JPH06510197A - 殺生物性タン白質 - Google Patents

殺生物性タン白質

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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】 殺生物性タン白質 本発明は殺生物性タン白質(biocidal protein)、その製造方 法及び使用方法及びこれをコードするDNA配列に関する。特に本発明はカラシ ナ科、キク科又はマメ科の群の種子の如き種子から単離された抗微生物性タン白 質に関する。
本明細書において、抗微生物性タン白質は次の活性:抗菌活性(これは抗酵母活 性も包含し得る);抗バクテリア活性の少なくとも1つの活性を有するタン白質 と定義される。活性は部分的抑制又は殺滅の如き広範囲の拮抗作用を包含する。
カラシナ科(Brass 1caceae)は熱帯、亜熱帯及び温帯地域におい て広範囲に生育している草本及び潅木の大きな科(family)である。カラ シナ科は“十字花科“としても知られている。ダイコン(Raphanus 5 ativus)はこのカラシナ科に属し、野菜として広範囲に栽培されている。
ダリャ(Dahlia)はキク科(Compositae)に属し、庭園観賞用 植物として広く栽培されている。ダリャ メルッキ(Dahlia merck ii)又は天竺牡丹(Dahlia variablis)の種類に属している 多数の雑種ダリャが市販されて入手強壮剤及び痛風の治療剤として使用されてい た。
マメ科(Leguminosae)に属する。ハマエンドウ(Lathyrus )は庭園観賞用植物として広範囲に栽培されてきており、最も広く知られている のはスィートピー植物、エジプト豆(Lathyrus odoratus)で ある。クリトリア(C1itoria)属はヨーロッパの園芸家には余り良く知 られておらず;クリトリア テルナテア(C1itoria ternatea )は1800年代に東インドから当初は伝えられた。
植物は、通常、菌類生物(fungal organism)に著しく富む基体 (substrate)上で生長するか、感染した状態になることは希である。
潜在的な侵入物(potentialinvader)を排斥するために、植物 はその構成要素として又は誘導可能な形で、広い範囲の抗菌性化合物を産生ずる 。これらの抗菌性化合物の中で最も研究されているものはフィトアレキシン、即 ち、適当な防御関連信号分子(defence related signal  molecule)の知覚(percept 1on)に基ついて特異的に合 成される、広範囲の抗微生物活性を有する二次代謝産物(secondary  metabolite)である。
フィトアレキシンの産生は、フィトアレキシン生合成経路の酵素をコードする一 連の遺伝子の転写活性化(transcriptional activati on)に基づいている。しかしなから、最近の10年間に幾つかの植物タン白質 は植物病原性菌類(phytopathogenic fungi)の制御にお いてより直接的な役割を果たし得ることが次第に明らかになった。
現在ては、キチナーゼ、ベーター−1,3−グルカナーゼ。
キチン結合性レクチン(chitin−binding 1ectin) 、ゼ アマチン(zeamatin)、チオニン及びリポソームー不活性化タン白質を 包含する、抗菌性を存する種々のタン白質が確認されている。
これらのタン白質はかなりの注目を集めてきており何故ならば生物調節剤(bi ocontrol agent)として潜在的に使用し得たからである。キチナ ーゼ及びベーター−1,3−グルカナーゼはそれ自体弱い活性を有し、組合せて 施用した時に植物病原菌を阻害するに過ぎないQlauch等。
1988、 Plant Physiol、 88.936〜942)。キチン 結合性レクチンもまたかなり弱い抗菌要素であると分類し得る(Broekae rt等、1989.5cience、 245. 1100−1102; Va nParijS等1991. Planta、 183. 258〜264)。
ゼアマチンはより強力な抗菌性タン白質であるがその活性は生理濃度でのイオン の存在により大きく低下する(Roberts及びSelitnermikof f、 1990. G、Gen Microbiol、 136.2150〜2 +55) 、最後に、チオニン(thionin)及びり♂ソーム不活性化タン 白質はヒトの細胞に対して有毒であることが知られているので潜在的に有害であ る (Carrasco等。
1981、Eur 、lBiochem、116. 185〜189 ; Ve rnon等。
1985、Arch Biochem Biophys、 238. 18〜2 9: 5tripe及びBarbieri、 1986. FEBS Lett 、 195. 1〜8)。
今般本発明者は、植物病原性菌類に対して広範囲の活性を有し且つ若干の抗バク テリア活性とイオンに対する中度の感受性と培養したヒト細胞に対して明らかに 低い毒性とを有する新規な種類の強力な抗微生物性タン白質を精製した。
本発明によると、種子から単離し得る抗微生物性タン白質、特にダイコン(Ra phanus)、アブラナ(Brass 1ca)。
カラン(Sinapis)、アラビドプシス(Arabidopsis)、ダリ ャ(口ahlia)、 アザミ(Cnicus)、 ハ?エントウ(Lathy rus)又はクリトリア(C1itoria)属を含めてカラシナ科、キク科又 はマメ科の群から単離し得る抗微生物性タン白質が提供される。
別の要旨においては、本発明は本発明のタン白質をコードするDNA配列を含有 するベクターよりなる。DNAはコード化されたタン白質を発現させ得る生物学 的系にクローン化又は形質転換させ得る。
本発明は、また本発明の抗微生物性タン白質をコードする組換え体DNAで形質 転換された植物を包含する。
本発明はまた、菌類又はバクテリアを本発明のタン白質に暴露する菌類又はバク テリアを駆除する方法よりなる。
新規な種類の強力な抗微生物性タン白質をカラシナ科(Brassicacea e)、キク科(Compos i tae)及びマメ科(Leguminosa e)の種子から単離した。同様なタン白質は他の植物の科、属及び種で見出され る。この種類は、共通のアミノ酸配列を共有し且つ広範囲の植物病原性菌類に対 して活性を示すタン白質を包含する。
ダイコン(Raphanus 5ativus)の種子から単離した抗微生物性 タン白質はそれぞれ以下においてRs−AFPI (ダイコン: Raphan us 5ativus−抗菌性タン白質■)及びRs−AFP2 : (ダイコ ン: RaphanuS 5atiVuS−抗菌性タン白質2)と呼ぶ2種のタ ン白質要素(factors)を包含する。両者共、オリゴマー状タン白質であ り、同一の5kDaサブユニツトからなる。両者のタン白質は高度に塩基性であ り、10以上のp1値を有する。同様な抗菌性タンラシナ科から単離した。
ダリャ(Dahlia)及びアザミ(Cnicus)属の種子がら単離した抗微 生物性タン白質は以下においてそれぞれDm−AMPI微生物性タン白質2)と 称する4種のタン白質要素を包から単離し得る。4種のタン白質は全て密接に関 連しており、オリゴマー状の構造体として配置した5 kDaサブユニットから なる。
ハマエンドウ(Lathyrus)及びクリトリア(C1itoria)の種子 から単離した抗微生物性タン白質は以下においてそれぞれLc−AFP (−r −ジプト豆; t、athyrus cicera−抗菌性タン白質)、 Ct −AMPI (クリトリア テルナテア。
C11toria ternatea−抗微生物性タン白質I)及びCt−AM P2 (クリトリア テルナテア; C11toria ternatea−抗 微生物性タン白質2)と称する3種のタン白質要素を包含する。Lc−AFPは ハマエンドウ(Lathyrus)属の種子から単離できる。Ct−AMPタン 白質゛はクリトリア(C1itoria)属の種子から単離てきる。3種のタン 白質は全てオリゴマー状構造体として配置された5 kDaサブユニットよりな りしかも高度に塩基性である。
N−末端アミノ酸配列の測定が示した所によれば、カラシナ科、キク科及びマメ 科から単離した前記のタン白質は密接に関連しておりしかも単一タン白質の一族 であると分類し得る。種々の植物の科の間では、タン白質配列は大体50%が同 一である。これらの配列により標準のペプチド合成機を用いて化学合成により該 タン白質を製造し得る。
抗微生物性タン白質はChiang及びHadwiger、 1991(Mol Plant Microbe Interact、4.324−331)によっ て記載さp139及びp1230の予期したタン白質生成物と部分的に相同性で ある。この相同性はイシバシ等(Plant Mol Biol。
1990、15. 59〜64)によって記載される如くササゲ遺伝子の予期し たタン白質生成物と共に共有される。抗微生物性タン白質はStiekema等 、 1988(Plant Mol Biol。
Il、255〜269)によって記載される如くジャガイモる。cDNAが研究 されているに過ぎないので遺伝子p139゜p1230. psAslo又はp 1322にエンコードしたタン白質の生物学的特性については何も知られていな い。然しながら、ρ139. p1230及びp1322遺伝子は病害又は他の 外的条件によって植物にチャレンジした後にスイッチされる。
psAs10遺伝子は発芽に伴なうタン白質をコードすると提案されている。本 発明の抗微生物タン白質と配列類似性の故に、p139. p[230,psA slo又はp1322によってエンコードされるタン白質は殺菌剤又は抗生物質 として有用であり得る。
抗微生物性のタン白質配列は禾本科(Gramineae)の次の一員:コウリ ャン(Block及びRichardson、 1991. FEBSLett 、 279 : 1ot−104)、小麦(Calitta等、 +990.  FEBSLett、 270 : 191−194)及び大麦(Mendez等 、1990゜Eur J Biochem、194: 533〜539)で見出 される一群の小さなα−アミラーゼ阻害剤(インヒビター)の配列と低度の部分 的な相同性を示す。コウリャンからのSiα2及び小麦からのγ−1−プロチオ ニンを含めてか\るタン白質は昆虫のα−アミラーゼを阻害することが知られて おりしかも幼虫に対しては有毒である。これらのα−アミラーゼ阻害剤か何らか の抗菌活性又は別の抗微生物活性を示すかどうかは知られておらず:これら阻害 剤の生物学的活性について別のデータは報告されていない。本発明の抗微生物性 タン白質と配列類似性の故にα−アミラーゼ阻害剤タン白質は殺菌剤として又は 抗生物質として作用てあり得る。
第3の抗菌性タン白質は、以下ではR5−n5LTP (ダイコン: Raph anus 5ativus非特異の脂質転移タン白質)と称するダイコンの種子 から単離されている。このタン白質は二量体状タン白質であり、2個の同一な9  kDaサブユニットからなる。アミノ酸配列を測定するとR5−n5LTPの 43個のN−末端残基の存在を確認し、別の植物から単離した非特異の脂質転移 タン白質(Arondel及びKader。
1990、 Experientia、 46: 579〜585)と相同性で あるが前述した別の抗微生物性タン白質とは相同性てないことを示した。R5− n5LTP配列により標準ペプチド合成機を用いて化学合成によってタン白質を 製造することが可能である。
これらタン白質の主要構造の理解によって抗微生物性タン白質をコードするDN A構造体を製造することか可能である。DNA配列は既知のアミノ酸配列から予 測でき、又はDNA配列は植物由来のDNAライブラリーから単離てきる。
オリゴヌクレオチド プローブは既知のアミノ酸配列から誘導できしかも該プロ ーブを用いてタン白質の若干又は全てをコードするcDNAクローンをcDNA ライブラリーから篩別てきる。Rs−AFPsをコードするcDNAクローンは この仕方で単離され且つ配列された。これらの同じオリゴヌクレオチド プロー ブ又はcDNAクローンを用いてゲノムDNAライブラリーを篩別することによ り実際のAFP。
