JP2015047142A - Specific protein, gene encoding the protein, transformant of isoprenoid producing plant with the gene introduced, and method of improving amount of biosynthesis or productivity of specific compound by introducing the gene - Google Patents

Specific protein, gene encoding the protein, transformant of isoprenoid producing plant with the gene introduced, and method of improving amount of biosynthesis or productivity of specific compound by introducing the gene Download PDF

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ゆき乃 井之上
Yukino INOUE
ゆき乃 井之上
明里 岡田
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明里 岡田
典正 大谷
Norimasa Otani
典正 大谷
中村 武志
Takeshi Nakamura
武志 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide analysis of an amino acid sequence and a base sequence of a specific enzyme related to a biosynthetic pathway of polyisoprenoid in Solidago altissima which can be a stable supply source of natural rubber other than a mature tree of Hevea brasiliensis.SOLUTION: Protein of the present invention is any of A1 to A3: (A1) protein composed of a specific amino acid sequence; (A2) protein which is composed of the specific amino acid sequence in which one or plural amino acids are substituted, deleted, inserted, and/or added, and has enzyme activity catalyzing a reaction in which isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates; (A3) protein which is composed of an amino acid sequence having a sequence identity of 80% or more with the specific amino acid sequence, and has enzyme activity catalyzing a reaction in which isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates.

Description

本発明は、特定の蛋白質、該蛋白質をコードする遺伝子、該遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物の形質転換体、及び該遺伝子を導入することにより特定の化合物の生合成量又は生産性を向上させる方法に関する。 The present invention improves a biosynthesis amount or productivity of a specific compound by introducing a specific protein, a gene encoding the protein, a transformant of an isoprenoid-producing plant into which the gene is introduced, and the gene. Regarding the method.

現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴム(ポリイソプレノイドの1種)は、トウダイグサ科のパラゴムノキ(Hevea brasiliensis)や桑科植物のインドゴムノキ(Ficus elastica)などのイソプレノイド産生植物より採取することにより得られる。 Natural rubber (a type of polyisoprenoid) currently used in industrial rubber products is collected from isoprenoid-producing plants such as Hevea brasiliensis and Mulberry plant Ficus elastica. Is obtained.

現在、工業用ゴム製品に用いられている天然ゴムは、パラゴムノキをほぼ唯一の採取源としている。パラゴムノキは東南アジアや南米などの限られた地域でのみ生育可能な植物である。更に、パラゴムノキは、植樹からゴムの採取が可能な成木になるまでに7年程度を要し、また、天然ゴムを採取できる期間は20〜30年に限られる。今後、開発途上国を中心に天然ゴムの需要の増大が見込まれているが、上述の理由によりパラゴムノキによる天然ゴムの大幅な増産は困難である。 At present, the natural rubber used in industrial rubber products is almost exclusively collected from para rubber tree. Para rubber tree is a plant that can grow only in limited areas such as Southeast Asia and South America. Furthermore, it takes about 7 years for para rubber trees to become an adult tree from which rubber can be collected, and the period during which natural rubber can be collected is limited to 20-30 years. In the future, demand for natural rubber is expected to increase mainly in developing countries. However, for the reasons described above, it is difficult to significantly increase the production of natural rubber using para rubber tree.

パラゴムノキでの天然ゴムの生産性を改善する方法としては、例えば、より大量の天然ゴムを得るために、より大量のラテックスを採取する方法が挙げられる。具体的には、例えば、ゴムノキの幹に対してエチレンやEthephon(2−クロロエチルホスホン酸)による刺激を加える方法、ジャスモン酸やジャスモン酸前駆体のリノレン酸等を配合したラノリンにより乳管分化を促進する方法がある(例えば、非特許文献1)。 Examples of a method for improving the productivity of natural rubber in Para rubber tree include a method of collecting a larger amount of latex in order to obtain a larger amount of natural rubber. Specifically, for example, a method of adding stimulation to the trunk of rubber tree with ethylene or Etherephone (2-chloroethylphosphonic acid), lanolin containing jasmonic acid or linolenic acid of jasmonic acid precursor, etc. There is a method of promoting (for example, Non-Patent Document 1).

しかし、エチレン刺激によるラテックスを増産する方法は、幹に対し長期的に使用し続けると樹皮割れが生じ易くなるおそれがある。また、エチレン刺激は、乳管からのラテックスの流出をより円滑にする方法であり、樹木のラテックス生産能力そのものを改善するものではなく、当該方法によるラテックスの増産には限界があり、十分ではない。 However, the method of increasing latex production by ethylene stimulation may cause cracking of the bark if it is used for a long period of time on the trunk. In addition, ethylene stimulation is a method that makes the latex outflow from the milk duct more smooth, and does not improve the latex production capacity of the tree itself. .

また、ジャスモン酸等を用いて乳管形成を促進し、乳管数を増大させることが可能であるが、タッピングによってラテックスを回収する際に、乳管から流出するラテックスが傷口で凝固し、生産されたラテックスを十分に回収できないという問題がある。 It is also possible to increase the number of milk ducts by using jasmonic acid or the like to increase the number of milk ducts, but when collecting latex by tapping, the latex flowing out from the milk duct coagulates at the wound and is produced. There is a problem that the collected latex cannot be recovered sufficiently.

このように、天然ゴム資源の枯渇が懸念されており、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源の開発やイソプレノイドの生産性を向上させる技術の開発が望まれている。 Thus, there is concern about the depletion of natural rubber resources, and development of a stable natural rubber supply source other than the adult tree of Para rubber tree and the development of technology for improving the productivity of isoprenoids are desired.

Hao、他、Annals of Botany、2000年、第85巻、37〜43ページHao, et al., Anals of Botany, 2000, 85, 37-43.

本発明は、前記課題を解決し、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源となり得るセイタカアワダチソウにおいて、ポリイソプレノイドの生合成経路に関与する特定の酵素のアミノ酸配列及び塩基配列の解析を提供することを目的とする。また、該塩基配列の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、イソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体、及びイソプレノイドの生産性を向上させる方法を提供することも目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems and analyzes the amino acid sequence and base sequence of a specific enzyme involved in the biosynthetic pathway of polyisoprenoids in Solidago japonica, which can be a source of stable natural rubber other than adult rubber trees The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a transformant in which the isoprenoid-producing plant is improved by introducing the gene of the base sequence into an isoprenoid-producing plant, and a method for improving the isoprenoid productivity.

本発明は、以下の[A1]〜[A3]のいずれかに記載の蛋白質に関する。
[A1]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列からなる蛋白質
[A2]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[A3]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The present invention relates to the protein described in any of [A1] to [A3] below.
[A1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1 [A2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1, A reaction comprising deletion, insertion, and / or addition, and using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, or isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Protein [A3] having an enzymatic activity that catalyzes the reaction. The protein comprises an amino acid sequence of 80% or more of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1, and isopentenyl diphosphate and dimethyl Enzyme activity that catalyzes reactions using allyl diphosphate as a substrate or reactions using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Protein that

本発明はまた、上記蛋白質をコードする遺伝子に関する。
本発明はまた、以下の[A4]又は[A5]に記載の遺伝子に関する。
[A4]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列からなるDNA
[A5]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるファルネシル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるファルネシル二リン酸の生合成量を向上させる方法に関する。
The present invention also relates to a gene encoding the above protein.
The present invention also relates to the gene described in [A4] or [A5] below.
[A4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2
[A5] Hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2, and isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate Which encodes a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction in which the enzyme is used as a substrate or a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates.
The present invention also relates to a transformant in which the biosynthesis amount of farnesyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a method for improving the amount of farnesyl diphosphate biosynthesis in the plant by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.

本発明は、以下の[B1]〜[B3]のいずれかに記載の蛋白質に関する。
[B1]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列からなる蛋白質
[B2]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[B3]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The present invention relates to the protein according to any one of [B1] to [B3] below.
[B1] a protein consisting of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3 [B2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3, Reactions consisting of sequences containing deletions, insertions, and / or additions, and reactions using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, reactions using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Or a protein having an enzymatic activity that catalyzes a reaction using isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate as substrates [B3] and an amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3 and a sequence of 80% or more A reaction comprising isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate, each having an amino acid sequence having the same identity, and isopentenyl diphosphate Reaction of the acid with geranyl diphosphate as a substrate, or a protein having an enzyme activity that catalyzes the reaction using a isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate as a substrate

本発明はまた、上記蛋白質をコードする遺伝子に関する。
本発明はまた、以下の[B4]又は[B5]に記載の遺伝子に関する。
[B4]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列からなるDNA
[B5]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を向上させる方法に関する。
The present invention also relates to a gene encoding the above protein.
The present invention also relates to the gene described in [B4] or [B5] below.
[B4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-180 represented by SEQ ID NO: 4
[B5] It hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence 1-180 represented by SEQ ID NO: 4, and isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate A protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate are used as substrates. DNA encoding
The present invention also relates to a transformant in which the biosynthesis amount of geranylgeranyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a method for improving the biosynthesis amount of geranylgeranyl diphosphate in the plant by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.

本発明は、以下の[C1]〜[C3]のいずれかに記載の蛋白質に関する。
[C1]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列からなる蛋白質
[C2]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[C3]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The present invention relates to the protein according to any one of [C1] to [C3] below.
[C1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-302 represented by SEQ ID NO: 5 [C2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid number 1-302 represented by SEQ ID NO: 5, A protein [C3] consisting of a sequence containing a deletion, insertion, and / or addition, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction to isomerize isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate [C3] represented by SEQ ID NO: 5 A protein comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of amino acid No. 1-302, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction for isomerizing isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate

本発明はまた、上記蛋白質をコードする遺伝子に関する。
本発明はまた、以下の[C4]又は[C5]に記載の遺伝子に関する。
[C4]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列からなるDNA
[C5]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるジメチルアリル二リン酸又はイソペンテニル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるジメチルアリル二リン酸又はイソペンテニル二リン酸の生合成量を向上させる方法に関する。
The present invention also relates to a gene encoding the above protein.
The present invention also relates to the gene described in [C4] or [C5] below.
[C4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6
[C5] It hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6, and is isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate DNA encoding a protein having an enzymatic activity that catalyzes a reaction to isomerize
The present invention also relates to a transformant in which the biosynthesis amount of dimethylallyl diphosphate or isopentenyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a method for improving the biosynthetic amount of dimethylallyl diphosphate or isopentenyl diphosphate in the plant by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.

本発明は、以下の[D1]〜[D3]のいずれかに記載の蛋白質に関する。
[D1]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列からなる蛋白質
[D2]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[D3]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The present invention relates to the protein according to any one of [D1] to [D3] below.
[D1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7 [D2] substitution of one or a plurality of amino acids in the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7; A protein consisting of a sequence containing a deletion, insertion, and / or addition, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction for extending the chain length of an isoprenoid compound to cis type [D3] amino acid number 1- represented by SEQ ID NO: 7 A protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of extending the chain length of an isoprenoid compound to a cis type, comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of 263

本発明はまた、上記蛋白質をコードする遺伝子に関する。
本発明はまた、以下の[D4]又は[D5]に記載の遺伝子に関する。
[D4]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列からなるDNA
[D5]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物における生合成量を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物における生合成量を向上させる方法に関する。
The present invention also relates to a gene encoding the above protein.
The present invention also relates to the gene described in [D4] or [D5] below.
[D4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1 to 789 represented by SEQ ID NO: 8
[D5] Hybridizes with a DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-789 represented by SEQ ID NO: 8 under stringent conditions, and extends the chain length of the isoprenoid compound to the cis type. DNA encoding a protein having enzyme activity that catalyzes the reaction
The present invention also relates to a transformant in which the amount of biosynthesis in the plant is improved by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a method for improving the amount of biosynthesis in the plant by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant.

本発明はまた、上記いずれかの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるイソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、上記いずれかの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるイソプレノイドの生産性を向上させる方法に関する。
本発明はまた、上記いずれかの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるポリイソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体に関する。
本発明はまた、上記いずれかの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるポリイソプレノイドの生産性を向上させる方法に関する。
The present invention also relates to a transformant in which any of the above genes is introduced into an isoprenoid-producing plant to improve the isoprenoid productivity in the plant.
The present invention also relates to a method for improving isoprenoid productivity in a plant by introducing any of the above genes into the isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a transformant in which the productivity of polyisoprenoid in the plant is improved by introducing any of the above genes into the isoprenoid-producing plant.
The present invention also relates to a method for improving the productivity of polyisoprenoid in a plant by introducing any of the above genes into the isoprenoid-producing plant.

本発明の遺伝子は、ポリイソプレノイドの生合成経路に関与する特定の酵素をコードする遺伝子である。従って、該遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該遺伝子がコードする蛋白質が触媒する反応の生成物の生合成量、ひいては、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性を向上でき、該遺伝子がコードする蛋白質が触媒する反応の生成物の生合成量を向上させた形質転換体や、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体が得られる。 The gene of the present invention is a gene encoding a specific enzyme involved in the biosynthetic pathway of polyisoprenoid. Therefore, by introducing the gene into an isoprenoid-producing plant, the biosynthetic amount of the product of the reaction catalyzed by the protein encoded by the gene, and hence the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids, can be improved. A transformant with improved biosynthesis of the product of the reaction catalyzed by the protein and a transformant with improved productivity of isoprenoids and polyisoprenoids can be obtained.

