JPH05506578A - Modified BACILLUS THURINGIENSIS insecticidal crystal protein genes and their expression in plant cells - Google Patents

Modified BACILLUS THURINGIENSIS insecticidal crystal protein genes and their expression in plant cells

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JPH05506578A
JPH05506578A JP91507696A JP50769691A JPH05506578A JP H05506578 A JPH05506578 A JP H05506578A JP 91507696 A JP91507696 A JP 91507696A JP 50769691 A JP50769691 A JP 50769691A JP H05506578 A JPH05506578 A JP H05506578A
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プラント・ジエネテイツク・システムズ・エヌ・ベー
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 変性BACILLUS THLIRINGIENSIS殺虫8タンパ び れら の −l虫二911または殺虫性部分をコードする変性Bt遺伝子(“変性Bt ICP遺伝子″)に係わる。変性Bt ICP遺伝子を用いて形質転換された植 物は、それによってコードされる工CPの発現レベルがより高く、優れた耐虫性 を示し得る。[Detailed description of the invention] Modified BACILLUS THLIRINGIENSIS Insecticide 8 Protein -l insects 2911 or the modified Bt gene encoding the insecticidal portion (“modified Bt Plants transformed using the modified Bt ICP gene The product has a higher expression level of the engineered CP encoded by it and has excellent insect resistance. can be shown.

先五血1遣 植物遺伝子工学技術は二二10年の間に著しい進歩を遂げた。外来遺伝子を植物 中に安定して導入することができるようになった。これは、現代農業にとってす ばらしい機会を提供している。植物病原体Nに立立立且工至エユ1m tume faciensのTiプラスミドの誘導体は、外来遺伝子を植物及び植物細胞中 に導入するのに有効であり、極めて融通性のあるビヒクルであることが立証され ている。更に、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、花粉仲介 遺伝子移送及び粒子ガン(particle gun)技術といった種々の遊離 DNA送達法がこの目的のために開発されている。First five blood 1 sen Plant genetic engineering technology has made significant progress over the past 2210 years. Plant foreign genes It is now possible to stably introduce it into the interior. This is important for modern agriculture. It offers a great opportunity. 1m of plant pathogen N Derivatives of the T. faciens Ti plasmid allow foreign genes to be transferred into plants and plant cells. It has proven to be an effective and extremely flexible vehicle for introducing ing. Furthermore, electroporation, microinjection, pollen mediation Various release methods such as gene transfer and particle gun technology DNA delivery methods have been developed for this purpose.

遺伝子工学による植物形質転換の主目的は作物の改良である。初期には、耐弧性 のような有効な性質を植物中に作り出すことに研究の焦点がおかれていた。この 点でトランスジェニック植物において耐弧性を作り出すことは、Bt株由来のI CPをコードする遺伝子を使用すること(Vaeckら、1987)により進歩 した。Bt株は、幼虫に対して特異的に毒性を示す結晶タンパク質からなるバラ 胞子結晶<parasporal crystal)を生成する胞子形成グラム 陽性細菌である。Bt ICPは特異的な殺虫スペクトルを有し、他の動物及び ヒトに対しては毒性を示さない(Gasser及びFraley、1989)。The main purpose of plant transformation by genetic engineering is crop improvement. Initially, arc resistant Research focused on creating beneficial properties in plants, such as: this Creating arc tolerance in transgenic plants at the point that I from the Bt strain Advances were made by using the gene encoding CP (Vaeck et al., 1987). did. Bt strain is a strain made of crystalline protein that is specifically toxic to larvae. Sporulating grams that produce parasporal crystals Positive bacteria. Bt ICP has a specific insecticidal spectrum and is effective against other animals and It is not toxic to humans (Gasser and Fraley, 1989).

従って、Bt ICP遺伝子は植物工学(plantengineering) に極めて適している。Therefore, the Bt ICP gene is useful for plant engineering. extremely suitable for

20年以上にわたり、Bt結晶胞子調製物は生物殺虫剤として使用されている。For over 20 years, Bt crystal spore preparations have been used as bioinsecticides.

しかしながらBtスプレーの一般使用は、生産コストが高いことや、結晶タンパ ク質は圃場に暴露されたときに不安定であることによって制限されている(Va eckら、1987)、Bt株の異種も十分に報告されており、鱗翅類(Lep idoptera)(Dulmageら、1981)、双翅1(Diptera )(Go ldberg及びMargal it、1977)及び甲虫類(Co 1eoptera)(Kriegら、1983)に対して活性の株が記載されて いる。However, the general use of Bt sprays is limited by high production costs and crystalline proteins. quality is limited by its instability when exposed to the field (Va eck et al., 1987), heterogeneity of Bt strains is also well documented, and lepidopteran (Lep. idoptera) (Dulmage et al., 1981), Diptera 1 (Diptera ) (Goldberg and Margal, 1977) and Coleoptera (Co 1 eoptera) (Krieg et al., 1983) have been described. There is.

Bt株は胞子形成のときに内因性結晶を産生ずる。幼虫によって摂取されると、 この結晶は昆虫牛腸のアルカリ性環境中で溶解して毒素前駆体(protoxi n)を生じ、次いでこれがタンパク質分解して毒性コアフラグメント、即ち60 〜70kDaの毒素に変換される。毒素は牛腸上皮細胞の溶解を惹起する。Bt  ICPの特異性は、昆虫の牛腸上皮に存在する高親和性結合部位との相互作用 によって判定することができる。Bt strains produce endogenous crystals during sporulation. When ingested by the larvae, These crystals dissolve in the alkaline environment of insect bovine intestines and produce toxin precursors. n), which is then proteolyzed to produce the toxic core fragment, i.e. 60 It is converted to a ~70 kDa toxin. The toxin causes lysis of bovine intestinal epithelial cells. Bt The specificity of ICP is due to its interaction with the high-affinity binding site present in the bovine intestinal epithelium of insects. It can be determined by

Bt ICPの同定並びにBt ICP遺伝子のクローニング及び配列決定はH 25fte及びWhiteley(1989)によって総説されている。BtI CP遺伝子は多数の共通の特性を有している。それらは通常は、60±10kD aの毒素フラグメントを含む130kDa〜140kDaまたは約70kDaの 殺虫性タンパク質をコードする(H6fte及びWhiteley、1989) 、BtICP遺伝子は、構造的類似性及び殺虫スペクトルに従つて4つの主要グ ループ、即ち、鱗翅類特異的遺伝子(CryI)、鱗翅類及び双翅類特異的遺伝 子(Cr y II)、甲虫類特異的遺伝子(Cr y IN)及び双翅類特異 的遺伝子(Cry IV)に分類されている(H6fte及びWhiteley 。Identification of Bt ICP and cloning and sequencing of the Bt ICP gene were conducted by H. 25fte and Whiteley (1989). BtI CP genes have a number of common characteristics. They are usually 60±10kD 130 kDa to 140 kDa or about 70 kDa containing toxin fragments of A. encodes an insecticidal protein (H6fte and Whiteley, 1989) , BtICP genes are divided into four major groups according to structural similarity and insecticidal spectrum. Loops: Lepidoptera-specific genes (CryI), Lepidoptera- and Diptera-specific genes offspring (Cr y II), Coleopteran-specific gene (Cr y IN) and Diptera-specific (Cry IV) (H6fte and Whiteley .

1989)、鱗翅類特異的遺伝子(Cr y I )は全てが130〜140k Daのタンパク質をコードする。これらのタンパク質は通常は毒素前駆体として 合成される。毒性領域は毒素前駆体のN末端半分内に位置している。II!つか のCryl遺伝子の欠失分析により、毒素前駆体の3′部分は毒性に必ずしも必 要ではないことが確認されている(Schnepfら、1989)、CryII 遺伝子は65kDaのタンパク質をコードする(W i d n e r及びW hiteIey、1985)。Cr y IIAタンパク質は鱗翅類及び双翅類 の両方に対して毒性を示すが、Cr y IIBタンパク質は鱗翅類の昆虫のみ に毒性を示す。甲虫類特異的遺伝子(Cr y III)は通常は分子量約70 kDaを有するタンパク質をコードする(Whiteley及びH6fte、1 989)、E、co l i中で発現される対応遺伝子(Cr y IIIA  )は、コロラドハムシ(Colorado potato beetle)に対 して毒性を示す72kDaのタンパク質の合成を誘起する。この72kDaのタ ンパク質は、最初の57個のN末端アミノ酸を切り離す胞子随伴の細菌プロテア ーゼによって66kDaのタンパク質にプロセッシングされる(Mc Pher sonら、1988)、欠失分析から、このタイプの遺伝子は、毒性を失わせる ことなく3゛末端で切除することはできないことが判った(Hi;fte及びW hiteley、1989)、最近、130kDaのタンパク質を産生ずる抗甲 虫株が報告された(欧州特許出願(“EPA”)第89400428.2号)、 CryIVクラスの結晶タンパク質遺伝子は、異種の双翅類特異的結晶タンパク 質遺伝子グループからなる(H6fte及びWh i te l ey、198 8)。(1989), all lepidoptera-specific genes (CryI) are 130-140k. Encodes the Da protein. These proteins are usually used as toxin precursors. be synthesized. The toxic region is located within the N-terminal half of the toxin precursor. II! burial mound Deletion analysis of the Cryl gene in It has been confirmed that CryII is not essential (Schnepf et al., 1989). The gene encodes a 65 kDa protein (W i d n e r and W HiteIey, 1985). Cr y IIA protein is present in Lepidoptera and Diptera Cr y IIB protein is toxic only to lepidopteran insects. Shows toxicity. The Coleoptera-specific gene (Cr y III) usually has a molecular weight of about 70 (Whiteley and H6fte, 1 989), the corresponding gene expressed in E. coli (Cry IIIA) ) is against the Colorado potato beetle. It induces the synthesis of a 72 kDa protein that is toxic. This 72kDa The protein is a spore-associated bacterial protea that cleaves off the first 57 N-terminal amino acids. McPher is processed into a 66kDa protein by son et al., 1988), deletion analysis shows that this type of gene abolishes toxicity. It was found that it was not possible to excise at the 3′ end without Hiteley, 1989); Insect strains have been reported (European Patent Application (“EPA”) No. 89400428.2), CryIV class crystal protein genes are heterologous Diptera-specific crystal proteins. consists of the gene group (H6fte and Whiteley, 198 8).

Bt ICPを使用することにより耐弧性トランスジェニック作物を生産し得る 可能性が示されている(V a e ckら、1987;Fischoffら、 1987;及びBartonら、1987)、)ランスジェニック植物は重要な 代替物を与え、安全であり、環境に容認され且つコスト面で効率的である、農業 における全く新規の昆虫制御方法を提供する(Meeusen及びWarren 、1989)、昆虫制御は圃場条件下で成功している(Delannayら、1 989;Meeusen及びWarren、1989)。Arc-resistant transgenic crops can be produced by using Bt ICP The possibility has been shown (Vaeck et al., 1987; Fischoff et al. 1987; and Barton et al., 1987), transgenic plants are important Agriculture that provides alternatives, is safe, environmentally acceptable and cost efficient (Meeusen and Warren) , 1989), and insect control has been successful under field conditions (Delannay et al., 1989). 989; Meeusen and Warren, 1989).

全てのケースで、m物中でキメラBt ICP遺伝子を発現させるためにはA  robacterium仲介遺伝子の移入が使用されている(V a e c  kら、1987.Bartonら、1987;Fischoffら、1987) 、Bt ICPは、植物細胞中で遺伝子発現を誘起し得る強力なプロモーターの 制御下に置かれる。しかしながら、截形遺伝子(truncated gene s)を使用すると植物細胞中での発現レベルが、昆虫駆除レベルのBtICP遺 伝子を得るのに十分に高くなることには注目する必要がある(V a e c  kら、1987;Bartonら。In all cases, to express the chimeric Bt ICP gene in m. robacterium-mediated gene transfer has been used (V a e c K et al., 1987. Barton et al., 1987; Fischoff et al., 1987) , Bt ICP is a strong promoter that can induce gene expression in plant cells. be brought under control. However, truncated genes s), the expression level in plant cells is at the insect-killing level of the BtICP gene. It is important to note that it will be high enough to obtain genes (V a e c K et al., 1987; Barton et al.

1987)、全長Bt ICP遺伝子を含むトランスジェニック植物は昆虫駆除 活性を生成しない、更にBartonら(1987)は、全Bt ICPコーデ ィング配列で形質転換されたタバコcalliが壊死することも示した。これら の結果は、Bt ICP遺伝子が、植物において有意な発現レベルを得るために 解消せねばならない異例の問題を与えることを示している。植物の形質転換に截 形Bt ICP遺伝子を使用したとしても、トランスジェニック植物において得 られるBt ICP mRNAの定常状態レベルは、マーカーとして使用される 隣接のNPTII遺伝子及び他のキメラ遺伝子によって産生されるレベルと比較 して極めて低い(B a r t o nら、1987:Vaeckら。(1987), transgenic plants containing the full-length Bt ICP gene can kill insects. Additionally, Barton et al. (1987) found that the entire Bt ICP code It was also shown that tobacco calli transformed with the coding sequence became necrotic. these The results indicate that the Bt ICP gene has a significant expression level in plants. It presents an unusual problem that must be solved. A focus on plant transformation Even if the Bt ICP gene is used, no results can be obtained in transgenic plants. Steady-state levels of Bt ICP mRNA are used as markers. Comparison with levels produced by adjacent NPTII genes and other chimeric genes and extremely low (Ba r t o n et al., 1987: Vaeck et al.

1987)、更にBt ICP mRNAはノーザンプロット分析によって検出 することができない、同様の知見がFischoffら(1987)によっても 見いだされており、彼らは、Bt ICP mRNAレベルは、CaMV35S プロモーターから発現されるキメラ遺伝子で期待されるよりもはるかに低いこと を報告した。即ち、bt mRNAの細胞質内蓄積、つまり、植物細胞中での該 mRNAの合成及び蓄積、これによるBt ICPタンパク質の発現は極めて非 効率的である。これとは対照的に、微生物においては、截形Bt ICP遺伝子 は全遺伝子よりも好ましくないことが示されており(A d a n gら、1 985>、これは、非効率的な発現が単に植物中でのBt ICP遺伝子の異穫 発現のみに関係しているにすぎないことを示している。(1987), and Bt ICP mRNA was further detected by Northern blot analysis. A similar finding was also made by Fischoff et al. (1987). It has been found that Bt ICP mRNA levels are lower than those of CaMV35S. much lower than expected for chimeric genes expressed from promoters reported. That is, cytoplasmic accumulation of bt mRNA, that is, its accumulation in plant cells. The synthesis and accumulation of mRNA and the resulting expression of Bt ICP protein are extremely rare. Efficient. In contrast, in microorganisms, the truncated Bt ICP gene has been shown to be less preferable than whole genes (Adanag et al., 1 985>, this could be due to inefficient expression simply due to the harvest of the Bt ICP gene in plants. This indicates that it is only related to expression.

植物細胞において有意なりt ICP発現レベルを得る問題は、Bt rcP遺 伝子に固有の本質的な問題であると考えられる。更に、植物細胞において発現レ ベルが比較的低いことは、全てのBt ICP遺伝子に共通の現象であるらしい 。The problem of obtaining significant tICP expression levels in plant cells is due to the BtrcP gene. This is considered to be an essential problem unique to genes. Furthermore, expression levels in plant cells Relatively low levels seem to be a common phenomenon for all Bt ICP genes. .

真核細胞において遺伝子発現を制御し得る段階は6つあることが公知である(D arne 11.1982):1)転写制薄; 2 )RN Aプロセッシング制御; 3)RNA輸送制御; 4 )m RN A分解制59(mRNA degrada−tion con trol); 5)l!訳制御;及び 6)タンパク質活性制御。It is known that there are six steps that can control gene expression in eukaryotic cells (D arne 11.1982): 1) Transfer thin; 2) RN A processing control; 3) RNA transport control; 4) mRN A degradation system 59 (mRNA degrada-tion con troll); 5) l! translation control; and 6) Protein activity control.

全ての遺伝子において、転写制御は最も重要であると考えられる(The Mo 1ecular Biologyof the Ce 11.1989>。For all genes, transcriptional control is considered to be the most important (The Mo 1ecular Biology of the Ce 11.1989>.

