JPH06507070A - 植物キチナーゼ遺伝子およびその使用 - Google Patents

植物キチナーゼ遺伝子およびその使用

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JPH06507070A JP4508462A JP50846292A JPH06507070A JP H06507070 A JPH06507070 A JP H06507070A JP 4508462 A JP4508462 A JP 4508462A JP 50846292 A JP50846292 A JP 50846292A JP H06507070 A JPH06507070 A JP H06507070A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (13)テンサイキチナーゼ4酵素の下記エピトープ。
ペプチドl: AGKRFYTRA ペプチド2: GNPSKQYY ペプチド3: IECNGGNS ペプチド4: TARVGYYTQYCQの1つまたはそれ以上をコードする配 列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列の部分配列。
(14)植物に由来するものである、請求項1〜13のいずれか1項記載のDN A配列。
(15)ンエノボディアセアエ、ソラナセアエ、アピアセアエ、ブラシカセアエ 、ククルビタセアエまたはファバセア工科の一員から誘導される、請求項14記 載のDNA配列。
(16)トウモロコン、アルファルファ、カラス麦、小麦、ライ麦、米、大麦、 モロコシ、タバコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、ニンジン、インゲン マメ、ツユニール、トマト、ジャガイモ、大豆、脂肪種子菜種、キャベツ、コシ ヨウ、レタスおよびエントウから誘導される、請求項15記載のDNA配列。
(17)請求項1〜16のいずれか1項記載のDNA配列によりコードされるポ リペプチド。
1)機能し得るように結合したプロモーター、2)キチナーゼ4DNA配列を含 む請求項1〜16のいずれか1項記載のDNA配列またはその類縁体または部分 配列 3)DNA配列に機能し得るように結合した転写ターミネータ−を含む遺伝子構 築物。
(19)配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列を含む請求項1−16の いずれか1項記載のDNA配列またはその類縁体または部分配列の1つまたはそ れ以上のコピー、 テンサイキチナーゼ4とは異なる第2キチナーゼの活性を有するポリペプチドを コードするDNA配列の1つまたはそれ以上のコピー、および/または、β−1 ,3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA配列の1つま たはそれ以上のコピー を含み、DNA配列の各々が、DNA配列を機能的ポリペプチドに発現させ得る プロモーターおよび転写ターミネータ−に機能し得るように結合されている、遺 伝子構築物。
(20)第2キチナーゼをコードするDNA配列が、4.0に等しいかまたはそ れ未満のpiを有し、好ましくは3H−キチンを主としてキト6量体に開裂し得 る酸性キチナーゼをコードする、および/またはβ−1,3−グルカナーゼをコ ードするDNA配列が、少なくとも9.0のpIを有し、好ましくは3H−ラミ ナリンを主としてβ−1,3−グルカンの2量体に開裂し得る塩基性β−1,3 −グルカナーゼを特徴とする請求項19記載の遺伝子構築物。
(21)第2キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼが植物起源のものであ る、請求項19または20のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
(22)酸性キチナーゼをコードするDNA配列が、配列番号8に示されたアミ ノ酸配列を有する酸性テンサイキチナーゼSEをコードする配列番号7のDNA 配列であるか、またはpIが多くとも4.0であり、3H−キチンを主として6 量体に加水分解し得る酸性キチナーゼをコードする前記DNA配列の類縁体であ る、および/または塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードする配列番号9に 示されたDNA配列が、配列番号10に示されたアミノ酸配列を有する塩基性テ ンサイβ−1,3−グルカナーゼ4をコードするDNA配列、またはpIが少な くとも90であり、3H−ラミナリンを主としてβ−1,3−グルカンの2量体 に加水分解し得る塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードするその類縁体であ る、請求項21記載の遺伝子構築物。 − (23)プロモーターが構成的または調節可能なプロモーターである、請求項1 8−22のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
(24)構成的プロモーターが、植物プロモーター、細菌プロモーターまたは植 物ウィルスプロモーターから成る群から選択される、請求項23記載の遺伝子構 築物。
(25)プロモーターが、テンサイアセトヒドロキシ酸シンターゼプロモーター (AHA S )、テンサイキチナーゼ1プロモーター(この配列は配列番号1 1から明らかである)から成る群から選ばれる、請求項24記載の遺伝子構築物 。
(26)N=末端先導配列が、テンサイキチナーゼ1(この配列は配列番号11 から明らかである)、テンサイキチナーゼ4(この配列は配列番号1から明らか である)、テンサイβ−1,3−グルカナーゼ(この配列は配列番号9から明ら かである)、テンサイキチナーゼ76(この配列は配列番号5に示されている) およびテンサイ由来の酸性キチナーゼSE(この配列は配列番号7から明らかで ある)の暗号化領域から成る群から選択される、請求項18−25のいずれか1 項記載の遺伝子構築物。
(27)プロリン濃厚領域をコードするテンサイキチナーゼ1由来のDNA部分 配列を含む、請求項18−26のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
(28)プロモーターが、アグロバクテリウムのオバインシンターゼ遺伝子のN 。
Sプロモーターおよびocsプロモーターから成る群から選択される、請求項2 4記載の遺伝子構築物。
(29)プロモーターが、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)プロモー ター、例えばCaMV19SプロモーターまたはcaMV35SブO%−9−1 MAS/35SSMAS2重Trl、2およびT−2DNA遺伝子5プロモータ ーから成る群から選択される、請求項24記載の遺伝子構築物。
(30)調節可能なプロモーターが、成長因子、化学因子、生物学的因子および 物理的因子から成る群がら選択される少なくとも1つの因子により調節され得る 、請求項23記載の遺伝子構築物。
(31)プロモーターが組織特異的プロモーターである、請求項23記載の遺伝 子構築物。
(32)転写ターミネータ−が、植物転写ターミネータ−配列、細菌転写ターミ ネータ−配列、菌転写ターミネータ−および植物ウィルスターミネータ−配列か ら成る群から選択される、請求項18−31のいずれが1項記載の遺伝子構築物 。
(33)転写ターミネータ−が、アグロバクテリウムのオバインシンターゼ遺伝 子のNO8およびocs転写ターミネータ−配列、CaMV35S転写ターミネ ータ−配列、DNA遺伝子4へのPADG4転写ターミネータ−1T−DNA遺 伝子7へのPADG7転写ターミネータ−から成る群から選択される、請求項3 2記載の遺伝子構築物。
(34)構築物のDNA配列の少なくとも1つが、DNA配列(複数もあり得る )の転写および発現の増加をもたらすエンハンサ−配列へ機能し得るように結合 されている、請求項18−33のいずれが1項記載の遺伝子構築物。
(35)ポリペプチドをコードするDNA配列を含む遺伝子構築物であって、D N、へ配列が、配列番号1に示されたテンサイキチナーゼ4N−末端配列、配列 番号9に示されたテンサイβ−1,3−グルカナーゼN−末端配列、配列番号7 に示されたテンサイ酸性キチナーゼ5EN−末端配列、および配列番号11に示 されたテンサイキチナーゼIN−末端配列から成る群から選択されるN−末端先 導配列をコードするDNA部分配列に結合している、遺伝子構築物。
(36)植物、特にテンサイ植物の形質転換に使用される、請求項35記載の遺 伝子構築物。
(37)プロリン濃厚ドメインをコードするテンサイキチナーゼ1からのDNA 部分配列を含む、請求項18−36のいずれが1項記載の遺伝子構築物。
(38)宿主生物で複製し得、請求項1−16のいずれが1項記載のDNA配列 または請求項18−37のいずれが1項記載の遺伝子構築物をもつベクター。
(39)請求項38記載のベクターをもつ宿主生物。
(40)請求項1−16のいずれが1項記載のDNA配列または請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物を複製または発現し得る、請求項39記載 の宿主生物。
(41)ゲノム中に、請求項1−16のいずれが1項記載のDNA配列または請 求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物をもち、DNA配列または遺 伝子構築物を複製または発現し得る、宿主生物。
(42)微生物、例えば細菌または酵母である、請求項39−41のいずれが1 項記載の宿主生物。
(43)植物細胞または原形質である、請求項39−41のいずれが1項記載の 宿主生物。
(44)ゲノム中に請求項18−37のいずれが1項記載の遺伝子構築物を含む 、遺伝子形質転換植物。
(45))ウモロコノ、カラス麦、小麦、米、大麦、ライ麦およびモロコシから 成る単子葉植物の群から選択される、請求項44記戦の遺伝子形質転換植物。
(46)アルファルファ、タバコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、ニン ジン、ツユニール、トマト、ジャガイモ、大豆、脂肪種子菜種、キャベツ、コシ ヨウ、レタスおよびエントウから成る双子葉植物の群から選択される、請求項4 5記載の遺伝子形質転換植物。
(47)請求項18−37のいずれが1項記載の遺伝子構築物をもたない植物と 比べてキチン含有植物病原体に対する高い耐性を有する、請求項44−46のい ずれか1項記載の遺伝子形質転換植物。
(48)病原菌または線虫に対して高い耐性を有する、請求項47記載の遺伝子 形質転換植物。
(49)セルコスポラ、リゾクトニア、フサリウム、タラトスポリウム、フィト フトラ、フォーマ、スクレロトニア、アスコキータ、ピレノフォラ、ヘルミトス ポリウム、ウスティラボ、プツシニア、ラムラリア、ボトリチスまたはベルティ シリウム属の病原菌に対して高い耐性を有する、請求項47記載の遺伝子形質転 換植物。
(50)リゾクトニア・ソラニ、セルコスポラ・ベティコラ、セルコスポラ・ニ コチアナエ、クラドスポリウム・ヘルバリウム、フィトフトラ・メガスペルマ、 スクレロトニア・スクレロチオルム、ラムラリア・ベティコラ、ボトリチス・シ ネレアおよびフォーマ・リンガムから成る群から選択される病原菌に対して高い 耐性を有する、請求項49記載の遺伝子形質転換植物。
(51)請求項44−49のいずれか1項記載の遺伝子形質転換植物を生長させ ることにより得られる種子、実生または植物の一部分。
(52)請求項18−37のいずれが1項記載の遺伝子構築物をもち、遺伝子構 築物を植物のゲノムへ導入し得る少なくとも1つのベクターを含む形質転換系。
(53)バイナリ−または同時組み込み(co−integrate)<フタ− 系を含む、請求項52記載の形質転換系。
(54)植物およびT−DNA断片の少なくとも1つの境界部分の形質転換を行 わせ得るヴイルレンス機能を含み、前記境界部分が遺伝子構築物と同じプラスミ ドに位置するものである、請求項52または53記載の形質転換系。
(55)アグロバクテリウム・ツメファシェンスTiまたはアグロバクテリウム ・リゾゲネスR1プラスミドまたはその誘導体を含む、請求項52−54のいず れか1項記載の形質転換系。
(56)植物に感染し、請求項52−55のいずれか1項記載の形質転換系をも ち得る微生物。
(57)アグロバクテリウム類である、請求項56記載の微生物。
(58)天然植物の場合と比べてキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌に対 する高い耐性を有する遺伝子形質転換植物の製造方法であって、請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物を植物ゲノムへ移入することにより、前記 構築物を含む遺伝物質を得、続いて遺伝物質を遺伝子形質転換植物へ再生するこ とを含む方法。
(59)遺伝子構築物が、請求項56または57記載の微生物手段により植物へ 移入される、請求項58記載の方法。 :(60)遺伝子構築物が、注射、音波 処理またはエレクトロポレーションによる裸のDNAの直接導入により植物また はその一部へ移入される、請求項58記載の方法。
(61)請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列または請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物によりコードされるポリペプチドおよび適 当な賦形剤を含む抗菌組成物。
(62)菌類の治療的および/または予防的処置で常用されている化学物質、例 えば殺菌剤を含む、請求項61記載の抗菌組成物。
(63)請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列によりコードされる1 つまたはそれ以上のポリペプチドまたは請求項18−37のいずれか1項記載の 遺伝子構築物を発現させる条件下、適当な培地中に請求項39−42記載の微生 物培養し、所望により、微生物を破裂させることによってそれらの発現されたポ リペプチド(複数もあり得る)の内容物を培地中へ放出させ、培地から細胞層を 除去し、所望により、ポリペプチド(複数もあり得る)を含む培地を凍結乾燥ま たは噴霧乾燥に付すことにより、前記DNA配列または前記遺伝子構築物により コードされるポリペプチド(複数もあり得る)を含む抗菌組成物を得ることを含 む、抗菌組成物の製造方法。
(64)抗菌性蛋白が培地へ排出され、所望により培地から精製される、請求項 63記載の方法。
(65)植物におけるキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌の発芽および/ または成長の阻止方法であって、 1)請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物により植物またはその 一部を形質転換し、生成した形質転換植物または植物部分を遺伝子形質転換植物 に再生する、および/または 2)植物またはその一部、植物を増殖させる実生または種子、または植物が生育 されている培地を、請求項61記載の組成物により処理することを含む方法。
(66)請求項61記載の組成物または請求項62記載の方法により製造される 組成物を、水または植物に補充する栄養組成物に加えた、請求項65記載の方法 。
(67)物質に存在するキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌の発芽および /または成長を生物学的に制御する方法であって、微生物の培養物を処理される 物質においてそれ自体確立させ得る条件下、請求項39−42記載の微生物の培 養物で物質を処理することを含む方法。
(68)微生物が、シュードモナス類またはストレプトマイシス類または生物学 的害虫制御に常用される別の微生物である、請求項67記載の方法。
(69)物質が植物である、請求項66または67記載の方法。
(70)物質における菌類の発芽および/または成長の阻止方法であって、請求 項61もしくは62記載または請求項63もしくは64記載の方法により製造さ れた抗菌組成物で物質を処理することを含む方法。
(71)処理される物質が、食品、例えばパン、飲料、食品成分、例えば穀類、 または食品、飲料または食品成分用容器の一部である、請求項70記載の方法。
(72)ブダペスト条約の規則のもと1991年7月30日付けでドイチュ・サ ムルング・フォノ・ミクロオルガニスメン・ラント・ツエルクルツレン・ゲゼル シャフト・ミツト・ベシュレンクテル・ハフラング(DSM)にDSM6635 の受け入れ番号で寄託されたエシェリヒア・コリ株DH5αに組み込まれた植物 形質転換ベクターpBKL4に4゜ 明 細 書 植物キチナーゼ遺伝子およびその使用 発明の分野 本発明は、テンサイキチナーゼ(sugar beet chitinase) (以後、「テンサイキチナーゼ4」と称す)をコードするDNA配列またはテン サイキチナーゼ4の抗菌活性を有するポリペプチドをコードする前記DNA配列 の類縁体、並びにキチンを含む植物病原体、例えば植物病原菌に対して非形質転 換植物よりも高い耐性を有する遺伝子形質転換植物構築に有用な遺伝子構築物に 関するものである。遺伝子構築物は、好ましくはテンサイキチナーゼ4とは異な る第2キチナーゼをコードするDNA配列およびβ−1,3−グルカナーゼをコ ードするDNA配列と組み合わせた形で、本発明のDNA配列を含み、かつそれ を発現することができる。
別の態様において、本発明は、遺伝子形質転換植物、特に遺伝子形質転換テンサ イ植物に関するものであり、そこからテンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有する ポリペプチドが、好ましくはキチナーゼ活性を有するポリペプチドおよびβ−1 ゜3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドと組み合わせた形で、非形質転換 植物と比べて多量に発現されることにより、キチン含有植物病原体に対する高い 耐性が誘発される。
発明の背景 はとんどの植物は、病原体、例えば微生物による感染を被りやすく、感染すると 、生長は遅れ、収穫量は低下し、その結果農家に経済的損失がもたらされるとい う様々な望ましくない病的徴候が現れる。植物は、幾つかの防御機構、例えばフ ィトアレキシン類、リグニン様物質の沈着、細胞壁ヒドロキシプロリン高度含有 糖蛋白質の蓄積、病原関連蛋白質(PR−蛋白質)、並びに幾つかの溶菌酵素、 例えばキチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼの活性の増加により感染に反 応する。これらの応答の中には、感染によって直接誘導され得るものもあれば、 菌細胞壁から単離されたエリジターに対する植物の暴露および場合によっては外 因性化学物質、例えばエチレンに対する暴露により誘導され得るものもある。し かしながら、植物による防御機構の充分な機能行使は、通常、感染の開始に対し て遅れをとるため、植物は、その防御機構がその最大能力に達する前に激しい損 傷を被り得る。また、植物の防御機構は、それ自体感染性生物と有効に戦えるほ ど充分には強靭ではない場合があり得る。従って、通常の必要な方法は、予防的 処置としてまたは感染直後に感染植物または感染を被り易い植物を化学薬剤、例 えば殺菌剤で処置することである。
しかしながら、化学的処置の使用は、生態学的観点からも経済的観点からも望ま しくないため、遺伝子工学技術によって新規および/または改良遺伝子を導入す ることにより宿主植物自体の防御力を高め得ることが望ましい。このストラテジ ーのさらに別の有利な効果は菌攻撃の即時阻止達成であり、植物群における感染 性菌の伝染確立が遅延されるため、感染作用の全体的減少が誘導される。
多くの植物病原菌の細胞壁はキチンおよびグルカンを含有し、キチンは菌糸先端 の主成分を構成する。酵素キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼは、菌細 胞壁を酵素消化することにより、主としてN−アセチル−D−グルコサミンおよ びD−グルコースの可溶性2量体またはオリゴマーを生成し得ることが示された 。
キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼ活性は、例えばタバコ、大麦、じゃ がいも、米、とうもろこしくmaize(実)、corn(穂))、豆、トマト 、きゅうり、小麦胚芽、菜種およびエントウといった種類の植物において観察さ れたことがあり、キチナーゼ活性はほとんどの植物病原菌による感染に応じて増 加することが示されている。
植物キチナーゼは、農作物、例えばタバコ、大麦、とうもろこし、トマト、豆お よびエントウから精製および特性確認されており、cDNAおよびゲノムのクロ ーンはそこから観察されている。植物キチナーゼは、ボールおよびリンドルスト (1990)およびポーラ−(1988)により概説されている。
幾つかの出版物では、細菌および植物キチナーゼ並びに様々な微生物、例えば菌 類に対して高い耐性を有するトランスジェニック植物の構築におけるその用途が 検討されている。
EPO292435は、基本的には多産性とうもろこしくズイーア・マイス)植 物の再生に関するものであり、特にタバコキチナーゼ遺伝子が植物に導入される ことにより病原体に対する耐性が付与され得ることを述べている。とうもろこし 以外の他の供給源および他の植物のキチナーゼ遺伝子については述べられていな い。
EP0290123、WO38100976およびUS4940840は、トラ ンスジェニック植物の構築における細菌由来のキチナーゼの使用について開示し ている。植物由来のキチナーゼについては述べられていないか、または択一的に 一般用語で述べられているだけである。
WO90107001は、植物キチナーゼをコードするDNA配列に機能し得る ように結合した高レベルのプロモーターを含むDNA構築物について開示してお り、前記構築物を植物の形質転換に使用して、植物におけるキチナーゼの過剰発 現を達成させることにより、植物病原菌に対する耐性を付与する。実例が示され ている唯一の植物キチナーゼは、豆キチナーゼである。
EP0392225、EP0307841、EPO332104、EPO440 304およびEPO418695は、植物病原関連蛋白質(PRP)、例えばキ チナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼをコードするDNA配列を宿すトラン スジェニック植物の構築を開示している。テンサイ植物またはトランスジェニッ クのテンサイ植物由来の病原関連蛋白質については述べられていない。
また、EPO448511は、加水分解酵素、例えばキチナーゼおよびグルカナ ーゼをコードする組換えDNA配列を含むトランスジェニック植物について述べ ている。さらに、この参考文献は、植物病原体の制御に使用される加水分解酵素 、例えばグルカナーゼおよびキチナーゼを含む組成物について報告している。
テンサイ由来のキチナーゼまたはグルカナーゼについては述べられていない。
WO91106312は、内酵素、例えばグルカナーゼまたはキチナーゼを含む 収穫物保護用組成物について開示している。キチナーゼまたはグルカナーゼの特 定供給源については全く述べられていない。
ルソーーリムジンM、およびフリーティヒB、(1991)は、セルコスポラ・ ベチコラに感染したテンサイにおける塩基性および酸性PR−蛋白質の製造およ びタバコにおけるPR−蛋白質に対するこれらのPR−蛋白質の血清学的関連性 について報告している。報告されたPR−蛋白質は、タバコPR−蛋白質と血清 学的に関連していることが見出されているが、本発明のテンサイキチナーゼ4は 既知キチナーゼのいずれに対しても血清学的関連性を示さない(下記参照)。P R−蛋白質のいずれかのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列に関する情報は全 く与えられていない。
結論として、上述の出版物の中で、テンサイキチナーゼ酵素またはトランスジェ ニック植物の構築におけるその使用について開示しているものは無い。
1989年4月11−13日、イギリス国ノーウィッチ、ヨーロッパ国際シンポ ジウムの植物化学学会「植物の生化学および分子生物学:病原体の相互作用」に おいて、本発明者らは、セルコスポラ・ベチコラという植物病原性キチン含有菌 に感染したテンサイ植物の葉からの、キチナーゼ4を含む6種のキチナーゼイソ 酵素の単離および精製について開示した。キチナーゼイソ酵素は、それらの分子 量およびキチン加水分解性の反応速度論を特徴としていた。キチナーゼ製品は、 生長中の菌の細胞壁において新たに合成されたキチンを加水分解し得ることが示 された。それ以外の特性は報告されておらず、キチナーゼ酵素は個別には検討さ れなかった。
アメリカ合衆国ミシガンで1990年8月4−8日に催されたAPS/CPS( ジ・アメリカン・ファイドパソロジール・ソサエティー/ザ・キャナディアン・ ファイドパソロジー・ソサエティー)1990ジヨイント・ミーティング・プロ グラムおよび1990年9月9−14日にスイス国インターラーケンで催された に「植物−微生物相互作用の分子遺伝学に関する第5回国際シンポジウム」にお いて、本発明者らは、キチナーゼ4を含む様々なテンサイキチナーゼイソ酵素の アミノ酸組成を示す要約書およびポスターを提出した。それは、血清学的に相異 なる2群のキチナーゼ酵素がテンサイ植物に存在することを初めて述べたもので あった。この主張はそれ以上は述べられなかった。
1990年10月28日−11月3日にモロッコのアガディールで催された第8 回地中海性植物病原体連合会議で本発明者らが提出した要約書およびポスターで は、抗体が、小麦胚芽キチナーゼ、3種のテンサイキチナーゼおよび2種のβ− 1,3−グルカナーゼに対して産生されたこと、並びにN−末端および部分アミ ノ酸配列決定が全部で9種の精製キチナーゼイソ酵素のうちの5種について行な われたことが述べられている。テンサイキチナーゼイソ酵素2のN−末端配列の みが開示された。
1990年8月20日に発行されたセンター・フォー・プラント・バイオテクノ ロジー(デンマーク)からの「アニュアル・レポート1989」には、上記結果 が開示されており、さらにテンサイキチナーゼをコードする遺伝子の一つが、特 にヌクレオチド配列決定法により単離および特性検定されたことも開示されてい る。
しカルながら、それはこの刊行物では直接表現されていないが、この遺伝子はキ チナーゼ1をコードしても、テンサイキチナーゼ4についてはコードしない。顧 みると、また本出願の開示内容を考慮すると、このキチナーゼは、タバコおよび 豆に由来するキチナーゼ遺伝子の他の既知配列との相同性の度合が高いため(約 50%)、キチナーゼ4ではないことが立証されている。反対に、実施例11か ら明らかなところによると、キチナーゼ4および他の既知キチナーゼ間には非常 に低い度合の相同性が存在する。
上述の参考文献の中で、テンサイキチナーゼ4酵素のアミノ酸配列またはテンサ イキチナーゼ4をコードするDNA配列について記述または示唆しているものは 無(、それらはまた、この配列をめるのが興味深いことであると記述または示唆 してもいない。事実、小さな機能性ドメインを伴う酵素を示したテンサイキチナ ーゼ4の初回分析は、キチナーゼ酵素が低いキチン親和力、すなわち低い酵素活 性を有することを示した。すなわち、この酵素は特に興味の対象とはならないと 思われた。
さらに、それらの参考文献の中で、テンサイキチナーゼ4酵素を酸性キチナーゼ および塩基性β−1,3−グルカナーゼと組み合わせた場合に得られる相乗的抗 菌効果について記述または示唆しているものは無い。この相乗的抗菌効果は、こ の出願と関連して初めて報告されている。
本発明者らにより、単独または他の病原関連蛋白質と組み合わせた形でキチン含 有菌の阻止において有望な結果を示す新規植物キチナーゼが解明された。
発明の簡単な開示 一態様において、本発明は、配列番号1に示されたテンサイキチナーゼ4DNA 配列を含むDNA配列またはその類縁体に関するものであり、前記類縁体は、本 明細書に記載されたテンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有するポリペプチドをコ ードするDNA配列であって、 l)配列番号1に示されたDNA配列の特徴的部分であるか、または11)標題 「キチナーゼ4遺伝子群に属するDNAの同定」下における「原材料および方法 」の項で詳記された条件下、55℃で配列番号1に示されたDNA配列とハイブ リダイゼーションするか、または1ii)配列番号2に示されたテンサイキチナ ーゼ4のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするか、または iv)テンサイキチナーゼ4に対して産生じた抗体により認識されるポリペプチ ドをコードする。
後記配列リストに示されたキチナーゼ4DNA配列、配列番号1は、非常に特異 的なオリゴヌクレオチドのプローブとのハイブリダイゼーションに基づいて後記 「原材料および方法」の項の記載に従い製造されたテンサイcDNAライブラリ ーから単離されたcDNAクローンに基づいて決定された。オリゴヌクレオチド プローブは、後記「原材料および方法」および実施例1の記載に従い得られた実 質的に純粋なテンサイキチナーゼ4から製造されたトリプシンのペプチドに基づ いて製造された。キチナーゼ4DNA配列の単離に使用される方法は、後記実施 例4で概説されている。
本発明以前に、テンサイキチナーゼ4酵素のアミノ酸配列またはテンサイキチナ ーゼ4をコードするDNA配列が報告されたことは無く、これらの配列をめるの が興味深いものであり得るという指摘が為されたことも無かった。事実、小さな 機能性ドメインを伴う酵素を示したテンサイキチナーゼ4の初回分析は、キチナ ーゼ酵素が低いキチン親和力、すなわち低い酵素活性を有することを示唆した。
すなわち、この酵素が特に興味をひくものであるとは思われなかった。
テンサイキチナーゼ4のアミノ酸配列の解明は、酵素分析における重要な段階で あった。すなわち、アミノ酸配列からは、先導配列、ヘベインドメインおよび機 能性(触媒性)ドメインが含まれるという点で、テンサイキチナーゼ4が、ヘベ イン類の植物キチナーゼ類に属することは明らかであった。へベインはキチンに 結合するレクチンであり、酵素のへベインドメインは、例えば植物病原菌のキチ ンおよびキチン含有構造に結合すると予測される酵素の一部分である。
ガボリアウド等(1987)による方法を用いた疎水性クラスター分析により、 キチナーゼ4の一次構造は、テンサイキチナーゼ2類(より詳細に後述されてい る)に属する他の植物キチナーゼの構造よりもち密であることが見出された。酵 素を例えば病原菌の細胞壁におけるキチン構造に接近させ得るためには、キチナ ーゼ4のち密な構造が有利であることは予測される。
さらに、他の既知塩基性キチナーゼとは対照的に、キチナーゼ4は、酵素が細胞 内空間へ転座されるため、液胞へは転座されないことを意味するC−末端伸長部 を欠くことが見出された。細胞内空間における酵素の存在は、実験的に証明され ている。
テンサイキチナーゼ4は、驚異的に高い抗菌活性を有することが見出され、病原 菌の成長に対する特に優れた阻害作用を示した。さらに、病原菌制御においてテ ンサイキチナーゼ4、第2の異なるキチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼ の組み合わせを使用すると、テンサイキチナーゼ4単独使用の場合と比べてより いっそう改善された抗菌活性が獲得されることが見出された。この相乗的抗菌効 果は、この出願に関連して初めて報告されている。
従って、別の重要な態様において、本発明は、配列番号1に示されているキチナ ーゼ4DNA配列を含むDNA配列、または上述のその類縁体またはその部分配 列(下記で詳述されている)の1つまたはそれ以上のコピー、 テンサイキチナーゼ4とは異なる第2キチナーゼをコードするDNA配列の1つ またはそれ以上のコピー、および β−1,3−グルカナーゼをコードするDNA配列の1つまたはそれ以上のコピ ー を含み、DNA配列の各々が、DNA配列を機能的ポリペプチドへ発現させ得る プロモーターおよび転写ターミネータ−に機能し得るように結合されている、遺 伝子構築物に関するものである。
以下、遺伝子構築物の構成成分および相乗的効果についてさらに詳しく説明する 。
本発明の遺伝子構築物の主たる用途は、キチン含有植物病原体、例えば植物病原 菌に対し、上記構築物を含まない植物、例えば非形質転換または天然植物と比べ て強い耐性を有する遺伝子形質転換植物の製造に存する。遺伝子形質転換植物は 、本発明の遺伝子構築物をもつ植物形質転換ベクターの使用により有利に製造さ れる。
また、キチナーゼ4DNA配列またはその類縁体、および特にその特異的部分配 列(さらに下記で検討されている)は、上記のキチナーゼ4遺伝子群に属するD NA配列の単離にも使用され得る。また、キチナーゼ4DNA配列またはその類 縁体または本発明遺伝子構築物は、強力な抗菌活性を有するポリペプチド、例え ば組換えテンサイキチナーゼ酵素、またはポリペプチド混合物の製造方法で使用 され得る。上記ポリペプチドまたはポリペプチド混合物は、組換えDNA技術の 使用により製造され得、そして様々な製品、特に食物製品の抗菌処理に使用され 得る。
発明の詳細な説明 キチナーゼ4DNA配列、配列番号1は、塩基性テンサイキチナーゼ4酵素をコ ードし、そのアミノ酸配列はまた配列番号2から明らかである。本明細書におい て、「キチナーゼ4」および「テンサイキチナーゼ4」という語は互換的に使用 されている。
本発明のキチナーゼ4DNA配列およびその類縁体の独特な一特性は、それらが テンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有するポリペプチドをコードすることである 。テンサイキチナーゼ4の抗菌活性は、それがキチナーゼ4活性およびリソチー ム活性から成る2機能活性であることを特徴とする。本発明者らが知るところで は、この2機能活性が、へベイン類の他の塩基性植物キチナーゼに関して現在ま でに報告されたことは無い。
この明細書において、「テンサイキチナーゼ4の抗菌活性」という語は、この酵 素の独特な2機能活性、すなわちテンサイキチナーゼ4に見られるキチナーゼ活 性およびリソチーム活性の組み合わせを意味する。
「キチナーゼ活性」という語は、この酵素がキチンおよびキチン含有構造を分解 し得ることを意味し、キチナーゼ活性は、1)生物検定および2)化学検定によ り測定され得る。生物検定では、病原菌の生長中の菌糸に対するキチナーゼ4の 作用、すなわち菌糸壁を破壊することにより菌糸の生長を遅れさせるキチナーゼ 4の能力が直接観察される。化学検定では、キチナーゼ4による3H−キチンの 分解の結果主にキチンの2量体の生成される様子がモニターされる。
生物検定は、この明細書で「抗菌活性」という標題で「原材料および方法」に記 載された3つの相異なる方法のいずれかを用いて行なわれ得る。これらの方法の いずれかにおいて陽性の結果が得られた場合、すなわち、菌糸壁の破壊および菌 糸の生長の遅延が観察された場合、それは生物学的キチナーゼ4活性の証拠とし てみなされる。
化学検定は、「放射化学キチナーゼ検定」という標題で「原材料および方法」に 記載された要領に従い行なわれ得る。キチナーゼ4活性は、この検定では3H− キチンの加水分解およびその結果としてキチンの主たる2量体の形成により示さ れる。
「リソチーム活性」という語は、酵素の菌細胞壁溶解能力を意味する。リソチー ム活性は、「リソチーム検定」という標題で「原材料および方法」に記載された リソチーム検定を行うことにより測定される。
テンサイキチナーゼ4の抗菌活性は、植物病原菌の菌糸壁の成分、例えばキチン を破壌することにより菌の生長を阻止または遅らせるポリペプチドの能力を反映 する定性的および定量的尺度であるものと理解される。
キチナーゼ4DNA配列の類縁体は、上記で列挙した特性i) −iv)のうち の少なくとも1つを有するDNA配列である。本発明類縁体の定義に使用されて いる語については、下記で詳述する。
上記1)記載の類縁体に関連して使用されている「特徴的部分」という語は、キ チナーゼ4DNA配列のヌクレオチド配列から得られるか、またはキチナーゼ4 DNA配列の一部に対応するヌクレオチド配列を有し、テンサイキチナーゼ4の 抗菌活性を保持したポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を意味する。典 型的には、特徴的部分はキチナーゼ4DNA配列の部分配列を含んでおり、この 部分配列は、キチナーゼ4DNA配列のヌクレオチドの連続的伸長部であるか、 またはキチナーゼ4DNA配列の1つまたはそれ以上の別々のヌクレオチド配列 により構成される。キチナーゼ4DNA配列の特徴的部分によりコードされるポ リペプチドにその特徴的抗菌活性を保持させ得るためには、その部分は、通常キ チナーゼ4DNA配列よりもごく少数短い、例えば1−50、例えば1−25ヌ クレオチド短いものである。
キチナーゼ4DNA配列の特徴的部分の典型例は、キチナーゼ4の活性部位をコ ードするヌクレオチドを含む。
上記li)記載の類縁体は、「キチナーゼ4遺伝子群に属するDNAの同定」と いう標題で「原材料および方法」の項に明記された条件下、キチナーゼ4DNA 配列とハイブリダイズするDNA配列である。行なわれるハイブリダイゼーショ ンに関して定義された条件は、若干の既知植物キチナーゼおよびテンサイキチナ ーゼ4により行なわれたハイブリダイゼーション実験に基づいており、後記実施 例11で詳述されている。
本明細書において、上述の「原材料および方法」の項に明記されたハイブリダイ ゼーション条件下でキチナーゼ4DNA配列とハイブリダイズするDNA配列は 全て、キチナーゼ4遺伝子群に属するものと定められ、テンサイキチナーゼ4の 構造および抗菌活性を有するポリペプチドをコードすると予測される。さらに、 上記DNA配列から製造されたポリペプチドが、テンサイキチナーゼ4に対して 産生した抗体と反応する場合、それは、問題のDNA配列によりコードされるポ リペプチドがテンサイキチナーゼ4の血清学的種類に属するという強い指標とな る。本発明の一部を構成する上記DNA配列は、天然供給源、例えば植物から単 離された配列、合成的に製造された配列を含み得るか、または合成的に修飾され たDNA配列、例えば下記の配列であり得る。以後、キチナーゼ4遺伝子群に属 するDNA配列を、「キチナーゼ4関連DNA配列」とも称する。
上記1ii)記載の類縁体は、配列番号2に示されたアミノ酸配列、すなわち成 熟キチナーゼ4酵素のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするDNA配列 である。同じアミノ酸が様々なコドンによりコードされ得、コドンの使用は特に ヌクレオチド配列を発現する問題の生物の優先性と関係があることはよく知られ ている。すなわち、本発明のキチナーゼ4DNA配列の1つまたはそれ以上のヌ クレオチドまたはコドンは、発現時に問題のキチナーゼ4DNA配列によりコー ドされるポリペプチドと同一または実質的に同一であるポリペプチドを生ずる他 のヌクレオチドまたはコドンと交換され得る。
上記iv)記載の類縁体は、テンサイキチナーゼ4に対して産生ずる抗体により 認識されるポリペプチドをコードするDNA配列である。本明細書において、「 により認識される」という語は、「に結合する」と互換的に使用される。後記実 施例3に記載されている通り、テンサイキチナーゼ4酵素は、現在までのところ 文献で報告されていない塩基性キチナーゼ4の新しい血清学的種類に属するとい うことが見出された。菜種キチナーゼの最新血清学的分析は、キチナーゼおよび テンサイキチナーゼ4間の密接な血清学的類似性を示しており、分析された菜種 キチナーゼが塩基性キチナーゼ4の同じ新規種類に属することを示している。
本発明のキチナーゼ4DNA配列によりコードされるポリペプチドおよび別の起 源のDNA配列によりコードされるポリペプチド間の血清学的関係を測定するの に使用される抗体は、単一特異的ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体 であり得る。特に適当な抗体は、キチナーゼ4DNA配列によりコードされる1 つまたはそれ以上の特徴的エピトープに対して生産されるモノクローナルまたは ポリクローナル抗体である。それらのエピトープについては下記で詳解する。
ここで説明されている本発明のDNA配列は、天然および合成りNA配列を含み 得、一般に天然配列は、例えば後述されている、通常植物由来のcDNAまたは ゲノムDNAから直接誘導され得る。合成配列は、例えば固体または液体相DN A合成における原理、例えばDNA合成装置381A(アプライド・バイオシス テムズ)を用いて、DNA分子の合成的製造に関する常法により製造され得る。
