JPH08505523A - Rnaパッケージングシステム - Google Patents

Rnaパッケージングシステム

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JPH08505523A
JPH08505523A JP6511342A JP51134293A JPH08505523A JP H08505523 A JPH08505523 A JP H08505523A JP 6511342 A JP6511342 A JP 6511342A JP 51134293 A JP51134293 A JP 51134293A JP H08505523 A JPH08505523 A JP H08505523A
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トーマス,エム.エー. ウィルソン
デュク−ジュ ワン−リー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、組換えRNAを形質発現させてシュードウイルス粒子内でパッケージさせるためのインビボシステムに関する。本発明は、植物性ウイルスコートタンパク(CPs)を大腸菌内で効率的に形質発現させることができるという発見と、これらの組換えコートタンパク質が、インビボで隣接する組み立て原点配列(OAS)を含む組換えキメラRNAを集合・組み立てし、パッケージさせて、外来性RNAを含む成熟ウイルス粒子を形成する機能を有するという発見とに基づくものである。このように、本発明は、精製と貯蔵が容易である耐リボヌクレアーゼ性の形にRNAをパッケージすることができ、これによってリボヌクレーアゼによるRNAの劣化・分解に関連した従来技術の問題を克服するものである。有意なことに、本発明の方法は、RNA配列と長さの双方から独立している。本発明の構成要素には、ウイルスコートタンパクの細菌宿主での供給源と、OASを、エンコードするDNAおよび外来性DNAを含むDNA分子の翻訳を指令する細菌宿主での供給源とが含まれるのであるが、なお、該DNA分子は宿主細胞に転写させてOASを対象とするRNAに結合させてなるRNA分子を産生させることが出来るのである。CPsおよびOASは、ロッド形状のラセン状粒子と一本鎖RNAゲノムとを有する植物ウイルスに由来し、最も好ましくは、タバコモザイクウイルスである。

Description

【発明の詳細な説明】 RNAパッケージングシステム 1.緒言 本発明は、長さまたは配列が無限である組換え一本鎖RNAを植物ウイルスコ ートタンパクから成るシュードウイルス粒子内に形質発現させかつパッケージン するためのインビボシステムに関する。本発明は、リボヌクレアーゼ抵抗性ウイ ルス様粒子中に存在する変化しやすいRNAを効率的に産生し、かつ長期間に亙 って取り扱うための手段を提供する。 2.発明の背景 トバモ、ポテクス、ポティおよびトブラウイルス群を含む数多くの伝染性植物 ウイルスは、相互に共通する特性を幾つか共有している。このような特性として は、集合して一体と成って伸長した強固なロッド状または屈曲性の糸状構造体を 形成するウイルスコートタンパクオリゴマーによってカプシドに包接されている 一本鎖RNAゲノムが挙げられる。 植物ウイルスの内で最も研究されたウイルスは、恐らくは、ゲノムサイズが6 .4Kbであるトバモウイルスであるタバコモザイクウイルス(TMV)であろ う。正鎖ゲノムRNAは、多数のウイルスタンパク質をコードするもので、これ には、例えば、ウイルスゲノムを複製するのに必要とされるタンパク質やコート タンパクなど構造タンパクをコードするタンパク質が含まれている。なお、この コートタンパクは、集合して20Sの原ラセン形または円盤状構造物になり、次 いでこの構造は、ウイルスゲノムRNA分子とともに伸長したラセン状構造体に 配列されるものである(Goelet et al.,1982,Proc.Natl,Acad.Sci.79:5818-2 2)。 TMVゲノムRNAに近接したものは、組み立て原点配列(OAS)と称され る配列要素があり、これは、隣接ウイルスRNA配列をウイルス粒子に直接的に 効率的にカプシドに包接するために必要でありかつ充分である。TMV OAS は、一般的な菌株(およびcowpe strain(Cc;Sunnhempモザイクウイルス)の コートタンパク遺伝子それ自体)においてウイルスゲノムノ3’端末からほぼ1 kbに位置しており、かつ三つのヘアスピンステムーループ状の構造体を形成す るものと予測される440ヌクレオチド配列から構成される(Tumer and Butle r,1986,Nucl.Acids Res.14:9229-42)。このウイルスコートタンパクの円盤状 物は当初は、ウイルス組立ての過程においてループ1に結合し、また突然変異体 組み立て原点の転写産生物を用いたインビトロパッケージングアッセイによって 、ループ1を構成する75のヌクレオチドが異種またはウイルスRNA配列をカ プシドで包接するために必要かつ充分であうることが明らかになっている(Tum er et al.,J.Mol.Biol.203:531-47)。 インビトロ(in vitro)での再構成研究の結果、TMVの組み立てプロセスに 関する詳細が得られている。感染した植物細胞から採取したビリオンに由来する 精製コートタンパクの標本は、pH5におけるRNAの不存在下でも、集合して ラセン形の構造体とウイルス様ロッド状構造体を形成することができるので、そ の結果、このコートタンパクは、自己組み立てに必要な本質的な情報を含有して いることが示唆される。精製したTMVコートタンパク標本をTMV RNAと ともにpH7においてインビトロ培養すると、カプシドに包接されたRNAを含 有したTMV様ウイルス粒子が組み立てられるのである(Fraenkel-Conrat and 種のキメラRNA分子は、SP6またはT7(Jupin,I.et al.,1989,Nucl.Ac ids Res.17:815)転写プラスミドを用いてインビトロで転写すると、やはりイン ビトロでシュードウイルス粒子に組み立てることができる(Sleat et al.,1986 ,Virology155:299-308)。 最近まで、インビトロでの再構成研究に使用するウイルスコートタンパクの供 給源として、感染処理した植物組織から作成したウイルス標本が用いられてきた 。しかしながら、このような供給源は、ウイルス感染、植物組織からウイルスの 精製、次いでウイルスからコートタンパクの精製を行うことからなる煩雑な方法 を用いなければならないので不利である。多数の植物ウイルスゲノムをクローニ ングし、次いで配列決定を行ったところ、ウイルスコートタンパクを暗号化する 配列を決定することが出来た。これらの遺伝子を細菌の形質発現ベクターに挿 入すると、例えば大腸菌内においてTMVコートタンパクを形質発現させること が出来たという(Shire et al.,1990,Biochemistry 29:5119-26)。しかしな がら、大腸菌内において産生された組換えTMVコートタンパクがインビトロで TMVRNAと再構成する速度は、天然のコートタンパクとの再構成を基準とす ると大幅に低い、ということが報告されている(同上):著者らは、このような 再構成が効率的でないことは、組み換えタンパク質のアミノ端末にアセチル基が ないことに起因することを示唆している。Zucchini黄色モザイクウイル スおよびJohnsongrassモザイクウイルス(何れも、potyウイルスであり、tobamo virus,tobravirusまたはpotexvirusグループには属さない)のコートタンパク も、大腸菌で産生されている(Gal-On et al.,1990,Gene 87:273-277;Jagadis h et al.,1991,J.Gen.Virology 72:1543-1550)。 分子生物学および組み換え核酸技術における現在の研究は、リボヌクレアーゼ によるRNAの分解劣化に関連した問題によって妨げられている。これまで行わ れた研究は、例えばヒト胎盤RNAアーゼ阻害剤(RNAsin)などの阻害剤 、または例えば、リボヌクレアーゼの活性を阻害する発癌性が疑われている物質 であるジエチルピロ炭酸塩(DEPC)などのアルキル化試薬の使用に依存する ものであった;このような阻害剤は、RNAの修飾された成分として好ましくな いものを生成させ得る可能性がある。 3.発明の概要 本発明は、組換え一本鎖RNAを形質発現させてシュードウイルス粒子内でパ ッケージさせるためのインビボシステムに関する。本発明は、ウイルスコートタ ンパク(CPs)を大腸菌内で効率的に形質発現させることができるという発見 と、これらの組換えコートタンパク質が、インビボで隣接する組み立て原点配列 (OAS)を含む組換えキメラRNAを集合・組み立てし、パッケージさせて、 外来性RNAを含む成熟ウイルス様粒子を形成する機能を有するという発見とに 基づくものである。このように、本発明は、精製と貯蔵が容易である耐リボヌク レアーゼ性の形にRNAをパッケージすることができ、これによってリボヌクレ ーアゼによるRNAの劣化・分解に関連した従来技術の問題を克服するもの である。本発明は、興味の対称となるRNAは如何なるものでも好都合に効率よ く産生し且つ実質的な劣化分解を伴うことなく長期間保存することを可能とする ものである。有意なことに、本発明の方法は、RNA配列と長さの双方から独立 している。本明細書において規定する、組み換えRNAを産生させ且つパッケー ジさせるためのインビボシステムは、広範な用途を有しており、これにはRNA 操作を含めた分子生物学者によって目下用いられている技法の如何なる方法も包 含される。これら用途としては、例えば、興味の対称となるタンパク質を産生さ せるためのインビトロ翻訳反応、細胞内に導入してタンパク機能を研究するため のセンスおよびアンチセンスRNA分子の合成やノーザンまたはサザンブロット 分析に使用する放射標識RNAの合成等が挙げられる。 本発明の構成要素には、ウイルスコートタンパクの細菌宿主での供給源と、O ASを、エンコードするDNAを外来性DNA(以下”*DNA”と称する)に 結合してなるDNA分子の翻訳を指令する細菌宿主での供給源とが含まれるので あるが、なお、該DNA分子は宿主細胞に転写させてOASを対象とするRNA に結合させてなる(以下”OAS−結合*RNA”と称する)RNA分子を産生 させることが出来るのである;これらの供給源は、双方とも和合性があり、且つ 、タンパク質(CP)の形質発現および(OAS−結合*DNAの)転写それぞ れを同一の細菌宿主内において一緒に行う能力を有する。本発明によって提供さ れるCPsおよびOASは、ロッド形状のラセン状粒子と一本鎖RNAゲノムと を有するあらゆる植物ウイルス由来のものであってもよく、たとえば、tobamovi rus,potexvirus,tobravirus,hordeivirus,potyvirus、およびfurovirusが含 まれるが、これらに限定されるものではない。好ましい一つの局面においては、 CPおよびOAS−結合*DNAのこれらの供給源は、プラスミドベクターであ る。ある具体的な実施態様においては、単一プラスミドベクターがCPとOAS −結合*RNAの双方の供給源である。もう一つの実施態様においては、異なる 複数の供給源は異なる複数のプラスミドベクターである。ベクター、組換え細胞 および本発明の方法を実施するためのキットも提供される。 4.図面の説明 第1図。大腸菌内で形質発現させたTMVコートタンパクのCoomassie染色( 15%)ポリアクリルアミドゲル。レーン:1,pETPro301(+)IP TG;2,pET302(+)IPTG;3,pETA1a301(+)IPT G;4,pET301(+)IPTG;5,pET3a(+)IPTG;6,p ET3a(−)IPTG;7、タンパクサイズマーカー。 第2図。大腸菌内で形質発現させたTMVコートタンパクのウエスタンブロッ ト分析。レーン:1、pETA1a301(+)IPTG;2、pET301( +)IPTG;3、pET301(−)IPTG;4、ET302(+)IPT G 第3図。大腸菌で賛成させたTMVコートタンパクおよびTMV−様粒子の電 子顕微鏡写真。pETA1a301とpLysE(ネガティブコントロールは、 CP単独で形質発現)またはpETA1a301とpLys102(パネルB、 C、D=CAT−OAS mRNA)とで形質発現させた大腸菌のIPTG−誘 導培養液から得たTMVコートタンパクを含む複合体のイムノソベント電子顕微 鏡検査を実施した。