JP2007089524A - SYSTEM FOR SELECTING delta-ENDOTOXIN VARIANT HAVING IMPROVED EFFECT ON TARGET INSECT - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、殺虫性の毒素タンパク質の選抜方法、及び該方法で選抜された毒素タンパク質とその応用技術に関するものであり、更に詳しくは、標的昆虫に特異的に作用する殺虫性の毒素タンパク質変異体の選抜方法、該選抜方法を利用して取得した、受容体に対して結合親和性を増した毒素タンパク質変異体、該変異体をコードする遺伝子、上記変異体を活性本体として含む殺虫性組成物、及び上記変異体遺伝子を導入した害虫抵抗性組換え植物体に関するものである。 The present invention relates to a method for selecting an insecticidal toxin protein, a toxin protein selected by the method, and an application technique thereof, and more specifically, an insecticidal toxin protein mutant that specifically acts on a target insect. Selection method, toxin protein mutant having increased binding affinity for a receptor obtained by using the selection method, gene encoding the mutant, and insecticidal composition comprising the mutant as an active body And a pest-resistant recombinant plant into which the mutant gene has been introduced.
BT菌(Bacillus thuringiensis菌)は、グラム陽性の土壌細菌であり、人畜環境に無害な殺虫性のタンパク質であるδ内毒素を産生する。人類は、これまで、殺虫剤や害虫抵抗性組換え作物の活性本体として実用に値するBT菌δ内毒素の開発を、土壌から何千ものBT菌を分離し、それを標的害虫でその致死活性を生物検定することを通して行ってきた(非特許文献1)。このような操作が1940年代から世界中で行われて来た結果、何十万にも及ぶ菌株の中からかなりの数の有用なBT菌株が発見され、そのうちの一部は、微生物殺虫剤に応用されるに至っている。また、BT菌δ内毒素の一部は、組換え作物に害虫抵抗性を与えるための遺伝子素材になっている(非特許文献2)。 BT bacteria ( Bacillus thuringiensis bacteria) are gram-positive soil bacteria and produce δ endotoxin, an insecticidal protein that is harmless to the human environment. Until now, humans have developed BT bacteria δ endotoxin, which is practically used as the active body of insecticides and insect-resistant recombinant crops, isolated thousands of BT bacteria from soil, and used them as target pests for their lethal activity Has been conducted through bioassay (Non-patent Document 1). As a result of such operations being carried out all over the world since the 1940s, a considerable number of useful BT strains were discovered among hundreds of thousands of strains, some of which were used as microbial insecticides. It has been applied. In addition, a part of the BT fungal δ endotoxin is a genetic material for imparting pest resistance to recombinant crops (Non-patent Document 2).
一方、抗体の変異体をファージ上に発現させた変異体ライブラリーを構築し、該抗原に対して結合性を持つ変異体を選抜することで、その抗原に対してより良く結合する抗体を選抜する、進化分子工学的手法が大きな成果をあげて来た(非特許文献3、4)。これによって、天然に存在する抗体タンパク質が利用可能になるばかりでなく、目的の性質を獲得した抗体タンパク質を、抗体利用技術として、人類は自ら育て上げることが可能になった。 On the other hand, by constructing a mutant library in which antibody mutants are expressed on phage and selecting mutants having binding properties to the antigen, antibodies that bind better to the antigen are selected. Evolved molecular engineering techniques have achieved great results (Non-Patent Documents 3 and 4). As a result, not only naturally occurring antibody proteins can be used, but also humans can cultivate themselves by using antibody proteins that have acquired the desired properties as antibody utilization technologies.
合成殺虫剤においては、何万かの検体に1つの割合で殺虫剤として上市されるものが見つかることが経験上分かっており、企業は、開発コストを予め計算できる。しかし、例えば、BT菌あるいはそのδ内毒素の場合は、土壌からのBT菌の分離に多大な労力と時間、費用がかかるばかりか、目的害虫に良く効くBT菌が必ず見つかるとの保証もなく、開発コストが読めない状況にある。そこで、BT菌の開発には、他の方法の誕生が望まれている。また、仮に、標的害虫に効くBT菌が見つかったとしても、それらのほとんどは、合成殺虫剤に比べると、効き目が弱く、開発と生産のコストが高い割には良い商品が作れないで来た。よって、それらのBT菌の活性の本体であるδ内毒素の比活性を高める技術が望まれている。 Experience has shown that synthetic insecticides are found to be marketed as insecticides at a rate of one in tens of thousands of specimens, and companies can pre-calculate development costs. However, for example, in the case of BT bacterium or its δ endotoxin, not only does it take a great deal of labor, time and cost to isolate BT bacterium from soil, but there is no guarantee that BT bacterium that works well for the target pest will be found. The development cost cannot be read. Therefore, the birth of other methods is desired for the development of BT bacteria. Moreover, even if BT bacteria effective for target pests were found, most of them were less effective than synthetic insecticides, and they could not make good products for high development and production costs. . Therefore, a technique for increasing the specific activity of δ endotoxin, which is the main body of the activity of BT bacteria, is desired.
一方、抗体タンパク質で成功を収めた進化分子工学は、ファージディスプレイ法という技術を用いて、M13ファージ上に抗体タンパク質を発現させることで、始めて実用的な位地に到達した。ところで、この技術は、様々な結合性タンパク質の結合親和性の改良に利用できると考えられる。したがって、この技術は、δ内毒素の昆虫の受容体への結合親和性の改良にも原理的には応用できる可能性があるはずである。 On the other hand, evolutionary molecular engineering, which has been successful with antibody proteins, has reached a practical position for the first time by expressing antibody proteins on M13 phage using a technique called phage display method. By the way, it is considered that this technique can be used to improve the binding affinity of various binding proteins. Thus, this technique should have potential applications in principle for improving the binding affinity of δ endotoxin to insect receptors.
しかし、現実には、δ内毒素が大腸菌に悪さをするなどの理由からか、世界のどの研究室も、進化分子工学で使用できる条件を満たすδ内毒素のファージディスプレイを実現できずにおり(非特許文献5、6)、δ内毒素の進化分子工学は、実現していないのが実情である。 However, in reality, no laboratory in the world has been able to realize phage display of δ endotoxin that satisfies the conditions that can be used in evolutionary molecular engineering because δ endotoxin is bad for E. coli. Non-Patent Documents 5 and 6), evolutionary molecular engineering of δ endotoxin has not been realized.
もし、ファージディスプレイ法の利用が可能になれば、比較的簡単に得られる「あまり効かないBT菌δ内毒素」を出発材料にして、それを進化分子工学的に改良し、標的害虫の受容体によく結合し、結果的にその害虫に良く効くδ内毒素を生み出すシステムを構築することが可能になると考えられる。しかし、現実には、このように機能的なファージディスプレイ法の利用が実現されなかったこともあり、昆虫の消化管の受容体を結合対象とした進化分子工学を実施する上で必要になるファージ及び毒素タンパク質変異体の「選抜系」も未完成のままである。 If the use of the phage display method becomes possible, the “less effective BT fungal δ endotoxin” obtained relatively easily will be used as a starting material, and it will be improved in terms of evolutionary molecular engineering. It would be possible to construct a system that produces a δ endotoxin that binds well to the pest and consequently works well against the pest. However, in reality, the use of such a functional phage display method has not been realized, and the phages necessary for carrying out the evolutionary molecular engineering for the receptor of the digestive tract of insects as a binding target. And the “selection system” for toxin protein variants remains unfinished.
一方、BT菌が産生するδ内毒素は、標的昆虫に対して非常に高い殺虫特異性を示し、しかも環境中で分解され、汚染源となる可能性がないため、化学殺虫剤の代替品として注目されている。しかし、BT菌δ内毒素は、耐性昆虫の出現、殺菌スペクトラムが狭いなどの問題点があり、その改良が求められており、特に、受容体に対して高い結合性を有する毒素タンパク質変異体の開発が重要な課題となっている。 On the other hand, the δ endotoxin produced by BT bacteria has a very high insecticidal specificity for target insects, and is decomposed in the environment and has no possibility of becoming a source of contamination. Has been. However, the BT δ endotoxin has problems such as the emergence of resistant insects and a narrow bactericidal spectrum, and there is a demand for improvement thereof. In particular, a toxin protein mutant having a high binding property to a receptor is required. Development has become an important issue.
従来技術として、例えば、害虫の中腸の刷子縁膜上に存在するBT菌δ内毒素に対する結合性タンパク質(BP)と特異的に反応する抗体及び該抗体を利用したBPを認識するBT菌δ内毒素の同定方法等が提案されている(特許文献1)。また、昆虫に経口施用するのに適したBT菌のδ内毒素変異体もしくは誘導体を含む殺昆虫組成物が提案されている(特許文献2)。 As conventional techniques, for example, an antibody that specifically reacts with a binding protein (BP) to a BT fungal δ endotoxin present on the brush border membrane of a pest midgut and a BT fungus δ that recognizes BP using the antibody An endotoxin identification method has been proposed (Patent Document 1). In addition, an insecticidal composition containing a BT δ endotoxin mutant or derivative suitable for oral application to insects has been proposed (Patent Document 2).
