JPH02461A - 細胞の形質転換法 - Google Patents
細胞の形質転換法Info
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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。
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、細胞の形質転換法に関するものであり、組換
えDNA技術の分野に属するものである。
えDNA技術の分野に属するものである。
細胞の遺伝的性質は、この細胞のDNA中に外来のDN
Aを組込む、組換えDNA技術により、人工的に変化さ
せることができる。このDNAは、形質転換をうける生
物と無関係の他の細胞に由来するものでもかまわない。
Aを組込む、組換えDNA技術により、人工的に変化さ
せることができる。このDNAは、形質転換をうける生
物と無関係の他の細胞に由来するものでもかまわない。
この遺伝的操作の目的の多くは、ある特異的な望ましい
遺伝的性質を有する細胞から、この性質を持たない他の
細胞へ、その遺伝的性質を伝達することにある。例えば
、特異的毒性産物、例えば除草剤に対する耐性の、耐性
植物種から、同種の非耐性変異種又は、同属内の他の非
耐性種、又は、他の多少関連する属の非耐性種への伝達
がある。
遺伝的性質を有する細胞から、この性質を持たない他の
細胞へ、その遺伝的性質を伝達することにある。例えば
、特異的毒性産物、例えば除草剤に対する耐性の、耐性
植物種から、同種の非耐性変異種又は、同属内の他の非
耐性種、又は、他の多少関連する属の非耐性種への伝達
がある。
また、薬剤又は他の目的に有用な物質の産生能、例えば
、ある物質を産生ずる植物がら、他の気候で生育する、
その物質を産生できない植物への、伝達もある。さらに
、動物及びヒトの細胞系列さえも、望ましい物質の産生
に使用するため形質転換することもある。遺伝子操作は
、しばしば、大きな問題、例えば、ドナー及びレセプタ
ー細胞、及び特に、それらのゲノムの構造及び組織の不
同性によるものがある。
、ある物質を産生ずる植物がら、他の気候で生育する、
その物質を産生できない植物への、伝達もある。さらに
、動物及びヒトの細胞系列さえも、望ましい物質の産生
に使用するため形質転換することもある。遺伝子操作は
、しばしば、大きな問題、例えば、ドナー及びレセプタ
ー細胞、及び特に、それらのゲノムの構造及び組織の不
同性によるものがある。
組換えDNA技術による細胞の形質転換について、これ
まで報告されてきた方法においては、次に示す操作が一
般的に使われてきた。特に望ましい性質又は、特別の産
物をコードする遺伝子(又は遺伝子群)を同定し、適当
なドナー細胞から単離する。しばしば、この遺伝子は、
そこから転写されるメツセンジャーRNAのコピーDN
A(cDNA)から得られる。それからこのDNAを、
適当な微生物中で増巾できるベクターにクローン化する
。しばしば起きる大きな問題に、どのように、望ましい
遺伝子の完全なコピーを含むクローンを得るかというこ
とがある。もし、このことがうまく行っているならば、
その遺伝子は、しばしば、そのドナー細胞の制御要素と
は非常に異なる、レセプター細胞で使用されうる制御要
素が提供される。最後に、その制御要素を含む遺伝子を
、いわゆるシャトルベクター又は、直接形質転換法によ
り、レセプター細胞に伝達される。
まで報告されてきた方法においては、次に示す操作が一
般的に使われてきた。特に望ましい性質又は、特別の産
物をコードする遺伝子(又は遺伝子群)を同定し、適当
なドナー細胞から単離する。しばしば、この遺伝子は、
そこから転写されるメツセンジャーRNAのコピーDN
A(cDNA)から得られる。それからこのDNAを、
適当な微生物中で増巾できるベクターにクローン化する
。しばしば起きる大きな問題に、どのように、望ましい
遺伝子の完全なコピーを含むクローンを得るかというこ
とがある。もし、このことがうまく行っているならば、
その遺伝子は、しばしば、そのドナー細胞の制御要素と
は非常に異なる、レセプター細胞で使用されうる制御要
素が提供される。最後に、その制御要素を含む遺伝子を
、いわゆるシャトルベクター又は、直接形質転換法によ
り、レセプター細胞に伝達される。
細胞を形質転換するための、これらの従来法は、多(の
欠点を有している。第1に、伝達すべき遺伝子の単離及
び特性化は、手作業で単一の形質転換体を得るまでに、
融資を必要とする非常に高価な研究を必要とする。さら
にその研究には、非常に専門化した実験設備と、非常に
優秀な研究員が必要であり、それらは、計算中でもほん
の僅かな所しか存在していない。
欠点を有している。第1に、伝達すべき遺伝子の単離及
び特性化は、手作業で単一の形質転換体を得るまでに、
融資を必要とする非常に高価な研究を必要とする。さら
にその研究には、非常に専門化した実験設備と、非常に
優秀な研究員が必要であり、それらは、計算中でもほん
の僅かな所しか存在していない。
第2に、そのレセプター中で使用できる制御要素及びシ
グナルの非常に一貫した実験が必要とされる。
グナルの非常に一貫した実験が必要とされる。
第3に、ドナー及びレセプターに適したベクタ、及びシ
ャトルベクターの構築が必要である。
ャトルベクターの構築が必要である。
多くのレセプター生物に対して、適当なシャトルベクタ
ーは今だに発見もしくは、開発されてきていない。
ーは今だに発見もしくは、開発されてきていない。
結論的に、上記の欠点を示さない細胞の形質転換法が必
要である。
要である。
従って、本発明の目的は、簡便で、−i的で、安価で、
しかも効果的な細胞の形質転換法を提供することにある
。ここでいう細胞とは、植物又は動物(人も含む)の細
胞起源はおろか、バクテリアのような原核微生物及び菌
類、イースト、藻類等の真核微生物の両方を含む微生物
までも含む、あらゆる種類の細胞を意味する。
しかも効果的な細胞の形質転換法を提供することにある
。ここでいう細胞とは、植物又は動物(人も含む)の細
胞起源はおろか、バクテリアのような原核微生物及び菌
類、イースト、藻類等の真核微生物の両方を含む微生物
までも含む、あらゆる種類の細胞を意味する。
この目的は、次のバラグラフで説明する本発明の方法に
より達成することができる。この方法は、いくつかの特
別な要素である、本発明の一部を形成している、いわゆ
る多機能リンカ−を含むDNA分子の使用を含んでいる
。
より達成することができる。この方法は、いくつかの特
別な要素である、本発明の一部を形成している、いわゆ
る多機能リンカ−を含むDNA分子の使用を含んでいる
。
さらに本発明は、予め種々の組合せで構築できる多機能
リンカ−及びその一部の製造方法を含んでいる。
リンカ−及びその一部の製造方法を含んでいる。
本発明の方法は、ドナーゲノムの断片の、本発明の多機
能リンカ−への結合及びレセプターへの直接的形質転換
を含んでいる。この形質転換は、本目的のため、多機能
リンカ−中に組込まれた、レセプター由来のDNA配列
との組換えを通して行なわれる。従って、このステップ
後、形質転換体が使用可能となり、そこから、原則的に
、伝達された性質により有利な変異体が単離されうる。
能リンカ−への結合及びレセプターへの直接的形質転換
を含んでいる。この形質転換は、本目的のため、多機能
リンカ−中に組込まれた、レセプター由来のDNA配列
との組換えを通して行なわれる。従って、このステップ
後、形質転換体が使用可能となり、そこから、原則的に
、伝達された性質により有利な変異体が単離されうる。
これらの変異体がここで必要としている伝達されたDN
A配列の詳細な知識なしに、もしくは、それらを単離す
ることなしに、直接応用できるのは、特に有利である。
A配列の詳細な知識なしに、もしくは、それらを単離す
ることなしに、直接応用できるのは、特に有利である。
これらの形質転換体の使用は、さらなる研究の融資を生
ずる可能性がある。
ずる可能性がある。
次のフェーズには、その形質転換を受けた細胞から高分
子量のDNAの単離、この断片化及び多機能リンカ−及
びドナーDNAを含む断片の単離が含まれる。これらの
断片を微生物中でクローン化し、限定されたジーン・バ
ンクを得る。これらの遺伝子でレセプターを、そのDN
A配列と表現型的発現が相関をもつよう形質転換する。
子量のDNAの単離、この断片化及び多機能リンカ−及
びドナーDNAを含む断片の単離が含まれる。これらの
断片を微生物中でクローン化し、限定されたジーン・バ
ンクを得る。これらの遺伝子でレセプターを、そのDN
A配列と表現型的発現が相関をもつよう形質転換する。
本発明の方法及び、多機能リンカ−及びその調製につい
て、次のバラグラフで詳しく説明する。
て、次のバラグラフで詳しく説明する。
本発明の方法の第1ステツプには、ドナー細胞からの高
分子lDNAのtAIが含まれる。それからこれをその
制御要素を含めた1つの完全な遺伝子を含むのに十分大
きい断片を得るように、エンドヌクレアーゼ(例えば制
限酵素)で断片化する。
分子lDNAのtAIが含まれる。それからこれをその
制御要素を含めた1つの完全な遺伝子を含むのに十分大
きい断片を得るように、エンドヌクレアーゼ(例えば制
限酵素)で断片化する。
生成した断片を、リガーゼにより、本発明の多機能リン
カ−と結合する。この多機能リンカ−は、2つの異なる
形状をした線状DNA分子であり、ある多機能リンカ−
はそのドナーDNA断片を環状化することができ、もし
くは、ある多機能リンカ−はこれら断片の両端にヘアピ
ン構造を提供することができる。結局、ライゲーション
で線状構造、環状構造もしくはヘアピン末端をもつ線状
構造のいずれかの形をした、ドナーDNA及び多機能リ
ンカ−を含むDNA分子が生ずる。その構造を図IC,
ID及びIEに示す。
カ−と結合する。この多機能リンカ−は、2つの異なる
形状をした線状DNA分子であり、ある多機能リンカ−
はそのドナーDNA断片を環状化することができ、もし
くは、ある多機能リンカ−はこれら断片の両端にヘアピ
ン構造を提供することができる。結局、ライゲーション
で線状構造、環状構造もしくはヘアピン末端をもつ線状
構造のいずれかの形をした、ドナーDNA及び多機能リ
ンカ−を含むDNA分子が生ずる。その構造を図IC,
ID及びIEに示す。
多機能リンカ−は、次に示す要素の少なくとも1つを含
んでいる。
んでいる。
(A) レセプターゲノムと、多機能リンカ−及びド
ナーDNAを含む挿入DNAとの間で組換えが可能なよ
うに(交差により)、レセプターゲノムの一部と相同的
なDNA配列。多機能リンカ−の調製に関して、後に述
べるように、この+a同的部分は、通常少なくとも10
0塩基対から成り、かつレセプターゲノムに由来するも
のである。
ナーDNAを含む挿入DNAとの間で組換えが可能なよ
うに(交差により)、レセプターゲノムの一部と相同的
なDNA配列。多機能リンカ−の調製に関して、後に述
べるように、この+a同的部分は、通常少なくとも10
0塩基対から成り、かつレセプターゲノムに由来するも
のである。
(8)オペレーター配列を含むDNAが、対応するリプ
レッサータンパク質との相互作用により、認識及び分離
することを可能とするオペレーター配列。原則として、
リプレッサータンパク質が十分扱いやすいものであるな
ら、ここではどのオペレーター配列でも適切といえる。
レッサータンパク質との相互作用により、認識及び分離
することを可能とするオペレーター配列。原則として、
リプレッサータンパク質が十分扱いやすいものであるな
ら、ここではどのオペレーター配列でも適切といえる。
適当なオペレーター配列には、例えば、すべて大腸菌の
lacオペレーター(ラクトース) 、gal オペレ
ーター(galactose) 及びtrpオペレー
ター(トリプトファン)がある。
lacオペレーター(ラクトース) 、gal オペレ