欧州特許出願公開(“EP”)第385.962号及び第359.472号には 、植物細胞中での発現を向上するためにBt ICP遺伝子のコドン用途(c  o d o n u s age)を変更する試みが報告されている。しかしな がら、コドン用途の大規模なく即ち非選択的な)変更は遺伝子牛に調節シグナル を導入し、それによって遺伝子発現の上記6段階のうちの1つ以上に問題を惹起 し、M物細胞中での変性外来遺伝子の転写及び/または翻訳を阻害または妨害し 得る。例えば、コドン用途の変更によってmRNAの産生率に差が生じ、このよ うに生成されたmRNAを(例えばリポソームで保護されていないmRNA領域 を細胞質酵素による攻撃及び分解に暴露することにより)不安定にする。European Patent Application Publications (“EP”) Nos. 385.962 and 359.472 , codon usage (c) of the Bt ICP gene to improve expression in plant cells. Attempts have been reported to change the odd onus age). However However, large-scale (i.e., non-selective) changes in codon usage provide regulatory signals to genetic cows. , thereby causing problems in one or more of the above six steps of gene expression. and inhibit or interfere with the transcription and/or translation of degenerated foreign genes in M-cells. obtain. For example, changes in codon usage can result in differences in mRNA production rates; (e.g. mRNA regions not protected by liposomes) destabilize (by exposing it to attack and degradation by cytoplasmic enzymes).

コドン用途の変更は更に、このように変性された遺伝子においてRNAのポリメ ラーゼII伸長の阻害または停止を不注意にもたらし得る。Changes in codon usage may also affect the RNA polymer structure in these modified genes. may inadvertently result in inhibition or termination ofase II elongation.

1皿五J1 本発明によれば、外来遺伝子を用いて形質転換される植物細胞中でのその発現の レベル及び/または割合が、該遺伝子によってコードされるmRNAの核内生成 率及び/またはレベルによって制限される外来遺伝子、特にBt ICP遺伝子 を変性する方法が提供され、該方法は、そのままではmRNAの転写、核内蓄積 及び/または核外移行、特に転写、とりわけ植物細胞のRNAポリメラーゼII による転写伸長を抑制(即ち阻害または妨害)する核内事象を直接的または間接 的に惹起する遺伝子の複数の翻訳コドンにおいて、アデニン及びチミン配列を、 同じアミノ酸をコードする対応のグアニン及びシトシン配列に変更するステップ を含む、アデニン及びチミン配列は、そのままでは転写の際に、遺伝子の別の隣 接上流(即ち5’1ll)領域と比較してRNAポリメラーゼUの割合が相対的 に低い遺伝子の1つ以上の領域にある翻訳コドンにおいてシトシン及びグアニン 配列に変更されるのが好ましい。1 plate 5 J1 According to the invention, the expression of a foreign gene in a plant cell transformed with the the level and/or rate of nuclear production of mRNA encoded by the gene; Foreign genes, especially Bt ICP genes, limited by rate and/or level Provided is a method for denaturing mRNA, which directly inhibits mRNA transcription, nuclear accumulation, and/or nuclear export, especially transcription, especially RNA polymerase II of plant cells. direct or indirect nuclear events that repress (i.e. inhibit or prevent) transcription elongation by Adenine and thymine sequences in multiple translated codons of genes that are induced by changing to corresponding guanine and cytosine sequences encoding the same amino acids; The adenine and thymine sequences, which contain The relative proportion of RNA polymerase U compared to the upstream (i.e. 5'1ll) region Cytosine and guanine in translated codons in one or more regions of a gene that are low in Preferably, it is changed to an array.

更に本発明によれば、上記方法で得られた変性Bt ICP遺伝子が提供される 。Furthermore, according to the present invention, a modified Bt ICP gene obtained by the above method is provided. .

更に本発明によれば、植物細胞ゲノムを少なくとも1種の変性Bt ICP遺伝 子を用いて形質転換することにより、植物の害虫に対する耐性を向上する方法が 提供される。Furthermore, according to the present invention, the plant cell genome is transformed into at least one modified Bt ICP gene. There is a method to improve the resistance of plants to pests by transforming them using offspring. provided.

本発明は更に、操作可能なように連結されるDNAフラグメント、即ち: 1)変性Bt ICP遺伝子; 2)植物細胞において変性Bt ICP遺伝子の転写を誘起するのに適したプロ モーター; 3)植物細胞において変性Bt ICP遺伝子を発現させるのに適した、転写物 3′末端形成シグナル及びポリアデニル化シグナル を同じ転写単位内に含み、植物細胞と形質転換するのに使用できるキメラ遺伝子 にも係わる。The present invention further provides operably linked DNA fragments, namely: 1) Degenerated Bt ICP gene; 2) A suitable protein for inducing transcription of the degenerated Bt ICP gene in plant cells. motor; 3) Transcript suitable for expressing the modified Bt ICP gene in plant cells 3' end formation signal and polyadenylation signal chimeric genes that contain within the same transcriptional unit and can be used to transform plant cells It also concerns.

本発明は更に下記のものにも係わるニ ーその核ゲノムが、好ましくは安定に組み込まれた変性Bt ICP遺伝子、特 にキメラ遺伝子を含むように形質転換された植物細胞; 一上記植物細胞からなる4M胞培養体;−そのゲノムが変性Bt ICP遺伝子 、特にキメラ遺伝子を含み向上された耐虫性を示す、上記形質転換植物細胞から 再生された植物またはこのように再生されたM物から産生された植物; 一上記植物の種子;及び 一植物細胞の核ゲノムを変性Bt rcP遺伝子、特にキメラ遺伝子を用いて安 定に形質転換するためのベクター。The present invention further relates to the following: - The nuclear genome preferably contains a stably integrated modified Bt ICP gene, especially a plant cell transformed to contain a chimeric gene; 4M cell culture consisting of the above plant cells; - Its genome is a modified Bt ICP gene , especially from the above-mentioned transformed plant cells containing chimeric genes and exhibiting improved insect resistance. a regenerated plant or a plant produced from M material thus regenerated; Seeds of one of the above plants; and The nuclear genome of a plant cell can be modified using a modified BtrcP gene, especially a chimeric gene. vector for constant transformation.

免豆五■1 本明細書において“Bt ICP”とは、殺虫活性を有し、B、thurin  1ensisによって実際に産生され得る無傷のタンパク質またはその一部分で あると理解されたい、Bt ICPは毒素前駆体、及び結晶である必要もなく天 然タンパク質である必要もない毒素前駆体の活性毒素または他の殺虫性截形部分 であり得る。BtICPの例はBt2殺虫性結晶タンパク質(H8fteら、1 986)、並びに、トリプシン切断部位に向がってC末端及び/またはN末端で 切断され、好ましくは分子量60〜80kDaを有する殺虫性部分である。Bt  ICPの他の例としては、PCT出願公開WO90/15139号及びW○9 0109445号、H6fte及びWhiteley(1989>及び欧州特許 出履第90403724.9号に記載の、Bt2、Bt3、Bt4、Bt13、 Bt14、Bt15、Bt18、Bt21、Bt22、Bt73、Bt208、 Bt245、Bt I 260及びBt1109Pを挙げることができる。Mendou 5■1 In this specification, "Bt ICP" has insecticidal activity, B, thurin In the intact protein or a portion thereof that can actually be produced by S. 1ensis It should be understood that Bt ICP is a toxin precursor, and it does not need to be crystalline. an active toxin or other insecticidal truncated portion of a toxin precursor that need not be a natural protein; It can be. An example of a BtICP is the Bt2 insecticidal crystal protein (H8fte et al., 1 986), and at the C-terminus and/or N-terminus towards the trypsin cleavage site. The insecticidal moiety is truncated and preferably has a molecular weight of 60-80 kDa. Bt Other examples of ICP include PCT application publication No. WO90/15139 and W○9 No. 0109445, H6fte and Whiteley (1989) and European Patent Bt2, Bt3, Bt4, Bt13, described in issue number 90403724.9, Bt14, Bt15, Bt18, Bt21, Bt22, Bt73, Bt208, Mention may be made of Bt245, BtI260 and Bt1109P.

本明細書において“毒素前駆体(protoxin)”とは、Bt ICPをコ ードする全長遺伝子の一次翻訳産物であると理解されたい。In this specification, "toxin precursor (protoxin)" refers to Bt ICP. It should be understood that it is the primary translation product of the full-length gene that encodes the gene.

本明細書において“毒素(toxin)”または“活性毒素<active t oxin)″または“毒性コア(t o xic core)”とは、プロテア ーゼ(例えばトリプシン)切断によって得ることができ且つ殺虫力を有する毒素 前駆体の部分であると理解されたい。As used herein, "toxin" or "active toxin" oxin)” or “toxic core” refers to protea toxins that can be obtained by enzyme (e.g. trypsin) cleavage and that have insecticidal power. It is to be understood that it is part of a precursor.

本明細書において“截形Bt遺伝子(t r u n c a t ed Bt  gene)”とは、Bt ICPの少なくとも毒性部分、好ましくは毒素をコ ードする全長Bt遺伝子のフラグメントであると理解されたい。In this specification, “truncated Bt gene (t r u n c a t ed Bt “gene)” refers to at least the toxic portion of Bt ICP, preferably the toxin. It should be understood that it is a fragment of the full-length Bt gene coded for.

本明細書において“変性Bt ICP遺伝子”とは、Bt ICPをコードし、 且つ、Bt ICPの元のアミノ酸配列に影響することなくDNA配列の1つ以 上の領域で、好ましくは3つ以上のコドンにおいてアデニン(“A”)及びチミ ン(T”)がグアニン(G”)及びシトシン(“C”)に変更されているDNA 配列であると理解されたい。As used herein, the term "modified Bt ICP gene" encodes Bt ICP, and one or more of the DNA sequences without affecting the original amino acid sequence of Bt ICP. adenine (“A”) and thymine in the upper region, preferably in three or more codons. DNA in which ton (T) has been changed to guanine (G) and cytosine (“C”) It should be understood that it is an array.

DNA配列の2つ以上の領域、特に3つ以上の領域において、3つ以上のコドン 内のA及びTがG及びCに変更されているのが好ましい、DNA配列の翻訳開始 部位より下流の領域においては、約10個以上のコドン、特に約33個以上のコ ドンのA−TがG−Cに変更されているのが好ましい。three or more codons in two or more regions of a DNA sequence, especially in three or more regions Preferably, A and T in the DNA sequence are changed to G and C. In the region downstream of the site, there are about 10 or more codons, especially about 33 or more codons. Preferably, Don's AT is changed to GC.

変性Bt ICP遺伝子の“領域”とは、植物中での該遺伝子の発現に影響する 3つ以上の翻訳コドンをコードする任意の配列を意味する。The “region” of the modified Bt ICP gene is the region that affects the expression of the gene in plants. Any sequence that encodes three or more translation codons is meant.

本発明によって、mRNAの代謝回転研究によって、互(ユ、bt14、bt1 5及びbt18のようなりt rCP遺伝子の発現系は植物細胞中の核レベルで 特異的に阻害されることが判明した。別の分析においては、核ランオンアッセイ (nuc 1ear run −on assay)においてトランスジェニッ クタバコ植物、即ちN23−220(Vaeckら、1987)の核を使用し、 キメラBtICpH[l遺伝子の転写を開始するRNAポリメラーゼII結合体 の分布及び相対効率を決定した。この点に関して言えば、ランオンアッセイは、 最初は、Bt ICP遺伝子の転写を開始するRNAポリメラーゼII結合体の 相対効率を測定するのに使用され、その後、Bt ICP遺伝子におけるRNA ポリメラーゼII結合体の相対分布及び移動効率を測定するのに使用されるよう になった。According to the present invention, by studying the turnover of mRNA, The expression system of trCP genes such as 5 and bt18 is expressed at the nuclear level in plant cells. was found to be specifically inhibited. In another analysis, nuclear run-on assay (nuc 1ear run-on assay) using the nuclei of the N. tabacum plant, namely N23-220 (Vaeck et al., 1987); Chimeric BtICpH [RNA polymerase II conjugate that initiates transcription of the l gene The distribution and relative efficiency of In this regard, run-on assays Initially, the RNA polymerase II conjugate that initiates transcription of the Bt ICP gene used to measure relative efficiency and then RNA in the Bt ICP gene as used to determine the relative distribution and transfer efficiency of polymerase II conjugates. Became.

N23−220はキメラ遺伝子として、TR2’プロモーターの制御下にbt8 84フラグメントを含む、Bt884は、bt2遺伝子(Hixi f t e ら、1986)のコドン610までの5゛フラグメント(V a e c kら 、1987)である、核ランオン分析を使用し、N23−220の単離様を高度 に標識した放射性RNA前駆体と一緒にインキュベートすると、このとき合成さ れたRNA転写物は放射性標識された。細胞内の転写作用で捕捉されたRNAポ リメラーゼ11分子はin vitroで同じRNA分子の伸長を続ける。N23-220 is a chimeric gene that produces bt8 under the control of the TR2' promoter. Bt884, containing the 84 fragment, is derived from the bt2 gene (Hixi fte e et al., 1986) up to codon 610 (Va e c k et al. , 1987), the isolation of N23-220 was highly improved using nuclear run-on analysis. When incubated with a radioactive RNA precursor labeled with The extracted RNA transcripts were radiolabeled. RNA ports captured by intracellular transcription Eleven molecules of limerase continue to elongate the same RNA molecule in vitro.

N23−220培養体の核の核ランオンアッセイ(非誘導細胞TR1’−neo 及び誘導細胞TR2’−bt884)は、TR1″及びTR2°プロモーターか らの転写はおおよそ同等に有効であることを明らかにした。これは、BtICP (即ちBt884)発現レベルの低さは、TR2’プロモーターの転写活性が特 に低いからでないことを示唆している。しかしながらN23−220核について の核ランオン分析は、新生の(nascent)Bt ICP mRNAの転写 伸長が、転写開始部の下流の700〜1000ヌクレオチドのどこかで損なわれ ることを示した。これは、RNAポリメラーゼIIはBt ICPコーディング 配列を100%の効率では転写し得ないことを意味する。この領域に広がる標識 Bt DNAフラグメントとタバコ核から調製したタンパク質抽出物とを使用す るフィルター結合アッセイから、このDNA領域が核中に存在するタンパク質と 特異的に相互作用することが明らかとなった。かかる相互作用は、DNAポリメ ラーゼIIによる転写がこの領域を通して伸長するのを妨害するかまたはこれに 影響する第一の候補事象であるにの領域を変性して特異的タンパク質結合と消去 することにより、Bt ICP発現レベルは増大する。しかしながらこの領域に おける伸長妨害に作用する他の機構は除外することはできない。Nuclear run-on assay of nuclei of N23-220 cultures (uninduced cells TR1'-neo and induced cells TR2'-bt884) are derived from TR1'' and TR2° promoters. revealed that their transcriptions were roughly equally effective. This is BtICP (i.e., Bt884), the low expression level is due to the transcriptional activity of the TR2' promoter. This suggests that it is not because it is low. However, regarding N23-220 nuclear Nuclear run-on analysis of nascent Bt ICP mRNA transcription Elongation is impaired somewhere between 700 and 1000 nucleotides downstream of the transcription start site. It was shown that This means that RNA polymerase II is Bt ICP-coding This means that the sequence cannot be transcribed with 100% efficiency. Signs spread throughout this area Using Bt DNA fragments and protein extracts prepared from tobacco nuclei. Filter binding assays show that this DNA region is associated with proteins present in the nucleus. It was revealed that these two species interact specifically. Such interactions occur between DNA polymers. This may prevent transcription by Rasase II from extending through this region or Denature the region of the first candidate event that affects specific protein binding and elimination. By doing so, the Bt ICP expression level increases. However, in this area Other mechanisms that act to hinder elongation in the cell cannot be excluded.

更に本発明では、細胞質Bt ICP mRNAレベルの抑制に関与するコーデ ィング領域内の配列を欠失分析によって同定した。このために、pVE36の欠 失誘導体を24個楕築した。3種の主要タイプの欠失突然変異株を構築した(図 3参照)ニ ー5′末端欠失体 一3°末端欠失体 一中闇部欠失体。Furthermore, the present invention provides a code that is involved in suppressing the cytoplasmic Bt ICP mRNA level. Sequences within the coding region were identified by deletion analysis. For this purpose, deletion of pVE36 is necessary. Twenty-four lost derivatives were constructed. Three major types of deletion mutant strains were constructed (Fig. (See 3) -5' end deletion product -3° terminal deletion Ichichu dark part deletion body.

