JPH04121200A - 植物細胞におけるポリペプチドの製造法 - Google Patents

植物細胞におけるポリペプチドの製造法

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JPH04121200A
JPH04121200A JP2238234A JP23823490A JPH04121200A JP H04121200 A JPH04121200 A JP H04121200A JP 2238234 A JP2238234 A JP 2238234A JP 23823490 A JP23823490 A JP 23823490A JP H04121200 A JPH04121200 A JP H04121200A
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rna
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Masayuki Mori
正之 森
Kazuyuki Mise
三瀬 和之
Tetsuo Okuno
哲郎 奥野
Iwao Furusawa
古澤 巌
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Nihon Nohyaku Co Ltd
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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、遺伝子工学的手法により、分節ゲノム型つイ
ルスブロムモサイクウイルス (bro*esosaic virus 、以下BMV
という)の増殖系を利用して植物細胞中において農業及
び医薬分野に有用な物質を生産する方法に関する。また
、本発明は、これらの方法に用いる植物形質転換用ベク
ター、組換えRNA転写ベクター及び形質転換植物細胞
に関する。
[従来の技術] 植物細胞に有用物質例えばポリペプチドを生産させる技
術として、TIプラスミド形質転換系を用いて有益遺伝
子を植物に組み込み発現させる方法と植物ウィルスの増
殖系を利用した物質生産系が開発されつつある。しかし
ながら、これまで生産効率が低いことが問題点として指
摘されている。
例えば、タバコモザイクウィルス(TMV)は宿主植物
中に最大29/に9のウィルス粒子を生産するが、TM
V外被タンパクの遺伝子部分を目的物質の外来遺伝子に
置き換え宿主植物に接種した場合、目的物質の生産効率
は約1 my/Ksにすぎない(TakalatStl
  ら 、  (1987)EMBOJ  、 6 :
307−311)。効率が低下する原因として、TMV
は1本wiRNAに4種類の遺伝子がオーバーラツプし
てコードされているため外来遺伝子の置き換えによって
TMVl製のIIjID機構が彰饗を受けることによる
と考えられている。
一方、BMVは、ブロモウィルス群(brom。
virus oroup )に属し、イネ科に属する多
くの植物を宿主とする植物ウィルスである。BMVのゲ
ノムは3種のく+)鎖の一本鎖RNAからなり、分子量
の大きいものから順にRNAI、2及び3と呼ばれてい
る。さらに、BMWにはサブゲノムRNAと呼ばれるR
NA4も存在する(第1図)。
これらのRNAは、直径的2 f3 nsの球状粒子中
にRNAI及び2はそれぞれ単独で、RNA3と4は共
に抱含されている( Laneら、(1974)Adv
、 Virus Res、 19 : 151−220
)。
BMVは感染植物細胞内における増殖量が多く、しかも
ゲノムが分割されているという特徴から、外被蛋白質遺
伝子への外来遺伝子の置き換えによってウィルス複製の
6111111機構が影響を受けにくいと考えられ、分
子生物学的物質生産の材料として研究されてきている。
BMV全ゲノムの塩基配列は解明されており(Ahlq
uistら、(1984)JHot、  Biol、 
 1 7 2  コ 369−383)  、 RNA
1は全長3234PA基で18蛋白質(分子[1109
キロダルトン(KD))をコードし、RNA2は全長2
865塩基で2a蛋白質(分子量94KD)をコードし
ており、1a及び2a蛋白質は複製酵素のサブユニット
と考えられている。(+)鎖のBMV  RNAは植物
IIR胞中で、この複製酵素によって、(+)鎖から(
−)鎖が合成され、次に合成された(−)鎖を鋳型とし
て(+)鎖が大優に合成されると考えられている。一方
、RNA3は全長2134塩基で3a蛋白質(分子量3
4KD)及び外被蛋白質(分子量20KD)の二つの遺
伝子産物をコードしているが、RNA3から直接翻訳さ
れるのは5′側の38蛋白質だけである。
RNA4は全長876塩基でRNA3の外被蛋白質遺伝
子部分と同一の配列を持ち外被蛋白質のmRNAとなり
、RNA4は宿主細胞中でRNA3から合成される(^
旧quistら、(1981)J。
Not、  8io1. 153;23−38)。その
機構は、RNA3 (+)鎖から(−)鎖が合成され、
この(−)鎖の内部からRNA4 (+)鎖が合成され
ることによることが明らかになった( Hi l Ie
rら、(1985)Nature  313:68−7
0>。
Ahlquistらは、RNA3から外被蛋白質遺伝子
の大部分を取り除き、その部分にクロラムフェニコール
アセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子を導入し
た組換えRNA3をRNA1及び2とともにオオムギブ
ロトブラストに感染させ、高レベルのCATが発現する
ことに成功しているが、このベクター系では植物体での
発現には利用できなかった(AhlQuiStら、(1
986) 5cience 1231.1294−12
97>。本発明者は、さらに優れた生産方法を提供すべ
くBMV遺伝子を研究した結果本発明を完成した。
[発明の解決すべき課題] 上記のように、植物ウィルスを用いた物質生産において
高収率の系はいまだ開発されていない。
BMVのベクター化の方法においても、BMVの各ゲノ
ムを植物ゲノムに導入し発現させた例はなく、外被蛋白
質遺伝子を外来遺伝子と置換した組換えRNA3とRN
AI及び2を混合して植物プロトプラストに接種し、プ
ロトプラスト内で外来遺伝子を生産するものであり(第
12図その1)、プロトプラストへのRNA感染効率が
低いこと並びに組換えウィルスRNAが全身感染できな
いこともあり、個々の細胞における発現量が少ないとい
う問題点が存在する。さらに、ウィルスRNAをインビ
トロ的に生産することは、生産効率及びコストという点
で産業化における大きな欠点である。従ッテ、BMV 
 RNAをcDNA化し、植物細胞中で発現できるよう
に改造し並びに外被蛋白質遺伝子を外来遺伝子と置換し
た組換えRNA3を構築し、それらを例えばT1プラス
ミド等の植物細胞形質転換に用いられるベクターDNA
に組み込み、それらのDNAで植物細胞を形質転換して
BMV各ゲノムを発現させる等の遺伝子工学技術を用い
ることにより、BMV各ゲノム及び外来遺伝子が全ての
細胞で大量に発現できるポリペプチド製造法の開発が持
ち望まれている(第12図その2)。この場合、ウィル
スRNAが大量に増殖すると植物に対して病徴を引き起
こし植物の生育に悪影響を及ぼすため、外来遺伝子以外
のウィルスRNAの増殖は必ずしも必要でないと考えら
れることから、例えばRNAI及び2の増殖能を欠如し
翻訳能のみを残し、その結果、1a及び2a蛋白質(B
MV  RNA複製酊素〉のみが翻訳されるように、ウ
ィルスゲノムを改造する方法も持ち望まれている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、BMVの植物細胞内の増殖系を利用してポリ
ペプチド等の有用物質を遺伝子工学的に植物において生
産する方法に関し、 (1)  植物ゲノムにBMvのRNA1及び/又は2
のcDNA及びBMV  RNA外被蛋白質遺伝子の全
部又は一部を所望のポリペプチドの構造遺伝子と組換え
た組換えBMV  RNA3のcDNAを導入又は接種
することによって、所望のポリペプチドを発現すること
を特徴とするポリペプチドの製造法。
(2)植物ゲノムにBMVのRNA1及び/又は2のc
DNAを導入することによって、1a及び又は2a蛋白
質を生産し、該植物細胞に組換えBMV  RNA3を
接種することによって、ポリペプチドを発現することを
特徴とするポリペプチドの製造法。
(3)  上記cDNAが、完全長cDNA若しくは3
′末端末非翻訳領域に欠失を持つcDNAである請求項
7又は2記載の製造法。
(4)  インビトロ的に機能的なプロモーターとB 
M V (D RN A 3  c D N A カラ
なルヘクターテあって、BMV  RNAa外被蛋白質
遺伝子の全部または一部を所望のポリペプチドの構造遺
伝子と組換えた組換えBMV  RNA3を生産する転
写ベクター (511!求項1又は2記載の製maに使用するための
、植物細胞中で機能的なプロモーター及びターミネータ
−閤に、BMV  RNAI、2又は3のcDNAを導
入した植物形質転換用ベクター(6)  上記cDNA
が完全長cDNA若しくは3′末端末非翻訳領域に欠失
を持つcDNAである請求項5のベクター (7)請求項5又は6記載のベクターで形質転換された
植物細胞。
に関する。
以下、詳細に説明する。
(1)  BMV 本発明において、利用されるBMVは、米国のATCC
(^5erican Tyρe Cu1ture Co
11ection>にATCCNn66として寄託され
ている。
上記BMVのゲノムは、第1図に示したように4種類の
RNAに分かれている。
このBMV  RNAのうち本発明において、植物ゲノ
ムに導入されるべく改造される部分は、第1図のRNA
I、2及び、又は、3であり、改造されたRNA3のう
ち所望のポリペプチドの構造遺伝子によって組換えられ
るのは3′末端側の外被蛋白質遺伝子部分である。
BMV  RNA、RNA抽出法として公知の方法たと
えばグアニジン法、熱フェノール法、ラウリル1iil
lナトリウム(SDS)フェノール法等を用いウィルス
粒子から抽出し、アガロースゲル電気泳動でRNA1.