ーター(galactose) 及びtrpオペレー
ター(トリプトファン)がある。
(C)そのDNAと結合した多機能リンカ−が宿主中で
増巾されうるように、微生物中での複製を、好ましくは
、ベクター中のインテグレイティブ・’J D ンヒ、
7−シヨンを介して複製させることができる配列っその
ような配列には、例えば大腸菌中でバクテリオファージ
λの組込みを可能にするatt B配列がある。そのa
ttB配列とは、GCTTTTTTATACTAAであ
る。
増巾されうるように、微生物中での複製を、好ましくは
、ベクター中のインテグレイティブ・’J D ンヒ、
7−シヨンを介して複製させることができる配列っその
ような配列には、例えば大腸菌中でバクテリオファージ
λの組込みを可能にするatt B配列がある。そのa
ttB配列とは、GCTTTTTTATACTAAであ
る。
(1))その多機能リンカ−を含む形質転換体の同定を
可能にする、微生物中の遺伝子の発現を可能とする配列
。このことは例えば(1)随意に制御可能なブローモー
ターを有する完全な遺伝子を組込むことによって実現さ
れる。また発現も、インテグレイティブ・リコンビネー
ションによって実現されうる。従って、随意に制御可能
なプロモーターをatt B配列の右にクローン化する
と、このプロモーターは、λベクター上のattP配列
の左に位置する遺伝子を発現させる(図2)。最も#純
な形で、要素(B)及び(C)が構造attBプロモー
ター/′オペレーターに限定されうろことは明らかであ
る。
可能にする、微生物中の遺伝子の発現を可能とする配列
。このことは例えば(1)随意に制御可能なブローモー
ターを有する完全な遺伝子を組込むことによって実現さ
れる。また発現も、インテグレイティブ・リコンビネー
ションによって実現されうる。従って、随意に制御可能
なプロモーターをatt B配列の右にクローン化する
と、このプロモーターは、λベクター上のattP配列
の左に位置する遺伝子を発現させる(図2)。最も#純
な形で、要素(B)及び(C)が構造attBプロモー
ター/′オペレーターに限定されうろことは明らかであ
る。
ここで述べた方法は、レセプターに伝達したドナーDN
Aを、組換え機能をもたない微生物中で選択凌び増巾す
ることができ、これらmmえ機能によるドナーDNA中
での再配列又は欠失を避けることができる。適当な遺伝
子には、バチルス・プチダ(Bacc+lus put
ida)のxylE遺伝子があり、これは、−イソプロ
ピル−β−D−チオーカ゛ラクトシト(I PTG)及
びカテコールの存在下、増殖中、lacオペレータープ
ロモーターの制御下−黄色のコロニーを生ずる。
Aを、組換え機能をもたない微生物中で選択凌び増巾す
ることができ、これらmmえ機能によるドナーDNA中
での再配列又は欠失を避けることができる。適当な遺伝
子には、バチルス・プチダ(Bacc+lus put
ida)のxylE遺伝子があり、これは、−イソプロ
ピル−β−D−チオーカ゛ラクトシト(I PTG)及
びカテコールの存在下、増殖中、lacオペレータープ
ロモーターの制御下−黄色のコロニーを生ずる。
他の適当な遺伝子には、例えば、ペニシリン耐性を引き
起こす旧a遺伝子(β−ラクタマーゼ)、aph [遺
伝子(カナマイシン耐性)、又は、1acZ遺伝子(β
−ガラクトシダーゼ)等がある。
起こす旧a遺伝子(β−ラクタマーゼ)、aph [遺
伝子(カナマイシン耐性)、又は、1acZ遺伝子(β
−ガラクトシダーゼ)等がある。
(ε)一端に多機能リンカ−を連結するための適当な制
限配列と、他端に、巻きほぐされたヘアピン構造の複製
を介してのみ、特別な制限酵素又はエンドヌクレアーゼ
に対する基質となりうる配列を隠し持つヘアピン配列を
含む短いDNA配列。
限配列と、他端に、巻きほぐされたヘアピン構造の複製
を介してのみ、特別な制限酵素又はエンドヌクレアーゼ
に対する基質となりうる配列を隠し持つヘアピン配列を
含む短いDNA配列。
ドナーD N Aの端にヘアピン構造を付ける目的には
、+1)核膜の孔を介する取り込みを可能にする線状構
造を保持すること、(2)細胞中のエキソヌクレアーゼ
からその末端を保護すること、及び(3)核中の組換え
酵素が、線状DNAを環状DNAに転換するのを可能に
すること、が含まれている。図IDに示すように、最終
的に線状ドナーDNAが、その末端での直接的繰り返し
として多機能リンカ−を有することは明らからである。
、+1)核膜の孔を介する取り込みを可能にする線状構
造を保持すること、(2)細胞中のエキソヌクレアーゼ
からその末端を保護すること、及び(3)核中の組換え
酵素が、線状DNAを環状DNAに転換するのを可能に
すること、が含まれている。図IDに示すように、最終
的に線状ドナーDNAが、その末端での直接的繰り返し
として多機能リンカ−を有することは明らからである。
レセプター中での複製に適した、必要とする要素を含む
ドナーDNA断片を(図1E)、そのレセプター細胞の
核内で二量体化することもできる。従って、ヘアピン構
造の先端に隠された制限部位を開放し、認識させること
もできる。
ドナーDNA断片を(図1E)、そのレセプター細胞の
核内で二量体化することもできる。従って、ヘアピン構
造の先端に隠された制限部位を開放し、認識させること
もできる。
その多機能リンカ−は、さらに、交差を促進する配列、
いわゆる“交差ホットスポット・インスチゲーター”又
は、大腸菌K12の」旦配列のような“chi ″配
列: GCTGGTGGを含むことが望ましい(スミス
(Sa+ith ) 、G、 R,等、セル(Cell
)、24巻、429〜436頁(1981年))。
いわゆる“交差ホットスポット・インスチゲーター”又
は、大腸菌K12の」旦配列のような“chi ″配
列: GCTGGTGGを含むことが望ましい(スミス
(Sa+ith ) 、G、 R,等、セル(Cell
)、24巻、429〜436頁(1981年))。
chi配列の変異体も、活性はしばしば低いけれど有効
である(チェノ(Cheng )及びスミス(Sm1t
h ) 、ジャーナル・イブ・モレキュラー・バイオロ
ジー(J、 Mo1. Biol、) 180巻、37
1〜377頁(1984年))。また、ここでは、他の
生物由来、例えばヒト由来の」旦配列を使うことができ
る(シェフリーズ(JeHreys )等、ネイチ−t
y−(Nature )、314巻、67〜73頁(1
985年))。最後に、Z型DNAとなりうる、組込み
を促進する配列を取り込むことも可能である。さらに、
その多機能リンカ−が、レセプター内での発現を示す遺
伝子を含むならば、本発明の方法には、より都合が良い
。レセプターに伝達される性質は、しばしばその形質転
換体のスクリーニングもしくは、選択のステップで、そ
れ自体利用されるけれども、伝達された性質が直接検出
できない場合は特に、スクリーニングに直接的に適した
性質を含むことは、望ましい場合が多い。
である(チェノ(Cheng )及びスミス(Sm1t
h ) 、ジャーナル・イブ・モレキュラー・バイオロ
ジー(J、 Mo1. Biol、) 180巻、37
1〜377頁(1984年))。また、ここでは、他の
生物由来、例えばヒト由来の」旦配列を使うことができ
る(シェフリーズ(JeHreys )等、ネイチ−t
y−(Nature )、314巻、67〜73頁(1
985年))。最後に、Z型DNAとなりうる、組込み
を促進する配列を取り込むことも可能である。さらに、
その多機能リンカ−が、レセプター内での発現を示す遺
伝子を含むならば、本発明の方法には、より都合が良い
。レセプターに伝達される性質は、しばしばその形質転
換体のスクリーニングもしくは、選択のステップで、そ
れ自体利用されるけれども、伝達された性質が直接検出
できない場合は特に、スクリーニングに直接的に適した
性質を含むことは、望ましい場合が多い。
この関係で、細胞の形質転換には、抗生物質耐性遺伝子
は適している。
は適している。
本発明の多機能リンカ−は、図IA又はIBで示す構造
を持つことが望ましい。
を持つことが望ましい。
細胞を形質転換するための本発明の方法の次のステップ
は、多機能リンカ−を結合したドナーDNA分子を、も
し分子量に従った分画が必要なら、それを行った後に、
レセプター細胞に伝達することである。この伝達は、マ
イクロインジェクション、エレクトロポレーション又は
自然取込みのような、直接的形質転換法によって行なわ
れる。
は、多機能リンカ−を結合したドナーDNA分子を、も
し分子量に従った分画が必要なら、それを行った後に、
レセプター細胞に伝達することである。この伝達は、マ
イクロインジェクション、エレクトロポレーション又は
自然取込みのような、直接的形質転換法によって行なわ
れる。
つづいて、そのレセプター細胞を必要ならスクリーニン
グし、多機能リンカ−と結合したドナーDNAを取込ん
だ、これらの細胞を選択する。さらに、高分子量のDN
Aを、これらのレセプター細胞から単離し、適切な制御
因子及び多機能リンカ−を有する1つの完全な遺伝子を
含むのに十分な大きさの断片となるよう、エンドヌクレ
アーゼで切断する。そのリンカ−が、伝達したDNAか
ら切り離されるのを防ぐため、多機能リンカ−との結合
が、ドナーDNAの断片化に用いるエンドヌクレアーゼ
に対する新しい切断部位を作らないことを、予め確かめ
ておくことが必要であろう。
グし、多機能リンカ−と結合したドナーDNAを取込ん
だ、これらの細胞を選択する。さらに、高分子量のDN
Aを、これらのレセプター細胞から単離し、適切な制御
因子及び多機能リンカ−を有する1つの完全な遺伝子を
含むのに十分な大きさの断片となるよう、エンドヌクレ
アーゼで切断する。そのリンカ−が、伝達したDNAか
ら切り離されるのを防ぐため、多機能リンカ−との結合
が、ドナーDNAの断片化に用いるエンドヌクレアーゼ
に対する新しい切断部位を作らないことを、予め確かめ
ておくことが必要であろう。
そのリンカ−のオペレーター配列を含む、これらの断片
は、ここでD N A分子混合物の中から単離される。
は、ここでD N A分子混合物の中から単離される。
この単離において、対応するオペレーター配列に対する
そのリプレッサータンパク質の非常に強い親和性が利用
される。D N A断片を結合したりプレッサータンパ
ク質は、リッグス(Riggs )等の方法により、フ
ィルター上で単離する(ジャーナル・イブ・モレキュラ
ー・バイオロジー(JoMol、 Biol、)、53
巻、401頁(1970年))。単離の後、又は、もし
必要ならその前に、そのDNA分子をリガーゼで環状化
する。
そのリプレッサータンパク質の非常に強い親和性が利用
される。D N A断片を結合したりプレッサータンパ
ク質は、リッグス(Riggs )等の方法により、フ
ィルター上で単離する(ジャーナル・イブ・モレキュラ
ー・バイオロジー(JoMol、 Biol、)、53
巻、401頁(1970年))。単離の後、又は、もし
必要ならその前に、そのDNA分子をリガーゼで環状化
する。
生じたDNA分子は、使用するのに十分な量にまで、別
々に増巾する。最後に、微生物をこれら適切なDNA分
子で形質転換する。多機能リンカ−中に、複製及び選択
に必要な要素を含む断片は、その微生物中で増巾されう
る。多機能リンカ−中に、attBブローモーター・オ
ペレーター配列を含む断片は、形質転換及び適当なλベ
クター;例えばλNM540 xylE中へのイン・ビ
ボ(inシ1シ0)での組込み後、増1了され、及び選
択される。
々に増巾する。最後に、微生物をこれら適切なDNA分
子で形質転換する。多機能リンカ−中に、複製及び選択
に必要な要素を含む断片は、その微生物中で増巾されう
る。多機能リンカ−中に、attBブローモーター・オ
ペレーター配列を含む断片は、形質転換及び適当なλベ
クター;例えばλNM540 xylE中へのイン・ビ