勿論、DNA配列はまた、混合cDNAおよびゲノム、混合cDNAおよび合成 並びに混合ゲノムおよび合成起源によるものであり得る。
以後、キチナーゼ4DNA配列の組成および配列番号1に示されたDNA配列に よりコードされるキチナーゼ4酵素のドメインの各々および配列番号2に示され たアミノ酸配列についてさらに詳述し、他の植物性キチナーゼと比較する。
キチナーゼ4DNA配列番号1は、23アミノ酸残基をコードする先導配列(ヌ クレオチド2−70)、35アミノ酸残基のヘベインドメインをコードする一部 分(ヌクレオチド7l−174)および206アミノ酸残基の機能的ドメインを コードする一部分(ヌクレオチド175−793)を含む。成熟ポリペプチド鎖 のN−末端部分は遮断されており、慣用的アミノ酸配列決定法により配列の決定 は不可能であった。しかしながら、小麦麦芽凝集素(WGA−A)およびじゃが いもキチナーゼのDNA配列との比較並びに電気スプレー質量分析法による分析 (実施例4参照)に基づき、キチナーゼ4DNA配列の開始コドンは推測された 。キチナーゼ4DNA(配列番号1)由来の先導配列およびゲノムキチナーゼ4 DNA(配列番号3)由来の先導配列間の比較結果は、キチナーゼ4DNA(配 列番号1)からの先導配列において最初の2ヌクレオチドが失われていることを 示している。
すなわち、ゲノムキチナーゼ4の先導配列は24アミノ酸残基により構成されて おり(配列番号4)、キチナーゼ4からの先導配列は24アミノ酸残基により構 成されているが、はぼ完全長のキチナーゼ形態cDNAは最初のアミノ酸Met を失っている(配列番号2)。
植物キチナーゼは、3つの異なるグループ、すなわちヘベイン類、非ヘベイン類 およびキュウリ類に分割され得る。
テンサイキチナーゼ4は、ヘベイン類に属する塩基性キチナーゼである。しかし ながら、それは、この種類の他の塩基性キチナーゼとは明らかに異なる。まめ、 タバコ、トマト、じゃがいも、エントウ、大麦(TおよびK)およびテンサイ( キ参照)、キチナーゼ4は小さく、分子量は約26kDaである(成熟酵素に関 して測定)。さらに、キチナーゼ4に対して産生じた抗体は上述の他の塩基性キ チナーゼを認識しないので(実施例10参照)、キチナーゼ4はまた、へベイン 類からの全ての他の塩基性植物キチナーゼとは異なる血清学的分類に属すること が明らかである。
アミノ酸配列に基づいて決定された成熟キチナーゼ4の一次構造は、2つの相異 なるドメイン・ヘベインドメインおよび機能的ドメインを含む。ポリペプチド鎖 のN−末端部では、へベイン構造と比べて35アミノ酸残基のうちの12が保存 されている。機能的ドメインは、206アミノ酸残基を含む。ニコチアナ・タバ クム(品種ハバンナ)(シンク等、1989)由来の塩基性キチナーゼでは、へ ベインドメインは43アミノ酸残基により構成され、機能的ドメインは263ア ミノ酸残基を含む。キチナーゼ4のヘベインドメイン(すなわち、キチン結合性 ドメイン)は、タバコキチナーゼのそれよりも短いが、キチナーゼ4は、へベイ ン類に属する他の塩基性キチナーゼのそれと似た大きさの結合親和力を有する。
比較するため、非ヘベイン類からのキチナーゼを調べると、結合性は非常に乏し いかまたは全く観察されない。この種類のキチナーゼはへベインドメインを含ま ず、機能的ドメインのみを含む。へベイン類および非ヘベイン類間の機能的ドメ インの相同性は非常に高い。さらに、ヘベイン類からのキチナーゼに対して産生 じたポリクローナル抗体は、非ヘベイン類からのキチナーゼを認識する。
一般に、非へベイン類、タバコからの酸性キチナーゼおよび大麦からの塩基性キ チナーゼの比活性(クラ7に、M、、rチーシスJ、1990)は、ヘベイン類 キチナーゼの場合よりも約6倍低い。
キチナーゼ4における機能的ドメインは、塩基性タバコキチナーゼの機能的ドメ インの263アミノ酸残基と比べて206アミノ酸残基しか含まないため、比活 性の低下が予測された。しかしながら、キチナーゼ4は、非常によく機能し、本 発明者らが下記「原材料および方法」記載の放射化学酵素検定により分析すると 、大麦からのキチナーゼT、におよびCより優れている(結果は示さず)ことが 示されIこ。
上記説明から、配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列の最も重要な部分 は、ヘベインドメインをコードする部分および特に酵素の機能的ドメインをコー ドする部分であることが明らかである。はとんどの場合における先導配列の存在 は、DNA配列から発現されるポリペプチドを、それが製造される細胞から輸送 するための必要条件であるが、使用される特定先導配列の性質および起源は変化 し得、キチナーゼ4酵素が天然に随伴する先導配列である必要は無い。さらに、 コードされたポリペプチドの標的を細胞外空間に定める場合、キチナーゼ4酵素 が天然に随伴する先導配列は、植物、特にテンサイ植物での形質転換における異 種遺伝子構築物に使用され得る。
これによると、本発明による特に興味深いDNA配列は、配列番号1に示された キチナーゼ4DNA配列のヌクレオチド71−793を含み、テンサイキチナー ゼ4酵素のヘベインドメインおよび機能的ドメインをコードするDNA配列、ま たは前記DNA配列の類縁体である。
「類縁体」という語は、 Ai) 前記DNA配列の特徴的部分である、A11) 前記DNA配列から製 造されたDNAプローブとハイブリダイズする、A11i)前記DNA配列によ りコードされるポリペプチドと同じアミノ酸配列を有するポリペプチドをコード する、またはA iv) 前記DNA配列によりコードされるポリペプチドに対 して産生じた抗体により認識されるポリペプチドをコードするDNA配列を包含 する。
本発明のさらに別の興味深いDNA配列は、配列番号1に示されたキチナーゼ4 DNA配列のヌクレオチド175−793を含み、テンサイキチナーゼ4酵素の 機能的ドメインをコードするDNA配列、または前記DNA配列の類縁体である 。
「類縁体」という語は、 Bi) 前記DNA配列の特徴的部分である、B ii) 前記DNA配列から 製造されたDNAプローブとハイブリダイズする、B 1ii)前記DNA配列 によりコードされるポリペプチドと同じアミノ酸配列を有するポリペプチドをコ ードする、またはB iv) 前記DNA配列によりコードされるポリペプチド に対して産生した抗体により認識されるポリペプチドをコードするDNA配列を 包含する。
上記特性Ai)−Aiv)および13i)−Biv)により定義される類縁体は 、上記特性1)−iv)により定義されるキチナーゼ4DNA配列の類縁体と同 様の方法で定義される。
さらに別の態様において、本発明は、テンサイキチナーゼ4遺伝子を含むDNA 配列に関するものである。本明細書において、「遺伝子」という語は、ポリペプ チド鎮の製造に必要とされ、暗号化領域に前後する領域(5゛−上流および3゛ −下流配列)並びに個々の暗号化セグメント(いわゆるエクソン)間または5゛ −上流もしくは3゛−下流領域に位置する介在配列、いわゆるイントロンを含む DNA配列を示すのに使用される。5゛−上流領域は、遺伝子の発現を制御する 調節配列、一般的にはプロモーターを含む。3゛−下流領域は、遺伝子の転写終 結に必要とされる配列および所望により転写物のポリアデニル化に関与する配列 および3°非翻訳領域を含む。
キチナーゼ4遺伝子を含む本発明のDNA配列の一例は、ゲノムキチナーゼ4ク ローン(chit4)に含まれるゲノムテンサイDNA配列であり、その単離は 実施例4に記載されている。遺伝子の部分ヌクレオチド配列は既に解明されてお り、配列番号3に示されている。部分DNA配列と、配列番号5に示され、さら に後記で検討されているキチナーゼ76遺伝子のDNA配列および配列番号1に 示されたキチナーゼ4cDNAのヌクレオチド配列の比較に基づくと(比較は図 24に示されている)、キチナーゼ4遺伝子配列のヌクレオチド356−358 は、キチナーゼ4遺伝子の開始コドンを構成すると考えられる。
キチナーゼ76配列(1イントロンを含む)および配列番号11に示されたキチ ナーゼ1のDNA配列(2イントロンを含む)による比較に基づ(と、キチナー ゼ4遺伝子は、ATG開始コドンの下流ヌクレオチド398から始まる唯一のイ ントロンを含むと考えられる。イントロンの位置は、配列番号1に示されたキチ ナーゼ4cDNA配列におけるヌクレオチド395および396間の位置に対応 すると考えられている。
キチナーゼ4遺伝子の可能な5゛調節配列は、後記実施例17および18に示さ れている。
上述した通り、テンサイキチナーゼ4のアミノ酸配列を知ると、酵素の分析およ び酵素の重要な部分の解明が可能となり、これは例えば他の既知キチナーゼのア ミノ酸配列との比較に基づいて行なわれる。酵素の特に興味深い部分は、例えば 酵素の活性部位を含む部分、酵素のエピトープを含む部分および酵素の基質特異 性および/または結合特性に関与する部分である。
テンサイキチナーゼ4酵素の活性部位の予想位置は、例えば後記実施例16に説 明されている他のオリゴ糖の加水分解を触媒する他の既知酵素の活性部位との比 較により示された。すなわち、テンサイキチナーゼ4の活性部位は、配列番号2 におけるアミノ酸残基183 (Asp)および189(Glu)により構成さ れると考えられる。
慣用的X線結晶学分析の使用により解明され得るキチナーゼ4酵素の3D−構造 および酵素のアミノ酸配列に基づくと、酵素の特異的特性に関与する酵素部分の 予測ができる。すなわち、上記で明らかにされる活性部位に加えて、酵素の基質 特異性および基質結合性に関与する酵素の特異的アミノ酸もまた予見または解明 され得る。また、酵素のエピトープを形成するアミノ酸残基も解明され得る。
前記の特異的アミノ酸に関する知識に基づ(と、酵素を特異的に修飾することに より、例えば高い触媒活性、改善された、すなわち拡大された基質特異性、改善 された基質、例えばキチン結合性または修飾されたエピトープに関して、酵素の 作用の修飾モードを得ることが可能となる。それらの修飾は、例えば後記実施例 16に記載されている通り、蛋白工学技術、例えば位置指定突然変異導入法のよ く知られた原理の使用により達成され得る。
−例として、169.204および206位におけるTrp残基の1個またはそ れ以上をTyr残基により置き換えると、触媒部位に対する基質(キチン)の結 合性および恐らくは基質特異性が変化すると予測される。同様に、活性部位を構 成するアミノ酸残基または折り畳まれた酵素の構造を形成するアミノ酸残基の変 更は、例えば触媒活性、基質特異性および/または基質結合性に影響すると予測 され、生成した修飾酵素の改善された特性を導き出すことが見出され得る。勿論 、行なわれる修飾の性質は、目的とする成果、すなわち生成した修飾酵素の特異 的目的機能により異なる。
本発明のDNA配列によりコードされるキチナーゼ4酵素と対応して、修飾キチ ナーゼ4酵素をコードするDNA配列は、単独または他の蛋白、例えば病原関連 蛋白質、例えばタウマチン、オスモシンおよび/またはゼアマチン(フィーゲル ス、1991)またはチオニン(ボールマン等、1991)、セルクロピン(J 。
ジャイネス、1989)または他の酵素、例えばキチナーゼおよびβ−1,3− グルカナーゼをコードするDNA配列と組み合わせた形で、特に高く有利な抗菌 活性を有する遺伝子形質転換植物、好ましくはテンサイ植物の構築に使用され得 る。
また、修飾キチナーゼ4酵素は、下記抗菌組成物の特に興味深い成分であること が判明し得る。
一遺伝子群内では、遺伝子の暗号化領域間の相同性の度合は高いことが予測され 、非暗号化領域間では相同性は低いことが予測される。異なる遺伝子群間では、 相同性はかなり変動し得る。ここで使用されている「相同性」という語は、マイ アーズおよびミラー、バージョン1.05(1990年9月)によるコンピュー タープログラムの使用により、比較マトリックス:遺伝子コード、オーブン・ギ ャップ・コスト6およびユニット・ギャップ・コスト1を用いて決定される所定 のポリペプチドのアミノ酸配列および分析されている別のポリペプチドのアミノ 酸配列間の相補性の度合の存在を意味する。マイアーズおよびミラー(1988 )も参照。すなわち、相異なる遺伝子間、特に暗号化領域間の相同性の度合を用 いることにより、相異なる遺伝子間の近親性の度合が評価され得る。アミノ酸配 列は、DNA配列から推理され得るか、または慣用的アミノ酸配列決定法により 得られる。相同性の度合は、好ましくは成熟蛋白質に基づいて、すなわち先導配 列を考慮に入れずに決定される。
これによると、本発明は、DNA配列:配列番号1によりコードされるテンサイ キチナーゼ4酵素と少なくとも60%の相同性を示し、配列番号11に示された DNA配列によりコードされるテンサイキチナーゼ1との相同性が多くとも40 %であるキチナーゼイソ酵素をコードするDNA配列に関するものである。少な くとも60%という相同性の最小度合は、テンサイキチナーゼ4血清学的種類に 属することが示された菜種キチナーゼの(成熟蛋白質に基づく)分析に基づいて 決定された(実施例11参照)。キチナーゼ1(キチナーゼ4の種類には属しな い)との40%という相同性の度合は、キチナーゼ4の種類に属するポリペプチ ドに関して許容し得ることが予憇される最小度合を表す。
勿論、キチナーゼ4酵素との相同性の度合が高く、そのためキチナーゼ1酵素と の相同性の度合が低いということは、これとのさらに高い類似性を示しているた め、上記DNA配列は、好ましくはDNA配列:配列番号1によりコードされる テンサイキチナーゼ4酵素との相同性が少な(とも65%、例えば少なくとも7 0%、例えば少なくとも75%または好ましくは80%であり、および/または DNA配列:配列番号11によりコードされるテンサイキチナーゼ1酵素との相 同性が多くとも38%、例えば多くとも35%であるキチナーゼイソ酵素をコー ドする。
テンサイキチナーゼ4酵素との相同性が約75%であり、テンサイキチナーゼ1 酵素との相同性が多くとも40%であるポリペプチドをコードするDNA配列の 一例は、実施例5の記載に従い得られたゲノムクローンのキチナーゼ76に含ま れるゲノムDNA配列(キチナーゼ76、その配列は配列番号5に示されている )である。
実施例10から、テンサイの葉から単離されたテンサイキチナーゼ4は、このテ ンサイキチナーゼに対して産生じた抗体によって認識されるが、テンサイキチナ ーゼ2に対して産生じた抗体によっては認識されないことが明らかである。これ は、テンサイキチナーゼ4がテンサイキチナーゼ2とは異なる種類のキチナーゼ に属すること、すなわちテンサイキチナーゼには相異なる2つの種類が存在する という事実を非常に強く示唆している。キチナーゼ4群に属する他のポリペプチ ドも似た反応パターンを示すことが予測されるため、本発明は、さらにテンサイ キチナーゼ4に対して産生じた抗体によって認識されるが、テンサイキチナーゼ 2に対して産生した抗体によっては認識されないポリペプチドをコードするDN A配列を含む。
さらに別の態様において、本発明は、キチナーゼ4DNA配列または遺伝子を含 む上記DNA配列またはその類縁体を含む修飾DNA配列であって、少なくとも 1個のヌクレオチドが欠失、置換または修飾されているか、または少なくとも1 個の追加的ヌクレオチドが挿入されることにより、テンサイキチナーゼ4の抗菌 活性が保持されているかまたはテンサイキチナーゼ4と比べて高い抗菌活性を有 するポリペプチドをコードする修飾DNA配列に関するものである。修飾DNA 配列によりコードされるポリペプチドは、通常、テンサイキチナーゼ4のアミノ 酸配列とは異なるアミノ酸配列を有する。本発明の修飾DNA配列は、キチナー ゼ4と比べて高い抗菌活性を有する新規ポリペプチドの製造において重要である ことが判る。
「置換」が行なわれる場合、完全ヌクレオチド配列における1個またはそれ以上 のヌクレオチドが、1個またはそれ以上の異なるヌクレオチドと置き換えられ、 「付加」が行なわれるとき、1個またはそれ以上のヌクレオチドが完全ヌクレオ チド配列のいずれかの端に加えられ、「挿入」が行なわれるとき、完全ヌクレオ チド配列内の1個またはそれ以上のヌクレオチドが挿入され、そして「欠失」が 行なわれるとき、1個またはそれ以上のヌクレオチドが、配列のいずれかの端ま たは配列内の適当な地点で完全ヌクレオチド配列から欠失される。
修飾DNA配列は、よく知られた方法、例えば位置指定突然変異導入法の使用に より得られる。
さらに別の態様において、本発明は、テンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有する 必要は無いが、前記活性を有し得るポリペプチドをコードする配列番号1のキチ ナーゼ4DNA配列の部分配列に関するものである。キチナーゼ4DNA配列ま たはゲノムDNA配列の特に興味深い部分配列は、テンサイキチナーゼ4酵素の 活性部位を画定するヌクレオチドを含む部分配列である。前記部分配列の一例は 、テンサイキチナーゼ4酵素の活性部位を含むDNA配列、例えば配列番号2の アミノ酸番号179−200から成るペプチド4−22(慣用的1文字アミノ酸 コードの使用により示される)と呼ばれる下記ペプチドをコードするDNA配列 である。
S−1−G−F−D−G−L−N−A−P−E−T−V−A−N−N−A−V− T−A−F−Rこの配列は、後記実施例16記載の精製テンサイキチナーゼ4か ら得られるトリプシンペプチド4−22のアミノ酸配列である。このポリペプチ ドをコードするDNA配列は、生成したポリペプチドの抗菌活性を改善する目的 で活性部位の修飾を行う場合に著しい重要性を有し得る。さらに、DNA配列は 、テンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有するハイブリッド酵素を得る目的で、テ ンサイキチナーゼ4とは異なる酵素をコードする別のDNA配列の一部に融合さ れるか、またはその活性部位をコードする前記酵素の一部により置換され得る。
勿論、ハイブリッド酵素のポリペプチド鎖は、活性部位の回りに有用な立体配座 を与えるために正確な方法で折り畳まれ得るべきである。
キチナーゼ4酵素の一部をコードするさらに別の興味深いDNA配列は、配列番 号6のアミノ酸番号183−204により構成される下記アミノ酸配列を有する ポリペプチドをコードするDNA配列である。
5−I−G−F−D−G−L−N−A・F’−E−T−V−A−N−D−A−V −I−A−F−にこのポリペプチドは、配列番号5に示されているゲノムキチナ ーゼ76クローンのDNA配列から推理され、太字のDがペプチド4−22にお けるNであるという最も重要な事実を除くと、上記で与えられたペプチド4−2 2のDNA配列にほぼ対応する。キチナーゼ76由来のポリペプチドは、ペプチ ド4−22と同じまたはほぼ同じ興味深い特性および用途を有し得ると考えられ る。
2つのさらに別の興味深いDNA配列は、配列番号2のアミノ酸番号163−1 69により構成される下記ペプチドをコードする配列である。
G−P−L−Q−1−T−W これは、キチナーゼ4のトリプシンペプチド4.19.3であり、DNA配列は 、配列番号2のアミノ酸番号201−224から成るトリプシンペプチド4−2 6をコードする。
T−A−F−W−F−W−M−N−N−V−H−5−V−I−V−N−G−Q− G−F−G−A−3−1この配列は、後記実施例16に記載されている。これら のペプチドは、各々1個および2個のTrp残基を含む。Trp残基は、例えば 後記実施例16でさらに詳しく検討されている通り、キチナーゼ4酵素の活性部 位および/または基質特異性に関与すると予測される。少なくとも1個のヌクレ オチドが欠失、置換または修飾されているか、または少なくとも1個の追加的ヌ クレオチドが挿入され、キチナーゼ4DNA部分配列によりコードされる3つの 上記ペプチドの場合と同様に依然として触媒および/または結合活性を有するこ れらの上述の部分配列の類縁体は、非常に興味深いものであり得る。
本発明による興味深い部分配列の別の例は、テンサイキチナーゼ4酵素のへベイ ンドメインを含むポリペプチドをコードする配列番号1のキチナーゼ4 DNA 配列の部分配列、または少な(とも1個のヌクレオチドが欠失、置換または修飾 されたか、または少なくとも1個の追加的ヌクレオチドが挿入された前記部分配 列の類縁体であり、前記部分配列が、「キチン・カラムの製造」という標題で「 原材料および方法」に記載された要領により製造された再生キチンに関するアフ ィニティー°カラムクロマトグラフィーによって測定された通りキチンに結合し 得るポリペプチドをコードしている類縁体である。
キチナーゼ4酵素のへベインドメインがち密であり、非常に有効である、すなわ ちキチンへの緊密な結合を確立し得ると考えられるという事実があるため、この ドメインは、キチナーゼ類により強力なキチン結合能力を付与する目的でへベイ ンドメインが弱いか全く存在しないキチナーゼ類、例えば他の植物キチナーゼを 修飾する場合に非常に有用であることが証明され得る。テンサイキチナーゼ44 のヘベインドメインをコードするDNA配列の挿入により有利に修飾され得るキ チナーゼの例は、非ヘベイン類またはキュウリ類のキチナーゼ(例、本明細書に 開示されているテンサイキチナーゼSE)である。
本発明のさらに別の興味深い部分配列は、キチナーゼ4の先導配列をコードする 配列番号1のキチナーゼ4DNA配列の部分配列、または少なくとも1個のヌク レオチドが欠失、置換または修飾されたか、または少な(とも1個の追加的ヌク レオチドが挿入されており、融合した先導およびパラセンジャー・ポリペプチド が生成される細胞内から融合しているパラセンジャー・ポリペプチドを指図する ことにより、細胞外空間で堆積させ得るその類縁体である。
上記で説明されたところによると、テンサイキチナーゼ4酵素のエピトープを用 いることにより、キチナーゼ4血清学的分類に属するキチナーゼ4イソ酵素の同 定およびエピトープの地図作製に有用な単一特異性ポリクローナルおよびモノク ローナル抗体が生成され得る。適当なエピトープは、テンサイキチナーゼ4以外 のキチナーゼのペプチド部分とは実質的に異なると思われるため、これらのペプ チドは、配列番号2のキチナーゼ4アミノ酸配列の親水性ペプチド間から見出さ れることが予測される。抗体(モノクローナル、単一特異性または長持異性)は 、常法を用いて、例えばテンサイキチナーゼ4酵素の合成的に製造されたペプチ ド部分に基づき後記「原材料および方法」の項記載の要領により製造され得る。
キチナーゼ4DNAおよびアミノ酸配列の慣用的コンピューター分析に基づき、 配列番号2に示された配列の可能な下記エピトープが同定された。
ペプチド1:AGKRFYTRA(アミノ酸番号87−95により構成される) ペプチド2:CNPSKQYY(アミノ酸番号153−160により構成される )ペプチド3:IECNGGNS(アミノ酸番号230−237により構成され る)ペプチド4:TARVGYYTQYCQ(アミノ酸番号241−252によ り構成される) これらのエピトープは、テンサイキチナーゼ4に対する単一特異性抗体の製造に 特に適していると考えられる。ペプチド1およびペプチド4は、キチナーゼ4に 対する単一特異性抗体の製造での使用に最も適当なペプチド配列であると考えら れる。
例えば上記で説明した要領で、1個またはそれ以上のヌクレオチドが修飾されて おり、部分配列の機能および/または特徴が実質的に保持されている本発明の部 分配列を含むDNA配列も、本発明の範囲内に含まれるものと理解すべきである 。
上述されたところによると、細菌性および植物性のキチナーゼが存在する。遺伝 子形質転換植物の構築である、本発明のDNA配列の重要な用途が説明されてい る本明細書において、最も興味深いタイプのキチナーゼは、植物キチナーゼであ ると考えられ、従って、本発明のDNA配列またはその類縁体または部分配列は 植物起源のものであるのが好ましい。特に興味深い植物キチナーゼDNA配列は 、チエノポディアセエ、ソラナセエ、アピアセエ、ブラシカセエ、ククルビタセ エまたはファバセ工科に属する一植物から誘導される。
それらの植物の例は、トウモロコン、アルファルファ、カラス麦、小麦、ライ麦 、米、大麦、モロコン、タバコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、ニン/ ン、キャノーラ、トマト、ジャガイモ、大豆、脂肪種子ナタネ、キャベツ、コン ヨウ、レタス、インゲンマメおよびエントウである。
本発明による配列、部分配列および類縁体に関してここで使用されている「0夕 1月、「部分配列」および「類縁体」という語は、勿論、それらの本来の環境で はこれらの現象を含まないが、例えば単離、精製、インビトロまたは組換え形態 では前記現象を含むものとして理解されるべきである。
上記の本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列および 特に前記DNA配列のいずれかの鎮と実質的に相補的である1本鎖DNAまたは RNA配列を用いることにより、他の植物から対応する配列が分離され得、その 場合、所望ならば、ここに記載された要領で修飾され得る。
上記説明から、本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配 列は、例えば融合蛋白質形態で、本発明のDNA配列の少なくとも一部を他のヌ クレオチド配列(複数もあり得る)と連係的に発現させるのを確実にする条件下 で、第2ポリペプチドまたはその一部をコードする1個またはそれ以上の第2ヌ クレオチド配列に融合され得ることが明らかである。例えば、テンサイキチナー ゼ4酵素の抗菌活性を有するポリペプチドをコードする本発明DNA配列は、ポ リペプチドを発現する生物体の特定オルガネラへの、そこから発現された融合蛋 白の輸送を誘発するシグナルペプチドをコードするC−末端配列へ有利に融合さ れ得る。輸送に関与するシグナルペプチドについては、後記でより詳細に検討す る。同様に、キチナーゼ4DNA配列の興味深い部分配列、例えば上記の配列、 例えばヘベインドメインをコードする部分配列および/またはエピトープは、他 の蛋白、例えば酵素、例えばキチナーゼをコードするDNA配列に融合されるこ とにより、キチナーゼ4DNA配列の部分配列によりコードされるポリペプチド の望ましい特性が蛋白に付与され得る。
また、好ましくは非天然または組換え形態である、上記のキチナーゼ4 DNA 配列またはその類縁体または部分配列によりコードされるポリペプチドも本発明 の範囲内に含まれる。天然キチナーゼ4酵素と比較したところ、本発明のポリペ プチドは、それがよく知られた常用的組換え製造技術の使用により、例えばサム プルツク等(1990)における記載に従い、容易に大量生産され得ること、お よびそれが天然テンサイキチナーゼ4に通常伴う不純物を含まない形態で得られ るという利点を有する。本発明のポリペプチドは、例えば下記のような抗菌組成 物における一成分として使用され得る。
上記および後記実施例で説明されている通り、テンサイキチナーゼ4酵素は、恐 らくはそのキチナーゼ/リソチームの両活性およびそのち密な構造に起因すると 思われる、他の既知キチナーゼ類、例えば他の既知テンサイキチナーゼ類と比べ て驚異的に高い抗菌活性を含む若干の有利な特性を有することが示された。また 、テンサイキチナーゼ4酵素の強いへベインドメインも、その有利な特性に加わ る。すなわち、テンサイキチナーゼ4をコードするDNA配列または上記の抗菌 活性を有するポリペプチドをコードするその類縁体は、植物病原菌に対し、非形 質転換植物の場合と比べて高い耐性を有する遺伝子修飾植物の構築において非常 に興味深いものであることが予測される。
従って、別の重要な態様において、本発明は、1)機能し得るように結合された プロモーター2)上記のキチナーゼ4DNA配列を含むDNA配列またはその類 縁体または部分配列および 3)DNA配列へ機能し得るように結合された転写ターミネータ−を含む遺伝子 構築物に関するものである。
上記遺伝子構築物を遺伝子修飾植物の構築で使用することにより、実施例2で与 えられた方法により測定される高い抗菌活性、すなわち植物病原菌に対する強い 耐性を示す植物が製造され得る。さらに、遺伝子構築物は、植物のキチン分解能 力の増強に使用され得る。上記遺伝子構築物の一例は、後記実施例18に示され ている。
さらに、テンサイキチナーゼ4の抗菌活性を有するポリペプチドを、酸性キチナ ーゼおよび塩基性β−1,3−グルカナーゼと混合した形で含む組成物により病 原菌(シー・ベティコラおよびティー・ビリデ)を処理すると、前記菌の菌糸の 生長速度は劇的に低減化され、発芽中の胞子の数は減少するという実験が示され た(実施例2参照)。この関係において、テンサイキチナーゼ4を好ましくは植 物起源の他のキチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼと組み合わせて使用す ると、相乗作用が一般に観察されると予測される。
すなわち、別の重要な態様において、本発明は、配列番号1に示されたキチナー ゼ4DNA配列を含む上記DNA配列またはその類縁体または部分配列の1つま たはそれ以上のコピー、テンサイキチナーゼ4とは異なる第2キチナーゼ4の活 性を有するポリペプチドをコードするDNA配列の1つまたはそれ以上のコピー 、および/またはβ−1,3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドをコード するDNA配列の1つまたはそれ以上のコピー を含み、DNA配列の各々が、DNA配列を機能的ポリペプチドに発現させ得る プロモーターおよび転写ターミネータ−へ機能し得るように結合されている、遺 伝子構築物に関するものである。
キチナーゼまたはβ−1,3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドは、好ま しくは植物起源である。キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼ活性は、後 記「原材料および方法」の項で説明されている要領により測定され得る。
特に興味深いのは、 配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列を含む上記DNA配列、またはそ の類縁体または部分配列の1つまたはそれ以上のコピー、40に等しいかまたは それ未満のpiを有する酸性キチナーゼをコードするDNA配列の1つまたはそ れ以上のコピー、および少なくとも9.0のplを有する塩基性β−1,3−グ ルカナーゼをコードするDNA配列の1つまたはそれ以上のコピーを含み、DN A配列の各々が、DNA配列を機能性ポリペプチドへ発現し得るプロモーターお よび転写ターミネータ−へ機能し得るように結合されている遺伝子構築物である 。
本明細書では、「酸性キチナーゼ」を、4.0未満のpIを有するキチナーゼと して定義する。好ましくは、酸性キチナーゼは、キチンを6量体タイプのキトオ リゴ糖に加水分解するキチナーゼである。酸性キチナーゼは、好ましくは植物に 由来するものである。それらのキチナーゼの例は、キュウリのリソチーム/キチ ナーゼおよびアラビドプシス並びに配列番号7に示されたDNA配列および配列 番号8示されたアミノ酸配列またはplが多くとも4.0であり、好ましくはs H−キチンを主に6量体に加水分解し得る酸性キチナーゼをコードする前記DN A配列の類縁体を有する酸性テンサイキチナーゼSEである。
本明細書において、「塩基性β−1,3−グルカナーゼ」という語は、9.0よ り高いpIを有するβ−1,3−グルカナーゼを意味する。好ましくは、塩基性 β−1,3−グルカナーゼは、例えば後記「原材料および方法」の項に記載され たsH−ラミナリン検定により測定されたところによると、グルカンを主に2量 体に加水分解し得るものである。塩基性β−1,3−グルカナーゼは、好ましく は植物起源のものである。適当な塩基性β−1,3−グルカナーゼの例は、タバ コ(シンシ等、1990)、大麦(フィンチャー等、1986)またはテンサイ に由来する塩基性β−1,3−グルカナーゼ、例えば塩基性テンサイβ−1,3 −グルカナーゼ4であり、配列番号9に示されたDNA配列またはpIが少なく とも9.0であって、好ましくは3H−ラミナリンをβ−1,3−グルカンの主 に2量体に加水分解し得る塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードするその類 縁体を有する。塩基性テンサイβ−1,3−グルカナーゼ4は、それがアミノ酸 配列番号10から明らかなようにC−末端伸長部を含まないという点で、他の植 物β−1,3−グルカナーゼとは異なる。塩基性テンサイβ−1,3−グルカナ ーゼ4使用の有利な効果は、一部にはこれがC−末端伸長部を欠くためであり得 る。
別の興味深いテンサイキチナーゼは、本発明のテンサイキチナーゼ4との相同性 が非常に低いテンサイキチナーゼ1である(上記参照)。テンサイキチナーゼ1 のDNA配列は、配列番号11に示されている。DNA配列は約6.3kb長で あり、439アミノ酸残基を有するポリペプチドをコードする。配列番号12に 示されたポリペプチドは、26アミノ酸残基の先導配列、20アミノ酸残基のへ ベインドメインおよび23アミノ酸のC−末端伸長部を含む。さらに、この配列 は、238アミノ酸を有する非常に興味深いプロリン濃厚ドメインを含み、本発 明の興味深い態様を形成している。
後記実施例2で報告されている実験は、テンサイキチナーゼ4酵素、酸性キチナ ーゼおよび塩基性β−1,3−グルカナーゼを組み合わせると、構成成分の各々 の抗菌活性と比べて抗菌活性が増強されることを示している。この特異な組み合 わせを用いた場合に観察される高い抗菌活性は、一部には酸性キチナーゼ、塩基 性β−1,3−グルカナーゼおよびテンサイキチナーゼ4の作用モードが各々異 なるためであると考えられている。酸性キチナーゼがキチナーゼを主として6量 体に加水分解するものであり(これと比べて、キチナーゼ4は主としてキチンを 2量体に加水分解する)、塩基性α−1,3−グルカナーゼがグルカンを主とし て2量体に加水分解するものである場合、これらの相異なる開裂方式が有利な総 合的効果を生み出すのに関与し得ると考えられる。
さらに、テンサイキチナーゼ4、キチナーゼ4とは異なる第2キチナーゼの活性 を有するポリペプチド、例えば酸性キチナーゼ、およびβ−1,3−グルカナー ゼの活性を有するポリペプチド、例えば塩基性β−1,3−グルカナーゼの組み 合わせを使用した場合に得られる相乗効果は、その組み合わせが、植物病原菌の 細胞壁のキチンおよびグルカンの画構成成分並びにキチンおよびグルカン構成成 分が互いに緊密に架橋を形成している細胞壁の一部をも攻撃するという事実に因 るものと考えられている。さらにβ−1,3−グルカナーゼは、キチン含有植物 病原体、例えば植物病原菌のキチン構造を覆う外部グルカン層を除去すべく作用 するため、キチン構造はキチナーゼの酵素作用に暴露される。
上記の第2キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼをコードするDNA配列 は、例えば既知供給源から得られるか、または例えば本明細書に開示されている 技術の使用により天然供給源から同定および単離され得る。
前記の多数の相異なる遺伝子構築物が設計および製造され得ることが判る。余す ところな(列挙したものは無いが、変更され得る遺伝子構築物の要素は、遺伝子 構築物のDNA配列の各々のコピー数、DNA配列の各々の特定ヌクレオチド配 列、各DNA配列に結合されたプロモーターおよびターミネータ−のタイプ、並 びに他に随伴した配列があればそれらの配列、例えばC−末端またはN−末端配 列(後記)のタイプである。すなわち、本発明の遺伝子構築物は広い範囲内で変 化し得る。通常、選択される遺伝子構築物の上述の可変要素の各々の組み合わせ は、例えば遺伝子量およびDNA配列の各々の特定ヌクレオチド配列の関数とし て決定され得る達成すべき抗菌作用の目的強度、並びに各DNA配列に使用され るプロモーターおよびターミネータ−のタイプおよび強度により異なる。また、 器官に関する植物の特定部分での発現および細胞内および細胞外の位置選定は、 プロモーターおよびターミネータ−のタイプの差異により変化し得る。
しかしながら、所定の生物体、例えば植物で発現される本発明の遺伝子構築物を 設計する場合、遺伝子構築物がコードする1種またはそれ以上の蛋白があまりに も高率で発現されると毒性作用が生じ得ることを承知していなければならず、そ のため、例えば非形質転換生物または上記遺伝子構築物を含まない生物と比べて 、形質転換生物、例えば植物の収率は低(なり得る。また、本発明の遺伝子構築 物が大き過ぎると、それを植物のゲノムへ安定した状態で導入するのは困難であ り得ることから、植物ゲノムから遺伝子構築物の一部または全体が切除され得る 。すなわち、遺伝子構築物は、そこからの発現産物が一般に宿主生物に許容され 得るように適合化されるべきである。
遺伝子の活性と共に本発明の遺伝子構築物のDNA配列のコピー数は、本発明の 遺伝子構築物のDNA配列の最適コピー数を決定する。植物遺伝子工学技術分野 に含まれる知識は急速に増大しているため、改良された形質転換および生物学的 封じ込め技術が発展し得、それらの技術により、現時点で可能とされるよりも生 長を遅延させ、収量または組換え事象を妨げること無く大型外来遺伝子フラグメ ントを植物中へ導入する可能性が導かれ得る。
現時点ては、本発明のDNA配列を僅か数コピーしか含まない遺伝子構築物が好 ましい。従って、本発明の遺伝子構築物のDNA配列の各々は唯一のコピー中に 存在するのが好ましい。DNA配列を各々1コピー含む遺伝子構築物の構築は、 後記実施例で説明されている。
上述したところによると、顕著な抗菌効果は、本発明のキチナーゼ4DNA[2 列またはその類縁体によりコードされる蛋白から得られる。従って、本発明のキ チナーゼ4DNA配列またはその類縁体が2コピー、並びに酸性キチナーゼおよ び塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードするDNA配列が各々1コピー存在 する本発明の遺伝子構築物は、本発明の遺伝子形質転換植物に存在する場合に非 常に強力な抗菌作用を示し得ることが予想される。前述の遺伝子構築物は、それ が宿る植物にあまり負担をかけることはないと考えられる。勿論、例えば各DN A配列に使用されるプロモーターの選択もまた、そこから発現される蛋白の量に 影響を及ぼす。これについては後記でさらに詳しく説明する。
上記の本発明遺伝子構築物は、1つまたは幾つかのDNAフラグメントに存在し 得る。典型的な例では植物形質転換ベクタ一手段による植物の場合、生物体、例 えば植物に導入される遺伝子構築物の大きさ、並びにプロモーターおよび転写タ ーミネータ−の組み合わせによっては、二種またはそれ以上の植物形質転換ベク ターの使用により構築物を導入するのが有利であり得、従って、遺伝子構築物は 二つまたはそれ以上のDNAフラグメントに存在するのが有利であり得る。唯一 の植物形質転換ベクターの使用が望ましい場合、遺伝子構築物は−DNAフラグ メントに存在するのが有利である。
本発明のDNA配列によりコードされるポリペプチドが生物体、例えば植物にお いて発現される場合、DNA配列はさらに先導配列をコードするヌクレオチド配 列を含むのが望ましい。先導配列は、天然先導配列または別の蛋白をコードする DNAから誘導される先導配列であり得る。いずれにしても、先導配列がDNA 配列に機能し得るように結合されることにより、生成したヌクレオチド配列から 発現されるポリペプチドは、それが製造される細胞内からDNA配列によりコー ドされるポリペプチドを指令すべく機能する。使用される先導配列の性質によっ て、ポリペプチドはそれが製造される生物体の特定位置、例えばリソソームまた は液胞へ指向され得るか、またはパラセンジャーポリペプチドは、細胞内室へ排 出され得る。先導配列は、N−末端またはC−末端に位置し得る。
使用されるN−末端配列の性質は、例えば特定の生物体およびその一部、例えば 特定の細胞または組織により異なり、そこで本発明のDNA配列によりコードさ れるポリペプチドが製造され、生物体における同じ細胞または別の場所の一部へ 前記ポリペプチドが運ばれる。典型的な先導配列は疎水性アミノ酸のコアを有す るため、本発明のDNA配列と共に使用される適当な先導配列は、疎水性アミノ 酸をコードする一伸長のコドンを含むヌクレオチド配列である。
ユニで使用される先導配列の例は、同じ(本発明の一部である後記先導配列であ る。これらの先導配列は、テンサイキチナーゼ1酵素のN−末端先導配列(その ヌクレオチドおよびアミノ酸配列は配列番号11および配列番号12に各々示さ れている)、ゲノムキチナーゼ76クローンのN−末端先導配列(そのヌクレオ チドおよびアミノ酸配列は配列番号5および配列番号6に各々示されている)、 酸性テンサイキチナーゼSEのN−末端先導配列(そのヌクレオチドおよびアミ ノ酸配列は配列番号7および配列番号8に各々示されている)並びにβ−1,3 −グルカナーゼ4のN−末端配列(そのヌクレオチドおよびアミノ酸配列は各々 配列番号9および配列番号10に示されている)である。別の興味深い配列は、 132アミノ酸を含むキチナーゼ1遺伝子のプロリン濃厚ドメインをコードし、 配列番号12に示されているテンサイキチナーゼ1からのDNA部分配列であり 、これはまた生物体の指定位置へポリペプチドを指向させるのに使用され得る。