2及び3を分画精!!iする。それぞれのBMV  R
NAの相補性DNA(cDNA)の構築は、常法の遺伝
子操作技術を利用して行なうことができる(Ahlqu
istら、(1984) 、 J、 Mo1. Bio
l、  172 ;369−383 5aebrook
ら、 (1989) MolecularClonin
g 2nd Edition 、C3HLaborat
ory Press 、  )本発明において、BMV
  RNA1及び2のcDNAは、形質転換用ベクター
に組換えられ、植物細胞中でRNA1及び2、あるいは
1a及び2a蛋白質が生産される。BMV  RNA3
のcDNAは、外被蛋白質部分が所望のポリペプチドの
構造遺伝子に旨き換えられ、形質転換用ベクターに組換
えられ、植物に接種するかあるいは植物ゲノムに導入さ
れる。
所望のポリペプチドとしては、本発明の実施例に示すG
US遺伝子に限定されず、TMV等の植物ウィルスの外
被蛋白質遺伝子、ササゲトリブシンインヒビター遺伝子
の他にインターフェロン遺伝子等を挙げることができる
そのために使用される形質転換用ベクターとしては、第
2図に示した第−型(pBJcBRベクター)及び第二
型(pB I CBMRベクター)の2種類のベクター
である。2種類のベクターとも完全な1aあるいは2a
l訳領域を保持するが、第−型ベクターは、BMV  
RNAの5′末端及び3′末端の完全な非翻訳領域を保
持する。それに対して、第二型ベクターは、完全な5′
末端末非翻訳領域を持つが、3′末端末非翻訳領域に欠
失を持つ。BMV  RNAの5′末端末非翻訳領域は
、翻訳能及び(−)鎖から(+)鎖の合成に必須であり
、3′末端末非翻訳領域は、(+)鎖から(−)鎖の合
成に必須である。そのため、3′末端末非翻訳領域の欠
失は、(+)鎖から(−)鎖の合成の欠失につながりウ
ィルスRNAの増殖能を失わせることなるが、翻訳能に
影響を及ぼさない。
第−型ベクターを用いて植物ゲノム内G、:BMV  
RNAの完全長cDNAを導入した場合、導入細胞では
合成された転写物は野生型ウィルスRNAと同じように
増殖し、また翻訳も行なわれる。一方、第二型ベクター
を用いて植物ゲノム内にBMVRNAの3′末端欠失c
DNAを導入した場合、導入細胞では合成された転写物
は増殖しないが翻訳は行なわれ翻訳産物のみが生産され
る。ウィルスRNAが大量に増殖すると植物に対して病
徴を引き起こし植物の生育に悪影響を及ぼすと考えられ
ることから、このような問題点を解決するためには第二
型ベクターを使用すれば良い。
BMV  RNA1及び2、又は組換えRNA3のcD
NAは植物細胞内に存在するDNA依存RNAポリメラ
ーゼによってWl減されるプロモーター及びターミネー
タ−の間に導入されなければならない。このような植物
細胞中で機能的なプロモーター及びターミネータとして
は、カリフラワーモザイクウィルス(cauliflo
wer mosaic virus1以下CaMV)3
5Sプロモーター及びCaMVターミネータ−等で代表
される植物細胞中で機能的なターミネータ−等がある。
5′末端に余分な7塩基の塩基配列を持つ変異BMV 
 RNA株は感染能力を持たないこと(Jandaら、
(1987)VirologVl 58 : 259−
268)が明らかになっているため、植物細胞に導入し
たBMVRNAの完全長cDNAの核内転写物に翻訳能
力を持たせるためには、cDNAの転写開始点をBMV
  RNAの5′末端と正確に一致させる必要がある。
CaMVの358プロモーターを用いた場合、転写開始
点のすぐ下流にBMV  RNAの完全長cDNAを導
入するために、CaMVの358プロモーターの転写開
始点に部位特異的突然変異導入法によって平滑末端を生
じさすような制限酵素のIf識部位(StuI等)を導
入し、BMVRNAのcDNAを平滑末端化した転写開
始点のすぐ下流に導入する。
(3)        用ベクターによる形質転換体の
作製 アグロバクテリウム・ツメフ7シェンス(組皿坤μ!吐
ルtu■+Jaciens )を用いた植物形質転換法
としては、リーフディスク法(Horschら、(19
85) 5cience 227 ; 1229−12
31)が最も一般に利用されるT1プラスミドにはvi
r領域があり、この領域の働きによって、Tiプラスミ
ド中のT−NDAi域を虹tusefaciensの宿
主細胞ゲノム中に導入できる( HaSterら、 (
1984) Ann、  Rev、  PlantPh
ysiol、35 ;387−413>。T1プラスミ
ドを用いた遺伝子導入法としては、坦在バイナリーベク
ター法が広く用いられている。これは、Tiプラスミド
をT−DNAが欠失しvir領域を持つ7iプラスミド
とT−DNAを含むバイナリ−ベクターに分割して用い
るものである。バイナリ−ベクターとはA、 tuse
faciensでも大S菌でも増殖できるベクターであ
る。それぞれのプロモーター、BMV  cDNA及び
ターミネータ−で構成されるDNAは、バイナリ−ベク
ター中のT−DNA領域に組み込まれ、形質転換用ベク
ターがsI!される。このような形質転換用ベクターを
T−DNAが欠失しvir領域を持つT1プラスミドを
保持するA tu■e’faciensl[9中に導入
し、該A、 tusefaciensを宿主植物に接種
すれば、virjil域の働きによって、該組み合わせ
の構成カラ’K ルD N A ヲ含ムT  D N 
A ff41a ヲM 主’7” /ム中に導入しうる
。その他の公知の遺伝子導入法、すなわちプロトプラス
トへのエレクトロボーレーション(electropo
ration )法、リボゾーム融合、マイクロインジ
ェクション、植物組織へのパーティクルガン(part
icle QLIn)あるいはそれらに準じた方法等に
よっても、該組み合わせの構成からなるDNAを植物細
胞に導入できる。
形質転換体の選抜には、カナマイシン、ハイグロマイシ
ン、ホスホトリシン等の薬剤を用いることが出来る。形
質転換体は、適宜の培地で培養してカルス形成、カルス
増殖、さらに必要に応じて不定胚分化または器官分化を
行ない、ついで植物ホルモンを添加した植物体再分化用
培地で植物体に再生させることができる。
双子葉植物に本発明を使用する場合には、対象の植物は
、野菜、たとえばニンジン、レスタ、ジャガイモ、等:
他の収穫物、たとえばタバコ、ナタネ、ダイス、ベニバ
ナ、等を含む。単子葉植物に使用する場合には、^、 
tusefaciensを用いた手法は利用できないが
、プロトプラストへのエレクトロボーレーション(el
ectroporation)法、リボゾーム融合、マ
イクロインジェクション、植物組織へのパーティクルガ
ン(particle aun)を用い導入可能であり
、対象の植物は、穀類、たとえば小麦、大麦、トウモロ
コシ、イネである。
第−型又は第二型ベクターを用いてBMVRNAI及び
2のcDNAを導入して形質転換細胞中では生物活性を
持つ1a及び2a蛋白質が全ての細胞で発現される。つ
まり、このような形質転換arm中では、多粒子型ウィ
ルスの分節ゲノムをウィルスの制御機構から独立させ、
植物の転写及び翻訳機構に依存して発現させることがで
きる。
(第12図その2)。又、まずRNA1及び2のcDN
Aを導入した形質転換細胞中に形質転換用ベクターを用
いて組換えRNA3又はRNA3のcDNAを導入する
か、もしくは組換えRNA3又はRNA3を接種すれば
