JPH09501424A - 抗微生物性蛋白質 - Google Patents

抗微生物性蛋白質

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JPH09501424A JP7506274A JP50627495A JPH09501424A JP H09501424 A JPH09501424 A JP H09501424A JP 7506274 A JP7506274 A JP 7506274A JP 50627495 A JP50627495 A JP 50627495A JP H09501424 A JPH09501424 A JP H09501424A
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Abstract

(57)【要約】 ネギ属(Allium)の種子から単離しうる抗微生物性蛋白質は、広範な抗真菌活性およびグラム陽性細菌に対する若干の活性を示す。これらの蛋白質をコードするDNAを単離し、ベクター中へ取り込ませることができる。このDNAで形質転換された植物を形成しうる。これらの蛋白質は抗真菌薬または抗菌薬として商業的に利用することができ;形質転換された植物は向上した病害抵抗性を示すであろう。

Description

【発明の詳細な説明】 抗微生物性蛋白質 本発明は、抗微生物性蛋白質、それらの製造および使用方法、ならびにそれら をコードするDNA配列に関するものである。 これに関して抗微生物性蛋白質は、下記の活性のうち少なくとも1つをもつ蛋 白質であると定義される:抗真菌活性(これは抗酵母活性を含む);抗菌活性。 活性には一定範囲のアンタゴニスト作用、たとえば部分阻害または死滅が含まれ る。それらの蛋白質はオリゴマー状であってもよく、または単一ペプチドサブユ ニットであってもよい。 抗微生物活性をもつ種々の蛋白質が植物源から単離されており、それらの蛋白 質は侵入または競合する微生物に対して向けられた宿主防御メカニズムに関与す るとしばしば考えられている。若干の蛋白質は十分に解明されており、それらの アミノ酸配列を知ることができる。若干の例では蛋白質をコードするcDNAま たは遺伝子も単離および配列決定されている。 植物は、潜在的侵入者を排除するために広範な一連の抗真菌性化合物を構成的 または誘導的に産生する。抗真菌性をもつ幾つかの群の蛋白質が現在同定されて おり、それには下記のものが含まれる: キチナーゼ(シュルンバウム(Schlumbaum A)ら,1986,N ature,324,363−367); ベータ−1,3−グルカナーゼ(マウヒ(Mauch F)ら,1988,P lant Physiol,88,936−942); キチン結合性レクチン(ブレケルト(Broekaert WF)ら,198 9,Science,245,1100−1102;ファン・パリス(VanP arijs)ら,1991,Planta,183,258−264); パーマチン(ゼアマチンを含む)(ロバーツおよびセリトレニコフ(Robe rts WK,Selitrennikoff CP),1990,J Gen Microbiol,136,2150−2155;ビガーズ(Vigers AJ)ら,1991,Molec Plant−Microbe Intera ct,4,315−323;ウォロシュク(Woloshuk CP)ら,Pl ant Cell,3,619−628); チオニン(ボールマンおよびアペル(Bohlmann,Apel),199 1,Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Bi ol,42:227−240); リボソーム不活性化蛋白質(ロバーツおよびセリトレニコフ(Roberts WK,Selitrennikoff CP),1986,Biosci Re p,6,19−29;レー(Leah)ら,1991,J Biol Chem ,266,1564−1573;カラスコ(Carrasco)ら,1981, Eur J Biochem,116,185−189;ベルノン(Verno n)ら,1985,Arch Biochem Biophys,238,18 −29;スティルペおよびバルビエリ(Stirpe,Barbieri),1 986,FEBS Lett,195,1−8)。 これらの蛋白質は生物制御物質として使用しうる可能性があるため、かなりの 関心がもたれている。 植物病原性真菌に対する活性(およびしばしば何らかの抗菌活性)をもつ他の 群の抗微生物性蛋白質を、特定の植物種から単離することができる。本発明者ら は先にそれらの蛋白質の構造特性および抗真菌性につき記載した。それには下記 のものが含まれる: システインに富む小型の蛋白質Mj−AMP1(抗微生物性プロテイン1)お よびMj−AMP2:Mirabilis jalapaの種子中に存在(カミ ュ(Cammu BPA)ら,1992,J Biol Chem,267:2 228−2233;国際特許出願公開第WO92/15691号明細書、199 2年9月17日公開); Ac−AMP1およびAc−AMP2:Amaranthus caudat us の種子から(ブレケルト(Broekaert WF)ら,1992,Bi ochemistry,37:4308−4314;国際特許出願公開第WO9 2/21699号明細書、1992年12月10日公開); Ca−AMP1:Capsicum annuumから、Bm−AMP1: riza maximaから、ならびに関連の蛋白質:DelphiniumCatapodiumBaptisiaおよびMicrosensisの各種 を含む他の植物中に見出された(国際特許出願公開第WO94/11511号明 細書、1994年5月26日公開); Rs−AFP1(抗真菌性プロテイン1)およびRs−AFP2:Rapha nus sativusの種子から(テラス(Terras FRG)ら,19 92,J Biol Chem,267:15301−13309)、ならびに 関連の蛋白質、たとえばBn−AFP1およびBn−AFP2:Brassic napusから、Br−AFP1およびBr−AFP2:Brassica rapa から、Sa−AFP1およびSa−AFP2:Sinapis alb から、At−AFP1:Arabidopsis thalianaから、D m−AMP1およびDm−AMP2:Dahlia merckiiから、Cb −AMP1およびCb−AMP2:Cnicus benedictusから、 Lc−AFP:Lathyrus ciceraから、Ct−AMP1およびC t−AMP2:Clitoria ternateaから(国際特許出願公開第 WO93/05153号明細書、1993年3月18日公開)。 これらの公開明細書は参考として本明細書に含まれるものとする。 これらおよび他の植物由来の抗微生物性蛋白質は、植物の生育期間中または収 穫後の作物保護のために作物の病害抵抗性または病害耐性を改良する殺真菌薬ま たは抗生物質として有用である。蛋白質は植物組織から抽出するか、または微生 物内での発現により産生させるか、または合成することができる。植物病原体へ の抗微生物性蛋白質の付与は、標準的な農業技術(たとえば表面噴霧)を用いて 蛋白質を植物の部分に適用することにより行うことができる。これらの蛋白質は 、植物体内(単に表面でなく)での発現により真菌性または細菌性病害に対処す るためにも使用しうる。植物組織内へ導入した内部寄生性生物中で抗微生物性蛋 白質を発現させてもよい。抗微生物性蛋白質をコードするDNA(cDNAクロ ーン、ゲノムDNAクローン、または標準的な核酸合成装置を用いて製造された DNAであってもよい)を植物内へ形質転換して、トランスジェニック植物内で 蛋 白質を発現させることもできる。