KR0145513B1 - Insecticidally effective peptides - Google Patents

Insecticidally effective peptides

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KR0145513B1
KR0145513B1 KR1019930702608A KR930702608A KR0145513B1 KR 0145513 B1 KR0145513 B1 KR 0145513B1 KR 1019930702608 A KR1019930702608 A KR 1019930702608A KR 930702608 A KR930702608 A KR 930702608A KR 0145513 B1 KR0145513 B1 KR 0145513B1
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KR1019930702608A
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죠안느 크랩쵸 카렌
카르 반와그넨 브래드포드
랜돌프 헌터 잭슨 존
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챨스 씨. 펠로우스
에프엠씨 코포레이션
헌터 잭슨
내츄럴 프로덕트 사이언스즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 디구에티아 거미 독으로부터 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드, 살충제를 제조하고 사용하는 방법 및 상기 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA를 제공한다.The present invention provides a peptide having an insecticidal effect, which can be isolated from the Diguetia spider poison, a method for preparing and using an insecticide, and a DNA encoding the peptide having the insecticidal effect.

Description

살충 효과를 갖는 펩타이드Peptides with Insecticidal Effects

본 발명은 살충 효과를 갖는 펩타이드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디구에티아(Diguetia) 거미 독으로 부터 분리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드, 이를 암호화하는 DNA, 이의 제조방법 및 이에 의해 무척추동물 해충을 억제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a peptide having an insecticidal effect. In particular, the present invention relates to a peptide having a pesticidal effect that is separable from Diguetia spider venom, DNA encoding the same, a method for preparing the same, and a method for inhibiting invertebrate pests thereby.

최근 수년동안, 합성 살충제의 사용과 관련된 환경상의 위험 및 포유동물 독성에 대해 예민하게 인식되고 있다. 그 결과, 상기 살충제의 사용이 급속히 감소 되고 있다. 그러나, 효과적인 곤충 방제 필요성은 변함이 없다. 이로 인해, 연구자들은 신규한 곤충 방제 방법의 개발을 서두르고 있다.In recent years, there is a keen awareness of the environmental toxicity and mammalian toxicity associated with the use of synthetic pesticides. As a result, the use of such pesticides is rapidly decreasing. However, the need for effective insect control remains the same. Because of this, researchers are rushing to develop new insect control methods.

가장 널리 사용되는 미생물 살충제는 세균 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis, 이하 B. t. 로 칭함)로 부터 유래된 것이다. 이 세균성 약제는 다양한 잎을 먹는 모충, 일본 딱정벌레 및 모기를 방제하는데 사용된다. 카라마타(Karamata) 등의 1989년 1월 10일자 미국 특허 제4,797,279호에는 B. t. 쿠르스타키(kurstaki) 델타-내인독소를 암호화하는 유전자 및 B. t. 테네브리오니스(tenebrionis) 델타-내인독소를 암호화하는 유전자를 포함하는 하이브리드 세균 세포 및 그의 제법이 기재되어 있다. 상기 B. t. 하이브리드는 B. t. 테네브리오니스 균주에 영향받기 쉬운 해충에 대해서 뿐 아니라 B. t. 쿠르스타키 균주에 영향받기 쉬운 해충에 대해서도 활성이 있다. 일반적으로, 상기 하이브리드는 살충 활성 수준의 관점에서, 활성 범위의 관점에서 또는 양자 모두의 관점에서 모 균주의 물리적 혼합물에 의해 관찰된 결과보다 월등히 우수한 살충성을 갖는다. 상기 미생물을 포함하는 살충 조성물은 하이브리드를 살충 효과량으로 곤충 또는 그의 주위환경에 적용함으로써 곤충을 박멸하는데 사용될 수 있다.The most widely used microbial pesticides are derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (hereinafter referred to as B. t.). This bacterial agent is used to control various leaf-eating caterpillars, Japanese beetles and mosquitoes. Karamata et al., U.S. Patent No. 4,797,279, filed Jan. 10, 1989 to B. t. Gene encoding the Kurstaki delta-endotoxin and B. t. Hybrid bacterial cells comprising genes encoding tenebrionis delta-endotoxins and methods for their preparation are described. B. t. Hybrid is B. t. B. t. As well as for pests susceptible to Teneblionis strains. It is also active against pests susceptible to Kurstarki strains. In general, the hybrids have far superior pesticides than the results observed by the physical mixture of the parent strains in terms of pesticidal activity level, in terms of activity range, or both. The pesticidal composition comprising the microorganism may be used to exterminate the insect by applying the hybrid to the insect or its environment in an insecticidal effective amount.

세균 B. t.로부터의 또 다른 유도과정이 길로이(Gilroy) 및 윌콕스(Wilcox)에게 허여된 유럽특허원 공개 제0 325 400 A1호에 개시되었다. 상기 발명은 레피도프테라 곤충에 독성이 있는 하이브리드 독소 유전자에 관한 것이다. 구체적으로, 이 발명은 B. t. 변종 쿠르스타키 HD-73 독소 유전자의 일부 및 B. t. 변종 쿠르스타키 균주 HD-1의 독소 유전자의 일부를 포함하는 하이브리드 델타-내인 독소 유전자를 포함한다. 상기 출원에는 레피도프테라(인시류) 곤충에 대해 활성을 갖는 단백질을 암호화하는 하이브리드 독소 유전자(DNA)가 개시되어 있다.Another process of induction from the bacterium B. t. Is disclosed in European Patent Application Publication No. 0 325 400 A1 to Gilroy and Wilcox. The present invention relates to a hybrid toxin gene that is toxic to Repidoftera insects. Specifically, this invention is directed to B. t. Part of the variant Kurstaki HD-73 toxin gene and B. t. Hybrid delta-endogenous toxin genes comprising a portion of the toxin gene of variant Kurstaki strain HD-1. This application discloses a hybrid toxin gene (DNA) that encodes a protein that is active against Repidoptera insects.

세균 B. t.는 또한 윌콕스 등에게 허여된 유럽 특허 공보 제0 340 948호에서 그의 살충성이 이용되었다. 상기 발명은 B. t. 유전자의 곤충 장 상피세포 인식 영역을 디프테리아 독소 B 쇄에 융합시켜 레피도프테라 곤충에 대해 활성이 있는 하이브리드 B. t. 독소를 제조함으로써 생성된 하이브리드 살충성 독소에 관한 것이다. 상기 공보에서는 하이브리드 B. t. 유전자를 식물중에 삽입하거나 바쿨로바이러스 내로 클로닝시켜서, 회수할 수 있는 독소를 생성시킬 수도 있음이 제시되었다. 또한, 하이브리드 B. t. 유전자를 함유하는 숙주를 표적 곤충의 주위환경에 직접 적용하여 살충제로 사용할 수 있음이 제시되었다.The bacterium B. t. Also used its insecticidality in European Patent Publication No. 0 340 948 to Wilcox et al. The invention is described in B. t. The hybrid intestinal epithelial cell recognition region of the gene is fused to the diphtheria toxin B chain, thereby enabling hybrid B. t. A hybrid insecticidal toxin produced by preparing a toxin. In that publication, the hybrid B. t. It has been suggested that genes can be inserted into plants or cloned into baculovirus to produce recoverable toxins. In addition, hybrid B. t. It has been suggested that hosts containing genes can be applied directly to the surrounding environment of target insects and used as insecticides.

살충성 화합물에 대한 연구에 있어, 전달 독이 살충성을 제공하는 화합물의 가능한 공급원으로 확인되었다. 전갈 레이우러스 퀸쿠에스트리아투스 퀸쿠에스트리아투스(Leiurus quinquestriatus quinquestriatus)의 독에서 단리된 2 가지 곤충 선택성 독소가 즐롯킨(Zlotkin) 등의 문헌[An Excitatory and a Depressant Insect Toxin from Scorpion Venom both Affect Sodium conductance and Possess a Common Binding Site, Arch Brochem and Biophysics, 240: 877-87 (1985)]에 개시되었다. 이들의 화학적 및 약리학적 성질에 관한 연구에서, 하나의 독소는 파리 유충의 빠른 흥분성 수축 마비를 유도하고 나머지 하나의 독소는 느린 억제성 이완마비를 유도하는 것으로 밝혀졌다. 이들은 모두 나트륨 전도계수(conductance)에 영향을 미쳤다.In the study of pesticidal compounds, delivery poisons have been identified as possible sources of compounds that provide pesticides. Zlotkin et al., An Excitatory and a Depressant Insect Toxin from Scorpion Venom both Affect Sodium conductance and Possess a Common Binding Site, Arch Brochem and Biophysics, 240: 877-87 (1985). In studies of their chemical and pharmacological properties, it was found that one toxin induces rapid excitatory contraction paralysis of fly larvae and the other toxin induces slow inhibitory relaxation paralysis. These all affected the sodium conductance.

즐롯킨 등의 1990년 6월 19일자 캐나다 특허 제 2,005,658 호는 전갈 레이우러스 퀸쿠에스트리아투스 헤브래우스 부티다에, 부티나에(Leiurus quinquestriatus hebraeus Buthidae, Buthinae)로부터 유래된 살충 효과를 갖는 단백질을 개시하고 있다. 상기 발명에서, 독은 동결건조시켜 분획들로 분리하였다. 유충에 대해 최고 독성을 가지고 마우스에 대해 최저 독성을 갖는 분획을 더 정제하여 최종 생성물을 LqhP35 로 명명했다.Canadian Patent No. 2,005,658, issued June 19, 1990 to Zlotkin et al., Has a protein with insecticidal effect derived from Scorpion leurus quinquestriatus hebraus butidae, Leiurus quinquestriatus hebraeus Buthidae, Buthinae. It is starting. In the invention, the poison was lyophilized to separate into fractions. Fractions with the highest toxicity to larvae and the lowest toxicity to mice were further purified to name the final product LqhP35.

그리신(Grishin)의 문헌[Toxic components from Buthus eupeus and Lucosa singoriensis venoms, Shemyakin Institute of Bioorganic Chemistry, USSR Academy of Sciences, Moscow 117988, GSP-1, USSR]은 곤충에 유독한 전갈 부터 스 유페우스(Buthus eupeus)의 독으로 부터 단리된 4 가지 독소를 개시하고 있다. 타란토 거미 루코사 신고리엔시스(Lucosa singoriensis) 독의 독소 성분의 단리 및 특성화도 또한 개시되어 있다. 조 독액은 곤충에 무독성이었다.Grishin's Toxic components from Buthus eupeus and Lucosa singoriensis venoms, Shemyakin Institute of Bioorganic Chemistry, USSR Academy of Sciences, Moscow 117988, GSP-1, USSR, are scorpions from scorpions that are poisonous to insects. Four toxins isolated from the toxin of eupeus) are disclosed. The isolation and characterization of the toxin component of Taranto spider Lucosa singoriensis poison is also disclosed. Crude venom was nontoxic to insects.

살충성을 갖는 다양한 조성물에 관련된 연구 및 개발작업에 상응하게, 연구자들은 살충성 유전자를 작제하여 이것을 표적 해충에 도입시키는 방법을 개발시켰다. 스미스(Smith) 및 서머스(Summers)의 1989년 11월 7일자 미국 특허 제4,879,236 호는 바쿨로바이러스 프로모터와 연결된 선택된 유전자를 바쿨로바이러스 게놈에 삽입시켜 곤충 세포내에서 이 선택된 유전자를 발현시킬 수 있는 재조합 바쿨로바이러스 발현 벡터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 바쿨로바이러스 DNA를 절단하여 폴리헤드린 프로모터를 포함하는 폴리헤드린 유전자 또는 그의 부분을 포함하는 DNA 절편을 생성시킴을 포함한다. 재조합 운반 벡터를 제조하기 위해, DNA 절편을 클로닝 비히클내로 삽입시킨 후 선택된 유전자를 상기 변형된 클로닝, 비히클내노 삽입시켜 상기 유전자가 폴리헤드린 프로모터의 통제하에 있도록 한다. 이어서, 선택된 유전자의 바쿨로바이러스 게놈중으로의 상동 재조합 및 통합을 수행하기 위해 재조합 운반 백터를 야생형 바쿨로바이러스 DNA와 접촉시킨다. 바쿨로바이러스 오토그래파와 캘리포니카(Autographa californica: AcMNPV) 및 이와 관련된 폴리헤드린 프로모터는 진핵 숙주 세포에서 선택된 유전자를 대단히 높은 수준으로 발현시킬 수 있는 바이러스성 발현 백터를 제조하는데 유용한 것으로 밝혀졌다. 상기 발명자들은 특정 곤충 또는 광범위한 곤충에 유독한 단백질을 생성시키는 유전자를 선택하고 상기 유전자를 AcMNPV 발현 벡터내에 클로닝 시킴으로써 곤충 방제 시스템에 상기 발현 벡터를 사용할 수도 있음을 제시한다. 또한, 상기 벡터를 보호될 식물 또는 동물에 적용할 수 있음을 제시한다. 재조합 바이러스는 곤충에 의해 섭취된 후 장 벽의 세포를 침범하여 복제를 개시할 수 있다. 또한, 유전자가 폴리헤드린 구조 서열에 융합되도록 유전자를 바쿨로바이러스 게놈에 삽입시켜서 곤충 장의 알칼리 조건에 의해 폴리헤드론 피막이 분리되어 독성 생성물이 방출되도록 하는 것도 제시되어 있다.Corresponding to research and development work involving various compositions with pesticidal properties, the researchers have developed a method for constructing insecticidal genes and introducing them into target pests. Smith and Summers, U.S. Patent No. 4,879,236, issued November 7, 1989, inserts a selected gene linked to a baculovirus promoter into the baculovirus genome to express this selected gene in insect cells. A method for producing a recombinant baculovirus expression vector. The method includes cutting baculovirus DNA to produce a DNA fragment comprising a polyhedrin gene or portion thereof comprising a polyhedrin promoter. To prepare a recombinant transport vector, a DNA fragment is inserted into a cloning vehicle and then the selected gene is inserted into the modified cloning, vehicle, so that the gene is under the control of the polyhedrin promoter. The recombinant transport vector is then contacted with wild type baculovirus DNA to perform homologous recombination and integration of the selected gene into the baculovirus genome. Baculovirus Autographa and California (AcMNPV) and related polyhedrin promoters have been found to be useful for preparing viral expression vectors capable of expressing very high levels of selected genes in eukaryotic host cells. The present inventors suggest that the expression vectors may be used in insect control systems by selecting genes that produce proteins toxic to a particular insect or a wide range of insects and cloning the gene into an AcMNPV expression vector. It is also suggested that the vector can be applied to a plant or animal to be protected. Recombinant viruses can be ingested by insects and invade cells of the intestinal wall to initiate replication. It is also shown that the gene is inserted into the baculovirus genome so that the gene is fused to the polyhedrin structural sequence such that the polyhedron coat is separated by alkaline conditions in the insect gut to release toxic products.

살충성 유전자를 작제하여 이것을 보호될 표적에 도입시키는 또 다른 방법은 커틀러(Cutler)의 문헌[Electroporation: Being Developed to Transform Crops: Success with Model Crop Confirmed, AG Biotech. News Vol. 7(5): 3 17 (1990)]에 개시되어 있다. 상기 문헌은 DNA를 발아 화분에 직접 일렉트로포레이션(electroporation)시킨 후, 꽃에 되돌려 놓아 종자를 생성시키면, 종자는 형질전환된 식물로 성장함을 교시하고 있다. 상기 방법은 담배 식물에서 성공적으로 사용되었으며 또한 옥수수 및 자주개자리에서 성공적으로 사용될 수 있다. 이 방법은 식물을 재생시키는 것이 아니라 꽃을 수분시켜 꽃이 알아서 일을 수행하게 하기 때문에, 원형질체를 일렉트로포레이션하는 것 보다 더 용이할 수 있다. 이 과정은 화분을 모으고, 발아 배지에서 30 내지 60 분간 발아시켜서 화분 관이 화분 입자로 부터 나오게 하고, 목적 DNA를 화분을 함유하는 액상 현탁액에 첨가하고, 전기 충격을 가하여 화분 관의 구멍들을 개방시키고, 과량의 DNA를 세척해 제거하고, 식물의 주두(stigma)상에 상기 변형된 화분을 놓고 종자가 생성될 때가지 기다리는 과정으로 이루어진다. 이것은 특정 유전자를 농작물로 전달하는 용이한 방법일 수 있다.Another method of constructing insecticidal genes and introducing them to the target to be protected is described in Cutler's Electroporation: Being Developed to Transform Crops: Success with Model Crop Confirmed, AG Biotech. News Vol. 7 (5): 3 17 (1990). This document teaches that when DNA is electroporated directly to germination pots, and then returned to flowers to produce seeds, the seeds grow into transformed plants. The method has been used successfully in tobacco plants and can also be used successfully in corn and alfalfa. This method may be easier than electroporating the protoplasts, rather than regenerating the plant and pollinating the flowers so that the flowers do their work. This process collects the pots, germinates for 30 to 60 minutes in the germination medium, allowing the potted tube to emerge from the potted particles, adds the target DNA to the liquid suspension containing the potted plants, and applies an electric shock to open the potted tube's holes. , Washing and removing excess DNA, placing the modified pollen on the stigma of the plant and waiting for the seed to form. This may be an easy way to deliver certain genes to crops.

또 다른 전달 시스템이 반즈(Barnes) 및 에드워즈(Edwards)의 1989년 8월 29일자 미국 특허 제4,861,595호에 개시되었다. 상기 발명은 단백질 화합물을 동물 및 인간에게 전달하기 위한 전달 시스템으로서, 처리된, 거의 손상을 입지 않은 미생물 세포를 사용하는 것에 관한 것이다. 미생물 세포는 초기에 동종 유전자에 의해 세포내에서 단백질을 생성한다. 단백질-생성 미생물은 화학적 또는 물리적 수단으로 처리되지만 세포는 거의 손상을 받지 않는다. 처리과정의 조작에 의해 세포내 화합물의 활성의 큰 손실없이 비증식성의 처리된 미생물 세포가 생성된다. 상기 세포는 복제되지 않고, 동물 또는 인간의 소화계의 목적 영역에서 파괴될 수 있는 안정한 세포벽을 가질 것이므로, 상기 발명에 의해 캡슐화된 생성물의 방출을 시간을 맞추거나 표적화할 수 있다. 적절한 처리후에, 단백질-생성 미생물 세포 자체를 전달 시스템으로 사용하므로 생성된 화합물의 정제가 필요하지 않다. 살충제를 포함하여, 미생물 수단에 의해 생성될 수도 있는 임의의 단백질, 폴리펩타이드, 아미노산 또는 화합물이 상기 발명의 출발 물질이 될 수 있다.Another delivery system is disclosed in US Pat. No. 4,861,595, filed August 29, 1989 to Barnes and Edwards. The invention relates to the use of treated, almost intact microbial cells as a delivery system for delivering protein compounds to animals and humans. Microbial cells initially produce proteins intracellularly by homologous genes. Protein-producing microorganisms are treated by chemical or physical means, but the cells are rarely damaged. The manipulation of the treatment produces non-proliferative treated microbial cells without a significant loss of the activity of intracellular compounds. Since the cells will not replicate and will have a stable cell wall that can be destroyed in the target region of the animal or human digestive system, the release of the encapsulated product according to the invention can be timed or targeted. After proper treatment, the protein-producing microbial cells themselves are used as the delivery system, so purification of the resulting compounds is not necessary. Any protein, polypeptide, amino acid or compound that may be produced by microbial means, including pesticides, may be a starting material of the invention.

전갈 독에서 발견된 신경독을 암호화하는 합성 유전자를 삽입시키는 DNA 기법의 사용 가능성에 대해 카보넬(Carbonell)등의 문헌[Synthesis of a genecoding for an insect-specific scorpion neurotoxin and attempts to express it using baculovirus vectors, Gene 73:409-18 (1988)]에서 탐구되었다. 상기 문헌에는 전갈 부터스 유페우스(Buthus eupeus)의 독에서 발견된 신경독을 암호화하는 합성 유전자를 바쿨로바이러스 게놈에 삽입시키는 DNA 기법을 사용하여 바쿨로바이러스 살충제를 개선시키는 가능성에 대해 기재되어 있다. 독소를 생성하는 폴리헤드론 프로모터-기본 AcMNPV 발현 시스템을 사용하여 3 가지 발현 방법을 연구하였다. 36 코돈 유전자 단독의 발현은 매우 소량의 독소를 생성시켰다. 신호 펩타이드를 독소에 부착시키는 것을 성공했다. 독소 유전자를 폴리헤드론 유전자의 N-말단에 융합시킬 경우 상당한 수준의 단백질이 생성되었다. 그러나, 폴리헤드론 자체에서 관찰된 것 보다 10 내지 20배 덜 생성되었다. 발현에 대한 제한은 전사수준이 아니라 번역을 포함한 전사후 수준 및 단백질 안정성에 있는 것으로 생각되었다. 독소 생성물의 마비 활성은 검출되지 않았다.Synthesis of a genecoding for an insect-specific scorpion neurotoxin and attempts to express it using baculovirus vectors, Gene for the possibility of using DNA techniques to insert synthetic genes encoding neurotoxins found in scorpion venom 73: 409-18 (1988). This document describes the possibility of improving baculovirus pesticides by using DNA techniques to insert a synthetic gene encoding the neurotoxin found in the poison of the Scorpion Buthus eupeus into the baculovirus genome. Three expression methods were studied using a toxin producing polyhedron promoter-based AcMNPV expression system. Expression of the 36 codon gene alone produced very small amounts of toxins. Successful attachment of signal peptides to toxins. Fusion of the toxin gene to the N-terminus of the polyhedron gene produced significant levels of protein. However, it was produced 10-20 times less than that observed with the polyhedron itself. Restrictions on expression were thought not to be at the level of transcription but to post-transcriptional levels including protein translation and protein stability. No paralytic activity of the toxin product was detected.

유럽 특허원 공개 제0 431 829호는 식물 조직을 섭취하는 선택적 곤충에 대한 독성을 유발하기 위해 충분한 양으로 곤충을 잡아먹는 동물의 곤충-특이적 독소를 세포내에서 효과적으로 발현시키는 유전자 전이성(transgenic) 식물을 개시하고 있다. 이 유럽 특허원에 기재된 특정 독소는 전갈 안드록토너스 오스트랄리스(Androctonus australis)의 독으로 부터 단리되었다.European Patent Application Publication No. 0 431 829 is a transgenic that effectively expresses intracellularly insect-specific toxins of animals that eat insects in sufficient amounts to induce toxicity to selective insects that consume plant tissue. The plant is disclosed. Certain toxins described in this European patent application have been isolated from the poison of the scorpion Androctonus australis.

연구자들은 또한 거미의 독으로 부터 추출된 독소를 단리할 수 있었다. 게른(Geren)의 문헌[Neurotoxins and Necrotoxins of Spider Venoms, J. Toxicol.-Toxin Reviews 5(2):161-170 (1986)]은 신경독 및 괴사독에 관련된 연구를 개관하고 있으며 거미 독 분자가 특정 살충제에 대한 모델을 제공할 수도 있음을 제안하고 있다.The researchers were also able to isolate the toxins extracted from the spider's poison. Geren et al. (Neurotoxins and Necrotoxins of Spider Venoms, J. Toxicol.-Toxin Reviews 5 (2): 161-170 (1986)) review a study related to neurotoxins and necrosis, with spider poison molecules specific It is also proposed to provide a model for pesticides.

잭슨(Jackson) 및 파크스(Parks)의 1990년 5월 15일자 미국 특허 제4,925,664호에는 거미 아겔레놉시스 아페르타(Agelenopsis aperta) 및 홀롤레나 쿠르타(Holoena curta)로부터 유도된 독소를 적용함으로써 심장 질환 및 신경학적 질환을 치료하는 방법을 개시되어 있다. 또한 상기 독소들은 곤충 및 관련 해충에 대해 사용할 수도 있는 특정 칼슘 채널 또는 흥분성 아미노산 수용체 차단제로서도 효과적이다.U.S. Patent No. 4,925,664, filed May 15, 1990 to Jackson and Parks, applies a toxin derived from spider agelenopsis aperta and Holona curta. And methods of treating neurological diseases. The toxins are also effective as specific calcium channel or excitatory amino acid receptor blockers that may be used against insects and related pests.

유럽 특허원 공개 제0 395 357호는 거미 아겔레놉시스 아페르타의 독으로 부터 단리된 폴리아민 및 폴리펩타이드를 개시하고 있다. 폴리아민은 흥분성 아미노산 신경전달물질에 길항작용한다. 상기 폴리펩타이드 및 폴리아민들 중 하나는 다양한 유기체의 살아있는 세포에서 칼슘 채널을 차단한다. 무척추동물 해충의 억제에 상기 칼슘 채널 차단제의 사용을 제시하고 있다.European Patent Application Publication No. 0 395 357 discloses polyamines and polypeptides isolated from the venom of spider agelenopsis aperta. Polyamines antagonize excitatory amino acid neurotransmitters. One of these polypeptides and polyamines blocks calcium channels in living cells of various organisms. The use of said calcium channel blockers has been suggested for the inhibition of invertebrate pests.

유럽 특허원 공개 제0 374 940호에는 거미 홀롤레나 쿠르타의 독으로 부터 단리된 독소가 개시되어 있다. 이 폴리펩타이드는 살충제로서 유용하며, 예를 들면 의약품에서 칼슘 채널 및 글루타메이트 길항물질로서 유용하다.European Patent Application Publication No. 0 374 940 discloses toxins isolated from the venom of the spider Hololena Kurta. This polypeptide is useful as an insecticide, for example as a calcium channel and glutamate antagonist in pharmaceuticals.

보워스(Bowers) 등의 문헌[Identification and purification of an irreversible presynaptic neurotoxin from the venom of the spider Hololena curta, Proc. Natl. Acad. Sci. 84:3506-3510 (1987)]은 거미 홀롤레나 쿠르타의 독으로부터 단리된 단백질 신경독 및 드로조필라(Drosophila) 유충에서 신경근 전달의 억제를 개시하고 있다. 보워스 등은 상기 독소가 드로조필라 운동 신경에서 시냅스전 칼슘 채널을 차단함을 제시하고 있다.Bowers et al., Identification and purification of an irreversible presynaptic neurotoxin from the venom of the spider Hololena curta, Proc. Natl. Acad. Sci. 84: 3506-3510 (1987) discloses the inhibition of neuromuscular transmission in Drosophila larvae and protein neurotoxins isolated from the venom of spider hololona kurta. Bowers et al suggest that the toxin blocks presynaptic calcium channels in the drozophyla motor neuron.

퀴스태드(Quistad)등의 문헌[Paralytic and Insecticidal Toxins from the Funnel Web Spider, Hololena Curta, toxicon 29(3):329-336 (1991)]은 홀롤레나 쿠르타의 독으로 부터 정제된 1개의 펩타이드 및 10개의 쿠르타 독소(curtatoxin) 및 레피도프테라 유충에 주입될 때의 효과를 기술하고 있다.Quistad et al., Paralytic and Insecticidal Toxins from the Funnel Web Spider, Hololena Curta, toxicon 29 (3): 329-336 (1991), describe one peptide purified from the venom of Hollolena Kurta and 10. It describes the effects of when injected into the dog's curtatoxin and Repidofterra larvae.