、既に形質転換細胞中で生産されている1a及び2a蛋
白質の働きにより、組換えRNA3又はRNA3から組
換えRNA4又はRNA4が転写され、組換えRNA4
又はRNA4から植物の翻訳機構を利用して大鰻の所望
の生産すべきポリペプチド又は外被蛋白質を生産するこ
ともできる。
(4)組換えBMV  RNA3転写ベクターの構! 本発明において、所望の生産すべきポリペプチドをコー
ドするDNAは、インビトロ的に転写産物を生産するた
めの転写ベクターに組換えられた後、該組換え転写ベク
ターにより、RNAとして生産しても良い。
BMV  RNAをインビトロ的に合成するには、DN
A依存RNAポリメラーゼが不可欠である。
DNA依存RNAポリメラーゼにはT7RNAポリメラ
ーゼ、5P6RNAポリメラーゼ及び大腸菌RNAポリ
メラーゼ等が市販されている。本発明では、ブロモ−タ
ー領域の塩基配列並びに転写開始点が正確に明らかにな
っており並びに高転写活性を有するT7RNAポリメラ
ーゼ(DLlnnら、(1983)J、 Mo1. V
+o1. 166 : 477−535〉を用いたイン
ビトロBMV  RNA合成系を利用した。ウィルスR
NAの5′末端の核酸の構造は、ウィルスRNAの複製
や翻訳等において非常に壷要な機能を持っており、5′
末端に余分な塩基配列が付加されるとウィルスRNAの
生物活性は激減することが報告されている( Jand
aら、(1987)Virolo(lVl 58 : 
259−262)。
そのため、野生型と同一の5′末端の塩基配列を持つウ
ィルスRNAをインごトロ的に合成するには、cDNA
の5′末端から正確に転写が開始されねばならない。従
って、転写開始点を平滑末端化し、BMV  RNAの
完全長cDNAを導入するために、T7プロモーターの
転写開始点に平滑末端を生じさせる制限酵素認識部位を
導入すれば良い。例えば、2種の31塩基からなる合成
オリゴヌクレオチドd(CT^GATGC^TAT^G
TGAGTCGT^丁TAA丁丁TA  )  及びd
 (^GCTTAAA丁TA^TACGACTCACT
^■^TGC^■)の5′及び3′末端をリン酸化した
後アニーリングして、T7プロモーターのコンセンサス
配列の他に5′末端にHind11部位、3′末端にX
baI部位を突出して持ち、さらに、転写開始点から(
+4)の位置にN5iI部位を持つT7プロモーターを
合成し、このような合成T7プロモーターをDLIC1
9のl−1i ndn[/Xba工部位に導入し転写ベ
クターpUcT (第3図)をII築する。pLIcT
にNsi工切断およびT4DNAポリメラーゼ処理を行
ない、T7プロモーターの(+1)位までの塩基を除去
しく−1)位の塩基対で平滑末端を形成させ、BMV 
 RNAcDNAを含む5naBI/EcoRIと、N
5iJ切断及びT4DNAポリメラーゼ処理後EC0R
I切断を行なったpLIcTの大断片をライゲーション
し、BMV  RNA3の転写ベクターpBTF3が構
築される(第3図)。
組換えBMV  RNA3転写ベクターを構築するため
の材料としてはpBTF3ベクターが利用される。pB
TF3ベクターは、第4図の制限酵素地図により特徴づ
けられるものである。すなわちpBTF3ベクターは、
T7プロモーターとBMV  RNA3  cDNA及
び大mmのべ’yti−であるpUCベクターの遺伝子
とを含むベクターである。上記ベクターの外被蛋白質遺
伝子部分内にある5tuI制限酵素切断部位にリンカ−
等を接合させることによって5acI制限酵素切断部位
に置き換え、5aCI/5acI断片(NQI478−
1782)を取り除きセルフライゲーションによってp
BTF3 (Sac)ベクターを構築する。
pBTF3 (Sac)への外来DNA断片の導入は、
ATG翻訳開始コドンをその中に有する外来DNA断片
を上記ベクターのHrnci−8acI部位に導入する
。I)BrF3 (Sac)ベクターHi ncl[−
8acI部位に外来DNAを導入するには、翻訳開始コ
ドン側に@ i ncll[と接合できる平滑末端を持
ちターミネータ−側に5aCI制限酵素切断部位を持つ
外来DNA断片を接続すればよい。すなわち、上記のよ
うに両端を修飾した外来DNA断片は、pBTF3(S
aC)ベクターをHi nc[,5acIで切断したも
のと接続すればよい。
転写産物の生産にあたっては、組換えpBTF3ベクタ
ーをEC0RIで切断することによってリニアーなりN
Aの形状にして鋳型として用い、ATP、UTP、CT
P、GTP、キャップアナログ(m7Gl)ppG)、
T7RNAポリメラーゼを含むインごトロ転写システム
によって組換えRNAを大量生産する。
植物形質転換用ベクターで形質転換された植物細胞中で
生産されている1a及び2a蛋白質の働きにより、組換
えRNA3からRNA4が転写され、導入されたDNA
断片にコードされたポリペプチドが植物の翻訳系によっ
て生産される。又、植物形質転換用ベクターで形質転換
された植物からIl製されたプロトプラストに、インご
トロに生産された組換えBMV  RNA3を接種する
こともできる。接種の方法としては、ポリカチオン沫、
ポリエチレングリコール法、エレクトロボーレション法
等の公知の方法が用いられる。
このような形質転換細胞中に組換えRNA3を接種すれ
ば、既に形質転換細胞中で生産されている18及び2a
蛋白質の働きにより、組換えRNA3から組換えRNA
4が転写され、導入されたDNA断片にコードされたポ
リペプチドが植物の翻訳系によって生産される。ポリペ
プチドの生産は、例えばβ−グルクロニダーゼ遺伝子を
導入した場合、感染細胞内に大量のβ−グルクロニダー
ゼが生産されていることが、−殻内に使われる染色法等
を用いることによって確認することができる。[発明の
効果コ 本発明の方法は、BMVの分節ゲノムにコードされたウ
ィルスRNA複製酵素を植物体内に組み込み発現させ、
所望の遺伝子を植物体内で大量に11製し、ポリペプチ
ドの効率的な生産を可能とし、産業上の価値は極めて、
大きいものである。本発明の方法テハ、外来DNAはB
MV  RNA3(7)外被蛋白質遺伝子と組換えられ
てから植物形質転換用ベクターに導入され植物ゲノムに
組み込まれ植物細胞内で組換えRNAとして転写させる
か、又は、組換え転写ベクターに導入されインビトロ的
に合成されたRNAとして植物に接種されるため、従来
のインビトロ的にすべてのBMV  RNAを合成して
植物に接種するよりも、極めて効率的な利用法になる。
組換えRNA3に導入される遺伝子としては、種々のも
のが考えられる。たとえば、TMVあるいはCMV等の
植物ウィルスの外被蛋白質遺伝子であればウィルス抵抗
性植物の育種につながり、ササゲトリブシンインヒビタ
遺伝子であればスペクトラムの広い害虫抵抗性植物の育
種につながる。また、農業上有用な蛋白質、機能性蛋白
質、医薬となる蛋白質例えばインターフェロン等、の遺
伝子が導入可能である。さらに、内在性RNAに相補的
なアンチセンスRNAを組込み、植物l9中でアンチセ
ンスRNAを大儀に複製すれば、内在性RNAの翻訳を
抑制することができ、植物遺伝子の発現を調節すること
が可能である。
[実施例] 以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する
が本発明はこれらに限定されるべきものではない。
実m!1.BMV  RNA転写ベクター及び植物形質
転換用ベクターの構築 A、BMV  RNAI、2及び;1)cDNAの作製
