JP2008545411A - 増量ガンマ−リノレン酸を含むベニバナ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2005年5月23日に出願された米国仮出願第60/684,134号および2005年11月10日に出願された米国仮出願第60/735,984号の利益を主張するものであり、これらは、参照により本明細書によって組み込まれる。
ガンマ−リノレン酸(GLA)は、主として植物由来のオイルに見つかるオメガ−6ファミリーに属する必須脂肪酸である。GLAは、酵素であるデルタ−6デサチュラーゼ(デルタ6デサチュラーゼ)の作用を介して、リノール酸(LA)から合成される。GLAの有益な効果は、例えばアラキドン酸などの他の多くの必須脂肪酸の前駆体としての役目を果たすという事実からきている。アラキドン酸は、プロスタグランジンおよび他の生理学的に重要な分子の前駆体である。
本発明は、GLAを生成するベニバナ植物体に向けられたものである。一態様において、少なくとも1重量%のGLAを含む種子を形成するベニバナ植物体、このような植物体の種子、このような植物体のオイルが記載されている。好ましい実施形態として、オイルは、1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含むだろう。
本発明の全面的な理解を確証するために、以下の、非限定的な定義が提供される。
図1に示すように、GLAは、OAがLAに変換される生化学的経路において産生される。すなわち、脂肪酸炭素鎖における特定の位置に二重結合を取り込む酵素である脂肪酸デサチュラーゼ活性によって、LAはGLAに変換される。
デサチュラーゼによる触媒反応は:
R1−CH2−CH2−R2+O2+2e−+2H+→R1−CH=CH−R2+2H2O
多くの脂肪酸デサチュラーゼは膜結合性金属酵素である。そのほとんどは活性部位に2つの鉄原子を含むと考えられている。図2、3、5、および6に示すように、デルタ6およびデルタ12デサチュラーゼはそれぞれの各酵素類のうち、一定の配列の同一および相似を共有している。図4および7に示すように、デサチュラーゼファミリーのうちの保存領域は、一般的なモチーフであるHXXXH,HXXHHおよび、HXXHHまたはQXXHHを有し、強固に保存される3つのヒスチジンに富む配列(ヒスチジンボックス)である。これらのボックスは酵素活性に必須であり、膜全域ドメインに隔てられ、活性部位における正確な位置づけに必要である。Δ5−およびデルタ6デサチュラーゼを含む多くの酵素は、シトクロムb5のようなN末端伸張を含む。これは、QXXHHへのヒスボックス3の配列における変換と同時に頻繁に起こる。NADHシトクロムb5還元酵素から得られた電子は、シトクロムb5またはデサチュラーゼのシトクロムb5ドメインへ輸送され、その後デサチュラーゼの活性部位へ輸送される。混合した酸化/還元反応は2つの鉄原子によって進行し、それは保存されたヒスチジンボックスとの相互作用によって一定に保たれる。以下に説明するように、これら構造的な特徴、具体的には金属結合部位を作る保存された残基は、種を超えて保存され、この種の酵素における酵素機能に関与する。
GLA産生のため、1つ以上のデサチュラーゼ酵素がホスト細胞および基質の有効性に応じて要求される。例えば、天然に十分な量のLAを有している植物体において、デルタ6デサチュラーゼはGLAへのLAの変換を触媒する必要がある。天然に、LAではなく十分な量のOAを有している植物体において、デルタ12およびデルタ6デサチュラーゼ酵素の組み合わせは、GLAを産生するために必要とされる。
デサチュラーゼポリペプチドの発現のため、構造上の転写および翻訳の開始および終止領域は、デサチュラーゼポリペプチドをコード化しているDNAと連結して操作できる。転写および翻訳の開始および終止領域は、望ましいシステム、発現ベクター、化学合成、またはホスト細胞における内因性遺伝子座において発現することができると知られるか考えられる遺伝子を発現するためのDNAを含む、様々な情報源から導かれる。植物組織および/または植物器官における発現、とりわけ、種子、葉、果実、花、および根等のような容易に収穫される組織または器官における発現はある効果をもたらす。米国特許番号5,463,174、米国特許番号4,943,674、米国特許番号5,106,739、米国特許番号5,175,095、米国特許番号5,420,034、米国特許番号5,188,958および、米国特許番号5,589,379に記載されているような発現は、特定調節配列を用いることによって、植物体内の位置付けるための標的とされ得る。これらの文献は、その全体が、その中において記載された特定配列とともに、参考として援用される。本発明によって産生されるGLAの特に有効な配置は、ホスト植物細胞の種子組織である。種子に発現させるため、種子特異的プロモーターは適切なデサチュラーゼ発現に導くために用いられてもよい。上記種子特異的プロモーターの一実施例として、本明細書中において記載された特定配列とともに、参考として採用される、米国特許番号5,623,067、米国特許番号6,342,657および、米国特許番号6,642,437に開示されるものを含む。