上記先導配列は非限定的な例として考えられる。
本発明の上記先導配列は全てテンサイ植物に特異的なものであるため、これらの 先導配列は、本発明の別の態様において本発明の一部であるDNA配列とは異な るDNA配列へ機能し得るように結合され得、また前記DNA配列はテンサイ植 物の形質転換で使用される。前記のDNA配列は、特にテンサイ植物には天然で は存在しないDNA配列であり得る。前記の先導配列はテンサイにおいて機能す ることが知られているため、テンサイに通常存在する先導配列の使用は、テンサ イ植物の形質転換において有利であり得る。すなわち、本発明の先導配列は、ヌ クレオチド配列からそれが製造される細胞または生物体の指定位置へ発現される ポリペプチドを指令するのに有用であり得る。
本発明のこの態様における別の興味深い部分配列は、132アミノ酸から成る配 列番号12に示されたキチナーゼ1のプロリン濃厚ドメインである。プロリン濃 厚ドメインは、伸長部の場合と同様、プロ1ルをグリコジル化ヒドロキシプロ1 ルへ修飾した後、細胞壁ヘキチナーゼ1蛋白を付着させるのに必要とされ得るこ とが予想される。すなわち、ポリペプチドが生成される細胞および/または生物 体における目的位置でポリペプチドを指令および獲得する場合に、プロリン濃厚 ドメインを含む部分配列が使用され得る。
さらに、本発明の遺伝子構築物のDNA配列の少なくとも1つが、さらにDNA 配列によりコードされるポリペプチドを、それが蓄えられる生物体の一部、例え ば液胞へ指向させ得るシグナルペプチドをコードするC−末端配列を含むのが有 利であり得る。すなわち、同じ遺伝子構築物にC−末端配列が存在する場合も存 在しない場合も同じDNA配列が存在し得る。C−末端配列は、あるとすれば、 DNA配列が通常伴うC−末端伸長部であり得るか、または遺伝子構築物が発現 される宿主から誘導され得るか、または別の起源によるものであり得る。これは 、特にキチナーゼ4DNA配列並びに塩基性テンサイβ−1,3−グルカナーゼ 4および酸性キチナーゼSEのDNA配列(これらは全てC−末端伸長部を欠く )の場合に関連している。通常C−末端伸長部を含むDNA配列では、天然C− 末端配列は別の配列と置き換えられ得る。
本発明の遺伝子構築物に含まれるC−末端配列の非限定例は、下記配列から選択 されるC−末端配列である二 アミノ酸番号413−439から成る下記ポリペプチドをコードするテンサイキ チナーゼ1(そのアミノ酸は配列番号12に示されている)のC−末端配列:N LDGYRQTPFDWGLKKLQGARESWSSS*配列番号2のアミノ 酸番号261−264から成る下記ポリペプチドをコードするテンサイキチナー ゼ4のC−末端先端部NLRC* 配列番号13に示された下記ポリペプチドをコードするマメキチナーゼ(PHA )のC−末端配列 NLDCYSQTPFGNSLLLSDLVTSQ*配列番号14に示された下 記ポリペプチドをコードする塩基性タバコキチナーゼのC−末端配列 NLDCGNQR3FGNGLLVDTM*配列番号15に示された下記ポリペ プチドをコードする酸性タバコキチナーゼのC−末端配列 NLDCYNQRNCFAG* 配列番号16に示された下記ポリペプチドをコードする大麦キチナーゼCH26 のC−末端配列 NLDCYSQRPFA*、または 配列番号17に示された下記ポリペプチドをコードするタバコ由来の塩基性β− 1,3−グルカナーゼのC−末端配列GVSGGVWDSSVETNATASL VSEM遺伝子構築物のDNA配列の1つまたはそれ以上にC−末端配列を付加 するか否かの選択は、例えば配列から発現されるポリペプチドが指令される植物 区画に基づいて決定される。すなわち、主として植物の細胞間空間に存在する植 物病原菌を制御するのが望ましい場合、C−末端配列の使用を回避するのが望ま しいこともあり得る。主として細胞内に存在する植物病原菌を制御する場合、遺 伝子構築物のDNA配列の大部分または全部に、DNA配列から発現されるポリ ペプチドを液胞へ輸送し得るC−末端配列を付与するのが望ましいこともあり得 る。
上記説明から明らかなように、ポリペプチドにそれらの意図された機能を発揮さ せ得る、すなわちそれらの抗菌活性を発揮させ得るためには、遺伝子構築物を含 む植物において前記構築物によりコードされるポリペプチドを充分に発現させる ことが重要である。充分な発現を達成するのに不可欠な一要素は、ポリペプチド が発現されるDNA配列または遺伝子の転写および発現を満足すべき状態で調節 することである。
本発明の遺伝子構築物のDNA配列の各々または前記DNA配列を含む遺伝子の 発現は、挿入された調節配列の制御下で前記配列または遺伝子を発現させるため DNA配列または遺伝子に機能し得るように結合させた調節配列手段によって達 成される。一般的には、調節配列は、構成性または調節可能であり得るプロモー ターである。
「プロモーター」という語は、プロモーターが機能し得るように結合されるDN Aの転写前に、RNAポリメラーゼおよび/または他の転写開始因子が結合する ことにより転写を行わせ得る短いDNA配列を意味するものとする。プロモータ ーは、普通暗号化配列の上流(5°)に位置する。そのより広い範囲において、 「プロモーター」という語は、RNAポリメラーゼ結合部位、および転写開始部 位から、さらに離れていることも有るが、数百の塩基対内に位置する調節配列成 分を含む。前記調節配列は、例えば生理学的条件に応じて転写開始の有効性を制 御する蛋白因子の結合に必要とされる配列である。
「構成性プロモーター」は、実質的に調節、例えば誘導または抑制に付されるこ とはないが、転写を行わせるための他の必要条件が満たされている場合、それが 生物体の全活性細胞で機能し得るように結合しているDNA配列の定常的で実質 的に無変化の転写を可能にするプロモーターである。構成性プロモーターは増強 され得る。
「調節可能なプロモーター」は、機能が1つまたはそれ以上の因子により調節さ れるプロモーターである。これらの因子は、それらの存在によって適切なりNA 配列の発現を確実にするものであり得るか、または別の場合、DNA配列の発現 を抑制するものであり得るため、それらが存在しないと、DNA配列の発現が誘 発される。すなわち、プロモーターおよび所望によりそれに随伴されていてもよ い調節配列は、1つまたはそれ以上の因子の存在または非存在により活性化され 、本発明の遺伝子構築物のDNA配列の各々の転写に影響を及ぼし得る。
他のタイプの調節配列は、転写終結(転写ターミネータ−の場合)およびイント ロンの除去の制御に必要とされる上流および下流配列、並びにポリアデニル化お よび転写開始に関与する配列である。調節配列が植物において機能する場合、そ れは好ましくは植物起源である。
プロモーター活性を調節する因子は、特に使用されるプロモーターの種類および それが機能する生物体により異なり得る。組織特異的調節は、所定組織に特異的 な蛋白をコードする遺伝子の発現を確実にするある種の内性因子により調節され 得る。組織特異的プロモーターの例は、葉物異的プロモーター、例えばクロロフ ィルa/bプロモーターおよびAHASプロモーター、およびさらに板物異的、 幹特異的、種子特異的および花弁特異的プロモーターである。また、因子、例え ば病原攻撃またはある種の生物学的因子もプロモーターを調節することが示され ている。さらに、熱応答プロモーターおよび植物の発生的調節に関与するプロモ ーターも興味深いものであることが見出され得る。
この場合、適当な構成性プロモーターは、植物プロモーター、菌プロモーター、 細菌プロモーターまたは植物ウィルスプロモーターから成る群から選択される。
植物ウィルスプロモーターの好ましい群は、カリフラワーモザイクウィルス(C aMV)から誘導され得るプロモーターである。前記プロモーターは、通常強力 な構成性プロモーターである。好ましいCaMVプロモーターの例は、CaMV 19SプロモーターおよびCaMV35Sプロモーターである(オデル等、19 85)。
他のプロモーターは、Ti−プラスミド、例えばオクトピンシンターゼプロモー ター、ツバリンシンターゼプロモーター(ヘレーラーエストレーラ等、1983 )、マンノピンシンターゼプロモーター、およびT−DNAにおける他の転写解 読枠、例えば0RF7からのプロモーターから誘導され得る。適当なプロモータ ーのさらに別の例は、MAS/35S(ジャンセンおよびガードナー、1989 )、MAS二重Tri、2(ベルテン等、1984)およびT−2DNA遺伝子 5プロモーター(コンツおよびシェル、1986)である。
調節配列は、キチナーゼプロモーター、すなわち天然にキチナーゼ遺伝子と共に 見出され、その転写に関与するプロモーターであり得る。キチナーゼプロモータ ーは、単離されたキチナーゼ遺伝子、すなわち既知キチナーゼ遺伝子または例え ば本明細書に開示された方法により同定および単離され得る遺伝子から入手され 得る。一般的には、キチナーゼプロモーターは、病原攻撃に迅速に応答すること が示された植物から得られるべきである。この関係において、迅速な応答はマメ および大麦で観察されており、これらの植物由来のキチナーゼプロモーターはこ の目的に有用であり得ることが予想される。前記プロモーターの一例は、マメの キチナーゼプロモーターである(K、バド、1991)。ここで有用であると予 想される別のプロモーターの例は、テンサイキチナーゼ1プロモーター(配列番 号11)およびテンサイアセトヒドロキシ酸シンターゼプロモーター(AHAS XP、ストウガードおよびに、ポイセン、ダニスコA/S、デンマーク、私的情 報)である。さらに、酸性キチナーゼSE、キチナーゼ1、キチナーゼ76およ びキチナーゼ4またはβ−1,3−グルカナーゼからのテンサイプロモーターも また有用であり得る。
所望により、および所望ならば、天然プロモーターを例えばプロモーターヌクレ オチド配列の修飾によって目的にかなうべく修飾することにより、天然プロモー ターとは別の方式で機能し、好ましくは病原による攻撃後より早く遺伝子の転写 を活性化するか、またはより強力なプロモーターが得られる。
上記で述べた通り、本発明の遺伝子構築物の暗号化DNA配列の各々は、転写タ ーミネータ−に機能し得るように結合されている。転写ターミネータ−は、DN AからRNAへの転写を終結させるべく作用し、好ましくは植物転写ターミネー タ−配列、細菌転写ターミネータ−配列および植物ウィルスターミネータ−配列 から成る群から選択される。
適当な転写ターミネータ−の具体例は、アグロバクテリウムのオバインシンター ゼ遺伝子のNO3およびOC8転写ターミネータ−配列(ヘレーラーエストレー ラ等、1983)、カリフラワーモザイクウィルスの353転写ターミネータ− 配列(バラコブスキー等、1984)、DNA遺伝子4に対するPADG4転写 ターミネータ−(ウィング等、1989)、およびT−DNA遺伝子7に対する PADG7転写ターミネータ−である。
本発明の遺伝子構築物のDNA配列の1つまたはそれ以上は、エンハンサ−配列 に機能し得るよう有利に結合され得、その結果、DNA配列(複数もあり得る) の転写および発現は増加する。適当なエンハンサ−配列並びに転写および発現の 増加を達成する手段は当業界では公知である。
各々遺伝子構築物の各DNA配列と結合される特異的プロモーターおよび特異的 ターミネータ−は、同一または異なり得る。遺伝子構築物の一部または全部の切 除につながり得る組換え事象の危険が回避されるため、異なるプロモーターおよ びターミネータ−を各々使用するのが有利であり得る。
別の態様において、本発明は、宿主生物を複製し得、実質的に配列番号1に示さ れたキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を含む本発明のD NA配列または本発明の遺伝子構築物をもつベクターに関するものである。ベク ターは、自律複製し得るもの、例えばプラスミド、または宿主染色体により複製 されるもの、例えばバクテリオファージ、またはTiベクターの境界配列により 植物ゲノムへ組み込まれるものであり得る。製造目的の場合、ベクターは、製造 用に選択された生物においてDNA配列を発現し得る発現ベクターである。すな わち、発現ベクターは、発現に必要な調節配列、例えばプロモーター、開始シグ ナルおよび終止シグナル等をもつベクターである。これらの調節配列は、本発明 の遺伝子構築物がもつものであり得る。また、ベクターは、他の生物、例えば植 物からのキチナーゼ遺伝子またはパラセンジャーの同定および所望により単離に 使用されるものであり得、この目的の場合発現は要求されない。これは、例えば 下記の要領で行なわれ得る。
さらに別の態様において、本発明は、上記要領で挿入されたDNA配列、すなわ ち実質的に配列番号1に示されているヌクレオチド配列を含むキチナーゼ4DN A配列、またはその類縁体または前記DNA配列を含むキチナーゼ遺伝子もしく は偽遺伝子をもち、それを複製または発現し得る生物体に関するものである。
「挿入された」という語は、DNA配列(または部分配列または類縁体、または 遺伝子もしくは偽遺伝子)が遺伝子操作により生物体またはその祖先へ挿入され ている、言い替えれば、生物体が天然または本来の状態ではそのゲノム中に前記 のDNA配列を含んでいなかったものであり得るか、または生物体が天然または 本来の状態でも前記のDNA配列を含むが、その数が少ないものであり得るため 、挿入されたDNA配列または挿入された遺伝子構築物がその天然対応物質より も多数の前記配列を有すること示す。
生物体がもつDNA配列は、生物体のゲノムの一部であり得るか、または生物体 に宿る上記ベクターに含まれ得る。DNA配列が、第2ポリペプチドまたはその 一部をコードする1つまたはそれ以上の第2DNA配列を伴う枠内で上記ゲノム または発現ベクターに存在することにより、例えば上記の融合蛋白がコードされ 得る。
生物体は、高等な生物、例えば植物、または下等な生物、例えば微生物であり得 る。下等な生物、例えば細菌、例えばゲノム陰性菌、エシェリヒア属の細菌、例 えばエシェリヒア・コリ、またはシュードモナス属の細菌、例えばシュードモナ ス・プチダおよびシュードモナス・フルオレセンス、またはゲノム陽性菌、例え ばバシラス属の細菌、例えばバシラス・サチリス、または酵母、例えばサツカロ マイシス属の酵母、または真菌、例えばアスペルギルス属の菌が、上記の組換え ポリペプチドの製造に有用である。多くの生物は生得的にキチナーゼを製造する ため、本発明によるDNA配列または遺伝子構築物を挿入すると、キチナーゼお よび所望によりβ−1,3−グルカナーゼの発現性がかなり高められ、それに応 じて抗菌活性も増強され得る。組換え技法による製造は、例えばサムプルツク等 (1990)による記載に従い、慣用的技術の使用により遂行され得る。
下記でより詳細に検討されている通り、キチナーゼを製造する微生物は、土壌植 物病原体、すなわち土壌に存在し、植物の生長遅延および致死に関与する病原体 との闘争に使用され得る。それらの植物病原体の例は、例えば根圏に存在する土 壌菌である。
また、生物体は、セルライン、例えば植物セルラインであり得る。最も好ましく は、生物体は植物、すなわち、例えば下記でより詳細に検討されている遺伝子修 飾植物である。
上述したところによると、遺伝子構築物は、好ましくは植物の修飾に使用される 。従って、本発明はまた、そのゲノムに上記遺伝子構築物を含む遺伝子形質転換 植物に関するものである。遺伝子形質転換植物は、本発明の遺伝子構築物を含ま ない植物、例えば非形質転換もしくは天然植物または遺伝子形質転換には付され たが本発明の遺伝子構築物によるものではない植物と比べて高い抗菌活性を有す る。通常、遺伝子構築物によりコードされるポリペプチドの構成的発現は望まし いが、場合によっては、様々な因子、例えば温度、病原体および生物学的因子と いった因子により調節された遺伝子構築物によりコードされるポリペプチドを発 現させるのが興味深いこともあり得る。
キチナーゼ遺伝子は、単子葉および双子葉植物から見出されており、そこで病原 菌の細胞壁破壊に活性を示すキチナーゼに発現されることが見出された。
従って、本発明の遺伝子構築物は単子葉および双子葉の種類に属する植物におい て活性を示すことが予想されるため、前記遺伝子構築物により形質転換される植 物は単子葉および双子葉植物であり得る。植物の非限定的な例は、トウモロコン 、カラス麦、小麦、ライ麦、米、大麦およびモロコシである。
遺伝子形質転換に付され得る双子葉植物の非限定的な例は、アルファルファ、タ バコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、にんじん、キャノーラ、トマト、 じゃがいも、大豆、脂肪種子菜種、キャベツ、こしょう、レタス、インゲン豆お よびエントウである。
上記開示から、本発明による遺伝子形質転換植物は、本発明による遺伝子形質転 換に付されていない植物または上記遺伝子構築物を含まない植物と比べてキチン 含有植物病原体、例えば植物病原菌および線虫類に対して高い耐性を有すること が明らかである。
本発明により制御される最も重要なキチン含有植物病原体は、植物病原菌に代表 される。植物病原菌は、それらが感染中にそれらの宿主植物と相互作用する方法 が異なる。天然開口部または損傷組織から植物に侵入し、完全な感染サイクル中 に、細胞間空間における植物細胞間で成長する種類もある。菌類の菌糸は、植物 細胞を弱めるかまたは破壊する毒素または酵素を排出することにより、植物細胞 内から漏出している細胞構成成分を菌に供給する。他の菌類病原体は、健康な宿 主細胞の細胞壁を貫通することにより宿主細胞を急速に破壊し、それらの原形質 体を崩壊させる。
異なる宿主相互作用戦略をもつキチンおよびグルカン含有病原菌の幾つかの°例 を下記に示す。それらは全て、本発明のトランスジェニック植物に感受性を示す と予想される。
セルコスポラ・エスピーピーは、その生長が細胞間空間に制限されている菌であ る。菌からの分生子(すなわち胞子)は、葉の表面で発芽し、葉の気孔を通って 貫通する。葉の内側では、細胞間空間で生長している菌糸に近い植物細胞は菌か ら排出される毒素により深刻な影響を受ける。毒素が原形質膜の分解を誘発する ことにより、細胞内容物は細胞間空間中へ漏出する。感染サイクルの後期では、 植物細胞は崩壊し、死んだ植物細胞を含む壊死領域および(菌の)菌糸体が現れ る。
ベルティシリウム・アルポアトルムは、細胞間空間では増殖するが、側根の発生 により形成された開口部、機械的に損傷した領域を通って貫通したり、細胞伸長 または分裂活性領域における柔らかい根組織を通る菌糸の直接貫通によって貫通 することはない根の病原体である。菌類は柔組織細胞を破壊し、トレサリー成分 は機械的にふさがれる。
細胞間感染サイクルをもつ他の植物病原菌には、スフレロチニア・スクレロチオ ルム、リゾクトニア・ソラニ、フィトフトラ・メガスペルマおよびヘルミントス ポリウム・エスピーピーがある。
コレトトリクム・リンデムチアヌムは、「インゲン豆炭そ病」を誘発する。この 菌からの分生子は、感染コート(court)中に水の薄膜で発芽し、形成され た発芽管は鶏皮を貫通し、インゲン豆の葉およびさやの表皮細胞へ生長する。そ の後の感染中、菌類は、生きている細胞を貫通し、原形質の崩壊を誘発する寄生 病原体として作用する。
フザリウム・エスピーピーは、根を通って植物に感染する典型的な土壌伝播性菌 であり、菌糸は着根の表皮細胞を貫通し、根および幹の木質部へ侵入する。導管 は粒状物質によりふさがれ、外部し部および皮質の周辺細胞は破壊される。
ブシニア・グラミニスは、小麦の「黒サビ病」を誘発する。小生子は植物表面に おける水の薄膜で発芽し、発芽管は角度を貫通する。生長中の菌糸体は、宿主細 胞の壁を貫通し、それらの原形質を陥入させる吸器を生成する。
ウスティラボ・マイディスは、主として細胞間で生長する菌であるが、時折宿主 細胞の細胞壁を貫通する。
さらに別の態様において、本発明は、上記遺伝子形質転換植物を生長させること により得られる種子、実生または植物部分に関するものである。本発明の遺伝子 形質転換植物から誘導され得る植物部分または細胞も全て本発明の範囲内に含ま れるものとみなされることが解る。
この数年間、望ましい特性をコードする新規遺伝情報を植物へ移入することによ って特異的で望ましい特性を有する新規植物または植物細胞を構築するための有 用な方法の開発に多大な努力が向けられており、組換えDNA技術に基づく若干 の前記方法および適当な植物形質転換システムは現在利用可能である。通常、遺 伝情報は、ベクター系の使用または直接導入法、例えばヘレーラーエストレーラ 等(1988)、ロジャース等(1988)、サウル等(1988)、アン等( 1988)、ホーイカアス(1988)、ホルシュ等(1988)、レイナエル ッ等(1988)およびトメス等(1990)により与えられた方法の使用によ り植物に導入される。
すなわち、別の態様において、本発明は、上記遺伝子構築物をもち、植物、例え ばチエノポディアセ工科、特にベータ属の植物、特にベータ・ブルガリスのゲノ ムへ遺伝子構築物を導入し得る少な(とも1つのベクターを含む形質転換システ ムに関するものである。
通常、植物形質転換システムは、アグロバクテリウム菌のプラスミドまたはプラ スミド誘導体の使用に基づく。最もよく知られた2種のアグロバクテリウムは、 アク宅バクテリウム・ツメファシェンスおよびアグロバクテリウム・リゾゲネス (それらのプラスミドは、以後各々pTiおよびpRlと称す)である。前記植 物形質転換システムの使用は、アグロバクテリウム菌がDNAの特定断片(T− DNA)を損傷領域の植物細胞へ転移させる能力に基づいている。実際に、T− DNAは、さらにT−DNAを植物へ移入するのに必要なヴイルレンス遺伝子を もつpTiまたはpRlにおける特定の境界DNA配列間に位置する。アグロバ クテリウム形質転換システムは、「境界」間に位置するDNA配列の転移を仲介 するため、野生型アグロバクテリウムT−DNAを望ましいDNA断片と交換し て植物中へ導入することが可能である。
好ましくは、本発明の植物形質転換システムは、野生型T−DNAが除去された pTiまたはpRlの誘導体をもつ安全化したアグロバクテリウムに基づいてい る。
通常、植物を形質転換するベクターシステムは、1種または2種のプラスミドを 含む。1プラスミドシステム(同時組み込みベクターシステムとも称す)では、 pTiまたはpRiのT−DNAは、除去され、DNAにより置換されている。
2プラスミドシステム(バイナリ−ベクターシステムとも称す)では、T−DN Aおよび境界配列は両方ともpTiまたはpRlから除去されている。pTiま たはpRi同一境界配列および適当な複製開始点間に移されるDNAを含む小プ ラスミドの安全化アグロバクテリウムにおける導入の結果、ヴイルレンス機能が 安全化pR1またはpTiに位置し、T−DNAおよび境界配列が別のプラスミ ドに存在するベクターシステムが得られる。
適当な植物形質転換ベクターの一例は、pB1121およびその誘導体、例えば ジェファーソンにより報告されたもの(1987)である。
好適には、使用されるベクターには、真核生物および原核生物の適当なマーカー 、例えば抗生物質耐性または除草剤耐性またはグルクロニダーゼ(GUS)をコ ードする遺伝子、例えばハイグロマイシンまたは他の既知マーカー、例えばリン ゼイ(1990)およびレイナエルッ(1988)により開示されたマーカーが 付与される。マーカーが存在することにより、DNA挿入体がプラスミドの目的 位置に挿入されたか否かが決定でき、ベクターにより形質転換された植物細胞が 選択され得る。
一形質転換事象において複数のベクターを使用する場合、現在知られている植物 形質転換技術によると、通常、植物形質転換を成功させ得るためには異なる選択 遺伝子が各ベクターに存在することを必要とする。
プラスミド、例えばpTiまたはpRlまたはその誘導体を用いてトランスジェ ニック植物を構築する場合、まず植物において挿入される遺伝子構築物を、プラ スミドが複製し得、操作が容易な微生物において構築するのが好ましい。有用な 微生物の一例はエシェリヒア・コリであるが、上記特性を有する他の微生物も使 用され得る。上記ベクターシステムのプラスミドをエシェリヒア・コリにおいて 構築した場合、それは、必要ならば適当なアグロバクテリウム株、例えばアグロ バクテリウム・ツメファシェンスへ移入される。
すなわち、本発明の遺伝子構築物をもつプラスミドを、好ましくは適当なアグロ バクテリウム株、例えばアグロバクテリウム・ツメファシェンスへ移入すること により、本発明の遺伝子構築物をもつアグロバクテリウム細胞が得られ、続いて そのDNAは修飾される植物細胞へ移入される。この形質転換は、若干の方法、 例えばアン等(1988)により報告された方法で遂行され得る。
アグロバクテリウムによる植物組織の直接感染は、広範に使用され、ブッチャー 等(1980)により報告されている単純な技術である。一般的には、感染させ る植物を、例えば剃刀の刃で植物を切断するか、または針で植物を穿刺するか、 または植物を研摩剤でこするか、または鋼鉄ブラシで植物を磨くことにより傷付 ける(例えば実施例15に記載)。次いで、傷口にアグロバクテリウムを例えば 懸濁液で接種する。別法として、植物の感染は、植物のある部分または組織、す なわち葉、根、幹の一部または植物の別の部分で行なわれ得る。次いで、接種さ れた植物または植物の一部を選別および再生に付し、適当な培養培地で生育し、 成熟植物に生長させる。これは当業界における公知方法の使用により行なわれる 。
他の非常に好適な植物形質転換方法は、音波処理、エレクトロポレーション(ジ ョエルスポ、1990)またはパーティクルガン方法の使用によるもので、例え ばフレイン等(1989)による記載に従い行なわれる。
遺伝子形質転換植物細胞が製造されるとき、これらの細胞は、よく知られた組織 培養方法に従い、例えば必要な生長因子、例えばアミノ酸、植物ホルモン類、ビ タミン類等を補った適当な培養培地で細胞を培養することにより生育および維持 され得る。形質転換細胞の遺伝子修飾植物への再生は、細胞または組織培養物か らの植物の再生に関する公知方法を用いて、例えば抗生物質を用いて形質転換苗 条を選択し、適当な栄養素、植物ホルモン等を含む培地で苗条を継代培養するこ とにより達成され得る。
よく知られた植物育種技術によると、遺伝子形質転換細胞の製造は、二重形質転 換事象(2つの形質転換システムで遺伝子構築物を導入する)として遂行され得 るか、または慣用的育種技術の使用と組み合わされ得る。すなわち、本発明によ る2種の遺伝子修飾植物を交雑育種することにより、その親植物の各々の遺伝子 構築物を含む植物を得ることができることが解る。
本明細書の緒論部から理解されるところによると、本発明のキチナーゼ4DNA 配列またはその類縁体は、診断用途に使用され得、これについては後記でさらに 詳しく説明する。
本発明のキチナーゼ4DNA配列の使用により様々なタイプの診断が遂行され得 る。与えられた例では、キチナーゼ4遺伝子群に属する遺伝子から転写されたキ チナーゼのメツセンジャーRNAは、ハイブリダイゼーションに適した条件下キ チナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を含む本発明DNA配列 へのハイブリダイゼーションにより定性的および定量的に測定され得る。さらに 、キチナーゼ4遺伝子群に属し、生物、例えば植物に存在する遺伝子は、本発明 DNA配列の使用により、例えば前記生物の遺伝子ライブラリーのスクリーニン グにより同定および単離される。
キチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を含むDNA配列が診 断用途に使用される場合、検出に使用され得る標識をそれに付すことが有用であ る場合が多い。有用な標識は当業界では公知であり、例えば蛍光団、放射性同位 元素、同位体または複合体形成剤、例えばビオチンである。
また、キチナーゼ4DNA配列またその類縁体または部分配列を含む本発明のD NA配列は、生物体、例えば植物、特に双子葉植物からのキチナーゼ4遺伝子群 に属するか、またはそれに由来する遺伝子またはメツセンジャーの単離方法で使 用され得、前記方法は、DNA配列またはRNAコピーおよび試料の核酸間のハ イブリダイゼーションに適した条件下、所望により標識形態、変性形態またはそ のRNAコピーでもよい、キチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分 配列を含む本発明DNA配列と生物体からの遺伝子ライブラリーまたはcDNA ライブラリーから得られた核酸含有試料をハイブリダイズし、ハイブリダイズし たクローンを採取することにより、生物体のキチナーゼ4遺伝子群に属する遺伝 子またはcDNAを得ることを含む。
本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体、特にその部分配列の使用に よる、キチナーゼ4遺伝子群に属する試料における遺伝子またはcDNAクロー ンの同定および単離は、標準的方法に基づき、例えばサムプルツク等(1990 )による記載に従い行なわれ得る。例えば、他の植物でキチナーゼ4関連遺伝子 について特性検定するためには、標準的サザーン技術を用いるのが好ましい。
本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列はまた、生物 体、例えば植物の様々な組織に存在するキチナーゼ4関連メツセンジャーの量の 定量方法で使用され得、前記方法は、変性DNA配列またはRNAコピーおよび 試料のRNA間のハイブリダイゼーションに好適な条件下、所望により標識形態 、変性形態またはそのRNAコピーでもよい、実質的に配列番号1に示されてい るヌクレオチド配列を含む本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体、 特にその部分配列と、生物体から得られた核酸含有試料をハイブリダイズし、ハ イブリダイズした核酸の量を測定することを含む(パルカルトッテイア等、19 87)。
ハイブリダイゼーションは、例えばストリンジエンシー、インキュベーション時 間、温度、同定に使用されるキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部 分配列を含む本発明DNA配列および分析される試料間の比率、緩衝剤および塩 濃度に関して適当な条件またはハイブリダイゼーシヨンに重要な他の条件下、慣 用的ハイブリダイゼーション方法に従い実施されるべきである。条件の選択は特 にハイブリダイズされる断片間の相補性の度合により異なり、すなわち、ハイブ リダイゼーションを行わせるためには、高度の相補性の場合、よりストリンジェ ントな条件、例えば低い塩濃度、緩衝剤の低いイオン強度および高温を必要し、 低度の相補性の場合、低ストリンジェントな条件、例えば高い塩濃度、緩衝剤の 高し’Nイオン強度または低温を必要とする。
分析される試料のDNAまたはRNA断片が変性形態で結合する支持体は、好ま しくは固体支持体であり、DNAおよびRNA分析で常用される支持体のいずれ かであり得る。
キチナーゼ4関連遺伝子の存在検出に使用されるDNA配列は、好ましくは例え ば上記で説明されている要領で標識されており、ハイブリダイズしたDNAの存 在は、オートラジオグラフィー、ンンチレーション計数、ルミネセンスまたは化 学反応により測定される。
生物体、例えば植物、特に双子葉植物における、例えば先に記載した遺伝子操作 方法により導入されたキチナーゼ4関連遺伝子またはその一部の存在を検出する 別の方法では、例えば後記「原材料および方法」の項に記載されている要領で、 よく知られたポリメラーゼ連鎖反応の原理を使用する。
上記で概説された方法に従いキチナーゼ4関連遺伝子またはその一部の存在につ いて分析される試料は、葉、幹、塊茎、花、根、新芽、苗条および種子から成る 植物部分の群から採取され得る。
上記と同じ原理は、本発明の遺伝子構築物の製造に使用されるDNA配列、例え ばキチナーゼまたはβ−1,3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドをコー ドするDNA配列の単離にも使用され得る。
制限酵素断片長身型(RFLP)は、様々な生物における遺伝子の特定アレル( 対立遺伝子)の追跡に多く使用されている。対立遺伝子はそれら自体が追跡され るか、またはそれらは他の特徴、例えば病原体耐性および形態的特徴、例えば塊 茎着色を伴う交雑におけるマーカー(非結合または結合状態)として使用される 。これまでのところ、この方法は、主としてヒトにおいて使用されているが、そ れは植物においても使用されている。本発明のキチナーゼ4DNA配列またはそ の類縁体は、特にテンサイにおける、キチナーゼ4関連遺伝子のRFLP分析に おいて有用であり得ることが予想される。
さらに別の態様において、本発明は、上述の配列番号1に示されているキチナー ゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を含むDNA配列、または上述 の本発明遺伝子構築物および適当な賦形剤によりコードされるポリペプチドを含 む抗菌組成物に関するものである。別の態様において、本発明は、上述の配列番 号1に示されているキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を 含むDNA配列、または上述の本発明遺伝子構築物および適当な賦形剤によりコ ードされるポリペプチドを発現し得る微生物を含む抗菌組成物に関するものであ る。抗菌組成物における構成成分に適した微生物は上述されている。
本発明による抗菌組成物は、適当な培地中、DNA配列によりコードされる1種 またはそれ以上の抗菌性ポリペプチドを発現させる条件下で、配列番号lに示さ れているキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または部分配列を含む本発明 DNA配列、または本発明の遺伝子構築物をもつかまたはそれを発現し得る微生 物を培養し、所望により微生物を破裂させることにより、それらの発現された抗 菌性ポリペプチド(複数もあり得る)の内容物を培地中へ放出させ、培地から細 胞屑を除去し、所望によりポリペプチド(複数もあり得る)を含む培地を凍結乾 燥または噴霧乾燥に付すことにより、抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を 含む抗菌組成物を得ることを含む方法により製造され得る。別法として、抗菌性 蛋白は培地へ排出され得、所望により微生物を常法により除去するか、または蛋 白を常法により精製するか、または常法によりプロリンを精製した後、培地は直 接または凍結乾燥後に使用され得る。
本発明による抗菌組成物は、植物中もしくは植物上または菌の存在が望ましくな い他の物質における病原菌の発芽および/または成長の抑制または阻止に使用さ れ得る。これについてはさらに下記で検討する。
勿論、本発明の抗菌組成物は、抗菌剤が存在する、使用される賦形剤および形態 の両方の点で、その意図された目的に適合化される。「抗菌剤」という語は、抗 菌活性の付与に関与するか、または必要とされる抗菌組成物の有効成分を意味す る。「抗菌性ポリペプチド」という語は、本発明のキチナーゼ4DNA配列また はその類縁体、または抗菌活性、すなわち上述のキチナーゼ活性および所望によ りβ−1,3−グルカナーゼ活性を有する本発明の遺伝子構築物によりコードさ れるポリペプチドを包含する。
抗菌組成物は、本発明のキチナーゼ4DNA配列またはその類縁体または抗菌活 性、すなわち上述のキチナーゼ活性および所望によりβ−1,3−グルカナーゼ 活性を有する本発明の遺伝子構築物によりコードされるポリペプチドに加えて、 1種または数種の化学物質、例えば治療的または予防的に菌類との闘争で常用さ れている殺菌剤を含み得る。
通常、抗菌剤は、それ自体微生物であるが、または微生物により製造される。
はとんどの場合、抗菌組成物の最も容易で安価な製造方法は、微生物それ自体ま たはそれが抗菌剤として生育されている培地を使用することである。微生物から 発現される抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)は、例えばポリペプチドを培 地中へ放出させるべく指令し得る適当なシグナルペプチドの作用の結果として培 地中へ分泌され得るか、またはよく知られた機械的または化学的手段により微生 物から放出され得る。使用前、培地から微生物または細胞屑を除去するのが有利 であり得る。
培地は、原則として、抗菌剤用の賦形剤として機能するが、特定の目的用途に適 したさらに別の賦形剤を加えるのが好ましい。
抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を発現する微生物の培養物は、当業界で 公知の方法を用いて上記要領に従い達成され得る。上述したところによると、微 生物培養物をさらに別の処理に付すことにより、抗菌性ポリペプチド(複数もあ り得る)の内容物を培地中へ放出させるか、または分泌により放出される量を増 やすことが必要または有利であり得る。
かなりの量の抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を含む培地は、植物が存在 するか、または植物が生育されている土壌、または植物もしくは植物の一部また は潅水に直接適用され得る。別法として、培地を所望により慣用的種子被覆組成 物と組み合わせた形で、種子を処理することもできる。
抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を発現する微生物は、微生物の有益な作 用を最大にすべく選択された用量および濃度で、栽培学的に許容し得る賦形剤、 すなわちアジュバントまたは担体を含む様々な製剤で適用され得る。しかしなが ら、微生物はまた、処理される物質中で微生物それら自体を確立させ得る環境下 においてそのまま散布され得る。微生物が通常土壌から見出される微生物、例え ばリゾバクテリウムである場合、形質転換微生物が土壌で定着することにより、 それが連続的に抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を植物周囲の土壌中へ分 泌し得ることが一般に望ましい。
抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を含む微生物または培地を、予め混合し たもの、例えば人工成長培地または問題の植物の栽培に使用される他の土壌混合 物に加えるのが有利であり得る。かかる目的の場合、微生物または培地は固体形 管、例えば粉末形態またはか粒形態であるのが好都合である。粉末形態は、慣用 的手段、例えば噴霧乾燥または均等内容の方法により微生物を粒状担体へ適用す ることにより得られる。
抗菌性ポリペプチド(複数もあり得る)を発現する微生物が湿った状態で使用さ れる場合、それは、懸濁液または分散液形態、例えば水性懸濁液として使用され 得る。
形質転換微生物のキチナーゼ活性を誘導するためには、形質転換微生物が存在す る培地へ少量のキチンを加えるのが有利であり得る。
上記によると、さらに本発明は、植物中または植物上において、キチン含有植物 病原体、例えば植物病原菌の発芽および/または成長を阻止する方法であって、 1)植物またはその一部を上記遺伝子構築物により形質転換し、生成した形質転 換植物または植物の一部を遺伝子形質転換植物へ再生し、および/または2)植 物またはその一部、植物を増殖させる実生または種子、またはそれが生育されて いる培地を上記抗菌組成物で処理することを含む方法に関するものである。
植物の遺伝子形質転換がほとんどの目的にとって好ましい方法である場合、形質 転換を本発明の抗菌組成物による植物の処理と組み合わせるのが有利であり得る 。遺伝子形質転換は時間がかかり、ある種の態様では難しい方法であるため、慣 用的に使用され、環境的観点からは望ましくない化学殺菌剤の代わりまたはそれ に加えて生物学的組成物を使用するのが有利であり得る。
はとんどの場合、本発明の抗菌組成物で処理される物質は植物である。しかしな がら、菌の存在および成長が望ましくない植物以外の物質、例えば食品、例えば パンまたはパン製品、乳製品のチーズ、野菜、穀物に感染する若干のキチン含有 菌も存在する。本発明による抗菌組成物は、前記菌に対する制御または闘争に使 用され得ると予想される。この点で、食品または飲み動用に使用される飲料およ び容器(その一部)もまた、予防的処理または抑制的処理として本発明の抗菌組 成物により処理され得ると考えられる。
以下、本発明を配列、実施例および添付図面においてさらに詳しく説明するが、 これらに限定されるわけではない。