AMP又はR3−n5LTP遺伝子を単離できる。か\るゲノムクローンは植物 ゲノム中で作用する制御配列を含有し得る。
即ち、プロモーター配列を単離することもでき、このプロモーター配列を用いて 抗微生物性(又は他の)タン白質の発現を行なうことができる。これらのプロモ ーターは特に環境条件(例えば菌類病原体の存在)に応答性であり得る。
抗微生物性タン白質をコードするDNA (これはcDNAクローン、ゲノムク ローン又は標準の核酸シンセサイザーを用いて製造されたDNAであり得る)は 次いでタン白質の発現を可能とする生物学的系にクローン化し得る。それ故タン 白質を適当な微生物又は培養細胞中で製造し、抽出し単離して使用できる。適当 な微生物としては大腸菌(Escherichia coli)及び麦酒酵母菌 (Sacchanomycescerevisiae)がある。遺伝子材料はま たウィルス又はバクテリオファージ中にクローン化し得る。適当な細胞としては 培養昆虫細胞及び培養哺乳動物細胞がある。このDNAを用いて既知の方法によ り任意の植物種をまた形質転換させ、こうして抗微生物性タン白質を植物内で発 現させる。
本発明による植物細胞は、本発明による構造体ポレーション、マイクロインジェ クション(microinjec−tion) 、 マイクロプロジエクテイル ガン(micropro jec−tile gun)等]により形質転換し得 る。ついで、適当な場合には、形質転換細胞を、新規な核物質かゲノム中に安定 に組込まれている全植物(whole plant)として再生させることかで きる。この方法により単子葉及び双子葉植物を得ることかできるが、通常、後者 の方が再生がより容易である。
本発明に従って製造し得る遺伝的に修飾した(geneti−cally mo dified)植物の例としては次のものが挙げられる:屋外作物、穀類、果実 及び野菜例えばカノラ(canola)、ヒマワリ、タバコ、テンサイ、綿、大 豆、トウモロコシ、小麦、大麦、米、コウリャン、トマト、マンゴ−、モモ、リ ンゴ、ナシ、イチゴ、バナナ、メロン、ジャガイモ、ニンジン、レタス、キャベ ツ、タマネギ。
AFP、 AMP及びR5−n5LTPタン白質は抗酵母活性を含めて広範囲の 抗菌活性を示し、AMPsはまたグラム陽性バクテリアに対しても活性である。
これらのタン白質は殺菌剤又は抗生物質として作用である。植物病原体を抗微生 物性タン白質に暴露することは標準の農業技術(例えば噴霧)を用いてタン白質 を植物体部分に施用することにより達成できる。これらのタン白質は植物体内で 発現させることにより菌類又はバクテリアの病害を駆除するのにも使用できる。
抗微生物性タン白質は全て驚くべき程に高い活性を示す:これらはミクロモル以 下(submicromolar)の施用量で種々の植物病原菌の生長を抑制す る。AMPsの抗菌活性は部分的にはイオン条件に左右されるに過ぎない。AF Psの抗菌作用は生理濃度(50mM)のに゛イオンによっては影響されない。
Rs−AFP2ではなくてRs−AFPIの抗菌作用は生理濃度(I mM)の Ca2″″により拮抗される。R5−n5LTPはまた種々の植物病原菌の生長 を抑制するがAFPsよりも余り強力ではなく且つより塩感作性である。
抗微生物性タン白質は適当な種子から単離、精製でき、あるいはその既知のアミ ノ酸配列から人工的に合成できあるいは組換え体DNAの発現により適当な微生 物内で製造し得る。このタン白質は形質転換植物内でも発現させ得る。
本発明は図面を参照することにより更に理解されるでてのカチオン交換クロマト グラムとこれに組合せた菌生長抑制率のグラフを示す。
第2A図は精製Rs−AFPIの)IPLCプロフィールを示す。
第2B図は精製Rs−AFP2及びR5−n5LTPのHPLCプロフィールを 示す。
第3図は精製Rs−AFPI及びRs−AFP2の天然ゲル電気泳動及びバイオ ザイモグラフィーを示す。
第4図は西洋アブラナ(B napus)の抗菌性タン白質についてのカチオン 交換クロマトグラムとこれに組合せた菌生長抑制率のグラフを示す。
第5図は、精製した西洋アブラナ(B napus)の抗菌性タン白質の)IP Lcプロフィールを示す。
第6図はアブラナ(足囲)の抗菌性タン白質についてのカチオン交換クロマトグ ラムとこれに組合せた菌生長抑制率のグラフを示す。
第7図は精製したアブラナ(B rapa)の抗菌性タン白質の)IPLcプロ フィールを示す。
第8図はシロカラシ(S alha)の抗菌性タン白質についてのカチオン交換 クロマトグラムとこれに組合せた菌生長抑制率のグラフを示す。
第9図は精製したシロカラシ(S alba)の抗菌性タン白質のI(PLCプ ロフィールを示す。
第10図はΔ thalianaの抗菌性タン白質についてのカチオン交換クロ マトグラムとこれに組合せた菌生長抑制率のグラフを示す。
第11図は精製したΔ thalianaの抗菌性タン白質のHPLCプロフィ ールを示す。
第12図はダリャ メルツキ(Dahlia merckii)の塩基性抽出物 についてのカチオン交換クロマトグラムと対応する抗菌活性のグラフを示す。
第13図は精製したDm−AMPI及びDm−AMP2の逆相HPLCプロフィ ールを示す。
第14図はサントリツウ(Cnicus benedictus)の塩基性抽出 物についてのカチオン交換クロマトグラムと対応する抗菌活性のグラフを示す。
第15図は精製したCb−AMPIの逆相HPLCプロフィールを示す。
第16図は精製したCb−AMP2の逆相HPLCプロフィールを示す。
第17図はハマエンドウ(Lathyrus)の塩基性抽出物についてのカチオ ン交換クロマトグラムと対応する抗菌活性のグラフを示す。
第18図は精製Lc−AFPの逆相HPLCプロフィールを示す。
第19図はクリトリア(C1itoria)の塩基性抽出物についてのカチオン 交換クロマトグラムと対応する抗菌活性のグラフを示す。
第20図は精製C1−AMPIの逆相HPLCプロフィールを示す。
第21図は精製Cl−AMP2の逆相)IPLCプロフィールを示す。
第22図は精製Rs−AFPsの5DS−PAGE分析を示す。
第23図は精製R5−n5LTPの5DS−PAGE分析を示す。
第24図は精製Dm−AMPsの5DS−PAGE分析を示す。
第25図は精製Cb−AMPs c7) 5DS−PAGE分析ヲ示ス。
第26図ハ憤製Lc−AFP及U Ct−AMPs c7) 5DS−PAGE 分析ヲ示す。
第27図はRs−APPI、 Rs−AFP2及び関連するカラシナ科(Bra ss 1caceae)タン白質のアミノ酸配列を示す。
第28図はDm−AMPs及びCb−AMPsのアミノ酸配列を示す。
第29図はしc−AFP及びCt−AMPIのアミノ酸配列を示す。
第30図はRs−AFPl、 Dm−AMPI、 Cb−AMPs、 Lc−A FP、 Ct−AMPI、コウリャンS1α2.小麦γlブロチオニンのアミノ 酸配列の列及びエントウ豆遺伝子p[230及びp139の予測生成物、ササゲ 遺伝子pSAS10の予測生成物及びジャガイモの遺伝子p322の予測生成物 のアミノ酸配列の列を示す。
第31A図はD+n−AMP及びCb−AMP遺伝子について予期したDNA配 列を示す。
第31B図はLc−AFP及びCt−AMPI遺伝子について予期したDNA配 列を示す。
第32図はR5−n5LTPのアミノ酸配列を示す。
第33図はR5−n5LTP及び種々の植物の非特異脂質転移タン白質のアミノ 酸配列の列を示す。
第34図はRs−AFP2試験管内活性のグラフを示す。
第35図はRs−AFPIの全長cDNA配列を示す。
第36図はRs−AFP2の切頭cDNA配列を示す。
第37図はRs、−A F P 2のPCRで補助される部位指向突然変異誘発 (ムタゲネシス)の全長DNA配列を示す。
第38図は発現ベクターpFRG 7を示す。
第39図は発現ベクターpFRG 8を示す。
次の実施例によって本発明を例証する。
実施例1 抗菌活性及び抗バクテリア活性の検定 抗菌活性は従来の文献(Broekaert、 1990. FEMS Mic ro−biol Lett、 69.55−60)に記載されているごとき顕微 分光分析(microspectrophotometry)により測定した。
試験は、慣用的に、20μlの(フィルター−殺菌)試験溶液と、 l/2濃度 の(half strength)馬鈴薯デキストロース肉汁(1/2PDB) 中の菌胞子懸濁液(胞子数2 X 10’ /m1)80μlを使用して行なっ た。若干の試験は合成増殖培地中の菌糸体フラグメントの懸濁液を用いて行なっ た。合成増殖培地1;!に*HPO4(2,5rnM)、 Mg5O,(5Oa M)、 CaC1t(5OaM)、 Fe5Oa(5μM)、CoC1t(0, 1μM)、 Cu5O4(0,1μM)。
Na!Mo0a(2μM)、HJOs(0,5μM)、 Kl(0,1μM)、 Zn5O4(0,5μM)、Mn5O4(0,1μM)、 グルコース(10g /l)、アスパラギン(l g/I)、メチオニン(20mg/l)、myo− イノシトール(2o+g/l)、ビオチン(0,2mg/ l) 、チアミン− HCI(1mg/I)及びピリドキシン−HCI(0,2mg/I)からなる。
対照ミクロ培養液(control m1croculture)は20μmの 殺菌蒸留水と80μmの菌胞子懸濁液を含有していた。
特に説明かない限り、供試微生物はフサリウム クモ/l/ L (Fusar jum culmorum) (菌株 IMI 180420)であり、培養は 25℃で48時間行なった。生長抑制率(%)は595nmにおける対照ミクロ 培養液の修正吸光度、(correctecfabsorbance)に対する 、対照ミクロ培養液の修正吸光度から供試ミクロ培養液の修正吸光度を差し引い たものの比の100倍と定義される。修正吸光度値は48時間後に測定した培養 液の595nmての吸光度から、30分後に測定した595nmでの吸光度を差 し引いた値に等しい。
抗バクテリア活性は顕微分光分析により以下に述べるごとき方法で測定した。軟 質栄養アガロース[トリプトン 10g/l ;ジ−プラーク(Seaplaq ue)アガロース(FMC)5g/l]に接種することによりバクテリア懸濁液 を調製した。バクテリア懸濁液(1ml当り、105コロニー形成単位)の−分 量(80μl)を平底96−ウェル(well)マイクロプレート(micro plate)中のフィルター殺菌試料(20μm)に添加した。28°Cでの培 養を30分及び24時間行なった後、マイクロプレートリーダーを使用して、培 養液の595nmでの吸光度を測定した。生長抑制率は抗菌活性検定について述 へたごとくして算定した。
実施例2 ダイコン(Raphanus 5ativus)の種子からの塩基性タン白質フ ラクションの抽出 30〜70%の間の相対飽和度(relative 5aturation)で 沈殿するタン白質の硫酸アンモニウム分別を行なった後、熱処理して熱不安定性 タン白質を除去し且つpH9で平衡化したQ−セファ0−ス(Q−3ephar ose) (Pharmacia社製)アニオン交換カラム上を通過させること により塩基性タン白質フラクション(pi>9)を単離した。詳細な方法は以下 に記載する。
Ikgのダイコン(R5ativus)種子(ベルギー、Aveveから入手) をコーヒーミル中で粉砕し、得られた粗い粉末を、10mMのNa82PO4, 15mMのNa2HPO4,l00mMのKCI、 2mλ1のEDTA、2耐 1のチオ尿素及び1mLlのP kl S Fを含有する水冷抽出緩衝液(ex traction buffer)を21を使用して4゛Cて2時間抽出した。
ホモジネート(homogenate)をチーズクロス(cheeseclot h)を通して絞り、遠心分離(7000Xgで30分間)により清澄化した。上 澄液に固体硫酸アンモニウムを添加して相対飽和度を30%とし、室温で一夜放 置後に生成した沈殿を遠心分離(7000xgで30分間)により除去した。上 澄液の硫酸アンモニウムの相対飽和度を70%に調節しついで室温で一夜放置し て生成した沈殿を遠心分離(7000xgで30分間)により捕集した。ペレッ トを400m1の蒸留水に再度溶解させた後、該溶液を15分間80°Cに加熱 した。凝固した不溶性物質を再度の遠心分離(7000xgで30分間)により 除去し、上澄液を1、000Daの分子量カットオツフ(molecular  weight cutoff)を有するチューブ(tubing)(spect ralpor、 Spectrom。