突然変異ハイブリッドbt2−neo遺伝子(B t 2 (Hdfteら、1 986)及びNPTIIの融合タンパク質をコードするもの)の発現を、参照と してcat遺伝子を使用する一時的発現実験(transient expre ssion experiments)によって調査した。このために、SRI 原形質体のRNA抽出物において測定した。工且至及びcat mRNAの比を 使用して、穫々の構築物によって産生されたmユ転写物(即ちmRNA)レベル を相対的に定量化した。かかる実験により、Bt ICPコーディング配列のカ ルボキシ末端(即ち3°)部分またはアミノ末端(即ち5°)部分を順次欠失す ると旦」ト3一旦」−転写レベルを次第に増加する結果となることが判った。更 に、転写レベルの変化はそれほど急激ではないので、かかる結果から、Bt I CP遺伝子によって産生される転写レベルの低さは単一因子によって制御される ものではないことが判る。しかしながら、bt2コーディング配列の個々の変性 は、転写物伸長、核内蓄積及び核外移行段階で、植物細胞においてBt ICP 遺伝子によってコードされるmRNAの発現の妨害及び/または阻害を著しく低 下し得る。更に変性はかかるmRNA細胞質調節及び代謝並びにそれらの翻訳に 影響し得る。Mutant hybrid bt2-neo gene (Bt2 (Hdfte et al., 1 986) and one encoding a fusion protein of NPTII) was compared with the reference Transient expression experiments using the cat gene This study was conducted using a variety of experimental methods. For this purpose, SRI Measured in RNA extracts of protoplasts. The ratio of engineering and cat mRNA The transcript (i.e., mRNA) levels produced by the respective constructs using was relatively quantified. Such experiments revealed that the Bt ICP coding sequence sequential deletion of the carboxy-terminal (i.e., 3°) or amino-terminal (i.e., 5°) portions. It has been found that this results in a gradual increase in transcription levels. Change However, since the change in transcription level is not so rapid, these results suggest that BtI Low transcript levels produced by the CP gene are controlled by a single factor It turns out it's not something. However, individual modifications of the bt2 coding sequence Bt ICP in plant cells during transcript elongation, nuclear accumulation and nuclear export steps. Significantly reduces the interference and/or inhibition of the expression of mRNA encoded by the gene. Can be lowered. Furthermore, denaturation affects the cytoplasmic regulation and metabolism of such mRNAs and their translation. Can affect.

欠失分析は明らかに、Bt ICPコーディング領域内に位置する幾つかの中間 配列がBt ICP発現の抑制に関与し得ることを示した6例を挙げると、bt 2遺伝子において、Bt ICP発現の抑制に関与するヌクレオチド位M674 からヌクレオチド位置1000の間に位置する326bPの領域(図6)、特に ヌクレオチド位置733から1000の間に位置する268bp、とりわけ、動 物系においてDNAポリメラーゼIIによる転写伸長効率の低下及び停止を惹起 し得ることが知られている2つの完全なCCAATボックス(Connelly 及びManle3/。Deletion analysis revealed that several intermediate sites located within the Bt ICP coding region Here are six examples showing that sequences can be involved in suppressing Bt ICP expression: bt In 2 genes, nucleotide position M674 involved in suppression of Bt ICP expression a region of 326 bP located between nucleotide position 1000 and (Fig. 6), especially 268 bp located between nucleotide positions 733 and 1000, specifically In biological systems, it causes a decrease in transcription elongation efficiency and termination by DNA polymerase II. Two complete CCAAT boxes (Connelly and Manle3/.

1989)を有する、ヌクレオチド位置765〜794に位置する29bpの領 域が同定された。この中間遺伝子フラグメント、即ち阻害ゾーン自体は、Bt  ICP発現レベルを低下するか、または発現を阻害もしくは妨害する他のゾーン と直接的もしくは間接的に相互作用する複数の阻害ゾーンを含む、この阻害ゾー ンのコドン用途を第2ステツプにおいて、アミノ酸配列に影響することな(A− TをG−Cに置き換えることにより変性した。この点に関して言えば、326b pの中間フラグメント(図6b)を、59個の変性コドンを含む本発明の変性B t ICPフラグメントで置き換えた。Bt ICP発現に及ぼす上記阻害ゾー ンのこのような変性の効果を、一時的な及び安定な両植物形質転換体において評 価した。結果は、このようなコドン用途の変更は、Bt ICP発現レベルを有 意に増加し、従って耐虫性を向上することを示しな。1989), a 29 bp region located at nucleotide positions 765-794. area was identified. This intermediate gene fragment, i.e. the inhibition zone itself, is a Bt Other zones that reduce ICP expression levels or inhibit or interfere with expression This zone of inhibition includes multiple zones of inhibition that interact directly or indirectly with In the second step, the codon usage of the A- Modified by replacing T with GC. In this regard, 326b The intermediate fragment of p (Fig. 6b) was replaced with the modified B of the invention containing 59 modified codons. t Replaced with ICP fragment. The above inhibitory zone on Bt ICP expression The effects of this modification of the plant were evaluated in both transient and stable plant transformants. I valued it. The results show that such a change in codon usage has an effect on Bt ICP expression levels. shown to increase the number of insects and thus improve insect resistance.

更に、N末端の最初の28個のアミノ酸を欠失することにより、坦1ユ遺伝子の N末端欠失突然変異体が作製されている(Hi:1fteら、1986)、bt 2遺伝子において最初の28個のコドンは、毒性を損失することなく欠失し得る ことが知られている(H6fteら、1986;Vaeckら、1987>、更 に、29〜31番目の3つのコドンの用途を、本発明に従ってアミン酸配列に影 響することなくA−TをG−Cに置き換えることにより変更した。Furthermore, by deleting the first 28 amino acids at the N-terminus, the N-terminal deletion mutants have been generated (Hi: 1fte et al., 1986), bt The first 28 codons in two genes can be deleted without loss of toxicity. It is known that (H6fte et al., 1986; Vaeck et al., 1987>, In addition, the usage of the three codons 29 to 31 is influenced by the amino acid sequence according to the present invention. The change was made by replacing A-T with G-C without any effect.

更に、図6aに示したJoshi(1987)のコンセンサス配列に基づいて最 適翻訳開始(ATG)部位を作製した。Additionally, the most recent version was constructed based on the Joshi (1987) consensus sequence shown in Figure 6a. An appropriate translation initiation (ATG) site was created.

この変性Bt ICP遺伝子を用いて形質転換された植物は著しく高いBt I CP発現レベルを示す。Plants transformed using this modified BtICP gene have significantly higher BtI CP expression level is shown.

本発明によって、本発明の変性Bt ICP遺伝子の全部または一部は植物m胞 の核ゲノム中に通常の方法で安定に挿入することができ、このように形質転換さ れた植物細胞を使用して、Bt ICP遺伝子の発現が向上したトランスジェニ ック植物を生産することができる。この点に関して言えば、A robacte rium(例えばA、tumefaciens)中の変性Bt ICP遺伝子を 含む失効(d f sarmed)Tiプラスミドを使用し、例えば欧州特許出 願公開第116,718号及び欧州特許出願公開第270.822号、PCT出 願公開第84102913号、欧州特許出願第87400544.0号及びGo uldら(1991)に記載の方法によって、植物細胞を形質転換することがで きる(上記文献は参照により本明細書の一部を構成するものとする)、好ましい TiプラスミドベクターはTiプラスミドのT−DNAの境界配列間または少な くとも右側境界配列の左方に外来DNA配列を含む。According to the present invention, all or part of the modified Bt ICP gene of the present invention can be used in plant cells. can be stably inserted into the nuclear genome in the usual manner and thus transformed Transgenic plants with improved expression of the Bt ICP gene were created using It is possible to produce a variety of plants. Regarding this point, Arobacte The degenerated Bt ICP gene in B. rium (e.g. A. tumefaciens) Using a defunct (dfsarmed) Ti plasmid containing, e.g. Published European Patent Application No. 116,718 and European Patent Application No. 270.822, published by PCT Application Publication No. 84102913, European Patent Application No. 87400544.0 and Go Plant cells can be transformed by the method described in Uld et al. (1991). (the above documents are hereby incorporated by reference), preferred The Ti plasmid vector is inserted between the border sequences of the T-DNA of the Ti plasmid or between It contains a foreign DNA sequence at least to the left of the right border sequence.

勿論、他のタイプのベクターを使用して、直接遺伝子移入(例えば欧州特許出願 公開第233.247号に記載のものン、花粉仲介形質転換(例えば欧州特許出 願公開第270,356号、PCT出願公!WO85101856号及び米国特 許第4.684,611号に記載のもの)、植物RNAウィルス仲介形質転換( 例えば欧州特許出願公開第67.553号及び米国特許第4,407,956号 に記載のもの)、リポソーム仲介形質転換(例えば米国特許第4.536.47 5号に記載のもの)、及び所定のトウモロコシ系を形質転換するための最近記載 された方法(Frommら、1990 ;Gordon−Kammら、1990 )のような他の方法によって、植物細胞を形質転換することもできる。Of course, other types of vectors can be used for direct gene transfer (e.g. European patent applications). 233.247, pollen-mediated transformation (e.g. Application Publication No. 270,356, PCT Application Publication! WO85101856 and U.S. Pat. No. 4,684,611), plant RNA virus-mediated transformation ( For example, European Patent Application No. 67.553 and U.S. Patent No. 4,407,956. ), liposome-mediated transformation (e.g., as described in U.S. Pat. No. 4,536,47), No. 5), and recent descriptions for transforming certain maize lines. methods (Fromm et al., 1990; Gordon-Kamm et al., 1990 ) can also transform plant cells.

変性Bt ICP遺伝子は、植物ゲノム中の、植物細胞において遺伝子の発現を 誘起し得るプロモーターの下流に、つまりこのプロモーターの制御下に挿入する のが好ましい。The modified Bt ICP gene is in the plant genome and controls gene expression in plant cells. inserted downstream of an inducible promoter, that is, under the control of this promoter is preferable.

好ましいプロモーターとしては、限定的ではないが、カリフラワーモザイクウィ ルスの強力な構成的35Sプロモーター(Odellら、1985)を挙げるこ とができ、35Sプロモーターは種々の単離体から入手されている(Hul]及 びHowel l、Virology 86.482−493(1987))、 他の好ましいプロモーターとしてはTRI’プロモーター及びTR2°プロモー ター(Veltenら、1984)を挙げることができる。或いは、構成的なも のではなくて1種以上の組織または器官に特異的なプロモーターを使用すること もできる0例えば、変性Bt ICP遺伝子は、欧州特許出願第8630029 1.1号に記載のごときリブロース−1,5−ホスフェート−カルボキシラーゼ の小サブユニット遺伝子のプロモーターのような光誘導性プロモーターの制御下 に該遺伝子を置くことにより、植物の緑色組織中で選択的に発現させることがで きる。別の方法としては、温度または化学的因子によってその発現が誘導可能な プロモーターを使用することがあ変性Bt ICP遺伝子は、オクトビンシンタ ーゼ遺伝子(Gielenら、1984)またはT−DNA遺伝子7(Velt en及び5che l l、1985>の3′非翻訳末端のような適当な3°転 写調節シグナル(即ち転写3゛末端形成シグナル及びポリアデニル化シグナル) の上流に挿入されるのが好ましい。Preferred promoters include, but are not limited to, cauliflower mosaic The strong constitutive 35S promoter of Rus (Odell et al., 1985) The 35S promoter has been obtained from various isolates (Hul) and and Howell, Virology 86.482-493 (1987)), Other preferred promoters include the TRI' promoter and the TR2° promoter. (Velten et al., 1984). Or even compositional. Use promoters specific for one or more tissues or organs rather than For example, the modified Bt ICP gene is described in European Patent Application No. 8630029 Ribulose-1,5-phosphate-carboxylase as described in No. 1.1 under the control of light-inducible promoters such as the promoters of the small subunit genes of By placing the gene in the plant, it is possible to selectively express it in the green tissue of the plant. Wear. Alternatively, its expression can be induced by temperature or chemical factors. The modified Bt ICP gene may use an octobin synthase promoter. gene (Gielen et al., 1984) or T-DNA gene 7 (Velt a suitable 3° inversion, such as the 3' untranslated end of Transcriptional regulatory signals (i.e. transcriptional 3′ end formation signals and polyadenylation signals) Preferably, it is inserted upstream of.

得られる本発明の形質転換植物は変性Bt ICP遺伝子発現が向上しており、 従って高いレベルのBt ICPの産生を特徴とする。このような植物は通常の 育成スキームに使用して、同じ優れた耐虫性を有するより多くの形質転換植物を 生産したり、同じまたは近縁の植物種の他の変種に変性Bt ICP遺伝子を導 入することができる。形質転換植物から得られる種子は、変性Bt ICPを安 定なゲノム挿入物として含んでいる。The resulting transformed plants of the present invention have improved expression of the modified Bt ICP gene, It is therefore characterized by the production of high levels of Bt ICP. Such plants are normal Breeding scheme to produce more transformed plants with the same excellent insect resistance produce or introduce modified Bt ICP genes into other varieties of the same or closely related plant species. can be entered. Seeds obtained from transformed plants contain modified Bt ICP. Contains it as a permanent genomic insert.

更に、2種の非競合的結合の、抗鱗翅類または抗甲虫類Bt ICPをコードす る少なくとも2種の変性Bt ICP遺伝子を植物発現ベクター中にクローニン グすることもできろく欧州特許出願第89401499.2号〉、このようなベ クターを用いて形質転換された植物は、2種以上の変性Bt rcP遺伝子の同 時発現を特徴とする。得られるトランスジェニック植物は、植物に摂食昆虫のB t ICP耐性の発生を防止または遅延させるのに特に有効である。Additionally, two non-competitively binding, anti-lepidopteran or anti-coleopteran Bt ICPs are encoded. Cloning at least two modified Bt ICP genes into a plant expression vector. European Patent Application No. 89401499.2 Plants transformed using vectors contain two or more identical degenerated BtrcP genes. It is characterized by the onset of time. The resulting transgenic plants contain plant-feeding insects B. t Particularly effective in preventing or delaying the development of ICP resistance.

以下の実施例は本発明を説明するものであり、本発明の範囲を制限するものでは ない、実施例において参照する図面は下記の通りである。The following examples are illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. The drawings referred to in the examples are as follows.

図1−− N23−220の核中のRNAポリメラーゼII結合体の転写開始頻 度の比較、標識したlL1ユ」mRNA及びBt ICP mRNAとサテンプ ロット上に存在するそれらの相補的DNAとのハイブリダイゼーション効率を比 較した。DNAフラグメントは、プラスミドpGSH163を消化することによ り得た。この領域の概略図を与える。Hybond−Nフィルター上にプロット したフラグメントの長さく1)、プラスミドpGsH163上の同種遺伝子(2 )及びデンシトメーター値(3)は下記の通りである: 消化物= 1 2 3 BamHI/HindIII 2358 neo 12386154Uヱ − 図2a−−N23−220の核中のBtICP:I−ディング配列上のRNAポ リメラーゼII結合体の分布の測定。核ランオンによって調製した標識RNAと Bt ICPコーディング配列のDNAフラグメントとのハイブリダイゼーショ ンを定量化した。制限フラグメント及び走査値を表及び図面に与える。走査値は “X”、DNAフラグメントのサイズ、及びRNAフラグメントハイブリダイジ ング当たりのUTP数に比例する。“X”は、DNAフラグメントを通るRNA ポリメラーゼの数に正比例する。“X”は、走査値をUTP数で割った値に比例 する0種々の制限フラグメントのX値を図に示す、この点に関して言えば、ハイ ブリダイズしたRNAに相補的なりNAフラグメント中に存在するdATPの数 値を正規化することにより、種々のデンシトメーター値を相対ハイブリダイゼー ション効率に変換して値“X”を得た。“X”は、転写物の数及び伸長の長さの 相対尺度である。“x″は、特定のDNA配列を転写するRNAポリメラーゼの 数及びそれらの伸長率に反映される。植物ベクターpGs8163のプラスミド DNAのサザン消化物に存在するDNAフラグメントの各々は、下記のようなH ybond−Nフィルター上にプロットしたフラグメントの長さく1)、プラス ミドpGSH163上の同種遺伝子(2)及びデンシトメーター(i!(3)を 有する。Figure 1 - Transcription initiation frequency of RNA polymerase II conjugates in the nucleus of N23-220 Comparison of labeled 1L1 mRNA and Bt ICP mRNA and satemp Compare the hybridization efficiency with their complementary DNA present on the lot. compared. The DNA fragment was obtained by digesting plasmid pGSH163. I was able to get it. A schematic diagram of this area is given. Plot on Hybond-N filter The fragment length was 1), the homologous gene on plasmid pGsH163 (2) ) and densitometer values (3) are as follows: Digestion = 1 2 3 BamHI/HindIII 2358 neo 12386154Uヱ- Figure 2a--RNA port on the BtICP:I-ding sequence in the nucleus of N23-220. Measurement of distribution of limerase II conjugates. Labeled RNA prepared by nuclear run-on and Hybridization of Bt ICP coding sequence with DNA fragment quantified. Restriction fragments and scan values are given in the table and figures. The scan value is “X”, DNA fragment size, and RNA fragment hybridization proportional to the number of UTPs per ring. “X” is RNA passing through DNA fragment Directly proportional to the number of polymerases. “X” is proportional to the scan value divided by the number of UTPs In this regard, the X values of various restriction fragments are shown in the figure. Number of dATP complementary to hybridized RNA or present in the NA fragment Relative hybridization of various densitometer values by normalizing the values The value "X" was obtained by converting it into sorption efficiency. “X” is the number of transcripts and length of elongation. It is a relative scale. “x” is the RNA polymerase that transcribes a specific DNA sequence. reflected in the number and their growth rate. Plasmid of plant vector pGs8163 Each of the DNA fragments present in the Southern digest of DNA was The length of the fragment plotted on the ybond-N filter is 1), plus Homologous gene (2) on Mido pGSH163 and densitometer (i! (3)) have

消化物: 1 2 3 Bas+Hr/EcoRI 8877 neo 15333726 川(Z)  2926 583 ■罎3) 635 271 穎(1)− BamHI/EeoRV 8887 neo 1518284 匡 2466 729 匡 110l 102Ba/HindllI 6250 − −2358 neo 12386 1695 圃 6565 BamHI/5acI 8053 neo 141941353 肛罎1) 4 572 1051 ■盪2) 615 Xsn+ 4973 neo 13219628Iユ(2) 1817 図2b−−M1Bベクターのポリリンカー、MP18及びMP19(Yanis ch−Perronら、1985)中に挿入した9つのbt884DNAフラグ メントの概略図。Bt ICPコーディング配列はAUGから1600ヌクレオ チド下流まで示しである。DNAフラグメントの関連制限部位及びサイズも示し である。ヌクレオチド番号はAUGに相対的なものである。サブクローンは図に 示したようにpJD71、pJD72、pJD73等(pJD79まで)と名付 けた。挿入物は、−重鎖M13がBt ICPコーディング配列のフラグメント をアンチセンス方向で有するような向きでM13ベクター中に挿入した。Digested product: 1 2 3 Bas+Hr/EcoRI 8877 neo 15333726 River (Z) 2926 583 ■罎3) 635 271 Gum (1)- BamHI/EeoRV 8887 neo 1518284 Tadashi 2466 729 square 110l 102Ba/HindllI 6250--2358 neo 12386 1695 field 6565 BamHI/5acI 8053 neo 141941353 anus 1) 4 572 1051 ■ 2) 615 Xsn+ 4973 neo 13219628Iyu (2) 1817 Figure 2b--Polylinker of M1B vector, MP18 and MP19 (Yanis nine bt884 DNA flags inserted into ch-Perron et al., 1985) Schematic diagram of the ment. Bt ICP coding sequence is 1600 nucleotides from AUG It shows up to the downstream side. Also shown are the relevant restriction sites and sizes of the DNA fragments. It is. Nucleotide numbers are relative to AUG. Subclones are shown in the figure. Named as pJD71, pJD72, pJD73, etc. (up to pJD79) as shown. I got it. The insert is - a fragment of the heavy chain M13 Bt ICP coding sequence into the M13 vector in an antisense orientation.

