JP7369522B2 - ジェミニウイルス病の防除に有効なペプチドとその利用法 - Google Patents
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Description
項2.前記ウイルスが、ジェミニウイルス科ベゴモウイルス属に属するウイルスである、項1に記載のデコイペプチド。
項3.前記ウイルスが、トマト黄化葉巻ウイルス、ワタ葉巻ウイルス、又はカッコウアザミ葉脈黄化ウイルス(Ageratum yellow vein virus)である、項1又は2に記載のデコイペプチド。
項4.前記AS1が、アオイ科、ナス科、アブラナ科、又はマメ科に属する植物由来である、項1~3のいずれか一項に記載のデコイペプチド。
項5.前記AS1が、ワタ、オクラ、ケナフ、マロウ、ムクゲ、芙蓉、ハイビスカス、カカオ、バルサ、黄麻(ジュート)、ドリアン、コーラ、シナノキ、トマト、トウガラシ類、ジャガイモ、ペチュニア、タバコ類、ナタネ、ダイズ、又はインゲンマメ由来である、項1~4のいずれか一項に記載のデコイペプチド。
項6.ロイシンジッパーモチーフ、PSVTL(S/T)Lモチーフ及びコイルドコイルモチーフからなる群から選ばれる少なくとも1種のモチーフを含み、且つβC1を含むジェミニウイルス科に属するウイルスに起因する病徴を低減できる、項1~5のいずれか一項に記載のデコイペプチド。
項7.コイルドコイルモチーフを含み、且つβC1を含むジェミニウイルス科に属するウイルスに起因する病徴を低減できる、項1~6のいずれか一項に記載のデコイペプチド。
項8.以下の(A)又は(B)に記載のデコイペプチド:
(A) 配列番号1~18のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるペプチド
(B) 配列番号1~18のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1~43個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、且つジェミニウイルス科に属するウイルス由来のベータサテライトにコードされるβC1に相互作用できるペプチド。
項9.項1~8のいずれか一項に記載のデコイペプチドをコードする核酸。
項10.項9に記載の核酸を含む発現ベクター。
項11.項1~8のいずれか一項に記載のデコイペプチド、又は項9に記載の核酸を含むジェミニウイルス病防除剤。
項12.項11に記載のジェミニウイルス病防除剤を施用する工程を備えた、ジェミニウイルス病の防除方法。
項13.項9に記載の核酸によって形質転換されたトランスジェニック植物。
項14.βC1を含むジェミニウイルス科に属するウイルスに起因する病徴を低減させる方法であって、項9に記載の核酸を植物に導入して形質転換する工程を含む、方法。
項15.ジェミニウイルス科に属するウイルス由来のベータサテライトにコードされるβC1及び該βC1に相互作用可能なデコイペプチドの一過性発現系を同時に植物に導入する工程を含む、βC1を含むジェミニウイルス科に属するウイルスに起因する病徴の低減程度の評価方法。
(A) 配列番号1~18のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるペプチド
(B) 配列番号1~18のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1~43個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、且つジェミニウイルス科に属するウイルス由来のベータサテライトにコードされるβC1に相互作用できるペプチド。
実験に用いたニコチアナ・ベンサミアナ(Nicotiana benthamiana)は、23℃16時間明期、8時間暗期の条件で栽培した。
各種の遺伝子のDNAは、以下に示すプライマーとEasy-A High-Fidelity PCR Cloning Enzyme (Stratagene社)とを用いてPCR後、pCR8 (Thermo Fisher Scientific社)にクローニングした。PCRの鋳型に用いたDNAは、次のように用意した。AS1遺伝子は、以下に示す由来植物の総RNAをNucleoSpin RNA Plantキット(タカラバイオ株式会社)を用いて抽出し、1st strand cDNAをPrimeScript RT reagent Kit (タカラバイオ株式会社)で逆転写した。各種βC1遺伝子は、Thermo Fisher Scientific社のGeneArt人工遺伝子合成サービスを利用してORFをクローニングし、鋳型DNAとして利用した。デコイペプチドの候補として、以下に示す20種のデコイ遺伝子については、シロイヌナズナ又はワタのAS1遺伝子のcDNAを鋳型とした。
・ワタAS1遺伝子GaAS1 (由来:Gossypium arboreum、品種名:ドワーフコットン、株式会社サカタのタネ)
ACCATGAAGGAGAGACAGCGGTGGAG (配列番号19)