스태플레톤(Stapleton) 등의 문헌[Curtatoxins: Neurotoxic insecticidal polypeptides isolated from the funnel-web spider Hololena curta, J. Biol. Chem. 265(4):2054-2059 (1990)]은 거미 홀롤레나 쿠르타의 독으로 부터 단리된 3개의 폴리펩타이드 신경독 및 귀뚜라미 아케타 도메스티카(Acheta domestica)에 대한 효과를 개시하고 있다.Stapleton et al. Curtatoxins: Neurotoxic insecticidal polypeptides isolated from the funnel-web spider Hololena curta, J. Biol. Chem. 265 (4): 2054-2059 (1990) discloses the effect on three polypeptide neurotoxins and crickets Acheta domestica isolated from the venom of spider hololona kurta.

퀵켐 및 우셔우드(Quicke and Usherwood)의 문헌[Extended Summaries Pesticides Group and Physicochemical and Biophysical Panel Symposium Novel Approaches in Agrochemical Research, Pestic. Sci. 20:315-317 (1987)]은 기생 장수말벌(wasp)의 독 및 일부 구형-거미집(orb-web) 거미의 독에 존재하는 독소가 곤충에 주입시 신속한 마비를 야기함을 개시하고 있다. 퀵케 등은 거미 독소가 메뚜기 골격 근육의 글루타메이트 수용체에 의해 작동되는 개방 채널과 상호 작용하며 글루타메이트 수용체에 의해 작용되는 양이온-선택성 이온 채널의 차단제임을 제시하고 있다. 상기 공보는 아르지오페(Argiope) 및 아라뉴스(Araneus) 거미 독중의 저분자량 독소 뿐 아니라 조로(Joro) 거미인 네필라 클라바타(Nephila clavata)의독선으로부터 단리된 독소에 관한 것이다.Quicke and Usherwood, Extended Summaries Pesticides Group and Physicochemical and Biophysical Panel Symposium Novel Approaches in Agrochemical Research, Pestic. Sci. 20: 315-317 (1987) disclose that toxins present in the venom of parasitic wasps and the venom of some orb-web spiders cause rapid paralysis upon injection into insects. Kickke et al suggest that spider toxin interacts with open channels acted by glutamate receptors in grasshopper skeletal muscle and is a blocker of cation-selective ion channels acted by glutamate receptors. This publication relates to toxins isolated from the low molecular weight toxins of Argiope and Araneus spider venom as well as the venom of Nephila clavata, the Joro spider.

단리된 거미 독 독소의 성질에 관련된 또 다른 연구는 깔때기-거미집(funnel-web)거미 독으로 부터 단리된 저분자량 요소들의 칼슘 채널에 가역적으로 결합하는 능력을 밝혔다. 척시(Cherksey)등의 1989년 8월 24일자 국제출원 공개 제WO 89/07608호는 상기 활성 저분자량 요소가 충분한 특이성 및 친화도로 칼슘채널에 가역적으로 결합하여 신경세포에서 칼슘 콘덕턴스를 없애고 칼슘 채널 구조물의 단리 및 정제를 가능하게 함을 개시하고 있다. 상기 독은 포유동물에 유독한 것으로 밝혀졌다. 거미 독소의 또 다른 용도는 잭슨(Jackson) 및 파크스(Parks)의 문헌[Spider Toxins: Recent Applications in Neurobiology, Ann Rev Neurosci 12:405-14(1989)]에 개시되었다. 상기 문헌은 상이한 분류군(taxa)의 독소에 큰 이질성이 존재함을 교시하고 있다. 이 문헌에는 실험들이 칼슘 채널의 종-특이적 성질을 암시하고 있으며 거미 독이 칼슘 채널 길항물질을 제공할 수 있음이 인정되어 있다. 고찰된 거미 독은 척추동물에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 상기 문헌은 또한 농업용 곤충-특이적 독소의 가능한 공급원으로서 거미 독을 들고 있다.Another study related to the properties of isolated spider toxins revealed the ability to reversibly bind the calcium channels of low molecular weight elements isolated from funnel-web spider poisons. International Publication No. WO 89/07608, published on August 24, 1989 to Cherksey et al., Said active low molecular weight elements reversibly bind to calcium channels with sufficient specificity and affinity to eliminate calcium conductance in neurons and to prevent calcium channels. It is disclosed to enable the isolation and purification of the constructs. The poison has been found to be toxic to mammals. Another use of spider toxins has been described in Jackson and Parks, Spider Toxins: Recent Applications in Neurobiology, Ann Rev Neurosci 12: 405-14 (1989). The document teaches that large heterogeneity exists in toxins of different taxa. Experiments suggest that the species suggest species-specific properties of calcium channels and that spider venom can provide calcium channel antagonists. The spider venom considered has been found to affect vertebrates. The document also holds spider poisons as a possible source of agricultural insect-specific toxins.

아담스(Adams) 등의 문헌[Isolation and Biological Activity of Synaptic Toxins from the Venom of the Funnel Web Spider, Agelenopsis Aperta, in Insect Neurochemistry and Neurophysiology 1986, Borkovec and Gelman eds., Humana Press, New Jersey, 1986]은 곤충에서 시냅스 전달에 길항작용하는 다중 펩타이드 독소가 거미 아겔레놉시스 아페르타에서 단리되었음을 교시하고 있다.Adams et al., Isolation and Biological Activity of Synaptic Toxins from the Venom of the Funnel Web Spider, Agelenopsis Aperta, in Insect Neurochemistry and Neurophysiology 1986, Borkovec and Gelman eds., Humana Press, New Jersey, 1986 It has been taught that multiple peptide toxins that antagonize synaptic transmission in E. coli were isolated from spider agelenopsis aperta.

요시오카(Yoshioka)등의 1989년 8월 8일자 미국 특허 제4,855,405호는 조로(Joro) 거미 독선으로 부터 수득된 수용체 억제제 및 그의 제조방법을 개시하고 있다. 곤충이 액체 또는 고체 담체중의 상기 화합물과 접촉시 상기 화합물은 살충 효과를 갖는다.U.S. Patent No. 4,855,405 to August 8, 1989 to Yoshioka et al. Discloses a receptor inhibitor obtained from Joro spider venom and a method of making the same. When an insect comes into contact with the compound in a liquid or solid carrier, the compound has an insecticidal effect.

나카지마(Nakajima)등의 1990년 4월 17일자 미국 특허 제4,918,107호는 글루타이메이트 수용체 억제제 활성을 갖는 화합물, 이를 제조하는 방법 및 이를 함유하는 살충 조성물에 관한 것이다. 상기 화합물은 분산제를 첨가한 액체 또는 고체 담체내에 함유되어 보호될 식물 또는 동물에 직접 적용된다. 살충제로서 낮은 용량이 효과적이며, 매우 낮은 포유동물 및 어류 독성을 가지며, 환경에 불리한 영향을 덜끼친다.Nakajima et al., US Pat. No. 4,918,107, filed April 17, 1990, relates to compounds having glutamate receptor inhibitor activity, methods of making the same, and pesticidal compositions containing the same. The compound is applied directly to the plant or animal to be contained and protected in a liquid or solid carrier to which the dispersant is added. Low doses as insecticides are effective, have very low mammalian and fish toxicity, and less adversely affect the environment.

생물살충제로서 바쿨로바이러스의 용도도 또한 연구되었다. 생물살충제로서 야생형 바쿨로바이러스의 주된 결점은 느리게 작용한다는 점이다. 야생형 바쿨로바이러스를 섭취하는 유충은 일반적으로 5 일 내지 7 일내에 죽는다. 그러나, 감염된 유충은 상기 기간의 상당 부분동안 섭취를 지속하여, 상당한 농작물 피해가 초래될 수 있다.The use of baculovirus as a biopesticide has also been studied. The main drawback of wild type baculovirus as a biopesticide is that it works slowly. Larvae that consume wild-type baculovirus generally die within 5 to 7 days. Infected larvae, however, continue to be ingested for much of the period, resulting in significant crop damage.

독성, 환경상의 위험 및 내성으로 인한 효율 손실을 포함하여 일부 합성 살충제와 관련된 문제들의 조합으로 인해, 바쿨로바이러스 감염 자체 보다 더 신속히 숙주를 무능력하게 할 수 있는 단백질 독소를 발현시키는 유전학적으로 조작된 재조합 바쿨로바이러스의 개발을 비롯하여, 신규한 무척추동물 방제 수단의 개발에 대한 지속적인 필요성이 존재한다.Due to the combination of problems associated with some synthetic insecticides, including loss of efficiency due to toxicity, environmental risks and resistance, genetically engineered to express protein toxins that can render the host incapacitated faster than the baculovirus infection itself. There is a continuing need for the development of novel invertebrate control means, including the development of recombinant baculovirus.

본 발명에 의해 디우에티아(Diguetia) 거미 독으로 부터 실질적으로 정제되고 단리가능한 살충효과를 갖는 신규한 펩타이드 및 그의 농업적 또는 원예학적으로 허용가능한 염이 제공된다.The present invention provides novel peptides and agricultural or horticulturally acceptable salts thereof that are substantially purified from the Diguetia spider venom and have an isolated pesticidal effect.

본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드는 무척추동물, 특히 곤충에 대해 고도의 선택도를 갖는 것으로 생각된다. 더우기, 본 발명의 살충효과를 갖는 펩타이드는 농업적으로 중요한 해충에 대해 매우 효과적인 살충제인 것으로 입증되었으므로 무척추동물 해충 방제 분야에 중요한 기여를 할 것으로 생각된다.Peptides having an insecticidal effect of the present invention are believed to have a high degree of selectivity for invertebrates, especially insects. Moreover, since the peptide having the pesticidal effect of the present invention has been proved to be a very effective insecticide against agriculturally important pests, it is considered to be an important contribution to the field of invertebrate pest control.

또한, 본 발명에 의해 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 신규한, 실질적으로 단리된 DNA 서열이 제공된다.Also provided by the present invention are novel, substantially isolated DNA sequences encoding peptides having an insecticidal effect that is substantially isolable from Diguetia spider venom.

또한, 본 발명에 의해 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 신규한 재조합 발현벡터가 제공되며, 상기 백터는 형질전환된 세포에서 상기 암호화 서열을 발현시킬 수 있다.Also provided by the present invention is a novel recombinant expression vector comprising a DNA sequence encoding a peptide having a pesticidal effect substantially isolated from the Diguetia spider venom, wherein the vector is the coding sequence in a transformed cell. Can be expressed.

또한, 본 발명에 의해 숙주세포가 디우에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 발현시키도록 하는 방식으로 상기 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열로 형질전환되거나 형질감염된 신규한 재조합 숙주 세포가 제공된다.The present invention also provides a novel recombinant host cell transformed or transfected with a DNA sequence encoding the peptide in such a way that the host cell expresses a peptide having a substantially isolated insecticidal effect from the Diuetia spider venom. Is provided.

또한, 본 발명에 의하면 숙주에서 또는 숙주 곤충 세포에서 디구에티아 거미독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 발현시킬수 있는 신규한 재조합 바쿨로바이러스 발현 백터가 제공된다.The present invention also provides a novel recombinant baculovirus expression vector capable of expressing a DNA sequence encoding a peptide having a substantially isolateable insecticidal effect from the Diguetia arachnid in a host or in a host insect cell.

본 발명은 또한 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 생성시키는 신규한 방법 및 그에 의해 제조된 펩타이드를 제공한다. 상기 방법은 재조합 숙주 세포(여기서, 숙주 세포내 형질전환되거나 형질감염된 재조합 발현 백터가 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 가지며, 이를 형질전환된 세포에서 발현시킬 수 있음)를 배양하는 단계, 및 재조합 숙주 세포 배양액으로부터 상기 살충 효과를 갖는 펩타이드를 회수하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a novel method for producing a peptide having a substantially isolateable pesticidal effect from a Diguetia spider venom and a peptide produced thereby. The method has a DNA sequence encoding a peptide having a pesticidal effect such that a recombinant host cell, wherein the recombinant expression vector transformed or transfected within the host cell can be substantially isolated from the Diguetia spider poison, Cultivating the peptide having the pesticidal effect from the recombinant host cell culture medium.

본 발명은 또한 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열이, 그 발현 특성이 유성 증식 또는 무성 증식을 통해 식물의 후세대에 유전되도록, 식물의 생식세포 또는 식물의 원조내에 도입된, 상기 DNA 서열을 포함하는 신규한 유전자 전이성 식물을 제공한다.The invention also relates to a germ cell of a plant, such that a DNA sequence encoding a peptide having a substantially insulated insecticidal effect from the Diguetia spider venom is such that its expression characteristics are inherited by the later generations of the plant through sexual or asexual growth. Provided is a novel transgenic plant comprising the DNA sequence introduced into the plant's aid.

또한 본 발명에 의해 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드 및 그으 농업적으로 또는 원예학적으로 허용가능한 염효과량과 무척추 해충을 접촉시킴을 포함하는, 무척추 해충을 방제하는 신규한 방법이 제공된다.The invention also provides a method for controlling invertebrate pests, the method comprising contacting invertebrate pests with a peptide having substantially insecticidal effect from Diguetia spider poison and an agriculturally or horticulturally acceptable salt effect. New methods are provided.

본 발명에 의하면, 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드 및 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염 효과량을 발현시킬 수 있는 재조합 바쿨로바이러스와 무척추 해충을 접촉시킴을 포함하는, 무척추동물 해충을 방제하는 신규한 방법이 또한 제공된다.According to the present invention, in contact with an invertebrate pest with a recombinant baculovirus capable of expressing a peptide having substantially insecticidal effect from Diguetia spider poison and its agriculturally or horticulturally acceptable salt effective amount Also provided are novel methods of controlling invertebrate pests.

본 발명은 또한 농업적으로 또는 원예학적으로 허용가능한 담체중에 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드 및 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염을 살충 효과량으로 포함하는 신규한 살충 조성물을 제공한다.The present invention also includes a peptide having a pesticidal effect substantially isolated from the Diguetia spider poison and an agriculturally or horticulturally acceptable salt thereof in an agriculturally or horticulturally acceptable carrier, in an insecticidal effective amount. Provided are novel pesticidal compositions.

또한, 본 발명에 의하면 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드 및 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용가능한 염과 실질적으로 면역반응하는 신규한 항체가 제공된다.In addition, the present invention provides novel antibodies that substantially immunoreact with peptides and their agriculturally or horticulturally acceptable salts that have a substantially insulated insecticidal effect from the Diguetia spider venom.

또한, 본 발명에 의하면 거미 독을 수득하는 단계, 상기 거미 독을 검출가능한 표지에 결합된 항체와 접촉시키는 단계 및 상기 거미 독 펩타이드에 결합된 표지된 항체를 검출하는 단계를 포함하는, 본 발명의 항체를 사용하여 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드의 존재를 검출하는 신규한 방법이 제공된다.According to the present invention, there is also provided a method of obtaining a spider venom, contacting the spider venom with an antibody bound to a detectable label, and detecting the labeled antibody bound to the spider venom peptide. Novel methods are provided for detecting the presence of a peptide having an insecticidal effect that is substantially isolable from a Diegtia spider venom using antibodies.

또한, 본 발명은 상기 항체를 고체 지지체에 결합시키는 단계, 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 함유하는 용액을 상기 고체 지지체에 결합된 상기 항체와 접촉시킴으로써 용액중에 존재하는 상기 펩타이드가 상기 항체에 부착되게 하는 단계, 상기 고체 지지체에 결합된 상기 항체에 부착된 상기 펩타이드를 제거하는 단계, 및 이렇게 정제된 펩타이드를 수거하는 단계를 포함하는, 본 발명의 항체를 사용하여 상기 펩타이드를 정제하는 신규한 방법을 제공한다.In addition, the present invention is in solution by contacting the antibody to a solid support, contacting the solution containing the peptide having a pesticidal effect substantially isolated from the Diguetia spider poison with the antibody bound to the solid support Using the antibody of the present invention, the method comprising attaching the peptide to the antibody, removing the peptide attached to the antibody bound to the solid support, and collecting the purified peptide. Provided are novel methods of purifying the peptides.

또한 본 발명에 의하면 디우에타아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열로 부터 유도된 신규한 DNA 프로브가 제공된다.The present invention also provides a novel DNA probe derived from a DNA sequence encoding a peptide having a pesticidal effect that is substantially isolated from the Diueta spider venom.

본 발명에 의해, 거미 핵산을 수득하는 단계, 상기 핵산을 본 발명의 DNA 프로브와 접촉시키는 단계, 및 상기 핵산에 결합된 상기 프로브를 검출하는 단계를 포함하는, 디구에티아 거미 독으로 부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 핵산의 존재를 검출하는 신규한 방법이 또한 제공된다.According to the present invention substantially from a Diguetia spider poison, comprising obtaining a spider nucleic acid, contacting the nucleic acid with a DNA probe of the invention, and detecting the probe bound to the nucleic acid. Also provided are novel methods for detecting the presence of a nucleic acid encoding a peptide having an isolated pesticidal effect.

제1도는 마우스에서 시험한 3 그룹의 성분들을 나타내는, 0.1% TFA 대 아세토니트릴의 구배를 사용한 디구에티아 캐니티에스(Diguetia canities) 전독(whole venom)의 역상 고성능 액체 크로마토그라피(RP HPLC) 결과를 나타낸다. 분획 2는 담배 버드웜(TBW)에 대해 활성을 나타내는 성분을 나타낸다.Figure 1 shows the reverse phase high performance liquid chromatography (RP HPLC) results of Diguetia canities whole venom using a gradient of 0.1% TFA to acetonitrile showing three groups of components tested in mice. Indicates. Fraction 2 represents an ingredient that is active against tobacco budworm (TBW).

제2도는 래트의 해마 슬라이스 중의 샤퍼(Schaffer) 측부-CA 1 추체 세포 시냅스에서의 시냅스 전달(유발된 집단 스파이크)에 관해 1μM로 시험한 DK 9.2를 나타낸다. 도시된 데이타는 (a) DK 9.2 첨가전 5분동안 및 (b) DK 9.2 첨가후 15분 내지 20분 간격중에 기록된 시간-평균된 집단 스파이크 기록을 나타낸다. 상기 두 기록은 동일하다. 이는 상기 농도에서 DK 9.2가 상기 분석법으로 검출될 수 있는 래트 CNS에서의 활성을 갖지 않음을 말해준다.2 shows DK 9.2 tested at 1 μM for synaptic transmission (induced population spikes) at Schaffer lateral-CA 1 vertebral cell synapses in the hippocampus slices of rats. Data shown represent time-averaged population spike records recorded for (a) 5 minutes before DK 9.2 addition and (b) 15 to 20 minute intervals after DK 9.2 addition. The two records are identical. This indicates that at this concentration DK 9.2 does not have activity in the rat CNS that can be detected by the assay.

제3도는 preDK 9.2를 암호화하는 유전자를 갖는 바쿨로바이러스 운반 벡터 pWKR9의 지도이다.3 is a map of the baculovirus transport vector pWKR9 with the gene encoding preDK 9.2.

제4도는 신생 담배 버드웜(tobacco budworm)에의 연속 바이러스 공급(100,000 PIB/gm 음식물) 분석 결과이다.FIG. 4 shows the results of continuous virus feeding (100,000 PIB / gm food) to newborn tobacco budworms.

제5도는 DK 9.2-유도된 흥분을 방지하거나 역전시키는 테트로도톡신(TTX)의 능력을 나타낸다.5 shows the ability of tetrodotoxin (TTX) to prevent or reverse DK 9.2-induced excitability.

A. 정의A. Definition

본원에서 사용된 바와 같은 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드는 펩타이드가 당해 분야에 공지된 임의의 기법에 의해 디구에티아로부터 실질적으로 단리가능한 한, 어떤 출처로부터든 수득되는 살충 효과를 갖는 펩타이드 및 이의 살충 효과를 갖는 절편을 포함한다. 이런 출처에는 예를 들면 재조합 기법으로 제조된 살충 효과를 갖는 펩타이드가 포함된다.Peptides having an insecticidal effect that is substantially isolable from the Diguetia spider venom as used herein are obtained from any source so long as the peptide is substantially isolable from Diguetia by any technique known in the art. Peptides with pesticidal effects and fragments with pesticidal effects thereof. Such sources include, for example, peptides with pesticidal effects produced by recombinant techniques.

본원에 사용된 바와 같은 발현 벡터에는 함유된 DNA 서열이 그를 발현시킬 수 있는 다른 서열에 작동가능하게 연결되어, DNA 서열을 발현시킬 수 있는 벡터가 포함된다. 항상 명백히 언급되는 것은 아니지만, 상기 발현 백터는 에피좀으로서 또는 염색체 DNA의 통합 부분으로서 숙주 유기체 중에서 복제되어야 함이 암시된다. 분명히, 복제성의 결여는 이들 벡터가 효과적으로 작동될 수 없게 만든다. 요컨대, 발현 백터에는 기능적 정의가 부여되어, 특정서열에 적용되는 것처럼 백터내에 배열된 특정 DNA 코드를 발현시킬 수 있는 임의 DNA 서열이 포함된다. 일반적으로, 재조합 DNA 기법에 유용한 발현 백터는 종종 백터 형태에서 염색체에 결합되지 않은 원형 이중 가닥 DNA를 말하는 플라스미드의 형태이다. 플라스미드 및 벡터는 플라스미드가 가장 보편적으로 백터 형태로 사용되기 때문에 상호 교환적으로 사용된다. 그러나, 본 발명에는 등가의 작용을 제공하고 재조합 숙주 세포를 당해 재조합 DNA 기법을 사용하여 제작된 벡터로 형질전환된 세포를 말한다. 분야에 공지될 다른 형태의 발현 벡터도 포함시키고자 한다.Expression vectors as used herein include vectors capable of expressing DNA sequences by operably linked DNA sequences contained therein to other sequences capable of expressing them. Although not always explicitly mentioned, it is implied that the expression vector must be replicated in the host organism either as an episome or as an integral part of chromosomal DNA. Clearly, lack of replication makes these vectors ineffective. In sum, expression vectors are given functional definitions and include any DNA sequence capable of expressing a particular DNA code arranged in the vector as applied to a particular sequence. In general, expression vectors of utility in recombinant DNA techniques are often in the form of plasmids that refer to circular double-stranded DNA that is not bound to the chromosome in the vector form. Plasmids and vectors are used interchangeably because plasmids are most commonly used in vector form. However, in the present invention, it refers to a cell which provides an equivalent action and transforms a recombinant host cell with a vector constructed using the recombinant DNA technique. It is also intended to include other forms of expression vectors that will be known in the art.

디구에티다에(Diguetidae) 과 거미는 현재 단일 속 디구에티아(Diguetia) 로 이루어진다. 디구에티아 종은 일반적으로 미국 남서부(캘리포니아 포함) 및 멕시코에서 발견된다. 이들 작은 거미는 선인장을 비롯하여 많은 종류의 식물 및 관목상에 광범위한 불규칙적인 거미집을 짓는다. 다양한 종의 디구에티아는, 대부분의 거미와 같이, 이들이 마주치는 대부분의 유형의 포획 곤충을 쉽게 잡아먹는 일반적인 포식자이다.Diguetidae and spiders now consist of a single genus Diguetia. Diguetia species are commonly found in the southwestern United States (including California) and Mexico. These tiny spiders build a wide range of irregular cobwebs on many kinds of plants and shrubs, including cacti. Diguetia of various species, like most spiders, is a common predator that easily eats most of the types of trapping insects they encounter.

본 발명은 어떤 이론적 근거에 제한되지는 않지만, 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드를 곤충에 주입시 볼 수 있는 뜻밖의 증후군은 알칼로이드계 Na+채널 활성화제인 베라트리딘 또는 전시냅스 Na+ 채널 활성화제로 알려진 부티다에(Buthidae)과 및 부터스(Buthus) 속으로부터의 전갈 독소를 곤충에 주입할 때 나타나는 증세와 매우 유사하다. 상기 살충효과를 갖는 펩타이드는 근육 및/또는 신경막의 부분 탈극을 유발하여 아마도 Na+또는 K+ 채널에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각된다. 보다 구체적으로는 상기 살충 효과를 갖는 펩타이드는 테트로도톡신에 의한 차단에 민감한 신경에서 반복성 흥분 방전을 유도하는 것으로 생각된다. 따라서, 상기 펩타이드의 작용부위는 신경막의 전압-민감성 나트륨 채널일 것이다.Although the present invention is not limited to any theoretical basis, an unexpected syndrome which can be seen when injecting a peptide having insecticidal effect of the present invention into an insect is a bootie known as an alkaloid Na + channel activator veratridine or a display synaptic Na + channel activator It is very similar to the symptoms of scorpion toxins from the genus Buthidae and Buthus. It is contemplated that peptides with this pesticidal effect may cause partial depolarization of muscle and / or neural membranes, possibly affecting Na + or K + channels. More specifically, the peptide having the insecticidal effect is thought to induce a repetitive excitatory discharge in nerves sensitive to blocking by tetrodotoxin. Thus, the site of action of the peptide would be the voltage-sensitive sodium channel of the neural membrane.

B. 디구에티아 독으로 부터 펩타이드의 단리B. Isolation of Peptides from Diguetia Toxin

두흉부로부터 독선 추출과 같은 임의 공지 방법으로 디구에티아로부터 거미 독을 제거할 수 있다. 그러나, 미국 특허 제4,925,664호에 기술된 바와 같이 거미독 및 단리된 독소내의 불순물을 피하기 위해, 거미를 전기적으로 자극하여 독액의 방출을 유발하고 이어서 흡입시켜 방출된 독을 수거하고 역류 또는 혈림프에 의한 독의 오염을 방지함으로써 거미 독을 수득하는 것이 바람직하다.Spider poison can be removed from Diguetia by any known method, such as extraction of venom from the head. However, to avoid spider poisons and impurities in isolated toxins, as described in US Pat. No. 4,925,664, the spider is electrically stimulated to induce the release of venom, which is then inhaled to collect the released toxins and to reflux or hemolymph. It is desirable to obtain spider poison by preventing contamination of the poison by.

전기적으로 독을 채취하는 기법에 의해 일단 거미 독이 수득되면, 고 성능 액체 크로마토그래피(HPLC)또는 겔 여과 크로마토그래피 또는 임의의 기타 유용한 분별 기법을 사용하여 거미 독을 그의 펩타이드(독소) 성분들로 분별시킬 수 있다. 또한 대부분의 경우에 거미 독의 최종 분별화는 HPLC에 의해 수행되는 것이 바람직하다.Once spider venom is obtained by an electrically poisoning technique, fractionate spider venom into its peptide (toxin) components using high performance liquid chromatography (HPLC) or gel filtration chromatography or any other useful fractionation technique. You can. In most cases it is also preferred that the final fractionation of spider venom is carried out by HPLC.

따라서, 겔 여과 크로마토그래피 및/또는 고성능 액체 크로마토그래피 및 소수성 상호작용 크로마토그래피와 같은 기타 관련 기법과 결합된, 거미로부터 전기적으로 독을 채취하는 기법을 사용하여, 실질적으로 정제된 거미 독소를 수득할 수 있다. 그러나, 거미 독소를 단리하기 위해 본 발명의 범위내에서 다른 등가의 기법을 사용할 수도 있다. 상기와 같이 단리된 독소는 당해 분야에 공지된 방법에 의해 아미노산 서열 및 살충 활성에 대해 평가될 수 있다.Thus, using a technique of electrically poisoning from spiders, combined with gel filtration chromatography and / or other related techniques such as high performance liquid chromatography and hydrophobic interaction chromatography, it is possible to obtain substantially purified spider toxins. Can be. However, other equivalent techniques may be used within the scope of the present invention to isolate spider toxins. Toxins isolated as described above can be assessed for amino acid sequence and pesticidal activity by methods known in the art.