図2cm−Cox及びGo Idberd(1988)によって記載されてよう なN23−220核を用いた3種の核ランオン分析の概略図0分析は5.10及 び30分間実施した。標識様RNAを、ナイロン膜上に固定した5μgの一重g pJD71〜pJD79及びMP18 DNAとハイブリダイズさせた。膜をオ ートラジオグラフィー処理し、オートラジオグラムを走査することによりデンシ トメーター値を得た。横軸は、Bt(即ち則1ユ)コーディング配列のAUGに 相対的なヌクレオチド位置を示している。Figure 2cm - As described by Cox and Go Idberd (1988) Schematic diagram of three types of nuclear run-on analysis using the N23-220 nucleus. The experiment was carried out for 30 minutes. Label-like RNA was immobilized on a nylon membrane in a single 5 μg sample. It was hybridized with pJD71 to pJD79 and MP18 DNA. Turn on the membrane The density is determined by autoradiography and scanning the autoradiogram. tometer value was obtained. The horizontal axis represents the AUG of the Bt (i.e. rule 1) coding sequence. Relative nucleotide positions are indicated.

グラフでは各−重鎖Bt DNAフラグメントの中央が示されている。縦軸は、 3種のインキュベーション時間の各々においてフラグメント中のdATPの数に 対して補正し、pJD71の値を100%として調整した、各フラグメントにお ける相対ハイブリダイゼーションシグナルを与えている。全ての値は、−重MM P18 DNAへの非特異的ハイブリダイゼーションに対して補正されている。The center of each heavy chain Bt DNA fragment is shown in the graph. The vertical axis is The number of dATP in the fragment at each of the three incubation times For each fragment, the value of pJD71 was adjusted as 100%. gives a relative hybridization signal. All values are - heavy MM Corrected for non-specific hybridization to P18 DNA.

相対値は、RNAポリメラーゼIIによるbt mRNA合成の再活性化の指標 となる。アッセイは、mRNA伸長の数とmRNA伸長の長さとを区別しなかっ た。Relative values are indicators of reactivation of bt mRNA synthesis by RNA polymerase II becomes. The assay does not distinguish between the number of mRNA stretches and the length of mRNA stretches. Ta.

図3−一 細胞質Bt ICP mRNAレベルに及ぼす影響を測定するための bt860〜neo遺伝子の欠失突然変異体の構築。親ベクターpVE36を示 す。下記の欠失突然変異体を生成した。Figure 3-1 For measuring the effect on cytoplasmic Bt ICP mRNA level Construction of deletion mutant of bt860-neo gene. Parent vector pVE36 is shown. vinegar. The following deletion mutants were generated.

1、PJD50: pJD50は、BamHI及び5PhIを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。5゛及び3′の突き出し末端はフレノウDN Aポリメラーゼ■酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれ を使用してMC1061#lI胞を形質転換した。形質転換体をamp”表現型 について選択した。1. PJD50: pJD50 can be digested using BamHI and 5PhI. was derived from pVE36 by The protruding ends of 5' and 3' are Frenow DN. Filled using A polymerase ■ enzyme. Ligate the treated DNA and then was used to transform MC1061#lI cells. The transformant has an amp” phenotype. selected about.

2、PJD51: pJD51は、5peI及びsph Iを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。5′及び3′の突き出し末端はフレノウDN AポリメラーゼI酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれ を使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp゛表現型につ いて選択した。2. PJD51: pJD51 can be digested using 5peI and sphI. was derived from pVE36 by The protruding ends of 5' and 3' are Flenow DN. Filled using A polymerase I enzyme. Ligate the treated DNA and then was used to transform MC1061 cells. The transformants were given an amp' phenotype. I chose it.

3、PJD52: PJD51は、EcoRV及び5phIを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。5°及び3”の突き出し末端はフレノウDN AポリメラーゼI酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれ を使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp”表現型につ いて選択した。3. PJD52: PJD51 can be digested using EcoRV and 5phI. was derived from pVE36 by 5° and 3” protruding ends are Flenow DN Filled using A polymerase I enzyme. Ligate the treated DNA and then was used to transform MC1061 cells. The transformants were given an amp” phenotype. I chose it.

4、PJD53: pJD53は、XcaI及びsph Iを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。3′の突き出し末端はクレノウDNAポリメ ラーゼエ酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれを使用し てMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp”表現型について選択 した。4. PJD53: pJD53 can be digested using XcaI and sphI. was derived from pVE36 by The 3′ protruding end is made of Klenow DNA polymer. Filled using Lasae enzyme. Ligate the treated DNA and then use it MC1061 cells were transformed. Transformants were selected for the amp” phenotype. did.

5、PJD54: pJD54は、Af I I I及びsph Iを用いて消 化することによりpVE36から誘導した。5′及び3′の突き出し末端はクレ ノウDNAポリメラーゼエ酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次 いでそれを使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp”表 現型について選択した。5. PJD54: pJD54 is erased using Af II I and sph I. It was derived from pVE36 by The protruding ends of 5' and 3' are cleated. It was filled in using the DNA polymerase enzyme. The treated DNA is ligated and then It was used to transform MC1061 cells. transformants I selected the current model.

6、PJD55: pJD55は、C1aI及び5phIを用いて消化すること によりpVE36から誘導した。5″及び3′の突き出し末端はフレノウDNA ポリメラーゼI酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれを 使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp゛表現型につい て選択した。6. PJD55: pJD55 can be digested using C1aI and 5phI was derived from pVE36 by. The 5″ and 3′ protruding ends are Frenow DNA. Filled using Polymerase I enzyme. The treated DNA is ligated and then it is was used to transform MC1061 cells. The transformants were tested for the amp' phenotype. I selected it.

7、PJD56: pJD56は、XhoI及びsph Iを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。5°及び3′の突き出し末端はフレノウDN AポリメラーゼI酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれ を使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp゛表現型につ いて選択した。7. PJD56: pJD56 can be digested using XhoI and sphI. was derived from pVE36 by 5° and 3' protruding ends are Flenow DN Filled using A polymerase I enzyme. Ligate the treated DNA and then was used to transform MC1061 cells. The transformants were given an amp' phenotype. I chose it.

8、PJD57: pJD57は、Af I I I及びBamHIを用いて消 化することによりpVE36から誘導した。5°及び3′の突き出し末端はクレ ノウDNAポリメラーゼエ酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次 いでそれを使用してMC1061細胞を形質転換した。形質転換体をamp”表 現型について選択した。8. PJD57: pJD57 was erased using AfII and BamHI. It was derived from pVE36 by The 5° and 3' protruding ends are cleated. It was filled in using the DNA polymerase enzyme. The treated DNA is ligated and then It was used to transform MC1061 cells. transformants I selected the current model.

9、PJD58: pJD58は、XcaI及びBamHIを用いて消化するこ とによりpVE36から誘導した。5″の突き出し末端はフレノウDNAポリメ ラーゼI酵素を用いて充填した。処理したDNAを連結し、次いでそれを使用し てMC1064細胞を形質転換した。形質転換体をamp”表現型について選択 した。9. PJD58: pJD58 can be digested using XcaI and BamHI. was derived from pVE36 by The 5″ protruding end is made of Flenow DNA polymer. Filled using Rase I enzyme. Ligate the treated DNA and then use it MC1064 cells were transformed. Transformants were selected for the amp” phenotype. did.

10、PJD59: pJD59は、EcoRV及びBamHIを用いて消化す ることによりpV E36から誘導した。5′の突き出し 末端はフレノウDNAポリメラーゼI 酵素を用いて充填した。処理したDN Aを連結し、次いでそれを使用してM C1061細胞を形質転換した。形質 転換体をamp”表現型について選択 した。10. PJD59: pJD59 was digested using EcoRV and BamHI. pV by It was derived from E36. 5' protrusion Flenow DNA polymerase I at the end Filled with enzyme. Processed DN concatenate A and then use it to M C1061 cells were transformed. trait Transformants were selected for the amp” phenotype. did.

11、PJD60: pJD60は、5peI及びBamHIを用いて消化する ことによりpVE 36から誘導した。5゛の突き出し末 端はフレノウDNAポリメラーゼI酵 素を用いて充填した。処理したDNA を連結し、次いでそれを使用してMC 1061細胞を形質転換した。形質転 換体をamp”表現型について選択し た。11. PJD60: pJD60 is digested using 5peI and BamHI Possibly pVE It was derived from 36. End of 5゛ protrusion The ends are Flenow DNA polymerase I enzyme. It was filled using the base material. processed DNA concatenate and then use it to MC 1061 cells were transformed. transformation Select for the amp” phenotype Ta.

12、PJD61: pJD61はPJD50から誘導した。12. PJD61: pJD61 was derived from PJD50.

PVE36をXbaIを用いて消化し、クレノウボリメラーゼIを用いて充填 した。PJD50をBamHIを用い て直線化し、クレノウボリメラーゼT を用いて充填した。PVE36の37 5bpのX b a ’IフラグメントをpJD50のBamHI充填物に連結 した。PVE36 was digested with XbaI and filled in with Klenow Bolimerase I. did. PJD50 using BamHI Linearize with Klenow Bolimerase T It was filled using. PVE 36 of 37 Ligation of the 5bp Xba'I fragment into the BamHI filler of pJD50 did.

連結混合物を使用してMC1061細 胞を形質転換した。形質転換体をam ρ゛表現型について選択した。MC1061 fines using ligation mixture cells were transformed. Transformants am Selected for ρ゛phenotype.

13、PJD62: pJD62はPJD50から誘導した。13. PJD62: pJD62 was derived from PJD50.

PVE36をXcaI及びEcoRV を用いて消化した。PJD50をBa mHIを用いて直線化し、クレノウボ リメラーゼエを用いて充填した。P■ E36の375bpのXcaI−Ec oRVフラグメントをpJD50のB amHI充填物に連結した。連結混合 物を使用してMC1061細胞を形質 転換するした。形質転換体をamp” 表現型について選択した。PVE36 with XcaI and EcoRV Digested using PJD50 to Ba Linearize using mHI and Filled using limerase. P■ E36 375bp XcaI-Ec oRV fragment of pJD50B Connected to amHI packing. Concatenated mixture Transfect MC1061 cells using I decided to convert. Transformants amp” Selected for phenotype.

14、PJD63: pJD63はPJD50から誘導した。14. PJD63: pJD63 was derived from PJD50.

PVE36をXcal及びEcoRV を用いて消化した。PJD50をBa mHIを用いて直線化し、クレノウボ リメラーゼIを用いて充填した。PV E36の474bz)のXc a I−EcoRVフラグメントをpJD50の B amHI充填物に連結した。連結混合 物を使用してMC1061細胞を形質 転換した。形質転換体をamp”表現 型について選択した。PVE36 as Xcal and EcoRV Digested using PJD50 to Ba Linearize using mHI and Filled using Limerase I. PV The XcaI-EcoRV fragment of pJD50 (474bz of E36) was B Connected to amHI packing. Concatenated mixture Transfect MC1061 cells using Converted. amp” expression of the transformant I chose the type.

15、PJD64: pJD64はPJD50から誘導した。15. PJD64: pJD64 was derived from PJD50.

PVE36をEcoRI及びEcoR Vを用いて消化し、クレノウボリメラ ーゼ■を用いて充填した。PJD50 をBamHIを用いて直線化し、クレ ノウボリメラーゼIを用いて充填した。PVE36 as EcoRI and EcoR Digested using V and Klenowbolimella The mixture was filled using *zee*. PJD50 was linearized using BamHI and Filled using Novolimerase I.

pVE36の458bpのEcoRI −EcoRVフラグメントをpJD5 0のBamHI充填物に連結した。連 結混合物を使用してMC1061細胞 を形質転換した。形質転換体をamp ゛表現型について選択した。458bp EcoRI of pVE36 −EcoRV fragment to pJD5 0 BamHI loading. Communicating MC1061 cells using ligation mixture was transformed. Transformants are amp ゛Selected for phenotype.

16、PJD65: pJD65はPJD50から誘導した。16. PJD65: pJD65 was derived from PJD50.

PVE36をEcoRI及びXbal を用いて消化し、クレノウボリメラー ゼIを用いて充填した。PJD50を BamHIを用いて直線化し、クレノ ウボリメラーゼエを用いて充填した。PVE36 with EcoRI and Xbal Digested using a Klenow Borimeller It was filled using ZeI. PJD50 Linearize using BamHI and It was filled using Ubolimerase.

PVE36の327bpのEcoRI −XbaIフラグメントをpJD50 のBamHI充填物に連結した。連結 混合物を使用してMC1061細胞を 形質転換した。形質転換体をamp” 表現型について選択した。327bp EcoRI of PVE36 -XbaI fragment to pJD50 BamHI packing. Linking MC1061 cells using the mixture Transformed. Transformants amp” Selected for phenotype.

17、PJD66: pJD66はPJD5oがら誘導した。17. PJD66: pJD66 was induced from PJD5o.

PVE36を5peI及びXcaIを 用いて消化し、クレノウボリメラーゼ Iを用いて充填し?’、:、PJD50f:BamHIを用いて直線化し、クレ ノウ ポリメラーゼエを用いて充填した。P VE36の1021bpの5pel− XcaIフラグメントをpJD50の BamHI充填物に連結した。連結混 合物を使用してMC1061細胞を形 質転換した。形質転換体をamp”表 現型について選択した。PVE36 with 5peI and XcaI Digested using Klenow Bolimerase Fill it using I? ’, :, PJD50f: Straighten using BamHI and cleave Know It was filled using polymerase. P VE36 1021bp 5pel- XcaI fragment of pJD50 Connected to BamHI packing. Connected mix Shape MC1061 cells using compound It was transformed. transformants I selected the current model.

18、PP556D1: PP556D1は、EcoRVで消化することにより PJD56が ら誘導した。処理したDNAを連 結し、次いでそれを使用してMC 1061細胞を形質転換した。形 質転換体をamp”表現型につい て選択した。18. PP556D1: PP556D1 is digested with EcoRV. PJD56 was induced. The processed DNA is linked and then use it to MC 1061 cells were transformed. shape amp” phenotype of the transformant. I selected it.

19、PP556D2: PP556D2は、XcaI及びAf I I Iで 消化することによりPJD56がら誘導した。5′の 突き出し末端はクレノウボリメラ ーゼエを用いて充填した。処理し たDNAを連結し、次いでそれを 使用してMC1061細胞を形質 転換した。形質転換体をamp” 表現型について選択した。19, PP556D2: PP556D2 has XcaI and Af I PJD56 was induced by digestion. 5' The protruding end is Klenowborimera. - Filled with Zee. processed ligate the DNA and then combine it with Transfect MC1061 cells using Converted. Transformants amp” Selected for phenotype.