TCACTGCCCATTAGGCTCCACAAC (配列番号20)
・トマトAS1遺伝子SlAS1 (由来:Solanum lycopersicum、品種名:Micro Tom)
ACCATGAGGGAGAGGCAACGGTGGCGA (配列番号21)
TTAGCGGCCACCATTAGGTTCTGCAAGTC (配列番号22)
・シロイヌナズナAS1遺伝子 (由来:Arabidopsis thaliana Col-0株)
ACCATGAAAGAGAGACAACGTTGGAG (配列番号23)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号24)
・ダイズAS1遺伝子GmAS1 (由来:Glycine max、品種名:エンレイ)
ACCATGAAAGATAGGCAACGTTGGAG (配列番号25)
CTATCTTCCATTTGGTTCAGTGAG (配列番号26)
・AS1 d1
ACCATGAAAGAGAGACAACGTTGGAG (配列番号27)
TCAGACAACGTTAGACCGCTCTTT (配列番号28)
・AS1 d2
ACCATGAAAGAGAGACAACGTTGGAG (配列番号29)
TCAAGGCGGGATCACTGGGTTA (配列番号30)
・AS1 d3
ACCATGAAGCAACAGAGAGAAGAGAAAGAGAG (配列番号31)
TCAGAACACACTCTCGCTACTC (配列番号32)
・AS1 d4
ACCATGTGGTTAGCTACTTCTAACAATGGGAAC (配列番号33)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号34)
・AS1 d5
ACCATGAAGAAAGGGTCTTTGACAGAG (配列番号35)
TCATCTTAGCCTCCATGCAGCCTCTTTC (配列番号36)
・AS1 d6
ACCATGAAGAAAGGGTCTTTGACAGAG (配列番号37)
TCATCTGTACTCTCCTTCGATCTTC (配列番号38)
・AS1 d7
ACCATGAAGAAAGGGTCTTTGACAGAG (配列番号39)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号40)
・AS1 d8
ACCATGCGGTTAGGGAAGTGGTGGGAAG (配列番号41)
TCATCTTAGCCTCCATGCAGCCTCTTTC (配列番号42)
・AS1 d9
ACCATGCGGTTAGGGAAGTGGTGGGAAG (配列番号43)
TCATCTGTACTCTCCTTCGATCTTC (配列番号44)
・AS1 d10
ACCATGCGGTTAGGGAAGTGGTGGGAAG (配列番号45)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号46)
・AS1 d11
ACCATGGCTAATTCGAATGGAGGGTTT (配列番号47)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号48)
・AS1 D12
ACCATGGTTGTTGCAAGGCCTCCCTC (配列番号49)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号50)
・AS1 D13
ACCATGTCGGTAACTTTGACATTATCG (配列番号51)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号52)
・AS1 D14
ACCATGGCTTGGGCAGACCATAAG (配列番号53)
TCAGGGGCGGTCTAATCTGC (配列番号54)
・GaAS1 D1
ACCATGTGGCTTTCTAATTCCAGCAATGCATCC (配列番号55)
AGGCTCCACAACCCTGGGTC (配列番号56)
・GaAS1 D2
ACCATGGTCACACCACCTTCCCCTTC (配列番号57)
AGGCTCCACAACCCTGGGTC (配列番号58)
・GaAS1 D3
ACCATGTCTGTGACTTTAAGCTTATCTCCCTCAAC (配列番号59)
AGGCTCCACAACCCTGGGTC (配列番号60)
・GaAS1 D4
ACCATGGCTTGGGTTGCACATAGAAAGGAAG (配列番号61)
AGGCTCCACAACCCTGGGTC (配列番号62)
・GaAS1 D1ngq
ACCATGTGGCTTTCTAATTCCAGCAATGCATCC (配列番号63)
TCACTGCCCATTAGGCTCCACAAC (配列番号64)
・GaAS1 D4ngq
ACCATGGCTTGGGTTGCACATAGAAAGGAAG (配列番号65)
TCACTGCCCATTAGGCTCCACAAC (配列番号66)