ポリイソプレノイドの生合成経路の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of biosynthetic pathway of a polyisoprenoid. ポリイソプレノイドの生合成経路に関与するプレニルトランスフェラーゼ群のそれぞれの酵素が触媒する反応を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reaction which each enzyme of the prenyl transferase group involved in the biosynthetic pathway of polyisoprenoid catalyzes.

イソプレノイド産生植物では、図1に示すようなイソプレノイドの生合成経路により、様々なイソプレノイドが生合成されている。イソプレノイドの生合成経路では、アリル性基質に順次イソペンテニル二リン酸(IPP)が連結される反応が進行する。この反応を触媒する酵素は、イソプレン単位を順次つなげていくという意味からプレニルトランスフェラーゼと総称されている。なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼとは、IPPとイソプレニル二リン酸(イソプレン単位がn個)(アリル性基質)との間の縮合反応を触媒し、イソプレン単位が1単位増えた新たなイソプレニル二リン酸(イソプレン単位がn+1個)を合成する酵素の総称を意味する。 In the isoprenoid-producing plant, various isoprenoids are biosynthesized by the isoprenoid biosynthesis pathway as shown in FIG. In the isoprenoid biosynthetic pathway, a reaction in which isopentenyl diphosphate (IPP) is sequentially linked to an allylic substrate proceeds. Enzymes that catalyze this reaction are generically called prenyltransferases in the sense that they sequentially connect isoprene units. In the present specification, prenyl transferase refers to a new isoprenyl that has increased by 1 unit of isoprene units by catalyzing a condensation reaction between IPP and isoprenyl diphosphate (n isoprene units) (allylic substrate). A generic term for enzymes that synthesize diphosphate (n + 1 isoprene units).

プレニルトランスフェラーゼは、イソプレン単位を連結することにより、各テルペノイドの基本的前駆体となるゲラニル二リン酸(GPP:C10)、ファルネシル二リン酸(FPP:C15)、ゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP:C20)、ゲラニルファルネシル二リン酸(GFPP:C25)、ヘキサプレニル二リン酸(HPP:C30)などの各種のイソプレニル二リン酸を合成する酵素群であり、テルペンペノイド生合成の主流に位置している。各種のプレニルトランスフェラーゼにより産生されるイソプレニル二リン酸類を図2に示す。本明細書において、プレニルトランスフェラーゼとしては、例えば、ゲラニル二リン酸合成酵素、ファルネシル二リン酸合成酵素、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素、ゲラニルファルネシル二リン酸合成酵素、ヘキサプレニル二リン酸合成酵素等のtrans−イソプレニル二リン酸合成酵素や、cis−プレニルトランスフェラーゼ(図2におけるcis−イソプレニル二リン酸合成酵素)などが挙げられる。 Prenyltransferase is a basic precursor of each terpenoid by linking isoprene units, geranyl diphosphate (GPP: C10), farnesyl diphosphate (FPP: C15), geranylgeranyl diphosphate (GGPP: C20). , An enzyme group that synthesizes various isoprenyl diphosphates such as geranyl farnesyl diphosphate (GFPP: C25), hexaprenyl diphosphate (HPP: C30), and is located in the mainstream of terpene penoid biosynthesis . Isoprenyl diphosphates produced by various prenyl transferases are shown in FIG. In the present specification, examples of prenyl transferase include geranyl diphosphate synthase, farnesyl diphosphate synthase, geranylgeranyl diphosphate synthase, geranyl farnesyl diphosphate synthase, hexaprenyl diphosphate synthase, and the like. Examples thereof include trans-isoprenyl diphosphate synthase and cis-prenyl transferase (cis-isoprenyl diphosphate synthase in FIG. 2).

本発明者らは、パラゴムノキの成木以外の安定的な天然ゴムの供給源を開発するために、種々の検討を行った結果、イソプレノイド産生植物のなかでも、直鎖状で比較的高分子量のゴム(ポリイソプレノイド)を生産し、繁殖力も旺盛である点から、セイタカアワダチソウに着目した。そして、セイタカアワダチソウにおけるイソプレノイド生合成経路に関与する酵素群のなかでも、種々のイソプレノイドやポリイソプレノイドが生合成される際に基質となっていることが推測されるファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ジメチルアリル二リン酸の生合成を担っている酵素は、特に重要な働きをしていると予想されるため、これらの物質の生合成を担っている各蛋白質について解析を行った。 As a result of various investigations in order to develop a stable natural rubber source other than the adult tree of Para rubber tree, the present inventors have found that even among isoprenoid-producing plants, they are linear and have a relatively high molecular weight. We paid attention to Sequoia spp. Because it produces rubber (polyisoprenoid) and has a strong fertility. Farnesyl diphosphate and geranylgeranyl diphosphate, which are presumed to be substrates when various isoprenoids and polyisoprenoids are biosynthesized, among the enzymes involved in the isoprenoid biosynthetic pathway in Sedum moth Since the enzyme responsible for biosynthesis of dimethylallyl diphosphate is expected to play a particularly important role, each protein responsible for biosynthesis of these substances was analyzed.

具体的には、ファルネシル二リン酸(FPP)の生合成に関与するファルネシル二リン酸シンターゼ(FPPS)、ゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)の生合成に関与するゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ(GGPPS)、イソペンテニル二リン酸(IPP)及びジメチルアリル二リン酸(DMAPP)の異性化に関与するイソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)、並びにの生合成に関与するcis−プレニルトランスフェラーゼ(cis型プレニルトランスフェラーゼ)の4種の酵素蛋白質に着目し、セイタカアワダチソウ由来のこれらの4種の酵素蛋白質をコードする遺伝子を解析することにより、これら4種の塩基配列及びアミノ酸配列を明らかにした。 Specifically, farnesyl diphosphate synthase (FPPS) involved in biosynthesis of farnesyl diphosphate (FPP), geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS) involved in biosynthesis of geranylgeranyl diphosphate (GGPP), iso Isopentenyl diphosphate isomerase (IDI) involved in isomerization of pentenyl diphosphate (IPP) and dimethylallyl diphosphate (DMAPP), and cis-prenyl transferase (cis-type prenyl transferase) involved in biosynthesis Focusing on the four types of enzyme proteins, the base sequences and amino acid sequences of these four types were clarified by analyzing the genes encoding these four types of enzyme proteins derived from Sequoia spp.

更に、明らかにした4種の遺伝子をそれぞれ導入した各形質転換体の大腸菌を使用して確認試験を行ったところ、これら4種の酵素蛋白質は、それぞれが有する所定の酵素活性を示すことも明らかとなった。したがって、これら4種それぞれの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することで、それぞれが所定の酵素活性を示すこととなる。 Furthermore, when a confirmation test was performed using Escherichia coli of each of the transformants into which each of the four types of genes that had been clarified was introduced, it was also clear that these four types of enzyme proteins each had a predetermined enzyme activity. It became. Therefore, by introducing each of these four genes into an isoprenoid-producing plant, each of them exhibits a predetermined enzyme activity.

上記4種の酵素蛋白質は、比較的高分子量のポリイソプレノイドを生産するセイタカアワダチソウ由来の酵素蛋白質であるため、他の植物由来の同種の酵素蛋白質に比べて優れた性質を有する蓋然性が非常に高く、これら4種それぞれの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することで、それぞれが所定の酵素活性を示し、当該蛋白質(酵素)が触媒し、生合成する化合物の生合成量を増大させるだけではなく、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性を向上することもできる。なお、本明細書において、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性を向上とは、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産量を向上させることを意味する。 Since the above four types of enzyme proteins are enzyme proteins derived from Aedes albopictus producing relatively high molecular weight polyisoprenoids, they have a very high probability of having superior properties compared to the same types of enzyme proteins derived from other plants. In addition, by introducing each of these four genes into an isoprenoid-producing plant, each of them shows a predetermined enzyme activity, and the protein (enzyme) catalyzes and increases the amount of biosynthetic compound biosynthesized, The productivity of isoprenoids and polyisoprenoids can also be improved. In the present specification, to improve the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids means to improve the production of isoprenoids and polyisoprenoids.

なお、本明細書において、ファルネシル二リン酸シンターゼ(FPPS)は、イソペンテニル二リン酸(IPP)、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)及びゲラニル二リン酸(GPP)を基質としてファルネシル二リン酸(FPP)の生合成反応を触媒する酵素である。
また、本明細書において、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ(GGPPS)は、イソペンテニル二リン酸(IPP)、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP)及びファルネシル二リン酸(FPP)を基質としてゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)の生合成反応を触媒する酵素である。
また、本明細書において、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)は、イソペンテニル二リン酸(IPP)と、その異性体であるジメチルアリル二リン酸(DMAPP)の間の異性化反応を触媒する酵素である。
また、本明細書において、cis−プレニルトランスフェラーゼ(cis型プレニルトランスフェラーゼ)は、イソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素である。ここで、本明細書において、イソプレノイド化合物とは、イソプレン単位(C)を有する化合物を意味する。また、cis型イソプレノイドは、イソプレン単位がシス型に結合したイソプレノイド化合物を有する化合物であり、例えばcis−イソプレニル二リン酸などが挙げられる。
In the present specification, farnesyl diphosphate synthase (FPPS) is farnesyl diphosphate (GPP) using isopentenyl diphosphate (IPP), dimethylallyl diphosphate (DMAPP) and geranyl diphosphate (GPP) as substrates. FPP) is an enzyme that catalyzes a biosynthetic reaction.
Moreover, in this specification, geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS) is isopentenyl diphosphate (IPP), dimethylallyl diphosphate (DMAPP), geranyl diphosphate (GPP) and farnesyl diphosphate (FPP). Is an enzyme that catalyzes the biosynthesis reaction of geranylgeranyl diphosphate (GGPP).
Also herein, isopentenyl diphosphate isomerase (IDI) catalyzes the isomerization reaction between isopentenyl diphosphate (IPP) and its isomer, dimethylallyl diphosphate (DMAPP). It is an enzyme.
In the present specification, cis-prenyltransferase (cis-type prenyltransferase) is an enzyme that catalyzes a reaction for extending the chain length of an isoprenoid compound to a cis-type. Here, in this specification, an isoprenoid compound means a compound having an isoprene unit (C 5 H 8 ). A cis-type isoprenoid is a compound having an isoprenoid compound in which isoprene units are bonded in a cis-type, and examples thereof include cis-isoprenyl diphosphate.

(蛋白質)
本発明の蛋白質は、下記[A1]、[B1]、[C1]、[D1]のいずれかに示す蛋白質である。
[A1]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列からなる蛋白質
[B1]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列からなる蛋白質
[C1]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列からなる蛋白質
[D1]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列からなる蛋白質
(protein)
The protein of the present invention is a protein shown in any of the following [A1], [B1], [C1], and [D1].
[A1] A protein consisting of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1 [B1] A protein consisting of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3 [C1] represented by SEQ ID NO: 5 A protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-302 [D1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7

[A1]、[B1]、[C1]、[D1]で示される蛋白質はそれぞれ、ファルネシル二リン酸シンターゼ(FPPS)、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ(GGPPS)、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)、cis−プレニルトランスフェラーゼ(cis型プレニルトランスフェラーゼ)である。 The proteins represented by [A1], [B1], [C1], and [D1] are farnesyl diphosphate synthase (FPPS), geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS), isopentenyl diphosphate isomerase (IDI), respectively. It is a cis-prenyl transferase (cis-type prenyl transferase).