たとえばオオムギリボソーム不活性化蛋白質を 発現するトランスジェニックタバコは、真菌性病原体Rhizoctonia solani に対して向上した抵抗性をもち(ローゲマン(Logemann) ら,1992,Biotechnol,10:305−308);オオムギα− チオニンを発現するトランスジェニックタバコは、Pseudomonas属の 細菌性病原体に対して向上した抵抗性をもち(カルモナ(Carmona)ら, 1993,Plant J,3(3):457−462);マメキチナーゼを発 現するトランスジェニックタバコは、真菌性病原体Rhizoctonia olani に対して向上した抵抗性をもつ(ブログリー(Broglie)ら, 1991,Science,254:1194−1197)。 最近、他の一群の植物蛋白質が植物防御における潜在的役割に関連をもつこと が認められた。非特異的脂質伝達蛋白質(以下、nsLTPと呼ぶ)は未知の機 能をもつ一群の蛋白質であり、それらはインビトロで膜小胞または細胞小器官間 でリン脂質を輸送する能力に基づいて脂質伝達蛋白質として分類される。これら の蛋白質は2膜系間でリン脂質または他の非極性化合物を転位させることができ る。非特異的脂質伝達蛋白質は、下記を含む単子葉植物および双子葉植物の両方 から単離されている: Spinacia oleracea(So−nsLTP;ベルンハルト(B ernhard WR)ら,1990,Plant Physiol,95:1 64−170); Ricinus communis(CB−A、CB−BおよびCB−C;タ キシマ(Takishima K)ら,1988,Eur J Biochem ,190,107−112); Daucus carota(Dc−nsLTPまたはEP2;スターク(S terk)ら,1991,Plant Cell,9:907−921); Nicotiana tabacum(TobLTP;マスタ(Masuta C)ら,1992,FEBS Lett;311:119−123); Hordeum vulgare(PAPI,マンディーおよびロジャース( Mundy J,Rogers JC),1986,Planta,169: 51−63; Zea mays(Zm−nsLTP;チャン(Tchang F)ら,19 88,J Biol Chem,263:16849−16855)。 これらの蛋白質は、細胞小器官間での細胞質脂質輸送、すなわち小胞体から細胞 および細胞小器官膜へのリン脂質の輸送において役割をもつと従来考えられてい た(アロンデルおよびカダー(Arondel V,Kader JC),19 90,Experientia,46,579−585)。しかし最近の証明は 、少なくとも若干のnsLTPが細胞外に存在することを示しており、これによ れば膜の生合成において提唱されているそれらの機能は考えられないものとなる (スターク(Sterk P)ら,1991,Plant Cell,3:90 7−921;トーマ(Thoma S)ら,1993,Plant J,3:4 27−436)。 本発明者らは先に、ダイコンの種子から単離された抗微生物性蛋白質であって 、他の植物種から単離された非特異的脂質伝達蛋白質とそれとの相同性からRs −nsLTP(Raphanus sativus非特異的脂質伝達蛋白質)と 表示されるものにつき記載した(国際特許出願公開第WO93/05153号明 細書、1993年3月18日公開)。Rs−nsLTPはインビトロで数種類の 真菌の増殖を阻害し、他の植物源からの種々の非特異的脂質伝達蛋白質と38− 53%の配列一致を示す。従って本発明者らは、nsLTPが微生物攻撃に対す る防御において役割をもつモデルを提示した(テラス(Terras FRG) ら,1992,Plant Physiol,100:1055−1058)。 モリナ(Molina A)ら(1993,FEBS Letters;31 6(2):119−122)は、オオムギの葉から病原体Clavibacter michiganensis subsp.sepedonicusPse udomonas solanacearumおよびFusarium sol ani の増殖を阻害する4種類の均一な蛋白質(CW18、CW20、CW21 、CW22)を単離した。これらの蛋白質のアミノ酸配列は植物からの既知のn sLTPと相同であった(一致する位置32−62%)。相同蛋白質(CW41) がトウモロコシの葉から精製され、阻害性をもつことも認められた。従ってモリ ナ らは植物からの非特異的脂質伝達蛋白質につき防御の役割を提唱した。国際特許 出願公開第WO92/20801号明細書(Universidad Politecnica de Madri d;1992年11月26日公開)には、リン脂質伝達蛋白質(特にオオムギ蛋 白質CW18、CW20、CW21およびCW22)の抗病原体活性(特に抗菌 活性)、それらの蛋白質を含有する抗病原性組成物、それらの蛋白質をコードす るDNA配列、およびそれらの蛋白質を発現するトランスジェニック植物につき 論じられている。 本発明者らは、植物病原性真菌に対する広域活性をもち、かつ若干の抗菌活性 をもつ新規で有効な抗微生物性蛋白質を今回見出した。 本発明によれば、実質的に配列番号:1に示されるアミノ酸配列をもつ抗微生 物性蛋白質が提供される。 本発明による抗微生物性蛋白質は、ネギ類(the family Alliaceae)の種子か ら、特にネギ属(the genus Allium)から単離することができる。それらの蛋白 質は関連種および非関連種双方の種子からも単離することができ、または任意の 適切な方法で調製または合成することができる。 本発明はさらに、本発明による蛋白質をコードするDNA配列、およびその配 列を含むベクターを提供する。このDNAを、コードされる蛋白質の発現を可能 にする生物系にクローニングまたは形質転換することができる。 他の観点においては、本発明は本発明による抗微生物性蛋白質をコードするD NAで形質転換された植物を提供する。 本発明はさらに、本発明による蛋白質に暴露することによる、真菌または細菌 の駆除方法を提供する。 本発明による抗微生物性蛋白質はタマネギ(Allium cepa,oni on)の種子から単離され、以下Ace−AMP1(Allium cepa− 抗微生物性プロテイン1)と呼ぶ。Ace−AMP1は一定範囲の植物病原性真 菌に対して活性を示す。 Ace−AMP1蛋白質のアミノ酸配列は、蛋白質の直接配列決定により、お よび全長Ace−AMP1 cDNA配列の翻訳により決定された。Ace−A MP1は独特の一次構造をもつ。Ace−AMP1は種々の植物源からの非特異 的脂質伝達蛋白質(nsLTP)と部分的に相同であるが、幾つかの点でnsL TPと区別される。Ace−AMP1は既知のすべてのnsLTPが保存残基を 共有する位置の22%において異なる。nsLTPと対比してAce−AMP1 は著しくアルギニンに富む(93残基中19のアルギニン;アミノ酸含量の約2 0%がアルギニンである)。前記に述べたように、若干のnsLTPは抗微生物 活性を示した。しかしAce−AMP1の抗微生物活性はnsLTPのものより かなり強い(実施例7の比較試験を参照されたい)。Ace−AMP1は特に強 い抗真菌活性、および特に広域の抗真菌活性を示す。さらにAce−AMP1の 抗微生物活性は、生理的濃度の無機カチオンの存在下で評価した場合にnsLT Pのものより著しく高い。さらにAce−AMP1は脂質伝達活性をもたないと 思われる。すなわち試験によれば、トウモロコシまたはコムギの種子などから単 離されたnsLTPと対比して、Ace−AMPIはリポソームからミトコンド リアへリン脂質を伝達し得ないことが示された。他の相違点として、Ace−A MP1をコードするcDNAクローンの構造はプレプロ蛋白質構造をもち、これ に対し既知のnsLTPをコードするcDNAはプレ蛋白質構造をもつ(実施例 9、10および11を参照されたい)。 本発明による抗微生物性蛋白質は抗真菌活性をもち、実質的に配列番号:1に 示すアミノ酸配列をもつ蛋白質である。特に本発明による抗微生物性蛋白質はア ルギニンに富む。 