・βC1-TYLCCNB (由来:Tomato yellow leaf curl China virus-associated DNA beta, isolate Y10, GenBank accession No.AJ781300)
ACCATGACTATCAAATACAACAACATG (配列番号67)
TCATACATCTGAATTTGTAAATACATC (配列番号68)
・βC1-CLCuMB (由来:Cotton leaf curl virus-associated DNA beta, GenBank accession No.FN554719)
ACCATGACAACGAGCGGAAC (配列番号69)
TTAAACGGTGAACTTTTTATTGAATACG (配列番号70)
<AS1、デコイペプチド、及びβC1の調製>
各種のAS1タンパク質及びデコイペプチド候補タンパク質について、次のように組換えタンパク質を精製した。マルトース結合タンパク質との融合発現用ベクターpMAL-c2x (NEB社)のMBP (maltose-binding protein)遺伝子の3'側に各種のcDNAをサブクローニングした。cDNAの一覧は下記リストに示す。得られたプラスミドDNAはRosetta(DE3)(Novagen)に導入し、吸光度(600nm)=0.8まで通常培養した後、16℃振盪培養及びIPTG添加(終濃度1 mM)によって組換えタンパク質を発現誘導した。MBP融合タンパク質は、MBPTrap HP (GE社)を用いてアフィニティ精製した。回収したタンパク質溶液は、Amicon Ultra-4 遠心式フィルターユニットNMWL30K (メルクミリポア)を用いて濃縮した。なお、AS1d3、AS1d5及びAS1d8と示されるペプチドは大腸菌株内で分解され、単離精製することができなかった(データ未掲載)。
ワタAS1遺伝子GaAS1 (由来:Gossypium arboreum)
トマトAS1遺伝子SlAS1 (由来:Solanum lycopersicum)
シロイヌナズナAS1遺伝子(由来:Arabidopsis thaliana)
Position (相当するArabidopsis thaliana AS1のアミノ酸位置(図1))
AS1 1-367 (配列番号71)
AS1 d1 1-145 (配列番号1)
AS1 d2 1-179 (配列番号2)
AS1 d3 Met-106-250 (配列番号3)
AS1 d4 Met-180-367 (配列番号4)
AS1 d5 Met-58-280 (配列番号5)
AS1 d6 Met-58-324 (配列番号6)
AS1 d7 Met-58-367 (配列番号7)
AS1 d8 Met-95-280 (配列番号8)
AS1 d9 Met-95-324 (配列番号9)
AS1 d10 Met-95-367 (配列番号10)
AS1 d11 Met-156-367 (配列番号11)
βC1-TYLCCNB (由来:Tomato yellow leaf curl China virus-associated DNA beta, isolate Y10)
βC1-CLCuMB (由来:Cotton leaf curl virus-associated DNA beta)
GST-融合βC1とMBP-融合AS1との相互作用試験は次のように行った。2μgのGST-融合βC1と等量のMBP-融合AS1をPulldown-Buffer (50 mM Tris-HCl at pH 7.5/100 mM NaCl/0.25% Triton X-100/35 mMチオグリセロール)中で室温2時間振盪した。この時、上清をインプットタンパク質としてサンプリングし、等量の2×SDS-PAGE sample Bufferを加えて、Inputサンプルとして凍結保存した。次に、Glutathione Sepharose HPビーズ(GE社)を25μL添加し、室温で1時間振盪した。5,000 rpm程度の小型遠心機の30秒遠心操作とPulldown-Bufferで6回ビーズを洗浄し、25μLの2×SDS-PAGE sample Bufferを加え、Pulldownサンプルとして凍結保存した。
<デコイペプチド遺伝子組換え植物の作出>
植物におけるデコイペプチドの効果を調べるため、ナス科植物ニコチアナ・ベンサミアナの遺伝子組換え実験を実施した。組換え実験に用いるDNAコンストラクトは、Bin19系バイナリベクター上に構築した。デコイペプチドとしては、シロイヌナズナAS1遺伝子の部分配列4種類(AS1d1, AS1d2, AS1d3, AS1d4)をCaMV35Sプロモーター及びNOSターミネーターで制御されるよう、それぞれサブクローニングした。対照実験として、シロイヌナズナAS1の遺伝子、あるいはGFP遺伝子をデコイペプチド遺伝子の代わりに用いた。
