JPH0191787A - バーソレティアエクセルサh.b.k.の高イオウタンパク - Google Patents

バーソレティアエクセルサh.b.k.の高イオウタンパク

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JPH0191787A
JPH0191787A JP63152101A JP15210188A JPH0191787A JP H0191787 A JPH0191787 A JP H0191787A JP 63152101 A JP63152101 A JP 63152101A JP 15210188 A JP15210188 A JP 15210188A JP H0191787 A JPH0191787 A JP H0191787A
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protein
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Samuel S M Sun
サミュエル エス.エム.サン
Susan B Altenbach
スーザン ビー.アルテンバック
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は植物および植物タンパクに関する。さらに詳細
には1本発明は植物バーツレティア エクセルサ(Be
rtholletia  excelsa )11.B
.K.の高イオウタンパク、および該タンパクによる高
等植物のような生物の栄養価の増大に関する。
(従来の技術) バーツレティア エクセルサH,8,4(、(ブラジル
ナツツ)の種子は、アマシン流域の主要な輸出品である
。ブラジルナツツの種子貯蔵タンパクは。
通常含量アミノ酸の含量が高く(重量当り約8.3%)
おそら(これらの必須アミノ酸が最も高い食品である。
ブラジルナツツの全タンパクは、 IIS、 7S。
および2Sタンパクの3つの大きさのクラスに分けられ
る水溶性でありアルブミンに分類される2S画分は、全
タンパクの約30%を占め、含量アミノ酸が非常に多い
;約17%メチオニンおよび13%システィン(You
leおよびIluaug(1981) 、 Am、 J
、Bot。
朋:44−48)。
多くの植物タンパク、特にマメ科植物のタンパクは、必
須含量アミノ酸(メチオニンおよびシスナイン)が不足
している。ブラジルナツツのタンパクは、これらの不足
を補うことができる。例えば、脱脂ブラジルナツツ粉は
白インゲン豆の不十分なタンパクの質を補うのに用いら
れ得る(An tunesら(1977)、 J、八g
ric Food Chem、 25:1096)。バ
ーツレティア エクセルサの高イオウタンパクに関する
情報の増加は、含量アミノ酸が不足している植物(およ
びその他の起B)のタンパク源の栄養価を改善する方法
を提供し得る。
他の種子貯蔵タンパクがクローン化され、異種植物で発
現されている。例えば、フォセオルスブルガリス(Ph
aseolus  鳳江肛旦;フランスマメ)の種子貯
蔵タンパクがクローン化され、異種植物においてそれ自
身のプロモータおよび異種のプロモータの制御下で発現
されている。例えば。
Muraiら(1984)Science 222:4
76;Segupta−Gopalanら(1985)
 Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U
SA 82:3320;欧州特許公開第126,546
号;欧州特許公開第122,791号を参照のこと。
以下の報告も興味が持たれ得る: Sunら(19B7
)J、 Agric、 Food Chem、 35:
232−235; Sunら(1987)Eurj、 
Biochem、 162 :477−483; Al
tenbach ら(1987)Plant  Mo1
.  Biol、8  :239−250;  八mp
eら(1986)  Eur。
J、Biochem、 159:597−604; C
a5troら(1987) Mol。
Gen、 Genet、 206:338−343;S
unら(1983) J、 Ce1l。
Biol、 7B:278H5unら(1984) P
lant Phys、 5upl)、75:64;^1
denbachら(同上)HSunらUS−八ustr
aliaSeed Protein Workshop
(Fed、  11−15+  1985);Alte
nbachら(1985) J、 Ce11. Bio
chem、  9C:212HAltenbachら(
1987) J、 Ce11. Biochem、月B
:49HTaoら(1987)Fed、Proc、  
46:891゜(発明の要旨) 本発明は、高等植物を包含するがこれに限定されない食
用の生物の、栄養価の改善を提供する。
特に3本発明はバーツレティア エクセルサ)1.B。
K、の種子の高イオウタンパクおよび該高イオウタンパ
クをコードする核酸配列の導入を提供する。
ある1つの実施態様においては1本発明は2例えば、1
またはそれ以上のバーツレティア エクセルサ11.B
.K.の高イオウ2S種子貯蔵タンパクのサブユニット
をコードし、このようなコード配列を発現カセット内に
有するDNA分子のような核酸を提供する。さらに本発
明は、 23種子貯蔵タンパクのプロ配列およびプレプ
ロ配列をコードする核酸配列を提供する。
他の実施態様においては9本発明は、バーツレティア 
エクセルサH,B.K.の高イオウ2S種子貯蔵タンパ
クの少なくとも1つのサブユニットをコードする発現カ
セットを含むレプリコンを有する細胞を提供する。この
サブユニットは、上記細胞において発現するための調節
配列の制御下にあり。
該サブユニットは該細胞に対し異質である。特に好まし
い実施態様では、宿主細胞は高等植物細胞である。
(発明の構成) 本発明のDNA分子は、バーツレティア エクセルサ(
Bertholletia excelsa) H,T
3.に、の高イオウ2S種子貯蔵タンパクの少なくとも
1つのサブユニットをコードするコード配列を、細胞に
おいて該コード配列を転写させる調節配列の制御下に、
有する発現カセットを含み、該調節配列のプロモータが
該コード配列と異種である。
本発明の他のDNA分子は、上記発現カセットを含み、
コード配列が該サブユニットと異種であるシグナル配列
もまたコードする。
本発明の細胞は、上記発現カセットを含むレプリコンを
含有し、該サブユニットは該細胞と異種である。
本発明の植物組織は、高等植物の細胞である上記細胞を
含む。
本発明の種子は、上記植物組織を含む。
本発明のマメ科植物の種子は、上記植物組織を含む。
本発明のもう1つの植物種子は、バーツレティア エク
セルサH,B.K.の高イオウ2S貯蔵タンパクを含有
する。バーツレティア エクセルサH,B、K。
以外の植物種子である。
以下にに記述する技術に加えて2本発明を実施するには
、全て当該技術分野の範囲内にある分子生物学、微生物
学1組換えDNA技術および植物科学の従来技術を用い
る。このような技術は文献に十分に説明されている。例
えば、 Maniatisら、。
Mo1ecular C1onin :A Labor
ator  Manual (1982);DNA C
1oni’n :Volumes土り、ht<工(D、
N、 GloverkW。
1985) ;0目onucleotide S nt
hesis(M、J、 Gaitm。
1984);Nucleic Ac1d 11 bri