また、蛋白質は、元のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、又は付加を含む場合であっても本来持つ機能を有する場合があることが知られている。従って、本発明の蛋白質は下記[A2]、[B2]、[C2]、[D2]のいずれかに示す蛋白質でもある。
[A2]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ本来持つ機能を有する蛋白質
[B2]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ本来持つ機能を有する蛋白質
[C2]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ本来持つ機能を有する蛋白質
[D2]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつ本来持つ機能を有する蛋白質
ここで、本明細書において、配列番号1で表される蛋白質が本来持つ機能とは、ファルネシル二リン酸シンターゼ(FPPS)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号3で表される蛋白質が本来持つ機能とは、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ(GGPPS)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号5で表される蛋白質が本来持つ機能とは、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号7で表される蛋白質が本来持つ機能とは、cis−プレニルトランスフェラーゼ(cis型プレニルトランスフェラーゼ)が本来持つ機能、すなわち、イソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性である。
Further, it is known that a protein may have an inherent function even when it includes substitution, deletion, insertion, or addition of one or more amino acids in the original amino acid sequence. Therefore, the protein of the present invention is also a protein shown in any of the following [A2], [B2], [C2], and [D2].
[A2] The amino acid sequence of amino acid Nos. 1-333 represented by SEQ ID No. 1 consists of a sequence containing substitution, deletion, insertion, and / or addition of one or more amino acids and has an inherent function The protein [B2] is an amino acid sequence of amino acid Nos. 1-360 represented by SEQ ID No. 3 and consists of a sequence containing substitution, deletion, insertion, and / or addition of one or a plurality of amino acids, and has an inherent function Protein [C2] having the sequence having amino acid number 1-302 amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 and comprising one or more amino acid substitutions, deletions, insertions, and / or additions, and has the inherent function Protein [D2] having the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7, substitution or deletion of one or more amino acids, A protein comprising a sequence containing an insertion and / or addition and having an inherent function. In this specification, the intrinsic function of the protein represented by SEQ ID NO: 1 is farnesyl diphosphate synthase (FPPS). Is an enzyme activity that catalyzes a reaction inherently, ie, a reaction using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, or a reaction using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates.
Here, in the present specification, the function inherent to the protein represented by SEQ ID NO: 3 is the function inherent to geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS), that is, isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate. Is an enzyme activity that catalyzes a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate are used as substrates.
Here, in the present specification, the function inherent to the protein represented by SEQ ID NO: 5 is the function inherent to isopentenyl diphosphate isomerase (IDI), that is, isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate. It is an enzyme activity that catalyzes a reaction to isomerize the aldehyde.
Here, in the present specification, the function inherent to the protein represented by SEQ ID NO: 7 is the function inherent to cis-prenyltransferase (cis-type prenyltransferase), that is, the chain length of the isoprenoid compound is extended to cis-type. It is an enzyme activity that catalyzes the reaction to be carried out.

なお、上記酵素活性を維持するためには、配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸、好ましくは1〜67個のアミノ酸、より好ましくは1〜50個のアミノ酸、更に好ましくは1〜33個のアミノ酸、特に好ましくは1〜17個のアミノ酸、最も好ましくは1〜7個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 In order to maintain the enzyme activity, one or more amino acids, preferably 1 to 67 amino acids, more preferably 1 to 67 amino acids in the amino acid sequence of amino acid numbers 1 to 333 represented by SEQ ID NO: 1. Substitution or deletion of 50 amino acids, more preferably 1 to 33 amino acids, particularly preferably 1 to 17 amino acids, most preferably 1 to 7 amino acids, and most preferably 1 to 3 amino acids It is preferably an amino acid sequence containing an insertion, and / or addition.

また、酵素活性を維持するためには、配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸、好ましくは1〜72個のアミノ酸、より好ましくは1〜54個のアミノ酸、更に好ましくは1〜36個のアミノ酸、特に好ましくは1〜18個のアミノ酸、最も好ましくは1〜7個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜4個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 Moreover, in order to maintain enzyme activity, in the amino acid sequence of amino acid number 1-360 represented by sequence number 3, it is 1 or more amino acids, Preferably it is 1-72 amino acids, More preferably, it is 1-54. 1 amino acid, more preferably 1 to 36 amino acids, particularly preferably 1 to 18 amino acids, most preferably 1 to 7 amino acids, most preferably 1 to 4 amino acid substitutions, deletions, An amino acid sequence containing an insertion and / or addition is preferred.

また、酵素活性を維持するためには、配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸、好ましくは1〜60個のアミノ酸、より好ましくは1〜45個のアミノ酸、更に好ましくは1〜30個のアミノ酸、特に好ましくは1〜15個のアミノ酸、最も好ましくは1〜6個のアミノ酸、より最も好ましくは3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 Moreover, in order to maintain enzyme activity, in the amino acid sequence of amino acid number 1-302 represented by sequence number 5, it is 1 or more amino acids, Preferably it is 1-60 amino acids, More preferably, it is 1-45. 1 amino acid, more preferably 1-30 amino acids, particularly preferably 1-15 amino acids, most preferably 1-6 amino acids, more preferably 3 amino acid substitutions, deletions, insertions, And / or an amino acid sequence containing an addition.

また、酵素活性を維持するためには、配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸、好ましくは1〜53個のアミノ酸、より好ましくは1〜39個のアミノ酸、更に好ましくは1〜26個のアミノ酸、特に好ましくは1〜13個のアミノ酸、最も好ましくは1〜5個のアミノ酸、より最も好ましくは1〜3個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含むアミノ酸配列であることが好ましい。 In order to maintain the enzyme activity, one or more amino acids, preferably 1 to 53 amino acids, more preferably 1 to 39 in the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7. 1 to 26 amino acids, more preferably 1 to 26 amino acids, particularly preferably 1 to 13 amino acids, most preferably 1 to 5 amino acids, and most preferably 1 to 3 amino acid substitutions, deletions, An amino acid sequence containing an insertion and / or addition is preferred.

アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のカッコ内のグループ内での置換が挙げられる。例えば、(グリシン、アラニン)(バリン、イソロイシン、ロイシン)(アスパラギン酸、グルタミン酸)(アスパラギン、グルタミン)(セリン、トレオニン)(リジン、アルギニン)(フェニルアラニン、チロシン)である。 As an example of amino acid substitution, conservative substitution is preferable, and specifically, substitution within a group in parentheses below can be mentioned. For example, (glycine, alanine) (valine, isoleucine, leucine) (aspartic acid, glutamic acid) (asparagine, glutamine) (serine, threonine) (lysine, arginine) (phenylalanine, tyrosine).

また、蛋白質は、元のアミノ酸配列と配列同一性の高いアミノ酸配列を有する蛋白質も同様の機能を有する場合があることが知られている。従って、本発明の蛋白質は下記[A3]、[B3]、[C3]、[D3]のいずれかに示す蛋白質でもある。
[A3]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ同様の機能を有する蛋白質
[B3]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ同様の機能を有する蛋白質
[C3]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ同様の機能を有する蛋白質
[D3]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ同様の機能を有する蛋白質
ここで、本明細書において、配列番号1で表される蛋白質と同様の機能とは、ファルネシル二リン酸シンターゼ(FPPS)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号3で表される蛋白質と同様の機能とは、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ(GGPPS)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号5で表される蛋白質と同様の機能とは、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(IDI)が本来持つ機能、すなわち、イソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性である。
ここで、本明細書において、配列番号7で表される蛋白質と同様の機能とは、cis−プレニルトランスフェラーゼ(cis型プレニルトランスフェラーゼ)が本来持つ機能、すなわち、イソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性である。
In addition, it is known that a protein having an amino acid sequence having high sequence identity with the original amino acid sequence may have the same function. Therefore, the protein of the present invention is also a protein shown in any of the following [A3], [B3], [C3], and [D3].
[A3] A protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1 and having the same function [B3] represented by SEQ ID NO: 3 A protein [C3] consisting of an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of amino acid Nos. 1-360 [C3] and the amino acid sequence of amino acid Nos. 1-302 represented by SEQ ID No. 5 and 80 A protein [D3] consisting of an amino acid sequence having a sequence identity of at least% and having the same function [D3] Amino acid sequence having an amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7 and at least 80% sequence identity A protein having the same function as used herein, wherein the same function as the protein represented by SEQ ID NO: 1 is referred to as farnesyl Catalyze the function of phosphate synthase (FPPS), ie, reaction using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, or reaction using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Enzyme activity.
Here, in this specification, the function similar to that of the protein represented by SEQ ID NO: 3 is a function inherent to geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS), that is, isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate. Is an enzyme activity that catalyzes a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate are used as substrates.
Here, in this specification, the function similar to that of the protein represented by SEQ ID NO: 5 is a function inherent to isopentenyl diphosphate isomerase (IDI), that is, isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate. It is an enzyme activity that catalyzes a reaction to isomerize the aldehyde.
Here, in the present specification, the function similar to that of the protein represented by SEQ ID NO: 7 is the function inherent to cis-prenyltransferase (cis-type prenyltransferase), that is, the chain length of the isoprenoid compound is extended to cis-type. It is an enzyme activity that catalyzes the reaction to be carried out.

なお、同様の機能、すなわち酵素活性を維持するためには、配列番号1、3、5、7のいずれかの配列番号で表されるアミノ酸配列との配列同一性は、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。 In order to maintain the same function, that is, the enzyme activity, the sequence identity with the amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7 is 80% or more, preferably It is 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more.

アミノ酸配列や塩基配列の配列同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST[Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873(1993)]やFASTA[Methods Enzymol., 183, 63 (1990)]を用いて決定することができる。 The sequence identity of amino acid sequences and base sequences is determined by the algorithm BLAST [Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)] and FASTA [Methods Enzymol. , 183, 63 (1990)].

酵素活性を有する蛋白質であることを確認する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、大腸菌などを用いて、目的の蛋白質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、目的蛋白質を発現させ、目的蛋白質の機能の有無をそれぞれの活性測定法により、活性測定等を行う方法が挙げられる。 As a method for confirming that the protein has enzyme activity, a conventionally known method can be used. For example, using E. coli or the like, a transformant into which a gene encoding the target protein has been introduced, And measuring the activity of the target protein by the respective activity measurement methods.

(遺伝子)
本発明の遺伝子は、上記[A1]〜[A3]、[B1]〜[B3]、[C1]〜[C3]、[D1]〜[D3]のいずれかで表される蛋白質をコードする遺伝子である。
(gene)
The gene of the present invention is a gene encoding a protein represented by any of the above [A1] to [A3], [B1] to [B3], [C1] to [C3], [D1] to [D3] It is.

本発明の遺伝子はまた、下記[A4]、[B4]、[C4]、[D4]のいずれか、又は[A5]、[B5]、[C5]、[D5]のいずれかに示す遺伝子である。
[A4]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列からなるDNA
[B4]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列からなるDNA
[C4]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列からなるDNA
[D4]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列からなるDNA
[A5]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ本来持つ機能を有する蛋白質をコードするDNA
[B5]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ本来持つ機能を有する蛋白質をコードするDNA
[C5]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ本来持つ機能を有する蛋白質をコードするDNA
[D5]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ本来持つ機能を有する蛋白質をコードするDNA
ここで、本明細書において、配列番号2で表される遺伝子がコードする蛋白質が本来持つ機能とは、上述の配列番号1で表される蛋白質が本来持つ機能と同様である。
ここで、本明細書において、配列番号4で表される遺伝子がコードする蛋白質が本来持つ機能とは、上述の配列番号3で表される蛋白質が本来持つ機能と同様である。
ここで、本明細書において、配列番号6で表される遺伝子がコードする蛋白質が本来持つ機能とは、上述の配列番号5で表される蛋白質が本来持つ機能と同様である。
ここで、本明細書において、配列番号8で表される遺伝子がコードする蛋白質が本来持つ機能とは、上述の配列番号7で表される蛋白質が本来持つ機能と同様である。
The gene of the present invention is also a gene shown in any of the following [A4], [B4], [C4], [D4], or any of [A5], [B5], [C5], [D5]. is there.
[A4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2
[B4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-180 represented by SEQ ID NO: 4
[C4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6
[D4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1 to 789 represented by SEQ ID NO: 8
[A5] DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of base numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2 and encodes a protein having an inherent function
[B5] DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of base numbers 1-1080 represented by SEQ ID NO: 4 and encodes a protein having an inherent function
[C5] DNA which hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of base numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6 and which encodes a protein having an inherent function
[D5] DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence of base numbers 1 to 789 represented by SEQ ID NO: 8 and encodes a protein having an inherent function
Here, in this specification, the function originally possessed by the protein encoded by the gene represented by SEQ ID NO: 2 is the same as the function inherent to the protein represented by SEQ ID NO: 1 described above.
Here, in this specification, the function originally possessed by the protein encoded by the gene represented by SEQ ID NO: 4 is the same as the function inherent to the protein represented by SEQ ID NO: 3 described above.
Here, in this specification, the function originally possessed by the protein encoded by the gene represented by SEQ ID NO: 6 is the same as the function inherently possessed by the protein represented by SEQ ID NO: 5 described above.
Here, in this specification, the function originally possessed by the protein encoded by the gene represented by SEQ ID NO: 8 is the same as the function originally possessed by the protein represented by SEQ ID NO: 7.

ここでいう「ハイブリダイズする」とは、特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部にDNAがハイブリダイズする工程である。したがって、該特定の塩基配列を有するDNAまたは該DNAの一部の塩基配列は、ノーザンまたはサザンブロット解析のプローブとして有用であるか、またはPCR(Polymerase Chain Reaction)解析のオリゴヌクレオチドプライマーとして使用できる長さのDNAであってもよい。プローブとして用いるDNAとしては、少なくとも100塩基以上、好ましくは200塩基以上、より好ましくは500塩基以上のDNAをあげることができるが、少なくとも10塩基以上、好ましくは15塩基以上のDNAであってもよい。 The term “hybridize” as used herein refers to a step in which DNA hybridizes to DNA having a specific base sequence or a part of the DNA. Therefore, the DNA having the specific nucleotide sequence or a part of the DNA sequence is useful as a probe for Northern or Southern blot analysis, or can be used as an oligonucleotide primer for PCR (Polymerase Chain Reaction) analysis. It may be DNA. Examples of DNA used as a probe include DNA of at least 100 bases, preferably 200 bases or more, more preferably 500 bases or more, but may be DNA of at least 10 bases, preferably 15 bases or more. .