その一次構造を知ることは、抗微生物性蛋白質またはその一部を標準的なペプ チド合成装置を用いる化学合成により製造するのを可能にする。それはまた、抗 微生物性蛋白質をコードするDNA構築体の製造を可能にする。DNA配列は既 知のアミノ酸配列から推定するか、または配列を植物由来のDNAライブラリー から単離することができる。 オリゴヌクレオチドプローブを既知のアミノ酸配列から誘導し、これらを用い て、前記蛋白質の一部または全部をコードするcDNAクローンを得るためにc DNAライブラリーをスクリーニングすることができる。これらの同じオリゴヌ クレオチドプローブまたはcDNAクローンを用いて、ゲノムDNAライブラリ ーをスクリーニングすることにより、実際の抗微生物性蛋白質遺伝子(1または 2以上)を単離することができる。それらのゲノムクローンは植物ゲノム内で作 動する制御配列を含むことができる。従って抗微生物性(またはその他の)蛋白 質の発現を駆動するために使用しうるプロモーター配列を単離することもできる 。これらのプロモーターは環境条件(たとえば真菌性病原体の存在)に対して特 に応答性であってもよく、任意の標的遺伝子の発現を駆動するために用いること ができる。 Ace−AMPI cDNAは実施例9に記載したPCRに基づくクローニン グにより単離された。 抗微生物性蛋白質をコードするDNA(これはcDNAクローン、ゲノムDN Aクローン、または標準的な核酸合成装置を用いて製造されたDNAであっても よい)を、次いでその蛋白質またはその蛋白質の一部を発現しうる生物系内へク ローニングすることができる。DNAは構成性または誘導性プロモーターの制御 下に置くことができる。誘導系の例には、病原体誘導による発現および化学的誘 導が含まれる。従って蛋白質を使用するために、適切な微生物または培養細胞に おいて産生させ、抽出し、そして単離することができる。適切な微生物には、大 腸菌(Escherichia coli)、シュードモナス属菌(Pseud omonas )および酵母が含まれる。適切な細胞には、培養された昆虫細胞お よび培養された哺乳動物細胞が含まれる。遺伝子材料はウイルスまたはバクテリ オファージ中へもクローニングすることができる。DNAを既知の方法で任意の 植物種内へ形質転換し、これにより抗微生物性蛋白質を植物内で発現させること もできる。 本発明に従った植物細胞を多様な既知の方法により本発明の構築体で形質転換 することができる(アグロバクテリウム(Agrobacterium)Tiプ ラスミド、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、マイクロプロ ジェクタイルガン(microprojectile gun)など)。次いで適切な場合には、形 質転換細胞を全植物体中へ再生することができ、ここで新たな核材料がゲノム中 へ安定に取り込まれる。形質転換した単子葉植物および双子葉植物の両方がこの 方法で得られる。 形成しうる遺伝的に修飾された植物の例には、農作物、穀類、果実および野菜 、 たとえば菜種、カノラ(canola)、ヒマワリ、タバコ、サトウダイコン、 ワタ、ダイズ、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、コメ、モロコシ、トマト、マ ンゴー、モモ、リンゴ、西洋ナシ、イチゴ、バナナ、メロン、バレイショ、ニン ジン、レタス、キャベツ、タマネギが含まれる。 本発明の抗微生物性蛋白質は意外なほど高い活性を示し、多様な植物病原性真 菌の増殖をマイクロモル未満の用量で阻止する。これらの蛋白質は広範な抗真菌 活性のみでなく、グラム陽性細菌に対する活性をも示す。従ってこれらの蛋白質 は殺真菌薬または抗生物質として、農業または薬剤などの用途に有用である。抗 微生物性蛋白質への植物病原体の暴露は、植物に、または植物が生育する土壌に 付与された微生物(内部寄生性生物を含む)内での蛋白質の発現により行われて もよい。これらの蛋白質は、標準的な農業技術(たとえば噴霧)を用いて植物の 部分に蛋白質を付与することにより真菌性または細菌性病害に対処するのにも使 用しうる。抗微生物性組成物は、抗微生物用として有効な量の蛋白質、ならびに 農業用蛋白質配合物に一般的に用いられている、農業用として受容しうるキャリ ヤーおよび/または佐剤(固体または液体佐剤、溶剤、界面活性剤など)を含む ことができる。これらの蛋白質は植物の生育期間中に、または収穫後の作物保護 のために、植物体内で発現させることにより真菌性または細菌性病害に対処する のにも使用しうる。これらの蛋白質は哺乳動物の感染症を処置するための殺真菌 薬もしくは抗菌薬として、または微生物による汚染を受けやすい製品(たとえば 加工食品)の防腐にも使用しうる。 これらの抗微生物性蛋白質は適宜な種子から単離および精製するか、それらの 既知のアミノ酸配列から人工的に合成するか、または適切な微生物内で組換えD NAの発現により産生させることができる。これらの蛋白質はトランスジェニッ ク植物内で発現させてもよい。 本発明は図面を参照することによりさらに理解されるであろう: 図1は、Ace−AMP1についてのカチオン交換クロマトグラムおよび付随 する真菌増殖阻止のグラフを示す。 図2は、精製Ace−AMP1のHPLCプロフィールを示す。 図3は、Ace−AMP1および種々の植物非特異的脂質伝達蛋白質のアミノ 酸配列を一列に並べたものを示す。 図4は、Ace−AMP1 cDNAおよび翻訳された蛋白質の配列を示す。 図5は、ベクターpFAJ3033およびpFAJ3034の図である。 本発明はさらに配列表を参照することによっても理解されるであろう: 配列番号:1−14は図3に示したアミノ酸配列を表す: 配列番号:1は成熟Ace−AMP1である; 配列番号:2はRs−nsLTPである; 配列番号:3はSo−nsLTPである; 配列番号:4はEP2である; 配列番号:5はTobnsLTPである; 配列番号:6はLe−nsLTPである; 配列番号:7はCB−Aである; 配列番号:8はCB−Bである; 配列番号:9はCB−Cである; 配列番号:10はPAPIである; 配列番号:11はCW18である; 配列番号:12はCW21である; 配列番号:13はTa−nsLTPである; 配列番号:14はZm−nsLTPである; 配列番号:15−16は図4の配列を表す: 配列番号:15はAce−AMP1 cDNAの核酸配列である; 配列番号:16はこのcDNA配列から翻訳されたAce−AMP1のアミ ノ酸配列である; 配列番号:17−25は表5に挙げたオリゴヌクレオチドを表す: 配列番号:17はOWB114である; 配列番号:18はOWB116である; 配列番号:19はOWB117である; 配列番号:20はOWB111である; 配列番号:21はOWB132である; 配列番号:22はOWB133である; 配列番号:23はOWB158である; 配列番号:24はOWB159である; 配列番号:25はOWB160である。 以下の実施例は本発明を説明するものである。 実施例1 抗真菌および抗菌活性のアッセイ 抗真菌活性は先に記載されている微量分光分析により測定された(ブレケルト (Broekaert),1990,FEMS Microbiol Lett ,69:55−60)。20μlの(フィルター滅菌)被験溶液および80μl の真菌胞子懸濁液(2×104胞子/ml)を用いて、半濃度(half st r ength)バレイショデキストロースブロス(培地A)またはCaCl2 およびKClをそれぞれ1mMおよび50mMの最終濃度となるように添加した 半濃度バレイショデキストロースブロス(培地B)中で、通常通り試験を行った 。 カチオンのアンタゴニスト作用についての試験に関しては、合成増殖培地を用 いた。