C. 살충 효과를 갖는 펩타이드C. Peptides with Insecticidal Effects

본 발명은 그의 한 태양으로, 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 정제되고 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드 및 그의 살충 효과를 갖는 절편, 및 이들의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염을 제공한다.The present invention provides, in one aspect thereof, peptides having substantially pesticidal effects and purified from Diguetia spider venom, and fragments having pesticidal effects thereof, and agriculturally or horticulturally acceptable salts thereof.

일단 살충효과를 갖는 펩타이드-함유 분획이 전술한 바와 같이 단리되어 정제되면, N-말단 아미노산 서열분석 및 자동화 아미노산 서열분석기의 사용과 같은 당해 분야에 공지된 임의의 방법으로 아미노산 서열을 결정할 수 있다.Once the peptide-containing fraction having pesticidal effect is isolated and purified as described above, the amino acid sequence can be determined by any method known in the art, such as using N-terminal amino acid sequencing and automated amino acid sequencing.

본 개시내용으로부터 추가의 살충 효과를 갖는 단백질이 본 발명의 범위내에 속함이 예측될 것이다. 즉, 본원에 상술한 3 가지 이외에 다른 살충 효과를 갖는 펩타이드가 디구에타아로부터 단리가능한 것으로 생각된다. 다음은 디구에티아로부터 단리가능한 살충 효과를 갖는 단배질 부류에 관한 것이다. 디구에티아로부터 단리되는 살충 효과를 갖는 펩타이드 부류의 구성원은 하기 특성들을 공유하는 것으로 보인다:It will be expected from the present disclosure that proteins with additional pesticidal effects fall within the scope of the present invention. That is, it is contemplated that peptides having other insecticidal effects in addition to the three described above can be isolated from Diguea. The following relates to a class of proteins having an insecticidal effect that can be isolated from Diguetia. Members of the class of peptides with pesticidal effects isolated from Diguetia seem to share the following properties:

1) 크기:모두 약 6200 내지 약 7200 달톤의 범위이며, 길이는 약 55 내지 약 65개 아미노산 범위이다;1) size: all in the range of about 6200 to about 7200 daltons, the length of the range of about 55 to about 65 amino acids;

2) 보존된 아미노산 말단: 서열 식별 번호 1, 3 및 5는 첫번째 5개 아미노산이 동일하다;2) conserved amino acid termini: SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 are identical to the first 5 amino acids;

3) 서열 식별 번호 1, 3 및 5는 40% 이상의 서열 상동성을 갖는다;3) SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 have at least 40% sequence homology;

4) 서열 식별 번호 1,3 및 5는 약 7또는 8개의 시스테인 잔기를 갖는다;4) SEQ ID NOs: 1,3 and 5 have about 7 or 8 cysteine residues;

5) 유전자의 집락화(clustering): 상기 독소들중 하나 이상에 대한 유전자들이 게놈 DNA의 공통되는 부위에 위치하는 것으로 보이며, 이것은 이들 유전자 모두가 단일 기원의 조상 유전자로부터 내려온 것일 수도 있음을 가리킨다.5) Clustering of Genes: Genes for one or more of these toxins appear to be located in a common region of genomic DNA, indicating that all of these genes may be from ancestral genes of single origin.

보다 구체적으로, 3개의 살충 효과를 갖는 펩타이드를 단리하고 특성화하였다. 첫번째로, DK 9.2를 단리하였으며 단리된 cDNA로부터 번역된 대로의 그의 아미노산 서열은 서열 식별 번호 1로 정의되었다. 질량 분광 분석 데이타는 26위치에 보존성 치환체를 함유하는 2개의 아이소자임을 제시한다. 1개의 아이소자임은 26 위치에 트레오닌을 함유하며 다른 하나는 26 위치에 글루타민을 함유한다. 글루타민 아이소자임은 트레오닌 아이소자임 보다 약 27 원자량 단위로 크다. 이후로 DK 9.2에대한 임의의 언급은 아이소자임 중 어느 하나 및/또는 둘 다에 대한 것으로서 해석되어야 한다. DK 9.2는 질량 분광법으로 측정할 때 약 6371 내지 6397 달톤의 분자량 및 역상 HPLC에서 단일 피이크로서의 이동을 특징으로 한다. 두번째로, DK 11을 단리하였으며, 이것은 질량 분광법으로 측정시 약 6700 달톤 또는 약 6740 달톤의 분자량 및 역상 HPLC에서 단일 피이크로서의 이동을 특징으로 한다. 보다 특히, 상기 활성 HPLC 분획은 단리된 cDNA로부터 번역될 때 서열식별 번호 3으로 나탄낸 바와 같은 아미노산 서열을 갖는 것으로 확인되었다. 마지막으로, 현재까지 상기 살충 효과를 갖는 단백질 부류의 제3 구성원인 DK 12는 질량 분광법으로 측정할 때 약 7100 달톤 또는 약 7080 달톤의 분자량을 특징으로 하며 역상 HPLC 상에서 단일 피이크로서 이동한다. 보다 특히는, 상기 활성 분획은 시험적으로 서열 식별 번호 5에 나타낸 바와 같은 아미노산 서열을 갖는 것으로 밝혀졌다. 서열 식별 번호 1,3 및 5에 해당하는 단리된 3개의 펩타이드는 실질적으로 동일한 살충 활성을 나타낸다. 약 55 내지 65개 아미노산, 서열 식별 번호 1, 3 또는 5와 40% 이상의 서열 상동성 및 약 7 또는 8개의 시스테인 잔기를 갖는 다른 펩타이드도 실질적으로 동일한 살충 활성을 나타내는 것으로 예상된다. 상기 펩타이드는 천연으로 존재하거나, 또는 당해 분야에 통상의 숙련자에게 공지된 제조합 DNA 기법으로 제조될 수도 있다. 상기 펩타이드는 천연이건 재조합 방법으로 제조된 것이든 본 발명의 범위에 속한다.More specifically, peptides with three pesticidal effects were isolated and characterized. First, DK 9.2 was isolated and its amino acid sequence as translated from isolated cDNA was defined by SEQ ID NO: 1. Mass spectrometric data show two isozymes containing conservative substituents at position 26. One isozyme contains threonine at position 26 and the other contains glutamine at position 26. Glutamine isozyme is about 27 atomic weight greater than threonine isozyme. Any reference to DK 9.2 hereafter should be interpreted as referring to either and / or both isozymes. DK 9.2 is characterized by a molecular weight of about 6371 to 6397 Daltons and a shift as single peak in reverse phase HPLC as measured by mass spectrometry. Secondly, DK 11 was isolated, which is characterized by a molecular weight of about 6700 Daltons or about 6740 Daltons as measured by mass spectroscopy and shift as single peak in reverse phase HPLC. More particularly, the active HPLC fraction was found to have an amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 3 when translated from the isolated cDNA. Finally, to date, the third member of the class of proteins with this pesticidal effect, DK 12, is characterized by a molecular weight of about 7100 Daltons or about 7080 Daltons as measured by mass spectroscopy and migrates as a single peak on reverse phase HPLC. More particularly, the active fraction has been found to have an amino acid sequence as shown experimentally by SEQ ID NO: 5. The three isolated peptides corresponding to SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 exhibit substantially the same pesticidal activity. It is expected that other peptides having about 55-65 amino acids, at least 40% sequence homology with SEQ ID NOs 1, 3 or 5 and about 7 or 8 cysteine residues also exhibit substantially the same pesticidal activity. The peptides may be naturally present or may be prepared by synthetic DNA techniques known to those of ordinary skill in the art. Such peptides are within the scope of the present invention, whether natural or prepared by recombinant methods.

D. 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드의 암호화 서열의 동정D. Identification of Coding Sequences of Peptides Having Insecticidal Effects of the Invention

본 발명의 또 다른 태양으로, 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리 가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 실질적으로 단리된 DNA 서열이 제공된다.In another aspect of the present invention, a substantially isolated DNA sequence is provided that encodes a peptide having a substantially isolateable insecticidal effect from a Diguetia spider venom.

전술한 바와 같이 수득된 부분적 아미노산 서열 데이타를 사용하여, 거미로부터 단리가능한 단백질을 생성할 수 있는 유저자를 단리하여 동정할 수 있다. 펩타이드를 생성할 수 있는 유전자를 수득하는데 유용한 방법은 많다. 예를 들면 문헌[Fugua, S. et al., A simple RCR method for detection and cloning low abundunt transcript, Biotechnique, Vol. 9, No. 2(Aug. 1990); Frohman, M.A., RACE: Rapid amplification of cDAN ends, PCR protocols, ed. Innis et al., Academic Press, San Diego, CA, (1990)] 및 본원에 인용 삽입되는 미국 특허 제4,703,008호(발명의 명칭: DNA Sequences Encoding Erythropoietin)가 포함된다.The partial amino acid sequence data obtained as described above can be used to isolate and identify users who are capable of producing isolateable proteins from spiders. There are many useful methods for obtaining genes capable of producing peptides. See, eg, Fugua, S. et al., A simple RCR method for detection and cloning low abundunt transcript, Biotechnique, Vol. 9, No. 2 (Aug. 1990); Frohman, M.A., RACE: Rapid amplification of cDAN ends, PCR protocols, ed. Innis et al., Academic Press, San Diego, CA, (1990) and US Pat. No. 4,703,008, entitled DNA Sequences Encoding Erythropoietin, which is incorporated herein by reference.

간략하면, 결정된 아미노산 서열을 암호화하거나 결정된 아미노산 서열을 암호화하는 DNA 분자에 상보성인 DNA 가닥을 나타내는 DNA 분자를 합성한다. 이어서, 상기 합성 DNA 분자는 거미와 같은 유기체의 게놈 DNA로부터 유도되거나 또는 거미와 같은 유기체의 세포 또는 조직으로부터 단리된 mRNA 분자의 cDNA 복사체로부터 유도된 DNA 서열을 부분적으로 포함하는 재조합 DNA 분자를 함유하는 세포 클론에서 DNA 서열 상동성에 대한 프로브로 사용될 수 있다. 일반적으로, 동종 DNA의 특이적 동정에 15개 이상의 뉴클레오티드를 갖는 DNA 분자가 필요한데 상기 숫자는 서열중 적어도 5개 아미노산의 특이적 결정을 필요로 한다. 결정된 아미노산 서열을 암호화할 수 있는 상이한 DNA 분자의 수는 각 아미노산이 6개 이하의 특정한 트리뉴클레오티드 DNA 서열 또는 코돈에 의해 암호화될 수 있기 때문에 매우 클 수도 있음을 인지할 것이다. 그러므로, 모든 가능한 합성 DNA 프로브를 개별적으로 시험하는 것은 비실용적이며, 다수의 상기 DNA 분자의 푸울을 동시에 프로브로 사용한다. 퇴화 프로브로 지칭되는 상기 푸울의 제법은 당해분야에 공지되어 있다. 프로브 혼합물 중 단지 1 개의 DNA 분자만이 문제가 되는 유전자에 정확한 서열 상동성을 가질 것이지만, 단지 고도의 상동성만이 필요하기 때문에 푸울중의 여러 합성 DNA 분자들이 상기 유전자를 특이적으로 동정할 수 있다. 그러므로, 문제가 되는 유전자의 성공적인 단리는 모든 가능한 DNA 프로브 서열을 함유하지 않는 합성 DNA 프로브 푸울에 의해 달성될 수 있다. 일반적으로, 유기체에 의해 별로 자주 사용되지 않는 코돈은 프로브 푸울에 나타낼 필요가 없다. 사실, 유기체에 의해 각 아미노산에 대해 가장 빈번히 사용되는 DNA 코돈만을 포함시켜 단일 서열 DNA 프로브를 제조할 수 있지만, 이런 방법이 항상 성공적인 것은 아니다.Briefly, a DNA molecule is synthesized that represents a DNA strand encoding a determined amino acid sequence or complementary to a DNA molecule encoding a determined amino acid sequence. The synthetic DNA molecule then contains a recombinant DNA molecule derived from genomic DNA of an organism such as a spider or partially comprising a DNA sequence derived from a cDNA copy of an mRNA molecule isolated from a cell or tissue of an organism such as a spider. It can be used as a probe for DNA sequence homology in cell clones. Generally, DNA molecules with 15 or more nucleotides are required for the specific identification of homologous DNA, the number requiring specific determination of at least 5 amino acids in the sequence. It will be appreciated that the number of different DNA molecules capable of encoding the determined amino acid sequence may be very large because each amino acid can be encoded by up to six specific trinucleotide DNA sequences or codons. Therefore, it is impractical to test all possible synthetic DNA probes individually, using pools of multiple such DNA molecules simultaneously as probes. The preparation of such pools referred to as degenerate probes is known in the art. Only one DNA molecule in the probe mixture will have exact sequence homology to the gene in question, but only a high degree of homology is needed so that multiple synthetic DNA molecules in the pool can specifically identify the gene. . Therefore, successful isolation of the gene in question can be achieved by synthetic DNA probe pools that do not contain all possible DNA probe sequences. In general, codons that are not used very often by the organism need not appear in the probe pool. In fact, single sequence DNA probes can be prepared by including only the DNA codon most frequently used for each amino acid by the organism, but this method is not always successful.

유전자 서열을 동정하는 한가지 기법은 중합효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction: PCR)을 이용한다(참조: 본원에 인용삽입되는 미국 특허 제4,683,195호 및 제4,683,202호). 필수적으로 PCR은 선택된 서열의 2개 말단 부분이 알려진 경우 선택된 DNA 서열의 생성을 가능하게 한다. 문제가 되는 서열의 각 말단에 상응하는 프라이머 또는 올리고뉴클레오티드 프로브를 수득한다. 이어서, PCR을 사용하여, DNA 서열의 중심 부분을 합성 제조한다.One technique for identifying gene sequences uses Polymerase Chain Reaction (PCR) (see US Pat. Nos. 4,683,195 and 4,683,202, incorporated herein by reference). Essentially PCR allows the generation of selected DNA sequences when the two terminal portions of the selected sequence are known. Obtain a primer or oligonucleotide probe corresponding to each end of the sequence in question. PCR is then used to synthesize the central portion of the DNA sequence.

PCR을 사용하여 특정한 거미 독 유전자를 암호화하는 유전자를 수득하는 방법의 하나로서, RNA를 거미로부터 단리하여 정제한다. 이어서, 거미 RNA를 cDNA로 역전사키시기 위해 데옥시티미딜레이트-말단을 갖는(tailed) 올리고뉴클레오티드를 프리이머로 사용한다. 그런 다음, 앞에서 측정한 바와 같은 독 단백질의 아미노-말단 아미노 서열을 암호화할 수 있는, 전술한 퇴화 프로브에서와 같은 합성 DNA 분자 또는 합성 DNA 분자의 혼합물을 제조한다. 이 DNA 혼합물을 데옥시티미딜레이트-말단을 갖는 올리고뉴클레오티드와 함께 사용하여 PCR 반응을 개시한다. PCR 반응을 개시하는데 사용된 합성 DNA 혼합물은 목적 mRNA 서열에 특이적으로, 목적 cDNA 만이 효과적으로 증폭될 것이다. 생성물은 많은 공지된 클로닝 벡터중 어느 하나에 연결될 수 있는 증폭된 cDNA를 나타낸다. 그러나, 유사한 아미노산 서열을 갖는 펩타이드 부류들이 거미 독에 존재할 수도 있으며, 그러한 경우 혼합된 올리고뉴클레오티드 프라이머 서열을 사용하여 상기 관련된 펩타이드를 암호화하는 하나 이상의 관련된 cDNA의 증폭을 가져올 수 있음을 알 것이다. 관련된 펩타이드도 또한 유용한 살충 활성을 가지므로 관련된 펩타이드를 암호화하는 유전자도 또한 본 발명의 범위에 속한다.As one method of obtaining a gene encoding a specific spider venom gene using PCR, RNA is isolated from the spider and purified. Deoxythymidylate-tailed oligonucleotides are then used as primers to reverse transcribe the spider RNA into cDNA. Then, a synthetic DNA molecule or a mixture of synthetic DNA molecules is prepared as in the degenerate probe described above, which can encode the amino-terminal amino sequence of the poison protein as measured above. This DNA mixture is used with oligonucleotides having deoxythymidylate-terminus to initiate the PCR reaction. The synthetic DNA mixture used to initiate the PCR reaction will be specifically amplified only for the target cDNA, specific to the target mRNA sequence. The product represents amplified cDNA that can be linked to any of many known cloning vectors. However, it will be appreciated that peptide classes with similar amino acid sequences may be present in spider venom, in which case mixed oligonucleotide primer sequences may be used to result in amplification of one or more related cDNAs encoding the related peptides. Since related peptides also have useful pesticidal activity, genes encoding related peptides are also within the scope of the present invention.

최종적으로, 생성된 cDNA 서열을 통상적인 기법을 사용하여 적절한 벡터내로 클로닝하고, 분석한 후, 뉴클레오티드 염기 서열을 결정할 수 있다. 살충 효과를 갖는 단백질을 암호화하는 DNA 서열은 서열 식별 번호 2 및 4에 나타내었다. 상기 PCR 생성물의 직접적 아미노산 번역으로부터 이들이 성숙한 단백질에 대한 완전 암호화 서열에 상응함을 알 수 있다.Finally, the resulting cDNA sequences can be cloned into appropriate vectors using conventional techniques, analyzed, and then the nucleotide sequences determined. DNA sequences encoding proteins with pesticidal effects are shown in SEQ ID NOs: 2 and 4. Direct amino acid translation of the PCR products shows that they correspond to the complete coding sequence for the mature protein.

성숙한 DK 9.2를 암호화하는 cDNA 이외에 DK 9.2 암호화 서열의 상류 cDNA 서열을 클로닝하고 서열분석하였다(서열 식별 번호 7). 완전 mRNA의 번역으로부터 DK 9.2가 신호 펩타이드, 프로펩타이드 및 성숙한 독소를 포함하는 전구체 단백질로서 합성됨을 알 수 있다. 신호 펩타이드의 기능은 분비를 위한 합성 폴리펩타이드를 표적화하는데 중요한 것으로 생각된다. 신호 서열은 새롭게 합성된 단백질의 적절한 정위(localization)에 중요한 역할을 한다. 일반적으로, 이들은 세포내에서 또는 세포외에서의 다양한 목적지에로 부착된 단백질 서열을 표적화하는 토포제닉(topogenic) 신호[Blobel, G. Proc. Nat. Acad. Sci., U.S.A. 77, 1496-1500 (1980)]를 제공한다. 이것은 표적 부위가 세포외인 분비된 단백질의 경우 특히 중요하다. 이것은 또한 세포를 용해시키고 전체 세포 추출물로부터 정제하는 것보다 오히려 발현된 단백질을 세포의 매질로부터 정제하는 것이 더 용이할 수 있기 때문에 재조합 단백질 제조를 용이하게 한다. DK 9.2의 전구체 단백질을 암호화하는 cDNA에 의해 암호화된 신호 펩타이드는 하기 서열의 17개 아미노산으로 이루어지는 것으로 생각된다 :In addition to the cDNA encoding mature DK 9.2, the upstream cDNA sequence of the DK 9.2 coding sequence was cloned and sequenced (SEQ ID NO: 7). From the translation of the complete mRNA it can be seen that DK 9.2 is synthesized as a precursor protein comprising signal peptide, propeptide and mature toxin. The function of the signal peptide is believed to be important for targeting synthetic polypeptides for secretion. Signal sequences play an important role in proper localization of newly synthesized proteins. In general, they are topogenic signals that target protein sequences attached to various destinations intracellularly or extracellularly [Blobel, G. Proc. Nat. Acad. Sci., U.S.A. 77, 1496-1500 (1980). This is particularly important for secreted proteins whose target site is extracellular. It also facilitates recombinant protein preparation because it may be easier to purify the expressed protein from the medium of the cell rather than to lyse the cells and purify from the whole cell extract. It is believed that the signal peptide encoded by the cDNA encoding the precursor protein of DK 9.2 consists of 17 amino acids of the following sequence:

Met-Lys-Val-Phe-Val-Val-Leu-Leu-Cys-Leu-Ser-Leu-Ala-Met-Lys-Val-Phe-Val-Val-Leu-Leu-Cys-Leu-Ser-Leu-Ala-

Ala-Val-Tyr-AlaAla-Val-Tyr-Ala

신호 펩타이드 이외에, DK 9.2 암호화 서열의 상류에 위치한 mRNA의 번역은 프로펩타이드(propeptide)를 나타내었다. 프로펩타이드 서열의 작용은 알려지지 않았다. 프로펩타이드는 하기 서열의 21개 아미노산 펩타이드이다:In addition to the signal peptide, translation of mRNA located upstream of the DK 9.2 coding sequence showed propeptide. The action of the propeptide sequence is unknown. The propeptide is a 21 amino acid peptide of the following sequence:

-Leu-Glu-Glu-Arg-Leu-Asp-Lys-Asp-Ala-Asp-Ile-Met-Leu--Leu-Glu-Glu-Arg-Leu-Asp-Lys-Asp-Ala-Asp-Ile-Met-Leu-

Asp-Aer-Pro-Ala-Asp-Met-Glu-Arg-Asp-Aer-Pro-Ala-Asp-Met-Glu-Arg-

상기 전구체 펩타이드 또는 프레프로(prepro) 서열은 생체내 및/또는 시험관내에서 발현될 때 DK 9.2 또는 기타 재조합 단백질의 안정성, 발현 및 접힘에 크게 기여할 수도 있다. 상기 서열 또는 그의 부분은 기타 분자의 발현에, 예를들면 유전자 제작에 유용함을 증명할 수 있을 것으로 또한 예상된다. 본 발명의 일부로서 다른 신호 및/또는 프로펩타이드 서열이 재조합 DK 9.2의 발현에 사용될 수 있음을 확인하는 데이타를 또한 제공할 것이다.The precursor peptide or prepro sequence may also contribute significantly to the stability, expression and folding of DK 9.2 or other recombinant protein when expressed in vivo and / or in vitro. It is also contemplated that such sequences, or portions thereof, may prove useful for the expression of other molecules, for example for gene production. As part of the present invention, data will also be provided confirming that other signals and / or propeptide sequences can be used for expression of recombinant DK 9.2.

E. 재조합체 발현E. Recombinant Expression

본 발명은 또한 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열을 포함하는 재조합 발현 백터를 제공한다. 상기 벡터는 형질전환된 세포에서 암호화 서열을 발현시킬 수 있다. 본 발명에 의하면 또한 숙주 세포가 펩타이드를 발현시키게 하는 방식으로 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열로 형질전환되거나 형질감염된 재조합 숙주 세포가 제공된다.The present invention also provides a recombinant expression vector comprising a DNA sequence encoding a peptide having an insecticidal effect that can be substantially isolated from a Diegtia spider venom. The vector can express the coding sequence in the transformed cell. The invention also provides a recombinant host cell transformed or transfected with a DNA sequence encoding a peptide having a pesticidal effect that can be substantially isolated from the Diguetia spider venom in a manner that allows the host cell to express the peptide.

목적 단백질을 암호화하는 적합한 DNA 서열을 제공함으로써 당해 분야에 공지된 재조합 기법을 사용하여 단백질을 제조할 수 있다. 그런 암호화 서열은 천연 단백질 공급원으로부터 cDNA 또는 게놈 서열을 회수하여 수득할 수 있거나, 또는 유전자의 뉴클레오티드 서열로부터 결정된 정확한 아미노산 서열을 사용하여 합성 제조할 수 있다. 암호화 DNA를 합성 제조하는 경우, 의도하는 숙주의 공지된 코돈 선호성을 이용할 수 있다.By providing a suitable DNA sequence encoding the protein of interest, the protein can be prepared using recombinant techniques known in the art. Such coding sequences may be obtained by recovering cDNA or genomic sequences from natural protein sources, or may be synthetically prepared using exact amino acid sequences determined from the nucleotide sequences of the genes. For the synthetic preparation of coding DNA, known codon preferences of the intended host can be utilized.

프로모터, 및 바람직하게는 증진자 및 종결 조절자와 같은 필수적인 조절 서열을 함유하는 발현 시스템은 용이 입수가능하며, 다양한 숙주에 대한 분야에 공지되어 있다(예를 들면, 문헌[Sambrook et al., Molecular Colning a Laboratory Manual, Second Ed. Cold Spring Harbor Press (1989)]참조).Expression systems containing promoters and essential regulatory sequences, preferably promoters and termination regulators, are readily available and known in the art for various hosts (see, eg, Sambrook et al., Molecular Colning a Laboratory Manual, Second Ed.Cold Spring Harbor Press (1989)].

따라서, 원핵 및 진핵 시스템 모두에서 목적 단백질을 제조할 수 있어 많은 단백질의 경우, 일련의 가공된 형태들로서 생성될 수 있다.Thus, the protein of interest can be produced in both prokaryotic and eukaryotic systems so that many proteins can be produced as a series of processed forms.

가장 보편적으로 사용되는 원핵 시스템은 이. 콜라이(E. coli)이지만, 비.서브틸리스(B. subtilis) 및 슈도모나스(Pseudomonas)와 같은 다른 시스템도 또한 유용한 것으로 기대된다. 원핵 시스템에 적합한 조절 서열로는 lac 프로모터, trp 프로모터, tac 프로모터와 같은 하이브리드 프로모터, 람다 파아지 Pl 프로모터를 포함한 구조성(constitutive) 및 유도성(inducible) 프로모터가 둘다 포함된다. 일반적으로, 외래 단백질은 상기 숙주들에서 융합 또는 성숙한 단백질로 제조될 수 있다. 목적 서열이 성숙한 단백질로 생성되는 경우, 생성된 서열은 반드시 효과적으로 제거되지 않는 메티오닌에 의해 선행될 수도 있다. 따라서, 본원에 청구된 펩타이드 및 단백질이 세균에서 생성되는 경우 N-말단 Met에 의해 선행될 수도 있다. 더우기, 작동 가능한 신호 펩타이드가 펩타이드에 대한 암호화 서열에 선행되어 단백질 분비를 야기하는 구조물이 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 원핵 숙주에서 제조되는 경우, 분비시 신호 서열이 제거된다.The most commonly used prokaryotic system is this. Although E. coli, other systems such as B. subtilis and Pseudomonas are also expected to be useful. Regulatory sequences suitable for prokaryotic systems include both lac promoters, trp promoters, hybrid promoters such as the tac promoter, and constitutive and inducible promoters including lambda phage Pl promoters. In general, foreign proteins can be prepared as fusion or mature proteins in such hosts. When the desired sequence is produced with a mature protein, the resulting sequence may be preceded by methionine, which is not necessarily effectively removed. Thus, the peptides and proteins claimed herein may be preceded by N-terminal Met when produced in bacteria. Moreover, constructs can be prepared in which the operable signal peptide precedes the coding sequence for the peptide, resulting in protein secretion. In this regard, when produced in a prokaryotic host, the signal sequence is removed upon secretion.

매우 다양한 진핵 숙주도 또한 재조합 외래 단백질의 제조에 이용할 수 있다. 세균에서와 같이, 진핵 숙주는 목적 단백질을 직접 생성하는 발현 시스템으로 형질전환될 수도 있으나, 보다 보편적으로는, 단백질을 분비시키기 위해 신호 서열이 제공된다. 진핵 시스템은 고등 유기체의 단백질을 암호화하는 게놈 서열에서 일어날 수도 있는 인트론(intron)을 가공할 수 있다는 추가의 잇점을 갖는다. 진핵 시스템은 또한 예를 들면 글리코실화, 특정 아미노산 잔기의 산화 또는 유도체화, 구조적 제어 등을 야기하는 다양한 공정 기작을 제공한다.A wide variety of eukaryotic hosts are also available for the production of recombinant foreign proteins. As in bacteria, eukaryotic hosts may be transformed into expression systems that produce the desired protein directly, but more commonly, signal sequences are provided to secrete the protein. Eukaryotic systems have the added advantage of being able to process introns that may occur in genomic sequences encoding proteins of higher organisms. Eukaryotic systems also provide a variety of process mechanisms that cause, for example, glycosylation, oxidation or derivatization of certain amino acid residues, structural control, and the like.