ベニバナ植物の形質転換のために、少なくとも2つの基本的な識別方法がある。:(1)共同育成された子葉から誘発されるカルスからの芽の再生、および(2)共同育成された切除した分裂組織から直接的な多数の芽の再生。
従来の技術水準の1つに知られている組換え技術の方法(サムブルック他、1989)およびデルタ12デサチュラーゼの公開された配列(ワダ他、ネイチャー(ロンドン)347:200,1990)によって構成され得る。上記ベクターの例は、本明細書中において公開される。
上述のような技術において知られる頬を用いることによって、ベニバナ植物中に生じたGLAは、様々なベニバナ植物部位、特に種子から抽出されることができる。具体的には、種子は収穫され、ベニバナ種子から、主に種子を圧搾することによって油が抽出できる。また、その後いくつかの従来技術を用いて精製される。ベニバナ種子から油を抽出する方法は周知技術であり、スミスJ.R、ベニバナ,AOCS Press,pp.185−212(1996)のような出典において提供されている。
図8はMortierella alpinaからデルタ6デサチュラーゼおよびデルタ12デサチュラーゼを相互発現するために用いられた構成物の地図を示す。この構成物に用いられた植物選択可能なマーカーは、Streptomyces viridochromogenesから得られたホスホフィノチリシン(phosphinothricin)アセチルトランスフェラーゼ遺伝子に相当するpatである。この構成物に用いられた細菌性マーカーはSpecRである。このベクターを構成するために用いられた2元塩基ベクターは、pPZP200誘導体である。ハイドキーウィクス(Hajdukiewicz)他、Plant Mol Biol25:989,1994を参照のこと。pPZP200プラスミドの周辺部内に含まれる挿入物の配列は下記に示す。
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図9はSaprolegnia diclina由来のデルタ6デサチュラーゼを発現するために利用される構成物のマップを示す。この構成物中において利用される植物性選択マーカーは、Streptomyces viridochromogenes由来のホスフィノチリシンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子に相当するpatであった。この構成物中において利用される細菌性マーカーは、SpecRであった。このベクターを構成するために使用された塩基二元性ベクターは、pPZP200誘導体である。ハイドキエウィクス(Hajdukiewicz)他、Plant Mol Biol 25: 989,1994を参照。挿入配列は、pPZP200プラスミドの辺縁の中に含まれる。
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図10は、Mortierella alpina由来デルタ6デサチュラーゼを発現するために利用された構成物のマップを示す。この構成物に用いられた植物性選択マーカーはStreptomyces viridochromogenes由来ホスフィノチリシンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子に相当するpatである。この構成物中において利用される細菌性マーカーは、SpecRであった。このベクターを構成するために使用された塩基二元性ベクターは、pPZP200誘導体である。ハイドキエウィクス(Hajdukiewicz)他、Plant Mol Biol 25: 989,1994を参照。挿入配列は、pPZP200プラスミドの辺縁の中に含まれる。
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tgatatttgaaca
Claims (49)
- 少なくとも1重量%のGLAを含む種子を形成する、ベニバナ植物体。
- 請求項1に記載の植物の、種子。
- 請求項2に記載の種子の、オイル。
- およそ1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含んでいる、請求項3に記載のオイル。
- デルタ6デサチュラーゼをコードする組み換えDNA配列に、機能し得る形でつながっている、自植物体において機能する組み換えプロモータを含む形質転換ベニバナ植物体であって、