dization(B、D、 flamesおよびS、
J、 l11gg1nsli、 1985) ;n但y
m印旦卯」肌(Translation (B、D、 
HamesおよびS、J、旧g g in s km 
+1984) ;^nimal Ce1l Cu1tu
re (T1.1. Freshney編。
1986);Plant  Ce1l  Cu1tur
e(R,八、  Dixon  ’t5. 1985)
;Pro a ation of旧her Plant
s ThroIJIL!lTi5sueCulture
 (K、W、 Ilughesら)!、  1987)
;Ce1l Cu1tureand Somatic 
Ce1l Genetics of Plants(1
,に、 Vasil’fJA、 1984);Fral
eyら(1986) CRCCr1tical Rev
iewsin P1antSciences4 :l 
(以下、 I’1ant 5ciences);Bio
technolo江1Lカricultural Ch
em旦kL:匹鉦S m osium 5eries 
 334 (LeBaronら)L  1987) を
参照のこと。
本発明を記述するにあたり、以下の用語を下記の定義に
従って用いる。
「レプリコン」は、インビボでDNA複製の自律的単位
としてふるまう、すなわち細胞内でそれ自身の制御下で
複製可能であるあらゆる遺伝的要素(例えば、プラスミ
ド、コスミド、染色体、ウィルスなど)である。
「ベクター」は、別のDNA断片を結合することができ
、該結合断片を複製できる。プラスミド。
コスミド、またはバクテリオファージのようなレプリコ
ンである。
r DNA分子」は、1本鎖または2本鎖の形のデオキ
シリボヌクレオチド(アデニン、グアニン。
チミンまたはシトシン)のポリマー形を意味する。
2本鎖形では2通常9分子はその典型的な二重らせんの
形で存在する。r DNA分子」という用語は。
DNAのいかなる特定の三次構造にも限定されない。
従って、この用語は、特に直鎖DNA分子、ウィルス、
プラスミドおよび染色体に見られる2本鎖DNAを包含
する。特定の2本鎖DNA分子の構造を論じる場合には
、ここでは通常の慣例に従って、配列をDNAの非転写
(アンチ−センス)鎖(すなわち。
mRNAに相同性である配列を有する鎖)の5゛から3
”(左から右)方向に沿って示される配列のみを示すよ
うに記述し得る。もし両方の鎖を示す場合には、アンチ
−センス鎖は上方になる。
DNA rコード配列」とは、適当な調節配列の制御下
に置かれた場合に、インビボで転写され、ポリペプチド
に翻訳されるDNΔ配列である。コード配列の境界は、
5゛末端の開始コドンおよび3“末端の翻訳停止コドン
により決定される。コード配列の例には、真核生物のm
RNAから逆転写されるcDNA 。
真核生物の細胞由来のゲノムDNA配列、および合成り
NA配列が包含される。
外来DNA配列により「形質転換」された細胞とは、外
来DNA @導入された細胞である。外来DNへは細胞
のゲノムを構成している染色体DNAに組み込まれ得る
か(共有結合)、または染色体外に残存し得る。「安定
に」組み込まれたDNA配列とは。
娘細胞または生物により染色体複製を通して遺伝される
配列である(メンデルの分離の法則により失われること
を考慮する)。この安定性は、外来DNAを含むDNA
群を有する細胞系またはクローンを確立する能力により
表される。
「クローン」または「細胞系」は、単一の細胞または有
糸分裂による共通の祖先から生じた細胞の集団であり、
幾世代にもわたりインビトロで安定に増殖できる。
第1種の物質(例えば、コード領域を含むDNA分子)
の組成物は、この組成物が含有する第2種の物質(例え
ば、コード領域を含まないDNA分子)の量が第1種お
よび第2種の物質の合計量に対して約10%(重N/重
量)より少ない場合には、第2種の物質を「実質的に含
有しない。」好ましくは、この組成物は第2種の物質を
約5%を下回るように含有し、最も好ましくは第2種の
物質を約1%を下回るように含有する。
「バーツレティア エクセルサ11.B.K.の2S種
子貯蔵タンパク」という用語は、ブラジルナツツから単
離された相同性の高いアイソ型タンパクから成る当該技
術分野で認められている種類のポリペプチドを意味する
。このタンパク種のアイソフオームは以下により特徴付
けられる:(i)2Sの沈降係数を有するブラジルナツ
ツ由来の水溶性アルブミンの主要部分を構成する:(i
i)他の植物貯蔵タンパクに比べて、高いレベルのシス
ティンおよび特に高いレベルのメチオニンを含有する;
 (iii )インビボで15kdおよび12kdのプ
ロペプチドに順にプロセッシングされる。 17kdの
プレプロタンパク(ゲル電気泳動によると18kd )
としてコードされる(第3図);および(iv)これら
の成W)型において、プレプロタンパクのタンパク分解
プロセッシングにより生じる3kdおよび9kdのダイ
マーから成る。典型的なアイソ型タンパクcDNAを。
推定アミノ酸配列および天然のペプチドの配列と共に第
1図に示す。第2図は、第2のアイソフオームのcDN
Aに対応するゲノムクローンの核酸配列およびその推定
のアミノ酸配列を示す。その他のアイソフオームは、こ
れらの典型的なメンバーとアミノ酸配列レベルで少なく
とも約80%の相同性があり、好ましくは少なくとも約
85%の相同性。
そしてより好ましくは少なくとも約90%の相同性があ
る。
23種子貯蔵タンパクのインビボでの発現を、第3図に
図示する。23種子貯蔵タンパクは、最初は約146個
のアミノ酸の長さの17kdプレプロペプチドとして発
現される。1から約22までのアミノ酸残基はシグナル
配列であると考えられる。タンパク分解によるプロセッ
シングは、このプレ配列を切断して約23から146ま
でのアミノ酸残基から成る約15kdのプロ配列を与え
る。次いで、このプロペプチドは、アミノ酸残基約47
〜146を構成する約12kdの第2のプロペプチドに
プロセッシングされる。この第2の前駆体ポリペプチド
は1次いで。
ジスルフィド架橋を介して結合されたダイマーの成熟分
子を共に形成する3kdおよび9kdのサブユニットに
プロセッシングされる。あるデータは。
3kdサブユニットがアミノ酸残基約47からアミノ酸
残基約69または72までの配列から成ることを示す。
他のデータは、3kdサブユニットが44から64まで
のアミノ酸残基から成ることを示している。
9kdサブユニットは、約70から146まで、または
約73から146までのアミノ酸残基から成る。
本発明により、バーツレティア エクセルサ11.B、
K。
の高イオウ2S種子貯蔵タンパクをコードするコード領
域を含むDNA分子が提供される。このDNA分子は種
子貯蔵タンパクのサブユニット(すなわち。
3kdおよび/または9kdサブユニット)の一方また
は両方をコードする。例えば1本発明のDNA分子は、
3kdサブユニットだけ、または9kdサブユニットだ
けをコードするコード領域を有し得る。
その他1本発明のDNA分子は、 12kdプロ配列(
3kdおよび9kdサブユニットの両方を有する)また
は3kdおよび/または9kdサブユニットから成る融
合タンパクをコードすることができる。本発明のその他
の実施態様では、  DNA分子は15kdプロ配列ま
たは17kdプレプロ配列をコードすることができた。
本発明のDNA分子は、天然のDNA (例えば。
cDNAまたはゲノムDNA)に完全に相同性を有する
コード領域から構成され得る。その他、コード領域は、
