JP2005168460A - Method for producing transformed silk worm and method for inoculating recombinant virus to egg of silk worm - Google Patents

Method for producing transformed silk worm and method for inoculating recombinant virus to egg of silk worm Download PDF

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肇 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method equipped with a high gene-introducing efficiency and easiness for injection jointly, for transforming silk worms. <P>SOLUTION: This method for producing the transformed silk worms is provided by applying a recombinant AcNPV having a transferase derived from a transpozon on the tip end of a tungsten needle and thrusting the egg of the silk worm with the needle to introduce the recombinant virus into the egg of the silk worm in order to introduce the recombinant AcNPV having an objective gene which is to be introduced into the chromosome of the silk worm together with the objective gene to be introduced into the chromosome of the silk worm in a good efficiency. Thereby, it becomes possible to introduce the objective gene into the chromosome of the silk worm in the good efficiency, and the production of the transformed silk worms becomes easier. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、形質転換カイコを作製用の組換えAcNPVを用いた新しい形質転換カイコ作製法に関するものである。さらに詳しくは、カイコの染色体に導入することを目的とする遺伝子を持つ組み換えAcNPVと、導入しようとする目的遺伝子をカイコの染色体に効率良く導入するためにトランスポゾン由来の転移酵素を持つ組み換えAcNPVをカイコ卵に導入することにより、形質転換カイコを作製する方法に関するものである。本発明は、カイコ遺伝子の機能解析やカイコの品種改良、またカイコによる有用タンパク質の大量生産に使用可能な組換えAcNPVを、従来の技術よりもより簡易な方法によってカイコに導入し、カイコの形質転換を行うことを可能とするものである。   The present invention relates to a novel method for producing a transformed silkworm using recombinant AcNPV for producing a transformed silkworm. More specifically, a recombinant AcNPV having a gene intended to be introduced into the silkworm chromosome and a recombinant AcNPV having a transposon-derived transferase in order to efficiently introduce the target gene to be introduced into the silkworm chromosome. The present invention relates to a method for producing a transformed silkworm by introducing it into an egg. The present invention introduces recombinant AcNPV, which can be used for functional analysis of silkworm genes, improvement of silkworm varieties, and mass production of useful proteins by silkworms, into silkworms by a simpler method than conventional techniques. It is possible to make a conversion.

カイコは絹糸を生産するための家畜昆虫であることに加え、生理・生化学、遺伝学などの基礎研究分野で実験動物として使用されている。さらに、優れたタンパク質合成能力を有することから有用タンパク質を生産するための宿主動物としても大きく期待されている。それ故にカイコに外来遺伝子を導入し形質転換カイコを作製する技術の開発は国内外で競って行われてきた。   Silkworms are used as laboratory animals in basic research fields such as physiology / biochemistry and genetics in addition to being livestock insects for producing silk thread. Furthermore, since it has an excellent protein synthesis ability, it is highly expected as a host animal for producing useful proteins. Therefore, the development of a technique for producing a transformed silkworm by introducing a foreign gene into the silkworm has been conducted at home and abroad.

森らはAutographa californica核多角体病ウイルス(AcNPV)をカイコ幼虫に感染させることにより、カイコを致死させることなく遺伝子を導入し、メスに感染させた場合には生殖細胞を通じて次世代まで外来遺伝子を伝達することが可能な方法を開発した(Bio/Technology 13, 1005-1007, 1995:非特許文献1)。この方法を発展させ、山尾らはフィブロインL鎖遺伝子配列の一部を組み込んだAcNPVを構築し、これをカイコ幼虫に感染させ、遺伝子ターゲッティングにより外来遺伝子をカイコゲノムのフィブロインL鎖遺伝子に挿入した形質転換カイコを作製することに成功した(Genes Dev. 13, 511-516, 1999:非特許文献2)。   Mori et al. Introduced a gene without killing silkworm larvae by infecting silkworm larvae with Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV). A method capable of transmitting was developed (Bio / Technology 13, 1005-1007, 1995: Non-Patent Document 1). By developing this method, Yamao et al. Constructed an AcNPV incorporating a part of the fibroin L chain gene sequence, infecting it with silkworm larvae, and inserting the foreign gene into the fibroin L chain gene of the silkworm genome by gene targeting. A silkworm was successfully produced (Genes Dev. 13, 511-516, 1999: Non-Patent Document 2).

一方、田村ら(Nat. Biotechnol. 18, 81-84, 2000)は、鱗翅目昆虫Trichoplusia niに由来するトランスポゾンであるpiggyBacを組み込んだプラスミドベクターをカイコ卵に微量注射することにより、外来遺伝子を挿入した形質転換カイコを作製することに成功している。   On the other hand, Tamura et al. (Nat. Biotechnol. 18, 81-84, 2000) inserted a foreign gene by microinjecting a silkworm egg with a plasmid vector incorporating a piggyBac transposon derived from the lepidopteran insect Trichoplusia ni. Have successfully produced transformed silkworms.

