JPH09252778A - Expression cassette capable of imparting medicine metabolizing function and use of the same - Google Patents
Expression cassette capable of imparting medicine metabolizing function and use of the sameInfo
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- JPH09252778A JPH09252778A JP8064330A JP6433096A JPH09252778A JP H09252778 A JPH09252778 A JP H09252778A JP 8064330 A JP8064330 A JP 8064330A JP 6433096 A JP6433096 A JP 6433096A JP H09252778 A JPH09252778 A JP H09252778A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薬剤代謝能を付与
する発現カセットに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an expression cassette imparting drug metabolizing ability.
【0002】[0002]
【従来の技術】チトクロムP450は、微生物から、植
物、哺乳動物に至るまで、広く生物界に分布する酵素
で、分子内にヘムを含む一群のヘム酵素ファミリーを構
成する。チトクロムP450は、生体内に取り込まれた
薬剤、例えば、薬物、毒物、農薬を含めた広範囲の脂溶
性化合物に対して、一原子酸素を添加する反応を触媒
し、これら化合物を代謝することによって解毒化する能
力を備えている。2. Description of the Related Art Cytochrome P450 is an enzyme widely distributed in the living world, from microorganisms to plants and mammals, and constitutes a group of heme enzyme families containing heme in the molecule. Cytochrome P450 catalyzes the reaction of adding monoatomic oxygen to a wide range of lipid-soluble compounds including drugs, poisons and pesticides taken up in the body, and detoxifies them by metabolizing these compounds. Have the ability to turn into.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】最近になって、植物に
おいても、各種チトクロムP450の存在が明らかにな
ってきた。しかしながら、植物では、哺乳動物と比較し
てチトクロムP450の含量は低い。このため、植物
は、哺乳動物よりもはるかに低い薬剤代謝能しか有さな
い。そこで、植物に対して薬剤代謝能を効率よく付与す
るための手段が望まれていた。Recently, the presence of various cytochrome P450s in plants has been revealed. However, the content of cytochrome P450 in plants is lower than that in mammals. For this reason, plants have far less ability to metabolize drugs than mammals. Therefore, a means for efficiently imparting drug-metabolizing ability to plants has been desired.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な状況を鑑み、鋭意検討を重ねた結果、葉緑体内で非植
物由来チトクロムP450を発現させることにより、薬
剤代謝能力を植物に効率よく付与することに成功し、本
発明に至った。すなわち、本発明は、 I. (1)植物細胞内で機能可能なプロモーター、(2) 葉
緑体移行シグナルペプチド配列をコードする遺伝子と非
植物由来チトクロムP450遺伝子との融合遺伝子、およ
び、(3) 植物細胞内で機能可能なターミネーター、を機
能可能な形で有することを特徴とする発現カセット(以
下、本発明発現カセットと記す。)、 II.葉緑体移行シグナルペプチド配列が配列番号10
で示されるアミノ酸配列であることを特徴とする前項I
記載の発現カセット、 III.非植物由来チトクロムP450遺伝子が哺乳動
物由来であることを特徴とする前項I記載の発現カセッ
ト、 IV.前項I記載の発現カセットを含有する微生物、 V.前項I記載の発現カセットを導入することにより形
質転換された植物、 VI.(1) 植物細胞内で機能可能なプロモーター、(2)
葉緑体移行シグナルペプチド配列をコードする遺伝子と
非植物由来チトクロムP450遺伝子との融合遺伝子、およ
び、(3) 植物細胞内で機能可能なターミネーター、を機
能可能な形で有する発現カセットを植物細胞内に導入
し、葉緑体内で非植物由来チトクロムP450を発現させる
ことを特徴とする植物における薬剤代謝能の付与方法、
を提供するものである。[Means for Solving the Problems] In view of the above situation, the present inventors have conducted extensive studies, and as a result, expressed a non-plant-derived cytochrome P450 in chloroplasts, thereby imparting a drug-metabolizing ability to plants. Succeeded in giving efficiently, it came to the present invention. That is, the present invention provides: (1) a promoter capable of functioning in plant cells, (2) a fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) capable of functioning in plant cells An expression cassette having a terminator in a functional form (hereinafter referred to as the expression cassette of the present invention), II. The chloroplast translocation signal peptide sequence is SEQ ID NO: 10.
The above item I, which is an amino acid sequence represented by
The described expression cassette, III. The non-plant-derived cytochrome P450 gene is derived from a mammal, IV. A microorganism containing the expression cassette according to the above item I, V. A plant transformed by introducing the expression cassette described in the above item I, VI. (1) a promoter capable of functioning in plant cells, (2)
A fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) an expression cassette having a functional terminator capable of functioning in a plant cell in a plant cell And a method for imparting drug-metabolizing ability in a plant characterized by expressing a non-plant-derived cytochrome P450 in a chloroplast,
Is provided.
【0005】[0005]
【発明の実施の態様】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明発現カセットは、(1) 植物細胞内で機能可
能なプロモーター、(2) 葉緑体移行シグナルペプチド配
列をコードする遺伝子と非植物由来チトクロムP450遺伝
子との融合遺伝子、および、(3) 植物細胞内で機能可能
なターミネーターを含有し、各々が機能するような形で
有している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The expression cassette of the present invention comprises (1) a promoter capable of functioning in plant cells, (2) a fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) a plant It contains terminators that can function in cells, and each has a form that allows them to function.
【0006】「葉緑体移行シグナルペプチド配列をコー
ドする遺伝子と非植物由来チトクロムP450遺伝子との融
合遺伝子」とは、たとえば、葉緑体移行シグナルペプチ
ド配列をコードする遺伝子と非植物由来チトクロムP450
遺伝子を接続することによって構築することができる。
両遺伝子の接続にあたっては、葉緑体移行シグナルペプ
チド配列をコードする遺伝子を5’側に、非植物由来チ
トクロムP450遺伝子を3’側に配位し、途中に終止コド
ンが現れないように、適当なリンカーを用いてフレーム
がずれないように接続することによって得ることができ
る。"A fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene" means, for example, a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450.
It can be constructed by connecting genes.
To connect both genes, coordinate the gene encoding the chloroplast translocation signal peptide sequence on the 5'side and the non-plant-derived cytochrome P450 gene on the 3'side, so that a stop codon does not appear in the middle. It can be obtained by using a different linker so that the frames are connected without shifting.
【0007】非植物由来チトクロムP450として、非
植物由来でありかつ一原子酸素添加活性を有するもので
あれば、特に限定されることはなく、種々のチトクロム
P450分子種を用いることができる。例えば、I 、I
I, III, IV の遺伝子ファミリーに属するチトクロムP
450分子種をあげることができる。具体的には、哺乳
動物由来であるチトクロムP450c,P450d,P450 1A1、 P450
1A2,P450 2A6,P450 2B6,P450 2C8,P450 2C9,P450 2C1
8,P4502D6,P4502E1,P450 3A4,P450 3A5等があげられ
る。これら分子種はそれぞれ異なる化学構造の化合物を
代謝するので、目的に応じて最適の分子種を選ぶことが
できる。たとえば、ラットの肝臓由来のチトクロムP4
50cはベンツピレン等の芳香環炭化水素化合物の環水
酸化、7−エトキシクマリンのO−脱エチル化等の活性
を有する。構造が明らかにされている上記の非植物由来
チトクロムP450遺伝子は、文献記載の公知方法によって
取得することができるし、また、既報の塩基配列を基に
して、PCR法によってクローニングすることも可能で
ある。あるいは、化学合成によっても目的とする遺伝子
を作製することができる。The non-plant-derived cytochrome P450 is not particularly limited as long as it is non-plant-derived and has monoatomic oxygen addition activity, and various cytochrome P450 molecular species can be used. For example, I 1, I
Cytochrome P belonging to I, III, IV gene families
There are 450 molecular species. Specifically, mammal-derived cytochromes P450c, P450d, P450 1A1, P450
1A2, P450 2A6, P450 2B6, P450 2C8, P450 2C9, P450 2C1
8, P4502D6, P4502E1, P450 3A4, P450 3A5 and the like. Since these molecular species metabolize compounds having different chemical structures, the optimal molecular species can be selected according to the purpose. For example, rat liver-derived cytochrome P4
50c has activities such as ring hydroxylation of aromatic ring hydrocarbon compounds such as benzpyrene and O-deethylation of 7-ethoxycoumarin. The above-mentioned non-plant-derived cytochrome P450 gene whose structure has been clarified can be obtained by a known method described in the literature, or can be cloned by the PCR method based on a reported nucleotide sequence. is there. Alternatively, the target gene can be prepared by chemical synthesis.
【0008】また非植物由来チトクロムP450は、N
ADPH−P450還元酵素の遺伝子との融合酵素遺伝
子の形で供給されてもよい。この場合に用いられる還元
酵素としては、NADPHからの還元力供給活性(NA
DPHからの電子をP450へ伝達する)を有するもの
であれば、特に限定されることはなく、たとえば、酵母
等の微生物に由来するNADPH−P450還元酵素、
ヒト、ラット、ウサギ、ブタ等の哺乳動物に由来するN
ADPH−P450還元酵素、あるいは、植物に由来す
るNADPH−P450還元酵素などをあげることがで
きる。これらNADPH−P450還元酵素の遺伝子
は、構造が明らかにされておれば、文献等に記載された
公知の方法によって取得することができる。また、既報
の塩基配列を基にして、PCR法等によって遺伝子をク
ローニングすることも可能である。あるいは、化学合成
によっても、目的とする遺伝子を作製することができ
る。NADPH−P450還元酵素の遺伝子との融合酵
素遺伝子は、たとえば、ミクロソーム型チトクロムP4
50の少なくともミクロソーム膜結合領域、基質結合領
域およびヘム結合領域を含む遺伝子と、NADPHーP
450還元酵素のフラビンモノヌクレオチド、フラビン
アデニンジヌクレオチドおよびNADPHの各々の結合
領域を含む遺伝子を接続することによって構築すること
ができる。なお、両遺伝子の接続にあたっては、非植物
由来チトクロムP450遺伝子を5’側に、NADPH
ーP450還元酵素遺伝子を3’側にそれぞれ配位し、
途中に終止コドンが出現することを防ぐために、フレー
ムがずれないように、適当なリンカー配列を用いて両遺
伝子を接続すればよい。Non-plant-derived cytochrome P450 is
It may be supplied in the form of a fusion enzyme gene with the gene for ADPH-P450 reductase. As the reductase used in this case, the reducing power supply activity (NA
It is not particularly limited as long as it has a function of transferring electrons from DPH to P450). For example, NADPH-P450 reductase derived from a microorganism such as yeast,
N derived from mammals such as human, rat, rabbit and pig
Examples thereof include ADPH-P450 reductase or plant-derived NADPH-P450 reductase. The genes of these NADPH-P450 reductases can be obtained by known methods described in the literature etc., if the structures are clear. In addition, it is also possible to clone the gene by the PCR method or the like based on the reported nucleotide sequence. Alternatively, the target gene can also be produced by chemical synthesis. The fusion enzyme gene with the gene for NADPH-P450 reductase is, for example, microsomal cytochrome P4.
