号3のモルモット由来AhR遺伝子および配列番号4のモルモット由来Arnt遺伝子がともにクローニングされているので、このベクターDNAを利用すれば、容易に前記AhRおよびArnt遺伝子をクローニングできる。 The AhR and Arnt genes may be cloned using guinea pig total RNA or the like based on the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, and may be chemically synthesized using the phosphoramidite method. Alternatively, DNA synthesis may be performed. The cloning method is not particularly limited, and can be performed using, for example, a commercially available cloning kit. In addition, since both the guinea pig-derived AhR gene of SEQ ID NO: 3 and the guinea pig-derived Arnt gene of SEQ ID NO: 4 have been cloned into the vector of the accession number FERM P-19496 of the present invention, it is easy to use this vector DNA. The AhR and Arnt genes can be cloned.
本発明の遺伝子組換え細胞の宿主細胞としては、例えば、一般的に遺伝子組換え技術が適用できるものが好ましく、さらに好ましくは、保存、増殖等の取扱いが容易な細胞である。このような宿主細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、酵母、細菌等があげあれ、これらの中でも、酵母が好ましい。酵母は、他の培養細胞に比べて取扱い容易であり、増殖速度も速く、この細胞を多環芳香族化合物の分析に用いた場合、分析時間も短くすることが可能となる。さらに、取扱い機器、培地等も安価であり、分析の低コスト化が可能となる。前記酵母としては、例えば、出芽酵母、分裂酵母、糸状酵母等が使用できるが、遺伝子組換え技術が最も確立している点からは、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)が好ましい。 As a host cell of the genetically modified cell of the present invention, for example, a cell to which gene recombinant technology can be generally applied is preferable, and a cell that can be easily handled such as storage and proliferation is more preferable. Examples of such host cells include animal cells, plant cells, insect cells, yeast, bacteria, etc. Among these, yeast is preferable. Yeast is easier to handle and has a higher growth rate than other cultured cells, and when this cell is used for analysis of polycyclic aromatic compounds, the analysis time can be shortened. Furthermore, handling equipment, culture media, and the like are inexpensive, and the cost of analysis can be reduced. As the yeast, for example, budding yeast, fission yeast, filamentous yeast, and the like can be used, but budding yeast ( Saccharomyces cerevisiae ) is preferable from the viewpoint that the genetic recombination technique is most established.
前記宿主細胞内に、前記モルモット由来AhRおよびArnt遺伝子を導入する方法としては、特に制限されず、前記宿主細胞に適した従来公知の遺伝子導入方法により行うことができる。前記遺伝子導入方法としては、例えば、酢酸リチウム法、リン酸カルシウム法、リポソームを用いた方法、エレクトロポレーション、ウイルスベクターを用いる方法、マイクロピペットインジェクション法等があげられる。本発明の遺伝子組換え細胞における前記モルモット由来AhRおよびArnt遺伝子導入は、多環芳香族化合物の分析に用いることが可能であれば、一過性型の導入でもよく、または、宿主染色体への組込み型もしくは自律複製・分配可能な人工染色体もしくはプラスミド型の導入でもよい。取扱いや保存の容易性および多環芳香族化合物の分析の迅速性、正確性、簡便性からは、後者の遺伝子導入方法が好ましい。 The method for introducing the guinea pig-derived AhR and Arnt genes into the host cell is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known gene introduction method suitable for the host cell. Examples of the gene introduction method include a lithium acetate method, a calcium phosphate method, a method using a liposome, electroporation, a method using a viral vector, a micropipette injection method, and the like. The introduction of the guinea pig-derived AhR and Arnt genes into the genetically modified cells of the present invention may be a transient type introduction or integration into the host chromosome if it can be used for the analysis of polycyclic aromatic compounds. It is also possible to introduce a type or an artificial chromosome or plasmid type capable of autonomous replication / distribution. The latter gene introduction method is preferable from the viewpoint of ease of handling and storage and rapidness, accuracy, and simplicity of analysis of polycyclic aromatic compounds.
前記宿主細胞内に導入する前記モルモット由来AhRおよびArnt遺伝子は、宿主細胞内で恒常的または任意に発現するように、必要な調節配列と作動的に連結されていることが好ましい。前記調節配列とは、宿主細胞内において、作動的に連結された前記遺伝子の発現に必要な塩基配列であって、例えば、真核細胞に適した調節配列としては、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、エンハンサー等があげられる。前記作動的に連結とは、各構成要素が機能を果たすことができるように並置していることを意味する。 The guinea pig-derived AhR and Arnt genes to be introduced into the host cell are preferably operably linked to necessary regulatory sequences so that they are constitutively or arbitrarily expressed in the host cell. The regulatory sequence is a base sequence necessary for expression of the gene operably linked in a host cell. For example, examples of regulatory sequences suitable for eukaryotic cells include promoters, polyadenylation signals, enhancers. Etc. Said operatively connected means that the components are juxtaposed so that they can perform their functions.
本発明の遺伝子組換え細胞はモルモット由来のAhRとArntを発現するから、本発明の遺伝子組換え細胞がAhRのリガンドである多環芳香族化合物と接触すると、細胞内で、前記多環芳香族化合物、AhRおよびArntの前記三者の複合体が形成される。この複合体は、DNA上の特定の認識配列(異物応答配列;xenobiotic responsive element、XREともいう)に結合し、さらに前記配列の下流の遺伝子発現を誘導できる。 Since the genetically modified cell of the present invention expresses AhR and Arnt derived from guinea pigs, when the genetically modified cell of the present invention comes into contact with a polycyclic aromatic compound that is a ligand of AhR, the polycyclic aromatic compound is intracellular. The ternary complex of compound, AhR and Arnt is formed. This complex can bind to a specific recognition sequence on DNA (foreign substance responsive element; also referred to as xenobiotic responsive element, XRE), and can induce gene expression downstream of the sequence.