ネガティブ染色は、1%酢酸ウラニル(パネルA、B、C) )または1%モリブデン酸アンモニウム(パネルD)を用いて行った。パネルE は、TMV−様粒子のヒストグラムを示す。 第4図。ウイルス様粒子から抽出したRNAのノーザンドットブロット。レー ン:1、H2O−コントロール;2、pETA1a301とpLys102(C AT−OAS mRNA);3、pETA1a301とpLys1032(GU S−OAS mRNA);4、pLysEとpETA1a301。 第5図。TMV OAS配列から誘導した5’および3’プライマーを用いて シュードウイルス粒子から単離したRNA試料のPCR増幅。レーン:1、TM V RNA(ポジティブコントロール);2、分子量”マーカー”;3、pLy sE CAT;4、pLys102 CAT−OAS;5、pLys1032 GUS−OAS. 第6図。TMV CPをエンコードするpET3aベクター誘導体の一部分の 概略ダイアグラム。幅の狭いレーンは、pET3aベクター配列を表す。TMV CPをエンコードする遺伝子の5’末端のサイト配向突然変異誘導は、PCR 反応によって行った。TMV CPをエンコードする突然変異遺伝子は、最終形 質発現ベクターであるpET3aにNdelおよびBamHl部位を用いてクロ ーン化させた。 第7図。OAS−結合*DNAを提供生成するベクター。CAT DNAから なる、大腸菌内にパッケージするべき転写産物を与えるpLys102ベクター の一部分について、その概略ダイアグラムが示されている。OASは、TMVの 組み立て配列の原点である。平行線を引いた領域は、OASカセットをクローニ ングさせることによって生成させたCAT遺伝子の繰り返し配列を示す。 第8図。OAS−結合*DNAを提供生成するベクター。OAS−結合GUS DNAからなる、大腸菌内にパッケージするべき転写産物を与えるpLys1 032ベクターの一部分について、その概略ダイアグラムが示されている。OA Sは、TMVの組み立て配列の原点を示す。平行線を引いた領域は、合成したp oly(CAA)のリーダーを示す。 第9図。OASプローブの概略ダイアグラム。OASハイブリッド化プローブ が誘導された配列からなるpJll102(Gallie et al.,1987,Science 236 :1122-24)の一部について、その概略ダイアグラムを示す。Ω’は、TMVリー ダー誘導体を示す(Gallie et al.,1987,Nucl.Acids Res.15:3127)。 第10図。組立のTMV原点。ウイルス配列(SEQ ID NO:5におけ るヌクレオチド 173−410)(Zimmern,D.,1983,EMBO J.2:1901-07) 塩基5290から5527までから延長するTMV OASを含有するTMVゲ ノム(Goelst et al.,1982,Proc.Natl,Acad.Sci.USA79:5818-22)のヌクレオ チド5118−5550(SEQ ID NO:5)から得たヌクレオチド配列 を示してある。 第11図。TMV OASのループ1。TMVコートタンパク円盤状物(Tur- グメントのカプシド包接を廃校させるに充分であると知られている、TMVOA Sのループ1について、そのヌクレオチド配列(SEQ ID NO:6)を示 す。 5.発明の詳細な説明 本発明は、組換え一本鎖RNAをシュードウイルス(ウイルス様)粒子内に産 生させかつパッケージするためのインビボシステムに関する。このインビボパッ ケージングシステムは、対象とするRNAを容易に精製しかつリボヌクレアーゼ の分解作用・効果から保護する形状において大量に産生させる手段として有用で ある。 本発明は、インビボ(in vivo)においてウイルスコートタンパク(CPs) を発現させかつOAS結合配列(以下”OAS−結合*RNA”と称する)をジ ュードウイルス粒子内にパッケージさせるに際して、該CPsがOSA−結合* RNAを組み立てかつこれをシュードウイルス粒子内にパッケージさせるよう機 能を果たすことができる能力に基くものである。明らかなように、”OAS−結 合*DNA”とは、本明細書においては、OAS RNA配列に転写させること ができる配列を対象とするRNAに結合してなるDNA分子を言うものとし、ま た”OAS−結合*RNA”とは、かかる転写によって産生されたRNA配列を 言うものとする。本発明の構成要素としては、CPsとOAS−結合*RNAの 双方を細菌宿主内において産生させるための供給源が含まれる。一つの局面にお いて、組換えCP遺伝子は、発現させるために細菌宿主染色体に組み込んでもよ く((例えば、相同組換えによって;例えば、KollerおよびSmithies.1989,Pr oc.Natl.Acad.Sci.86:8932-35;Zijlstra et al.,1989,Nature342;435-38)、 また、OAS−結k合*DNA構造体を転写させるために細菌宿主染色体に組み 込んでもよい(例えば、相同組換えによって)。また別の好ましい実施態様にお いては、このCPは、ベクターから、好ましくはプラスミド形質発現ベクターか ら形質発現させ、OAS−結合*DNAは、ベクターから、好ましくはCPをエ ンコードする形質発現ベクターとは同一または異なるベクターであってもよい、 プラスミド形質発現ベクターから転写させる。本発明に従ったこのようなCPと OAS−結合*RNAの供給源は、以下に詳述する。 5.1. 細菌宿主におけるウイルスコートタンパクの産生 本発明の第一の構成要素は、植物ウイルスCPの細菌宿主内での組み換え産生 を可能とする供給源である。好ましい局面において、CP核酸は、当該OASの 由来する元である同一ウイルス種であるウイルスのCPをエンコードするもので ある。 この植物ウイルスCpは、ロッド状のラセン形粒子と一本鎖RNAゲノムを有 する植物ウイルスノCPであって、そのウイルスとしては、例えばtobamovirus ,potexvirus,tobravirus,hordeivirus,potyvirusおよびfurovirusがあるが 、これに限定されことはなく、tobamovirusが最も好ましい。これらのウイルス グループは、長さが含有するRNAのサイズによってのみ決定されるロッド状の ラセン形粒子を有する;即ち、パッケージングサイズに 制約は全くないのであ る。ウイルス種としては、天然種および亜硝酸−やその他の薬品で誘導した変異 種の双方が前記ウイルスグループに包含されるものと考えられる。Tobamovirus グループに属するウイルスとしては、TMV、キューリ緑色斑点モザイクウイル ス、トマトモザイクウイルス、Fragipaniモザイクウイルス、Odontoglossumリン グスポットウイルス、Holmes'ヘラオオバコモザイクウイルス(cowpea Cc)、U 2−タバコモザイクウイルスなど(例えば、植物ウイルスのCMI/AAB説明 、1977年9月、No.184)などが挙げられるがこれらに限定されるもの ではない。Tobravirus類には、エンド−早期褐色ウイルス、タバコラットルウイ ルスやペッパーリングスポットウイルス等が含まれるが、これらに限定されない 。Potexvirusesには、ポテイトウイルスXやパパイヤモザイクウイルスが含まれ るが、これらに限定されない。Hordeivirusesには、オオムギストライプモザイ クウイルスが含まれるが、これに限定されない。Potyvirusesには、ポテトウイ ルスXが含まれるが、これに限定されない。Furovirusesには、土壌性小麦モザ イクウイルスビート壊死性黄色葉脈ウイルスおよびポテトモップトップウイルス が含まれるが、これらに限定されない。 このCPをエンコードする核酸は、当該技術分野において利用可能である如何 なる手段によっても得られる。種々のCP核酸配列が、これまでに開示されてい るが、これらも使用することが出来る。例えば、TMV CPは、クローン化さ れておりまた既に配列決定がされている(Goelet et al.,1982,Proc.Natl.Aca d.Sci.79:5818-22を参照のこと)。さらに、コドンを原核生物系内における翻訳 のため に最適化した時のTMV CPの配列はすでに開示されている(Haynes et al. ,1986,Biotechnology 4;637-41)。所望のCPの核酸クローンが入手可能でな い場合は、かかるクローンは標準的組換えDNA方法論を使用することによって 得ることが出来る。例えば、かかるDNAは当該技術分野において公知の標準的 な方法によってクローン化されたDNAから、また化学的プロセスによってまた はウイルスERNAまたはその精製断片を単離することによってウイルス粒子か ら得ることができる(例えば、Sambrook et al.,1989,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring H arbor,New York;Glover,D.M.(ed.)),1985,DNA Cloning:A Practical App roach,MRL Press,Ltd.,Oxford,U.K.Vol.I,IIを参照)。 所望の遺伝子を含む特異的・具体的なDNA断片の同定は、多くの方法で実施 することが出来る。例えば、CPDNAmatahaその特異的RNAまたはそ れらの断片の一部分が一定量入手可能でありかつ精製し標識することができる場 合は、生成したDNAまたはRNAは、標識済をプローブに核酸ハイブリッド化 することによってスクリーンすればよい(Benton,W.and Davis R.,1977,scie nce 196:180;Grunstein,M and Hogness,D.,1975 Proc.Natl.Acad.Sci.U. S.A.72:3961)。このプローブに実質的な相同性を有するDNA断片はハイブリ ッドするであろう。制限酵素により消化し、次いで既知の制限地図があればこれ に従って予期されるサイズと断片サイズを比較することによって、適切なDNA を同定することも可能である。それ以上の選択は、かかる遺伝子の特性に基づい て行うことが出来る。その代わりに、かかる遺伝子の存在は、その形質発現によ る生成物の物理的、化学的または免疫学的特性に基づいた種々の分析によって検 知することが出来る。例えば、電気泳動移動、等電点電気泳動挙動、タンパク質 分解消化地図、セルフアッセンブリー活性または抗原性などの特性が、生成CP について公知の特性と類似したまたは同一であるCPを産生するcDNAクロー ンを選択することが出来る。 適切なCPのRNAも、インビトロ翻訳によって同定することができる。単離 したRNAのインビトロ翻訳生成物について免疫沈降分析または機能分析(例え ば、ビトロでのセルフアッセンブリ能力など)を行うことによって、当該RNA が所望の配列を含有するRNAとして同定される。 CP遺伝子を単離する代わりになる方法としては、例えば既知の配列から遺伝 子配列そのものを化学的に合成すること、または当該CPをエンコードするRN Aに対するcDNAを作成することなどが挙げられるが、これらに限定されるも のではない。その他の方法も適用可能であり、本発明の範囲に含まれる。 所望ならば、同定されかつ単離された遺伝遺伝子は次に、本発明の細菌形質発 現ベクターに伝達するに先立って適切なクローニングベクターに最適に挿入すれ ばよい。 天然のCPsの誘導体(断片をも含む)および類縁体をエンコードする核酸類 も、かかる誘導体や類縁体が集合してウイルス粒子に組み立てられかつOAS含 有RNAをその粒子内にパッケージする能力を保持している限り本発明において 用いることができる。具体的には、CP誘導体は、機能的に活性な分子を作成で きるCPを置換、付加または欠失によって変えることによって作成することがで きる。更には、ヌクレオチドをコードする配列が持つ固有の同義性・縮重性によ って、そのたのDNAでも、実質的に同一または機能的に均等であるウイルスC Pアミノ酸配列をエンコードするものは、本発明の方法を実施するのに使用して もよい。例えば、DNA配列を変えて、大腸菌または他の細菌コドン用途に最適 化させることも有用であり得るし、またはアミノ酸配列に変更を加えて、細菌宿 主系においてウイルス粒子組立を促進することも可能であろう。このようなコー トヌクレオチドを変更する方法としては、異なるヌクレオチドについて欠失、付 加または置換を行って同一または機能的に均等同等である遺伝子産物をエンコー ドする配列が得られる方法が挙げられる。