DNAのハイブリダイゼーション実験の方法はよく知られており、例えばモレキュラー・クローニング第2版、第3版(2001年)、Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press(1994)、Immunology methods manual, Academic press(Molecular)に記載の他、多数の他の標準的な教科書に従ってハイブリダイゼーションの条件を決定し、実験を行うことができる。 Methods of DNA hybridization experiments are well known, for example, Molecular Cloning 2nd Edition, 3rd Edition (2001), Methods for General and Molecular Bacteriology, ASM Press (1994), Immunology methods manual. In addition to those described in Molecular), hybridization conditions can be determined and experiments can be performed according to a number of other standard textbooks.

上記のストリンジェントな条件とは、例えばDNAを固定化したフィルターとプローブDNAとを50%ホルムアミド、5×SSC(750mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハルト溶液、10%の硫酸デキストラン、および20μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で42℃で一晩、インキュベートした後、例えば約65℃の0.2×SSC溶液中で該フィルターを洗浄する条件をあげることができるが、より低いストリンジェント条件を用いることもできる。ストリンジェントな条件の変更は、ホルムアミドの濃度調整(ホルムアミドの濃度を下げるほど低ストリンジェントになる)、塩濃度および温度条件の変更により可能である。低ストリンジェント条件としては、例えば6×SSCE(20×SSCEは、3mol/lの塩化ナトリウム、0.2mol/lのリン酸二水素ナトリウム、0.02mol/lのEDTA、pH7.4)、0.5%のSDS、30%のホルムアミド、100μg/lの変性させたサケ精子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベートした後、50℃の1×SSC、0.1%SDS溶液を用いて洗浄する条件をあげることができる。また、さらに低いストリンジェントな条件としては、上記した低ストリンジェント条件において、高塩濃度(例えば5×SSC)の溶液を用いてハイブリダイゼーションを行った後、洗浄する条件をあげることができる。 The above stringent conditions include, for example, a filter in which DNA is immobilized and probe DNA, 50% formamide, 5 × SSC (750 mM sodium chloride, 75 mM sodium citrate), 50 mM sodium phosphate (pH 7.6). ) After incubation overnight at 42 ° C. in a solution containing 5 × Denhardt's solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / l denatured salmon sperm DNA, for example 0.2 × SSC solution at about 65 ° C. While the conditions for washing the filter can be raised, lower stringent conditions can also be used. Stringent conditions can be changed by adjusting the concentration of formamide (the lower the formamide concentration, the lower the stringency), and changing the salt concentration and temperature conditions. As low stringent conditions, for example, 6 × SSCE (20 × SSCE is 3 mol / l sodium chloride, 0.2 mol / l sodium dihydrogen phosphate, 0.02 mol / l EDTA, pH 7.4), 0 After overnight incubation at 37 ° C. in a solution containing 5% SDS, 30% formamide, 100 μg / l denatured salmon sperm DNA, 50 ° C. 1 × SSC, 0.1% SDS solution The conditions for using and washing can be raised. Further, examples of lower stringent conditions include conditions under which hybridization is performed using a solution having a high salt concentration (for example, 5 × SSC) under the above-described low stringency conditions and then washed.

上記した様々な条件は、ハイブリダイゼーション実験のバックグラウンドを抑えるために用いるブロッキング試薬を添加、または変更することにより設定することもできる。上記したブロッキング試薬の添加は、条件を適合させるために、ハイブリダイゼーション条件の変更を伴ってもよい。 The various conditions described above can also be set by adding or changing a blocking reagent used to suppress the background of hybridization experiments. The addition of the blocking reagent described above may be accompanied by a change in hybridization conditions in order to adapt the conditions.

上記したストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAとしては、例えばBLASTおよびFASTA等のプログラムを用いて、上記パラメータに基づいて計算したときに、配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAをあげることができる。配列番号4、6、8で表される塩基配列についても、それぞれが上記範囲の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAをあげることができる。 As DNA that can hybridize under the above-mentioned stringent conditions, for example, when calculated based on the above parameters using a program such as BLAST and FASTA, the DNA of base number 1-999 represented by SEQ ID NO: 2 is used. Examples thereof include DNA consisting of a base sequence having at least 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, further preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more. . Examples of the base sequences represented by SEQ ID NOs: 4, 6, and 8 also include DNAs each having a base sequence having the sequence identity in the above range.

上記したDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが、所定の酵素活性を有する蛋白質をコードするDNAであることを確認する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、大腸菌などを用いて、目的の蛋白質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、目的蛋白質を発現させ、目的蛋白質の機能の有無をそれぞれの活性測定法により、活性測定等を行う方法が挙げられる。 As a method for confirming that the DNA that hybridizes with the above-described DNA under stringent conditions is a DNA encoding a protein having a predetermined enzyme activity, a conventionally known method can be used. The target protein is expressed by a transformant into which a gene encoding the target protein has been introduced, and the activity of the target protein is determined by the respective activity measurement methods.

また、上記蛋白質のアミノ酸配列及び塩基配列を同定する方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば、生育する植物から、totalRNAを抽出し、mRNAを精製し、逆転写反応によりcDNAを合成する。次に目的蛋白質に相当する既知の植物由来の蛋白質のアミノ酸配列をもとに、縮重プライマーを設計し、RT−PCRを行い、部分的にDNA断片の増幅を行い、部分的に配列を同定する。次いで、RACE法などを行い、全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定する。RACE法(Rapid Amplification of cDNA Ends法)とは、cDNAの塩基配列が部分的に把握されているときに、その既知領域の塩基配列情報を基にPCRを行って、cDNA末端までの未知領域をクローニングする方法で、cDNAライブラリーの作製を経ずに、PCR法によって全長のcDNAをクローニングすることができる方法である。
なお、縮重プライマーは、上記目的蛋白質と共通性の高い配列部位を有する植物由来の配列から作製することが好ましい。
In addition, as a method for identifying the amino acid sequence and base sequence of the above protein, a conventionally known method can be used. For example, total RNA is extracted from a growing plant, mRNA is purified, and cDNA is synthesized by reverse transcription reaction. To do. Next, based on the amino acid sequence of a known plant-derived protein corresponding to the target protein, degenerate primers are designed, RT-PCR is performed, DNA fragments are partially amplified, and the sequence is partially identified. To do. Subsequently, RACE method etc. are performed and a full length base sequence and amino acid sequence are identified. The RACE method (Rapid Amplification of cDNA Ends method) means that when the cDNA base sequence is partially known, PCR is performed based on the base sequence information of the known region, and the unknown region up to the end of the cDNA is determined. In this cloning method, full-length cDNA can be cloned by PCR without preparing a cDNA library.
The degenerate primer is preferably prepared from a plant-derived sequence having a sequence site highly common with the target protein.

(形質転換体)
本発明の遺伝子(上記の蛋白質をコードする遺伝子、又は上記[A4]〜[D4]、[A5]〜[D5]に記載の遺伝子)をイソプレノイド産生植物に導入することにより、所定の蛋白質を発現するように形質転換された生物体(形質転換体)が得られる。そして、当該形質転換体では、所定の蛋白質が発現することにより、導入したイソプレノイド産生植物内で新たに該蛋白質が有する所定の酵素活性が得られ、該蛋白質(酵素)が触媒し、生合成する化合物の生合成量を向上させることができる。更には、導入したイソプレノイド産生植物内のイソプレノイド生合成経路中の部分的な反応が促進されることから、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性も向上させることもできる。
(Transformant)
Expression of a predetermined protein by introducing the gene of the present invention (the gene encoding the above protein or the genes described in [A4] to [D4] and [A5] to [D5] above) into an isoprenoid-producing plant Thus, a transformed organism (transformant) is obtained. In the transformant, when a predetermined protein is expressed, a predetermined enzyme activity of the protein is newly obtained in the introduced isoprenoid-producing plant, and the protein (enzyme) catalyzes and biosynthesizes. The amount of compound biosynthesis can be improved. Furthermore, since the partial reaction in the isoprenoid biosynthetic pathway in the introduced isoprenoid-producing plant is promoted, the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids can also be improved.

上記形質転換体に用いられる宿主としては、イソプレノイドを産生可能な植物であれば特に限定されず、例えば、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)等のHevea属;ノゲシ(Sonchus oleraceus)、オニノゲシ(Sonchus asper)、ハチジョウナ(Sonchus brachyotus)等のSonchus属;セイタカアワダチソウ(Solidago altissima)、アキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. asiatica)、ミヤマアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipcarpa)、キリガミネアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. leipc arpaf. paludosa)、オオアキノキリンソウ(Solidago virgaurea subsp. gigantea)、オオアワダチソウ(Solidago gigantea Ait. var. leiophylla Fernald)等のSolidago属;ヒマワリ(Helianthus annuus)、シロタエヒマワリ(Helianthus argophyllus)、ヘリアンサス・アトロルベンス(Helianthus atrorubens)、ヒメヒマワリ(Helianthus debilis)、コヒマワリ(Helianthus decapetalus)、ジャイアントサンフラワー(Helianthus giganteus)等のHelianthus属;タンポポ(Taraxacum)、エゾタンポポ(Taraxacum venustum H.Koidz)、シナノタンポポ(Taraxacum hondoense Nakai)、カントウタンポポ(Taraxacum platycarpum Dahlst)、カンサイタンポポ(Taraxacum japonicum)、セイヨウタンポポ(Taraxacum officinale Weber)、ロシアンタンポポ(Taraxacum koksaghyz)等のTaraxacum属;イチジク(Ficus carica)、インドゴムノキ(Ficus elastica)、オオイタビ(Ficus pumila L.)、イヌビワ(Ficus erecta Thumb.)、ホソバムクイヌビワ(Ficus ampelas Burm.f.)、コウトウイヌビワ(Ficus benguetensis Merr.)、ムクイヌビワ(Ficus irisana Elm.)、ガジュマル(Ficus microcarpa L.f.)、オオバイヌビワ(Ficus septica Burm.f.)、ベンガルボダイジュ(Ficus benghalensis)等のFicus属;グアユール(Parthenium argentatum)、アメリカブクリョウサイ(Parthenium hysterophorus)、ブタクサ(Parthenium hysterophorus)等のParthenium属;レタス(Lactuca serriola)、ベンガルボダイジュ等が挙げられる。なかでも、Hevea属、Sonchus属、Taraxacum属、及びParhenium属からなる群より選択される少なくとも1種の属に属する植物であることが好ましい。 The host used for the transformant is not particularly limited as long as it is a plant capable of producing an isoprenoid. For example, a Hevea genus such as Hevea brasiliensis; (Sonchus brachyotus) Sonchus spp such as;. goldenrod (Solidago altissima), goldenrod (. Solidago virgaurea subsp asiatica), Miyama goldenrod (. Solidago virgaurea subsp leipcarpa), tung moth Mine goldenrod (Solidago virgaurea subsp leipc .... Rpaf paludosa), giant goldenrod (Solidago virgaurea subsp gigantea), Solidago gigantea (Solidago gigantea Ait var leiophylla Fernald) Solidago genus and the like; sunflower (Helianthus annuus), Shirota et sunflower (Helianthus argophyllus), Helianthus Atororubensu (Helianthus atrorubens ), Sunflower (Helianthus debilis), kohimawari (Helianthus decapetalus), giant sunflower (Helianthus giganteus) and other genus Helianthus; dandelion (T raxacum), Ezotanpopo (Taraxacum venustum H.Koidz), Shinano dandelion (Taraxacum hondoense Nakai), Kanto dandelion (Taraxacum platycarpum Dahlst), Kansai dandelion (Taraxacum japonicum), dandelion (Taraxacum officinale Weber), Russian dandelion (Taraxacum koksaghyz) such as Taraxacum genus; Ficus carica, Indian rubber tree (Ficus elastica), Eurythius (Ficus pumila L. ), Ficus erecta Thumb., Ficus ampelas Burm.f., Ficus bengetensis Merr., Ficus irisana Elm.F. The genus Ficus such as Ficus septica Burm.f., Ficus benghalensis; the genus Parthenium argentatum, the genus Parthium hysterophorus, the thaliana tuca serriola), Bengal linden, and the like. Among these, a plant belonging to at least one genus selected from the group consisting of the genus Hevea, Sonchus, Taraxacum, and Parhenium is preferable.

発現ベクターとしては、上記宿主細胞において自律複製可能ないしは染色体中への組込が可能で、上記組換え体DNAを転写できる位置にプロモーターを含有しているものを使用できる。 As the expression vector, one that can autonomously replicate in the host cell or can be integrated into a chromosome and that contains a promoter at a position where the recombinant DNA can be transcribed can be used.

発現ベクターとして、例えば、pBI系のベクター、pUC系のベクター、Tiプラスミド、タバコモザイクウイルスベクター等をあげることができる。
プロモーターとしては、植物細胞中で機能するものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)の35Sプロモーター、イネアクチン1プロモーター、ノパリン合成酵素遺伝子プロモーター、タバコモザイクウィルスの35Sプロモーター、イネ由来アクチン遺伝子プロモーター等をあげることができる。
Examples of expression vectors include pBI vectors, pUC vectors, Ti plasmids, tobacco mosaic virus vectors, and the like.
Any promoter may be used as long as it functions in plant cells. For example, cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, rice actin 1 promoter, nopaline synthase gene promoter, and tobacco mosaic virus 35S. Examples thereof include promoters and rice-derived actin gene promoters.