したがって、例えば、免疫学的測定方法等を利用して前記複合体を直接的に分析する方法、または、前記複合体が誘導する遺伝子発現産物もしくはその酵素活性等を利用して前記複合体を間接的に分析可能とするレポーターシステムによれば、本発明の遺伝子組換え細胞を利用して、多環芳香族化合物の分析が可能である。ここで、多環芳香族化合物の分析とは、検出、定性分析および定量分析の少なくとも一つをすることである。このような分析方法は、ダイオキシン類等の多環芳香族化合物の生体感受性に深く関与するAhRの機能を利用する方法であるため、分析結果は、機器分析と異なり毒性等量(toxic equvalents;TEQ)を反映しており、生体への影響を知る指標となりうる。 Therefore, for example, a method of directly analyzing the complex using an immunological measurement method or the like, or a gene expression product induced by the complex or an enzyme activity thereof, etc. According to the reporter system that can be analyzed analytically, polycyclic aromatic compounds can be analyzed using the genetically modified cells of the present invention. Here, the analysis of the polycyclic aromatic compound is to perform at least one of detection, qualitative analysis, and quantitative analysis. Since such an analysis method is a method that utilizes the function of AhR that is deeply involved in the biosensitivity of polycyclic aromatic compounds such as dioxins, the analysis results are different from instrumental analysis in that toxic equivalents (TEQ) ) And can be an index for knowing the influence on the living body.
前記多環芳香族化合物の分析に際しては、前記レポーターシステムを利用することが好ましい。前記レポーターシステムにおいては、前記複合体が発現制御する遺伝子をレポーター遺伝子として利用することが好ましい。レポーター遺伝子を利用することで、分析処理操作の簡素化や分析にかかる時間の短縮化が可能となる。前記レポーター遺伝子としては、宿主細胞に前記複合体認識配列(XRE)およびその結合により発現制御される遺伝子がある場合、その遺伝子を利用してもよく、また、別個に宿主細胞に前記複合体認識配列(XRE)と調節配列と所望のレポーター遺伝子とが作動的に連結されたポリヌクレオチドを導入してもよい。ここで、作動的に連結とは、各構成要素が機能を果たすことができるように並置していることを意味する。また、前記ポリヌクレオチドの導入方法は、特に制限されず、上述のAhRおよびArnt遺伝子の導入と同様にして行うことができる。前記複合体と複合体認識配列の結合によるレポーター遺伝子の発現制御は、発現抑制であってもよく、発現促進であってもよい。 In the analysis of the polycyclic aromatic compound, it is preferable to use the reporter system. In the reporter system, it is preferable to use a gene whose expression is controlled by the complex as a reporter gene. By using a reporter gene, it is possible to simplify the analysis processing operation and shorten the time required for analysis. As the reporter gene, when the host cell has the complex recognition sequence (XRE) and a gene whose expression is controlled by the binding, the gene may be used, or the complex recognition is separately performed in the host cell. A polynucleotide in which the sequence (XRE), the regulatory sequence and the desired reporter gene are operatively linked may be introduced. Here, operatively connected means that the components are juxtaposed so that they can perform their functions. The method for introducing the polynucleotide is not particularly limited, and can be performed in the same manner as the introduction of the AhR and Arnt genes described above. Expression control of the reporter gene by binding of the complex and the complex recognition sequence may be expression suppression or expression promotion.
前記複合体認識配列(XRE)としては、本発明の遺伝子組換え細胞内で発現されるモルモット由来の複合体との親和性が高い複合体認識配列(XRE)であることが好ましく、より好ましくは、モルモット由来の複合体認識配列(XRE)である。前記XREのコンセンサス配列としては、例えば、5'-GCGTG-3'等があげられ、前記レポーター遺伝子の発現制御のために、前記XRE配列は、1〜6回の繰り返し配列とすることが好ましく、より好ましくは、2〜5回であって、さらに好ましくは、2〜3回である。 The complex recognition sequence (XRE) is preferably a complex recognition sequence (XRE) having high affinity with a guinea pig-derived complex expressed in the recombinant cell of the present invention, more preferably , A guinea pig-derived complex recognition sequence (XRE). Examples of the XRE consensus sequence include 5′-GCCGTG-3 ′ and the like, and the XRE sequence is preferably a repeat sequence of 1 to 6 times for controlling the expression of the reporter gene, More preferably, it is 2 to 5 times, and still more preferably 2 to 3 times.
前記レポーター遺伝子としては、宿主細胞内で、その遺伝子産物であるRNA、タンパク質および酵素活性の少なくとも一つが簡単に定量化でき、測定バックグランドが低いものであれば、特に制限されず、従来公知のレポーター遺伝子を利用できる。酵素活性を測定するのに用いるレポーター遺伝子の具体例としては、β-ガラクトシダーゼ遺伝子、CAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子等があげられる。 The reporter gene is not particularly limited as long as at least one of its gene product, RNA, protein, and enzyme activity can be easily quantified and has a low measurement background in the host cell. Reporter genes can be used. Specific examples of reporter genes used for measuring enzyme activity include β-galactosidase gene, CAT (chloramphenicol acetyltransferase) gene, luciferase gene and the like.