BMVは、ATCCBB系統を用いた。ウィルス増殖に
はオオムギ(Hordeum 匹n且旦り、 品種:五
畝四石)を用い、公知の分画遠心分m沫(0kunoら
、(1978) J、 Gen、 Viol、 38 
:409−418)によってウィルス粒子を純化し、純
化BMVを用いてベントナイト及びSDS存在下でフェ
ノール抽出を3−4回繰り返し、エチルエーテル処理、
エタノール沈澱を行ないRNAを得た。
得られたRNAの溶液から、標準的な低融点アガロース
電気泳動を用いた分離法(5asbrookら、(19
89) Mo1ecular Cloning  2 
nd、 C3Htaboratory Press)に
より、RNA1.2及び3をそれぞれ得た。得られた各
RNAから、公知の方法(Ahlquistら、(19
84)、J、Ho1Bio1.172:389−383
)によってRNA1.2および3の完全長cDNAを調
製しpLJCベクターにクローニングしたものがそれぞ
れpBBl、2および3である。pBBl、2および3
は、完全長cDNAのBMV  RNA5’末端に相当
する部位に3na81部位を持ち3′末端のすぐ下流に
EcoRI部位を持っている。
B、BMY  RNA転写ベクターの構築と感染性RN
Aのインヒト0合成 り−IBMV  RNA転写ベクター(pBTFl。
2及び3)の構築 BMV  RNAをインヒドロ的に合成するには、DN
A依存RNAボリメラーゼ不可欠である。
DNA依存RNAポリメラーゼにはT7RNAポリメラ
ーゼ、5P6RNAポリメラーゼ及び大腸菌RNAポリ
メラーゼ等が市販されているが、本実験では、プロモー
ター領域の塩基配列並びに転写開始点が正確に明らかに
なっており並びに高転写活性を有するT7RN△ポリメ
ラーゼ(Dunnら、(1963)J、 Mo1. V
iol、  166:477−535)を用いたインビ
トロBMV  RNA合成系を使用した。
ウィルスRNAの5′末端の核酸の構造は、ウィルスR
NAの複製や翻訳等において非常に重要な機能を持って
おり、5′末端に余分な塩基配列が付加されるとウィル
スRNAの生物活性は激減することが報告されている(
 Jandaら、(1987)YirolOCIVl 
58 : 259−262)。そのため、野生型と同一
の5′末端の塩基配列を持つウィルスRNAをインビト
ロ的に合成するには、cDNAの5′末端から正確に転
写が開始されねばならない。従って、転写開始点を平滑
末端化し、BMV  RNAの完全長cDNAを導入す
るために、T7プロモーターの転写開始点に制限酵素認
識部位を導入することを試みた。
B−1−IT7プロモーターの合成 りNA合成装置(Applied Biosystem
s社モデル381A)社用デル381A31塩基からな
るオリゴヌクレオチドd (CTAGATGCATAT
AGTGAGTCGTATTA^TTTA >及びd 
(AGCTTAAATTAATACGACTCACT^
T^TGCAT )を合成した。合成終了後、常法に従
って高速液体クロマトグラフィーによって精製し、回収
したオリゴヌクレオチド溶液に 1/ 200容量の2
N  HCJを加え中和した後、NENSORB20 
(Du Pont社製)に添加して脱塩を行なった。
まず、2〆のメタノール(高速液体り0マドグラフイー
用、ナカライデスク社製)、2dのA液(0,1μl−
リス−HC1,10−MTriett+ylagiin
e  (TEA) 、1mHNa2−EDTA) 、p
H7,7)によってカラムの平衡化を行なった。次にサ
ンプルに1.4μ9/jIeの割り合いでTEAを加え
たものをカラムに添加し吸着させた。6−9al!のA
液及び3Idのイオン交換水でカラムを洗浄した後、4
00μlの50%エタノール(特級、ナカライデスク社
製)により、オリゴヌクレオチドを溶出した。溶出した
オリゴヌクレオチド溶液をエバポレーターによって減圧
乾固し、イオン交換水に溶解し、1μg/lIlのオリ
ゴヌクレオチド溶液を調製した。
これらの合成オリゴヌクレオブトの5′及び3′末端を
リン酸化した。すなわち、1μlのオリゴヌクレオチド
(1μg/ate) 、20μオの10n  ATP、
20μj!(7)10Xキナーゼ溶液(500霞Hトリ
ス−HelpH7,5,100sHMQCf  、10
0働Hジチオスレイトール(DT丁))、4μlのT4
ポリヌクレオチドキナーゼ(4unit/ II 1 
、宝酒造社製)及び155μlのイオン交換水を含む反
応液を37℃、1時間反応させ、オリゴヌクレオチドの
リン酸化を行なった。反応後、65℃、10分間の熱処
理によって酵素の不活性化を行なった。反応液にフェノ
ール処理2回、フェノール/クロロホルム処理1回、ク
ロロホルム処理1回及びエチルエーテル処理3回を行な
い、その後減圧下に30−40分間置き、反応液中に混
在するエチルエーテルを完全に除去した。
この反応液をNENSOR820カラムに添加し、上述
と同様の方法によってリン酸化オリゴヌクレオチドの精
製を行なった後、減圧乾固し50ng/〆となるように
蒸留水に溶解し、以後の操作に供試した。
これらの合成オリゴヌクレオチドをアニーリングしてT
7プロモーターを合成した。このプロモーター配列はT
7プロモーターのコンセンサス配列の他に5′末端にt
−1i n d m部位、3′末端にXbaI部位を突
出して持ち、さらに、転写開始点から(+4)の位置に
N5iI部位を持つ。
ト1−2転写ベクターpLICTへのBMV  RNA
の完全長cDNAの導入(第3図) 合成T7プロモーターをpLIc19の)lindl[
[/XbaI部位に導入し転写ベクターpLIcT(第
3図)を構築した。pUcTにN5iIおよびT4DN
Aポリメラーゼ処理を行ない、■アブロモーターの(+
1)位までの塩基を除去しく−1)位の塩基対で平滑末
端を形成させることができる。pBBl、pBB2.p
BB3それぞれのBMV  RNA完全長cNDAを含
む5naBI/EC0RI断片と、N5il切断及びT
4DNAポリメラーぜ処理後EcoRI切断を行なった
pUC王の大断片をライゲージコンし、BMVRNAI
、2J5よび3(7)転写ベクターpBTF1,2及び
3をそれぞれ構築した。
ト2感染性RNAのインビトロ合成 T7プロモーターの転写開始点のすぐ■流にRNA1.
2及び3のそれぞれの完全長cDNAが導入され、さら
に、完全長cDNAのすぐ下流にECoRI部位が存在
する転写ベクターpBTF1.2及び3のそれぞれのD
NAを塩化セシウム遠心分離法(Sambrookら、
(1989)Molecular Cloning 2
ndSC8HLaboratory press)によ
ってm製した。それぞれの精製DNA3μ9をEC0R
Iで切断後、フェノール/クロロホルム処理を行ない、
20μ9のtRNAをキャリアとして用いエタノール沈
澱した。得られた沈澱に16.8μlの蒸留水、10μ
lの5×転写!III液(200eMトリスーHC1(
pH7,5) 、30sHM  Q  C1、10g+
H5persidine、 5QiHNaC1)、5μ
lの100mHDTT、1.8μlのD N a s 
e / RN a s e 71J−牛1fil清7 
/L。
ブミン(2,8■/d12.5μlの RNas i n (40unit/d) 、2.5μ
lの10sHATP、  2. 5  μ l の 1
0sHUTP  、2.5μオの10sHCTP、0.