上記の種子を播種して得られたT3植物において、導入遺伝子の発現量を調べた。無菌培地で2週間栽培した幼植物体から総RNAを抽出し、リアルタイムRT-PCRのComparative CT法にて相対定量した(ABI PRISM 7700 Sequence Detection System User Bulletin #2: Relative Quantification of Gene Expression)。総RNA抽出及び逆転写反応には、NucleoSpin RNA Plant PrimeScript RT reagent Kit (タカラバイオ株式会社)を使用した。リアルタイムPCR測定には、Power SYBR Green PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific社)を用いた。PCRプライマーは、AS1全長、AS1d1及びAS1d2には、CCGAGAGAATGGCATCTTGTG (配列番号72)及びAGACCCTTTCTTGATCCCTGG (配列番号73)の組合せで、AS1d3及びAS1d4には、TTATCGCCTTCCACAGTGGCT (配列番号74)及びTCCCACTACAAGACGGCATCA (配列番号75)の組合せで行った。内部標準としては、アクチン遺伝子をAGCCACACCGTCCCAATTTA (配列番号76)及びCACGCTCGGTAAGGATCTTCA (配列番号77)の組合せで検出した。
組換え植物におけるβC1抵抗性の評価は、アグロ注入法でβC1を一過的に被験植物内にて発現させることで実施した。この実験に用いるDNAコンストラクトは、Bin19系バイナリベクター上に構築した。上記した相互作用試験及び相互作用阻害試験で用いたトマト黄化葉巻ウイルス由来βC1遺伝子をCaMV35Sプロモーター及びNOSターミネーターで制御されるよう、それぞれサブクローニングし、アグロバクテリウムEHA101株の形質転換を行った。また、コントロール試験区用としてp35SでGFP遺伝子を発現するT-DNAを持つアグロバクテリウムも用意した。
試験例2に示した一過的に被験植物内にて発現させたβC1に起因する病徴を、同時に共導入した別の遺伝子によって抑制することができるか、検討を行った。この実験に用いたDNAコンストラクトは試験例2で示したものと同じものが使用できる。具体的には、Bin19系等のバイナリベクター上に構築され、CaMV35S由来プロモーター等及びNOSターミネーター等により植物細胞での発現が制御されるようサブクローニングされた遺伝子である。βC1遺伝子は、トマト黄化葉巻ウイルス由来のβC1遺伝子を使用した。共導入する遺伝子には、デコイペプチドd4の遺伝子を使用した。
<デコイペプチドの調製>
各種のデコイペプチドは、次のように精製した。マルトース結合タンパク質との融合発現用ベクターpMAL-c2x (NEB社)のMBP遺伝子の3'側に、各種のcDNAをサブクローニングした。cDNAの一覧は下記リストに示す。なお、ワタAS1由来デコイペプチドのうちGaAS1 D1、GaAS1 D2、GaAS1 D3、及びGaAS1 D4をpMAL-c2xにサブクローニングする際のプライマーにはストップコドンが無いことから、それらの組換えタンパク質の発現ではpMAL-c2x内在のストップコドンによって翻訳が停止される。得られたプラスミドDNAはRosetta(DE3)(Novagen)に導入し、吸光度(600nm)=0.8まで通常培養した後、16℃振盪培養及びIPTG添加(終濃度1 mM)によって組換えタンパク質を発現誘導した。MBP融合タンパク質は、MBPTrap HP (GE社)を用いてアフィニティ精製した。回収したタンパク質溶液は、Amicon Ultra-4 遠心式フィルターユニットNMWL30K (メルクミリポア)を用いて濃縮した。
シロイヌナズナAS1由来デコイペプチド
Position (相当するArabidopsis thaliana AS1のアミノ酸位置)
AS1 D12 Met-190-367 (配列番号12)
AS1 D13 Met-196-367 (配列番号13)
AS1 D14 Met-267-367 (配列番号14)
ワタAS1由来デコイペプチド
Position (相当するGossypium arboreum AS1のアミノ酸位置)
GaAS1 D1 Met-172-353 (配列番号78)
GaAS1 D2 Met-182-353 (配列番号79)
GaAS1 D3 Met-188-353 (配列番号80)
GaAS1 D4 Met-252-353 (配列番号81)
GaAS1 D1ngq Met-172-356 (配列番号15)
GaAS1 D4ngq Met-252-356 (配列番号18)
各種のデコイペプチドとワタ葉巻ウイルス由来βC1タンパク質との相互作用試験は次のように行った。2μgのGST-βC1-CLCuMBと等量のMBP-融合各種デコイペプチドとをPulldown-Buffer (50 mM Tris-HCl at pH 7.5/100 mM NaCl/0.25% Triton X-100/35 mMチオグリセロール)中で室温2時間振盪した。この時、上清をインプットタンパク質としてサンプリングし、等量の2×SDS-PAGE sample Bufferを加えて、Inputサンプルとして凍結保存した。次に、Glutathione Sepharose HPビーズ(GE社)を25μL添加し、室温で1時間振盪した。5,000 rpm程度の小型遠心機の30秒遠心操作と Pulldown-Bufferで6回ビーズを洗浄し、25μLの2×SDS-PAGE sample Bufferを加え、Pulldownサンプルとして凍結保存した。