20、PP556D3: PP556D3i、t、Spe I及びEcoRVを 用いて消化すること によりPJD56がら誘導した。20, PP556D3: PP556D3i, t, Spe I and EcoRV to digest using PJD56 was induced by.

5′の突き出し末端はクレノウポ リメラーゼIを用いて充填した。The protruding end of 5′ is a klenouppo Filled using Limerase I.

処理したDNAを連結し、次いで それを使用してMC1061細胞 を形質転換した、形質転換体をa m p 6表現型について選択した。The treated DNA is ligated and then MC1061 cells using it The transformant was transformed into a Selected for mp6 phenotype.

21、PP556D4: PPF;56D4は、X c a r ”C”溝”化 し且つEcoRVで部分消化す ることによりPJD56から誘導 した、処理したDNAを連結し、 次いでそれを使用してMC106 1細胞を形質転換した。形質転換 体をamp”表現型について選択 22、PP556D6: PP556D6は、5pelで消化し且つEcoRV で部分消化す ることによりPJD56から誘導 した、5°の突き出し末端はフレ ノウポリメラーゼエを用いて充填 した、処理したDNAを連結し、 次いでそれを使用してMCLO6 1IIM胞を形質転換した。形質転換 体をamp”表現型について選択 した。21, PP556D4: PPF; 56D4 is X c a r "C" groove" and partially digested with EcoRV. derived from PJD56 by ligated the treated DNA, Then use it to create MC106 1 cell was transformed. transformation Select for the ``amp'' phenotype 22, PP556D6: PP556D6 is digested with 5pel and EcoRV Partially digested with derived from PJD56 by The 5° protruding end is flared. Filled with polymerase ligated the treated DNA, Then use it to create MCLO6 1IIM cells were transformed. transformation Select for the ``amp'' phenotype did.

23、PP556D7: PP556D7は、5peI及びXcaIで消化する ことによりP JD56から誘導した。5°の突 き出し末端はクレノウボリメラー ゼ■を用いて充填した。処理した DNAを連結し、次いでそれを使 用してMC1061細胞を形質転 換した。形質転換体をamp”表 現型について選択した。23. PP556D7: PP556D7 is digested with 5peI and XcaI Possibly P It was derived from JD56. 5° protrusion The exit end is a Klenow Boli Meller. It was filled using zeolite. processed Connect the DNA and then use it Transform MC1061 cells using I changed it. transformants I selected the current model.

24、PP556D8: PP556D8は、Spe Iで消化し且つEcoR Vで部分消化す ることによりPP556D2から 誘導した。5°の突き出し末端は クレノウボリメラーゼIを用いて 充填した。処理したDNAを連結 し、次いでそれを使用してMCl 061細胞を形質転換した。形質 転換体をamp”表現型について 選択した。24, PP556D8: PP556D8 was digested with SpeI and EcoR Partially digested with V From PP556D2 by guided. The protruding end of 5° is using Klenow Bolimerase I Filled. Connect the processed DNA and then use it to 061 cells were transformed. trait About the amp” phenotype of the transformant Selected.

図4−一 細胞質内Bt ICP mRNAレベルに及ぼすBt ICPコーデ ィング配列中の欠失の影響、不変旦11参照遺伝子及び図3に記載の種々のBt  ICP欠失突然変異体によって特定化された細胞質内mRNAレベルを表にま とめな、測定値は相対Bt ICP mRNA数に変換したものである。Bt  ICP及びcatmRNAの定量化はCornet Lssen(1989)に よって記載されているように行なった。全RNAをスロットプロットし、neo 及びcatコーディング配列と相補的な放射性定量化した。Figure 4-1 Effect of Bt ICP code on cytoplasmic Bt ICP mRNA level Effects of deletions in the coding sequences, the invariant DNA 11 reference genes and the various Bts described in Figure 3. The cytoplasmic mRNA levels identified by the ICP deletion mutants are shown in the table. Note that the measured values were converted to relative Bt ICP mRNA counts. Bt Quantification of ICP and cat mRNA was described by Cornet Lssen (1989). So I did it as described. Slot plot total RNA and neo and radioactive quantification complementary to the cat coding sequence.

図5−− pVE36の欠失誘導体によって産生された相対転写物レベル。Figure 5--Relative transcript levels produced by deletion derivatives of pVE36.

図6a−−bt2コーディング配列のN末端欠失並びにコドン29.30及び3 1の変更を導入するのに使用した合成りNA配列の概略図。Englerら(1 988)に従ってオリゴヌクレオチド3アニーリングし、プラスミドpVE36 のBstXI制限部位中にクローニングし、pメントをpVE36の1177b pのC1aI制限フラグメントに連結し、プラスミドpPsO28を得た。pP S028は、N末端の変性を除いてはPVE36と同一である。Figure 6a - N-terminal deletion of bt2 coding sequence and codons 29,30 and 3 Schematic representation of the synthetic NA sequences used to introduce the changes in Figure 1. Engler et al. (1 Oligonucleotide 3 was annealed according to 988) and plasmid pVE36 1177b of pVE36. The plasmid pPsO28 was obtained by ligation with the C1aI restriction fragment of p.p. pP S028 is identical to PVE36 except for the N-terminal modification.

図6b−一 bt2コーディング配列中に中間部変性を導入するのに使用した合 成りNA配列の概略図、Englerら(1988)によって記載されているよ うにオリゴヌクレオチドをアニーリングし、連結し、得られたコンカテマ−(c oncatemeric)DNAフラグメントを制限酵素XbaI及びEC0R Iを用いて切断し、327bpの変性Xbal−EcoRI制限フラグメントを 切り放した。このフラグメントを、pUc19のHi n fir(充填)Ba mH1部位内にpVE36の1533bpのAflI工(充填)BamHIフラ グメントを有するpUC19誘導体(Yani 5ch−Perronら、19 85)であるpPSO23の3530bpのEcoRI−XbaIフラグメント 中に連結し、プラスミドpPS○24を得た。プラスミドpPsO24を、制限 酵素XbaIを用いて消化することにより直線化し、p P S 023 ノ3 75 b p f) X baI制限フラグメントを導入してpPsO25を得 た。pPSO25の1177bpのC1aIフラグメントをpPSO27の73 60bpのC1aI制限フラグメント中に導入し、pps○29を得た。pPs O29はpVE36と同一であるが、但し、Bt ICPコーディング配列のア ミン末端変性と中間部変性とを含んでいる。Figure 6b-1. Synthesis used to introduce an intermediate degeneration into the bt2 coding sequence. Schematic diagram of the NA sequence, as described by Engler et al. (1988). The sea urchin oligonucleotides were annealed and ligated, and the resulting concatemers (c oncatemeric) DNA fragment with restriction enzymes XbaI and ECOR The 327 bp denatured Xbal-EcoRI restriction fragment was cut with I cut it out. This fragment was added to pUc19 Hi n fi Ba A 1533 bp AflI engineered BamHI fragment of pVE36 was inserted into the mH1 site. pUC19 derivatives (Yani 5ch-Perron et al., 19 85) 3530 bp EcoRI-XbaI fragment of pPSO23 The plasmid pPS○24 was obtained. Plasmid pPsO24, restricted It was linearized by digestion with the enzyme XbaI and pPS 023-3 75bpf) XbaI restriction fragment was introduced to obtain pPsO25. Ta. The 1177 bp C1aI fragment of pPSO25 was converted to the 73 bp C1aI fragment of pPSO27. It was introduced into a 60 bp C1aI restriction fragment, yielding pps○29. pPs O29 is identical to pVE36, except for the accession of the Bt ICP coding sequence. Contains a min-terminal modification and an intermediate modification.

図6cm−プラスミドPVE36及びpPSO29のヌクレオチド配列800〜 4000. X”はヌクレオチドが未知であることを示す。Figure 6cm - Nucleotide sequences of plasmids PVE36 and pPSO29 from 800 to 4000. “X” indicates that the nucleotide is unknown.

図7−− Bt ICP植物遺伝子のAT含有量に及ぼす突然変異の影響のグラ フ。Figure 7--Graph of the effect of mutations on the AT content of Bt ICP plant genes. centre.

図8a−一 一時的発現アッセイに使用したプラスミド構築物の概略図、関連遺 伝子が示されている。Figure 8a-1 Schematic diagram of the plasmid construct used in the transient expression assay, related components genes are shown.

図sb−一 典型的な一時的発現アッセイにおけるCAT(Neumannら、 1987)及び変性Bt ICP(Engvall及びPe5ce、1978) の蓄積量の変化。Figure sb-1 CAT in a typical temporal expression assay (Neumann et al. 1987) and modified Bt ICP (Engvall and Pe5ce, 1978) Changes in the amount of accumulation.

以下の実施例において特に記載のない限り、組換えDNAを作製及び操作する全 ての手順は、Sambrooking Harbor Laboratory( 1989)に記載の標準方法に従って実施した。In the following examples, all procedures for producing and manipulating recombinant DNA were performed, unless otherwise specified. These steps are available at Sambrooking Harbor Laboratory ( It was carried out according to the standard method described in (1989).

1、の RNAポリメラーゼII結合体のキメラBt ICP植物遺伝子において転写を 開始する相対効率を、Vaeckら(1987)によって記載されており、プラ スミドpGSH163のT−DNAのコピーを含むトランスジェニック植物N2 3−220を使用して調査した。このT−DNAはキメラ植物遺伝子pTR2b t8843°g7及びPr*1neo3’ocsを有している。N23−220 の誘導葉25gの核をCox及びGo ldberg(1988)に従って調製 し、核を温度−70℃で保管した。この方法によって新生mRNA前駆体鎖及び RNAポリメラーゼII結合体は停止し、一方で、結合体はDNAに結合したま まとなる。1. Chimeric Bt of RNA polymerase II conjugate ICP transcription in plant genes The relative efficiency of starting, as described by Vaeck et al. (1987), Transgenic plant N2 containing a copy of the T-DNA of Sumid pGSH163 The investigation was conducted using 3-220. This T-DNA is the chimeric plant gene pTR2b It has t8843°g7 and Pr*1neo3'ocs. N23-220 Nuclei from 25 g of induced leaves were prepared according to Cox and Goldberg (1988). The nuclei were then stored at a temperature of -70°C. By this method, the nascent mRNA precursor strand and The RNA polymerase II conjugate is stopped, while the conjugate remains attached to the DNA. Be unified.

核の転写可能性に対する指標として、かかる核バッチの放射性標識UTPを取込 む能力について評価した(Co x及びGoldberg、1988)、この取 込みは、α−アマニチンを終濃度2μg/mlまで加えることによりうまく抑制 することができる。これは、UTP取込みがRNAポリメラーゼIIによる転写 伸長によるものであり、RNAポリメラーゼIIによって支配されるタンパク質 コーディング遺伝子におけるRNA合成は、適当な実験条件下で再活性化し得る ことを示している。Incorporating radiolabeled UTP from such nuclear batches as an indicator for the transcriptional potential of the nuclei. (Cox & Goldberg, 1988). This was successfully suppressed by adding α-amanitin to a final concentration of 2 μg/ml. can do. This is because UTP incorporation is involved in transcription by RNA polymerase II. a protein that is elongated and controlled by RNA polymerase II RNA synthesis in coding genes can be reactivated under appropriate experimental conditions It is shown that.

N23−220の核のバッチを使用して、Cox及びGo I dbe rg( 1988)によって記載されているように放射性標識RNAを合成した0合成し た放射性RNAは、核中のDNAにおけるRNAポリメラーゼII結合体の分布 を直接表わすものである。N23−220のDNAはアッセイし得る2つの遺伝 子、即ちキメラ植物遺伝子とキメラBt ICP遺伝子とを含んでいるので、が がる2つの遺伝子におけるRNAポリメラーゼII結合体の分布を比較すること ができる。このために、放射性RNAをCox及びGoldberg(1988 >に従って核から抽出し、通常のサザンハイプリダイゼーションにおけるプロー ブとして使用した。サザンプロットは、放射性プローブ中に存在するneo及び Bt ICP RNA種と比較してモル過剰量のBt ICP及びneoコーデ ィング配列を保有するDNAフラグメントを含んでいた。サザンプロットの詳細 説明は図1に与える。ハイブリダイゼーション実験は見立及びBt ICPコー ディング配列の両方へのハイブリダイゼーションシグナルをもたらしたく図1) 、デンシトメーター走査は、neo及びBt ICPコーディング領域へのハイ ブリダイゼーションシグナルの強度がほぼ同一であったことを示した。この結果 は、TR二重プロモーターから開始する転写物の数が両方向でほぼ等しいことを 示唆している。植物N23−220においては細胞質内のneo mRNAレベ ルはBt ICPより数倍大きく、このことは、Bt ICPコーディング配列 が実際に細胞質内のBt ICP mRNAの蓄積を抑制することを示している が、この現象は、主としてキメラBt rcP植物遺伝子の転写開始が抑制され ることに起因するものではない。Using a batch of N23-220 nuclei, Cox and Go I dbe rg ( Radiolabeled RNA was synthesized as described by (1988). The radioactive RNA was used to determine the distribution of RNA polymerase II conjugates in DNA in the nucleus. directly represents. The DNA of N23-220 has two genes that can be assayed. Since it contains offspring, i.e., a chimeric plant gene and a chimeric Bt ICP gene, To compare the distribution of RNA polymerase II conjugates in two genes with Can be done. For this purpose, radioactive RNA was prepared by Cox and Goldberg (1988). > Extract from nuclei according to It was used as a bu. Southern blot shows the presence of neo and radioactive probes. Bt ICP and neo code in molar excess compared to the RNA species It contained a DNA fragment carrying the coding sequence. Southern plot details An explanation is given in FIG. Hybridization experiments were conducted using Mitate and Bt ICP codes. (Figure 1) , densitometer scans were performed on high to neo and Bt ICP coding regions. It showed that the intensities of the hybridization signals were almost the same. As a result shows that the number of transcripts starting from the TR dual promoter is approximately equal in both directions. Suggests. In plant N23-220, the neo mRNA level in the cytoplasm is several times larger than Bt ICP, which means that Bt ICP coding sequence actually suppresses the accumulation of Bt ICP mRNA in the cytoplasm. However, this phenomenon is mainly due to suppression of transcription initiation of the chimeric BtrcP plant gene. It is not caused by

2゜ Vaeckら(1987)によって記載されているトランスジェニック植物N2 3−220中に存在するBt ICP植物遺伝子におけるRNAポリメラーゼI I結合体の相対分布を調査した。このために、実施例1に記載のN23−220 の核バッチを用いて第2の実験を実施した。2゜ The transgenic plant N2 described by Vaeck et al. (1987) RNA polymerase I in the Bt ICP plant gene present in 3-220 The relative distribution of I conjugates was investigated. For this, the N23-220 described in Example 1 A second experiment was carried out using a batch of nuclei.

核をCox及びGo ldberg(1988)によって記載されているように インキュベートし、放射性標識RNAを合成した。放射性RNAを前述のごとく 抽出し、サザンハイブリダイゼーション用のプローブを得た。この実験のために 調製したサザンプロットは、プローブ中に存在する相補的RNAと比較してモル 過剰量のBt ICPコーディング配列の数種のフラグメントを含んでいた。実 験で確認すべきは、RNAポリメラーゼII結合体がBt ICPコーディング 領域領域一様に分布していれば、サチンプロット上に存在する種々のBt IC P DNAフラグメントとのハイブリダイゼーションは、種々のフラグメントの サイズ及びdATP含有量に比例するであろうことである。サチンプロット上に 存在したDNAフラグメントの詳細は図2aに示す。N23−220の核から抽 出された放射性RNAとサザンプロットとのハイブリダイゼーションから、N2 3−220中に存在するような完全なりt ICPコーディング配列はRNAポ リメラーゼIIによって転写されることが明らとなった。Nuclei were prepared as described by Cox and Goldberg (1988). After incubation, radiolabeled RNA was synthesized. Radioactive RNA as described above After extraction, a probe for Southern hybridization was obtained. for this experiment A prepared Southern blot shows the molar ratio compared to the complementary RNA present in the probe. It contained an excess of several fragments of the Bt ICP coding sequence. fruit Experiments should confirm that the RNA polymerase II conjugate is Bt ICP-encoding. If the area is uniformly distributed, the various Bt ICs present on the Sachin plot Hybridization with P DNA fragments leads to It will be proportional to size and dATP content. on sachin plot Details of the DNA fragments present are shown in Figure 2a. Extracted from the nucleus of N23-220 From the hybridization of released radioactive RNA and Southern blot, N2 A complete tICP coding sequence such as that present in 3-220 is an RNA port. It was revealed that it is transcribed by limerase II.