50 genes containing at least a microsomal membrane binding region, a substrate binding region and a heme binding region, and NADPH-P
It can be constructed by connecting the genes containing the respective binding regions of 450 reductase flavin mononucleotide, flavin adenine dinucleotide and NADPH. In addition, when connecting both genes, the non-plant-derived cytochrome P450 gene was placed on the 5 ′ side and NADPH
-P450 reductase gene is coordinated to the 3'side respectively,
In order to prevent the termination codon from appearing on the way, both genes may be connected using an appropriate linker sequence so that the frames are not displaced.
【0009】「葉緑体移行シグナルペプチド配列をコー
ドする遺伝子」とは、核にコードされる種々の遺伝子
で、その転写翻訳産物が葉緑体に移行し、葉緑体に局在
するタンパク質のシグナルペプチド配列をコードする遺
伝子を意味する。例えば、葉緑体のa/b 結合タンパク質
のシグナルペプチド配列、葉緑体型ω- 3不飽和化酵素
のシグナルペプチド配列、葉緑体フェロケタラーゼのシ
グナルペプチド配列をコードする遺伝子をあげることが
できる。具体的には、例えば、配列番号10で示される
アミノ酸配列である葉緑体移行シグナルペプチド配列を
コードする遺伝子がある。これら葉緑体移行シグナルペ
プチド配列をコードする遺伝子は、構造が明らかにされ
ておれば、文献等に記載された公知の方法によって取得
することができる。また、既報の塩基配列を基にして、
PCR法等によって遺伝子をクローニングすることも可
能である。あるいは、化学合成によっても、目的とする
遺伝子を作製することができる。"A gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence" refers to various genes encoded by the nucleus, of which proteins whose transcription and translation products translocate to chloroplast and are localized in chloroplast. It means a gene encoding a signal peptide sequence. For example, a gene encoding a signal peptide sequence of chloroplast a / b binding protein, a signal peptide sequence of chloroplast type ω-3 desaturase, and a signal peptide sequence of chloroplast ferroketalase can be mentioned. . Specifically, for example, there is a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence which is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10. The genes encoding these chloroplast translocation signal peptide sequences can be obtained by known methods described in the literature etc., if the structures are clarified. In addition, based on the reported base sequence,
It is also possible to clone the gene by the PCR method or the like. Alternatively, the target gene can also be produced by chemical synthesis.
【0010】「植物細胞内で機能可能なプロモーター」
とは、植物細胞内で転写、翻訳などの遺伝子発現機能に
関与する領域を有する遺伝子のことであり、例えば、カ
リフラワーモザイクウイルス由来の35Sプロモータ
ー、あるいは、ノパリン合成酵素遺伝子のプロモータ
ー、オクトピン合成酵素遺伝子のプロモーターといった
アグロバクテリウムツメファシエンスのTーDNAに由
来する構成的プロモーター、タバコ由来のPar A遺伝子
プロモーター、ジャガイモのパタチン遺伝子プロモータ
ー等をあげることができる。[Promoter capable of functioning in plant cells]
The term "gene" refers to a gene having a region involved in gene expression functions such as transcription and translation in plant cells, and includes, for example, the cauliflower mosaic virus-derived 35S promoter, the nopaline synthase gene promoter, and the octopine synthase gene. And a constitutive promoter derived from T-DNA of Agrobacterium tumefaciens, a tobacco-derived Par A gene promoter, a potato patatin gene promoter, and the like.
【0011】「植物細胞内で機能可能なターミネータ
ー」とは、植物細胞内で転写終結などの遺伝子発現機能
に関与する領域を有する遺伝子のことであり、例えば、
TーDNA由来のNOSターミネーター、ジャガイモの
パタチン遺伝子ターミネーターなどをあげることができ
る。The term "terminator capable of functioning in plant cells" refers to a gene having a region involved in gene expression functions such as termination of transcription in plant cells.
Examples thereof include T-DNA-derived NOS terminator and potato patatin gene terminator.
【0012】「機能可能な形で有する」とは、葉緑体移
行シグナルペプチドをコードする遺伝子とチトクロムP
450遺伝子の融合遺伝子が植物細胞内で実質的に転
写、翻訳されるように、例えば、5’端から (1)植物細
胞内で機能可能なプロモーター、(2) 葉緑体移行シグナ
ルペプチド配列をコードする遺伝子と非植物由来チトク
ロムP450遺伝子との融合遺伝子、(3) 植物細胞内で機能
可能なターミネーターの順に遺伝子が存在することを意
味する。こうして構築された発現カセットは、たとえ
ば、下記のような通常の方法によって植物細胞内へ導入
することができる。なお、本発明で用いる植物(細胞)
としては、特に限定されることはなく、たとえばタバ
コ、トマト、ジャガイモ、ダイズ、イネ、コムギ等の植
物をあげることができる。"Having a functional form" means a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide and cytochrome P.
In order for the fusion gene of 450 genes to be substantially transcribed and translated in plant cells, for example, from the 5 ′ end, (1) a promoter functional in plant cells, (2) a chloroplast translocation signal peptide sequence It means that the gene exists in the order of a fusion gene of the encoding gene and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) a terminator capable of functioning in plant cells. The expression cassette thus constructed can be introduced into a plant cell by a usual method as described below. The plant (cell) used in the present invention
It is not particularly limited, and examples thereof include plants such as tobacco, tomato, potato, soybean, rice and wheat.
【0013】構築された発現カセットを、たとえば、イ
ネ、トウモロコシ、モロコシ、ライムギ、オオムギ、コ
ムギ、タマネギ等の単子葉植物、双子葉植物としてはダ
イズ、エンドウ、インゲン、アルファルファ等のマメ科
植物;タバコ、トマト、ナス、ジャガイモ等のナス科植
物、ダイコン、ナタネ、キャベツ、シロイヌナズナ等の
アブラナ科植物;メロン、キュウリ、カボチャなどのウ
リ科植物;ニンジン、セロリ等のセリ科植物;レタス等
のキク科植物に導入する方法としては、植物種によって
異なるが、1)土壌細菌であるアグロバクテリウムの感染
を利用する系、2)植物細胞をプロトプラスト化し、ポリ
エチレングリコール(以下PEGと記す。)の存在下で
プラスミドをプロトプラストに取り込ませるPEG法、
3)電気パルスを与えてプラスミドをプロトプラストに取
り込ませるエレクトロポーレーション法、4)、微小針に
よりプラスミドをプロトプラストまたは植物細胞に注入
するマイクロインジェクション法、5)リン酸カルシウム
法により遺伝子を導入する系、4)植物組織あるいはプロ
トプラストへのパーティクルガンにより遺伝子を導入す
る系などの通常の方法をあげることができる。本発明プ
ラスミドの植物細胞内への導入量としては、たとえば、
PEG法では細胞当たり約10〜約100pg、エレク
トロポーレーション法では、約0.5〜約1KV/cm
の電気パルスを与えて細胞当たり約10〜約100p
g、マイクロインジェクション法では、細胞当たり約1
pg程度が好ましい。また遺伝子導入に用いられた植物
細胞は、リーフディスク、プロトプラスト細胞、培養細
胞そのもの、あるいは植物の茎、種子等を各種の遺伝子
導入方法に応じて適宜選択して用いる。さらに具体的に
は、たとえば、イネへの遺伝子導入については、パーテ
ィクルガン法で遺伝子導入をすることができる。イネ種
子を脱穀、籾すり後、オーキシンを含むLinsmaier and
Skoog(LS) 培地(Physiol. Plant. 18, 100-127 (196
5))で培養し、胚の脱分化を図る。脱分化して大きくな
った胚を切取り、オーキシンを含むLS寒天培地に置床す
る。上記のようにして構築された発現カセット、およ
び、抗生物質等の薬剤耐性マーカー用プラスミドを混合
し、パーティクルガンによって、寒天培地に置床した胚
に遺伝子を導入する。この胚を抗生物質等の薬剤と植物
ホルモンを含むLS培地で無菌的に選抜培養する。さら
に、増殖した胚由来カルスを抗生物質を含むLS培地上で
選抜し、抗生物質等の薬剤耐性遺伝子が導入された再生
個体を得る。これらの選抜植物からゲノムDNA を調製
し、PCR もしくはサザンブロット解析によって非植物由
来チトクロムP450モノオキシゲナーゼ遺伝子が挿入され
た植物体を選抜する。The constructed expression cassette can be used, for example, as a monocotyledonous plant such as rice, corn, sorghum, rye, barley, wheat and onion, and as dicotyledonous plants, legumes such as soybean, pea, green beans and alfalfa; tobacco. , Solanaceae plants such as tomato, eggplant and potato, Brassicaceae plants such as radish, rapeseed, cabbage and Arabidopsis; Cucurbitaceae plants such as melon, cucumber and pumpkin; Ceriaceae plants such as carrot and celery; Asteraceae such as lettuce The method of introduction into a plant varies depending on the plant species, but 1) a system utilizing infection with Agrobacterium, a soil bacterium, 2) protoplasting plant cells, and in the presence of polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG). PEG method of incorporating a plasmid into protoplasts by
3) An electroporation method in which a plasmid is incorporated into protoplasts by applying an electric pulse, 4), a microinjection method in which a plasmid is injected into protoplasts or plant cells by a microneedle, 5) a system for introducing a gene by the calcium phosphate method, 4) A usual method such as a system in which a gene is introduced into a plant tissue or a protoplast by a particle gun can be used. The amount of the plasmid of the present invention introduced into plant cells is, for example,
About 10 to about 100 pg per cell by the PEG method, about 0.5 to about 1 KV / cm by the electroporation method
About 10 to about 100p per cell by applying an electric pulse of
g, about 1 per cell by microinjection method
About pg is preferable. As the plant cells used for gene transfer, leaf disks, protoplast cells, cultured cells themselves, plant stems, seeds, etc. are appropriately selected and used according to various gene transfer methods. More specifically, for example, gene transfer into rice can be performed by the particle gun method. After threshing and hulling rice seeds, Linsmaier and auxin containing
Skoog (LS) medium (Physiol. Plant. 18, 100-127 (196
5)) Cultivate the cells and try to dedifferentiate the embryos. The dedifferentiated embryo is cut off and placed on LS agar medium containing auxin. The expression cassette constructed as described above and a plasmid for a drug resistance marker such as an antibiotic are mixed, and the gene is introduced into an embryo placed on an agar medium by a particle gun. The embryos are aseptically selected and cultured in an LS medium containing a drug such as an antibiotic and a plant hormone. Further, the expanded embryo-derived callus is selected on an LS medium containing an antibiotic to obtain a regenerated individual into which a drug resistance gene such as an antibiotic has been introduced. Genomic DNA is prepared from these selected plants, and plants in which the non-plant-derived cytochrome P450 monooxygenase gene is inserted are selected by PCR or Southern blot analysis.