このような遺伝子産物は、サイレンな 変化が生じて生理活性な産物を生成するようなかかる配列内においてアミノ酸の 欠失、付加または置換を含有していてもよい。かかるアミノ酸置換は、残基の持 つ極性、電荷、溶解性、疎水性、親水性および/または両親媒性における類似性 に基づいて行えばよい。例えば、負に荷電したアミノ酸としては、例えばアスパ ラギン酸やグルタミン酸が挙げられる;正に荷電したアミノ酸としては、リシン やアルギニンが挙げられる;疎水性値が類似している、荷電していない極性頭頂 基または非極性頭頂基を有するアミノ酸としては、以下が挙げられる:即 ち、ロイシン、イソロイシン、バリニン;グリシン、アラニン;アスパラギン、 グルタミン;セリン、スレオニン;フェニルアラニン、チロシンである。 ある一つの具体的な実施態様においては、CP融合タンパク質誘導体をエンコ ードし、ペプチド結合を介して該CPに融合した表面リガンドからなり、該表面 リガンドの存在がOAS−依存性RNAアッセンブリと干渉しないようにした核 酸類を作成することができる。本明細書に於いて使用する”表面リガンド”なる 用語は、細胞の表面に存在するレセプターに結合するペプチドまたはタンパク質 を言う。即ち、このような表面リガンド−CP融合タンパク質は、かかる表面リ ガンドのレセプターを形質発現する特定の細胞種類を標的としてインビトロでシ ュードウイルス粒子を送り込むことが出来るのである;その後のレセプターによ って媒介された細胞な取り込みによって、該粒子とそれに含まれるRNAとが細 胞内に送り込まれるのである。使用することができる表面リガンドは、Arg− Gly−Aspアミノ酸モチーフ(ポリオレセプターのリガンド)を含有するペ プチド、アシアロゴグリコプロテイン等を含むが、これらに限定されるのではな い。 CPsの誘導体または類縁体は、CPまたはその断片に実質的に相同であるペ プチド類またはエンコードする核酸がCP核酸配列にハイブリッド化させる能力 を有しており、組立とパッケージングにおいて機能的に活性を有するペプチド類 を含むが、これらに限定されるものではない。 かかるCPの誘導体および類縁体をエンコードする核酸は、当該技術分野にお いて公知である種々の方法によって産生させることができる。たとえばクローン 化したCP遺伝子の配列は、当該技術分野において公知である種々の方法の如何 なるものによっても修飾することができる(Sambrook et al.,1989,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd ed.,Cold Spring Harbor,New York)。 この配列は、制限エンドヌクレアーゼ(類)を用いて適切な部位において解裂・ 切断させ、次いで所望ならば、更に酵素修飾を行い、単離しかつインビトロでつ なぐことができる。あるCPの誘導体または類縁体をエンコードする遺伝子を産 生させるに際しては、かかる修飾処理された遺伝子が、CPの機能的活性がエン コードされている遺伝子領域において翻訳停止信号で中断されることなく、当該 CP と同じ翻訳読み取り枠内に留まっていることが確保されるように、配慮するべき である。 更には、CPをエンコードする核酸配列は、インビトロまたはインビボで突然 変異させて、翻訳、開始および/または終止配列を作成するおよび/または破壊 するか、またはクローニング領域において変異を起こさせるかまたは新規の制限 エンドヌクレアーゼ部位を形成するか、若しくは以前に存在する部位を破壊する 課して、インビトロでの更なる修飾を容易にすることができる。当該技術分野で 公知である、突然変異誘起に係る如何なる方法も使用することができるが、例え ば、部位配向突然変異誘起が含まれるが、これに限定されるものではない(Hutc hison,C.et al.,1978,J.Biol.Chem.253:6551)。 次いで、所望のCPをエンコードする核酸は、適当な細菌形質発現ベクター、 即ち、細菌宿主内において挿入したタンパク質をエンコードする内に挿入する。 配列の転写および翻訳に必要な要素を含有するベクターの中に挿入して、当該細 菌内においてOAS−結合*RNAをその後において組み立てしかつカプシドに 包摂することになるCPの合成を指揮する機能を発揮するベクターを作成するの である。このようなCPをエンコードする配列を形質発現させるために種々のベ クター系を用いることができるが、かかるベクターは、細菌宿主において機能し かつ存在する他の如何なるベクターとも共存できるものでなくてはならない(た とえば、OAS−結合*DNAを含有するベクター)。かかるベクターとしては 、たとえばバクテリオファージ、プラスミドまたはコスミドガアゲラレルガ、こ れらには限定されるのではない。好ましい局面においては、プラスミド形質発現 ベクターを使用する。ベクターの形質発現要素は、その強度および特異性におい て異なる。適当な転写および翻訳要素は多数あるが、これらの何れも、細菌宿主 内部において機能する限り使用してもよい。 標準的な組換えDNA方法は、適切な転写/翻訳制御信号とCPをコードする 配列とからなるキメラ遺伝子を含有する形質発現ベクターを構築するために使用 してもよい(たとえば、Sambrook et al.,1989、上記を参照)。これらの方法 としては、インビトロ組み換えDNAおよび合成方法やインビボ組換え体(遺伝 子組み換え)が挙げられる。クローニングベクター内への挿入は、たとえばかか る DNA断片を相補的な付着末端を有するクローニングベクター内につなぐことに よって行うことができる。しかしながら、該DNAを断片化するために使用した 相補的制限部位が、クローニングベクター内に存在しない場合は、当該DNA分 子の端部を酵素によって修飾してもよい。その代わりに、所望の部位は何れでも 、ヌクレオチド配列(リンカー)をDNA端末に繋げることによって作成するこ とが出来る;これらの繋げたリンカーは、特異的な、化学的に合成したオリゴヌ クレオチドをエンコードする制限エンドヌクレアーゼ認識配列を含有して成って いてもよい。また別の方法においては、切断したベクターおよびCP遺伝子を、 ホモポリマーテイリングによって修飾してもよい。かかるCPをエンコードする 核酸配列の形質発現は、第二の核酸配列によって調節してもよい。たとえば、あ るCPの形質発現は、当該技術分野で公知である細菌プロモーター/エンハンサ ー要素によって制御してもよい。CP遺伝子形質発現を制御する為に使用しても よいプロモーターは、構成性でもまた誘導性であってもよく、β−ラクタマーゼ プロモーター(Villa-Komaroff,et al.,1978,Proc.Natl.Acad.Scl.75:3727-3 1)、tacプロモーター(DeBoer,et al.,1983,Proc.Natl.Acad.Sci.80:21- 25)、lac UV5、λPl、T7やtrpプロモーターが含まれるが、これ らに限定されるのではない。 CP遺伝子を単離する別の方法としては、公知の配列から当該遺伝子配列それ 自体を化学的に合成することまたは当該CP遺伝子をエンコードするRNAに対 するcDNAを作成することが挙げられるが、これらに限定されるわけではない 。その他の方法も使用可能であって、本発明の範囲に含まれる。 プロモーター配列以外に、当該CP形質発現ベクターは好ましくは、挿入され たコートタンパク質配列を効率的に翻訳するために特異的である開始信号を含有 する。かかる信号の一つは、シャイン−ダルガノ配列と称されるが、RNAの効 率的な翻訳を行うために必要とされるリボソーム結合部位として機能する。大腸 菌においては、かかるリボソーム結合部位は、開始コドン(ATG)および当該 開始コドンから3〜11ヌクレオチド上流域に位置する、長さが3〜9ヌクレオ チド(たとえば、CP遺伝子の)である配列が包含される;平均して、mRNA の八つのヌクレオチドのうち六つがこのような配列にマッチする:即ち、5’− UAAGGAGG−3’である。転写終了信号(当該CP遺伝子の下流域)、た とえば抗生物質抵抗性をエンコードする遺伝子等の選択可能なマーカーやリソチ ームの形質発現をさせる遺伝子(中でも、細菌の細胞壁を破断し易くすることに よってシュードウイルス粒子を後刻精製する上で役立つ)も好ましくは、かかる プラスミド形質発現ベクターに含まれる。BH21(DE3)系においては、T 7リゾチームは、T7ポリメラーゼに結合する機能を有しているので、当該T7 RNAポリメラーゼに対する溶原遺伝子から形質発現させた”漏出性”T7ポリ メラーゼに対する緊縮制御の一つでもあるようである。 一つの具体的な実施態様においては、本発明によって提供される組み換え形質 発現ベクターは、植物ウイルスCPまたはその機能的な誘導体をエンコードする ものであり、下記する抗生成分を機能的に結合したものから構成される:即ち、 当該CPまたはその機能的誘導体の形質発現を制御するプロモーター、翻訳開始 信号、当該CPまたはその機能的誘導体をエンコードするDNA配列、および転 写停止信号である。好ましい局面においては、上記した構成成分は、上記した5 ’から3’のオーダーに位置する。 また別の具体的な実施態様においては、本明細書の実施例の部において記載し たように、TMV CPをエンコードする遺伝子を、ファージT7遺伝子10か ら得たT7プロモーターおよびこのファージの遺伝子10からの翻訳開始信号( シャイン−ダルガルノ部位)の双方の下流域に挿入する。下記するように、野生 型CP遺伝子配列(プラスミドpET301)、および大腸菌コドン使用に最適 化したCP配列の双方とも、Ala,ProまたはAspの何れかについてペナ ルチメートのアミノ−端末Ser(N−ホルミルメチオニンを翻訳後プロセシン グによって除去する)が幾つか変化したCPsと同様に使用した。T7 RNA ポリメラーゼターミネーターおよびcolE1レプリコンも、この形質発現ベク ターに包含させた。この実施態様においては、T7 RNAポリメラーゼは、C P配列を転写するものであるが、このT7 RNAポリメラーゼは、誘導可能な プロモーター、lac UV5の制御下において染色体組み込み配列(λ誘導体 溶原菌)から作成する。即ち、lac UV5転写をIPTGによって誘導した 場合、T7RNAポリメラーゼが産生されるが、これが次にはこのCP、遺伝子 を転写させ て、CPを産生するのである。このT7プロモーターを含有する形質発現ベクタ ーを使用することが好ましいが、その理由は、このT7プロモーターに隣接して クローン化した遺伝子を効率的に転写するのに寄与する数多くの利点を有してい るからである。かかる利点としては、同種プロモーター配列に対するT7ポリメ ラーゼの特異性が厳密であること、伸長が進行する差異の速度が早いこと、およ び転写の早期の終了が生起する頻度が少ないことな度が挙げられる。 5.2. 細菌宿主におけるOAS−結合*RNAの産生 本発明の第二の構成要素は、当該CPが形質発現される同一細菌宿主において OAS−結合*DNAの転写を可能ならしめ、かくして当該形質発現されたCP が集合してウイルス粒子に組み立てられ、かつ該粒子内に転写から生じるOAS −結合*DNAをパッケージさせるような供給源である。 ウイルスの組み立て原点配列(OAS)が、当該OAS−結合*DNAベクタ ーの本質的な特徴の一つである。その理由は、異種RNA分子(OAS結合*D NA)をシュードウイルス粒子内ヘカプシドで包接することを支配・管理する役 割を持っているからである。本明細書で使用するOASなる用語は、植物ウイル スCP類によって特異的に認識されることができるRNA配列(またはかかるR NA配列をエンコードするDNA)であって、当該OASを含有するRNAをか かるCP類によってカプシドに包接することを支配・管理するに充分であるもの を言う。明らかなように、当該OASは、*DNAの5’または3’端末で直接 的に結合している必要はない;たとえば、何らかの介在配列がある可能性がある ;必要とされることは、当該OASが*DNAに関しては、転写されるとリボ核 酸が生成され(OAS−結合*RNA)、かくして当該RNAが、CPによる当 該RNA分子をウイルス様粒子にカプシドに包接することを可能ならしめるため に対象とするRNA配列に機能的に結合するように位置することである。たとえ ば、転写終止信号は、OAS-結合*DNAの下流域において生起するにすぎな いものとする(転写は、上流から下流域に向かう方向で進行する)。 OAS結合*DNAは好ましくは、OAS結合*RNAを形成するため、OA S結合*DNAの細菌内でのでの転写を支配することができる適切なベク ター、好ましくはプラスミドベクター内に挿入される。