ボ(inシ1シ0)での組込み後、増1了され、及び選
択される。
もし、多機能リンカ−が例えば、バクテリオファージλ
への組込みを可能にするatt B配列を含むならば、
多機能リンカ−を含み、かつ、そのレセプター由来のD
NA配列は、大腸菌MC1061のような溶層性ファー
ジλを含む(λNM450XylE)を含む細菌の株の
ゲノムに組込むことができる。
への組込みを可能にするatt B配列を含むならば、
多機能リンカ−を含み、かつ、そのレセプター由来のD
NA配列は、大腸菌MC1061のような溶層性ファー
ジλを含む(λNM450XylE)を含む細菌の株の
ゲノムに組込むことができる。
ファージの誘導及びブレーティングの後、細菌中にその
存在を容易に示すことができる多機能リンカ−上に存在
する遺伝子の発現を示すプラークをスクリーニングする
。例えば、xylE遺伝子の存在は、そのプレート上に
スプレーしたI PTG及びカテコールの存在下での培
養での黄色のプラークの形成で容易に認識されうる。陽
性のプラークは、そのプラークの接種及び単離により、
−度にqi離かつ精製される。低温での培養は、レセプ
ターへ伝達された、λ中の多機能リンカ−及びドナー配
列のクローンである一連の溶層性株を生ずる。従って、
レセプターへ伝達されたドナーDNAの限定されたジー
ンバンクを得ることができる。
存在を容易に示すことができる多機能リンカ−上に存在
する遺伝子の発現を示すプラークをスクリーニングする
。例えば、xylE遺伝子の存在は、そのプレート上に
スプレーしたI PTG及びカテコールの存在下での培
養での黄色のプラークの形成で容易に認識されうる。陽
性のプラークは、そのプラークの接種及び単離により、
−度にqi離かつ精製される。低温での培養は、レセプ
ターへ伝達された、λ中の多機能リンカ−及びドナー配
列のクローンである一連の溶層性株を生ずる。従って、
レセプターへ伝達されたドナーDNAの限定されたジー
ンバンクを得ることができる。
再び、レセプターを、直接形質転換法により、1つのク
ローンのDNAでの形質転換すること及び、それを形質
転換体についてスクリーニングすることにより、別のク
ローンに転移したドナーDNA配列を、レセプター中で
の表現型発現と相関させることができる。
ローンのDNAでの形質転換すること及び、それを形質
転換体についてスクリーニングすることにより、別のク
ローンに転移したドナーDNA配列を、レセプター中で
の表現型発現と相関させることができる。
従って、本発明の方法は、特異的遺伝子及び発現的性質
を相関に関する従来の複雑な実験を必要とせずにドナー
からレセプターへの遺伝子の転移を可能とする。−度、
適当な形質転換体が得られれば、それらは、直接使用す
ることができる。このようにして得られた財政上の利点
は、この形質転換体及びより特別な場合には、伝達され
た遺伝子をより詳しく特徴づける研究における次の段階
で効果を発揮する。それゆえ、第1の形質転換体がなお
、その多機能リンカ−配列を含むことは、特に都合がよ
く、その結果伝達されたDNAはレセプターゲノム中で
認識されうるし、また、多機能リンカ−上のオペレータ
ー配列及び適切なりプレソサータンパク質との間の相互
作用により、再びそこから単離することができる。
を相関に関する従来の複雑な実験を必要とせずにドナー
からレセプターへの遺伝子の転移を可能とする。−度、
適当な形質転換体が得られれば、それらは、直接使用す
ることができる。このようにして得られた財政上の利点
は、この形質転換体及びより特別な場合には、伝達され
た遺伝子をより詳しく特徴づける研究における次の段階
で効果を発揮する。それゆえ、第1の形質転換体がなお
、その多機能リンカ−配列を含むことは、特に都合がよ
く、その結果伝達されたDNAはレセプターゲノム中で
認識されうるし、また、多機能リンカ−上のオペレータ
ー配列及び適切なりプレソサータンパク質との間の相互
作用により、再びそこから単離することができる。
レセプターへ伝達された遺伝子を得、特徴づけを行った
後、必要な場合には、多機能リンカ−の一部をレセプタ
ーゲノムから除くこともできる。
後、必要な場合には、多機能リンカ−の一部をレセプタ
ーゲノムから除くこともできる。
そのリンカ−のいくつかの要素は、形質転換後には不必
要であり、また一般的に、レセプターゲノムでの不必要
な変化は避けることが好ましく、特にその種に対して外
来のDNAがほとんどの場合であろうから、このことは
望ましいことである。
要であり、また一般的に、レセプターゲノムでの不必要
な変化は避けることが好ましく、特にその種に対して外
来のDNAがほとんどの場合であろうから、このことは
望ましいことである。
この最後の場合においては、多機能リンカ−の短かいも
のが使われる。しかし、レセプターゲノムの一部と相同
的な多機能リンカ−の一部は、通常、mtaえにより再
びレセプターゲノムに、そのDNAを挿入することがで
きるように残存させるべきである。
のが使われる。しかし、レセプターゲノムの一部と相同
的な多機能リンカ−の一部は、通常、mtaえにより再
びレセプターゲノムに、そのDNAを挿入することがで
きるように残存させるべきである。
本発明の方法は、広い応用範囲をもつ。この方法がうま
く応用できる範囲内でこの関連の限界がどこにあるかは
、実際に行ってみればわかるであろう。遺伝的物質の伝
達は、レセプターとドナーの関連が強ければ強い程、疑
いなく容易に進行するであろう。従って、この方法は、
ある種の特異的性質を、同種の他の変異体に、もしくは
、同属の他の種に、もしくは、他の属の種へさえも、伝
達するのには、うまく働くことができる。
く応用できる範囲内でこの関連の限界がどこにあるかは
、実際に行ってみればわかるであろう。遺伝的物質の伝
達は、レセプターとドナーの関連が強ければ強い程、疑
いなく容易に進行するであろう。従って、この方法は、
ある種の特異的性質を、同種の他の変異体に、もしくは
、同属の他の種に、もしくは、他の属の種へさえも、伝
達するのには、うまく働くことができる。
実験部分から明白なように、この方法はすでに単子葉植
物の、他の単子葉植物由来のDNAによる形質転換には
、うまくいくことがわかっている。
物の、他の単子葉植物由来のDNAによる形質転換には
、うまくいくことがわかっている。
本発明の基本的部分である多機能リンカ−は、そのリン
カ−の特異的構造に依存して、いくつかの方法で調製す
る。一般的に、約3600塩基対のオーダーである、リ
ンカ−のサイズの観点から、合成的に全配列を作ること
は、魅力的ではないようだ。しかし、DNA配列の合成
の進歩は非常に迅速なので、ルーチンに、合成的に全部
の配列を調製する日も遠くないかもしれない。本発明の
多機能リンカ−及びその変W体を調製する方法が多く存
在することから、一般原則を与えることはイしい。しか
し、全んどの場合、紺換えD N AO分野の熟練者に
とって、特異的多機能リンカ−をどのように調製するか
は明らかであろう。多機能リンカ−及びその一部は、製
造され、キットの形で市販されている。
カ−の特異的構造に依存して、いくつかの方法で調製す
る。一般的に、約3600塩基対のオーダーである、リ
ンカ−のサイズの観点から、合成的に全配列を作ること
は、魅力的ではないようだ。しかし、DNA配列の合成
の進歩は非常に迅速なので、ルーチンに、合成的に全部
の配列を調製する日も遠くないかもしれない。本発明の
多機能リンカ−及びその変W体を調製する方法が多く存
在することから、一般原則を与えることはイしい。しか
し、全んどの場合、紺換えD N AO分野の熟練者に
とって、特異的多機能リンカ−をどのように調製するか
は明らかであろう。多機能リンカ−及びその一部は、製
造され、キットの形で市販されている。
説明のため、図1に示した配列をもつ本発明の多機能リ
ンカ−の調製法を以下に述べる。
ンカ−の調製法を以下に述べる。
実施例1
多機能リンカ−の調製
A9図IAに従って
本発明の多機能リンカ−は、図IAに示す構造をもつも
のを調製する。例として、そのリンカ−を大麦のDNA
の小麦のDNAによる形質転換に用いると仮定する。
のを調製する。例として、そのリンカ−を大麦のDNA
の小麦のDNAによる形質転換に用いると仮定する。
このリンカ−は約3600塩基対長をもち、次の要素を
含んでいる。
含んでいる。
1、大腸菌に12のattB配列、 GCTTTTTT
ATACTAAこの配列は、バクテリオファージ・ラム
ダの組込みに十分効果がある(H,A、ナツシュ(Na
5h )、アニュアル・レビュー・イブ・シネティクス
(Ann、 Rev、Genetics ) 、 15
巻1143〜167頁、1981年)。
ATACTAAこの配列は、バクテリオファージ・ラム
ダの組込みに十分効果がある(H,A、ナツシュ(Na
5h )、アニュアル・レビュー・イブ・シネティクス
(Ann、 Rev、Genetics ) 、 15
巻1143〜167頁、1981年)。
多機能リンカ−におけるatt Bの機能は、共有結合
で結合した遺伝情報とともに、そのリンカ−をバクテリ
オファージラムダ中に組込むことである。
で結合した遺伝情報とともに、そのリンカ−をバクテリ
オファージラムダ中に組込むことである。
その完全な配列は、
stl
しLLII ヒ旦R1
である。
この配列を、DNAシンセサイザー・モデル・アプライ
ド・バイオシステムズ380Aで化学的に合成する。
ド・バイオシステムズ380Aで化学的に合成する。
配列」旦!−旦見8−町+ 11−EヨR1を、Pst
I及びBco R1で切断したプラスミドpBR32
2にクローン化し、大腸菌HBIOIへ形質転換した。
I及びBco R1で切断したプラスミドpBR32
2にクローン化し、大腸菌HBIOIへ形質転換した。
バクテリオファージラムダ熊匹Cl857へのpBR3
22の組込みは(R。
22の組込みは(R。
W、デービス(Davis )及びJ、 S、パーキ
ンソン(parkinson )、1971年、ジャー
ナル・イブ・モレキエラー・バイオロジー(J、 M
ol。
ンソン(parkinson )、1971年、ジャー
ナル・イブ・モレキエラー・バイオロジー(J、 M
ol。
Biol、) 56巻、403〜423頁)、ファー
ジ・ラムダにより溶原化した大腸菌0600株における
テトラサイクリン耐性の移行により確配列」旦I−但B
−BB4工IIを、石I11及びPsL[で切断したプ
ラスミドpUC8にクローン化する。このクローンの構
造及びatLBの機能は、大腸菌JM109を溶原化し
、かつ、30℃においてアンピシリン耐性とすることが
可能なファージλcl、857中への、pUC8のアン
ピシリン耐性マーカーの組込みにより確認される。プラ
スミドpU C8(atto>は、小型II及びシルI
末端をもつ、attB H亜里配列の起源となる。
ジ・ラムダにより溶原化した大腸菌0600株における
テトラサイクリン耐性の移行により確配列」旦I−但B
−BB4工IIを、石I11及びPsL[で切断したプ
ラスミドpUC8にクローン化する。このクローンの構
造及びatLBの機能は、大腸菌JM109を溶原化し
、かつ、30℃においてアンピシリン耐性とすることが
可能なファージλcl、857中への、pUC8のアン
ピシリン耐性マーカーの組込みにより確認される。プラ
スミドpU C8(atto>は、小型II及びシルI
末端をもつ、attB H亜里配列の起源となる。
2、 さらに、クローニングをするために、その影徂F
遺伝子を、pUc19の亜遺伝子で置換えたPiAN7
を登場させる。これを行うために、PiAN7をXmn
1及びHae [Iで切断し、一方で、pUc19を」
旦11及び坦徂IIで切断し、その断片を、コンブビー
ンヌクレアーゼでプラントエンド化し、さらにアガロー
スゲル電気泳動によって単離する。240bpのPiA
N7断片を、1560bpのρUC19断片と連結し、
PiAN7のMC3のEco旧部位が保存され、かつ、