【0014】遺伝子の導入された植物細胞には、通常、
カナマイシンやハイグロマイシン等の薬剤耐性遺伝子等
を同時に導入した選択マーカーが存在しており、まずこ
のマーカーに基づき選抜を行ない、ついで、目的とする
遺伝子の発現量を解析することにより、さらなる選抜を
することができる。A plant cell into which a gene has been introduced is usually
There is a selection marker that simultaneously introduced drug resistance genes such as kanamycin and hygromycin. Selection is performed based on this marker first, and then further selection is performed by analyzing the expression level of the gene of interest. be able to.
【0015】そして構築させた発現カセットが導入され
た植物細胞は、植物組織培養技術において通常用いられ
る方法に準じて再分化させることにより該遺伝子を有す
る植物体を作成することができる。このような方法は、
たとえば、S. B. Gelvin, R.A. Schilperoort and D.
P. S. Verma 著;プラントモレキュラー バイオロジー
/ マニュアル(Plant Molecular Biology/Manual)、ルア
ー アカデミック パブリッシャーズ(Kluwer Academic
Publishers)発行、1988年等に記載されている。たとえ
ば、1−ナフタリン酢酸および6−ベンジルアデニン等
の植物ホルモンを含むMS、White、B5,N6、
NN寒天培地等の通常の植物培養に用いる公知の寒天培
地上に置床した植物細胞から茎葉を出現させ、茎葉をホ
ルモンフリ−のMS、White、B5,N6、NN寒
天培地等の通常の植物培養に用いる公知の寒天培地に移
植し、発根させる。以降、一ヵ月ごとに培養ポット内で
茎頂培養を繰り返すことにより、植物体を得ることがで
きる。このようにして得られた植物体、植物細胞等の植
物は、葉緑体内で非植物由来チトクロムP450を発現さ
せ、薬剤(特に葉緑体で作用する薬剤)に対するすぐれ
た代謝能力を有する。その結果、該植物に前記の化合物
に対する抵抗性を獲得させることができる。Then, the plant cell into which the constructed expression cassette has been introduced can be redifferentiated according to a method usually used in plant tissue culture technology to prepare a plant having the gene. Such a method
For example, SB Gelvin, RA Schilperoort and D.
PS Verma by Plant Molecular Biology
/ Manual (Plant Molecular Biology / Manual), Luer Academic Publishers (Kluwer Academic
Publishers), published in 1988, etc. For example, MS, White, B5, N6 containing plant hormones such as 1-naphthalene acetic acid and 6-benzyladenine,
Ordinary plant culture such as MS, White, B5, N6, NN agar medium containing hormone-free stems and leaves appeared from plant cells placed on a known agar medium used for ordinary plant culture such as NN agar medium It is transplanted to the well-known agar medium used for and rooted. After that, the plant can be obtained by repeating the shoot apical culture in the culture pot every month. The plants such as plants and plant cells thus obtained express non-plant-derived cytochrome P450 in the chloroplast and have excellent metabolic ability for drugs (particularly drugs that act on chloroplasts). As a result, the plant can be made resistant to the above compounds.
【0016】[0016]
【実施例】以下に、実施例をあげて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定される
ものではなく、本発明の技術分野における通常の変更を
行うことができる。なお、以下では「チトクロムP45
0」を「 CYP」と記す。また、本実施例で用いた材料は
以下のとおりである。即ち、配列表に示したオリゴヌク
レオチドは、アプライドバイオシステムズ社のModel 39
4 DNA Synthesizerにより合成した。制限酵素、T4ポリ
ヌクレオチドキナーゼ、Klenowフラグメント、および、
Takara Taqポリメラーゼは宝酒造より購入した。pfu ポ
リメラーゼはストラタジーン社より購入した。pBI 221
プラスミドベクターはクローンテック社から購入した。
抗- ラット CYP1A1 抗体は第一化学薬品より、抗- ヤギ
Ig (G+L) - アルカリホスファターゼ抗体はタゴイムノ
ロジカル社より購入した。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples, and ordinary modifications in the technical field of the present invention can be made. You can In the following, "Cytochrome P45
"0" is described as "CYP". The materials used in this example are as follows. That is, the oligonucleotide shown in the sequence listing is Model 39 of Applied Biosystems.
4 Synthesized by DNA Synthesizer. Restriction enzyme, T4 polynucleotide kinase, Klenow fragment, and
Takara Taq polymerase was purchased from Takara Shuzo. pfu polymerase was purchased from Stratagene. pBI 221
The plasmid vector was purchased from Clontech.
Anti-rat CYP1A1 antibody
Ig (G + L) -alkaline phosphatase antibody was purchased from Tagoimological.
【0017】実施例1 (プラスミドベクター pB2BSの
構築) 図1に示すように、カリフラワーモザイクウィルス 35
S プロモータ (35S-P)の上流、および、下流の制限酵素
認識部位を替えることにより、以降のバイナリープラス
ミドの構築に有用な pB2BSプラスミドベクターを作製し
た。まず、 pBI 221プラスミドベクターを Hind III お
よびPst I で消化し、図11-Aに示した合成リンカー Aを
連結することにより、Hind III / Sph I /Pst I をSsp
I / Bam HI 認識部位に替えた。次に、それによって得
られた pB2B をXbaI およびSac I で消化することによ
り、β−グルクロニダーゼのコーディング領域を削除
し、図11-Bに示した合成リンカー Bを連結し、Xba I /
Sph I /Sac IをSsp I / Bam HI 認識部位に替え、pB2BS
プラスミドベクターを得た。リンカーは、配列番号
1、2、3、および、4に示した 500 pmol の合成 DNA
の 5' 末端を T4 ポリヌクレオチドキナーゼによりリン
酸化し、対になる配列番号1および2、および、配列番
号3および4のそれぞれを 65 ゜C で熱した後 25 ゜C
でアニーリングしたものを用いた。挿入したリンカーの
配列に間違いがないことを、アプライドバイオシステム
ズ社の Model 373 DNA Sequencerを用い、Dye Deoxy*Te
rminator 法により確認した。Example 1 (Construction of plasmid vector pB2BS) As shown in FIG. 1, cauliflower mosaic virus 35
By changing the restriction enzyme recognition sites upstream and downstream of the S promoter (35S-P), a pB2BS plasmid vector useful for subsequent binary plasmid construction was constructed. First, pBI 221 plasmid vector was digested with Hind III and Pst I, and the synthetic linker A shown in Fig. 11-A was ligated to bind Hind III / Sph I / Pst I to Ssp.
I / Bam HI recognition site was changed. Then, the resulting pB2B was digested with Xba I and Sac I to delete the coding region of β-glucuronidase, and the synthetic linker B shown in FIG. 11-B was ligated to Xba I /
Replaced Sph I / Sac I with Ssp I / Bam HI recognition site, pB2BS
A plasmid vector was obtained. The linker is 500 pmol of synthetic DNA shown in SEQ ID NOs: 1, 2, 3 and 4.
The 5'end of each of these was phosphorylated by T4 polynucleotide kinase, and the paired SEQ ID NOS: 1 and 2 and SEQ ID NOS: 3 and 4 were heated at 65 ° C, and then at 25 ° C
The one annealed at was used. Using the Model 373 DNA Sequencer from Applied Biosystems, confirm that there is no mistake in the sequence of the inserted linker using Dye Deoxy * Te.
It was confirmed by the rminator method.
【0018】実施例2 (バイナリープラスミドの構
築) 構築した8種類のバイナリープラスミドの構造を図2に
示した。また、それぞれの構築方法を以下に記載する。 1)pIQVA の構築 図3 に示すように、タバコ Nicotiana plumbaginifolia
のリブロース 1, 5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキ
シゲナーゼ小サブユニット (RbcS) の葉緑体移行シグナ
ルペプチド (TP) cDNAの開始コドンのすぐ上流に Xba I
認識部位を作製するために、ポールセン(Poulsen) ら,
Mol. Gen. Genet., 205: 193 - 200 (1986) に報告さ
れた RbcS プロモータと TP を含むプラスミド p8Bp18
を鋳型とし、配列番号5、および、配列番号6に示した
プライマーを用いてpfu ポリメラーゼにより94℃ 5分
間、94℃/ 42℃/ 75℃を 1分間 / 30 秒間 / 2.5分間を
30サイクルの条件で PCR増幅を行い (PCR 1)、約 180
bp の断片を得た。この配列に間違いがないことを確認
した。これを Xba IおよびPst I で消化したプラスミド
ベクター pB2BSに挿入し、プラスミド pB2TPを得た。ま
た、ラット CYP1A1 のミクロソーム膜アンカー配列をコ
ードする cDNA の上流にSph I 認識部位と、グルタミ
ン、バリン、および、トリプトファンをコードする配列
を作製するために、大江田 (Oeda) ら(DNA, 4 (3): 20
3 - 210 (1985) )によって記載されたラット CYP1A1
cDNAを含むプラスミド pAMC1を鋳型とし、配列番号7、
および、配列番号8に示したプライマーを用いてpfu ポ
リメラーゼにより94℃、5 分間、94℃/ 42℃/ 75℃を 1
分間 / 30 秒間 / 2.5分間を 30 サイクルの条件で PCR
増幅を行い (PCR 2)、約 240 bp の断片を得た。やは
り、この配列に間違いがないことを確認した。これを S
ph Iおよび Pst Iで消化した pB2TPプラスミドに挿入
し、プラスミド pB2TPQVを得た。一方、 pAMC1を上流側
の Pst 1 (1)と Hind IIIで消化して得られた約 1,400
bp の断片を、同様にPst I と Hind III で消化した pB
2TPQVに挿入し、プラスミド pBQVAを得た。このように
して得られた pBQVAの TP とラット CYP1A1 をコードす
る領域を Xba IおよびSac I で切り出し、同様に Xba I
およびSac I で消化したバイナリーベクター pIG121-HM
( Onouchiら, Nucleic. Acid Res., 19: 6373 -6378
(1991))に挿入することにより、バイナリープラスミド
pIQVAを得た。Example 2 (Construction of Binary Plasmid) Structures of the constructed eight kinds of binary plasmids are shown in FIG. Moreover, each construction method is described below. 1) Construction of pIQVA As shown in Fig. 3, tobacco Nicotiana plumbaginifolia
Ribulose 1, 5-bisphosphate carboxylase / oxygenase small subunit (RbcS) of chlorophyll transfer signal peptide (TP) Xba I immediately upstream of the initiation codon of cDNA
To create the recognition site, Poulsen et al.,
Mol. Gen. Genet., 205: 193-200 (1986), plasmid p8Bp18 containing RbcS promoter and TP.