ベクターの選択およびそ の構成成分(たとえば、プロモーター、選択可能なマーカー等)は、上記5.1 項において記載した通りであってよいのであるが、ベクターは、細菌宿主内部に おいて機能し、かつこの宿主と共存し得る、かつ宿主内に共存するCPKHベク ターと共存可能である調節要素を有していなければならない。このようなOAS −結合*DNAベクターは好ましくは、下記する機能的に結合した成分要素から 成る:即ち、プロモーター、OAS、*DNA、および転写終止信号。ある一つ の実施態様においては、前記した成分要素は、5’から3’への順序で存在し、 その順序で列挙記載される。また別の実施態様においては、OAS−結合*DN Aベクターは、5’から3’への順序で以下から構成される:即ち、*DNA、 OAS、および転写終止信号である。この後者の実施態様は、OAS(たとえば 、TMV OAS)は、当該RNAの5’端末または3’端末に位置した場合は 、双方向に機能しかつカプシド内包接を支配することができるという事実を利用 したものである;しかしながら、このOASを*DNAの5’端末に配置・位置 させることは、細胞内での転写RNAの分解を阻害するためには好ましいのであ る。即ち、OAS−結合*DNA形質発現ベクターを設計するに際しては、この OAS配列を当該*DNAの5’端末に配置し、かくして新たに転写されたRN Aを急速かつ効率的に集合・組み立てさせてウイルス粒子にすることが最も効果 的である。このようにして、同時転写的カプシド内包接は、RNAの合成が進行 するに応じてコートタンパクでRNAを保護するべきであり、かくしてインビボ での急速なRNA分解に関連した種々の問題が回避されることになる。しかしな がら、*RNAがタンパク質内に翻訳されるべきmRNAである実施態様におい ては、IRES即ちシャイン−ダルガルノ 40S/30Sリボソーム結合部位 をOASと*DNAとの間において設けない限り、5’−OAS配列がこのmR NAの翻訳に干渉する可能性がある。その代わりに、自己切断リボザイム部位は 、OASとDNAとの間において挿入されても構わない。 ある一つの具体的な実施態様においては、このOAS−結合*DNAベクター は、更に、種々の制限エンドヌクレアーゼ切断部位を含んで成るポリリンカー領 域が*DNAに対して5’または3’に位置して成る。 一つの好ましい局面においては、OAS-結合*DNA形質発現ベクターは、 また、たとえば抗生物質(テトラサイクリン、クロラムフェニコール、ネオマイ シン等)耐性をエンコードする遺伝子など選択可能なマーカー遺伝子を含有する 。 好ましい一つの局面において、OAS−結合*RNAのRNA成分は、対象と するタンパクをエンコードするmRNAであり、かくして好ましくは、その最終 的な翻訳を容易にするために(第5.4部を参照)、シャイン−ダルガルノ配列 は、コードする配列の前でDNAに取り込まれる。 ベクターは、任意にかつ好ましくはリソチームの形質発現を可能ならしめても よい。ある具体的な局面において、T7プロモーター系を用いた場合は、T7リ ソチームタンパク質を形質発現させることも有用であり得る。その理由は、T7 ポリメラーゼを結合しかつT7ポリメラーゼによる低レベルの構成性形質発現を 阻害するよう機能するからである。T7リソチームを形質発現させることも好ま しい。その理由は、その結果細菌壁が生成するが、その細菌壁はリソチームによ って大腸菌ペプチドグリカン壁が分解するために一層脆くなるからである。この 特徴は、後刻細菌壁がウイルス粒子の精製におけるある段階として溶解せしめら れる段階において有用となる。このT7リソチーム遺伝子は染色体またはエピソ ームの何れかによって細菌宿主細胞内において形質発現させてもよい。 CP形質発現ベクターについて上記にて議諭したように、具合技術分野に通暁 した人に公知である方法を用いて、OAS−結合*DNAと適切な転写制御配列 を含有する細菌ベクターを構築することが出来る(例えば、Sambrook et al.,1 989,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd.Ed.,Cold Spring harbor Laboratory,N.Y.)。 ある具体的な実施態様においては、OAS−結合*DNAの転写を支配するプ ロモーターは誘導性であり、異なるプラスミド上に存在して、CP遺伝子形質発 現を支配するプロモーターと同一のプロモーターである。その代わりに、このC P遺伝子プロモーターは、異なる誘導性プロモーターであってもよいか、または 構成性プロモーターであってもよく、またはOAS−結合*DNAプロモーター は構成性であってもよい。明らかなように、複数のプロモーター種類の組合 せの如何なるものでも使用してもよい。 本発明によって提供された産生とパッケージング系の持つ利点の一つは、形質 発現とパッケージングがOAS−結合*RNAの*RNA構成成分に関して配列 と長さとの双方に依存していることであるようである。その結果、対象とする如 何なるDNA配列も、OASに結合させ次いで転写させてもよく、そのRNAを 集合組立てして、本発明に従ったウイルス様粒子としてもよい。即ち、本発明の 一つの具体的な実施態様においては、下記する機能的に結合された要素からなる プラスミドベクターが提供される:即ち、細菌プロモーター、ポリリンカー、O AS、転写終止信号である。ある実施態様においては、前記する要素は、5’か ら3’への順序で現れ、これらはその順序で列挙記載される。もう一つの実施態 様では、ベクターは、下記する、5’から3’への順序で列挙するものから構成 される:即ち、細菌プロモーター、OAS,ポリリンカー、転写終止信号である 。このようなベクターは、対象とするDNA配列は如何なるものでもその挿入を 容易にさせるのであるが、その原因は、該ポリリンカー領域が、異種*DNAを 挿入されるかもしれない制限エンドヌクレアーゼ切断部位を種々含有するからで ある。 使用する目的で特異的な植物ウイルスOAS配列を選択することは、如何なる 植物ウイルスCPsが細菌宿主細胞で形質発現されるつあるかに依存して異なっ てくる。ウイルスOAS配列およびウイルスCPsが相互に機能的に和合性を有 して、OAS−結合*RNAを効率的に組み立てしてウイルス粒子に出来ねばな らないこと、即ち形質発現したCPは、粒子組立を受けかつ粒子へのカプシド包 接のためOASを認識することができるものでなくてはならないこと、に留意す ることが重要である。用いることができるOAS配列は、例えば、 のOAS配列を包含するが、これに制限されない。但し、TMV OASが最も 好ましい。好ましい局面においては、OASおよびCP配列は、同一ウイルス種 から誘導される。恐らくは、組み立て原点配列の内で最もよく定義されるものは 、TMV OASから成る配列であろう(例えば、Turner et al.,1988,J.Mol . 参照)。TMを用いた実験の結果、OAS配列から成るウイルスゲノムRNAの 3’端末から1 kbに位置する、ほぼ440のヌクレオチド配列が明らかにさ れている(第10図;SEQ ID No:5)。この領域は、三つの安定した ヘアーピン形の軸−ループを形成すると予測される三つの領域を包含しているこ とが見出されており(Zimmern,D.,1983,EMBO J.2:1901-07)、かつコートタ ンパク20S”disks”は当初はウイルス組立の過程においてループ1(3 ’most)に結合することが明らかにされている。また、インビトロパッケー ジング試験および変異株組み立て原点転写物(Turner,DF.R.,et al.,1988,J .Mol.Biol.203:531-47)を用いて、迅速かつ特異的な組立の開始がループ2、お よび3の不存在下で生起する可能性があること、またループ1の配列はほぼ75 のヌクレオチド(第11図;SEQ ID NO:6)から成るが、異種RNA 配列をカプシドに包接するために必要かつ充分であることの二点も証明されてい る。OAS−結合*DNAを構築するのに使用する最も好ましいOAS配列は、 この75個のヌクレオチドである。 本発明の他の実施態様においては、上記において議論したTMV OAS以外 のOASも使用することが出来る。たとえば、cowpea種TMVは、そのC P遺伝子の中央部に、使用することができる一個のOASを有している(Meshi et al.,1981,Mol.Gen.Genet.184:20-25);このCP遺伝子(OASを含有す る)を*DNAにつなげて、OAS−結合*DNAを形成することができる。こ の実施態様おいては、かかるOAS-結合*DNAは、CPの供給源としても機 能するはずで、かくして別のCPの供給源を捜す必要性を回避することができる 。もう一つの別の実施態様においては、potexvirusパパイヤモザイクウイルスR NA(Lok and Abou-Haidar,1986,Virology 153:289-96)の5’端末に位置す るOASを使用することができる。 本発明の好ましい局面において、OAS−結合*RNAおよびCPは、細菌宿 主の内部において異なる形質発現ベクターから産生される。しかしながら、また 別の実施態様においては、CP遺伝子をOAS−結合*RNAを産生するベクタ ーに組み込まれかつこのベクターから形質発現させられる。 実施例の部において、詳述している本発明の具体的な実施態様において、 OAS−結合*RNAを生成させるために、二つのパートから成る問題解決法が 用いられている:先ず第一に、T7 RNAポリメラーゼは、例えば、lacU V5等の誘導性プロモーターの制御下で形質発現せしめられる;第二には、プラ スミドベクターが、T7 RNAプロモーターの制御下でOAS−結合*DNA を形質発現させる。即ち、T7 RNAポリメラーゼが、たとえばIPTGによ って誘導されると形質発現する場合は、かかる形質発現されたT7RNAポリイ メラーゼは、T7プロモーターを認識しかつOAS−結合*DNAを転写するこ とになろう。実施例の部において詳述する具体的な実施態様において、OAS− 結合*DNAベクターは、T7プロモーターを含有しており、その後にはβ−グ ルクロニダーゼ(GUS)遺伝子カセットが続いていた。このTMV OAS配 列およびT7ターミネーターは、USコード配列の3’側に位置していた。以下 において詳述するように、三番目の形質発現ベクターが、カプシド包接のための CPを供給し、またT7プロモーターの制御下で形質発現していた。 以下の実施例において詳述する本発明のもう一つ別の実施態様において、OA S−結合*RNAが、TMV OASが後に続くクロラムフェニコールアセチル トランスフェラーゼ(CAT またはCm’)遺伝子を含有するプラスミドから 産生されている。低レベルの構成性転写が、Cm’遺伝子の大腸菌プロモーター から行われていた。 5.2.1. 細菌宿主 大腸菌が好ましい宿主生物であるが、例えばSalmonella spp.,B.subtilisお よび形質転換可能なCyanobacteria(Synecococcus,Anabena,Anacystis nidula ns)を含むがこれらに限定されない他の菌株の細菌も、OAS−結合*RNAお よびCPを形質発現させるために使用することもできる。細菌株の選択は、ウイ ルスCPを形質発現させるために滑OAS−ketugou*DNAの転写を支 配するために如何なる形質発現ベクター(エピソームまたは染色体の何れをを用 いて取り込むかは問わず)を用いるかに依存することになるのである。その理由 は、かかるベクターの調節要素が、細菌宿主や同時に存在する他の全てのベクタ ー内で機能し、且つかかる細菌宿主やその他のベクターと和合性を有するもので なくて はならないからである。例えば、プロモーター、転写終止信号および複製の原点 (プラスミドのための)は、選択した細菌宿主内で機能するものを、当該技術分 野で一般的でまたは当該技術に通暁した技術者に容易に入手可能である知識に基 づいて選択するべきである。また別の実施例として、OAS−結合*DNAの形 質発現がλPLプロモーターの制御下において行われる場合は、clts857 リプレッサータンパク質は宿主生物(または組み換えプラスミドを形質発現させ ることによって)供給させるべきである。同様に、形質発現がT7プロモーター によって制御される場合は、T7 RNAポリメラーゼの供給源は宿主細胞にお いて利用可能であるべきである。上記したように、宿主細菌は、CP DNA配 列とOAS−結合*DNA構造物を含んでいてもよいが、これらは二つともエピ ソームでまたは二つとも染色体で組み込まれるか、または一方がエピソームでま た他方が染色体で組み込まれたものである。