なお、イソプレノイド化合物が生合成される組織、例えば乳管に特異的に発現するプロモーターを持った発現ベクターを使用することが好ましい。ポリイソプレノイドが生合成される組織に特異的に発現させることにより、植物の生長遅延などの弊害を抑制することが出来る。 In addition, it is preferable to use an expression vector having a promoter that is specifically expressed in a tissue in which an isoprenoid compound is biosynthesized, such as a milk duct. By specifically expressing the polyisoprenoid in the biosynthesized tissue, it is possible to suppress harmful effects such as delayed growth of plants.

組換えベクターの導入方法としては、植物細胞にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテリウム(Agrobacterium)を用いる方法(特開昭59−140885号公報、特開昭60−70080号公報、WO94/00977)、エレクトロポレーション法(特開昭60−251887号公報)、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(特許第2606856号、特許第2517813号)等をあげることができる。 As a method for introducing the recombinant vector, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into plant cells. For example, a method using Agrobacterium (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-140885, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-14088). Sho 60-70080, WO 94/00977), electroporation method (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-251887), method using particle gun (gene gun) (Patent No. 2606856, Patent No. 2517813), etc. be able to.

以上の方法等により、上記形質転換体(形質転換植物細胞)が得られる。 The transformant (transformed plant cell) can be obtained by the above method or the like.

本発明はまた、本発明の遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物を提供するものである。該イソプレノイド産生植物は、形質転換植物細胞を有するイソプレノイド産生植物であれば特に限定されず、例えば、上述の方法で得られた形質転換植物細胞のみならず、その子孫又はクローン、さらにそれらを継代させて得られる子孫植物の全てを含む概念である。一旦、ゲノム内に上記DNAやベクターが導入された形質転換植物細胞が得られれば、該形質転換植物細胞から有性生殖、無性生殖、組織培養、細胞培養、細胞融合等により子孫又はクローンを得ることが可能である。また、該形質転換植物細胞やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、不定芽、不定胚、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該イソプレノイド産生植物を量産することも可能である。 The present invention also provides an isoprenoid-producing plant into which the gene of the present invention has been introduced. The isoprenoid-producing plant is not particularly limited as long as it is an isoprenoid-producing plant having transformed plant cells. For example, not only transformed plant cells obtained by the above-described method, but also their progeny or clones, and further subculture them. It is a concept that includes all of the progeny plants obtained. Once a transformed plant cell into which the above DNA or vector has been introduced into the genome is obtained, offspring or clones can be obtained from the transformed plant cell by sexual reproduction, asexual reproduction, tissue culture, cell culture, cell fusion, etc. It is possible to obtain. In addition, a propagation material (eg, seed, fruit, cut ear, tuber, tuber, strain, adventitious bud, adventitious embryo, callus, protoplast, etc.) is obtained from the transformed plant cell or its progeny or clone. The isoprenoid-producing plant can be mass-produced.

形質転換植物細胞から植物体を再生する方法は、例えば、ユーカリでは土肥らの方法(特願平11−127025号公報)、イネではFujimuraらの方法(Fujimuraら(1995), Plant Tissue Culture Lett.,vol.2:p74−)、トウモロコシではShillitoらの方法(Shillitoら(1989), Bio/Technology,vol.7:p581−)、ジャガイモではVisserらの方法(Visserら(1989), Theor.Appl.Genet.,vol.78:p589−)、シロイヌナズナではAkamaらの方法(Akamaら(1992), Plant Cell Rep.,vol.12:p7−)が知られており、当業者であれば、これらを参照して形質転換植物細胞から植物体を再生できる。 A method for regenerating plant bodies from transformed plant cells is, for example, the method of Toi et al. (Japanese Patent Application No. 11-127005) in Eucalyptus, and the method of Fujimura et al. (Fujimura et al. (1995), Plant Tissue Culture Lett. , Vol. 2: p74-), for corn, the method of Shirrito et al. (Shillito et al. (1989), Bio / Technology, vol. 7: p581-), for potato, the method of Visser et al. (Visser et al. (1989), Theor. Appl. Genet., Vol. 78: p589-), and in Arabidopsis, the method of Akama et al. (Akama et al. (1992), Plant Cell Rep., Vol. 12: p7-) is known. Regenerating plants from the transformed plant cells with reference to these.

再生した植物体において、周知の手法を用いることで、目的の蛋白質遺伝子の発現を確認することが出来る。例えば、目的の蛋白質の発現をウエスタンブロット解析すればよい。 In the regenerated plant body, the expression of the target protein gene can be confirmed by using a well-known technique. For example, the expression of the target protein may be analyzed by Western blot.

上記形質転換植物体から種子を得る方法としては、例えば、形質転換植物体を適当な培地において発根させ、その発根体を水分含有の土を入れたポットに移植する。適当な栽培条件下で生育させ、最終的に種子を形成させて、該種子を得る。また、種子から植物体を得る方法としては、例えば、前記のようにして得られた形質転換植物体由来の種子を、水分含有の土に播種し、適当な栽培条件下で生育させることにより植物体を得ることができる。 As a method for obtaining seeds from the above transformed plant body, for example, the transformed plant body is rooted in an appropriate medium, and the rooted body is transplanted into a pot containing water-containing soil. The seeds are obtained by growing them under appropriate cultivation conditions and finally forming seeds. In addition, as a method for obtaining a plant from seeds, for example, a plant is obtained by sowing seeds derived from a transformed plant obtained as described above in water-containing soil and growing them under appropriate cultivation conditions. You can get a body.

本発明では、本発明の遺伝子が導入されたイソプレノイド産生植物を使用してイソプレノイドやポリイソプレノイドの製造を行うことにより、イソプレノイドやポリイソプレノイドの生産性を向上できる。具体的には、上述の方法で得られた形質転換植物細胞、形質転換植物細胞から得られたカルス、該カルスから再分化した細胞等を適当な培地で培養したり、形質転換植物細胞から再生された形質転換植物体、該形質転換植物体から得られた種子から得られた植物体等を適当な栽培条件下で生育させたりすることにより、イソプレノイドやポリイソプレノイドを製造することができる。本発明の形質転換体は、導入された蛋白質によりイソプレノイドやポリイソプレノイドの生合成経路の一部の反応が向上されるので、該蛋白質(酵素)が触媒し、生合成する化合物の生合成量を向上させることができ、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上でき、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 In the present invention, by producing an isoprenoid or a polyisoprenoid using an isoprenoid-producing plant into which the gene of the present invention has been introduced, the productivity of the isoprenoid or polyisoprenoid can be improved. Specifically, transformed plant cells obtained by the above method, callus obtained from transformed plant cells, cells re-differentiated from the callus, etc. are cultured in an appropriate medium or regenerated from transformed plant cells. Isoprenoids and polyisoprenoids can be produced by growing the transformed plants obtained, the plants obtained from the seeds obtained from the transformed plants, and the like under appropriate cultivation conditions. In the transformant of the present invention, the reaction of a part of the biosynthetic pathway of isoprenoids and polyisoprenoids is improved by the introduced protein. Therefore, the biosynthetic amount of the compound synthesized by the protein (enzyme) is increased. It is possible to improve the productivity of isoprenoids, and it is also possible to improve the productivity of polyisoprenoids.

ここで、本明細書において、ポリイソプレノイドは、イソプレン単位(C)で構成された重合体の総称である。ポリイソプレノイドとしては、例えばモノテルペン(C10)、セスキテルペン(C15)、ジテルペン(C20)、セスタテルペン(C25)、トリテルペン(C30)、テトラテルペン(C40)、天然ゴムなどの重合体が挙げられる。また、本明細書において、イソプレノイドは、イソプレン単位(C)を有する化合物を意味し、ポリイソプレノイドをも含む概念である。 In this specification, polyisoprenoids is a general term for structured polymer with isoprene units (C 5 H 8). Examples of polyisoprenoids include monoterpenes (C 10 ), sesquiterpenes (C 15 ), diterpenes (C 20 ), sesterterpenes (C 25 ), triterpenes (C 30 ), tetraterpenes (C 40 ), and natural rubber. A polymer is mentioned. In the present specification, isoprenoids, means a compound having an isoprene unit (C 5 H 8), is a concept including polyisoprenoid.

以上の説明の通り、本発明では、セイタカアワダチソウにおけるファルネシル二リン酸シンターゼ、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ、cis−プレニルトランスフェラーゼのアミノ酸配列及び塩基配列を見出した。また、それぞれ特有の酵素活性を有する蛋白質をコードする遺伝子を導入した形質転換体により、イソプレノイドの生合成経路の特定の化合物の生合成量を向上でき、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 As described above, in the present invention, the amino acid sequence and base sequence of farnesyl diphosphate synthase, geranylgeranyl diphosphate synthase, isopentenyl diphosphate isomerase, and cis-prenyltransferase in Solidago radish were found. In addition, the amount of biosynthesis of a specific compound in the biosynthesis pathway of isoprenoids can be improved by transformants into which a gene encoding a protein having a specific enzyme activity is introduced, which in turn improves the productivity of isoprenoids. The productivity of isoprenoids can also be improved.

具体的には、[A1]〜[A3]のいずれかに記載の蛋白質をコードする遺伝子、又は[A4]、[A5]のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、ファルネシル二リン酸の生合成量を向上でき、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 Specifically, farnesyl is obtained by introducing a gene encoding the protein described in any of [A1] to [A3] or the gene described in any of [A4] and [A5] into an isoprenoid-producing plant. The biosynthetic amount of diphosphate can be improved, and the productivity of isoprenoids can be improved, and the productivity of polyisoprenoids can also be improved.

また、[B1]〜[B3]のいずれかに記載の蛋白質をコードする遺伝子、又は[B4]、[B5]のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、ゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を向上でき、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 Moreover, by introducing the gene encoding the protein according to any one of [B1] to [B3] or the gene according to any one of [B4] and [B5] into an isoprenoid-producing plant, geranylgeranyl diphosphate The biosynthetic amount can be improved, and the productivity of isoprenoids can be improved, and the productivity of polyisoprenoids can also be improved.

また、[C1]〜[C3]のいずれかに記載の蛋白質をコードする遺伝子、又は[C4]、[C5]のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、ジメチルアリル二リン酸又はイソペンテニル二リン酸の生合成量を向上でき、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 Further, by introducing the gene encoding the protein according to any one of [C1] to [C3] or the gene according to any one of [C4] and [C5] into an isoprenoid-producing plant, dimethylallyl diphosphorus The biosynthetic amount of acid or isopentenyl diphosphate can be improved, and the productivity of isoprenoids can be improved, and the productivity of polyisoprenoids can also be improved.

また、[D1]〜[D3]のいずれかに記載の蛋白質をコードする遺伝子、又は[D4]、[D5]のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、の生合成量を向上でき、ひいてはイソプレノイドの生産性を向上、更にはポリイソプレノイドの生産性も向上できる。 In addition, the amount of biosynthesis by introducing the gene encoding the protein according to any one of [D1] to [D3] or the gene according to any one of [D4] and [D5] into an isoprenoid-producing plant Can improve the productivity of isoprenoids, and further improve the productivity of polyisoprenoids.

また、[D1]〜[D3]のいずれかに記載の蛋白質をコードする遺伝子、又は[D4]、[D5]のいずれかに記載の遺伝子は、比較的高分子量のポリイソプレノイドを生産するセイタカアワダチソウ由来の遺伝子又は該遺伝子と配列同一性の高い遺伝子であるため、これらの遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、従来は低分子量のポリイソプレノイドしか生合成できなかった植物においても、比較的高分子量のポリイソプレノイドが製造可能となる。 In addition, the gene encoding the protein according to any one of [D1] to [D3], or the gene according to any one of [D4] and [D5] may be used to produce a relatively high molecular weight polyisoprenoid. Since these genes are genes or genes that have high sequence identity with the genes, by introducing these genes into isoprenoid-producing plants, even plants that could only biosynthesize low-molecular-weight polyisoprenoids in the past are relatively high. A molecular weight polyisoprenoid can be produced.