一方、森らは上記のAcNPVとpiggyBacの両者が持つ利点に着目し、AcNPVとpiggyBacを併用して、piggyBacの転移活性を利用して外来遺伝子をカイコのゲノムに導入する方法を提案していたが、この方法による形質転換カイコの作製効率は必ずしも満足のいくものではなく、極めて多くのカイコにウイルス接種をする必要があった。さらに次世代において、その大量の子孫のカイコ組織からゲノムを採取し、個体毎にPCRなどの手法を用いて目的遺伝子を持つカイコを選抜する必要があった(特願2002−306167号公報:特許文献1)。   On the other hand, Mori et al. Focused on the advantages of both AcNPV and piggyBac, and proposed a method to introduce foreign genes into the silkworm genome using the transfer activity of piggyBac using AcNPV and piggyBac together. However, the production efficiency of transformed silkworms by this method is not always satisfactory, and it was necessary to inoculate a very large number of silkworms with the virus. Further, in the next generation, it was necessary to collect genomes from silkworm tissues of a large number of progeny and to select silkworms having a target gene for each individual using a technique such as PCR (Japanese Patent Application No. 2002-306167: Patent) Reference 1).

特願2002−306167号公報Japanese Patent Application No. 2002-306167 Bio/Technology 13, 1005-1007, 1995Bio / Technology 13, 1005-1007, 1995 Nat. Biotechnol. 18, 81-84, 2000Nat. Biotechnol. 18, 81-84, 2000

前記のとおり、世代を通じて外来遺伝子を伝達することができる形質転換カイコを作製する方法として、AcNPVをベクターとして外来遺伝子を導入する方法と、piggyBacを組み込んだプラスミドベクターをカイコ卵に微量注入することにより外来遺伝子を導入する方法の2つが開発されている。   As described above, as a method for producing a transformed silkworm capable of transmitting a foreign gene throughout the generation, a method of introducing a foreign gene using AcNPV as a vector, and a microinjection of a plasmid vector incorporating piggyBac into a silkworm egg Two methods for introducing foreign genes have been developed.

AcNPVを用いる方法は、ウイルスをカイコ幼虫に接種するためベクターの注入方法が容易であるという利点がある。しかし、ゲノムへの遺伝子組込みの効率が低く、形質転換カイコを得るまでに労力と時間を要する。   The method using AcNPV has the advantage that the vector injection method is easy because the virus is inoculated into silkworm larvae. However, the efficiency of gene integration into the genome is low, and labor and time are required to obtain transformed silkworms.

またpiggyBacを組み込んだプラスミドベクターを用いる方法は、piggyBacの遺伝子転移作用を利用するため遺伝子導入効率が高いという利点がある一方で、カイコ卵にプラスミドを微量注入することが技術的に容易ではないという欠点を有する。それ故、日常的な方法として定着していない。   The method using a plasmid vector incorporating piggyBac has the advantage of high gene transfer efficiency because it uses the gene transfer action of piggyBac, but it is not technically easy to inject a small amount of plasmid into a silkworm egg. Has drawbacks. Therefore, it has not been established as a daily method.

よって本出願の発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、AcNPVを用いて、高い遺伝子導入効率と注入の容易さを兼ね備えた新規のカイコ形質転換法を提供することを課題としている。   Therefore, the invention of the present application has been made in view of the above circumstances, and has solved the problems of the prior art, and by using AcNPV, a novel silkworm transformation having high gene transfer efficiency and easy injection. The challenge is to provide the law.

本発明は、前記の課題を解決するため、以下の(1)から(4)の発明を提供する。(1)Autographa californica核多角体病ウイルス(AcNPV)のゲノム内にトランスポゾンpiggyBacの転移酵素であるトランスポゼースからなるDNA断片が組み込まれている組み換えAcNPVと、トランスポゾンpiggyBacの逆向き末端反復配列とそれらに挟まれた外来遺伝子DNA断片がAcNPVのゲノム内に組み込まれている組み換えAcNPVを、タングステン針の先端に塗布し、上記2種類のウイルスが塗布された該タングステン針でカイコ卵を突くことよりなる、形質転換カイコの作製方法。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following inventions (1) to (4). (1) Recombinant AcNPV in which a DNA fragment consisting of transposase, a transposon piggyBac transferase, is incorporated into the genome of Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV), and a reverse terminal repeat sequence of transposon piggyBac and sandwiched between them. A recombinant AcNPV in which a foreign gene DNA fragment is incorporated into the AcNPV genome is applied to the tip of a tungsten needle, and a silkworm egg is poke with the tungsten needle coated with the above two types of viruses. A method for producing a transformed silkworm.

(2)上記(1)の方法によって作製され、そのゲノム中に外来遺伝子を保有するために当該外来遺伝子の遺伝子産物を生産する能力を有する形質転換カイコ。 (2) A transformed silkworm produced by the method of (1) above and having the ability to produce a gene product of the foreign gene in order to have the foreign gene in its genome.

(3)Autographa californica核多角体病ウイルス(AcNPV)のゲノム内にトランスポゾンpiggyBacの転位酵素であるトランスポゼースからなるDNA断片が組み込まれている組み換えAcNPVと、トランスポゾンpiggyBacの逆向き末端反復配列とそれらに挟まれた外来遺伝子DNA断片がAcNPVのゲノム内に組み込まれている組み換えAcNPVを、タングステン針の先端に塗布し、上記2種類のウイルスが塗布された該タングステン針でカイコ卵を突くことよりなる、カイコ卵に組み換えウイルスを接種する方法。 (3) Recombinant AcNPV in which a DNA fragment consisting of transposase piggyBac transposase, transposon piggyBac, is incorporated into the genome of Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV), and the inverted terminal repeat sequence of transposon piggyBac and sandwiched between them. The recombinant AcNPV in which the foreign gene DNA fragment is incorporated into the AcNPV genome is applied to the tip of a tungsten needle, and the silkworm egg is poke with the tungsten needle coated with the above two types of viruses. A method of inoculating eggs with a recombinant virus.