自然において部分的または完全に合成され得る(例えば
、実質的には同じタンパクをコードするが、天然の植物
に見い出されるコドンとは異なるコドンを有する)。こ
れは、異種の宿主でコード領域を発現させることを意図
する場合に特に好適であり、それによって宿主の好むコ
ドンの選択が可能である。例えば、米国特許箱4,35
6.270号;欧州特許筒46,039号を参照のこと
。コード領域は、バーツレティア エクセルサ配列に対
して異種である配列も有し得る。例えば、天然のシグナ
ルペプチドの代わりに貯蔵タンパクの配列を異種シグナ
ル配列に連結することが望ましいことであり得る。
ブラジルナツツの2S貯蔵タンパクをコードするDNA
分子は、オリゴヌクレオチド合成の公知の方法により合
成的に調製し得る。合成コード配列は。
貯蔵タンパクのアミノ酸配列に対するコドンを含む配列
を有するオリゴヌクレオチドを重ねて並べることにより
調製し得る。このようなオリゴヌクレオチドは標準方法
により調製され、完全なコード配列に組み立てられる。
例えばEdge (1981)Na ture291ニ
ア56;Nambiarら(1984)Science
 323:1299謬Jayら(1984) J、Bi
ol、 CheIll、 」■:6311;Off o
nucleotide鉦旦匝旦L(前出)を参照のこと
ブラジルナツツの貯蔵タンパクのコード配列は。
cDNAまたはゲノムライブラリーをスクリーニングす
る方法を用いても単離し得る。プローブはここで開示し
た核酸配列から調製され得るが、ブラジルナツツの2S
貯蔵タンパクの他のアイソフオームのライブラリーをス
クリーニングする場合には。
ここで開示した完全なコード配列をプローブとして用い
るのが好ましい。種々のアイソフオーム間のには高度の
相同性があるため、異なるアイソ型タンパクをコードす
る他のDNA配列を単離することは、ここに開示した核
酸配列をプローブとして用いることにより、技術範囲内
である。(Molecular(前出)を参照のこと。
(以下余白) 上記のコード配列を有するDNA分子の合成または単離
は、貯蔵タンパクをコードしないDNA分子を実質的に
含まないブラジルナツツ貯蔵タンパクをコードするDN
A分子組成物の調製を当業者に可能とする0本発明のコ
ード配列を有するDNA分子組成物は、直鎖杖コード配
列、またはクローニングベクター内のコード配列を含有
し得る。多くのクローニングベクターが当業者に公知で
あり、適切なりローニングベクターを選ぶのは選択の問
題である。宿主菌を形質転換させるクローニング用組換
えDNAベクターの例としては、バクテリオファージラ
ムダ(大腸菌;L聾匪■) 、 pBR322(E。
印旦)、p^CYC177(E、延) 、 pKT23
0 (ダラム陰性細菌) 、 pGV1106 (ダラ
ム陰性細菌) 、 pLAPRl(ダラム陰性細菌) 
+ pME290 (F、、 colj以外の陰性細菌
) 、 pHV14 (E、 coli及び枯草菌(バ
チルスズブリティス: Bacillus 5ubti
lis))、 pBD9(バチルス) 、 plJ61
(ストレプトマイセス;釘μ■蝕Jμ狙)。
ptlc6 (ストレプトマイセス)、アクチノファー
ジphi C31(ストレプトマイセス) 、 YIp
5 (酵母)。
YCp19 (酵母)、およびウシパピローマウィルス
(哺乳動物細胞)を包含する。一般には、■虹■坦植L
Volumes Iおよび■(前出) ; Mo1ec
ular C1onin鉦A Laborator  
Manual (前出)を参照のこと。
本発明により、ブラジルナツツ2S貯蔵タンパクが異種
宿主菌において発現されるように、上記コード配列が転
写調節配列の制御下に置かれているDNA構築物が提供
される。このようなりNA構築物は、「発現カセット」
を参照すると、プロモーター、リポソーム結合部位(細
菌での発現のため)および転写終結配列またはポリアデ
ニル化シグナルのような調節配列の制御下にある貯蔵タ
ンパクのコード配列を有している。他の調節配列は、オ
ペレーター、エンハンサ−などを有する。カセットは1
通常9便利な制御部位で切断される。適切な調節配列お
よびコード配列の選択、および特定の宿主における発現
のための該配列の組み立ては。
当該技術分野の範囲内である。
通常9発現カセットの中に選択マーカーを有することが
望ましい。「選択マーカー」遺伝子は。
「選択可能な表現型」 (すなわち、細胞または生物の
表現型であり、これによって選択マーカー遺伝子を発現
する細胞の同定または選択が可能である)をコードする
。当該技術分野でよく知られているマーカー遺伝子は、
以下の遺伝子を包含するが、これに限定されない;クロ
ラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT
)、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(neo”
)*ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII (凪
−■)、ツバリン合成酵素(NO5)、ハイグロマイシ
ンホスホトランスフェラーゼグリホゼート耐性遺伝子(
EPSP)。
ジヒドロ葉酸リダクターゼ(m tx”) +  ヒボ
キサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ(凪)お
よびチミジンキナーゼ(田)。これらのタンパクをコー
ドする配列で形質転換した細胞は、形質転換していない
細胞には有毒な培地においも生存することができる。β
−ガラクトシダーゼ(皿)のようなその他のタイプのマ
ーカーは、該マーカーで形質転換された細胞の色をある
条件下で変化させ、目視選択を可能にする。発現カセッ
トにおける選択マーカーの存在は、特定の細胞が発現カ
セットによって安定に形質転換されているかどうかの決
定を可能にする。選択マーカーには、貯蔵タンパクを発
現する最終の宿主において機能するもの、および発現カ
セット構築物が存在する中間宿主において機能する付加
的マーカーが包含され得る。
発現カセットは、コード配列が、適当な制御配列を有す
るカセット内に置かれるように構築される。制御配列に
対するコード配列の位置および方向は9発現カセットに
より形質転換される宿主細胞において調節配列の制御下
で(すなわち、制御配列のところでDNA分子に結合す
るRNAポリメラーゼにより)、該コード配列が転写さ
れるように構築される。上述したようにクローニングベ
クター内に発現カセットを挿入するのに先立って9発現
カセットを構築することが可能である。その他。
すでにプロモータの下流に適切な調節配列および制限部
位を有する発現ベクターの中に、直接にコード配列をク
ローン化することにより発現力セットを構築できる。
微生物宿主(例えば、細菌または酵母)を形質転換する
のに用いる発現ベクターまたは発現カセットの構築は、
他のタンパク源の栄養価を補うために醗酵によって単一
の細胞タンパクを生産するのに望まれ得る。多くの原核
生物の発現ベクターが当該技術分野で公知であり、この
目的のために適用され得る。例えば、米国特許第4.4
40.859号;第4.436.815号;第4,43
1,740号;第4.431.739号;第4.42S
,941号;第4.425.437号;第4.418.
149号;第4,411.994号;第4.366.2
46号;第4.342.832号;および英国特許筒2
.121.054号;第2.008.123号;第2.