Hae11部位が消失したPiAmp71を作る。
遺伝子を、pUc19の亜遺伝子で置換えたPiAN7
を登場させる。これを行うために、PiAN7をXmn
1及びHae [Iで切断し、一方で、pUc19を」
旦11及び坦徂IIで切断し、その断片を、コンブビー
ンヌクレアーゼでプラントエンド化し、さらにアガロー
スゲル電気泳動によって単離する。240bpのPiA
N7断片を、1560bpのρUC19断片と連結し、
PiAN7のMC3のEco旧部位が保存され、かつ、
Hae11部位が消失したPiAmp71を作る。
2つの可能な方向性のうちの1つは、Co1EIの複製
配列を保持している。PiA+nρ71 (MC5)の
クローング部位(MC3)は、 (amp)f:coRI−Xa+al−BamHI−八
ccl−Pstl−Bglll−Xbal−Hindl
II (ort)である。配列0CTGGTGGをもつ
、大腸菌の交差ホットスポットインスチゲーター(Ch
i)は、DNAシンセサイザー・モデル・アプライド・
バイオシステムズ380Aにより化学合成した。合成し
た完全な配列は、 CTCTAGAGATCTGCTGGTGGCGCTC
TAGAGC(珈■」旺II−Chi−)1赳II−珈
I)である。Xbalで切断したこの配列を、PiAm
ρ710Xbal a位でクローニングする。2つの可
能な方向性のうち、Bglllでの切断と再連結後にt
laellli位を失ったものを保存した。生じたプラ
スミドをPi A+np 71c と呼び、これは次の
ような構造 (amp旦coRI−X+nal−旦旧−Acc I−
Pst [−Bgl IIXba l −Hae
ll−Chi−Bgll[−Xbal−旧ndlll(
ori)を持っている。
配列を保持している。PiA+nρ71 (MC5)の
クローング部位(MC3)は、 (amp)f:coRI−Xa+al−BamHI−八
ccl−Pstl−Bglll−Xbal−Hindl
II (ort)である。配列0CTGGTGGをもつ
、大腸菌の交差ホットスポットインスチゲーター(Ch
i)は、DNAシンセサイザー・モデル・アプライド・
バイオシステムズ380Aにより化学合成した。合成し
た完全な配列は、 CTCTAGAGATCTGCTGGTGGCGCTC
TAGAGC(珈■」旺II−Chi−)1赳II−珈
I)である。Xbalで切断したこの配列を、PiAm
ρ710Xbal a位でクローニングする。2つの可
能な方向性のうち、Bglllでの切断と再連結後にt
laellli位を失ったものを保存した。生じたプラ
スミドをPi A+np 71c と呼び、これは次の
ような構造 (amp旦coRI−X+nal−旦旧−Acc I−
Pst [−Bgl IIXba l −Hae
ll−Chi−Bgll[−Xbal−旧ndlll(
ori)を持っている。
3、 Pst l −attB −p op l
ac Hael[配列を、Pstl及びHaell切
断の後、そこにクローニングする。すると、次に示す構
造をもつPi Amp71 ALCが得られる。
ac Hael[配列を、Pstl及びHaell切
断の後、そこにクローニングする。すると、次に示す構
造をもつPi Amp71 ALCが得られる。
(amp) EcoRI−Xmal−Dam−旧−Ac
c [−Pstl−att B−pop 1ac−)
1ae II −Chi−Bgl 1l−Xbal−担
rldlll(ori)4、一般に、Pi Amp 7
1 ALCは、レセプターによって選択されうる、また
、レセプター由来の配列の遺伝子を取り込むのに有用で
ある。
c [−Pstl−att B−pop 1ac−)
1ae II −Chi−Bgl 1l−Xbal−担
rldlll(ori)4、一般に、Pi Amp 7
1 ALCは、レセプターによって選択されうる、また
、レセプター由来の配列の遺伝子を取り込むのに有用で
ある。
ここで選ばれた例は、大麦の小麦による形質転換に有用
である。
である。
アグロバクテリウムツメファシェンス
(^grobacterium Lumefacien
s) C58株のツバリン・シンセイス遺伝子の制御要
素を含むクロラムフェニコール・アセチルトランスフェ
ラーゼ遺伝子(M、デ・ブロック(De Block)
等、EMBOジャーナル3巻(1984年)1681イ
〜1689頁)をPi A霞p 71 ALCの」匹1
部位にC1al断片としてクローン化した。従って、プ
ラスミドPi A+*p 71 CATALCは次のよ
うな構造 (amp) EcoRI−Xa+al−Ban+旧韮5
−cat−3’ nosPsLI −世B−2叩 ↓
」19−μae夏1−Chi−β[IjニューXba1
11indlll(ori) を持つ。
s) C58株のツバリン・シンセイス遺伝子の制御要
素を含むクロラムフェニコール・アセチルトランスフェ
ラーゼ遺伝子(M、デ・ブロック(De Block)
等、EMBOジャーナル3巻(1984年)1681イ
〜1689頁)をPi A霞p 71 ALCの」匹1
部位にC1al断片としてクローン化した。従って、プ
ラスミドPi A+*p 71 CATALCは次のよ
うな構造 (amp) EcoRI−Xa+al−Ban+旧韮5
−cat−3’ nosPsLI −世B−2叩 ↓
」19−μae夏1−Chi−β[IjニューXba1
11indlll(ori) を持つ。
大麦のレセプターDNAの一部に相同的なDNA配列は
いわゆる反復配列である。大麦の胚種DNAをウルトラ
サン(超音波)により、およそ1o00bp長に断片化
する。変性及び再生の後、10E2のCot 1/2値
をもつ断片を、Slヌクレアーゼ処理後、二本鎖DNA
としてハイドロキシアパタイト上で単離した。これらの
断片をターミナルトランスフェラーゼによりその両端に
オ゛リゴdCを伸長させ、その末端をターミナルトラン
スフェラーゼによりオリゴGを伸長したpUc19のP
st I 8位にクローン化した。クローン化した断片
の中から、他のクローンのおよそ1%とハイブリダイズ
し、かつ内部に、Pst l 、Bamt!I又はBg
lllの制御部位を内部にもたない、およそ1000b
p長のものを選択した。
いわゆる反復配列である。大麦の胚種DNAをウルトラ
サン(超音波)により、およそ1o00bp長に断片化
する。変性及び再生の後、10E2のCot 1/2値
をもつ断片を、Slヌクレアーゼ処理後、二本鎖DNA
としてハイドロキシアパタイト上で単離した。これらの
断片をターミナルトランスフェラーゼによりその両端に
オ゛リゴdCを伸長させ、その末端をターミナルトラン
スフェラーゼによりオリゴGを伸長したpUc19のP
st I 8位にクローン化した。クローン化した断片
の中から、他のクローンのおよそ1%とハイブリダイズ
し、かつ内部に、Pst l 、Bamt!I又はBg
lllの制御部位を内部にもたない、およそ1000b
p長のものを選択した。
さらにこのpUc19プラスミドは、Pst [末端を
もつ、レセプター反復配列源の役割を果たす。
もつ、レセプター反復配列源の役割を果たす。
もし望むなら、そのクローン化した断片が特異的I織(
例えば常温菌)中で発現するD N A中に生成するか
どうか、フットプリンティング法で確かめてみることも
重要である。このことによって、発現したD N A配
列がクロマチンから消失することを意味し、また[)N
aseでの処理後にこのことが起こる。
例えば常温菌)中で発現するD N A中に生成するか
どうか、フットプリンティング法で確かめてみることも
重要である。このことによって、発現したD N A配
列がクロマチンから消失することを意味し、また[)N
aseでの処理後にこのことが起こる。
ここで、反復配列をPst I断片として、Pi Am
p71CATALCのPsL 1部位に組込む。二つの
方向が可能であり、両方が保持され、形質転換実験で使
用される。この最終的プラスミドは、paqlll及び
Ba!II末端をもつ本発明の完全な多機能リンカ−を
含んでいる。さらに、このプラスミドをPi Amp7
1 CATRALCと呼ぶ。ヘクターから切り出した後
、このリンカ−は、オスファターゼで処理した、G A
T C末端をもつドナーD N A 1iJi片を環
状化するのに用いる。
p71CATALCのPsL 1部位に組込む。二つの
方向が可能であり、両方が保持され、形質転換実験で使
用される。この最終的プラスミドは、paqlll及び
Ba!II末端をもつ本発明の完全な多機能リンカ−を
含んでいる。さらに、このプラスミドをPi Amp7
1 CATRALCと呼ぶ。ヘクターから切り出した後
、このリンカ−は、オスファターゼで処理した、G A
T C末端をもつドナーD N A 1iJi片を環
状化するのに用いる。
その末端に多機能リンカ−をもつ綿状ドナーDNAの構
築に用いるヘアピン構造は次のような配列をもつ。
築に用いるヘアピン構造は次のような配列をもつ。
この配列を、DNAシンセサイザー・モデル・アプライ
ド・バ・イオシステムズ38OAで化学合成し、pUc
19のBan+旧部位にクローン化した。
ド・バ・イオシステムズ38OAで化学合成し、pUc
19のBan+旧部位にクローン化した。
このようにして得たpUc19Hは、最小のPVIJI
I断片をSaν3Aで切断することにより、ヘアピン構
造源となる。
I断片をSaν3Aで切断することにより、ヘアピン構
造源となる。
ヘアピン構造は、このようにして得られた断片の変性と
迅速な再生によって作られ、また、多機能リンカ−のB
am1ll及び地4111末端、及びドナーDNAのG
ATCの両方に連結される。2つのヘアピン構造はその
先端の塩基のみが異なっている、AGG又はCCT、も
のが生ずる。
迅速な再生によって作られ、また、多機能リンカ−のB
am1ll及び地4111末端、及びドナーDNAのG
ATCの両方に連結される。2つのヘアピン構造はその
先端の塩基のみが異なっている、AGG又はCCT、も
のが生ずる。
もしあるなら、巻き戻したヘアピン構造の複製後、Av
rll及び5fil制限配制限化ずるであろう。
rll及び5fil制限配制限化ずるであろう。
2つの構造の差は、1つのものが他方と3ヌクレオチド
シフトしているAvr11部位の正確な位置にある。ヘ
アピン末端をもつ多機能リンカ−の=m ’9Aは次の
ように行った。
シフトしているAvr11部位の正確な位置にある。ヘ
アピン末端をもつ多機能リンカ−の=m ’9Aは次の
ように行った。
(1)多機能リンカ−の右側
Pi Amp71 CATRALCをBglllで切断
し、ヘアピン配列のBcl +末端と連結する。111
1101株の形質転換後、環状ダイマーを複製により作
り、そのダイマーは、単離とBa−旧による切断後、2
つのMFL間にヘアピン配列を与える。
し、ヘアピン配列のBcl +末端と連結する。111
1101株の形質転換後、環状ダイマーを複製により作
り、そのダイマーは、単離とBa−旧による切断後、2
つのMFL間にヘアピン配列を与える。
低濃度での変性及び迅速再生(lμg/ml)はBam
HI末端をもつ望ましい構造を生ずる。
HI末端をもつ望ましい構造を生ずる。
(2)多機能リンカ−の左側
ヘアピン配列との連結前、Pi Amp71CATRA
LCのIlamlllによる切断及びHB 101中で
得られたダイマーのBa1llによる切断により、MF
Lの左側に同様な方法でヘアピン構造を作る。
LCのIlamlllによる切断及びHB 101中で
得られたダイマーのBa1llによる切断により、MF
Lの左側に同様な方法でヘアピン構造を作る。
ヘアピン末端をもつ両多機能リンカ−をここで等遣混合
し、さらにGATC末端をもつドナーDNA断片と連結
する。住する断片は4種の形状をしている。
し、さらにGATC末端をもつドナーDNA断片と連結
する。住する断片は4種の形状をしている。
得られた分子の約50%は、その末端にダイレクトリピ