米国)を使用して蒸留水に対して長時間(extensively)透析した。
透析後、10倍に濃縮した緩衝液(ten−foldconcentrated  buffer)を添加することにより溶液を50m^(Tris−1(CI  (pH9)に調整し、ついで、50mλI TriS−HCI(pH9)と平衡 なQ−セファロースファストフロー(Q−3epharose Fast Fl ow)カラム(Pharmacia社製スエーデン、アップサラ) (12x  5 cm)上を通過させた。カラムを通過したタン白質フラクションを蒸留水に 対して長時間透析し、しかも10倍に濃縮した緩衝液を添加することにより50 mM ナトリウムN−モルホリノエタンスルホン酸(Na−MES) (pH6 )に調整した。
この物質はダイコン(R5ativus)Fl子の熱安定性塩基性タン白質フラ クションを表わす。これについて更に行なったクロマトグラフィーによる精製は 実施例3に記載されている。
実施例3 ダイコン(R5ativus)種子からの抗菌性タン白質の精製 ダイコン (R5aiivus)抗菌性タン白質の単離のための出発原料は実施 例2に記載のごとくして成熟種子から抽出した塩基性熱安定性タン白質フラクシ ョンであった。
これらのタン白質を第1図に示すごとくカチオン交換クロマトグラフィーにより 更に分離した。
約150mgの塩基性熱安定性タン白質フラクションを50mMのす)・リウム MES (pH6)に溶解し、予めナトリウMES緩衝液で平衡化したS−セフ ァロース高性能(S−8epharose High Performance )カラム(Pharmacia社製)(IOX 1.6cm)上に供給した。カ ラムを0〜500mMのNaC1を含有する50mMのナトリウム+1lES緩 衝液(pH6) IOoomlを使用して直線的勾配で2.5ml/分の速度て 溶離した。
溶出液を280nmての吸光度のオンライン測定によりタン白質について監視し くその結果は第1図の下方パネルに示されている) 、1.Omlのフラクショ ンずつ回収し、そのうち20μlを実施例1て記載したごとき顕微分光分析によ る抗菌活性評価において、合成増殖培地(培地A、結果は第1図の上方パネルに 実線として示した)又は1mMCaC1zと50mM KCIとを補給した同じ 合成増殖培地(培地B、結果は第1図の上方パネルにダッシュ線として示した) の何れかを用いて試験した。
を表わしている幅広のピークと、それぞれ100及び200mMNaCl付近で 溶離する十分に分離された(resolved) 2個のピーク(ピークl及び ピーク2)と、 250〜450mM NaC1て溶離する5個の未分離ピーク (ピーク3〜7)の一群とを精製した。未境界フラクションには抗菌活性か伴な われず、然るに全ての境界(bound)ピークフラクションは培地Aで検定し た時に抗菌活性を示した。然しなから、培地Bて行なった試験ではそれぞれピー クl及び2に対応するフラクションについて生長抑制を示すに過ぎない。
それ故これらのフラクションの抗菌活性はピーク3〜7のフラクションの抗菌活 性よりも塩依存性が余りないと思われる。
更に、増殖培地Bて抗菌活性を示しているフラクション(ピークl及び2)を逆 相クロマトグラフィーにより精製した。約1mgの量のピークl物質(第2A図 )とピーク2物質(第2B図)を、0.1%TFAで平衡化したPep−3(多 孔質シリカC2/ C+s、Pharmacia社製)カラム(25x O,9 3cm)上に充填した。カラムの溶離は5m1Z分の速度でかつ200m1の0 .1%トリフルオロ酢酸(TFA)から40%アセトニトリル10.1%TFA までの直線的勾配で行なった。溶出液は214nmでの吸光度をオンライン測定 することによりタン白質について監視した。溶出液のフラクションを5mlずつ 捕集し、真空乾燥し、最後に0、5mlの蒸留水に溶解させた:そのうちlOμ lを顕微分光分析による抗菌活性評価試験で使用した。
第2A図及び第2B図に、それぞれ、精製ビークl物質とビーク2物質のHPL Cプロフィールが示されている。
下方パネルには214nmでの吸光度を測定することによる溶出液のタン白質に ついての監視結果が示されている。
培地A(実線)及び培地B(ダッシュ線)における顕微分光分析による抗菌活性 評価の結果は上方パネルに示されている。
ビークlからの物質は、30%アセトニトリルで溶離されしかも培地Aと培地B との両方で抗菌活性を有して共溶能(co−elut ing)される単一の主 ピークを生成した。このビークから単離した活性因子をRs−AFPI (ダイ コン(Raphanus 5ativus)の抗菌性タン白質l)と称する。
他方ビーク2物質はそれぞれ30%及び33%のアセトニトリルで溶離する2個 の主ピークに分離した。30%アセトニトリルで溶離するビークは培地A及び培 地Bの両者で活性であるが、33%アセトニトリルで溶離するビークは培地Aで のみ活性である。30%アセトニトリルビークかリルピークからの活性因子は、 それが他の植物種から単離した非特異脂質転移タン白質と相同性を有する故にR 5−n5LTP (ダイコン(Raphanus 5ativus)の非特異脂 質転移タン白質)と呼ぶ(実施例13参照)。
実施例4 単離したRs−AFPsの純粋 単離した抗菌性タン白質の純粋(puritY)は天然のカソードゲル電気泳動 、続いてのタン白質の染色(第3図の左パネル)及びバイオザイモグラフ技術を 用いての抗菌活性のその場での検出(第3図の右パネル)によって証明された。
天然のカソードゲル電気泳動及びバイオザイモグラフィーは、若干の変更を行な いながら前記の如< (DeBolle等、1991. Electropho resis、12. 442〜444)行なった。電気泳動は60mλl Tr is/70mλIMEsを含有する連続相の10%アクリルアミドゲル(pH7 )上で行なった。
電気泳動の緩衝液は100m&I L−ヒスチジン/41m^]λIBS(pH 6y5)よりなる。電気泳動中はゲルをlOoCに冷却した。
供試試料は20%のグリセロールと0.0025%のメチレンブルーと108g の精製Rs−AFPI又は20μgのRs−AFP2とを含有した。タン白質は ゲルから製造した拡散プロットの銀染色により検出した(Kovarik等、  1987. FoliaBiological、 33. 253〜257)。
このゲルを、生育しつるトリコデルマハマタム(Trichoderma ha matum)胞子を含有する軟質寒天ゲル(De Bolle等、 1991.  Electropho−resis、 12.442〜444)と重ね且つ2 5°Cで3日間培養(インキュベート)した。
第3図(左パネル)が示す所によればRs−AFPI (レーンl)及びRs− AFP2 (レーン2)はカソードゲル電気泳動後には単一のタン白質バンドと して移動する。更には、抗菌活性はゲル中のタン白質バンドと共に正しく共移動 した(右パネル)。これらの結果により単離したタン白質因子は高度に純粋であ り、しかも抗菌活性は少量の汚染物には帰因されないことを示している。
実施例5 カラシナ科植物の他の種からのRs−AFPsに関連する抗菌性タン白質 実施例3に記載した精製法を用いて、西洋アブラナ(Brass 1cacea e)からの抗菌性タン白質を単離した。
第4図は西洋アブラナ(B napus)から単離した抗菌性タン白質について のカチオン交換クロマトグラム及びこれに組合せた菌類生長抑制率のグラフ(上 方のパネル)を示す。第5図はビーク1 (Bn−AFPI、左パネル)及びビ ーク2 (Bn−AFP2.右パネル)から単離した精製B napus抗菌性 タン白質のHPLCプロフィールを示す。
第6図はB rapaから単離した抗菌性タン白質についてのカチオン交換クロ マトグラム及びこれに組合せた菌類生長抑制率のグラフ(上方パネル)を示す。
第7図はビーク1 (Br−AFPl、左パネル)及びビーク2 (Br−AF P2゜右パネル)から単離した精製B rapa抗菌性タン白質の)IPLCプ ロフィールを示す。
第8図はS ’alhaから単離した抗菌性タン白質についてのカチオン交換ク ロマトグラム及びこれに組合せた菌生長抑制率のグラフ(上方パネル)を示す。
第9図はビークl (Sa−AFPl、左パネル)及びビーク2 (Sa−AF P2.右パネル)から単離した精製S alha抗菌性タン白質のHPLCプロ フィールを示す。
第1O図はA thalianaから単離した抗菌性タン白質についてのカチオ ン交換クロマトグラム及びこれに組合せた菌生長抑制率のグラフ(上方パネル) を示す。第11図はビーク1(At−AFPl)から単離した精製A thal iana抗菌性タン白質の1(PLCプロフィールを示す。
これらの抗菌性タン白質は全てそれらの5DS−PAGE及び等電点電気泳動パ ターン(実施例5に記載した如く)に関してRs−AFPI及びRs−AFP2 と同様に挙動した。
実施例6 ダリヤ メルツキ(Dahlia merckii)、サントリツウ(Cnic us benediectus)、エジプト豆(Lathyrusンの抽出 購入した)又はしathyrus ciceraの種子(ポルトガルIn5ti tuto Botanico U旧versitade Coimbraから入 手)500gずつをコーヒーミル中で粉砕し、得られる粗い粉末を、10mM  NaH2PO−、15mM Nat)IPO4,100mM KCl、2mME DTA及び1mMベンズアミジンを含有する水冷抽出緩衝液21で4°Cで2時 間抽出した。得られるホモジネートをチーズクロスを通して絞り、遠心分離(7 ,000xgで30分間)により清澄化した。上澄み液に固体硫酸アンモニウム を添加して75%の相対飽和度とし、4°Cで一夜放置することにより沈殿を形 成させた。7,000 xgで30分間遠心分離したのに続いて、沈殿を最小量 の蒸留水に再溶解させ、ベンゾイル化セルロースチューブ(Sigma、セント ルイス、MO)を用いて蒸留水に対して長時間透析した。
透析後に、10倍に濃縮した緩衝液を添加することにより溶液を50mM NH 4AC(pH9)に調整し、次いて50mM NH4AC(pH9)に平衡化し たQ−セファロース ファーストフロー (Q−Sepharose Fast  Flow)カラム(Pharmacia社製、スエーデン、アップサラ) ( 12x5cm)上に通過させた。
カラムを通過したタン白質フラクションは酢酸でpH6に調節した。
この物質は種子の塩基性(pl>9)タン白質フラクションを表わす。これらの フラクションは実施例7,8゜9及び10に記載した如く更に精製した。
実施例7 菌性タン白質の精製 D merckii抗微生物性タン白質の単離のための原料は実施例6の如く成 熟種子から抽出した塩基性タン白質フラクションであった。これらのタン白質を この抽出液のカチオン交換クロマトグラフィーにより更に精製した。
大体500m1の塩基性タン白質フラクションを、50mMNH4AC,pH6 で平衡化したS−セファロース高性能(Pharmacia社製)カラム(fo x 1.6cm)に施用した。カラムを325分間に亘って50〜750m1の NH<Ac、 p)16.0の直線的勾配で3.0ml/分の速度て溶離した。
溶出液を280nmての吸光度のオンライン測定によりタン白質について監視し くその結果は第12図の下方パネルに示した) 、10m1のフラクションずつ 回収した。各々のフラクションからの試料を実施例Iに記載した如く抗菌活性に ついて検定した(結果は第12図の上方パネルに示した)。