種子を形成し、該種子は少なくとも1重量%のGLAを含んでいる、形質転換ベニバナ植物体。 - 上記デサチュラーゼをコードする配列が、植物または真菌のデサチュラーゼである、請求項5に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記デサチュラーゼをコードする配列が、Mucor、Saprolegnia、Saprolegnia diclina、Mortierella、Mortierella alpina、Conidiobolus、Pythium、Phytophthora、Penicillium、Porphyridium、Coidosporium、Mucor circinelloides、Fusarium、Aspergillus、Candida、Rhodotorula、Entomophthora、Thraustochytrium、Saprolegnia、Borago、Primula、ベニバナ、ナタネ、イネおよび蘚類のデルタ6デサチュラーゼからなる群より選択されるデサチュラーゼである、請求項6に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記プロモータが、種子特異的なプロモータである、請求項5に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記種子特異的プロモータが、オレオシンプロモータまたはリニンプロモータである、請求項8に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 請求項5、6、7、8、または9に記載の植物体由来の、種子であって、
内部のGLAレベルが、全脂肪酸含有量の少なくとも1重量%である、種子。 - 請求項10に記載の種子から作り出される、オイル。
- およそ1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含んでいる、請求項11に記載のオイル。
- デルタ6デサチュラーゼをコードする第一の組み換えDNA配列と、
デルタ12デサチュラーゼをコードする第二の組み換えDNA配列と、
を含む形質転換ベニバナ植物体であって、
該第一の組み換えDNA配列および該第二の組み換えDNA配列は、少なくとも一つのプロモータに、機能し得る形でつながっており、
少なくとも1重量%のGLAを含む種子を形成する、形質転換ベニバナ植物体。 - 上記デルタ6デサチュラーゼおよびデルタ12デサチュラーゼをコードする配列は、植物または真菌のデサチュラーゼである、請求項13に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記デサチュラーゼをコードする配列が、Mucor、Saprolegnia、Saprolegnia diclina、Mortierella、Mortierella alpina、Conidiobolus、Pythium、Phytophthora、Penicillium、Porphyridium、Coidosporium、Mucor circinelloides、Fusarium、Aspergillus、Candida、Euphorbia、Dimorphoteca、Rhodotorula、Entomophthora、Thraustochytrium、Saprolegnia、Borago、Primula、ベニバナ、ナタネ、イネおよび蘚類のデルタ6−およびデルタ12デサチュラーゼからなる群より選択されるデサチュラーゼである、請求項14に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記プロモータが、種子特異的なプロモータである、請求項13に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 上記種子特異的プロモータが、オレオシンプロモータまたはリニンプロモータである、請求項16に記載の形質転換ベニバナ植物体。
- 請求項13、14、15、16、または17に記載の植物体由来であり、内部のGLAレベルが、全脂肪酸含有量の少なくとも1重量%である、種子。
- 請求項18に記載の種子から作り出される、オイル。
- およそ1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含んでいる、請求項19に記載のオイル。
- ベニバナの種子内にGLAを生成するための方法であって、
該ベニバナ植物体において機能する組み換えプロモータを含むベニバナ植物体を育てる工程を含み、
該プロモータは、デルタ6デサチュラーゼをコードする組み換えDNA配列に、機能し得る形でつながっており、
該ベニバナ植物体は、該デルタ6デサチュラーゼ配列が発現する条件下において育てられる、方法。 - 上記デルタ6デサチュラーゼおよびデルタ12デサチュラーゼをコードする配列が、植物または真菌のデサチュラーゼである、請求項21に記載の方法。
- 上記デサチュラーゼをコードする配列が、Mucor、Saprolegnia、Saprolegnia diclina、Mortierella、Mortierella alpina、Conidiobolus、Pythium、Phytophthora、Penicillium、Porphyridium、Coidosporium、Mucor circinelloides、Fusarium、Aspergillus、Candida、Euphorbia、Rhodotorula、Thraustochytrium、Saprolegnia、Borago、Primula、ベニバナ、ナタネ、イネおよび蘚類のデルタ6デサチュラーゼからなる群より選択されるデサチュラーゼである、請求項22に記載の方法。
- 上記プロモータが、種子特異的なプロモータである、請求項21に記載の方法。