オートラジオグラムをデンシトメーター走査することによりハイブリダイゼーシ ョンシグナルを定量化すると、Bt ICPコーディング配列の3′末端に位置 するBt ICP配列によりもBt ICPコーディング配列の5′末端に位1 するBt ICP配列を表わすDNAフラグメントに、より多くの放射性1[1 1RNAがハイブリダイズしたことが判った。実際の値は表2aに与える。この in vitro実験は、in vtvo″?−RNAポリメラーゼがBt I CPコーディング配列配列一様に分布されないことを示している。Hybridization was performed by scanning the autoradiogram with a densitometer. Quantification of the Bt ICP coding sequence showed that According to the Bt ICP sequence, there is a position 1 at the 5' end of the Bt ICP coding sequence. The DNA fragment representing the Bt ICP sequence contains more radioactive 1[1 1 RNA was found to have hybridized. Actual values are given in Table 2a. this In the in vitro experiment, in vtvo''?-RNA polymerase is BtI It is shown that the CP coding sequence sequences are not uniformly distributed.

RNAポリメラーゼII伸長を抑制するのに関与する部位をより正確に決定した 。AUGからヌクレオチド1584個分下流までの領域に広がるBt2コーディ ング配列の一部重複フラグメントを含む9つのM13誘導体を作製した。We determined more precisely the sites involved in inhibiting RNA polymerase II elongation. . The Bt2 code extends from the AUG to 1584 nucleotides downstream. Nine M13 derivatives containing partially overlapping fragments of the Ng sequence were generated.

挿入物はベクター中に、−重gM13誘導体中でBt配列がBt転写物と相補的 になるような向きで挿入した。M13クローンの概略図を図2bに示す。The insert is inserted into the vector such that the Bt sequence is complementary to the Bt transcript in the heavy gM13 derivative. I inserted it in such a direction that it would look like this. A schematic diagram of the M13 clone is shown in Figure 2b.

Cox及びGo Idberg(1988)によって記載されているようなN2 3−220核についての核ランオンアッセイから調製した標識RNAとのハイブ リダイゼーション用のDNAターゲットとして作用するように、モル過剰量の各 −重請抗Bt DNAをナイロンフィルターに結合させた。インキュベーション 時間のみを変えた3種の核ランオンアッセイを同時に実施した。インキュベーシ ョン時間によって新生mRNA鎖の伸長の長さが定まる。インキュベーション時 間が短いほど、基質DNAに対するRNAポリメラーゼII結合体の位置及びそ れらのインキュベーション開始時点の伸長能力がより正確に判る。即ち、inv 結果は図20に示す、5分間のインキュベーションにおけるデータは、bt2コ ーディング配列に沿ってはっきりと別れた阻害ゾーンにおいて、in vivo で1つ以上の因子が転写伸長を妨害しており、このような因子が1工vitro でのmRNA伸長反応の間、ががる阻害ゾーン内に存在し続けることを示してい る。インキュベーション時間を増大すると、DNA鋳型のサブセットにおいて、 阻害ゾーン自体における阻害は有意に取り除かれないが、このアッセイにおいて はかかる阻害ゾーンの下流でRNA合成が再開された。この点に関して、データ は下記のことを示している。N2 as described by Cox and Go Idberg (1988) Hives with labeled RNA prepared from nuclear run-on assays for 3-220 nuclei. a molar excess of each to act as a DNA target for redization. - Multi-layered anti-Bt DNA was bound to a nylon filter. incubation Three nuclear run-on assays were performed simultaneously, varying only in time. Incubusi The length of elongation of the nascent mRNA chain is determined by the extension time. during incubation The shorter the distance, the greater the position of the RNA polymerase II conjugate relative to the substrate DNA. Their elongation capacity at the start of incubation can be more accurately determined. That is, inv The results are shown in Figure 20. The data for the 5 minute incubation are shown in Figure 20. In vivo, in distinct zones of inhibition along the One or more factors interfere with transcription elongation in This indicates that the protein continues to exist within the inhibition zone during the mRNA elongation reaction. Ru. As the incubation time increases, in a subset of the DNA templates, Although inhibition in the inhibition zone itself is not significantly removed, in this assay RNA synthesis resumed downstream of this zone of inhibition. In this regard, data indicates the following.

1 阻害ゾーンは、RNAポリメラーゼを休止させるが、停止はさせない、 2、この休止は、使用したBt DNA鋳型の小フラクションに対して一時的で しかない。1. The zone of inhibition pauses RNA polymerase, but does not stop it. 2. This pause is temporary for a small fraction of the Bt DNA template used. There is no other choice.

3、阻害ゾーンの下流で続けられるRNAポリメラーゼ伸長は、Bt DNA鋳 型の比較的小さいフラクションにおいて多数のポリメラーゼによって行われる。3. Continued RNA polymerase elongation downstream of the inhibition zone carried out by multiple polymerases in a relatively small fraction of the types.

従って、細胞質内のBt mRNAレベルの低さは、少なくとも一部は、新生転 写物の非効率的な伸長及び/または阻害ゾーンにおけるRNAポリメラーゼ11 結合体の転写の停止によって惹起されるmRNA前駆体の非効率的な生成に起因 すると考えられる。Therefore, low levels of Bt mRNA in the cytoplasm may be at least partially due to neonatal metastasis. RNA polymerase 11 in the zone of inefficient elongation and/or inhibition of transcripts Due to inefficient production of pre-mRNA caused by termination of transcription of the conjugate It is thought that then.

阻害ゾーンの、タバコ原形質体の核中に存在するタンパク質と相互作用する能力 について評価した。タバコSRIの葉原形質体がらLuthe及びQuatra no(1980)に従って組接抽出物を調製し、実質的にDiffley及びS t i l 1man(1986)によって記載されているフィルター結合アッ セイに使用した。1100nのタンパク質抽出物試料を、0〜1670pmol の種々の量の放射性標識した532bpのXbar−Accl bt884 D NAフラグメントと、終容量0.150m1の結合緩衝液(10mM Tr i  s pH7,5,50mM NaC1,1mM DTT、1mM EDTA及 び5%グリセロール)中で混合した。室温で45分間インキュベートした後、試 料をアルカリ洗浄したニトロセルロース膜でr過し、10mM Tris pH 7,5,50mM NaC1及び1mM EDTAを含む0.150m1の水冷 溶液で2回洗浄した。DNA−タンパク質結合体の滞留をシンチレーションカウ ントによって定量化すると、結合が100100p範囲の解離定数を有すること が明らかとなった。結合は、核抽出物をモル過剰量の特異的競合DNAとブレイ ンキュベートしたことに影響されなかった。Ability of the zone of inhibition to interact with proteins present in the nucleus of tobacco protoplasts was evaluated. Leaf protoplasts of tobacco SRI Luthe and Quatra (1980) and substantially according to Diffley and S. The filter binding app described by T.I.L.1man (1986) Used for Sei. 1100n protein extract sample from 0 to 1670 pmol 532 bp Xbar-Accl bt884D radiolabeled with various amounts of NA fragment and a final volume of 0.150 ml of binding buffer (10 mM Tri s pH 7, 5, 50mM NaCl, 1mM DTT, 1mM EDTA and and 5% glycerol). After incubating for 45 minutes at room temperature, The sample was filtered through an alkali-washed nitrocellulose membrane, and 10mM Tris pH 0.150ml water cooling containing 7,5,50mM NaCl and 1mM EDTA Washed twice with solution. The retention of DNA-protein complexes is measured using a scintillation counter. The binding has a dissociation constant in the 100100 p range, as quantified by became clear. Binding involves brazing the nuclear extract with a molar excess of specific competitor DNA. It was not affected by incubation.

3、の 前記2つの実施例は、キメラ植物遺伝子中のBt ICPコーディング配列が、 キメラ植物遺伝子によって誘起される細胞質内のBt ICP mRNAレベル を抑制することを示した。この抑制は転写開始段階においてではなく、少なくと も一部には、RNAポリメラーゼIIのBt ICP mRNA前駆体を生成す る能力の低下に起因するものであることが明らかとなった。転写伸長不良が、B t 1CP配列が遺伝子発現を妨害する唯一の機構であるか同定するために、キ メラBt ICP植物遺伝子の欠失分析を実施した。実験で明らかにしたいのは 、Bt ICPコーディング領域中に特定の欠失を導入すると、抑制に作用する 配列エレメントを除去または不活性化し得るかどうかである。結果として、この ような突然変異遺伝子は細胞質内のmRNAレベルをより増大するであろう、従 ってこの方法を使用して、抑制に関与する配列のマツピング及び同定を行ない得 る。3. The above two examples show that the Bt ICP coding sequence in the chimeric plant gene is Cytoplasmic Bt ICP mRNA levels induced by chimeric plant genes was shown to suppress This repression occurs not at the transcription initiation stage, but at least In part, BtICP mRNA precursor of RNA polymerase II is generated. It has become clear that this is due to a decline in the ability to Poor transfer elongation is B In order to identify whether the t1CP sequence is the only mechanism that interferes with gene expression, a key Deletion analysis of the Mela Bt ICP plant gene was performed. What I want to find out through the experiment is , the introduction of specific deletions in the Bt ICP coding region acts to inhibit Whether a sequence element can be removed or inactivated. As a result, this Such a mutant gene would increase the mRNA level in the cytoplasm, This method can be used to map and identify sequences involved in repression. Ru.

この分析を行なうため、bt860−neo遺伝子(vaeckら、1987> の一連の欠失体を作製した0図3に概略図を与える。得られた欠失誘導体はBt  ICPを特定せず、従ってRNAレベルのみで評価される。正確なりt IC P mRNA濃度値を得るために、欠失突然変異体を、SRIのタバコ葉原形質 体を使用するトランジェント発現系(Cornelissen及びV a n  d e w i ele、1989)において比較した。突然変異Bt ICP 遺伝子として同じプラスミド上に存在するcat参照遺伝子によって特定される mRNAによって与えられる補正係数を使用し、相対mRNA数を計算した。遺 伝子導入の4時間後、タバコ葉原形質体を回収し、全RNAを調製し、分析した く図4)。To perform this analysis, we used the bt860-neo gene (vaeck et al., 1987). A schematic diagram of the generation of a series of deletions is given in Figure 3. The deletion derivative obtained was Bt Does not specify ICP and is therefore evaluated only at the RNA level. Accurate IC To obtain P mRNA concentration values, deletion mutants were isolated from SRI tobacco leaf protoplasm. Transient expression system using the human body (Cornelissen and Van A comparison was made in d e w i ele, 1989). Mutant Bt ICP identified by the cat reference gene present on the same plasmid as the gene Relative mRNA numbers were calculated using the correction factor provided by mRNA. Legacy Four hours after gene transfer, tobacco leaf protoplasts were collected, and total RNA was prepared and analyzed. Figure 4).

突然変異体番号50〜60(図3)から、Bt ICPコーディング配列のカル ボキシ末端部分またはアミン末端部分を順次欠失させると、neo転写物レベル を次第に増大する結果となることが判る。転写物レベルの変化はそれほど急激で はないので、上記結果から、全長Bt ICP遺伝子によって産生される転写物 レベルの低さは多数のシグナルによって制御されていることが判る。実際、Bt  ICPコーディング配列内の欠失によって、それ自体がBtICP mRNA レベルの低さの原因である特定の配列エレメントは特定されなかった。同様に、 pJD50(図3)中のBt ICPコーディング配列のフラグメントのクロー ニングによってこのような領域を同定することもできなかった。Calculation of the Bt ICP coding sequence from mutant numbers 50-60 (Figure 3) Sequential deletion of boxy-terminal or amine-terminal moieties results in neo transcript levels It can be seen that the result is a gradual increase in . Changes in transcript levels are less rapid. Therefore, from the above results, the transcript produced by the full-length Bt ICP gene It can be seen that the low level is controlled by multiple signals. In fact, Bt. Deletion within the ICP coding sequence results in BtICP mRNA itself The specific sequence elements responsible for the low levels were not identified. Similarly, Cloning of a fragment of the Bt ICP coding sequence in pJD50 (Figure 3) It was also not possible to identify such regions by scanning.

相対転写物レベルを、種々の欠失誘導体中に存在するBt ICP配列の長さに 対してプロットした1図5は、Bt ICP配列の長さが増大するとハイブリッ ドBt ICp−neo転写物レベルが下がることを示している。この点におい て突然変異体番号61〜66(図3)は、Bt ICP配列の長さに対する転写 物レベルが平均して低いことで例外となっている。Relative transcript levels to the length of the Bt ICP sequence present in the various deletion derivatives. Figure 5 shows that as the length of the Bt ICP sequence increases, the hybridization rate increases. The results show that BtICp-neo transcript levels are reduced. This point smells Mutant numbers 61 to 66 (Fig. 3) show that the transcription of Bt ICP sequence length is It is an exception because the average level of materiality is low.

上記結果から、タバコにおけるBt ICP植物遺伝子の転写物レベルの低さは 、新生転写物の伸長不良に起因するだけでなく、多数のシグナルが働いてキメラ Bt ICP遺伝子の発現能を低下させていることが判る。From the above results, the low transcript level of the Bt ICP plant gene in tobacco is , chimerism is not only caused by defective elongation of nascent transcripts, but also by a number of signals. It can be seen that the expression ability of the Bt ICP gene is reduced.

え族1 植物中でのbt2遺伝子の発現が非効率的となることにおいて、細胞質内の事象 が重要であるか判定するため、以下の試験を実施した。N23−220のトラン スジェニック葉原形質体の細胞質内のbt2 mRNA定常状態レベルでは、通 常は1細胞当たりの転写物が1以下であることが判っている。定常状態レベルは 、単位時間当たりに細胞質に進入するbt2転写物の数及び転写物の細胞質内半 減期によって決定され、且つそれに比例する。定常状態レベルに達すると、細胞 質内のbt2 mRNAプール内に入る転写物と出る転写物の数は等しくなる。E tribe 1 Cytoplasmic events contribute to inefficient bt2 gene expression in plants. In order to determine whether this is important, we conducted the following test. N23-220 Tran Steady-state levels of bt2 mRNA in the cytoplasm of subgenic leaf protoplasts are normally It has been found that there is usually less than one transcript per cell. The steady state level is , the number of bt2 transcripts entering the cytoplasm per unit time and the cytoplasmic half of the transcripts. Determined by and proportional to the shelf life. Once steady state levels are reached, the cells The number of transcripts entering and exiting the bt2 mRNA pool in the plasma will be equal.

従って、bt2転写物の細胞質内半減期及び細胞質内定常状態レベルから、細胞 質内定常状態レベルは、bt2転写物の流入量が比較的低いことに起因するのか 、代謝回転(即ちタンパク質への変換)率が比較的高いことに起因するのか、ま たはこれら両方の組合せに起因するのかが明らかとなる。Therefore, the cytoplasmic half-life and cytoplasmic steady-state levels of bt2 transcripts indicate that cells Are intraplasmic steady-state levels due to relatively low influx of bt2 transcripts? , whether this is due to a relatively high turnover (i.e., conversion to protein) rate, or It will become clear whether this is caused by a combination of both.

bt884転写物の細胞質内代謝回転はGa1lieら(1989)に従って測 定した。Promega Corporation(Medison、Wisc onsin。Cytoplasmic turnover of bt884 transcripts was measured according to Gallie et al. (1989). Established. Promega Corporation (Medison, Wisc. onsin.

USA)のプロトコルに従って、キャップ化され且つポリアデニル化された合成 りt884mRNAをin vitroで作製し、合成りar(De Bloc kら、1987)mRNAを用いてタバコ葉原形質体中に同時に導入した。Synthesis capped and polyadenylated according to the protocol of USA) t884 mRNA was produced in vitro, and synthesized by ar(DeBloc). K et al., 1987) were simultaneously introduced into tobacco leaf protoplasts using mRNA.

2種の合成転写物はコーディング配列のみが異なった。RNA送達後の種々の時 点で試料を採取し、全RNAを単離した。ノーザン分析により、合成りt884 及びbar転写物の半減期(T I/2)はそれぞれ約8±3時間及び5±2時 間であることが明らかとなった。下記の表1参照、これらのデータから、bt8 84コーディング配列、特に亘t884コドン用途及びbt884コーディング 配列中のAUに富むモチーフは、bt884を、タバコ葉原形質体当たり約10 00までの転写物を細胞質内に蓄積する(Cornelissen、1989に より計算)ことが知られているbar mRNAよりも不安定にすることはない ことが明らかである。即ちbt884転写物の細胞質内定常状態レベルの低さは 、転写物の細胞質への流入の不足によって惹起されるものである。即ち、bt8 84遺伝子の発現不良は、植生での発現系を向上する変性をbt884コーディ ング配列内に導入することにより回復せねばならない。The two synthetic transcripts differed only in the coding sequence. Various times after RNA delivery Samples were taken at points and total RNA was isolated. By Northern analysis, synthetic t884 The half-lives (TI/2) of the and bar transcripts are approximately 8 ± 3 hours and 5 ± 2 hours, respectively. It became clear that it was between. See Table 1 below, from these data, bt8 84 coding sequence, especially the t884 codon usage and bt884 coding The AU-rich motif in the sequence makes bt884 approximately 10 per tobacco leaf protoplast. 00 transcripts accumulate in the cytoplasm (Cornelissen, 1989). does not make it more unstable than bar mRNA, which is known to be That is clear. That is, the low cytoplasmic steady-state level of bt884 transcript , which is caused by insufficient influx of transcripts into the cytoplasm. That is, bt8 Defective expression of the 84 gene causes a modification of the bt884 code that improves the expression system in vegetation. It must be restored by introducing it into the switching array.