また、BT菌株又はそれに由来する全長のCrylII毒素、Cyt毒素等のδ内毒素がイネミズゾウリムシが食害する植物組織中で発現されるように、BT菌殺虫性構造遺伝子をイネ植物ゲノムの中に挿入することによって、該イネミズゾウリムシに植物体中からBT菌δ内毒素を投与する方法が提案されている(特許文献3)。また、双翅目の害虫に対する農薬活性を有し、少なくとも約0.05%/gのBT菌δ内毒素を含む農薬組成物が提案されている(特許文献4)。更に、CrylFコアN末端側毒素部分と、CrylAb毒素又はCrylAc/CrylAbキメラ毒素由来の異種のC末端側プロ毒素部分とを含むキメラ毒素を使用して、BT菌内毒素をコードする遺伝子を改編することによって、シュードモナスにおけるBT菌内毒素の発現を改良する方法が提案されている(特許文献5)。 Moreover, the BT fungal insecticidal structural gene is incorporated into the rice plant genome so that δ endotoxins such as the BT strain or the full-length CrylII toxin and Cyt toxin derived therefrom are expressed in plant tissues infested by rice weevil. There has been proposed a method of administering BT fungal δ endotoxin from the plant body to the rice weevil by insertion (Patent Document 3). In addition, an agrochemical composition having an agrochemical activity against dipterous pests and containing at least about 0.05% / g BT δ endotoxin has been proposed (Patent Document 4). In addition, a chimeric toxin comprising a CrylF core N-terminal toxin moiety and a heterologous C-terminal protoxin moiety derived from a CrylAb toxin or a CrylAc / CrylAb chimeric toxin is used to remodel the gene encoding BT fungal endotoxin Thus, a method for improving the expression of BT endotoxin in Pseudomonas has been proposed (Patent Document 5).
このような状況の中で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、昆虫の消化管の受容体を結合対象とした進化分子工学を実施可能にする新しい「選抜系」を確立することを目標として鋭意研究を重ねた結果、昆虫の消化管上の受容体であるcadherin−like proteinに結合性を持った形でBT菌δ内毒素をT7ファージ上に発現させることに成功すると共に、更に、これを利用して、上記受容体を結合させた担体を用いて、それらに結合する毒素提示ファージを選抜する方法を確立することに成功し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。 Under such circumstances, the present inventor has established a new “selection system” that makes it possible to carry out evolutionary molecular engineering targeting receptors in the digestive tract of insects in view of the above-mentioned conventional techniques. As a result of intensive research as a goal, we succeeded in expressing BT fungal endotoxin on T7 phage in a form binding to cadherin-like protein, a receptor on the digestive tract of insects. Using this, the present inventors have succeeded in establishing a method for selecting a toxin-displaying phage that binds to the above-described carrier bound to the receptor, and further researched to complete the present invention. It came.
本発明は、標的昆虫に対してより良く効く殺虫性の毒素タンパク質の変異体を選抜する方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、様々な変異体の中から受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜すること、また、それにより、標的の昆虫に対して殺虫活性を増した変異体を選抜することを可能とする新規殺虫性毒素タンパク質変異体の選抜方法を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、上記変異体を活性本体とする殺虫性組成物、上記変異体をコードする遺伝子を発現可能に植物体に導入した害虫抵抗性組換え植物体を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a method for selecting a mutant of an insecticidal toxin protein that is more effective against a target insect. The present invention also includes selecting a mutant having increased binding affinity for a receptor from various mutants, and thereby selecting a mutant having increased insecticidal activity against a target insect. It is an object of the present invention to provide a method for selecting novel insecticidal toxin protein mutants that can be selected. Furthermore, an object of the present invention is to provide an insecticidal composition comprising the mutant as an active body, and a pest-resistant recombinant plant into which the gene encoding the mutant is introduced so that the gene can be expressed. Is.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)標的昆虫に対して殺虫活性を増した毒素タンパク質の変異体を選抜する方法であって、
1)殺虫性の毒素タンパク質をその受容体に結合性を持った形でT7ファージに発現させた毒素提示ファージを作製する、
2)上記受容体を結合させた担体を用いて、それらに結合親和性を有する毒素提示ファージを選抜する、
3)上記システムを利用して、受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する、
ことを特徴とする変異体の選抜方法。
(2)毒素提示ファージ発現ベクターを宿主に感染させて増殖させ、ファージクローンをクローニングして、毒素提示ファージを取得する、前記(1)に記載の方法。
(3)上記システムを利用して、変異体ライブラリーを構築し、それらの変異体の中から受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する、前記(1)に記載の方法。
(4)殺虫性の毒素タンパク質としてδ内毒素を使用し、受容体としてcadherin−like protein、δ内毒素結合性分子、又は受容体代替物を使用する、前記(1)に記載の方法。
(5)既存の殺虫性の毒素タンパク質に変異を入れた変異体を用いて、変異体の選抜を繰り返すことにより、結合親和性を増した目的の変異体を取得する、前記(1)に記載の方法。
(6)担体が、プレート、ゲル、メンブレン、繊維又はビーズである、前記(1)に記載の方法。
(7)変異体の選抜工程において、受容体を結合させた磁気ビーズを用いて毒素提示ファージを濃縮する操作を繰り返して、濃縮された毒素提示ファージを取得する、前記(1)に記載の方法。
(8)前記(1)から(7)のいずれかに記載の選抜方法で取得した、受容体に対して結合親和性を増した変異体、又はその変異体をコードする遺伝子。
(9)前記(8)に記載の変異体を活性本体として含有することを特徴とする殺虫性組成物。
(10)前記(8)に記載の変異体をコードする遺伝子を発現可能に植物体に導入したことを特徴とする害虫抵抗性組換え植物体。
(11)植物体が、食用作物である、前記(10)に記載の害虫抵抗性組換え植物体。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A method for selecting a mutant of a toxin protein having increased insecticidal activity against a target insect,
1) producing a toxin-displaying phage in which an insecticidal toxin protein is expressed on T7 phage in a form binding to its receptor;
2) Using the carrier to which the receptor is bound, a toxin-displaying phage having binding affinity for them is selected.
3) Using the above system, select mutants with increased binding affinity for the receptor.
A method for selecting mutants.
(2) The method according to (1) above, wherein a toxin-displaying phage expression vector is obtained by infecting a host with a toxin-displaying phage expression vector, allowing the host to propagate, and cloning a phage clone.
(3) The method according to (1) above, wherein a mutant library is constructed using the above system, and mutants having increased binding affinity for the receptor are selected from the mutants. .
(4) The method according to (1) above, wherein δ endotoxin is used as an insecticidal toxin protein, and cadherin-like protein, δ endotoxin binding molecule, or receptor substitute is used as a receptor.
(5) The target mutant having increased binding affinity is obtained by repeatedly selecting a mutant using a mutant obtained by mutating an existing insecticidal toxin protein. the method of.
(6) The method according to (1) above, wherein the carrier is a plate, gel, membrane, fiber or bead.
(7) The method according to (1) above, wherein in the step of selecting a mutant, the operation of concentrating the toxin-displaying phage using magnetic beads to which the receptor is bound is repeated to obtain a concentrated toxin-displaying phage. .
(8) A mutant obtained by the selection method according to any one of (1) to (7), having increased binding affinity for a receptor, or a gene encoding the mutant.
(9) An insecticidal composition comprising the mutant according to (8) as an active body.
(10) A pest-resistant recombinant plant, wherein the gene encoding the mutant according to (8) is introduced into a plant so that the gene can be expressed.
(11) The insect-resistant recombinant plant according to (10), wherein the plant is an edible crop.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、標的昆虫に対して殺虫活性を増した毒素タンパク質の変異体を選抜する方法であって、(1)殺虫性の毒素タンパク質をその受容体に結合性を持った形でT7ファージに発現させた毒素提示ファージを作製する、(2)上記受容体を結合させた担体を用いて、それらに結合親和性を有する毒素提示ファージを選抜する、(3)上記システムを利用して、受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する、ことからなる変異体の選抜方法の点、及び上記システムを利用して、変異体ライブラリーを構築し、それらの変異体の中から受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する上記の方法の点、に特徴を有するものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention relates to a method for selecting a mutant of a toxin protein that has increased insecticidal activity against a target insect, and (1) a T7 phage having a binding property to the receptor of the insecticidal toxin protein. Producing an expressed toxin-displaying phage; (2) selecting a toxin-displaying phage having a binding affinity to the receptor using the carrier bound to the receptor; (3) receiving using the system described above; Using the above system, a mutant library is constructed by selecting mutants having increased binding affinity for the body, and using the above system. The method is characterized by the above-described method for selecting a mutant having increased binding affinity for a receptor.
また、本発明は、上記の選抜方法で取得した、受容体に対して結合親和性を増した変異体、又はその変異体をコードする遺伝子の点、上記の変異体を活性本体として含有することを特徴とする殺虫性組成物の点、及び上記の変異体をコードする遺伝子を発現可能に植物体に導入したことを特徴とする害虫抵抗性組換え植物体の点、に特徴を有するものである。 In addition, the present invention includes a mutant having increased binding affinity for a receptor obtained by the above selection method, or a gene encoding the mutant, and the above mutant as an active body. And a pest-resistant recombinant plant characterized by introducing a gene encoding the above-described mutant into a plant so that the gene can be expressed. is there.