As a template, using the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 with pfu polymerase for 94 ° C for 5 minutes, 94 ° C / 42 ° C / 75 ° C for 1 minute / 30 seconds / 2.5 minutes.
Perform PCR amplification under the condition of 30 cycles (PCR 1),
A bp fragment was obtained. I confirmed that this sequence is correct. This was inserted into plasmid vector pB2BS digested with Xba I and Pst I to obtain plasmid pB2TP. In addition, in order to construct a sequence encoding Sph I recognition site and glutamine, valine, and tryptophan upstream of the cDNA encoding rat CYP1A1 microsomal membrane anchor sequence, Oeda et al. (DNA, 4 ( 3): 20
3-210 (1985)) described rat CYP1A1
Using the plasmid pAMC1 containing the cDNA as a template, SEQ ID NO: 7,
And 94 ° C for 5 minutes at 94 ° C / 42 ° C / 75 ° C with pfu polymerase using the primer shown in SEQ ID NO: 8.
PCR for 30 minutes / 30 seconds / 2.5 minutes for 30 cycles
Amplification was performed (PCR 2) to obtain a fragment of about 240 bp. After all, I confirmed that this sequence was correct. This is S
It was inserted into pB2TP plasmid digested with ph I and Pst I to obtain plasmid pB2TPQV. On the other hand, about 1,400 pAMC1 digested with upstream Pst 1 (1) and Hind III
The bp fragment was similarly digested with Pst I and Hind III to give pB
It was inserted into 2TPQV to obtain plasmid pBQVA. The TP of pBQVA thus obtained and the region encoding rat CYP1A1 were excised with Xba I and Sac I, and Xba I
And Sac I digested binary vector pIG121-HM
(Onouchi et al., Nucleic. Acid Res., 19: 6373 -6378
(1991))
pIQVA was obtained.
【0019】2)pIQVR の構築 図4 に示すように、榊 (Sakaki) ら(Biochemistry, 3
3: 4933 -4939 (1994))によって記載されたラット CYP
1A1 、および、酵母 NADPH-P450 還元酵素融合遺伝子を
含むプラスミド pAFCRを Pst 1 (1)と Hind III で消化
し、得られた約3,400 bp の断片を、同様にPst I と Hi
nd III で消化した pB2TPQVに挿入し、プラスミド pBQV
Rを得た。次に、pBQVR を Xba IおよびSac I で切り出
し、同様に Xba IおよびSac I で消化したバイナリーベ
クター pIG121-HMに挿入することにより、バイナリープ
ラスミド pIQVRを得た。2) Construction of pIQVR As shown in FIG. 4, Sakaki et al. (Biochemistry, 3
3: 4933 -4939 (1994)) described rat CYP.
Plasmid pAFCR containing 1A1 and the yeast NADPH-P450 reductase fusion gene was digested with Pst 1 (1) and Hind III, and the resulting approximately 3400 bp fragment was similarly digested with Pst I and Hid.
Inserted into pB2TPQV digested with nd III, plasmid pBQV
Got R. Next, pBQVR was cut out with Xba I and Sac I and inserted into the binary vector pIG121-HM which was similarly digested with Xba I and Sac I to obtain the binary plasmid pIQVR.
【0020】3)pIΔQAの構築 図5 に示すように、ラット CYP1A1 の 31 アミノ酸残基
のミクロソーム膜アンカー配列を削除し、そこにSph I
認識部位とグルタミンをコードする配列を作製するため
に、ラット CYP1A1 cDNAを含むプラスミド pAMC1を鋳型
とし、配列番号7、および、配列番号9に示したプライ
マーを用いてpfu ポリメラーゼにより94℃、5 分間、94
℃/ 42℃/ 75℃を 1分間 / 30 秒間 / 2.5分間を 30 サ
イクルの条件で PCR増幅を行い (PCR 3)、約 140 bp の
断片を得た。この配列に間違いがないことを確認した。
これを Sph IおよびPst I で消化した pB2TPに挿入し、
プラスミド pB2TPΔQ を得た。一方、 pAMC1を上流側の
Pst 1 (1)と Hind III で消化して得られた約 1,400 b
p の断片を、同様にPst I と Hind III で消化したpB2T
PΔQ に挿入し、プラスミドpBΔQAを得た。このように
して得られたpBΔQAの TP とラット CYP1A1 をコードす
る領域を Xba IおよびSac I で切り出し、同様に Xba I
およびSac I で消化したバイナリーベクター pIG121-HM
に挿入することにより、バイナリープラスミドpIΔQAを
得た。3) Construction of pIΔQA As shown in FIG. 5, the microsomal membrane anchor sequence of 31 amino acid residues of rat CYP1A1 was deleted and Sph I was added to it.
In order to prepare a sequence encoding the recognition site and glutamine, plasmid pAMC1 containing rat CYP1A1 cDNA was used as a template, and the primers shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 9 were used to pfu polymerase at 94 ° C. for 5 minutes. 94
PCR amplification was performed under the conditions of 30 ° C for 1 minute / 30 seconds / 2.5 minutes at ℃ / 42 ° C / 75 ° C (PCR 3) to obtain a fragment of about 140 bp. I confirmed that this sequence is correct.
Insert this into pB2TP digested with Sph I and Pst I,
The plasmid pB2TPΔQ was obtained. On the other hand, pAMC1
About 1,400 b obtained by digestion with Pst 1 (1) and Hind III
The p fragment was similarly digested with Pst I and Hind III to give pB2T.
It was inserted into PΔQ to obtain plasmid pBΔQA. The TP of pBΔQA thus obtained and the region encoding rat CYP1A1 were excised with Xba I and Sac I, and Xba I
And Sac I digested binary vector pIG121-HM
A binary plasmid pIΔQA was obtained by inserting
【0021】4)pIΔQRの構築 図6 に示すように、ラット CYP1A1 、および、酵母 NAD
PH-P450 還元酵素融合遺伝子を含むプラスミド pAFCRを
Pst 1 (1)と Hind III で消化し、得られた約3,400 bp
の断片を、同様にPst I と Hind III で消化した pB2T
PΔQ に挿入し、プラスミドpBΔQRを得た。次に、pBΔD
QR を Xba IおよびSac I で切り出し、同様に Xba Iお
よびSac I で消化したバイナリーベクター pIG121-HGに
挿入することにより、バイナリープラスミドpIΔQRを得
た。4) Construction of pIΔQR As shown in FIG. 6, rat CYP1A1 and yeast NAD
Plasmid pAFCR containing PH-P450 reductase fusion gene
About 3,400 bp obtained by digestion with Pst 1 (1) and Hind III
Fragment of pB2T digested with Pst I and Hind III in the same manner.
It was inserted into PΔQ to obtain plasmid pBΔQR. Then pBΔD
The binary plasmid pIΔQR was obtained by excising QR with Xba I and Sac I and inserting it into the binary vector pIG121-HG which was also digested with Xba I and Sac I.
【0022】5)pIRQVAの構築 図7 に示すように、RbcSプロモータと TP を含むプラス
ミド p8Bp18 を Bam HI およびSph I で消化し、得られ
た約 1,300 bp の断片を、同様にBam HIおよびSph I で
消化したプラスミド pBQVAに挿入することによってプラ
スミド pBRQVAを得た。次に、pBRQVAを Bam HI 、バイ
ナリーベクター pIG121-HMをHind IIIで消化し、それぞ
れの末端を Klenow フラグメントにより平滑化した。そ
れらを Sac Iで消化し、連結することによってバイナリ
ープラスミド pIRQVA を得た。5) Construction of pIRQVA As shown in FIG. 7, the plasmid p8Bp18 containing the RbcS promoter and TP was digested with Bam HI and Sph I, and the resulting fragment of about 1,300 bp was similarly digested with Bam HI and Sph I. The plasmid pBRQVA was obtained by inserting it into the plasmid pBQVA digested with. Next, pBRQVA was digested with Bam HI and the binary vector pIG121-HM was digested with Hind III, and each end was blunted with Klenow fragment. They were digested with Sac I and ligated to obtain the binary plasmid pIRQVA.
【0023】6)pIRQVRの構築 図8 に示すように、プラスミド p8Bp18 を Bam HI およ
びSph I で消化し、得られた約 1,300 bp の断片を、同
様にBam HIおよびSph I で消化したプラスミドpBQVRに
挿入することによってプラスミド pBRQVA を得た。次
に、 pBRQVA を Bam HI 、バイナリーベクター pIG121-
HMをHind IIIで消化し、それぞれの末端をKlenow フラ
グメントにより平滑化した。それらを Sac Iで消化し、
連結することによってバイナリープラスミド pIRQVR を
得た。6) Construction of pIRQVR As shown in FIG. 8, plasmid p8Bp18 was digested with Bam HI and Sph I, and the resulting fragment of about 1,300 bp was transformed into plasmid pBQVR similarly digested with Bam HI and Sph I. The plasmid pBRQVA was obtained by insertion. Next, pBRQVA is Bam HI, the binary vector pIG121-
HM was digested with Hind III and each end was blunted with Klenow fragment. Digest them with Sac I,
By ligation, the binary plasmid pIRQVR was obtained.
【0024】7)pIR ΔQAの構築 図9 に示すように、プラスミド p8Bp18 を Bam HI およ
びSph I で消化し、得られた約 1,300 bp の断片を、同
様にBam HIおよびSph I で消化したプラスミドpBΔQAに
挿入することによってプラスミド pBRΔQAを得た。次
に、 pBRΔQAを Bam HI 、バイナリーベクター pIG121-
HMをHind IIIで消化し、それぞれの末端をKlenow フラ
グメントにより平滑化した。それらを Sac Iで消化し、
連結することによってバイナリープラスミド pIRΔQAを
得た。7) Construction of pIRΔQA As shown in FIG. 9, plasmid p8Bp18 was digested with Bam HI and Sph I, and the resulting fragment of about 1,300 bp was similarly digested with Bam HI and Sph I to obtain plasmid pBΔQA. The plasmid pBRΔQA was obtained by inserting the plasmid into pBRΔQA. Next, pBRΔQA was added to Bam HI, the binary vector pIG121-
HM was digested with Hind III and each end was blunted with Klenow fragment. Digest them with Sac I,
By ligation, the binary plasmid pIRΔQA was obtained.