モルモット由来のAhRとArntを発現し、さらに、前述のレポーターシステムを備えている本発明の組換え細胞の一例として、受託番号FERM P-19497である酵母(Saccharomyces cerevisiae)があげられる。この受託番号FERM P-19497の酵母には、モルモット由来のAhレセプター遺伝子およびモルモット由来のArnt遺伝子が染色体内に発現可能に導入され、多環芳香族化合物、AhRおよびArntの前記三者の複合体により、β-ガラクトシダーゼ遺伝子を発現するプラスミドを保持している。 An example of the recombinant cell of the present invention that expresses guinea pig-derived AhR and Arnt and is equipped with the aforementioned reporter system is yeast ( Saccharomyces cerevisiae ) having accession number FERMP P-19497. In this yeast having the accession number FERM P-19497, an Ah receptor gene derived from guinea pig and an Arnt gene derived from guinea pig are introduced so that they can be expressed in the chromosome, and the complex of the above three of polycyclic aromatic compound, AhR and Arnt Holds a plasmid expressing the β-galactosidase gene.
本発明の遺伝子組換え細胞を利用した多環芳香族化合物の分析は、被験物を本発明の遺伝子組換え細胞に接触させ、多環芳香族化合物、モルモット由来のAhRおよびモルモット由来のArntの前記三者の複合体を形成させ、前記複合体を直接的または間接的に分析することで行える。前記被験物としては、特に制限されないが、例えば、ダイオキシン類による汚染が懸念される水、土壌、焼却灰等があげられる。また、前記被験物を本発明の遺伝子組換え細胞に接触させる方法としては、例えば、本発明の遺伝子組換え細胞、または、前記細胞を含む培養液を被験物と混合する方法や、さらに、前記混合状態を前記細胞の培養条件下で所定時間維持して、多環芳香族化合物を前記細胞に十分に作用させる方法等があげられる。 The analysis of the polycyclic aromatic compound using the genetically modified cell of the present invention is carried out by bringing a test substance into contact with the genetically modified cell of the present invention, and the polycyclic aromatic compound, AhR derived from guinea pig and Arnt derived from guinea pig This can be done by forming a tripartite complex and analyzing the complex directly or indirectly. Although it does not restrict | limit especially as said test object, For example, water, soil, incinerated ash etc. which are afraid of the contamination by dioxins are mention | raise | lifted. Examples of the method for bringing the subject into contact with the genetically modified cell of the present invention include, for example, a method for mixing the genetically modified cell of the present invention or a culture solution containing the cell with the subject, Examples thereof include a method in which the mixed state is maintained for a predetermined time under the culture condition of the cells so that the polycyclic aromatic compound sufficiently acts on the cells.
前記多環芳香族化合物としては、ダイオキシン類、ポリ塩化ジベンゾフラン(PCDF)、ポリ塩化ビフェニル(PCB)、β-ナフトフラボン、3−メチルコラントレン、ペンゾピレン、その誘導体、ベンゾイミダゾール、ジベンゾアンスラセン、ペンタクロロフェノール、ジコホール、オクタクロロスチレン等があげられる。なお、前記メチルコラントレン等のように、ポリスチレンに吸着しやすい多環芳香族化合物が被験物に含まれるおそれがある場合には、分析処理操作は、ガラス製の容器、器具を用いることが好ましい。 Examples of the polycyclic aromatic compound include dioxins, polychlorinated dibenzofuran (PCDF), polychlorinated biphenyl (PCB), β-naphthoflavone, 3-methylcholanthrene, benzopyrene, derivatives thereof, benzimidazole, dibenzoanthracene, penta Examples include chlorophenol, dicohol, octachlorostyrene and the like. In addition, when there exists a possibility that a polycyclic aromatic compound which is easy to adsorb | suck to polystyrene like the said methylcholanthrene may be contained in a test object, it is preferable to use glass containers and instruments for analysis processing operation. .
以下に、本発明の遺伝子組換え細胞を用いた多環芳香族化合物分析の実施態様の一例を示す。なお、この例は、前記細胞が、前記モルモット由来AhRおよびArnt遺伝子で形質転換された酵母であって、さらに、細胞内酵素をコードするレポーター遺伝子が導入され、前記複合体により前記レポーター遺伝子が発現誘導される酵母の場合である。 Below, an example of the embodiment of the polycyclic aromatic compound analysis using the gene recombinant cell of this invention is shown. In this example, the cell is a yeast transformed with the guinea pig-derived AhR and Arnt genes, a reporter gene encoding an intracellular enzyme is further introduced, and the reporter gene is expressed by the complex. This is the case for induced yeast.
前記分析に際して、まず、前培養を行って前記形質転換酵母の増殖を図り、十分な菌体量を確保することが好ましい。前培養は、例えば、形質転換酵母として下記表1に示すようなアミノ酸、無機塩、ビタミン類、糖類等からなる培地で継続的に培養された状態のものを利用する場合には、例えば、培養液を50μl分取し、下記表1に示す培地5000μl中に加え、30℃で12〜24時間程度振とう培養することによって行う。一方、形質転換酵母として凍結乾燥菌体を利用して前培養を行う場合には、例えば、YPD培地等の栄養培地を加え、30℃で24時間培養した培養液を50μl分取し、前記と同様に下記表1に示す培地5000μlに加え、30℃で12〜24時間程度振とう培養する。 In the analysis, it is preferable to first carry out pre-culture so as to proliferate the transformed yeast to ensure a sufficient amount of cells. For example, when the preculture is used as a transformed yeast in a state continuously cultured in a medium composed of amino acids, inorganic salts, vitamins, saccharides and the like as shown in Table 1 below, 50 μl of the solution is taken, added to 5000 μl of the medium shown in Table 1 below, and cultured by shaking at 30 ° C. for about 12 to 24 hours. On the other hand, when pre-culturing using lyophilized cells as the transformed yeast, for example, a nutrient medium such as a YPD medium is added, and 50 μl of the culture solution cultured at 30 ° C. for 24 hours is collected. Similarly, in addition to 5000 μl of the medium shown in Table 1 below, culture with shaking at 30 ° C. for about 12 to 24 hours.