組み換え分子は、宿主細菌細胞内に 形質転換、トランスフェクション、感染、エレクトロポレーション、または当該 技術分野において公知の方法の如何なるものによっても導入することができる。 本明細書の実施例の部において詳述した本発明の具体的な実態様においては、 TMV CPWPエンコードし且つこれを形質発現させることができまたOAS −結合*DNA配列を転写する能力を有するプラスミドを、E.coli BL21(DE3 )pLysEとも称される宿主細菌株内に形質転換させるのであるが、この菌株は、 インデューサIPTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド)を媒 体に添加した場合バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼの構造遺伝子を 発現させるλ溶原菌を含有しているのである(Studieret al.,1990,Met.Enzym ol.185:62-89)。この特殊な菌株の細菌も、p15Aレプリコンと(pLysE として)T7リソチーム構造遺伝子を有するプラスミドベクターpACYC18 4を含有している。このT7リソチームは、T7RNAポリメラーゼに結合し、 その活性を基本量において阻害するが、この活性は、IPTGインデューサの不 存在下でもlac UV5プロモーターからの転写に因って生じたものである。 上記したように、リソチームも、細菌細胞のペプチドグリカン壁を分解するので 、細胞を一層脆くするのである。この独特な系においては、IPTGを添加する ことによるT7 RNAポリメラーゼの誘導の結果、T7プロモーターの制御下 でのOAS−結 合*DNAの形質発現が活性化されるのである。二番目の形質発現プラスミドは 、T7プロモータの制御下でCPを形質発現させるもので、やはり形質発現を開 始する;即ち、OAS−結合RNA分子をウイルス粒子に組み立てることが、引 き続いて生起するのである。 5.3. ウイルス粒子およびOAS−結合*RNAの産生と精製 細菌細胞は、使用する特定の宿主細胞に依存して、当該技術分野で公知である 種々の相異なる培養培地において増殖させることができる。抗生物質抵抗性遺伝 子を含有するプラスミドベクターを用いた、ある一つの具体的な実施態様におい ては、ウイルスCPとOAS−結合*DNAベクターのぞれぞれが保有する当該 抗生物質抵抗性遺伝子に依存して、適当な抗生物質を添加する。ある一つの実施 態様においては、誘導性ブロモーター、プロモーター活性のインデュサー、例え ばlac UV5プロモーターのIPTG、とからなる本発明のベクターを、所 望ならば増殖培地に添加して、かかるベクターからの転写を活性化するのである 。 細菌細胞から得た組み立て済みウイルス粒子の精製は、多くの相異なる方法を用 いて実施することができる。ウイルス様粒子を生成過程において変化させないよ うに保持するために、全ての方法は剪断力と洗剤を回避するべきものとしている 。Triton X−100の中における透明にした溶菌液の標準実験計画は、 これを回避するべきである。溶液は好ましくは、例えばフェニルメチルスルホニ ルフルオリド(PMSF)、ペプスタチン、N−トシル−1−フェニルアラニン クロロメチルケトン(TPCK)、やエチレンジアミン四酢酸(EDTA)また はプロテアーゼを阻害するよう機能する他の二価のカチオンキレート化剤などの プロテアーゼ阻害剤をも含有しておくべきである。特別の実施態様においては、 下記する方法の一つを用いてもよい:(a)スクロース存在下での浸透圧ショッ ク(好ましい);(b)透明化した細胞の溶菌液のスクロースパッド遠心分離; または(c)抗−CP後退を用いたイムノアフィニティ。また別の実施態様にお いては、凍結−解凍方法が、細菌細胞を溶菌するのに有用であり得よう。 例として、但しこれに限定されないが、組み立てたジュードウイルス粒子を精 製するために、この細菌細胞を遠心分離によってペレット化し、次いでリソチー ムを含む緩衝液(10mM Tris−HCl(pH7.5)、1mmEDTA )等の緩衝溶液中に再度懸濁させればよい。細胞溶菌したあとで、二番目の遠心 分離の工程を実施して、細胞残滓を除去する。シュードウイルス粒子は更に、多 くの相異なる方法を用いて透明化した細胞溶菌液から精製してもよい。例えば、 抗−CP後退を用いたイムノアフィニティカラムを使用して、更に濃縮してウイ ルス粒子を得てもよい。またはその代わりに、この細胞溶菌液をスクロースクッ ションまたは勾配を介し遠心分離してもよく、このように精製したウイルス粒子 をTE緩衝液(10mM TrisHCl(pH7.5)、1mMEDTA)に 再度懸濁させればよい。好ましい局面においては、第6.1.2項において記載 した浸透圧ショック方法を用いる。 シュードウイルス粒子からキメラOAS−結合*RNAを精製するために、当 該技術に通暁した技術者に公知である如何なる方法をも用いても構わない。好ま しくは、SDS/フェノール抽出法を行ってタンパク質を除去し、次いでRNA をエタノール沈殿させる。 対象とするRNAの配列が、本発明に従ったウイルスCPs内において正しく 形質発現させ、かつカプシドに包接されていることを確認するために、当該技術 分野において公知である種々の分析方法を実施すればよいが、かかる分析方法に は例えば、OAS−結合DNA配列を代表するDNAフラグメントまたは異種* DNAをプローブ/プライマーとして用い、逆転写酵素を用いた放射標識ノーザ ン(ドット)ブロットまたはPCR(ポリメラーゼチェーンリアクション)を包 含するが、但しこれらには限定されない。 場合によっては、使用前にOAS−結合配列をキメラRNAから切断すること が望ましい可能性がある。例えば、RNAの5’端末に位置するあるOAS配列 が、*RNAにおける正当な翻訳開始を妨害しまたはOAS内においてAUG配 列から翻訳を開始し、かくして融合タンパク質が生じるが、この融合タンパク質 は、正当な読み取り枠で開始が始まっていないため所望のタンパク質を含有して いない可能性がある。OASの翻訳開始配列をパッケージング機能に影響を与え ることなく除去することが出来たとしても、OASの存在がRNAを翻訳して対 象とするタンパク質を合成する効率を妨げる可能性がある。OAS配列を除去す ることに到る標的とした切断は、例えば以下のようにリボヌクレアーゼを用いて 行うことができる:OAS結合*RNAをDNAオリゴマーと共に培養するが、 このオリゴマーは、配列相補性のお陰でOAS配列と対象とするRNA配列との 間に位置するRNA分子の領域に結合するのである。生じる二重ラセンのDNA /RNAの短い領域は、DNA/RNAに特異的なヌクレアーゼであるリボヌク レアーゼHによる切断のための基質として働く。またはその代わりに、組換えR NA分子は、リボチーム領域とOAS配列と対象とするDNA配列との間の切断 を行う認識配列を組み込むことによって自己切断するように設計される。また異 なる具体的な実施態様においては、配列に特異的な切断部位を、OASと*RN Aとの間にあるOAS−結合*RNA内に組み込まれてもよいし、または真核生 物のリボソームランディング部位(IRES)をOASと*DNAとの間に挿入 してもよい。 5.4. カプシド包接したRNAの使用方法 一本鎖RNAパッケージングシステムは、対象とする特定のRNAを大量に産 生させかつ貯蔵するための好都合でかつ効率的な方法である。このシステムは、 RNA配列とRNA長さとに依存し、RNA分子をウイルス様粒子内にカプシド 包接することによって、当該RNA分子がリボヌクレアーゼによって実質的に分 解されるのから保護される。このシュードウイルス粒子は、細菌細胞溶菌液から 容易に精製され、一旦精製されると、緩衝液中においては室温で無限の期間貯蔵 することが可能である。所望の時間に、このRNAをシュードウイルスから抽出 して使用することができる。 一本鎖RNAパッケージングシステムの用途は広範であり、RNAの操作を含 む分子生物学において使用される技法の殆ど全てを包含する。例えば、OAS結 合*RNAの*RNAが対象とするタンパク質をエンコードするmRNAである 実施態様においては、本発明に従った組換えRNA分子パッケージングシステム は、粒子からリリースされ、エンコードされた対象とするタンパク質を産生させ るためのインビトロ翻訳反応において使用することができる。その代わりに、 パッケージされた組換えRNAは、例えばエンコードされたタンパク質の可能性 ある機能を研究するなどの多数の用途や治療作用のために用いるセンスまたはア ンチセンスRNAを含んでなる。本発明のパッケージングシステムはまた、増殖 培地に放射標識したヌクレオチドを添加することによって、例えば、ノーザンま たはサザンブロット分析様のハイブリッド形成プローブとして使用され得る、O AS結合*RNAに応じた放射標識したRNA断片を合成する為に使用してもよ い。 また別の実施態様においては、本発明に従って産生されたシュードウイルス粒 子は、カプシド包接されたRNAを直接供与する手段として動物、書物、菌また は原核細胞内に直接導入して、これらの細胞とともに脱コート化や随伴翻訳を行 うことができる。細胞内への導入は、当該技術分において公知である方法によっ て、例えばエレクトロポレーションまたは植物内のスフェロプラストまたはプロ トプラストにPLO/PEG(ポリ−L−オルニチン/ポリエチレングリコール )接種することなどによって行うことが出来る。また別の実施態様においては、 表面リガンドを含有するCP誘導体は、レセプターを経由した細胞内取り込みに よって動物細胞内に供給することが出来る。 5.5. キット 本発明を実施するための構成成分の一つまたはそれ以上を含有するキットも提 供される。このようなキットは、一つまたはそれ以上の容器内に本発明を実施す る構成成分を含有してなる。例えば、かかるキットは、5.1および5.2項に おい手記載したようにCPを賛成させまたOAS結合*RNAをP産生させるた めのプラスミドまたはベクター、前記ベクターを一つ以上含むかまたはCP遺伝 子またはOAS−結合*RNAを染色体中に含有する細菌を有する容器からなる 。ある具体的な実施態様においては、キットは、第一の容器内に入れた、好まし くは誘導性プロモーターの制御下染色体により組み込んだかまたはエピソームの CP遺伝子を有する細菌;および第二の容器内に入れた、OAS−結合*DNA をOAS結合*RNA内に翻訳することを支配することができる細菌宿主で機能 するプラスミドベクターとから構成される。好ましい局面においては、か かる第二の容器は、以下に記す、機能的に結合した成分からなるプラスミドベク ターを含有する:プロモーター、ポリリンカー、OAS、転写終止信号。ある実 施態様においては、前記成分は、5’から3’への順序で存在し、これらはこの 順序で列挙記載される。また別の実施態様においては、当該プラスミドベクター は、5’から3’への順序で下記を含有してなる:プロモーター、OAS、ポリ リンカー、転写終止信号。 6. 実施例 6.1. 材料および方法 6.1.1. プラスミドと細菌株 宿主細菌株は、E.coli BL21(DE3)である。E.coli B L21は、F*、ompT、γβ−、mβ−である。DE3は、lacl遺伝子 、lac UV5プロモーター、lacZ遺伝子の開始部、およびT7RNAポ リメラーゼの遺伝子を含有するDNA断片を有するλ誘導体である。この菌株は 、元来ブルックヘブン国立研究所から提供されたものであり、λ溶原菌の一つで 、その内部では、インデューサIPTGを培地に添加した場合、バクテリオファ ージT7RNAポリメラーゼの構造性遺伝子がlac UV5プロモー 62-89)。この溶原菌宿主株も、プラスミドベクターpACYC184(Pouwels et al.,1985,in Cloning Vectors,Elsevier Science Publishers,Amsterda m,p.I-A-iv-9)を含んでおり−このプラスミドベクターは、p15Aレプリコ ンである、pLysEとして(Studier et al.,1990,Meth.Enzymol.185:60-89 )、tet遺伝子から形質発現されたT7リソチームの構造性遺伝子を有する。 このリソチームは、T7RNAポリメラーゼに結合しかつ、IPTGインデュー サの不存在下でもlac UV5プロモーターから生起する低レベルの構成性転 写を阻害するよう機能する。このリソチームもまた、かかる大腸菌のペプチドグ リカン壁を分解するので、細胞を一層脆くする。 