図面: 図1は、pH4,5でのモノ−Sカチオン交換クロマトグラフィーによるテンサ イキチナーゼ2.3および4の精製を示す。蛋白の溶離は、NaC1の一次勾配 により行なわれた。吸光度は280μmで記録された。
図2は、モノ−3FPLCカラムでの精製後におけるテンサイキチナーゼ2.3 および4のポリペプチドパターンを示す。レーンは50μgの下記蛋白を含む。
レーンaおよびb1キチナーゼ4; レーンdおよびe1キチナーゼ3; レー ンfおよびg1キチナーゼ2; 並びにレーンCおよびh1分子量マーカー。蛋 白は銀で染色された。
図3は、キチナーゼ4により3H−キチンから放出された水溶性生成物の分析を 示す。37℃で0.25.0.5.3および24時間3H−キチンを4μgのキ チナーゼ4とインキュベーションした。対照として sH−キチンを37℃で2 4時間酵素を用いずにインキュベーションした。放出されたキトオリゴ糖をTL Cにより分離し、それらの移動を、N−アセチルグルコサミン(単量体)(図3 A)、キトビオース(2量体)(図3B)、キトトリオース(3量体)(図3C )およびキトテトラオース(4量体)(図3D)標準物質の場合と比較すること により同定した。TLCプレートを断片に切断後シンチレーション計数法により 、キトオリゴ糖を表す放射能を測定した。
図4は、キチナーゼ4のリソチーム活性を示す。1Hgの酵素を、ミクロコツカ ス・リソデイクチクスから得られた細胞壁とインキュベーションし、45Qr+ mでの吸光度の減少を特定の時間間隔で記録した。1HgのSE(「シュア・エ レン」)を対照として使用し、(50ngおよび5μg)リソチーム(lys) を標準として使用した。
図5は、願微鏡スライド生物検定法を用いたキチナーゼ4、酸性キチナーゼSE およびβ−1,3−グルカナーゼ4の組み合わせによるセルコスポラの成長阻害 を示す。48時間のインキュベーション後、培養物をカルコフルオア・ホワイト で染色し、蛍光下で調べた。
図5Aは、各々20μgの酵素キチナーゼ4、酸性キチナーゼSEおよびβ−1 ,3−グルカナーゼ4を0時点で培養物に加えた場合における菌の成長を示す。
図5Bは、抗菌性蛋白を全く加えなかった場合における対照培養物の成長を示す 。
図6は、マイクロタイタープレート生物検定法を用いたキチナーゼによるセルコ スポラの成長阻害を示す。時間経過曲線(620ngでの吸光度)は、最初の9 2時間のインキュベーション中における菌の成長を描く。吸光度(成長の指標) を8〜16時間間隔で測定し、各測定値は5回反復の平均である。曲線Aは、成 長阻害剤を培養物に全く加えなかった場合におけるセルコスポラの成長を示す対 照曲線である。曲線Bは、キチンカラムから得られたキチナーゼ含有フラクショ ン20μlを0時点で加えた場合における菌の成長を示す。曲線Cでは、20μ gの精製キチナーゼ4を0時点で培養物に加えた。
図7は、セルコスポラ菌糸の頂部におけるキチンに対するキチナーゼ4の効果を 示すオートラジオグラフィーである。セルコスポラ・ベティコラの菌糸への3H −標識N−アセチルグルコサミンの取り込みは、キチンの放射性単量体を含む成 長培地で20分間菌を成長させることにより行なわれた。菌の菌糸の頂部におけ る細胞壁へのN−アセチルグルコサミンの取り込みは、黒点として表されている 。
図7Aは、精製キチナーゼ4による処理前の菌糸を示す。
図7Bは、放射性取り込み、次いで24時間精製キチナーゼ4による処理後の菌 糸を示す。
図8は、バイダックRP−18カラムでの逆相HPLCによるキチナーゼ4のト リプシンペプチドの分離を示す。ペプチドは、25〜75分間10%〜45%ア セトニトリルの一次勾配で溶離された。緩衝液Aは水であり、Bはアセトニトリ ルであった。両溶媒とも01%トリフルオロ酢酸を含んでいた。流速は0.7m l/分であった。
図9は、FPLCシステムによるアニオン交換カラム(モノP)での3種の酸性 SEキチナーゼイソ酵素の分離を示す。蛋白は、pH7,Qで25ミリモルのビ ス−トリス緩衝液中−次項化ナトリウム勾配で溶離された。
図10は、2種の相異なる血清学的種類のテンサイ、キチナーゼ2およびキチナ ーゼ4類を示す。テンサイキチナーゼ2に対する抗体(図1OA)またはテンサ イキチナーゼ4に対する抗体(図10B)との反応前に、5μgの両キチナーゼ 2(32kD)および4(26kD)をニトロセルロース膜にプロットした。
図11は、特異的ハイブリダイゼーション条件下におけるキチナーゼ4cDNA プローブと異なるキチナーゼ遺伝子とのハイブリダイゼーションを示す。異なる キチナーゼ遺伝子を、キチナーゼ配列を含むプラスミド製品の1μmプローブと してハイボンドN−ナイロン膜にスポットした。
1 テンサイからのキチナーゼ1クローン2 テンサイからのキチナーゼ4クロ ーン3 テンサイからのキチナーゼ76クローン4 エントウからのキチナーゼ クローン5 テンサイからの酸性キチナーゼ1クローン6 タバコからのキチナ ーゼクローン17 タバコからのキチナーゼクローン28 タバコからのキチナ ーゼクローン39 インゲン豆からのキチナーゼクローン10 菜種からのキチ ナーゼ4様クローンハイブリダイゼーシヨンは、−夜55℃で下記ハイブリダイ ゼーション緩衝液2XSSC,0,1%SDS、lQxデンハルツ、50μg/ mlのさけ精液DNAおよびプローブとしてキチナーゼ4cDNA配列中、55 ℃、15分で2回2XSSC10,1%SDS、次いで2回15分1xssc、 0.1%SDS、55℃の洗浄条件下で行なわれた。
図12は、セルコスポラ・ベティコラ感染後のテンサイ葉におけるキチナーゼお よびβ−1,3−グルカナーゼの誘導を示す。菌胞子の懸濁液を植物に接種した 。特定時間間隔後、葉を採取し、粗抽出物を製造した。各々基質としてsH−キ チンおよび3H−ラミナリンを用いた放射性トレーサー検定法により、キチナー ゼ(図12A)およびβ−1,3−グルカナーゼ(図12B)の酵素活性を測定 した。
図13は、セルコスポラ感染テンサイ葉の蛋白抽出物におけるテンサイキチナー ゼ2および4並びにβ−1,3−グルカナーゼ3の免疫検出法を示す。レーン! およびCは、各々感染および対照植物からの蛋白抽出物を含む。キチナーゼ2( 左)、キチナーゼ4(中央)およびβ−1,3−グルカナーゼ3(右)に対して 産生じた抗体を使用した。
図14は、「原材料および方法」記載のPCR技術の使用による、キチナーゼ4 酵素の活性部位の一部を形成することが予測されるアミノ酸の位置指定突然変異 導入を示す。SDOは、提案された全PCR反応に関する5゛プライマーとして 使用される。配列は矢印により示され、5゛〜非反復Ba+aHI部位まで選択 される。SDl、SD2、SD3、SD4およびSD5プライマーに関する配列 は、矢印により示されている。これらの3゛プライマーの場合、示された置換を 伴う相補的配列が使用される。プライマーは、配列番号4に示されたアミノ酸配 列をコードするゲノムキチナーゼDNA配列(配列番号3)に関する下記置換に 使用され得る。括弧内の数は、キチナーゼ4cDNA(配列番号2)からコード された対応するアミノ酸の数を示す。
SDI: Trp170→Tyr (169)TGG−4TAC5D2: Gl u190−”Gin (189)GAA−+CAASD3: Asp184→A sn (183)GAT →AATSD4: Trp207−Tyr (206 )TGG−TAC3D5: Trp205−Tyr (204)TGG−TAC PCR産物を、適切な制限酵素で消化し、キチナーゼ4遺伝子における対応する 配列と交換する。図14Aおよび図14Bは1つの図としてみなされるべきであ る。
図15は、タバコからのC−末端伸長部を伴うハイブリッドβ−1,3−グルカ ナーゼ遺伝子構築物の構築を示す。
図15Aは、下線部のタバコC−末端伸長部を伴うテンサイcDNAβ−1゜3 −グルカナーゼクローンである。
図15Bおよび図15Cは、停止コドンの変更およびC−末端伸長部の導入に使 用され得るPCRプライマーを示し、DraI部位は3°末端に作成される。
矢印はPCRプライマーを示す。5°プライマーの場合、矢印下部の配列が使用 され、3′プライマーの場合、示された置換を伴う相補的配列が使用される。
図15Bおよび図15Cは1つの図としてみなされるべきである。
図15Dは、C−末端伸長部の最終部分、停止コドン、S+a1部位およびBg 111部位を含むアニーリングされた4つの合成オリゴヌクレオチドである。
融合遺伝子産物は、グルカナーゼ遺伝子をXbalおよびEcoRIで消化し、 それをXbalおよびDralで消化されたPCR産物並びにSmalおよびB glIIで消化されアニーリングされた合成オリゴヌクレオチドとライゲーショ ンすることにより作製され得る。
図16は、C−末端伸長部を伴うハイブリッドキチナーゼ4遺伝子構築物の構築 を示す。
図16Aは、下線部のタバコC−末端伸長部を伴うキチナーゼ4を示す。
図16Bおよび図16Cは、キチナーゼ4遺伝子における停止コドン付近のSm a1部位の導入に使用され得るPCRプライマーを示す。矢印はPCRプライマ ーを示す。5′プライマーの場合、矢印下部の配列が使用され、3′プライマー の場合、示された置換を伴う相補的配列が使用される。図16Bおよび図16C は、1つの図としてみなされるべきである。
図16Dは、C−末端伸長部の最終部分、変更された停止コドン、Sma1部位 およびEcoR1部位に関する配列を含むアニーリングされた4つの合成オリゴ ヌクレオチドである。
融合遺伝子産物は、キチナーゼ4遺伝子をBamHIおよびEcoRIで消化し 、それをBamHIおよびSmalで消化されたPCR産物並びにSmaIおよ びEcoRIで消化されアニーリングされた合成オリゴヌクレオチドとライゲー ションすることにより作製され得る。
図17は、配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列を含む植物形質転換ベ クターpBKL4に4の構築を示す。箱形配列は、構築に使用されるB15キチ ナーゼ4cDNA、増強された35Sプロモーターおよび35Sターミネータ− 配列を示す。pB15に4.1は、キチナーゼ4をコードする966bpのEc oR工断片をもつp B 1uescriptである。けば入すの箱形は、最終 生成物に含まれる暗号化領域を示す。Kb3(=KB3)およびKb4(=KB 4)は、鋳型としてpB15に4.1DNAを用いるポリメラーゼ連鎖反応(P CR)においてプライマーとして作用する合成オリゴヌクレオチドである。KH 2およびKH4のDNA配列は各々実施例18で与えられており、配列番号49 および配列番号50に示されている。プラスミドpp S 48は、非反復クロ ーニング部位を含むポリリンカーにより分離される慣用的353強化プロモータ ーおよび慣用的35Sターミネータ−をもつ。植物形質転換ベクターpBKL4 (pBin19の修飾、ベボン、1984)は、アグロバクテリウムTiプラス ミドpTiT37からの右および左T−DNA境界配列、35Sプロモーターお よび慣用的NOSターミネータ−を伴うGUS遺伝子並びに353プロモーター および慣用的OCSターミネータ−を伴う慣用的NPTII遺伝子もつ。幾つか の非反復クローニング部位を含むポリリンカーは、GUSおよびNPTII遺伝 子間に位置する。図17Aおよび図17Bは、1つの図としてみなされるべきで ある。
図18は、各々配列番号1および配列番号8に示されたキチナーゼ4および酸性 キチナーゼSEをコードするDNA配列を含む植物形質転換ベクターpBKL4 に4KSE1の構築を示す。箱形配列は、同じく図17で示された構築物に関し て使用される酸性キチナーゼ5EcDNA、強化35Sプロモーターおよび35 Sターミネータ−配列を示す。psurlは、SE遺伝子の5゛末端をもつpB luescriptである。pSE22は、同じくほぼ完全な5EcDNAをも ツp B 1uescriptである。けば入りの箱形は、最終生成物に含まれ る暗号化領域を示す。!’AGCTGTAC”は、Kpn l−H1ndIII ライゲーションに使用されるアダプターである。pPS48は、図17のところ で述べられている。キチナーゼ4配列をもつ植物形質転換ベクター(pBKL4 に4)の構築は、図17で描かれている。図18Aおよび図18Bは1つの図と してみなされるべきである。
図19は、ゲノムキチナーゼ76遺伝子を含む植物形質転換ベクターpBKL4 に76の構築であり、その配列は配列番号5に示されている。箱形配列は、キチ ナーゼ76遺伝子、強化35Sプロモーターおよび35Sターミネータ−配列を 示す。pK76.1は、pUC19ポリリンカーのHindIII/ EcoR 1部位においてキチナーゼ76をコードするHindIII −EcoRI断片 をもつpUc19である。けば入り箱形は、最終生成物に含まれる暗号化領域を 示す。KB3および340は、鋳型としてpK76.1を用いるポリメラーゼ連 鎖反応(PCR)においてプライマーとして作用する合成オリゴヌクレオチドで ある。KB3および340のDNA配列は、各々実施例18で与えられており、 配列番号49および配列番号51に示されている。プラスミドpPS48は図1 7に関して使用されている。
植物形質転換ベクターpBKL4は、図17に描かれている。図19Aおよび図 19Bは1つの図としてみなされるべきである。
図20は、鋳型として+mRNAを用いる酸性キチナーゼ5EcDNAの一部の PCR増幅である。mRNAは、2つの制限部位(270)に結合したオリゴ− dTから成るプライマーを用いて逆転写された(実施例7参照)。増幅は、5゛ プライマーとして制限部位に結合した遺伝子特異的混合オリゴヌクレオチド(X bal −KB7)および3゛プライマーとして270を用いて行なわれた。次 いで、増幅の第2ラウンドは、5′プライマーとして制限部位に結合した別の遺 伝子特異的混合オリゴヌクレオチド(BamHI −KB 9)および3′プラ イマーとして270を用いて行なわれた。270のDNAは、実施例7および配 列番号30に示されている。
図21は、pH4,5でのモノ−Sカチオン交換クロマトグラフィーによるテン サイβ−1,3−グルカナーゼ1.2.3および4の分離を示す。溶離は、Na C1の一次勾配で行なわれた。吸光度は2sonmで測定された。
図22は、キチナーゼ4、酸性キチナーゼSEおよびβ−1,3−グルカナーゼ を各々コードし、配列番号1、配列番号7および配列番号9に示されているDN A配列を含む植物形質転換ベクターpBKL4に4KsEIG1の構築を示す。
箱形配列は、β−1,3−グルカナーゼcDNA、強化35Sプロモーターおよ び35Sターミネータ−を示す。pGluclは、β−1,3−グルカナーゼを コードする1249bpのEcoRI断片をもつp B 1uescriptで ある。けば入りの箱形は、暗号化領域を示す。プラスミドpPS48Mは、図1 7で示された構築物に関して記載されたpPS48と同じであるが、ただし、こ のプラスミドの場合、E35S−35Stボツクスの各部位に2つの追加的制限 部位(EcoRIおよびKpnI)を補った点が異なる。キチナーゼ4およびS E配列をもつ植物形質転換ベクターの構築は、図17および図18に記載されて いる。図22Aおよび図22Bは1つの図としてみなされるべきである。
図23は、テンサイキチナーゼ4に対して産生した抗体を用いたトランスジェニ ックのニコチアナ・ペンタミナナからの蛋白抽出物におけるテンサイキチナーゼ 4および酸性キチナーゼの免疫検出法を示す。
C=GUSおよびNPT遺伝子構築物を含む対照植物。
SE=酸性キチナーゼ。
K76=ゲノムキチナーゼ(図19参照)。
K4=キチナーゼ4(図17参照)。
K+SE=キチナーゼ4および酸性キチナーゼ(SEX図18参照)。
Std、 = 10pgの精製テンサイキチナーゼ4゜図24は、配列番号1に 示されたキチナーゼ4cDNA配列および配列番号5に示されたゲノムクローン キチナーゼ76のDNA配列間の比較を示す。キチナーゼ76イントロンの位置 は、875〜1262位で容易にみとめられる。配列の相同性は約73%である 。図24A、図24B、図24C1図24D5図24Eおよび図24Fは、1つ の図としてみなされるべきである。
、は、同一ヌクレオチドを示す。
図25は、配列番号2に示されたキチナーゼ4cDNA配列および配列番号6に 示されたキチナーゼ76のアミノ酸配列間の比較である。約80%の相同性がみ とめられる。キチナーゼ76における余分の3アミノ酸は、62−64位のアミ ノ酸(Ser、 ThrSPro)である。図25Aおよび図25Bは、1つの 図としてみなされるべきである。
: は、同一ヌクレオチドを示す。
図26は、各々配列番号3および配列番号5に示されたキチナーゼ4およびキチ ナーゼ76ゲノム配列の非暗号化5′配列間の比較である。相同性の強い8ボツ クスは、非暗号化5′配列で観察される。これらのボックスの中には調節的重要 性を有するものもあり得ると考えられる。図26Aおよび図26Bは、1つの図 としてみなされるべきである。
配列一覧表 配列番号1 キチナーゼcDNA配列(cDNAテンサイキチナーゼ4クローン B15に含まれる)。
配列番号2 キチナーゼ4アミノ酸配列(cDNAテンサイキチナーゼ4クロー ンB15に含まれる)。
配列番号3 ゲノムキチナーゼ4クローンの部分的DNA配列。
配列番号4 ゲノムキチナーゼ4クローンの部分的アミノ酸配列。
配列番号5 ゲノムクローンキチナーゼ76のDNA配列。
配列番号6 ゲノムクローンキチナーゼ76の推定的アミノ酸配列。
配列番号7 酸性テンサイキチナーゼSEのcDNA配列。
配列番号8 酸性テンサイキチナーゼSEの推定的アミノ酸配列。
配列番号9 塩基性テンサイβ−1,3−グルカナーゼのcDNA配列。
配列番号10 塩基性テンサイβ−1,3−グルカナーゼの推定的アミノ酸配列 。
配列番号11 イントロン、プロモーターおよび先導配列を含む全テンサイキチ ナーゼ1遺伝子のDNA配列、およびキチナーゼ1遺伝子の暗号化領域から推定 されたアミノ酸配列。
配列番号12 キチナーゼ1遺伝子の暗号化領域から推定されたアミノ酸配列。
配列番号13 インゲンまめ(PHA)キチナーゼのC−末端アミノ酸配列。
配列番号14 塩基性タバコキチナーゼのC−末端アミノ酸配列。
配列番号15 酸性タバコキチナーゼのC−末端アミノ酸配列。
配列番号16 大麦キチナーゼCH26のC−末端アミノ酸配列。
配列番号17 タバコ由来の塩基性β−1,3−グルカナーゼのC−末端アミノ 酸配列。
配列番号18 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号19 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号19 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号20 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号21 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号22 テンサイ由来のキチナーゼ3のトリプシンペプチドのアミノ酸配 列。
配列番号23 WGA−A(1−リチクム・アエスティブム)由来のキチン結合 性蛋白のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号24 へベイン(ヘベア・ブラシリエンシス)由来のキチン結合性蛋白 のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号25 インゲンまめ(ファセオルス・ブルガリス)由来のキチン結合性 蛋白のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号26 タバコにニコチアナ・タバクム)由来のキチン結合性蛋白のアミ ノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号27 テンサイ由来のキチナーゼ2からのアミノ酸配列のN−末端アミ ノ酸配列。
配列番号28 テンサイ由来の酸性キチナーゼ(配列番号9)のポリペプチド配 列から部分的に構築されたKB−7と呼ばれるDNAプライマ配列番号29 テ ンサイ由来の酸性キチナーゼ(配列番号9)のポリペプチド配列から部分的に構 築されたKB−9と呼ばれる相補的DNAプライマー。
配列番号30 ポリA mRNAの一般知識から構築されたオリゴ−dTと呼ば れる相補的DNAプライマー。
配列番号31 キュウlバククミス・サチブス)由来のリソチーム/キチナーゼ のアミノ酸配列。
配列番号32 アラビドプシス・タリアナ由来のリソチーム/キチナーゼのアミ ノ酸配列。
配列番号33 テンサイ由来のβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸配列のアミ ノ酸部分配列3−15゜ 配列番号34 テンサイ由来のβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸配列のアミ ノ酸部分配列3−17゜ 配列番号35 テンサイ由来のβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸配列のアミ ノ酸部分配列3−16゜ 配列番号36 テンサイ由来のβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸配列から構 築されたオリゴTG−1と呼ばれるDNA 5°プライマー。
配列番号37 テンサイ由来のβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸配列から構 築されたオリゴTG−2と呼ばれるDNA 5°プライマー。
配列番号38 タバコおよび大麦由来のグルカナーゼのアミノ酸配列から構築さ れたオリゴTG−3と呼ばれるDNA 3’プライマー。
配列番号39 オリゴTG−3プライマーの構築に使用される大麦由来のグルカ ナーゼのアミノ酸配列からのアミノ酸部分配列。
配列番号40 オリゴTG−3プライマーの構築に使用されるタバコ由来のグル カナーゼのアミノ酸配列からのアミノ酸部分配列。
配列番号41 エントウキチナーゼB由来のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸  ゛配列。
配列番号42 エントウキチナーゼA1由来のアミノ酸配列のN−末端アミン酸 配列。
配列番号43 エントウキチナーゼA2由来のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸 配列。
配列番号44 大麦キチナーゼに由来のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号45 大麦キチナーゼT由来のアミノ酸配列のN−末端アミノ酸配列。
配列番号46 タバコ由来のキチナーゼからのアミノ酸配列の活性部位のアミノ 酸部分配列。
配列番号47 タバコ由来のキチナーゼからのポリペプチドの活性部位のアミノ 酸部分配列。
配列番号48 タバコ由来のキチナーゼからのポリペプチドの活性部位のアミノ 酸配列。
配列番号49 配列番号1のヌクレオチド番号1−15および配列番号5からの ヌクレオチド番号471−485から部分的に構築されたKB−3と呼ばれるD NA5’プライマー。
配列番号50 配列番号1のヌクレオチド番号261−241から構築されたK B−4と呼ばれる相補的DNA 3’プライマー。
配列番号51 配列番号1のヌクレオチド番号341−323から部分的に構築 された340と呼ばれる相補的DNAプライマー。
配列番号1−12の詳細な説明 配列番号1および配列番号2 テンサイλZAP cDNAライブラリーから単離されたB15キチナーゼ4c DNAクローンのDNA配列(配列番号1)および推定されたアミノ酸配列(配 列番号2)。
この配列は、966bp長であり、ポリペプチド鎖中に264アミノ酸残基を有 する蛋白をコードする。先導配列は、23アミノ酸残基、次いで35アミノ酸残 基のヘベインドメインおよび206アミノ酸残基の機能ドメインにより構成され る。停止コドンの後、cDNAは、847位に推定的ポリアデニル化シグナルお よびポリAテール(尾部)を伴う158bp3’フランキング領域を有する。
比較すると、キチナーゼ4遺伝子(その部分ヌクレオチド配列は配列番号3に示 されている)は、配列番号4に示された265アミノ酸残基を有する蛋白をコー ドする。この遺伝子によりコードされる先導配列は、24アミノ酸残基により構 成される。すなわち、配列番号1はヌクレオチドAおよびTを失っており、最初 のアミノ酸Metは、キチナーゼ4cDNAによりコードされるポリペプチド配 列には存在しない。
配列番号3および配列番号4 テンサイEMBL3ゲノムライブラリーから単離されたキチナーゼ遺伝子をコー ドするゲノムクローンの部分的DNA配列(配列番号3)および推定されたアミ ノ酸配列(配列番号4)。
この配列は、691bp長であり、キチナーゼ4ポリペプチド鎖の265アミノ 酸の最初の112をコードする。先導配列は、24アミノ酸残基、次いで35ア ミノ酸のヘベインドメインにより構成される。部分的に配列決定されたクローン は、ATG出発コドンの70bp上流である、285位に位置するTATAボッ クス配列(TATAAA)を伴う355bpの5′非暗号化領域を有する。
配列番号5および配列番号6 テンサイEMBL3ゲノムライブラリーから単離されたキチナーゼ76遺伝子を コードするゲノムクローンのDNA配列(配列番号5)および推定されたアミノ 酸配列(配列番号6)。
この配列は、1838bp長であり、ポリペプチド鎖中に268アミノ酸残基を 有する蛋白をコードする。先導配列は、24アミノ酸残基、次いで35アミノ酸 残基のヘベインドメインおよび209アミノ酸残基の機能ドメインにより構成さ れる。この遺伝子は、875〜1262位に位置する1つのイントロンを含む。
このイントロンの正確な位置は、B15chit4cDNAとの位置調整に基づ ((図24)。イントロン境界は共通GT/AG配列を含む。TATAボックス 配列(TATAAA)は378位に位置し、これはATG出発コドンの90bp 上流である。
推定的ポリAシグナル(AATAAA)は1725位に位置する。
配列番号7および配列番号8 テンサイλZAP cDNAライブラリーから単離された酸性キチナーゼ5Ec DNAクローンのDNA配列(配列番号7)および推定されたアミノ酸配列(配 列番号8)。
この配列は、1106bp長であり、ポリペプチド鎖中に293アミノ酸残基を 有する蛋白をコードする。先導配列は、25アミノ酸残基および268アミノ酸 残基の機能ドメインにより構成される。cDNAクローンは、17bpの5°非 暗号化領域および202bpの3゛フランキング領域を有する。
配列番号9および配列番号10 テンサイλZAP cDNAライブラリーから単離されたβ−1,3−グルカナ ーゼ4cDNAクローンのDNA配列(配列番号9)および推定されたアミノ酸 配列(配列番号10)。
この配列は、1249bl)長であり、ポリペプチド鎖中に336アミノ酸残基 を有する蛋白をコートする。cDNAクローンは、33bpの5゛非暗化領域並 びに1157位に推定的ポリアデニル化シグナルおよびポリAテールを含む18 2bp3°フランキング領域を有する。
配列番号11および配列番号12 テンサイEMBG3ゲノムライブラリーから単離されたキチナーゼ1遺伝子をコ ードするゲノムクローンのDNA配列(配列番号11)および推定されたアミノ 酸配列(配列番号12)。
この配列は、約6.3kb長であり、ポリペプチド鎖中に439アミノ酸残基を 有する蛋白をコードする。先導配列は、26アミノ酸残基、次いで20アミノ酸 残基のへベインドメイン、132アミノ酸残基のプロリン濃厚ドメインおよび2 38アミノ酸残基の機能ドメインから成ることが推定される。この蛋白は、恐ら くは蛋白を液胞へ指向させると思われる23アミノ酸残基のC−末端伸長部を有 する。
この配列は、2170−4618位および4776−5406位に2つのイント ロンを含む。イントロン境界は、共通GT/AG配列を含む。TATAボックス 配列(TATAAA)は、ATG出発コドンの約70bp上流である1355− 1360位に位置する。推定的ポリAシグナル(AATAAA)は、6032位 に位置する。
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材料および方法 生物学的材料 植物 ベータ・ブルガリス、栽培変種「モノバ」の種子を、粘度混合ビート(「サイカ ス」)に播種し、11/13時間の夜/昼サイクル、25/18℃(昼/夜)お よび70%相対湿度で生長チャンバー中に置いた。光強度は約25000ルクス であった(「オスラムHQ I−TJ、400W/DH)。播種の3週間後、実 生を、同じ生長培地を含む12c+aのプラスチック製鉢に植え替えた。1日2 回、領1%肥料:「ストジエルネ」万能肥料4:1:4(N:P:K)を含む水 を植物に補充した。播種の6週間後、植物は、セルコスポラ・ベティコラによる 感染実験に使用できる状態であった。
ニコチアナ・タバクムおよびニコチアナ・ペンタミアナ植物は、上記要領で得ら れた。
菌類 セルコスポラ・ベティコラ菌の単離株を感染実験用に使用した。単離株rF57 3」は、ユナテイッド・ステーブ・デパートソフト・オブ・アグリカルチャー、 アグリカルチュラル・リサーチ・ディビジョン(フォートコリンズ、コロラド、 アメリカ合衆国)から入手された。
セルコスポラ・ニコチアナ植物の単離株(ATCC18366)は、アメリカン ・タイプ・カルチャー・コレクションから入手された。
セルコスポラ種の成長 この菌を、ペトリ皿中固体成長培地で成長させた。滅菌「ジャガイモデキストロ ース寒天」(「ディフコ」、39g/l)を成長培地として使用した。菌糸体の プラグをベトリ皿の中心に置き、培養物を室温で4週間インキュベーションした 。
ある程度の寒天を含む菌糸体「マット」全体を切断することにより、胞子誘導用 の「菌糸体」を「採取コした。
セルコスポラ種の胞子形成 50m1の滅菌ガラス管において菌糸体を蒸留水と混合(1:2)L、、800 0 rpmで2分間稼動させる「ウルトラ・ターラックスT25」ミキサーを用 いてホモジナイズした。
ホモジネート1mlを、固体胞子形成培地を含むペトリ皿に移した。rV−8J を培地として使用した。それは、200m1のrV−8J液(キャンベル、イタ リア)、800n+1の水、3gのCaCO3および20gの寒天を含んでいた 。
@濁液をそのまま1時間静置した。培養物を風乾後(約1時間)、ペトリ皿を閉 じ、密封し、13℃および24時間照明(クールホワイト)でインキュベーショ ンチャンバー中に入れた。
インキュベーションの7日後、ペトリ皿へ10m1の蒸留水を注ぎ、培養物表面 を滅菌ブラシでしっかり磨くことにより、胞子を採取した。
生成した胞子懸濁液は、約100000胞子/mlを含んでいた。
セルコスポラ種による感染 ゛ 接種用として、20ggのトウィーン−20を含む水1slに、12500の胞 子を懸濁し在。クロマトグラフィー噴霧器を用いて、懸濁液を、「溢れ出る」ま で6通合テンサイまたはニコチアナ植物の上部葉裏面に適用した。接種直後、植 物を、30℃、100%相対湿度および24時間照明(クールホワイト)で保っ た「ミストチャンバー」中に入れた。5日間のインキュベーション後、30℃、 80%相対湿度および24時間照明で保った生長チャンバーへ植物を移した。接 種の約10日後、セルコスポラ感染が確立されたことを示す壊死スポットが成熟 葉に現れた。接種後、 1) キチナーゼ4、酸性キチナーゼSEおよびβ−1,3−グルカナーゼの小 規模精製、および ii)放射化学検定法および免疫プロッティングを用いた全酵素活性の発現レベ ルを測定するための時間推移試験、 1ii)上記(ii)技術を用いたトランスジェニック植物における酵素の各々 の発現レベルの測定、 vi)cDNAライブラリーの構築に使用するmRNAの単離に使用するため、 特定時間間隔でテンサイ植物を採取した。
根病原体リゾクトニア・ソラニによるニコチアナ植物の感染リゾクトニア・ソラ ニの単離株は、K、ツァベラークロナビ博士(サロニキ、ギリシャ)から入手さ れた。
1%のジャガイモデキストロースのブロスに2回浸漬し、オートクレーブで処理 した大麦の粒において、リゾクトニア・ソラニの接種物を製造した。菌の成長培 養物の寒天ディスクに穀粒を接種し、2週間インキュベーションした後、それら を風乾した。
別法として、ジャガイモデキストロース寒天で成長しているリゾクトニア・ソラ ニのディスクは、接種物として直接使用され得る。
接種物を異なる濃度で鉢植え土壌中に混合し、14日間根付いたトランスジェニ ック植物を感染土壌に移植した。生き残っている植物のパーセンテージは、1. 2および3週間後に各々記録され得、3週間後、生き残っている植物を根の損傷 について評価する。別法として、トランスジェニック植物からの種子を、感染土 壌に直接播種した。
1gのテンサイ葉材料からの蛋白の抽出さらに具体的には、小規模精製を下記要 領で行った。1ミリモルの両ベンズアミジン、ンチオトレイトールおよびフェニ ルメチルスルホニルフルオリドを含む(えん酸緩衝液(0,1モル、pH5,2 ml/g組織)中ウルトラ・ターラックス・ホモジナイザーにより、葉材料1g をホモジナイズした。15分間15000Xgでの遠心分離により粒状物質を除 去した。遠心分離を反復する前に酵素を含む上清を別の試験管に移した。
テンサイ葉材料からの蛋白の大規模抽出酵素の抗菌潜在能力およびアミノ酸配列 を測定するためには、大量の純粋酵素が要求される。充分な量、すなわちmg量 を得るため、キチナーゼ4、酸性キチナーゼsEおよびβ−1,3−グルカナー ゼの大規模精製を、天然感染テンサイ植物、栽培変種「モノバ」から得た2kg の葉材料により行った。50またはそれ以上の壊死病変をもつ天然感染葉を、イ タリアにある育種場の畑(マリボーイタリア、ボローニヤ)から摘み取り、キチ ナーゼ4の抽出が実施されるまで4℃で貯蔵した。
キチンカラムの製造 30gのキトサン(プロタンから、シー・キュアP1ナンバー709、ノルウェ ー)を、600+nlの10%酢酸に溶かした。30分後、60011のメタノ ールを混合しながらゆっくりと加えた。濁った粘ちょう性溶液を2回ろ過するこ とにより(最初はグラスウール、次に焼結ガラス漏斗を使用)、粒状物質を除去 した。ろ液を磁気撹はん装置上のビーカーに移し、40m1の無水酢酸を充分に 撹はんしながらゆっくりと加えた。約2分後、溶液はゲルに変わった。反応を1 0分間続行させた後、ゲルをスパチュラで断片に切断した。ゲル断片をワーリン グ配合機へ移し、メタノールで被覆し、2分間全力でホモジネートした。メタノ ール、酢酸および未反応の無水酢酸を、ホヮットマン・ナンバー1ろ紙を用いた ブフナー漏斗でのろ過により除去した。ろ液をビーカーに移し、1リツトルの1 モルNag CO3を加え、pHを6N NaOHで9に調節した。50+el の無水酢酸をゆっくりと加え、pHを9に調節した。反応を1時間行わせた後、 ブフナー漏斗でのろ過により最終生成物を集めた。充分に水で洗浄した後、4℃ で貯蔵前に生成物をpH8,0で10ミリモルのトリス緩衝液中において平衡さ せた。収量は700m1の再生キチンであった。ファーマシアによる慣用的方法 の使用により、再生キチンからキチンカラムを製造した。
放射性コロイド状キチンの製造 非標識キチンの合成に関する記載に従い(上記参照)、3H−標識無水酢酸によ り2gのキトサンをアセチル化した。ブフナー漏斗で3H−標識キチンを充分に 洗浄した後、それをビーカーに移した。50m1の濃縮氷冷HCIを加え、0℃ で5分間撹はんすることによりキチンを溶がした。シロップ状液体を焼結ガラス 漏斗でろ過し、激しく撹はんした50%水性エタノールへゆっくりと注ぐと、高 度分散状態でキチンが沈澱した。遠心分離により残留物を沈降させ、数回水に懸 濁することにより、過剰の酸およびエタノールを除去した。最後に、コロイド状 キチンを200m1の水に懸濁し、5×1分間全力で音波処理した。使用時まで sH−標識キチンを4℃で貯蔵した。
ラミナリン力ラムの製造 ジビニルスルホン活性化アガロース(ミニ−リーク・ハイ、KEM−EN−TE C1デンマーク)を用いて、ラミナリン(β−1,3−グルカン)(ラミナリア ・ディジタリアから、ングマ)を固定化した。50gのミニ−リーク・ハイを、 pH11で200m1の1モル燐酸カリウム(K−P)に分散させ、5mlのH 2Oに溶がした75Q+ngのラミナリンを加えた。反応を振動板上で16時間 25℃で続行させた。pH9,5で1モルに−P緩衝液中5%メルカプトエタノ ールの溶液とのインキュベーションにより、未反応のジビニルスルホン基を遮断 した。反応時間は25℃で16時間であった。ブフナー漏斗でゲルを充分に洗浄 することにより、残留メルカプトエタノールを除去した。ラミナリンーアガロー スを、pH8,0で20ミリモルのトリス緩衝液に懸濁し、4℃で貯蔵した。フ ァーマシアによる慣用的方法を用いて、ラミナリンーアガロースからラミナリン カラムを製造した。
3H−標識ラミナリンの合成 3H−標識NaB”H,で還元することにより、ラミナリンを放射能で標識した 。
500mgのラミナリン(ラミナリア・ディジタリアから、シグマ)を2+il のH!0に溶かし、80(bzlのNaC1(0,2g/ml)、次いで811 の無水エタノールを加えて沈澱させることにより精製した。15000gで5分 間の遠心分離により沈澱物を集めた。上清を廃棄し、ラミナリンを含む沈澱物を 4mlの0.lNNaOHに溶かした。この溶液を、5mC1のNaB”H,を 含む反応容器に移した。25℃で90分間撹はん後、600μlの1モルHCI を加えて、未反応NaB’H4を破壊した。反応混合物を500μmアリコート に分割し、200μmのNaC1および2mlの無水エタノールを各試験管に加 えた。0℃で10分間貯蔵後、15000Xgで5分間の遠心分離により沈澱物 を集めた。3H−標識ラミナリンを500μmの820に溶かし、上清における 基底値が20μl当たり1100cp未満となるまで、沈澱を反復した。ラミナ リンの標識溶液を一20℃で貯蔵した。β−1゜3−グルカナーゼ検定での使用 前、溶液を水で20倍に希釈した。
逆相HPLC 2モデルの420ポンプおよび溶媒ミキサーにより構成されるコントロン・アク チェン・ゲゼルシャフト(チューリヒ、スイス)の器械を使用した。製造会社の 使用説明書に従いコントロン・モデル450−MTデータシステムにより、勾配 制御およびデータ獲得を遂行した。モノSカラム(下記参照)から溶離した蛋白 を、バイダックRP4(0,46X15cm、10μm粒子サイズ、ザ・セバレ ーションズ・グループ、エスペリア、カリフォルニア)カラムまたはポリF(デ ュポン・ド・ヌモア)カラムでのRP−HPLCにかけた。RP−HPLCに使 用された移動系は、緩衝液A:水中領1%TFAおよび緩衝液Bニアセトニトリ ル中0.1%TFAてあった。
5DS−PAGE ンヤカーオヨヒフォン・ジャボウ(1987)により記載されたトリシン5DS −PAGEシステムを用いたイージー−4装置(Keg−En−Tec、デンマ ーク)において、粗植物抽出物または部分精製キチナーゼの5DS−PAGEを 行った。
合計25μgの蛋白を各レーンに適用した。製造会社の使用説明書に従いファス ト−システム(ファーマシア)において、純粋キチナーゼイソ酵素を分析した。
酵素検定法 放射化学的キチナーゼ検定法 基質として3H−キチンを用いて、キチナーゼ活性を放射化学的に測定した。
3H−キチンの比活性は、460cp+m/ナノモルN−アセチルグルコサミン (GluNAc)当量(または2.3 X 10 ’cpo+/mg3H−キチ ン)テアツタ。ソレハ、テンサイ葉から得られた粗キチナーゼ製品およびセラチ ア・マルセセンスまたはストレプトマイシス・グリセウスから得られたエキソキ チナーゼにょる3H−キチンの全体的加水分解後に、G 1uN Acのシンチ レーション計数法および比色測定法により測定された。
検定混合物は、酵素溶液200μmの全容量中、50μmの3H−キチン懸濁液 (100000cpm含有)および10マイクロモルのくえん酸ナトリウム(p H5,0)を含んでいた。混合後、3H−キチンの酵素的加水分解を40℃で1 5分間行わせた後、300μlの10%(v/v)TCAを加えた。基底値読み 取りを減少させるため、100μmの牛血清アルブミン(10mg/ml)を加 えた後、15000Xgで5分間の遠心分離により不溶性3H−キチンを除去し た。300μm上清における放射能をシンチレーション計数法により測定した。
放射化学的β−1,3−グルカナーゼ検定法基質として3H−標識ラミナリンを 用いて、β−1,3−グルカナーゼ活性を放射化学的に測定した。
検定混合物は、50μmの酵素抽出物、50μmの0.1モルNa−(えん酸( pH5,0)および10μlの3H−標識ラミナリン(192000cpm)に より構成された。40℃で15分間インキュベーションを行った。反応を測定す るため、1000μmの無水エタノールおよび50μmの飽和NaC1溶液を加 えた。0℃で10分後、110000xで5分間の遠心分離により未反応ラミナ リンを除去した。