合成増殖培地はK2HPO4(2.5mM)、MgSO4(50μM)、C aCl2(50μM)、FeSO4(5μM)、CoCl2(0.1μM)、Cu SO4(0.1μM)、Na2MoO4(2μM)、H3BO3(0.5μM)、K I(0.1μM)、ZnSO4(0.5μM)、MnSO4(0.1μM)、グル コース(10g/l)、アスパラギン(1g/l)、メチオニン(20mg/l )、ミオイノシトール(2mg/l)、ビオチン(0.2mg/l)、チアミン −HCl(1mg/l)、およびピリドキシン−HCl(0.2mg/l)から なっていた。 別途明記しない限り被験生物はフザリウム・カルモラム(Fusarium culmorum )(株IMI 180420)であり、インキュベーションは 25℃で48時間行われた。試料の抗真菌活性(単位/ml)は、アッセイ混合 物中の50%増殖阻止を与える試料の容量でアッセイ混合物の全容量を割ったも のであると定義される(=50%増殖阻止に関する希釈係数)。増殖阻止率は、 対照ミクロ培養物の595nmにおける補正吸光度に対する、対照ミクロ培養物 の補正吸光度から被験ミクロ培養物の補正吸光度を差し引いたものの比率の10 0倍であると定義される。補正吸光度値は、48時間後に測定された培養物の5 95nmにおける吸光度から30分後に測定された595nmにおける吸光度を 差し引いたものである。 抗菌活性は下記に従って微量分光分析により測定された。細菌を2%トリプト ン中30℃で回転振盪器内において一夜、前培養した。軟アガロース培地(2% トリプトン;0.5%低融点アガロース)に細胞密度105コロニー形成単位/ mlとなるように細菌を接種した。アリコート(80μl)の細胞懸濁液を平底 96ウェルミクロプレート内でフィルター滅菌試料(20μl)に添加し、凝固 させた。28℃で30分および24時間のインキュベーション後に、ミクロプレ ート読み取り装置により培養物の595nmにおける吸光度を測定した。抗真菌 活性アッセイにつき上記に述べたと同様に増殖阻止率を計算した。 酵母に対する抗生活性を抗菌活性の場合と同様に測定し、ただし増殖培地は半 濃度バレイショデキストロースブロス(Difco)および0.5%低融点アガ ロースからなっていた。この培地中における酵母細胞懸濁液(106細胞/ml )80μlを20μlの被験溶液に添加した。 実施例2 タマネギ(Allium cepa)種子からの塩基性、熱安定性蛋白質の抽出 100gのタマネギ種子(AVEVEより、ベルギー)をコーヒーミルで粉砕 し、得られた粗挽き粉を4℃で2時間、10mMのNaH2PO4、15mMのN a2HPO4、10mMのKCl、2mMのEDTAおよび2mMのチオ尿素を含 有する氷冷された抽出用緩衝液200mlで抽出した。抽出後にスラリーをウェ アリング(WARING)ブレンダーで混合し、次いでジャムミンサーにより絞 って抽出液を固体残渣から分離した。得られた抽出液を遠心分離(5,000× gで10分)により透明化した。固体硫酸アンモニウムを上清液に添加して85 %の相対飽和度となし、4℃に一夜放置することにより沈殿を生成させた。7, 000×gで30分間の遠心分離後に、沈殿を100mlの蒸留水に再溶解し、 蒸留水に対して十分に透析した。透析後に10倍濃度の緩衝液の添加により溶液 を50mM NH4Ac(pH9)に調整し、50mMのNH4Ac(pH9)中 で 平衡化したQ−セファロース・ファスト・フロー(ファルマシア、スウェーデン 国ウプサラ)カラム(12×5cm)に導通した。カラムを通過した蛋白質画分 を凍結乾燥し、200mlの50mMのNH4Ac(pH5.5)に再溶解した 。 この材料は種子の塩基性(pI>9)蛋白質画分である。この画分を実施例3 の記載に従ってさらに精製した。 実施例3 タマネギ(Allium cepa)種子からの抗微生物性蛋白質の精製 タマネギ(Allium cepa)抗微生物性蛋白質の単離のための出発原 料は、実施例2に従って成熟種子から抽出された塩基性蛋白質画分であった。こ の抽出液のカチオン交換クロマトグラフィーにより蛋白質をさらに精製した。 約200ml塩基性蛋白質画分を、50mMのNH4Ac(pH5.5)中で 平衡化したQ−セファロース・ハイ・パフォーマンス(ファルマシア)カラム( 10×1.6cm)に付与した。カラムを2.0ml/分で50mMから2Mま でのNH4Ac(pH5.5)の直線濃度勾配により180分間にわたって溶離 した。溶出液を280nmにおける吸光度のオンライン測定により蛋白質につき 監視し(結果を図1の下側パネルに示す)、20mlずつの画分で採取した。そ れぞれの画分から1mlの試料を凍結乾燥により乾燥させ、1mlの蒸留水に再 溶解し、そのうち20μlを実施例1の記載に従って培地AおよびBの両方にお いて抗真菌活性につきアッセイした(結果を図1の上側パネルに示す)。 クロマトグラフィーにより、抽出液はアッセイ培地(培地B)中のCaCl2 およびKClの存在に対して異なる感受性をもつ少なくとも2種類の活性成分か らなる幅広い複雑な抗真菌活性ピーク、ならびに約1.5MのNH4−アセテー トにおいて溶出する明瞭な活性ピークを与えた。Ca2+およびK+による拮抗が より少ない後者のピークを逆相HPLCによってさらに精製した。このピーク画 分1mlを0.1%TFA(トリフルオロ酢酸)で平衡化したPEP−S(多孔 質シリカC2/C18、ファルマシア)カラム(25×0.4cm)に装填した。 カラムを1ml/分で0.1%TFAから100%アセトニトリル/0.1%T FAまでの直線濃度勾配により50分間にわたって展開した。溶出液を280n mにおける吸光度のオンライン測定により蛋白質につき監視した(結果を図2の 下側パネルに示す)。1mlずつの画分を採取し、真空乾燥し、1mlの蒸留水 に再溶解し、そのうち20μlを実施例1の記載に従った抗真菌性アッセイに使 用した(結果を図2の上側パネルに示す)。解像度の良好な最初の活性ピークを Ace−AMP1(Allium cepa−抗微生物性プロテイン1)と呼ん だ。 実施例4 精製した抗微生物性蛋白質Ace−AMP1の分子構造 精製した抗微生物性蛋白質の分子構造をさらに分析した。ドデシル硫酸ナトリ ウム ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を、市販のプレキ ャストゲル(ファストゲル(PhastGel)8−25%、ファルマシアから )上でファストシステム(PhastSystem)(ファルマシア)電気泳動 装置により実施した。試料用緩衝液は、200mMのトリス−HCl(pH8. 3)、1%(w/v)SDS、mMのEDTA、0.005%ブロモフェノール ブルー、および別途明記しない限り1%(w/v)ジチオエリトリトール(DT E)を含有していた。電気泳動後に蛋白質を12.5%グルタルアルデヒド中で 固定し、銀染色した:ヒュークショーベンおよびデルニック(Heukesho ven,Dernick)(1985,Electrophoresis,6: 103−112)に従う。比較のために泳動させた分子量マーカーは下記のもの であった:ホスホリラーゼB(97.4kDa)、ウシ血清アルブミン(66. 2kDa)、オボアルブミン(42.7kDa)、カルボニックアンヒドラーゼ (31.0kDa)、ダイズトリプシンインヒビション(21.5kDa)、お よびリゾチーム(14.4kDa)。 還元および非還元Ace−AMP1のSDS−PAGE分析により、それぞれ 約10kDaおよび22kDaの単一バンドが認められた。分子量約10kDa の還元Ace−AMP1は、20kDa未満の蛋白質につき高い解像が可能なフ ァストゲル・ハイ・デンシティー(PhastGel High Densit y)(ファルマシア)上での同様なSDS−PAGEによって確認することがで きた。スーパローズ−12(Superose−12)(ファルマシア)上での ゲル濾 過による天然Ace−AMP1の分子量測定によれば、約7.5kDaの値が得 られた。非還元Ace−AMP1についての22kDaというSDS−PAGE 分子量値は、この小型の蛋白質のSDS結合能が比較的低いことによる過大評価 の可能性がある。 