(表1)
成分 配合量
ドロップアウトパウダー (注1) 1.3g
窒素源 (注2) 1.7g
(NH4)2SO4 5g
炭素源(グルコースまたはガラクトース) 20g
(注1)
ドロップアウトパウダー組成
アデニン 2.5g L−メチオニン 1.2g
L−アルギニン 1.2g L−フェニルアラニン 3 g
L−アスパラギン酸 6 g L−セリン 22.5g
L−グルタミン酸 6 g L−スレオニン 12 g
L−ヒスチジン 1.2g L−チロシン 1.8g
L−ロイシン 3.6g L−バリン 9 g
L−リジン 1.8g ウラシル 1.2g
(注2)
Yeast Nitrogen W/O Amino Acid & Ammonium Sulfate (Difco社製)
前培養により菌が十分に増殖したら、レポーター遺伝子のプロモーターの特性に適した培地(例えば、レポーター遺伝子がβ-ガラクトシダーゼである場合には、炭素源としてガラクトースを使用したもの)中に、被験物と前培養液とを適当な割合で混合して培養し、被験物中の多環芳香族化合物を菌体に十分に作用させる。前記培養温度は、例えば、28〜30℃であり、前記培養時間は、例えば、18時間である。前記被験物が固体の場合には、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の菌体に対して毒性を示さない溶媒を用いて前記被験物を溶解または多環芳香族化合物を前記被験物から抽出してから前記培地と混合することが好ましい。
(Table 1)
Ingredients Amount
Dropout powder (Note 1) 1.3g
Nitrogen source (Note 2) 1.7 g
(NH 4 ) 2 SO 4 5 g
Carbon source (glucose or galactose) 20g
(Note 1)
Dropout powder composition adenine 2.5g L-methionine 1.2g
L-Arginine 1.2g L-Phenylalanine 3g
L-aspartic acid 6 g L-serine 22.5 g
L-glutamic acid 6 g L-threonine 12 g
L-Histidine 1.2g L-Tyrosine 1.8g
L-leucine 3.6 g L-valine 9 g
L-Lysine 1.8g Uracil 1.2g
(Note 2)
Yeast Nitrogen W / O Amino Acid & Ammonium Sulfate (Difco)
Once the bacteria are sufficiently grown by pre-culture, the test substance is placed in a medium suitable for the characteristics of the promoter of the reporter gene (for example, when the reporter gene is β-galactosidase, galactose is used as the carbon source). The preculture is mixed and cultured at an appropriate ratio, and the polycyclic aromatic compound in the test substance is allowed to sufficiently act on the cells. The culture temperature is, for example, 28-30 ° C., and the culture time is, for example, 18 hours. When the test substance is a solid, for example, the test substance is dissolved or a polycyclic aromatic compound is extracted from the test substance using a solvent that is not toxic to bacterial cells such as dimethyl sulfoxide (DMSO). After that, it is preferable to mix with the medium.
次に、被験物と十分に接触させた前記形質転換酵母を、公知の手法により溶菌させる。この溶菌には、例えば、下記表2に示すような、Zバッファーに界面活性剤(サルコシル)を添加したもの等が使用できる。 Next, the transformed yeast that has been sufficiently brought into contact with the test substance is lysed by a known technique. For this lysis, for example, those obtained by adding a surfactant (sarcosyl) to Z buffer as shown in Table 2 below can be used.
(表2)
成分 配合量(最終濃度)
Na2HPO4 60mM
NaH2SO4 40mM
MgCl2 1 mM
KCl 10mM
ジチオスレイトール(Dithiothreitol) 2mM
サルコシル(Sarcosil) 0.20%
そして、前記用菌液を適量採取し、多環芳香族化合物とAhRとArntとの複合体の結合により活性化されたレポーター遺伝子の産物である酵素活性等を適切な手段により測定する。前記レポーター遺伝子が、例えば、β-ガラクトシダーゼを発現する場合、ONPG(オルソニトロフェニルガラクトピラノシド)等の発色試薬を作用させ、その吸光度を測定すればよい。この測定において、標準物質の多環芳香族化合物を用いて測定し、検量線を作成しておくことが好ましく、前記検量線は、被験物の測定と同時に作成することが好ましい。さらに、測定に際しては、用量作用関係の範囲内に納まるように被験物を適宜希釈することが好ましい。このような多環芳香族化合物の分析方法であれば、吸光度を測定するだけでよく、簡便かつ迅速に分析できる。
(Table 2)
Ingredient Compounding amount (final concentration)
Na 2 HPO 4 60 mM
NaH 2 SO 4 40 mM
MgCl 2 1 mM
KCl 10 mM
Dithiothreitol 2mM
Sarcosil 0.20%
Then, an appropriate amount of the bacterial solution is collected, and the enzyme activity, which is a reporter gene product activated by the binding of the complex of the polycyclic aromatic compound, AhR and Arnt, is measured by an appropriate means. When the reporter gene expresses, for example, β-galactosidase, a color developing reagent such as ONPG (orthonitrophenylgalactopyranoside) is allowed to act, and the absorbance thereof may be measured. In this measurement, it is preferable to prepare a calibration curve by using a polycyclic aromatic compound as a standard substance, and it is preferable to create the calibration curve simultaneously with the measurement of the test object. Furthermore, in the measurement, it is preferable to appropriately dilute the test substance so as to be within the range of dose-effect relationship. With such a polycyclic aromatic compound analysis method, it is only necessary to measure the absorbance, and the analysis can be performed simply and rapidly.