上清400μmのアリコートをシンチレーションガラス瓶に移した。5+1のP ICo−FLUOR−40を加え、放射能の量を液体シンチレーション計数法に より測定した。
リソチーム検定法 キチナーゼ4のリソチーム活性を、セルステス等(1980)により記載された 方法により測定した。さらに具体的には、リソチーム活性をマイクロタイタープ レートで測定した。各ウェルは、1mg/mlのBSAを含む20ミリモルの燐 酸ナトリウム緩衝液(pH7,4)に懸濁したミクロコツカス・リソデイクチシ スから得た細胞壁を含む。450nmでの初期吸光度を0.6に調節した後、卵 白リソチームまたは植物キチナーゼ4を加えた。この反応の後、50分間5分間 隔で吸光度の減少を測定した。
β−グルクロニダーゼ(GUS)検定法GUSを、本発明による遺伝子形質転換 植物の構造に関するリポータ−遺伝子として使用する場合、形質転換の成功は、 ジェファーソン(1987)により記載された下記GUS検定法の使用により決 定され得る。葉先を薄片(<0.5mm)に刻み、05ミリモルのフェリンアン 化カリウムおよび10ミリモルのEDTAを含む01モル燐酸ナトリウム緩衝液 (pH7,0)に溶かしたx−glue(5−ブロモ−4−クロロ−3−インド リル−β−グルクロニド)の2ミリモル溶液中でインキュベーションした。葉片 を37℃で2−4時間処理し、水で洗浄し、染色強度を顕微鏡による視覚検査に より記録した。
キチナーゼ2.3および4、酸性キチナーゼSEおよびβ−1,3−グルカナー ゼイソ酵素の精製 下記流れ図に示されている通り、酸性および塩基性キチナーゼイソ酵素を、テン サイ葉から得られたβ−1,3−グルカナーゼと一緒に精製した。
2kgのテンサイ葉 テンサイ葉は、イタリアで入手された(大規模、「生物学的材料」参照)。以下 、下記で概説されている精製段階の各々について説明する。各段階で使用される 装置および方法は、下記要領に従い行なわれる。
モノじスポラ・ベティコラ感染テンサイ葉がら得られた蛋白の抽出全段階とも4 ℃で行なわれた。遠心分離は、この精製方法全体を通して、セントリコンモデル H−401B遠心機中20分間20000 xgで行なわれた。
細胞不含有抽出物の製造 2kgのセルコスポラ感染葉を、1ミリモルDTT(ジチオトレイトール)、1 ミリモルBAM(ベンズアミジン)(出発緩衝液)および200gのダウエック ス1×2(100μ■/メツシユサイズ)を含む4リツトルのNa−(えん酸緩 衝液(pH5゜0)中でホモジネートした。遠心分離前、ホモジネートを2重層 の31μmメツシュのナイロンガーゼにより圧搾した。
加熱および硫酸アンモニウムによる沈澱遠心分離後に得られた上清分画を50℃ で20分間加熱し、4℃に冷却後、沈澱物を遠心分離により集めた。90%飽和 度が達成されるまで固体硫酸アンモニウムを上清に加えた。遠心分離後、沈澱し た蛋白を出発緩衝液:1iiの緩衝液/10gの出発物質に溶かした。
カラムクロマトグラフィーによるキチナーゼ2.3および4、酸性キチナーゼS Eおよびβ−1,3−グルカナーゼの精製キチナーゼおよびβ−1,3−グルカ ナーゼイソ酵素を、硫酸アンモニウム沈澱蛋白分画から精製した。可溶化後、蛋 白溶液を、1ミリモルのDTTおよび1ミリモルのBAMを含む10ミリモルの トリス(pH8,0)に対して透析した。変性した蛋白を遠心分離により除去し 、上清を上記で概説した2つのカラム、例えばi)50mlファースト・フロー ・セファロースQ(ファーマシア)およびii)100mlキチンカラム(上記 要領に従い製造)(これらのカラムは連結されている)に充填した。カラムをト リス緩衝液により平衡状態にした後、281+nlの試料を加えた。出発緩衝液 で充分に洗浄することにより、β−1,3−グルカナーゼを含む非結合蛋白を除 去した。ファースト・フロー・セファロースQカラムを取り外した後、キチナー ゼが、1ミリモルのDTTを含む20ミリモルの酢酸(pH3,2)によりキチ ンカラムから溶離した。酸性キチナーゼSEは、0.5モルのNaC1を含むト リス緩衝液によりファースト・フロー・セファ0−スQカラムから溶離した。
β−1,3−グルカナーゼの精製 カチオン交換クロマトグラフィーによるβ−1,3−グルカナーゼの分離ファー スト・フロー・セファロースQにもキチンカラムにも吸着されなかった蛋白を集 め、アミコンPM−10フィルター(ダンパー、マサチューセッツ、アメリカ合 衆国)による圧力透析により60■1に濃縮した。1ミリモルDTTおよび1ミ リモルRAMを含む20ミリモルNa−酢酸緩衝液(pH4,2)に対して一夜 透析後、透析緩衝液中で平衡させた5Qmlファースト・フロー・セファロース Sカラム(ファーマシア)に、蛋白溶液を充填した。平衡緩衝液で洗浄すること により非吸着蛋白を除去した。結合蛋白は、出発緩衝液中0〜0.5モルNaC 1の600111−次勾配により溶離した。
β−1,3−グルカナーゼ活性の3つの主要ピークA、BおよびCが観察された 。ラミナリンーアガロースにおけるアフィニティーカラム・クロマトグラフィー により、ピークBをさらに分画化した。ピークAおよびCはそれ以上精製しなか った。
ラミナリンーアガロースにおけるβ−1,3−グルカナーゼの精製ラミナリンー アガロースの28m1カラムを、1ミリモルの両DTTおよびBAMを含む10 ミリモルのトリス緩衝液(pH8,0)により平衡状態にした。ピークBからの 蛋白分画を合わせ、圧力透析により15m1に濃縮し、トリス緩衝液に対して透 析した。ラミナリンーアガロース力ラムに試料を載せた後、カラムを通る流れを 20分間止めることにより、β−1,3−グルカナーゼをアフィニティーリガン ドに結合させた。トリス緩衝液で洗浄することにより非吸着蛋白を除去し、β− 1,3−グルカナーゼをトリス緩衝液中1モルNaC1で溶離した。
FPLCによる4種のβ−1,3−グルカナーゼイソ酵素の精製β−1,3−グ ルカナーゼ活性を伴うラミナリンーアガロース力ラムからの分画を合わせ、濃縮 し、20ミリモルの酢酸緩衝液(pH4,5)に対して一夜透析した。1次Na C1勾配を用いたFPLCシステムにおけるカチオン交換カラム(七)S)(フ ァーマシア)で蛋白を分離させた。4つの主要蛋白ピークが観察された(図21 参照)。それらは全て、β−1,3−グルカナーゼに関する放射化学検定(上記 参照)において3H−標識ラミナリン基質を加水分解した。
逆相HPLCにおけるβ−1,3−グルカナーゼの精製上記ポリF逆相HPLC カラムへFPLC精製β−1,3−グルカナーゼを注入することにより、精製を 行った。0.1%TFA(トリフルオロ酢酸)中10%アセトニトリルで洗浄す ることにより、非吸着物質(緩衝液、塩等)を除去した。
蛋白は、10〜70%のアセトニトリルの1次勾配を用いることにより溶離され た。
この脱塩/精製段階後、ピーク3および4は、1)N−末端アミノ酸配列決定、 ii)アミノ酸組成分析(実施例8参照)、1ii) )リブシン消化によるペ プチド獲得およびiv)うさぎへの注入によるポリクローナル抗体の製造に使用 できる状態であった。
キチナーゼ2.3および4の精製 20ミリモル酢酸(pH3,2)でキチンカラムを溶離することにより、キチナ ーゼ活性をもつ40分画(10ml/分画)が得られた。分画を合わせ、pH4 ,5に調節し、15w1に濃縮し、20ミリモルNa−酢酸緩衝液(pH4,5 )に対して透析した。
2mlアリコートを、FPLCシステム(ファーマシア)により上述のカチオン 交換カラム(モノ−8)に充填した。酢酸緩衝液で洗浄することにより、非吸着 物質を除去した。キチナーゼイソ酵素の溶離は、酢酸緩衝液中0〜1モルNaC 1の1次勾配により達成された。溶離プロフィールは図1に示されている。さら に精製するため、逆相バイダックRPJ HPLCカラムを使用した。条件は、 β−1゜3−グルカナーゼの精製に関する上記条件と同様であった。
酸性キチナーゼSEの精製 アニオン交換クロマトグラフィーにおける酸性キチナーゼSEの精製酸性キチナ ーゼSEは、精製概略図に示されている通り0,5モルNaC1を含むトリス緩 衝液により上記ファースト・フロー・セファロースQカラムから溶離された。蛋 白を10ミリモルのトリス−HCI(pH8,0)に対して透析し、同緩衝液で 平衡状態にした40m1rフアースト・フロー・セファロースQ」カラムに載せ た。蛋白は、O〜0.5ミリモルNaC1の800m1−次項化ナトリウム勾配 で溶離された。上記放射化学キチナーゼ検定により測定されたキチナーゼ活性を 含む分画をプールした。
クロマトフオーカシングにおける酸性キチナーゼSEの精製蛋白分画を25ミリ モルのビス−トリスに対して透析し、イミノジ酢酸によりpH7,0に調節した 。15m1の「ボリバファ−・エクスチェンジャー」カラム(ファーマシア、P BE74)を同緩衝液により平衡状態にし、5Qmlの試料を充填した。ビス− トリス緩衝液で洗浄することにより、非吸着蛋白を除去した。
pH3,6に調節された「ポリバファ−74」の適用により、7〜3.6の一次 pH勾配が生じ、幾つかの蛋白が脱着された。酸性キチナーゼSEはこのpHで はカラムにまだ保持されていたが、0.3モルNaC1を「ポリバファ−74」 に加えることにより、それは脱着された。
FPLCによる酸性キチナーゼSEの精製上記放射化学キチナーゼ検定により測 定された高いキチナーゼ活性をもつ蛋白分画をプールし、25ミリモルのビス− トリス(pH7,0)に対して透析した。ビス−トリス緩衝液で平衡状態にした モノ−P FPLCカラム(ファーマシア)で蛋白を分割した。出発緩衝液によ る初回洗浄後、0〜0.3モルNaC1の一次塩勾配を用いることにより(図3 )、酸性キチナーゼSEの3種のイソ酵素が分離された。
テンサイキチナーゼ4の酵素開裂パターンの分析40μlの3H−標識キチン( 5000Qcpm)を、0.1モルくえん酸緩衝液(pH65)中7μgのキチ ナーゼ4(上記要領で精製)とインキュベーションした。総容量は300μlで あった。特定時間(15分、30分、1時間および24時間)後、300μmの 10%(v/V)TCAを加えることにより反応を止めた。3H−標識キチンの 未反応ポリマーを除去し、上清のアリコート(300μm)を薄層クロマトグラ フィー(TLC)プレート(シリカゲル60H1メルク)に適用した。移動相は n−プロパツール/HzO/NHs(70/30/1:v/v/v) であった 。
キチンの酸加水分解により、N−アセチルグルコサミン誘導オリゴ糖の標準物質 を製造した(ルブレイ、1964)。この標準物質を用いて、TLCプレートに おける酵素開裂による生成物を局在させた。剃刀の刃で削ることにより、TLC プレート上の興味の対象である領域を取り出し、3H−標識オリゴ糖を含むシリ カゲルをシンチレーションガラス瓶に移した。lQ+alのシンチレーション液 体ジミルム(パラカード・インスツルメンツ)を加え、液体シンチレーション分 光測光法により放射能を測定した。
抗菌活性 セルコスポラ・ベティコラおよびトリコデルマ・レーセイの成長に対するテンサ イキチナーゼ4の阻害効果は、単独または酸性キチナーゼSEおよび塩基性β− 1,3−グルカナーゼと組み合わせた形で観察された。抗菌性蛋白の存在下にお ける、病原菌、例えばセルコスポラからの胞子の発芽および/または菌糸の成長 は、3つの相異なる方法で分析され得る。
方法Iは、培地の薄膜で覆い、緩衝液(対照)またはμg量の抗菌性蛋白とイン キュベーションした顕微鏡スライドにおいて行なわれる。胞子の発芽または菌糸 体の成長をカルコフルオーホワイト染色により追跡した後、蛍光顕微鏡により分 析する。
方法IIは、成長培地、セルコスポラからの10または100の胞子、緩衝液( 対照)または抗菌性蛋白を含むマイクロタイタープレートにおいて行なわれる。
プレートを25℃でインキュベーションした後、光学密度(620nmで)を特 定時間間隔で測定する。
方法IIIでは、放射性トレーサー技術をオートラジオグラフィーと組み合わせ て用いることにより、キチンおよびβ−1,3−グルカンがセルコスポラにおけ る重要な細胞壁成分であること、およびキチナーゼ4がセルコスポラの菌糸先端 に堆積した放射能を除去し得ることを立証する。
方法I: 顕微鏡スライド生物検定 顕微鏡スライドを、ジャガイモデキストロース寒天(PDA)の薄層で被覆し、 ペトリ皿中湿らせたろ紙の上で6時間貯蔵した。胞子懸濁液(10000胞子/ II+1)10μmをスライドの中央に置いた。10ミリモルのトリス緩衝液( pH8,0)10μlまたは試験される抗菌性蛋白20μgを含む製品10μl を、胞子懸濁液に適用した。抗菌性蛋白をトリス緩衝液に溶かし、0.22μ膓 フイルターでろ過した後、胞子懸濁液と混合した。ペトリ皿をテープで密閉し、 30℃および充分な照明下で24−48時間インキュベーションした。評価時点 で、培養物を1゜分間蛍光染料カルコフルオーホワイト(水中り05%(IF/ V))で染色した。カルコフルオーホワイトは、主としてキチンの形成されつつ ある構造を含む細胞壁に結合するため、蛍光染料は菌糸細胞壁の分化および成長 に関するマーカーとして機能し得る。
方法II: マイクロタイタープレート生物検定100μmのジャガイモデキス トロース・ブロス(PDB)液体成長培地を、マイクロタイタープレートの各ウ ェルに入れた。セルコスポラの胞子懸濁液(100000/a+1)を4層の滅 菌ガーゼで2回ろ過することにより、少量の菌糸体片を除去した。胞子懸濁液を 滅菌水で1:100および1:1000に希釈した後、100μmのアリコート をマイクロタイターウェルに移した。抗菌性蛋白を同緩衝液に溶かし、方法Iに 関する上記要領と同様にして処理した。生物検定は、菌胞子の各希釈率に関して 5回反復して行なわれた。マイクロタイタープレートをテープで密閉することに より、蒸発および汚染を回避した。50rpvAで稼動させたアジテータ−にお いて室温でインキュベーション後、テープを取り外し、1日2回620r+mで 吸光度を測定した。吸光度を測定することにより、菌の発芽および成長を4日間 追跡した。抗菌性蛋白および胞子希釈率の各組み合わせに関して、吸光度対時間 をプロットした。
方法IIIオートラノオグラフィー セルコスポラ培養物を方法Iでの記載に従い顕微鏡スライドにおいて成長させた 。3H−標識N−アセチルグルコサミンを含む液体成長培地(PDB)を、1日 令培養吻合体に均一分布させた。20分間インキュベーション(パルス標識)後 、顕微鏡スライドを6%(W/V)のTCAに浸すことにより、反応(成長/取 り込み)を止めた。製品をエタノール勾配(70−100%)で脱水し、乾燥し た。
パルス標識後、10ミリモルのトリス緩衝液(pH8,0)中にキチナーゼ4を 含む分画50−100μgを、固定および脱水培養物の半分に分布させた。顕微 鏡スライドをベトリ皿中の湿らせたろ紙上に置いた。ペトリ皿を密閉後、製品を 30℃で20時間インキュベーションした。スライドを6%TCAに浸すことに より、酵素処理を止め、製品を上記と同様エタノール中で脱水した。
顕微鏡スライドを、オートラジオグラフィー用エマルジョン(イルフォードに5 )で被覆した。エマルジョンを「送風式乾燥機」により充分に乾燥後、スライド を露出するため7℃および低い相対湿度で7日間暗所に置いた。スライドを10 分間コダソクD−19現像液中に置き、次いで2分間固定することにより、エマ ルジョンを展開し、10分間流水中で洗浄した。乾燥後、製品は菌類の菌糸の顕 微鏡分析に使用できる状態であった。
血清学的分析で使用される抗体の製造 キチナーゼ2.3および4に対するポリクローナル抗体の製造凍結乾燥した精製 キチナーゼ2.3および4(上記要領で得られる)を、トリス緩衝液(10ミリ モル、pH8,0)に溶かし、フロインド不完全アジュバントで1:1に希釈し た。ダコパッツ(テンマーク)による常法に従い、うさぎにおいてポリクローナ ル抗体を生じさせた。
キチナーゼ4ペプチドに対する単一特異的ポリクローナル抗体の製造この方法は 、AHASペプチドに対する単一特異的抗体の製造に関して詳述された要領(フ ルクッセンおよびボウルセン、1991)に従い行なわれた。キチナーゼ4に関 するアミノ酸配列のコンピューター分析に基づき、4つのペプチドを、キチナー ゼ4および他の塩基性キチナーゼ間の親水性および変化性の基準で選択した。ペ プチドは、ケンブリッジ・リサーチ・バイオケミカルズ(イギリス国)により特 注合成された。構造は、純度を評価するための質量分光法およびアミノ酸分析に より立証された。
免疫化前、ペプチドをジフテリアトキソイドにコンジュゲートした。担体のジフ テリアトキソイドは、カルボジイミド(EDC)、次いでN−ヒドロキシスル不 スクシンイミドとの反応によりトキソイド−スルホスクシニル−エステル誘導体 に変換された。結合後、4つの相異なるペプチド−ジフテリアトキソイドコンジ ュゲートを、セファクリルS−300カラムでのゲルろ過により精製した。高分 子量分画を集め、凍結乾燥し、水に溶かした。うさぎでの免疫化は、キチナーゼ 2および4に対するポリクローナル抗体に関する上記要領で行なわれた。
5DS−PAGEおよび免疫プロッティング免疫プロッティングするため、5D S−PAGEによる分離後、蛋白を半乾燥プロッティングにより0.45μmニ トロセルロース膜(シュライヒエルおよびシュエル、ドイツ)へ移した。抗原を 、キチナーゼ2および4に対して産生した1次ポリクローナルうさぎ抗体(上記 参照)によりプローブし、続いてキーゼーアンデルセン(1984)に従いアル カリ性ホスファターゼ複合第2抗体(ダコパッッ、テンマーク)を用いて明視化 した。
トランスジェニックのタバコにおける発現レベルを測定するため、アマ−ジャム から入手したECL(強化化学ルミネッセンス)を使用した。葉材料の抽出後、 1μgの蛋白を5DS−PAGEゲルの各レーンに適用した。プロッティング後 、ニトロセルロース膜をアマ−ジャムのプロトコルに従い処理した。簡単に述べ ると、まずニトロセルロース膜を10%BSAで処理した後、1:1000に希 釈したテンサイキチナーゼ4に対する1次抗体を加えた。抗原は、西洋わさびベ ルオキシダーゼ複合2次抗体により検出された。検出試薬を加え、2公債蛋白バ ンドはハイパーフィルム−ECLにおいて明視化される。
精製キチナーゼイソ酵素2.3および4並びにβ−1,3−グルカナーゼ3およ び4のアミノ酸組成の分析 凍結乾燥後、精製キチナーゼイソ酵素2.3および4並びにβ−1,3−グルカ ナーゼ3および4を、バークホルトおよびジエンセン(1989)による記載に 従いアミノ酸分析に付した。キチナーゼイソ酵素およびβ−1,3−グルカナー ゼの各々のアリコート(4,2μg)を、3.3−ジチオプロピオン酸とインキ ュベーションすることにより、酸加水分解前にシスティン残基を誘導体化した。
測定は2回反復された。
テンサイキチナーゼ3および4、SE並びにβ−1,3−グルカナーゼ3および 4のトリプシンペプチドの製造およびアミノ酸配列分析トリプシン消化 上記RP−HPLCおよび凍結乾燥後、100μgの蛋白を、7モルのグアニジ ン塩酸塩を含む0.2モルのトリス−HCI(pH8,4)200μmに再溶解 した。
20ミリモルのジチオトレイトールを加え、蛋白を窒素下37℃で4時間還元し た。30ミリモルのヨードアセトアミドを加え、反応を窒素下25℃で40分間 暗所で続行させた。5μmのβ−メルカプトエタノールを加え、次に暗所で15 分間25℃でインキュベーションすることにより、未反応ヨードアセトアミドを 不活化した。小さな穴があけられた蓋の下に透析管(10kDaカツトオフ、セ ルバポア、セルバ、ドイツ)が挿入されたエッペンドルフ試験管を用いて、暗所 で24時間4℃で02モルの炭酸アンモニウム(pH8,0)に対して蛋白溶液 を透析した。その後、沈降した蛋白を、110000Xで5分間の遠心分離によ り沈澱させ、上演を別の試験管に移した。数粒子のグアニジン塩酸塩を加えるこ とにより、蛋白沈澱物を部分的に可溶化し、40℃で30分間20μgの炭酸ア ンモニウム(pH8,0)中4μgのTPCK処理トリプシンとインキュベーシ ョンした。
最後に、上演および6μgのTPCK処理トリプシンを加えた。消化を40℃で 4時間行わせ、20μlのTFAを加えることにより止めた。ペプチド溶液を、 蛋白のRP−HPLC用の上記移動系を用いるバイダックC18カラム(0,4 6x15cm、10μm粒子サイズ、セバレーションズ・グループ、カリフォル ニア)でのRP−HPLCにかけた(図4参照)。集められたペプチドを緩衝液 入で3倍希釈し、上記移動系を用いるデベロシルcpsカラム(0,4X 10 cm、 5μm粒子サイズ、オ・/ヨウ博士、ノボ−ノルディスク、テンマーク )での再クロマトグラフィーにかけた。選択されたペプチドをアミノ酸配列分析 にかけた。
アミノ酸配列決定 ペプチドのアミノ酸配列決定は、製造会社の使用説明書に従い、アプライド・バ イオシステムズ(カリフォルニア、アメリカ合衆国)製のパルス液相蛋白/ペプ チド合成装置モデル477およびHPLCオンラインPTH−アミノ酸分析装置 モデル120Aにより行なわれた。
細菌株および酵素 制限酵素、フレノウポリメラーゼおよびT4 DNAリガーゼは、ベーリンガー ・マンハイムから入手し、製造会社の使用説明書に従い使用した。
p B 1uescriptは、ストラタジーン(アメリカ合衆国)から入手し た。
pUc19は、ベーリンガー・マンハイムから入手した。
エンエリヒア・コリにおいてサブクローニングするため、DNAの転移は、製造 会社の使用説明書に従いDH5αエシェリヒア・コリ細胞(BRLから)を用い て行なわれた。
テンサイ葉からのRNAの単離 RNAの単離は、チャーブウィン等(1976)による記載に従い行なわれた。
ポリ−A RNAの精製 ポリーAテールをもっRNAを、オリゴ−dTセルロースカラムによるアフィニ ティー・クロマトグラフィーにより精製した。0.5gのオリゴ−dTセルロー スを、5mlの0.5モルNaOH中で5分間混合した(Igのオリゴ−dTセ ルロースは、1.2mgのポリ−A RNAと結合する)。生成した混合物を、 pHが7.5になるまで10ミリモルのトリス(pH7,5)により中和した。
直径ICDIの1cmカラムを作製し、20m1のカラム緩衝液(500ミリモ ルのNaC1,10ミリモルのトリスpH7,5,1ミリモルのEDTA)で平 衡状態にした。RNAを5分間65℃で変性さ也5容量のカラム緩衝液をRNA に加えた後、カラムクロマトグラフィーにかけた。「貫流物(run−thro ugh)Jを集め、再びクロマトグラフィーにかけた。OD2.。が0.olま たはそれ未満に達するまで、カラムをカラム緩衝液で洗浄した。ポリ−A RN Aをla1分画中TE緩衝液により溶離し、各分画に関するRNA濃度をOD2 .。で測定した。ポリ−A RNA含有分画をプールし、100ミリモルのNa C1に調製し、−20℃で2.5容量の96%エタノールによりRNAを一夜沈 澱させた。ポリ−A RNAを回転させ、1μg/1μmの濃度でH2Oに溶か し、−20℃で貯蔵した。収率は、カラムに適用された全RNAの約1−2%で あった。
テンサイ葉からのゲノムDNAの分離 ゲノムDNAをテンサイ葉(変種60.159.838−131−4の)から分 離した(デラボルタ等、1983)。
上記要領で得られた2gのセルコスポラ感染テンサイ葉を、液体N!中で粉砕し 、凍結させ、凍結材料を40+alのポリエチレン遠心分離管に移し入れた。1 51m1の抽出緩衝液(100ミリモルのトリス、pH8,0,50ミリモルの EDTAおよび500ミリモルのNaC1)を、1mlの20%SDSと一緒に 加え、混合後、混合物を65℃で20分間インキュベーションした。3モルの酢 酸カリウム5+alを加え、溶液を混合しくポルテックス)、氷上で20分間イ ンキュベージジンした。
続いて、混合物を、4℃で20分間25000Xgでの遠心分離にかけた。上清 を1−2層のミラクロスに通して新しい遠心分離管中へろ過し、15■1のイソ プロパツールを加え、混合物を一20℃で30分間インキュベーションした。さ らに20000 Xgで15分間遠心分離後、沈澱物を70%エタノールで洗浄 し、その後、簡単に乾燥した後、07mlのX−TE緩衝液(50ミリモルのト リス、pH8,0および10ミリモルのEDTA)に再懸濁した。懸濁液をエツ ペンドルフ管に移し入れ、5分間遠心分離した。上清をフェノール/クロロホル ムで2回抽出した。75μlの3モルNa−酢酸および500μlのイソプロパ ツールを加え、混合し、30秒間回転させることにより、DNAを沈澱させた。
その後、沈澱物を400μlのH2Oに溶かし、懸濁液を100ミリモルNaC 1に調節し、96%エタノールにより沈澱させた。懸濁液を5分間遠心分離にか け、上清を除去した。沈澱物を簡単に乾燥し、DNAを200μmのTE緩衝液 に溶かした。0DHeでの吸光度を用いてDNA濃度を測定した(ただし、OD 、、。=1=50μgDNA/ml)。DNAを使用時まで一20℃で貯蔵した 。
テンサイcDNAライブラリーの構築 上記要領で分離されたテンサイ+aRNAに基づき、ストラタジーン・クローニ ング・システムによりλZAPcDNAライブラリーを構築した。
テンサイゲノムDNAライブラリーの構築SAU 3Aにより部分消化された、 上記要領で得られるゲノムテンサイDNAに基づき、ゲノムテンサイライブラリ ーを、ベクターEMBL3のBamH1部位でゲノムDNAをクローニングする ことにより構築した。ライブラリーは、クロンチックにより構築された。
関連したDNA配列をスクリーニングするためのプレートライブラリーサムプル ツク等(1990’)に従い、ライブラリーの力価(cDNAまたはゲノムライ ブラリーの)を測定し、約106のファージを各スクリーニング用に使用した。
各24.5X24.5mmプレートに関して、2.5X10’フアージを、3+ alのエシェリヒア・コリ株XLI−Blue(テンサイλZAPcDNAライ ブラリーの場合)またはLE392(テンサイゲノムライブラリー(EMBL3 )の場合)と混合し、10ミリモルのMg S O4および0.2%マルトース を含むLB培地でOD、。o=lに成長させた。混合物を37℃で20−30分 間放置した。
続いて、30m1の上部寒天(10ミリモルのMgSO4および02%マルトー スを含むLB培地中0.7%アガロース)(48℃)を加え、生成した混合物を 、20QmlのLB寒天を含む24.5x24.5+amプレートへ培養し、3 7℃で一夜成長させた。
その場でのニトロセルロースフィルターへのプラークの移動その場での単一プラ ークへのハイブリダイゼーションによるλZAP組換えクローンのスクリーニン グは、下記要領で行なわれた。
37℃で一夜成長させた後、プレートを5℃で約15分間冷却した。乾燥フィル ターを細胞の菌叢上に置くことにより、ファージおよびDNAを71イポンドー Nナイロン膜(アマーンヤム)に移した。ファージを1〜5分間フィルターに吸 着させた。吸着の間、フィルターおよびプレートに針で方向を示す印を付すのが 好都合であった。複製フィルターを作製する場合、プレート上のマークをインク で満たし、次いで複製フィルターに似たマークで印を付すことができた。
次いて、フィルターを、30秒間0.5モルNaOH,1,5モルNaC1で浸 したホワットマン3MMろ紙シートにおいて「プラーク側」上部で置いた。次L NT、それらを、下記溶液の各々において30秒間洗浄した:1)0.5モルN aOH,1゜5モルNaC1,2)0.5モルのトリス、pH7,5,1,5モ ルNaC1,3)2XSSC(修飾ベントン、1977)。フィルターを風乾し 、3分間ファージ側上部で紫外線により照明した。
テンサイゲノムライブラリーのテンサイキチナーゼ4のスクリーニングに用いる 放射活性プローブの調製 関連オリゴヌクレオチドをサムプルツク等(1990)に記載される方法に従っ てバクテリオファージT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いるリン酸化により標 識化した。より特異的には、オリゴヌクレオチドをそれらの5′末端でリン酸基 なしに合成し、酵素バタテリオファージT4ヌクレオチドキナーゼを用い[γ− 32P]ATPからのγ−32pで標識化した。
エタノールを用いる沈澱による放射能標識オリゴヌクレオチドの精製加熱による バクテリオファージT4オリゴヌクレオチドキナーゼの不活性化後、40μlの H2Oを管に加え、その内容物を十分に混合した。次いで、酢酸アンモニウムの 5M溶液240μlと1μ9のニシン精子DNAを加えた。得られる混合物をよ (混合し、750μlの水冷エタノールを加えた。再び十分に混合し、得られる 混合物を30分間O℃に保持した。
放射能標識オリゴヌクレオチドを、ミクロ遠心機(11icrofuge)中4 ℃で20分間12.000X9て遠心することにより採取した。使い捨て先端具 を備えた自動ピペット装置を用い、全上清溶液(取り込まれていない[γ−32 P]ATPのほとんどを含む)とリン酸化反応の間に産生じた全ての遊離32p を注意して除去した。
得られる残渣を100μlのH2Oに再び溶解し、10μtの3M酢酸ナトリウ ム及びその後で250μlの96%エタノールを加えた。混合物を4°Cで20 分間遠心に付し乾燥して200μlのH2Oに再び溶解した。
フィルターハイブリダイゼーションによるキチナーゼ4DNAのオリゴヌクレオ チドハイブリダイゼーション 用いたオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションは、A−T対G−C塩基対の 選択的融解を排除し、ハイブリダイゼーションの緊縮性(stringency )をプローブの長さだけの機能として制御されるようにする。ノーイブリダイゼ ーション(よ、実質的にウッド等(1985)により記載されたように実施した 。上記のよう(こして得たニトロセルロースフィルターは2XSSSで表面を湿 らせ、次しXで)\イブリダイゼーション緩衝液(6XSSC,1%BSA、1 %フィコール4000.1%PVP、50%μ9/mlの熱変性サケ精子DNA 、50a+M’ル酸ナトリウム、pH6,8)中でプレハイブリダイズした。/ 1イブリダイゼーションはプラスチ・ツクバッグ中37℃で4時間、振盪しなが ら実施した。同じ溶液に放射活性第1ノゴヌクレオチドブロープ(23−mer  chit4プローブ)を加えた溶液中、37℃で振盪しながら一夜、フィルタ ーを/\イブリダイズした。ノλイブリダイゼーション緩衝液のI X 10  ’cpm/ ml溶液を用いた。フィルターを6xSSC+=4℃で3回すすぎ 、その後、6xSSC中、4℃で30分間2回洗浄した。さら1ニフイルターを 、TMAC−緩衝液(3Mテトラメチルアンモニウムクロリド、5Qa+Mト1 ノスpH8,0,2mM EDTA、0.1%5DS)中、37℃で5分間3回 洗浄した。
(テトラメチルアンモニウムクロリドは5M貯蔵液中で造る。TMAC1t水中 透明性(hydroscopic)であるから、真のモル濃度(c)I;を式c =(n−1,331)/ 0.018により屈折率(n)から決定しなければな らない)。次L1でフィルターをTMAC緩衝液中、55℃で20分間2回洗浄 した。
フィルターを空気中、室温で乾燥した。フィルターと寒天プレート(こよる自動 放射線写真を整列させるようにしているフィルター上のインクマーク(ま、X線 撮影マーカー(ウルターミット、シュ・ボン・ド・ネモアス)で指標しjこ。フ ィルりGf ラ:/ラップてiiい、X−tiフィルム(AGFA CURIX  RP2)を増感スクリーンで一70℃で16−17時間フィルターにさらした 。フィルムを現像し、正のプラークは、フィルム上の点を寒天プレート上のそれ らとそろえることにより確認した。
プラーク採取 正のプラークを含んでいる寒天断片を緩和吸込み管を用L1て寒天プレートから 採取し、エッペンドルフ管中の500μlの3Mファージ緩衝液(サムプルツク 等、1990)と、1滴のクロロホルム中に置いた。エツペンドルフ管を室温で 1−2時間放置し、ファージ粒子が寒天の外に拡散するようにした。プラーク当 り約10’−10’フアージを得た。
次いでファージをファージ緩衝液に希釈し、200μlのXLI青色細胞(bl uece11XODaoo=1)と混合した。混合物を37℃で20分間放置し 、2.3yslの最高(top)アガロース(48℃)を加えた。混合物をペト リ皿にあけ、フィルタープリントを再スクリーニング用に造った。
インビボ切断に用いるためファージ株を作るのに有用な単一ウェル分離した正の プラークを数段階のプレート作り及びスクリーニングを用いサムプルツク等(1 990)により記載された方法に従って寒天プレートから採取した。
ファージ株をサムプルツク等の方法(1990)に従って調製した。
インビボ切断 プラークのインビボ切断を未分解ラムダZAPI[クローニングキット、ストラ タジンクローニングシステムズ用ジ・インストラクション・マニュアル(CAT #236201.8月30.1988)における「インビボ切断プロトコール」 に記載されるように実施した。
プラスミドDNAの調製 プラスミドDNAの調製は、サムプルツク等の方法(1990)を修飾して次の ように実施した。
プラスミドを含んでいる細菌株(DH5α及びXLI −Blue)を関連抗生 物質を与えたLB培地5ml中に一夜生育し、3000Xvで10分間遠心する ことにより5mlの一夜培養物を収集した。ベレットを1.5m/管中の200 μlの溶液1(50mMグルコース、25oM)リスpH8,0,10mM E DTA)に再び懸濁した。400ulの溶液11(0,2NNaOH,1%5D S)を加え、混合物をゆるやかに撹拌し、5分間氷上に置いた。300μlの5 M KOAcpH4,8を加えて撹拌に付した。得られる混合物を10分間水上 に置き、次いで4℃で10分間15、000 X9で遠心に付した。
上清(900μl)を、新しい管に移し0.6容量(540μl)の水冷イソプ ロパツールを加えた。得られる混合物を室温で15分間放置した。混合物を再び 15゜000X9及び4℃で10分間遠心に付し上清を除去した。
ベレットを100μlのTEに溶解し100μlの5MLiC/を加えた。混合 物を氷上に5分間放置し、15.OOOXw及び4℃で10分間遠心に付した。
上清を新しい管を移し、500μlの96%エタノールを加えた。管を15,0 00×9及び4℃で30分間遠心し、上清を除去した。ペレットを70%エタノ ール(約100μl)で洗浄し乾燥した。乾燥ベレットを30μlのTEに再び 溶解した。
DNA配列決定 配列決定すべきプラスミドDNA(二本鎖鋳型)を上記方法により精製した。配 列決定を以下のように実施した。
約2μ9の関連プラスミド、1ttlの2M NaOH,2mM EDTA、  1mulのプライマー(100μ9/ml)及びH2O10μlまでの混合物を 85℃で5分間インキュベートし、次いで水上に置いた。
混合物を1μlの5M NH4Acを加えることにより中和し、次いで20m1 の96%エタノールを加えることにより沈澱させた。得られる混合物を4℃で3 0分間遠心し6μlの820に再び懸濁し、1.5μlの5×濃濃縮列緩衝液を 加えた。
混合物を37℃で5分間放置した。
4μlのシーケチド(sequetide)(バイオチクノロシイ・システムズ NEN(商標)リサーチ・プロダクツ・シュ・ボン・ド・ニモアス)及び2μl のシーケナーゼ(SequenaseXユナイテッド・ステイソ・バイオケミカ ル)を加え、13.5ulの全容量混合物を得た。混合物を室温で5分間放置し た。
31μlの標識化反応を2.5μlのdNTP終止混合物を含む各終止管(Go 、へ。
T及びC)に移した。各管中の混合物を37℃で3分間反応させ、4μtの停止 溶液を加えた。次いで混合物を85℃に加熱し、2μlの加熱混合物を6%スク リーニングゲル(BRLからのGe1−m1x)上に供給した。ゲルを真空乾燥 し、X−線フィルムにさらした。
テンサイSE DNAプローブの標識化テンサイ酸性キチナーゼSEの分離に用 いるべきDNAプローブをストラテジンオリゴ標識化キットプライムIT(ラン トム・プライマー・キット)を用い、製造指針に従って標識した。より特異的に 以下の方法を用いた。
25+v(123μIりの標識すべきDNA鋳型、0 22 ul(DH*0及 CJ10μlのランダムオリゴヌクレオチドプライマー(33μlの全容量を構 成する)を含む試料をきれいなミクロ遠心管の底に加えた。反応管を沸騰水浴中 で5分間95−100℃に加熱し、次いで室温で簡単に遠心し、溶液を収集し、 これは管のふた上で凝固しうる。LMTアガロース中にDNA試料を含んでいる 反応管を37℃で置き、以下の試薬を反応管に加えた:10μlの、dATPS dGTP及びdTTPを含む5×プライマー緩衝液、5、cz#)標識ヌクレオ チドa−”PdCTP(3000Ci/mM)(7v−シ+L)及び2μlの希 釈T7DNAポリメラーゼ。T7DNAポリメラーゼは、使用直前に水冷酵素希 釈緩衝液に最終濃度IU/μlまで希釈した。反応成分はピペットの先端で混合 した。
lの停止ミックスの添加により停止した。34p−標識DNAを従うプローブを エリュティップ(商標)・Dカラムシステム(ンユライチャー・アンド・シュエ ル)f:用いさらに精製した。
次いで、適当量の放射活性プローブを200 linの10mv/++j’サケ 精子DNAと混合することにより、プローブDNAをハイブリダイゼーション用 に容易に作った。混合物を沸騰水浴中95−100℃で5分間加熱し、氷上で冷 却した。得られるプローブは20℃で1週間まで貯蔵され、使用前、沸騰水浴中 95−100℃に加熱し、氷上で冷却した。
5E−DNAのハイブリダイゼーションテンサイλ−ZAPライブラリィの「オ リゴヌクレオチド・ハイブリダイゼーション」の下に上記のようにして得たフィ ルタープリントを2XSSC,IOXデンテンズ、0.1%SDS及び50μg /mlサケ精子DNAを含むプレハイブリダイゼーション溶液を用い慣用プレハ イブリダイゼーション条件下、67℃で2時間プレハイブリダイゼーションに付 した。
上記のように調製した放射活性DNAプローブを加えたこと以外、プレハイブリ ダイゼーションと一致するハイブリダイゼーション溶液を用い、ハイブリダイゼ ーションを一夜実施した。
ハイブリダイゼーション後、洗浄操作を以下の計画に従って実施した:2X15 分、2xSSC及び0.1%SDS中及び2×15分、lX5SC及び0.1% SDS中。
正のプラークは、「フィルターハイブリダイゼーションでのキチナーゼ4DNへ のオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーション」の下に記載されたものであると 確認した。
キチナーゼ4遺伝子群に属するDNAの同定キチナーゼ4遺伝子群に属するDN Aを確認するため、キチナーゼ4を有する問題のDNAのハイブリダイゼーショ ンを、ハイブリダイゼーションを55℃の温度で行なうこと以外、rSE−DN Aのハイブリダイゼーション」に記載されたハイブリダイゼーション操作を用い 実施した。キチナーゼ4プローブは5EQIDNo、1に示されるキチナーゼ4 DNA配列でありうる。本明細書に開示された通りのキチナーゼ4DNA配列の 特徴部分又は特異的サブ配列を基に調製したプローブ、例えばペプチド4−26 を基に調製したプローブも有用でありうることを意図する。キチナーゼ4DNA 配列の特異的サブ配列にハイブリダイズし、又、キチナーゼ4DNA配列の特異 的部分をプログラムしているDNA配列を確認するため、ヌクレオチドプローブ は、該特異的部分のアミノ酸配列又はそのサブ配列を基に有利に調製される。
アガロースゲルからDNAの切断 例えば本発明による遺伝構造物の構築に用いられるべきDNA断片は次のように 分離した。
DNAをTAE(0,04M トリス−酢酸塩、領002MEDTA)緩衝液中 、LMT(低融解温度)アガロース(シー・プラーク(商標)GTG、FMC) 上を泳動させた。DNAバンドをパスツールピペットで切断した。切断DNAに 、1容量200mMNaC1,10mMEDTAを加えた。ゲルを68℃で10 分間溶融し、37℃まで再び平衡化した。次いで2U/100μlのアガロース (フリーのDNエース、カルビオケムから)を加えた。混合物を37℃で一夜放 置し、次いでフェノールで2回とクロロホルムで2回抽出し、EtOH沈澱に付 し最後にH,0に再び溶解した。
SE、β−1,3−グルカナーゼ及びテンサイmRNA上のchit76の増幅 に用いるPCR 部分cDNA分子の調製は、ジーン・AmP(商標)RNA増幅試薬キット(パ ーキン・エルマー・ンータス、USA)の使用により行なった。PCRはわずか な修飾を伴う製造指針に従って実施した。逆転写プロトコールは、以下の計画で の濃度を用いた。
成分 容量 最終濃度 MgC1□溶液 4μl 5+aM 10XPCR緩衝液II 2ul 1mMdGTP 2μl 1mM dATP 2μi 1mM dTTP 2μl IIIM dCTP 2ul 1mM RNエース抑制因子 1μl IU/μl逆転写酵素 1μl 2.5U/μl プライマー270 0.4μm 2.5μM試料当りの全容量 20μl 段階サイクルにおいて、以下の操作を用いた。
断片1: 42℃2時間 断片2: 99℃5分間 断片3: 5℃5分間 Taqポリメラーゼを後れて添加した(PCRサイクル参照)以外、PCRプロ トコールに従い温度循環は次のように変化した。