本発明において、殺虫性の毒素タンパク質としては、例えば、人畜環境に無害な殺虫性の毒素タンパク質であるBT菌のδ内毒素、そのタンパク質に任意の変異を入れた変異体もしくは誘導体が例示されるが、これらに限定されるものではなく、これらと同等ないし類似の機能性を有するものであればその種類に制限されることなく本発明の対象とされる。それらとしては、例えば、細菌が作る他の殺虫性毒素タンパク質あるいは植物が作る毒素タンパク質等が例示される。本発明では、上記δ内毒素のように、既存の殺虫性の毒素タンパク質であって、昆虫の消化管上等に存在する受容体との結合親和性を増した変異体を選抜することで、結果的に標的の昆虫に対して殺虫活性を増大した変異体の選抜が可能になる殺虫性の毒素タンパク質変異体を使用することが望ましい。また、本発明では、上記受容体として、上記毒素タンパク質の受容体、アミノペプチダーゼNのように、生理的な意味で機能的であることが示される毒素タンパク質結合性分子、受容体候補分子等の適宜の受容体代替物を使用することができる。以下、本明細書では、殺虫性の毒素タンパク質として、BT菌δ内毒素タンパク質及びその変異体を用いた方法を例として説明する。 In the present invention, examples of the insecticidal toxin protein include δ endotoxin of BT which is an insecticidal toxin protein that is harmless to the human environment, and mutants or derivatives obtained by adding any mutation to the protein. However, the present invention is not limited to these, and the present invention is not limited to these types as long as it has the same or similar functionality as those of the present invention. Examples thereof include other insecticidal toxin proteins produced by bacteria or toxin proteins produced by plants. In the present invention, like the above-mentioned δ endotoxin, by selecting a mutant which is an existing insecticidal toxin protein and has increased binding affinity with a receptor present on the digestive tract of insects, etc. It would be desirable to use an insecticidal toxin protein variant that results in the selection of variants that have increased insecticidal activity against the target insect. Further, in the present invention, as the receptor, a toxin protein-binding molecule, a receptor candidate molecule, or the like that is shown to be functional in a physiological sense, such as a receptor for the toxin protein, aminopeptidase N, and the like. Any suitable receptor substitute can be used. Hereinafter, in the present specification, as an insecticidal toxin protein, a method using a BT bacterium δ endotoxin protein and a variant thereof will be described as an example.
本発明では、好適には、例えば、BT菌δ内毒素タンパク質をT7ファージのキャプシドタンパク質上に提示するためのT7ファージ発現ベクターが構築される。この場合、T7ファージ発現ベクターには、市販の製品(Novagen社のT7Select10−3b等)を使用することができる。δ内毒素の遺伝子としては、例えば、Cry1Aa毒素及びCry1Ab毒素等の任意の遺伝子領域を使用し、これを任意のプライマーを用いてPCRで増幅させる。得られた増幅断片を制限酵素で消化した後、同様にして消化したT7ファージ発現ベクターに挿入し、完成した毒素提示ファージ発現ベクターはPakagink Kitでパッケージングしてファージ粒子とし、これを大腸菌等の宿主に感染させて増殖させ、ファージクローンをクローニングして、毒素提示ファージを取得する。 In the present invention, for example, a T7 phage expression vector is preferably constructed for displaying, for example, the BT bacterial δ endotoxin protein on the capsid protein of T7 phage. In this case, commercially available products (such as Novagen T7Select10-3b) can be used as the T7 phage expression vector. As the gene for δ endotoxin, for example, an arbitrary gene region such as Cry1Aa toxin and Cry1Ab toxin is used, and this is amplified by PCR using an arbitrary primer. The obtained amplified fragment was digested with a restriction enzyme and then inserted into a T7 phage expression vector digested in the same manner. The completed toxin-displaying phage expression vector was packaged with Pakagin Kit to obtain phage particles. The host is infected and propagated, and the phage clone is cloned to obtain a toxin-displayed phage.
この場合、宿主としては、好適には、例えば、大腸菌が例示されるが、これに制限されるものではなく、上記δ内毒素の所定の遺伝子領域を発現できるファージクローンをクローニングできるものであれば適宜の宿主を使用することができる。上記方法によるδ内毒素(Cry1Aa毒素、Cry1Ab毒素等100にも及ぶδ内毒素サブクラスの各毒素等)のタンパク質をコードする遺伝子挿入ファージクローンの作製工程により、δ内毒素タンパク質がファージ上に提示されている、また、そのタンパク質が、capside protein 10Bとの融合タンパク質として発現されているδ内毒素提示ファージを取得することができる。 In this case, the host is preferably exemplified by, for example, E. coli, but is not limited thereto, and any host can be used as long as it can clone a phage clone capable of expressing the predetermined gene region of the δ endotoxin. Any suitable host can be used. According to the above-described method, δ endotoxin protein is displayed on the phage by the process of creating a gene-inserted phage clone encoding a protein of δ endotoxin (each of the toxins of δ endotoxin subclass including 100 Cry1Aa toxin, Cry1Ab toxin, etc.). In addition, a δ endotoxin-displaying phage in which the protein is expressed as a fusion protein with capside protein 10B can be obtained.
次に、本発明では、上記システムを利用して、変異体ライブラリーを構築し、それらの変異体の中から受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する。この場合、既存の殺虫性のδ内毒素タンパク質に変異を入れた変異体を用いて、変異体の選抜を繰り返すことにより、結合親和性を増した目的の変異体を取得する。δ内毒素タンパク質に変異を入れる手法は、任意の方法を使用することができ、任意の配列の変異体を利用することができる。また、本発明では、変異体の選抜工程において、受容体を結合させた磁気ビーズを用いて、δ内毒素提示ファージを濃縮する濃縮操作を行うことができる。この濃縮操作を繰り返すことで、濃縮されたδ内毒素提示ファージを取得することができる。 Next, in the present invention, a mutant library is constructed using the above system, and mutants having increased binding affinity for the receptor are selected from these mutants. In this case, the target mutant with increased binding affinity is obtained by repeating selection of the mutant using a mutant in which an existing insecticidal δ endotoxin protein is mutated. Arbitrary methods can be used as a method for introducing mutation into the δ endotoxin protein, and a mutant having an arbitrary sequence can be used. In the present invention, in the mutant selection step, a concentration operation for concentrating the δ endotoxin-displaying phage can be performed using magnetic beads to which the receptor is bound. By repeating this concentration operation, a concentrated δ endotoxin-displaying phage can be obtained.
次に、上記δ内毒素遺伝子挿入ファージが、δ内毒素の受容体に結合する本来の受容体結合能力を持っているかどうか調べたところ、上記δ内毒素提示ファージは、受容体に対する結合親和性を有していること、また、δ内毒素及び受容体の種類によって、その結合親和性に差があることが明らかとなった。すなわち、本発明では、様々のδ内毒素及び受容体の種類を任意に組み合わせることで、例えば、受容体に対して結合性を持たないファージあるいはδ内毒素を発現していても結合性が低いファージから、δ内毒素を発現していて、受容体に対して高い結合親和性を持つファージを選抜することができ、それにより、δ内毒素提示ファージの選抜システムを確立できることができる。 Next, whether or not the δ endotoxin gene-inserted phage has the original receptor-binding ability of binding to the δ endotoxin receptor was determined. The δ endotoxin-displayed phage was found to have binding affinity for the receptor. It was also revealed that the binding affinity differs depending on the type of δ endotoxin and receptor. That is, in the present invention, by combining various δ endotoxins and receptor types arbitrarily, for example, even if a phage that does not bind to a receptor or a δ endotoxin is expressed, the binding is low. Phage expressing a δ endotoxin and having a high binding affinity for a receptor can be selected from the phage, thereby establishing a selection system for a δ endotoxin-displaying phage.
また、本発明では、受容体を結合させた担体を用いることにより、δ内毒素提示ファージとwild−typeファージとの間の結合性の差が大きくなることから、それらの結合親和性の差を利用して結合親和性の高いファージを高効率に選抜できる新しいファージ選抜系を構築することが可能である。本発明では、上記担体として、例えば、プレートやビーズが利用され、それらとして、好適には、Corning社製、Coster 9018 Micro−well PlateやPromega社製Magne GSTTM Glutathione Particleが例示される。 In the present invention, the difference in the binding affinity between the δ endotoxin-displaying phage and the wild-type phage is increased by using the carrier bound to the receptor. It is possible to construct a new phage selection system that can efficiently select phages with high binding affinity. In the present invention, for example, a plate or a bead is used as the carrier, and examples thereof include Corning, Coster 9018 Micro-well Plate, and Promega's Magne GST ™ Glutathione Particle.
本発明では、上述のδ内毒素提示ファージを用いて、様々の変異を導入したδ内毒素タンパク質変異体のライブラリーを構築し、それらの中から受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜することができる。その場合、上述のように、磁気ビーズ法による濃縮操作を行うことが可能であり、濃縮操作を連続的に実施することにより、例えば、特定のδ内毒素提示ファージを約200〜130,000倍濃縮することが可能である。このように、本発明では、δ内毒素提示ファージによる変異体ライブラリーから、上記濃縮操作を繰り返すことで、受容体に対して結合親和性の高い所望のクローンを効率良く濃縮することが可能である。 In the present invention, a library of δ endotoxin protein variants into which various mutations have been introduced is constructed using the above-mentioned δ endotoxin-displaying phage, and among these, mutations that have increased binding affinity for the receptor. The body can be selected. In that case, as described above, it is possible to perform a concentration operation by the magnetic bead method. By continuously performing the concentration operation, for example, a specific δ endotoxin-displayed phage is about 200 to 130,000 times larger. It is possible to concentrate. As described above, in the present invention, it is possible to efficiently concentrate a desired clone having a high binding affinity for the receptor by repeating the above enrichment operation from a mutant library using δ endotoxin-displaying phages. is there.