ートの多機能リンカ−をもち、又、他のインバースリピ
ートのリンカ−をもつ。
ートの多機能リンカ−をもち、又、他のインバースリピ
ートのリンカ−をもつ。
組換を通じて、前者は1コピーの多機能リンカ−のみを
もつ環状分子を作る。後者は、それらがレセプター中で
複製を可能にするのに必要な要素を含むならば、環状分
子を作ることができる。
もつ環状分子を作る。後者は、それらがレセプター中で
複製を可能にするのに必要な要素を含むならば、環状分
子を作ることができる。
B1図IBに従って、
微生物中での増巾及び選択に通した多機能リンカ−の構
築のためのベクターは、次のようにして作った。
築のためのベクターは、次のようにして作った。
1、1ラスミドpUc19を^aLrlで切断し、つい
で、ムングビーン・ヌクレアーゼでプラントエンドとし
た。その後それを再びEcoRIで切断し、ついでその
末端を、T4DNAポリメラーゼでプラントエンドとし
た。大きい方の断片(396〜2617)の連結により
、1acZ遺伝子が消失し、MC3のEcoR1部位は
保存されているpUc191が得られる。
で、ムングビーン・ヌクレアーゼでプラントエンドとし
た。その後それを再びEcoRIで切断し、ついでその
末端を、T4DNAポリメラーゼでプラントエンドとし
た。大きい方の断片(396〜2617)の連結により
、1acZ遺伝子が消失し、MC3のEcoR1部位は
保存されているpUc191が得られる。
2、珈1−シBII −Chi−11aell−Xba
l配列をPiAmp7ICから、Xba Iで切り出し
、PUC191中にクローン化して、pUc191cO
OLと命名した。
l配列をPiAmp7ICから、Xba Iで切り出し
、PUC191中にクローン化して、pUc191cO
OLと命名した。
3゜ アグロバクテリウムツメファシェンス(^gro
bacterium tumefaciens )のツ
バリン・シンセース遺伝子の制御要素をもつクロラムフ
Lニコール・アセチル・トランスフェラーゼ遺伝子を含
むC1a I断片を、I) UC191cOOLの3<
c 1部位にクローン化し、p UC191COOLC
A ’「を得る。
bacterium tumefaciens )のツ
バリン・シンセース遺伝子の制御要素をもつクロラムフ
Lニコール・アセチル・トランスフェラーゼ遺伝子を含
むC1a I断片を、I) UC191cOOLの3<
c 1部位にクローン化し、p UC191COOLC
A ’「を得る。
4、 レセプター反復配列をベクターpUc19がらP
stl で切り出し、pUc191cOOLCΔTのP
st1部位にクローン化した。できたプラスミドをpL
JCl 91 C00LCATRと命名し、これは、事
実、図IBに示した環状の多機能リンカ−である。
stl で切り出し、pUc191cOOLCΔTのP
st1部位にクローン化した。できたプラスミドをpL
JCl 91 C00LCATRと命名し、これは、事
実、図IBに示した環状の多機能リンカ−である。
5、 Pi Amp71 CARALCで述べたのと
同じ方法でヘアピン構造を付ける。
同じ方法でヘアピン構造を付ける。
実施例■
小麦゛ 云 の への転
適当なベーキング値をもつ種々の小麦(トリチカム・エ
スチバムカルチハル・レフクー(Triticumae
sLivum culLivar RekLor))を
ドナーとして用いた。そのDNAは小麦胚種油の基本物
質として、ミルによって作られた胚芽のクロマチンがら
単離した。まず胚芽をクロロホルム15%エタノールで
脱脂し、ついで真空乾燥する。さらにその胚芽を液体窒
素中で細かく砕き、−20℃でグリースバッハ(Gri
esbach ) ハ・)フ7(R,J、グリースハフ
ハ(Griesbach)等、(1982年、プラン
ト・サイエンスレター(Plant Sci Lett
) 、 24巻、55〜60頁)で抽出し、さらに
Q終濃度50%となるようにグリセリンを加える。その
混合物をナイロン布で濾過(50ミクロンゲージ)し、
さらに4000gで遠心する。クロマチンをデンプン層
から分離し、数回グリースバノハハノファで洗浄後、グ
リースバノハバノファ中2.3Mのサッカ1コースの充
填物を通して2度遠心する。NaC1を2Mになるまで
加えて、生成したクロマチンからDNAを′fI離し、
フェノール・クロロホルム及びイソアミルアルコール(
50,48,2)の混合物で除タンパクした。そのDN
Aをエタノールでそこから沈殿させ、ついで、トリス0
.01M、EDTAo、001Mに溶かし、再度0.3
Mの酢酸ナトリウム存在下、イソプロパツールで沈殿さ
せた。そのI) N Aを純水に溶かず。このDNAの
一部を全て5’GATC端を生ずるが、制限配列のメチ
ル化に種々の感受性を示し、それぞれ異なる酵素の混合
物で切断した。その断片の平均サイズは、約10.00
0bpを維持している。
スチバムカルチハル・レフクー(Triticumae
sLivum culLivar RekLor))を
ドナーとして用いた。そのDNAは小麦胚種油の基本物
質として、ミルによって作られた胚芽のクロマチンがら
単離した。まず胚芽をクロロホルム15%エタノールで
脱脂し、ついで真空乾燥する。さらにその胚芽を液体窒
素中で細かく砕き、−20℃でグリースバッハ(Gri
esbach ) ハ・)フ7(R,J、グリースハフ
ハ(Griesbach)等、(1982年、プラン
ト・サイエンスレター(Plant Sci Lett
) 、 24巻、55〜60頁)で抽出し、さらに
Q終濃度50%となるようにグリセリンを加える。その
混合物をナイロン布で濾過(50ミクロンゲージ)し、
さらに4000gで遠心する。クロマチンをデンプン層
から分離し、数回グリースバノハハノファで洗浄後、グ
リースバノハバノファ中2.3Mのサッカ1コースの充
填物を通して2度遠心する。NaC1を2Mになるまで
加えて、生成したクロマチンからDNAを′fI離し、
フェノール・クロロホルム及びイソアミルアルコール(
50,48,2)の混合物で除タンパクした。そのDN
Aをエタノールでそこから沈殿させ、ついで、トリス0
.01M、EDTAo、001Mに溶かし、再度0.3
Mの酢酸ナトリウム存在下、イソプロパツールで沈殿さ
せた。そのI) N Aを純水に溶かず。このDNAの
一部を全て5’GATC端を生ずるが、制限配列のメチ
ル化に種々の感受性を示し、それぞれ異なる酵素の混合
物で切断した。その断片の平均サイズは、約10.00
0bpを維持している。
その生成断片を、ホスファターゼ(ウシ腸ホスファター
ゼ)で末端リン酸基を切りとり、ドナーDNA−9ン力
−結合部が少なくとも、Ram旧、Bgl II、又は
Bcl 1部位を持たないように、多機能リンカ−と連
結する。
ゼ)で末端リン酸基を切りとり、ドナーDNA−9ン力
−結合部が少なくとも、Ram旧、Bgl II、又は
Bcl 1部位を持たないように、多機能リンカ−と連
結する。
このようにしてドナーD N Aと多機能リンカ−を含
む環状分子が出来あがる。
む環状分子が出来あがる。
多機能リンカ−及びヘアピン構造をもつ線状分子を調製
するため。ドナーDNA断片を、ヘアピン末端を左右に
もつ多機能リンカ−の混合物と連結する。
するため。ドナーDNA断片を、ヘアピン末端を左右に
もつ多機能リンカ−の混合物と連結する。
この多機能リンカ−と結合したドナーD N A断片を
、分子量に基づいて(8〜IOMダルトンに対し、2M
ダルトン)リンカ−から分離する。
、分子量に基づいて(8〜IOMダルトンに対し、2M
ダルトン)リンカ−から分離する。
D N A 川に応じ、これは、ゲル電気泳動、アガロ
ース・スクリーン・クロマトグラフィー又は勾配遠心法
で行なわれる。環状ドナーDNA及びヘアピン末端をも
つ線状ドナーDNAは、エクソヌクレー?−ゼで処理す
ることにより精製することができる。
ース・スクリーン・クロマトグラフィー又は勾配遠心法
で行なわれる。環状ドナーDNA及びヘアピン末端をも
つ線状ドナーDNAは、エクソヌクレー?−ゼで処理す
ることにより精製することができる。
大麦のレセプター植物は、温室中の鉢で生育させる。受
精が起こる時に穂を開き、エソペンドルフのマイクロイ
ンジェクターを用いて、精製した、環状もしくは線状の
、多機能リンカ−を結合したトナーDNAを子房の細胞
壁を通して胚種嚢の中に注入する。未処理の子房を切り
とり、籾を再びしめ、そし、て、処理済の穂をパーチメ
ントパウチで保護した。このようにして得た植物の種子
について、耐性遺伝子(例えばクロラムフェニコール)
が挿入されたかどうかの耐性テストを行った。耐性胚芽
を、その季節に応じ、温室又は野外で生育させた。挿入
したドナーDNAの存在テストを一方では、多機能リン
カ−上に存在する機能を用いて、または、その配列がそ
れとともに結合していることを見し)出すことによって
、耐性植物の若葉を用いて行った。全DNAをレマー(
Lemmer)等の方法N1980年)、ジャナール・
イブ・モレキュラーバイオロジー(J、 !Jo1.B
iol、 ) 、144巻353〜376頁)に従って
抽出し、ついで、挿入したドナーDNAの構築の際に用
いた制限酵素に応じ、Ram Hl、 Bgl II、
Bcl I又はXho[Iを用いて分解する(表1参
照)。その多機能リンカ−配列でのサウザーンハイブリ
ダイゼーションにより、どの(らい多くのドナーDNA
断片が大麦ゲノムに保持されているかを測定できる。そ
の断片の大きさは、マイクロインジェクションで用い、
かつ同じ制限酵素で処理したドナーDNAと多機能リン
カ−の配列間のサウザーン・ハイブリダイゼーションで
比較することができる。並離れた大きさは挿入ドナーD
NAの組込みを意味する。
精が起こる時に穂を開き、エソペンドルフのマイクロイ
ンジェクターを用いて、精製した、環状もしくは線状の
、多機能リンカ−を結合したトナーDNAを子房の細胞
壁を通して胚種嚢の中に注入する。未処理の子房を切り
とり、籾を再びしめ、そし、て、処理済の穂をパーチメ
ントパウチで保護した。このようにして得た植物の種子
について、耐性遺伝子(例えばクロラムフェニコール)
が挿入されたかどうかの耐性テストを行った。耐性胚芽
を、その季節に応じ、温室又は野外で生育させた。挿入
したドナーDNAの存在テストを一方では、多機能リン
カ−上に存在する機能を用いて、または、その配列がそ
れとともに結合していることを見し)出すことによって
、耐性植物の若葉を用いて行った。全DNAをレマー(
Lemmer)等の方法N1980年)、ジャナール・
イブ・モレキュラーバイオロジー(J、 !Jo1.B
iol、 ) 、144巻353〜376頁)に従って
抽出し、ついで、挿入したドナーDNAの構築の際に用
いた制限酵素に応じ、Ram Hl、 Bgl II、
Bcl I又はXho[Iを用いて分解する(表1参
照)。その多機能リンカ−配列でのサウザーンハイブリ
ダイゼーションにより、どの(らい多くのドナーDNA
断片が大麦ゲノムに保持されているかを測定できる。そ
の断片の大きさは、マイクロインジェクションで用い、
かつ同じ制限酵素で処理したドナーDNAと多機能リン
カ−の配列間のサウザーン・ハイブリダイゼーションで
比較することができる。並離れた大きさは挿入ドナーD
NAの組込みを意味する。
処理した大麦植物の第1世代の種(TI)のうち胚乳の
一部は、どの種子が本来の多様性に対し、貯蔵タンパク
質の異なる電気泳動パターンを示し、また使用した大麦
の品種に対応する可能性のあるタンパク質バンドがどれ
かを見い出すためのSDS PAGEの間に除かれる
。
一部は、どの種子が本来の多様性に対し、貯蔵タンパク
質の異なる電気泳動パターンを示し、また使用した大麦
の品種に対応する可能性のあるタンパク質バンドがどれ
かを見い出すためのSDS PAGEの間に除かれる
。
小麦のタンパク質を有する大麦の品種を得たことは、本