形質発現システムの一部として、TMV CPの供給源が提供されねばならな い。種々のTMV CPの構造性遺伝子(その誘導体を含む)がすでにプラスミ ドベクターpET3a内へクローン化されている(第6図)。pET3aは、フ ァージT7遺伝子10からのt’プロモーターおよびこのファージの遺伝子10 からの翻訳開始信号(原核シャイン−ダルガルノ部位)を含有している。このp ERT3プラスミドシリーズは、T7RNAポリメラーゼターミネーターを含有 し、上記したpACYC184/p15Aレプリコンと和合性を有するcolE 1レプリコンである。T7プロモーターとターミネーターとの間に、T7RNA ポリメラーゼによって転写されるべき配列を挿入しかつクローニングするための NdelおよびNhel部位がある。 真核ウイルスの固有コドンを用いて天然のTMVコートタンパク質を産生させ るための形質発現プラスミドは、NsilとともにプラスミドpTMV210( フロリダのレークアルフレッド大学、W.O.ドーソンからの寄贈)中でTMV の全長を消化し、次いでT4DNAと処理して3’突出端末を”chew ba ck”させ、さらにDralと消化することによって作成した。生じた断片をS malで消化したpGEM3Z(Promega、Madison、Wl)に挿 入し、生じたKpnl−BamHl CPを含有する断片をpET3aに挿入し た(Kpnl部位をトリミングして平滑末端を作成した後)。生じたプラスミド 、pET301が、IPTGを添加してT7RNAポリメラーゼ遺伝子(DE3 から)の甲レベルの形質発現を誘導させた場合、T’プロモーターから天然のT MV CP(TMVのU1株のN−mattannMet−Serをエンコード する)を産生するのである。もう一つのプラスミド(Joel Haynesか ら提供されたもの)は、U1株の天然のTMV CPを産生する(Haynes et al .,1986,Biotechnology4:637-641)。この後者のプラスミドは、コドンが大腸 菌の形質発現に対して最適化されている限り完全合成TMV CPを含有してい る。もう一度 、この遺伝子のEcoRl−BamHlカセットをトリムダウン し、pET3aにクローン化させて、pET3a02を産生させたのである。 二番目のアミノ酸位置におけるセリンがアラニン、アスパラギン酸またはプロ リンで置換されているコートタンパク質をコードするプラスミドも幾つか構築し た。得られたプラスミドは、pETAla301、pETAsp301および pERTpro301とそれぞれ命名した。TMVコートタンパク質をエンコー ドする遺伝子の5’端末を部位配向突然変異誘発を以下のプライマーを用いてP CR反応によって行った: 1. Ser(2)をAlaに変えるため;5’プライマー5’−GCCA TGGCTTACAGTATCACTACT−3’(SEQ ID NO:1) ;3’プライマー5’−GGTCGACCTCAAGTTGCAGGACCA− 3’(SEQ ID NO:2)。 2. Ser(2)をAspに変えるために;5’プライマー5’−GCC ATGGACTACAGTATCACTACT−3’(SEQ ID NO:3 );3’プライマは、SEQ ID No:2のそれであった。 3. Ser(2)をProに変えるため;5’プライマー5’−GCCA TGCCGTACAGTATCACTACT−3’(SEQ ID NO:4) ;3’プライマーは、SEQ ID No:2のそれであった。 インシテュにおいてTMVコートタンパク質をカプシド包接するためのTMV 組み立て原点(OAS)配列を含有する基質転写産物を作成するために、二つの 方法を用いた。最位置の系は、T7リソチーム遺伝子を有するプラスミドpLy sE中のクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼを用いるものであっ た。Cm’遺伝子中の独自EcoR1部位を切断し、プラスミドpJll102 (Gallie et al.,1987,Science236:1122-24)から得た、クロラムフェニコー ルアセチルトランスフェラーゼ(Cm’)遺伝子3’半分とTMV組み立て原点 (OAS)(ウイルスRNA配列の塩基5118−5550から得た−440ヌ クレオチド;Zimmern,1983,EMBO J.2:1901-07;第10図、SEQ ID N O:5))とを含有するEcoR1断片をpLysEの開いたEcoR1部位に 挿入し、pLys102を生成させた(第7図)。即ち、プラスミドpLysE の選択可能なマーカーとして使用した、Cm’遺伝子の大腸菌プロモーターから の低レベルの構成性転写によって、機能性のクロラムフェニコールアセチルトラ ンスフェラーゼmRNAが得られたが、これはその後にTMV OASが続き、 さらに原初のクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ 選択可能マーカー遺伝子の繰り返しレムナント3’末端断片が続くものであった 。転写産物は、長さが1.7kbで内部OASを有するものと予測された。 インシテュにおいてTMVコートタンパク質でカプシド包接を行うためのOA S*RNAを製造するための第二の問題解決法は、プラスミドpJll1032 から誘導したT7プロモーターポリ(CAA)リーダーGUS遺伝子カセット( 大腸菌β−グルクロニダーゼ(GUS)を含有するpUC19誘導体;Wil-son ,T.M.A.,et al.,1990,Post-Transcriptional Control of Gene Expression , いるものであったが、これには、TMV OASウイルスRNA配列の塩基51 1901-07;第10図、SEQ ID NO:5)およびこのGUS遺伝子の3’ 部位におけるT7ターミネーターを含むSa1l−indlllカセットが結合 されていた。次いで、このEcoRl−Hindlll断片の全体を修飾し、次 いでプラスミドpLysE内の独自Hindlll部位にクローン化した(第8 図)。このT7プロモーターから誘導された転写産物は、長さがほぼ2.5kb でありかつ3’端末TMV組み立て原点配列をが入するものと予測される。 6.1.2. 大腸菌からのシュードウイルスの精製 細菌を100mlの培地中で37℃において4時間培養した。細胞を0.4m M IPTGによって室温で6時間誘導された。細菌を4℃にて15分間8K rpmで遠心分離することによって採取した。この細菌菌体のペレットを1ml のTE(10 mM Tris−HCl(pH7.5)、1mMEDTA)中に 再度懸濁させ、次いでリソチーム溶液を1mg/mlで添加した。この懸濁液を 室温で5乃至10分間培養し、次いで4容量部のTE(pH7.5)を添加した 。デオキシリボヌクレアーゼIを添加し、懸濁液を粘性を示さなくなるまで培養 した。懸濁液は、4℃にて20分間10k rpmで遠心分離して、菌体残滓を 除去し、上澄液をスクロースグラジエント(10−40%)に負荷し、ベックマ ン45Tiロータの中で4℃にて4時間40K rpmで回転させた。 このスクローズグラジエントの底から得たペレットを1mlのTEに溶解させ、 この使用を電子顕微鏡検査に用いた。 6.1.3. RNAの抽出およびノーザンドットブロット OAS配列を含有する32Pで標識したDNA断片を、ノーザンドットブロッ トハイブリダイゼーションのプローブとして用いた。このプローブは、その一部 を第9図において示してあるpJll102(Gallie et al.,1987,Science 2 36:1122-24)から誘導した。pJll102は、BamHlで消化し、ゲルにか け、OASを含む小さい、ほぼ440bp断片を溶離した。この断片を大腸菌D NAポリメラーゼIとDNaSeとを用いて32P−dATPでニックトランス レーションさせた(Sambrook et al.,1989,Molecular Cloning,ALaboratory Manual,2nd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.を参照)。この標識し たプローブをハイブリダイゼーション溶液に添加した。 ドットブロットハイブリダイゼーションのために、RNAはフェノール抽出法 によって精製したウイルス粒子から抽出し、エタノールと適当な塩例えば、酢酸 ナトリウムを添加して沈殿させた。このRNA試料をニトロセルロース紙でドッ トさせ、次いでこの紙を室温で乾燥させた。編成させ次いで中和した後、フィル ターを80℃で2時間ベークさせ、42℃で2時間予備ハイブリッド化させ、次 いでニックトランスレーションさせたプローブを用いて42℃で2時間ハイブリ ッド化させ、洗浄し、フィルムに露光させた。 6.1.4. シュードウイルス粒子から単離したRNAのポリメラーゼチェー ン反応(PCR)による増幅 RNA試料を6.1.3.項において記載したように精製したTMV−様粒子 から抽出した。このRNA試料を逆転写酵素の基質として使用し、得られたcD NAsを下記のプライマーペアーを用いてPCR反応に使用した: TMV OASの3’プライマー(5’から3’へ)、5’CCG GTT CGA GAT CGA 3’(SEQ ID NO:7);およびTMV O ASの5’プライマー(57から3’へ)、57 GTT GCT CGT CAC GG 3’(SEQ ID NO:8)。 6.1.5. 大腸菌産生TMV コートタンパクのSDS PAGE分析 これらの特定の実験において使用したTMV CPは、U1菌株配列(pET 302)の大腸菌で最適化したコドンバージョン、天然のTMV U1コトタン パク質配列(pET301)またはpTMV210からPCRでクローン化した 天然のTMVコートタンパク質配列(但し、二番目のアミノ酸(セリン)をアラ ニンに変更したもの(pETAla301))の何れかであった。菌体密度がほ ぼ0.6 niなった時に、IPTGを10mlの培養液に添加した。示した事 例においては、IPTGによる誘導時間は2時間であった。当初の大腸菌培養液 の93マイクロリットルに等しい容量を、改造ゲルが15%のポリアクリルアミ ドである標準の非連続Laemmliゲル系(Laemmli U.K.,1970,Nature 227 :680)に負荷し、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気透析(S DS PAGE)にかけた。これらのタンパク質を可視化するために、ゲルをC oomassie blueで染色した。タンパクバンドの同一性は、正当なT MV CP(マーカーライン2に添加)との同時泳動のみならず、ウサギで培養 した天然U1 TMV CPに対するポリクローナル抗血清によるウエスタンブ ロッティングによっても確認した。 6.2. 結果 6.2.1. 大腸菌内におけるTMV ウイルスコートタンパク質の形質発現 と組換えRNA分子のパッケージング 透明化した菌体溶菌液のSDS PAGE分析結果を第1図に示す。これらの 特殊な実験において用いたTMVコートタンパク質は、U1菌株配列(pET3 02)の大腸菌で最適化したコドンバージョン、天然のTMV U1コトタンパ ク質配列(pET301)またはpTMV210からPCRでクローン化した天 然のTMVコートタンパク質配列−但し、二番目のアミノ酸(セリン)をアラニ ンに変更したもの(pETAla301)−の何れかであった。Coomsie blueによる染色の結果、pET301およびPETAら301は、当初の 菌体培養液93μl当たり2−3μgのTMVコートタンパク質の合成を誘導し たことが明らかに示されている。pET302は、Coomsie blue染 色に基づいて判断すると、上記の何れよりもほぼ2または3倍のCPを誘導した 。タンパクバンドの同一性は、正当なTMV CP(マーカーライン2に添加) との同時泳動のみならず、ウサギで培養したTMV コートタンパク質に対する ポリクローナル抗血清によるウエスタンブロッティングによっても確認した(第 2図)。レーン2におけるウエスタンブロット上における低レベルの信号は、I PTGなしでも、T7 RNAポリメラーゼの低レベルのバックグランド構成性 形質発現が、酵素活性を阻害するT7リソチームが形質発現するにも拘らず生起 する、という事実に原因する。 粒子のインビボ組立と比較するために、インビトロ組み立ても試みた。あらゆ るCpsは、OAS+メッセンジャーRNAsの不存在下で誘導した大腸菌培養 液から強力に精製し、Durhamの方法に従って(1972,J.Mol.Biol.67:289- 305)、フェノールで抽出した精製TMV RNAとともに培養した。