보편적으로 사용되는 진핵 시스템으로는 효모, 곤충 세포, 포유동물 세포, 조류 세포 및 고등 식물의 세포가 포함된다. 상기 목록은 한정적이 아니다. 예를 들면 바쿨로바이러스 폴리헤드린 프로모터와 같이, 상기 숙주 유형의 각각에서의 사용을 위해 양립가능하고 작동가능한 프로모터 뿐 아니라 종결 서열 및 증진자를 이용할 수 있다. 상기와 같이, 프로모터는 구조성이거나 유도성일 수 있다. 예를 들면, 포유동물 시스템에서 MTII 프로모터는 중금속 이온을 첨가함으로써 유도될수 있다.Commonly used eukaryotic systems include yeast, insect cells, mammalian cells, algal cells and cells of higher plants. The list is not limiting. Terminator sequences and enhancers can be used as well as compatible and operable promoters for use in each of the above host types, such as for example the baculovirus polyhedrin promoter. As above, the promoter may be structural or inducible. For example, in mammalian systems the MTII promoter can be derived by adding heavy metal ions.

목적하는 숙주에 적합한 발현 시스템의 작제에 필요한 상세 항목은 당해 분야에 공지되어 있다. 재조합 단백질의 생산을 위해 그를 암호화하는 DNA를 선택된 발현 시스템에 적절히 연결시키고, 이어서 상기 시스템을 양립가능한 숙주 내로 형질전환시킨 후 상기 숙주를 외래 유전자의 발현이 일어나는 조건하에서 배양하고 유지시킨다. 상기와 같이 생성된 본 발명의 살충 효과를 갖는 단백질은 배양액으로부터, 세포를 용융시킴으로써 또는 당해분야에 공지되고 적절한 방법에 따라 배지로부터 회수한다.Details required for the construction of an expression system suitable for the host of interest are known in the art. The DNA encoding it for production of the recombinant protein is appropriately linked to a selected expression system, which is then transformed into a compatible host and the host is then cultured and maintained under conditions in which expression of the foreign gene occurs. The protein having the insecticidal effect of the present invention produced as described above is recovered from the culture medium, by melting the cells or from the medium according to methods known and appropriate in the art.

1차 아미노산 서열의 약간의 변형은 본원에 예시한 펩타이드에 비해 실질적으로 동등하거나 증대된 활성을 갖는 단백질을 생성할 수 있다. 상기 변형은 부위지향적 돌연변이 유발에 의해서와 같이 고의적일 수도 있으나, 본 발명의 펩타이드를 생성하는 숙주의 돌연변이에 의해서와 같이 우발적일 수도 있으며, 살충 효과가 유지되는 한 이들 변형은 모두 포함된다. 단백질에서의 돌연변이는 그를 암호화하는 DNA의 뉴클레오티드 서열의 변화에 기인하여 (통상적으로 존재하거나 또는 구체적으로 기술한 단백질에 대해) 단백질의 1차 구조를 변형시킨다. 이를 돌연변이는 구체적으로 대립형질 변이체를 포함한다. 단백질의 1차 구조에서의 돌연변이성 변화는 결실, 부가 또는 치환으로부터 비롯된다. 결실은 야생형에 비해 하나 이상의 내부 아미노산 잔기가 존재하지 않는 폴리펩타이드로서 정의된다. 부가는 야생형에 비해 하나 이상의 추가의 내부 아미노산 잔기를 갖는 폴리펩타이드로서 정의된다. 치환은 하나 이상의 아미노산 잔기가 다른 잔기로 대체되어 일어난다. 단백질 절편은 폴리펩타이드가 연관된 단백질의 1차 서열의 일부분과 동일한 1차 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩타이드이다.Slight modifications of the primary amino acid sequence can result in a protein having substantially equal or enhanced activity compared to the peptides exemplified herein. Such modifications may be intentional, such as by site-directed mutagenesis, but may also be accidental, such as by mutations in the host producing the peptide of the invention, and all such modifications are included so long as the insecticidal effect is maintained. Mutations in a protein modify the protein's primary structure due to changes in the nucleotide sequence of the DNA encoding it (for proteins that are normally present or specifically described). These mutations specifically include allelic variants. Mutagenic changes in the primary structure of a protein result from deletions, additions or substitutions. A deletion is defined as a polypeptide that does not have one or more internal amino acid residues relative to the wild type. Additions are defined as polypeptides having one or more additional internal amino acid residues relative to the wild type. Substitution occurs when one or more amino acid residues are replaced with other residues. A protein segment is a polypeptide consisting of a primary amino acid sequence identical to a portion of the primary sequence of the protein with which the polypeptide is associated.

바람직한 치환은 보존성인, 즉 한 잔기가 동일한 일반 유형의 또 다른 잔기로 대체된 것이다. 잘 알려져 있듯이, 천연 아미노산은 산성, 염기성, 중성 및 극성, 또는 중성 및 비극성 및/또는 방향족으로 분류될 수 있다. 일반적으로, 천연 형태와 상이한 암호화된 펩타이드는 치환되는 아미노산과 동일 그룹에 속하는 아미노산에 대한 치환된 코돈을 함유하는 것이 바람직하다.Preferred substitutions are those that are conservative, ie one residue is replaced with another residue of the same general type. As is well known, natural amino acids can be classified as acidic, basic, neutral and polar, or neutral and nonpolar and / or aromatic. In general, it is preferred that encoded peptides that differ from their natural form contain substituted codons for the amino acids to be substituted and for amino acids belonging to the same group.

따라서, 일반적으로 염기성 아미노산 Lys, Arg 및 His는 상호 교환가능하고, 산성 아미노산 Asp 및 Glu가 상호 교환가능하며, 중성 극성 아미노산 Ser, Thr, Cys, Gln 및 Asn이 상호 교환가능하고, 비극성 지방족 산 Gly, Ala, Val, Ile 및 Leu는 서로에 대해 보존적(그러나 크기로 인해, Gly 및 Ala가 보다 밀접하게 관련되고 Val, Ile 및 Leu이 보다 밀접하게 관련된다)이며, 방향족 아미노산 Phe, Trp 및 Tyr이 상호 교환가능하다.Thus, in general the basic amino acids Lys, Arg and His are interchangeable, the acidic amino acids Asp and Glu are interchangeable, the neutral polar amino acids Ser, Thr, Cys, Gln and Asn are interchangeable, and the nonpolar aliphatic acid Gly , Ala, Val, Ile and Leu are conservative with respect to each other (but due to size, Gly and Ala are more closely related and Val, Ile and Leu are more closely related) and the aromatic amino acids Phe, Trp and Tyr This is interchangeable.

Pro는 비극성 중성 아미노산이지만, 구조에 대한 그의 영향으로 인해 곤란성이 있어서, 동일하거나 유사한 구조적 결과가 수득될 때를 제외하고는 Pro로 치환되거나 Pro 대신 치환되는 것은 바람직하지 않다. 보존적 변화를 나타내는 극성 아미노산으로는 Ser, Thr, Gln, Asn 및 보다 덜하지만 Met가 포함된다. 또한,다른 범주로 분류되긴 하지만, Ala, Gly 및 Ser도 상호 교환가능한 것으로 보이며, Cys는 추가로 이 그룹에 속하거나 또는 극성 중성 아미노산으로 분류될 수도 있다. 서로 다른 부류의 아미노산에 대한 코돈에 의한 몇몇 치환도 또한 유용할 수 있다.Pro is a nonpolar neutral amino acid, but due to its influence on the structure, it is difficult to substitute Pro or replace Pro, except when the same or similar structural results are obtained. Polar amino acids exhibiting conservative changes include Ser, Thr, Gln, Asn and less, but Met. In addition, although classified into other categories, Ala, Gly and Ser also appear to be interchangeable, and Cys may additionally belong to this group or be classified as a polar neutral amino acid. Some substitutions by codons for different classes of amino acids may also be useful.

본 발명의 단백질에 대한 재조합 재료들이 제공되므로, 이들 단백질은 자동아미노산 합성기에 의해서 뿐 아니라 재조합 기법에 의해서도 제조될 수 있다. 다양한 숙주 세포에 의해 제공되는 다양한 번역후 특성들로 인해, 천연 단백질에 대한 다양한 변형체도 또한 수득될 것이다. 변형된 단백질은 글리코실화, 아미드화 또는 지질화 패턴, 또는 단백질의 1차, 2차 또는 3차 구조를 변화시키는 번역후 과정의 결과로 비변형된 단백질과 상이하지만, 특허청구된 바와 같은 본 발명의 범위내에 포함됨은 물론이다.Since recombinant materials for the proteins of the invention are provided, these proteins can be produced by recombinant techniques as well as by autoamino acid synthesizers. Due to the variety of post-translational properties provided by the various host cells, various modifications to natural proteins will also be obtained. Modified proteins differ from unmodified proteins as a result of glycosylation, amidation or lipidation patterns, or post-translational processes that alter the primary, secondary or tertiary structure of the protein, but as claimed Of course it is included within the scope of.

서열 식별 번호 1과 같은 본원의 단백질이 합성 제조될 경우, 유전자에 의해 암호화되지 않는 아미노산에 의한 치환도 또한 가능할 수 있음을 주목해야 한다. 대체 잔기로는, 예를 들면, 일반식 H2N(CH2)nCOOH(여기서 n은 2 내지 6이다)의 ω 아미노산이 포함된다. 이들은 사르코신(Sar), t-부틸알라닌(t-BuAla), t-부틸글리신(t-BuGly), N-메틸 이소류신(N-MeIle) 및 노르류신(Nleu)과 같은 중성, 비극성 아미노산이다. 예를 들면, 페니글리신은 Trp, Tyr 또는 Phe 방향족 중성 아미노산 대신 치환될 수 있고, 시트룰린(Cit) 및 메티오닌 설폭사이드(MSO)는 극성이나 중성이고, 사이클로헥실 알라닌(Cha)은 중성 및 비극성이고, 시스테산(Cya)은 산성이고, 오르니틴(Orn)은 염기성이다. 프롤린 잔기의 성질을 부여하는 구조는 이들중 하나 이상이 하이드록시프롤린(Hyp)으로 치환될 경우 수득될 수 있다.It should be noted that when a protein of this disclosure, such as SEQ ID NO: 1, is prepared synthetically, substitutions by amino acids not encoded by the gene may also be possible. Alternative residues include, for example, ω amino acids of the general formula H 2 N (CH 2 ) n COOH, where n is 2 to 6. These are neutral, nonpolar amino acids such as sarcosine (Sar), t-butylalanine (t-BuAla), t-butylglycine (t-BuGly), N-methyl isoleucine (N-MeIle) and norleucine (Nleu). For example, pheniglycine can be substituted for Trp, Tyr or Phe aromatic neutral amino acids, citrulline (Cit) and methionine sulfoxide (MSO) are polar or neutral, cyclohexyl alanine (Cha) is neutral and nonpolar, Cysteic acid (Cya) is acidic and ornithine (Orn) is basic. Structures that confer the nature of proline residues can be obtained when one or more of these is substituted with hydroxyproline (Hyp).

F. 유전자 전이성(transgenic) 식물F. Genetically Transgenic Plants

본 발명은 또한 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열의 발현 특성이 유성 증식 또는 무성 증식을 통해 식물의 후세대에 의해 물려지도록 식물의 생식세포계 내에 도입된 상기 DNA 서열을 포함하는 유전자 전이성 식물을 제공한다.The present invention also provides for the expression of DNA sequences encoding peptides having a substantially isolateable insecticidal effect from the Diguetia spider venom, introduced into the germline of the plant such that it is inherited by the later generations of the plant via sexual or asexual propagation. Provided are gene transfer plants comprising a DNA sequence.

본 발명에 따른 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 유전자는 유전 공학 기법에 의해 식물내로 도입될 수 있는데, 이것은 식물 세포에서 펩타이드의 생성시 곤충 해충을 방제하는 수단으로 유용한 것으로 예상된다. 그러므로, 천연 종보다 더 곤충에 내성인 식물을 생성시키는 것이 가능하다.Genes encoding peptides with pesticidal effects according to the present invention can be introduced into plants by genetic engineering techniques, which are expected to be useful as a means of controlling insect pests in the production of peptides in plant cells. Therefore, it is possible to produce plants that are more resistant to insects than natural species.

식물을 형질전환시키는데 사용할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드 유전자에 대한 암호화 영역은 유전자의 전체 길이 또는 부분 활성 길이일 수 있다. 그러나, 펩타이드를 암호화하는 유전자 서열은 반드시 생성된 식물 세포에서 작용성 펩타이드로서 발현되어 생성되어야 한다. 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 게놈 DNA, cDNA 및 합성DNA를 사용하여 형질전환시킬수 있는 것으로 생각된다. 또한, 유전자는 부분적으로 cDNA 클론, 부분적으로 게놈성 클론 및 부분적으로는 합성 유전자 및 다양한 그의 조합으로 구성될 수도 있다. 또한, 펩타이드의 유전자를 암호화하는 DNA는 단리된 펩타이드의 공급원 이외의 다양한 다른 종으로부터 수득된 부분을 포함할 수 있다.The coding region for a peptide gene having a pesticidal effect that can be used to transform a plant can be the full length or partial active length of the gene. However, the gene sequence encoding the peptide must be generated and expressed as a functional peptide in the resulting plant cells. It is contemplated that genomic DNA, cDNA and synthetic DNA encoding peptides with pesticidal effects can be transformed. In addition, the gene may consist in part of cDNA clones, partly genomic clones and partly synthetic genes and various combinations thereof. In addition, the DNA encoding the gene of the peptide may comprise moieties obtained from various other species other than the source of the isolated peptide.

더우기, 살충 효과를 갖는 펩타이드는 또 다른 화합물 또는 화합물들과 혼합되어, 화합물들을 발현시키는 키메라성 유전자를 함유하는 형질전환된 식물에서 예상치 않은 살충성을 야기할 수 있다. 이들 다른 화합물로는 예를 들면 곤충에 경구독성을 갖는 프로테아제 억제제 또는 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis)로부터의 폴리펩타이드가 포함될 수 있다. 비.튜린지엔시스 단백질은 곤충 장 세포막의 칼륨 투과성에 변화를 야기하며 막에 소 기공을 생성하는 것으로 추정된다. 기타 기공-형성 단백질도 또한 살충효과를 갖는 펩타이드와 함께 사용될 수 있다. 상기 기공-형성 단백질의 예는 마게이닌, 세크로핀, 아타신, 메이틴, 그래미시딘 S, 나트륨 채널 단백질 및 합성 절편, 스태필로코커스 오래우스(Staphylococcus aureus)의 α-독소, 아포리포단배질 및 그의 절편, 알라메티신 및 다양한 합성 양친매성 펩타이드이다. 세포막에 결합되어 세포내 이입을 증강시키는 렉틴은 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드와 함께 사용되어 곤충 내성을 위해 식물을 유전적으로 변형시킬수 있는 또 다른 부류의 단백질이다.Moreover, peptides having an insecticidal effect can be mixed with another compound or compounds, resulting in unexpected pesticidality in transformed plants containing chimeric genes that express the compounds. These other compounds can include, for example, protease inhibitors or oral polypeptides from Bacillus thuringiensis that are orally toxic to insects. B. turingiensis proteins are thought to cause changes in the potassium permeability of insect intestinal cell membranes and to produce small pores in the membranes. Other pore-forming proteins can also be used with peptides that have pesticidal effects. Examples of such pore-forming proteins include: magenin, cecropin, atacin, methine, gramicidin S, sodium channel protein and synthetic fragments, α-toxin, apolipoprotein of Staphylococcus aureus And fragments thereof, alamethycin and various synthetic amphipathic peptides. Lectins, which bind to cell membranes to enhance endocytosis, are another class of proteins that can be used with the pesticidal effects of the invention to genetically modify plants for insect resistance.

펩타이드 유전자의 프로모터는 키메라성 유전자 서열을 발현시키는데 유용한 것으로 예상되나, 다름 프로모터도 또한 유용한 것으로 기대된다. 유용할 수 있는 효과적인 식물 프로모터는 과잉 생산 프로모터이다. 상기 프로모터는 펩타이드에 대한 유전자 서열과 작동가능하게 연결되며 형질전환된 식물이 곤충 해충에 대한 증가된 내성을 갖도록 펩타이드의 발현을 촉진시킬 수 있어야 한다. 본 발명에 유용한 것으로 기대되는 과잉 생산 식물 프로모터들을 공지되어 있다.Promoters of peptide genes are expected to be useful for expressing chimeric gene sequences, but other promoters are also expected to be useful. An effective plant promoter that may be useful is an overproduction promoter. The promoter is operably linked with the gene sequence for the peptide and should be capable of promoting the expression of the peptide so that the transformed plant has increased resistance to insect pests. Overproduction plant promoters are known that are expected to be useful in the present invention.

프로모터에 작동가능하게 연결된 살충효과를 갖는 펩타이드 유전자를 포함하는 키메라성 유전자 서열은 적합한 클로닝 벡터에 연결되어 목적 식물을 형질전환 시킬 수 있다. 일반적으로, 숙주 세포와 양립가능한 종으로부터 유래된 복제 및 조절 서열을 함유하는 플라스미드 또는 바이러스(박테리오파아지) 백터를 사용한다. 클로닝 벡터는 전형적으로 복제 기원점 뿐 아니라 전형적으로는 항생제에 내성인, 형질전환된 숙주 세포에 표현형질 선택 마커를 제공할 수 있는 특이적 유전자를 가질 것이다. 형질전환 벡터는 숙주 세포에서 형질전환 후에 상기 표현형질 마커에 의해 선택될 수 있다.A chimeric gene sequence comprising a peptide gene having a pesticidal effect operably linked to a promoter can be linked to a suitable cloning vector to transform the desired plant. Generally, plasmids or viral (bacteriophage) vectors containing replication and regulatory sequences derived from species compatible with the host cell are used. Cloning vectors will typically have specific genes capable of providing phenotypic selection markers to the origin of replication as well as transformed host cells, which are typically resistant to antibiotics. Transformation vectors may be selected by said phenotypic markers after transformation in host cells.

유용한 것으로 기대되는 숙주 세포로는 이. 콜라이, 살모넬라 리피뮤리움(Salmonella ryphimurium) 및 세라티아 마르세센스(Serratia marcescens)와 같은 세균성 숙주를 포함하여 원핵 생물, 및 효모 또는 필라멘트상 진균류와 같은 진핵 숙주가 포함된다.Host cells that are expected to be useful are E. coli. Prokaryotes, including bacterial hosts such as E. coli, Salmonella ryphimurium, and Serratia marcescens, and eukaryotic hosts such as yeast or filamentous fungi.

일반적으로 클로닝 벡터 및 상기 백터로 형질전환된 숙주세포를 사용하여 백터의 복사체 수를 증가시킨다. 복사체 수가 증가되면, 펩타이드 유전자를 함유하는 벡터를 단리하여, 예를 들면 전술한 유전자 서열을 식물 또는 기타 숙주 세포내로 도입시키는데 사용할 수 있다.In general, cloning vectors and host cells transformed with the vector are used to increase the number of copies of the vector. If the copy number is increased, vectors containing peptide genes can be isolated and used, for example, to introduce the gene sequences described above into plants or other host cells.

외래 유전자를 발현시키는 식물을 제조하는 방법은 공지되어 있다. 예를 들면, 식물, 식물 조직 또는 세포의 에이.튜메파시엔스(A. tumefaciens)에 의한 직접감염 또는 공동-배양; 외인성 DNA의 원형질에의 직접 유전자 전이; PEG와의 배양; 미량 주입 및 미량분사 포격에 의해 식물 조직을 형질전환시킬 수 있다.Methods for producing plants expressing foreign genes are known. For example, direct infection or co-culture by A. tumefaciens of plants, plant tissues or cells; Direct gene transfer into the plasma of exogenous DNA; Incubation with PEG; Microorganisms can be transformed by microinjection and microinjection bombardment.

문헌[Ag Biotechnology News, Vol. 7 p. 3 and 17(Sept/Oct 1990)]에 기술된 기법인 일렉트로포레이션에 의한 담배에서의 형질전환이 확인되었다. 이 기법에서는, 살충 효과를 갖는 펩타이드 유전자 구조물을 함유하는 플라스미드의 존재하에 식물 원형질을 일렉트로포레이션시킨다. 높은 강도의 전기적 충격은 생체막을 가역적으로 투과성을 만들어서 플라스미드의 도입을 허용한다. 일렉트로포레이션된 식물 원형질은 세포벽을 재생시키고, 분할되어, 식물 유합조직(callus)을 형성시킨다. 발현된 살충 효과를 갖는 펩타이드로 형질전환된 식물 세포의 선별은 전술한 바와 같은 표현형질 마커를 사용하여 수행할 수 있다. 외인성 DNA는 임의의 형태로, 예를 들면 껍질이 없는(naked) 선형, 원형 또는 슈퍼코일된(supercoiled) DNA, 리포좀에 캡슐화된 DNA, 스페로플라스트(spheroplast) 중의 DNA, 기타 식물 원형질 중의 DNA, 염과 복합체화된 DNA 등으로 원형질에 첨가될 수 있다.Ag Biotechnology News, Vol. 7 p. 3 and 17 (Sept / Oct 1990), the transformation in tobacco by the electroporation technique described above has been identified. In this technique, plant plasma is electroporated in the presence of plasmids containing peptide gene constructs with pesticidal effect. High intensity electric shocks make the biomembrane reversibly permeable, allowing the introduction of plasmids. Electroporated plant plasma regenerates and divides the cell walls, forming plant callus. The selection of plant cells transformed with the peptides having the expressed pesticidal effect can be carried out using phenotypic markers as described above. Exogenous DNA can be in any form, for example, naked linear, circular or supercoiled DNA, DNA encapsulated in liposomes, DNA in spherooplasts, DNA in other plant plasmas, DNA may be added to the protoplast, such as DNA complexed with a salt.

아그로박테리움(Agrobacterium)에 의해 형질전환될 수 있는 모든 식물 세포 및 형질전환된 세포로부터 재생된 전체 식물은 또한 전이된 살충 효과를 갖는 펩타이드 유전자를 함유하는 형질전환된 전체 식물을 생성시키기 위해 본 발명에 따라 형질전환될 수 있다. 벼의 형질전환은 문헌[D. M. Raineri et al., Agrobacterium-mediated transformation of rice(Oryza sativa 1.), Biotechnology, Vol. 8, pp 33-38 (January 1990)]에서 확인되었다.All plant cells that can be transformed by Agrobacterium and the whole plant regenerated from the transformed cells also contain the present invention in order to produce transformed whole plants containing peptide genes with a metastatic pesticidal effect. Can be transformed according to. Transformation of rice is described in D. M. Raineri et al., Agrobacterium-mediated transformation of rice (Oryza sativa 1.), Biotechnology, Vol. 8, pp 33-38 (January 1990).

살충 효과를 갖는 펩타이드 유전자를 식물 세포내로 도입시키는 또 다른 방법은 살충 효과를 갖는 펩타이드 유전자로 형질전횐된 에이. 튜메파시엔스로 식물 세포를 감염시키는 것이다. 당해 분야에 공지된 적절한 조건하에서 형질전환된 식물 세포를 성장시켜 새싹, 뿌리를 생성시키고, 더 나아가 형질전환된 식물로 생육시킨다. 살충효과를 갖는 펩타이드 유전자 서열은 예를 들면 에이. 튜메파시엔스의 Ti 플라스미드를 이용하여 적절한 식물 세포내로 도입될 수 있다. Ti 플라스미드는 에이. 튜메파시엔스에 의해 감염될 때 식물 세포로 전달되어 식물 게놈내로 안정하게 합체된다.Another method for introducing pesticidal peptide genes into plant cells is to transform A. mutated into peptide genes having pesticidal effects. Infection of plant cells with tubemefaciens. Under appropriate conditions known in the art, transformed plant cells are grown to produce shoots, roots, and further grow into transformed plants. Peptide gene sequences having an insecticidal effect are described, for example, in A. a. Ti plasmids from tumefaciens can be introduced into appropriate plant cells. Ti plasmid is a. When infected by tumefaciens, it is delivered to plant cells and stably merges into the plant genome.

Ti 플라스미드는 형질전환된 세포의 생성에 필수적인 것으로 생각되는 2개의 영역을 함유한다. 운반DNA(T DNA)로 불리우는 이들중 하나는 종양형성을 유도한다. 바이러스성 영역으로 불리우는 다른 하나는 종양의 형성이 필수적이나 종양의 유지와는 상관없다. 식물 게놈으로 전이되는 T DNA 영역은 그의 운반 능력에는 영향을 미치지 않으면서 효소의 유전자 서열을 삽입시킴으로써 크기를 증가시킬 수 있다. 종양-유발 유전자들을 제거하여 이들이 더 이상 간섭하지 않도록 하여 변형된 Ti 플라스미드를 본 발명의 유전자 구조물을 적절한 식물 세포내로 운반 시키기 위한 벡터로 사용할 수 있다.Ti plasmids contain two regions that are considered essential for the production of transformed cells. One of these, called transport DNA (T DNA), induces tumorigenesis. The other, called the viral region, is essential for tumor formation but has nothing to do with tumor maintenance. The T DNA region that is transferred to the plant genome can be increased in size by inserting the gene sequence of the enzyme without affecting its carrying capacity. Modified Ti plasmids can be used as vectors to transport the gene constructs of the present invention into appropriate plant cells by removing tumor-causing genes so that they no longer interfere.

유전자 물질은 또한 세포에 의해 흡수되는 유전자 물질과 침전 복합체를 형성하는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 사용하여 식물 세포내로 운반될 수 있다.Genetic material may also be transported into plant cells using polyethylene glycol (PEG), which forms a precipitate complex with the genetic material taken up by the cell.

DNA의 식물 세포내로의 전달은 또한 단리된 원형질, 배양된 세포 및 조직내로 주입되고, 모종 및 식물의 분열조직에 주입됨으로써 달성될 수 있다. 유전자전이성 식물 및 그로부터의 자손은 당해 분야에 공지된 통상적인 방법으로 수득된다.Delivery of DNA into plant cells can also be accomplished by injecting into isolated protoplasts, cultured cells and tissues, and into seedlings and plant meristems. Transgenic plants and offspring therefrom are obtained by conventional methods known in the art.