007.675号および欧州特許公開箱103.395
号を参照のこと。酵母発現ベクターも当該技術分野に公
知である。米国特許第4.446.235号、第4.4
43゜539号、第4.430.42S号、第4.54
6.082号;欧州特許公開箱103,409号、第1
00,561号、第96.491号を参照のこと。
ブラジルナツツの2S貯蔵タンパクのコード領域を有す
る発現カセットのための異種宿主の好ましい種類は、真
核細胞宿主、特に高等植物細胞(双子葉、単子葉)であ
る。高等植物の中でも特に好ましいのは、グリシン マ
ックス(射1注吠max;ダイズ)、メディカゴ サテ
イバ(伽旦匹敬s a t i v a ;アルファル
ファ)、プソホカルブス テトラゴノロブス(Pso 
hocar us tetra onolobus; 
ウイングドビーン)、ビグナ アコニチホリア(籏氾a
co−nitifoliaHモス ビーン)を包含する
がこれに限定されない、マメ科植物のようなイオウ含有
タンパクの低い食用部分を持つ栽培価値がある植物であ
る。
高等植物で使用するように意図されている発現カセット
には、このような植物において機能性である調節配列が
使用される。例えば、プロモータは、植物プロモータ、
植物ウィルスプロモータ。
およびT−DNAプロモータ(TiおよびRiプラスミ
ドの両者に由来する)で成るグループから選択され得る
。当該技術分野に公知の特定のT−DNAプロモータは
、ツバリン合成酵素(NOS)プロモータ、およびオク
トピン合成酵素(OCS)プロモータである。
これらのプロモータは、構成性プロモータである(例え
ば、 Plant 5cience(前出)を参照のこ
と)。
植物ウィルスプロモータの例は、カリフラワーモザイク
ウィルス(CaMV)由来の195および35S転写プ
ロモータを包含する。例えば、同上、 Kozielら
(1984) J、Mo1.Appl、Gen’et、
 2 :549を参照のこと。
多くの植物プロモータが異種システムにおいて作用する
ことが示されており、該プロモータは以下のプロモータ
を包含するが、これに限定されない:エンドウマメの小
さなサブユニットRUBPカルボキシラーゼ(pSS)
プロモータ(Morelliら(1985) Natu
re(London’) 315:200s Brog
lieら(1984) 5cience224:838
; Herrera−Estrella ら(1984
) Nature (London)310:115;
 Coruzziら(1984) EMBOJ、 3 
:1671) iダイスの小さなサブユニットRUBP
カルボキシラーゼ(sbss)プロモータ(Facci
otti ら(1985) Bio/Technolo
gy 3 :241) ;  )ウモロコシゼインのプ
ロモータ(Matzkeら(1984) EMBOJ、
 3 :1525 )  : コムギの葉緑体a/b結
合タンパクプロモータ(Lan+paら(1986) 
Nature (London) 316:750−7
52) :ダイスの7S αゝコングリシニンプロモー
タ(Beachyら(1985) EMBOJ、土:3
047 ) ;ダイスのグリシニンG2プロモータ;ダ
イスのヒートショックプロモータ(欧州特許公開箱15
9,884号);およびフランス豆のファセオリンプロ
モータ(Sengupta−Gopalanら(198
5) Proc、Natl、Acad、Sci、USA
82:3320; Muraiら(1984) 5ci
ence222:476) 、適用に応じて1組織特異
的(例えば1種子1葉など)および/または調節性(例
えば、光誘導性、温度または熱誘患性9発生調節性など
)の、利用しうるプロモータの中から選択することが望
ましいことであり得る。
特に好ましいプロモータは、異種植物の種子内でブラジ
ルナツツ2S貯蔵タンパクの発現を可能にするプロモー
タである。このようなプロモータの例には、ファセオリ
ンのプロモータおよびダイスの7Sα°コングリシニン
プロモータが包含されるが、これに限定されない。種子
特異的発現のための発現カセットとしては、これらのよ
うな異種プロモータまたは同種2S貯蔵タンパクのプロ
モータのいずれかが採用され得る。同様に5発現カセッ
トは、コード配列内の異種シグナルペプチド(特に、異
種プロモータに関連するシグナルペプチド)。
または2Sタンパク自身のシグナルペプチドを使用でき
る。
本発明の発現カセットを用いて高等植物細胞を形質転換
する様々な方法が、当業者に利用され得る。最も一般的
な形質転換方法は、 TiまたはRiプラスミド由来の
T−DNAから成る形質転換ベクターに基づく方法であ
る。特に、バイナリ−T−DN八へクターを用いるのが
好ましい(例えば+ Plant 5cience(前
出)を参照のこと)。T−DNAに基づくベクターは、
双子葉植物および単子葉植物を形質転換することが示さ
れている。これらの植物は、マメ科植物(例えば、ダイ
ズ、エントウ、およびアルファルファ)、綿花、西洋ア
ブラナ、トマト、リリアシー(例えば、アスパラガス)
、アマリリダシーなどを包含するが、これらに限定され
ない。例えば+ Plant 5cience(前出)
およびその中の引用文献; Pacciottiら(1
985) Bio/Technology 3 :24
1;Byrne  ら(1987)  Plant  
Ce1l、  Ti5sue  and  Organ
Culture 8 :3; 5ukhapindaら
(1987) Plant Mo1.Bio。
8 :209−216; Lorzら(1984) P
roceedings of EEC−Symp、:I
n Vitro Techniques−Propag
ation and L。
ng−Term StorageHLorz ら(19
85) Mo1.Gen、Genet。
199:178; Potrykusら(1985) 
Mo1.Gen、Genet、199:183を参照の
こと。
その他の形質転換方法が当業者に利用され得る。
ウィルスの形質転換ベクターとしては、 CaMVに基
づいてベクターが知られている。例えば+ Br1ss
onら(1984) Nature (London)
 310:511; Gronenbornら(198
1) Nature (London) 294ニア3
3を参照のこと。トランスボゾンも、特に単子葉植物で
ある植物を形質転換するのに使用できる。トウモロコシ
のトランスポゾンは1例えば、 AcおよびDs)ラン
スボゾンならびにMul )ランスボゾンを含む。例え
ば、 Plant 5ciences (前出)を参照
のこと。
所望の高等植物宿主のための適切な形質転換ベクターが
存在しない場合1本発明の発現カセットを有するDNA
を直接導入することにより、このような細胞が形質転換
され得る。種々の化学物質を用いて植物細胞内に外来D
NAを取り込ませることが知られている。例えば、 I
)aveyら(1980) PlantSci、Let
t、 18:307; Draperら(1982) 
Plant Ce1lPhysio1.23:1; K
rens ら(1982) Nature (Lond
on)296:72; Hainら(1985) Mo
1.Gen、Genet、 、li:161;Hooy
kaas−van Slogterenら(1984)
 Nature (London)311ニア63; 
Hernalsteensら(1985) EMBOJ
、 3 :3039を参照のこと。高等植物のプロトプ
ラストは、エレクトロポレーションの技術によっても形
質転換されている。例えば、 Frownら(1986
) Nature (London) 319ニア91
; Frommら(1985) Proc、Natl、
Acad。
Sci、USA 82:5824j Potterら(
1984) Proc、Natl、Acad。
Sci、USA 81ニア161を参照のこと。植物細
胞はまた。
公知の技術を用いたマイクロインジェクションにより、
またはRNAもしくはDNAで被覆した高速金属粒子に
より外来DNAで形質転換され得る。例えば、 K11
ne、Wolf、Wuおよび5anford(19B?