次に、本発明では、上記δ内毒素提示ファージクローンから常法により所望のδ内毒素タンパク質変異体を回収し、該変異体のアミノ酸配列に基づいて設計した特定の変異体をコードする遺伝子を用いて、適宜の遺伝子組換え手法により、変異体を大量に産生することが可能である。得られた受容体に対して高い結合親和性を持った変異体は、それを殺虫性組成物の活性本体として利用することが可能であり、また、上記変異体をコードする遺伝子を適宜の手法により発現可能に植物体に導入することにより、害虫抵抗性植物体を作出することが可能である。本発明においては、上記手法により選抜した、受容体に対して結合親和性を増した様々の変異体及びその遺伝子を用いて、上述の手法に準じて所望の殺虫剤、及び害虫抵抗性作物を、任意に設計し、作製することができる。 Next, in the present invention, a desired δ endotoxin protein mutant is recovered from the δ endotoxin-displaying phage clone by a conventional method, and a gene encoding a specific mutant designed based on the amino acid sequence of the mutant is obtained. It can be used to produce large quantities of mutants by appropriate genetic recombination techniques. The obtained mutant having high binding affinity for the receptor can be used as the active body of the insecticidal composition, and the gene encoding the mutant can be appropriately treated. It is possible to produce a pest-resistant plant by introducing it into the plant so as to allow expression. In the present invention, a desired insecticide and pest-resistant crop are selected according to the above-described method using various mutants having increased binding affinity for the receptor and genes thereof selected by the above-described method. , Can be arbitrarily designed and manufactured.
δ内毒素は、昆虫に摂食されると、中腸のアルカリ条件によって可溶化され、中腸内のプロテアーゼによりプロセッシングを受け、標的昆虫に対して殺虫活性を持つ活性型トキシンになる。この活性型トキシンは、昆虫の中腸細胞膜上に存在する受容体と結合し、膜上で構造変化を起こし、ポアを形成することにより浸透圧バランスが崩れ、上皮細胞の溶解や膨張が起こり、細胞が破裂し、それにより、標的昆虫は、腸における栄養分の吸収機能が損なわれ。死に至る。本発明は、そのようなδ内毒素の変異体を種々設計、作製し、それらの変異体の中から、受容体に対して結合親和性を増した特定の変異体を選抜するための新しい選抜系を提供するものとして有用であり、また、そのような変異体を活性本体とする殺虫剤、及びそのような変異体をコードする遺伝子を発現可能に作物体に導入した害虫抵抗性作物を提供するものとして有用である。 When ingested by insects, δ endotoxin is solubilized by alkaline conditions in the midgut, processed by proteases in the midgut, and becomes an active toxin that has insecticidal activity against the target insect. This active toxin binds to a receptor present on the midgut cell membrane of insects, causes a structural change on the membrane, and by forming pores, the osmotic pressure balance is disrupted, causing lysis and swelling of epithelial cells, The cell ruptures, thereby impairing the target insect's ability to absorb nutrients in the gut. To death. The present invention has designed and produced various mutants of such δ endotoxin, and a new selection for selecting a specific mutant having an increased binding affinity for a receptor from these mutants. It is useful for providing a system, and provides an insecticide having such a mutant as an active body, and a pest-resistant crop in which a gene encoding such a mutant is introduced into a crop body. Useful as something to do.
以上のように、本発明について、BT菌のδ内毒素タンパク質を例に具体的に説明したが、本発明は、上記δ内毒素タンパク質の場合に制限されるものではなく、δ内毒素タンパク質の任意の変異体、その誘導体、更には、これらと同等ないし類似の機能及び作用機作を有するあらゆる種類の毒素タンパク質、その変異体及び誘導体の場合にも、同様に適用することができる。本発明では、上記毒素提示ファージの構築方法、それを利用した変異体ライブラリーの構築方法、上記変異体の選抜システムを利用することで、あらゆる種類の殺虫性の毒素タンパク質及び受容体に適用可能な変異体の選抜系を確立することが可能であり、それにより、それらに対応した所望の標的昆虫に適用可能な殺虫剤、及び害虫抵抗性を付与した食用作物等のあらゆる種類の植物体を提供することを実現することができる。 As described above, the present invention has been specifically explained by taking the δ endotoxin protein of BT bacteria as an example, but the present invention is not limited to the case of the above-mentioned δ endotoxin protein. The present invention can be similarly applied to any mutants, derivatives thereof, and all kinds of toxin proteins, mutants and derivatives thereof having functions and action mechanisms equivalent or similar to these. In the present invention, the present invention can be applied to all kinds of insecticidal toxin proteins and receptors by using the method for constructing the toxin-displaying phage, the method for constructing the mutant library using the phage, and the selection system for the mutant. A variety of plants, such as pesticides applicable to the desired target insects corresponding to them, and food crops that have imparted pest resistance can be established. It can be realized.
本発明により、次のような効果が奏される。
(1)殺虫性の毒素タンパク質の変異体をファージ上に発現させた毒素提示ファージを利用した変異体ライブラリーを構築し、受容体に対して選抜することで、その受容体に対してより良く結合する変異体を選抜することが可能である。
(2)このような進化分子工学的手法を利用することにより、天然に存在する遺伝子やその発現産物であるタンパク質をただ利用することから脱却し、目的の性質を獲得したタンパク質を自ら育て上げることで所望の変異体を取得することが可能である。
(3)同様の原理で、例えば、標的昆虫から調製した受容体分子であるcadherin−like proteinと、その昆虫に弱い活性を持つδ内毒素の遺伝子から準備した変異体δ内毒素ライブラリーを構築することが可能であり、それを利用して、選抜法であるパニング法やビーズ法により、その昆虫のcadherin−like proteinに対して結合親和性を増したδ内毒素を生み出すことが可能である。
(4)また、標的昆虫に強い殺虫活性を持つδ内毒素の遺伝子から準備した変異体δ内毒素ライブラリーを利用して、上記選抜を繰り返すことにより、その昆虫のcadherin−like proteinに対して更に高い結合親和性を持つδ内毒素を取得することが可能である。
(5)薬理学的に言えば、受容体に結合親和性を増した変異物質は、出発物質よりも低濃度で作用することになり、結果として活性が増したことになる。すなわち、本発明の方法を用いることで、進化分子工学的に、標的の昆虫に対してより効くδ内毒素を作製することが可能になる。更に、上記のようなδ内毒素ライブラリーとcadherin−like protein等を用いて受容体に結合親和性を増した変異体を選抜することにより、これまで有効な天然のδ内毒素がまったく知られていなかった昆虫に対して活性をもつδ内毒素を生み出すことも可能である。
(6)そのようにして作製したδ内毒素のバラエティーは、容易に天然に存在し、人類が現実的に発見できる数をはるかに超越したものになり得る。しかも、それらは、天然のδ内毒素と同様のフォールディングを持つタンパク質であり、BT菌が産生する多くの天然の変異体δ内毒素と化学的には本質的な違いがないものと考えられる。
(7)本発明により、人畜や地球環境に対しては天然のδ内毒素と全く同様に安全なタンパク質を進化分子工学で創出し、それを利用した新規殺虫剤、及び害虫抵抗性作物を提供できる。
(8)また、今後明らかにされる可能性のある第2、第3の受容体をcadherin−like proteinの代替物として使うことにより、それらを介して昆虫を殺すδ内毒素を生み出すことも可能である。
The following effects are exhibited by the present invention.
(1) By constructing a mutant library using a toxin-displaying phage in which a mutant of an insecticidal toxin protein is expressed on a phage and selecting it against the receptor, the receptor is better It is possible to select mutants that bind.
(2) By using such evolutionary molecular engineering techniques, we can break away from simply using naturally occurring genes and their expression products, and nurture proteins that have acquired the desired properties by themselves. It is possible to obtain a desired mutant.
(3) Based on the same principle, for example, a delta endotoxin library prepared from a cadherin-like protein that is a receptor molecule prepared from a target insect and a δ endotoxin gene having a weak activity in the insect is constructed. It is possible to produce δ endotoxin with increased binding affinity for the insect cadherin-like protein by using the panning method or bead method, which is a selection method. .
(4) Further, by using the mutant δ endotoxin library prepared from the gene of δ endotoxin having a strong insecticidal activity against the target insect, the above selection is repeated, so that the cadherin-like protein of the insect is protected. Furthermore, it is possible to obtain δ endotoxin having a high binding affinity.
(5) Speaking pharmacologically, a mutant substance having increased binding affinity for the receptor will act at a lower concentration than the starting substance, resulting in increased activity. That is, by using the method of the present invention, it becomes possible to produce a δ endotoxin that is more effective against target insects in terms of evolutionary molecular engineering. Furthermore, by using the above-mentioned δ endotoxin library and cadherin-like protein, etc., to select mutants having increased binding affinity to the receptor, natural δ endotoxins effective so far are completely known. It is also possible to produce δ endotoxins that are active against insects that were not.
(6) The variety of δ endotoxins so produced can be easily found in nature and far beyond the number that humans can realistically find. Moreover, they are proteins having the same folding as that of natural δ endotoxin, and it is considered that they are not chemically different from many natural mutant δ endotoxins produced by BT bacteria.
(7) According to the present invention, a safe protein for human animals and the global environment is created by evolutionary molecular engineering just like natural δ endotoxin, and a novel insecticide and pest-resistant crop using the same are provided. it can.
(8) It is also possible to generate δ endotoxin that kills insects through the use of the second and third receptors that may be revealed in the future as substitutes for cadherin-like protein. It is.