発明を応用した技術の最初の結果である。
発明を応用した技術の最初の結果である。
実施例■
この例は、レセプター中で発現し、またレセプター中で
そのドナー遺伝子に基づいて選択又はスクリーニングさ
れるドナー遺伝子を多機能リンカ−を用いて回収する方
法を述べている。この方法は次に示すステップを含んで
いる。
そのドナー遺伝子に基づいて選択又はスクリーニングさ
れるドナー遺伝子を多機能リンカ−を用いて回収する方
法を述べている。この方法は次に示すステップを含んで
いる。
1、 選択したレセプターのクロマチンから、DNAを
単離する。
単離する。
2、表1の例に従って、このDNAを制限酵素で切断す
る。
る。
3、 このようにして得たDNA断片を環状化する。
4、多機能リンカ−を含むDNAを、lacオペレータ
・リプレッサー結合を用いて分離する。
・リプレッサー結合を用いて分離する。
5、 ベクターを用いて、又は用いることなしに、その
環状DNAで微生物の形質転換を行う。
環状DNAで微生物の形質転換を行う。
6、 多機能リン5カー上に存在する遺伝子の発現に基
づいて微生物をスクリーニング又は選択する。
づいて微生物をスクリーニング又は選択する。
7、 そのようにして得られた、レセプターに伝達され
たドナーDNA断片の限定されたジーンバンクを分析す
る。
たドナーDNA断片の限定されたジーンバンクを分析す
る。
8、 その断片を、レセプターを選択した性質と相関さ
せるため、レセプターへ個々のドナーDNA断片を再挿
入する。
せるため、レセプターへ個々のドナーDNA断片を再挿
入する。
上述の方法は、選択したレセプターのどの世代でも応用
することができる。しかし、性的再生産の場合、処理し
た世代から隔れた世代になればなるほど、特定した固体
中にドナー遺伝子が見い出される率は低くなる。異なる
世代における選択により、各固体は、選択されるドナー
の遺伝子のみ保持するものが最終的に得ることができる
。
することができる。しかし、性的再生産の場合、処理し
た世代から隔れた世代になればなるほど、特定した固体
中にドナー遺伝子が見い出される率は低くなる。異なる
世代における選択により、各固体は、選択されるドナー
の遺伝子のみ保持するものが最終的に得ることができる
。
例■由来の大麦植物のT2世代への末法の応用を以下に
記す。
記す。
ステップI
T1世代に得られた大麦植物の種子につき、多機能リン
カ−中の植物適応したcat遺伝子によりコードされた
クロラムフェニコール耐性をテストした。耐性植物の若
い葉を規則的に収穫し、液体窒素中で保存した。各植物
の葉を液体窒素で冷やした磁製乳鉢中、砂と乳棒で砕い
た。クロマチンをグリースバッハバッファで単離し、5
0%クリセリンを加えて、−20℃に冷却した。そのサ
スベンジジンを50/μmメツシュのナイロン布で濾過
した。クロマチンを、4000g、30分間で沈降させ
、その沈降物質をグリースバッハバッファで懸濁した。
カ−中の植物適応したcat遺伝子によりコードされた
クロラムフェニコール耐性をテストした。耐性植物の若
い葉を規則的に収穫し、液体窒素中で保存した。各植物
の葉を液体窒素で冷やした磁製乳鉢中、砂と乳棒で砕い
た。クロマチンをグリースバッハバッファで単離し、5
0%クリセリンを加えて、−20℃に冷却した。そのサ
スベンジジンを50/μmメツシュのナイロン布で濾過
した。クロマチンを、4000g、30分間で沈降させ
、その沈降物質をグリースバッハバッファで懸濁した。
細胞分解産物を、loog、15分間の遠心で除去し、
その上清をグリースバッファ中2.3Mのサッカロース
を通して、70,000g、2時間の遠心を行った。ク
ロマチンとデンプン粒を含む沈降物を2 MNaCj!
、 pH8溶液に懸濁し、DNAを遊離させる。
その上清をグリースバッファ中2.3Mのサッカロース
を通して、70,000g、2時間の遠心を行った。ク
ロマチンとデンプン粒を含む沈降物を2 MNaCj!
、 pH8溶液に懸濁し、DNAを遊離させる。
そのD N A ?jJ液をp118のフェノールクロ
ロホルム−イソアミルアルコール(50/48/2)混
合物と攪拌する。
ロホルム−イソアミルアルコール(50/48/2)混
合物と攪拌する。
相分離後、そのDNAを冷(−20℃)エタノールで沈
殿化し、96%エタノールと空気流で乾燥させた。この
DNAをトリス0. OI M、、IEDTAo、00
1M、ρ1(8の溶液に溶解し、0.3 Mの酢酸ナト
リウムの存在下、再度イソプロパツールで沈殿化した。
殿化し、96%エタノールと空気流で乾燥させた。この
DNAをトリス0. OI M、、IEDTAo、00
1M、ρ1(8の溶液に溶解し、0.3 Mの酢酸ナト
リウムの存在下、再度イソプロパツールで沈殿化した。
再び乾燥後、最終的にこのDNAを純水に溶かす。
ステップ2
[1amlll切断したドナーDNA断片で形質転換し
た植物のレセプターDNAを同様に、BamHIs t
er活性が最小となることが分っている製造業者の指示
に従かう条件下でBam1l[で切断する。このDNA
切断物を再びフェノール処理し、エタノール沈殿し、最
後に純水に溶かす。
た植物のレセプターDNAを同様に、BamHIs t
er活性が最小となることが分っている製造業者の指示
に従かう条件下でBam1l[で切断する。このDNA
切断物を再びフェノール処理し、エタノール沈殿し、最
後に純水に溶かす。
ステップ3
得られたDNAの一部を30℃g/railとなるよう
に希釈し、製造業者の指示に従う条件下でT4DNAリ
ガーゼで環状化する。環状DNAの率は電子顕微鏡で測
定した。
に希釈し、製造業者の指示に従う条件下でT4DNAリ
ガーゼで環状化する。環状DNAの率は電子顕微鏡で測
定した。
ステップ4
ステップ3で得たDNAをリソゲス(R4ggs)等(
ジャーナル・イブ・モレキュラー・バイオロジー (J
、 Mo1.Biol、) 53巻、401頁(19
70年))により報告されているように、フィルター上
のlac リプレッサータンパク質存在下で!g離した
。
ジャーナル・イブ・モレキュラー・バイオロジー (J
、 Mo1.Biol、) 53巻、401頁(19
70年))により報告されているように、フィルター上
のlac リプレッサータンパク質存在下で!g離した
。
ステップ5
もし、微生’I!!J中での増11】に通した多機能リ
ンカ−を、ドナーDNAが含んでいたなら、そのフィル
ターを、ダガ〜ト(Dagert)及びアーリ、ヒ(E
hrlich)による方法(ジーン(Gene )、6
巻、23〜29頁、1979年)に従ってコンピテント
化した大N?A菌MC1061recA バクテリアと
ともに30 ”cでインキユヘートする。もし、ドナー
DNAがラムダヘクターへの■込みに通した多Jjq能
リンカ−を含んでいるなら、ラムダNM540Aまたは
Xに溶層性のあるM C1061recA バクテリア
が使われる(N、ムレ−(Murray)ジャーナル・
イブ・モレキュラー・バイオロジー(J、Mol。
ンカ−を、ドナーDNAが含んでいたなら、そのフィル
ターを、ダガ〜ト(Dagert)及びアーリ、ヒ(E
hrlich)による方法(ジーン(Gene )、6
巻、23〜29頁、1979年)に従ってコンピテント
化した大N?A菌MC1061recA バクテリアと
ともに30 ”cでインキユヘートする。もし、ドナー
DNAがラムダヘクターへの■込みに通した多Jjq能
リンカ−を含んでいるなら、ラムダNM540Aまたは
Xに溶層性のあるM C1061recA バクテリア
が使われる(N、ムレ−(Murray)ジャーナル・
イブ・モレキュラー・バイオロジー(J、Mol。
Riol、) 98 S、551i(1975年)及び
それ以降の報告参照)。
それ以降の報告参照)。
ファージ・ラムダNM540Aは次のように調製する。
プラスミドpKC7(ラオ(Rao)及びロジャース(
Rogars) 、ジーン(Gene)、7巻、79〜
82頁(1979年))から、Aph 3 ’ II遺
伝子を、pg、1−11及びHam旧で切り出し、Be
1llで切出したPi A…p71にクローン化する。
Rogars) 、ジーン(Gene)、7巻、79〜
82頁(1979年))から、Aph 3 ’ II遺
伝子を、pg、1−11及びHam旧で切り出し、Be
1llで切出したPi A…p71にクローン化する。
連結後、それを再びEcol?J及び旧ndl目で切断
し、同ハゲ素で切断したpUc8にクローン化する。J
M109中でにan”コロニーを選択する。ラムダNM
540DNAは、attP配列の左側の、部位2747
5に唯一の旧ndl+1 部位をもつ。5all Ap
h3 ’ I+11indf11断片及びファージラム
ダの1−19397のへνa1部分分解断片をそれに共
に連結し、ついでそのファージを、トランスフェクショ
ン後単層する。
し、同ハゲ素で切断したpUc8にクローン化する。J
M109中でにan”コロニーを選択する。ラムダNM
540DNAは、attP配列の左側の、部位2747
5に唯一の旧ndl+1 部位をもつ。5all Ap
h3 ’ I+11indf11断片及びファージラム
ダの1−19397のへνa1部分分解断片をそれに共
に連結し、ついでそのファージを、トランスフェクショ
ン後単層する。
このようにして得たファージラムダN M 540 A
は全て、環状D N AにA口Bを組込むのに必要な機
能をもち、vecA株中での増巾及び感染性を示す。そ
のNM540ADNAは、次のよ−)な欠失を含んでい
る:”1000bp(Avalから5all、2300
bp(immλの代り4.−1mm 21)及び280
0bp(inin5) 、全部で約12.000bp)
、このファージはラムダゲノムのわずか75%しか含
んでおらず、外来DNAを約20. OOobpまで許
容することができる。
は全て、環状D N AにA口Bを組込むのに必要な機
能をもち、vecA株中での増巾及び感染性を示す。そ
のNM540ADNAは、次のよ−)な欠失を含んでい
る:”1000bp(Avalから5all、2300
bp(immλの代り4.−1mm 21)及び280
0bp(inin5) 、全部で約12.000bp)
、このファージはラムダゲノムのわずか75%しか含
んでおらず、外来DNAを約20. OOobpまで許
容することができる。
ラムダN M 540 Xも同様に得ることができる。
77一ジm l 3Tg 402(7)RF I(lD
sal[XylElji ndj I I断片(ヅコウ
スキ(Zukowski)等、プロシディング・インナ
ショナル・アカデミ−・イブ・サイエンス(Proc、
Natl、 Acad、 Sci、) US A。
sal[XylElji ndj I I断片(ヅコウ
スキ(Zukowski)等、プロシディング・インナ
ショナル・アカデミ−・イブ・サイエンス(Proc、
Natl、 Acad、 Sci、) US A。
ao、2x to l−1105日983年))を用い
る。
る。
う1.ダNM540A又はXに溶層性をもつMC106
1月氏Aバクテリアを、多機能リンカ−と結合した環状
ドナーDNAを用い、30 ’Cl2O分間で形質転換
させ、ついで、40 ’C115分間で誘導させる。ひ
きつづくファージ1M製の間、多機能リンカ−上のat
t8部位のため、そのドナーDNAは、ファージラムダ
のインチブレース(ink)により推進されるインチク
レイ壬イブ・リコンビネーションによりファージDNA
中に組込まれる。
1月氏Aバクテリアを、多機能リンカ−と結合した環状
ドナーDNAを用い、30 ’Cl2O分間で形質転換
させ、ついで、40 ’C115分間で誘導させる。ひ
きつづくファージ1M製の間、多機能リンカ−上のat
t8部位のため、そのドナーDNAは、ファージラムダ
のインチブレース(ink)により推進されるインチク
レイ壬イブ・リコンビネーションによりファージDNA