) Nature(London) 327 : 70
を参照のこと。
形質転換された植物細胞が一度生産されれば。
形質転換細胞をカルス組織または懸濁液中で細胞株にま
で増殖させることが通常望ましい。カルスへの再生およ
び細胞株を生産する技術は、当該技術分野で公知である
。例えば、 Plant Ce1l Cu1ture(
前出) ; Pro a ation of Hi h
er Plants Throu hTissue C
u1ture (前出)を参照のこと。形質転換細胞は
、器官発生誘導することもできる。このように、形質転
換細胞は未分化な組織として、または器官培養物で維持
され得る。それゆえ、これらの植物細胞培養物または器
官培養物を、ブラジルナツツの23貯蔵タンパクを生産
するのに用いることができる。例えば、 Plores
+…狼里叫U庶江」閃A  ricultural  
Chemtstr  ;  八SCS  m  osi
um  5eries334、p、66 (LeBar
onらm、 1987)を参照のこと。
本発明のもう一つの重要な適用は、ブラジルナツツの2
3貯蔵タンパクをコードする配列で形質転換した植物を
つ(ることである。形質転換されたプロトプラストまた
はカルス細胞株のような組織培養物から植物体を再生す
る技術は、当該技術分野で公知である。例えば、 Bi
nghamら(1975) CropSci、15ニア
19−721; Kao ら(1980) Z、Pfl
anzenphysiolBd、 96:135−14
1; Re1schら(1980) Plant Sc
i、Lett。
20ニア1−77;米国特許第4,548,901号;
 Wrightら(1987)Plant Ce1l 
Rpts、 6 :83; Christianson
 ら(1983)Science 222:632; 
Hammattら(1987) Plant 5ci−
ence 48:129; Ghazi ら(1986
) Plant Ce1l Rpts。
5:452; Barivaleら(1986) Pl
anta 167:473; Ne5yellら(19
85) Plant Ce1l Ti5sue Org
an Cu1ture土:145; Ph1llips
 ら(1981) Plant Ce1l Ti5su
e OrganCulture上:123; Eape
n ら<1986) Theor、Appl、Gene
t。
72:384: Krishnamurthy ら(1
984) Plant Ce1l Rpts。
3 :30;Shekhawat ら(1983) P
lant Sci、Lett、32:43;Wilso
nら(1985) Plant Sci、41:61;
 Venstesnaranら(1985) In V
itro 21 (3II):36Aを参照のこと。
以下の記述は、説明の目的のみを意図する本発明のある
特定の実施例である。これらの実施例は。
いかなる方法においても本発明を制限することを意図し
ない。ここで示した文献を、参照文献としてここに引用
する。
(以下余白) (実施例) ■、フ゛−ジルナ・ン゛ン2S  ンパクcDNへのク
ローニl久 ブラジルナツツの果実を、開花の約9ケ月後にブラジル
(Manaus)またはペルー([quitosまたは
Puerto Maldonaldo )から入手した
ブラジルナツツの脛部を微細なペーストにすりつぶし、
ヘキサンで抽出することにより脱脂した。
次いで、得られた脱脂ブラジルナツツ粉を、 IM N
aC1を含有する0、035Mリン酸ナトリウム緩衝液
(pH7,5)で抽出した。この粗抽出液から高イオウ
タンパクを、 YouleおよびHuang (198
1) Amer、J、 Bot、68:44−48の方
法により精製した。得られたショ糖密度勾配画分を脱イ
オン水に対して4°Cにて充分に透析し、混入している
グロブリンタンパクを沈澱させた。最終的に得られたタ
ンパク試料は、 5O3−20%ポリアクリルアミドゲ
ルで分析すると9kdおよび3kdのポリペプチドを含
有していた。
配列決定に用いるタンパクは、2■の精製高イオウタン
パクを、1mMEDTAおよび0.15M 2−メルカ
プトエタノールを含有する1?f)リス−塩酸緩衝液(
pH8,8)とともに37°Cにて4.5時間、窒素ガ
ス下でインキュベートすることにより調製した。インキ
ュベーションの終わりにヨード酢酸を最終濃度が0.2
2Mとなるように添加し、試料を37°Cの暗所にて3
0分間インキヱベートした。この処理の後。
タンパク試料を脱イオン水に対して充分に透析し。
凍結乾燥した。
高イオウタンパクの配列分析は、キャリアーとして0.
1Mクアドロール(QuadrolHBeckman 
Instru−ments、 Inc、)およびポリプ
レン(2■)を用い。
プログラム050783を使用して、冷却トラップを備
えたBeckman 890C液相配列決定装置による
自動エドマン分解[Edmanら(1967)Eur、
J、Biochem  1 :80−90]により行っ
た。約10no+olO高イオウタンパクを、液相配列
決定装置にかけた。両分にノルロイシンを添加し、各定
量サイクルの内部標準として用いた。フェニルチオヒダ
ントイン−アミノ酸を。
(Packard 419)ガス液体クロマトグラフィ
ー((1972)Anal、Bioche+++、 4
5:43−52) 、(Water 6000A)高速
液体クロマトグラフィ[(1978) J、Chtom
atogr。
148:532−535)および薄層クロマトグラフィ
ー〔(1974) Anal、Bioche+m、59
:564−573)により同定し。
測定した。全部で60サイクルの分解を行い、97%の
反復収率が観察された。PTH−アミノ酸はサイクル5
7の後では同定できなかった。
カルボキシメチル化高イオウタンパクの分析から2つの
アミノ酸配列が得られた;一方は大きな配列(80%)
であり、一方は小さな配列(20%)であった。大きい
ほうの配列はN)12末端アミノ酸がPro−Arg−
Arg−Gly−Met−・・から始まり、小さいほう
の配列はGly−Met・・・から始まる(第6A図)
この2つのタンパク配列は、小さいほうのタンパク配列
が大きいほうの配列よりもNH,末端のアミノ酸が3個
少ないことを除いては、配列決定した領域が同じであっ
た。従って、小さいほうのタンパク配列の最初の57ア
ミノ酸を決定することが可能であった。高イオウタンパ
クは9kdポリペプチドおよび3kdポリペプチドの2
つのサブユニットからなる。54個および57個のアミ
ノ酸配列は両方とも3kdポリペプチドよりも大きいの
で、これらの配列は9kdポリペプチドを表わすはずで
あり。
おそら<9kdポリペプチド群の2つのメンバーである
。3kdポリペプチドに対するアミノ酸配列は得られな
かったので、3kdポリペプチド配列が9kdの配列と
同じであるか、または3kdポリペプチドのNH2末端
がブロックされている。のいずれかであることが示唆さ
れた。
このアミノ酸配列は9kdサブユニットの約77%を表
わす。この配列は非常に高レベルの含量アミノ酸(21
%メチオニンおよび7%システィン)を含有する。アミ
ノ酸配列は部分的にメチオニン残基とアルギニン残基と
が局在している2つの領域がある:第29−35番目ま
での残基(^rg−Met−Met−Met−Arg−
Met−Met )および第47−57番目の残基(M
et−Arg−Arg−Met−Met−Arg)であ
る(第6A図)。
これらのメチオニンに富んだ領域(アミノ酸残基第30
−35番目まで、第6B図)の1つをコードする6つの
可能なRNA配列と相補的である。1つのオリゴヌクレ
オチドプローブを合成した(Biosearch+In
c、による)。ファセオルス ブルガリスについて以前
に記載された方法(Ilallら(1978)、 Pr