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
(1)Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージ発現ベクターの構築
2種類のδ内毒素(Cry1Aa毒素及びCry1Ab毒素)について、T7ファージのキャプシドタンパク質上に提示するためのベクターを構築した。Cry1Aa及びCry1Ab発現ファージベクターの構築法の概要を図1に示す。T7ファージ発現ベクターには、Novagen社のT7Select10−3bを用いた。まず、Cry1Aa毒素及びCry1Ab毒素のドメイン1から3を含む遺伝子領域(29〜618位のアミノ酸)をPCRで増幅した。
(1) Construction of Cry1Aa Toxin-Displaying Phage and Cry1Ab Toxin-Displaying Phage Expression Vector Two types of δ endotoxins (Cry1Aa toxin and Cry1Ab toxin) were constructed to display on the capsid protein of T7 phage. The outline of the construction method of Cry1Aa and Cry1Ab expression phage vectors is shown in FIG. Novagen T7Select10-3b was used as the T7 phage expression vector. First, a gene region (amino acids at positions 29 to 618) containing domains 1 to 3 of Cry1Aa toxin and Cry1Ab toxin was amplified by PCR.
プライマーには、制限酵素切断部位を導入したact−As−s−Bam(5’−TGGGGATCCAATAGAAACTGGTTACACCCCAAT−3’)とact−Aa−as−Not(5’−TCATTCACCGCCCGCCGGCGTCTTTCTAAATCATATTCTGCCTCAA−3’)を用いた。得られた増幅断片をBamHIもしくはNotIで消化した後、それらをBamHI及びNotIで消化したT7Select10−3bベクターに挿入した。完成したCry1A毒素発現ファージベクターは、T7Select Packaging Kitでパッケージングしてファージ粒子とし、大腸菌に感染させて増殖させ、ファージクローンをクローニングした。 Act-As-s-Bam (5'-TGGGGATCCAATAGAAACTGGTTACCACCCCAAT-3 ') and act-Aa-as-Not (5'-TCATTCACCGCCCGCCGCGGCTCTTTCTATCATCTCATCTCTCATCTCT CTCTACTCTGCTCT) which introduced a restriction enzyme cleavage site were used. The obtained amplified fragments were digested with BamHI or NotI and then inserted into T7Select10-3b vector digested with BamHI and NotI. The completed Cry1A toxin-expressing phage vector was packaged with a T7 Select Packaging Kit to form phage particles, propagated by infecting E. coli, and a phage clone was cloned.
(2)δ内毒素のT7ファージ上発現の確認
得られたCry1Aa毒素及びCry1Ab毒素遺伝子挿入ファージクローンが、本当にそれぞれの毒素タンパク質をファージ上に提示していることを確かめることを目的に、以下の2つの実験を実施した。
(2) Confirmation of δ Endotoxin Expression on T7 Phage For the purpose of confirming that the obtained Cry1Aa toxin and Cry1Ab toxin gene-inserted phage clones are actually displaying the respective toxin proteins on the phage, Two experiments were performed.
まず、それぞれのファージクローンを大腸菌と混合した後、プレートに蒔きこみ、多数のプラークを作らせ、そこにニトロセルロース膜にのせてファージ粒子を転写した。膜を仔牛血清アルブミン(BSA)でブロッキングした後、1次抗体としてCry1Aa毒素特異的マウスモノクローナル抗体(2F9)もしくは抗Cry1Aa毒素マウス血清と、また、2次血清としては、FITC標識抗マウスIgG抗体と反応させ、ECL検出試薬でファージ上に各毒素が発現しているかを検討した。その結果を図2のA〜Fに示す。 First, each phage clone was mixed with Escherichia coli and then spread on a plate to make a large number of plaques, which were placed on a nitrocellulose membrane to transfer phage particles. After blocking the membrane with calf serum albumin (BSA), Cry1Aa toxin-specific mouse monoclonal antibody (2F9) or anti-Cry1Aa toxin mouse serum as the primary antibody, and FITC-labeled anti-mouse IgG antibody as the secondary serum It was made to react and it was investigated whether each toxin was expressing on the phage with the ECL detection reagent. The results are shown in FIGS.
その結果、モノクローナル抗体2F9に対しては、何も発現していないT7ファージ(wild type ファージ)とCry1Ab毒素遺伝子挿入ファージは全く反応しなかったが(図2B及びC)、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージは、強いシグナルが得られた(図2A)。 As a result, for the monoclonal antibody 2F9, T7 phage (wild type phage) that did not express anything and Cry1Ab toxin gene insertion phage did not react at all (FIGS. 2B and C), but Cry1Aa toxin gene insertion phage did not react. A strong signal was obtained (FIG. 2A).
一方、抗Cry1Aa毒素マウス血清に対しては、wild typeファージは全く反応しなかったが(図2F)、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージは、強く反応した(図2D)。また、Cry1Ab毒素遺伝子挿入ファージでは、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージの場合より若干弱いシグナルが得られた(図2E)。 On the other hand, the wild type phage did not react at all against the anti-Cry1Aa toxin mouse serum (FIG. 2F), whereas the Cry1Aa toxin gene insertion phage reacted strongly (FIG. 2D). In addition, a slightly weaker signal was obtained with the Cry1Ab toxin gene insertion phage than with the Cry1Aa toxin gene insertion phage (FIG. 2E).
1次抗体として用いた抗Cry1Aa毒素マウス血清は、Cry1Aa毒素に対して作製したものである。一方、Cry1Ab毒素は、Cry1Aa毒素と60アミノ酸残基が異なっている。したがって、Cry1Ab毒素に対して、この1次抗体は、Cry1Aa毒素よりも若干弱く反応したものと考えられた。 Anti-Cry1Aa toxin mouse serum used as the primary antibody was prepared against Cry1Aa toxin. On the other hand, Cry1Ab toxin differs from Cry1Aa toxin by 60 amino acid residues. Therefore, it was considered that this primary antibody reacted with Cry1Ab toxin slightly weaker than Cry1Aa toxin.
次に、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージとCry1Ab毒素遺伝子挿入ファージを大量に準備し、それぞれをSDS−PAGEのサンプルバッファーに溶解して、SDS−PAGEを行い、得られたタンパク質バンドをニトロセルロース膜に転写して、抗Cry1Aa毒素血清等を用いて前記の実験と同様の操作を行い、ウエスタンブロッティングを行った。その結果を図2Gに示す。 Next, prepare a large number of Cry1Aa toxin gene insertion phage and Cry1Ab toxin gene insertion phage, dissolve each in SDS-PAGE sample buffer, perform SDS-PAGE, and transfer the obtained protein band to nitrocellulose membrane Then, using the anti-Cry1Aa toxin serum or the like, the same operation as the above experiment was performed, and Western blotting was performed. The result is shown in FIG. 2G.
その結果、wild typeファージからは何のバンドも見られなかったが、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージとCry1Ab毒素遺伝子挿入ファージからは、約105 kDaのバンドが観察された(図2G)。それぞれのδ内毒素は、T7ファージのcapside proteinである10BのC末端に結合し形で発現するので、理論上は103 kDaのタンパク質になっているはずであるが、得られたバンドは、これにほぼ一致する大きさを持っており、T7ファージ上に提示されている融合タンパク質であると考えられた。 As a result, no band was observed from the wild type phage, but a band of about 105 kDa was observed from the Cry1Aa toxin gene inserted phage and the Cry1Ab toxin gene inserted phage (FIG. 2G). Each δ endotoxin is expressed in a form bound to the C-terminus of 10B, which is a capside protein of T7 phage, so it should theoretically be a protein of 103 kDa. It was considered to be a fusion protein displayed on the T7 phage.
以上の二つの実験結果から、Cry1Aa毒素遺伝子挿入ファージとCry1Ab毒素遺伝子挿入ファージでは、それぞれの毒素タンパク質が、capside protein である10Bとの融合タンパク質として発現していることが示された。 From the above two experimental results, it was shown that, in the Cry1Aa toxin gene insertion phage and the Cry1Ab toxin gene insertion phage, each toxin protein is expressed as a fusion protein with 10B which is a capside protein.
(3)δ内毒素提示ファージの受容体への結合能力の確認
δ内毒素提示ファージが毒素の受容体に結合する能力を持っているか、換言すると、このようにして提示されたδ内毒素が本来の受容体結合能力を持っているか否かを確認する目的で、カイコ中腸における受容体の一つであるcadherin−like protein(BtR175)を結合対象として用いて実験を行った。この実験では、Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージの受容体分子BtR175への結合性を調べるために、ファージを、BtR175を結合させた、あるいはさせていない対照区のプレートもしくは磁気ビーズと混合し、撹拌した後、それらをPBSTで5回洗浄した。次に、磁気ビーズに結合しているファージを、1%SDS PBSTで溶出し、大腸菌に感染させplaque forming unitを算出した。
(3) Confirmation of binding ability of δ endotoxin-displaying phage to the receptor Whether δ endotoxin-displaying phage has the ability to bind to the receptor of the toxin, in other words, the δ endotoxin thus displayed For the purpose of confirming whether or not it has the original receptor binding ability, an experiment was conducted using cadherin-like protein (BtR175), which is one of the receptors in the silkworm midgut, as a binding target. In this experiment, to examine the binding of Cry1Aa toxin-displayed phage and Cry1Ab toxin-displayed phage to the receptor molecule BtR175, the phage was mixed with a control plate or magnetic beads with or without BtR175 binding. After stirring, they were washed 5 times with PBST. Next, the phages bound to the magnetic beads were eluted with 1% SDS PBST, infected with E. coli, and the plaque forming unit was calculated.