タバコ中でのbt14、bt15及びbt18遺伝子の発現は、これらの遺伝子 が細胞質内mRNA定常状態レベルの低さを誘起していることも明らかにした。The expression of bt14, bt15 and bt18 genes in tobacco It was also revealed that the protein induced low steady-state levels of cytoplasmic mRNA.

従って、発現不良が細胞質に依存するものであるかまたは核に依存するものであ るか同定するため、合成りt14、bt15及びbt 18転写物を用いて同様 の分析を実施した。下記の表1は、3種全ての転写物がタバコ葉原形質体の細胞 質中で安定なmRNAとして挙動することを示している。即ち、bt884遺伝 子と同様に、bt14、bt15及び坑±」遺伝子も、高レベルのbt転写物を 細胞質に流出させる上で欠陥をもっているはずであり、そしてかかる遺伝子の発 現を向上するためには、それらのコーディング配列を、効率的な遺伝子発現を妨 害する核内事象を避けるまたは緩和するように変性する必要がある。Therefore, whether the defective expression is cytoplasm-dependent or nuclear-dependent. A similar procedure was performed using synthetic t14, bt15 and bt18 transcripts to identify An analysis was conducted. Table 1 below shows that all three transcripts are present in tobacco leaf protoplast cells. This indicates that the mRNA behaves as a stable mRNA in the cells. That is, bt884 gene Similar to the offspring, bt14, bt15 and anti-' genes also produce high levels of bt transcripts. It must have a defect in efflux into the cytoplasm, and the expression of such a gene must be defective. To improve gene expression, these coding sequences must be modified to prevent efficient gene expression. It must be modified to avoid or alleviate harmful nuclear events.

表1 Nieotiana tabacum cv、Petite Havanna  SRI葉原形質体における合成回及びbar mRNAの半減期測定実施例 1 °tmRNA Tl/2 2”+eRNA Tl/Z(時間) (時間) c bt長 124/−5罪 2N/−12D bt18 10+/−5bar  12+/−5■朋 合成りar転写物は783塩基の長さを有しており、キャップと、TMVリーダ ー(77塩基、Danth i nne及びVan Emmelo、1990) と、barコーディング配列(552塩基;De Blockら、1987)と 、塩基GAUCA CGCGA AUU及びpGEM−3Z(Promega) ポリリンカー(KpnI(T4 DNA Po1.)−HindlII(T4  DNA pop、))由来の39塩基からなる52ヌクレオチドのトレーラ−と 、組成(A)ssG (A )32G (A )azのポリ(A)及び後続のヌ クレオチドGCUとを含んでいた。Table 1 Nieotiana tabacum cv, Petite Havanna Example 1 of half-life measurement of synthetic round and bar mRNA in SRI leaf protoplasts °tmRNA Tl/2 2”+eRNA Tl/Z (time) (time) c bt length 124/-5 sin 2N/-12D bt18 10+/-5 bar  12+/-5■Tom The synthetic ar transcript has a length of 783 bases and includes a cap and a TMV leader. - (77 bases, Danth i nne and Van Emmelo, 1990) and bar coding sequence (552 bases; De Block et al., 1987) , base GAUCA CGCGA AUU and pGEM-3Z (Promega) Polylinker (KpnI (T4 DNA Po1.)-HindlII (T4 A 52 nucleotide trailer consisting of 39 bases derived from DNA pop,)) , poly(A) of composition (A) ssG (A) 32G (A) az and subsequent nulls It contained cleotide GCU.

合成り t 884転写物は2066塩基の長さを有しており、キャップ、TM Vリーダー(77塩基〉、bt884コーディング配列及び後続の、フレノウ処 理PstI部位までのトレーラ−(合計1843ヌクレオチド)を含んでおり、 トレーラ−のあとには、AAUUCCGGGG AUCAA UU、39塩基の pGEM−3Zポリリンカー、(A)。The synthetic t884 transcript has a length of 2066 bases and includes a cap, TM V leader (77 bases), bt884 coding sequence and subsequent Flenow treatment. Contains a trailer (1843 nucleotides in total) up to the PstI site, After the trailer, AAUUCCGGGGG AUCAA UU, 39 bases. pGEM-3Z polylinker, (A).

3G (A )32G (A )21ポリ(A>、及び後続のヌクレオチドCG が続いていた。3G (A) 32G (A) 21 poly(A>, and subsequent nucleotide CG continued.

合成りt 14転写物は2289塩基の長さを有しており、キャップと、TMV リーダーく77塩基)と、フレノウ処理BclI部位までのbt14コーディン グ配列(2023塩基)と、26個の相補的ヌクレオチドCG UCG ACC UGCAGCCAA GCU UGCUGAと、UUGAU UGACCGGA UCCGGCU CUAGAAUUで始まるトレーラ−及び後続の39塩基のp OEM−32ポリリンカーと、(A)33G(A)32G(A)21ポリ(A) 及び後続のヌクレオチドCGGUA CCCとを含んでいた。The synthetic t14 transcript has a length of 2289 bases, with a cap and a TMV leader (77 bases) and bt14 coding up to the Flenow-treated BclI site. sequence (2023 bases) and 26 complementary nucleotides CG UCG ACC UGCAGCCAA GCU UGCUGA and UUGAU UGACCGGA UCCGGCU Trailer starting with CUAGAAUU and the following 39 base p OEM-32 polylinker and (A)33G(A)32G(A)21 poly(A) and the following nucleotide CGGUA CCC.

合成りt15転写物は2198塩基の長さを有しており、キャッフト、TMVリ ーダー(77塩基)と、pVE35(PCT出願公開W090/15139号) のごときbt15コーディング配列及び後続の、フレノウ処理BamHI部位ま でのトレーラ−(合計1989塩基)と、後続のAAUU、3つ塩基のpGEM −32ポリリンカーと、(A )33G (A )32G(A)21ポリ(A) 及び後続のヌクレオチドCGとを含んでいた。The synthetic t15 transcript has a length of 2198 bases and is similar to caffe, TMV, etc. (77 bases) and pVE35 (PCT Application Publication No. W090/15139) bt15 coding sequence such as and a subsequent Flenow-treated BamHI site or Trailer (1989 bases in total), followed by AAUU, 3 bases pGEM -32 polylinker and (A) 33G (A) 32G (A) 21 poly(A) and the following nucleotide CG.

合成りt18転写物は2184塩基の長さを有しており、キャップと、TMVリ ーダー(77塩基)と、フレノウ処理BclI部位までのbt18コーディング 配列(1918塩基)と、後続の、翻訳終結までの26個のヌクレオチドCG  UCG ACCUGCAGCCAA GCU UGCUGAと、UUGAU U GACCGGAUCGAUCCGGCUCAGAUCAAUUで始まるトレーラ −と、39塩基のpGEM−3Zポリリンカーと、(A)、3G(A))2G( A)21ポリ(A)と、後続のヌクレオチドCGとを含んでいた。The synthetic t18 transcript has a length of 2184 bases and contains a cap and a TMV region. (77 bases) and bt18 coding up to the Flenow-treated BclI site. Sequence (1918 bases) and the following 26 nucleotides CG until the end of translation UCG ACCUGCAGCCAA GCU UGCUGA and UUGAU U Trailers starting with GACCGGAUCGAUCCGGCUCAGAUCAAUU -, 39-base pGEM-3Z polylinker, (A), 3G (A)) 2G ( A) Contained 21 poly(A) followed by the nucleotide CG.

5、 Bt ICPの 実施例1〜4は、植物中でのBt ICP遺伝子の発現はBt ICPコーディ ング配列によって転写及び転写後の両段階で抑制されるが、これは主として核内 事象によることを示した。これらの実施例は更に、発現の抑制は、Bt ICP コーディング配列内の特定のDNA配列に限定されないことをも示した。むしろ 、遺伝子発現の抑制はBt ICPコーディング配列の固有特性である。これを 基にして、Bt ICPコーディング領域のDNA配列を指定変更することによ り、遺伝子発現が向上することと考えられる。Bt ICPコーディング領域の 該抑制作用はコーディング配列全体に広がっているため、向上は累積的なもので ある。同様に、遺伝子発現は、Bt ICPコーディング配列の長さを小さくす ることによっても向上される。5. Bt ICP Examples 1 to 4 show that the expression of the Bt ICP gene in plants is controlled by the Bt ICP code. It is suppressed at both transcriptional and post-transcriptional stages by It was shown that this was due to the event. These Examples further provide that inhibition of expression is achieved by BtICP It has also been shown that it is not limited to specific DNA sequences within the coding sequence. rather , suppression of gene expression is an inherent property of the Bt ICP coding sequence. this By changing the DNA sequence of the Bt ICP coding region based on the This is thought to improve gene expression. Bt ICP coding area The inhibitory effect is spread throughout the coding sequence, so the improvement is cumulative. be. Similarly, gene expression reduces the length of the Bt ICP coding sequence. It can also be improved by

この向上は、Bt ICPコーディング領域の変性と組み合わせて使用すると累 積効果を与える。This improvement is cumulative when used in combination with modification of the Bt ICP coding region. Gives a product effect.

従って、2つのタイプの変性をBt ICP(即ちbt2>コーディング配列に 導入したところ、後述するように、Bt ICP植物遺伝子発現に有意な増大を もたらした。まず、転写伸長はBt ICPの毒素コアフラグメントの中央領域 において妨害されるが故に、この領域においてDNA配列を変更した0次に、該 抑制作用はBt ICPコーディング配列の長さに比例するが故に、Bt IC Pコーディング配列の長さを小さくした。突然変異の詳細は図6a、図6b及び 図60に与える0図7に示すように、変性することによりキメラBt ICP遺 伝子のAT含有量は著しく変化した。また、変性することによって、コードされ るタンパク質のアミノ酸配列に影響することなくBtICPコーディング配列の 一次DNA構造は変化した。より多くのDNA突然変異誘発をBt ICPコー ディング配列中に導入するのであれば、遺伝子発現が更に向上することは明らか である。Therefore, two types of modification are possible in Bt ICP (i.e. bt2>coding sequence). When introduced, Bt ICP caused a significant increase in plant gene expression, as described below. Brought. First, transcription elongation occurs in the central region of the toxin core fragment of Bt ICP. Since the DNA sequence is changed in this region, the corresponding Since the inhibitory effect is proportional to the length of the Bt ICP coding sequence, Bt IC The length of the P coding sequence was reduced. Details of the mutations are shown in Figure 6a, Figure 6b and As shown in Figure 60 and Figure 7, the chimeric Bt ICP residue is The AT content of the genes changed significantly. Also, by degenerating, of the BtICP coding sequence without affecting the amino acid sequence of the protein. The primary DNA structure has changed. Bt ICP code for more DNA mutagenesis It is clear that gene expression will be further improved if it is introduced into the coding sequence. It is.

変性の効果を測定するため、変性Bt ICP遺伝子及び親のbt860−ne o遺伝子の発現特性を、CornelissenとVandewi e 1 e (1989)及びDeneckeら(1989)によって記載されているような 一時的発現系において比較した。基本的に、調査対象の遺伝子の蓄積プロフィル を、同じ実験において存在した参照遺伝子のプロフィルと相関させることにより 比較した0図8aはこのアッセイに使用したベクターを示しており、図8bは、 参照catタンパク質の蓄積が再実験においてほぼ等しいことを示している。親 のbt860−neo遺伝子によってコードされるBt ICPの蓄積を測定す ることはできないが、変性Bt fcP遺伝子は明らかにより多くのBt IC P合成を誘起した。To measure the effect of degeneration, the degenerated Bt ICP gene and the parental bt860-ne The expression characteristics of the o gene were determined by Cornelissen and Vandewi. (1989) and Denecke et al. (1989). Comparisons were made in a transient expression system. Essentially, the accumulation profile of the gene under investigation by correlating it with the profile of a reference gene that was present in the same experiment. Figure 8a shows the vectors used in this assay, and Figure 8b shows the vectors used in this assay. It shows that the accumulation of the reference cat protein is approximately equal in re-experiments. parent To measure the accumulation of Bt ICP encoded by the bt860-neo gene of However, the degenerate Bt fcP gene clearly has more Bt IC P synthesis was induced.

上記結果は、Bt ICPコーディング配列の突然変異がBt ICP[物遺伝 子の発現におけるBt ICPコーディング配列の該抑制作用を緩和したことを 示している。The above results indicate that mutations in the Bt ICP coding sequence It was shown that the suppressive effect of the Bt ICP coding sequence on the expression of offspring was alleviated. It shows.

6、タバコ びジャ イモ における Btrcp のクローニン び 1986年1月22日付は米国特許出願第821,582号、欧州特許出願第8 6300291.1号、欧州特許出願第88402115.5号及び欧州特許出 願第89400428.2号に記載の方法を使用し、図6及び図7の変性Bt  ICP(即ちbt2)遺伝子を中間T−DNAベクター、pGsH1160(D eblaereら、1988)中のT−DNA末端境界反復配列間に挿入しな。6. Cronin and Btrcp in tobacco and potato U.S. Patent Application No. 821,582, European Patent Application No. 8, dated January 22, 1986. 6300291.1, European Patent Application No. 88402115.5 and European Patent Application No. Using the method described in Application No. 89400428.2, the modified Bt shown in FIGS. 6 and 7 The ICP (i.e. bt2) gene was transferred to an intermediate T-DNA vector, pGsH1160 (D Do not insert between the T-DNA terminal border repeats in Eblaere et al., 1988).

植物中で有意に発現させるため、変性Bt ICP遺伝子は強力なTR2’プロ モーター(Veltenら、1984)の制御下におき、T−DNA遺伝子7の 転写物3′末端形成シグナル及びポリアデニル化シグナルに融合した(Velt en及び5che l I、1985)。For significant expression in plants, the modified Bt ICP gene has a strong TR2' protein. under the control of the T-DNA gene 7 (Velten et al., 1984). fused to the transcript 3' end formation signal and polyadenylation signal (Velt en and 5che I, 1985).

更に、植物細胞中での翻訳開始を最適化するために、翻訳開始関連部分(c o  n t e x t )tたは部位をJoshiコンセンサス配列(Josh i、1987)に従って変更した。このために、二重のオリゴ[(o l i  go dup l ex)(図6a及び図6b)を導入して翻訳開始部位に配列 ;AAAACCATGGCTを生成した。このようにして、アラニンをコードす る追加コドン(即ちGCT)を導入した。Furthermore, in order to optimize translation initiation in plant cells, translation initiation-related parts (co n t e x t ) t or site as Joshi consensus sequence i, 1987). For this, a double oligo [(o l i  go dup l ex) (Figures 6a and 6b) to insert the sequence at the translation start site. ; generated AAAACCATGGCT. In this way, we code alanine. An additional codon (i.e. GCT) was introduced.

更にATG翻訳開始コドンの上流にに」二1」−及びBstX工部位全部位した 。Furthermore, upstream of the ATG translation start codon, we placed the entire "21"- and BstX engineering site. .

標準方法(Deblaereら、1985)を使用し、変性Bt ICP遺伝子 を含む中間植物発現ベクターを、失効TiプラスミドpGV2260(Vaec kら、1987)を含むA robacterium株C58CI Rif’( 米国特許出願第821.582号;欧州特許出願第86300291゜1号)中 に移入した。スペクチノマイシン耐性に対して選択し、pGV2260と個々の 中間植物発現ベクターとからなる同時組込みプラスミドを得た。これらの組換え A robacterium株の各々を使用して種々のタバコ植物細胞(Nic otiania tabacum)及びジャガイモ植物細胞(Solanum  tuberosum>を、変性Bt ICP遺伝子が種々のタバコ及びジャガイ モ植物細胞中に含まれ且つ発現されるように形質転換した。Using standard methods (Deblaere et al., 1985), the modified Bt ICP gene An intermediate plant expression vector containing the expired Ti plasmid pGV2260 (Vaec A robacterium strain C58CI Rif' (K et al., 1987) U.S. Patent Application No. 821.582; European Patent Application No. 86300291゜1) It was imported into. Selected for spectinomycin resistance, pGV2260 and individual A co-integration plasmid consisting of an intermediate plant expression vector was obtained. These recombinations Each of the Arobacterium strains was used to grow various tobacco plant cells (Nic otiania tabacum) and potato plant cells (Solanum tuberosum> in which the modified Bt ICP gene is derived from various tobacco and potato plants. It was transformed to be contained and expressed in plant cells.