(4)上記(3)の方法によってウイルス接種された卵を孵化させることにより得られ、そのゲノム中に外来遺伝子を保有するために前記外来遺伝子の遺伝子産物を生産する能力を有する形質転換カイコ。 (4) A transformed silkworm obtained by hatching an egg inoculated with the method of (3) above and having the ability to produce a gene product of the foreign gene in order to have the foreign gene in its genome.

本発明により、カイコの染色体に導入することを目的とする遺伝子を持つ組み換えAcNPVと、導入しようとする目的遺伝子をカイコの染色体に効率良く導入するためにトランスポゾン由来の転移酵素を持つ組み換えAcNPVをタングステン針の先端に塗布し、この針で突くことによってカイコ卵に導入することにより、形質転換カイコを作製する方法が与えられた。本発明により目的遺伝子をカイコ染色体に効率良く挿入することが可能となり、形質転換カイコの作製がより容易となった。   According to the present invention, a recombinant AcNPV having a gene intended to be introduced into the silkworm chromosome and a recombinant AcNPV having a transposon-derived transferase to efficiently introduce the target gene to be introduced into the silkworm chromosome are converted into tungsten. A method for producing a transformed silkworm was given by applying it to the tip of a needle and introducing it into a silkworm egg by poking with the needle. According to the present invention, the target gene can be efficiently inserted into the silkworm chromosome, and the production of transformed silkworm becomes easier.

本発明は、形質転換カイコを作製するための組換えバキュロウイルスを用いた新しい形質転換カイコ作製法を提供するものである。本発明において、カイコにとっては弱毒ウイルスであるAutographa californica核多角体病ウイルスの組み換えウイルスを2種類使用する。その2種類の組み換えウイルスとは、一つはカイコの染色体に導入することを目的とする遺伝子を持つ組み換えウイルスであり、他のウイルスはこの目的遺伝子をカイコの染色体に効率良く導入するためにトランスポゾン由来の転移酵素を持つ組み換えウイルスである。   The present invention provides a new method for producing a transformed silkworm using a recombinant baculovirus for producing a transformed silkworm. In the present invention, two recombinant viruses of Autographa californica nuclear polyhedrosis virus, which is an attenuated virus for silkworms, are used. One of the two types of recombinant viruses is a recombinant virus having a gene intended to be introduced into the silkworm chromosome, and other viruses are transposons in order to efficiently introduce the target gene into the silkworm chromosome. It is a recombinant virus with a derived transferase.

これら2種類の組み換えウイルスを針先に塗布し、これをカイコの卵に突き刺すことによって卵をウイルスに感染させる。ウイルスの増殖によって、転移酵素が発現し、目的遺伝子がカイコの染色体に効率良く挿入され、形質転換カイコが得られる。   These two kinds of recombinant viruses are applied to the needle tip, and the egg is infected with the virus by piercing the silkworm egg. By the propagation of the virus, a transferase is expressed, the target gene is efficiently inserted into the silkworm chromosome, and a transformed silkworm is obtained.

トランスポゾンpiggyBacは、上述したように鱗翅目昆虫Trichoplusia niに由来する培養細胞であるTN-368から単離されたClass IIに属するトランスポゾンである。中央部にあるトランスポゼース遺伝子と、その両端に存在する13bpの逆向き反復配列から構成されており、長さは約2.5kbである。トランスポゼース遺伝子からはトランスポゼース蛋白質が合成され、この酵素の作用により、逆向き配列に挟まれた領域(piggyBac自体)を標的配列であるTTAAに転移させる。本発明の方法においては、AcNPVを利用して外来遺伝子をカイコに導入すると共に、piggyBacの転移活性を利用して外来遺伝子をカイコのゲノムDNAに安定かつ高効率で組み換えることができる。   The transposon piggyBac is a transposon belonging to Class II isolated from TN-368, which is a cultured cell derived from the lepidopteran insect Trichoplusia ni as described above. It consists of a transposase gene in the center and 13 bp inverted repeats at both ends, and is about 2.5 kb in length. A transposase protein is synthesized from the transposase gene, and by the action of this enzyme, a region sandwiched between reverse sequences (piggyBac itself) is transferred to the target sequence TTAA. In the method of the present invention, a foreign gene can be introduced into a silkworm using AcNPV, and the foreign gene can be stably and highly efficiently recombined into a silkworm genomic DNA using the transfer activity of piggyBac.