本発明では、4種の上記蛋白質のうち少なくとも1種の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、イソプレノイド、ポリイソプレノイドの生産性を向上できるが、4種の上記蛋白質をコードする遺伝子のうち、2種以上の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性はより向上し、4種すべての遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより本発明の効果が最も顕著に発揮される。 In the present invention, the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids can be improved by introducing at least one gene of the above four proteins into an isoprenoid-producing plant. Among the genes encoding the above four proteins, By introducing two or more genes into an isoprenoid-producing plant, the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids is further improved, and by introducing all four genes into an isoprenoid-producing plant, the effects of the present invention are most clearly exhibited. Is done.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

(セイタカアワダチソウにおけるイソプレノイド生合成経路に関与する酵素群の目的蛋白質のアミノ酸配列及び塩基配列の同定)
山形県天童市に生育したセイタカアワダチソウを採取し、葉からAGPC(acid guanidinium thiocyanate−phenol−chloroform extraction)法により、totalRNAを抽出した。そして、抽出したtotalRNAをもとに逆転写反応によりcDNAを合成した。
次に、目的蛋白質に相当する既知であるパラゴムノキ、ヒマワリ、シロイヌナズナ、ニチニチソウ又はカナダイチイ由来の蛋白質のアミノ酸配列(既知の保存領域配列)をもとに、共通性の高い配列部位を選定し、下記に示す縮重プライマー1〜16を設計し、RT−PCRを行うことで部分的に目的蛋白質のDNAの断片を増幅し、その断片部分の配列をApplied Biosystems社製のABI3100シークエンサーを用いて同定した。
その断片部分の配列から、新たに下記に示すプライマー17〜37を設計し、RACE法により、目的蛋白質の全長の塩基配列及びアミノ酸配列を同定した。それぞれの目的蛋白質のアミノ酸配列を配列番号1、3、5、7に、当該塩基配列は配列番号2、4、6、8に示した。
(Identification of the amino acid sequence and base sequence of the target protein of the enzyme group involved in the isoprenoid biosynthetic pathway in Solidago radish)
Solid walrus was grown in Tendo City, Yamagata Prefecture, and total RNA was extracted from the leaves by the AGPC (acid guanidinium thiocynate-phenol-chloroform extraction) method. Then, cDNA was synthesized by reverse transcription reaction based on the extracted total RNA.
Next, based on the known amino acid sequence of a protein derived from Para rubber tree, sunflower, Arabidopsis thaliana, periwinkle or Canadian yew corresponding to the target protein, a highly common sequence site is selected, The DNA fragments of the target protein were partially amplified by carrying out RT-PCR, and the sequence of the fragment portion was identified using an ABI3100 sequencer manufactured by Applied Biosystems. .
Primers 17 to 37 shown below were newly designed from the sequence of the fragment portion, and the full-length base sequence and amino acid sequence of the target protein were identified by the RACE method. The amino acid sequences of the respective target proteins are shown in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, and 7, and the nucleotide sequences are shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, and 8, respectively.

目的蛋白質がファルネシル二リン酸シンターゼであるときに用いた縮重プライマーを以下に示す。なお、該縮重プライマーの設計は、以下に示す既知の保存領域配列をもとにした。
(プライマー1:配列番号9)
5’−ggiggiaartknaaymcngg−3’
(プライマー2:配列番号10)
5’−gtinyigaygayathatgga−3’
(プライマー3:配列番号11)
5’−atrtcigtnccdatytticc−3’
(プライマー4:配列番号12)
5’−tciarrwartcrtcytg−3’
(既知の保存領域1(プライマー1に対応):配列番号13)
GlyGlyLysLeuAsnArgGly
(既知の保存領域2(プライマー2に対応):配列番号14)
LeuAspAspIleMetAsp
(既知の保存領域3(プライマー3に対応):配列番号15)
GlyLysIleGlyThrAsp
(既知の保存領域4(プライマー4に対応):配列番号16)
ThrTyrPheGlnValGln
Degenerate primers used when the target protein is farnesyl diphosphate synthase are shown below. The degenerate primer was designed based on the following known conserved region sequences.
(Primer 1: SEQ ID NO: 9)
5′-gggigiaartknaaymcngg-3 ′
(Primer 2: SEQ ID NO: 10)
5'-gtinigaygayathatga-3 '
(Primer 3: SEQ ID NO: 11)
5'-attrcitnccdatatyticc-3 '
(Primer 4: SEQ ID NO: 12)
5'-tciarwart crtcytg-3 '
(Known conserved region 1 (corresponding to primer 1): SEQ ID NO: 13)
GlyGlyLysLeuAsnArgGly
(Known conserved region 2 (corresponding to primer 2): SEQ ID NO: 14)
LeuAspAspIleMetAsp
(Known conserved region 3 (corresponding to primer 3): SEQ ID NO: 15)
GlyLysIleGlyThrAsp
(Known conserved region 4 (corresponding to primer 4): SEQ ID NO: 16)
ThrTyrPheGlnValGln

目的蛋白質がゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼであるときに用いた縮重プライマーを以下に示す。なお、該縮重プライマーの設計は、以下に示す既知の保存領域配列をもとにした。
(プライマー5:配列番号17)
5’−garatgathcayavnatg−3’
(プライマー6:配列番号18)
5’−atgwsiytiathcaygayga−3’
(プライマー7:配列番号19)
5’−acrtciardatrtcrtc−3’
(プライマー8:配列番号20)
5’−atrtcrtciaciacytgraa−3’
(既知の保存領域5(プライマー5に対応):配列番号21)
GluMetIleHisThrMet
(既知の保存領域6(プライマー6に対応):配列番号22)
MetSerLeuIleHisAspAsp
(既知の保存領域7(プライマー7に対応):配列番号23)
AspAspIleLeuAspVal
(既知の保存領域8(プライマー8に対応):配列番号24)
PheGlnValValAspAspIle
Degenerate primers used when the target protein is geranylgeranyl diphosphate synthase are shown below. The degenerate primer was designed based on the following known conserved region sequences.
(Primer 5: SEQ ID NO: 17)
5'-garatgathcayavnatg-3 '
(Primer 6: SEQ ID NO: 18)
5'-atgwsiyatiycaygayga-3 '
(Primer 7: SEQ ID NO: 19)
5'-acrtciardatrtcrtc-3 '
(Primer 8: SEQ ID NO: 20)
5'-attrctciaciacytgraa-3 '
(Known conserved region 5 (corresponding to primer 5): SEQ ID NO: 21)
GluMetIleHisThrMet
(Known conserved region 6 (corresponding to primer 6): SEQ ID NO: 22)
MetSerLeuIleHisAspAsp
(Known storage region 7 (corresponding to primer 7): SEQ ID NO: 23)
AspAspIleLeuAspVal
(Known conserved region 8 (corresponding to primer 8): SEQ ID NO: 24)
PheGlnValValAspAspIle

目的蛋白質がイソペンテニル二リン酸イソメラーゼであるときに用いた縮重プライマーを以下に示す。なお、該縮重プライマーの設計は、以下に示す既知の保存領域配列をもとにした。
(プライマー9:配列番号25)
5’−aartayaaytgycayytnatgg−3’
(プライマー10:配列番号26)
5’−atgttygangaygartgyat−3’
(プライマー11:配列番号27)
5’−gcnacytcrtcnggrttngg−3’
(プライマー12:配列番号28)
5’−tcrtcytcnccccayttncc−3’
(既知の保存領域9(プライマー9に対応):配列番号29)
LysTyrAsnCysHis
(既知の保存領域10(プライマー10に対応):配列番号30)
CysHisLeuAsnGluLys
(既知の保存領域11(プライマー11に対応):配列番号31)
ProAsnProAspGluValAla
(既知の保存領域12(プライマー12に対応):配列番号32)
GlyLysTrpGlyGluHis
Degenerate primers used when the target protein is isopentenyl diphosphate isomerase are shown below. The degenerate primer was designed based on the following known conserved region sequences.
(Primer 9: SEQ ID NO: 25)
5'-aartayaaytgycaytnatgg-3 '
(Primer 10: SEQ ID NO: 26)
5'-atgttygangaygartygat-3 '
(Primer 11: SEQ ID NO: 27)
5′-gcnacytctrtnggrttngg-3 ′
(Primer 12: SEQ ID NO: 28)
5'-tcrtcytcnccccayttncc-3 '
(Known conserved region 9 (corresponding to primer 9): SEQ ID NO: 29)
LysTyrAsnCysHis
(Known storage region 10 (corresponding to primer 10): SEQ ID NO: 30)
CysHisLeuAsnGluLys
(Known conserved region 11 (corresponding to primer 11): SEQ ID NO: 31)
ProAsnProAspGluValAla
(Known storage region 12 (corresponding to primer 12): SEQ ID NO: 32)
GlyLysTrpGlyGluHis

目的蛋白質がcis−イソプレニルトランスフェラーゼであるときに用いた縮重プライマーを以下に示す。なお、該縮重プライマーの設計は、以下に示す既知の保存領域配列をもとにした。
(プライマー13:配列番号33)
5’−cayrtigsiwthrtiatggaygg−3’
(プライマー14:配列番号34)
5’−atggayggiaayvgimgitgg−3’
(プライマー15:配列番号35)
5’−yciagitcnggccayar−3’
(プライマー16:配列番号36)
5’−tgccayarnarraartt−3’
(既知の保存領域13(プライマー13に対応):配列番号37)
HisIleAlaPheIleLeuAspGly
(既知の保存領域14(プライマー14に対応):配列番号38)
LeuTrpProGluIleGly
(既知の保存領域15(プライマー15に対応):配列番号39)
LeuAspGlyAsnArgArg
(既知の保存領域16(プライマー16に対応):配列番号40)
AsnPhePheTrpGln
Degenerate primers used when the target protein is cis-isoprenyltransferase are shown below. The degenerate primer was designed based on the following known conserved region sequences.
(Primer 13: SEQ ID NO: 33)
5′-cayrtigsiwthrtiatgggayg-3 ′
(Primer 14: SEQ ID NO: 34)
5′-atggayggiaiavgimitgggg-3 ′
(Primer 15: SEQ ID NO: 35)
5'-yciagitcnggccayar-3 '
(Primer 16: SEQ ID NO: 36)
5'-tgccayarnarraart-3 '
(Known storage region 13 (corresponding to primer 13): SEQ ID NO: 37)
HisIleAlaPheIleLeuAspGly
(Known conserved region 14 (corresponding to primer 14): SEQ ID NO: 38)
LeuTrpProGluIleGly
(Known conserved region 15 (corresponding to primer 15): SEQ ID NO: 39)
LeuAspGlyAsnArgArg
(Known conserved region 16 (corresponding to primer 16): SEQ ID NO: 40)
AsnPhePheTrpGln

目的蛋白質がファルネシル二リン酸シンターゼであるときに、RACE法で用いたプライマーを以下に示す。
(プライマー17:配列番号41)
5’−atacacgcagaggtcaaccc−3’
(プライマー18:配列番号42)
5’−aaacatttccgaggaaagcc−3’
(プライマー19:配列番号43)
5’−tattcattgtctattcaccg−3’
(プライマー20:配列番号44)
5’−tattcattgtctattcaccg−3’
(プライマー21:配列番号45)
5’−actccttatgtttggtgagg−3’
(プライマー22:配列番号46)
5’−aggtcaaccctgttggttca−3’
(プライマー23:配列番号47)
5’−cggatgatattatggatgagtctc−3’
The primers used in the RACE method when the target protein is farnesyl diphosphate synthase are shown below.
(Primer 17: SEQ ID NO: 41)
5'-atacacgcagagtcaaccc-3 '
(Primer 18: SEQ ID NO: 42)
5'-aaaactttccgaggagaagcc-3 '
(Primer 19: SEQ ID NO: 43)
5'-tattattgtcattattaccg-3 '
(Primer 20: SEQ ID NO: 44)
5'-tattattgtcattattaccg-3 '
(Primer 21: SEQ ID NO: 45)
5'-actccttattagtttgtgtgagg-3 '
(Primer 22: SEQ ID NO: 46)
5'-aggtcaaccctgtgtggtca-3 '
(Primer 23: SEQ ID NO: 47)
5′-cggatgattattaggtagagtctc-3 ′

目的蛋白質がゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼであるときに、RACE法で用いたプライマーを以下に示す。
(プライマー24:配列番号48)
5’−cgactggagcacgaggacac−3’
(プライマー25:配列番号49)
5’−ctaacccaacaacttgtccttc−3’
The primers used in the RACE method when the target protein is geranylgeranyl diphosphate synthase are shown below.
(Primer 24: SEQ ID NO: 48)
5'-cgactggagcacgaggacac-3 '
(Primer 25: SEQ ID NO: 49)
5'-ctaacccaacaacttgtccttc-3 '

目的蛋白質がイソペンテニル二リン酸イソメラーゼであるときに、RACE法で用いたプライマーを以下に示す。
(プライマー26:配列番号50)
5’−gcttattgaagagaagtcactcgg−3’
(プライマー27:配列番号51)
5’−gaggaagcttttagatgaactggg−3’
(プライマー28:配列番号52)
5’−acttccggttgatgagtttatccc−3’
(プライマー29:配列番号53)
5’−gaggaagcttttagatgaactggg−3’
(プライマー30:配列番号54)
5’−acttccggttgatgagtttatccc−3’
(プライマー31:配列番号55)
5’−aagatctggaacaaaggtgactt−3’
(プライマー32:配列番号56)
5’−tagggctttcagtgtattcttg−3’
The primers used in the RACE method when the target protein is isopentenyl diphosphate isomerase are shown below.
(Primer 26: SEQ ID NO: 50)
5'-gctatttgaagagaagtactactggg-3 '
(Primer 27: SEQ ID NO: 51)
5'-gaggaagcttttagatagaactggg-3 '
(Primer 28: SEQ ID NO: 52)
5′-acttccggtttgatgagttttatcccc-3 ′
(Primer 29: SEQ ID NO: 53)
5'-gaggaagcttttagatagaactggg-3 '
(Primer 30: SEQ ID NO: 54)
5′-acttccggtttgatgagttttatcccc-3 ′
(Primer 31: SEQ ID NO: 55)
5'-aagactctggaacaaaaggtgactt-3 '
(Primer 32: SEQ ID NO: 56)
5'-tagggctttcagtgtttctttg-3 '