デュボア(Dubois)ら(1956,Anal Chem,28:350 −356)のフェノール−硫酸法、および基準としてのD−グルコースを用いた 共有結合糖の測定は陰性であり、Ace−AMP1はグリコシル化されていない ことが示唆された。 非還元Ace−AMP1は遊離チオール基を含まなかったので、Ace−AM P1のシステイン残基はすべてジスルフィド結合に関与していると思われる。チ オール基測定は、エルマン(Ellman,GL)(1959;Arch Bi ochem Biophys,82,70−74)のジチオニトロ安息香酸法に より10mlの蛋白質を用いて行われた。還元蛋白質試料は10mMのDTTと 45℃で1時間反応させたのち蒸留水に対して十分に透析することにより調製さ れた。 実施例5 Ace−AMP1のアミノ酸配列決定 システイン残基をカミュ(Cammue BPA)ら,1992;J Bio l Chem,267:2228−2233の記載に従ってS−カルボキシアミ ドメチル化により修飾した。試薬をPep−S(多孔質シリカC2/C18)(フ ァルマシア)カラム(25×0.4cm)上でのHPLCにより除去した。S− カルボキシアミドメチル化蛋白質が、カラムを0.1%トリフルオロ酢酸(TF A)から0.1%TFA含有アセトニトリルまでの直線濃度勾配で溶離すること により回収された。得られた蛋白質画分を477Aプロテイン・シーケンス(ア プライド・バイオシステムズ)により、120Aアナライザー(アプライド・バ イオシステムズ)によるフェニルチオヒダントインアミノ酸誘導体のオンライン 検出を用いて、アミノ酸配列分析した。 Ace−AMP1を配列決定する最初の試みにより、蛋白質はN末端遮断され ていることが示された。ピログルタメートアミノペプチダーゼ(ベーリンガー、 FRG)による脱遮断が行えなかったので、Ace−AMP1をエンドプロテイ ナーゼArg−CおよびAsp−N(両方とも配列決定用、ベーリンガー、FR Gから)で消化した。消化は製造業者の指示に従って、還元化およびS−カルボ キシアミドメチル化Ace−AMP1につき、推奨された最小の蛋白質/酵素比 (w/w)および推奨された最大インキュベーション時間を適用して行われた。 次いで消化されたペプチドを、Pep−S(多孔質シリカC2/C18;ファルマ シア)カラム(25×0.4cm)上で、0.1%TFAから0.1%TFA含 有アセトニトリルまでの直線溶離濃度勾配を100分で1ml/分において用い るRP−HPLCにより分離した。Arg−Cによる消化によって少なくとも1 0種類の分離可能なペプチドが得られ、これは既にAce−AMP1の比較的高 いアルギニン含量を示唆した。Asp−Nによる処理は3種類の蛋白質フラグメ ントを生成した。これらのペプチドを配列決定したのち、遮断されたN末端部分 を除いてAce−AMP1の一次構造を再構築した。 Ace−AMP1アミノ酸配列は、下記を含めた種々の植物源からの非特異的 脂質伝達蛋白質(nsLTP)と部分的に相同性であることが見出された:Rs −nsLTP、Raphanus sativusの種子から(テラス(Ter ras FRG)ら,1992,Plant Physiology,100: 1055−1058);So−nsLTP、Spinacia olerace の葉から(ベルンハルト(Bernhard WR)ら,1991,Plan t Physiology,95:164−170);Ep2、Daucusc arota の接合胞子から(zygotic embryo)(スターク(St ark)ら,1991,Plant Cell,3:907−921);Tob LTP、Nicotiana tabacumの花から(マスタ(Masuta C)ら,1992,FEBS Lett;311:119−123);Le− nsLTP、Lycopersicon esculenteから(トネス−シ ューマン(Tonnes−Schumann S)ら,1992,Plant Mol Biol,18:749−757);CB−A、CB−BおよびCB− C、Ricinus communis若木から(タキシマ(Takishim a K)ら,1988,Eur J Biochem,190,107−11 2);PAPI、Hordeum vulgareの種子から(マンディーおよ びロジャース(Mundy J,Rogers JC),1986,Plant a,169:51−63;CW18およびCW21、Hordeum vulg are の葉から(モリナ(Molina A)ら,1993,FEBS Let t;316:119−122);Ta−nsLTP、Triticum aes tivum から(シモレ(Simorre JP)ら,1991,Bioche m,30:11600−11608);Zm−nsLTP、Zea maysの 若木から(チャン(Tchang F)ら,1988,J Biol Chem ,263:16849−16855)。Ace−AMP1とこれらのnsLTP の配列の比較を図3に示す。最適な並列のために導入したギャップを点線で示す 。最初の9個のN末端アミノ酸はAce−AMP1 cDNAのヌクレオチド配 列に由来する(実施例5参照)。 図3に示したnsLTP配列(Ace−AMP1以外のすべての配列)の比較 から、以下のコンセンサスモチーフが導かれる。8個のシステインは保存された 4、14、30、31、51、53、77および93位にある(番号は図3に示 したもの):疎水性残基(L、I、A、V、M)または芳香族残基(F、W、Y) は、2、7、11、17、18、34、37、41、54、61、64、69、 73、82、85、87および96位にある;プロリンは25および74位にあ る;塩基性残基(H、R、K)は47および55位に保存される;ヒドロキシ残 基(S、T)は43および88位にある;ならびに保存されたアスパラギン酸は 46位を占める。Ace−AMP1はこのコンセンサスモチーフに部分的に一致 するが、下記の位置において異なる:2、18、61および69位に疎水性/芳 香族残基をもたない;それぞれ46、55および88位の保存されたアスパラギ ン酸、リシンおよびセリンをもたない。従ってnsLTP蛋白質の保存残基のう ち約22%がAce−AMP1においては変化している。さらにAce−AMP 1は、はるかに高いアルギニン含量により他のすべての既知nsLTP配列と異 なる。Ace−AMP1は少なくとも19個のアルギニンを含むが、nsLTP 蛋白質中のアルギニンの数は1個(So−nsLTP)から6個(Zm−nsL TP)の範囲である。 動物に見出されるシステインに富む抗生性ペプチドの大部分、たとえばデフェ ンシン(レーラー(Lehrer RI)ら,1991,Cell,64:22 9−230)、β−デフェンシン(セルステッド(Selsted ME)ら, 1993,J Biol Chem,268:6641−6648)、およびバ クテネシン(ロメオ(Romeo D)ら,1988,J Biol Chem ,263:9573−9575;ゲナロ(Gennaro R)ら,1989, Infect immun,57:3142−3146)も特にアルギニンに富 むことが注目される。 実施例6 蛋白質の抗真菌活性の安定性 表1にAce−AMP1の抗真菌活性の安定性についての他の試験の結果をま とめる。 Fusarium culmorumの胞子を含有する増殖培地で5倍希釈し た試料20μlを用いて、抗真菌活性についての試験を実施例1に記載したアッ セイ法に従って実施した。未処理対照試料は10mMリン酸ナトリウム緩衝液( pH7)中の100μg/mlの被験蛋白質からなっていた。被験蛋白質のアリ コートを最高100℃の種々の温度で10分間加熱することにより、熱安定性試 験を行った。消化のためにプロテアーゼを400μg/mlで添加し、37℃で 16時間インキュベートした。 Ace−AMP1の抗真菌活性は最高100℃までの10分間の熱処理により 影響されなかった。