中に組込まれる。
このプロセスにより、nハc (I些Z遺伝子のプロモ
ーター・オペレータ)は、xy−jE又は展3′■1遺
伝子の前に存在するようになる。この配列は、1acZ
の読み枠で′rAA終止コドンとつづいて、AυE又は
Aph3’ll遺伝子のATG開始コ]ンを含んでいる
(図2参照)。λimm 21 N遺伝子産物の存在に
より、大腸菌のRNAボレメラーゼによる読み取りは続
行される。ドナーDNA及び多機能リンカ−をそのDN
A中に組込んなファージは、それらの宿主バクテリア中
、I P T G存在下でカテコールを酸化する性質又
は、30 ’Cでバクテリアにカナマイシン耐性を授け
る性質により識別することができる。
ーター・オペレータ)は、xy−jE又は展3′■1遺
伝子の前に存在するようになる。この配列は、1acZ
の読み枠で′rAA終止コドンとつづいて、AυE又は
Aph3’ll遺伝子のATG開始コ]ンを含んでいる
(図2参照)。λimm 21 N遺伝子産物の存在に
より、大腸菌のRNAボレメラーゼによる読み取りは続
行される。ドナーDNA及び多機能リンカ−をそのDN
A中に組込んなファージは、それらの宿主バクテリア中
、I P T G存在下でカテコールを酸化する性質又
は、30 ’Cでバクテリアにカナマイシン耐性を授け
る性質により識別することができる。
ひきつづく操作は、使用した多機能リンカ−及びそのド
ナーDNAがファージに組込まれ、もしくは1つのプラ
スミドとして扱いうるかどうかという点に依存している
。
ナーDNAがファージに組込まれ、もしくは1つのプラ
スミドとして扱いうるかどうかという点に依存している
。
A、 FナーDNAをう1、ダNM540A又はXに
組込む。そのファージを42℃で増巾し、その分解液を
ギ酸セシウム勾配遠心にかける。親ファージよりも低い
密度をもつ、ファージを含む、従って、よりDNAを含
む勾配の両分を30℃でMC1061veeAを溶原化
するのに用いる。このようにして、それらの分子量に応
じ、すでに約30の百分に別けられたドナーDNA断片
の限定DNAバンクを得る。可E°又はKanRコロニ
ーの率を測定し、その一部は20%グリセリン添加添加
体液素中で保存した。
組込む。そのファージを42℃で増巾し、その分解液を
ギ酸セシウム勾配遠心にかける。親ファージよりも低い
密度をもつ、ファージを含む、従って、よりDNAを含
む勾配の両分を30℃でMC1061veeAを溶原化
するのに用いる。このようにして、それらの分子量に応
じ、すでに約30の百分に別けられたドナーDNA断片
の限定DNAバンクを得る。可E°又はKanRコロニ
ーの率を測定し、その一部は20%グリセリン添加添加
体液素中で保存した。
図2から明らかなように、BP’部位での虱MiIAえ
を通して、ラムダベクターを取込んだ、これらの溶加性
バクテリアのみ、xylB”又はハリコロニーを生ずる
ことができる。ラムダベクターがそのPB’部位に組込
まれたバクテリアにおいては、lacプロモーター・オ
ペレータは9佳E又はKanR遺伝子は分離している。
を通して、ラムダベクターを取込んだ、これらの溶加性
バクテリアのみ、xylB”又はハリコロニーを生ずる
ことができる。ラムダベクターがそのPB’部位に組込
まれたバクテリアにおいては、lacプロモーター・オ
ペレータは9佳E又はKanR遺伝子は分離している。
実際上の理由で、その湿作は最初に述べた溶加性バクテ
リアについてのみ続けられた。
リアについてのみ続けられた。
これら溶加性バクテリアの誘導により、20分後3つの
環状DNA分子がそのバクテリアで得られた:NM54
0A又はXDNA、多機能リンカ−が結合したドナーD
NA ;及びそれら双方を組込んだもの。これらの分子
は大きさに従かいアガロースゲル電気泳動又は、サッカ
ロース勾配遠心により分離した:各々36500bp、
14000+/−6000bρ及び50500 +、”
−6000bp (図2参照)。
環状DNA分子がそのバクテリアで得られた:NM54
0A又はXDNA、多機能リンカ−が結合したドナーD
NA ;及びそれら双方を組込んだもの。これらの分子
は大きさに従かいアガロースゲル電気泳動又は、サッカ
ロース勾配遠心により分離した:各々36500bp、
14000+/−6000bρ及び50500 +、”
−6000bp (図2参照)。
B、多機能リンカ−によりそのドナーDNAを大腸菌中
、プラスミドとして増巾及び選択することができる。個
々の倶咀Rコロニーについて、バーンボイム(Birn
boim)及びドリー(Doly) (ヌクレイツク・
アシソズ・リサーチ(Nuc、八c、 Res、) 7
巻1513〜1523頁(1979年))の方法に従か
いドナーDNAの大きさをテストした。もし多機能リン
カ−及びヘアピン末端をドナーDNAの調製で用いる場
合は、レセプターゲノムへの組込みの前、そのドナーD
NAの複製で形成されるヘアピン構造中の制限部位を制
限酵素で切断する;Avr[I及び5fil。例えば、
珈■とハリ■、及びXbal と5fi1等で、プラス
ミドとしての生成したドナーDNAを切断することによ
り、同断片が生成したがどうかを試験することができる
。レセプター中での複製に適した配列を含むドナーDN
Aの発見はここで述べた本発明の明確な応用例である。
、プラスミドとして増巾及び選択することができる。個
々の倶咀Rコロニーについて、バーンボイム(Birn
boim)及びドリー(Doly) (ヌクレイツク・
アシソズ・リサーチ(Nuc、八c、 Res、) 7
巻1513〜1523頁(1979年))の方法に従か
いドナーDNAの大きさをテストした。もし多機能リン
カ−及びヘアピン末端をドナーDNAの調製で用いる場
合は、レセプターゲノムへの組込みの前、そのドナーD
NAの複製で形成されるヘアピン構造中の制限部位を制
限酵素で切断する;Avr[I及び5fil。例えば、
珈■とハリ■、及びXbal と5fi1等で、プラス
ミドとしての生成したドナーDNAを切断することによ
り、同断片が生成したがどうかを試験することができる
。レセプター中での複製に適した配列を含むドナーDN
Aの発見はここで述べた本発明の明確な応用例である。
組込みに対する相同的範囲として、そのレセプターの配
列の代りに、多機能リンカ−中のこの配列を用いること
は、本発明をさらに展開するためのステップとなる。
列の代りに、多機能リンカ−中のこの配列を用いること
は、本発明をさらに展開するためのステップとなる。
レセプターへの伝達されたドナーDNA断片の単離のた
めの最近報告された2つの方法には、長所と短所がある
:両方法の使用でレセプター内での継代後多機能リンカ
−及びヘアピン末端をもつドナーDNA構築物をうまく
特徴づけることができる。Aで述べたようにファージ誘
導後単離した環状DNA分子及びBで単離したプラスミ
ドは両方とも、例えば小麦のドナーDNAの貯蔵タンパ
ク質との相関が得られるように、新しいレセプター大麦
植物の直接形質転換のために別々にもしくは組合せて用
いられる。
めの最近報告された2つの方法には、長所と短所がある
:両方法の使用でレセプター内での継代後多機能リンカ
−及びヘアピン末端をもつドナーDNA構築物をうまく
特徴づけることができる。Aで述べたようにファージ誘
導後単離した環状DNA分子及びBで単離したプラスミ
ドは両方とも、例えば小麦のドナーDNAの貯蔵タンパ
ク質との相関が得られるように、新しいレセプター大麦
植物の直接形質転換のために別々にもしくは組合せて用
いられる。
実施例■
シザフィス(トクトプテラ)グラニウムに対する耐性の
、耐性大麦品種から、感受性小麦品種への伝達。
、耐性大麦品種から、感受性小麦品種への伝達。
使用するドナーは大麦のトクトプテラ耐性品種である。
その品種はより多くのベンジルアルコールを産生ずるこ
とが知られている(P、S、 ジュネジャ(Juncj
a)等、1972年、アナルズオプエントモロジー・ソ
サイアテー・イン・アメリカ(^nn、 Fntomo
l、 Soc、 Am、) 65巻、961〜964
頁)。耐性大麦系列の胚芽からクロマチンを単離する。
とが知られている(P、S、 ジュネジャ(Juncj
a)等、1972年、アナルズオプエントモロジー・ソ
サイアテー・イン・アメリカ(^nn、 Fntomo
l、 Soc、 Am、) 65巻、961〜964
頁)。耐性大麦系列の胚芽からクロマチンを単離する。
最後に、その大麦の粒をまず手短かに砕き、その胚芽を
1mmメソシュのスクリーンで選別する。液体窒素温度
で、その胚芽を、乳鉢と乳棒を使い砂を用いて均一化す
る。この均一化物をグリースバッファに入れ、さらに−
20°Cで最終濃度が50%となるようにグリセリンを
加える(R,J、グリースバッハ等、1982年、プラ
ント・サイエンスレター(Plant Sci、 Le
tL、)24巻、55〜60頁)。そのサスベンジクン
を、ガーゼ、ミラクロス及び60μmボアのナイロン布
で順次濾過する。その濾液を、10.000gで15分
間遠心し、その沈殿物を0.15M(pH7)の溶液で
3回洗浄する。それからそのクロマチンを、O,l 5
MNaC7!(pH7)の存在下2.3Mのサッカ[
]−スを通して遠心する。クロマチン及びデンプン粒を
、2MNa(J存在下、フェノール/クロ11ホルム/
イソアミルアルコール(50/487/2)の混合物で
抽出する。デンプン及び有機層を遠心して除き、I)
N Aは、水冷エタ、ノールで沈殿させる。その沈殿を
0.011−リス、0.001MEDTA (pH8)
に溶かした後0.3 Mとなるよう酢Mすトリウムを加
えてからイソプロパツールで再度I) N Aを沈殿化
し、さらにその沈殿を、純水に溶かず。そのDNAの一
部をI(amlllで、別の一部をI(gillで、ま
た別の一部をXbollで消化する。
1mmメソシュのスクリーンで選別する。液体窒素温度
で、その胚芽を、乳鉢と乳棒を使い砂を用いて均一化す
る。この均一化物をグリースバッファに入れ、さらに−
20°Cで最終濃度が50%となるようにグリセリンを
加える(R,J、グリースバッハ等、1982年、プラ
ント・サイエンスレター(Plant Sci、 Le
tL、)24巻、55〜60頁)。そのサスベンジクン
を、ガーゼ、ミラクロス及び60μmボアのナイロン布
で順次濾過する。その濾液を、10.000gで15分
間遠心し、その沈殿物を0.15M(pH7)の溶液で
3回洗浄する。それからそのクロマチンを、O,l 5
MNaC7!(pH7)の存在下2.3Mのサッカ[
]−スを通して遠心する。クロマチン及びデンプン粒を
、2MNa(J存在下、フェノール/クロ11ホルム/
イソアミルアルコール(50/487/2)の混合物で
抽出する。デンプン及び有機層を遠心して除き、I)
N Aは、水冷エタ、ノールで沈殿させる。その沈殿を
0.011−リス、0.001MEDTA (pH8)
に溶かした後0.3 Mとなるよう酢Mすトリウムを加
えてからイソプロパツールで再度I) N Aを沈殿化
し、さらにその沈殿を、純水に溶かず。そのDNAの一
部をI(amlllで、別の一部をI(gillで、ま
た別の一部をXbollで消化する。
これら制限酵素は、DNAのメチル化には非感受的であ
り、平均長5000bpの断片を与える。環状分子を作
るため、この断片の一部をおよそ10μg / ta
l 9Q度の多機能リンカ−と連結し、またその一部は
1.線状分子を作るため、およそ2μg/l 濃度のヘ
アピン末端をもつ多機能リンカ−と連結する。両調製物
ともそれぞれ、非環状DNA及びヘアピン構造をもたな
い線状DNAを除くため、エクソヌクレアーゼVで精製
した。フェノール処理、沈殿化及び純水への再溶解して
、そのドナーDNAの注入準備が完了する。
り、平均長5000bpの断片を与える。環状分子を作
るため、この断片の一部をおよそ10μg / ta
l 9Q度の多機能リンカ−と連結し、またその一部は