외래 DNA 서열을 식물 세포내로 도입시키는 또 다른 방법은 발사 장치, 즉 유전자 총 을 사용하여 식물 세포내로 강제로 주입되는 입자에 DNA를 부착시킴을 포함한다. 이 방법을 위한 표적으로서 생체내 및 시험관내에서 배, 정점 및 기타 분열 조직, 싹, 체조직 및 생식 조직을 포함하여 임의의 식물 조직 또는 식물기관을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 유전자 전이성 세포 및 유합조직은 확립된 방법에 따라 선별된다. 표적화된 조직을 체세포 배를 형성하거나 또는 새싹을 재생시키도록 유도하여 당해 분야에 공지된 절차에 따라 유전자전이성 식물을 수득한다. 사용된 식물 종에 따라 적절한 방법을 선택할 수 있다. 고속 미량분사 장치를 이용하여 유전자를 배 발생 세포내로 운반시킴으로써 유전자전이성 옥수수 식물이 제조된 바 있다[참조:Inheritance and expression of chimeric genes in the progeny of transgenic maize plants, Biotechnology, Vol. 8, pp. 833-838(September 1990)].Another method of introducing foreign DNA sequences into plant cells involves attaching the DNA to a particle that is forced into the plant cell using a launching device, a gene gun. As a target for this method, any plant tissue or plant organ can be used, including but not limited to embryos, apex and other meristems, shoots, somatic tissues and reproductive tissues in vivo and in vitro. Gene metastatic cells and callus are selected according to established methods. Targeted tissue is induced to form somatic embryos or to regenerate shoots to obtain transgenic plants according to procedures known in the art. The appropriate method can be selected depending on the plant species used. Transgenic maize plants have been prepared by transporting genes into embryonic cells using a high speed microinjection device [Inheritance and expression of chimeric genes in the progeny of transgenic maize plants, Biotechnology, Vol. 8, pp. 833-838 (September 1990)].

재생된 식물은 삽입된 왜래 DNA에 관해서 키메라성일 수 있다. 외래 DNA를 함유하는 세포가 소포자 또는 대포자로 발달하는 경우, 합체된 외래 DNA는 유성 생식의 자손으로 전달될 것이다. 외래 DNA를 함유하는 세포가 식물의 체세포인 경우, 비-키메라성 유전자전이 식물은 싹 또는 줄기 절단부로부터 생체내로 또는 당해 분야에 공지된 절차에 따라 시험관내로 통상적인 무성 증식 방법에 의해 생성된다. 상기 절차는 사용된 식물 종에 따라 선택될 수 있다.The regenerated plant may be chimeric with regard to the inserted DNA. When cells containing foreign DNA develop into vesicles or blastes, the coalesced foreign DNA will be delivered to the offspring of sexual reproduction. If the cell containing the foreign DNA is a somatic cell of a plant, the non-chimeric transgenic plant is produced by conventional asexual proliferation methods from shoot or stem cuts in vivo or in vitro according to procedures known in the art. The procedure can be selected depending on the plant species used.

식물 세포 또는 식물이 형질전환된 후에, 펩타이드가 발현되도록 형질전환된 식물 세포 또는 식물을 적절한 표현형질 마커에 의해 선별할 수 있다. 이들 표현형질 마커는 항생물질 내성을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 다른 표현형질마커가 당해 분야에 공지되어 있으며 본 발명에 사용할 수도 있다.After the plant cells or plants are transformed, the transformed plant cells or plants can be selected by appropriate phenotypic markers so that the peptide is expressed. These phenotypic markers include but are not limited to antibiotic resistance. Other phenotypic markers are known in the art and may be used in the present invention.

다양한 상이한 형질전환 시스템으로 인해, 모든 식물 유형은 원칙적으로 이들이 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드를 발현시키도록 형질전환될 수 있다.Due to a variety of different transformation systems, all plant types can in principle be transformed such that they express peptides having the pesticidal effect of the invention.

주요 곡류 농작물 종, 사탕수수, 사탕무우, 면, 과일 및 기타 나무, 콩류 및 채소를 포함하여(이들로 제한되는 것은 아니다), 실제적으로 모든 식물들이 배양된 세포 또는 조직으로부터 재생될 수 있다는 증거가 증가하고 있다. 이들 식물이 모두 아그로박테리움에 의해 형질전환될 수 있는지에 대한 지식은 현재 한정되어 있다. 아그로박테리움에 대한 천연 식물 숙주인 종은 시험관내에서 형질전환될 수도 있다. 외떡잎 식물, 특히 곡류 및 목초는 아그로박테리움의 천연 숙주가 아니다. 아그로박테리움을 사용하여 이들을 형질전환시키는 시도는 최근까지 성공하지 못했지만, 이제 특정 외떡잎 식물이 아그로벡타리움에 의해 형질전환될 수 있다는 증거가 늘었다. 이제 이용가능해진 신규한 실험적 접근방법을 이용하여, 곡류 및 목초 종 또한 형질전환될 수 있을 수 있다.There is evidence that virtually all plants can be recovered from cultured cells or tissues, including, but not limited to, major grain crops, sugar cane, sugar beets, cotton, fruits and other trees, legumes and vegetables. It is increasing. Knowledge of whether all these plants can be transformed by Agrobacterium is currently limited. Species that are natural plant hosts for Agrobacterium may also be transformed in vitro. Monocotyledonous plants, especially cereals and grasses, are not natural hosts of Agrobacterium. Attempts to transform them with Agrobacterium have not been successful until recently, but there is now increasing evidence that certain monocotyledonous plants can be transformed by Agrobacterium. Using new experimental approaches now available, cereals and grass species can also be transformed.

아그로박테리움에 의해 형질전환될 수도 있다는 추가의 식물속으로는 이포모에아(Ipomoea), 파시플로라(Passiflora), 시클라멘(Cyclamen), 말러스(Malus), 프루너스(Prunus), 로사(Rosa), 루버스(Rubus), 팝퓰러스(Populus), 산탈리온(Santalion), 알리움(Allium), 릴리움(Lilium), 나시서스(Nacissus), 아나나스(Ananas), 아라키스(Arachis), 파세올러스(Phaseolus) 및 피슘(Pisum)이 포함된다.Additional plants that may be transformed by Agrobacterium include Ipomoea, Passiflora, Cyclamen, Malus, Prunus, and Rosa. , Rubus, Populus, Santanion, Allium, Lilium, Nacissus, Ananas, Arachis, and Paseolus Phaseolus) and Pisum.

재생 과정은 식물의 종에 따라 다르나, 일반적으로 살충효과를 갖는 펩타이드 유전자의 다중 복사체를 함유하는 형질전환된 원형질의 현탁액을 먼저제공한다. 이어서, 원형질 현탁액으로부터 천연 배로서의 성숙 및 발아 단계로 배의 형성을 유도할 수 있다. 배지는 일반적으로 다양한 아미노산 및 호르몬을 함유한다. 새싹 및 뿌리는 일반적으로 동시에 성장한다. 효과적인 재생은 배지, 유전형질 및 배양과정에 따라 달라진다. 상기 3 가지 변수가 조절되면, 재생은 완전히 재현성 및 반복성을 갖는다.The regeneration process depends on the species of the plant, but generally provides a suspension of the transformed plasma containing multiple copies of the peptide gene, which generally have a pesticidal effect. The formation of embryos can then be induced from the plasma suspension to maturation and germination as natural embryos. The medium generally contains various amino acids and hormones. The buds and roots generally grow at the same time. Effective regeneration depends on the medium, genotyping and culturing process. When these three parameters are adjusted, regeneration is fully reproducible and repeatable.

형질환된 식물 세포로부터 성장한 성숙한 식물은 스스로 동종번식 식물을 생성시킬 수 있다. 동종번식 식물은 살충 효과를 갖는 펩타이드에 대한 유전자를 함유하는 종자를 생성시킨다. 상기 종자는 성장하여 살충 효과를 갖는 펩타이드를 발현시키는 식물을 생성시킬 수 있다. 예를 들면 동종 번식물을 사용하여 곤충 내성 하이브리드를 개발할 수 있다. 이 방법에서, 곤충 내성 동종 번식계를 또 다른 동종 번식계와 교배시켜, 하이브리드를 생성시킨다.Mature plants grown from transformed plant cells can produce allogeneic plants themselves. Allogeneic plants produce seeds containing genes for peptides with pesticidal effects. The seed can grow to produce a plant expressing a peptide having an insecticidal effect. For example, homologous plants can be used to develop insect resistant hybrids. In this method, an insect resistant homologous breeding system is crossed with another homologous breeding system to create a hybrid.

이배성 식물에서는, 전형적으로 하나의 모 식물이 살충 효과를 갖는 펩타이드(독소) 유전자 서열에 의해 형질전환될 수 있고 나머지 모 식물은 야생 타입이다. 모 식물들을 교배시킨 후에, 제1 대 하이브리드(F1)는 1/2 독소/야생타입 : 1/2 독소/야생타입의 분포를 나타낼 것이다. 상기 제1 대 하이브리드(F1)는 스스로 제2대 하이브리드(F2)를 생성시킨다. F2하이브리드의 유전자 분포는 1/4 독소/독소 : 1/2 독소/야생타입 : 1/4 야생타입/야생타입이다. 독소/독소의 유전자 구성을 갖는 F2하이브리드를 곤충 내성 식물로 선택한다.In diploid plants, typically one parent plant can be transformed with a peptide (toxin) gene sequence that has an insecticidal effect and the other parent plant is of wild type. After mating the parent plants, the first large hybrid (F 1 ) will exhibit a distribution of 1/2 toxin / wild type: 1/2 toxin / wild type. The first large hybrid F 1 generates a second large hybrid F 2 by itself. The gene distribution of the F 2 hybrid is 1/4 toxin / toxin: 1/2 toxin / wild type: 1/4 wild type / wild type. F 2 hybrids with the toxin / toxin's genetic makeup are selected as insect resistant plants.

본원에서 변형체란 유성적으로 식물 후대에 전달되는 유전성 변이를 포함하여, 안정하고 유전될 수 있는 표현형질의 변화를 말한다. 단, 변형체는 여전히 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드를 발현시킨다. 본원에서 돌연변이체란 조사와 같은 환경 조건의 결과로서 또는 특성이 잘 수립된 유전 법칙에 따라 감수분열적으로 전달되는 유전적 변이의 결과로서 일어나는 변이를 말한다. 그러나, 돌연변이 식물은 여전히 본 발명의 펩타이드를 발현시켜야 한다.Variants herein refer to changes in the phenotype that are stable and can be inherited, including genetic variations that are sexually transmitted to plant progeny. Provided that the variant still expresses the peptide having the pesticidal effect of the present invention. A mutant herein refers to a variation that occurs as a result of an environmental condition such as irradiation or as a result of genetic variation that is meially transmitted according to well-characterized genetic laws. However, mutant plants must still express the peptides of the invention.

일반적으로, 유전자전이성 식물에서 발현되기 위해 선택되는 이상적은 살충효과를 갖는 단백질은 비-표적 곤충 및 척추동물에 대한 안정성을 특징으로 하는 것이다. 발현 시스템은 발현 수준이 살충 효력을 제공하도록 선택될 것이다. 따라서, 상기 농업적으로 중요한 유전자전이성 식물을 수득하는 기술적 가능성은 농부들에게 환경적으로 안전한 방법으로 작물에 대한 곤충 피해를 감소시키기 위해 통합된 해충 관리 시스템에 사용할 또 다른 수단을 제공할 것으로 기대된다.In general, an ideal pesticidal protein selected for expression in a transgenic plant is characterized by stability against non-target insects and vertebrates. Expression systems will be chosen such that expression levels provide pesticidal effects. Thus, the technical possibilities of obtaining these agriculturally important genetically transgenic plants are expected to provide farmers with another means to use in integrated pest management systems to reduce insect damage to crops in an environmentally safe manner. .

G. 펩타이드의 살충제로서의 적용G. Application of Peptides as Pesticides

본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드는 해충을 효과량의 본 발명의 펩타이드와 접촉시킴으로써 레피도프테라(Lepidoptera) 목과 같은 무척추동물 해충을 방제하는데 유용할 것으로 기대된다. 편의상, 곤충은 바람직한 해충이다.Peptides having a pesticidal effect of the present invention are expected to be useful for controlling invertebrate pests such as the tree of Lepidoptera by contacting the pest with an effective amount of the peptide of the present invention. For convenience, insects are the preferred pests.

무척추동물 해충을 펩타이드와 접촉시켜 상기 해충을 방제하는 방법은 공지되어 있다. 예로는 해충에 의해 경구 섭취될 단백질을 합성적으로 캡슐화시킴을 포함한다. 슈도모나스 플루오리센스(Pseudomonas fluorescens)와 같은 본 발명의 단백질을 발현시키는 재조합 숙주를 가열 치사시키고 이어서 경구 섭취 및 방제를 위해 해충에 적용시킬 수 있다.Methods of controlling such pests by contacting invertebrate pests with peptides are known. Examples include synthetically encapsulating a protein to be taken orally by a pest. Recombinant hosts expressing proteins of the invention, such as Pseudomonas fluorescens, can be heat killed and subsequently applied to pests for oral ingestion and control.

본 발명의 단백질을 사용하여 무척추동물 해충을 방제하는 방법은 다른 해충방제 방법과 함께 사용할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 전술한 유전자전이성 식물 및 이. 콜라이는 방제될 해충의 유형 및 기타 중요한 변수에 따라 다른 무척추동물 독소를 발현시키도록 유전자공학적으로 가공될 수 있다.Method of controlling invertebrate pests using the protein of the present invention can be used with other pest control methods, of course. For example, the above-described transgenic plants and these. E. coli can be genetically engineered to express other invertebrate toxins depending on the type of pest being controlled and other important variables.

농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 담체중에 살충 효과량의 본 발명에 따른 펩타이드 및 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염을 포함하는 살충 조성물도 또한 제공된다.Also provided are pesticidal compositions comprising an insecticidal effective amount of a peptide according to the invention and an agriculturally or horticulturally acceptable salt thereof in an agriculturally or horticulturally acceptable carrier.

H. 살충 효과를 갖는 펩타이드에 대한 항체H. Antibodies Against Peptides Having Insecticidal Effects

본 발명의 또 다른 태양은 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드에 대한 항체이다. 하기 설명에서, 본원에 기술한 항체와 반응성인 펩타이드를 검출하고 정제하기 위한 면역학 분야에 숙련된 자에게 공지된 다양한 방법론이 언급될 것이다.Another aspect of the invention is an antibody against a peptide having the pesticidal effect of the invention. In the following description, various methodologies known to those skilled in the art of immunology for detecting and purifying peptides reactive with the antibodies described herein will be mentioned.

항체는 분자와 특이적으로 반응함으로써 분자를 항체에 결합시킬 수 있는 경우 분자를 결합시킬 수 있는 것으로 말한다. 에피토프 란 용어는 항체에 의해 인식되고 결합될 수 있는 펩타이드 항원의 부분을 말한다. 항원은 1개 또는 1개 이상의 에피토프를 가질 수 있다. 항원 은 동물로 하여금 항원의 에피토프에 결합될 수 있는 항체를 생성하도록 유도할 수 있다. 상기 언급한 특이적 방응은 항원이 고도의 선택적 방식으로 그의 상응하는 항체와 면역반응하고 다른 항원에 의해 유발될 수도 있는 많은 다른 항체와는 면역반응하지 않음을 의미한다.An antibody is said to be able to bind a molecule if the molecule can be bound to the antibody by specifically reacting with the molecule. The term epitope refers to the portion of a peptide antigen that can be recognized and bound by an antibody. The antigen may have one or more epitopes. The antigen can induce the animal to produce an antibody that can bind to the epitope of the antigen. The specific response mentioned above means that the antigen is immune to its corresponding antibody in a highly selective manner and not to many other antibodies which may be caused by other antigens.

본원에서 항체(Ab) 또는 단클론성 항체(Mab)란 용어는 항원에 결합할 수 있는 완전 분자뿐 아니라 그의 절편(예를 들면, Fab 및 F(ab')2절편)을 포함하는 의미이다. Fab 및 F(ab')2절편은 완전 항체의 Fc 절편이 결여되어 있고, 순환혈로부터 보다 신속히 제거되며, 곤충 항체의 보다 덜 비-특이적인 조직 결합을 가질 수도 있다.The term antibody (Ab) or monoclonal antibody (Mab) herein is meant to include not only complete molecules capable of binding antigen, but also fragments thereof (eg, Fab and F (ab ') 2 fragments). Fab and F (ab ') 2 fragments lack Fc fragments of complete antibodies, are removed more rapidly from circulating blood, and may have less non-specific tissue binding of insect antibodies.

본 발명의 항체는 임의의 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 상기 항체의 제조방법은 공지되어 있으며 문헌에 상세히 기술되어 있다(예를 들면, 문헌[Sambrook et al., Molecular Cloning a laboratory manual, second ed. Cold Spring Harbor Press, Vol. 3, Ch.18 (1989)]참조). 예를 들면, 살충 효과를 갖는 펩타이드에 결합할 수 있는 다클론성 항체를 함유하는 혈청의 제조를 유도하기 위해 살충 효과를 갖는 펩타이드 또는 그의 절편을 발현시키는 세포를 동물에 투여할 수 있다. 일반적으로, 살충 효과를 갖는 펩타이드 절편은 당해 분야에 공지된 방법에 따라 천연 오염물을 거의 함유하지 않도록 제조되고 정제되거나, 합성된다. 보다 큰 특이적 활성을 갖는 다클론성 항혈청을 제조하기 위해 정제된 절편 또는 합성된 절편 또는 정제된 천연 절편 및/또는 합성 절편의 혼합물을 동물내로 도입시킬 수 있다.Antibodies of the invention can be prepared by any of a variety of methods. Methods for preparing such antibodies are known and described in detail in the literature (see, eg, Sambrook et al., Molecular Cloning a laboratory manual, second ed. Cold Spring Harbor Press, Vol. 3, Ch. 18 (1989) )]Reference). For example, an animal can be administered to cells expressing the peptide having a pesticidal effect or a fragment thereof to induce the preparation of a serum containing a polyclonal antibody capable of binding to the peptide having a pesticidal effect. In general, peptide fragments with pesticidal effects are prepared, purified, or synthesized to contain little natural contaminants according to methods known in the art. Purified fragments or synthesized fragments or mixtures of purified natural fragments and / or synthetic fragments can be introduced into the animal to produce polyclonal antisera with greater specific activity.

단클론성 항체는 공지된 하이브리도마 기법을 사용하여 제조할 수 있다. 일반적으로, 상기절차는 동물을 살충 효과를 갖는 항원으로 면역시킴을 포함한다. 상기 동물의 비세포(splenocyte)를 추출시켜 적합한 골수종 세포주와 융합시킨다. 임의의 적합한 골수종 세포주를 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 융합후에, 생성된 하이브리도마 세포는 적합한 배지중에 선택적으로 유지된 후 제한 희석에 의해 클로닝된다. 그런 후, 상기 선별을 통해 수득된 하이브리도마 세포를 분석하여 살충 효과를 갖는 펩타이드 항원에 결합될 수 있는 항체를 분비하는 클론을 동정한다.Monoclonal antibodies can be prepared using known hybridoma techniques. In general, the procedure involves immunizing the animal with an antigen that has a pesticidal effect. Splenocytes of the animal are extracted and fused with a suitable myeloma cell line. Any suitable myeloma cell line can be used in accordance with the present invention. After fusion, the resulting hybridoma cells are selectively maintained in a suitable medium and then cloned by limiting dilution. The hybridoma cells obtained through the selection are then analyzed to identify clones that secrete antibodies capable of binding to the peptide antigen with pesticidal effect.

펩타이드 공급원이 불순한 경우, 일부의 하이브리도마 세포만이 펩타이드에 결합할 수 있는 항체를 생성할 것이다(다른 하이브리도마 세포는 펩타이드 오염물에 결합할 수 있는 항체를 생성할 것이다). 따라서, 하이브리도마 세포 중에서 펩타이드에 결합할 수 있는 항체를 분비할 수 있는 세포를 스크리닝하는 것이 필요할 수 있다. 상기 스크리닝은 펩타이드(또는 독) 샘플을 특정 하이브리도마 세포 그룹 각각으로부터 분비된 단클론성 항체의 존재하에 배양하고 곤충을 마비시키는 독의 능력을 중화시키거나 경감시킬 수 있는 항체를 분비할 수 있는 특정 하이브리도마 세포를 동정함으로써 수행하는 것이 바람직하다. 일단 상기 하이브라도마 세포가 동정되면, 상기 세포는 펩타이드-특이적 단클론성 항체를 생성시키기 위해 당해 분야에 공지된 수단으로 클론 증식될 수 있다.If the peptide source is impure, only some hybridoma cells will produce antibodies that can bind to the peptide (other hybridoma cells will produce antibodies that can bind to peptide contaminants). Therefore, it may be necessary to screen for cells capable of secreting antibodies capable of binding a peptide among the hybridoma cells. The screening may involve culturing peptide (or venom) samples in the presence of monoclonal antibodies secreted from each of the specific hybridoma cell groups and secreting antibodies capable of neutralizing or alleviating the poison's ability to paralyze insects. It is preferable to carry out by identifying hybridoma cells. Once the hybridoma cells are identified, the cells can be cloned by means known in the art to generate peptide-specific monoclonal antibodies.

항체 친화도 크로마토그래피를 사용하여 곤충 선택적 독소(천연 또는 재조합)를 정재하기 위해, 살충 효과를 갖는 펩타이드에 결합될 수 있는 항체를 사용하는 것이 필수적이다. 일반적으로, 상기 항체는 단클론성 항체이다. 일단 펩타이드-특이적 단클론성 항체가 수득되면, 상기 항체는 고체 지지체에 결합됨으로써 고정화되어, 당해분야에 공지된 방법에 따라 면역친화도 크로마토그래피를 사용하여 천연 독 또는 기타 공급원으로부터 펩타이드를 정제하는데 사용될 수 있다. 상기 방법은 고도의 정제를 가능하게 하여 천연 오염물을 거의 함유하지 않는 펩타이드를 생성시킬 수 있다. 본원에서, 펩타이드는 자연적으로 통상 그와 결합되는 화합물(즉, 기타 단백질, 지질, 탄수화물 등)이 결여된 형태로 존재할 경우 천연 오염물을 거의 함유하지 않은 것으로 말한다.In order to characterize insect selective toxins (natural or recombinant) using antibody affinity chromatography, it is essential to use antibodies that can bind to peptides with pesticidal effects. Generally, the antibody is a monoclonal antibody. Once a peptide-specific monoclonal antibody is obtained, the antibody is immobilized by binding to a solid support and used to purify the peptide from natural poisons or other sources using immunoaffinity chromatography according to methods known in the art. Can be. The method allows for a high degree of purification to produce peptides that contain little natural contaminants. As used herein, a peptide is said to contain virtually no natural contaminants when naturally present in a form that lacks a compound (ie, other proteins, lipids, carbohydrates, etc.) normally associated therewith.

일단 펩타이드가 정제되면, 이 펩타이드는 펩타이드-특이적 다클론성 항체의 생성을 유도하기 위해 동물(예를 들면, 마우스 또는 토끼)를 면역화하는데 사용될수 있다.Once the peptide is purified, the peptide can be used to immunize an animal (eg mouse or rabbit) to induce the production of peptide-specific polyclonal antibodies.

적합한 크기, 일반적으로 10 내지 50 개 뉴클레오티드의 DNA 프로브는 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열로부터 유도될 수 있다. 상기 프로브는, 독 암호화하는 DNA를 DNA프로브와 접촉시키고 당해 분야에 공지된 방법으로 상기 DNA에 결합된 프로브를 검출함으로써 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리할 수 있는 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA의 존재를 검출하는데 사용할 수 있다.DNA probes of suitable size, generally 10-50 nucleotides, can be derived from DNA sequences encoding peptides with a pesticidal effect that can be substantially isolated from the Diguetia spider venom. The probe encodes a peptide having a pesticidal effect that can be substantially isolated from the Diguetia spider poison by contacting the DNA encoding the poison with the DNA probe and detecting the probe bound to the DNA by methods known in the art. It can be used to detect the presence of DNA.

I. 유전 공학적으로 가공된 살충성 미생물I. Insecticidal Microorganisms

살충효과를 갖는 펩타이드는 단독으로 또는 다른 곤충 독소와 함께, 바쿨로바이러스 및 하이브리드 세균과 같은 미생물의 독성을 강화 또는 증강시키는데 유용할 것으로 기대된다.Peptides with pesticidal effects are expected to be useful for enhancing or enhancing the toxicity of microorganisms such as baculovirus and hybrid bacteria, alone or in combination with other insect toxins.

헬리오티스 바이레센스(Heliothis virescens)(솜벌레), 오르지애 슈도추가타(Orgyia pseudotsugata)(더글라스 전나무 독나방), 리만트리아 디스파(Lymantria dispar)(매미나방), 오토그래파 캘리포니카(Autographa californica)(자주개자리 자발레), 네오디프리온 세르티퍼(Neodiprion sertifer)(유럽 소나무 파리) 및 라스페이레시아 포모넬라(Laspeyresia pomonella)(나방)을 감염시키는 것을 포함하여 다양한 바쿨로바이러스가 몇몇 나라에서 승인되어 살충제로 사용되고 있다. 적어도 1개의 곤충-선택성 독소를 게놈내에 도입시키면 상기 살충제의 효력이 상당히 증대될 것으로 예상된다.Heliothis virescens (cotton beetle), Orgyia pseudotsugata (Douglas fir venom), Lymantria dispar (cicada moth), Autographa California (Autographa) A variety of baculoviruses in some countries, including infections of californica (Puganus zavalle), Neodiprion sertifer (European pine flies), and Laspeyresia pomonella (moths) It is approved and used as a pesticide. The introduction of at least one insect-selective toxin into the genome is expected to significantly increase the potency of the insecticide.

본 발명에 사용하기에 특히 적합할 것으로 예상되는 재조합 발현 백터는 본원에 그대로 참고로 인용된 미국 특허 제4,879,236호에 개시된 유형과 같은 바쿨로바이러스 발현 벡터이다(또한 문헌[Carbonell et al., Synthesis of a gene coding for an insect-specific scorpion neurotoxin and attempts to express it using baculovirus vectors, Gene, 73:409-418 (1988)]참조). 상기 벡터는 디구에티아 거미 독으로부터 실질적으로 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 DNA 서열이 미국 특허 제 4,879,236 호 및 문헌[Miller et al., Science, 219, 715-721 (1983)]에 개시된 바와 같은 오토그래파 캘리포니카(AcMNPV) 발현 벡터와 같은 바쿨로바이러스내로 클로닝될 수 있는 시스테에 유용할 것으로 기대된다. 이어서, 재조합 발현 벡터 바이러스를 곤충이 해충이 되는 식물 또는 동물에 적용될 수 있으며, 바이러스가 해충 곤충에 의해 섭취되면 재조합 바이러스는 곤충 장벽의 세포를 침범하여 복제를 시작할 것이다. 복제시에, 살충 효과를 갖는 단백질에 대한 유전자가 발현되어, 곤충이 야생타입 AcMNPV 바이러스를 섭취했을 때보다 짧은 기간내에 곤충이 무력해지거나 죽게 될 것이다.Recombinant expression vectors that are expected to be particularly suitable for use in the present invention are baculovirus expression vectors of the type disclosed in US Pat. No. 4,879,236, which is incorporated herein by reference in its entirety (see also Carbonell et al., Synthesis of a gene coding for an insect-specific scorpion neurotoxin and attempts to express it using baculovirus vectors, Gene, 73: 409-418 (1988)]. The vector has been described in US Pat. No. 4,879,236 and in Miller et al., Science, 219, 715-721 (1983). It is expected to be useful for cyste that can be cloned into baculoviruses such as autographer californica (AcMNPV) expression vectors as shown. The recombinant expression vector virus can then be applied to the plant or animal that the insect is a pest, and when the virus is ingested by the pest insect, the recombinant virus will invade cells of the insect barrier and begin replication. Upon replication, genes for proteins with insecticidal effects will be expressed, causing insects to become incapacitated or killed within a shorter period of time than when insects ingested the wild type AcMNPV virus.