4μlの10■HGI−Pおよび5μlの5g+Hキャ
ップアナログ(m7GpDDG)を加え、軽く混ぜた後
、1μlのT7RNAポリメラーゼを加え、37℃で反
応させた。1時間後、さらに2μlの1018GTPお
よび1μlのT7RNAポリメラーゼを加え、37℃、
1時間反応させた。その後、1.3μオのDNase 
(1unit/atりを加え、37℃、1時間反応させ
、鋳型DNAを分解した。
この反応液をフェノール/クロロホルム及びクロロホル
ムでそれぞれ1回ずつ処理し、20μ9のtRNAをキ
ャリアとしてエタノール沈澱した後、10μオの蒸留水
に懸濁した。
上述の方法でインビトロ合成したBMVRNAll、2
および3cDNAのそれぞれの転写物を混合し、それに
等量のZX接種緩衝液(1001Nトリス−リン酸(p
H8,0) 、500■HNaC]、10sHEDTA
、1%(W/V)ベントナイト)を加え接種液とした。
全身感染宿主であるオオムギ菓の上に軽くカーボランダ
ム(600メツシユ)を振りかけ、5−10μlの接種
液滴を塗抹接種した。接種後、すぐに葉上のカーボラン
ダムを水道水で洗い流した。約2′R間、25℃のグロ
ースチャンバー(8,0OOLtlX ’)で育成した
ところ、全身感染宿主を発現したため、転写ベクターp
BTF1.2及び3の転写物は感染性のあることが確認
された。
C1植物形質転換用ベクターの構築 C−I CaMV358プロモーターの転写開始点への
制限酵素認識部位の導入 植物細胞内に存在するDNA依存RNAポリメラーゼに
よって認識されるプロモーター及びターミネータ−の間
にBMV  RNAの完全長cDNAを導入することを
試みた。プロモーターとしでは、転写量が多く、転写開
始点及びプロモーター領域の塩基配列が明らかにされて
いることを考慮して、CaMVの358プロモーターを
用いた。また、5′末端に余分な7塩基の塩基配列を持
つ変異BMV  RNA株は感染能力を持たないこと(
Jandaら、(1987)V+rolOy 158 
:259−282))が明らかになっているため、植物
細胞に導入したBMV  RNAの完全長cDNAの核
内転写物に増殖能力を持たせるためには、cDNAの転
写開始点をBMV  RNAの5′末端と正確に一致さ
せる必要がある。そこで、転写開始点のすぐ下流にBM
V  RNAの完全長cDNAを導入するために、Ca
MVの358プロモーターの転写開始点に部位特異的突
然変異導入法によって制限酵素の!!!識部位を導入し
た。
C−2部位特異的突然変異導入法(第5図)京都大学農
学部植物病理学研究室保存のCaMV  0M1841
株の353プロモーター領域(7016−7434)を
pUCl 8由来のポリリンカー配列及びCaMV  
CM1841株の35Sターミネータ−領R(7436
−7606)の直前に持つpCAM35を用いた。35
3プロモーター領域の一本1[DNAをI製するために
、pCAM35のPStI/EC0RI断片をDUCl
 18のPstI/EcoRI部位に導入し、pCAM
35EPを構築した。DCAM35EPで大腸菌MV1
184株を形質転換し、ヘルパーファージM13KO7
を利用して一本鎖DNAを調製した。
転写開始点に3tuI部位を導入するために、調製した
一本鎖DNAの転写開始点に3個所のミスマツチを除い
ては相補的な25塩基のオリゴヌクレオチドd (GT
AGGCCTCTCCA^^TGAA^TGAAC)を
B−1−1に述べた方法で合成及びI製した。1μlの
一本鎖DNA (20μg/μm)、1μlの合成オリ
ゴヌクレオチド(2μg/μi)、20μlの10Xア
ニーリング!物液(200■Hトリス−1−IC1(p
H7,5)、100議HMgCJ  、50018  
NaC,!、10−HDTT)、178μlの蒸留水を
1.5d用エツペンチユーブに入れ、62℃、15分間
処理を行なった後、7分間室温で徐冷し、−本領DNA
に合成オリゴヌクレオチドをアニールさせた。徐冷後、
40111のにlenow11iii液(100m)4
トIJス−Hol(DH7,5)、5018  MQC
J  、50mHDTT)、20μlのdNTP溶液(
dATPSdCTP、dGTPSdTTPそれぞれ2m
M) 、10u1のに!enow Fraaient 
 (4unit/ me )及び130111の蒸留水
を加え、22℃、5時間の酵素反応を行ない、合成オリ
ゴヌクレオチドをブライマーとして相補的なりNA鎖を
合成した。反応後、フェノール処理及びフェノール/ク
ロロホルム処理、エチルエーテル処理後、エタノール沈
澱を行ない、二本鎖DNAの沈澱を得た。この二本鎖D
NAをpvulIにより切断した後、フェノール/クロ
ロホルム処理、エタノール沈澱を行ない、得られた沈澱
に1.5μオのローディング緩衝液(0,89Mトリス
−ホウ酸、2*HEDTA、0.2%(W/V)’)ブ
ロムフェノールブルー、0.2%(W/V)キシレンシ
アツール)及び432μlのホルムアルデヒドを混合し
、95℃、5 分間の熱処理後、水中で急冷した。このサンプルを3.
5%ポリアクリルアミド7MIH素ゲル(15(:IX
l 5cm、厚さ2#lll、スロット幅1α)にロー
ドし、200V、2時間電気泳動し、ブライマーによっ
て合成された一本鎖DNAを分離した。
エチジウムプロミド(0,5μg/d)でゲルを染色し
た後、約30eのイオン交換水で3回洗浄し、余分なエ
チジウムプロミドと尿素の除去を行なった。Uv照射下
で目的とするバンドを切出し、1dのシリンジ(テルモ
)を通してゲルを細片化した。細片化したゲルを7#I
!の溶出緩衝液(500sk!¥酸アンモニウム、10
mM酢酸マグネシウム、1m14EDTA、0.1%S
O8>に入れ、37℃で一夜放置した。5000)l、
3分間遠心分離した後、上澄にフェノール処理2回、フ
ェノール/クロロホルム処理1回、クロロホルム処理1
回およびエチルエーテル処′!13回を行なった。この
液を2−ブタノールで4倍に濃縮した後、2倍量のエタ
ノール及び10μlのt RNA (2回1g/miり
を加え、エタノール沈澱によって一本鎖DNAの沈澱を
得、30μlの蒸留水に溶解した。5μオの回収した一
本鎖DNA (0,2μg/μl)、1.5μlのM1
3リバースブライマー(50ng/μjSM13ブライ
V−RV、宝酒造(株))、1μlのアニーリング緩衝
液(100■Hトリス−HCl (pH7,5) 、1
00sMMaC1,500mM  NaC1>、1.5
t、t1(7)TE11衝液(10sllt−+) ス
−HC1(pH8゜0)、1*HEDTA)及び111
 ! (7) KlenowFra(lsent (4
unit/ 111 )を混合して二本鎖DNA断片を
合成し、転写開始点に3tui部位を導入した。合成し
た358プロモーター領域の断片をEC0RIで切断し
たものをt)LJC18のEcoRI/SmaI部位に
導入し、改変シタ35Sプロモーター領域を含むpCa
P35を構築した。pCaP35を3tu:[で切断す
ることによって転写開始点を平滑末端にすることができ
、BMV  RNAの完全長cDNAを転写開始点のす
ぐ下流に導入することができる。
C−3植物形質転換用ベクター(1)BICBRシリー
ズ)の構築(第6図) 植物ゲノム内にBMV  RNAの完全長cDNAを導
入し、導入細胞で合成された転写産物が野生型ウィルス
RNAのような翻訳及び増殖能を持つ形質転換植物作出
のためのベクターを構築した。
植物形質転換用のアグロバクテリウム・バイナリ−ベク
ターpB IN 19 (Bevanら、(1984)
 Nucl、 Ac1ds Res、 12 : 87
11−8721 )のEcoRI/1−Iindl[[
部位にCaMVの358プロモーター pUC18由来
のポリリンカー部位およびCaMVターミネータ−を導
入したプラスミドがpBIc35である。pBIc35
をEC0RIで切断後T4DNAポリメラーゼ処理によ