Ace−AMP1はキモトリプシン、トリプシンおよびプロ テイナーゼKによる処理に対して比較的抵抗性であったが、プロナーゼEによる 消化は活性をほぼ完全に低下させた。 実施例7 Ace−AMP1の抗真菌効力 精製蛋白質の抗真菌効力を種々の植物病原性真菌に対して、実施例1に記載し たアッセイ法を用いて評価した。真菌の増殖、真菌胞子の採集および収穫は先の 記載(ブレケルト(Broekaert)ら,1990,FEMS Micro biol Lett,69:55−60)に従って行われた。下記の真菌株を用 いた:Alternaria brassicola MUCL 20297、Ascochyta pisi MUCL 30164、Botrytis inerea MUCL 30158、Colletotrichum lin demuthianum MUCL 9577、Fusarium culmo rum IMI 180420、Fusarium oxysporum f. sp.pisi IMI 236441、Fusarium oxysporu f.sp.lycopersici MUCL 909、Nectria haematococca コレクション・ファン・エッテン160−2−2、Phoma betae MUCL 9916、Pyrenophora tr itici−repentis MUCL 30217、Pyriculari oryzae MUCL 30166、Verticillium dah liae MUCL 6963。 真菌用合成増殖培地(SMF)(実施例1参照)にそれぞれ最終濃度1mMお よび50mMとなるようにCaCl2およびKClを補充したもの(SMF+)ま たは補充しないもの(SMF-)を用いて、抗真菌性蛋白質の系列希釈液を真菌 に付与した。増殖阻止率%を微量分光分析により測定した。48時間のインキュ ベーション後に50%増殖阻止に要した濃度(IC50値)を用量応答曲線から計 算した。 種々の植物病原性真菌に対するAce−AMP1のIC50値を表2に提示し、 それらを同一条件下で下記の3種類のnsLTPについて測定したものと比較す る:Rs−nsLTP(データはテラス(Terras)ら,1992,Pla nt Physiol,100:1055−1058より得た)、Zm−nsL TPおよびTa−nsLTP(シモレ(Simorre)ら,1991,Bio chem,30:11600−11608の記載に従って単離)。 培地SMF-およびSMF+の両方において、Ace−AMP1は10μg/m l(約1μMに相当)以下の濃度で12種類の被験真菌すべてを50%阻止する 。従ってAce−AMP1は広域阻止スペクトルを示す有効な植物抗真菌性蛋白 質である。 Ace−AMP1がSMF+においてSMF-におけるとほとんど同様に有効で あるのは驚くべきことである。すべての植物細胞コンパートメントは比較的高い カチオン濃度を含有するので、SMF+のようにカチオンを含有する培地におい て抗真菌性蛋白質が活性であるのは生理学的に妥当である(テラス(Terra s FRG)ら,1992,J Biol Chem,267:15301−1 5309)。 SMF+中におけるAce−AMP1の効力は他の比較的カチオン不感受性で ある抗真菌性蛋白質、たとえば表2に挙げた12中8の真菌を10μg/ml未 満の濃度で阻害するRs−AFP2に匹敵する(テラス(Terras FG) ら,1992,J Biol Chem,267:15301−15309)。 またAce−AMP1は最近報告された、Ace−AMP1に部分的に相同な( 図3参照)Raphanus sativusからのnsLTP様蛋白質である Rs−nsLTP(テラス(Terras FRG)ら,1992,Plant Physiol,100:1055−1058)よりはるかに効力が高い。実 際に、表2に挙げた真菌はいずれもSMF+中においてRs−nsLTPにより 100μg/ml未満の濃度では阻害されない(テラス(Terras FRG )ら,1992,Plant Physiol,100:1055−1058) 。さらにトウモロコシおよびコムギから単離された2種類のnsLTP、それぞ れZm−nsLTPおよびTa−nsLTPは、SMF+中において試験した9 真菌のいずれの増殖も200EMG/ML未満の濃度では阻害しなかった(表2 参照)。オオムギの葉から単離されたnsLTP蛋白質(CW18およびCW2 1を含む、図3参照)の、Fusarium solaniに対するIC50値は 、培地としてのバレイショデキストロースブロース中で評価を行った際に約25 −180μg/ml(イソ型に応じて)であった(モリナ(Molina A) ら,1993,FEBS Lett;316:119−122)。しかし他の真 菌に対するこれらの蛋白質の活性およびカチオンに対するそれらの感受性につい ては記載されていない。 種々のカチオンを補充した合成増殖培地におけるFusarium culm orum に対するAce−AMP1の活性(実施例1の記載に従ってアッセイ) を、Amaranthus caudatusの種子からのAc−AMP1抗微 生物性ペプチド(ブレケルト(Broekaert)ら,1992,Bioch emistry,31:4308−4314)、およびコムギ内胚乳からのβ− ピューロチオニン(抗微生物活性をもつ他のタイプの植物種子蛋白質;レッドマ ンおよびフィッシャー(Redman DG,Fischer N),1969 , J Sci Food Agri,20:427−432)の活性と直接に比較 した。表3に種々の条件下でのIC50値をまとめる。Ace−AMP1は試験し たすべてのカチオンの存在に対して極めて感受性であるが、Ac−AMP1およ びβ−ピューロチオニンの活性はむしろカチオンにより刺激されると思われる。 ただしCa2+によっては刺激されない。しかしCa2+の拮抗作用はチオニンに対 してよりAce−AMP1に対しての方がはるかに低い。 実施例8 Ace−AMP1の抗菌および抗酵母活性 精製蛋白質を、下記の細菌の増殖に対するその作用につき評価した:Baci llus megaterium ATCC 13632、Sarcina utea ATCC 9342、Agrobacterium tumefac iens LMG 188、Alcaligenes eutrophus L MG 1195、Azospirillum brasilense ATCC 29145、Erwinia carotovora subsp caro tovora LMG 2458、Escherichia coli HB1 01株、Pseudomonas solanacearum LMG 229 3、Pseudomonas syringae pv tabaci LMG 5192、およびXanthomonas campestris pv ampestris LMG 582。それをSaccharomyces erevisiae Sp1株の増殖に対する作用についても評価した。バイオ アッセイは実施例1の記載に従って実施された。結果を表4にまとめる。 Ace−AMP1は試験した両方のグラム陽性細菌( megateriu および lutea)の増殖を阻害するが、試験した8種のグラム陰性細菌 のいずれに対しても、または酵母 cerevisiaeに対しても作用をほ とんど又は全く及ぼさなかった。Rs−nsLTPおよびZm−nsLTPは megateriumに対してのみ阻害性ではあったが、この細菌に対してA ce−AMP1より少なくとも10倍は活性が低かった。オオムギの葉から単離 されたns−LTP(CW18およびCW21を含む、図3参照)は、グラム陽 性細菌Clavibacter michiganensis subsp epedonicus およびグラム陰性細菌 solanacearumの増 殖を阻害すると報告されている(モリナ(Molina)ら,1993,FEB S Lett;316:119−122)。 