또한, 유용할 것으로 기대되는 하이브리드 바이러스는 유럽 특허원 제0 340 948호에 교시되어 있다. 본 발명의 DNA를 발현시키는 하이브리드 바이러스는 변형된 곤충 숙주 범위를 갖는 바이러스를 제공할 것으로 예상된다. 예를 들면, 융합 단백질은 본 발명의 DNA 및 발현된 살충 효과를 갖는 펩타이드를 숙주 곤충 표적으로 유도하는 특이적 곤충 장 세포 인식 단백질 유전자로 이루어진 하이브리드 유전자의 단일 폴리펩타이드로서 발현될 수 있다.In addition, hybrid viruses that are expected to be useful are taught in EP 0 340 948. Hybrid viruses expressing the DNA of the present invention are expected to provide viruses with a modified insect host range. For example, the fusion protein may be expressed as a single polypeptide of a hybrid gene consisting of the DNA of the present invention and a specific insect gut cell recognition protein gene that induces a peptide having an expressed pesticidal effect as a host insect target.

다양한 원핵 및 진핵 미생물을 유럽 특허원 제0 325 400호에 교지된 방법으로 형질전환시켜 살충 효과를 갖는 단백질을 암호화하는 하이브리드 독소 유전자를 발현시킬 수 있다.Various prokaryotic and eukaryotic microorganisms can be transformed by the method taught in EP 0 325 400 to express hybrid toxin genes encoding proteins with pesticidal effects.

본 발명의 단백질을 암호화하는 유전자를 갖는 플라스미드를 포함하는 하이브리드 세균 세포는 본 발명의 방법에 유용할 것으로 기대된다. 상기 하이브리드를 곤충에 적용함으로써 곤충을 방제한다(예를 들면, 본원에 그대로 참고로 인용한 미국 특허 제4,797,279호를 참조하시오).Hybrid bacterial cells comprising plasmids with genes encoding proteins of the invention are expected to be useful in the methods of the invention. Insects are controlled by applying the hybrids to insects (see, eg, US Pat. No. 4,797,279, incorporated herein by reference in its entirety).

본 발명에 사용하기전에 적합한 바쿨로바이러스를 사용하는 다른 예는 문헌[Tomalski et al., Insect paralysis by baculovirus-mediated expression of a miteneurotoxin gene, Nature, 352:82-85(1991) and Stewart et al., Construction of an improved baculovirus insecticide containing an insect-specific toxin gene, Nature, 352:85-88 (1991); McCutchen, et al., Development of a recombinant Baculovirus expressing an insect selective Neurotoxin: Potential for Pest Control, Biotechnology, 9:848-851 (1991)]에 기술되어 있다.Other examples of using suitable baculoviruses prior to use in the present invention include Tomski et al., Insect paralysis by baculovirus-mediated expression of a miteneurotoxin gene, Nature, 352: 82-85 (1991) and Stewart et al. , Construction of an improved baculovirus insecticide containing an insect-specific toxin gene, Nature, 352: 85-88 (1991); McCutchen, et al., Development of a recombinant Baculovirus expressing an insect selective Neurotoxin: Potential for Pest Control, Biotechnology, 9: 848-851 (1991).

J. 교차-하이브리드형성: 관련 화합물에 대한 프로브로서의 DNA 서열J. Cross-Hybrid Formation: DNA Sequence as Probe for Related Compound

적합한 크기를 갖는 DNA 프로브를 본 발명의 DNA 서열로부터 유도할 수 있다. 상기 프로브는 다른 공급원으로부터의 핵산과 하이브리드 형성시켜 본 발명의 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 핵산의 존재를 검출하는데 사용할 수 있다. 엄격성이 감소된 조건하에서 신호 서열, cDNA의 절편 또는 심지어 전체 cDNA를 암호화하는 올리고뉴클레오티드 프로브로 스크리닝하는 것을 본원에 기술한 독소 분자 부류에 기능적 상동성을 갖는 다른 활성 펩타이드에 대한 접근을 가능케 한다. 본 발명의 DNA 서열로부터 생성된 뉴클레오티드 프로브와 교차-하이브리드 형성시키기에 적합한 핵산의 공급원으로는 종은 상이하나 동일한 속의 거미, 관련 속의 거미 및 서식지는 상이하나 동일한 속의 거미가 포함되나 이로 제한되지는 않는다.DNA probes of suitable size can be derived from the DNA sequences of the present invention. The probe can be used to hybridize with nucleic acids from other sources to detect the presence of nucleic acids encoding peptides having the pesticidal effect of the present invention. Screening with signal sequences, fragments of cDNA or even oligonucleotide probes encoding whole cDNAs under reduced stringency conditions allows access to other active peptides having functional homology to the class of toxin molecules described herein. Sources of nucleic acid suitable for cross-hybridization with nucleotide probes generated from the DNA sequences of the present invention include, but are not limited to, spiders of the same genus, spiders of the related genus, and habitats of the same genus, but not limited to the same genus. .

K. 프로모터 서열의 동정K. Identification of Promoter Sequences

본 발명의 또 다른 태양은 거미에서 DK 9.2의 합성을 조절하는 프로모터 서열을 제공한다. 프로브로서 성숙한 독소 cDNA를 사용하여 게놈 라이브러리를 스크리닝하여 DK 9.2에 대한 유전자의 구성을 조사하였다. 전자 개시점(cDNA의 5' 말단으로 추정됨)의 상류의 게놈 DNA의 분석으로부터 추정상의 프로모터의 존재를 알 수 있다. 프로모터 영역의 421개 염기쌍에 대한 DNA 서열이 서열 식별 번호 8에 나타나 있다. 상기 추정상의 프로모터는 일반적으로 전사 개시 부위의 바로 상류 영역에 존재하는 필수적인 조절 신호를 다수 함유한다(프로모터 조절 신호의 개관에 대해서는 문헌[McKnight et al., 1982., Transcriptional Control Signals of an Eucaryotic Protein-Coding Gene. Science 217:316]을 참조하시오). 표준 TATA 박스는 제안된 전사 개시 부위로부터 -30 위치에서 나타나며, RNA 합성의 출발점을 조절하는데 중요한 것으로 제시되어 있다. 한 서열에 RNA 폴리머라제 II 효소의 결합에 중요한 것으로 생각되는 콘센서스 CAAT 박스를 함유하는 2개의 원위 회문(palindrome) 서열이 또한 상류에 존재한다 상기 프로모터 또는 이 프로모터의 영역은 식물, 동물 또는 세균 세포에서, 예를 들면, 재조합 구조물에서 다양한 유전자의 전사 및 발현에 유용성을 가질 것으로 예상된다.Another aspect of the invention provides a promoter sequence that regulates the synthesis of DK 9.2 in a spider. Genome libraries were screened using mature toxin cDNA as a probe to investigate the makeup of the gene for DK 9.2. The presence of putative promoters can be seen from analysis of genomic DNA upstream of the electron initiation point (presumably at the 5 'end of the cDNA). The DNA sequence for the 421 base pairs of the promoter region is shown in SEQ ID NO: 8. The putative promoter generally contains many essential regulatory signals present in the region immediately upstream of the transcription initiation site (see McCnight et al., 1982. Transcriptional Control Signals of an Eucaryotic Protein—for an overview of promoter regulatory signals). Coding Gene.Science 217: 316). Standard TATA boxes appear at the −30 position from the proposed transcription initiation site and have been shown to be important for regulating the starting point of RNA synthesis. There are also two distal palindrome sequences containing consensus CAAT boxes that are thought to be important for the binding of RNA polymerase II enzyme to one sequence. The promoter or region of this promoter may be a plant, animal or bacterial cell. In, for example, it is expected to have utility in the transcription and expression of various genes in recombinant constructs.

하기 실시예는 본 발명의 범위에 속하는 특정 조성물 및 방법을 예시하기 위해 나타내나 이들은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다The following examples are presented to illustrate certain compositions and methods that fall within the scope of the invention but are not intended to limit the scope of the invention.

물질 및 방법Substances and Methods

거미: 거미는 [Spider Pharm, Inc. of Black Canyon City, AZ]로부터 수득하였으며, 종 동정을 제공받았다. 역류 또는 혈림프에 의한 독의 오염을 방지하기 위해 보호수단을 사용하는 방법을 이용하여 디구에티아 캐니티에스(Diguetia canities) 거미의 독을 전기적으로 짜내었다.Spiders: Spiders [Spider Pharm, Inc. of Black Canyon City, AZ, and was provided with species identification. The poison of the Diguetia canities spider was electrically squeezed using a method of protection to prevent poisoning by backflow or hemolymph.

독소 정제: 조 독액(-80℃에서 저장)을 해동시키고, 완전히 혼합한 후, 크로마토그래피하기 전에 0.1% 트리플루오로아세트산(TFA)에 용해시켰다. 벡크만 시스템 골드 126(Beckman System Gold 126) 용매 및 168 광다이오드-배열 검출기 모듈러스를 혼입시킨 역상 액체 크로마토그래피(RPLC)로 조 독액을 분별시켰다. 이온 쌍화 시약으로서 아세토니트릴 또는 이소프로판올을 TFA와 함께 사용하였다. 동일 매트릭스의 가드 컬럼(guard column)과 함께 하기 컬럼등을 정제에 사용하였다: 다이나맥스(Dynamax) 300 A RP C18컬럼(25cm x 4.6mm 내경, 12μm 입자 크기), 비닥(Vydac) 300 A C18분석용 컬럼(25cm x 4.6mm 내경, 5μm 입자 크기) 및 비닥 300 A C18반-예비 컬럼(25cm x 10mm 내경, 5μm 입자 크기). 피이크 검출은 220nm에서 관찰하고 GILSON 208 미량분획 수집기를 사용하여 분획물들을 수거함으로써 수행하였다. 모든 분획물을 분별화 후 동결건조시켜 -80℃에서 저장하였다.Toxin Purification: The crude venom solution (stored at −80 ° C.) was thawed, thoroughly mixed and dissolved in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) before chromatography. Crude venom was fractionated by reverse phase liquid chromatography (RPLC) incorporating a Beckman System Gold 126 solvent and a 168 photodiode-array detector modulus. Acetone nitrile or isopropanol was used with TFA as ion pairing reagent. The following columns were used for purification along with guard columns of the same matrix: Dynamax 300 A RP C 18 column (25 cm x 4.6 mm inner diameter, 12 μm particle size), Vydac 300 AC 18 Analytical columns (25 cm x 4.6 mm inner diameter, 5 μm particle size) and Bidq 300 AC 18 semi-preparative columns (25 cm x 10 mm inner diameter, 5 μm particle size). Peak detection was performed by observing at 220 nm and collecting fractions using a GILSON 208 microfraction collector. All fractions were fractionated and lyophilized and stored at -80 ° C.

고속 원자 포격 질량 분광법(FAB-MS): 질량 스펙트럼은 일리노이주립대학에서 표준 FAB 조건(크세논 가스, 분해능 1000, 가속 전압 8kV, 광원 온도 40℃)하에 VG 장치 ZAB-SE 질량 분광계상에서 측정하였다. 샘플(약 1μg)을 25% 수성 TFA(1.0%)를 함유하는 4㎕ 티오글리세롤 중에서 분석하였다.Fast Atomic Bombardment Mass Spectroscopy (FAB-MS): Mass spectra were measured on a VG instrument ZAB-SE mass spectrometer at Illinois State University under standard FAB conditions (xenon gas, resolution 1000, acceleration voltage 8 kV, light source temperature 40 ° C.). Samples (about 1 μg) were analyzed in 4 μl thioglycerol containing 25% aqueous TFA (1.0%).

[실시예 1]Example 1

디구에티아 캐니티에스 전독으로부터 살충성Insecticidal from Diguetia caninesis

펩타이드-함유 분획의 초기 분별화 및 동정Initial Fractionation and Identification of Peptide-Containing Fractions

전술한 바와같이 디구에티아 캐니티에스로부터 수득된, 동결 건조된 전독(whole venom)(25㎕)을 0.1% 트리플루오로아세트산(TFA)에 용해시켜, 3.5㎖/분의 유량으로 용출시키면서 반-예비 비닥 RP C18칼럼상에서 역상 액체 크로마토그래피로 분별시켰다. 수성 0.1% TFA: 50% 아세토니트릴, 0.1% TFA의 85:15 혼합물로 출발하여 180분 후에 50:50 혼합물로 종결되는 선형 구배의 용출제를 사용하였다.As described above, freeze-dried whole venom (25 μl), obtained from Diguetia canines, was dissolved in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) and eluted at a flow rate of 3.5 mL / min. Fractionation was performed by reversed phase liquid chromatography on a pre-drug RP C 18 column. Aqueous 0.1% TFA: A linear gradient eluent starting with a 85:15 mixture of 50% acetonitrile, 0.1% TFA and ending in a 50:50 mixture after 180 minutes was used.

각 분획물을 용출액으로부터 동결건조시킨 후 물로부터 동결건조시켜 농축시켰다. 잔사는 -80℃에서 저장하였다. 각 분획물을 살충성을 조사하기 위해 25㎕의 완충된 생리 식염수 용액에 용해시켰다. 몇몇 분획물의 살충 활성을 담배 버드웜(헬리오티스 바이레센스) TBW에 대해 시험하여 확인하였다(표 1)Each fraction was lyophilized from the eluate and then lyophilized from water and concentrated. The residue was stored at -80 ° C. Each fraction was dissolved in 25 μl buffered saline solution to investigate pesticidality. Insecticidal activity of several fractions was confirmed by testing against tobacco budworm (Heliotis viresense) TBW (Table 1).

각 시험 분획물에 대해 개별적으로 5마리 TBW 유충에, 33게이지 침 및 PB 600 반복 미량분배기가 장착된 50㎕ 해밀톤(Hamilton) 주사기를 사용하여 3㎕의 시험 요액을 주입하였다. 주입은 내부 기관의 손상을 피하기 위해 낮은 각도로 복부(전각중 하나의 부근에)의 측면 중심선내로 침을 삽입시켜 수행하였다. 주입후에 각각의 곤충은 인공 먹이를 함유하는 별도의 용기의 넣었다. 주기적으로 관찰하였다. 주입 후 24시간째에 마비가 관찰되었다. 용량을 계산할 때 담배 버드웜에 대해 0.3g의 평균 몸무게를 사용하였다. 한 세트의 대조용 곤충에 완충된 식염수 용액만을 주입하였다.Five TBW larvae, individually for each test fraction, were injected with 3 μl of test urea using a 50 μl Hamilton syringe equipped with 33 gauge needles and a PB 600 repeat microdispenser. Infusions were performed by inserting the needle into the lateral centerline of the abdomen (near one of the full widths) at a low angle to avoid damage to the internal organs. After injection, each insect was placed in a separate container containing artificial food. Observed periodically. Paralysis was observed 24 hours after infusion. An average weight of 0.3 g was used for the tobacco budworm when calculating the dose. Only one set of control insects was injected with buffered saline solution.

마비는 서서히 진전되었으며 주기적인 현저한 근육 경련으로 진행되었다. 심한 경우, 상기 경련은 주입후 15 분 내지 30분내에 시작되어 유충이 완전히 무력해질때까지 점차적으로 강하게 증가되었다. 때때로 주입후 48 시간 이상 동안 전율이 지속되었다. 이것은 대때로 심지어는 치사량보다 적은 용량이 투여되어 유충이 결국 회복되었을 때에도 일어났다. 전율의 심한 정도는 가장 믿을만한 독성의 지표였으며, 전체 마비 및/또는 몸 수축까지 간 유충은 회복되지 않았다.Paralysis progressed slowly and progressed with periodic marked muscle spasms. In severe cases, the spasms started within 15-30 minutes after injection and gradually increased strongly until the larvae were completely incapacitated. Sometimes the tremor continued for more than 48 hours after injection. This sometimes occurred even when the dose was less than lethal and the larva eventually recovered. Severity of tremor was the most reliable indicator of toxicity, and liver larvae did not recover until full paralysis and / or body contraction.

* 마비는 곤충을 그의 옆 또는 뒷쪽으로 돌려놓았을 때 스스로 원래대로 돌아가지 못하는 무능력으로 정의한다.Paralysis is defined as the inability of an insect to return to itself when it is turned to its side or back.

** WVE(Whole Venom Equivalent), 전독 당량은 통상적으로 착취된 전독의 1㎕에 존재하는 임의의 독소의 양이며, 25㎕ 분리물로부터의 5WVE는 회수된 잔사의 20%이다.** Whole Venom Equivalent (WVE), readback equivalent is usually the amount of any toxin present in 1 μl of exploited readout and 5WVE from 25 μl isolate is 20% of recovered residue.

[실시예 2]Example 2

디구에티아 캐니티에스 분획 9의 정제Purification of Diguetia cantinez fraction 9

TBW 활성 분획 9의 주 성분을 220nm에서 관찰하면서 3.5㎖/분으로 이소프로판올/0.1% TFA의 선형(1.0%/분) 용매 구배를 사용하여 비닥 RP C18(25cm x 10mm 내경)을 통해 1회 추가 크로마토그래피에 의해 균질해지도록 (각각 SDS-PAGE 전기영동에 의해 대략 6,500 달톤 범위의 분자량에서 하나의 육안으로 보이는 밴드)정제하였다.Observe the main component of TBW active fraction 9 at 220 nm and add once via Bidq RP C 18 (25 cm x 10 mm inner diameter) using a linear (1.0% / min) solvent gradient of isopropanol / 0.1% TFA at 3.5 ml / min. Purified to homogeneity by chromatography (one visible band at a molecular weight ranging from approximately 6,500 Daltons, respectively, by SDS-PAGE electrophoresis).

실시예 1에 기술한 바와 같이 피이크를 검출하고 분획물을 수거하였다. 2개의 분획물을 수거하였다: 첫번째는 21.81분에 용출(분획 9.1)되었고, 두번째 분획은 22.39분에 용출(분획 9.2)되었다.Peaks were detected and fractions were collected as described in Example 1. Two fractions were collected: the first eluted at 21.81 minutes (fraction 9.1) and the second fraction eluted at 22.39 minutes (fraction 9.2).

분획 9.1 및 9.2를 용출액으로부터 동결건조시킨 후 물로부터 동결건조시킴으로써 농축시켜 각각 잔사 9.1 및 9.23를 남겼다. 동결건조된 분획물의 순도는 적어도 99%로 평가되었다. 25㎕의 전독으로부터 수득된 잔사 9.2는 약 6㎕의 순수한 단백질을 함유하는 것으로 평가되었다. 각각 5마리 곤충에 완충 식염수 용액중의 6.3㎍의 잔사를 주입하고 대조용으로 5마리 곤충에 완충 식염수 용액만을 주입하여 실시예 1에 기술된 바와같이 잔사 9.2를 담배 버드웜에 대한 살충 활성에 대해 시험하였다. 24시간 및 48시간 후에 곤충을 조사하였다. 24시간 판독후에, 잔사 9.2용액으로 처리한 곤충 모두가 마비되고 잇따라 죽은 반면 대조용 곤충은 정상인 것으로 나타났다. 48시간 때에는 변화가 관찰되지 않았다.Fractions 9.1 and 9.2 were lyophilized from the eluate and then concentrated by lyophilization from water to leave residues 9.1 and 9.23, respectively. The purity of the lyophilized fractions was estimated to be at least 99%. Residue 9.2 obtained from 25 μl of readout was evaluated to contain about 6 μl of pure protein. Five insects each were injected with 6.3 μg of residue in buffered saline solution and five insects with buffered saline solution only for control and residue 9.2 was tested for insecticidal activity against tobacco budworm as described in Example 1. Tested. Insects were examined 24 and 48 hours later. After 24 hours of reading, all insects treated with residue 9.2 solution were paralyzed and subsequently killed while the control insects were normal. No change was observed at 48 hours.

고속 원자 포격 질량 분광법에 의해 상기 폴리펩타이드를 분석한 결과 6371±2의 분자량을 나타내었다. N-말단 아미노산 서열 분석 결과 실질적으로 서열 식별 번호 1, 아미노산 1 내지 33에 나타낸 바와 같은 잔사 9.2에 대한 부분 아미노산 서열이 확인되었다.Analysis of the polypeptide by high speed atomic bombardment mass spectrometry showed a molecular weight of 6371 ± 2. N-terminal amino acid sequence analysis confirmed the partial amino acid sequence for residue 9.2 substantially as shown in SEQ ID NO: 1, amino acids 1-33.

에이치. 바이레센스(TBW)에서의 디구에티아 독소 9.2의 LD50은 대략 10nmol/g이었다. 증세는 실시예 1에 기술된 바와 같은 전독의 투여와 관련된 증세와 유사하였다.H. The LD 50 of Diguetia Toxin 9.2 in Byresense (TBW) was approximately 10 nmol / g. The symptoms were similar to those associated with the administration of protoxins as described in Example 1.

[실시예 3]Example 3

디구에티아 캐니티에스 분획 11의 정제Purification of Diguetia cantinez fraction 11

실시예 2와 유사한 방법으로, 실시예 1에서와 같은 디구에티아 캐니티에스 전독으로부터 단리된 분획 11을 역상 액체 크로마토그래피로 더 정제하여 1개 분획을 수득하였다. 이 분획은 용출액으로부터 동결건조시킨 후 물로부터 동결건조시켜 농축시켜 잔사를 얻고 이것을 잔사 11로 표시하였다. 이 잔사를 실시예 2에서 개략한 바와 같이 5.0 WVE/g으로 담배 버드웜에 대한 살충 활성을 시험하였다. 24시간 후에 잔사 11로 처리한 곤충의 80%가 마비를 나타내었으며, 48시간 후에는 상기 펩타이드로 처리한 곤충의 60%가 마비를 나타내었다. 대조용 곤충은 정상으로 보였다.In a similar manner as in Example 2, fraction 11 isolated from Diguetia cantinese readout as in Example 1 was further purified by reverse phase liquid chromatography to yield one fraction. This fraction was lyophilized from the eluate and then lyophilized from water to concentrate to obtain a residue, which was designated as residue 11. This residue was tested for pesticidal activity against tobacco budworm at 5.0 WVE / g as outlined in Example 2. After 24 hours, 80% of insects treated with residue 11 showed paralysis, and after 48 hours, 60% of insects treated with the peptides showed paralysis. Control insects appeared normal.

고속 원자 포격 질량 분광법에 의한 상기 폴리펩타이드의 분석 결과 6740±2의 분자량을 나타내었다. N-말단 아미노산 서열 분석 결과 실질적으로 서열 식별 번호 3, 아미노산 1 내지 29에 나타낸 바와 같은 잔사 11에 대한 부분 아미노산 서열이 확인되었다.Analysis of the polypeptide by high speed atomic bombardment mass spectrometry showed a molecular weight of 6740 ± 2. N-terminal amino acid sequence analysis confirmed the partial amino acid sequence for residue 11 substantially as shown in SEQ ID NO: 3, amino acids 1 to 29.

[실시예 4]Example 4

디구에티아 케니티에스 분획 12의 정제Purification of Diguetia Kenities Fraction 12

실시예 2와 유사한 방법으로, 실시예 1에서와 같은 디구에티아 캐니티에스전독으로부터 단리된 분획 12를 역상 액체 크로마토그래피로 더 정제하여 1개 분획을 수득하였다. 이 분획은 용출액으로부터 동결건조시킨 후 물로부터 동결건조시켜 농축시켜 잔사를 얻고 이것을 잔사 12로 표시하였다. 이 잔사를 실시예 2에서 개략한 바와 같이 담배 버드웜에 대한 살충 활성을 시험하였다. 24시간 후에 잔사 12로 처리한 곤충의 100%가 마비를 나타내었으며, 48시간 후에는 잔사 12로 처리한 곤충의 80%가 마비를 나타내었다. 대조용 곤충은 정상을 보였다.In a similar manner to Example 2, fraction 12, isolated from Diguetia caninesis monologue as in Example 1, was further purified by reverse phase liquid chromatography to yield one fraction. This fraction was lyophilized from the eluate and then lyophilized from water to concentrate to give a residue, which was represented as residue 12. This residue was tested for pesticidal activity against tobacco budworms as outlined in Example 2. After 24 hours, 100% of insects treated with residue 12 showed paralysis, and after 48 hours, 80% of insects treated with residue 12 showed paralysis. Control insects showed normal.

고속 원자 충격 질향 분광법에 의한 상기 폴리펩타이드의 분석 결과 7080±2의 분자량을 나타내었다. N-말단 아미노산 서열 분석 결과 서열 식별 번호 5 에 나타낸 바와같은 잔사 12에 대한 시험적인 부분 아미노산 서열이 확이되었다.Analysis of the polypeptide by high speed atom bombardment spectroscopy showed a molecular weight of 7080 ± 2. N-terminal amino acid sequence analysis confirmed the test partial amino acid sequence for residue 12 as shown in SEQ ID NO: 5.

제한된 물질 공급은 정확하게 독성을 검량할 수 없게 하였으며, 결과적으로 잔사 9.2는 잔사 11 및 12 보다 각각 39% 및 67% 더 높은 용량(nmol/g)으로 시험되었다. 선택된 용량은 최소 치사용량에서 효과가 전혀 없는 수준까지의 범위를 포함하도록 하였으나 모든 경우에 달성되지는 못했다. 그럼에도 불구하고, 결과는 이들 펩타이드가 상당히 유사한 독성을 가짐을 나타내었다. 잔사 9.2는 다른 것들 보다 약간 더 효력이 있을 수도 있으나 아마도 차이는 팩터 3 보다 적을 것이다. 상기 펩타이드(잔사 9.2, 11 및 12)에 대한 최소 100% 치사 용량은 3.0 내지 5.0nmol/g 인 것으로 보인다. 이것은 시판 살충제와 양호하게 필적하는데, 예를 들면, 테플루벤주론은 1.0nmol/g의 국소 LD50(SAW)를 갖는다.Limited material supply did not accurately calibrate the toxicity, resulting in residue 9.2 being tested at 39% and 67% higher doses (nmol / g) than residues 11 and 12, respectively. The doses chosen ranged from minimum lethal doses to ineffective levels but were not achieved in all cases. Nevertheless, the results showed that these peptides had quite similar toxicity. Residue 9.2 may be slightly more effective than others, but perhaps the difference is less than factor 3. The minimum 100% lethal dose for the peptide (residues 9.2, 11 and 12) appears to be 3.0 to 5.0 nmol / g. This compares well with commercial insecticides, for example, Teflubenzuron has a local LD 50 (SAW) of 1.0 nmol / g.

[실시예 5]Example 5

디구에티아 캐니티에스 독으로부터 단리된 잔사 9.2 및 11에 대한 암호화 유전자의 단리Isolation of Coding Genes for Residues 9.2 and 11 Isolated from Diguetia Canetis Poison

단계 1: RNA 단리Step 1: RNA Isolation

외부 공급원으로부터 거미를 수거하여 디구에티아 캐니티에스로 동정하였다. 살아있는 거미를 동결시키고 액체 질소하에 두흉부를 제거하였다. 문헌[Chomczynski and Sacchi, Analytical Biochemistry, 162, 156 (1987)]의 프로토콜을 사용하여 두흉부로부터 RNA를 추출하였다. 올리고 d(T) 셀룰로즈(스웨덴, 파마시아 LKB(Pharmacia LKB)) 크로마토그래피를 사용하여 폴리아데닐화 메신저 RNA(mRNA)를 정제하였다.Spiders were harvested from external sources and identified as Diguetia canines. Living spiders were frozen and the head was removed under liquid nitrogen. RNA was extracted from the head and chest using the protocol of Chomczynski and Sacchi, Analytical Biochemistry, 162, 156 (1987). Oligo d (T) cellulose (Sweden, Pharmacia LKB) chromatography was used to purify polyadenylation messenger RNA (mRNA).