クロマトグラフィーに続いて、抽出液は約250mM NH4ACて溶離する活 性の幅広ピークを生成した。抗菌活性を示すフラクションをプールし且つ更に逆 相HPLCによって精製した。約3mg量のピーク物質を、0.1%TFA ( )リフルオロ酢酸)で平衡化したPEP−3(多孔質シリカC2/C+s、Ph armacia社製)カラム(25x O,4cm)上に充填した。カラムは1 00分間に亘って0.1%TFA〜100%アセトニトリル10.1%TFAの 直線的勾配で1 ml/分で展開した。溶出液は280nmでの吸光度のオンラ イン測定によりタン白質について監視した(結果は第13図の下方パネルに示し た)。1mlのフラクションずつ捕集し、真空乾燥し、0.5mlの蒸留水に溶 解させた。各々のフラクションからのlOμIを抗菌活性について検定した(結 果は第13図の上方パネルに示した)。ピーク物質は18%及び22%アセトニ トリルて溶離する、十分に分離された活性のピーク2個か得られた。これらのピ ークはそれぞれ精製タン白質Dm−AMPI及びDm−AMP2を表わす。
実施例8 サントリツウ (Cnicus benedictus)種子から抗微生物性タ ン白質の精製 Cn1cus benedictus種子からの塩基性抽出液を用いて実施例7 に記載した方法に従った。S−セファロース高性能カラム上でのクロマトグラフ ィーに続いて、Cn1cus抽出液は大体250mM (ピークl)及び500 mM (ピーク2)NH4ACて溶離する抗菌活性の2個のピークを生成した( 結果は第14図に示した)。
活性フラクションを各々のピークについてプールし、更に実施例7に記載の如く 逆相HP L Cにより精製した。ピーク1についての結果は第15図に示し; 18%アセトニトリルて溶離される活性因子を生成しこれはCb−MPIと称す る。同様にピーク2は活性のある単一ピークとして溶離しこれをCb−AMPと 称する(結果は第16図に示した)。
実施例9 エノブト豆(Lathyrus cicera) 11子からの抗菌性タン白質 の精製 エジプト豆(Lathyrus cicera)種子からの塩基性抽出液を用い て実施例7に記載した方法に従った。S−セファロース高性能カラム上のクロマ トグラフィーに続いて、Lathyrus抽出液は約160mM NH4ACで 溶離される、抗菌活性の単一ピークを生成した(結果は第17図に示した)。
活性フラクションをプールし、更に実施例7に記載した如く逆相)IPLcによ り精製した。ピークlについての結果は第18図に示され222%アセトニトリ ルで溶離される活性因子を生成しこれをLc−AFPと称する。
実施例IO クリトリア テルナテア(C1itoria ternatea)種子からの抗 微生物性タン白質の精製 C11tOria ternatea種子からの塩基性抽出液を用いて実施例7 に記載の方法に従って行なった。S−セファロース高速カラム上でのクロマトグ ラフィーに続いて、C11toriaは260mM〜400mM NHaAcで 溶離される、抗菌活性のある2個の部分的に分離したピークを生成した(結果は 第19図に示した)。
活性フラクションを各々のピークについてプールし、更に実施例7に記載の如( 逆相HPLCにより精製した。ピークlについての結果は第20図に示され;約 18%のアセトニトリルで溶離される活性因子を生成しこれをCt−AMP + と称する。同様にピーク2は約18%のアセトニトリルで溶離される活性ピーク を生成しこれをct−Aup2と称する(結果は第21図に示した)。
実施例11 精製抗微生物性タン白質の分子構造 精製抗微生物性タン白質の分子構造を更に分析した。
ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミド電気泳動(SDS−PAGE)をフ ァストシステム(Phast System)(Pharma−cia社製)電 気泳動装置を使用して、予備注型された(precast)市販のゲル[Pha rmacia社からのファストゲルハイ デンシティ(PhastGel Hi gh Density)]上で行なった。試料緩衝液には200mMのTris −HCI(1)88.3)。
1%(w/v)のSDS、l mMのEDTA、0.005%のブロムフェノー ルブルー及び、特に説明のない場合、1%(W/V)のジチオエリスリトール( DTE)を含有させた。タン白質は12.5%のグルタルアルデヒド中での電気 泳動の後に固定しくfix) 、Heukeshoven及びDernick( 1985,Electro−phoresis、6 : 103−112)に従 って銀染色した(silverstained)。
Rs−AFPsを5DS−PAGEによって分析した。β−メルカプトエタノー ルで還元し且つS−ピリジルエチル化によりシスティン残基を変性した後に、両 者のRs−APPI及びRs−AFP2は約5 kDaの見掛は分子量を有する 単一のバンドを示す。異なるシスティン誘導化なしに簡単な還元後には、5 k Daバンドは常に種々の収量で16kDaバンドを伴ない、これは電気泳動中に 抵抗したオリゴマー状の5kDaタン白質を表わし得る。還元されていないRs −AFPI及びRs−AFP2はそれぞれ20kDa及び17kDaの単一バン ドとして移行した。これらの結果が示す所によれば天然のRs−AFPsは5  kDaポリペプチドの二量体、二量体又は四量体よりなるオリゴマー状タン白質 である。オリゴマー状構造はジスルフィド結合により安定化されると思われる。
第22図は精製Rs−AFPsの5DS−PAGE分析を示し;レーンlは非還 元Rs−APPIであり、レーン2は還元及びS−ピリジルエチル化したRs− AFPIであり、レーン3は非還元Rs−AFP2であり、レーン4は還元及び S−ピリジルエチル化したRs−AFP2である。200ナノグラムのタン白質 がゲル上で分離された。レーンMは次の大きさ+ 17kDa。
14、5kDa、 8 kDa、 6 kDa及び2.5kDaを存して分子量 マーカー (Pharmacia社製)として用いたミオグロビンフラグメント を示す。
DTEで還元した後のR5−n5LTPを5DS−PAGE分析すると単一の9  kDaバンドを生成した。非還元R5−n5LTPは単一の18kDaバンド として移行した。それ故R5−n5LTPはジスルフィド架橋によって安定化さ れた二量体状タン白質(2x 9 kDa)であると思われる。
第23図は精製R5−n5LTPの5DS−PAGE分析を示し:レーンIは非 還元R5−n5LTPてあり、レーン2は還元R5−n5LTPである。分子量 マーカー(レーンM)は第22図の如くである。
Rs−AFPsの遊離のシスティンチオール基を下記のごとくして定性的に分析 した。100mMの燐酸ナトリウム緩衝液(pH7)と1mMのEDTAを含有 する6Mグアニジニウム−CI(guanidiniumu−C1)中に100 μgの量の還元又は非還元タン白質を溶解させた。混合物を5.5′−ジチオニ トロ安息香酸と反応させ、Creighton(1989,Proteinst ructure、 a practical approach、 155−1 67)により記載の如くニトロチオ安息香酸塩の遊離を監視した。タン白質の還 元はTris−HCI(pH8,6)を100mMまで、ジチオエリスリトール を30mMまで添加しついで45℃で1時間インキュベートすることにより行な った。タン白質はCt/C+tフシリカカラム上の逆相クロマトグラフィーによ り過剰の反応剤から分離した。
非還元Rs−AFPsは遊離のシスティンチオール基を含有しておらず、これに 対して、還元タン白質は遊離のシスティンチオール基を含有しており、全てのシ スティン残基かジスルフィド結合に関与していることを示した。
Rs−AFPI及びRs−AFP2のpi値を等電点電気泳動により測定し、両 者のタン白質についてlOより大きいことが見出された。等電点電気泳動は4. 7〜10.6pl範囲の標識タン白質(Pharmacia社製)を用いて、8 M尿素中で再水和させた、予備注型インムービリンドライストリップ([mmo biline Dry 5trips) (Pharmacia社製)上で行な った。
第24図はDahliaからの2種の精製タン白質の5O3−PAGE分析を示 し:第25図は2種の精製Cm1cusタン白質の5DS−PAGE分析を示す 。分子量マーカーは対照タン白質として走行した(レーンM : 29kDa、  20.1kDa、 13.2kDa及び5、2kDa)。DTTで還元した時 には、4種のタン白質は全て5/6kDaバントして走行した(第24図、レー ン2及び4:第25図、レーン2及び4)。これらの非還元形では、精製タン白 質はオリゴマーとして走行した。非還元Dm−AMPIは24kDaタン白質と して走行しく第24図、レーン1 ) 、Dn+−AMP2は17kDaタン白 質として走行する(第24図、レーン3)。同様に、非還元Cb−AMPIは3 0kDaの単一バンドとして走行しく第25図、レーン1 ) 、Cb−AMP 2は18kDaのバンドとして走行する(第25図、レーン3)。
第26図はC11toriaからの2種の精製タン白質の5O3−PAGE分析 及びLathyrusからの精製タン白質の5DS−PAGE分2析を示す。分 子量マーカーは対照タン白質として走行した(レーンM : 29kDa、 2 0.IkDa、 13.2kDa及び5.2kDa)。
DTTで還元した時には、3種のタン白質は全て5/6バンドとして走行した( 第26図、レーン2. Ct−AMPI ;レーン4. Ct−AMP2 、レ ーン6 、 Le−AFP) 、それらの非還元形では、精製タン白質はオリゴ マーとして走行した。非還元Ct−AMPI及びCt−AMP2は大体15kD aのタン白質として走行した(第26図、それぞれレーンl及び3)、然るに非 還元Lc−AFPは大体12kDaのタン白質として走行した(第26図、レー ン5)。
実施例12 Rs−AFPs及び関連タン白質のアミノ酸配列抗菌性タン白質のシスティン残 基は、Fullmerの方法(1984,Anal Biochen+、 14 2.336〜341)を用いてS−ピリジルエチル化によって変性された。反応 剤はPep−3(多孔質シリカC2/ Cu ) (Pharmacia社製) カラム(25x 0.4cm)上でHPLCにより除去した。S−ピリジルエチ ル化タン白質は、0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)から0.1%TPA含有 アセトニトリルまでの直線的な勾配でカラムを溶離することにより回収した。得 られたタン白質フラクションのアミノ酸配列分析は、477Aタン白質シークエ ンサー(Applied Biosystems)中で、 120Aアナライザ ー(Applied Biosystems)によりフェニルチオヒダントイン アミノ酸誘導体をオンライン検出することにより行なった。タン白質がブロック されることにより必要な場合には、S−ピリジルエチル化タン白質をピログルタ メートアミノペプチダーゼで処理することか供給者の処方により行なわれた(B oehringer Mannheim、 Mannheim。
FRG)。
Rs−AFPI及びRs−AFP2のN−末端アミノ酸配列は、環状N−末端グ ルタメート残基を閉袋するピログルタメートアミノペプチダーゼでの処理後に自 動化したエドマン(Edman)分解により測定した。第27図はRs−AFP Iの最初の44N=末端アミノ酸の配列とRs−AFP2の最初の35アミノ酸 残基の配列とを示す。Rs−AFPI及びRs−AFP2の配列は最初の36残 基内で2個所の位置でのみ相違する。Rs−AFP2においてグルタミン酸をグ ルタミン(位置4)て置換し且つアスパラギンをアルギニン(位置27)で置換 するとRs−AFPIに相対的なこのタン白質のより高い正味の正荷電(net  positive charge)と合致し、これはカソードゲル電気泳動( 第3図)及びカチオン交換クロマトグラフィー(第1図)によって既に立証され た。Rs−AFPlはシスティン及び塩基性アミノ酸に富んでいると思われる( 最初の45残基内のそれぞれ5残基及び9残基)。