って平滑末端化し、Sa1ニリンカーを付加し、その後
5alIで切断しセルフライゲーションを行ない、35
8プロモーターを欠失したpBICT(−E)を構築し
た。次に、SmaIで切断したpB ICT (−E)
にさらにEcoRIリンカ−を付加した後にセルフライ
ゲーションを行ない、SmaI部位をECoRI部位に
改変したpBlcTEを構築した。一方、CaMVの3
58プロモーターの転写開始点に部位特異的突然変異導
入法によって3tuI部位を導入した改変型358プロ
モーターを含むpCap35をEC0RI切断後、丁4
DNAポリメラーゼ処理によって両端を平滑末端化し、
その両端に5alIリンカ−を付加し、3a11および
BamH工によって切断することによって、改変358
プロモーターを含むDNA断片を得た。
この断片をpBICTEのSa I I/BamHI部
位に導入しpBIcP35を構築した。
次に、BMV  RNAI、21よ(F3(7)完全長
cDNA断片を含むpBBl、pBB2およびpBB3
の5naBI/EC0RI断片をそれぞれpBlcP3
5の5tuI/EcoRI部位に導入し、植物形質転換
用ベクターpBICBRI、2及び3をそれぞれ構築し
た(第6図)。
C−4植物形質転換用ベクターN)B I CBMRシ
リーズ)の構築(第7図その1〜3) 植物ゲノム内にBMV  RNAの3′末端欠失cDN
Aを導入し、導入細胞で合成された転写産物が翻訳能は
持つが野生型ウィルスRNAのような増殖能は持たない
形質転換体作出のためのベクターを構築した。
BMV  RNAIの完全長cDNAを含むpBBlを
XhoI切断後T4DNAポリメラーゼ処理を行ない、
両端を平滑末端化した後Ec。
RIクリンカを付加し、ざらにEcoRI切断した後セ
ルフライゲーションを行なった@その結果1RNA1 
 cDNAの3′末端末非翻訳領域のXhoIから下流
の約200塩基の欠失を持つpBBl (−3)を得た
。pBBl (−3)のRNAI  cDNAを含む5
naBI/EC0RI断片をDBICP35の5tuI
/EC0RI部位に導入し、植物形質転換用ベクターp
BIcBMR1を構築した(第7図その1)。
BMV  RNA2(7)完全長cDNAを含むpBB
2をpstIおよびHi ndn[切断後、cDNA断
片をpUCl 8のPs t I/Hi nd■部位に
導入し、RNA2の3′末端の非翻訳領域を欠失したc
DNAを含むpBB2 (−H)を得た。pBB2 (
−H)をHi ndlu切断後T4DNAポリメラーゼ
処理を行ない。両端を平滑末端化した後EC0RIリン
カ−を付加し、さらにEC0RI切断した後セルフライ
ゲーションを行なった。
その結果、RNA2の3′末端の非翻訳領域のHind
lllから下流約200塩基の欠失を持つpBB2 (
−3>を得た。pBB2 (−3)のRNA2  cD
NAを含む5naBI/EC0RI断片をpB(CP3
5の5tuI/EcoRI部位に導入し、植物形質転換
用ベクターpBICBMR2を構築した(第7図その2
)。
BMV  RNA3(7)完全長cDNAを含むpBB
3をpstIおよびHi n6m切断後、cDNA断片
をpucisのPS t I/日ind■部位に導入し
、RNA3の3′末端の非翻訳領域を欠失したcDNA
を含むpB83 (−H)を得た。1)BB3 (−H
)をHindi[切断機工4DNAポリメラーゼ処理を
行ない、両端を平滑末端化した後EcoRIリンカ−を
付加し、ざらにEC0RI切断した後セルフライゲーシ
ョンを行なった。
その結果、RNA3の3′末端の非翻訳領域のHind
mから下流約200塩基の欠失を持つpBB3 (−3
)を得た。pBB3 (−3)のRNA3  cDNA
を含む5naBI/EcoR1断片をDBtCP35の
5tuI/EcoRI部位に導入し、植物形質転換用ベ
クターpBIcBMR3を構築したく第7図その3)。
実施例2 形質転換植物細胞内における導入されたBM
V各ゲノムの発瑣 A、^、  tumefaciensへの植物形質転換
用ベクターの導入 1枚+7)NB寒天培地(0,8%Nutrient 
Broth。
1.5%BaCtOAQar)上に大腸菌DH5α株(
pBlcBRもしくはpB I CBMRベクターを保
持する〉、大腸菌)18101株(ヘルパープラスミド
pRK2013を保持する)及びAtusefacie
is L B A 4404株(T−DNA領域を欠失
したT1プラスミドを保持する)をそれぞれ接種し、3
0℃、2日間培養した。培養後、殺菌した白金耳で3種
の細菌を混合し、さらに30℃、2日間培養した。、5
0μg/〆のカナマイシンを含有するAB寒天培地(第
1表)上に混合培養した細菌を画線し、30℃、2日間
培養し、シングルコロニーを得た。このコロニーが形質
転換用ベクターを保持する^、  tumefacie
ns L B A 4404株である。
BタバコへのA、  tusefaciensの接種及
び形質転換体の選抜 接種用タバ:] (Nicotiana tabacu
m cv、 PetitHabana SR1)として
は、殺菌処理した種子由来の無菌植物を供試した。1.
5d用エツベンチユーブに約100μlのタバコ種子を
入れ、1ad!の70%エタノールでタバコ種子を洗浄
した。次に、1、!Mの20%アンチホルミンを加え4
分間おきに1秒間の攪はんを行ないながら、室温に20
分間放置し、種子殺菌を行なった。殺菌後、殺菌水で3
−4回種子を洗浄し、LS1培地(第2表)を入れたプ
ラスチックシャーレ(西部(株)、径90 am 、深
さ20履)に播種し、26℃、8.OQ Q luxで
育成した。約1国に生長した幼植物をLS8培地(第2
表)の入ったバイオボット(日本医科器械(株))に移
植し、体長約101:11に生長したものをA、  t
usefaciens接種に用いた。
形質転換用ベクターを保持する A、  tulefaciensを50μ9/meのカ
ナマイシン含有AB液体培地で30℃、2日間振とう培
養(120回転/分)した。これ以後の操作はすべて無
菌的に行なった。無菌培養したタバコの葉を1c*X1
cIIに切り抜き、上述のA、  tUlf!faci
Eins培養液に1分間浸漬した。あらかじめ殺菌して
おいたベーパータオルの上にこの葉片を置き、過剰の細
菌液を除き、LS1培地(第2表)上に葉片の裏面を上
にして置いた。26℃、48時間から72時間培養後、
A、  tulefaciensを完全に除去するため
に、500μg/dのカルベニシリンを含有するLSI
液体培地に移し、26℃、7001uxで2日間培養し
た。培養後あらかじめ殺菌しておいたペーパータオルの
上にこの葉片を置き、LS1液体培地を除き、150μ
g/−のカナマイシン及び100μ9/dのカルベニシ
リンを含有するLS4j8地(第2表)に移し、26℃
、8.0OOluxで約2−3週間培養した。発芽した
5〜1,0履のシュートを殺菌したメスでカルスから切
り取り、100μ9/dのカナマイシン及び150μg
/dのカルベニシリン含有MSR培地(525μ9/M
1のナフタレン酢酸と100μ9/−の6−ベンジルア
デニンを含み、寒天の代わりにGe1an□t1mを用
いたしSプレート培地)に移した。、2遍間後、全身的
5c11に育成した幼植物を直径12αの植木鉢に鉢土
げし、透明なプラスチックボックスで植物を覆い、数日
間馴化させた後、ブースチャンバー内で育成した。
形質転換用ベクターpBIcBR1、 pICBR2およびpB I CBR3による力犬マイ
シン耐性形質転換タバコをそれぞれBRl。
BR2およびBR3、また、形質転換用ベクターpBI
cBMR1、DBICBMR2および08108MR3
によるカナマイシン耐性形質転換タバコをそれぞれBM
Rl、8MR2および8MR3と名付けた。
C,タバコに導入したBMV各遺伝子産物の発現分析 カナマイシン耐性を示した形質転換植物の中で導入され