実施例9 Ace−AMP1 cDNAの5′および3′部分のPCRに基づくクローニン グ 開花の15、21および30日後に採集した未熟な種子の混合物から全RNA を抽出した。 Ace−AMP1 cDNAの3′部分を下記によりクローニングした。12 単位のトリ骨髄芽球症ウイルス逆転写酵素(ベーリンガー・マンハイム)、適宜 な緩衝液成分(サムブルック(Sambrook)ら,1989,Molecu lar Cloning,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プ レス)、および10pmolの修飾されたオリゴ−dTプライマー(プライマー OWB114、表5参照)を含有する30μlの反応混合物中で、全RNA(1 μg)を逆転写し、52℃で30分間インキュベートした。逆転写反応物の一部 (0.5μl)を、5pmolのアンチセンスプライマーOWB114、5pm olのセンスプライマーOWB111(Ace−AMP1の内部アミノ酸配列、 すなわちPRFQNIPに対応する縮重プライマー)、5nmolのdNTP、 0.5単位のTaqポリメラーゼ、およびTaqポリメラーゼ用緩衝液成分(サ ムブルック(Sambrook)ら,1989,Molecular Clon ing,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス)を含有する 25μlのPCR反応混合物に移した。標準的な条件(サムブルック(Samb rook)ら,1989,Molecular Cloning,コールド・ス プリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス)に従って、プライマーアニーリン グ温度55℃を用いて、PCRのための温度サイクル工程を実施した。PCR反 応生成物をアガロースゲル電気泳動により分析し、約400bpのバンド(同一 鋳型を含むが、両プライマーのうち一方のみを含む対照PCR反応には存在しな かったもの)をPrep−a−Geneキット(バイオラド)を用いて、製造業 者の指示に従って単離した。PCR生成物をXbaIで消化し、プラスミドpE MBL18+(ベーリンガー・マンハイム)中へサブクローニングし、この挿入 配列をALF自動シークエンサー(ファルマシア)でオートリード(Autor ead)配列決定キット(ファルマシア)を用いて蛍光標識M13正方向および 逆方向プライマーにより配列決定した。 Ace−AMP1 cDNAの5′部分を下記によりクローニングした。前記 に従ってOWB114またはOWB133(Ace−AMP1特異的プライマー 、 Ace−AMP1 cDNAの3′部分のヌクレオチド配列に由来する)をプラ イマーとして用いて、全RNAを逆転写した。10mMのトリス、1mMのED TA、300mMのNaCl、0.05%(w/v)のSDS(pH8)中で平衡 化したクロマスピン(Chromaspin)+TE−100(クローンテク) カラムでのゲル濾過により、過剰のプライマーを除去した。次いでRNAをアル カリ加水分解により除去し、デロルト(Delort)ら(Nucl Acid s Res,17:6439−6448)の記載に従ってssDNAをエタノー ル沈殿させ、最後に10μlの蒸留水に再溶解した。これらのssDNA調製物 の3′末端(mRNAの5′末端に対応)を、ホスフェート基をその5′末端に もち(ssDNAへのライゲーションを可能にするために)、かつアミノ基をそ の3′末端にもつ(プライマーの自己ライゲーションを避けるために)ように合 成されたオリゴヌクレオチドOWB116にライゲートした。ssDNAライゲ ーション反応混合物(30μl)は、5pmolのプライマーOWB116、2 .5μlのssDNA(前記参照)、10単位のT4 RNAリガーゼ(ニュー ・イングランド・バイオラボズ)、およびT4 RNAリガーゼ用緩衝液成分( テシール(Tessier)ら,1986,Anal Biochem,158 :171−178)を含有し、インキュベーションは22℃で16時間行われた 。ssDNAライゲーション反応混合物の一部(0.1μl)を、5nmolの プライマーOWB117(OWB116に対して部分的に相補性である)、5m molのdNTPs、1.25単位のTaqポリメラーゼ、およびTaqポリメ ラーゼ用緩衝液成分を含有する25μlのPCR反応混合物に移した。アニーリ ング温度60℃での5PCRサイクル後に、25pmolのAce−AMP1特 異的プライマー(OWB132、OWB133の位置のすぐ上流の、Ace−A MP1 cDNAの位置に対応)を反応混合物に添加し、アニーリング温度55 ℃においてさらに30PCRサイクルを実施した。単一プライマーPCR対照に 存在しなかった約400bpのPCR反応生成物を前記に従ってゲル精製した。 第1鎖合成にOWB113またはOWB114のいずれを用いたかに関係なく、 同じ400bpのPCRバンドが得られた。このPCR生成物をBamHI消化 し、pEMBL18+中へサブクローニングし、挿入配列のヌクレオチド配列を 前記 に従って決定した。 5′および3′部分のヌクレオチド配列(38ヌクレオチドが重複)を結合さ せることにより、全長Ace−nsLTP cDNAに相当する686bpの配 列が得られた。 Ace−AMP1 cDNAは、132アミノ酸をコードする396bpの読 み取り枠(open reading frame)、36bpの5′側リーダー配列、およびポリ( A+)テイルに至るまでに232bpの3′側非翻訳領域を含む(図4)。コー ド領域の分析により、27アミノ酸の推定シグナルペプチドの存在が明らかにな った。予想シグナルペプチド開裂部位(図4に矢印で示した)は、フォン・ハイ ジン(von Heijne)(1986,Nucl Acids Res,14: 4683−4690)の規則、および大部分の成熟植物nsLTPは4位にシス テインおよび7位にバリンをもつという所見と一致する。コード領域のアミノ酸 37と120の間のアミノ酸配列(図4に下線を施した)は、成熟Ace−AM P1につき実験的に決定されたアミノ酸配列と一致する。cDNA由来のコード 領域は、成熟Ace−AMP1が実施例5において決定された配列と対比してN 末端にさらに9個のアミノ酸をもつことを予想させた。この配列は、成熟Ace −AMP1には遮断されたN末端アミノ酸が存在するため実験的に決定すること はできなかった。さらにAce−AMP1 mRNAの翻訳生成物はそのカルボ キシル末端に成熟Ace−AMP1には存在しない12アミノ酸をもつ。このカ ルボキシル末端プロペプチドは疎水性および酸性の残基に富み、これは液胞性( vacuolar)植物蛋白質の前駆物質中に存在するカルボキシル末端プロペ プチドの特徴的な点である(ナカムラおよびマツオカ(Nakamura,Ma tsuoka),1993,Plant Physiol,101:1−5)。 それらのカルボキシル末端プロペプチドは多数の例において、蛋白質を液胞へ 標的定め(targetting)するための決定因子であることが証明されている(ベド ナレクおよびレイケル(Bednarek,Raikhel),1991,Pl ant Cell,3:1195−1206;ノイハウス(Neuhaus)ら ,1991,Proc Natl Acad Sci USA,88:1036 2 −10366)。nsLTP様蛋白質はすべてAce−AMP1の場合に見られ るプレプロ蛋白質構造と異なるプレ蛋白質として翻訳されることが示された(ア ロンデルおよびカダー(Arondel,Kader),1990,Exper ientia,46:579−585;マドリッドおよびフォン・ウェットスタ イン(Madrid,von Wettstein),1991,Plant Physiol Biochem,29:705−711)。 実施例10 発現ベクターの構築 プライマーOWB114を用いて実施例9の記載に従って全タマネギ種子RN Aを逆転写した。