PCRサイクル サイクルの番号 ℃ 時間(分) Taqポリメラーゼ及び油の添加 PCRは本発明の遺伝構造物の構築に、及びクローン化されたDNA鋳型を基に した位置指定突然変異導入法に用いた。
関連DNA分子の調製は、ジーンAmp(商標)アンプリファイケイシコン・リ エイジェント・キット(パーキン・エルマー・シータス、USA)の使用により 、又、温度循環以外製造指針に従って行った。ここでは以下の操作を用いた。
PCRサイクル 実施例1 キチナーゼ・2.3及び4の精製及び特性表示再生キチンの合成に用いた方法は 、活性キチナーゼ4の高収量を得ることを可能にするため特異的に開発した。活 性且つ純粋なキチナーゼの高収量は、l)抗真菌潜在力を測定する、 U)キチナーゼを暗号化しているDNAの分離に適しこオリゴヌクレオチドプフ ーブを調製するのを可能にするトリプシンペプチドを調製し分析する、1ii) 加えてモノクローナル及びポリクローナル抗体を生成する、ための十分な蛋白材 料を得るために必要である。
キチナーゼを暗号化しているDNAの分離及び特性表示は、DNAが高キチナー ゼ活性を有する遺伝的に修飾された植物の構築に用いられるべき場合に必要であ る。又、酵素の重要な部分、例えば活性部位を明らかにし、そして特徴づ()る ことを可能にするには、大量の純粋なキチナーゼが必要である。
再生キチンは、上記したように低及び高pHで遊離アミノ基をアセチル化するこ とにより得た(この合成を低いpHでのみ実施する慣用方法に比べ)。アセチ、 ノ化が低pHでのみ実施される慣用方法よりも、新しい組合せ方法は容易で速く 、且つ非常に高収量でより適当な生成物が得られる。
酵素の純度の程度を「材料及び方法」に記載されるようにファスト−システムで の5DS−PAGEにより精製段階を経て実験した。モノS FPLCカラムで の分離後(図1)、各キチナーゼアイソザイム2.3及び4に対する単一銀染色 バンドが5DS−ゲル上に観察できた(図2)。さらにVYDACRP4カラム 上の逆相HPLCによる分析で、各アイソザイムについて唯一の蛋白ピークを得 た。
これは、各基体キチナーゼアイソザイムに対する均一蛋白調製についてのさらな る証拠である。
キチナーゼ2.3及び4についての5DS−PAGEにより測定された分子量は 、それぞれ32.27及び26KDaである(図2)。等電点電気泳動により、 キチナーゼ2.3及び4の等電点はそれぞれ8.3.9.0及び9.1と測定さ れた。上記の放射化学キチナーゼ検定法を用い、3つの全アイソザイムは、最大 活性が約4゜5である広い至適pHを有することが判った。キチナーゼ4につい ての特異活性は48Q nkat/ mg蛋白で、これに対しキチナーゼ3及び 2のそれは、それぞれ208及び164のnkat/mg蛋白である。
キチナーゼ4がキトオリゴ糖を生成するエンドキチナーゼであるか、キチン又は キトオリゴ糖の非還元末端からN−アセチルグルコサミンのみを遊離するエンド キチナーゼであるかを決定するため sH−キチンからのキチナーゼ4により放 出された反応生成物のパターンをTLCにより分析した(図3)。インキュベー ションの期間に関りなく、N−アセチルグルコサミンだけがごくわずかな反応生 成物であり、これに対しキトビオース、キトトリオース及びキトテトラオースが 主生成物であった。これはキチナーゼ4がエンドキナーゼであることを強く暗示 する。
3H−キチンに発揮される酵素活性に加えて、キチナーゼ4も「材料及び方法」 に記載されるリゾチーム検定を用いミクロコツカス・リソディクティクスの細胞 壁を加水分解しつる(図4参照)。これは、キチナーゼ4がキチナーゼ及びリゾ チーム活性を有する二官能性酵素であることを示す。
実施例2 テンサイ葉からの精製キチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼアイソザイムの 抗菌作用 3つの異なるバイオアッセーを、セルコスポラ・ベティコラの発芽及び生育に関 するキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼアイソゲイムのインビトロ抗菌活 性を確かめるために実施した。同様の方法で、他の起源からのキチナーゼ及びβ −1,3−グルカナーゼ並びにテンサイからの他のアイソザイムの抗菌活性を精 製酵素又は酵素を含有する抽出物を用い測定した。又、検定は、与えられた遺伝 子導入植物が本発明の範囲内にあるかどうかを決定するのに用いつる。
方法工 顕微鏡スライドバイオアッセーセルコスポラの胞子培養物は顕微鏡スラ イド上のPDAの薄いフィルム上に発芽しよく生育する。増殖は発芽している胞 子の数及び全/平均菌糸増殖の光顕微鏡研究により続けることができる。さらに 如何なる特異的時間においても、増殖活性はカルコフラワー・ホワイトで染色す ることにより、次いで蛍光下での01鏡研究により視覚化できる。蛍光先端を伴 う菌糸の数及び個々の先端での染色の伸張は培養中の増殖活性を反映する。
強い抗菌活性を有する蛋白を加えた場合、生育胞子の数が減少し、菌糸の生殖速 度が劇的に減する。図5はキチナーゼ4、酸性キチナーゼSE及びβ−1,3= グルカナーゼ3の組合せを培養に適用した場合の結果を示す。、20μ9の各抗 菌性蛋白を含む60μlの蛋白溶液を各顕微鏡スライドに適用した。キチナーゼ を単独或いはβ−1,3−グルカナーゼ3又はSEのいずれかとの組合せで用い たとき、阻止効果はより少なかった。β−1,3−グルカナーゼ3もSEも、単 独でも組合せても有意な阻止効果を有しなかった。しかしながら、図5から判る ように、全ての3つの酵素を一緒に用いると、キチナーゼ4、SE及びβ−1゜ 3−グルカナーゼの間の有意な効果を示す非常に強い阻止効果が見られた。
方法■ ミクロタイタープレートバイオアッセー胞子の発芽及び菌糸の増殖は、 定めた時間間隙で吸収(620+u+)で測定する二とによりミクロタイタープ レート中で追跡することができる。対照実験で、セルコスポラの増殖は約40時 間遅滞間隙後開始し、次の40−50時間、はとんど線状に増加する(図6の曲 線A)。純粋のキチナーゼ4(ウェル当り5μg)を含むと、始めの遅滞間隙は 75時間まで増加し、生育速度は対照と比べ減少する(図6の曲線C)。キチン カラムからの溶出を比較として示す。
方法■ オートラジオグラフィー 第三のバイオアッセーで、菌糸細胞壁のキチンを3H−標識N−アセチルグルコ サミンで標識化した。短いパルスの後、放射活性が細菌菌糸の先端に蓄積した( 図7参照)。キチナーゼを単独又はSE及びβ−1,3−グルコサミンと組合せ て、パルス標識化後加えると、菌糸先端に蓄積された放射活性は効果的に除去し た。酵素の量は方法工(上記参照)に記載したものと類似である。これは、セル コスポラの細胞壁上のキチナーゼ4の作用のモードが菌糸先端のチキン線維を有 意に加水分解し、これにより細胞壁合成を阻害することを強く示す。
以下の結論は上記実験を基になすことができた。
テンサイ葉からのキチナーゼ分画の添加により胞子培養中のセルコスポラの増殖 を阻止することが可能である。
阻止は生育のための遅滞時間、生育阻止因子の強さと濃度によるその長さとして 主として見られる。
キチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーセを共に含む分画は、キチナーゼ単独よ りも強い阻止効果を有する。
セルコスポラ感染テンサイ植物からのキチナーゼ/グルカナ−上分画は対照植物 から同一方法で精製した分画よりも強い阻止効果を有する。
実施例3 精製キチナーゼアイソサイム2.3及び4のアミノ酸組成及び部分アミノ酸配列 凍結乾燥後、精製テンサイキチナーゼ2.3及び4のアミノ酸組成物を測定した (「材料及び方法」参照)。
結果は表1に示す。比較のため、オオムギ、コムギ及びマメからのキチナーゼの アミノ酸組成物(り一等、1987)を表に含める。キチナーゼ2のアミノ酸組 成はマメキチナーゼのそれとアミノ酸残基、例えばアスパラギン酸、プロリン、 グリシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、バリン及びリジンの数にお いて類似する。これに対し、キチナーゼ3及び4は、他のキチナーゼよりも有意 に異なるアミノ酸組成を有する。
さらに、シグナルペプチドのないテンサイキチナーゼ4を暗号化するcDNA配 列から誘導されたアミノ酸組成をも示す。cDNA配列は以下の実施例5に記載 したようにして得た。
表エ オオムギ、コムギ、マメ及びテンサイキチナーゼ2.3及び4のアミノ酸組絞ア ミノ酸 オオムギ コムギ マメ S、B、2 S、B、3 S、B、4 cD \入アスパラギン酸 23 28 29 34.4 24,7 24.4 22 スレオニン 13.8 22 22 16.2 13,0 12.8 12セリ ン 17.7 24 26 21.0 24.8 24.8 24グルタミン酸  18 20 22 24.9 22,1 21.0 18プロリン 17 1 5 20 17.1 10,3 10.2 9グリ/ン 30.7 52 37  39.7 30,6 30.4 27アラニン 37.3 27 26 28 .0 2g、2 28.5 26ンステイン 7.2 12 16 16.9  16.8 16.9 15バリン 12.5 14 10 8.6 14,4  14.3 14メチオニン 1.6 3 2 1.8 1.1 1.1 1イソ ロイシン 10.8 9 11 11.9 10,9 11.0 110インン  11.3 13 17 16.2 9.0 9.0 8チロノン 11.9  14 15 17.3 12,7 12.7 12フエニルアラニン 12.7  14 13 11.5 18.3 18.1 17ヒヌチジン 4.9 4  3 4.4 4.7 5.4 4リシン 6.9 8 8 8.7 4.3 3 .1 3アルギニン 15.2 14 16 11.3 14.2 16.1  15トリプトフアン 3.2 7 4 nd nd nd 3分子量(KD)  27 29 32 30.6 27,6 27,7 25.9S、B、2=テン サイキチナーゼ2 S、B、3=テンサイキチナーゼ3 S、B、4=テンサイキチナーゼ4 cDNA=成熟蛋白、キチナーゼ4を暗号化するcDNA配列から誘導されたア ミノ酸組成 nd=測定されなかった。
テンサイキチナーゼ3及び4のトリプシン消化純粋のキチナーゼ4酵素の分析に より、酵素のN末端部分がブロックされていることが明らかになった。即ち、成 熟キチナーゼ4の分析により、そのアミノ酸配列を決定することが直接可能でな かった。そして、それによりそれが暗号化されるDNAを分離し特徴づけするこ とを可能にする最終的意図を有する酵素についての十分な情報を得るために、ア ミン配列決定しやすい蛋白断片(ペプチド)を得るための成熟酵素をトリプシン 分解に付すことを選んだ。
精製キチナーゼ酵素のトリプシン消化は上記「材料及び方法」に記載されるよう に実施した。トリプシンペプチドは、「材料及び方法」に特定された条件下に、 上述したVydac RP−18カラム上、逆相HPLCにより分離した(図8 参照)。
214nmの吸収で大きなピークを示し、高い保持時間を示しているペプチド( 長いポリペプチド鎖を示している)はデベロシルPR−18カラムでさらに精製 した。
精製ペプチドは、上記「材料及び方法」に記載されるようにアミノ酸配列分析に 付した。そして各ペプチドのアミノ酸配列は以下の表Hに示す。
各ポリペプチドのアミノ酸配列を既知のキチナーゼ(テンサイ由来ではない)の アミノ酸配列と比較すると、低い程度の類似性が見られた。
トリプシンペプチドの一つがオリゴヌクレオチドプローブの構築用の基礎を形成 するのに非常に有利であることが判明した。即ち、トリプシンペプチド4−26 のアミノ酸配列の分析により、オリゴヌクレオチドプローブの構築でこの配列を 使用することはほとんどコドン選択を必要としないことが判った。即ち、このペ プチドはキチナーゼ4を暗号化するDNAの分離に使用すべきオリゴヌクレオチ ドプローブの構築の基礎を形成するために選択した(以下の実施例4参照)。
表■ キチナーゼ3及び4のトリプシンペプチド3−16. L A−C−V−T−H −E−T−G−H−F−C,−Y−I−E−E−I−^−X3−16.2 V− G−Y−Y−T−Q−Y−C−Q−Q3−22.3 G−P−L−Q−I−T− 14−4,2V−G−Y−Y−T−Q−Y4−19.3 G−P−L−Q−I− T−f3−10.3: SEQ ID NO,:18に示す。
3−16.1: SEQ ID No、 :19に示す。
3−16.2: SEQ ID No、 :20に示す。
3−23.3: SEQ ID No、 :21に示す。
3−23.3: SEQ ID No、 +22に示す。
4−4.2: SEQ ID No、 +2のアミノ酸番号244−250から なる。
4−19.3+アミノ酸番号163−169からなる4−22+ NO,179 −200 4−23: NO,37−52 4−24: No、58−75 4−26: No、201−224 実施例4 キチナーゼ4についてのDNA遺伝子の分離及び特性表示ペプチド4−26につ いて得たアミノ酸配列(実施例3の表■参照)から、以下の非常に特異的なオリ ゴヌクレオチド遺伝子プローブを、DNAシンセサイザー381A(アプライド ・バイオシステムズ)を用い合成した。
ペプチド4−26 ・ FfFfMNNV、、。
Phe Trp Phe Trp Met Asn AsnTTT TGG T TT TGG ATG ^^T ^^T GTc c cc この遺伝子プローブを用い、発現cDNAライブラリィλZAPを上記「材料及 び方法」に与えられる操作を用いスクリーンした。λZAPから3cDNAクロ ーンを得、クローンの一つは十分に配列を決定したが他は部分的に配列を決定し た。
配列決定は上記「材料及び方法」に記載されたように実施した。はとんど完全な 長さのcDNAクローン、chit4−B15をλZAPライブラリィから得、 そのDNA配列をSEQ ID No、:1に示す。
cDNA配列を基にキチナーゼ4の推定アミノ酸配列をSEQ ID No、: 2に得た。推定アミノ酸配列を(上記実施例3に記載されるように)キチナーゼ 4から得た部分配列と連合させ、はとんど100%同一性を観察した。これは、 分離したcDNAクローンが上記のクロマトグラフィ操作により精製したキチナ ーゼ4ポリペプチドをコードすることを示す。chit 4−Bl5cDNAク ローンは966bp長で、キチナーゼ4ゲノムDNAを予言する265アミノ酸 からポリペプチド中の264アミノ酸残基を有する蛋白を暗号化する。リーダー 配列は、(ゲノムキチナーゼ4DNAを測定したように24アミノ酸残基から、 以下参照)多分23アミノ酸残基、次いで35のへベイン(hevein)ドメ イン及び206アミノ酸残基の機能ドメインからなる。停止コドン後、cDNA は158bp非コ一ド部分を有する。
上記実施例3に記載したように、N−末端は阻止されているので、キチナーゼ4 ON−末端アミノ酸を直接配列決定することはできない。しかしながらコムギ胚 芽アグルチニン(WGA−A)及びジャガイモ キチナーゼと比べると、最初の アミノ酸はGinであると推測される。以下、キチナーゼ4N−末端のアミノ酸 配列の残余は、DNA配列がGin−Asn−Cys−Gly−Gys・・・・ ・・であると推定された。
さらにキチナーゼ4のN−末端配列をジー・ジェイ・フェイストナー等、199 0により記載されるようにエレクトロスプレィ質量分析により成熟キチナーゼ4 の分子量(MW)を測定することにより試験した。25893.6+/−10の MWを観察した。アミノ酸配列を基に25923のMWを計算した。成熟キチナ ーゼ4が7つのS−Sブリッジを含む(14プロトンのロス)こと及び最初のア ミノ酸残基Glnが、ピログルタミル誘導体に変換する( NH2=15MWの ロス)ことから、成熟キチナーゼの計算MWは25894である。これはエレク トロスプレィ質量分析により観測されたデータと一致し、成熟キチナーゼ4に上 で与えられた推定N−末端アミノ酸配列であることを確認する。
N−末端アミノ酸配列はキチナーゼ2に対しても測定でき、以下の末端アミノ酸 配列をキチナーゼ2に見いだした:G1u−Leu−Gys−Gly−Asn− Gin−A1表■ 異なるキチン結合蛋白間のN−末端アミノ酸配列の比較へベイン: EQ零*R 本^GGKL*零本本本本本木本W−木W*本5TDE木木5PDHN本本SN −*KDキチン、SB2: EIJ本に零^GGAIJ木本G木林本木本一本W 本*NTNP本零零NfG^−A: SEQ ID No、 :23に示すヘベ イン: SEQ ID NOl:24に示すキチン、マメ SEQ ID No 、 :25に示すキチン、Tab、 : SEQ ID No、 :26に示す キチンSB 2: SEQ ID NO,:27に示すキチンSB 4: SE Q ID No、 :2のアミノ酸NO,24−54から成る実施例5 テンサイゲノムクローンCHIT76及びCHIT4の分離及び特性表示部分5 au3A分解からのゲノムテンサイ挿入体を含んでいる増幅EMBL3ライブラ リィから500,000クローンの配列決定の結果、プローブとしてキチナーゼ 4cDNAを伴う3つのクローンを分離した。
3つのハイブリダイズしているクローンは制限断片分析及び配列決定により特徴 づけた。これらの分析は、クローンの一つがキチナーゼ76と呼ばれるキチナー ゼ遺伝子を含むことを示し、その配列はSEQ ID No、+5に示した。こ の遺伝子の配列決定はλZAPライブラリィの配列決定に用いたプライマーで開 始しく実施例4参照)chit75遺伝子内で配列に相補の他のプライマーと継 続する。
chit76遺伝子は、キチナーゼ4アミノ酸配列(SEQ ID No、:1 参照)に80%類似するが、全キチナーゼ1蛋白(SEQ ID No、+11 参照)に34%しか類似しない268アミノ酸長キチナーゼをコードする。遺伝 子は位置875ないし1262に位置する1つのイントロンを含む。このイント ロンの正確な位置はキチナーゼ4cDNA SEQ ID No、:1との線列 に基づく(図24)。
インドロンボーダーはコンセンサスGT/AG配列を含む。chit76イント ロンは、キチナーゼ1とchit76のアミノ酸配列を線列すると、キチナーゼ 1遺伝子の第二イントロンとして同一位置に正に位置する。
TATA−box配列(TATAAA)は翻訳用ATG開始コドンに対し90b p上流である位置378に位置する。ポリAシグナル(AATAAA)はSEQ  IDNo、:5の位置1725に位置する。
同様の方法で、キチナーゼ4を暗号化するゲノムクローンで分離した。DNAを 部分配列し、5′非コ一ド化部分の約35のヌクレオチドを明らかにした。コー ド化部分の約34のヌクレオチドを配列決定した。配列は5EKD ID No 。
3に示す。
2つのゲノム遺伝子からの5゛非コ一ド化部分の線列は類似性のボックスを示す (例えばキチナーゼ4ヌクレオチド14−49.60−122.123−135 .159−173.174−207及び277−328(図26))。
chit4 B 15cDNA配列及び部分的に配列決定したゲノムキチナーゼ 4遺伝子の知識に基づき、遺伝子の残りは容易に配列決定できる。キチナーゼ4 遺伝子は少なくとも1つのイントロン、多分キチナーゼ76配列のそれと同じ位 置にあるものに対応する1つだけを含むことを意図する。
実施例6 酸性キチナーゼアイソザイムSEの特性表示及び部分アミノ酸配列の決定酸性キ チナーゼSEを上記「材料及び方法」に記載したように精製した。モノPFPL Cカラム上の最終精製の後、SEの3つのアイソザイムを分離した(図9参照) 。5DS−PAGAによる分析により、各アイソザイムについて単一の蛋白バン ドのみを示した。5DS−PAGEにより29kDの同一分子量を測定した。等 電点電気泳動による分析によってSEの3つのアイソザイムについて約30の等 電点を測定した。これは、3.87に決定された理論等電点によく対応する。
塩基性キチナーゼ2.3及び4と対照的に酸性キチナーゼSEは、ギチンーアフ ィニティカラム上に、通笥の条件p1(8でも(「材料及び方法」参照)ヌより 高いpHでも低いpHでも保持されなかった。しがしながらSEは、保持され、 H”i*職キチンを容易に崩解した。酵素的加水分解の主生成物はキチンの六量 体又はキチンオリゴサツカリドの高同族体であった。キチナーゼ4に・ついての 主生成物は二量体であるから、SEについての作用は異なるモードであることが 推定される。
リゾチーム活性はSEについてはpH4,9で測定できなかった。
精製酵素を上記「材料及び方法」で又上記実施例3に記載したようにトリプシン 分解に付し、キチナーゼ4及び6ベブチドを選んだ、ペプチドを上記実施例3に 記載しこキチナーゼ4のトリプシンペプチドと同様の方法でさらに精製に付し、 6ベブチドのアミノ酸配列を測定した。キチナーゼ4に関して用いたものと同じ 基準を用い、ペプチドを選択した。これらのペプチドのアミノ酸配列は表■に示 す。加えて、N−末端アミノ酸配列も、表■に示すように測定した。
表■ N−末端: 5−Q(−V−I−Y−W−G−Q−N−G−D−E−G−3−L −A−D−T−C−NSE22.5: V−L−L−8−I−G−G−G−A− G−G−YSE23.O^−D−Y−L−W−N−T−YSE 25. I N −N−P−P−C−Q−Y−D−T−3−^−D−N−L−L−S−3SE 2 6. I Y−G−G−V−M−L−fSE 30.4 5−L−3−3−T− D−D−X−N−T−F−X−D−Y−L−W−N−T−YSE 31.1 丁 −T−v−Q−A、−N−Q−I−F−L−G−L−P−A−3−T−D−A− A−G−3−G−F−Ih−末端 SEQ ID No、 :8(7)アミノ酸 No、 26−46がら成る5B22.5: 5EQIDNO,:8ノアミノ酸 NO,98−109から成る5B23.0: 5EQIDNO,:8(7)アミ ノ酸NO,1,21−128から成る5B25.1: 5EQIDNO,:8( 7)7ミ/酸NO,208−224から成る5B26.1: 5EQIDNO, :8f7)7ミ/酸NO,271−277から成るSB 30.4: SEQ  ID NO,:8ノアミノ酸No、 110−128がら成るSB 31.1:  SEQ ID NO,:8ノアミノ酸No、 229−252から成る実施例 7 酸悸キチプ・−ゼアイソザイムSEに関するeDNAの分離及び特性表示表■に 示したトリプシンペプチドのアミノ酸配列の基に、ペプチド5E25゜1及びS Tε311(表■)からの2つのサブ配列を、それらが最善のコドンを有するの で混合オリゴヌク1./オチドの合成に選んだ。!l;EQ ID No、:2 81ご示し、f、T、 P CRブ・51′−z−KB7(SE25.1.)S EQ iD NO,:291:示したKB−9(SE31.1)及びsEQ I D NO,:301m示1.. ;j 7i−IJゴーdTプライマー(270 )を、キチ六−ゼ4に関(7、実施例4(、一記載Iまたと同様の方法で調製し 穴。
遺伝子プロ ブのゾクレオ訃ド配列は表V1こ示ず7、表■ NPI”CQYDT ANQTF K11−9 5°−GG^GGATCCCA父GCGAA;ucA父ATATT −3’2’i[1,5”CC,AAGCTTGAATTCTTTTT丁1’TT TTTTTTTTTTT−3゜K3−’/: SEQ IDNo、 :28N: 示tK8−9. SEQ ID NO29に示′す270: SEQ ID N O,:30に)ミす部分cDNA分子はF” CNぐ一扶術及びmRNAを用い る2ステツプで調製し7た、最初のステップは上記のプライマーKB7及び27 0を用いる。PCR−技術は、目■−1及び方法−!で上記したように実施した 。合成1.たcDhiAをアカロースケル4−で分離腰アカロース苓アカー2− アー スで除去シフ7コ。続<PCR反応1′ニプライマーK B 9及び27 0を用いた。方法は図20に示1゜第二PCR反応がらの生成物をptJc19 (べ〜リンガー・マンハイム)にクローンし、配列決定し7た。
DNA配列のヌク1/オチド711−962により構成されな部分CDNA分子 として得たDNA配列をSEQ IDNo、+7に示す。このeDλAは「ネ4 料及び方法」に記載17たλ−ZAPeDNAライブラリィをスクリーンするの (:″用い、23cDNAり1]−ンを得た。最も長いcDNAり「」−ンを上 記「材恥1及び方法」に記1、した方l去を用い1列決定し7.107 Obp &であることが判った。「列は5EQIDNO,+7に示されるDNA配列のヌ クレオチド37− コ106にJり構成される。cDN、Aの分離に関して通′ ホ見られるように、全cDNAは分離するのが異なることが判、りた。IFI− 長cDNAクローン(S E 22)の5゛末端がら]、、22bpEcoR, I−Kpn Nを伴うλZAPライブラリィの再スクリーニングにより、全5゛ 末端を含む配列をiコj:: oクローンをKpn1部位を用いJ結し/J、) 構造遺伝子は、17bpの非コード化部分、25アミノ酸残基のiルーグー配列 、2687ミノ酵残基の官能ドメイン及びストツブ装置/i&202bpのニー (°非コー トイに部分を有づる。
ζ:DNA配列及1ブアミノ酸V列を+れそ、tLSEQ + D No、ニー 7及σS E C,) 目)\0811m示す。
N−末端及び6トリブ、ノンペプチド(107残肌)から得たアミノ酸配列を比 べると、cDNA誘導配列とほとんど100%一致堪ることをV察した。これは 、分離I、たCDNAクロー:ノが上記クロマ)・グラフィ操作により精製(− たSEボリベプ千トをコードすることを示す。、cDNAは成M白のN−末端及 び(゛−末端を危む。成熟SEのN−末端は表■から明らかである。
表X] 5E22SAli1.、 MAANIVS−−1’LFIJSLLIFASFE SSHGS−−QIVIYWGQNGDF、GSLAD丁Cm 46 イ、ウリ IJAAHKIT−−TTLSIFFLLSSIFR3SDAA−− GIAIYWGQNGNEGSl、ASTCA 46/υイヌナズナ MTNv TLRKHVIYFLFFISC8LSKPSDASRGGIAIYWGQNG NEGNLSATCA 50SE22SAM1. 5GNYGTl′ILAFV ATFGNGQTPAl−hLAGHcDPATN−CSSLSSDIKTCQ QAG X5 4)’lit IGNYEFIoNIAFLSSFGSにQAPVLNI−AG IICNPDNNGCAFLSDEINSCKSQ\ 95ノOイスナズナ T GRYAYVNVAFLVKFGNGQTPELNLAGHClVPAANTC THFGSQVKDCQSRG 100+ll+11 4 番@−”IS”−φ +6 am拳・ps+eHt+’・ 争會 シ蕾―魯’−1− −キュウリ l /KVLLSIGGGAGSYSLSSADIIAKQVANFIWNSYLG GQSDSRPLGAAVLDG 146SE22SAML IDFDIESG DGRFfDDLARルAGHNNGQXTVYLSAAPQCPLPDASL S丁AIA 195bつII VDFDIESGSGQFWDVLAQELKN FGQ−−−−vILSAAPQCPIPDAHLDAAIK 192SE22 SAML TGLFDYvfVQFYNNPPCQYDT−3ADNLLSSY NQWTT−VQANQIFLGLPAS 243キユウリ TGLFDSVf VQFYNNPPCMFAD−hADNLLs!JNQWT^−FPTSKLY MGLPAA 240SE22SAi TDAA−GSGFIPADALTSQ VLPTIKGSAKYGGVllILTSXAYD−3GYSSAIK 29 0+、、’III REAAPSGGFIPADVLISQVLP丁IKASS NYGGIIMIJSKAFD−NGYSDSIK 288SE22SA11L  5SV−293共通長さ、304キコウリ GSIG 292 同一 137  (45,1%)キュウリ SEQ ID NO31に示されるノロイヌナズナ  SEQ ID NO,:32に示される表■は、酸性キチナーゼEについての 構造遺伝子に対応するアミノ酸配列並びにキュウリリゾチーム/キチナーゼ(E PO392225及びメトラウシス等、1989)及びシロイヌナズナリゾチー ム/キチナーゼ(サヂ・ツク等、1990)のアミノ酸配列の線列を示す。これ から、3つの全切片を比べると約45%の類似性があるように見える。SEをキ ュウリリゾチーム/キチナーゼと比べると、約60%の類似性が観察された。
実施例8 テンサイβ−1,3−グルカナーゼ3及び4についての部分アミノ酸配列の特性 表示及び決定 したようにセルコスポラ感染テンサイ葉から分離した。それらはβ−1,3−グ ルカゴンに強い親和性を有する塩基性蛋白である。テンサイβ−1,3−グルカ ナーゼ3及び4イソ酵素のアミノ酸組成は表■に示すようにタバコ及びオオムギ からのβ−1,3−グルカナーゼに与えられたものと類似である。
表■ タバコ及びテンサイβ−1,3−グルカナーゼのアミノ酸組成アミノ酸 タバコ a)テンサイ3 テンサイ4 オオムギG sb)アスパラギン酸 35 46 .4 53.4 39スレオニン 10 12.6 12.1 14セリン 2 3 25.0 27.4 23グルタミン酸 20 23.4 26.7 20 プロリン 19 18.4 21.7 15グリシン 26 27.8 32. 2 31アラニン 20 31.5 35.1 437ステイン 1 0 0  0.7 バリン 18 21.3 25.6 18メチオニン 1 5.1 6.6 4 .8イソロイノン 17 15,9 19.2 14.90インン 23 22 .7 27,0 22.1チロシン 16 13.5 15.4 15.4フ二 ニルアラニン 13 12.8 14,6 12.9ヒスチジン 5 3.1  1.9 1.21ルン 13 12.9 16.2 9.7アルギニン 12  12.7 15.0 12.9トリプトフアン 4 ND ND ND分子量( KD) 32 32.8 37.6 32等電点 9.9 9.5 9.5 9 .8a) ンンシ・エイチ等、1983から得たデータb) クロー等、199 1から β−1,3−グルカナーゼの5DS−PAGElo−15%勾配5DS−ゲル( ファスト−システム、ファルマシア)上で測定したβ−1,3−グルカナーゼ3 及び4の見掛けの分子量は、それぞれ33及び38KDaであった。等電点は9 .5に等しいかより大であった。薄層クロマトグラフィにより分析すると、2つ のβ−1,3−グルカナーゼイソ酵素3及び4とのインキュベーションの24時 間後、ラミナリンから放出された主要反応生成物は二量体、ラミナリビオーゼで あった。これは、β−1,3−グルカナーゼ3及び4イソ酵素がエンドグルカナ ーゼであることを強く示唆する。
β−1,3−グルカナーゼ3及び4のアミノ酸配列決定精製したβ−1,3−グ ルカナーゼ3及び4は、上記「材料及び方法」に記載した方法を用いトリプンン 消化に付し、選択したペプチドを「材料及び方法」に及び上記実施例3に記載し たようにさらに精製し、配列を決定した。ペプチドは、キチナーゼ4のトリプン ンペプチドの選択に関し用いたもの(実施例3参照)と同じ基準を基に選択した 。ペプチドのアミノ酸配列は表■に示す。
表■ ’<フチト3−17 (A)−G−A−P−N−V−P−I−V−V−3−E− 3−G−W−P−3−A−G−Gペプチド3−1.6 L−Q−G−に−V−S ペプチド4−25.I L−G−N−N−L−P−3−E−E−D−V−V−3 −L−Yペプチド4−26.3 L−D−Y−^−L−Fペプチド4−27.I  Y−I−A−V−G−N−E−I−M−P−N−D−A−E−A−G−3−I −V−P−A−M−Q−N−V(Q)−(Q)−(^)−(P)−(R)ペプチ ド4−28.2 fJ−Q−N−N−V−V−P−Yペプチ)’440.1 G −A−P−N−V−P−I−V−V−3−E−3−G−X−P−3−A−G−G −N−A−A−3−FヘフチF3−15: SEQ ID NO,:331:示 すヘフチF3−17: SEQ ID NO,:341.1.示すヘフチF3− 16: SEQ ID NO,:35i:示すペプチド4−25゜1: SEQ  ID NO,+10(7)アミノ酸No、 37−51からなるヘ−# )’ 4−26.3: SEQ ID NO,:10+71アミノ酸No、 211− 216からなるヘ−# )’4−27.1: SEQ ID NO,:10(7 1アミノ酸No、 115−139からなるヘフチ)’4−28.2: SEQ  ID NO,:10ノアミノ酸No、 101−109からなるペブチ)’4 .40.1+ SEQ ID No、 +10ノア ミ/ 酸NO,249−2 72力ラナ6実施例9 β−1,3−グルカナーゼ3及び4についてのcDNAの分離及び特性表示SE に関し上記したと同様の方法でβ−1,3−グルカナーゼ3及び4ポリペプチド からのペプチドに対応するオリゴヌクレオチドプローブを合成した。5゛プライ マーとして、β−1,3−グルカナーゼ4の分離のためのPCHの最初の過程で 次の2配列を用いた。
ペプチド3−15: w、v、Q、 N、 N、 (V)−。
(SEQ ID No、:361:示す)PCRの第2i程で以下の配列をsE Q ID No、:10(7)7ミ/uNo。
120−125から成る5′プライマーペプチド4−27.1として用いた。
(SEQ ID No、:3711:示す)ライブラリィ(フィシャー、+98 6)及びタバコ(シンシ等、1.988)のβ−1,3−グルカナーゼからのア ミノ酸配列を比較することにより、コンセンサス配列を得、以下のコンセンサス を有する3′プライマーの構築に用いた。
ペプチド配列: F、 A、 M、 F、 D/N、 E。
(SEQ ID No、:38に示す)この配列は第二PCR過程で用い、これ に対しSHのクローン化に用いた270プライマーを最初の過程で用いた。1. 3−グルカナーゼ3クローンを分離するため、ペプチド4−28.2=ペプチド 3−15(実施例βの表■参照)であるので、TG−1プライマーを用いた。こ のプライマーは両PCR反応の5°プライマーとして用いた。3°プライマーと して、TG3及び270ヌクレオチドをそれぞれPCRの第−及び第二過程に用 いた。
得られるPCR生成物を上記テンサイcDNAλ−ZAPをスクリーンするのに 用い、β−1,3−グルカナーゼ3及び4をそれぞれ暗号化するcDNAを含む クローンを分離した。β−1,3−グルカナーゼ4のcDNA配列及び推定アミ ノIf+配列を+れぞhSEQ ID No、:19及びSEQ ID No、 :101:示t。
実施例10 テンサイキチナーゼ2及び4の血清学的特性表示キチナーゼ2及び4の間の血清 学的関係をイムノブロッティングにより分析した。キチナーゼ2(NW32kD a)及び4(MW26kDa)を含んでいる蛋白試料をイムノブロッティング前 に5DS−PAGEにより分離すると、以下の結果を観察した(図10参照)。
キチナーゼ4抗体は約26kDa蛋白(キチナーゼ4)のみを検出し、32kD a(+チナーゼ2アイソザイム)は、それも同じニトロセルロース膜上に存在す るのに検出しなかった。対称的にキチナーゼ2抗体は32kD蛋白(キチナーゼ 2)のみを認識し、26kDのキチナーゼ4を認識しない。これはキチナーゼの 2つの異なる血清学的グループの存在を強く示す。この観察は純粋のキチナーゼ 2及び4抗体のイムノブロッティング分析でさらに立証される。キチナーゼ4に 対する抗体はキチナーゼ4のみを検出し、これに対しキチナーゼ2に向けられた 抗体はキチナーゼ2のみを認識し交叉反応性は全く観察されなかった。上の結果 は、テンサイの2つの異なるクラスの塩基性キチナーゼを含むことを示唆する。
この観察は、又、塩基性キチナーゼ2及び4のアミノ酸配列決定及びアミノ酸組 成(上記実施例3の表■参照)から得られる情報により支持される。違いは、キ チナーゼ2及び4をコードする遺伝子が2つの異なる遺伝子ファミリイを構成す ることを示す。
本発明者等の知る限り、2つの異なるクラスのテンサイキチナーゼの存在は、こ れまで文献に報告されていない。
テンサイキチナーゼ2クラスの定義 テンサイキチナーゼ2のN−末端アミノ酸配列をマメ、タバコ、エントウA1、 エントウA2、エントウB(バド等、1991)、オオムギT(ヤコブソン等、 1990)及びオオムギK(クラ−等、1990)からの以下のキチナーゼと連 合させると、これらの塩基性キチナーゼ間の強い類似性を観察した(表■参照) 。
これは、これらのキチナーゼが同じキチナーゼクラスに属することを示唆する。
これは、テンサイキチナーゼ2に向けられた抗体で実施した血清学的交叉反応性 によりさらに立証された。この抗体は、テンサイキチナーゼ2だけでなく、さら にタバコからのキチナーゼP (27,5kD) 、Q (28,5kD) 、 ch、32及びch、34、オオムギからのキチナーゼT、K及びC並びにエン トウからのキチナーゼAl、A2及びBをも認識した。オオムキキチナーゼK又 はコムギ胚芽キチナーゼに向けられた抗体を用いると、同様の血清学的交叉反応 性を観察した。それゆえ上記のキチナーゼは、テンサイキチナーゼ2に血清学的 に関連するキチナーゼクラス、例えばテンサイキチナーゼ2クラスキチナーゼに 属すると定義した。
表■ テンサイキチナーゼ2クラスに属するキチナーゼアイソザイムのN−末端アミノ 酸配列 キチナーゼ2 ELCGNQAGGALCPNGLCC3QYGIICGNTN PYCGN7 メEQCGRQAGGALCPGGNCC3QFGfCGSTT DYCGPタバコ EQCGSQAGGARCASGLCCSKFGfエントウ B EQCGRQAGGATCPNNLCC3QYGYエントウA I EQC GNQAGGXVPPNGエントウA 2 EQCGTQAGGALCPGGL オオムギK EQXGSQAGGATCPNXLCC3RFGオオムキT XQ QcSQAGGATCPNxLCC3XFGfキチナーゼ2 : SEQ ID  No、 :27に示すマメ: SEQ ID NO,:25のアミノ酸No、  1−33より成るタバ:I : SEQ ID NO,:26のアミノ酸No 、 1−23より成るエントウB・SEQ ID NO,:41に示すエントウ A 1 : SEQ ID No、 :42に示すエントウA 2 : SEQ  ID No、 :43に示すオオムギK : SEQ ID No、 :44 に示すオオムギT : SEQ ID No・45に示すテンサイキチナーゼ4 クラスの定義 テンサイキチナーゼ4に向けられた抗体を用いた場合、上記キチナーゼ2クラス からのキチナーゼは認識できなかった。テンサイからのキチナーゼ4はかくして 、テンサイ以外の他の植物種に検出されない点で新しいキチナーゼクラスに属す る。しかしながら、最近の研究は、同じ新しいクラスに属しているキチナーゼが アブラナ種子にあることを示した。即ち、テンサイキチナーゼについて上で概説 したのと同様の方法により得たアブラナ種子の蛋白抽出物は、テンサイからのキ チナーゼ4に向けられた上述のポリクローナル抗体と反応することを示した(ラ スムラセン等、1992参照)。
実施例11゜ ハイブリダイゼーション技術を用いるキチナーゼ4cDNAと他のキチナーゼと の類似性の試験 成熟酵素間の類似性を試験する傍ら、キチナーゼ4酵素を暗号化するcDNAと 他のキチナーゼ酵素を暗号化するDNAとの間の類似性を表題「キチナーゼ4遺 伝子群に属するDNAの同定」の下に上記「材料及び方法」に記載されるハイブ リダイゼーション技術を用い試験した。
図11から、テンサイキチナーゼ4酵素を暗号化しているcDNAと他の植物、 例えばエントウ、タバコ及びマメからのキチナーゼを暗号化しているDNA並び にキチナーゼ1及びSE酵素を暗号化しているテンサイからのDNAとの間に5 5℃で試験して非常に低度の類似性があることが明らかである。従って、これら の結果は、さらに、キチナーゼ4酵素が新しいクラスのキチナーゼに属すること を示す。
高度のDNAハイブリダイゼーションにより示される、キチナーゼ4酵素を暗号 化しているcDNAとアブラナ種子キチナーゼからのキチナーゼを暗号化してい るDNAとの間の高度の類似性は、さらにテンサイ中のキチナーゼ4を暗号化し ている遺伝子とアブラナ種子中のキチナーゼを暗号化している遺伝子が有意に類 似であり、従って、同じ遺伝子クラスに属することを示す。これは、二つの植物 からの成熟酵素間の高度の血清学的類似性を示す実施例10に記載される結果に より支持される。
実施例12゜ 細菌細胞の形質転換 アグロバクテリウム・ツメファシェンス(LBA・4404株、オームズ等、1 982)を植物形質転換ベクター、pBKL4に4、その調製は、アン等(19 88)により記載されるように、実質的に凍結/解凍法を用い、実施例18に記 載される、で形質転換した。凍結/解凍法用に形質転換すべき細菌をLB培地、 pH7,4に28℃で一晩28Orpmで培養した。翌日、細菌を39m1のL B培地、pH7,4で継代培養し、’OD600 (ODs。。)まで約4時間 の成育物は0.5−1.0であった。培養物を氷上で冷却し、4℃、10.00 0xgで5分間遠心した。上清を除去し、細菌を1mlの水冷20mMCaC1 *に注意して懸濁し、0.1mA’の細菌懸濁液を水冷凍結(cryo)管にピ ペットで取り、細菌を液体窒素中で凍結し、−80℃に保持した。