1.線状分子を作るため、およそ2μg/l 濃度のヘ
アピン末端をもつ多機能リンカ−と連結する。両調製物
ともそれぞれ、非環状DNA及びヘアピン構造をもたな
い線状DNAを除くため、エクソヌクレアーゼVで精製
した。フェノール処理、沈殿化及び純水への再溶解して
、そのドナーDNAの注入準備が完了する。
小麦し・セブター植物を温室で生育させる。受精が起こ
ったとき、その穂を開き、工、ベントルフ・マイクロ・
インジェクターを使い、約500μコ、7m(!Q農度
のDNA;容液20p1を子房の細胞壁を通して、胚嚢
に注射する。注射後、その籾を再び閉し、処理した穂を
パーチメント・パウチで封じる。
ったとき、その穂を開き、工、ベントルフ・マイクロ・
インジェクターを使い、約500μコ、7m(!Q農度
のDNA;容液20p1を子房の細胞壁を通して、胚嚢
に注射する。注射後、その籾を再び閉し、処理した穂を
パーチメント・パウチで封じる。
)4−熟の種子を収穫し、2日間にわたり、何度か低温
と高温(40°Cと45℃)にさらし、種子の休止状態
をやふる。つづいて、耐性遺伝子が多機能リンカ−上に
乗っていることから、その種子を25pg/meのクロ
ラムフェニコール存在化発芽するかどうか、テストした
。さらに、その耐性種子を季節に応じて、温度又は野外
で生育させる。
と高温(40°Cと45℃)にさらし、種子の休止状態
をやふる。つづいて、耐性遺伝子が多機能リンカ−上に
乗っていることから、その種子を25pg/meのクロ
ラムフェニコール存在化発芽するかどうか、テストした
。さらに、その耐性種子を季節に応じて、温度又は野外
で生育させる。
これら植物の穀物の熟成の間、その葉はトクトプテラグ
ラニウム(Toxoptera graniui)に占
有されている。その集団は毎日観察され、さらにもはや
虫をよせつけない植物体は再びそれらで占有される。4
週間後、あったとしても、非常にわずかな虫しかよせつ
HJない植物は耐性と考えてよい。
ラニウム(Toxoptera graniui)に占
有されている。その集団は毎日観察され、さらにもはや
虫をよせつけない植物体は再びそれらで占有される。4
週間後、あったとしても、非常にわずかな虫しかよせつ
HJない植物は耐性と考えてよい。
耐性植物の種子は穂に並んでおり、そして、その植物を
、本来の品種と異なる形態学的な性状を注意7業<観察
した。ヘンシルアルコールの含1tを、P、S、ジュネ
ジャ(Juneja)の方法(1975年、プラント、
フィジオロジー(Plant Physiol、) 5
6を、385〜389〔I)に従って測定した。
、本来の品種と異なる形態学的な性状を注意7業<観察
した。ヘンシルアルコールの含1tを、P、S、ジュネ
ジャ(Juneja)の方法(1975年、プラント、
フィジオロジー(Plant Physiol、) 5
6を、385〜389〔I)に従って測定した。
ヘンシルアルコールの生産を増加させたDNA断片は例
■に示したものと同じ方法で同定した。
■に示したものと同じ方法で同定した。
表 l
Bam1ll Bglll
hlll Bam1ll
Bell BgIIl
1(c l I Bam1l 1Xhol
l Bgl[1 Xholl Ram旧 十/ +/ + 十ト ド +1− バクテリア MC]061 カサダハン(Casadaban)
M、 J、、 コーエン(Cohen) SN 、ジャ
ーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー 138 巻、179〜207.1980年。
l Bgl[1 Xholl Ram旧 十/ +/ + 十ト ド +1− バクテリア MC]061 カサダハン(Casadaban)
M、 J、、 コーエン(Cohen) SN 、ジャ
ーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー 138 巻、179〜207.1980年。
アップルヤード(Appleyard) R,ジエネテ
ィクス39巻429頁、1954 年。
ィクス39巻429頁、1954 年。
ボイヤー(Boyer) H,W。ローランド(Ro目
and)デュソイソクス(Dussoix)D。
and)デュソイソクス(Dussoix)D。
ジャーナル・オブ・モレキュラー・バ
イオロジー、41巻、459〜472
頁、1969年。
ヤニソシーベラン(Yanisch−Perron)
C。
C。
ヴイエイラ(Vieira)、J、、メシング(門es
sing) J、、ジーン33巻、103〜119頁、
1985年。
sing) J、、ジーン33巻、103〜119頁、
1985年。
n1oi
ファージ
28M540クローニングベクター、I’、M、ボーウ
ェルス(Pouwels) 、エルスビエルハクテリア
、ファ−ジ及びプラスミド (Elsevier) 1985年。
ェルス(Pouwels) 、エルスビエルハクテリア
、ファ−ジ及びプラスミド (Elsevier) 1985年。
λb506cI 857 デービス([1avis
)とパーキンソン(Parkinson) 1971年
。
)とパーキンソン(Parkinson) 1971年
。
λCT 857 サスマン(Sussman) R,
+ヤコフ(Jacob)F、コンブト・レンド・アカデ
ミ−・サイエンス・パリ (Compt、Rend。
+ヤコフ(Jacob)F、コンブト・レンド・アカデ
ミ−・サイエンス・パリ (Compt、Rend。
Δcad、Sci、 Paris)、 254 ft
、1417頁、1962年。
、1417頁、1962年。
プラスミド
PiAN7 カタログニューイングランドバイオラプ
ス(Catalogue New England B
iolabs)1986/1987年。
ス(Catalogue New England B
iolabs)1986/1987年。
図IAは、ファージラムダベクターにおける組込みに適
した多機能リンカ−(MFL)を示している。 図IBは、ベクターを含まない、微生物における増11
】及び選択に適した多機能リンカ−を示している。 図1Cは、環状化したドナーDNへを示している。 図IDは、ヘアピン末端をもつ線状ドナーDNAを示し
ている。 図IEは、レセプターの複製機能及びヘアピン末端を含
む線状ドナーDNAを示している。 使用した記号は、次に示す意味をもっている。 atLB : ファージラムダの組込み部位。 Chi :交差ホットスボントインスチゲークー配列
。 MSG :微生物において選択可能な遺伝子。 oriM :微生物において必要とされる複製機能o
riR: レセプターにおいて必要とされる複製機能。 l 並1ac : 大腸菌1ac遺伝子のブローモ
ーター・オペレーター R5:レセプター配列と相同的配列。 は顛 : レセプターにおいて選択可能な遺伝子。 矢印は方向を示す。 図2は、インテグレイティブ・リコンビネーションによ
り発現される場合の展開を図式的に示したものである。 この図において、釘住は大腸菌のガラクトース・オペロ
ンであり、bioは大腸菌のビオチンオペロンである。
した多機能リンカ−(MFL)を示している。 図IBは、ベクターを含まない、微生物における増11
】及び選択に適した多機能リンカ−を示している。 図1Cは、環状化したドナーDNへを示している。 図IDは、ヘアピン末端をもつ線状ドナーDNAを示し
ている。 図IEは、レセプターの複製機能及びヘアピン末端を含
む線状ドナーDNAを示している。 使用した記号は、次に示す意味をもっている。 atLB : ファージラムダの組込み部位。 Chi :交差ホットスボントインスチゲークー配列
。 MSG :微生物において選択可能な遺伝子。 oriM :微生物において必要とされる複製機能o
riR: レセプターにおいて必要とされる複製機能。 l 並1ac : 大腸菌1ac遺伝子のブローモ
ーター・オペレーター R5:レセプター配列と相同的配列。 は顛 : レセプターにおいて選択可能な遺伝子。 矢印は方向を示す。 図2は、インテグレイティブ・リコンビネーションによ
り発現される場合の展開を図式的に示したものである。 この図において、釘住は大腸菌のガラクトース・オペロ
ンであり、bioは大腸菌のビオチンオペロンである。
Claims (12)
- (1)細胞の形質転換に適し、かつ少なくとも次に示す
要素(A)〜(C)を含む、多機能リンカー。 (A)レセプター・ゲノムの一部に相同的なDNA配列
、 (B)オペレータ配列、及び (C)微生物内での複製を可能とする配列又はベクター
内でのインテグレイティブ・リコンビネーションを可能
とする配列。 - (2)微生物中で発現されうる遺伝子も含むことを特徴
とする、請求項(1)記載の多機能リンカー。 - (3)組換えを促進する配列も含むことを特徴とする、
請求項(1)又は(2)記載の多機能リンカー。 - (4)組換えを促進する配列がZ型のDNAを含むこと
を特徴とする、請求項(3)記載の多機能リンカー。 - (5)組換えを促進する配列が“交差ホットスポット・
インスチゲーター”(¥chi¥)配列を含むことを特
徴とする、請求項(3)記載の多機能リンカー。 - (6)レセプター内での発現を容易に示すことができる
遺伝子も含むことを特徴とする、請求項(1)乃至(5
)記載の多機能リンカー。 - (7)一端もしくは両端にヘアピン構造も含むことを特
徴とする、請求項(1)乃至(6)記載の多機能リンカ
ー。 - (8)レセプターゲノムに相同的な配列が少なくとも1
00塩基対を含むことを特徴とする、請求項(1)乃至
(7)記載の多機能リンカー。 - (9)オペレーター配列が大腸菌のlacオペレーター
であることを特徴とする、請求項(1)乃至(8)記載
の多機能リンカー。 - (10)微生物内での発現を示すことができる遺伝子が
トランスポゾン5の¥aph¥3′II遺伝子、トランス
ポゾン1の¥amp¥遺伝子又は、バチルス・プチダ(
Bacilus putida)のxylE遺伝子であ
ることを特徴とする、請求項(1)乃至(9)記載の多
機能リンカー。 - (11)連続的に、 (a)ドナーから、高分子量のDNAを単離すること、 (b)上記DNAを、エンドヌクレアーゼにより、その
制御要素を含む、少なくとも1つの完全な遺伝子を含む
断片に分解すること、 (c)請求項(1)乃至(6)及び(8)乃至(10)
記載の多機能リンカーを組込むと同時に、生成した断片
を環状化すること、もしくは、 (d)請求項(1)乃至(10)記載の、場合によって
は、末端にヘアピン構造をもつ、多機能リンカー末端を
、その生成した断片に提供すること、 (e)その多機能リンカーに結合した、ドナーDNA断
片を、直接形質転換法により、レセプターに伝達させる
こと、 (f)伝達した情報に基づいて、レセプターをスクリー
ニングすること、 を特徴とする、細胞の形質転換法。 - (12)(a)全てのレセプター、もしくは、選択され
たレセプターから、高分子量のDNAを単離すること、 (b)上記DNAを、エンドヌクレアーゼにより、伝達
された遺伝情報の順序もしくは量を有する長さの断片に
分解すること、 (c)その断片混合物から、対応するリプレッサータン
パク質の結合力を用いて、多機能リンカー上に存在する
オペレーター配列を含む断片を単離すること、 (d)単離した断片を環状化すること、 (e)微生物中で、その環状化断片を増巾すること、又
は、微生物中、その断片を組込んだベクターにより、そ
れらを増巾することにより、レセプターに伝達された配
列の限定されたジーンバンクを得ること、 (f)再び、レセプターに直接形質転換により、別の配
列を伝達すること、及び、その配列を、レセプター中で
のその発現と相関させることができるように、伝達され
た遺伝情報に基づいてその形質転換体を選択すること、 を特徴とする、請求項(11)記載の方法。
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