部分的なアミノ酸配列(4964Da)に基づいて算定したRs−AFPlの分 子量は5DS−PAGEによって推定された分子量値(約5000Da)にきわ めて近く、これは測定した配列がタン白質の主要部分を配合することを示してい る。然しなからRs−AFPIは少なくとも1つ以上のシスティンを含有してい ると予期される。何故ならば遊離チオール基が不在であると尚多数のシスティン の存在を推量するからである。
第27図はまた実施例5に記載した如く別のカラシナ科から単離したRs−AF P様タレタン白質n−AFPl、 Bn−AFP2.8r−AFPl、 Br− AFP2.5a−AFPl、 5a−AFP2. At−AFPI)の最初の2 3〜3ON−末端アミノ酸を示している。全てのタン白質は配列決定前にピログ ルタメートアミノペプチダーゼで処理されるが、システィン残基は変性しなかっ た。従って、システィン残基はエドマン分解によりプラン(blank)として 出現する。Rs−AFPl中の対応のアミノ酸と同一のアミノ酸は点線により示 される。それ故カラシナ科の他の一員からのRs−AFP様タレタン白質s−A FPI及びRs−AFP2と同−又は殆んど同一であると思われる。Br−AF P2は位flllで未同定の異常アミノ酸を含有する。
第28図はペプチドDm−AMPI、 Cb−AMPI及びCb−AMP2につ いての完全なアミノ酸配列を示ず。Dm−AMP2の最初の2ON−末端アミノ 酸についての配列も示している。Dm−AMP 1及びDm−AMP2について のアミノ酸配列はこれらの最初の20アミノ酸中で1個所の位置(位置2)のみ で相違する。Cb−AMPI及びCb−AMP2についての配列を比較すると、 3つの変化かある。Cb−AMP2における中性アスパラギンの代りにCb−A MPIにおける酸性残基(位置22でのアスパラギン酸)を用い且つ塩基性リン ノの代りに位置23でグルタミンを用いると、より高い正味の正荷電と合致する 。同様にCb−AMP2はまた2個所の位置でDm−AMPIとは異なるが、結 果は2個の正荷電の正味増大(net gain)である。
4種のタン白質は全てカラシナ科の種子から単離したタン白質と顕著な類似性を 示す。Rs−AFPI Cダイコン(Raphanus 5ativus)−抗 菌性タン白質l〕についてのアミノ配列をDm−AMP lについてのアミノ酸 配列と整列比較させるとこれらは大体50%同一のアミノ酸残基を有することを 示す。
第29図はベブチF’Lc−AFP及びCt−AMPIについての完全なアミノ 酸配列を示す。Ct−AMP2はCt−AMPI と高度に相同性であると予期 される。Lc−AFPとCt−AMPI との両者ともまたキク科及びカランナ 科のタン白質と相同性である。
特にCt−AMPIは、その配列中に35の同一残基を有する点密に関連するタ ン白質のこの群と、菌類フサリウムソラニ(Fusarium solani) (Chiang及びHadwiger、 1991゜Mol Plant Mi crobe Interact、4. 324〜331)によって特異的に誘発 される、エントウ豆(Pisum sativum)の2種の遺伝子p139及 びp[230によってコードされた生成物Bio1.11. 255〜269) のタン白質生成物に対しても相同性が見出される。遺伝子(ジーン) p139 . p[230又はp322によってコードされるタン白質の生物学的特性につ いては何も知られていない。更には、Rs−AFP様/ダリャ/アザミ/ハマエ ンドウ/クリトリア(Dahlia/ Cn1cusson、 1991. F EBS Lett、 279. 101−104)からの昆虫の腸のα−アミラ ーゼの阻害剤と相同性を示し、且つまた細胞無含有系(Mendez等、 19 90. Eur J Biochem、 194゜533〜539)において試 験管内タン白質合成を抑制するトリチカム エスチバム(Triticum a estivum) (Colilla等、1990. FEBS Lett、  270. 191〜194)からのγ−プロチオニンと相同性を示す。
第30図はRs−AFPl、 Dm−AMPI、 Cb−AMPs、 Lc−A FP、 Ct−AMPl、コウリャンのα−アミラーゼ阻害剤Slα2、小麦の γlブロチオニンのアミノ酸配列の(alignment) 及びフサリウム( Fusarium)−誘発エンドウ豆遺伝子p1230及びp139、ササゲ遺 伝子psAslO1及びジャガイモ遺伝子p322の成熟タン白質生成物の予期 配列を示す。Rs−AFPIと比較した配列の同−性及び保存変化は箱形に囲っ である。保存変化はアミノ酸相同性基(homologV group)FWY 。
MILV、 R[(K、 EDNQ及びPAGST内での置換であると考えられ る。最適な配列のために導入されたギャップはダッシュ記号により表わされてい る。
アミノ酸配列の列により、システィンの全て及びグリシンの大部分は保存位置に あると思われ、これらのタン白質の構造及び機能に関してそれらの重要性を示唆 している。また位置11及び40にある保存芳香族残基も注目に値する。
第31A図はDm−AMPI、 Dm−AMP2. Cb−AMPI及びCb− AMP2をコードする遺伝子の可能なりNA配列の1つを示す。同様に、第31 B図はLc−AFD及びCt −AMP 1をコードする遺伝子の可能なI)N A配列の1つを示す。これらの遺伝子配列ノ酸配列から予測されている。種子内 の実際の遺伝子配列は遺伝子コードの縮重により相違し得る。
実施例13 Rs−nsLTPのアミ/[1JIJ Rs−nsLTPのアミノ酸配列決定は実施例12の記載に応じて行なった。
第32図はR5−n5LTPの最初の43N−末端アミノ酸配列を示し、そのう ちソステイン残基はS−ピリジルエチル化により変性されている。第33図にお いて、R5−n5LTPの配列はホウレン草(Spinacia olerac eae) (So−nsLTP:Bernherd等、1990. Plant  Physiol、 95. 164〜170)、ヒマ(Ricinus co mmunis) (Rs−nsLTP : Takishima等。
1986、 Biochem Biophys Acta、 870.248〜 255)、ニンジン(Daucus carota)(Dc−nsLTP :  5tenk等、1991. PlantCell、9. 907〜921)、大 麦(Hordeum vulgare) ()lv−nsLTP ; Bern hard及び5onerville、1989. Arch BiochemB iophys、 269.695〜697)及びトウモロコシ(Zea may s)(Zm−nsLTP : Tchang等、1988. J Biol C hem、263. 16849〜16855)から単離した非特異脂質転移タン 白質のN−末端配列と共に配列しである。アミノ酸配列の最適な配列のために導 入したギャップはダッシュ記号によって示される。6個の配列のうち少なくとも 4個で生起する同一のアミノ酸及び保存置換は枠で囲っである。保存変化は7ミ /酸相同性基PWY、 LIrLV、 RHK、 EDNQ及びPAGST内の 置換であると考えられる。R5−n5LTPは他の植物起源からの非特異脂質運 搬タン白質と38〜53%の配列同一性を示す。非特異脂質運搬タン白質は2つ の膜システムの間でリン脂質又は別の非極性化合物を転位させ得るタン白質であ る。これらのタン白質は小胞体から細胞膜及び細胞小器官膜へのリン脂質の輸送 に役割を演じると既に考えられている(Aronde l及びKaden、19 90.εxperientia、 46゜579〜585)。然しなから、最新 の証拠が示す所によれば、n5LTPsは細胞外的に配置しており、膜の生合成 におけるそれらの提案された機能をありそうもなくさせる(Sterk等、 1 991. Plant Ce11. 3. 907〜921)。
実施例14 タン白質の抗菌活性の安定性 抗菌活性の試験は実施例1に記載の評価方法に従って、フサリウム クルモルム 胞子を含有する増殖培地で5倍に稀釈した20μmの試料を使用して行なつtこ 。未処理対照試料はlomλ1燐酸ナトリウム緩衝液(pH7)中(二500μ g/mlの供試タン白質を含有していた。熱安定性試験(ま供試タン白質の一分 量ずつを100℃までの種々の温度で10分間加熱することにより行なった。ジ スルフィド架橋〕還元It シf tトレイトールを30mk1. Tris− HCl(pH8,6)を300mM添加することにより行なった。反応剤(よ逆 相クロマトグラフィーにより除去した。消化のため、種々のプロテアーゼを10 0μg/ml添加し、37°Cで16時間インキュベートした。反応剤のみを含 有する対照処理液(よ逆相クロマトグラフィ一工程後に抗菌活性(二つ0て陰性 であると判明した。
試験した全ての精製タン白質の抗菌活性は、 100°Cまでの温度で10分間 の熱処理に対して耐性であった。し力為しなから、ジチオトレイトールによるそ のジスルフィド結合の還元は抗菌活性を完全に消滅させた。これらのジスルフィ ド結合は生物学的活性には必須である。Rs−AFPタン白質をトリプシン、キ モトリプシン、プロテイナーゼK又はプロナーゼEで処理すると抗菌活性を少な くとも10倍だけ低下させた。
実施例15 タン白質の抗菌効力(antifungal potency)実施例1に記載 の評価方法を使用して、精製タン白質の抗菌効力を種々の植物病原菌(plan t pathogenicfuBus)について評価した。菌の生長、菌胞子の 捕集と収穫及び菌糸体フラグメントの調製は従来の方法(Broe−kaert 等、 1990. FEMS Microbiol Lett、 69 : 5 5−60)シスボラム(Fusarium oxysporum) f、 sp 、e’y (pisi)[M[236441,フサリウム オキシスポラム(F usariumoxysporum) f、 sp、リコペルシシ(lycop ersici) MUCL(Mycosphaerella fijiensi s)変種フィシエンシス(fijiensis) IMI 105378. ネ クトリア へマトコッヵ(Nectria haematococca) Co 11ection Van Etten f60−2−2.ペニシリウム ジキ タタム (Penicilliumdigitatum) (KO879)、  ホマベタエ(Phomabetae) MUCL9916、ピレノホラ トリチ シーレベンチス(Pyrenophora tritici−repentis ) MUCL 30217. ビリキュラリア オリザエ (Pyricula ria oryzae) MUCL30166、リゾクトニア ソラニ (Rh izoctonia 5olani)CBS 207−84.スフレロチニア  スクレロチアヌム(Sclerotinia sclerotianum) M UCL 30163.セブトリアM[JCL 19527゜ 糸フラグメントを接種材料として使用した。他の全ての菌は胞子として接種した 。
抗菌性タン白質の逓減希釈物を、増殖培地A又は培地Bを用いて菌類に施用した 。生長抑制率(%)は顕微分光分析法により測定した。48時間培養してから5 0%の生長抑制率に必要な濃度(IC5o値)は施用量一応答曲線がら算出され た。生長の遅い菌S ノドルム及びV イナエクアリスについて+CS。値はそ れぞ培養してがら5日及び15日後に測定した。
Rs−AFPI及びRs−AFP2についての結果を表1に要約する。
表1 Rs−AFPI及びRs−AFP2の抗菌活性+CS。(μg/ml) 菌 類 培地A 培地B Rs−AFPI Rs−AFP2 Rs−AFPI Rs−AFP2培地A培地 語中る50%生長抑制率に必要なRs−AFPsの濃度は供試微生物の種類に応 じて0.3μg/mlから100μg/m1以上までに変動した。Rs−AFP Iの抗菌効力は培地AにおいてRs−AFP2の抗菌効力よりも一般にわずかに 低い。
Rs−AFPI とRs−AFP2との間の抗菌効力の差異は培地Bで行なった 試験についてより顕著である。Rs−AFPIは100μg/m1以下の濃度で は17種の菌のうち4種の菌を50%以上だけ抑制するに過ぎないが、然るにR s−AFP2はこの濃度で18種の菌のうち11種の菌を抑制する。F クルモ ルム及び旦 ベチコーラの如き若干の菌については、培地Aで測定したRs−A FP2のIC,。値は培地Bで得られたそれと匹敵し得る。二 オキシスポラム f、 sp、f:”zの如き別の菌についてはRs−AFP2のIC,、値は培 地Aにおける2μg/mlから培地Bにおける 100μg/m1以上までに増 大した。