【0025】8)pIR ΔQRの構築 図10に示すように、プラスミド p8Bp18 を Bam HI およ
びSph I で消化し、得られた約 1,300 bp の断片を、同
様にBam HIおよびSph I で消化したプラスミドpBΔQRに
挿入することによってプラスミド pBRΔQRを得た。次
に、 pBRΔQRを Bam HI 、バイナリーベクター pIG121-
HMをHind IIIで消化し、それぞれの末端をKlenow フラ
グメントにより平滑化した。それらを Sac Iで消化し、
連結することによってバイナリープラスミド pIRΔQRを
得た。8) Construction of pIR ΔQR As shown in FIG. 10, the plasmid p8Bp18 was digested with Bam HI and Sph I, and the resulting fragment of about 1,300 bp was similarly digested with Bam HI and Sph I to obtain plasmid pBΔQR. The plasmid pBRΔQR was obtained by inserting the plasmid into pBRΔQR. Next, pBRΔQR is added to Bam HI, the binary vector pIG121-
HM was digested with Hind III and each end was blunted with Klenow fragment. Digest them with Sac I,
By ligation, the binary plasmid pIRΔQR was obtained.
【0026】実施例3 (アグロバクテリウムへのバイ
ナリープラスミドの導入) 実施例2 で作製したバイナリープラスミドpIΔQA、pIΔ
QR、pIQVA 、pIQVR 、pIR ΔQA、pIR ΔQR、pIRQVA、pI
RQVR、および、バイナリーベクター pIG121-HMのそれぞ
れをバイオラド社の 2 mm 幅のキュベットを用いて、20
0 W 、 2.5 kvolts 、25 mF の条件で電気穿孔(Gene P
ulser TM、バイオラド社)を行なうことにより、Agroba
cterium tumefaciens EHA101 株に導入した。それぞれ
のバイナリープラスミドを保持するアグロバクテリウム
は 50 mg / ml のカナマイシン、および、50 mg / mlの
ハイグロマイシンを含む YEB寒天培地上で選抜した。そ
こから調製したプラスミドを鋳型として CYP1A1 、ある
いは、酵母 NADPH-P450 還元酵素遺伝子に特異的にアニ
ールするプライマーを用いてPCR 反応(94℃、5 分間、
94℃/ 60℃/ 74℃を 1分間 / 1分間 / 2分間を 30 サイ
クル)行うことにより、それらの存在を確認した。Example 3 (Introduction of binary plasmid into Agrobacterium) Binary plasmids pIΔQA and pIΔ prepared in Example 2
QR, pIQVA, pIQVR, pIR ΔQA, pIR ΔQR, pIRQVA, pI
Each of RQVR and binary vector pIG121-HM was prepared using a Bio-Rad 2 mm wide cuvette.
Electroporation (Gene P at 0 W, 2.5 kvolts, 25 mF)
ulser TM , Bio-Rad, Inc.
It was introduced into the cterium tumefaciens EHA101 strain. Agrobacterium carrying each binary plasmid was selected on YEB agar medium containing 50 mg / ml kanamycin and 50 mg / ml hygromycin. PCR reaction (94 ° C, 5 minutes, 94 ° C, 5 minutes, using CYP1A1 or a primer that anneals specifically to the yeast NADPH-P450 reductase gene using the plasmid prepared from it as a template
Their presence was confirmed by performing 94 ℃ / 60 ℃ / 74 ℃ for 1 minute / 1 minute / 2 minutes 30 cycles).
【0027】実施例4 (植物への感染) アグロバクテリウムの植物への感染は、無菌発芽させた
タバコ Nicotiana tabacumの葉を用い、リーフディスク
法により行った。約 5 mm 四方角の葉片を、 LS 液体培
地で 100倍に希釈したアグロバクテリウム菌液に暗所で
約 3時間浸した後、0.5 mMの 1- ナフタリン酢酸、およ
び、4 mMの 6- ベンジルアデニンを含むLS 寒天培地(L
S-NB 培地)上に置き、暗所で 25 ℃で 2日間共存培養
した。感染させた組織は 50 mg / ml のカナマイシン、
50 mg / mlのハイグロマイシン、および、300 mg / ml
のセフォタキシムを含む LS-NB培地に移し、1 週間毎に
培地を替えた。約 1ヶ月後に出現したカナマイシン、お
よび、ハイグロマイシン耐性の茎葉を 50 mg / ml のカ
ナマイシンを含むホルモンフリー LS 寒天培地に移し
た。以後、30日毎に茎頂培養により継代培養した。Example 4 (Infection of plants) Infection of plants with Agrobacterium was carried out by a leaf disk method using leaves of Nicotiana tabacum, which was germinated aseptically. About 5 mm square leaflets were soaked in Agrobacterium solution diluted 100-fold with LS liquid medium for about 3 hours in the dark, and then 0.5 mM 1-naphthalene acetic acid and 4 mM 6-benzyl were added. LS agar medium containing adenine (L
S-NB medium) and co-cultured in the dark at 25 ° C for 2 days. Infected tissue was 50 mg / ml kanamycin,
Hygromycin 50 mg / ml and 300 mg / ml
Was transferred to the LS-NB medium containing cefotaxime, and the medium was changed every week. Kanamycin and hygromycin-resistant foliage that appeared after about 1 month were transferred to hormone-free LS agar medium containing 50 mg / ml of kanamycin. After that, subculture was carried out by shoot apical culture every 30 days.
【0028】実施例5 (植物染色体 DNAの調製と PCR
法による目的遺伝子の確認) タバコの葉の染色体 DNAは、ニッポンジーン社の ISOPL
ANT を用いて調製した。あらかじめ3 mm四方角に切って
おいた 0.1 gの葉を 1.5 ml 容マイクロ遠心チューブに
入れ、液体窒素中で凍結させた後、 300μl の ISOPLAN
T Solution Iを添加してガラス棒により組織を破砕し
た。以降の DNAの抽出操作は ISOPLANT のプロトコール
に従って行い、最終的に 0.5 mg / mlとなるように TE
に懸濁した。pIG121-HM 、pIΔQA、pIQVA 、pIR ΔQA、
および、pIRQVAを導入した組換え植物体には CYP1A1 cD
NAに、pIΔQR、pIQVR 、pIR ΔQR、および、pIRQVRを導
入した組換え植物体には酵母 NADPH-P450 還元酵素遺伝
子に特異的にアニールするプライマーを用いて Takara
Taq ポリメラーゼによりPCR 反応(94℃、5 分間、94℃
/ 60℃/ 74℃を 1分間 / 1分間 / 2分間を 30 サイク
ル)を行い、全ての組換え植物体の染色体 DNAに目的の
DNAが組み込まれたことを確認した。それらの結果を表
1に示した。Example 5 (Preparation and PCR of plant chromosomal DNA
Confirmation of target gene by method) Tobacco leaf chromosomal DNA is ISOPL of Nippon Gene Co., Ltd.
Prepared using ANT. Place 0.1 g of leaves that had been cut into 3 mm squares beforehand into a 1.5 ml microcentrifuge tube, freeze in liquid nitrogen, and then use 300 μl of ISOPLAN.
T Solution I was added and the tissue was disrupted with a glass rod. Subsequent extraction of DNA is performed according to the ISOPLANT protocol, and TE is adjusted to a final concentration of 0.5 mg / ml.
Suspended in water. pIG121-HM, pIΔQA, pIQVA, pIRΔQA,
Also, CYP1A1 cD was found in the recombinant plant into which pIRQVA was introduced.
For the recombinant plants in which pIΔQR, pIQVR, pIRΔQR and pIRQVR were introduced into NA, primers that specifically anneal to the yeast NADPH-P450 reductase gene were used.
PCR reaction with Taq polymerase (94 ℃, 5 minutes, 94 ℃)
/ 60 ℃ / 74 ℃ for 1 minute / 1 minute / 2 minutes for 30 cycles) to obtain the target chromosomal DNA of all recombinant plants.
It was confirmed that the DNA was incorporated. The results are shown in Table 1.
【0029】実施例6 (無傷葉緑体の単離) タバコ植物体の葉からの無傷葉緑体の単離は、バートレ
ット(Bartlette) らの方法 (Method in Chloroplast Mo
lecular Biology, pp.1081-1091 (1982) Elsevir, Amst
erdam) に準じて行った。植物の葉は湿重量 3グラム分
を LS 液体培地に浸し、1 時間遮光したものを用いた。
これらの主脈を除いた葉片はあらかじめ5 mm 四方角に
切り、12 ml の 50 mM HEPES-KOH (pH 7.5) 、 1 mM 塩
化マグネシウム、1 mM塩化マンガン、2 mM EDTA 、0.33
Mソルビトール、および、5 mMアスコルビン酸を含む破
砕緩衝液中で破砕した。破砕にはポリトロンホモジナイ
ザーを用い、レベル 3.5で 5秒間破砕した。破砕液を4
枚に重ねたミラクロスで濾過した後、2,200 g で 30 秒
間遠心分離した。得られた沈殿を 1 ml の破砕緩衝液に
懸濁し、36 ml の 5から 45 % のパーコール直線密度勾
配液に重層し、日立RPRS-10スウィングローターを用
い、10,000回転/分で 10 分間遠心した。分離した 2本
のバンドのうち、下側のバンドを回収した。得られた溶
液に 3倍容の 50 mM HEPES-KOH (pH 8.0) 、および、0.
33 Mソルビトールを含む洗浄緩衝液を加え、3,300 g で
15 秒間遠心分離し、溶液中に残存するパーコールを除
去した。この操作を数回繰り返し、最終的に得られた沈
殿を 50 mM HEPES-KOH (pH 7.5)、2 mM EDTA 、およ
び、0.33 Mソルビトール含む懸濁緩衝液にタンパク質量
が 1ml 溶液当たり20μg となるように再懸濁した。光
学顕微鏡による観察により無傷葉緑体の含有率を算出
し、その値が 80 % 以上の画分を以下に用いた。Example 6 (Isolation of intact chloroplasts) The isolation of intact chloroplasts from the leaves of tobacco plants was carried out by the method of Bartlette et al. (Method in Chloroplast Mo
lecular Biology, pp.1081-1091 (1982) Elsevir, Amst
erdam). The leaves of the plant were soaked in an LS liquid medium at a wet weight of 3 g and protected from light for 1 hour.
Leaf pieces excluding these main veins were cut into 5 mm squares beforehand, and 12 ml of 50 mM HEPES-KOH (pH 7.5), 1 mM magnesium chloride, 1 mM manganese chloride, 2 mM EDTA, 0.33
The cells were disrupted in a disruption buffer containing M sorbitol and 5 mM ascorbic acid. A Polytron homogenizer was used for crushing, and crushing was performed for 5 seconds at level 3.5. 4 pieces of crushed liquid
After filtering through Miracloth overlaid on one another, it was centrifuged at 2,200 g for 30 seconds. The obtained precipitate was suspended in 1 ml of crushing buffer, overlaid with 36 ml of 5 to 45% Percoll linear density gradient solution, and centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes using Hitachi RPRS-10 Swing Rotor. . Of the two separated bands, the lower band was recovered. Add 3 volumes of 50 mM HEPES-KOH (pH 8.0) and 0.