反応混合物の一部(0.5μl)を標準的な条件下で(サムブ ルック(Sambrook)ら,1989,Molecular Clonin g,コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス)、プライマーの 組み合わせOWB158−OWB159をプライマーアニーリング温度65℃で 、またはプライマーOWB158−OWB160をプライマーアニーリング温度 55℃で用いる、PCR増幅反応に使用した。プライマーOWB158はAce −AMP1 cDNA(開始コドンを含む)の天然Ncol部位のすぐ上流にK pnI部位を導入し、プライマーOWB159はアミノ酸120(成熟Ace− AMP1の最終アミノ酸)のコドンの後方に終止コドンおよびBamHI部位を 導入し、プライマーOWB160はAce−AMP1の天然終止コドンの後方に BamHI部位を導入する。得られたOWB158−OWB159およびOWB 158−OWB160増幅生成物をKpnIおよびBamHIで消化し、プラス ミドpBluescript II SK−の対応する部位へサブクローニング して、それぞれプラスミドpAce2およびpAcelを得た。これらの挿入配 列をヌクレオチド配列決定により確認した。プラスミドpAcelおよびpAc e2の挿入配列をNcoIおよびSacIで消化することにより単離し、次いで 発 現ベクターpBI505の対応する部位へライゲーションし(デトラ(Detl a)ら,1993,Plant Science,94:139−149)、こ うしてそれぞれプラスミドpAce3およびpAce4を形成した。発現ベクタ ーpAce3においては、Ace−AMP1のコード領域はその5′末端におい て、重複エンハンサー要素をもつカリフラワーモザイクウイルスの35S RN Aの強力な構成性プロモーター(高い転写活性を得るため、ケイ(Kay)ら, 1987,Science,236:1299−1302)、およびアルファル ファモザイクウイルスの5′側リーダー配列(高い翻訳活性を得るため、ダトラ (Datla)ら,1993,Plant Science,94:139−1 49)でフランキングされている。Ace−AMP1cDNAのコード領域はそ の3′末端においては、Agrobacterium tumefaciens ノパリンシンターゼ遺伝子のポリアデニル化配列でフランキングされている(ベ バン(Bevan)ら,1983,Nature,304:184−187)。 ベクターpAce4は、コード領域がプロペプチドの12カルボキシル末端アミ ノ酸をコードするドメインを欠如する点以外はpAce3と同一である。 実施例11 植物形質転換ベクターの構築 実施例10に記載した発現ベクターpAce3およびpAce4をHindI IIおよびSacIで消化し、Ace−AMP1発現カセットを含むフラグメン トをHindIII−SacI消化した植物形質転換ベクターpGPTV−KA N(ベッカー(Becker)ら,1992,Plant Mol Biol, 20:1195−1197)中へサブクローニングして、それぞれ植物形質転換 ベクターpFAJ3033およびpFAJ3034を得た。これらのベクターの 模式図を図5に示す。図5に用いた記号は下記のものである: RB: T−DNAの右端 LB: T−DNAの左端 Tnos: T−DNAノパリンシンターゼ遺伝子のターミネーター CTPP: Ace−AMP1 cDNAのカルボキシ末端プロペプチド ドメイン MP: Ace−AMP1 cDNAの成熟蛋白質ドメイン SP: Ace−AMP1 cDNAのシグナルペプチドドメイン AMV: アルファルファモザイクウイルス5′側リーダー配列 Penh35S: 重複エンハンサー領域をもつカリフラワーモザイクウイルス の35S RNAのプロモーター Pnos T−DNAノパリンシンターゼ遺伝子のプロモーター nptII: ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII遺伝子のコード 領域 Tg7: T−DNA遺伝子7のターミネーター 実施例12 植物の形質転換 攻撃力を失わせた(disarmed)Agrobacterium tumefac iens LBA4404株(pAL4404)(ヘケマ(Hoekema)ら, 1983,Nature,303:179−180)をフラモンド(Framo nd)ら(BioTechnology,1:262−269)の方法により形 質転換ベクターで形質転換する。 ホーシュ(Horsch)ら(1985,Science,227:1229 −1231)の方法に基づいてNicotiana tabacum Sams unの葉のディスクを使用し、pFAJ3033またはpFAJ3034を保有 するAgrobacterium株と共培養して、タバコの形質転換を実施する 。共培養(co−cultivation)はカナマイシン100μg/mlの 選択圧(selection pressure)の下で実施される。カナマイ シン100μg/mlを含有する培地上でトランスジェニック植物が再生される 。これらのトランスジェニック植物を、新たに導入された遺伝子の発現につき標 準的ウェスタンブロット法により分析することができる。導入された遺伝子を構 成的に発現しうる植物を選択し、自家受粉させて、種子を形成させることができ る。トランスジェニック植物のF1若木を植物病原体に対して増大した抵抗性に つきさらに分析することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/10 9637−4B C12P 21/02 C 15/09 9450−4H A01N 65/00 A C12P 21/02 9162−4B C12N 15/00 A // A01N 65/00 9281−4B 5/00 B (C12N 1/21 C12R 1:38) (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12P 21/02 C12R 1:38) (C12P 21/02 C12R 1:91) (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, CN,CZ,FI,GE,HU,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LK,LT,LV,MD,MG,MN ,MW,NO,NZ,PL,RO,RU,SD,SI, SK,TJ,TT,UA,US,UZ,VN (72)発明者 リーズ,サラ・ブロンウェン イギリス国バークシャー アールジー12 3エックスエックス,ブラックネル,フォ レスト・パーク,マイケルデヴァー・ウェ イ 32

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.実質的に配列番号:1に示すアミノ酸配列を有する抗微生物性蛋白質。 2.実質的に配列番号:16に示すアミノ酸配列を有する、請求項1に記載の抗 微生物性蛋白質。 3.ネギ類(the family Alliaceae)の種子から単離しうる、請求項1または2 に記載の抗微生物性蛋白質。 4.ネギ属(the genus Allium)の種子から単離しうる、請求項3に記載の抗微 生物性蛋白質。 5.蛋白質Ace−AMP1である、請求項4に記載の抗微生物性蛋白質。 6.請求項1に記載の抗微生物性蛋白質をコードするDNA。 7.実質的に配列番号:15に示す配列を有する、請求項6に記載のDNA。 8.請求項6に記載のDNAを保有する生物系。 9.微生物である、請求項8に記載の生物系。 10.植物である、請求項8に記載の生物系。 11.真菌または細菌を請求項1に記載の抗微生物性蛋白質に暴露することを含 む、真菌または細菌の駆除方法。
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