すなわち、まず、バイオパニングによってCry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージのBtR175に対する結合能力をwild−typeファージと比較した。すなわち、ELISAプレートにBtR175をコーティングしたものと、しないものを用意し、ファージを添加して震盪し、洗浄後に、プレートに結合しているファージの数を測定した。 That is, first, the binding ability of Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage to BtR175 was compared with wild-type phage by biopanning. That is, an ELISA plate coated with BtR175 and a non-coated one were prepared, and phages were added and shaken. After washing, the number of phages bound to the plate was measured.
Cry1Aa毒素提示ファージの場合は、BtR175をコーティングプレートでは添加した2.8×1010個のファージのうち、1.4×107個がプレートに結合した(図3A)。また、「バイオパニング後のファージ数/バイオパニング前のファージ数」をbinding index(BI)と定義して計算すると、4.9×10−4であった。 In the case of Cry1Aa toxin-displaying phage, 1.4 × 10 7 out of 2.8 × 10 10 phages to which BtR175 was added in the coating plate bound to the plate (FIG. 3A). In addition, when “the number of phages after biopanning / the number of phages before biopanning” was defined as a binding index (BI), it was 4.9 × 10 −4 .
一方、コーティングしていないプレートでは、添加した2.8×1010個のファージのうち、1.7×105個がプレートに結合していた(BI=6.1×10−6)。Cry1Aa毒素提示ファージのBtR175コーティングプレートに対する結合親和性(binding index)はコーティングしていないプレートに対する結合親和性の約80倍であった。Cry1Ab毒素提示ファージでは、BtR175コーティングプレートでは添加した4.3×109個のファージのうち、6.5×105個がプレートに結合していた(BI=1.5×10−4)(図3A)。 On the other hand, in the uncoated plate, 1.7 × 10 5 out of the added 2.8 × 10 10 phages were bound to the plate (BI = 6.1 × 10 −6 ). The binding index of the Cry1Aa toxin-displaying phage to the BtR175 coated plate was about 80 times the binding affinity to the uncoated plate. In the Cry1Ab toxin-displaying phage, 6.5 × 10 5 out of 4.3 × 10 9 phages added to the BtR175 coated plate were bound to the plate (BI = 1.5 × 10 −4 ) ( FIG. 3A).
また、コーティングしていないプレートでは、添加した4.3×109個のファージのうち、1.3×104個がプレートに結合していた(BI=3.2×10−6)。BtR175コーティングプレートへのCry1Ab毒素提示ファージの結合親和性はコーティングしていないプレートへの結合親和性の約47倍であった。wild−type ファージでは、7.1×109個のファージのうち、1.4 ×105個がBtR175コーティングプレートに結合した(BI=2.0×10−5)(図3A)。 In the uncoated plate, 1.3 × 10 4 of the added 4.3 × 10 9 phages were bound to the plate (BI = 3.2 × 10 −6 ). The binding affinity of the Cry1Ab toxin-displaying phage to the BtR175 coated plate was about 47 times that of the uncoated plate. In the wild-type phage, 1.4 × 10 5 out of 7.1 × 10 9 phages bound to the BtR175 coated plate (BI = 2.0 × 10 −5 ) (FIG. 3A).
また、コーティングしていないプレートでは、添加した7.1×109個のファージのうち、4.8×104個がプレートに結合していた(BI=6.8×10−6)。Wild−typeファージの場合には、BtR175コーティングプレートとコーティングしていないプレートとの間で結合親和性にほとんど差が見られなかった。Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージのBtR175に対する結合親和性(BI)は、wild−typeファージに対してそれぞれ約25倍と8倍であった。 In addition, in the uncoated plate, 4.8 × 10 4 out of the added 7.1 × 10 9 phages were bound to the plate (BI = 6.8 × 10 −6 ). In the case of Wild-type phage, there was little difference in binding affinity between BtR175 coated and uncoated plates. The binding affinity (BI) of Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage to BtR175 was about 25 times and 8 times that of wild-type phage, respectively.
次に、磁気ビーズを用いて、Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージの結合能力をwild−typeファージと比較した。すなわち、磁気ビーズにBtR175をコーティングしたものと、しないものを用意し、ファージを添加し、撹拌し、洗浄後に、磁気ビーズに結合しているファージの数を測定した。BtR175コーティングビーズでは、Cry1Aa毒素提示ファージは、添加した2.2×1010個のファージのうち、4.1×108個が磁気ビーズに結合していた(BI=1.9×10−2)(図3B)。 Next, the binding ability of Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage was compared with wild-type phage using magnetic beads. That is, magnetic beads coated with BtR175 and those not coated were prepared, phages were added, stirred, and washed, and the number of phages bound to the magnetic beads was measured. In BtR175 coated beads, 4.1 × 10 8 of Cry1Aa toxin-displayed phage were bound to magnetic beads out of the added 2.2 × 10 10 phages (BI = 1.9 × 10 −2). (FIG. 3B).
一方、コーティングしてないビーズでは、添加した2.2×1010個のファージのうち、4.6×106個が磁気ビーズに結合していた(BI=2.1×10−4)(図3B)。BtR175コーティングビーズへのCry1Aa毒素提示ファージの結合親和性(binding index)は、コーティングしてないビーズへの結合親和性の約90倍であった。BtR175コーティングビーズでは、Cry1Ab毒素提示ファージは添加した1.1×1010個のうち、6.5×107個が磁気ビーズに結合していた(BI=5.9×10−3)(図3B)。 On the other hand, in the uncoated beads, 4.6 × 10 6 out of the added 2.2 × 10 10 phages were bound to the magnetic beads (BI = 2.1 × 10 −4 ) ( FIG. 3B). The binding index of Cry1Aa toxin-displaying phage to BtR175 coated beads was about 90 times that of uncoated beads. In the BtR175 coated beads, out of 1.1 × 10 10 Cry1Ab toxin-displaying phages added, 6.5 × 10 7 were bound to the magnetic beads (BI = 5.9 × 10 −3 ) (FIG. 3B).
また、コーティングしてないビーズでは、添加した2.2×1010個のファージのうち、1.5×107個が磁気ビーズに結合していた(BI=6.8×10−4)。BtR175コーティングビーズへのCry1Ab毒素提示ファージの結合親和性(binding index)は、コーティングしてないビーズへの結合親和性の約9倍であった。wild−typeファージの場合は、BtR175コーティングビーズでは添加した7.5×109個のファージのうち、1.3×106個が磁気ビーズに結合していた(BI=1.7×10−4)(図3B)。 In the uncoated beads, 1.5 × 10 7 out of the added 2.2 × 10 10 phages were bound to the magnetic beads (BI = 6.8 × 10 −4 ). The binding index of Cry1Ab toxin-displaying phage to BtR175 coated beads was about 9 times the binding affinity to uncoated beads. In the case of the wild-type phage, 1.3 × 10 6 of the 7.5 × 10 9 phages added to the BtR175 coated beads were bound to the magnetic beads (BI = 1.7 × 10 −). 4 ) (FIG. 3B).
また、コーティングしてないビーズでは、添加した7.5×109個のファージのうち、4.5×106個が磁気ビーズに結合していた(BI=6×10−4)。wild−typeファージの場合には、BtR175コーティングビーズとコーティングしてないビーズとの間で結合数に差がほとんど見られなかった。Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージのBtR175に対する結合親和性(binding index)は、Wild−typeファージに対してそれぞれ約112倍と35倍であった。 In addition, in the uncoated beads, 4.5 × 10 6 out of the added 7.5 × 10 9 phages were bound to the magnetic beads (BI = 6 × 10 −4 ). In the case of the wild-type phage, there was little difference in the number of bindings between the BtR175 coated beads and the uncoated beads. The binding index of Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage to BtR175 was about 112 times and 35 times that of Wild-type phage, respectively.
以上の結果から、Cry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージは、BtR175に対して結合性を持っていると考えられた。また、Cry1Aa毒素提示ファージは、Cry1Ab毒素提示ファージよりもBtR175に対して結合親和性が高いことが明らかになった。更にまた、このようなシステムを利用して、BtR175に対して結合性を持たないファージあるいはCry1A毒素を発現していても結合性が低いファージから、Cry1A毒素を発現しており、BtR175に対して高い結合性を持つファージを選抜できることが示唆された。同様に、特に磁気ビーズでは、Cry1Ab毒素提示ファージもしくはCry1Ab毒素提示ファージとwild−typeファージとの間の結合性の差が大きく、結合親和性の差を利用した選抜系としては優れていることが明らかになった。 From the above results, it was considered that the Cry1Aa toxin-displaying phage and the Cry1Ab toxin-displaying phage have binding properties to BtR175. It was also revealed that Cry1Aa toxin-displaying phage has a higher binding affinity for BtR175 than Cry1Ab toxin-displaying phage. Furthermore, using such a system, Cry1A toxin is expressed from a phage that does not bind to BtR175 or from a phage that has low binding ability even if Cry1A toxin is expressed. It was suggested that phages with high binding ability can be selected. Similarly, especially in magnetic beads, the difference in binding between Cry1Ab toxin-displaying phage or Cry1Ab toxin-displaying phage and wild-type phage is large, and it is excellent as a selection system using the difference in binding affinity. It was revealed.