細菌の形質転換のために、先ず1μgのプラスミドDNAを凍結細菌を含む凍結 管に加えた。細菌を37℃水溶中で5分間インキュベートした。1mlのLB培 地、pH7,4を凍結管に加え、混合物をゆるやかに撹拌しながら(撹拌板10 100Xrp室温で4時間インキュベートした。凍結管を10.000Xg。
4℃で30秒間遠心した。上清を除去して細菌を0.1m/のLB培地、pH7 ゜4に再び懸濁した。細菌を50mg/lカナマイシンと共にYMB皿上にプレ ートし、28℃で2ないし4日間、コロニーが現れ、るまでインキュベートした 。細菌中、固有(proper)プラスミドの存在は、植物の形質転換での細菌 の使用前、抽出プラスミドの制限分析により証明する。
同様の方法で、本発明の他の遺伝構造物との細菌形質転換は、例えば図17゜1 8.19及び22に示すように実施し、そして実施例18に説明しうる。
実施例13゜ 遺伝的に形質転換されたタバコにコチアナ・ペンタミアナ及びエフ、カバクム) 植物の調製 植物材料 遺伝的に形質転換すべき植物葉をインビトロ又はインビボで成育した植物から得 た。後者の場合、葉は形質転換前に滅菌した。滅菌はl当り0.1mlツイーン 80を含む5%次亜塩素酸Caの溶液中に20分間葉を置(ことにより実施し、 その後、無菌水で5回洗浄した。インビトロ葉をコンテナ中1/2シュート誘発 培地(shoot inducing medium) (1/ 2M5)上で 生育した(ムラシゲ及びスクーグ、1962)。
葉は14cmペトリ皿に1度に一つ置いた。次いでそれらを約1cm”の四角に 切り、全4辺はカットされた組織から成る。次亜塩素酸塩滅菌により漂白した全 ての切断組織は除去した。
細菌の培養 形質転換24時間前、上記のように形質転換したアゲロバクチリアの懸濁液は形 質転換したアゲロバクチリアを含み、適当な抗生物質を含む2−3m1培地をイ ンキュベートすることにより開始した。細菌は撹拌しながら(300Xrpm) 28℃で生育する。
形質転換 植物の形質転換は実質的にアールビー、ホーシュ等(1986)により記載され るように行った。細菌培養物を形質転換直前に1/10M5で50×希釈した。
約10m1の希釈細菌懸濁液を9cmペトリ皿に空け、葉片をこの懸濁液に約1 5分間浸漬した。次いで葉片を除去し、過剰の細菌懸濁液を無菌フィルターペー パーで除去した。
共生培養 形質転換前日、1/10M5培地を含む共生培養ペトリ皿をアセトシリンボン( 200μM)で被覆した。形質転換の日に、一枚の無菌フィルターペーパーを共 生培養皿上に置き、細菌懸濁液に浸漬した葉片をフィルターペーパー上に逆さま に置いた。葉片を生育室中、弱い光で、例えば12時の光と12時の闇、2−3 日間インキュベートした。
選択/再生 葉片を、300mg/lのカナマイシン及び800mg/A’のカルベニシリン を含むシュート誘発MS培地を含んでいるペトリ皿に移し、毎4週同じ培地に共 竺培養した。
シュート誘発MS培地300に/c置皿上現れる発芽を1/2M5O300に/ cを有するコンテナーに移した。発芽を必要時に共生培養した。約2週間後、G US・検定(「材料及び方法」参照)を用いるβ−グルコロニダーゼの発現を緑 シュートの葉端で実施した。
移植 根を形成した遺伝的に形質転換したシュート及びGUS陽性である得られる植物 を生育室中、水浸透堆肥に移植した。次いでそれらをプラスチックバッグで覆い 、約1週間生育し、その後、プラスチックバッグの2つの角を切り取った。さら に1週間後、プラスチックバッグを除去した。
実施例14゜ 細胞との形質転換による遺伝的に形質転換したテンサイ植物の調製形質転換を、 以下に記載するように子葉外植片を用い実施した。種子を、0゜7g/lのアガ ロース及び2 g、/Jのシュクロースを含む基質上、暗所で4日間発芽させた 。次いで、芽ばえを1/2XMS基質を含むタンクコンテナーに移し、3日間明 所で培養した。子葉を芽ばえから除去し、次いで子葉、外植片は、実施−例12 において上記したように形質転換したアルボバクテリウムの懸濁液(OD660 =1.0)を含んでいる小ブラシで柄上をブラシ掛けした。次いで子葉を1/1 0M5基質を含む基質で4日間共生培養した。形質転換外植片を、0.25mg /lのBAP、400mg/7のカナマイシン、800mg//のカルベニシリ ン及び500mg/m/のセフォタキシムを加えたMS基質に移し、外植片をこ の基質上で14日間インキュベートした。次いで再生シュートを基質として0. 25mg/IのBAP、400mg/j’のカナマイシン及び800mg/lの カルベニシリンを含むMSを含むコンテナーに移した。分離したシュートを選択 及び増殖のために4適間隔で新しい基質に移した。選択したシュートを1mg/ 1IBAを含む1/2MS基質上で根づかせた。
タバコの組織をキチナーゼ1、キチナーゼ4、キチナーゼ76及び酸性キチナー ゼSEのいずれかと選択的標識、NPT−II及びGUSを含む遺伝構造物と形 質転換した。カナマイシンによるカルス及びシュートの選択は、得られた組織が GUSwl識を発現すること、従って、形質転換が起きたことを証明した。
実施例15゜ 遺伝子導入植物のキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼの分析キチナーゼ及 びβ−1,3−グルカナーゼイソ酵素についての発現レベルは、2つの放射化学 検定による総酵素活性を測定すること、生物学的方法I −mを用い抗真菌活性 を測定すること又は特異抗体を用いるイムノブロッティングによる異なるイソ酵 素のレベルを測定することのいずれかにより評価でき、いずれの方法も「材料及 び方法」に記載される。得られる遺伝子導入植物の最終試験は、「材料及び方法 」に記載される感染系を用いる植物生病原生物真菌への耐性のそれらの程度の分 析である。
生物学的方法l−n1を用い、遺伝子的に形質転換した植物の酵素の抗真菌活性 を測定できる。真菌菌糸の遅滞生育は、形質転換の結果、植物が改良された耐性 、例えば非形質転換植物に比べ植物生病原生物真菌に対する増大した抗真菌活性 を有することを示す。
放射化学検定では、3H−キチン又はsH−ラミナリンを、それぞれキチナーゼ 又はβ−1,3−グルカナーゼへの基質として用いる。生成物形成対酵素量の標 準曲線を用い、粗植物抽出物中のキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼの活 性を測定できる。これは、さらにキチナーゼ(図12a上部)又はβ−1,3− グルカナーゼ(図12b下部)のレベルがシー、ベティコラによる感染後、特定 時間間隔でテンサイ葉中に示される時間経過実験で示される。キチナーゼ及びβ −1,3−グルカナーゼの両酵素レベルは対称植物中で非常に低いが、非常に感 受性の高い放射化学技術により容易に測定できる。感染植物中で、両酵素の増加 生成を真菌病原体による感染後8−9日に初めて観察した。
これらの技術で、遺伝子導入植物のキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼの 構造的レベルは容易に記録できる。
しかしながら、これらの技術は、種々のキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナー ゼアイソザイム間を区別しない。総酵素は、全キチナーゼ又は全β−1,3−グ ルカナーゼアイソザイムについての総酵素活性を測定するだけである。しかしな がら、種々のキチナーゼ及びβ−1,3−グルカナーゼイソ酵素ムの存在は、5 O3−PAGEによる分離後、イムノブロッティングにより粗蛋白抽出物を分析 することによって容易に別々に検出できる。
β−1,3−グルカナーゼ3に対する抗体はセルコスポラ感染葉材料中唯−の単 一蛋白を認識した(図13)。これに対し、抗原は対照葉に検出されなかった。
これは放射化学検定を用いるβ−1,3−グルカナーゼについて対照植物中に観 察される低構成レベルの発現と一致する。キチナーゼ2又は4のいずれかに向け られた抗体を用いた場合、2つの主な蛋白バンドが感染葉組織に誘発した。キチ ナーゼ2抗体は26及び32kDaバンドを検出するが、29及び26kDaの 分子量を有する2つの蛋白が、キチナーゼ4抗体と共に観察された。精製キチナ ーゼを5DS−PAGE及びイムノブロッティングにより分析すると、キチナー ゼ2抗体により認識される蛋白は、それぞれキチナーゼ1 (26kDa)及び キチナーゼ2 (32kDa)であった。同様に、キチナーゼ4に対する抗体は 標準キチナーゼ抗原(26kDa)を検出したが、加えてSE抗原(29kDa )も検出した。これは、キチナーゼ4とSEとの間にアミノ酸配列類似性が観察 されなかったことカラ、思イモヨラナカッタ(S EQ I D No、 :  2及ヒS EQ I D No、 : 8参照)。ニトロセルロース膜上のキチ ナーゼ4及びSEのr3−DJ槽構造、十分なエピトープ認識を作り得、SE抗 原とキチナーゼ4抗体との間の抗原・抗体相互反応を行わせる。SE抗原とキチ ナーゼ4抗体との反応は、抗体溶液が1・100又は1200に希釈した場合に 報告されただけである。抗体を15000又は1:10.OOOに希釈した場合 、もっと弱い反応を観察した。
遺伝子導入タバコ植物にニコチアナ・タバクム及び/又はエフ、ペンタミアナ) を、キチナーゼ4、キチナーゼ76、酸性キチナーゼ又はキチナーゼ4+酸性キ チナーゼで形質転換した。カナマイシンでの選択及び再生後、形質転換した植物 を1)GUS活性、U)キチナーゼ遺伝子の発現、及びth)ソー。ニコチアナ 又はアール、ソラニに対する抵抗性の程度に関し試験した。遺伝子導入植物は可 変量でGtJS−活性を発現した。高GtJS−活性の植物のみをさらに分析に 付した。
キチナーゼ遺伝子生成物の発現を「材料及び方法」に記載されるECL−システ ム及びキチナーゼ4に向けられた抗体を用いるイムノブロッティングにより分析 した。NPT及びGUSのみで形質転換したエフ、ペンタミアナからの葉抽出物 では、蛋白バンドはこの抗体によって検出しなかった(図23.レーンrCJ参 照)。構成物、酸性キチナーゼ、ゲノムキチナーゼ76、キチナーゼ4及び二重 遺伝子構成物キチナーゼ4+酸性キチナーゼを含む遺伝子導入植物は強い陽性反 応を示した(それぞれレーンSE、に76、K4、K4+SE参照)。発現のレ ベルを評価するため、テンサイから分離したキチナーゼ4のLoll)gを含め た。
図23のレーンS tdo ブロードな蛋白バンドをキチナーゼ4又はキチナーゼ76遺伝子構成物を有する 遺伝子導入植物からの抽出物に観察した。少量の蛋白を5DS−PAGEの種々 のレーンに適用すると、このバンドはそれぞれ29.26及び25kDの分子量 を有する3つの明らかな蛋白バンドに分析できた。3重バンドについての理由は 現時点では判らない。しかしながら、キチナーゼ4はi)単一ペプチド=29k Dバンドを保持している蛋白のもとである処理を受けなかった。1i)26kD 蛋白バンドのもとであるキチナーゼ4のアミノ酸配列Leu Val XIal  Ala−GluAsn Cys (SEQ I D No、 : 2のアミノ 酸位置23−24)の正常プロセシング部位で切断した。モして漁)第二推定プ ロセシング部位はアミノ酸配列A1a Ser Ala 5er−Cys Al a (SEQ I D No、 : 2の位置85−86)に位置することを意 図する。この切断部位は25kDポリペプチドバンドを与えつる。
遺伝子導入タバコのテンサイキチナーゼ4の機能不全プロセシングに加えて、キ チナーゼ4の転位を阻害した。テンサイにおいて、この塩基性キチナーゼ4は細 胞外余白に沈積した。遺伝子導入タバコにおいて細胞化学分析は、テンサイキチ ナーゼ4が細胞内に位置することを明らかに示す。
Rソラニ及びC,ニコチアナに対する遺伝子導入タバコ植物の抵抗の程度を試す する予備的実験を実施した。キチナーゼ4(10植物)及びキチナーゼ4+酸性 キチナーゼ(4植物)による遺伝子導入植物は、少しの疾病症状を示したが、G US及びNPT遺伝子を含む対照植物(10植物)はC,ニコチアナにひどく感 染した。
キチナーゼ4遺伝子構造物を含むN、タバクムの種子をR,ソラニ感染土壌中で 発芽させると、非遺伝子導入植物からの種子に比べ、生存及び成育が改良された 。
実施例16゜ 位置指定突然変異導入法によるテンサイキチナーゼ4の修飾テンサイキチナーゼ 4を暗号化しているDNA、例えばキチナーゼ4遺伝子での位置指定突然変異導 入法は、各位置指定突然変異導入法について特異的3′及び5′プライマーを用 いる(見出し「本発明の遺伝構造物の構成で、又、クローン化されたDNA鋳型 を基とする位置指定突然変異導入法で用いたPCRJの下に「材料及び方法」に 記載された)PCR反応の使用により実施しつる。用いられるべき特異的3′及 び5′プライマーの選択は、修飾を実施すべきDNA配列での位置に依る。
典型的には、置換、除去又は挿入のいずれかにより修飾されるべき適当なアミノ 酸は、所望により酵素3−D構造の分析と組合せて成熟キチナーゼ4酵素のアミ ノ酸配列の分析を基に選択する。特に、酵素の又はそのエピトープの活性部位の アミノ酸形成部分並びに基質特異性及び基質結合に重要なアミノ酸はこの関係に 興味がある。
テンサイキチナーゼ4の活性部位 キチナーゼ4の活性部位に含まれる必須アミノ酸残基の位置は、以下の観察によ り仮に確認した。第一に、オオムギキチナーゼによる最近の研究は、カルボジイ ミドとN−ブロモコハク酸イミド(NBS)による化学修飾が酵素活性を完全に 阻害することを示した(結果は示さず)。アスペルギルス、ニが−からのグルコ アミラーゼ(シーアク等、1990)により実施した同様の実験は、カルボジイ ミド及びNBSがこの酵素を不活性化する作用のモードを明らかにした。カルポ ジイミドは、グルコアミラーゼの触媒部位を構成している3つの必須酸基(グル タミン酸及びアスパラギン酸残基)に共有結合する。NBSは、触媒のトランジ ション状態中間体を安定化するのに重要なTrp残基又は、触媒部位から離れて 結合している基質に含まれるTrp残基を酸化する。キチナーゼCによる実験は 、3つの酸性残基及びこの2つのTrp残基がこの活性部位の非常に重要な構造 物であることを示す。第二に上記したグルコアミラーゼを含むオリゴ糖鎖を加水 分解する他の酵素の活性部位との比較により、キチナーゼ4の活性部位は(ゲノ ムキチナーゼ4アミノ酸配列により暗号化されたアミノ酸配列中のアミノ酸残基 184及び190に対応する、カッコ中以下に示す数は、ゲノムキチナーゼ4に より暗号化された対応するアミノ酸配列からのアミノ酸の数を示す)SEQID NOl:1のアミノ酸残基183 (Asp)及び189(Glu)により構成 されることを意図する。これに対し、オオムギからのキチナーゼC及び同じ血清 学的クラスの他の全ての植物キチナーゼ(テンサイキチナーゼ2クラス)は、活 性部位中(それぞれ184.190及び195)(キチナーゼ4 (SEQ I D No。
2)のアミノ酸残基183.189及び194に対応する)3つのアスパラギン 酸残基を有する。キチナーゼCの活性部位に含まれる2つの重要なTrp残基の 位置は明らかでなかった。キチナーゼ4はわずか3Trp残基を含み、これに対 しキチナーゼCには6存在するので、重要なTrp残基はキチナーゼ4でより容 易に確認しうる。
キチナーゼ4の活性部位を形成する5EQIDN○ 62(それぞれ184及び 190)の2つの酸性残基183Asp及び189G1uは、ペプチド4−22 S IGFDGLNAPETVANNAVTAFRに含まれる。活性部位の重要 なTrp−残基はペプチド4−19.3 :GPLQITW及びペプチド4−2 6:TAFWFWMNNVH5VIVNG QGFGASIに含まれうる。
キチナーゼ4の活性部位は他の植物キチナーゼ、例えばタバコの活性部位と異な り、それはSEQ ID No、: 46に示される以下の対応するアミノ酸残 基AIGVDLLNNPDLVATDPV、SEQ ID No、:47に示さ れるGPIQISH及びSEQ ID No、:48に示されるSALWFWM TPQSP (シンシ等、1987)を有し、そして、活性部位についてさらに 情報を得るため、又、多分、修飾酵素の改良された性質となる適当な修飾を確認 するため、タバコの対応するアミノ酸残基と異なるキチナーゼ4の特異的アミノ 酸残基を調べることは興味があるであろう。酸性アミノ酸残基及びTrp残基は 特にこの問題に興味を起こさせることを意図する。
従って、興味ある修飾は、位置189 (190)のグルタミン酸をアスパラギ ンで置換し、及び/又は位置183 (184)のアスパラギン酸をグルタミン で置換したものである。キチナーゼ4のカルボキシル基Asp183 (184 )をAsnに、又、Glu189 (190)をGluに変更することは、それ 自体、酵素活性への負の影響を与えることが予測されるが、キチナーゼ4酵素の 作用のモードのさらなる知識となることを意図する。
位置169.204及び206のTrp(それぞれ170,205及び207) のTyrへの置換は、基質(キチン)の触媒部位への結合そして恐らく基質特異 性を変えつる。上で与えられた計画された置換は実施例として示すだけで、数の 変更は、より有効な抗真菌キチナーゼに達すると推定される。これは、位置指定 突然変異導入法、例えば以下に概約を説明した方法を用い達成しつる。
位置指定突然変異導入法 本明細書で示唆された全てのPCR反応用に、プライマーは制限部位を含んでい るか又は制限部位の近(に位置するものを、PCR生成物を遺伝子中の対応する 配列と交換する可能性を生じる方法で、制限酵素消化、次いで適切な断片の連結 により選ぶ。
以下の実施例で用いられる5′プライマーはSDOと呼ぶ(図4参照)。カッコ 内の数字はゲノムキチナーゼ4 DNA配列により暗号化された対応するアミノ 酸残基の数を示す。
キチナーゼ4アミノ酸配列のTrpl 69 (170)をアミノ酸Tyrによ り置換する場合、以下の操作を実施しつる。
PCR反応に3′プライマーSDIを用いる(図1参照)。
得られるPCR生成物(bp301から538まで)をBamHI及びPvuI [で消化し、慣用方法(サムプルツク等、1990)によりキチナーゼ4遺伝子 の対応する断片と交換する。
G1u189 (190)をアミノ酸Glnで置換する場合、3′ブライv−S D2を用いる(図14)。
Asp183 (184)をアミノ酸Asnで置換する場合、3′ブライ7−3 D3を用いる(図14)。
PCR生成物をBamHI及びBapMnで消化し、Trp169 (170) の交換について上記したと同様の方法でキチナーゼ4遺伝子のBamHI−Bs pMIIと交Trp206 (207)をアミノ酸Tyrで置換する場合、3′ ブライ?−8D4−を用いる(図14)。
PCR生成物をBamHI及びBa1lで消化し、上記したようにキチナーゼ4 遺伝子のBamHI−BalIと交換する。
同様の方法で、他の望ましい修飾を実施しうる。
実施例17 適当なC−末端延長部による遺伝構造物の構築種々の植物キチナーゼ及びグルカ ナーゼに関して見い出されるC−末端アミノ酸配列は、明細書中で例証され、抗 真菌酵素を空砲に移動させるようにC−末端延長部を含まない本発明の遺伝構造 物により暗号化された1又はそれ以上の抗真菌酵素の修飾に有用であることを証 明すると確信する。
C−末端延長部は、適当な技術、例えばPCRにより本発明の抗真菌蛋白の1又 はそれ以上を暗号化しているDNA配列に導入しうる。
図158は、図中、下線したタバコC−末端延長部を伴うテンサイβ−1,3− グルカナーゼcDNAを示す。
図15bは、停止コドンを変更し、C−末端延長部の一部を導入するのに使用で きるPCRプライマーを示し、DraI部位は3′末端に生じる。
図15cは、C−末端延長部の最終部分、停止コドン、SmaI部位及びEco R1部位を含んでいる4アニ一ル化合成オリゴヌクレオチドを示す。
C−末端延長部は、慣用方法(マムブルック等、1990)を用い、β−1゜3 −グルカナーゼ遺伝子中のXba I −EcoRI断片を、XbaI及びDr aIで消化したPCR生成物並びにSmaI及びEcoRIで消化したアニール 化合成オリゴヌクレオチドと交換することにより導入することができる。
図16aは、タバコC−末端延長部(図中の下線した配列)を伴うキチナーゼ4 遺伝子を示す。
図16bは、キチナーゼ4遺伝子中停止コドン近(のSmar部位を導入するの に使用できるPCRプライマーを示す。
図16cは、C−末端延長部、変化した停止コドン、SmaI部位及びEcoR 1部位についての配列を含んでいる4つのアニール化合成オリゴヌクレオチドを 示す。
C−末端延長部は、同様に慣用方法を用い、BamHI−EcoRI断片を、B amHl及びSmalで消化したPCR生成物並びにSmaI及びEcoRIで 消化したアニール化合成オリゴヌクレオチドと交換することにより導入できる。
同様に、明細書中に例証されるもののような他のC−末端配列をキチナーゼ76 、キチナーゼ4、SE及びβ−1,3−グルカナーゼ配列に付加することができ る。N−末端配列は、同様の方法で、他のN−末端配列と交換しつる。特に興味 があるのは、SEQ ID No、:12に示されるキチナーゼ1のN−末端配 列、SEQ ID No、・8に示される酸性キチナーゼSEのN−末端配列、 5EQIDNO,:2に示されるキチナーゼ4のN−末端配列、5EQIDNo 、:6に示されるキチナーゼ76のN−末端配列、及び5EQIDNO,:10 に示されるβ−1,3−グルカナーゼのN−末端配列でありうる。成熟蛋白の他 の興味あるN−末端配列は、表■又は表■に示すもの或いはSEQ ID No 。
1に示されるテンサイキチナーゼ1からのプロリンリッチ部分でありうる。
実施例18゜ 遺伝構成物 キチナーゼ4cDNA遺伝子(B15キチナーゼ4)を含んでいる切断された組 換えpB1ueスクリプトを、遺伝子に増進35Sプロモーター及び35Sター ミネータ−を供給するため、サブクローンした。この構成物は、NPTn及びG US遺伝子を含んでいる植物形質転換ベクターpBKL4に移転した。pBKL 4は、その中で左と右ボーダー間の遺伝子を以下の遺伝子、1)CaMV35S プロモーター及びツバリン・シンターゼ・ターミネータ−(NOS)を備えたE 、コリからのβ−グルコロリダーゼ(GUS)及び2)CaMV35Sプロモー ター及びオクトビン・シンターゼ(OC3)ターミネータ−を備えたE、コリか らのネオマイシン・ホスホトランスフェラーゼ(NPT)と置換したA、ツメフ ァシェンスTi−プラスミドpB1121(ベバン等、1984)の誘導体であ る。
より詳しくは、PCR増幅反応は、ATG部位、リポソーム結合部位及び2つの 制限部位(HindlI!及びBglII) 5’をcDNA配列に導入するた めに実施した。
2つの制御部位、リポソーム結合部位ATG (下線せず)及びB l 5ch it4クローンの初めの15ヌクレオチドを含んでいるオリゴヌクレオチドKB 3 (SEQ ID NO,: 49に示す): (ヌクレオチド8及び10は、KB3プライマーをchit76クローンにも用 いたことにより混合(T)ヌクレオチドであった)を5’PCRプライマー及び オリゴヌクレオチドKB4として用いた。
オリゴヌクレオチドKB4 (SEQ ID No、:50に示す):を3′プ ライマーとして用いた(ヌクレオチド255及び256は第二NheI部位を破 壊するために置き換えた)。
PCR生成物をフェノームで2回とクロロホルムで2回抽出し、EtOH沈澱し た。H!Oに再懸濁後、DNAをHindm及びNheIで消化した。pB15 からのHindI[[−NheI断片をHindll[−NheI PCR断片 と交換した(図17)。
構造物をT7配列決定プライマー(pB1ueスクリプトT7プロモーターに対 応で配列を決め、総交換配列が正しいことを確認した。さらに5′配列で、元の ヌクレオチド8はTでヌクレオチド10はpB 15chit4クローンのよう にCであり、そして位置245及び251の両NheIは依然として存在した。
構造物をEcoRIで消化し、反応での充実はdATP及びTTPの存在下、フ レノウ酵素でなしとげた。構造物はフレノウ酵素除去後、Bglmでさらに消化 した。総キチナーゼ4配列を含有しているDNA断片Bgl II −EcoR Iは、増強35Sプロモーター及び35Sターミネータ−を含んでいるベクター pPS48内にクローンした。キチナーゼ4遺伝子は、pp S 48ベクター をBamH1−SmaIで消化することにより正しい定位に挿入した(図17) 。増強35Sプロモーター及び35Sターミネータ−を伴うキチナーゼ4遺伝子 をHindl[I断片(図17)として植物形質転換ベクターpBKL4に移し た。E、コリDH5α中に含まれた、得られるベクター、pBKL4に4はマン エロダー・ウェブ1 b −D−3300ブラウンシユバイグ(DSM) ドイ ツチェ・シャルムング・フォノ ミクロオルガニズメン・ラント・ゼルクルツー レンG+cbHに1991年7月30日、ブダペスト条約の規定に基づき、寄託 番号DSM6635として寄託された。
次いでSE遺伝子を構造物pBKL4に4に導入した(図17)。無削除のSE 遺伝子は、psurlクローンからの遺伝子(EcoRI −Kpn I )の 5′末端をpSE22からの遺伝子(Kpn l−HlndlI[)の残余と、 クローニングベクターpUC19中結合することにより構築した(図18)。S E遺伝子は、4つの全てのヌクレオチドの存在下、フレノウポリメラーゼで満た されたEcoRI −H1ndlll断片としてpPS48のSma1部位にサ ブクローンした。増強35Sプロモーター及び35Sターミネータ−に関連する 遺伝子の定位は、制限酵素分析1こより試験し、配列分析によりさらに確認した 。
増強35Sプロモーター及び35Sターミネータ−を伴うSE遺伝子を、Hin dI[I−KpnIアダプターの存在下、HindIII断片としてpBKL4 に4のKpn1部位にクローンした(図18) 。Hindm断片はpBKL4 のHindI[[部位1こさら1=クローンした。
同様に、キチナーゼ4、キチナーゼ76遺伝子をpBKL4の中(こクローンし た(図19)。
無削除(1)cDNA’yo−ン(SEQ ID No、+ 9)をEcoRI 及ヒBglIIて消化し、粘着末端を全ての4つのdNTPの存在下、クレノウ ポ1ツメラーゼで満たした。次いでグルカナーゼ遺伝子をpp S 48Mod のSmaI部位(こサブクローンした。それぞれ、増強35Sプロモーター及び 35Sターミネータ−に関する遺伝子の定位は、制限酵素分析により試験し、配 列分析1こよりさら(二石r認しうる。
増強35Sプロモーター及び35Sターミネータ−を伴うり゛ルカナーゼ遺伝子 は、pBKL4、pBKL4に4、pBKL4KSESpBKL4に4SE+7 )EcoR1部位にクローンする。
配列一覧表 (1)総合的情報: (i)出願人: ダルガード・ミツケルセン、ジョエルンポイセン、キルステン ニールセン、クラウスK。
ベルグルンド、ラルス (ii)発明の名称−植物キチナーゼ遺伝子およびその用途(iii)配列の数 :21 (iv)通信先住所: (A)受信人、プロラグマン・アンド・ピングトフト(B)町名: サンクト・ アナエ・ブラズ11(C)都市名: コペンハーゲン (E)国名: テンマーク (F)郵便番号: DK−1021 (V)コンピューター読み取り形式: (A)媒体タイプ・ フロッピーディスク(B)コンピューター・ IBM P C互換性有り(C)オペレーティングンステム・ PC−DOS/MS−DOS (D)ソフトウェア・ パテントイン・リリース#lO、バージョン#125( vi)最新出願データ: (A)出願番号: (B)出願日: (C)分類・ (viii)代理人/エージェント情報:(A)氏名: プロラグマン、オリ (C)証明書/ドケット番号: 329751MKA/5PK(ix)テレコミ ュニケーンヨン情報:(A)電話+ 45 33 11 05 66(B)テレ ファックス: 45 33 11 18 87(C)テレックス: 18333 (D)トポロジー・ 直線 (A)ライブラリー テンサイラムダZAP cDNAライブラリーM刀緑醐m 品π膿m品品品品島 966(2)配列番号2に関する情報。
(i)配列特性。
(A)長さ・ 264アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ 蛋白 (xl)配列内容 配列番号2 (2)配列番号3に関する情報: (if)分子タイプ: DNA(ゲノム)(vi)本来の供給源: (A)生物: ベータ・ブルガリス (A)ライブラリー: テンサイEMBL3ゲノムライブラリー(A)名称/キ ー: CD5 CB)ロケーノヨン: 356..691nχαπに1cIIl;TOC”にa λンにλπCλスαλ罫αe買にλ=αゴゴ 660(D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ: DNA(ゲノム)(B)ロケーション、接合個所(46 9,,874,1263,,1660)GへへTTGTII;TCTAAATC rATT ATコTGG〜rPゴCAAACCAA’D ATATT(−〜m  AQrATMTG k:80 a刃M倶π^論αλ猜に込罰了詰AATT711AT罠〜犠αχπm臥a丁罠a λπ 1140(xi)配列内容・ 配列番号6: Mat Sar Sar Lm Gly Pro Phe Leu Ala K la Lau工1e Ala VaL Ala Cf51 5 no 15 Sar Gly Gly Val Sar Val Pro Sarしy Va l Thr Asp Ala Fhe PheAsnGly 工1e Ile  Asn Gin Ala 5ar Sar Sar Cysに、a Gly L ys Sir Fha TyrThr Arg Sar Ala Phe 論ユ Sar Ala tau Sar Sar Tyr Pro Glr+ Phe  Glyloo 105 110 Sar Gly Sar Sar Asp Glu Val Lys Arg  Glu Val Ala Ala Pha Phe Ala115 120 Ω 5 His Ala Thr His Glu Thr Glu KLs Phi  Cys 輩KLa alu Glu工1aALa130 L35 140 Lys Sar Thr Tyr Cys Gin Sar Sar Thr  Thr Trp Pro Cys Thr Thr AsnLys Gin T yr Tyr Gly Arg Gly Pro Leu Gln IIs T hr Trp Asn Tyr AsnTyr Gly Pro Aia Gl y Arg Sar X1e Gly Phi Asp Gly し薊Asn  Ala F’r。
Glu Thr Vat Ala Asn Aspにr vat 工1e Na  Pha LYS ThrにLa Flha TrpFlne Trp Mat  Asr+ Asn Vat His Sar Arq Kle Val Sa r GLy Lys Gly P■■ Gly Sar Thr Ile Arg Ala Ila Aan Gly  Gly Glu Cys Gly Gly Gly AsnThr Pro A la Val Asn Ala Arq Val Arg Tyr Tyr ’ Ihr Gln T)τCys Asn(2)配列番号7に関する情報: (1)配列特性・ (A)長さ: 1106塩基対 (B)タイプ: 核酸 (C)鎖形態: 2本 (D)トポロジー、直線 (11)分子タイプ: DNA(ゲノム)(vi)本来の供給源・ (A)生物・ ベータ・ブルガリス (B)株 モノバ (F)組織タイプ・ 葉 (vii)1!接供給源: (A)ライブラリー、テンサイラムダZAP cDNAライブラリー(B)クロ ーン: rsEJcDNAクローン(ix)特徴。
(A)名称/キー CD5 (B)ロケーノヨン: 18..896(xl)配列内容 配列番号7 二縣 1106 (2)配列番号8に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ 293アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (ii)分子タイプ 蛋白 (xi)配列内容・ 配列番号8: mt Ala Ala Lys Il@vat sar Vat LeuPbe  Leu Ile Sar Txx Lsu 工1eF’h@ AXa k P hi Glu sar ser Hls cly Sar Gin Ila V al Ila Tyr Th1p2025コ0 Gly Gin Asn Gly Asp GLu Gly Sar Ixx  Ala Asp Thr Cys Asn Ser Gly:15 40 45 Asn Tyr Gly Thr Val Ila Leu Ala Phe  Val Ala Thr Phe Gly Asn GlyGln Thr P ro Ala ’Lpu Asn Leu Ala Gly His Cys  Asp Pro Ala Thr As■ Cys Asn S4wLeu Sar Ser Asp Ila Lys T hr Cys Gin Gin Ala Gly ILeE15 90 95 LYS Val Leu Leu Ser Ile Gly Gly Gly  Ala Gly Gly Tyr Sar tau 5arSer Thr A SpA5P Ala Asn Thr Phe Ala Asp γLau T rp Asn Thr ’ryr’Lau Gly Gly Gin Sar  Sar ’Ihr Arq Pro Lau Gly Asp Ala Val  Leu A■■ llo 135 140 GLy Ila Asp Phe Asp 工1a Glu Sar Gly  Asp Gly Arg Ptm Trp Asp Asp−Ala kq A la Lm ALa Guy Hls Asn Asn Gly Gin LY B Thr Val TlτLau Sar Ala Ala FPro Gi n Cys Pro Isa Pro Asp Ala Sarム町9「計Al a Ile Ala Thr Gly Lm Fhe Agp Tyr Val  Trp Val Gin F’na )τAsnAsn Pro P!℃Cy s Gin Tp Asp Thr Ser Ala Asp Asn Lau  Leu Sar 5ar210 2L5 220 Pro Ala Sir Thr Asp Ala Ala Gly Sar  Gly Pha Ila Pro Ala Aspに1(2)配列番号9に関す る情報: (i)配列特性: (A)長さ: 1249塩基対 (B)タイプ、核酸 (C)鎖形態 2本 (D)トポロジm: 直線 (11)分子タイプ DNA(ゲノム)(vi)本来の供給源: (A)生物、ベータ・ブルガリス (B)株: モノバ CF)m織タイプ−葉 (vii)直接供給源。
(A)ライブラリー・ テンサイラムダ−ZAP cDNAライブラ1)−(B )クローン・ ベーター1.3−グルカナーゼcDNΔクローン(ix)特徴: (A)名称/キー・ CD5 (B)ロケーンヨン: 34..1041(xi)配列内容: 配列番号9 CAA c”z A(スC6αzCMuταtコαπMCαCXaA C’aα ZAAC150Gin Lau Thr Gluにh Gin Ile cly  Val Cys Aan Gly kq Lea Gly Asn185 じ 0195 AAMAJliM 1249 (2)配列番号10に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ: 336アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (11)分子タイプ: 蛋白 (xi)配列内容: 配列番号10 Met Arg Lea 工ll 5er Thr Thr Sar入−Val に―Thr Lsu ム1PheムシL 5 10 15 Val Val Ila ム凋帥Sar Ila Gin レジThr Glu  Ala Gin 工Le Gly Va1Cys Asn Gly Arq  Leu Gly Asn Asn Leu Pro Sar Glu Glu  psp Val Va1Sar LeuTyr Lys Ser pxq GI Y rle Thr Arq MeセArq XL@ T/r Asp pH’ 0Asn G1x+ Arg Thr uax GLn Ala VaIArq  Gly Sar Aan工le Gly IJuJuaVal psp Va l Pro Lys Arq Asp Lau Arg Sar Lau al y Sar Asp Ala clyAla Ala Ser ArqTrp  Val Gin Asn Asn Val Val 附’ryr Ala Sa r Asn1oo 105 110 丁1eArgTyrflaAlaValGlyAsnGlu工1aMetpro AgnA5pAlaGluAla Gly Sar rle Val Pro  Ala Mat Gin Asn Val Gin Mn Ala Lau A rq1コo1コ5140 Sar Ala Asn Lau Ala Gly Arg IIs Lys  Val Ser Thr Ala工1a LF 5ljpsp usa Val  Ala Asn Phe Pro Pro Sar Lys Gly Val  Pbe Thr Sar 5irSar Tyr Mat Asn Pror le Val Asn PheLeu Lys fiaxn Asn Asn  Sar Pr。
Asp Asn Gly IjuGLnTyr Gin Isn Val Ph a Asp Alaムy Val Asp ThrVal Tyr Ala A Laし艮Ala Lys ALa Gly Ala Pro Asn Val  Pro 工1a Va1val Sar Glu Sir Gly Trp P ro ear Ala Gly Gly Asn Ala Jua Sar F haSar Asn Ala にly Thr Tyr Tyr Lys Gl y シ鴫工1e Gly His Val Lys G1nGly Thr P ro tau Lys Lys Gly G’Ln Ala Ile Glu  Ala Tyr Lau Pr1gにムMet Phe Asp Glu Aa n Gin Lys Gly Gly Gly rle Glu Asn As n Phe Gly305310315コ20 シジh計り鳩n Lys G坊≧℃−乃τG止シ駄Asn Fha As噴M1 3253コ0335 (2)配列番号11に関する情報; (i)配列特性: (A)長さ 6313塩基対 (B)タイプ 核酸 (C)鎖形態: 2本 (D)トポロン−直線 (ii)分子タイプ+ DNA(ゲノム)(iii)仮説・ ノー (vl)本来の供給源: (A)生物 ベータ・ブルガリス (B)株・ モノバ (F)組織タイプ: 葉 (vii)@接供給源・ (A)ライブラリー、 テンサイEMBL3ゲノムライブラリー(B)クローン : ゲノムキチナーゼ1クローン(1x)特徴: (A)名称/キー・ 不確定 (B)ロケーション: 3214..4227(D)他の情報: /注=「約1 000塩基対」(1x)特徴 (A)名称/キー・ CD5 (B)ロケーション: 接合個所(1428,,2171,4621,,477 6,5408、,5824) (xi)配列内容、配列番号11: G工α羽なxuπmπQ工a儂功Xuηπ℃美国0にπm奮ガλπ’;mG 1 0B0τ轡論刀mGTひM父工ω品貫σ■田工品■工旭緑鳩詰ασには貰Gr  114Q貫口に℃国TkrcNAc′r工噛π)スπ国美品に■品に娼M執閣。
部品 2B8゜GK国に工QQにM工にロ:フQ1立η℃漬胃C−ワク1GAA GJ^C℃論 468゜αα刀α;罠πλχり^ユ=ロ田GΩ工πコπにNαα Cゴに心σπココχλC474011りJaI7nコ’r:haズ; 63ヱコ (2)配列番号12に関する情報: (1)配列特性: (A)長さ・ 439アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー−@線 (11)分子タイプ: 蛋白 (vl)本来の供給源・ (A)生物: ベータ・ブルガリス (F)組織タイプ、葉 (xl)配列内容、配列番号12: 81セLym Il@ Lys丁hr ear Pro 5ar け緯ムILL  Lau GLyムyxλ−Cys Lau5 LO15 Ala Lau VallAlu L#J−Gly Glu Guy Val  Gin Cym Gly Ar+7 Gin cymAsn Thr Thr  Asp Thr Agn Cys Lau Sw Gly Cys Sur V an Gly Arg Pr。
コ5 40 45 Sar fixq Pro Thr Pro Pro Arq Pro Pro  Thr Pro Arg Pro Pro Pro PrB Arq Pro Pro Thr Pro Arg hF’ro 肋Pro A rg Pr6 Pro Tt+r Pro Argpro Pro Px′op ro ’rhr pro fiXq hフPro PrQ pro Arg p ro P’rO1nπ゛Pr。
Arq イ℃Pm pro I’ro Proゝk Pro klPro Pl ’OPI”OPIO$ pHPr。