oc。
Natl、Acad、Sci、USA 75:3196
−32003を用いて、9ヶ月のブラジルナツツの種子
からポリアデニル化RNAを調製し、ダイマー−ブライ
マーベクターp^RC7にクローン化した(Alexa
nder ら(1984) 、 Gene31ニア9−
893゜得られたクローンを、上述の5°末端標識プロ
ーブを用いたコロニーハイブリダイゼーション(Tau
bら(1982)、 Anal、Biochem、 1
26:222−230〕によりスクリーニングした。プ
ローブをフィルターに、  6 XNET(0,9M 
NaC1,0,09M )リス−塩酸、 pH7,5,
0,006M EDT八)、  0.05%NP−40
,および250 tt girdの酵母tRNAの中で
37°Cにて20時間ハイブリダイズさせた。このフィ
ルターをオートラジオグラフィーにかける前に、6XS
SCで37°Cにて洗浄した。  350bpから70
0bl)のインサートを有する12個のクローンを同定
し、さらに分析した。
1つのクローンpH5−3のcDNA配列を、ジデオキ
シチェーンターミネーション法(Sangerら(19
77) 。
Proc、Natl、Acad、Sci、USA 74
:5463−5467)により両方のDNA tAから
決定した。このクローンの必要な領域もマキサム−ギル
バートの方法(Maxaa+およびG11bert(1
977)、Proc、Natl、Acad、Sci、U
SA 74:560−564 )により配列決定した。
高イオウタンパクをコードするmRNAの5゛末端の2
5ヌクレオチドはpus−3には示されなかった。しか
し、このヌクレオチドは、 mRNAの5°末端に相補
的なりNAを合成するためのプライマーとしてヌクレオ
チド1149−69に相補的な合成オリゴデオキシ−ヌ
クレオチドを用い、得られた延長された生成物の配列決
定をすることにより得られた。プライマー延長のために
5′末端を標識したオリゴデオキシヌクレオチド5’−
AATCTTCGCCATGGTGATTCT−3’を
9ケ月のブラジルナツツ種子から得たポリ(A)”RN
A 3■とアニールした。これは、  5 mMEDT
A含有8IIIMトリス緩衝液(pH7,5)中で、9
0°Cに続いて25°Cにて15分間行った。
アニールしたDNA試料は、最終濃度が50mM )リ
ス(pf18.3)、  5mM DTT、 15mM
 MgCh+ 0.5mM dNTPsおよび0.1m
g/mBsAの溶液に入れた。これにAMV逆転写酵素
(BRL、、 37.5単位)を添加し、37℃にて9
0分間インキュベートした。EDTAを20mMとなる
ように添加し、フェノール:クロロホルム;イソアミル
アルコール(25:24:1)で2回抽出し。
エタノール沈澱を行った。変性後、試料を配列決定用の
8%ゲルでの電気泳動にかけた。3つのバンドが得られ
たが、これらは単一のヌクレオチドとは長さが異なって
いた。3つのバンドのそれぞれからのDNAをゲルから
溶出し、マキサム−ギルバート法により配列決定した。
pH5−3の配列分析は、明らかにこのcDNAは極め
て含量アミノ酸が多いポリペプチドをコードすることを
示した(第1図)。pH5−3の配列は、ポリ(A)鎖
を除くと599ヌクレオチドである。pH5−3の5゛
末端付近の領域に相補的な21塩基の合成オリゴデオキ
シヌクレオチドを用いたプライマー延長分析により、こ
のcDNAクローンは高イオウタンパクをコードするm
RNAの5゛末端の25ヌクレオチドが欠けており、短
いことがわかった。プライマー延長により得られた生成
物の配列にはATGコドンがない。従って、 pH5−
3(第58−60番までの残基)に見い出される最初の
ATGコドンは、タンパク合成の開始コドンを表わす。
このATGは、真核細胞のタンパク開始部位のコンセン
サス配列(Kozak (1983) 。
Microbiol、Rev、47:1−45 )と一
致する。停止コドンTGAは、 pus−3の1149
5−497ヌクレオチドによりコードされる。得られる
オープンリーディングフレームは、20%以上が含量ア
ミノ酸である。アミノ酸が146個のポリペプチド(こ
のアミノ酸残基の15.1%はメチオニンであり、5.
5%はシスティンである)をコードし得る。コードされ
たポリペプチドの最初の部分は、疎水性の残基を大きな
割合で含有する。このタンパク末端の22残基の36%
はアラニンであり、18%はロイシンである。比較する
と、残りのポリペプチドはアルギニン、グルタミンおよ
びグルタミン酸に冨んでおり、その組成は他の植物種子
貯蔵タンパクの特徴でもある。
親水性についてプロットすると、ポリペプチドのアミノ
末端は疎水性であるが、該ポリペプチドの残りは非常に
親水性であることを示す。
ヌクレオチド配列から得られるアミノ酸配列を。
精製された9kdサブユニットから決定された大きいほ
うの配列と整列させることにより、9kdポリペプチド
に対応するコード領域はmRNAの5゛末端から265
ヌクレオチドのところから始まることが見い出された。
この領域によりコードされる個々のアミノ酸の分子量を
合計することにより、はぼ9kdの値となる。ヌクレオ
チド265と435との間のオーブンリーディングフレ
ームの一部のヌクレオチド配列から得たアミノ酸配列は
、正確ではないが、高イオウタンパクの9kdサブユニ
ットにおける大きいほうの57残基部分アミノ酸配列と
非常によく一致する(第1図)。メチオニン残基は、成
熟タンパクの9kdサブユニット中で非常に顕著である
。この領域には14個のメチオニン残基が存在し、77
個のアミノ酸のポリペプチドの18.2%に相当する。
これら14個のメチオニンのうち8個は。
このポリペプチドの2つの領域にあるアルギニン残基と
ともに局在していることが見い出されている。第1の局
在系はアミノ酸残基1199と104の間にあり、6個
の残基のうち5個がメチオニンであり、4個のメチオニ
ンは隣接している。第2の局在系はアミノ酸残基#11
6と121の間にあり、3個のメチオニン残基と3個の
アルギニンとを含有する。興味深いことには、タンパク
から決定されたアミノ酸配列とヌクレオチド配列から得
られたアミノ酸配列との間に見られる4個のアミノ酸の
相違のうちの2個は1合成オリゴデオキシヌクレオチド
プローブの主要部分として用いたメチオニンの多い領域
に見い出される。同じプローブを用いて選択される第2
のcDNAクローンは、プローブ中に示される配列の1
つと全く同じであり、これは高イオウタンパクはこれら
のメチオニンの多い領域においていくつかの変異がある
遺伝子群によりコードされることを示唆している。ブラ
ジルナツツタンパクの9kdサブユニットは高い割合(
7,7%)でシスティンも含有する。
ハイブリッド選択翻訳により、 pH3−3は、インビ
トロで18kdポリペプチドを合成するのに用いられる
9ケ月のブラジルナツツのRNA群から、 mRNAを
選択しうろことが見い出された。この18kdポリペプ
チドは、ウサギで生産されたブラジルナツツの精製高イ
オウタンパクに対するポリクローナル抗体と免疫沈降す
ることができ、このことは高イオウタンパクが最初に大
きなポリペプチド前駆体として合成されることを結果と
して示している。
A I tenbach ら(1987)、 Plan
t Mo1.Biol、  8:239−250を参照
のこと。この文献の開示内容をここに参照文献として引
用する。
■、ジブ−ルナツツ2S  ンパクの゛ツムクロー新鮮
なブラジルナツツ果実の胚からゲノムDNAを、インゲ
ンマメについて以前に記述されている方法(Sunら(
1981)、Nature 2S0:37 )を用いて
単離した。ブラジルナツツDNAのEcoR1部分分解
断片を有する1、2 XIO’シャロン4Aバクテオリ
ファージ組換え体のゲノムDNAライブラリーの構築は