なおトランスポゼース遺伝子および/または外来遺伝子の発現を促進するためにプロモーター/エンハンサーを使用することができる。そのようなプロモーター/エンハンサーはそれぞれの遺伝子の内在性プロモーター/エンハンサーをそのまま使用しても良いし、あるいは内在性プロモーターを外来性のプロモーターと置換したり、内在性プロモーターの上流に外来性エンハンサーを組み込んでも良い。置換するプロモーターとしては、例えばカイコアクチンプロモーターやショウジョウバエHSP70プロモーター等を挙げることができる。   A promoter / enhancer can be used to promote the expression of the transposase gene and / or foreign gene. As such promoter / enhancer, the endogenous promoter / enhancer of each gene may be used as it is, or the endogenous promoter is replaced with an exogenous promoter, or an exogenous enhancer is incorporated upstream of the endogenous promoter. But it ’s okay. Examples of the promoter to be replaced include a silkworm actin promoter and a Drosophila HSP70 promoter.

前述の2種類の組み換えウイルスを接種されたカイコにおいては、一対の逆向き反復配列に挟まれた外来遺伝子DNAは、トランスポゼース蛋白質の作用によってカイコゲノムの標的配列TTAAに転移される。これによって、トランスポゼース遺伝子を外来遺伝子と共にカイコゲノム内に転移させることによる外来遺伝子のゲノム内での不安定化が防止され、外来蛋白質がカイコゲノム内で安定に発現する。   In silkworms inoculated with the aforementioned two types of recombinant viruses, the foreign gene DNA sandwiched between a pair of inverted repeats is transferred to the target sequence TTAA of the silkworm genome by the action of the transposase protein. This prevents instability of the foreign gene in the genome by transferring the transposase gene together with the foreign gene into the silkworm genome, and the foreign protein is stably expressed in the silkworm genome.

田村らはトランスポゾンであるpiggyBacを組み込んだプラスミドベクターをカイコ卵に微量注射することにより、外来遺伝子を挿入した形質転換カイコを作製することに成功している。この方法は実体顕微鏡下でタングステン針を用いカイコ卵の卵殻に穴を開けてからガラスキャピラリーでプラスミドベクターを注入するというものである。この方法は前述したようにpiggyBacの遺伝子転移作用を利用するため遺伝子導入効率が高いという利点があるが、一方で、カイコ卵にプラスミドを微量注入することが技術的に容易ではない。また、微量注入にマイクロインジェクター、マイクロマニュピュレーターといった特殊かつ高価な器具を必要とする。   Tamura et al. Succeeded in producing a transformed silkworm having a foreign gene inserted by microinjecting a plasmid vector incorporating a piggyBac transposon into a silkworm egg. In this method, a hole is made in the eggshell of a silkworm egg using a tungsten needle under a stereomicroscope, and then a plasmid vector is injected with a glass capillary. This method has the advantage of high gene transfer efficiency because it uses the gene transfer action of piggyBac as described above, but on the other hand, it is not technically easy to microinject a plasmid into a silkworm egg. In addition, special and expensive instruments such as microinjectors and micromanipulators are required for microinjection.

本発明は、特殊な器具を用いずに組換えAcNPVを実体顕微鏡下でタングステン針を用いてカイコ卵に導入し、外来遺伝子をカイコのゲノムDNAに安定かつ高効率で組み込む方法を提供するものである。   The present invention provides a method for introducing a recombinant AcNPV into a silkworm egg using a tungsten needle under a stereomicroscope without using a special instrument, and stably and efficiently incorporating a foreign gene into the silkworm genomic DNA. is there.

導入する外来遺伝子DNAには特段の制限はなく、種々の有用な外来遺伝子DNAを使用することができる。よって本発明においてカイコの品種改良、あるいはカイコでの産生を目的とするタンパク質の遺伝子cDNAのノックイン、カイコ遺伝子のノックダウン、ジーンタゲティング法によるカイコ遺伝子のノックアウトを行うための遺伝子構造物等を使用することができる。   There are no particular restrictions on the foreign gene DNA to be introduced, and various useful foreign gene DNAs can be used. Therefore, in the present invention, a genetic structure for performing silkworm breeding, silkworm gene knockdown, silkworm gene knockdown, or silkworm gene knockout by gene targeting method is used. can do.

以上のカイコの遺伝子組換え用AcNPVを用いて、以下のように形質転換カイコを作製する。
(1)外来遺伝子が挿入された組換えAcNPVをタングステン針の先端に塗布し、この針で突くことによってカイコ非休眠卵に導入する。孵化した幼虫の中から外来遺伝子を発現する個体を選抜する。
(2)外来遺伝子を発現する個体を交配し、次世代を採種する。次世代において外来遺伝子がカイコゲノムDNAに転移し、外来遺伝子を発現するカイコ幼虫を選抜する。
Using the above-described silkworm AcNPV for gene recombination, a transformed silkworm is prepared as follows.
(1) Recombinant AcNPV into which a foreign gene has been inserted is applied to the tip of a tungsten needle and introduced into a silkworm non-dormant egg by poking with this needle. Individuals expressing a foreign gene are selected from hatched larvae.
(2) Crossing individuals expressing a foreign gene and breeding the next generation. In the next generation, a foreign gene is transferred to silkworm genomic DNA, and silkworm larvae expressing the foreign gene are selected.