目的蛋白質がcis−イソプレニルトランスフェラーゼであるときに、RACE法で用いたプライマーを以下に示す。
(プライマー33:配列番号57)
5’−ggaggaaaagattgaaagtttgacaaaa−3’
(プライマー34:配列番号58)
5’−agctgagaaggccatggatgc−3’
(プライマー35:配列番号59)
5’−gcatgctgttcaagaatcttgtgaag−3’
(プライマー36:配列番号60)
5’−caaagattttacttcttcaggattgcg−3’
(プライマー37:配列番号61)
5’−ccccaagctcatagcagtacctaagc−3’
When the target protein is cis-isoprenyltransferase, the primers used in the RACE method are shown below.
(Primer 33: SEQ ID NO: 57)
5'-ggaggagaaaagattgaaaagtttgacaaaa-3 '
(Primer 34: SEQ ID NO: 58)
5'-agctgagaagggccatggatgc-3 '
(Primer 35: SEQ ID NO: 59)
5'-gcatgctgttcaagaatctttgtgaag-3 '
(Primer 36: SEQ ID NO: 60)
5'-caaaagattttattctttcaggattgcg-3 '
(Primer 37: SEQ ID NO: 61)
5'-ccccagctcatagcagtaccagag-3 '

(目的蛋白質発現ベクターの構築)
まず、目的蛋白質をコードする遺伝子(塩基配列)をpColdIII(pColdIII/SA−FPS)のマルチクローニングサイト上のBamHI/PstIサイト内に組み込んだ目的蛋白質発現ベクターを構築した。なお、該DNA断片を組み込む際のライゲーションには、Ligation high ver.2を用いた。
また、目的蛋白質の一つであるイソペンテニル二リン酸イソメラーゼの場合は、ベクターはpCold ProS2、制限酵素サイトはBamHI/SalIで行い、cis−プレニルトランスフェラーゼの場合は、ベクターはpColdProS2(pColdProS2/SA−CPT)、制限酵素サイトはBamHI/HindIIIで行った。
(Construction of target protein expression vector)
First, a target protein expression vector was constructed in which a gene (base sequence) encoding the target protein was incorporated into the BamHI / PstI site on the multiple cloning site of pColdIII (pColdIII / SA-FPS). For ligation when incorporating the DNA fragment, Ligation high ver. 2 was used.
In the case of isopentenyl diphosphate isomerase, which is one of the target proteins, the vector is pCold ProS2, the restriction enzyme site is BamHI / SalI, and in the case of cis-prenyltransferase, the vector is pColdProS2 (pColdProS2 / SA- CPT) and restriction enzyme sites were performed at BamHI / HindIII.

(大腸菌の形質転換体)
大腸菌BL21株(E.coli BL21株)及び上記目的蛋白質発現ベクターを用いて、ヒートショック法により形質転換を行った。そして、該形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含むLB寒天培地上に塗布し、20℃で一晩培養することで、形質転換体を選択し、得た。
なお、目的蛋白質の一つであるイソペンテニル二リン酸イソメラーゼ、cis−プレニルトランスフェラーゼの場合も、大腸菌BL21株を用いた。
(Transformant of E. coli)
Using the E. coli BL21 strain (E. coli BL21 strain) and the target protein expression vector, transformation was performed by the heat shock method. Then, the transformant was applied on an LB agar medium containing 50 μg / ml ampicillin and cultured at 20 ° C. overnight to select and obtain a transformant.
Note that E. coli BL21 strain was also used for isopentenyl diphosphate isomerase and cis-prenyltransferase, which are one of the target proteins.

(目的蛋白質の発現)
得られた上記形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含む3mlのLB液体培地が入った試験管に加え、37℃で5時間振盪培養した。得られた培養液のうち、1mlを50μg/mlのアンピシリンを含むLB液体培地100mlが入った500ml三角フラスコに添加し、20℃で3時間振盪培養した。次いで、0.1mmol/Lになるようにイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加し、再度20℃で18時間振盪培養した。得られた培養液を遠心分離し、湿菌体を得た。得られた湿菌体を超音波処理により破砕し、再度遠心分離を行い、上清を採取し、HisTrap(GEヘルスケア・ジャパン(株))を用いて目的蛋白質を精製した。目的蛋白質は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS−PAGE)により確認を行った。
(Expression of target protein)
The obtained transformant was added to a test tube containing 3 ml of LB liquid medium containing 50 μg / ml ampicillin and cultured with shaking at 37 ° C. for 5 hours. Of the obtained culture solution, 1 ml was added to a 500 ml Erlenmeyer flask containing 100 ml of LB liquid medium containing 50 μg / ml ampicillin, and cultured with shaking at 20 ° C. for 3 hours. Subsequently, isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added so as to be 0.1 mmol / L, and the mixture was again cultured with shaking at 20 ° C. for 18 hours. The obtained culture solution was centrifuged to obtain wet cells. The obtained wet cells were disrupted by sonication, centrifuged again, the supernatant was collected, and the target protein was purified using HisTrap (GE Healthcare Japan). The target protein was confirmed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).

(目的蛋白質の活性測定)
下記に示す測定方法により、それぞれの目的蛋白質の酵素活性の有無を確認した。結果は表1〜4に示す。なお、それぞれの基準(Control)は、得られた目的蛋白質を配合しないもので行った。
(Measurement of target protein activity)
The presence or absence of enzyme activity of each target protein was confirmed by the measurement method shown below. The results are shown in Tables 1-4. In addition, each reference | standard (Control) was performed by what does not mix | blend the obtained target protein.

(ファルネシル二リン酸の生合成量測定)
上記精製によって得られた目的蛋白質(配列番号1で表される蛋白質)10μg、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2−メルカプトエタノール、1mM ジメチルアリル二リン酸、1mM イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調製し、37℃水浴にて1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水100mlとペンタン500mlを加え、撹拌後、静置した。その後、上清(ペンタン層)を抽出し、液体シンチレーションカウンターにより、ファルネシル二リン酸の生合成量を測定した。
(Measurement of biosynthesis of farnesyl diphosphate)
10 μg of the target protein (protein represented by SEQ ID NO: 1) obtained by the above purification, 50 mM Tris-HCl Buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM dimethylallyl diphosphate, 1 mM iso A reaction solution containing pentenyl diphosphate was prepared and reacted in a 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 100 ml of saturated brine and 500 ml of pentane were added, and the mixture was stirred and allowed to stand. Thereafter, the supernatant (pentane layer) was extracted, and the biosynthesis amount of farnesyl diphosphate was measured with a liquid scintillation counter.

(ゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量測定)
配列番号3で表される蛋白質を用いた以外は、上記ファルネシル二リン酸の生合成量測定と同様の条件で行い、ゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を測定した。
(Measurement of biosynthesis of geranylgeranyl diphosphate)
Except for using the protein represented by SEQ ID NO: 3, the biosynthesis amount of geranylgeranyl diphosphate was measured under the same conditions as in the above-described measurement of the biosynthesis amount of farnesyl diphosphate.

(ジメチルアリル二リン酸の生合成量測定)
上記精製によって得られた目的蛋白質(配列番号5で表される蛋白質)3μg、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.0)、5mM 塩化マグネシウム、50mM 2―メルカプトエタノール、1.25μM イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調製し、37℃水浴にて30分反応させた。反応終了後、飽和食塩水200μlと400μlの1mol/L HClを加え、撹拌後、更に37℃水浴にて20分反応させた。その後、ジエチルエーテルを600μl加え、上清(ジエチルエーテル層)を抽出し、液体シンチレーションカウンターにより、ジメチルアリル二リン酸の生合成量を測定した。
(Measurement of biosynthesis of dimethylallyl diphosphate)
3 μg of the target protein (protein represented by SEQ ID NO: 5) obtained by the above purification, 50 mM Tris-HCl Buffer (pH 7.0), 5 mM magnesium chloride, 50 mM 2-mercaptoethanol, 1.25 μM isopentenyl diphosphate were added. A reaction solution was prepared and reacted in a 37 ° C. water bath for 30 minutes. After completion of the reaction, 200 μl of saturated saline and 400 μl of 1 mol / L HCl were added, and after stirring, the mixture was further reacted in a 37 ° C. water bath for 20 minutes. Thereafter, 600 μl of diethyl ether was added, the supernatant (diethyl ether layer) was extracted, and the biosynthetic amount of dimethylallyl diphosphate was measured with a liquid scintillation counter.

(cis型イソプレノイドであるcis−イソプレニル二リン酸の生合成量測定)
上記精製によって得られた目的蛋白質(配列番号7で表される蛋白質)10μg、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2―メルカプトエタノール、1mM ファルネシル二リン酸、15μM イソペンテニル二リン酸を含む反応液を調製し、37℃水浴にて1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水1mlを加え撹拌後、ジエチルエーテルを1ml加え、撹拌後、静置した。その後、上清(ジエチルエーテル層)を除去し、1−ブタノールを1ml加え、撹拌後、静置した。その後、上清(1−ブタノール層)を除去し、トルエン/ヘキサン(1:1)溶液を1ml加え、撹拌後、静置した。その後、上清(トルエン/ヘキサン層)を除去し、液体シンチレーションカウンターにより、cis−イソプレニル二リン酸の生合成量を測定した。
(Measurement of biosynthesis of cis-isoprenyl diphosphate which is a cis-type isoprenoid)
10 μg of the target protein (protein represented by SEQ ID NO: 7) obtained by the above purification, 50 mM Tris-HCl Buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM farnesyl diphosphate, 15 μM isopentenyl A reaction solution containing diphosphoric acid was prepared and reacted in a 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 1 ml of saturated brine was added and stirred, and then 1 ml of diethyl ether was added, stirred and then allowed to stand. Thereafter, the supernatant (diethyl ether layer) was removed, 1 ml of 1-butanol was added, and the mixture was stirred and allowed to stand. Thereafter, the supernatant (1-butanol layer) was removed, 1 ml of a toluene / hexane (1: 1) solution was added, and the mixture was allowed to stand after stirring. Thereafter, the supernatant (toluene / hexane layer) was removed, and the biosynthetic amount of cis-isoprenyl diphosphate was measured with a liquid scintillation counter.

Figure 2015047142
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表1〜4の結果から、目的の蛋白質はそれぞれ本来持つ酵素活性を有することが明らかとなり、それぞれが、セイタカアワダチソウにおけるイソプレノイド生合成経路に関与する酵素群のファルネシル二リン酸シンターゼ、ゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼ、イソペンテニル二リン酸イソメラーゼ、cis−イソプレニルトランスフェラーゼであるということが明確になった。 From the results of Tables 1 to 4, it is clear that each of the target proteins has an inherent enzyme activity, each of which is a group of enzymes, such as farnesyl diphosphate synthase and geranylgeranyl diphosphate, which are involved in the isoprenoid biosynthesis pathway in Sequoia litura. It became clear that they were synthase, isopentenyl diphosphate isomerase, and cis-isoprenyl transferase.

また、本発明で得られた上記目的の蛋白質をコードする遺伝子を導入した形質転換体(形質転換イソプレノイド産生植物体)においても、上記目的蛋白質により生合成されるそれぞれの化合物の生合成量が向上することも裏付けられた。更に、該形質転換イソプレノイド産生植物体において、イソプレノイド及びポリイソプレノイドの生産性が向上することも裏付けられた。 In addition, in the transformant (transformed isoprenoid-producing plant) into which the gene encoding the target protein obtained in the present invention is introduced, the amount of biosynthesis of each compound biosynthesized by the target protein is improved. It was also supported to do. Furthermore, it was confirmed that the productivity of isoprenoids and polyisoprenoids was improved in the transformed isoprenoid-producing plant.