たBMWの各遺伝子が発現しているかどうかを調べる方
法として、導入された1a遺伝子の発現の分析は、形質
転換タバコから調製したプロトプラストにRNA2およ
び3の混合物を接種することによって、また、2a遺伝
子の発現の分析はRNAIおよび3の混合物を接種する
ことによって行なった。RNA1.2および3は、実施
例1Bの項で述べた方法によってpBTFl、26よび
3からインごトロ的に合成した。
ウィルスRNAII@II素である1a及び2a蛋白質
が発現している細胞中では、接種したRNA3から外被
蛋白質のmRNAであるRNA4が転写され、細胞内に
BMVの外被蛋白質が蓄積するものと考えられる。外被
蛋白質はRNA3から直接翻訳されることはなく、BM
Vの複製酵素によって(−)鎖RNA3から転写された
RNA4をとおして翻訳されると考えられており (Millerら、 (1985) Nature  
313 : 66−70) 、外被蛋白質の発現を検出
することによって、間接的に複製酵素あるいは同酵素の
サブユニットである1a及び2a蛋白質の発現の検出を
行なうことができる。そこで、杭BMV抗体を用いたウ
ェスタンプロット法によって外被蛋白質の発現の分析を
行なった。
C−1プロトプラストの調製 プロトプラストのa製には、葉長15−20cmのタバ
コ第4−5葉を用いた。切り取ったタバコ葉の裏表皮を
剥離し、100IIIコルベンに入れた1%セルラーゼ
オノズカR−10(近畿ヤクルト)、0.05%マセロ
ザイム(近畿ヤクルト)を含む0.5Mマンニトール液
(KOHでpH5,6−5,,8に調製したもの)に浸
し、15分毎にフルペンを軽く振り医ぜ、26℃で2時
間処理した。得られたプロトプラスト懸濁液に含まれる
未分解組織を、4−6Mのガーゼで濾別し、5C)d用
ガラス遠沈管に移し、100X9.2分間の遠心分離に
よってプロトプラストを集め、さらに、0.5Mのマン
ニトール液による遠心洗浄を2回繰り返した。
C−2タバコプロトプラストへのBMV  RNAの接
種 0.5Mマンニトールに懸濁したプロトプラストを4−
6本の10a!容ポリプロピレン製培養チユーブ(日永
製薬#06480)に移し、100X9.2分間の遠心
分離でプロトプラストを集め、上清を除去した。プロト
プラストに2−10μ9のBMV  RNA!=10μ
917)tRNAt含むT液(0,5Mマンニトール、
40mHCaCl2)を0.7d加えよく混和した後、
直ちにPEG溶液(40%PEG4000.0.5Mマ
ンニトール、401HCaCJ2)を0.7−加え、上
下逆さまにしてゆるやかに混ぜ、氷上で30分間低速振
とうした。その後、約8dのT液を加え上下逆さまにし
てゆるやかに混ぜ、氷上に30分間静1した。100X
9.2分間の遠心分離でプロトプラストを集めた後、P
EGや未吸着のRNAを除去するため旧ah−pH1l
ioh−Ca ”@衝液(0,7M?ンニトール、50
 mHCa Ct 2.50−Hグリシン、pH8,5
)による遠心洗浄を3回繰返した。プロトプラストを3
−の0.71培地 (0,2mHKH,、PO2、11
8KNO2,1−HM g S O2、7H20、10
−NCaC!  ’ 2H20,0,1aM  Kl。
0.01℃M  Cu5O−5H20,0,7Mマンニ
トール、2500Llni(/ae’?イコスタチン、
200μ97dクロラムフエニコール、pH5,5)に
懸濁し、28℃、48時圀培養した。
C−3抗体の1111とウェスタンプロット分析抗BM
VIM111を硫酸アンモニウム法によって精製し、γ
−グロブリン画分を得た。タバコプロトプラストからア
セトンパウダーを調製し、これに上述の精製抗BMV抗
体と反応させ、非特巽的に植物成分と結合する抗体を除
去した。BMVRNAを接種したプロトプラストから抽
出した蛋白質を5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動した後、分離された蛋白質をTowbinらの方法(
Towbinら、 (1979) Pro、  Nat
l、  ^cad 。
Sci、USA76 : 4350−4354)によっ
て電気的にメンブレン(Immobilon−P 、ミ
リボア社製)に転写した。転写後、−次抗体に精製抗B
MV抗体を1/400に希釈したもの、二次抗体にアル
カリホスファターゼでラベルした抗ウサギI gG−ヤ
ギIoGを用い、NBT−BCI Pを基質とした発色
反応によってBMV外被蛋白質の検出を行なった。
C−4BR1および2植物細胞における導入した遺伝子
産物の分析 BR1植物から焼成したプロトプラストにインビトOで
合成したRNA2+3、また、ポジティブコントロール
としてRNA1+2+3を接種した。接種48時間後に
、ウェスタンプロット分析により、形質転換植物内で合
成された外被蛋白質の検出を行なった(第8図、BRI
ゲル)。その結果、RNA2+3接種区でRNA1+2
+3接種区と同程度の外被蛋白質が検出された。RNA
1を接種せずにRNA2+3のみを接種した場合にも、
RNA1+2+3を接種した場合と同程度の外被蛋白質
がプロトプラスト内で合成されたことから、BRI植物
ではすべての細胞で完全な1a蛋白質が発現されている
と考えられた。
BR2植物から調製したプロトプラストにインビトロで
合成したRNA1+3を接種した場合にも、外被蛋白質
(2a蛋白質)が検出された(第9図、BR2ゲル)、
RNA2を接種せずにRNA1+3のみを接種した場合
にも、RNA1+2+3を接種した場合と同程度の外被
蛋白質がプロトプラスト内で合成されたことから、BR
2植物ではすべての細胞で完全な2a蛋白質が発現され
ていると考えられた。
C−5C−5Bおよび2植物細胞における導入した遺伝
子産物の分析 BMRT及び2タバコから調製したプロトプラストにイ
ンビトOで合成したRNAを接種した。
接種48時間後にプロトプラスト内に充満した外缶白質
をウェスタンプロット分析で検出した。その結果、3′
末端の非翻訳領域にのみ欠失をもつpBICBMRベク
ターを用いてRNA1のcDNAを導入したBMR1か
ら調製したプロトプラストにRNA2+3を接種した場
合にも、RNA1+2+3を接種した場合と同程度の外
被蛋白質が検出され、また、8MR2にRNA1+3を
接種した場合にも外被蛋白質が検出されたく第10図、
BMRゲル〉。BMRIもしくはBMR2では、植物ゲ
ノム中に導入されたRNA1もしくはRNA2のcDN
Aの転写物は複製能力を持たないため、ウィルスの複製
に必要な1a蛋白質もしくは2a蛋白質の全てを植物ゲ
ノムからの転写および翻訳に依存されることができたこ
とを示している。また、分節ゲノムウィルスの各遺伝子
をウィルスの複雑な制御機構から独立させ、植物の転写
、翻訳機構に依存することができたことが明らかになっ
た。
実施例3 形質転換タバコプロトプラストにおける外来
遺伝子産物の生産 A9組換えRNA3転写ベクターpBTGUsの構築(
第4図) BMV  RNA3の転写ベクターpBTF3をStu
■で切断後、平滑末端にSac Iリンカ−を付加し5
tuI部位をSac I部位に改変後、3acI切断及
びセルフライゲーションを行ない、DBTF3の5ac
I/5tuI断片(Nfll 478−1782)を欠
失したp8TF3 (Sac)を構築した。
次に、E)BTF3 (Sac)(D外被蛋白質遺伝子
のATG翻訳開始点から6塩基対で開裂する旦i nc
l[部位とSaC工部位の間を外来遺伝子と組変えた転
写ベクターを構築することを試みた。
BMVを用いた物質生産のリポータ−遺伝子として、G
US選伝子を用いた。pBllol (東洋紡(株)K
1050)のプロモーターを取り除いたGUS遺伝子を
もつHi ndllI/EcoRI断片、すなわちGU
S遺伝子、ポリリンカー配列およびツバリン合成酵素(
NO8)ターミネータ−を含む断片を、pUC18の1
−(indl[[/EcoRI部位に導入しpUcBl