Add wash buffer containing 33 M sorbitol at 3,300 g
It was centrifuged for 15 seconds to remove the Percoll remaining in the solution. This procedure was repeated several times, and the final precipitate was added to a suspension buffer containing 50 mM HEPES-KOH (pH 7.5), 2 mM EDTA, and 0.33 M sorbitol so that the amount of protein was 20 μg per 1 ml solution. Resuspended. The content of intact chloroplast was calculated by observation with an optical microscope, and the fractions with the value of 80% or more were used below.
【0030】実施例7 (ウェスタンブロットによる発
現・輸送タンパク質の分析) 実施例6 に従って組換えタバコ植物体の葉から単離した
無傷葉緑体を、4 % SDS を含む緩衝液を用いて可溶化し
た後、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供した。
次に、ゲル中のタンパク質を電気泳動的にニトロセルロ
ース膜に移した。ニトロセルロース膜を 1 %乳タンパク
質を含む PBS緩衝液中で 1時間インキュベーションした
後、0.05 % Tween 20 、および、 0.1 %乳タンパク質を
含む PBS緩衝液で洗浄した後、 0.1 %乳タンパク質を含
む PBS緩衝液で 1,000倍に希釈した抗- ラット CYP1A1
抗体と 1時間インキュベーションした。ニトロセルロー
ス膜を0.05 % Tween 20 、および、0.1 % 乳タンパク質
を含む PBS緩衝液で 15 分間ずつ合計 3回洗浄した後、
0.1 % 乳タンパク質を含む PBS緩衝液で 1,000倍に希釈
した抗- ヤギ Ig (G+L)-アルカリホスファターゼ抗体と
1時間インキュベーションした。上記同様の洗浄操作を
3回繰り返し、さらに、100 mM塩化ナトリウム、およ
び、5 mM塩化マグネシウムを含む 10 mMトリス-HCl (pH
9.6)緩衝液で 15 分間ずつ 2回洗浄した。ニトロブルー
テトラゾリウムと 5- ブロモ 4- クロロ3- インドリル
リン酸を添加することにより、結合した抗体を検出し
た。その結果、いずれの組換えタバコ植物体においても
抗- ラット CYP1A1 抗体と反応する約60キロダルトンと
55キロダルトン(ラットCYP1A1発現株)、あるいは、13
0 キロダルトン(ラットCYP1A1 /酵母 NADPH-P450 還元
酵素発現株)の位置にバンドが検出され、組換えタバコ
植物体で目的とする酵素が産生され、さらに、葉緑体に
輸送されたことが確認された。それらのサイズより、ラ
ットCYP1A1発現株において認められた二本のバンドのう
ち、約60キロダルトンは TP と CYP1A1 の融合タンパク
質であり、55キロダルトンは葉緑体包膜に存在するシグ
ナルペプチダーゼによってプロセシングを受けた成熟タ
ンパク質であると推測される。Example 7 (Analysis of Expressed / Transported Proteins by Western Blot) The intact chloroplasts isolated from the leaves of the recombinant tobacco plant according to Example 6 were solubilized with a buffer containing 4% SDS. After that, it was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
The proteins in the gel were then electrophoretically transferred to nitrocellulose membranes. Incubate the nitrocellulose membrane in PBS buffer containing 1% milk protein for 1 hour, wash it with PBS buffer containing 0.05% Tween 20 and 0.1% milk protein, and then add PBS buffer containing 0.1% milk protein. Anti-rat CYP1A1 diluted 1,000 times with the solution
Incubated with antibody for 1 hour. After washing the nitrocellulose membrane with PBS buffer containing 0.05% Tween 20 and 0.1% milk protein for 3 times for 15 minutes each,
With anti-goat Ig (G + L) -alkaline phosphatase antibody diluted 1,000-fold with PBS buffer containing 0.1% milk protein.
Incubated for 1 hour. Perform the same washing operation as above
Repeat 3 times, then add 10 mM Tris-HCl (pH: 100 mM sodium chloride and 5 mM magnesium chloride).
9.6) The plate was washed twice for 15 minutes each with a buffer solution. Bound antibody was detected by adding nitroblue tetrazolium and 5-bromo 4-chloro 3-indolyl phosphate. As a result, it was found that all recombinant tobacco plants reacted with the anti-rat CYP1A1 antibody at about 60 kilodaltons.
55 kilodalton (rat CYP1A1 expressing strain) or 13
A band was detected at the position of 0 kilodalton (rat CYP1A1 / yeast NADPH-P450 reductase-expressing strain), confirming that the target enzyme was produced in the recombinant tobacco plant and further transported to the chloroplast. Was done. Based on their size, of the two bands observed in the rat CYP1A1 expressing strain, about 60 kilodaltons are fusion proteins of TP and CYP1A1, and 55 kilodaltons are processed by the signal peptidase present in the chloroplast envelope. It is speculated that this is a mature protein that has undergone.
【0031】実施例8 (組換えタバコ植物体による薬
物の代謝 〜葉緑体画分〜) 実施例6の組換えタバコ植物体の葉から調製した 2,200
g沈殿物を葉緑体画分とし、暗所で 7- エトキシクマリ
ン O- 脱エチル化活性を測定した。葉緑体画分に終濃度
が 0.4 mM となるように NADPHを添加し、暗所で 37 ℃
で10分間プレインキュベーションした。 7- エトキシク
マリンを終濃度が 0.4 mM になるように添加し、0 、2
、5 、10分後に反応液を 500 ml ずつ分取し、30 %ト
リクロロ酢酸を 15 ml添加して反応を止めた後、遠心分
離した。上清を 1 ml のクロロホルムで抽出し、クロロ
ホルム層をさらに 2 ml の 0.01 N NaOH / 0.1 M NaCl
で抽出した。水層を 366 nm で励起し、その結果生じる
461 nm の蛍光強度を測定することにより、7-エトキシ
クマリンの水酸化物である 7- ヒドロキシクマリンの生
成量を算出した。なお、いずれの条件下においてもタン
パク質重量が 0.9 から1.5 mgの葉緑体画分を含む 3 m
l の反応液を用いた。組換えタバコ植物体SR-1 / pIG12
1-HM、SR-1 / pIQVA、SR-1 /pIΔQA、SR-1 /pIΔQR、SR
-1 / pIRΔQA、および、SR-1 / pIRQVR の活性測定の結
果を表1〜3に示した。 7- エトキシクマリンはバイナ
リーベクターのみを導入したコントロール株SR-1 / pIG
121-HMではほとんど代謝されなかったが、CYP1A1、およ
び、CYP1A1 / NADPH-P450 還元酵素の融合酵素をコード
する遺伝子を導入した形質転換タバコは、いずれもコン
トロール株の約 3から 15 倍の高い活性を示した。Example 8 (Metabolism of Drug by Recombinant Tobacco Plant-Chloroplast Fraction-) 2,200 prepared from leaves of the recombinant tobacco plant of Example 6
The g-precipitate was used as a chloroplast fraction, and the 7-ethoxycoumarin O-deethylation activity was measured in the dark. Add NADPH to the chloroplast fraction to a final concentration of 0.4 mM, and keep it at 37 ° C in the dark.
Pre-incubated for 10 minutes. Add 7-ethoxycoumarin to a final concentration of 0.4 mM, and add 0, 2
After 5 and 10 minutes, 500 ml of the reaction solution was collected, and 15 ml of 30% trichloroacetic acid was added to stop the reaction, followed by centrifugation. Extract the supernatant with 1 ml of chloroform and add another 2 ml of 0.01 N NaOH / 0.1 M NaCl to the chloroform layer.
Extracted. Excitation of the water layer at 366 nm, resulting
The amount of 7-hydroxycoumarin, a hydroxide of 7-ethoxycoumarin, produced was calculated by measuring the fluorescence intensity at 461 nm. Under all conditions, the protein weight was 0.9 to 1.5 mg containing 3 m of chloroplast fraction.
l of reaction solution was used. Recombinant tobacco plant SR-1 / pIG12
1-HM, SR-1 / pIQVA, SR-1 / pIΔQA, SR-1 / pIΔQR, SR
The results of the activity measurement of -1 / pIRΔQA and SR-1 / pIRQVR are shown in Tables 1 to 3. 7-Ethoxycoumarin is a control strain SR-1 / pIG in which only a binary vector was introduced.
Although it was hardly metabolized by 121-HM, the transformed tobaccos into which the gene encoding the fusion enzyme of CYP1A1 and CYP1A1 / NADPH-P450 reductase was introduced were all about 3 to 15 times more active than the control strain. showed that.