本発明の多環芳香族化合物の分析用キットは、本発明の遺伝子組換え細胞を利用した多環芳香族化合物の分析方法を簡単に実施するためのキットであって、本発明の遺伝子組換え細胞を含むキットである。このようなキットには、その他に、例えば、培地用組成物もしくは培地、レポーター遺伝子を選択できるような各種レポーター遺伝子を含むベクター、前記レポーター遺伝子産物を分析するための試薬、標準物質として使用するための既知量の多環芳香族化合物等を含んでいてもよい。また、前記分析用キットにおいては、本発明の遺伝子組換え細胞にかえて、本発明の遺伝子組換え細胞を作製するためのモルモット由来のAhRおよびArnt遺伝子がクローニングされたベクターを含んでいても良い。 The kit for analyzing a polycyclic aromatic compound of the present invention is a kit for simply carrying out the method for analyzing a polycyclic aromatic compound using the genetically modified cell of the present invention, and comprises the genetic recombination of the present invention. A kit containing cells. In addition to such a kit, for example, a composition or medium for a medium, a vector containing various reporter genes from which a reporter gene can be selected, a reagent for analyzing the reporter gene product, and a standard substance are used. The known amount of polycyclic aromatic compound may be included. In addition, the kit for analysis may include a vector in which the guinea pig-derived AhR and Arnt genes for producing the recombinant cell of the present invention are cloned in place of the recombinant cell of the present invention. .
前記分析用キットにおいて、本発明の遺伝子組換え細胞としては、酵母であることが好ましい。酵母であれば、凍結乾燥するとができ、培養組成物も粉末化できるから、前記分析用キットの取扱いが簡便化され、低コスト化も可能となる。 In the analysis kit, the genetically modified cell of the present invention is preferably yeast. If it is yeast, it can be freeze-dried, and the culture composition can also be powdered. Therefore, handling of the analytical kit is simplified and the cost can be reduced.
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention still in detail, the present invention is not limited to these.
(モルモットArnt遺伝子のクローニング)
モルモット(STD:Hartley)の肺組織を約30〜35mg採取し、キット(商品名:Rneasy Mini Kit、QIAGEN社製)を用いてRNAを抽出し、このRNAとキット(商品名:RNA PCR kit(AMV) Ver:2.1、TaKaRa社製)を用いてRT-PCRを下記条件で行った。
フォワードプライマー:配列番号5、リバースプライマー :配列番号6
RT条件 55℃ 30min、99℃ 5min、5℃ 5min
PCR条件 94℃ 2min 1サイクル
94℃ 30sec、49℃ 30sec、72℃ 3min 50サイクル
前記RT-PCR後にゲル電気泳動を行い、約2.4kbのArntcDNA断片を確認し、前記RT−PCRで得られた試料をもとに、さらに、下記条件のPCRを行い、ArntcDNA断片を得た。
PCR条件 94℃ 2min 1サイクル
94℃ 30sec、49℃ 30sec、68℃ 3min 30サイクル
68℃ 5min 1サイクル
こうして得られたモルモットArntcDNA断片の末端を、T4PolynucleotideKinase(TOYOBO社製)を用いてリン酸化した。この断片を、プラスミドpBluscript(STRATAGENE社製)のSmaI部位に挿入し、モルモットArnt遺伝子をクローニングした(pBluscript-ArntcDNAの完成)。このpBluscript-ArntcDNA上のArnt遺伝子の配列は、DNAシーケンサーにより配列決定した(配列番号4)。なお、クローニングには、大腸菌DH5α株を使用した。
(Cloning of guinea pig Arnt gene)
About 30 to 35 mg of guinea pig (STD: Hartley) lung tissue was collected, RNA was extracted using a kit (trade name: Rneasy Mini Kit, manufactured by QIAGEN), and this RNA and kit (trade name: RNA PCR kit ( RT-PCR was performed under the following conditions using AMV) Ver: 2.1, manufactured by TaKaRa.
Forward primer: SEQ ID NO: 5, reverse primer: SEQ ID NO: 6
RT condition 55 ℃ 30min, 99 ℃ 5min, 5 ℃ 5min
PCR condition 94 ℃ 2min 1 cycle
94 ° C. 30 sec, 49 ° C. 30 sec, 72 ° C. 3 min 50 cycles Gel electrophoresis was performed after the RT-PCR, and an Arnt cDNA fragment of about 2.4 kb was confirmed. Based on the sample obtained by the RT-PCR, Then, PCR under the following conditions was performed to obtain an Arnt cDNA fragment.
PCR condition 94 ℃ 2min 1 cycle
94 ° C 30sec, 49 ° C 30sec, 68 ° C 3min 30 cycles
The end of the guinea pig Arnt cDNA fragment thus obtained was phosphorylated using T4Polynucleotide Kinase (manufactured by TOYOBO). This fragment was inserted into the SmaI site of plasmid pBluscript (manufactured by STRATAGENE), and the guinea pig Arnt gene was cloned (completion of pBluscript-ArntcDNA). The sequence of the Arnt gene on this pBluscript-ArntcDNA was sequenced by a DNA sequencer (SEQ ID NO: 4). For cloning, Escherichia coli DH5α strain was used.
(両方向プロモーターを有するプラスミドへのモルモットAhRおよびArnt遺伝子のクローニング)
両方向プロモーター領域Gal1,10を持つプラスミドYEplac Gal1,10 (GenBank,pMC262)の前記両プロモーターの下流に位置するBsiWI/MfeI部位およびXbaI/SbfI部位に、それぞれ、AhR断片およびArnt断片を挿入し、AhRおよびArnt遺伝子を有し、それらの間に両方向プロモーターが介在したプラスミドYEplacを得た。なお、クローニングには、大腸菌DH5α株を使用した。
(Cloning of guinea pig AhR and Arnt genes into plasmids with bidirectional promoters)
An AhR fragment and an Arnt fragment were inserted into the BsiWI / MfeI site and the XbaI / SbfI site located downstream of both promoters of the plasmid YEplac Gal1,10 (GenBank, pMC262) having the bidirectional promoter regions Gal1,10, respectively, and AhR And a plasmid YEplac having an Arnt gene and a bidirectional promoter interposed between them. For cloning, Escherichia coli DH5α strain was used.