、 BlattnerらJ(1978)、 5cien
ce 202:1279およびSlightomら(1
980)、Ce1l 21:627に記載されているよ
うにして行った。このオリジナルライブラリーを4.5
X1010組換え体ファージにまで増幅させ。
これらのうちの約1.2X10’を32P標識したブラ
ジルナツツ高イオウタンパクcDNA (pus−3)
プローブを用いてスクリーニングした。高イオウタンパ
ク遺伝子配列を有するいくつかのクローンが同定された
。第2図は、ブラジルナツツ2sタンパクの1個のゲノ
ムクo−7(Ch4A BN−7,2,1,1,) (
Dヌクレオチド配列を示す。
ブラジルナツツ貯蔵タンパクの発現カセットを有する構
築物を、以下に記述するようにして調製した。この構築
を第4図に図示する。
ファセオリンゲノムクローンCh4A−177,4(、
Sunら(1981)、 Nature (Londo
n) 2S0:37 )の3.8kbシdlI/Bam
HI断片を、プラスミドpBR322の石旧部位にサブ
クローン化し、クローンpPh3.8を得た。
ファセオリン配列およびpBR322の小部分を有する
pPh3.8(7) 4 kbsal I −BamH
I断片をヘクターpTZ19U(Pharmacia+
Analects+ 13:4)に挿入し、クローンp
SB−9を得た。部位特異的変異を用いてC残基をへ残
基に変え、このことによってファセオリンの停止コドン
からヌクレオチド4個上流にAcc 1部位を付は加え
た。変異を誘導するために、 0.02M) !J ス
(pH7,5)、 0.Of MgC1g、 0.01
M DTT中テ8゜°Cにて5分間、 psB−9から
調製した1本鎖DNAを21塩基のオリゴヌクレオチド
5’ −TATTCAGTATACAAATGCACC
−3°とアニールした。このアニール混合物を室温にて
15分間インキュベートした。10μ!のアニール混合
物に3μlの10×B緩衝液(200mMトリス(pH
7,5)、 100mM MgCh+ 40mM DT
T) 、 1.5aXの10mM ATP、  I I
I II!の2mM dNTPs、 22.5μmの1
1□0.3単位のDNAリガーゼおよび3単位のPo1
lのクレノー断片を添加した。この混合物を30″Cに
て1時間インキュベートした。次いで、さらに1μfの
B緩衝液、1μ!の2mM dNTPs、 6μlのH
2O。
3単位のDNAリガーゼおよび3単位のPo1lのクレ
ノー断片を添加し、混合物をさらに30′cにて3時間
インキュベートした。変異誘導混合物(lμl)はNM
522細胞(Gough ら(1983)、 M、Mo
1.Biol、166:1−193を形質転換するのに
用いた。付加されたAcc I制限部位を有する1個の
クローンpn−t3が選択された。
次いで、 pB−13および21塩基のオリゴヌクレオ
チド5”−CTCATCATAGTAGACTAGTA
T−3”から調製した1本鎖DNAを用いた部位特異的
変異を、C残基をC残基に変えたプラスミドpD−3を
作製するために用い、これによってファセオリンの開始
コドンの5ヌクレオチド上流にAcc1部位を付は加え
た。
次に、 pTZ19Uのポリリンカー領域に含まれるA
ccI部位をpD−3から除去した。これは、5alI
およびBamHIでpD−3を制限切断し、 Po1l
のクレノー断片を用いて末端を充填し、ファセオリン配
列を有する末端を充填された4kb断片を単離し、この
断片を1IincI[で切断しであるpTZ19Uに挿
入することにより行った(この工程は第4図には示して
いない)。
次いで、得られたプラスミドPD3−8をAcclで消
化し、ファセオリンをコードする領域を除去し、末端を
充填し、プロモータおよびファセオリン遺伝子の3゛側
の非翻訳領域を有する5kb断片をゲルを用いて精製し
た。ブラジルナツツ高イオウタンパクのcDNAクロー
ンpH3−3は、 Hinflで消化し、末端を充填し
、 17kbコード領域を有する449bp断片をゲル
を用いて精製した。ファセオリンの調節配列を有する5
kb断片と高イオウタンパクをコードする449bp断
片とを連結し、 NM522に導入して形質転換させた
。得られたクローンを、適切な方向でコード配列を有す
るクローンについて制限分析によりスクリーニングし、
ファセオリンとブラジルナツツ領域との間の連結部を配
列決定した。クローンpD3−8−12は、ブラジルナ
ツツの高イオウタンパクcDNAの17kd前駆体をコ
ードする配列に結合したファセオリンのプロモータおよ
びファセオリンの3°側の非翻訳配列を存する。
E、  coli  NM522(pB3−8−12)
 は1987年6月19日にアメリカンタイプカルチャ
ーコレクション(ATCC。
12301 Parklawn Dr、、Rockvi
lle、MD 20852)に寄託し、受託番号674
45で受託されている。
ブラジルナツツ貯蔵タンパクサブユニットをコ−ドする
付は加えた発現カセットの構築を以下に記述し、第5図
に図示する。
17kdキメラ遺伝子の構築について記述したプラスミ
ドpL13を、3つの融合タンパク遺伝子全部の構築に
用いた。■skd、iよび9kd構築物のために。
オリゴヌクレオチド5’−CCTCCTCCCGGGG
TGAAG−3’を用いた部位特異的変異処理により、
推定されるシグナルペプチド切断部位をちょうど越えた
ところのpB−13のファセオリン配列内にSma 1
部位を挿入した。ベクターpTZ1911のポリリンカ
ー領域に含まれるAcc1部位およびSma 1部位を
、得られたプラスミドpH−7から除去した。これは、
プラスミドpH7−52−1を得るための17kb構築
物の構築で上述したのと同様の方法で行った(第5図に
は示していない)。次に、ファセオリンをコードする配
列を除去するためにpE7−52−1を違υIおよびA
cclで消化し、 Po1lのクレノー断片を用いて末
端を充填し。
ファセオリンのプロモータ、シグナルペプチドおよび3
′側の非翻訳領域を有する5kb断片をゲルを用いて精
製した。ブラジルナツツcDNAクローンpus−3を
RsaIおよびj;1nfI (9kd構築物のため)
、またはjllおよび1Iinfl断片(15kd構築
物のため)をゲルを用いて精製した。次いで、これらの
ブラジルナツツの断片をファセオリンの5kb断片に連
結し、 NM522細胞に導入して形質転換させた。ク
ローンpRsa−15(9kd構築物)およびpngt
−32(15kd構築物)は、適切な方向でブラジルナ
ツツの配列を有していた。
12kdキメラ遺伝子の構築のために、オリゴヌクレオ
チド5’−CTCCTCCTCGAGTG八八GT−3
’を用いた部位へへ的変異処理により、推定されるシグ
ナルペプチド切断部位をちょうど越えたところのpB−
13のファセオリン遺封予肉にXho1部位を挿入し、
プラスミドルルーn得た。再び、 pF−11のpTZ
190部分に見い出されるAcc1部位を除去し、プラ
スミドpF11−50を作製した(この工程は第5図に
は示していない)。次いで、ファセオリンをコードする
配列を除去するためにXholおよび担に■でpFll
−50を消化し、末端を充填し、ファセオリンのプロモ
ータ、シグナルペプチドおよび3”側の非翻訳領域を有
する5kb断片をゲルを用いて精製した。ブラジルナツ
ツ高イオウタンパクcDNAクローンpH5−3をTh
a Iおよび1Iinflで消化し、末端を充填し、高
イオウタンパクの12kdpJr域をコードする321
bp断片をゲルを用いて精製した。次いで、このブラジ
ルナツツの断片とファセオリンの5kb断片とを連結し
、 NM522細胞に導入して形質転換させた。クロー
ンpTha−18は、ブラジルナツツのインサートを適
切な方向で有していた。
pRsa−15,pBgl−32およびpTha−18