ウイルス で精製したCPも、ポジティブコントロールとして使用した。このポジティブコ ントロールは、主合資かつ濁度(A310nm)を増大させたが、一方大腸菌が 精製したCPはいずれもインビトロではTMV RNAとは集合する機能を示さ なかった。 各々のCP構築物がOAS+RNAの不存在下で形質発現させられていた大腸 菌の電子顕微鏡写真から、ウイルス様構造を持つ何らかの組立て体が存在するこ とが判ったが、これは詳細に検査してみると、圧倒的に円盤上のロッドが積み重 なったもの(通常はタンパク質分解産物と見なされている)であるように見えた 。尚、このロッドはおそらくはRNAを一切含んでいないようである。このよう な非ラセン形の組立て体に関する観察結果は、天然のラセン形TMV構造に特異 的なモノクローナル抗体での、イムノゴールド標識が存在しないことによって確 認されている。OAS+mRNAの存在下、または不存在下で得られた大腸菌内 におけるインビボ粒子組立て体に関しては、pTEPro302から合成したT MVコートタンパク質のプロリンバージョンは、電子顕微鏡写真で可視化されて いるように、明らかに円盤上ロッドが積み重なったものを形成していた。我々 は、これらのロッドがRNAを含有しているか否かをまだ決定していないが、こ れらの明瞭な縞状の外観から、タンパク質だけの構造であることが示唆される。 透明化された菌体溶菌液を電子顕微鏡で調べてみたが、その得られた写真を第3 A−D図に示してある。プラスミドpET301から生成させたTMVCPの天 然型のものは、OAS+RNAなしで形質発現させると、完全にきれいな背景を 与え、明らかにウイルス様粒子への組み立てはなかった。pETAla301、 pET301およびpET302に就いては、コートタンパク質はOAS+mR NAの存在下で形質発現させたが、CATまたはGUSについては、電子顕微鏡 写真検査の結果から、pETAla301について第3図に示すように短いロッ ドの数が実質的に増加していることが明らかとなった。いくつかの標本の長さは 、他のものよりは均一であり、特定の遺伝子の転写から得られたロッドの推定長 さ(CAT−OASについてはほぼ75nm)と合致していた。 RNAをこれらの精製した粒子からスクローズ密度勾配、硫酸セシウム平衡勾 配またはクルロースパッド遠心分離に従って抽出した、ノーザンブドットロット をTMV OASに特異的なプローブを用いて行った。TMV組み立て原点配列 を含むCATおよび/またはGUS RNAをpETAla301コートタンパ ク質をともに形質発現させた誘導の場合は、得られたロッドは、RNAを生成し 、このRNAはOASに特異的なプローブで強力でかつ明確な信号を与えた(第 4図)。TMV OAS配列から得た5’および3’プライマーを用いてシュー ドウイルス粒子から誘導させたRNA試料をPCR増幅させると、やはり、かか る場合においてもCAT−OASおよびGUS−OASの検出が可能であった( 第5図)。 即ち、pETAla301をエンコードしたTMV CPは、大腸菌内におい てインビボでCAT−OAS RNAまたはCAA−GUS−OAS RNAを 集合・組み立てし、かつパッケージさせてTMV様シュードウイルス粒子を与え たのである。 7. 微生物の寄託 プラスミドpETAla301(Ser2をAla2で置換したTMVコート タンパク質をエンコードする形質発現プラスミド)およびプラスミドpLys1 02(パッケージ可能なCAT−OAS転写産物を与える)を含有する細菌株E. coli BL21(DE3)は、特許手続きを目的とする微生物の国際的承認に関するブダ ペスト条約の規定に従って1992年9月10日、メリーランド州20652、 ロックビル、パークローンドライブ12301に所在するAmerican Type Cultur e Collectionに寄託した。 本発明の範囲は、寄託した微生物によってまたは本明細書において記載した具 体的な実施態様によって制限されるものではない。実際、本明細書において記載 した他に、本発明の種々の修正が、前記記載および添付した図面から当該技術分 野に通暁した技術者には明らかであろう。かかる修正も、添付クレームの範囲に 含まれるものと解される。 種々の刊行物が本明細書において引用されたが、これらの開示はその全体が文 献に含まれる。 配列記載 (1)一般的情報 (i)特許申請認:Wilson,Thomas H.A.他 (ii)発明の名称:RNAパッケージングシステム (iii)配列の数:8 (iv)相当する住所: (A)宛て先:Pennie & Edmonds (B)Street:1155アヴェニュ オブ アメリカ (C) City:ニューヨーク (D)State;ニューヨーク (E) Country:アメリカ合衆国 (F)ZIP:10036−2711 (v)コンピュータ読み取り書式 (A)媒体のタイプ:フロッピディスク (B)コンピュータ:IBM PCコンパチブル (C)OS:PC−DOS/MS−DOS (D)ソフト:Patentln Release#1.0,Version1.25 (vi)現行出願データ: (A)出願番号: (B)出願日:同一日 (C)分類: (viii)代理人の情報 (A)氏名:Coruzzi、Laura A. (B)登録番号:30、742 (C)Reference/Docket No.:7108−006 (ix)通信情報: (A)電話:212 790−9090 (B)ファックス:212 869−9741 (C)テレックス:66141 PENNIE (2)SEQ ID NO;1の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:24ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:1 GCCATGGCTT ACAGTATCAC TACT (2)SEQ ID NO:2の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:24ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:2 CGTCGACTC AAGTTGCAGG λCCA (2)SEQ ID NO:3の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:24ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:3 GCCATGGACT ACAGTATCAC TACT (2)SEQ ID NO:4の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:24ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:4 GGCATGCCGT ACAGTATCAC TACT (2)SEQ ID NO:5の情報 (i)配列の特徴 (A)長さ:433ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:RNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:5 CGUCGUCACG CGCGAGUGGA ACUUGCCUGA CAAUUGCAGA GCAGGUG−UGA GCGUGUGUCU GGUGGACAAA AGGAUGGAAA GAGCCGACGA GGCCACUCUC (以下略) (2)SEQ ID NO:6の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:75ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:RNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:6 UGAGAGACGG AGGGCCCAUG GAACUUACAG AAGAAGUGCU UGAUGAG−UUC AUGGAAGAUC UCCCUAUGUC GAUCA (2)SEQ ID NO:7の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:15ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:3 CCGGTTCGAG ATCGA (2)SEQ ID NO:8の情報 (i)配列の特徴: (A)長さ:14ヌクレオチド (B)タイプ:核酸 (C)鎖型式;一本鎖 (D)トポロジ:不明 (ii)分子の種類:DNA (xi)配列の記載:SEQ ID NO:8 GTTGGTCGTC ACGG
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI //(C12N 1/21 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:19) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AU,BB,BG,BR,BY,CA, CZ,FI,HU,JP,KR,KZ,LK,LV,M G,MN,MW,NO,NZ,PL,RO,RU,SD ,SK,UA,UZ,VN (72)発明者 ワン−リー デュク−ジュ アメリカ合衆国,ニュージャージー 08854,ピスカタウェイ,デビッドソン ロード,ニコルス アパートメント 107

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. (a)植物ウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード化 する第1組替え核酸および(b)転写されて、問題のRNA配列に作用的に結合 した植物ウイルス集合起点配列からなるRNA分子を産生することのできる第2 組替え核酸よりなる細菌を培養することからなり(ただし問題のRNA配列は植 物ウイルスRNAではないものとする)、これにより、植物ウイルスコートタン パク質が発現され、第2組替え核酸が細菌に転写され、コートタンパク質がRN A分子を包膜する粒子の中に集合し、その中で植物ウイルスが桿状の螺旋状粒子 および一本鎖RNAゲノムを有するものである植物プソイドウイルス粒子中に組 替えRNA分子を産生し包膜する方法。 2. 植物ウイルスがトバモウイルス、ポテックスウイルス、トブラウイルス 、ホルデイウイルス、ポティウイルス及びウロウイルスからなる群から選ばれる 請求項1に記載の方法。 3. 植物ウイルスがトバモウイルスである請求項2に記載の方法。 4. 植物ウイルスがタバコモザイクウイルスである請求項3に記載の方法。 5. 第1組替え核酸が、植物ウイルスコートタンパク質の細菌内での発現を 制御するプロモーター配列を含み、第2組替え核酸が、RNAの細菌内での発現 を制御するプロモーター配列を含む、請求項1に記載の方法。 6. 第1組替え核酸が、作用的に結合した下記の成分: (a) コートタンパク質またはその官能誘導体の発現を制御するプロモータ ー; (b) 翻訳開始シグナル; (c) コートタンパク質またはその官能誘導体をコード化するDNA配列; および (d) 転写終結シグナル を含むプラスミドベクターである請求項1に記載の方法。 7. 第1組替え核酸が、作用的に結合した下記の成分: (a) コートタンパク質またはその官能誘導体の発現を制御するプロモータ ー、 (b) 翻訳開始シグナル、 (c) コートタンパク質またはその官能誘導体をコード化するDNA配列、 および、 (d) 転写終結シグナル を含むプラスミドベクターである請求項4に記載の方法。 8. 第2組替え核酸が、作用的に結合した下記の成分: (a) プロモーター、 (b) 細菌内でのプロモーターの制御下で転写されて、問題のRNA配列 に作用的に結合した集合配列起点を含むRNA分子を産生することのできるDN A配列、および (c) 転写終結シグナル を含むプラスミドベクターである請求項1に記載の方法。 9. 第2組替え核酸が、作用的に結合した下記の成分: (a) プロモーター、 (b) 細菌内でのプロモーターの制御下で転写されて、問題のRNA配列 に作用的に結合した集合配列起点を含むRNA分子を産生することのできるDN A配列、および (c) 転写終結シグナル を含むプラスミドベクターである請求項6に記載の方法。 10. 第1組替え核酸および第2組替え核酸が、それぞれ更に選択可能マー カーを含む請求項1に記載の方法。 11. 選択可能マーカーが耐微生物質遺伝子である請求項10に記載の方法 。 