(配列表フリーテキスト)
配列番号1:セイタカアワダチソウ由来のファルネシル二リン酸シンターゼのアミノ酸配列
配列番号2:セイタカアワダチソウ由来のファルネシル二リン酸シンターゼをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号3:セイタカアワダチソウ由来のゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼのアミノ酸配列
配列番号4:セイタカアワダチソウ由来のゲラニルゲラニル二リン酸シンターゼをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号5:セイタカアワダチソウ由来のイソペンテニル二リン酸イソメラーゼのアミノ酸配列
配列番号6:セイタカアワダチソウ由来のイソペンテニル二リン酸イソメラーゼをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号7:セイタカアワダチソウ由来のcis−イソプレニルトランスフェラーゼのアミノ酸配列
配列番号8:セイタカアワダチソウ由来のcis−イソプレニルトランスフェラーゼをコードする遺伝子の塩基配列
配列番号9:プライマー1
配列番号10:プライマー2
配列番号11:プライマー3
配列番号12:プライマー4
配列番号13:既知の保存領域1
配列番号14:既知の保存領域2
配列番号15:既知の保存領域3
配列番号16:既知の保存領域4
配列番号17:プライマー5
配列番号18:プライマー6
配列番号19:プライマー7
配列番号20:プライマー8
配列番号21:既知の保存領域5
配列番号22:既知の保存領域6
配列番号23:既知の保存領域7
配列番号24:既知の保存領域8
配列番号25:プライマー9
配列番号26:プライマー10
配列番号27:プライマー11
配列番号28:プライマー12
配列番号29:既知の保存領域9
配列番号30:既知の保存領域10
配列番号31:既知の保存領域11
配列番号32:既知の保存領域12
配列番号33:プライマー13
配列番号34:プライマー14
配列番号35:プライマー15
配列番号36:プライマー16
配列番号37:既知の保存領域13
配列番号38:既知の保存領域14
配列番号39:既知の保存領域15
配列番号40:既知の保存領域16
配列番号41:プライマー17
配列番号42:プライマー18
配列番号43:プライマー19
配列番号44:プライマー20
配列番号45:プライマー21
配列番号46:プライマー22
配列番号47:プライマー23
配列番号48:プライマー24
配列番号49:プライマー25
配列番号50:プライマー26
配列番号51:プライマー27
配列番号52:プライマー28
配列番号53:プライマー29
配列番号54:プライマー30
配列番号55:プライマー31
配列番号56:プライマー32
配列番号57:プライマー33
配列番号58:プライマー34
配列番号59:プライマー35
配列番号60:プライマー36
配列番号61:プライマー37
(Sequence table free text)
SEQ ID NO: 1: Amino acid sequence of farnesyl diphosphate synthase derived from Streptomyces sp. SEQ ID NO: 2: nucleotide sequence of a gene encoding farnesyl diphosphate synthase derived from Streptomyces sp. SEQ ID NO: 3: Amino acid sequence SEQ ID NO: 4: Nucleotide sequence of a gene encoding geranylgeranyl diphosphate synthase derived from Sequoia serrata SEQ ID NO: 5 Amino acid sequence of isopentenyl diphosphate isomerase derived from Sequoia litura The nucleotide sequence of the gene encoding phosphate isomerase SEQ ID NO: 7: The amino acid sequence of cis-isoprenyltransferase derived from Sequoia litura, SEQ ID NO: 8: Seitakawa Auda Saw derived cis- isoprenyl transferase encoding gene nucleotide sequence SEQ ID NO: 9: Primer 1
Sequence number 10: Primer 2
Sequence number 11: Primer 3
Sequence number 12: Primer 4
SEQ ID NO: 13: known storage region 1
SEQ ID NO: 14: known storage region 2
SEQ ID NO: 15: known storage region 3
SEQ ID NO: 16: known storage region 4
Sequence number 17: Primer 5
Sequence number 18: Primer 6
Sequence number 19: Primer 7
Sequence number 20: Primer 8
SEQ ID NO: 21: known storage region 5
SEQ ID NO: 22: known storage region 6
SEQ ID NO: 23: known storage region 7
SEQ ID NO: 24: known storage region 8
Sequence number 25: Primer 9
SEQ ID NO: 26: Primer 10
SEQ ID NO: 27: Primer 11
SEQ ID NO: 28: primer 12
SEQ ID NO: 29: known storage region 9
SEQ ID NO: 30: known storage region 10
SEQ ID NO: 31: known storage region 11
SEQ ID NO: 32: known storage region 12
Sequence number 33: Primer 13
SEQ ID NO: 34: Primer 14
Sequence number 35: Primer 15
Sequence number 36: Primer 16
SEQ ID NO: 37: known storage region 13
SEQ ID NO: 38: known storage region 14
SEQ ID NO: 39: known storage region 15
SEQ ID NO: 40: known storage region 16
SEQ ID NO: 41: primer 17
SEQ ID NO: 42: primer 18
SEQ ID NO: 43: Primer 19
SEQ ID NO: 44: Primer 20
Sequence number 45: Primer 21
SEQ ID NO: 46: Primer 22
SEQ ID NO: 47: Primer 23
Sequence number 48: Primer 24
SEQ ID NO: 49: Primer 25
Sequence number 50: Primer 26
Sequence number 51: Primer 27
SEQ ID NO: 52: Primer 28
SEQ ID NO: 53: Primer 29
Sequence number 54: Primer 30
Sequence number 55: Primer 31
Sequence number 56: Primer 32
Sequence number 57: Primer 33
Sequence number 58: Primer 34
Sequence number 59: Primer 35
SEQ ID NO: 60: primer 36
Sequence number 61: Primer 37

Claims (24)

以下の[A1]〜[A3]のいずれかに記載の蛋白質。
[A1]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列からなる蛋白質
[A2]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[A3]配列番号1で表されるアミノ酸番号1−333のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The protein according to any one of [A1] to [A3] below.
[A1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1 [A2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1, A reaction comprising deletion, insertion, and / or addition, and using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, or isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Protein [A3] having an enzymatic activity that catalyzes the reaction. The protein comprises an amino acid sequence of 80% or more of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-333 represented by SEQ ID NO: 1, and isopentenyl diphosphate and dimethyl Enzyme activity that catalyzes reactions using allyl diphosphate as a substrate or reactions using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Protein that
請求項1記載の蛋白質をコードする遺伝子。 A gene encoding the protein according to claim 1. 以下の[A4]又は[A5]に記載の遺伝子。
[A4]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列からなるDNA
[A5]配列番号2で表される塩基番号1−999の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene according to [A4] or [A5] below.
[A4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2
[A5] Hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-999 represented by SEQ ID NO: 2, and isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate Which encodes a protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction in which the enzyme is used as a substrate or a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates.
請求項2又は3記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるファルネシル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体。 A transformant in which the amount of biosynthesis of farnesyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene according to claim 2 or 3 into the isoprenoid-producing plant. 請求項2又は3記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるファルネシル二リン酸の生合成量を向上させる方法。 A method for improving the biosynthesis of farnesyl diphosphate in a plant by introducing the gene according to claim 2 or 3 into an isoprenoid-producing plant. 以下の[B1]〜[B3]のいずれかに記載の蛋白質。
[B1]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列からなる蛋白質
[B2]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[B3]配列番号3で表されるアミノ酸番号1−360のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The protein according to any one of [B1] to [B3] below.
[B1] a protein consisting of the amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3 [B2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3, Reactions consisting of sequences containing deletions, insertions, and / or additions, and reactions using isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as substrates, reactions using isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate as substrates Or a protein having an enzymatic activity that catalyzes a reaction using isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate as substrates [B3] and an amino acid sequence of amino acid numbers 1-360 represented by SEQ ID NO: 3 and a sequence of 80% or more A reaction comprising isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate, each having an amino acid sequence having the same identity, and isopentenyl diphosphate Reaction of the acid with geranyl diphosphate as a substrate, or a protein having an enzyme activity that catalyzes the reaction using a isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate as a substrate
請求項6記載の蛋白質をコードする遺伝子。 A gene encoding the protein according to claim 6. 以下の[B4]又は[B5]に記載の遺伝子。
[B4]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列からなるDNA
[B5]配列番号4で表される塩基番号1−1080の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸とを基質とする反応、イソペンテニル二リン酸とゲラニル二リン酸とを基質とする反応、又はイソペンテニル二リン酸とファルネシル二リン酸とを基質とする反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene according to [B4] or [B5] below.
[B4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-180 represented by SEQ ID NO: 4
[B5] It hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence 1-180 represented by SEQ ID NO: 4, and isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate A protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction in which isopentenyl diphosphate and geranyl diphosphate are used as substrates, or a reaction in which isopentenyl diphosphate and farnesyl diphosphate are used as substrates. DNA encoding
請求項7又は8記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体。 A transformant wherein the biosynthesis amount of geranylgeranyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene according to claim 7 or 8 into an isoprenoid-producing plant. 請求項7又は8記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるゲラニルゲラニル二リン酸の生合成量を向上させる方法。 A method for improving the biosynthesis amount of geranylgeranyl diphosphate in an isoprenoid-producing plant by introducing the gene according to claim 7 or 8 into the plant. 以下の[C1]〜[C3]のいずれかに記載の蛋白質。
[C1]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列からなる蛋白質
[C2]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[C3]配列番号5で表されるアミノ酸番号1−302のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The protein according to any one of [C1] to [C3] below.
[C1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-302 represented by SEQ ID NO: 5 [C2] substitution of one or more amino acids in the amino acid sequence of amino acid number 1-302 represented by SEQ ID NO: 5, A protein [C3] consisting of a sequence containing a deletion, insertion, and / or addition, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction to isomerize isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate [C3] represented by SEQ ID NO: 5 A protein comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of amino acid No. 1-302, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction for isomerizing isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate
請求項11記載の蛋白質をコードする遺伝子。 A gene encoding the protein according to claim 11. 以下の[C4]又は[C5]に記載の遺伝子。
[C4]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列からなるDNA
[C5]配列番号6で表される塩基番号1−906の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソペンテニル二リン酸又はジメチルアリル二リン酸を異性化する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene according to [C4] or [C5] below.
[C4] DNA consisting of the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6
[C5] It hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-906 represented by SEQ ID NO: 6, and is isopentenyl diphosphate or dimethylallyl diphosphate DNA encoding a protein having an enzymatic activity that catalyzes a reaction to isomerize
請求項12又は13記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるジメチルアリル二リン酸又はイソペンテニル二リン酸の生合成量を向上させた形質転換体。 A transformant in which the biosynthetic amount of dimethylallyl diphosphate or isopentenyl diphosphate in the plant is improved by introducing the gene according to claim 12 or 13 into an isoprenoid-producing plant. 請求項12又は13記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるジメチルアリル二リン酸又はイソペンテニル二リン酸の生合成量を向上させる方法。 A method for improving the amount of biosynthesis of dimethylallyl diphosphate or isopentenyl diphosphate in an isoprenoid-producing plant by introducing the gene according to claim 12 or 13 into the isoprenoid-producing plant. 以下の[D1]〜[D3]のいずれかに記載の蛋白質。
[D1]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列からなる蛋白質
[D2]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸の置換、欠失、挿入、及び/又は付加を含む配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
[D3]配列番号7で表されるアミノ酸番号1−263のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質
The protein according to any one of [D1] to [D3] below.
[D1] a protein comprising the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7 [D2] substitution of one or a plurality of amino acids in the amino acid sequence of amino acid number 1-263 represented by SEQ ID NO: 7; A protein consisting of a sequence containing a deletion, insertion, and / or addition, and having an enzyme activity that catalyzes a reaction for extending the chain length of an isoprenoid compound to cis type [D3] amino acid number 1- represented by SEQ ID NO: 7 A protein having an enzyme activity that catalyzes a reaction of extending the chain length of an isoprenoid compound to a cis type, comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence of 263
請求項16記載の蛋白質をコードする遺伝子。 A gene encoding the protein according to claim 16. 以下の[D4]又は[D5]に記載の遺伝子。
[D4]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列からなるDNA
[D5]配列番号8で表される塩基番号1−789の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつイソプレノイド化合物の鎖長をcis型に延長する反応を触媒する酵素活性を有する蛋白質をコードするDNA
The gene according to [D4] or [D5] below.
[D4] DNA consisting of the base sequence of base numbers 1 to 789 represented by SEQ ID NO: 8
[D5] Hybridizes with a DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of nucleotide numbers 1-789 represented by SEQ ID NO: 8 under stringent conditions, and extends the chain length of the isoprenoid compound to the cis type. DNA encoding a protein having enzyme activity that catalyzes the reaction
請求項17又は18記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物における生合成量を向上させた形質転換体。 A transformant in which the amount of biosynthesis in the plant is improved by introducing the gene according to claim 17 or 18 into an isoprenoid-producing plant. 請求項17又は18記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物における生合成量を向上させる方法。 A method for improving the amount of biosynthesis in a plant by introducing the gene according to claim 17 or 18 into an isoprenoid-producing plant. 請求項2、3、7、8、12、13、17、18のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるイソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体。 A transformant in which the isoprenoid-producing plant has been improved by introducing the gene according to any one of claims 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, and 18 into the isoprenoid-producing plant. 請求項2、3、7、8、12、13、17、18のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるイソプレノイドの生産性を向上させる方法。 A method for improving the productivity of isoprenoids in a plant by introducing the gene according to any one of claims 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, and 18 into the isoprenoid-producing plant. 請求項2、3、7、8、12、13、17、18のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるポリイソプレノイドの生産性を向上させた形質転換体。 A transformant in which the productivity of polyisoprenoid in the plant is improved by introducing the gene according to any one of claims 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, and 18 into the isoprenoid-producing plant. 請求項2、3、7、8、12、13、17、18のいずれかに記載の遺伝子をイソプレノイド産生植物に導入することにより、該植物におけるポリイソプレノイドの生産性を向上させる方法。 A method for improving the productivity of polyisoprenoid in a plant by introducing the gene according to any one of claims 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, and 18 into an isoprenoid-producing plant.
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