B ナブス、B ラバ、S アルバ及びA タリアナからのRs−AFP様タン 白質の抗菌効力を、5種の相異なる供試菌を用いてRs−AFPI及びRs−A FP2の抗菌効力と比較した。これらの実験の結果を表2に示す。Br−AFP 2を除いては、全てのタン白質はRs−AFPsの特異活性に匹敵し得る特異活 性を育した。Br−AFP2が関連するタン白質種よりも平均して20倍活性が 少ないという事実は、Br−AFP2か位ft1lに異常アミノ酸を有しく第2 7図参照)然るにRs−AFPs及び関連タン白質が全て位置11に芳香族残基 を有する(第30図参照)という所見に関連し得る。培地Bで試験した時には、 Rs−AFP2は特に菌F クルモルムについて最も強力なタン白質であると思 われる。
R5−n5LTPの抗菌効力を表3に示す。大部分の菌に対してR5−n5LT PはRs−AFP2に関して10〜20倍活性が余り強力でない。R5−n5L TPはまた高度に塩感作性であると思われる。試験した13種の菌類の何れも  100μg/ml以下の濃度では培地B中のR5−n5LTPによって抑制され ないものである。
表3 Rs−nsLTPの抗菌活性 キク科植物タン白質についての結果を表4に要約する。
培地Aにおける50%生長抑制率について必要とされる抗微生物性タン白質の濃 度は、供試微生物に応じて0.3μg/mlから100μg/m1以上までで変 動した。一般に、タン白質の抗菌効力は次の順番である; Cb−A艮IP2>  Cb−AAIPI> Dm−AMPI > Dm−AlF2゜タン白質間の活 性の差異はCb−AlF2が最良の塩耐性を示しながら、培地Bにおいてより顕 著である。Dm−AMPI及びDm−AlF2は100μg/m1以下の濃度で は11種の菌の内6種の菌の生長を50%以上だけ抑制するに過ぎないか、然る に2種のCn1cusタン白質は培地Bで検定した時に8種の菌の内7種の菌の 生長を抑制する。
表5はマメ科植物の種子から単離した抗微生物性タン白質についての結果を要約 する。
これらのタン白質は活性ではあるが、それらの活性は、特に高い塩濃度の緩衝液 、培地Bで検定した時には、Rs−AFPs及びキク科タン白質の活性よりも幾 分低い。特に、Lc−AFPの活性は著しく低く且つBr−AFP2の活性と匹 敵し得る。Lc−AFPのアミノ酸配列は、また通常トリプトファンである位置 11での置換を示している(第27図及び第29図参照)。
精製タン白質の各六により試験管内で証明された高度の抗菌活性は、該タン白質 が菌微生物による侵入に対して種子又は苗木を保護するのに役割を果たし得るこ とを示唆している。
実施例16 抗菌活性に対するイオンの影響 Rs−AFPs及びR5−n5LTPの抗菌活性に対するイオンの影5種の相異 なる培地で測定した。対照培地は、全部で2.5mK(の−価カチオン5 0. 1mMの二価カチオンとを含有する実施例1に記載した合成増殖培地である。4 種の別の培地はそれぞれIOmM(7)KCl、50mMのKCl、 l mM のCaCl2又は5mNiのCaCl2を補充して含有した。比較の目的で、こ れらの試験は、小麦の種子からの抗菌性タン白質であるβ−プロチオニン(Re dman及びFisher、 1969. J 5ciFood Agric、  20. 427〜432に記載の如く単離した)及びミラビリス ジャラバ  (Mirabilis jalapa)の種子からの抗菌性タン白質であるλl j−AAIP2(Cammue等、 +992゜J Biol Chem、 2 67、2228〜2223)と平行して行なった。
表6はに+及びCa”の存在下での抗菌活性検定の結果を示す。
50 m Mまてのt(CIを添加してもRs−AFPI又はRs−AFP2の 何れかの抗菌活性も影響を受けなかった。lmAlのCaCl 2はRs−AF P2に影響を及はさないか、Rs−AFPIの1cso値を約4倍だけ増大させ た(即ちCa2“はRS−AFPIの抗菌活性を低下させた)。5m八へのCa CIzはRs−AFPIを殆んと完全に対して完全な不活性化までで変動した。
50mAlのKCIを添加すると両方の供試歯に対して30倍以上だけR5−n 5LTPの活性を減少させた。比較すると、β−プロチオニンのIC5o値は5 mMのCaCLの存在下では約7倍だけ増大した。
ltl j −A IJ P 2は塩が存在すると高度に感作性であると思われ る。何故ならそのlcs。値はInJIのCaCl2又は50mAlのKCIの 何れかの添加によっても約10倍たけ増大したからである。
これらの結果から、Rs−AFPsは二価のカチオンによって拮抗されることを 示している。Rs−AFPIはRs−AFP2よりも二価のカチオンの存在に対 してずっと感作性である。
R5−n5LTPはRs−AFPI又はRs−AFP2の何れかよりも明らかに 尚更塩−感作性である。カチオンの拮抗作用は供試微生物に応して強く左右され ることは明らかである。
実施例17 酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)の生長に対する 精製抗微生物性タン白質の効果 精製タン白質を酵母菌5accharornyces cerevisiaeに 対するそれらの効果について試験した。使用した方法は実施例1に記載した抗菌 検定と同様であるが但し増殖培地は0.5%のジ−プラーク(seaplaqu e)アガロースと共にYPD (10g/lの酵母エキス、20g/ lのバク トペブトン、20g/Iのグルコース)であった。
250μg/mlの濃度で試験した時には、精製カラシナ科タン白質の何れも酵 母菌(Saccharomyces cerevisiae)(菌株5pl)の 生長に効果はない。同様にLc−AFPは200μg7m lの濃度で旦 セレ ビシアエ(菌株JRYI88)の生長を抑制しなかった。
キク科及びクリトリア属のペプチドは5 セレビシアエ(菌株JRYI88)の 生長に対して活性であった。これらの結果を表7に示す。6[rのペプチドの内 、2種の71jトリア属ペプチド、Cl−AMPI及びCt−AλIP2は最高 度の活性を示した。
表 7 酵母に対するDm−AMPs、 Cb−AλIPsおよびCt−AMPsの活性 タン白質 ICs。(μg/ml) Dm−AMPI 50 Dm−AMP2 50 Cb−AMPI 30 Cb−AMP2 20 C1−AλIP1 18 Ct−Aへ1P29 実施例18 バクテリアに対する精製抗微生物性タン白質の効果実施例1に記載した試験法を 用いて、精製タン白質の抗バクテリア効果を次のバクテリア菌株、アゲロバ:/ 2 (Azospirillum brasilense) Sp7.ノ<シル ス ZガテリウムGBacillus rnegaterium) ATCC1 3632,xtbウィニア カロトボラ (εrwinia carotovo ra)菌株3912、エノエリヒア コリ (Escherichia col i)菌株)(BIOl、プソイドモナス ソラナセアルム (Pseudomo nassolanacearum)菌株Iり60及びサルシナ ルテア(Sar cina 1utea)ATCC9342について評価した。
Rs−AFP2は200μg/mlでB メガテリウムの50%生長抑制を生起 したが500μg/mlまでの濃度では別のバクテリアには効果を有しなかった 。
キク科のタン白質Dm−A^IP1. Dm−A^[P2、Cb−A^IP+及 びCb−AλlP2はB メガテリウムに対してのみ活性を示し、その際該タン 白質はそれぞれ180.40.80及び32μg/m 1の濃度で50%まで生 長を抑制した。
Rs−AFPl、 Bm−AFPs、 Br−AFP2. S’a−AFPs、  Ct−AMPs及びLc−AFPは500μg/mlまでの濃度でバクテリア の何れに対しても効果を有しなかった。
一般にこれらのタン白質は弱い抗バクテリア活性のみを有することを結果が示し ている。
実施例19 培養ヒト細胞に対する精製抗菌性タン白質の効果ヒト細胞に対する毒性の評価は 96−ウェル(96−well)マイクロプレート中で培養した、ヘソ(umb ilical)静脈内皮細胞(Alessei等、 1988. Eur J  Biochem、 175.531−540)又は皮膚筋肉繊維芽細胞(Van  Damme等、 1987. EurJ Immunol、 17. l−7 )について行なった。増殖培地ノ代わりに、80μlの無血清培地[内皮細胞に ついてはオブチメン(Optimen) 1.繊維芽細胞についてはイーグルの 最小必須培地(Eagle’s minimal essential med ium)(ε^]ε^#)両方の培地共GIBCOから入手]を使用し、これに 20μIのフィルター殺菌供試溶液を添加した。更に、細胞を5%C02雰囲気 及び100%相対湿度の下で、37°Cで24時間インキュベートした。細胞の 生存率(viability)をトリバンブルー(燐酸緩衝液、PBS中、40 0mg/l)で10分間染色した後、顕微鏡で評価した。別法として、細胞をニ ュウトラルレッド(neutral red) (PBS中、56mg/l)で 37゛Cで2時間染色した。細胞を酸性エタノール(50%のエタノールを含有 する100mMクエン酸ナトリウム、pH4)中に溶解させ(lyse)、染料 の遊離(release)を540nmでの顕微分光光度分析により測定した。
Rs−AFPs及びR5−m5LTPはこの検定法を用いてそれらの潜在的な毒 性効果について評価した。培養したヒトへそ静脈内皮細胞又は皮膚筋肉繊維芽細 胞に500μg/mlまで添加した場合、Rs−AFPI、 Rs−AFP2又 はR5−m5LTPはいずれも、24時間のインキュベートの後に、細胞の生存 率に影響を与えなかった。これに対して、β−プロチオニンは、50μg/ml 添加した場合、両者の細胞の生存率を90%以上まで減少させた。
実施例20 葉の病害に対するRs−AFPsの抗菌活性:生体内試験法の方法を用いてテン サイの葉の病害セルコスボラベチコラ (Cercospora betico la) (菌株E897)に対してRs−AFP2を試験した。
直径4cmの小車植木鉢に入れたジョンインネス鉢植え堆肥(No、 l又は2 )中でテンサイ植物を栽培した。タン白質製剤は殺菌蒸留水に溶解させ且つ適当 な濃度に希釈することにより使用直前に処方した。処方物は葉への噴霧液として 植物に施用した。噴霧液は個々の小滴の最大保持率まで施用した。植物は病害を 接種する1日前にタン白質で処理し、病害は50000胞子/mlの濃度で葉へ の噴霧液として施用した。植物は48時間湿度室に保持し次いで温室に移送した 。病害は更に8日間インキュベーションしたのに続いて評価した。
結果を第34図に示す。市販されて入手し得る殺菌剤へキサコナゾールを標準品 として使用した。Rs−AFP2は病害の良好な防除を与え、50%の防除を与 える濃度は大体15μMであった。比較として、ヘキサコナゾールは約7μMで 施用した時には50%の病害防除を与えた。これによりタン白質は作動な生体内 殺菌剤として作用できしがもその活性はモル基準で化学的標準品と匹敵し得るこ とが確認される。
実施例21 Rs−AFPI及びRs−AFP2 cDNAsの分子クローニング屋外で成長 させたダイコン(Raphanus 5ativus)植物から、6種の相異な る発現段階の種子を収集し、液体窒素で凍結し、−80°Cて貯蔵した。粉砕後 に、組織tg当り、6mlの1:2フエノール・ RNA抽出緩衝液混合物と2 mlのクロロホルムとを使用する以外は、De vries等の方法(1988 ,Plant Mo1ecular Biology Manual、 86゜ 1〜13)を用いて、6種の相異なる発現段階の混合物15gから全RNAを抽 出した。Silflow等により文献に記載されたオリゴ(dT)−セルロース でのアフィニテイクロマトグラフィ−(1979,Biochemistry、 18.2725−2731)によりポリ(A) ” mRNAを精製して、組織 1g当り約10μgのポリ(A) ” RNAを得た。Gubler及びHof fmanの方法(1983,Gene、 25.263−269)に従って、  1.5μgのポリ(A) ” RNAから二重鎖cDNAsを調製しついでPh armacia社からのcDNADNA合成キラ(cDNA 5ynthesi s Kit)を使用してEcoRI / Not Iアダプターに連結した。c DNAsを製造業者の取扱説明書に従ってλ2AP nファージベクター(St ratagene)中にクローンした。