のファセオリン領域とブラジルナツツ領域との連結部を
配列決定し、この2つのタンパク由来のコード領域が適
切なリーディングフレームを有するように結合されてい
ることを確認した。
キメラ遺伝子をHindI[IまたはEcoRIのいず
れかで消化し、 pARC8から誘導したプラスミドp
ARc12(Simpson ら(1986)、Pla
nt Mo1.Biol、 6 :403;第7図にこ
の構築を示す〕に挿入した。このプラスミドはアグロバ
クテリウム ツメファシェンス(A robacter
ium  tumefaciens)のバイナリ−Ti
プラスミドベクター系の一部であり、形質転換させた植
物細胞の選択マーカーとしてツバリン合成酵素/ネオマ
イシンホスホトランスフェラーゼ(NOS/NPT)キ
メラ遺伝子を有する。ブラジルナツツのキメラ遺伝子を
有するベクターを、アクロバクテリウムLBA4404
株(Ilockema ら(1983)、Nature
 303:179−1811に接合により導入し、得ら
れたバクテリアをタバコの葉部ディスク片に接種するの
に用いた。この植物をカナマイシンを含有する選択培地
(Horshら(1985)、 5cience 22
7:1229−1231)で再生させた。
ブラジルナツツのキメラ遺伝子を有するベクターpAR
c12を、まずアグロバクテリウム リゾゲネス(ハp
あ巴迫吐U」旦姐肌競)A4株に接合により導入しくW
hiteら(1980)、J、Bacteriol、1
41:1134) 。
得られたバクテリアを成熟アルファルファ植物〔メディ
カゴ サテイバ L、 (勤…9紐5ativa L、
))の茎部に接種するのに用いた。TM−1固形培地で
2〜3週間週間インキ−ベート後、これらの茎部に根毛
が誘導された。この根毛を切除し、さらに増殖させるた
めにホルモンを含有しないTM−4培地で培養した(S
hahin(1985)、Theor、Appl、Ge
net、69:236)。
形質転換をモニターするために、 NPT分析[Re1
ssら(1984)、Gene 30:211)を用い
た。この根毛をカルス誘導培地に移植した。次に根毛か
ら誘導されたカルスをLB−3培地に移植し1次いで胚
芽を分化させるためにTト40培地に移植した。アルフ
ァルファ植物の再生は、 TM−1培地またはBOiY
2培地〔Binghamら(1976)、Crop、5
cience 15: 719 )における胚芽の連続
的な2次培養により行うことができた。この培養は、 
5ukhapindaら(1987)、 PlantM
ol、Biol、  8 :209が報告したようにし
て行った。
上述の実施態様の変更は、当業者カセ容易に実施しうる
ちのであり、特許請求の範囲に記載されているような本
発明の範囲から逸脱するものではない。
(発明の要約) バーツレティア エクセルサH,に、B、由来の高イオ
う2S種子貯蔵タンパクの生産を誘導することにより、
植物および植物組織の栄養を改良する方法および構成が
提供される。
4、゛ の −な普゛■ 第1図は、ブラジルナツツの高イオウ2S種子貯蔵タン
パクのアイソフオームをコードするcDNAの全核酸配
列を示す配列図である。推定アミノ酸配列および精製タ
ンパクで決定したアミノ酸配列も共に示す。
第2図は、ブラジルナツツの高イオウ貯蔵タンパクのゲ
ノムクローンの配列、および該配列とcDNA配列との
比較を示す配列図である。
第3図は、ブラジルナツツの高イオウ貯蔵タンパクのプ
レプロ配列の、2つの成熟サブユニットへのプロセッシ
ングを示す模式図である。
第4図および第5図は、ブラジルナツツの高イオウポリ
ペプチドをコードする発現カセット構築の模式図である
第6図は、  (A) 9 kdサブユニットの部分ア
ミノ酸配列、および(B) cDNAのクローニングに
用いるプローブを示す配列図である。
第7図は、 pARc12の構築を示す模式図である。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バーソレティアエクセルサ(¥Bertholle
    tia¥¥excelsa¥)H.B.K.の高イオウ
    2S種子貯蔵タンパクの少なくとも1つのサブユニット
    をコードするコード配列を、細胞において該コード配列
    を転写させる調節配列の制御下に、有する発現カセット
    を含み、該調節配列のプロモータが該コード配列と異種
    である、DNA分子。2、バーソレティアエクセルサH
    .B.K.の高イオウ2S種子貯蔵タンパクの少なくと
    も1つのサブユニットをコードするコード配列を、細胞
    において該コード配列を転写させる調節配列の制御下に
    、有する発現カセットを含み、該コード配列が該サブユ
    ニットと異種であるシグナル配列もまたコードする、D
    NA分子。 3、前記プロモータが種子貯蔵タンパクのプロモータで
    ある、特許請求の範囲第1項に記載のDNA分子。 4、前記シグナル配列が種子貯蔵タンパクのシグナル配
    列である、特許請求の範囲第2項に記載のDNA分子。 5、前記種子貯蔵タンパクがファセオリンである、特許
    請求の範囲第3項に記載のDNA分子。 6、前記種子貯蔵タンパクがファセオリンである、特許
    請求の範囲第4項に記載のDNA分子。 7、前記コード配列が前記貯蔵タンパクの17kdプレ
    プロペプチドをコードする、特許請求の範囲第1項に記
    載のDNA分子。 8、前記コード配列が前記貯蔵タンパクの15kdプロ
    ペプチドをコードする、特許請求の範囲第1項に記載の
    DNA分子。 9、前記コード配列が前記貯蔵タンパクの12kdプロ
    ペプチドをコードする、特許請求の範囲第1項に記載の
    DNA分子。 10、前記コード配列が前記貯蔵タンパクの9kdサブ
    ユニットをコードする、特許請求の範囲第1項に記載の
    DNA分子。 11、前記コード配列が前記貯蔵タンパクの3kdサブ
    ユニットをコードする、特許請求の範囲第1項に記載の
    DNA分子。 12、バーソレティアエクセルサH.B.K.の高イオ
    ウ2S種子貯蔵タンパクの少なくとも1つのサブユニッ
    トをコードするDNAコード配列を、細胞において該コ
    ード配列を転写させるDNA調節配列の制御下に、有す
    る発現カセットを含むレプリコンを含有し、該サブユニ
    ットが該細胞と異種である、細胞。 13、前記調節配列のプロモータが前記2S種子貯蔵タ
    ンパクのプロモータとは異なるプロモータである、特許
    請求の範囲第10項に記載の細胞。 14、前記サブユニットが異種のシグナル配列と結合し
    て発現される、特許請求の範囲第13項に記載の細胞。 15、高等植物細胞である、特許請求の範囲第12項に
    記載の細胞。 16、前記プロモータが種子貯蔵タンパクのプロモータ
    である、特許請求の範囲第15項に記載の細胞。 17、前記種子貯蔵タンパクがファセオリンである、特
    許請求の範囲第16項に記載の細胞。 18、前記サブユニットがファセオリンのシグナル配列
    と結合して発現される、特許請求の範囲第15項に記載
    の細胞。 19、特許請求の範囲第15項に記載の細胞を含む植物
    組織。 20、特許請求の範囲第19項に記載の植物組織を含む
    種子。 21、特許請求の範囲第20項に記載のマメ科植物の種
    子。 22、バーソレティアエクセルサH.B.K.の高イオ
    ウ2S貯蔵タンパクを含有する、バーソレティアエクセ
    ルサH.B.K.以外の植物種子。 23、特許請求の範囲第19項に記載の植物組織を含む
    植物。
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