前記AhR断片は、前記モルモットの肺から抽出したRNAと、キット(商品名:Rever Tra Dash、TOYOBO社製)を用いて、下記条件のRT-PCRを行い、その増幅産物をMfeIおよびBsiWIにより制限酵素処理して作製した。
フォワードプライマー:配列番号7、リバースプライマー :配列番号8
RT条件 42℃ 20min、99℃ 5min、4℃ 5min
PCR条件 98℃ 10sec、60℃ 2sec、72℃ 3min 30サイクル
一方、前記Arnt断片は、前記pBluscript-ArntcDNAとKOD plusポリメラーゼを用いて、下記条件のPCRを行い、その増幅産物をXbaIおよびSbfIにより制限酵素処理して作製した。
フォワードプライマー:配列番号9、リバースプライマー :配列番号10
PCR条件 94℃ 2min 1サイクル
94℃ 15sec、52℃ 30sec、68℃ 3min 30サイクル
68℃ 5min 1サイクル
(染色体組込み型シャトルベクターへのクローニング)
前記AhRおよびArnt遺伝子を有し、それらの間に両方向プロモーターが介在したプラスミドYEplacのAhR cDNA-Gal1.10promoter-Arnt cDNA 領域を下記条件のPCRにより増幅し、その増幅産物をSse8387Iで処理し、酵母染色体組込み型シャトルベクターpAUR101(TaKaRa社製)のSmaI/Sse8387I部位に挿入し、pAUR101gAhR/Arnt(受託番号FERM P-19496)を得た。なお、クローニングには、大腸菌DH5α株を使用した。
フォワードプライマー:配列番号11、リバースプライマー :配列番号12
PCR条件 94℃ 2min 1サイクル
94℃ 15sec、52℃ 30sec、68℃ 3min 30サイクル
68℃ 5min 1サイクル
(形質転換酵母の作製)
前記pAUR101gAhR/Arnt(受託番号FERM P-19496)を、制限酵素BsiWIで処理して直鎖状とし、以下のように酢酸リチウム法にて宿主となる酵母へ導入し、さらに、染色体への組込みを行った。宿主株として、酵母(Saccharomyces cerevisiae)W303a株を使用した。
The AhR fragment was subjected to RT-PCR using the RNA extracted from the lungs of the guinea pig and a kit (trade name: Rever Tra Dash, manufactured by TOYOBO) under the following conditions, and the amplified product was restricted with MfeI and BsiWI. It was prepared by enzyme treatment.
Forward primer: SEQ ID NO: 7, reverse primer: SEQ ID NO: 8
RT condition 42 ℃ 20min, 99 ℃ 5min, 4 ℃ 5min
PCR conditions 98 ° C. 10 sec, 60 ° C. 2 sec, 72 ° C. 3 min 30 cycles On the other hand, the Arnt fragment was subjected to PCR under the following conditions using the pBluscript-ArntcDNA and KOD plus polymerase, and the amplified product was restricted by XbaI and SbfI. It was prepared by enzyme treatment.
Forward primer: SEQ ID NO: 9, reverse primer: SEQ ID NO: 10
PCR condition 94 ℃ 2min 1 cycle
94 ° C 15sec, 52 ° C 30sec, 68 ° C 3min 30 cycles
68 ℃ 5min 1 cycle
(Cloning into a chromosome-integrated shuttle vector)
The AhR cDNA-Gal1.10 promoter-Arnt cDNA region of the plasmid YEplac having the AhR and Arnt genes and a bidirectional promoter interposed between them was amplified by PCR under the following conditions, and the amplified product was treated with Sse8387I. It was inserted into the SmaI / Sse8387I site of the chromosomal integration shuttle vector pAUR101 (TaKaRa) to obtain pAUR101gAhR / Arnt (Accession No. FERM P-19496). For cloning, Escherichia coli DH5α strain was used.
Forward primer: SEQ ID NO: 11, reverse primer: SEQ ID NO: 12
PCR condition 94 ℃ 2min 1 cycle
94 ° C 15sec, 52 ° C 30sec, 68 ° C 3min 30 cycles
68 ℃ 5min 1 cycle
(Production of transformed yeast)
The pAUR101gAhR / Arnt (Accession No. FERM P-19496) is treated with the restriction enzyme BsiWI to be linearized, and introduced into the yeast as a host by the lithium acetate method as described below, and further integrated into the chromosome. went. As a host strain, yeast ( Saccharomyces cerevisiae ) W303a strain was used.