단계 2: cDNA 합성Step 2: cDNA Synthesis

제조업자의 프로토콜에 따라 뮤린(murine) 백혈병 바이러스 역 전사효소(미들랜드 소재 베테스다 리서치 래버러토리즈(Bethesda Reserch Laboratories))를 사용하여 메신저 RNA를 cDNA로 역 전사시켰다. 20㎕의 반응 혼합물은 cDNA 합성 키트(인다이나주 소재, 보에링거 만하임(Boehringer Mannheim))중에 공급된 바와 같은 효소 완충액, 50ng의 mRNA, 2 단위의 RNase H, 30ng 의 d(T)Not I 프라이머(위스콘신 매디슨 소재의 프로메가 (Promega)), 1mM의 각 데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 100㎕의 역전사 효소를 함유하였다. 반응 혼합물을 37℃에서 1시간 동안 배양하고 42℃에서 10분간 지속하였다. 반응 혼합물을 에탄올 침전시키고 20㎕의 물에 재현탁시켰다.The messenger RNA was reverse transcribed into cDNA using murine leukemia virus reverse transcriptase (Bethesda Reserch Laboratories, Midland) according to the manufacturer's protocol. 20 μl of reaction mixture was prepared as enzyme buffer, 50 ng of mRNA, 2 units of RNase H, 30 ng of d (T) Not I as supplied in cDNA Synthesis Kit (Boehringer Mannheim, Ind.). Primer (Promega, Madison, Wisconsin), 1 mM of each deoxynucleoside triphosphate and 100 μl of reverse transcriptase. The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour and continued at 42 ° C. for 10 minutes. The reaction mixture was ethanol precipitated and resuspended in 20 μl of water.

단계 3: 프리이머 합성Step 3: Primer Synthesis

서열 식별 번호 1에 따른 아미노산 잔기 1 내지 8을 암호화 할 수 있는 퇴화프라이머 DNA 서열 혼합물을 퇴화도를 감소시키기 위해 일부 드로조필라(Drosphila) 코돈 선호성을 이용하여 고안하였다. 상기 프라이머는 유타 주립 대학의 하워드 휴즈 메디칼 인스티튜트(Howard Hughes Medical Institute) 약정 시설에 의해 합성하였다.A degenerate primer DNA sequence mixture capable of encoding amino acid residues 1 to 8 according to SEQ ID NO: 1 was designed using some Drosphila codon affinity to reduce the degree of degeneration. The primers were synthesized by the Howard Hughes Medical Institute contract facility at Utah State University.

단계 4: 증폭Step 4: amplification

열안정성 DNA 폴리머라제에 의한 DNA의 프라이머 유도된 효소적 증폭은 문헌[Saikki et al., Science, 239-487 (1988)]에 초기에 개시되었다. 본 발명에 적용하기 위해, 5㎕의 디구에티아 두흉부 cDNA를 GeneAmpTMDNA 증폭 키트(캘리포니아 소재 퍼킨엘머 세터스(Perkin Elmer Cetus))에 함유된 시약을 포함하는 중합 효소 연쇄 반응에 주형으로 사용하였다. 증폭 반응은 2μM 농도의 센스 및 안테센스 프라이머, 100μM의 각 데옥시뉴클레오티드 트리포스페이트 및 4단위의 열안정성 재조합 Taq I 폴리머라제를 포함하였다. 반응은 퍼킨 엘머 세터스사에서 제조한 DNA 열 순환기에서 실시하였다. 유사한 NH2-말단 아미노산 서열과 관련된 독소 부류로부터 잔사 9.2를 암호화는 유전자의 선택적 증폭은 엄격한 어니일링 온도(58℃)를 사용하여 달성하였다. 상기 조건은 아가로즈 겔 전기영동으로 측정했을 때 약 275 염기쌍 길이의 단일 DNA를 증폭시켰다. 보다 덜 엄격한 어니일링 조건을 사용하면, 약 200 내지 360 염기쌍 범위의 크기를 갖는 5개 이상의 증폭 생성물을 아가로즈 겔 전기영동으로 검출 할 수 있었다. 보다 낮은 엄격성하에 수득된 상기 다양한 PCR 생성물은 아미노산 서열, 대략적 크기 및 잔사 9.2에 대한 살충 활성에 있어 관련되는 폴리펩타이드를 암호화할 것이다. 상기 관련 폴리펩타이드는 상기 폴리펩타이드의 N-말단 서열이 서로에 및 서열 식별 번호 1, 3 및 5에서 볼 수 있듯이 잔사 9.2에 매우 유사하므로 잔사 11 및 12를 포함할 것으로 예상된다.Primer-induced enzymatic amplification of DNA by thermostable DNA polymerase was initially described in Saikki et al., Science, 239-487 (1988). For application to the present invention, 5 μl of Digutia thoracic cDNA was used as a template for the polymerase chain reaction including the reagent contained in the GeneAmp DNA Amplification Kit (Perkin Elmer Cetus, Calif.). . The amplification reaction included 2 μM concentration of sense and antisense primers, 100 μM of each deoxynucleotide triphosphate and 4 units of thermostable recombinant Taq I polymerase. The reaction was carried out in a DNA thermal cycler manufactured by Perkin Elmer Setters. Selective amplification of genes encoding residue 9.2 from the toxin class associated with similar NH 2 -terminal amino acid sequences was achieved using stringent annealing temperatures (58 ° C.). The conditions amplified a single DNA about 275 base pairs in length as measured by agarose gel electrophoresis. Using less stringent annealing conditions, five or more amplification products with sizes ranging from about 200 to 360 base pairs could be detected by agarose gel electrophoresis. The various PCR products obtained under lower stringency will encode polypeptides involved in pesticidal activity against amino acid sequence, approximate size and residue 9.2. The related polypeptide is expected to include residues 11 and 12 since the N-terminal sequences of the polypeptides are very similar to each other and to residue 9.2 as shown in SEQ ID NOs 1, 3 and 5.

단계 5: PCR 생성물의 클로닝Step 5: Cloning of PCR Product

센트리콘-100(Centricon-100, 아미콘(Amicon)사) 분자 크기 분리 유니트를 사용하여 높은 엄격성 및 낮은 엄격성 하의 반응 둘다로부터 얻어진 PCR 생성물을 정제하여 비혼입된 프라이머를 제거하였다. 이어서, 보유된 생성물을 프라이머 하류(3' 말단)내에서 절단하여 접착성 말단을 생성시키는 제한 효소 Not I(위스콘신밀워키 소재 MBR)로 절단하였다. 벡터 pKS(캘리포니아 라졸라 소재의 스트라타진(Stratagene))를 EcoR V(US 바이오케미칼) 및 Not I로 이중 절단하여 방향성 클로닝에 특이적인 부위를 생성시켰다. 벡터와 삽입체를 연결시켜 복합체 DH5αF'에 형질전환시켰다.32P 표지된 내부 프로브로 콜로니 리프트를 스크리닝하고, 후보콜로니를 프라이머로서 내부 프로브를 사용하여 미니-예비 DNA의 DNA 서열분석(US 바이오케미칼사의 시쿼나제 버전(Sequenase Version)2.0)함으로써 더 특성화하였다.Centricon-100 (Amicon) molecular size separation unit was used to purify PCR products obtained from both reactions under high stringency and low stringency to remove unincorporated primers. The retained product was then cleaved with restriction enzyme Not I (MBR, Wisconsin Milwaukee) which cleaved within the primer downstream (3 ′ termini) to produce an adhesive terminus. The vector pKS (Stratagene, La Jolla, Calif.) Was double cut with EcoR V (US Biochemical) and Not I to create a site specific for directional cloning. The vector and the insert were linked to transform the complex DH5αF '. Colony lifts were screened with 32 P labeled internal probes, and candidate colonies were further characterized by DNA sequencing of mini-preliminary DNA (Sequenase Version 2.0 from US Biochemical) using internal probes as primers.

2개 클론의 cDNA 삽입체의 전체 DNA 서열을 서열 식별 번호 2 및 4에 나타내었다. 전자 만이 엄격한 PCR 반응으로부터 유도된 클론에서 수득된 반면, 낮은 엄격성의 PCR 반응 생성물로부터 수득된 클론에서는 2개 유형의 cDNA 삽입체 모두가 발견되었다. 서열 식별 번호 2에 의해 암호화된 폴리펩타이드의 아미노산 서열을 서열 식별 번호 1에 나타내었다. 이 폴리펩타이드는 잔사 9.2에 대해 결졍된 것과 동일한 N-말단 서열을 갖는다. 상기 폴리펩타이드의 계산된 분자량은 6377.9 달톤이다. 천연 폴리펩타이드 중의 모든 시스테인이 분자내 디설파이드 결합 상태(시스틴)로 존재하는 것으로 가정하여, 계산된 분자량은 6369.7 달톤이었다.The full DNA sequence of the two clones' cDNA inserts is shown in SEQ ID NOs: 2 and 4. Only the former were obtained from clones derived from stringent PCR reactions, while clones obtained from low stringency PCR reaction products found both types of cDNA inserts. The amino acid sequence of the polypeptide encoded by SEQ ID NO 2 is shown in SEQ ID NO 1. This polypeptide has the same N-terminal sequence as determined for residue 9.2. The calculated molecular weight of the polypeptide is 6377.9 Daltons. Assuming that all cysteines in the natural polypeptide are in the intramolecular disulfide bond state (cystine), the calculated molecular weight was 6369.7 Daltons.

그러므로, 상기 폴리펩타이드는 질량 분광법에 의해 6371±2의 분자량을 나타내는 잔사 9.2에서 단리된 폴리펩타이드와 동일한 것으로 보인다. 서열 식별 번호 4에 의해 암호화된 폴리펩타이드의 아미노산 서열을 식별 번호 3에 나타내었다. 상기 폴리펩타이드는 잔사 11에 대해 결정된 것과 동일한 N-말단 서열을 갖는다. 그러므로, 상기 폴리펩타이드는 잔사 11에 단리된 동일한 폴리펩타이드인 것으로 보인다.Therefore, the polypeptide appears to be identical to the polypeptide isolated from residue 9.2, which shows a molecular weight of 6371 ± 2 by mass spectrometry. The amino acid sequence of the polypeptide encoded by SEQ ID NO: 4 is shown in SEQ ID NO: 3. The polypeptide has the same N-terminal sequence as determined for residue 11. Therefore, the polypeptide appears to be the same polypeptide isolated on residue 11.

[실시예 6]Example 6

포유동물 독성Mammal Toxicity

본원에 기술한 바와 같이, 디.케니티에스로부터 수득된 전독 5㎕는 3가지의 별도 시험에서 복강내 주입(IP)에 의해 마우스에게 치명적이었다. 처리된 마우스는 초기에 식염수 대조물과 구별할 수 없었다. 주입한지 약 10 내지 15분 후에, 처리된 마우스는 적당히 활동항진상태로 되어 독특한 깡충깡충 뛰는 걸음걸이를 보였으며, 이어서 짧은 균형상실(uncoordination), 호흡 곤란 및 경련이 이어졌다. 초기 증세 개시후 2분 내에 사망하였다.As described herein, 5 μl of readout obtained from D. kenitis was lethal to mice by intraperitoneal injection (IP) in three separate tests. Treated mice were initially indistinguishable from saline controls. About 10-15 minutes after infusion, treated mice were moderately hyperactive and showed a unique hopping gait followed by short uncoordination, shortness of breath and convulsions. He died within two minutes of the onset of initial symptoms.

잔사 9.2, 11 및 12를 각각 대략 4.2, 0.9 및 1.2mg/kg의 용량으로 마우스에 복강내 주입하였으며, 3 개 펩타이드 모두에 대해 24 시간 이내에는 어떤 영향도 나타나지 않았다.Residues 9.2, 11 and 12 were injected intraperitoneally into mice at doses of approximately 4.2, 0.9 and 1.2 mg / kg, respectively, with no effect within 24 hours for all three peptides.

잔사 9.2를 동물당 약 30㎍(약 1mg/kg)의 용량으로 4마리 마우스(28g)에게 뇌실내에 주입하였다. 주입후 48시간까지는 아무 영향도 나타내지 않았다. 또 다른 마우스에게 약 125㎍(4.2mg/kg)의 잔사 9.2를 복강내 주입하였으며 아무 영향도 볼 수 없었다.The residue 9.2 was injected intraventricularly into four mice (28 g) at a dose of about 30 μg (about 1 mg / kg) per animal. No effect was seen until 48 hours after injection. Another mouse was intraperitoneally injected with about 125 μg (4.2 mg / kg) of residue 9.2 and no effect was seen.

상기 독액의 척추동물 독성을 특성화하기 위해 전독의 역상 분획을 모아서 마우스에게 시험하였다(제 1 도). 분획 2는 담배 버드웜(TBW) 활성을 갖는 성분들을 포함하였다. 전독 25㎕와 동등한 용량(WVE)에서, 분획 1 및 2의 복강내 주입은 아무 영향도 미치지 않았으며, 분획 3은 전독 주입에 의해 관찰되는 것과 동일효과를 나타내었다. 이러한 결과는 디구에티아 캐니티에스 독의 성분중에 존재하는 살충 효과 및 척추동물(독성) 활성사이에 뚜렷한 구분을 암시한다.In order to characterize the vertebrate toxicity of the venom, reverse phase fractions of venom were collected and tested in mice (Figure 1). Fraction 2 included components with tobacco budworm (TBW) activity. At doses equivalent to 25 μl of readout (WVE), intraperitoneal injection of fractions 1 and 2 had no effect, and fraction 3 had the same effect as observed by readonly injection. These results suggest a clear distinction between the pesticidal effect and the vertebrate (toxic) activity present in the components of the Diguetia canines.

[실시예 7]Example 7

전기생리학적 데이터Electrophysiological data

래트의 해마 슬라이스중 샤퍼 측부-CA1 추체 세포 시냅스에서 시냅스 전달(유발된 집단 스파이크)에 대해 DK 9.2를 1μM에서 시험하였다. 제2도의 데이터는 (a) DK 9.2 첨가전 5분간 및 (b) DK 9.2 첨가후 15내지 20분 간격동안 시간-평균 집단 스파이크 기록을 나타낸다. 상기 기록은 중첩될 수 있으며, 이는 상기 농도에서 DK 9.2가 상기 분석법으로 검출할 수 있는 래트 CNS에서의 활성을 갖지 않음을 말해 준다. 상기 분석은 다양한 포유동물 이온 채널 및 신경전달물질 수용체에 대한 다양한 효과를 검출할 수 있다[T.V. Dunwiddie, The Use of In Vitro Brain Slices in Neuropharmacology, in Electrophysiological Techniques in Pharmacology, edited by H.M. Geller, Alan R. Liss, Inc., New York, 1986]. 특히, 특정 전갈 독소와 같은 나트륨 채널의 불활성화를 방지하는 분자는 집단 스파이크 반응의 마지막 상의 현저한 확장을 유발한다.[Kandea M, Myama Y, Ikemoto Y and Akaike N., Scorpion toxin prolongs an inactivation phase of the voltage-dependent sodium current in rat isolated single hippocampal neurons, Brain Res, 487: 192-195, 1989; Alan L. Mueller, Natural Product Sciences, Inc., unpublished observations]. 반대로, DK 9.2는 100배 더 낮은 농도에서 및 곤충 나트륨 채널의 불활성화를 방지함을 암시하는 방식으로 곤충 제제(집파리)에서 활성이다.DK 9.2 was tested at 1 μM for synaptic transmission (induced population spikes) at Sharper flanking-CA1 vertebral cell synapses in the hippocampus slices of rats. The data in FIG. 2 shows time-averaged population spike records for (a) 5 minutes before DK 9.2 addition and (b) 15 to 20 minutes after DK 9.2 addition. The recordings can overlap, indicating that at this concentration DK 9.2 has no activity in the rat CNS that can be detected by the assay. The assay can detect various effects on various mammalian ion channels and neurotransmitter receptors [T.V. Dunwiddie, The Use of In Vitro Brain Slices in Neuropharmacology, in Electrophysiological Techniques in Pharmacology, edited by H.M. Geller, Alan R. Liss, Inc., New York, 1986]. In particular, molecules that prevent inactivation of sodium channels, such as certain scorpion toxins, result in significant expansion of the last phase of the population spike reaction. [Kandea M, Myama Y, Ikemoto Y and Akaike N., Scorpion toxin prolongs an inactivation phase of the voltage-dependent sodium current in rat isolated single hippocampal neurons, Brain Res, 487: 192-195, 1989; Alan L. Mueller, Natural Product Sciences, Inc., unpublished observations]. In contrast, DK 9.2 is active in insect preparations (housefly) at concentrations 100 times lower and in a manner that suggests preventing inactivation of insect sodium channels.

[실시예 8]Example 8

DK 9.2의 전구체를 암호화하는 상류 cDNA 서열Upstream cDNA sequence encoding the precursor of DK 9.2

DK 9.2를 암호화하는 cDNA의상류 서열을 수득하기 위해, 서열 식별 번호 2에 나타낸 DNA 서열의 안티센스 가닥상의 핵산 잔기 159 내지 178번에 상응하는 내부 올리고뉴클레오티드를 합성하였다. Eco RI 제한 부위는 상기 프라이며의 5' 말단에 존재한다. 10㎕의 단일 가닥 독 선 cDNA를 효소, 말단 데옥시뉴클레오타이드 트랜스퍼라제(베테스다 리서치 래버러토리즈)를 사용하여 3' 말단에 데옥시구아노신 잔기를 붙였다. 14 단위의 효소와 500μM의 dGTP를 함유하는 20㎕의 반응물을 37℃에서 15분간 배양시켰다. 샘플을 에탄올 침전시키고 20㎕ H2O에 재현탁시켰다.To obtain an upstream sequence of cDNA encoding DK 9.2, internal oligonucleotides corresponding to nucleic acid residues 159-178 on the antisense strand of the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 2 were synthesized. The Eco RI restriction site is at the 5 'end of the prai. 10 [mu] l of single stranded poison cDNA was attached to the deoxyguanosine residue at the 3 'end using an enzyme, terminal deoxynucleotide transferase (Betesda Research Laboratories). 20 μl of the reaction containing 14 units of enzyme and 500 μM of dGTP was incubated at 37 ° C. for 15 minutes. Samples were ethanol precipitated and resuspended in 20 μl H 2 O.

유전자 특이적 프라이머의 상류 DNA 서열을 하류/성숙한 독소 cDNA 서열에 사용한 것과 유사한 고정 PCR 기법을 사용하여 증폭시켰다. 증폭 반응은 2μM 농도의 센서(d(C) 말단 프라이머) 및 안티센스 프라이머, 100μM의 각 데옥시뉴클레오티드 트리포스페이트 및 4 단위의 열안정성 재조합 Taq 폴리머라제를 포함하였다. 온도 프로필은 다음과 같았다: 94℃에서 2분, 37℃에서 2분, 37℃에서 1분, 상기 사이클을 2회 반복한 후, 프로그램을 제2 단계에서 54℃의 상상하는 어니일링 온도를 삽입시킨 동일한 프로필로 스위칭하였다. 상기 상이클을 32회 반복하였다.DNA sequences upstream of the gene specific primers were amplified using fixed PCR techniques similar to those used for downstream / mature toxin cDNA sequences. The amplification reaction included a 2 μM concentration of sensor (d (C) terminal primer) and antisense primer, 100 μM of each deoxynucleotide triphosphate and 4 units of thermostable recombinant Taq polymerase. The temperature profile was as follows: 2 min at 94 ° C., 2 min at 37 ° C., 1 min at 37 ° C., and after repeating the cycle twice, the program was inserted at the second step with an imagined annealing temperature of 54 ° C. Were switched to the same profile. The cycle was repeated 32 times.

고정 PCR은 에티듐 브로마이드의 존재하에서 4% 아가로즈 겔상에서 명백하듯이 380bp 절편을 제공하였다. 이 반응 생성물이 이. 콜라이 DNA 폴리머라제 I의 거대(클레나우) 절편[위스콘신 매디슨 소재, 머리큘라 바이올로지 리소시즈(Molecular Biology Resoruces)]을 사용하여 말단에서 충전시키고, 에탄올을 가하여 침전시켰다. 생성물을 재현탁시키고 제한효소 EcoRI로 절단하였다. 절단된 절편을 1mM ATP의 존재하에 효소 T4 키나제로 활성화(kinating)시키고, 계속해서 EcoRI 및 Eco RV 절단된 pBluescriptsKS 벡터에 연결시켰다. 시쿼나제 2.0(USB)을 사용하여 이중-가닥 DNA 서열분석에 의해 서브클론을 분석하였다.Immobilized PCR gave 380 bp fragments as evident on 4% agarose gels in the presence of ethidium bromide. This reaction product is Large (Clenau) fragments of E. coli DNA polymerase I (Molecular Biology Resoruces, Madison, Wisconsin) were charged at the end and precipitated by addition of ethanol. The product was resuspended and digested with restriction enzyme EcoRI. The cleaved sections were kinated with enzyme T4 kinase in the presence of 1 mM ATP and subsequently linked to EcoRI and Eco RV cleaved pBluescriptsKS vectors. Subclones were analyzed by double-stranded DNA sequencing using Cyquinase 2.0 (USB).

상류 영역에 함유된 cDNA 서열의 성숙한 펩타이드 독소로의 번역으로부터 DK 9.2가 전구체 단백질로서 합성됨이 밝혀졌다. 상류 cDNA 서열은 서열 식별 번호 6에 나타내었다. 암호환된 전구체 단백질은 신호 서열 및 프로펩타이드 영역(서열 식별 번호 7)으로 이루어지며, 이들은 제거되어 거미 독으로부터 단리가능한 성숙한, 펩타이드 독소를 제공한다. 상기 신호 서열 및 프로펩타이드 서열은 거미에서 DK 9.2의 생성 및 분비에 필수적인 것으로 생각된다.Translation of the cDNA sequence contained in the upstream region to mature peptide toxins revealed that DK 9.2 is synthesized as a precursor protein. The upstream cDNA sequence is shown in SEQ ID NO: 6. The encoded precursor protein consists of a signal sequence and a propeptide region (SEQ ID NO: 7), which are removed to provide a mature, peptide toxin that is isolated from spider venom. The signal sequence and propeptide sequence are believed to be essential for the production and secretion of DK 9.2 in spiders.

[실시예 9]Example 9

재조합 바쿨로바이러스 제작Recombinant baculovirus production

문헌[Rossi, et al., J. Biol, Chem. 275:9226(1982)]의 방법을 사용하여 2개의 합성올리고뉴클레오티드로부터 레피도프테라 신호 서열[Jones et al., Molecular Cloning Regulation and Complete Sequence of a Hemocyanin-Related Juvenil Hormone-Supressible Proteim From Insect Hemolymphs, J. Biol Chem. 265:8596 (1990)]을 제작하였다. 2개의 48-량체를 이온 교환 크로마토그래피로 정제하였다. 이들 2개의 올리고뉴클레오티드는 그이 3' 말단에서 11개 염기쌍의 상보성 서열을 공유한다. 상기 서열을 4개의 데옥시리보뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 DNA 폴리머라제 I의 클레나우 절편의 존재하에 어니일링시키는 경우, 이중-가닥 생성물이 합성되었다. 수산화인획석 크로마토그래피를 사용하여 반응 생성물을 정제하고, 이중-가닥 DNA 분자를 pKS-DK9c 내로 클로닝된 DK 9.2 cDNA의 상기 상류 서열을 삽입시키기에 적절한 제한 효소인 Aat II로 절단하였다. 신호 서열의 삽입에 대해 서브클론을 스크리닝하고 DNA 서열 분석으로 조사하였다.Rossi, et al., J. Biol, Chem. 275: 9226 (1982)] using the method of repidoterra signal sequence from two synthetic oligonucleotides [Jones et al., Molecular Cloning Regulation and Complete Sequence of a Hemocyanin-Related Juvenil Hormone-Supressible Proteim From Insect Hemolymphs, J. Biol Chem. 265: 8596 (1990). Two 48-mers were purified by ion exchange chromatography. These two oligonucleotides share 11 base pair complementarity sequences at their 3 'ends. When the sequence was annealed in the presence of four deoxyribonucleoside triphosphates and a Klenow fragment of DNA polymerase I, a double-stranded product was synthesized. Hydrolysis phosphate chromatography was used to purify the reaction product and the double-stranded DNA molecules were cleaved with Aat II, a restriction enzyme suitable for inserting the upstream sequence of DK 9.2 cDNA cloned into pKS-DK9c. Subclones were screened for insertion of signal sequences and examined by DNA sequence analysis.

DNA 서열분식으로 2개 cDNA 서열 사이의 프레임내(in-rfame) 융합을 확인 하였다. 전체 합성 유전자 작제물을 절단하여 바쿨로바이러스 운반 벡터, pBlueBac의 NheI 부위 내로 클로닝시키기 위해 가공되었다[Vialard, J., et al., J. Virology 64:3-50(1990)]. 서브클론을 서열분석하여 작제물의 정확한 삽입을 확인 하였다. 플라스미드 WR9 의 DNA 서열분석으로 바쿨로바이러스 운반 벡터pBlueBac중 합성 캐터스파이더(caterspider) 유전자(pre Dk 9.2)의 삽입을 확인하였다(제3도). 본 발명의 재조합 유전자의 바쿨로바이러스 게놈내로의 삽입은 β-갈락토시다제의 공-발현에 의해 수행되고 지시 배지상에서 성장시 색 변화에 의해 검출될 수 있으므로 pBlueBac 벡터의 사용은 스크리닝 공정을 신속하게 한다.DNA sequencing confirmed in-rfame fusion between two cDNA sequences. The entire synthetic gene construct was cut and processed to clone into the NheI site of the baculovirus transport vector, pBlueBac (Vialard, J., et al., J. Virology 64: 3-50 (1990)). Subclones were sequenced to confirm correct insertion of the constructs. DNA sequencing of the plasmid WR9 confirmed the insertion of the synthetic caterspider gene (pre Dk 9.2) in the baculovirus transport vector pBlueBac (Figure 3). Insertion of the recombinant gene of the invention into the baculovirus genome is carried out by co-expression of β-galactosidase and can be detected by color change upon growth on the indicated medium, thus the use of the pBlueBac vector speeds the screening process. Let's do it.

preDK 9.2를 암호화하는 재조합 바쿨로바이러스는 스포도프테라 프루지페르다(Spodoptera frugiperda) 균주 Sf9(ATCC # CRL1711)세포를 서머스 앤드 스미스의 프로토콜[A Manual of Methods for Baculovirus Vectors and Insect Cell Culture Procedures, Texas Agricultural Experiment Bulletin No. 1555, 1988]을 사용하여 1㎍ AcMNPV 바이러스 DNA 및 2㎍ 플라스미드 DNA의 혼합물로 형질감염시켜 제조하였다. 형질감염후 제 4일에, 세포 상등액의 희석물은 5x106Sf9 세포가 접종되고 기질로서 Bluo-gal(미들랜드 게이터스버그 소재 Gibso BRL )을 함유하는 아가로즈로 덮여진 100mm 플레이트상에 플라크를 형성하였다. 5 내지 6일 이내에, 재조합체는 그의 담청색에 의해 검출할 수 있었다. 파스퇴르 피펫을 사용하여 플라크를 취하여 1㎖의 배지중에 용리시켰다(eluted). 상기 용리액을 사용하여 T-25 플라스크에 접종된 Sf9 세포를 재감염시켰다. 감염후 제3일에, 소량의 상등액을 6개의 상이한 단리물로부터 수거하여 바이러스 DNA를 제조하는데 사용하였다. 폴리헤드린 유전자 주위의 영역으로부터 바이러스 특이적 프라이머를 사용한 PCR 증폭 결과 6개 바이러스 단리물 중 5개가 절절한 크기를 갖는 삽입물을 함유하고 어떤 야생타입 오염물도 갖지 않음을 확인하였다. 이어서 적정된 재조합 바이러스의 원료를 생체내 및 시험관내 시험용으로 제조하였다.Recombinant baculoviruses encoding preDK 9.2 can be used to describe the Spodoptera frugiperda strain Sf9 (ATCC # CRL1711) cells in A Manual of Methods for Baculovirus Vectors and Insect Cell Culture Procedures, Texas. Agricultural Experiment Bulletin No. 1555, 1988] was used to transfect with a mixture of 1 μg AcMNPV viral DNA and 2 μg plasmid DNA. On day 4 after transfection, dilutions of the cell supernatants formed plaques on 100 mm plates covered with agarose containing 5 × 10 6 Sf9 cells and containing Bluo-gal (Gibso BRL, Gatorsburg, Midland) as substrate. It was. Within 5 to 6 days, the recombinant could be detected by its light blue color. Plaques were taken using a Pasteur pipette and eluted in 1 ml of medium. The eluate was used to reinfect Sf9 cells inoculated into T-25 flasks. On day 3 post infection, a small amount of supernatant was collected from six different isolates and used to prepare viral DNA. PCR amplification using virus specific primers from the region around the polyhedrin gene confirmed that 5 out of 6 virus isolates contained inserts of appropriate size and no wildtype contaminants. Sources of titrated recombinant virus were then prepared for in vivo and in vitro testing.