lolを構築した。E)UCB I 101から7種類
の5′末端を持つGUS遺伝子断片を切り出すことを試
みた。
ポリリンカー配列中に切断部位をもつHi ncim、
5phI、PstI、BamHI、XbaI、3ma工
のそれぞれの制限酵素で切断しT4DNAポリメラーゼ
処理を行い平滑末端化した後5aCIで切断し、GUS
遺伝子を含むHi ndll[/5aCI、5phI/
5acI、PStI/5aCI、BamHI/Sac■
、尺亘aI/比且工■、SmaI/比互盃■のそれぞれ
の断片をDBTF3 (Sac)のHiCI[/5ac
I部位に導入し、pBTGUs (Hd)、(Sh)、
(Pt)、(S l )、(Xa)、(Bm)および(
Sa)のそれぞれの組換えRNA3転写ベクターを構築
した(第4図)。これらの組換えRNA3転写ベクター
を用いて実施例、B−1と同様の方法によりインビトロ
的に組換えRNA3を合成し、それぞれをtGUs (
Hd)、tGLls (She、tGUs (Pt)、
tGUs(S l ) 、tGLIs (Xa) 、t
GUs (Bm)およびtGUS(Sa)とした。
B、BR2植物におけるGUS遺伝子の発現B−1GL
IS活性の分析 BR2植物から1ullしたプロトプラストにインビト
ロ的に合成したRNA1およびGUS遺伝子を持つ組換
えRNA3tGLIS (Hd)、tGUs (Sh)
 、tGLJs (Pt) 、tGUB(S I ) 
、tGUs (Xa) 、tGUs (Bm)およびt
GUs (Sa)のいずれかをそれぞれ接種した。ネガ
ティブコントロールとしてtGLJs(Hd)、tGU
s (Sh) 、tGUs (Pt)、tGUs (S
 l ) 、tGUs (Xa) 、tGLIs(Bm
)およびtGUs (Sa)のみをそれぞれ接種した。
接種後48時間培養したプロトプラストを100X9.
2分間の遠心分離によって集めた。プロトプラストに1
80μlの溶解緩衝液(50■Hリン酸緩衝液、pH7
,0,10sHEDTA、0.1%Triton −X
 100.0.1%5arkosyl、10−Hβ−メ
ルカプトエタノール)を加え懸濁後、10秒間の超音波
処理を数回行ないプロトプラストを破壊した。得られた
懸濁液を15,000Xg、10分間遠心分離し、約1
80μオのGUS蛋白質の粗抽出液を得た。このうち4
5μlにGUSの基質として11μlの10sHMUG
(4−メチルランベリフェニルグルクロニド)を加え、
37℃、2W#閣反応を行なった後、28μオのIM 
 Na2CO2を加え反応を停止した。
反応液に3650■のU■を照射し、反応産物である4
−MV(4−メチルウンベルフエOン)の発する蛍光を
検出した。
その結果、GUS遺伝子を持つ組換えRNA3にRNA
Iを加えて接種した全ての区でGLIS遺伝子の発現が
確認され、その発現量はtGUs(Sh)、(Sa)、
(Pt)、(Hd)、(Xa)、(Sl)、(Bm)の
順であった(第11図、GUS)。また、GUS遺伝子
を持つ組換えRNA3のみを接種したいずれの区におい
てもGUS活性は認められなかった。
第1表  AB培地 溶液1   K2HPO412t NaH2PO44g 溶液2   NH4Cl        4SFMQS
0  ・7H201,29 KCj            0.6gCaCl2 
     0.6g Fe50  −7HO1oay 溶液3   Glucose         209
・それぞれ蒸留水に溶解し、200−にする。溶液1.
2.3をそれぞれ5I11とり、85−のIII水と1
.5gのBacto−agarを加えオートクL/−1
’7殺菌する。カナマシインを添加する場合は45℃に
冷した後、50μg/−になるように加える。
ベトリi(直径9aII) 3枚に分注する。
第2表 1%0−1110SitOI Naphthal13ne aCetiCacid (
NAA) 6−Benzyladenina (BAP) 6−BenZVladenina (BAP) Stock 10  Hyo−1nositol1ys
in Pridoxln−HCオ N1cotinic acid Stock 8 Stock 9 Stock 7 2.0g 0.042g 0.004g 0.1g 2g 0.049 0.01g 0.01g 使用する。
■ 5tock 1.2.3.4.5.6を各10dず
つ入れる。
■ 下表に従ってホルモン5tockを加える。
滅菌した抗生物質を添加する。
発芽用(LS4) 発振用(LS7) 幼植物用(LS8) 0、5a9 2.5d d 10〆 20oIdとする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、BMVの遺伝子発現様式である。 第2図は、BMV各遺伝子のタバコ形質転換用ベクター
である。 第3図は、転写ベクターへのBMV  RNA完全長c
DNAの導入とT7RNAポリメラーゼを用いたインご
トロBMV  RNA合成を示す。 第4図は、組換えRNA3の転写ベクターの構築を示す
。 第5図は、CaMV35Sプロモーターへの制限酵素部
位の導入法を示す。 第6図は、BMX  RNA完全長cDNAを導入した
形質転換用ベクターpBIc  BRI〜3の構築を示
す。 第7図は、3′末端の非翻訳領域に欠失を持つBMV 
 RNAのcDNAを導入した形質転換用ベクターpB
Lc  BMRI、2及び3の構築を示す。 第8図は、BRIタバコ細胞内で蓄積したBMV外被蛋
白質のウェスタンプロット分析の結果を示す写真(電気
泳動〉。 第9図は、BR2タバコ細胞内で蓄積したBMV外被蛋
白質のウェスタンプロット分析の結果を示す写真(電気
泳動)。 第10図は、BMR1及び8MR2タバコ細胞内で蓄積
したBMV外被蛋白質のウェスタンプロットの分析を示
す写真(電気泳動)。 第11図は、BR2タバコにおけるGLIS遺伝子の発
現について蛍光法の結果を示す写真。 第12図は、所望のポリペプチドの発現法を示す模式図
である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)植物ゲノムにBMVのRNA1及び/又は2のc
    DNA及びBMV RNA外被蛋白質遺伝子の全部又は
    一部を所望のポリペプチドの構造遺伝子と組換えた組換
    えBMV RNA3のcDNAを導入又は接種すること
    によって、所望のポリペプチドを発現することを特徴と
    するポリペプチドの製造法。
  2. (2)植物ゲノムにBMVのRNA1及び/又は2のc
    DNAを導入することによつて、1a及び又は2a蛋白
    質を生産し、該植物細胞に組換えBMV RNA3を接
    種することによつて、ポリペプチドを発現することを特
    徴とするポリペプチドの製造法。
  3. (3)上記cDNAが、完全長cDNA若しくは3′末
    端末非翻訳領域に欠失を持つcDNAである請求項1又
    は2記載の製造法。
  4. (4)インビトロ的に機能的なプロモーターとBMVの
    RNA3 cDNAからなるベクターであって、BMV
     RNA3外被蛋白質遺伝子の全部または一部を所望の
    ポリペプチドの構造遺伝子と組換えた組換えBMV R
    NA3を生産する転写ベクター。
  5. (5)請求項1又は2記載の製造法に使用するための、
    植物細胞中で機能的なプロモーター及びターミネーター
    に、BMV RNA1、2又は3のcDNAを導入した
    植物形質転換用ベクター。
  6. (6)上記cDNAが完全長cDNA若しくは3′末端
    非翻訳領域に欠失を持つcDNAである請求項5のベク
    ター。
  7. (7)請求項5又は6記載のベクターで形質転換された
    植物細胞。
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