(1)と(2)のスクリーニングは、幼虫体液からゲノムDNAを抽出し、これを鋳型としてPCRにより外来遺伝子を検出する方法により行うことができる。また、外来遺伝子とともにマーカー遺伝子を同時にウイルス内に組み込むこともでき、この場合にはマーカー遺伝子の表現型を指標としてスクリーニングすることが可能である。例えば、GFPを含む蛍光タンパク質遺伝子をマーカー遺伝子として組み込んだ場合には、卵や幼虫に励起光をあててその蛍光を観察する方法によって容易にスクリーニングすることができる。   The screening of (1) and (2) can be performed by a method in which genomic DNA is extracted from larval body fluid and a foreign gene is detected by PCR using this as a template. In addition, a marker gene can be simultaneously incorporated into a virus together with a foreign gene, and in this case, screening can be performed using the phenotype of the marker gene as an index. For example, when a fluorescent protein gene containing GFP is incorporated as a marker gene, it can be easily screened by a method in which excitation light is applied to eggs and larvae and the fluorescence is observed.

以下に実施例を示して、この出願の発明についてさらに詳細かつ具体的に説明するが、この出願の発明は以下の例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the invention of this application will be described in more detail and specifically with reference to examples. However, the invention of this application is not limited to the following examples.

実施例1:組換えAcNPVの作製
piggyBac遺伝子を含んだプラスミドp3E1.2を鋳型として、piggyBacの転移酵素遺伝子をプライマー1(5’-AAAAAAGCTTATGGGATGTTCTTTAGACGA-3’:配列番号1)およびプライマー2(5’-AAAAAAGCTTATACTAATAATAAATTCAAC-3’:配列番号2)のオリゴヌクレオチドを用いてPCRで増幅を行った。増幅されたDNA断片を制限酵素HindIIIで消化した後、バキュロウイルストランスファーベクターpBlueBacHisC(Invitrogen)のHindIIIサイトに挿入した。
Example 1: Production of recombinant AcNPV
Using the plasmid p3E1.2 containing the piggyBac gene as a template, the piggyBac transferase gene was primer 1 (5'-AAAAAAGCTTATGGGATGTTCTTTAGACGA-3 ': SEQ ID NO: 1) and primer 2 (5'-AAAAAAGCTTATACTAATAATAAATTCAAC-3': SEQ ID NO: 2) Amplification was performed by PCR using the oligonucleotides. The amplified DNA fragment was digested with restriction enzyme HindIII and then inserted into the HindIII site of baculovirus transfer vector pBlueBacHisC (Invitrogen).

次にショウジョウバエのヒートショックタンパク質プロモーターをこのトランスファーベクターのHindIIIとBamHIサイトに挿入し、組換えトランスファーベクターpHSPpigTransを構築した。得られた組換えトランスファーベクターを線状バキュロウィルスDNA(Pharmingen)とともにリポフェクチン(Gibco)を用いて、ヨトウガ由来培養細胞(Sf21)にトランスフェクションした。   Next, the Drosophila heat shock protein promoter was inserted into the HindIII and BamHI sites of this transfer vector to construct a recombinant transfer vector pHSPpigTrans. The obtained recombinant transfer vector was transfected into sweet potato-derived cultured cells (Sf21) using lipofectin (Gibco) together with linear baculovirus DNA (Pharmingen).

次に培養上精中に生成された組換えウイルスをプラーク法で純化し、さらにこのウイルスをSf21細胞に感染させることにより、高力価のウイルス溶液を調製した。作製されたウイルスはpiggyBacの転移酵素をショウジョウバエのヒートショックタンパク質プロモーターの制御下で発現する組換えウイルス(AcpigTrans)である。   Next, the recombinant virus produced in the culture supernatant was purified by the plaque method, and the virus was further infected with Sf21 cells to prepare a high-titer virus solution. The produced virus is a recombinant virus (AcpigTrans) that expresses piggyBac transferase under the control of the Drosophila heat shock protein promoter.

次にAcNPVのゲノムDNA内に、piggyBacの一対の逆向き反復配列とそれらに挟まれた外来遺伝子DNAとからなる融合DNA断片が組み込まれている組換えAcNPVの作製を行った。まず、上記のp3E1.2をSacI, PstIで消化し末端を平滑化した後、合成したマルチクローニングサイト(XbaI-Bam HI-SmaI-KpnI-EcoRI-SacI-XhoI)を挿入した。   Next, recombinant AcNPV was prepared in which a fusion DNA fragment consisting of a pair of inverted repeats of piggyBac and a foreign gene DNA sandwiched between them was incorporated into the genomic DNA of AcNPV. First, the above-mentioned p3E1.2 was digested with SacI and PstI to blunt the ends, and then the synthesized multicloning site (XbaI-BamHI-SmaI-KpnI-EcoRI-SacI-XhoI) was inserted.

このベクターからSalIとEcoRVでITRに挟まれた領域を切り出し、pBacPAK9(Clontech)のEcoRVとXhoIサイトに挿入し、pAcpigMCSを構築した。pAcpigMCSのSmaIサイトにカイコアクチンプロモーター、EGFP遺伝子、SV40ポリA付加シグナルからなる断片を挿入し、組換えトランスファーベクターpAcpigEGFPを構築した。そして、AcpigTransの作製と同様の方法で組換えウイルスAcpigEGFPを作製した。   From this vector, a region between ITR and SalI and EcoRV was excised and inserted into the EcoRV and XhoI sites of pBacPAK9 (Clontech) to construct pAcpigMCS. A recombinant transfer vector pAcpigEGFP was constructed by inserting a fragment consisting of the chicoactin promoter, EGFP gene, and SV40 polyA addition signal into the SmaI site of pAcpigMCS. Then, recombinant virus AcpigEGFP was prepared in the same manner as AcpigTrans.