- 上記種子特異的プロモータが、オレオシンプロモータまたはリニンプロモータである、請求項24に記載の方法。
- 上記ベニバナ植物体から種子を単離する工程を、さらに含んでいる、請求項21、22、23、24、または25に記載の方法。
- 上記種子のGLAレベルが、全脂肪酸含有量の少なくとも1重量%である、請求項26に記載の方法。
- 上記ベニバナ植物体の種子からオイルを抽出する工程を、さらに含んでいる、請求項26に記載の方法。
- およそ1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含んでいる、請求項28に記載のオイル。
- デルタ6デサチュラーゼをコードする第一の組み換えDNA配列と、
デルタ12デサチュラーゼをコードする第二の組み換えDNA配列と、
を含むベニバナ植物体を育てる工程を含む、ベニバナ種子内にGLAを生成するための方法であって、
該第一の組み換えDNA配列および該第二の組み換えDNA配列が、少なくとも一つのプロモータに、機能し得る形でつながっており、
該デルタ6デサチュラーゼおよび該デルタ12デサチュラーゼ配列が発現する条件下において、該ベニバナ植物体が育てられる、方法。 - 上記デルタ6デサチュラーゼおよびデルタ12デサチュラーゼをコードする配列が、植物または真菌のデサチュラーゼである、請求項30に記載の方法。
- 上記デサチュラーゼをコードする配列が、Mucor、Saprolegnia、Saprolegnia diclina、Mortierella、Mortierella alpina、Conidiobolus、Pythium、Phytophathra、Penicillium、Porphyridium、Coidosporium、Mucor circinelloides、Fusarium、Aspergillus、Candida、Euphorbia、Dimorphoteca、Rhodotorula、Entomophthora、Thraustochytrium、Saprolegnia、Borago、Primula、ベニバナ、ナタネ、イネおよび蘚類のデルタ6−およびデルタ12デサチュラーゼからなる群より選択されるデサチュラーゼである、請求項31に記載の方法。
- 上記プロモータが、種子特異的なプロモータである、請求項30に記載の方法。
- 上記種子特異的プロモータが、オレオシンプロモータまたはリニンプロモータである、請求項33に記載の方法。
- 上記ベニバナ植物体から種子を単離する工程を、さらに含んでいる、請求項30、31、32、33、または34に記載の方法。
- 上記種子のGLAレベルが、全脂肪酸含有量の少なくとも1重量%である、請求項35に記載の方法。
- 上記ベニバナ植物体の種子からオイルを抽出する工程を、さらに含んでいる、請求項35に記載の方法。
- およそ1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55もしくは55〜60重量%の、またはそれより多いGLAを含んでいる、請求項37に記載のオイル。
- 形質転換ベニバナ植物体由来であり、ガンマ−リノレン酸の含有量が1重量%より多い、ベニバナオイル。
- 形質転換ベニバナ植物体由来であり、ガンマ−リノレン酸の含有量が5重量%より多い、ベニバナオイル。
- 形質転換ベニバナ植物体由来であり、ガンマ−リノレン酸の含有量が10重量%より多い、ベニバナオイル。
- 形質転換ベニバナ植物体由来であり、ガンマ−リノレン酸の含有量が1〜5、5〜10、10〜15、15〜20、20〜25、25〜30、30〜35、35〜40、40〜45、45〜50、50〜55または55〜60重量パーセントより多い、ベニバナオイル。
- 精神、神経、もしくは他の中枢神経系もしくは末梢神経系の病状または疾患を治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - 免疫の病状または疾患を治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - 炎症状態または炎症性の疾患を治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - がんを治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - 皮膚の病状または皮膚の疾患を治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - 心血管の病状または心疾患を治療するまたは防止する方法であって、
上記の疾患になりやすい、または上記の疾患で苦しんでいる患者に対して、効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを投与する工程を含む、方法。 - 効果的な量の、請求項3、11、19、29、38、39、40、41、または42に記載のオイルを、幼児に投与する工程を含む、幼児に栄養を与える方法。
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