(4)磁気ビーズ法のδ内毒素提示ファージスクリーニング系としての評価
磁気ビーズ法は、ファージディスプレイした変異導入ScFV(single chain fragment variable derived from the antibody:一本鎖抗体)のライブラリーから結合親和性の高いクローンを選抜する上で最も強力な方法の一つである。そこで、磁気ビーズ法がファージディスプレイ法を利用したCry1A 毒素のBtR1751に対する結合親和性向上を図る進化分子工学にも応用できるか否かを検討した。
(4) Evaluation of magnetic bead method as a δ endotoxin-displaying phage screening system The magnetic bead method is based on a phage-displayed mutagenesis ScFV (single chain fragment variable from the antibody: single chain antibody) binding affinity. It is one of the most powerful methods for selecting high clones. Therefore, it was examined whether the magnetic bead method can be applied to evolutionary molecular engineering for improving the binding affinity of Cry1A toxin for BtR1751 using the phage display method.
Cry1Aa毒素提示ファージあるいはCry1Ab毒素提示ファージの比率が10%、1%、及び0.1%の比率になるように、Wild−typeファージと混合し、また、Cry1Aa毒素提示ファージの比率が2.5%及び0.75%になるように、Cry1Ab毒素提示ファージと混合した、合計109個のファージ液を調製した。そのファージ液に、BtR175を結合させた磁気ビーズを混合、撹拌した後、それらをPBSTで5回洗浄した。 It is mixed with Wild-type phage so that the ratio of Cry1Aa toxin-displaying phage or Cry1Ab toxin-displaying phage is 10%, 1%, and 0.1%, and the ratio of Cry1Aa toxin-displaying phage is 2.5. A total of 10 9 phage solutions mixed with Cry1Ab toxin-displaying phages were prepared so that the concentration was 0.75% and 0.75%. The phage solution was mixed with magnetic beads to which BtR175 was bound, stirred, and then washed 5 times with PBST.
次に、磁気ビーズに結合しているファージを1%SDS PBSTで溶出し、磁気ビーズ濃縮前後のファージ混合液を大腸菌に感染させ、プラークを作らせた。プラークをニトロセルロース膜に写し取り、BSAでブロッキングした後、Cry1Aa毒素特異的モノクローナル抗体2F9でCry1Aa毒素提示ファージを、また、抗Cry1Aa毒素血清にてCry1Ab毒素提示ファージを検出し、Cry1Aa毒素提示ファージ及びCry1Ab毒素提示ファージの比率を算出した。実験は2連で行った。 Next, the phages bound to the magnetic beads were eluted with 1% SDS PBST, and the phage mixture before and after the magnetic beads concentration was infected with E. coli to make plaques. The plaque was copied onto a nitrocellulose membrane, blocked with BSA, Cry1Aa toxin-displaying phage was detected with Cry1Aa toxin-specific monoclonal antibody 2F9, and Cry1Ab toxin-displaying phage was detected with anti-Cry1Aa toxin serum. The ratio of Cry1Ab toxin-displaying phage was calculated. The experiment was performed in duplicate.
すなわち、合計109個のファージ中に、Cry1Aa毒素提示ファージがwild−typeファージに対して10%、1%あるいは0.1%になるように混合し、BtR175コーティングビーズと一緒に撹拌した後、磁気ビーズに結合したファージを回収し、大腸菌プレートに作らせたプラークに対してCry1Aa毒素特異的モノクロー抗体を用いて、蒸気(2)の要領で、Cry1Aa毒素提示ファージを抗血清で検出することにより、全てのプラーク中のCry1Aa毒素提示ファージの比率を算出した。 That is, in a total of 10 9 phages, after Cry1Aa toxin display phage is 10% relative to wild-type phages were mixed at a 1% or 0.1%, was stirred with BtR175 coated beads, By collecting phage bound to magnetic beads and detecting Cry1Aa toxin-displayed phage with antiserum using Cry1Aa toxin-specific monoclonal antibody against plaques made on E. coli plates in the manner of vapor (2) The ratio of Cry1Aa toxin-displaying phages in all plaques was calculated.
その結果、磁気ビーズによる濃縮操作によって、操作前には10%だったものが平均65%に、1%だったものが平均42%に、また0.1%だったものが平均7.4%になり、Cry1Aa毒素提示ファージはそれぞれ6.5倍、42倍、及び74倍濃縮された(図4A)。また、合計109個のファージ中にCry1Ab毒素提示ファージがWild−typeファージに対して、10%、1%あるいは0.1%なるように混合した場合には、磁気ビーズによる濃縮操作によりCry1Ab毒素提示ファージの比率がそれぞれ平均69%、23%、及び3.5%になり、Cry1Ab毒素提示ファージは、それぞれ6.9倍、23倍及び35倍濃縮された(図4B)。 As a result, according to the concentration operation using magnetic beads, the average of what was 10% before the operation was 65%, the average of 1% was 42%, and the average of 0.1% was 7.4%. The Cry1Aa toxin-displaying phages were concentrated 6.5 times, 42 times, and 74 times (FIG. 4A). In addition, when Cry1Ab toxin-displayed phages are mixed to 10%, 1%, or 0.1% with respect to Wild-type phages in a total of 10 9 phages, Cry1Ab toxin is obtained by concentration using magnetic beads. The ratio of display phages averaged 69%, 23%, and 3.5%, respectively, and Cry1Ab toxin-displayed phages were concentrated 6.9 times, 23 times, and 35 times, respectively (FIG. 4B).
次に、Cry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージのように、結合親和性の差が小さい2種類のファージの混合物の中から、親和性のより高いファージを磁気ビーズ法によって濃縮できるか否かを検討した。Cry1Aa毒素提示ファージをCry1Ab毒素提示ファージに対して2.5%あるいは0.75%になるように混合し、合計109個のファージに対して、BtR175コーティングビーズで濃縮操作を行い、Cry1Aa毒素特異的モノクローナル抗体を用いて、濃縮後のCry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージの比率を算出した。 Next, whether or not the higher affinity phages can be concentrated by the magnetic bead method from a mixture of two types of phages with small differences in binding affinity, such as Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage. investigated. The Cry1Aa toxin displaying phage were mixed at 2.5% or 0.75% against Cry1Ab toxin display phage, relative to total of 10 9 phages, subjected to the concentration operation in BtR175 coated beads, Cry1Aa toxin specificity The ratio of Cry1Aa toxin-displayed phage and Cry1Ab toxin-displayed phage after concentration was calculated using a specific monoclonal antibody.
その結果、Cry1Aa毒素提示ファージの割合は、それぞれ平均17.8%及び6.8%となり、結合親和性のより高いCry1Aa毒素提示ファージが7.1倍及び9.0倍濃縮された(図4C)。以上のことから、磁気ビーズによる濃縮操作法はBtR1751に対してより高い結合親和性を持つファージの選抜に使えること、すなわちCry1A毒素の結合親和性の向上(affinity maturation)にも応用できることが明らかになった。 As a result, the ratios of Cry1Aa toxin-displaying phages averaged 17.8% and 6.8%, respectively, and Cry1Aa toxin-displaying phages with higher binding affinity were concentrated 7.1 times and 9.0 times (FIG. 4C). ). From the above, it is clear that the concentration operation method using magnetic beads can be used for selection of phage having higher binding affinity for BtR1751, that is, it can be applied to improve the affinity of Cry1A toxin (affinity measurement). became.
(5)Cry1Aa毒素提示ファージのCry1Ab毒素提示ファージからの濃縮
更に、磁気ビーズによる濃縮操作を繰り返すことにより、微量しか含まれていない結合親和性の高いファージを、低いファージの中から理論どおりに濃縮できるかを確かめるために、Cry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージを1:10、1:103、及び1:106の比率で混合した合計109個のファージに対して磁気ビーズによる濃縮操作を連続的に実施した。
(5) Concentration of Cry1Aa toxin-displaying phage from Cry1Ab toxin-displaying phage Furthermore, by repeating the concentration operation with magnetic beads, high binding affinity phages containing only a trace amount are theoretically concentrated from among low phages. In order to confirm whether it is possible, a concentration operation using a magnetic bead was performed on a total of 10 9 phages in which Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage were mixed at a ratio of 1:10, 1:10 3 , and 1:10 6. Was carried out continuously.
すなわち、Cry1Aa 毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージを1:10、1:1000、1:1000000の比率で混ぜ、合計109個のファージ液を調製した。そのファージ液にBtR175を結合させた磁気ビーズを加え、10分間撹拌した後PBSTで5回洗浄した後磁気ビーズに結合しているファージを1%SDS PBSTで溶出し、大腸菌に感染させたファージを増殖させた。得られたファージに対してBtR175結合磁気ビーズを加え濃縮操作を行った。 That is, the Cry1Aa toxin displaying phage and Cry1Ab toxin display phage 1:10 1000,: mixed at a ratio of 1000000 were prepared a total of 10 9 phage solution. BtR175-bound magnetic beads were added to the phage solution, stirred for 10 minutes, washed 5 times with PBST, and the phages bound to the magnetic beads were eluted with 1% SDS PBST, and phages infected with E. coli were removed. Allowed to grow. BtR175-bound magnetic beads were added to the resulting phages for concentration.