図1はカイコ染色体へEGFP遺伝子を導入するために作製した2種類の組換えウイルスベクターを示す図である。一つはpiggyBacの両末端に存在する逆方向反復配列(Inverted terminal repeat, ITR)の間にEGFP遺伝子を挿入したウイルスAcpigEGFPである。この組換えウイルスは形質転換カイコの選抜マーカーとしてカイコアクチンプロモーターの制御下でEGFP遺伝子発現する。もう一方の組換えウイルスAcpigTransは、ショウジョウバエのヒートショックタンパク質プロモーターの制御下でpiggyBacの転移酵素遺伝子を発現する。これら2種類の組み換えウイルスを接種すると、EGFP遺伝子は染色体上のTTAAという配列を認識してランダムに導入されると考えられる。   FIG. 1 is a diagram showing two types of recombinant viral vectors prepared for introducing the EGFP gene into the silkworm chromosome. One is a virus AcpigEGFP in which an EGFP gene is inserted between inverted terminal repeats (ITRs) present at both ends of piggyBac. This recombinant virus expresses the EGFP gene under the control of the silkworm actin promoter as a selection marker for transformed silkworms. The other recombinant virus, AcpigTrans, expresses the piggyBac transferase gene under the control of the Drosophila heat shock protein promoter. When these two types of recombinant viruses are inoculated, the EGFP gene is considered to be introduced at random by recognizing the sequence TTAA on the chromosome.

実施例2:タングステン針を用いたカイコ卵への組換えウイルスの導入
1頭のカイコ蛾が生んだ非休眠卵(300〜400粒)に実施例1で作製したAcpigTransとAcpigEGFPを非休眠卵に以下の方法で注射した。
Example 2: Introduction of recombinant virus into silkworm eggs using a tungsten needle AcpigTrans and AcpigEGFP prepared in Example 1 were used as non-dormant eggs for non-dormant eggs (300-400 grains) produced by one silkworm cocoon. The injection was performed as follows.

タングステン針の先端を紙やすりで磨ぎ、この先端にAcpigTransとAcpigEGFPの混合液を塗布し、実体顕微鏡下でカイコ非休眠卵を針で突くことによってウイルスをカイコ卵に導入した。タングステン針を用いてカイコ卵へ組み換えウイルスを導入する様子を図2に示す。カイコ蛾の非休眠卵(300〜400粒)にAcpigTransとAcpigEGFPを非休眠卵に以下の手法で注射した。タングステン針の先端を紙やすりで磨ぎ、この先端にAcpigTransとAcpigEGFPの混合液を塗布し、実体顕微鏡下でカイコ非休眠卵を針で突くことによってウイルスをカイコ卵に導入した。ウイルス接種を行うカイコ非休眠卵は産卵後2時間以内のものを使用した。ウイルス接種を行った非休眠卵は、水で湿らせた脱脂綿とともにシャーレに入れ、25℃で催青させた。   The tip of the tungsten needle was sanded with sand, a mixture of AcpigTrans and AcpigEGFP was applied to the tip, and the virus was introduced into the silkworm egg by poking a silkworm non-dormant egg under the stereomicroscope. FIG. 2 shows how a recombinant virus is introduced into a silkworm egg using a tungsten needle. AcpigTrans and AcpigEGFP were injected into non-dormant eggs in silkworm silkworm non-dormant eggs (300-400 grains) as follows. The tip of the tungsten needle was sanded with sand, a mixture of AcpigTrans and AcpigEGFP was applied to the tip, and the virus was introduced into the silkworm egg by poking a silkworm non-dormant egg under the stereomicroscope. The silkworm non-dormant eggs that were inoculated with the virus were those within 2 hours after egg laying. Non-dormant eggs that had been inoculated with the virus were placed in a petri dish with absorbent cotton moistened with water and allowed to blue at 25 ° C.

その後形質転換カイコを作出するためのスクリーニングを行った(図3)。組換えウイルスを接種した卵から孵化したG0幼虫のスクリーニングは、EGFPの緑色蛍光を観察することによって行った(図4)。孵化直後の1齢幼虫を蛍光顕微鏡で観察したところ、全身から緑色蛍光が観察された。孵化直後の1齢幼虫を蛍光顕微鏡で観察したところ、全身から緑色蛍光が観察された。緑色蛍光を発したカイコの出現率は2.2%であった(表1)。なお表1において、ウイルスをカイコ卵にインジェクトした時の形質転換カイコの出現率を示す。   Thereafter, screening for producing transformed silkworms was performed (FIG. 3). Screening of G0 larvae hatched from eggs inoculated with the recombinant virus was performed by observing the green fluorescence of EGFP (FIG. 4). When the first-instar larvae immediately after hatching were observed with a fluorescence microscope, green fluorescence was observed from the whole body. When the first instar larvae immediately after hatching were observed with a fluorescence microscope, green fluorescence was observed from the whole body. The appearance rate of silkworms emitting green fluorescence was 2.2% (Table 1). In Table 1, the appearance rate of transformed silkworms when the virus is injected into silkworm eggs is shown.