この実験に用いたデコイペプチド用のDNAコンストラクトは、シロイヌナズナ由来デコイペプチド(AS1d4、AS1D14)及びワタAS1由来デコイペプチド(GaAS1、GaAS1D1ngq、GaAS1D4ngq)のcDNAをBin19系バイナリベクター上にて、CaMV35Sプロモーター及びNOSターミネーターで制御されるよう、それぞれサブクローニングしたものである。βC1遺伝子に関しては、試験例3と同じものを使用した。
<組換えタンパク質の調製>
ダイズAS1 (GmAS1)の組換えタンパク質は、次のように精製した。マルトース結合タンパク質との融合発現用ベクターpMAL-c2x (NEB社)のMBP遺伝子の3'側に、GmAS1 (全長361アミノ酸)のcDNAをサブクローニングした。得られたプラスミドDNAはRosetta(DE3)(Novagen)に導入し、吸光度(600nm)=0.8まで通常培養した後、16℃振盪培養及びIPTG添加(終濃度1 mM)によって組換えタンパク質を発現誘導した。MBP融合タンパク質は、MBPTrap HP (GE社)を用いてアフィニティ精製した。回収したタンパク質溶液は、Amicon Ultra-4遠心式フィルターユニットNMWL30K (メルクミリポア)を用いて濃縮した。
GmAS1とワタ葉巻ウイルス由来βC1タンパク質との相互作用試験は、次のように行った。2μgのGST-βC1-CLCuMBと等量のMBP-GmAS1とをPulldown-Buffer (50 mM Tris-HCl at pH 7.5/100 mM NaCl/0.25% Triton X-100/35 mMチオグリセロール)中で室温2時間振盪した。また、量依存性を確認するため、1/10量の0.2μgのGST-βC1-CLCuMBと2μgのMBP-GmAS1とを用いたサンプルも同時に用意した。この時、上清をインプットタンパク質としてサンプリングし、等量の2×SDS-PAGE sample Bufferを加えて、Inputサンプルとして凍結保存した。次に、Anti-MBP Magnetic Beads (NEB社)を40μL添加し、室温で1時間振盪した。その後、磁石でビーズをチューブ内に固定しながら Pulldown-Bufferで6回ビーズを洗浄し、25μLの2×SDS-PAGE sample Bufferを加え、Pulldownサンプルとして凍結保存した。
Claims (7)
- PSVTL(S/T)Lモチーフ、及び、シロイヌナズナAS1の配列番号71のアミノ酸配列の279位から334位のコイルドコイルモチーフ、からなる群から選ばれる少なくとも1種のモチーフを含み、且つジェミニウイルス科に属するウイルス由来のベータサテライトにコードされるβC1に相互作用できる、
以下の(A)、(B)、(C)、(D)又は(E)に記載のデコイペプチド:
(A) 配列番号3~18のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるペプチド
(B) 配列番号3で表されるアミノ酸配列において、1~8個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチド
(C) 配列番号5、6、8~13、16及び17のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1~15個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチド
(D) 配列番号7、14及び18のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1~30個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチド
(E) 配列番号4及び15のいずれかで表されるアミノ酸配列において、1~50個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなるペプチド。 - 請求項1に記載のデコイペプチドをコードする核酸。
- 請求項2に記載の核酸を含む発現ベクター。
- 請求項1に記載のデコイペプチド、又は請求項2に記載の核酸を含むジェミニウイルス病防除剤。
- 請求項4に記載のジェミニウイルス病防除剤を施用する工程を備えた、ジェミニウイルス病の防除方法。
- 請求項2に記載の核酸によって形質転換されたトランスジェニック植物。
- βC1を含むジェミニウイルス科に属するウイルスに起因する病徴を低減させる方法であって、請求項2に記載の核酸を植物に導入して形質転換する工程を含む、方法。
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