変性Bt ICP遺伝子を含むトランスジェニックタバコ植物をELISAアッ セイによって分析した。かかる被検植物は、非変性Bt ICP(bt2)遺伝 子を含むトランスジェニックタバコ植物と比較し、Bt(Bt2)タンノ(り質 のレベルが有意に増加していることを特徴とした。Transgenic tobacco plants containing the modified Bt ICP gene were analyzed by ELISA assay. Analyzed by Say. Such test plants have non-denatured Bt ICP (bt2) genes. Compared to transgenic tobacco plants containing offspring, Bt (Bt2) It was characterized by a significant increase in the level of

形質転換タバコ及びジャガイモ植物の葉中の変性BtICP(bt2)遺伝子の 発現産物の殺虫力は、かかる2種類の被検植物の葉の上に、スズメガ(t o  b a c c o h 。of the modified BtICP (bt2) gene in leaves of transformed tobacco and potato plants. The insecticidal power of the expression product was determined by the presence of hawk moths (t.o. b a c c oh .

rnworm)(Manduca 5exta)、タノくコガ(tobacco  budworm)(Heliotis viすることにより評価した。この結 果を、未変性また番よ親のBt ICP(bt2)遺伝子を用いて形質転換した タノくコ及びジャガイモ植物並びに未形質転換のジャガイモ及びタバコ植物の葉 の上に置いた幼虫の成長速度と比較した。l!性分析は欧州特許出願第8840 2115.5号及び欧州特許出願第86300291.1号に記載のごと〈実施 した。rnworm) (Manduca 5exta), Tobacco budworm) (Heliotis vi). The fruit was transformed using the native or parental Bt ICP (bt2) gene. Leaves of tanoko and potato plants and untransformed potato and tobacco plants The growth rate was compared with that of larvae placed on top of the larvae. l! Gender analysis is European Patent Application No. 8840 No. 2115.5 and European Patent Application No. 86300291.1. did.

変性Bt ICP遺伝子を含みそれを発現した形質転換植物の葉の上に置いた幼 虫においては著しく高い致死率が得られた。変性Bt ICP遺伝子を含むタバ コ及びジャガイモ植物は、未変性のBt ICP遺伝子を含むタバコ及びジャガ イモ植物と比較するとかなり高いBt ICP発現レベルを示した。Young plants placed on the leaves of transformed plants that contain and express the modified Bt ICP gene. A significantly high mortality rate was obtained for insects. Taba containing modified Bt ICP gene The tobacco and potato plants contain the native Bt ICP gene. It showed a significantly higher Bt ICP expression level compared to potato plants.

変性Bt ICP遺伝子を含む3種のトランスジェニックタバコ植物の殺虫力を 、He1iothis virescensの二齢及び三齢の幼虫に対して評価 した。対照植物は形質転換しなかった。結果は下記の表2にまとめて示す。Investigating the insecticidal power of three types of transgenic tobacco plants containing the modified Bt ICP gene. , evaluated on second and third instar larvae of He1iothis virescens. did. Control plants were not transformed. The results are summarized in Table 2 below.

表ユ 対照植物 害虫の致死率(%)(5日後に記録)対照 11 No、1 100 No、2 88.5 No、3 100 言うまでもなく、本発明は、変性Bt ICP遺伝子を用いて形質転換されたタ バコ及びジャガイモ植物に限定されない6本発明は、トマト、アルファルファ、 ヒマワリ、トウモロコシ、綿、ダイズ、サトウダイコン、菜種、アブラナ1(b rassicas)及び他の野菜といった、変性h3 f、r’、 C’r”遺 伝子を用いて形質転換された任意の植物を包含する。Table of contents Control plant pest mortality rate (%) (recorded after 5 days) Control 11 No, 1 100 No, 2 88.5 No, 3 100 Needless to say, the present invention also applies to transgenic plants transformed using the modified Bt ICP gene. 6 The present invention, which is not limited to bacon and potato plants, includes tomatoes, alfalfa, Sunflower, corn, cotton, soybean, sugar beet, rapeseed, rapeseed 1 (b rassicas) and other vegetables. Includes any plant transformed using the gene.

また本発明は、変性Bt ICP遺伝子を用いて植物細胞を形質転換するために A robacterium tumefaciens Tiプラスミドを使用 することにも限定されない、リポソーム、エレクトロポレーションまたは植物ウ ィルスもしくは花粉をベースとしたベクター系といった他の公知の植物形質転換 技術を、かかる変性Bt■CP遺伝子を用いて単子葉類及び双子葉類を形質転換 するのに使用することができる。The present invention also provides a method for transforming plant cells using a modified Bt ICP gene. Using Arobacterium tumefaciens Ti plasmid Liposomes, electroporation or plant Other known plant transformations such as virus- or pollen-based vector systems technology to transform monocots and dicots using such modified BtCP genes. It can be used to.

更に本発明はbt2遺伝子に限定されることもなく、CryI、CryII、C r y III及びCryIV全てのBt Icp遺伝子を包含する。Furthermore, the present invention is not limited to the bt2 gene, but also includes CryI, CryII, C Includes all Bt Icp genes, ryIII and CryIV.

下$乞の欠帛に;工e141vr↓すl二5/Hトざ本成4どjう3 ニー 人 danq at al、、Gene 36. 289−300 (1’15)。To the missing piece of begging for $100; Tech e141vr↓Su125/H Tozamoto Sei 4 How many 3 people danq at al,, Gene 36. 289-300 (1'15).

−人5salin at al、、Oncogena 4. 549−558  (1989)。-Person 5 salin at al, Oncogena 4. 549-558 (1989).

−Barton at al、、 Plant Physiol、 85.11 03−1109 (19B?)。-Barton at al, Plant Physiol, 85.11 03-1109 (19B?).

−Connely and Manley、 Ca1l 57. 567−57 1 (1989)−Connely and Manley、Mo1ecula r and Ce1lular Biology。-Connely and Manley, Ca1l 57. 567-57 1 (1989) - Connely and Manley, Molecula r and Ce1lular Biology.

旦、 5254−5259 (1989)−Cornelis+!Ien、Nu cl、入cids Res、lヱ、 720コー7209 (1989)。Dan, 5254-5259 (1989) - Cornelis+! Ien, Nu cl, Incids Res, l, 720 Cor 7209 (1989).

−Cornelissen and Vandewiele、Nucl、Ac1 ds Res、17゜8ココ−84:I (’[91!91゜−Cox and  Goldbarg、 in: Plant Mo1ecular Biolo gy、入practical approach、edited by C,S haw、IRL Press。-Cornelissen and Vandewiele, Nucl, Ac1 ds Res, 17゜8 here-84:I ('[91!91゜-Cox and Goldberg, in: Plant Molecular Biolo gy, practical approach, edited by C,S haw, IRL Press.

pp・1−35 (1988)。pp. 1-35 (1988).

−Danthinna and Van Emmalo、 Me、Fac、La naouvw。-Danthinna and Van Emmalo, Me, Fac, La naouvw.

Rljksuniv、cent 55 (コa)、10’37−1045 (1 990)。Rljksuniv, cent 55 (Coa), 10'37-1045 (1 990).

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−Ga1li@ at al、、Plant C@ll A、コ01−31!  (19519)。-Ga1li@at al,, Plant C@ll A, Ko01-31!  (19519).

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ネ約 Bt結晶タンパク質の全部または殺虫性部分をコードするDNAフラグメントを 、A及びT配列を、同じアミノ酸をコードする対応のG及びC配列に変更するこ とにより変性する。New contract A DNA fragment encoding the entire or insecticidal portion of the Bt crystal protein , A and T sequences to corresponding G and C sequences encoding the same amino acids. Degenerates due to

国際調査報告 ρCT/EP 91100733ρCT/Eρ 9110073 3International Search Report ρCT/EP 91100733ρCT/Eρ 9110073 3

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.Bt ICP遺伝子を用いて形質転換した植物細胞中での前記遺伝子の発現 を向上するために、Bt ICP遺伝子を変性する方法であって、植物細胞中で の前記遺伝子のmRNAへの転写、mRNAの核内蓄積及び/またはmRNAの 核外移行、特に遺伝子転写を向上するように、前記遺伝子の複数の翻訳コドンに おいてA及びT配列を、同じアミノ酸をコードする対応のG及びC配列に変更す るステップを含む方法。1. Expression of the gene in plant cells transformed using the Bt ICP gene A method for modifying the Bt ICP gene in order to improve transcription of the gene into mRNA, nuclear accumulation of mRNA and/or multiple translated codons of the gene to improve nuclear export, particularly gene transcription. by changing the A and T sequences to the corresponding G and C sequences encoding the same amino acids. A method that includes the steps of: 2.前記複数の翻訳コドンが、転写の際に、前記遺伝子の別の隣接上流領域と比 較して植物細胞のRNAポリメラーゼIIの割合が相対的に低い該遺伝子の1つ 以上の領域にある、変性Bt ICP遺伝子を用いて形質転換した植物細胞中で の前記遺伝子の転写を向上するためにBt ICP遺伝子を変性するための請求 項1に記載の方法。2. The plurality of translated codons are compared to another adjacent upstream region of the gene during transcription. One of the genes that has a relatively low proportion of RNA polymerase II in plant cells compared to In plant cells transformed using the modified Bt ICP gene located in the above region. Claim for modifying the Bt ICP gene to improve transcription of said gene of The method described in Section 1. 3.前記Bt ICP遺伝子が、トリプシン切断部位に向かって、好ましくはそ のC末端及びN末端の両方で切断されたBt殺虫性結晶タンパク質をコードし、 好ましくは約60〜80kDaのタンパク質の一部分、特に該タンパク質の毒素 をコードする請求項1または2に記載の方法。3. The Bt ICP gene is directed towards the trypsin cleavage site, preferably towards the trypsin cleavage site. encodes a Bt insecticidal crystal protein truncated at both the C-terminus and the N-terminus of Preferably a portion of a protein of about 60-80 kDa, especially a toxin of said protein. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the method encodes: 4.前記遺伝子の翻訳開始部位にある3つ以上のコドンのA及びT配列がG及び C配列に変更されており、前記翻訳開始部位の下流にあって好ましくは転写伸長 に影響する前記遺伝子の第2の領域において、約3つ以上、好ましくは約10個 以上、特に約33個以上のコドンのA及びT配列がG及びC配列に変更されてい る請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。4. The A and T sequences of three or more codons in the translation start site of the gene are replaced by G and T sequences. C sequence, downstream of the translation initiation site and preferably for transcription elongation. about 3 or more, preferably about 10, in the second region of the gene that affects In particular, the A and T sequences of about 33 or more codons have been changed to G and C sequences. 4. A method according to any one of claims 1 to 3. 5.好ましくは細胞質内RNA濃度に影響する前記遺伝子の第3の領域において 、約3つ以上、好ましくは約10個以上、特に約33個以上のコドンのA及びT 配列がG及びC配列に変更されている請求項1から4のいずれか一項に記載の方 法。5. Preferably in a third region of said gene that affects cytoplasmic RNA concentration. , about 3 or more, preferably about 10 or more, especially about 33 or more codons A and T The person according to any one of claims 1 to 4, wherein the arrangement is changed to G and C arrangements. Law. 6.前記遺伝子の翻訳終結末端にある約3つ以上のコドンのA及びT配列がG及 びC配列に変更されている請求項4または5に記載の方法。6. The A and T sequences of about three or more codons at the translation termination end of the gene are replaced by G and T sequences. The method according to claim 4 or 5, wherein the method is changed to a C arrangement. 7.前記遺伝子が、bt2、bt14、bt15またはbt18遺伝子、好まし くはbt2遺伝子のようなCry1遺伝子、またはこれと実質的に相同の配列を 有する遺伝子である請求項4から6のいずれか一項に記載の方法。7. The gene is a bt2, bt14, bt15 or bt18 gene, preferably Cry1 gene such as bt2 gene, or a sequence substantially homologous thereto. The method according to any one of claims 4 to 6, which is a gene having the following. 8.前記遺伝子がbt2遺伝子であり、前記第2の領域が、おおよそヌクレオチ ド674から1000の間であり、約59個以上のコドンのA及びT配列が、第 2の領域中、特におおよそヌクレオチド733から1000の間、とりわけおお よそヌクレオチド765から794の間でG及びC配列に変更されている請求項 7に記載の方法。8. The gene is the bt2 gene, and the second region is approximately nucleotide sequence. between 674 and 1000, with A and T sequences of about 59 or more codons. 2, especially between approximately nucleotides 733 and 1000, especially approximately A claim in which the sequence is changed to G and C between nucleotides 765 and 794. The method described in 7. 9.前記遺伝子が更に、そのATG翻訳開始部位をAAAACCATGGCTで 置換することにより変性されている請求項1から8のいずれか一項に記載の方法 。9. The gene further has its ATG translation start site at AAAACCATGGCT. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the method is modified by substitution. . 10.請求項1から9のいずれか一項に記載の方法によって得られる変性Bt  ICP遺伝子。10. Modified Bt obtained by the method according to any one of claims 1 to 9 ICP gene. 11.植物の細胞を形質転換するためのキメラ遺伝子であって、同じ転写単位内 に、下記の操作可能なように連結されたDNAフラグメント: a)請求項10に記載の変性Bt ICP遺伝子;b)植物細胞において前記変 性Bt ICP遺伝子の発現を誘起し得るプロモーター;及び c)植物細胞において前記変性Bt ICP遺伝子を発現させるのに適した、転 写物3′末端形成シグナル及びポリアデニル化シグナル を含むキメラ遺伝子。11. Chimeric genes for transforming plant cells, which are contained within the same transcriptional unit. A DNA fragment operably linked to: a) the modified Bt ICP gene according to claim 10; b) the modified Bt ICP gene according to claim 10; a promoter capable of inducing expression of the sexual Bt ICP gene; and c) A transfectant suitable for expressing the modified Bt ICP gene in plant cells. Transcript 3' end formation signal and polyadenylation signal Chimeric genes containing. 12.請求項11に記載のキメラ遺伝子を用いて形質転換された請求項11に記 載の植物細胞。12. The plant according to claim 11, which is transformed using the chimeric gene according to claim 11. plant cells. 13.請求項12に記載の植物細胞からなる植物、植物組織または植物細胞培養 体。13. A plant, plant tissue or plant cell culture comprising the plant cell according to claim 12. body. 14.請求項13に記載の植物の種子。14. Seeds of the plant according to claim 13. 15.請求項11に記載のキメラ遺伝子を含む、植物の核ゲノムを安定に形質転 換するためのベクター、好ましくはTiプラスミド。15. Stable transformation of a nuclear genome of a plant containing the chimeric gene according to claim 11 vector, preferably a Ti plasmid. 16.請求項11に記載のキメラ遺伝子を用いて植物のゲノムを形質転換するス テップを含む、請求項10に記載の植物を害虫から保護する方法。16. A step for transforming a plant genome using the chimeric gene according to claim 11. 11. The method of protecting plants from pests according to claim 10, comprising: teps. 17.外来遺伝子を用いて形質転換した植物細胞中での該遺伝子の発現率及び/ または発現レベルが実質的に、該遺伝子によってコードされるmRNAの核内生 成率及び/またはレベルによって制限される外来遺伝子を変性する方法であって 、前記遺伝子の複数の翻訳コドン、特に、転写の際に該遺伝子の別の隣接上流領 域と比較して植物細胞のRNAポリメラーゼIIの割合が相対的に低い該遺伝子 の1つ以上の領域にある複数の翻訳コドンにおいて、A及びT配列を変更するス テップを含んでおり、前記A及びT配列を、植物細胞中での該遺伝子のmRNA への転写、mRNAの核内蓄積及び/またはmRNAの核外移行、特に該遺伝子 のmRNAへの転写、とりわけ該遺伝子上でのRNAポリメラーゼIIによる転 写伸長を向上するように、同じアミノ酸をコードする対応のG及びC配列に変更 する方法。17. Expression rate of the gene in plant cells transformed using the foreign gene and/or or the expression level is substantially attributable to nuclear incorporation of the mRNA encoded by the gene. A method of modifying a foreign gene that is limited by growth rate and/or level. , a plurality of translated codons of said gene, in particular another adjacent upstream region of said gene during transcription. This gene has a relatively low proportion of RNA polymerase II in plant cells compared to the A step that changes the A and T sequences at multiple translation codons in one or more regions of The A and T sequences are included in the mRNA of the gene in plant cells. transcription, nuclear accumulation of mRNA and/or nuclear export of mRNA, especially the gene transcription of the gene into mRNA, especially the transcription by RNA polymerase II on the gene. Changes to corresponding G and C sequences encoding the same amino acids to improve transcriptional elongation how to.
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