Figure 2005168460
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緑色蛍光が観察されたG0幼虫を飼育し、G1世代を採種した。このG0蛾からゲノムDNAを抽出した。得られたゲノムDNAを鋳型としてPCRを行うことにより、EGFP遺伝子の増幅を試みた。このPCRに用いたプライマーは、EGFP遺伝子の配列を増幅するためのものとして配列番号3および4のオリゴヌクレオチドを使用した。このプライマーによって600bpの増幅産物が得られる。反応終了後、1.5%アガロースで電気泳動を行ったところ、2個体に600bpの増幅産物が得られた(表1)。   G0 larvae in which green fluorescence was observed were raised and G1 generation was collected. Genomic DNA was extracted from this G0 蛾. An attempt was made to amplify the EGFP gene by performing PCR using the obtained genomic DNA as a template. As the primers used for this PCR, oligonucleotides of SEQ ID NOs: 3 and 4 were used for amplifying the sequence of the EGFP gene. A 600 bp amplification product is obtained with this primer. After completion of the reaction, electrophoresis was performed with 1.5% agarose. As a result, amplification products of 600 bp were obtained in two individuals (Table 1).

実施例3:緑色蛍光を示したG1世代の個体から抽出したゲノムのサザンブロット解析
採種した2蛾区のG1世代を飼育し、蛍光顕微鏡で観察を行った。1蛾区では284頭のG1幼虫のうち30頭、もう1蛾区では141頭のG1幼虫のうち22頭が緑色蛍光を発した(表1、図5)。G1世代でのスクリーニングを図5に示す。G1幼虫のスクリーニングは、EGFPの緑色蛍光を観察する方法によって行った。図5において(A)は明視野、(B)は蛍光下で撮影した写真である。
Example 3: Southern blot analysis of genome extracted from individuals of G1 generation showing green fluorescence The G1 generation in the 2nd section was collected and observed with a fluorescence microscope. In the 1st ward, 30 out of 284 G1 larvae and in the 1st ward, 22 out of 141 G1 larvae emitted green fluorescence (Table 1, FIG. 5). Screening in the G1 generation is shown in FIG. Screening of G1 larvae was performed by a method of observing green fluorescence of EGFP. In FIG. 5, (A) is a bright field and (B) is a photograph taken under fluorescence.

緑色蛍光が観察されたG1幼虫を飼育し、G2世代の卵を採種した。G2世代の卵を採種後、G1世代の蛾からゲノムDNAを抽出した。ゲノムDNAを制限酵素BamHIとEcoRI(レーン1,2)、EcoRIとPstI(レーン3,4)で消化した後、蛍光標識したEGFP遺伝子をプローブに用いてサザンハイブリダイゼーションを行った。図6(A)において、図の右にDNAマーカーのサイズ(kbp)を記した。なお、レーン1と3、レーン2と4はそれぞれ別のG1蛾から抽出したゲノムDNAである。レーン1と2では1265bp、レーン3と4ではそれぞれ5459bpと4794bpに対応するシグナルが検出された。レーン1と2で検出された1265bpのシグナルは、AcpigEGFPのコンストラクトから予想される断片のサイズと一致する。   G1 larvae in which green fluorescence was observed were raised and G2 generation eggs were collected. After seeding G2 generation eggs, genomic DNA was extracted from G1 generation silkworms. Genomic DNA was digested with restriction enzymes BamHI and EcoRI (lanes 1 and 2), EcoRI and PstI (lanes 3 and 4), and then Southern hybridization was performed using the fluorescently labeled EGFP gene as a probe. In FIG. 6A, the size (kbp) of the DNA marker is shown on the right side of the figure. Lanes 1 and 3, and lanes 2 and 4 are genomic DNAs extracted from different G1 cells. Signals corresponding to 1265 bp were detected in lanes 1 and 2, and 5459 bp and 4794 bp were detected in lanes 3 and 4, respectively. The 1265 bp signal detected in lanes 1 and 2 is consistent with the fragment size expected from the AcpigEGFP construct.

なお図6(B)はAcpigEGFPのコンストラクトの概略図である。ゲノムDNAの消化に用いられた制限酵素とその予想されるフラグメントのサイズ(kbp)を記した。黒線はプローブとして用いた断片を示す。また、コンストラクト内にはPstIサイトが存在しないことが判っている。これらの結果から緑色蛍光を発したG1幼虫では、EGFP遺伝子がカイコゲノムDNAに組み込まれていることが明らかとなった。   FIG. 6B is a schematic diagram of the AcpigEGFP construct. The restriction enzyme used for digestion of genomic DNA and the expected size (kbp) of the fragment are shown. The black line shows the fragment used as a probe. It is also known that there is no PstI site in the construct. From these results, it became clear that the EGFP gene was integrated into silkworm genomic DNA in G1 larvae that emitted green fluorescence.