cDNAライブラリーのスクリーニングのためのDNAプローブを以下の方法で ポリメラーゼ鎖反応(PCR)により製造した。2個の縮重(degenera te)オリゴヌクレオチド。
OWB+5 (5’ AAAGAATTCAARYTNTGYSARMGNCC 3”)及び0WBI7 (5’ AAAGAATTCRTGNGCNGGRAA NACRTARTTRC3’ )を合成した。OWB + 5はRs−AFPI のアミノ酸2〜7に相当し、センス配向(sense orientation )を有する。OWB+7はRs−AFPIのアミノ酸36〜43に相当し、アン チセンス配向(antisense orientation)を有する。両方 のプライマーはそれらの5′末端てAAAGAATTC(即ちAAA続いてEc oRI認識配列)配列を有する。PCRはアンブリマーとしてOWB+5及び0 WB17を使用し、ターゲットDNAとして25%gのcDNAを使用してかつ Taqポリメラーゼを使用して標準的な条件下(Sambrook等、 198 9. Mo1ecular Cloning。
Co1d Spring Harbour Lab Press)で行なった。
温度プログラムは94°Cで5分間の初期工程、30サイクル(94°Cて1分 間、45°Cで2分間;72°Cて3分間)及び72°Cで10分間の最終工程 から構成した。144bp PCR増幅生成物(amplification  product)を3%アガロース(NuSieve。
FMC)ゲル上で精製した。このPCR生成物はセンス縮重オリゴヌクレオチド 0WB16 (5’ AAAGAATTCGGNACNTGGWSNGGNGT NTG 3’ )及び0WBI7を用いて部分的に再増幅させた。
0WB16はまたその5′末端でAAAGAATTC延長部を有する。
この123bp PCR増幅生成物を3%アガロース(NuSieve。
FMC)ゲル上で再び精製し次いで反応混合物に200μMのdTTPの代りに 130μMのdTTPと70μMのジゴキシゲニン−1] −dUTP(dig oxigenin−11−dUTP)を含有させたこと以外、前記と同一の条件 下でPCRにより再増幅させた。ジゴキシゲニン標識した(digoxigen in−1abelled)PCR生成物を3%ヌンーブアガロースゲル(NuS ieve agarose gel)上で精製した。約100.000プラ一ク 形成単位(plaqueforming unit)のλZAP II cDN Aライブラリーを、ナイロン膜[ハイボンド−N (Hybond−N)Ame rsham社製]を使用シゲニン標識PCR生成物を使用してスクリーンした。
ナイロン膜を風乾し、DNAを膜上てUV光線(0,15J/cm2)の下で架 橋させた。ハイブリダイゼーションは5xssc、1%ブロッキング剤(blo cking agent)(BoehringerMannheim)、0.1 %N−ラウリルサルコシン、10%g/mlの熱変性(heat−de口atu ated)ノボキシゲニン標識プローブを含有する0、02%ドデシル硫酸すト リウム中で64°Cで16時間行ナツタ。2 X SSC/ 0.1%SDS中 テ25℃で5分間、2回及び0.lX SSC/ 0.1%SDS中で60°C で15分間、2回洗浄することにより、非特異的に結合した(non−spec ifically bound)プローブを除去した。プローブの検出(det ection)はアルカリホスファターゼに結合されたアンチージゴキシゲニン 抗体(anti−digoxigeninantibody) (Boehri nger Mannheim)及びその基体、5−ブロム−4−クロル−3−イ ンドリルホスフェート(Boehringer Mannheim)を使用して その製造業者の使用説明書に従って行なった。正のプラーク(positive plaque)を同一のプローブを使用してかつ同一の条件下で2回の追加的な スクリーニング工程を行なうことにより精製した。精製プラークからのインサー トを、生体内で、ヘルパーファージR408を使用して切除して(excite )、pブルースクリプトファージミド(pBluescriptphagemi de)型にした。22個の種々の正のクローンからのインサートをEcoRI消 化により切除し、それらの大きさをアガロースゲル電気泳動により比較した。4 個のクローンは大体400bpのインサートを有し、別の18個の正のクローン は大体250〜300bpの範囲にあるインサートを含有した。400bpのイ ンサートを有する4個のクローンと、より小さなインサートを有する6個のクロ ーンとをヌクレオチド配列分析にかけた。最大のインサートを有するクローンは 全て、実験的なN−末端アミノ酸配列との比較により測定し得た如く、Rs−A FPIに対応する80個のアミノ酸オーブンリーディングフレームを有した(実 施例12参照)。243bpのオーブンリーディングフレームは、(−1,−3 )ルール(von He1jne 1985. Mol、 Biol、 184 ゜99〜105)に従った、推定上の29アミノ酸シグナル配列が先立っている 成熟Rs−AFPI (50アミノ酸)をコードする。
これらの全長cDNAクローンはそれらの5′及び3′末端の非ホン訳領域の長 さにおいて互いに異なるに過ぎない。
最小のインサートを有するクローンの内の5個はそれらが5′末端で切頭されて いる(truncate)以外は全長Rs−AFPI cDNAクローンと部分 的に同一である。残りのクローンは推定した且つ実験的に決定したアミノ酸配列 を比較することにより5′切頭Rs−AFP2 cDNAクローンと同定した。
全長Rs−AFPI cDNAクローンpFRGl (第35図)と切頭Rs− AFP2 cDNAクローンpFRG2 (第36図)とを比較する時には、コ ドンの使用がわずかに異なっておりしかもRs−AFP2 cDNAの3′末端 非ホン訳領域はRs−AFPI cDNAのそれよりも長いことが見られる。最 後に、Rs−AFPI及びRs−AFP2 cDNAクローンの両方は少なくと も2個のポリアデニル化シグナルを有する。第35図は全長Rs−AFPI c DNAクローンpFRG1のヌクレオチド配列と推定アミノ酸配列とを示す。推 定シグナル配列にはアンダーラインが引かれており、成熟Rs−AFPIの配列 は四角形で囲まれている。
第36図は5′切頭Rs−AFP2 cDNAクローンpFRG2のヌクレオチ ド配列と推定アミノ酸配列とを示す。
全長Rs−AFP2 cDNAを得るために、別の試験法に従った:PCBは、 一方ではM13普遍プライマーと組合せて、他方ではM13逆行プライマーと組 合せてアンチセンスオリゴヌクレオチド0WB23 (5’ ATAGAATTCGACGTGAGCTTATCATCTTATTA TCCG 3 ”)を用いて標準条件下で行なった。0WVB23の最後の30 個のヌクレオチドはpFRG2のポリ−A テイル(tai l)に直接隣接し ている3′非ホン訳領域の一部の反転補完配列を形成する。この配列はヌクレオ チド(ATA)が先行するGAATTCEcoRI認識部位を有する5′末端ま で伸長されている。鋳型として、2μgの全cDNA又は10’組換え体ファー ジを使用した。両方の場合に、3回の別個の反応を設定した。増幅前に、99° Cで5分間のPCR温度プログラムで最初の工程によりファージを溶解させてフ ァージDNAを遊離した。増幅生成物の大きさは3%アガロース(NuSiev e、 FMC)ゲル上で電気泳動により測定した。生成物は280〜300bp のインサートに相当する大きさで得られた。即ち、全長Rs−AFP2 cDN AクローンはcDNAライブラリーに存在してるとは思われないと結論し得る。
実施例22 Rs−AFPI cDNAのRs−APP2 DNA ヘの突然変異誘発実験的 に決定したN−末端配列(実施例12参照)及びヌクレオチド配列(実施例21 参照)から推定し得る如(、Rs−AFPI及びRs−AFP2は実施例12に 記載した如く2個のアミノ酸でのみ異なる。Rs−AFP2の抗菌効力はRs− AFPIの抗菌効力よりも有意な程に高くしかもRs−AFP2の全長cDNA クローンは入手し得ないので、E、Merino等の方法(1992,BioT echniques 12.508〜510)に従ってPCRで助力される部位 指向突然変異誘発によってRs−AFPI cDANをRs−AFP2ヌクレオ チド配列として形質転換させた。次のオリゴヌクレオチドを使用した: 0WB28 (5’ CTTGGCCTTTGGCACAACTTC3’ )。
0WB29 (5’ GCTTTCTCAAGTCTAATGCAC3’ )。
WB30 (5’ AACTCGAGCTGCAGTGTCGACCTATTAACAAG GAAAGTAGC3’ )。
WB35 (5’ GGAATAGCCGATCGAGATCTAGGAAACAGCTA TGACCATG 3’ )。
0WB36 (5’ GGAATAGCCGATCGAGATCTAGGA 3 ’ )。
最初の突然変異(成熟タン白質の位置5でグルタメートをグルタミンに転換)は 、アンブリマーとして0WB35(これは5′タッグ配列を有するM13普遍プ ライマーである)及び0W828 (最初のアンチセンス突然変異誘発ブ(st ratagene)と共にPCRを行なうことにより導入した。
MgC1tを50mMの最終濃度まで増幅化合物に添加した。温度プログラムは 94°Cで5分間の初期工程と、30サイクル(94℃て1分間、45℃で2分 間、72°Cで3分間)と72°Cで10分間の最終工程とを包含する。第2の 工程では、このPCR生成物はメガプライマー(megaprimer)として 使用cDNAを用いてPfuポリメラーゼによって伸長された。温度プログラム は94°Cで5分間の初期工程と続いての5サイクルの延長(94°Cて1分間 、50°Cで1分間、72°Cで1分間)を包含した。次いで0WB29 (成 熟タン白質の位置27てアスパラギンからアルギニンへの第2の突然変異を導入 するアンチセンスプライマー)及び0WB36 (これは0WB36の5′タッ グ配列と同一である)を添加し、続いて最初の突然変異の導入について記載の如 (Pfu−ポリメラーゼによりPCR増幅を行なった。全長Rs−AFP2ヌク レオチド配列を得るには、オリゴヌクレオチドブライマー 0WB36及び0W B30 (これは第2の停止コドン続いてSal I 、Pst I及びXho  I制限部位を導入しかくしてまたRs−AFPI cDNAクローンpFRG  1の3′末端非ホン訳領域を除去する)を用いて第2の工程で概説した方法を 反復した。最終のPCR生成物はBamHI(pブルースクリブトファージミト pFRG Iのポリリンカーで生起する)及び5alIで切断され、pEMBL 18+ (同じ制限酵素で予備消化した)中にサブクローン化し、ヌクレオチド 配列分析にかけた。第37図はRs−AFPI cDNAクローンpFRG1の PCR−助力部位指向突然変異誘発により得られた全長Rs−AFP2DNAク ローンpFRG4のヌクレオチド配列及び誘導アミノ酸配列を示す。推定シグナ ル配列にアンダーラインを引き、成熟RS−AFP2の配列を箱で囲った。
実施例23 発現ベクターpFRG7の構成 pFRG7 (第38図・SP=ソゲナルペプチド、MP=成熟タン白質)はR s−AFP2 DNAの完全コーディング領域であって、その5′末端に、高い 転写活性を与えるための重複(duplicated)エンハンサ−成分(Ka y等、 1987.5ocience。