まず、前記宿主となる酵母を、30℃でOD660が1〜2になるまでYPD培地中で培養し、ソリューションA(0.1 M Lithium acetate, 10 mM Tris-HCl(pH 7.5), 1 mM EDTA いずれも最終濃度)で洗浄後、OD660=150となるようにソリューションAに再懸濁し、1.5mlマイクロチューブに100μlずつ分注して、30℃で1時間インキュベートした。その後、直鎖状のpAUR101gAhR/Arnt 5μgと、キャリアーDNA(商品名:SALMON TESTES DNA for hybridization、SIGMA社製)150μg(合計20μl)を加え、さらに、ソリューションB(ソリューションA100mlにポリエチレングリコール4000を溶解したもの)を850μl添加し、緩やかに混合した。 First, the host yeast is cultured in YPD medium at 30 ° C. until OD 660 becomes 1-2, and either Solution A (0.1 M Lithium acetate, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA) After washing at a final concentration), it was resuspended in Solution A so that OD 660 = 150, and 100 μl was dispensed into 1.5 ml microtubes and incubated at 30 ° C. for 1 hour. Thereafter, 5 μg of linear pAUR101gAhR / Arnt and 150 μg (total 20 μl) of carrier DNA (trade name: SALMON TESTES DNA for hybridization, manufactured by SIGMA) were added, and polyethylene glycol 4000 was dissolved in Solution B (100 ml of Solution A). 850 μl) was added and gently mixed.
次に、前記混合液を30℃で30分インキュベートして42℃で15分熱処理した後、さらに、10分室温に放置してから、5000rpm1分間の遠心分離で集菌し、それらを5〜10mlのYPD培地に懸濁し、30℃で一晩培養した。そして、培養後集菌して洗浄した酵母を、0.9%NaCl溶液に懸濁し、AureobasidinA(0.5g/ml)を含むYPD選択プレートに100μずつ塗布して培養した。AureobasidinA耐性株をAhR cDNA-Gal1.10promoter-Arnt cDNA 領域が染色体上に組込まれた形質転換酵母として選択した。 Next, the mixture was incubated at 30 ° C. for 30 minutes and heat-treated at 42 ° C. for 15 minutes, then left at room temperature for 10 minutes and then collected by centrifugation at 5000 rpm for 1 minute. In YPD medium and cultured at 30 ° C. overnight. Then, the yeast collected and washed after culturing was suspended in 0.9% NaCl solution and applied to a YPD selection plate containing Aureobasidin A (0.5 g / ml) 100 μl at a time and cultured. Aureobasidin A resistant strain was selected as a transformed yeast in which the AhR cDNA-Gal1.10 promoter-Arnt cDNA region was integrated on the chromosome.
(レポータープラスミドの導入)
β-ガラクトシダーゼをコードする遺伝子を含むプラスミドpRW95−3(Wolf et al. ; Biotechniques 20, 568-573 (1996))のBamHI/XmaI部位に、ヒト由来のXRE配列(配列番号13)を挿入し、レポータープラスミドを作製した。このプラスミドを酢酸リチウム法により前記形質転換酵母に導入し、AhR cDNA-Gal1.10promoter-Arnt cDNA 領域が染色体上に組込まれ、さらに、前記レポータープラスミドが導入された形質転換酵母を作製した。このようにして作製された形質転換酵母の一例が、OPU−G11株(受託番号 FERM P-19497)である。
(Introduction of reporter plasmid)
A human-derived XRE sequence (SEQ ID NO: 13) is inserted into the BamHI / XmaI site of plasmid pRW95-3 (Wolf et al .; Biotechniques 20, 568-573 (1996)) containing a gene encoding β-galactosidase, A reporter plasmid was prepared. This plasmid was introduced into the transformed yeast by the lithium acetate method, and a transformed yeast into which the AhR cDNA-Gal1.10 promoter-Arnt cDNA region was integrated on the chromosome and the reporter plasmid was introduced was prepared. An example of the transformed yeast thus prepared is OPU-G11 strain (Accession No. FERM P-19497).
(比較例1)
モルモット由来のAhR遺伝子およびArnt遺伝子にかえて、ヒト由来のAhR遺伝子(登録番号XM004988(GenBank/EMBL/DDBJ))およびヒト由来のArnt遺伝子(登録番号NM001668(GenBank/EMBL/DDBJ))を用いた以外は、実施例1と同様にして、ヒト由来のAhRおよびArnt遺伝子を有する形質転換酵母を作製した。
(Comparative Example 1)
Instead of the guinea pig-derived AhR gene and Arnt gene, a human-derived AhR gene (registration number XM004988 (GenBank / EMBL / DDBJ)) and a human-derived Arnt gene (registration number NM001668 (GenBank / EMBL / DDBJ)) were used. Except for the above, a transformed yeast having human-derived AhR and Arnt genes was prepared in the same manner as in Example 1.
(2,3,7,8−TCDDに対する応答)
実施例1のOPU−G11株および比較例1の形質転換酵母のコロニーを、それぞれ、YPD培地に接種し、30℃で600nmの吸光度が2になるまで培養した。その後、培養液50μlを表1に示される培地5000μlに加え、30℃で12時間振とう培養し、前培養を行った。
(Response to 2, 3, 7, 8-TCDD)
The OPU-G11 strain of Example 1 and the transformed yeast colonies of Comparative Example 1 were each inoculated into a YPD medium and cultured at 30 ° C. until the absorbance at 600 nm reached 2. Thereafter, 50 μl of the culture solution was added to 5000 μl of the medium shown in Table 1, and cultured with shaking at 30 ° C. for 12 hours to perform preculture.
96ウェルプレートに、所定濃度となるようにDMSOに溶かした2,3,7,8−TCDDをそれぞれ1μlずつ添加し、さらに前記表1に培地において炭素源としてガラクトースを使用したものを200μl、および、前培養を行った菌体を600nmの吸光度が1になるように調製したものを5μl加え、30℃で18時間培養した。 To a 96-well plate, 1 μl each of 2,3,7,8-TCDD dissolved in DMSO so as to have a predetermined concentration was added. Further, in Table 1, 200 μl using galactose as a carbon source in the medium, and Then, 5 μl of the pre-cultured bacterial cells prepared so that the absorbance at 600 nm was 1 was added and cultured at 30 ° C. for 18 hours.