kProArgProProProProPro丁hrF’ro八rgProP roproProPr。
115へ 120 125 τhr Pro Arq Pro Pro Pro Pro Sar Pro  Pro Thr Pro Arq Pro Pro Pr。
1コ0115140 Pro Pro Pro Pro Sar Pro Pro Thr Pro  Sar Pro h℃Sar Pro E’ro 5arx45 150 15 5 L6゜ Wo Glu Pro Pro Thr Pro Pro Glu Pro T hr Pro Pro Thr Pro 丁1yPr。
Pro Thr Hls ム閏Thr 〜や工1e工la Ser Glu G lu MaセPha Asn Glu Ph5180 1115 L90 1JLI Lau Asn Arq 工is Gin P’ro Ar9CYI ! pro GlyA+”9 Trp Pha Tyr 丁■■ Tyr Gin Aha Pha工1a Thr Alaに(a Glu Th r F’h* Pto Glu Who Gly AanThr Gly Aa n Asp GLu X1m Arg Lys Arg GLu工10ムAla  Pha Pha (Sly225 no 2M 240 (2)配列番号13に関する情報。
(B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー @線 (it)分子タイプ、ペプチド (xi)配列内容・ 配列番号13 Asn Lsu Asp CySTYr Sir Gin k pro Phe  Qly 鳩k tau tau IJuL 5 10 15 sar Asp Lgu Vat Thr 5er Gin(2)配列番号14 に関する情報: (1)配列特性 (A)長さ: 19アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (if)分子タイプ ペプチド (v)フラグメントタイプ:C−末端 (A)生物 ニコチアナ・タバクム (xl)配列内容 配列番号14゜ Asn −Asp Cys Gly Asn Gin Arg Ser Fln e Gly Asn Gly Leu Lau ValL 5 10 15 (2)配列番号15に関する情報 (B)タイプ アミノ酸 (C)鎖形態・ 1本 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (V)フラグメントタイプ、 C−末端(vi)本来の供給源: (A)生物: ニコチアナ・タノくクム(xi)配列内容、配列番号15: Asn −Asp Cys Tyr Mn Gin Arg 鳩Cys Plm  Ala c1y(2)配列番号16に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ−11アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (11)分子タイプ: ペプチド (V)フラグメントタイプ: C−末端(vi)本来の供給源: (A)生物・ ホルデウム・プルガレ (xi)配列内容 配列番号16: 〜mLaユASPC>唱)τ5arG迅綱イ℃昏迫に1151゜ (2)配列番号17に関する情報: (i)配列特性 (A)長さ・ 23アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジー、 直線 (ii)分子タイプ ペプチド (v)フラグメントタイプ; C−末端(vl)本来の供給源: (A)生物二 ニコチアナ・タバクム (xi)配列内容: 配列番号17゜ (2)配列番号18に関する情報・ (i)配列特性: (A)長さ: 16アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説二 ノー (vl)本来の供給源: (A)生物・ ベータ・ブルガリス (xl)配列内容 配列番号18 (2)配列番号19に関する情報= (i)配列特性 (A)長さ・ 18アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説二 ノー (vl)本来の供給源。
(A)生物・ ベータ・ブルガリス (\])配列内容 配列番号19゜ (2)配列番号20に関する情報・ (1)配列特性・ (A)長さ 10アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (vl)本来の供給源: (、へ)生物: ベータ・ブルガリス (xl)配列内容 配列番号20 (2)配列番号21に関する情報。
(1)配列特性 (、A)長さ 7アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (vl)本来の供給源: (A)生物・ ベータ・ブルガリス (xi)配列内容 配列番号21゜ Gly Pro Lm Gin工1eフwTrp(2)配列番号22に関する情 報: (1)配列特性: (A)長さ: 22アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (ii)分子タイプ ペプチド (iii)仮説二 ノー (vl)本来の供給源: (A)生物 ベータ・ブルガリス (xl)配列内容・ 配列番号22: (2)配列番号23に関する情報: (i)配列特性 (A)長さ・ 43アミノ酸 (B)タイプ、 アミノ酸 (D)トポロジー。直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説二 ノー (iv)アンチセンス−ノー (V)フラグメントタイプ、 N−末端(vi)本来の供給源・ (A)生物・ トリチクム・アエスティブム(xi)配列内容: 配列番号23 : (2)配列番号24に関する情報: (i)配列特性・ (A)長さ= 43アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジー、直線 (11)分子タイプ: ペプチド (iii)仮説・ ノー (iv)アンチセンス二 ノー (V)フラグメントタイプ・ N−末端(vl)本来の供給源: (A)生物 へベア・ブラジリエンンス(xi)配列内容: 配列番号24: (2)配列番号25に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ: 41アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジm: 直線 (11)分子タイプ: ペプチド (iii)仮説−ノー (V)フラグメントタイプ二 N−末端(vl)本来の供給源: (A)生物: ファセオルス・ブルガリス(xi)配列内容: 配列番号25: (2)配列番号26に関する情報: (1)配列特性・ (A)長さ: 42アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (ii)分子タイプ; ペプチド (iii)仮説 ノー (V)フラグメントタイプ N−末端 (vl)本来の供給源: (A)生物 ニコチアナ・タバクム (xl)配列内容 配列番号26: C,lu Gin Cys Gly Sar Girl Ma Gly Gly  Ala Arq Cys Ala Sar Gly Le■ l 5 10 15 (2)配列番号27に関する情報 (i)配列特性 (A)長さ= 33アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (ii)分子タイプ・ ペプチド (iii)仮説二 ノー (V)フラグメントタイプ、N−末端 (vi)本来の供給源】 (A)生物: ベータ・ブルガリス (xi)配列内容: 配列番号27: Glu Lau Cys Gly Aan Girl Ala Gly Gly  Ala tau Cys Pro Asn Gly La■ l 5 10 15 0y−a Cys Sar Gin Tyr GIY TQ cys GIY  Asn Thr Asn Pro Tyr Cys GAY(2)配列番号28 に関する情報・ (i)配列特性・ (A)長さ、 32塩基対 (B)タイプ 核酸 (C)鎖形態: 1本 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ: DNA(ゲノム)(iiD仮説、 イエス (1v)アンチセンス、 ノー (vi)本来の供給源 (A)生物: プライマー(KB−7)、ベータ・ブルガリスから構築(xl) 配列内容 配列番号28 GへσにτNン込AYα50コσG YCAR1rAYG八Y AC12(2) 配列番号29に関する情報 (1)配列特性。
(A)長さ−26塩基対 (B)タイプ、核酸 (C)鎖形態・ 1本 (D)トポロジー 直線 (4i)分子タイプ DNA(ゲノム)(iii)仮説 イエス (iv)アンチセンス・ ノー (vl)本来の供給源 (A)生物 プライマー(KB−9)、ベータ・ブルガリスから構築(xl)配 列内容、配列番号29 [F]烏=島凄YCA涌酊 2【 (2)配列番号30に関する情報 (1)配列特性 (A)長さ 34塩基対 (B)タイプ 核酸 (C)鎖形聾 1本 (D)トポロジー 直線 (1])分子タイプ cDNA (iii)仮説 イエス (vl)本来の供給源 (A)生物 プライマー(270) (xi)配列内容 配列番号30 (2)配列番号31に関する情報 (i)配列特性 (A)長さ、 292アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (vl)本来の供給源: (A)生物 ククミス・サティブス (xi)配列内容 配列番号31゜ Thp Thr ALa Pha Pro Thr Saw Lys tau  Tyr h比GLy−コ8℃に五に−(2)配列番号32に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ: 302アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (11)分子タイプ・ ペプチド (iii)仮説・ ノー (1v)アンチセンス二 ノー (vi)本来の供給源。
(A)生物・ アラビドプシス・タリアナ(xi)配列内容: 配列番号32 IIs Sar Cys Sar tau Sar Lys Pro Sar  Asp Ala Sar kq GIY GIY l1ePhe Gly As n Gly Gin Thr Pro Glu rAJAsn Lau Ala  Gly )us Cys AsnAsn Tyr Sar工1a Gly S ar Arg Glu Asp Ala Lys Val Ile Ala A sp Tyr115 120 us (1)配列特性 (A)長さ 9アミノ酸 (B)タイプ、アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説二 ノー (vl)本来の供給源。
(A)生物・ ベータ・ブルガリス (xi)配列内容、配列番号33・ (2)配列番号34に関する情報 (1)配列特性: (A)長さ・ 20アミノ酸 (B)タイプ: アミノ酸 (D)トポロジー・ 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (vl)本来の供給源 (A)生物: ベータ・ブルガリス (xi)配列内容 配列番号34: Ala Gly Ala P!−oAsn Val Pro工le Val V al Sar Glu Sar Gly Trp Pr。
Sar Ala Guy Gly (2)配列番号35に関する情報 (i)配列特性・ (A)長さ・ 6アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (−1)本来の供給源・ (A)生物 ベータ・ブルガリス (xl)配列内容、配列番号35: IJluGlr+ Gly Lys Val Sar(2)配列番号36に関す る情報・ (i)配列特性。
(A)長さ・ 17塩基対 (B)タイプ: 核酸 (C)鎖形態: 1本 (D)トポロジー: 直線 (it)分子タイプ: DNA(ゲノム)(fit)仮説: イエス (vi)本来の供給源: (A)生物: プライマー(TO−1)、ベータ・ブルガリスから構築(xl) 配列内容・ 配列番号36゜ (2)配列番号37に関する情報・ (i)配列特性・ (A)長さ、 17塩基対 (B)タイプ: 核酸 (C)鎖形態: 1本 (D)トポロジm: 直線 (ii)分子タイプ・ DNA(ゲノム)(iii)仮説 イエス (vl)本来の供給源: (A)生物: プライマー(TG−2)、ベータ・ブルガリスから構築(xi) 配列内容 配列番号37 MYGARjの仏πα工込 17 (2)配列番号38に関する情報: (1)配列特性 (A)長さ 17塩基対 (B)タイプ・ 核酸 (C)鎖形態・ 1本 (D)トポロジm: 直線 (ii)分子タイプ: DNA(ゲノム)(iii)仮説・ イエス (vi)本来の供給源: (A)生物: プライマー(TG−3)、ニコチアナ・タバクムおよびホルデウ ム・プルガレから構築 (xi)配列内容: 配列番号38゜ m ℃(CPA 17 (2)配列番号39に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ: 6アミノ酸 (B)タイプ、 アミノ酸 (D)トポロジー、 直線 (11)分子タイプ: ペプチド (iii)仮説、ノー (V)フラグメントタイプ N−末端 (vi)本来の供給源 (A)生物、ホルデウム・プルガレ (xl)配列内容 配列番号39 (2)配列番号40に関する情報 (1)配列特性 (A)長さ 6アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (vi)本来の供給源: (A)生物: ニコチアナ・タバクム (xi)配列内容: 配列番号4o: (2)配列番号41に関する情報= (i)配列特性: (A)長さ: 23アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジm: 直線 (ii)分子タイプ・ ペプチド (iii)仮説、ノー (V)フラグメントタイプ N−末端 (vi)本来の供給源 (A)生物・ ビスム・サティブム (xl)配列内容: 配列番号41 (2)配列番号42に関する情報: (1)配列特性、 (A)長さ 15アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説・ ノー (V)フラグメントタイプ: N−末端(vi)本来の供給源 (A)生物 ピスム・サティブム (Xl)配列内容: 配列番号42 Glu Gin Cys Gly Asn Gin Ala Gly Gly  Xaa Val Pro Pro Asn Glyl 5 10 15 (2)配列番号43に関する情報・ (1)配列特性・ (A)長さ、 16アミノ酸 (B)タイプ、 アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ、ペプチド (iii)仮説 ノー (V)フラグメントタイプ、 N−末端(vl)本来の供給源 (A)生物 ピスム・サティブム (xi)配列内容・ 配列番号43 (])配列特性 (A)長さ 22アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iij)仮説 ノー (\・)フラグメントタイプ N−末端(vl)本来の供給源。
(A)生物・ ホルデウム・プルガレ (xi)配列内容: 配列番号44・ (2)配列番号45に関する情報: (i)配列特性: (A)長さ・ 23アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポコノ−。直線 (ii)分子タイプ: ペプチド − (iii)仮説: ノー (V)フラグメントタイプ N−末端 (ν1)本来の供給源・ (A)生物 ホルデウム・プルガレ (xl)配列内容 配列番号45 (2)配列番号46に関する情報。
(i)配列特性・ (A)長さ 18アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iji)仮説 ノー (vi)本来の供給源 (A)生物: ニコチアナ・タパクム (xl)配列内容: 配列番号46: Ua Ile Sly Val AspL#LILau Asn Ash Pr o Asp Lsu Val Ala Thr AspL 5 10 15 Pro Val (2)配列番号47に関する情報 (1)配列特性: (A)長さ・ 7アミノ酸 (B)タイプ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ: ペプチド (iii)仮説 ノー (vl)本来の供給源・ (A)生物 ニコチアナ・タバクム (xl)配列内容 配列番号47・ (2)配列番号48に関する情報・ (i)配列特性 (A)長さ 12アミノ酸 (B)タイプ・ アミノ酸 (D)トポロジー 直線 (11)分子タイプ ペプチド (iii)仮説 ノー (vi)本来の供給源 (A)生物 ニコチアナ・タバクム (xl)配列内容 配列番号48 Sar Ala Lau Trp Fha Trp Met Thr Pro  Gin fear Pr。
(2)配列番号49に関する情報・ (i)配列特性 (A)長さ、 42塩基対 (B)タイプ・ 核酸 (C)鎖形態・ 1本 (D)トポロジー 直線 (ii)分子タイプ DNA(ゲノム)(iii)仮説 イエス (vi)本来の供給源。
(A)生物 プライマー(KB−3)、ベータ・ブルガリスがら構築(xl)配 列内容・ 配列番号49 扉瞭コC−ATCrAAACA ACMCATGrCTTCT/TYGCA C O42(2)配列番号50に関する情報 (1)配列特性。
(A)長さ 21塩基対 (B)タイプ 核酸 (C)鎖形態 1本 (D)トポロジー=lI線 (11)分子タイプ DNA(ゲノム)(iii)仮説: イエス (iv)アンチセンス イエス (vi)本来の供給源 (A)生物 プライマー(K B −4)、ベータ・ブルガリスがら構築、キチ ナーゼ4 (xl)配列内容: 配列番号50: に0α&ωα緬σmG (2)配列番号51に関する情報。
(i)配列特性 (A)長さ・ 19塩基対 (B)タイプ・ 核酸 (C)鎖形態・ 1本 (D)トポロジー:i[線 (11)分子タイプ・ DNA(ゲノム)(iii)仮説 イエス (1v)アンチセンス イエス (vl)本来の供給源 (A)生物 プライマー、ベータ・ブルガリスから構築、キチナーゼ4(xl) 配列内容・ 配列番号51: CATII;GAGGA rcOcrACC19時間(分) abcdefgh cpm 500τ。
フ 時間(時) 時間(時) 時間(時) 時間(時) 緊デ Fig、 5A ロ ロ く 口 Q − ロ ロ ロ ロ 言 巨 言 口 謬 寸 烟 で qコ 蛋白 (280nm) 時間(分) ・ ・ 書 〒1 ζq 1:感染 C1対照 0− ← (コ l 7 〇−← 〔−コ tW < I )C1(J <CJ<cI+Q−”p−一<x 口 x:Ll←−ロロ>C:Ju ’ LL(1)LE−:(<口2 −−X&l+II++■■す 補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8)

Claims (72)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)配列番号1に示されたテンサイキチナーゼ4DNA配列を含むDNA配列 またはその類縁体であって、前記類縁体が、上記テンサイキチナーゼ4の抗菌活 性を有するポリペプチドをコードするDNA配列であり、i)配列番号1に示さ れたDNA配列の特徴的部分であるか、またはii)「材料および方法」の項に おいて「キチナーゼ4遺伝子群に属するDNAの同定」という標題で記載された 要領で、明記された条件下55℃で配列番号1に示されたDNA配列とハイブリ ダイズするか、またはiii)配列番号2に示されたテンサイキチナーゼ4のア ミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするか、または iv)テンサイキチナーゼ4に対して産生した抗体との反応性を示すポリペプチ ドをコードする ものである、DNA配列。
  2. (2)配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列のヌクレオチド71−79 3を含み、テンサイキチナーゼ4酵素のヘベインドメインおよび機能ドメインを コードする、請求項1記載のDNA配列または前記DNA配列の類縁体。
  3. (3)テンサイキチナーゼ4酵素の機能ドメインをコードする配列番号1に示さ れたキチナーゼ4DNA配列のヌクレオチド175−793を含む、請求項1記 載のDNA配列または前記DNA配列の類縁体。
  4. (4)テンサイキチナーゼ4遺伝子を含むDNA配列。
  5. (5)配列番号1のDNA配列によりコードされるテンサイキチナーゼ4酵素と の相同性が少なくとも60%であり、配列番号11に示されたDNA配列により コードされるテンサイキチナーゼ1との相同性が多くとも40%であるキチナー ゼイソ酵素をコードするDNA配列。
  6. (6)配列番号1のDNA配列によりコードされるテンサイキチナーゼ4酵素と 少なくとも65%の相同性、例えば少なくとも70%の相同性、例えば少なくと も75%または好ましくは少なくとも80%の相同性、および/または配列番号 11のDNA配列によりコードされるテンサイキチナーゼ1と多くとも38%、 例えば多くとも35%の相同性を示す、キチナーゼイソ酵素をコードする、請求 項5記載のDNA配列。
  7. (7)配列番号5に示されたゲノムキチナーゼ76配列を含む、請求項5または 6記載のDNA配列。
  8. (8)テンサイキチナーゼ4に対して産生する抗体とは反応するが、テンサイキ チナーゼ2に対して産生する抗体とは反応しないポリペプチドをコードする、請 求項1−7のいずれか1項記載のDNA配列。
  9. (9)少なくとも1つのヌクレオチドが欠失、置換または修飾されているか、ま たは少なくとも1つの追加的ヌクレオチドが挿入されていることにより、テンサ イキチナーゼ4の抗菌活性が保持されているか、またはテンサイキチナーゼ4と 比べて高い抗菌活性を有するポリペプチドをコードする、請求項1−8のいずれ か1項記載のDNA配列を含む修飾DNA配列。
  10. (10)テンサイキチナーゼ4酵素の活性部位を含むポリペプチドをコードする DNA配列、例えば下記ペプチド 【配列があります】 またはテンサイキチナーゼ4の活性部位に含まれるテンサイキチナーゼ4酵素の 一部を含むポリペプチドをコードするDNA配列、例えば活性部位に含まれるペ プチド 【配列があります】 またはペプチド 【配列があります】 をコードするDNA配列またはその類縁体(ただし、少なくとも1つのヌクレオ チドが欠失、置換または修飾されているか、または少なくとも1つの追加的ヌク レオチドが挿入されており、前記ペプチドの場合と同じ触媒および/または結合 活性を有する)を含む配列番号1のキチナーゼ4DNA配列の部分配列。
  11. (11)テンサイキチナーゼ4酵素のヘベインドメインを含むポリペプチドをコ ードする配列番号1のキチナーゼ4DNA配列の部分配列、または少なくとも1 つのヌクレオチドが欠失、置換または修飾されているか、または少なくとも1つ の追加的ヌクレオチドが挿入されている前記部分配列の類縁体であって、「キチ ンカラムの製造」という標題で「原材料および方法」に記載されている要領で製 造された再生キチンにおいてアフィニティー・カラムクロマトグラフィーにより 測定されたところではキチンに結合し得るポリペプチドをコードする部分配列。
  12. (12)キチナーゼ4の先導ペプチドをコードする配列番号1のキチナーゼ4D NA配列の部分配列または少なくとも1つのヌクレオチドが欠失、置換または修 飾されているか、または少なくとも1つの追加的ヌクレオチドが挿入されており 、融合した先導およびパッセンジャーポリペプチドが製造される細胞からそれが 融合しているパッセンジャー・ポリペプチドを指令して細胞外空間に堆積させ得 るその類縁体。
  13. (13)テンサイキチナーゼ4酵素の下記エピトープ:ペプチド1:【配列があ ります】 ペプチド2:【配列があります】 ペプチド3:【配列があります】 ペプチド4:【配列があります】 の1つまたはそれ以上をコードする配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配 列の部分配列。
  14. (14)植物に由来するものである、請求項1〜13のいずれか1項記載のDN A配列。
  15. (15)シェノポディアセアエ、ソラナセアエ、アピアセアエ、ブラシカセアエ 、ククルビタセア工またはファバセアエ科の一員から誘導される、請求項14記 載のDNA配列。
  16. (16)トウモロコシ、アルファルファ、カラス麦、小麦、ライ麦、米、大麦、 モロコシ、タバコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、ニンジン、インゲン マメ、シュニール、トマト、ジャガイモ、大豆、脂肪種子菜種、キャベツ、コシ ョウ、レタスおよびエンドウから誘導される、請求項15記載のDNA配列。
  17. (17)請求項1〜16のいずれか1項記載のDNA配列によりコードされるポ リペプチド。
  18. (18) 1)機能し得るように結合したプロモーター、2)キチナーゼ4DNA配列を含 む請求項1〜16のいずれか1項記載のDNA配列またはその類縁体または部分 配列 3)DNA配列に機能し得るように結合した転写ターミネーターを含む遺伝子構 築物。
  19. (19)配列番号1に示されたキチナーゼ4DNA配列を含む請求項1−16の いずれか1項記載のDNA配列またはその類縁体または部分配列の1つまたはそ れ以上のコピー、 テンサイキチナーゼ4とは異なる第2キチナーゼの活性を有するポリペプチドを コードするDNA配列の1つまたはそれ以上のコピー、および/またはβ−1, 3−グルカナーゼ活性を有するポリペプチドをコードするDNA配列の1つまた はそれ以上のコピー を含み、DNA配列の各々が、DNA配列を機能的ポリペプチドに発現させ得る プロモーターおよび転写ターミネーターに機能し得るように結合されている、遺 伝子構築物。
  20. (20)第2キチナーゼをコードするDNA配列が、4.0に等しいかまたはそ れ未満のpIを有し、好ましくは3H−キチンを主としてキト6量体に開製し得 る酸性キチナーゼをコードする、および/またはβ−1,3−グルカナーゼをコ ードするDNA配列が、少なくとも9.0のpIを有し、好ましくは3H−ラミ ナリンを主としてβ−1,3−グルカンの2量体に開製し得る塩基性β−1,3 −グルカナーゼをコードする、請求項19記載の遺伝子構築物。
  21. (21)第2キチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼが植物起源のものであ る、請求項19または20のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
  22. (22)酸性キチナーゼをコードするDNA配列が、配列番号8に示されたアミ ノ酸配列を有する酸性テンサイキチナーゼSEをコードする配列番号7のDNA 配列であるか、またはpIが多くとも4.0であり、3H−キチンを主として6 量体に加水分解し得る酸性キチナーゼをコードする前記DNA配列の類縁体であ る、および/または塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードする配列番号9に 示されたDNA配列が、配列番号10に示されたアミノ酸配列を有する塩基性テ ンサイβ−1,3−グルカナーゼ4をコードするDNA配列、またはpIが少な くとも9.0であり、3H−ラミナリンを主としてβ−1,3−グルカンの2量 体に加水分解し得る塩基性β−1,3−グルカナーゼをコードするその類縁体で ある、請求項21記載の遺伝子構築物。
  23. (23)プロモーターが構成的または調節可能なプロモーターである、請求項1 8−22のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
  24. (24)構成的プロモーターが、植物プロモーター、細菌プロモーターまたは植 物ウイルスプロモーターから成る群から選択される、請求項23記載の遺伝子構 築物。
  25. (25)プロモーターが、テンサイアセトヒドロキシ酸シンターゼプロモーター (AHAS)、テンサイキチナーゼ1プロモーター(この配列は配列番号11か ら明らかである)から成る群から選ばれる、請求項24記載の遺伝子構築物。
  26. (26)N−末端先導配列が、テンサイキチナーゼ1(この配列は配列番号11 から明らかである)、テンサイキチナーゼ4(この配列は配列番号1から明らか である)、テンサイβ−1,3−グルカナーゼ(この配列は配列番号9から明ら かである)、テンサイキチナーゼ76(この配列は配列番号5に示されている) およびテンサイ由来の酸性キチナーゼSE(この配列は配列番号7から明らかで ある)の暗号化領域から成る群から選択される、請求項18−25のいずれか1 項記載の遺伝子構築物。
  27. (27)プロリン濃厚領域をコードするテンサイキチナーゼ1由来のDNA部分 配列を含む、請求項18−26のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
  28. (28)プロモーターが、アグロバクテリウムのオパインシンターゼ遺伝子のN OSプロモーターおよびOCSプロモーターから成る群から選択される、請求項 24記載の遺伝子構築物。
  29. (29)プロモーターが、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)プロモー ター、例えばCaMV19SプロモーターまたはCaMV35Sプロモーター、 MAS/35S、MAS2重Tr1,2およびT−2DNA遺伝子5プロモータ ーから成る群から選択される、請求項24記載の遺伝子構築物。
  30. (30)調節可能なプロモーターが、成長因子、化学因子、生物学的因子および 物理的因子から成る群から選択される少なくとも1つの因子により調節され得る 、請求項23記載の遺伝子構築物。
  31. (31)プロモーターが組織特異的プロモーターである、請求項23記載の遺伝 子構築物。
  32. (32)転写ターミネーターが、植物転写ターミネーター配列、細菌転写ターミ ネーター配列、菌転写ターミネーターおよび植物ウイルスターミネーター配列か ら成る群から選択される、請求項18−31のいずれか1項記載の遺伝子構築物 。
  33. (33)転写ターミネーターが、アグロバクテリウムのオパインシンターゼ遺伝 子のNOSおよびOCS転写ターミネーター配列、CaMV35S転写ターミネ ーター配列、DNA遺伝子4へのPADG4転写ターミネーター、T−DNA遺 伝子7へのPADG7転写ターミネーターから成る群から選択される、請求項3 2記載の遺伝子構築物。
  34. (34)構築物のDNA配列の少なくとも1つが、DNA配列(複数もあり得る )の転写および発現の増加をもたらすエンハンサー配列へ機能し得るように結合 されている、請求項18−33のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
  35. (35)ポリペプチドをコードするDNA配列を含む遺伝子構築物であって、D NA配列が、配列番号1に示されたテンサイキチナーゼ4N−末端配列、配列番 号9に示されたテンサイβ−1,3−グルカナーゼN−末端配列、配列番号7に 示されたテンサイ酸性キチナーゼSEN−末端配列、および配列番号11に示さ れたテンサイキチナーゼ1N−末端配列から成る群から選択されるN−末端先導 配列をコードするDNA部分配列に結合している、遺伝子構築物。
  36. (36)植物、特にテンサイ植物の形質転換に使用される、請求項35記載の遺 伝子構築物。
  37. (37)プロリン濃厚ドメインをコードするテンサイキチナーゼ1からのDNA 部分配列を含む、請求項18−36のいずれか1項記載の遺伝子構築物。
  38. (38)宿主生物で複製し得、請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列 または請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物をもつベクター。
  39. (39)請求項38記載のベクターをもつ宿主生物。
  40. (40)請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列または請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物を複製または発現し得る、請求項39記載 の宿主生物。
  41. (41)ゲノム中に、請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列または請 求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物をもち、DNA配列または遺 伝子構築物を複製または発現し得る、宿主生物。
  42. (42)微生物、例えば細菌または酵母である、請求項39−41のいずれか1 項記載の宿主生物。
  43. (43)植物細胞または原形質である、請求項39−41のいずれか1項記載の 宿主生物。
  44. (44)ゲノム中に請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物を含む 、遺伝子形質転換植物。
  45. (45)トウモロコシ、カラス麦、小麦、米、大麦、ライ麦およびモロコシから 成る単子葉植物の群から選択される、請求項44記載の遺伝子形質転換植物。
  46. (46)アルファルファ、タバコ、綿、テンサイ、飼料ビート、ヒマワリ、ニン ジン、シュニール、トマト、ジャガイモ、大豆、脂肪種子菜種、キャベツ、コシ ョウ、レタスおよびエンドウから成る双子葉植物の群から選択される、請求項4 5記載の遺伝子形質転換植物。
  47. (47)請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物をもたない植物と 比べてキチン含有植物病原体に対する高い耐性を有する、請求項44−46のい ずれか1項記載の遺伝子形質転換植物。
  48. (48)病原菌または線虫に対して高い耐性を有する、請求項47記載の遺伝子 形質転換植物。
  49. (49)セルコスポラ、リゾクトニア、フサリウム、クラドスポリウム、フィト フトラ、フォーマ、スクレロトニア、アスコキータ、ピレノフォラ、ヘルミトス ポリウム、ウスティラゴ、プッシニア、ラムラリア、ボトリチスまたはベルティ シリウム属の病原菌に対して高い耐性を有する、請求項47記載の遺伝子形質転 換植物。
  50. (50)リゾクトニア・ソラニ、セルコスポラ・ベティコラ、セルコスポラ・ニ コチアナエ、クラドスポリウム・ヘルバリウム、フィトフトラ・メガスペルマ、 スクレロトニア・スクレロチオルム、ラムラリア・ベティコラ、ボトリチス・シ ネレアおよびフォーマ・リンガムから成る群から選択される病原菌に対して高い 耐性を有する、請求項49記載の遺伝子形質転換植物。
  51. (51)請求項44−49のいずれか1項記載の遺伝子形質転換植物を生長させ ることにより得られる種子、実生または植物の一部分。
  52. (52)請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物をもち、遺伝子構 築物を植物のゲノムへ導入し得る少なくとも1つのベクターを含む形質転換系。
  53. (53)バイナリーまたは同時組み込み(co−integrate)ベクター 系を含む、請求項52記載の形質転換系。
  54. (54)植物およびT−DNA断片の少なくとも1つの境界部分の形質転換を行 わせ得るヴイルレンス機能を含み、前記境界部分が遺伝子構築物と同じプラスミ ドに位置するものである、請求項52または53記載の形質転換系。
  55. (55)アグロバクテリウム・ツメファシエンスTiまたはアグロバクテリウム ・リゾゲネスRiプラスミドまたはその誘導体を含む、請求項52−54のいず れか1項記載の形質転換系。
  56. (56)植物に感染し、請求項52−55のいずれか1項記載の形質転換系をも ち得る徴生物。
  57. (57)アグロバクテリウム類である、請求項56記載の徴生物。
  58. (58)天然植物の場合と比べてキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌に対 する高い耐性を有する遺伝子形質転換植物の製造方法であって、請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物を植物ゲノムへ移入することにより、前記 構築物を含む遺伝物質を得、続いて遺伝物質を遺伝子形質転換植物へ再生するこ とを含む方法。
  59. (59)遺伝子構築物が、請求項56または57記載の徴生物手段により植物へ 移入される、請求項58記載の方法。
  60. (60)遺伝子構築物が、注射、音波処理またはエレクトロポレーションによる 裸のDNAの直接導入により植物またはその一部へ移入される、請求項58記載 の方法。
  61. (61)請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列または請求項18−3 7のいずれか1項記載の遺伝子構築物によりコードされるポリペプチドおよび適 当な賦形剤を含む抗菌組成物。
  62. (62)菌類の治療的および/または予防的処置で常用されている化学物質、例 えば殺菌剤を含む、請求項61記載の抗菌組成物。
  63. (63)請求項1−16のいずれか1項記載のDNA配列によりコードされる1 つまたはそれ以上のポリペプチドまたは請求項18−37のいずれか1項記載の 遺伝子構築物を発現させる条件下、適当な培地中に請求項39−42記載の微生 物培養し、所望により、微生物を破裂させることによってそれらの発現されたポ リペプチド(複数もあり得る)の内容物を培地中へ放出させ、培地から細胞層を 除去し、所望により、ポリペプチド(複数もあり得る)を含む培地を凍結乾燥ま たは噴霧乾燥に付すことにより、前記DNA配列または前記遺伝子構築物により コードされるポリペプチド(複数もあり得る)を含む抗菌組成物を得ることを含 む、抗菌組成物の製造方法。
  64. (64)抗菌性蛋白が培地へ排出され、所望により培地から精製される、請求項 63記載の方法。
  65. (65)植物におけるキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌の発芽および/ または成長の阻止方法であって、 1)請求項18−37のいずれか1項記載の遺伝子構築物により植物またはその 一部を形質転換し、生成した形質転換植物または植物部分を遺伝子形質転換植物 に再生する、および/または 2)植物またはその一部、植物を増殖させる実生または種子、または植物が生育 されている培地を、請求項61記載の組成物により処理することを含む方法。
  66. (66)請求項61記載の組成物または請求項62記載の方法により製造される 組成物を、水または植物に補充する栄養組成物に加えた、請求項65記載の方法 。
  67. (67)物質に存在するキチン含有植物病原体、例えば植物病原菌の発芽および /または成長を生物学的に制御する方法であって、微生物の培養物を処理される 物質においてそれ自体確立させ得る条件下、請求項39−42記載の徴生物の培 養物で物質を処理することを含む方法。
  68. (68)徴生物が、シュードモナス類またはストレプトマイシス類または生物学 的害虫制御に常用される別の微生物である、請求項67記載の方法。
  69. (69)物質が植物である、請求項66または67記載の方法。
  70. (70)物質における菌類の発芽および/または成長の阻止方法であって、請求 項61もしくは62記載または請求項63もしくは64記載の方法により製造さ れた抗菌組成物で物質を処理することを含む方法。
  71. (71)処理される物質が、食品、例えばパン、飲料、食品成分、例えば穀類、 または食品、飲料または食品成分用容器の一部である、請求項70記載の方法。
  72. (72)ブダペスト条約の規則のもと1991年7月30日付けでドイチュ・サ ムルング・フォン・ミクロオルガニスメン・ウント・ツェルクルツレン・ゲゼル シャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハツシング(DSM)にDSM6635 の受け入れ番号で寄託されたエシェリヒア・コリ株DH5αに組み込まれた植物 形質転換ベクターpBKL4K4。
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