12. 細菌が、更に細菌の培養、特に発現してリゾチームを産生する組替え DNA配列を含有する請求項10に記載の方法。 13. 第1組替え核酸がタバコモザイクウイルスの天然コートタンパク質遺 伝子を含む請求項4に記載の方法。 14. 第1組替え核酸がタバコモザイクウイルスの天然コートタンパク質を コード化する配列を含み、該配列がエシェリキア・コリ(Esherichia coli)内 の翻訳の為に最適化されている請求項4に記載の方法。 15. 第1組替え核酸がタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク 質をコード化する配列を含み、アミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンに変 えられている請求項4に記載の方法。 16. 集合配列起点が図11に示した配列(SEQ ID NO:6)を含む 請求項4に記載の方法。 17. 集合配列起点が図11に示した配列(SEQ ID NO:6)を含む 請求項15に記載の方法。 18. 集合配列起点が図10に示した配列(SEQ ID NO:5)を含む 請求項4に記載の方法。 19. (a) 次の作用的に結合した成分: (i)タバコモザイクウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード 化する第1DNA配列の発現を制御する第1プロモーター、(ii)翻訳開始シ グナル、(iii)コートタンパク質またはその官能誘導体をコード化する第1 DNA配列および(iv)第1転写終結シグナル;および (b) 次の作用的に結合した成分: (i)第2プロモーター、(ii)細菌内での第2プロモーターの制御下で転写 されて、問題のRNA配列に作用的に結合したタバコモザイクウイルス集合配列 起点を含むRNA分子を産生することの出来る第2DNA配列(ただしこのRN A配列はタバコモザイクウイルスRNAではない)および(iii)第2転写終 結シグナル、 を含む細菌を培養し、これにより、コートタンパク質またはその誘導体を発現さ せ、第2DNA配列を細菌内に転写し、コートタンパク質またはその誘導体をR NA分子を包膜する粒子内に集合させることからなる、組替えRNA分子を植物 プソイドウイルス粒子内に包膜する方法。 20. 第1NA配列が、アミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンに変え られているタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク質をコード化し、 集合配列起点が図11に示された配列(SEQ ID NO:6)を含む請求項1 9に記載の方法。 21. 細菌がエシェリキア・コリ(Esherichia coli)である請求項20に 記載の方法。 22. 第1プロモーターおよび第2プロモーターが誘導プロモーターである 請求項19に記載の方法。 23. 第1プロモーターおよび第2プロモーターがT7 RNAプロモーターであ り、細菌が更に配列をコード化するT7 RNAポリメラーゼおよびT7 RNA ポリ メラーゼの発現を制御する誘導プロモーターである請求項19に記載の方法。 24. 誘導プロモーターがlac UV5プロモーターである請求項23に記載 の方法。 25. 第3DNA配列が染色体に組み込まれる請求項24に記載の方法。 26. 問題のRNA配列が問題のタンパク質をコードするメッセンジャーR NA配列である請求項1に記載の方法。 27. 問題のRNA配列が問題のタンパク質をコードするメッセンジャーR NA配列である請求項19に記載の方法。 28. (a)植物ウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード 化する第1組替え核酸と、 (b)適当な細菌中で転写して、問題のRNA配列に作用的に結合した植物ウ イルス集合配列起点を含むRNA分子を産生する事の出来る第2組替え核酸(た だしここで問題のRNA配位は植物ウイルスRNAではない)と、 からなり、植物ウイルスが桿状の螺旋粒子および一本鎖RNAゲノムを有する細 菌。 29. 植物ウイルスがトバモウイルス、ポテックスウイルス、トブラウイル ス、ホルディウイルス、ポティウイルスおよびフロウイルスからなる群から選択 される請求項28に記載の細菌。 30. 植物ウイルスがタバコモザイクウイルスである請求項29に記載の細 菌。 31. 第1組替え核酸が、細菌内での植物ウイルスコートタンパク質の発現 を制御するプロモーター配列を含み、第2組替え核酸が、細菌内でのRNA分子 の発現を制御するプロモーター配列を含む請求項28に記載の細菌。 32. 第1組替え核酸がタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク 質をコード化し、アミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンに変えられており 、集合配列起点が図11に示された(SEQ ID NO:6)を有する請求項28 に記載の細菌。 33. (a)次の作用的に結合した成分: (i)タバコモザイクウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード 化する第1DNA配列の発現を制御する第1プロモーター、(ii)翻訳開始シ グナル、(iii)コートタンパク質、叉はその誘導体をコード化する第1DN A配列および(iv)第1転写終結シグナルを含む第1プラスミドベクターと、 (b)次の作用的に結合した成分: (i)第2プロモーター、(ii)細菌内での第2プロモーターの制御下で転写 されて、問題のRNA配列に作用的に結合したタバコモザイクウイルス集合配列 起点を含むRNA分子を産生する事の出来る第2DNA配列(ただし、このRN A配列はタバコモザイクウイルスRNAではない)、および、(iii)第2転 写終結シグナルを含む第2プラスミドベクターと、 を含有し、これにより、コートタンパク質またはその誘導体が発現され、第2D NA配列が細菌内で転写され、コートタンパク質またはその誘導体が、RNA分 子を包膜する粒子内に集合する組替え細菌。 34. 第1DNA配列がタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク 質をコード化し、ここでアミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンに変えられ ており、集合配列起点が図11に示した配列(SEQ ID NO:6)を含む請 求項33に記載の細菌。 35. 細菌がエシャリキア・コリ(Esherichia coli)である請求項34に 記載の細菌。 36. 第1プロモーター、および第2プロモーターが、T7RNAプロモー ターであり、細菌が更に、T7RNAポリメラーゼ解読配列を含む第3DNA配 列およびT7RNAポリメラーゼの発現を制御する誘導プロモーターを含有する 請求項33に記載の細菌。 37. ATCCに寄託し受理番号No.69070を与えられた、プラスミドpET Ala301およびpLys102を含有するエシェリキア・コリ(Esherlchia coli)。 38. 一つの容器内に、 (a)植物ウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体を解読するDNA 配列および適当な細菌内での植物ウイルスの発現を制御するプロモータ配列を含 む第1組替え核酸と、 (b)適当な細菌内で転写されて、問題のRNA配列に作用的に結合した植物 ウイルス集合配列起点を含むRNA分子を産生することの出来る第2組替え核酸 (ただし、このRNA配列は植物ウイルスRNAではない)と、 を含むキットであって、植物ウイルスが桿状の螺旋状粒子、および一本鎖RNA ゲノムを有しているキット。 39. 植物ウイルスがトバモウイルス、ポテックスウイルス、トブラウイル ス、ホルディウイルス、ポティウイルスおよびフロウイルスからなる群から選択 される請求項38に記載のキット。 40. 植物ウイルスがタバコモザイクウイルスである請求項39に記載のキ ット。 41. 第1組替え核酸がタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク 質をコード化し、アミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンに変えられており 、集合配列起点が図11に示された配列(SEQ ID NO:6)を含む請求項 40に記載のキット。 42. 一つの容器内に、 (a)次の作用的に結合した成分: (i)タバコモザイクウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード 化する第1DNA配列の発現を制御する第1プロモーター、(ii)翻訳開始シ グナル、(iii)コートタンパク質またはその誘導体をコード化する第1DN A配列および(iv)第1転写終結シグナルを含む第1プラスミドベクターと、 (b)次の作用的に結合した成分: (i)第2プロモーター、(ii)細菌内での第2プロモーターの制御下で転写 されて、問題のRNA配列に作用的に結合したタバコウイルス集合配列起点を含 むRNA分子を産生することの出来る第2DNA配列(ただし、このRNA配列 はタバコモザイクウイルスRNAではない)および第2転写終結シグナルを含む 第2プラスミドベクターと、 を含むキットであって、コートタンパク質またはその誘導体が発現され、第2D NA配列が細菌内で転写され、コートタンパク質、またはその誘導体がRNA分 子を包膜する粒子内に集合するキット。 43. 第1DNA配列がタバコモザイクウイルスのU1株のコートタンパク 質をコード化し、ここでアミノ基末端からの第2アミノ酸がアラニンにかえられ ており、集合配列起点が図11に示した配列(SEQ ID NO:6)を含む請 求項42に記載のキット。 44. 細菌がエシェリキア・コリ(Esherichia coli)である請求項42に 記載のキット。 45. 第1プロモーターおよび第2プロモーターがT7 RNAプロモータ ーであり、細菌が更に、T7 RNAポリメラーゼ解読配列を含む第3DNA配 列およびT7 RNAポリメラーゼの発現を制御する誘導プロモーターを含有す る請求項42に記載の細菌。 46. 一つの容器内に、 (a)次の作用的に結合した成分: (i)タバコモザイクウイルスコートタンパク質またはその官能誘導体をコード 化する、第1DNA配列の発現を制御する第1プロモーター、(ii)翻訳開始 シグナル、(iii)コートタンパク質またはその誘導体をコード化する第1D NA配列および(iv)第1転写終結シグナルを含む第1プラスミドベクターと 、 (b)次の作用的に結合した成分: (i)第2DNA配列の発現を制御する、第2プロモーター、(ii)ポリリン カーおよびタバコモザイクウイルス集合配列起点をコード化する配列を含む第2 DNA配列および(iii)第2転写終結シグナルを含む第2プラスミドベクタ ーと、 を含むキット。 47. ポリリンカーがタバコモザイクウイルス集合配列起点をコード化する 配列に対して5’位にある請求項46に記載のキット。 48. ポリリンカーがタバコモザイクウイルス集合配列起点をコード化する 配列に対して3’位にある請求項46に記載のキット。 49.一つの容器内に、 (a) 次の作用的に結合した成分: (i)植物ウイルスコートタンパク質またはその官能誘導をコード化する第1D NA配列の発現を制御する第1プロモーター、(ii)翻訳開始シグナル、 (iii)コートタンパク質またはその誘導体をコード化する第1DNA配列、 および(iv)第1転写終結シグナルを含む第1プラスミドベクターと、 (b)次の作用的に結合した成分: (i)第2DNA配列の発現を制御する第2プロモーター、(ii)ポリリンカ ー、および植物ウイルス集合配列起点をコード化する配列を含む第2DNA配列 、および(iii)第2転写終結シグナルと、 を含むキットであって、植物ウイルスが桿状の螺旋状粒子および単鎖RNAゲノ ムを有しているキット。 50. 1個またはそれ以上の容器の中に請求項28に記載の細菌を含むキッ ト。 51. 1個またはそれ以上の容器の中に請求項33に記載の細菌を含むキッ ト。 52. 1個またはそれ以上の容器の中に請求項36に記載の細菌を含むキッ ト。
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