236、1.299−1302)を存するカリフラワーモザイクウィルスの35 S RNA(Odell等、 1985. Nature、 313.810− 812)の強力な構成プロモーターが隣接(flank) しているものを含有 している。Rs−AFP2 DNAのコーディング領域は、その3′末端側にカ リフラワーモザイクウィルスの35SRNAのポリアデニレーソヨン配列(Ca λ1V35s)か隣接している。このベクターのプラスミド主鎖はファージミド (phagemid) plJc120(Vieira及びklessing、 1987. λ!ethodsEnzymo1.153.3−11.)である。
pFRG7は次の方法で構築した。
Rs−AFP2 DNA (第37図)よりなるクローンpFRG4は(Tim mermans等、 1990. J、 Biotechnol、 14. 3 33〜344)の誘導体である。
実施例24 植物形質転換ベクターpFRG8の構成cDNA発現カセットを含有するフラグ メントをpBin19Riの固有の(unique)HindI[部位中にサブ クローンした。pBin19Riは植物形質転換ベクターpBin19の修飾体 (modif 1edversion)(Bevan、 +984. Nucl eic Ac1ds Re5earch、 12゜Proc、 Natl、 A cad、 Soc、 USA、 87: 3435−3439)が導入されてい る。新規な植物形質転換ベクターはpFRG8 (第39図)と称する。
実施例25 植物形質転換。
[pAL4404](Hoekema等、 1983. Nature、 30 3: 179−180)はFramond等の方法(Biotechnolog y、1 : 262−9)を使用して、ベクターpFRG8により形質転換され た。
タバコの形質転換はHozsch RB等の方法(+985゜と共に共培養する ことにより行なった。共培養は100u g/mlのカナマイシンの選択圧(s elective pressure)下で行なう。トランスジェニック植物( pFRG8 pAc112で形質転換)は100μg/mlのカナマイシンを含 有する培地で再生された。これらのトランスジェニック植物は標準ウェスタンブ ロッティング技術を使用して、新規に導入された遺伝子の発現について分析し得 る。導入された遺伝子の構成的発現を行なうことのできる植物を選択し、白花受 粉させて種子を得ることかできる。トランスジェニック植物のFl幼苗は更に分 析し得る。
1:12N W−−−−−一 溶離時間(分) 溶離時間(分) タン白質 活 性 1][l!N W−−−−− \コ (%) ’l(rI4 ”ニー +l+ L −−−−−−−−(tuuし■乙 )I ¥ 萄 μ) (”J[Jt7Tと)暴 γ 番 )コeHW −−−−−− (%)±「1宰巾I晋T (田”08乙)λ ¥ 葡−(%) ’I/ n 4  ’:’ 4 + 、L −−−−−−−−(LIJLlt7T乙)′xI *  m −1フeN W −−−−−− (%)’I/l’inτ−1斗、C−−−−−−−−C) 1)E!N W −−−−−− (%)milli (tuuo8乙)J7;’4.i溶離時間(分) 溶離量 S−セファロース上のIEC 溶離時間(分) 溶離量 S−セファロース上のlEC 05和 15 20 25 30 溶離時間(分) 溶離時間(分) 。
溶離量 S−セファロース上のlEC 05和 15 20 25 30 溶離時間(分) 溶離量 S−セファロース上のIEC 0 5 和 15 20 25 30 溶離時間(分) 溶離時間(分) FIG、 30 (1/3) FIo 、 30 (2/31 FIo、30 (3/3) t−+E−t? lS HH? QE−4U Qf−4CJ)−1 ← C← 、 L) e (り E−4c!IF−1 (!l Cり C!l <0< Q< Q <2) E−I C) E−I E−I L) ← QO< ○ Q < ○ く oo ■ C5C!ILI(り ho E−I I−1o ← Q E−I C!1 E−I F−10E−I CDE−+、<E−+H(E−+< 0(り a o(−) ○ 0 CL 匣 CL CL I CL=口 く 菖 <2!: ■ Q 、 N+ PCT/GB 92101570、、、Il、、N+PCT/G日9 2101570フロントページの続き (51) rnt、 C1,5識別記号 庁内整理番号AOIN 65100  Z 9159−4HCO7K 7/10 8318−4H C12N 5/10 (31)優先権主張番号 9213526.8(32)優先臼 1992年6月 25日(33)優先権主張国 イギリス(GB)(81)指定国 EP(AT、 BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、SE)、0A (BF、BJ、CF、CG、CI、 CM、 GA、 GN、 ML、 MR, SN、 TD、 TG)、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 C3,F I、 HU。
J P、 KP、 KR,LK、 MG、 MN、 MW、 No、 PL、  R○、 RU、 SD、 US (72)発明者 カムエ、プルノー、フィリップ、アンジエロ ベルギー国、ビイ−1652・アルセムベルク、ジエイ、ビイ、ウオターシュト ラート、109エイ FI (72)発明者 オスポーン、ルパート、ウィリアムイギリス国、ミドルセック ス・テイダブリュ2・6エスダブリユ、ツウイケンハム。
ワーウイツク・ロード、36 (72)発明者 リーズ、サラ、ブランウエンイギリス国、バークシャー・アー ルシイ12・3エツクスエツクス、ブラックネル。
フォーレスト・パーク、マイケルデヴアー・ウェイ、32 (72)発明者 テラス、フランキイ、レイモンド、ジエラルド ベルギー国、ビイ−8570・アンゼゲム、シャーグシュトラート、96 (72)発明者 ヴアンデルレイデン、ジョセフベルギー国、ビイ−3001・ へヴアーレー。
カスタンイエラーン、12

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.第27図〜第29図又は第32図に示したアミノ酸配列を実質的に有する抗 微生物性タン白質。
  2. 2.第27図〜第29図又は第32図に示したアミノ酸配列を実質的に有する少 なくとも1種のポリペプチドを包含し且つオリゴマーである請求の範囲1に記載 のタン白質。
  3. 3.植物の種子から単離され得る請求の範囲1又は請求の範囲2記載のタン白質 。
  4. 4.カラシナ科の種子又はキク科の種子又はマメ科の種子から単離され得る請求 の範囲3記載のタン白質。
  5. 5.ダイコン(Raphanus),アブラナ(Brassica),カラシ( Sinapis),アラビドプシス(Arabidopsis),ダリヤ(Da hlia),アザミ(Cnious),ハマエンドウ(Lathyrus)及び クリトリア(Clitoria)属の種子から単離される請求の範囲4記載のタ ン白質。
  6. 6.ダイコン(Raphanus)の種子から単離され得る純粋なタン白質、R s−AFP1
  7. 7.ダイコン(Raphanus)の種子から単離され得る純粋なタン白質、R s−AFP2。
  8. 8.ダイコン(Raphanus)の種子から単離され得る純粋なタン白質、R s−nsLTP。
  9. 9.アブラナ(Brassica)の種子から単離され得る純粋なタン白質、B n−AFP1,Bn−AFP2,Br−AFP1及びBr−AFP2。
  10. 10.カラシ(Sinapis)の種子から単離され得る純粋なタン白質、Sa −AFP1及びSa−AFP2。
  11. 11.アラビドプシス(Arabldopsls)の種子から単離され得る純粋 なタン白質At−AFP1。
  12. 12.ダリヤ(Dahlia)の種子から単離され得る純粋なタン白質、Dm− AMP1。
  13. 13.ダリヤ(Dahlia)の種子から単離され得る純粋なタン白質、Dm− AMP2。
  14. 14.アザミ(Cnicus)の種子から単離され得る純粋なタン白質、Cb− AMP1。
  15. 15.アザミ(Cnicus)の種子から単離され得る純粋なタン白質、Cb− AMP2。
  16. 16.ハマエンドウ(Lathyrua)の種子から単利単離され得る純粋なタ ン白質、LC−AFP。
  17. 17.クリトリア(Clitona)の種子から単離され得る純粋なタン白質、 Ct−AMP1。
  18. 18.クリトリア(Clitona)の種子から単離され得る純粋なタン白質、 Ct−AMP2。
  19. 19.合成タン白質である請求の範囲1〜18の何れかに記載のタン白質。
  20. 20.請求の範囲1〜19の何れかに記載のタン白質をコードする組換え体DN A配列。
  21. 21.cDNAである請求の範囲20記載のDNA配列。
  22. 22.ゲノミックDNAである請求の範囲20記載のDNA配列。
  23. 23.植物ゲノムから単離される請求の範囲22記載のDNA配列。
  24. 24.プロモーター配列を包含する請求の範囲23記載のDNA配列。
  25. 25.請求の範囲1〜19の何れかに記載のタン白質をコードする遺伝子から得 られるプロモーター配列。
  26. 26.請求の範囲20に記載されるDNA配列を含有するベクター。
  27. 27.エンコードされたタン白質を発現するように請求の範囲20に記載される 組換え体DNAを含有する生物学的系。
  28. 28.微生物である請求の範囲27記載の生物学的系。
  29. 29.植物である請求の範囲27記載の生物学的系。
  30. 30.請求の範囲20に記載の組換え体DNAの発現により産生される抗微生物 性タン白質。
  31. 31.請求の範囲20に記載の組換え体DNAで形質転換された植物。
  32. 32.組換え体DNAは次のタン白質;Rs−AFP1,Rs−AFP2,Rs −nsLTP,Bn−AFP1,Bn−AFP2,Br−AFP1,Br−AF P2,Sa−AFP1,Sa−AFP2,At−AFP1,Dm−AMP1,D m−AMP2,Cb−AMP1,Cb−AMP2,Lc−AFP,Ct−AMP 1,Ct−AMP2の少なくとも1種をコードする請求の範囲26記載の植物。
  33. 33.請求の範囲31又は32に記載の植物の種子又は子孫。
  34. 34.請求の範囲1〜19の何れか又は請求の範囲30に記載のタン白質の少な くとも1種を含有する組成物。
  35. 35.菌類又はバクテリアを請求の範囲1〜19の何れか、請求の範囲30又は 請求の範囲34に記載のタン白質又は組成物に暴露することからなる、菌類又は バクテリアの駆除方法。
  36. 36.菌類又はバクテリアを、エンドウ豆の遺伝子pI39、エンドウ豆の遺伝 子pI230、ササゲの遺伝子pSAS10又はジャガイモの遺伝子pI322 によってエンコードされたタン白質に暴露することからなる、菌類又はバクテリ アの駆除方法。
  37. 37.菌類又はバクテリアを、SIα2、γ−1−プロチオニン又は別のアミラ ーゼ阻害剤タン白質に暴露することからなる、菌類又はバクテリアの駆除方法。
  38. 38.請求の範囲1〜19の何れか又は請求の範囲30に記載のタン白質を、こ れを含有する有機材料から製造するための抽出方法であって、有機材料をマセレ ーション及び溶剤抽出にかけることからなる、タン白質を製造するための抽出方 法。
  39. 39.タン白質を引続いて遠心分離、クロマトグラフィー及び透析により精製す る請求の範囲38に記載の方法。
  40. 40.有機材料がダイコン、アブラナ、カラシ、アラビドプシス、ダリヤ、アザ ミ、ハマエンドウ又はクリトリアの種子からなる請求の範囲38又は請求の範囲 39の何れかに記載の方法。
  41. 41.有機材料が請求の範囲27に記載の生物学的系からなる請求の範囲38又 は請求の範囲39の何れかに記載の方法。
  42. 42.タン白質の化学合成からなる請求の範囲1〜19の何れかに記載のタン白 質の製造方法。
  43. 43.タン白質をコードする組換え体DNA配列を発現させることからなる、請 求の範囲1〜19の何れかに記載のタン白質の製造方法。
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