濃縮操作後にビーズから回収したファージのプラークに対しては、抗Cry1Aa毒素血清とCry1Aa毒素特異的モノクローナル抗体を用いてイムノアッセイを行い、Cry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージの比率を算出した。 Phage plaques collected from the beads after the concentration operation were subjected to immunoassay using anti-Cry1Aa toxin serum and Cry1Aa toxin-specific monoclonal antibody, and the ratio of Cry1Aa toxin-displayed phage to Cry1Ab toxin-displayed phage was calculated.
次に、このファージを大腸菌に感染させ、増殖させ、これを更に磁気ビーズによる濃縮操作にかけた。これらの工程を9ラウンドまで行い、Cry1Aa毒素提示ファージとCry1Ab毒素提示ファージの比率の変化を追跡した。 Next, this phage was infected with E. coli and allowed to grow, and this phage was further subjected to a concentration operation using magnetic beads. These steps were performed up to 9 rounds, and changes in the ratio of Cry1Aa toxin-displaying phage and Cry1Ab toxin-displaying phage were followed.
1:10の比率でスタートした場合には、5ラウンドまでにCry1Aa毒素提示ファージの比率は約80%に到達した(図5A)。また、1:103でスタートした場合には、5ラウンドまでにCry1Aa毒素提示ファージの比率は20%以上に到達し、Cry1Aa毒素提示ファージは約200倍濃縮された(図5A)。 When starting with a 1:10 ratio, the ratio of Cry1Aa toxin-displaying phages reached approximately 80% by 5 rounds (FIG. 5A). When starting at 1:10 3 , the ratio of Cry1Aa toxin-displaying phage reached 20% or more by 5 rounds, and Cry1Aa toxin-displaying phage was concentrated about 200 times (FIG. 5A).
一方、濃度の異なるCry1Aa毒素提示ファージの溶液にCry1Aa毒素特異的プライマーとポリメラーゼを入れてPCRを行い、Cry1Aa毒素DNAの挿入断片を増幅させると、102から107の範囲でファージ数に比例した濃さのバンドが認められた(図5B)。 On the other hand, PCR was carried out putting Cry1Aa toxin specific primers and polymerase to the solution of different Cry1Aa toxin display phage concentrations and to amplify the inserted fragment of Cry1Aa toxin DNA, in proportion to the number of phage in the range of 10 2 10 7 A dark band was observed (FIG. 5B).
そこで、1:106でスタートした場合のCry1Aa毒素ファージの比率の向上については、まずはこのシステムを用いて評価した。その結果、ラウンド0からラウンド9のファージから増幅したCry1Aa毒素DNAのバンドはラウンドを重ねるごとに明らかに濃くなった。すなわち、ラウンド9では約100000倍のCry1Aa毒素提示ファージの濃縮が示唆された(図5C)。そこで、ラウンド6から9終了後のファージに対してはプラークに対してイムノアッセイを行った。その結果、ラウンド9終了ファージでは、Cry1Aa毒素提示ファージは約13%に到達しており、130,000倍のCry1Aa毒素提示ファージの濃縮が達成されたことが明らかになった(図5A)。 Therefore, the improvement in the ratio of Cry1Aa toxin phage when starting at 1:10 6 was first evaluated using this system. As a result, the Cry1Aa toxin DNA band amplified from the round 0 to 9 phages was clearly darker with each round. That is, in round 9, it was suggested that Cry1Aa toxin-displaying phage was concentrated about 100,000 times (FIG. 5C). Thus, immunoassay was performed on plaques after the completion of rounds 6 to 9. As a result, it was revealed that the number of Cry1Aa toxin-displaying phages reached about 13% in the round 9-terminated phage, and that 130,000-fold enrichment of Cry1Aa toxin-displaying phages was achieved (FIG. 5A).
以上のことから、BtR175に対して結合親和性の高い、少数しか含まれないファージを、磁気ビーズ法で濃縮できることが明らかになった。実際には、107−109程度のCry毒素変異体ライブラリーが作られ、1000倍程度に増幅された後でスクリーニングが実施されると考えられる。したがって、もしwild type毒素の結合親和性に勝る変異体が1クローン存在するとしたら、増幅後の1010−1012のライブラリーから、10から15回程度の磁気ビーズによる濃縮操作を繰り返せば、このクローンを濃縮できることになる。 From the above, it was clarified that phages having a high binding affinity for BtR175 and containing only a small number can be concentrated by the magnetic bead method. Actually, a Cry toxin mutant library of about 10 7 to 10 9 is created and amplified after about 1000 times, and then screening is performed. Therefore, if there is one clone that has a better binding affinity for the wild type toxin, repeat the concentration procedure with magnetic beads 10 to 15 times from the 10 10 -10 12 library after amplification. Clones can be enriched.
本発明では、特に、上記実施例によって以下の事項が明らかとなった。すなわち、毒素変異体ライブラリーの中から、受容体に対して高い結合親和性を持つ毒素変異体の選抜を可能にする「ファージ上に毒素変異体を提示するシステム」を構築できた。また、昆虫の消化管上にある受容体、cadherin−like proteinを96穴プレートもしくは磁気ビーズに結合させ、それを結合対象とすることで、「毒素の変異体ライブラリーの中から、受容体に対して高い結合親和性を持つものを選抜できるシステム」を構築できた。また、上記手法を組み合わせることで、「毒素変異体ライブラリーの中から、受容体に対して高い結合親和性を持つものを選抜することを通して、結果的に、標的の昆虫に強い殺虫活性を持つ毒素変異体を選抜することが可能な」毒素変異体の進化分子工学や様々な変異体ライブラリーの選抜に使えるシステムが確立された。更に、それにより、土壌から簡単に見つかる弱い活性しか持っていない毒素タンパク質を出発材料にして、ある目的の害虫に効く変異体タンパク質を任意に生み出すことが可能になった。また、良く効く毒素タンパク質を出発材料にして、更に活性の高い毒素変異体を開発することが可能になった。 In the present invention, in particular, the following items have been clarified by the above embodiment. That is, it was possible to construct a “system for displaying a toxin mutant on a phage” that enables selection of a toxin mutant having a high binding affinity for a receptor from a toxin mutant library. In addition, by binding a receptor on the digestive tract of insects, cadherin-like protein, to a 96-well plate or a magnetic bead, We were able to build a system that can select those with high binding affinity. In addition, by combining the above methods, "through selection of toxin mutant libraries having a high binding affinity for the receptor, the result is a strong insecticidal activity on the target insect. A system has been established that can be used for the evolutionary molecular engineering of toxin mutants and the selection of various mutant libraries. Furthermore, it has become possible to arbitrarily produce mutant proteins that are effective against certain target pests, starting from toxin proteins that have only weak activity that are easily found in soil. Moreover, it has become possible to develop a more active toxin mutant using a highly effective toxin protein as a starting material.
以上詳述したように、本発明は、標的昆虫に対してより良く効く殺虫性の毒素タンパク質変異体を選抜するためのシステムに係るものであり、従来、土壌からのBT菌の分離とそれに対する昆虫を用いた生物検定を基にした開発法に依存して「微生物殺虫剤」というジャンルと「害虫抵抗性組換え食品」と言うジャンルが生まれ、現在でも重要な商品として作られているが、これに対して、本発明によれば、簡単に見つかる弱い活性しか持っていない殺虫性の毒素を出発材料にして、ある目的の害虫に効く変異体タンパク質を任意に生み出すことが可能になった。また、良く効く毒素を出発材料にして、更に活性の高い毒素を開発することが可能になった。すなわち、容易に入手できるタンパク質を材料にして、より有用なタンパク質を育て上げる(分子育種する)ことが可能になり、結果として、このようにして育種した毒素変異体を利用する「タンパク質殺虫剤」とでも言うべき新技術・新製品ジャンルを社会に生み出すことが可能になる。世界における殺虫剤の市場は莫大であるが、この新しいジャンルは、産業的に抗体工学の製品をしのぐものに成長する可能性を秘めているものとして高く期待される。 As described above in detail, the present invention relates to a system for selecting insecticidal toxin protein mutants that are more effective against target insects. Conventionally, the isolation of BT bacteria from soil and its response Depending on the development method based on the bioassay using insects, the genre called `` microbicide insecticide '' and the genre called `` pest-resistant recombinant food '' were born, and are still made as important products, On the other hand, according to the present invention, it has become possible to arbitrarily produce a mutant protein that works against a certain target pest, using an insecticidal toxin having a weak activity that is easily found as a starting material. In addition, it has become possible to develop a more active toxin by using a toxin that works well as a starting material. That is, it becomes possible to grow more useful proteins (molecular breeding) using easily available proteins as a material, and as a result, a “protein insecticide” that utilizes the toxin mutants thus bred. However, it will be possible to create new technologies and new product genres to society. Although the global market for insecticides is enormous, this new genre is highly expected as having the potential to grow industrially beyond antibody engineering products.
Claims (11)
(1)殺虫性の毒素タンパク質をその受容体に結合性を持った形でT7ファージに発現させた毒素提示ファージを作製する、
(2)上記受容体を結合させた担体を用いて、それらに結合親和性を有する毒素提示ファージを選抜する、
(3)上記システムを利用して、受容体に対して結合親和性を増した変異体を選抜する、
ことを特徴とする変異体の選抜方法。 A method for selecting mutants of a toxin protein having increased insecticidal activity against a target insect,
(1) producing a toxin-displaying phage in which an insecticidal toxin protein is expressed on T7 phage in a form binding to its receptor;
(2) Using the carrier to which the receptor is bound, a toxin-displaying phage having binding affinity for them is selected.
(3) Using the above system, a mutant having increased binding affinity for the receptor is selected.
A method for selecting mutants.
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