以上詳しく説明したとおり、本発明は、高い遺伝子導入効率と注入の容易さを兼ね備え、従来の方法とは全く違った、新規のカイコ形質転換法を提供するものである。この発明により、形質転換によるカイコの品種改良や、有用タンパク質を大量に生産する形質転換カイコの作製がより容易に行えるようになり、幅広い分野でのカイコの有効利用が可能となる。   As described above in detail, the present invention provides a novel silkworm transformation method that has both high gene transfer efficiency and ease of injection, and is completely different from conventional methods. According to the present invention, it becomes possible to easily improve the variety of silkworms by transformation and to produce transformed silkworms that produce a large amount of useful proteins, thereby enabling effective utilization of silkworms in a wide range of fields.

カイコはタンパク質の生産能力が非常に高いために、カイコ核多角体病ウイルスなどをベクターに用いて、インターフェロンなどの有用タンパク質をカイコ体内で生産することが既に行われている。このようなカイコを用いた有用タンパク質生産による医薬品開発などの産業に、本発明を利用することができると考えられる。更に本発明によりカイコが作り出すシルクの性状を遺伝子レベルで改変することも可能であり、繊維業においても利用されるものと考えられる。   Since silkworms have a very high protein production capacity, it has already been carried out to produce useful proteins such as interferon in silkworms using silkworm nuclear polyhedrosis virus as a vector. It is considered that the present invention can be used in industries such as drug development by producing useful proteins using such silkworms. Furthermore, the properties of silk produced by silkworms according to the present invention can be modified at the gene level, and are considered to be used in the textile industry.

図1はAcNPVとpiggyBacを併用したカイコゲノムへの外来遺伝子の導入のためのウイルスベクターの図である。FIG. 1 is a diagram of a viral vector for introducing a foreign gene into a silkworm genome using AcNPV and piggyBac in combination. 図2はタングステン針を用いたカイコ卵への組換えウイルスの導入の様子を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing the state of introduction of the recombinant virus into silkworm eggs using a tungsten needle. 図3は形質転換カイコを作出するためのスクリーニング方法の概略を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a screening method for producing transformed silkworms. 図4はG0世代でのスクリーニングの様子を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing the state of screening in the G0 generation. 図5はG1世代でのスクリーニングの様子を示す写真である。(A)は明視野であり、(B)は蛍光下で撮影した。FIG. 5 is a photograph showing the screening in the G1 generation. (A) is a bright field, and (B) was taken under fluorescence. 図6は緑色蛍光を示したG1世代の個体からとったゲノムのサザンブロット解析の写真と、AcpigEGFPのコンストラクトの概略図である。FIG. 6 is a photograph of a Southern blot analysis of a genome taken from an individual of G1 generation showing green fluorescence, and a schematic diagram of an AcpigEGFP construct.

Claims (4)

Autographa californica核多角体病ウイルス(AcNPV)のゲノム内にトランスポゾンpiggyBacの転移酵素であるトランスポゼースからなるDNA断片が組み込まれている組み換えAcNPVと、トランスポゾンpiggyBacの逆向き末端反復配列とそれらに挟まれた外来遺伝子DNA断片がAcNPVのゲノム内に組み込まれている組み換えAcNPVを、タングステン針の先端に塗布し、上記2種類のウイルスが塗布された該タングステン針でカイコ卵を突くことよりなる、形質転換カイコの作製方法。   Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) genome, recombinant AcNPV in which a transposon piggyBac transferase transposase DNA fragment is incorporated, and transposon piggyBac inverted terminal repeats and foreign elements sandwiched between them Recombinant AcNPV, in which the gene DNA fragment is integrated into the genome of AcNPV, is applied to the tip of a tungsten needle, and the silkworm egg is poke with the tungsten needle coated with the above two types of viruses. Manufacturing method. 請求項1記載の方法によって作製され、そのゲノム中に外来遺伝子を保有するために当該外来遺伝子の遺伝子産物を生産する能力を有する形質転換カイコ。   A transformed silkworm produced by the method according to claim 1 and having the ability to produce a gene product of the foreign gene in order to have the foreign gene in its genome. Autographa californica核多角体病ウイルス(AcNPV)のゲノム内にトランスポゾンpiggyBacの転位酵素であるトランスポゼースからなるDNA断片が組み込まれている組み換えAcNPVと、トランスポゾンpiggyBacの逆向き末端反復配列とそれらに挟まれた外来遺伝子DNA断片がAcNPVのゲノム内に組み込まれている組み換えAcNPVを、タングステン針の先端に塗布し、上記2種類のウイルスが塗布された該タングステン針でカイコ卵を突くことよりなる、カイコ卵に組み換えウイルスを接種する方法。   Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) genome, a recombinant AcNPV in which a transposon piggyBac transposase transposase DNA fragment is integrated, and a transposon piggyBac inverted terminal repeat sequence and a foreign site sandwiched between them Recombinant silkworm eggs, which are made by applying recombinant AcNPV, in which the gene DNA fragment is integrated into the genome of AcNPV, to the tip of a tungsten needle and then poking the silkworm egg with the tungsten needle coated with the above two types of viruses. How to inoculate the virus. 請求項3記載の方法によってウイルス接種された卵を孵化させることにより得られ、そのゲノム中に外来遺伝子を保有するために当該外来遺伝子の遺伝子産物を生産する能力を有する形質転換カイコ。   A transformed silkworm obtained by hatching an egg inoculated with the method according to claim 3 and having the ability to produce a gene product of the foreign gene in order to retain the foreign gene in its genome.
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