前記培養後、別の新たなプレートに、培養液をそれぞれ10μlずつ移し、さらに、前記表2に記載の組成のZバッファーを140μlおよび4mg/lのONPGを50μlを加え、37℃で1時間培養した。培養後、415nmにおける吸光度を測定し、下記式に基づきβ-ガラクトシダーゼ活性を算出した。 After the culture, 10 μl of the culture solution is transferred to another new plate, 140 μl of Z buffer having the composition shown in Table 2 above and 50 μl of 4 mg / l ONPG are added, and cultured at 37 ° C. for 1 hour. did. After culturing, the absorbance at 415 nm was measured, and β-galactosidase activity was calculated based on the following formula.
(数1)
β-ガラクトシダーゼ活性(U)=
[415nmの吸光度/540nmの吸光度×培養液(ml)×反応時間(分)]×1000
図1は、実施例1のレポータープラスミドを導入したOPU−G11(モルモット由来AhR,Arnt遺伝子形質転換酵母)と比較例1のヒト由来AhR,Arnt遺伝子形質転換酵母とを、それぞれ同じ条件で5nMの2,3,7,8−TCDDに接触させた場合の上記β-ガラクトシダーゼ活性を測定した結果を示したグラフである。図1に示すように、モルモット由来AhR,Arnt遺伝子を使用した方が、ヒト由来のAhR,Arnt遺伝子を使用するよりも、より高感度にダイオキシン類の分析が可能である。
(Equation 1)
β-galactosidase activity (U) =
[Absorbance at 415 nm / absorbance at 540 nm × culture solution (ml) × reaction time (minutes)] × 1000
FIG. 1 shows that OPU-G11 (guinea pig-derived AhR, Arnt gene-transformed yeast) into which the reporter plasmid of Example 1 was introduced and human-derived AhR, Arnt gene-transformed yeast of Comparative Example 1 were each 5 nM in the same conditions. It is the graph which showed the result of having measured the said beta-galactosidase activity at the time of making it contact with 2,3,7,8-TCDD. As shown in FIG. 1, the use of the guinea pig-derived AhR, Arnt gene can analyze dioxins with higher sensitivity than the use of the human-derived AhR, Arnt gene.
以上のように、本発明の遺伝子組換え細胞は、モルモット由来のAhRおよびArntを発現し、簡便かつ高感度に多環芳香族化合物を分析できるから、例えば、環境浄化、廃棄物処理、安全性評価等の分野で有用である。 As described above, the genetically modified cells of the present invention express AhR and Arnt derived from guinea pigs, and can analyze polycyclic aromatic compounds easily and with high sensitivity. For example, environmental purification, waste treatment, safety Useful in fields such as evaluation.
配列番号5 RT−PCR用フォワードプライマー
配列番号6 RT−PCR用リバースプライマー
配列番号7 RT−PCR用フォワードプライマー
配列番号8 RT−PCR用リバースプライマー
配列番号9 PCR用フォワードプライマー
配列番号10 PCR用リバースプライマー
配列番号11 PCR用フォワードプライマー
配列番号12 PCR用リバースプライマー
SEQ ID NO: 5 RT-PCR forward primer SEQ ID NO: 6 RT-PCR reverse primer SEQ ID NO: 7 RT-PCR forward primer SEQ ID NO: 8 RT-PCR reverse primer SEQ ID NO: 9 PCR forward primer SEQ ID NO: 10 PCR reverse primer SEQ ID NO: 11 Forward primer for PCR SEQ ID NO: 12 Reverse primer for PCR
Claims (17)
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列の少なくとも1つのアミノ酸残基が置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、モルモット由来のAhRとして機能するタンパク質。
(c)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(d)配列番号2に記載のアミノ酸配列の少なくとも1つのアミノ酸残基が置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質。 The genetically modified cell according to claim 1, wherein the AhR is the following protein (a) or (b), and the Arnt is the following protein (c) or (d).
(A) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
(B) A protein comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted, added, inserted or deleted, and functions as a guinea pig-derived AhR.
(C) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(D) A protein comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is substituted, added, inserted or deleted, and functions as an Arnt derived from guinea pigs.
(a)配列番号3に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(b)配列番号3に記載の塩基配列の少なくとも1つの塩基が置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、モルモット由来のAhRとして機能するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
(c)配列番号4に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(d)配列番号4に記載の塩基配列の少なくとも1つの塩基が置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。 A vector for cell introduction comprising a guinea pig-derived AhR gene comprising a polynucleotide of the following (a) or (b) and a guinea pig-derived Arnt gene comprising the polynucleotide of (c) or (d), which are arranged to be expressed.
(A) A polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3.
(B) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which at least one base of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 has been substituted, added, inserted or deleted, and which encodes a protein that functions as a guinea pig-derived AhR.
(C) A polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 4.
(D) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which at least one base of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 has been substituted, added, inserted or deleted, and which encodes a protein that functions as an Arnt derived from guinea pigs.
(a)配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号2に記載のアミノ酸配列の少なくとも1つのアミノ酸残基が置換、付加、挿入もしくは欠失したアミノ酸配列からなるタンパク質であって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質。 The following (a) or (b) guinea pig-derived protein.
(A) A protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
(B) A protein comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 has been substituted, added, inserted or deleted, and functions as an Arnt derived from guinea pigs.
(a)配列番号4に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド。
(b)配列番号4に記載の塩基配列の少なくとも1つの塩基が置換、付加、挿入もしくは欠失した塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、モルモット由来のArntとして機能するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。 The following guinea pig-derived polynucleotide (a) or (b):
(A) A polynucleotide comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 4.
(B) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which at least one base of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4 has been substituted, added, inserted or deleted, and which encodes a protein that functions as a guinea pig-derived Arnt.
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