【0032】[0032]
【表1】 ─────────────────────────────────── 7- ヒドロキシクマリン生成量 プラスミド 株 mgタンパク質1 mgクロロフィル2 PCR増幅3 ─────────────────────────────────── pIG121-HM A1 0.87 0.14 - A3 1.43 0.10 - B1 0.92 0.12 - B1-3 1.68 0.18 - pIQVA A2 2.33 0.13 + B2 2.42 0.14 + G1 2.15 0.11 + H1 2.58 0.07 + H3 3.33 0.13 + I 3.06 0.23 + R1 9.83 0.72 + S1 1.58 0.06 + T1 14.63 1.98 + pIΔQA A 5.77 0.29 + B1 4.76 0.63 + B2 4.86 0.27 + D1 6.72 0.35 + E1 7.47 0.45 + J2 15.61 0.39 + pIΔQR A1 5.24 0.65 + A2 5.95 0.36 + A3 10.60 3.81 + B2 5.63 0.24 + ───────────────────────────────────[Table 1] ─────────────────────────────────── 7-Hydroxycoumarin production amount Plasmid strain mg protein 1 mg Chlorophyll 2 PCR amplification 3 ─────────────────────────────────── pIG121-HM A1 0.87 0.14-A3 1.43 0.10-B1 0.92 0.12-B1-3 1.68 0.18-pIQVA A2 2.33 0.13 + B2 2.42 0.14 + G1 2.15 0.11 + H1 2.58 0.07 + H3 3.33 0.13 + I 3.06 0.23 + R1 9.83 0.72 + S1 1.58 0.06 + T1 14.63 1.98 + pIΔQA A 5.77 0.29 + B1 4.76 0.63 + B2 4.86 0.27 + D1 6.72 0.35 + E1 7.47 0.45 + J2 15.61 0.39 + pIΔQR A1 5.24 0.65 + A2 5.95 0.36 + A3 10.60 3.81 + B2 5.63 0.24 + ────────── ──────────────────────────
【0033】[0033]
【表2】 ─────────────────────────────────── 7- ヒドロキシクマリン生成量 プラスミド 株 mgタンパク質1 mgクロロフィル2 PCR増幅3 ─────────────────────────────────── pIΔQR B3-2 10.00 0.64 + C1 5.23 0.18 + C2 3.42 0.26 + C2-1 2.80 0.33 + C2-2 4.88 0.35 + D1 5.12 0.25 + E1 15.90 0.62 + E2 6.41 0.19 + E3-1 10.00 1.18 + E3-2 3.33 0.29 + H1 2.03 0.23 + H2 6.30 0.40 + H3 3.05 0.09 + P1 4.22 0.16 + Q1 5.79 0.46 + V1 2.16 0.07 + W1 1.81 0.05 + Z 7.27 0.29 + pIR ΔQA A1 2.19 0.10 + B4 3.03 0.12 + C2-3 2.56 0.13 + D2 4.81 0.38 + E1 3.13 0.17 + ──────────────────────────────────[Table 2] ─────────────────────────────────── 7-hydroxycoumarin production amount Plasmid strain mg protein 1 mg Chlorophyll 2 PCR amplification 3 ─────────────────────────────────── pIΔQR B3-2 10.00 0.64 + C1 5.23 0.18 + C2 3.42 0.26 + C2-1 2.80 0.33 + C2-2 4.88 0.35 + D1 5.12 0.25 + E1 15.90 0.62 + E2 6.41 0.19 + E3-1 10.00 1.18 + E3-2 3.33 0.29 + H1 2.03 0.23 + H2 6.30 0.40 + H3 3.05 0.09 + P1 4.22 0.16 + Q1 5.79 0.46 + V1 2.16 0.07 + W1 1.81 0.05 + Z 7.27 0.29 + pIR ΔQA A1 2.19 0.10 + B4 3.03 0.12 + C2-3 2.56 0.13 + D2 4.81 0.38 + E1 3.13 0.17 + ── ────────────────────────────────
【0034】[0034]
【表3】 ─────────────────────────────────── 7- ヒドロキシクマリン生成量 プラスミド 株 mgタンパク質1 mgクロロフィル2 PCR増幅3 ─────────────────────────────────── pIRQVR A4 9.04 0.32 + B2 4.31 0.16 + C1 7.50 0.36 + H1 1.32 0.08 + J1 1.76 0.11 + R1 0.72 0.10 + T1 12.19 0.52 + a1 14.71 1.03 + b1 14.29 0.60 + c1 7.11 1.44 + f1 2.42 0.18 + ─────────────────────────────────── 1; pmol 7-ヒドロキシクマリン /分 / mg タンパク質 2; pmol 7-ヒドロキシクマリン /分 / mg クロロフィル 3; +は増幅されたことを、- は増幅されなかったことを示す[Table 3] ─────────────────────────────────── 7-hydroxycoumarin production amount Plasmid strain mg protein 1 mg Chlorophyll 2 PCR amplification 3 ─────────────────────────────────── pIRQVR A4 9.04 0.32 + B2 4.31 0.16 + C1 7.50 0.36 + H1 1.32 0.08 + J1 1.76 0.11 + R1 0.72 0.10 + T1 12.19 0.52 + a1 14.71 1.03 + b1 14.29 0.60 + c1 7.11 1.44 + f1 2.42 0.18 + ────────────── ───────────────────── 1; pmol 7-hydroxycoumarin / min / mg protein 2; pmol 7-hydroxycoumarin / min / mg chlorophyll 3; + is amplified Was done, -indicates that it was not amplified
【0035】実施例9 (組換えタバコ植物体による薬
物の代謝 〜無傷葉緑体〜) 実施例6 に従って組換えタバコ植物体の葉から単離した
無傷葉緑体を用い、光照射、および、遮光条件下におけ
る 7- エトキシクマリン O- 脱エチル化活性を測定し
た。光照射条件下では、葉緑体画分に、150 μmol 光量
子 /m 2 / 秒の光強度で 400 nm から 700 nm の光 (65
0 から 680 nm にピークをもつ) を照射しながら 25 ℃
で 10 分間プレインキュベーションした後、7-エトキシ
クマリンを終濃度が 0.4 mM になるように添加すること
により反応を開始させた。遮光条件下では、葉緑体画分
を暗所で 25 ℃で 10 分間プレインキュベーションした
後、7-エトキシクマリンを終濃度が 0.4 mM になるよう
に添加することにより反応を開始させた。反応を開始し
てから 0、2 、5 分後に反応液を 500μl ずつ分取し、
実施例8 と同様の操作を行うことにより、7-ヒドロキシ
クマリンの生成量を算出した。また、光合成電子伝達阻
害剤である 3, 4-ジクロロフェニル 1, 1-ジメチルウレ
ア (DCMU) による影響を調べるために、プレインキュベ
ーション時に終濃度が 50 μM となるように DCMU を添
加し、同様の光照射条件下で活性測定を行った。なお、
いずれの条件下においてもタンパク質重量が 25 から 7
5 μg の無傷葉緑体を含む 3 ml の反応液を用いた。組
換えタバコ植物体SR-1 / pIG121-HM (コントロール株)
、SR-1 /pIΔQA、および、SR-1 /pIΔQRの結果を表4
〜5に示した。測定の結果、いずれの条件下において
も、7-エトキシクマリンはバイナリーベクターのみを導
入した SR-1 / pIG121-HM ではほとんど代謝されなかっ
た。光照射下において、CYP1A1の発現株であるSR-1 /pI
ΔQVA では、コントロール株の約 2から 3倍高い活性
を、CYP1A1 /NADPH-P450 還元酵素の融合酵素をコード
する遺伝子の発現株である SR-1 / pIΔQVR では、コン
トロール株の約 10 から16倍の高い活性を示した。一
方、遮光条件下において、SR-1 /pIΔQVA は7-エトキシ
クマリンをほとんど代謝せず、コントロール株との差は
見られなかった。SR-1 /pIΔQVR では、コントロール株
よりやや高い値を示したものの、光照射条件時の4分の
1以下であった。また、DCMUを添加した反応系では、い
ずれも遮光条件時と同様に低い値を示した。Example 9 (Metabolism of Drugs by Recombinant Tobacco Plants-Intact Chloroplasts) Using the intact chloroplasts isolated from the leaves of the recombinant tobacco plants according to Example 6, light irradiation and The 7-ethoxycoumarin O-deethylation activity was measured under light-shielded conditions. Under light conditions, the chloroplast fraction had a light intensity of 150 μmol photons / m 2 / s and light of 400 nm to 700 nm (65
(Having a peak from 0 to 680 nm) at 25 ° C
After preincubating for 10 minutes at 7, the reaction was initiated by adding 7-ethoxycoumarin to a final concentration of 0.4 mM. Under light-shielded conditions, the chloroplast fraction was preincubated in the dark at 25 ° C for 10 minutes, and then the reaction was initiated by adding 7-ethoxycoumarin to a final concentration of 0.4 mM. 0, 2, and 5 minutes after starting the reaction, aliquot 500 μl of the reaction mixture,
By performing the same operation as in Example 8, the production amount of 7-hydroxycoumarin was calculated. In order to investigate the effect of the photosynthetic electron transfer inhibitor 3,4-dichlorophenyl 1,1-dimethylurea (DCMU), DCMU was added so that the final concentration was 50 μM during preincubation, and the same light was added. The activity was measured under irradiation conditions. In addition,
Protein weights of 25 to 7 under all conditions
3 ml of reaction solution containing 5 μg of intact chloroplast was used. Recombinant tobacco plant SR-1 / pIG121-HM (control strain)
, SR-1 / pIΔQA and SR-1 / pIΔQR results are shown in Table 4.
~ 5. As a result of the measurement, 7-ethoxycoumarin was hardly metabolized by SR-1 / pIG121-HM into which only the binary vector was introduced under any conditions. SR-1 / pI which is a CYP1A1 expressing strain under light irradiation
ΔQVA showed about 2-3 times higher activity than the control strain, while SR-1 / pIΔQVR, which is a strain expressing the gene encoding the fusion enzyme of CYP1A1 / NADPH-P450 reductase, showed about 10 to 16 times higher activity than the control strain. It showed high activity. On the other hand, under shading conditions, SR-1 / pIΔQVA hardly metabolized 7-ethoxycoumarin, showing no difference from the control strain. SR-1 / pIΔQVR showed a value slightly higher than that of the control strain, but was 1/4 or less of that under the light irradiation condition. In addition, in the reaction system to which DCMU was added, the values were as low as those under the light-shielding condition.
【0036】[0036]
【表4】 ─────────────────────────────────── 7- ヒドロキシクマリン生成量 プラスミド 株 反応条件 nmol /分/mg タンパク質 ─────────────────────────────────── pIG121-HM A1 光照射 0.45 遮光 0.40 光照射+ DCMU 0.31 pIΔQA A1 光照射 1.68 遮光 0.35 光照射+ DCMU 0.46 B2 光照射 1.18 遮光 0.43 光照射+ DCMU 0.31 E1 光照射 1.03 遮光 0.31 光照射+ DCMU 0.67 J1 光照射 1.36 遮光 0.31 光照射+ DCMU 0.32 pIΔQR A3 光照射 6.62 遮光 0.10 光照射+ DCMU 3.14 B3-2 光照射 5.19 遮光 0.92 光照射+ DCMU 0.48 ───────────────────────────────────[Table 4] ─────────────────────────────────── 7-hydroxycoumarin production amount Plasmid strain Reaction conditions nmol / Min / mg protein ─────────────────────────────────── pIG121-HM A1 light irradiation 0.45 light shielding 0.40 light Irradiation + DCMU 0.31 pIΔQA A1 Light irradiation 1.68 Light shielding 0.35 Light irradiation + DCMU 0.46 B2 Light irradiation 1.18 Light shielding 0.43 Light irradiation + DCMU 0.31 E1 Light irradiation 1.03 Light shielding 0.31 Light irradiation + DCMU 0.67 J1 Light irradiation 1.36 Light shielding 0.31 Light irradiation + DCMU 0.32 pIΔQR A3 light irradiation 6.62 light shielding 0.10 light irradiation + DCMU 3.14 B3-2 light irradiation 5.19 light shielding 0.92 light irradiation + DCMU 0.48 ─────────────────────────── ─────────
【0037】[0037]
【表5】 ─────────────────────────────────── 7- ヒドロキシクマリン生成量 プラスミド 株 反応条件 nmol /分/mg タンパク質 ─────────────────────────────────── pIΔQR E1 光照射 6.20 遮光 0.76 光照射+ DCMU 1.24 H2 光照射 7.70 遮光 2.11 光照射+ DCMU 4.06 ───────────────────────────────────[Table 5] ─────────────────────────────────── 7-Hydroxycoumarin production amount Plasmid strain Reaction conditions nmol / Min / mg Protein ─────────────────────────────────── pIΔQR E1 Light irradiation 6.20 Shading 0.76 Light irradiation + DCMU 1.24 H2 Light irradiation 7.70 Shading 2.11 Light irradiation + DCMU 4.06 ────────────────────────────────────
【0038】[0038]
配列番号:1 配列の長さ:50 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: TCTAGAGTAC TGCATGCGGT ACCTGCAGTC GACAAGCTTC CCGGGAGCTC 50 SEQ ID NO: 1 Sequence Length: 50 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: TCTAGAGTAC TGCATGCGGT ACCTGCAGTC GACAAGCTTC CCGGGAGCTC 50
【0039】配列番号:2 配列の長さ:43 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: AGGGCCCTTC GAACAGCTGA CGCGTCCATG GCGTACGTCA TGA 43 SEQ ID NO: 2 Sequence Length: 43 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: AGGGCCCTTC GAACAGCTGA CGCGTCCATG GCGTACGTCA TGA 43
【0040】配列番号:3 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: AGCTAGAATA TTGGATCCAT TGCA 24SEQ ID NO: 3 Sequence Length: 24 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: AGCTAGAATA TTGGATCCAT TGCA 24
【0041】配列番号:4 配列の長さ:16 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: TACCTAGGTT ATAAGA 16SEQ ID NO: 4 Sequence Length: 16 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: TACCTAGGTT ATAAGA 16
【0042】配列番号:5 配列の長さ:41 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: AAAAAATCTA GAATGGCTTC CTCAGTTCTT TCCTCTGCAG C 41SEQ ID NO: 5 Sequence length: 41 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA sequence: AAAAAATCTA GAATGGCTTC CTCAGTTCTT TCCTCTGCAG C 41
【0043】配列番号:6 配列の長さ:32 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: AAAAAACTGC ATGCATTGCA CTCTTCCGCC GT 32SEQ ID NO: 6 Sequence length: 32 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA sequence: AAAAAACTGC ATGCATTGCA CTCTTCCGCC GT 32
【0044】配列番号:7 配列の長さ:47 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: AAATGCATGC AGGTGTGGCC TTCTGTGTAT GGATTCCCAG CCTTCAC 47SEQ ID NO: 7 Sequence Length: 47 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: AAATGCATGC AGGTGTGGCC TTCTGTGTAT GGATTCCCAG CCTTCAC 47
【0045】配列番号:8 配列の長さ:26 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成 DNA 配列: ATACGGATCT GCAGCACGTC CCCATA 26SEQ ID NO: 8 Sequence Length: 26 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid Synthetic DNA Sequence: ATACGGATCT GCAGCACGTC CCCATA 26
【0046】配列番号:9 配列の長さ:39 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成 DNA 配列: AAATGCATGC AGACAAGAAC CTGGGTTCCC AAAGGTCTG 39SEQ ID NO: 9 Sequence Length: 39 Sequence Type: Nucleic Acid Number of Strands: Single Strand Topology: Linear Sequence Type: Other Nucleic Acid, Synthetic DNA Sequence: AAATGCATGC AGACAAGAAC CTGGGTTCCC AAAGGTCTG 39
【0047】配列番号:10 配列の長さ:57 配列の型:アミノ酸 配列: 1 5 10 15 Met Ala Ser Ser Val Leu Ser Ser Ala Ala Val Ala Thr Arg Ser Asn 20 25 30 Val Ala Gln Ala Asn Met Val Ala Pro Phe Thr Gly Leu Lys Ser Ala 35 40 45 Ala Ser Phe Pro Val Ser Arg Lys Gln Asn Leu Asp Ile Thr Ser Ile 50 55 Ala Ser Asn Gly Gly Arg Val Gln Cys SEQ ID NO: 10 Sequence length: 57 Sequence type: Amino acid Sequence: 1 5 10 15 Met Ala Ser Ser Val Leu Ser Ser Ala Ala Val Ala Thr Arg Ser Asn 20 25 30 Val Ala Gln Ala Asn Met Val Ala Pro Phe Thr Gly Leu Lys Ser Ala 35 40 45 Ala Ser Phe Pro Val Ser Arg Lys Gln Asn Leu Asp Ile Thr Ser Ile 50 55 Ala Ser Asn Gly Gg Arg Val Gln Cys
【図1】プラスミドベクター pB2BSの構築方法を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a method for constructing a plasmid vector pB2BS.
【図2】各種バイナリープラスミドの構造を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing structures of various binary plasmids.
【図3】バイナリープラスミド pIQVAの構築方法を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIQVA.
【図4】バイナリープラスミド pIQVAR の構築方法を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIQVAR.
【図5】バイナリープラスミド pICの構築方法を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIC.
【図6】バイナリープラスミド pI ΔQRの構築方法を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIΔQR.
【図7】バイナリープラスミド pIRQVA の構築方法を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIRQVA.
【図8】バイナリープラスミド pIRQVR の構築方法を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIRQVR.
【図9】バイナリープラスミド pIRΔQAの構築方法を示
す図である。FIG. 9 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIRΔQA.
【図10】バイナリープラスミド pIRΔQRの構築方法を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a method for constructing a binary plasmid pIRΔQR.
【図11】合成リンカー、および、PCR プライマーの塩
基配列を示す。A から Gはそれぞれ配列番号1から7と
して配列表に記載される。FIG. 11 shows the nucleotide sequences of synthetic linkers and PCR primers. A to G are listed in the sequence listing as SEQ ID NOS: 1 to 7, respectively.
Sh: 制限酵素 Sph Iによる切断部位 Xa: 制限酵素 Xba Iによる切断部位 Bm: 制限酵素 Bam HI による切断部位 Pt: 制限酵素 Pst Iによる切断部位 Hd: 制限酵素 Hind III による切断部位 Sc: 制限酵素 Sac Iによる切断部位 NOS-P: ノパリン合成酵素プロモーター NOS-T: ノパリン合成酵素ターミネーター 35S-P: カリフラワーモザイクウィルス 35Sプロモータ
ー RbsS-P: リブロースビスリン酸カルボキシラーゼ/オキ
シゲナーゼ 小サブユニットプロモーター NPT II: ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ II の
コーディング領域 HPT : ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼの
コーディング領域 GUS: b-グルクロニダーゼのコーディング領域 CYP1A1:ラットチトクロムP450(CYP1A1)を
コードする領域のcDNA Reductase: 酵母 NADPH-P450 還元酵素をコードする領
域の遺伝子 TP: タバコ RbcS の葉緑体移行シグナルの cDNA RA: CYP1A1と還元酵素融合酵素をつなぐアルギニン
とアラニン RB、LB: T-DNA の植物ゲノムへの移行に必要なボーダー
領域 灰色の箱: タバコ RbcS の葉緑体移行シグナル 網かけ:ラットチトクロムP450(CYP1A1)の
ミクロソーム膜アンカー 箱の下の数字: ラットチトクロムP450(CYP1
A1)および還元酵素それぞれのN 末端からのアミノ酸
番号Sh: Cleavage site by restriction enzyme Sph I Xa: Cleavage site by restriction enzyme Xba I Bm: Cleavage site by restriction enzyme Bam HI Pt: Cleavage site by restriction enzyme Pst I Hd: Cleavage site by restriction enzyme Hind III Sc: Restriction enzyme Sac Cleavage site by I NOS-P: Nopaline synthase promoter NOS-T: Nopaline synthase terminator 35S-P: Cauliflower mosaic virus 35S promoter RbsS-P: Ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase small subunit promoter NPT II: Neomycin phosphotransferase II Coding region HPT: Hygromycin phosphotransferase coding region GUS: b-glucuronidase coding region CYP1A1: Rat cytochrome P450 (CYP1A1) coding region cDNA Reductase: yeast NADPH-P450 reductase coding region Offspring TP: cDNA for chloroplast translocation signal of tobacco RbcS RA: Arginine and alanine RB connecting CYP1A1 and reductase fusion enzyme, LB: Border region required for transfer of T-DNA to plant genome Gray box: Tobacco RbcS Chloroplast transfer signal Shading: Rat cytochrome P450 (CYP1A1) microsomal membrane anchor Number below box: Rat cytochrome P450 (CYP1)
A1) and the amino acid number from the N-terminus of each reductase
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 技術表示箇所 C12R 1:01) Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area C12R 1:01)
Claims (6)
ー、(2) 葉緑体移行シグナルペプチド配列をコードする
遺伝子と非植物由来チトクロムP450遺伝子との融合遺伝
子、および、(3) 植物細胞内で機能可能なターミネータ
ー、を機能可能な形で有することを特徴とする発現カセ
ット。(1) A promoter capable of functioning in a plant cell, (2) a fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) a plant cell An expression cassette, which comprises a terminator capable of functioning in a functional form.
号10で示されるアミノ酸配列であることを特徴とする
請求項1記載の発現カセット。2. The expression cassette according to claim 1, wherein the chloroplast translocation signal peptide sequence is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10.
物由来であることを特徴とする請求項1記載の発現カセ
ット。3. The expression cassette according to claim 1, wherein the non-plant-derived cytochrome P450 gene is derived from a mammal.
生物。4. A microorganism containing the expression cassette according to claim 1.
とにより形質転換された植物。5. A plant transformed by introducing the expression cassette according to claim 1.
ー、(2) 葉緑体移行シグナルペプチド配列をコードする
遺伝子と非植物由来チトクロムP450遺伝子との融合遺伝
子、および、(3) 植物細胞内で機能可能なターミネータ
ー、を機能可能な形で有する発現カセットを植物細胞内
に導入し、葉緑体内で非植物由来チトクロムP450を発現
させることを特徴とする植物における薬剤代謝能の付与
方法。6. A promoter capable of functioning in a plant cell, (2) a fusion gene of a gene encoding a chloroplast translocation signal peptide sequence and a non-plant-derived cytochrome P450 gene, and (3) a plant cell. A method for imparting a drug-metabolizing ability in a plant, which comprises introducing into a plant cell an expression cassette having a functional terminator capable of functioning in the plant, and expressing a non-plant-derived cytochrome P450 in the chloroplast.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8064330A JPH09252778A (en) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | Expression cassette capable of imparting medicine metabolizing function and use of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09252778A true JPH09252778A (en) | 1997-09-30 |
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ID=13255131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8064330A Pending JPH09252778A (en) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | Expression cassette capable of imparting medicine metabolizing function and use of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09252778A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7521596B2 (en) | 2004-05-17 | 2009-04-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for controlling weeds |
US7563950B2 (en) | 2004-05-18 | 2009-07-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Herbicidal compound resistant plant |
US7745699B2 (en) | 2001-10-19 | 2010-06-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Weed controller metabolism proteins, genes thereof and use of the same |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP8064330A patent/JPH09252778A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7745699B2 (en) | 2001-10-19 | 2010-06-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Weed controller metabolism proteins, genes thereof and use of the same |
US8293979B2 (en) | 2001-10-19 | 2012-10-23 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Weed controller metabolism proteins, genes, thereof and use of the same |
US7521596B2 (en) | 2004-05-17 | 2009-04-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for controlling weeds |
US7563950B2 (en) | 2004-05-18 | 2009-07-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Herbicidal compound resistant plant |
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