[실시예 10]Example 10

재조합 DK 9.2의 생물 활성Biological Activity of Recombinant DK 9.2

실시예 8에서와 같이 제조된 재조합 펩타이드 잔사 9.2(DK 9.2)의 생물 활성을 영충기의 TBW 유충내에서 시험하였다. 시험 용액의 A280을 기준으로 용량을 계산하였다. 16㎍/g의 용량에서, 상기 재조합 물질로 주입후 2시간 이내에 현저한 근육 경련을 유발하였다. 이들 유충의 반(6 마리중 3마리)이 48시간 후에 마비되고 심하게 수축된 반면, 다른 3마리 유충은 여전히 약한 정도 내지는 중간 정도의 근육 경련을 나타내었다. 8㎍/g의 용량에서는 또한 6마리 유충중 3마리가 마비된 반면, 5.2㎍/g의 용량은 6마리 중 2마리 유충을 마비시켰다. 결과로부터 재조합 DK 9.2가 생물활성을 가짐을 확인하였다.The biological activity of the recombinant peptide residue 9.2 (DK 9.2), prepared as in Example 8, was tested in the TBW larvae of the insect stage. Doses were calculated based on A 280 of the test solution. At a dose of 16 μg / g, significant muscle spasm was induced within 2 hours after injection with the recombinant material. Half of these larvae (3 out of 6) were paralyzed and severely contracted after 48 hours, while the other three larvae still showed mild to moderate muscle spasms. A dose of 8 μg / g also paralyzed three out of six larvae, whereas a dose of 5.2 μg / g paralyzed two out of six larvae. From the results, it was confirmed that recombinant DK 9.2 has bioactivity.

[실시예 11]Example 11

재조합 바쿨로바이러스-생체내 시험Recombinant Baculovirus-In Vivo Testing

A. DK 9.2 재조합 핵 다한중 바이러스(vAcDK9.2)의 생물 활성A. Biological Activity of DK 9.2 Recombinant Nucleus Polygonal Virus (vAcDK9.2)

(1)바이러스 제제의 적정(1) Titration of virus preparation

바이러스 원액을 플라크 검정법으로 적정하였다[Luria at al., General Virology, 1987, pp. 21-32; John Wiley and Sons, New York]. 역가는 단위 부피당 플라크 형성 단위[PFU(Plaque Forming Unit)]로 나타낸 반면, 용량은 PFU/유충으로 나타내었다. 1 PFU는 모든 비리온이 성공적으로 1개의 숙주 세포를 감염시킬 수 있는 제제에서 1개의 성숙한 비리온(바이러스)의 작용성 당량이나(루리아 등의 상기 문헌 참조). 예를 들면, 103개 숙주 세포는 106PFU/㎖를 함유하는 바이러스 제제의 각 ㎕(즉, 103PFU/㎕)로 감염될 수 있다.Viral stocks were titrated by plaque assay [Luria at al., General Virology, 1987, pp. 21-32; John Wiley and Sons, New York. Titers are expressed in plaque forming units (PFUs) per unit volume, while doses are expressed in PFU / larvae. One PFU is the functional equivalent of one mature virion (virus) in a formulation where all virions can successfully infect one host cell (see above, Luria et al.). For example, 10 3 host cells can be infected with each μl of viral preparation containing 10 6 PFU / ml (ie, 10 3 PFU / μl).

(2) 생체분석(2) bioassay

DK 9.2 재조합 핵 다한증 바이러스(rNPV), vAcDK 9.2의 생물 활성을 일련의 용량 반응 분석법으로 시험하였다. 상기 분석법에서, TBW 유충(평균 무게 약 250㎎)에 조직 배양 배지중의 다양한 용량의 vAcDK 9.2 또는 조직 배양 배지만(n=10)을 주입하였다. 실시예 1에 기술한 독소 주입 실험에서와 같이, 처리된 유충을 각 용기중에서 먹이를 공급하면서 유지시키고 주기적으로 관찰하였다. 상기 2가지 바이러스 주입 분석의 결과를 합한 것을 표II에 예시하였다. 5000 PFU/유충 이상의 용량에서, DK 9.2 독성의 전형적 증세(근육 전율 및 경련)가 감염 후 약 24 시간째 나타나기 시작하였으며, 시험 곤충의 적어도 반이 48시간내에 무력해졌다(즉, 마비되거나 부분 마비되었다). 시험한 최저 용량인 50 PFU/유충은 48내에 전율 및 경련을 유도하였으며 96 내지 120시간내에 유충의 적어도 70%를 무력하게 하였다.The biological activity of DK 9.2 recombinant nuclear hyperhidrosis virus (rNPV), vAcDK 9.2, was tested in a series of dose response assays. In this assay, TBW larvae (average weight about 250 mg) were injected with various doses of vAcDK 9.2 or tissue culture medium (n = 10) in tissue culture medium. As in the toxin injection experiment described in Example 1, the treated larvae were maintained and periodically observed while feeding in each container. The result of the two virus injection assays is illustrated in Table II. At doses above 5000 PFU / larvae, typical symptoms of DK 9.2 toxicity (muscle tremor and convulsions) began appearing about 24 hours after infection and at least half of the test insects became incapacitated (ie, paralyzed or partially paralyzed) within 48 hours. ). The lowest dose tested, 50 PFU / larvae, induced tremor and convulsions within 48 and incapacitated at least 70% of the larvae within 96-120 hours.

B. 야생타입 NPV에 대한 vAcDK 9.2의 생물 활성B. Biological Activity of vAcDK 9.2 Against Wild Type NPV

모 야생타입 바이러스인 오토그래파 캘리포니카 NPV(wt-AcMNPV)에 비한 vAcDK 9.2의 효율을 측정하기 위해 더 연구하였다. 상기 분석의 목적은 vAcDK 9.2로 감염된 유충이 동일 용량의 wt-AcMNPV로 감염된 유충보다 짧은 시간내에 무력화되는지 여부를 측정하는 것이었다.Further studies were conducted to determine the efficiency of vAcDK 9.2 compared to the parental wild type virus Autographer California NPV (wt-AcMNPV). The purpose of the assay was to determine whether larvae infected with vAcDK 9.2 were neutralized in less time than larvae infected with the same dose of wt-AcMNPV.

(1)주입 분석(1) Injection analysis

vAcDK 9.2와 wt-AcMNPV의 생물 활성을 일련의 주입 분석으로 비교하였다. 마지막 영충기의 담배 버드웜(헬리오티스 바이레센스) 유충, 양배추 자벌레(트리코플러시아 니(Trichoplusia ni)) 유충 및 비트 거염벌레(스포도프테라 엑시구아(Spodoptera exigua)유충에 5x105PFU/유충의 vAcDK 9.2 또는 wt-AcMNPV를 주입하고, 대조용 유충에는 조직 배양 배지를 주입하였다. 표III에 요약된 결과는 vAcDK 9.2가 3개 종 모두에서 wt-AcMNPV보다 실질적으로 더 효과적임을 입증한다.The biological activities of vAcDK 9.2 and wt-AcMNPV were compared in a series of infusion assays. 5x10 5 PFU / larvae of Tobacco Budworm (Heliotis viresense) larvae, cabbage larvae (Trichoplusia ni) larvae and beet giant worms (Spodoptera exigua larvae) VAcDK 9.2 or wt-AcMNPV was injected and control larvae were injected with tissue culture medium The results summarized in Table III demonstrate that vAcDK 9.2 is substantially more effective than wt-AcMNPV in all three species.

(2)먹이공급 분석(2) feeding analysis

섭취에 의한 vAcDK 9.2의 활성을 시험하기 위해, 경구 감염 형태의 폴리헤드린-네가티브(pol-) 재조합체를 생성시킬 필요가 있었다. 이것은 경구 감염 pol-재조합 NPV를 제조하기 위해 다른 연구자들이 보고한 방법(예를 들면 문헌[Kuroda et al., 1989, J. Virology 63(4):1677-1685, and Price et al., 1989 Proc Natl. Acad. Sci. 86:1453-1456)]을 사용하여, vAcDK 9.2를 wt-AcMNPV와 동시-폐색(co-occlusion)시켜 수행하였다. SF-9 세포를 각각 10 및 2의 감염 다중도(mutiplicity of infection, MOI)하에 vAcDK 9.2 및 wt-AcMNPV로 동시에 감염시켰다. 동시에, 제2 그룹의 SF-9 세포를 wt-AcMNPV 만으로(MOI=2) 감염시켰다. 감염된지 5일 후에, 세포 파괴 및 시차원심분리(예를 들면[Wood, 1980, Virology 104: 392-399)]에 의해 봉입체를 수확하였다. 봉입체를 혈구계수기(hemacyto meter) 색소계상에서 계수하였다. vAcDK 9.2 및 wt-AcMNPV로 동시-감염된 세포는 wt-AcMNPV 만으로 감염된 세포보다 더 적고 크기가 작은 봉입체를 생성하였다. 혼합 감염으로부터의 다면체 봉입체[(PIB(Polyhedral Inclusion Bodies)]의 수율은 4.6 PIB/세포인 반면, 순수한 wt-AcMNPV 감염으로부터의 수율은 33.3 PIB/세포였다.To test the activity of vAcDK 9.2 by ingestion, it was necessary to generate polyhedrin-pol-recombinants in the oral infection form. This is a method reported by other researchers for the preparation of oral infection pol-recombinant NPV (see, eg, Kuroda et al., 1989, J. Virology 63 (4): 1677-1685, and Price et al., 1989 Proc). Natl.Acad. Sci. 86: 1453-1456), vAcDK 9.2 was co-occlusion with wt-AcMNPV. SF-9 cells were simultaneously infected with vAcDK 9.2 and wt-AcMNPV under a muiplicity of infection (MOI) of 10 and 2, respectively. At the same time, the second group of SF-9 cells were infected with wt-AcMNPV alone (MOI = 2). Five days after infection, inclusion bodies were harvested by cell disruption and time-depth separation (eg, Wood, 1980, Virology 104: 392-399). Inclusion bodies were counted on a hemacyto meter pigment meter. Cells co-infected with vAcDK 9.2 and wt-AcMNPV produced smaller and smaller inclusion bodies than cells infected with wt-AcMNPV alone. The yield of polyhedral inclusion bodies (Polyhedral Inclusion Bodies (PIB)) from mixed infection was 4.6 PIB / cell, while the yield from pure wt-AcMNPV infection was 33.3 PIB / cell.

wt-AcMNPV와 비교하여 동시-폐색된 vAcDK 9.2의 생물 활성을 측정하기 위해, 먹이 혼입 분석을 이용하였다. 혼합 또는 야생타입 PIB를 105PIB/먹이 g의 농도로 비-아가 기본 곤충 먹이에 혼입시켰다. 먹이를 작은 용기에 분배시키고, 이것을 계속해서 신생 TBW 유충(용기당 1마리, n=20)으로 감염시켰다. 대조용 유충에는 동량의 미처리 음식물을 공급하였다. 유충에는 임의로 먹이를 공급하고, 증세의 진전에 대해 주기적으로 관찰하였다. 결과를 표II에 나타내었다. 처음 48시간 동안은 어떤 효과도 나타나지 않았으나, 72시간 후에는 혼합 PIB를 공급한 유충의 50% 이상이 마비되었다. 야생 타입 바이러스는 이때 아무 영향도 받지 않았다. 96시간 후에는, 재조합-처리된 유충의 90% 이상의 마비된 반면, 야생타입 처리된 유충은 10%만이 죽거나 죽어가는 상태를 나타냈다. 120시간 후에는, 재조합-처리된 유충의 100%가 죽거난 죽어가는 상태인데 반해 wt-AcMNPV로 처리된 유충은 75%가 그러하였다. 따라서, 주입 검정에서와 같이 먹이공급 검정에서도 vAcDK 9.2 처리된 유충은 wt-AcMNPV로 처리한 유충보다 상당히 짧은 시간에 무력하게 되었다.To measure the biological activity of co-occluded vAcDK 9.2 compared to wt-AcMNPV, food incorporation assays were used. Mixed or wild type PIB was incorporated into non-agar primary insect food at a concentration of 10 5 PIB / g of food. The food was dispensed into small containers which were subsequently infected with newborn TBW larvae (1 per container, n = 20). Control larvae were fed the same amount of untreated food. Larvae were randomly fed and periodically monitored for progress. The results are shown in Table II. There was no effect during the first 48 hours, but after 72 hours more than 50% of the larvae fed the mixed PIB were paralyzed. Wild type virus was not affected at this time. After 96 hours, more than 90% of the recombinant-treated larvae were paralyzed while only 10% of the wild-type treated larvae died or died. After 120 hours, 75% of the larvae treated with wt-AcMNPV were dying while 100% of the recombinant-treated larvae died. Thus, as in the infusion assay, the vAcDK 9.2 treated larvae were rendered useless in a significantly shorter time than the larvae treated with wt-AcMNPV.

1. 바이러스를 5x105PFU/유충으로 주입하였으며, 대조용에는 동일 부피의 조직 배양 배지를 주입하였다.1. Virus was injected at 5 × 10 5 PFU / larvae, and control was injected with the same volume of tissue culture medium.

2. n=8; 유충 당 약 300㎎의 평균 질량.2. n = 8; An average mass of about 300 mg per larvae.

3. 8마리 유충중 2마리가 주입으로 인한 물리적 쇼크로부터 죽은 것으로 보여서, 추가의 분석으로부터 제외되었다.3. Two of the eight larvae appeared to have died from physical shock due to infusion and were excluded from further analysis.

4. wt-AcMNPV로부터의 사망율은 제9일에 100% 였다.4. Mortality from wt-AcMNPV was 100% on day 9.

5. n=10; 유충당 약 165㎎의 평균 질량.5. n = 10; An average mass of about 165 mg per larva.

6. vAcDK 9.2에 대해 n=20; wt-AcMNPV 및 대조용에 대해 n=10; 유충당 약 200㎎의 평균 질량.6. n = 20 for vAcDK 9.2; n = 10 for wt-AcMNPV and control; An average mass of about 200 mg per larva.

[실시예 12]Example 12

DK 9.2를 암호화하는 유전자에 대한 프로모터Promoters for genes encoding DK 9.2

DK 9.2를 암호화하는 유전자의 조절 요소를 조절하기 위해, 게놈 라이브러리를 제작하였다. 헤르만(Herrman) 및 프리샤우프(Frischauf)[Medthods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, Inc. 1987, pp. 180-183]로부터 개작된 프로토콜을 사용하여 거미에서 DNA를 제조하였다. 이 DNA를 Sau 3A로 부분 절단하고 TLS-55 로터(벡크만 캄파니, 리미티드(Beckman Co., Ltd))를 사용하여 25,000rpm으로 16시간 동안 10% 내지 38% 슈크로즈 농도 구배로 원심분리시켜 분별화시켰다. 35 내지 45kb의 DNA 분획을 모아서 부분 충진 방법을 이용하여 Xho I 절단된 코스미드 벡터내로 삽입하기 위해 제조하였다. 상기 연결 혼합물의 1/4을 Gigapak goldTM(캘리포니아 라졸라 소재 스트라타진)을 사용하여 파아지 입자내로 팩키지하고, 형질전환후 3x109bp이상의 거미 DNA의 당량을 수득하였다. 라이브러리를 25개의 150mm 페트리 폴레이트 상에 평판시키고 방사성표지된 DNA로 프로브하기 위해 나일론 필터상에 리프팅시켰다.To regulate the regulatory elements of the gene encoding DK 9.2, genome libraries were constructed. Herman and Frichauf [Medthods in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, Inc. 1987, pp. DNA was prepared in spiders using a protocol adapted from 180-183. This DNA was partially digested with Sau 3A and centrifuged using a TLS-55 rotor (Beckman Co., Ltd) at a concentration of 10% to 38% sucrose for 16 hours at 25,000 rpm. Fractionated. DNA fractions of 35 to 45 kb were collected and prepared for insertion into Xho I cleaved cosmid vectors using the partial filling method. One quarter of the ligation mixture was packaged into phage particles using Gigapak gold (stratazine, La Jolla, Calif.), And an equivalent of at least 3 × 10 9 bp of spider DNA was obtained after transformation. Libraries were plated on 25 150 mm petri folates and lifted on nylon filters to probe with radiolabeled DNA.

디구에티아 게놈 라이브러리의 콜로닌 리프트를 DK 9.2를 암호화하는 방사성 표지된 cDNA, 및 아미노-말단, 카복시 말단 및 내부 프로브를 암호화하는 말단-표지된 올리고뉴클레오티드로 연속하여 스크리닝하였다. 1개 코스미드 cDK2를 모든 프로브와 하이브리드 형성시켰다. Eco R1 절단된 코스미드 DNA의 서던 블롯(southen blot)결과 3.0kb 절편이 내부 및 C-말단 프로브 둘 다와 하이브리드형성 된 것으로 나타났다. 상기 동정된 3개의 프라이머를 사용하여 코스미드 cDK2의 이중 가닥 서열분석 결과 DK 9.2에 대한 유전자의 단리를 확인하였으며, 아미노 말단 올리고뉴클레오티드(모든 디구에티아 살충성 펩타이드에 대해 고도의 상동성을 가짐)가 코스미드 DNA상의 여러 부위에서 프라이밍되기 때문에 DNA의 동일한 인접 부분상에 상기 부류의 또 다른(또는 기타) 유전자가 존재할 수도 있다는 가능성을 암시한다.Colonine lifts of the Diegutia genome library were sequentially screened with radiolabeled cDNA encoding DK 9.2, and end-labeled oligonucleotides encoding amino-terminal, carboxy terminus and internal probes. One cosmid cDK2 was hybridized with all probes. Southern blots of Eco R1 cleaved cosmid DNA showed that the 3.0 kb fragment hybridized with both internal and C-terminal probes. Double stranded sequencing of cosmid cDK2 using the three primers identified above confirmed the isolation of the gene for DK 9.2, with amino terminal oligonucleotides (high homology to all Diegtea pesticidal peptides). Is primed at several sites on the cosmid DNA, suggesting the possibility that another (or other) gene of this class may exist on the same contiguous portion of the DNA.

DK 9.2에 대한 유전자의 프로모터 영역을 조사하기 위해, 센스 가닥성의 프리/신호 서열에 해당하는 올리고뉴클레오티드를 합성하였다. 상기 프라이머와 본 발명의 유전자-특이적 프라이머 사이에서의 PCR 증폭에 의해 아미노 말단 엑손의 3,000bp 이상 상류인 신호 서열의 지도를 작성하였다. 이어서, 안티센스 가닥상의 프라이머를 사용하여 신호 펩타이드를 암호화하는 cDNA의 5' 말단 바로 상로 영역에 게놈성 DNA를 서열분석하였다.To examine the promoter region of the gene for DK 9.2, oligonucleotides corresponding to sense stranded pre / signal sequences were synthesized. PCR amplification between the primers and the gene-specific primers of the present invention led to mapping of signal sequences up to 3,000 bp upstream of the amino terminal exon. The primers on the antisense strand were then sequenced to genomic DNA in the region immediately above the 5 'end of the cDNA encoding the signal peptide.

게놈 DNA상의 신호 서열 상류의 DNA 서열분석으로부터 개시 메티오닌 코돈으로부터 bp-11에 또 다른 인트론이 암시되었다. 전구체 DK 9.2 cDNA의 5' 영역에 상응하는 올리고뉴클레오티드 프라이머를 합성하고 전사 개시 부위 및 번역 개시 부위 사이에 얼마나 큰 중간 서열이 존재하는가를 결정하기 위해 PCR 반응을 프라이밍하는데 사용하였다. 1000bp의 증폭 생성물은 인트론의 존재를 입증하였으며 그 크기를 평가할 수 있게 하였다. 전사 개시점(cDNA의 5' 말단에 해당하는 것으로 추정됨) 상류의 게놈 DNA의 DNA 서열 분석은 프로모터의 존재를 나타낸다. 프로모터 영역의 DNA 서열은 서열 식별 번호 8에 나타내었다. 상기 추정상의 프로모터는 일반적으로 다른 진핵 프로모터 중에 번역 개시 부위의 바로 상류영역에 존재하는 많은 필수적 조절 신호를 함유한다. 상기 프로모터, 또는 이 프로모터의 부분을 세균, 바이러스, 식물 또는 동물에서 기타 진핵 유전자의 전사/번역에 사용할 수 있다.Another intron at bp-11 was suggested from the initiating methionine codon from DNA sequencing upstream of the signal sequence on genomic DNA. Oligonucleotide primers corresponding to the 5 'region of precursor DK 9.2 cDNA were synthesized and used to prime PCR reactions to determine how large intermediate sequences exist between transcription initiation sites and translation initiation sites. The 1000 bp amplification product demonstrated the presence of introns and allowed the size to be assessed. DNA sequence analysis of genomic DNA upstream of the transcription start point (presumably corresponding to the 5 'end of the cDNA) indicates the presence of a promoter. The DNA sequence of the promoter region is shown in SEQ ID NO: 8. The putative promoter generally contains many essential regulatory signals present in the region just upstream of the translation initiation site among other eukaryotic promoters. The promoter, or part of the promoter, can be used for transcription / translation of other eukaryotic genes in bacteria, viruses, plants or animals.

[실시예 13]Example 13

DK 9.2의작용 방식과 관련된 신경생리학적 연구Neurophysiological studies related to the mode of action of DK 9.2

DK 9.2의 작용 방식을 밝히기 위해 신경생리학 연구를 수행하였다. 구더기의 신경근 접합부 및 말초 신경으로부터 얻은 기록은 DK 9.2가 테트로도톡신에 의한 차단에 민감한 신경에서 반복성 흥분 방전을 유도함을 나타낸다. 따라서, 상기 독소의 작용 부위는 아마도 신경막의 전압-민감성 나트륨 채널일 것이다. 추가의 연구 결과 DK 9.2가 10nM의 임계 농도에서 말초 신경을 일관되게 흥분시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, DK 9.2는 전갈 레이우러스 퀸쿠에스트리아터스(Leiurus questriatus)의 포유동물 독소 4보다 적어도 50배 더 강력하다.Neurophysiology studies were conducted to elucidate the mode of action of DK 9.2. Records obtained from the neuromuscular junctions and peripheral nerves of maggots indicate that DK 9.2 induces repetitive excitatory discharge in nerves sensitive to blocking by tetrodotoxin. Thus, the site of action of the toxin is probably the voltage-sensitive sodium channel of the neural membrane. Further studies have shown that DK 9.2 consistently excites peripheral nerves at critical concentrations of 10 nM. In addition, DK 9.2 is at least 50 times more potent than mammalian toxin 4 of the scorpion Leiurus questriatus.

상기 연구에 사용된 실험 동물은 집파리, 무스카 도메티카(Musca domestica)의 3령 유충이었다. 유충을 곤충 핀으로 고정시키고 중앙 시상 절개에 의해 등쪽으로 개방하였다. 몸체를 평평하게 핀으로 누르고, 내장을 제거하여 체벽 근육조직을 노출시켰다. 말초 신경이 뇌로부터 나오는 곳에서 말초신경을 절단하고 뇌를 제거하였다. 상기 제제를 NaCl(140 mM), KCl(5mM), CaCl2(0.75mM), MgCl2(4mM), NaHCO3(5mM) 및 HEPES(5mM)로 이루어진 곤충 식염수(pH=7.2)로 침수시켰다.The experimental animals used in this study were the third larvae of housefly, Musca domestica. Larvae were fixed with insect pins and opened to the dorsal side by a central sagittal incision. The body was pinned flat and the viscera were removed to expose body wall muscle tissue. Where peripheral nerves come from the brain, the peripheral nerves are cut and the brain removed. The preparation was immersed in insect saline (pH = 7.2) consisting of NaCl (140 mM), KCl (5 mM), CaCl 2 (0.75 mM), MgCl 2 (4 mM), NaHCO 3 (5 mM) and HEPES (5 mM).

자극 흡인 전극을 임의의 편리한 신경간에 부착시켜 신경근 전달을 기록하였다. 자극 역치를 근육 6 또는 7의 수축 섬유가 관찰될 때까지 서서히 상승시켰다. 그런 다음, 상기 섬유를 신경 자극에 대한 반응으로 흥분성 시냅스 후 전위차(Excitatory Post Synaptic Potentials, EPSP)를 조사하기 위해 사용된 세포내 예비 증폭기에 연결된 기록용 세포내 미소전극으로 꿰뚫었다.Neuromuscular delivery was recorded by attaching a stimulus suction electrode to any convenient nerve trunk. The stimulation threshold was slowly raised until contractile fibers of muscle 6 or 7 were observed. The fibers were then pierced with recording intracellular microelectrodes connected to intracellular preamplifiers used to investigate Excitatory Post Synaptic Potentials (EPS) in response to nerve stimulation.

말초 신경 섬유에서의 상승하는 전기적 활성을 기록하기 위해, 흡인 전극을 AC 예비증폭기에 부착시켰다. 신호를 100배 증폭시키고 유출물을 0.3 및 1kHz에서 여과시켰다. 모든 기록은 전시 및 분석을 위해 맥랩(MacLab) 컴퓨터화 계측 시스템에서 디지탈화하였다.To record the rising electrical activity in peripheral nerve fibers, a suction electrode was attached to the AC preamplifier. The signal was amplified 100 times and the effluent was filtered at 0.3 and 1 kHz. All records were digitalized on a MacLab computerized metrology system for display and analysis.

DK 9.2의 작용에 대한 초기 실험은 신경근 접합부 제제를 사용하였다. 말초 신경에 적용된 단일 자극은 체벽 근육에 단일 EPSP를 유발하였다. DK 9.2의 존재하에, 단일 자극은 EPSP의 고 주파수 방전을 야기하였다. 자극-유발된 방전이외에, 자발적 흥분 방전도 또한 보이며, 이것은 수분간 지속하였다. 흥분 지속은 통상적으로 1초 이상이었으며 흥분중의 EPSP의 주파수는 30Hz 보다 높았다. 흥분 방전의 존재는 체벽 근육 조직에서 격렬한 수축을 야기하였으며, 이로써 흥분-개시 수축중 전극이 근육으로부터 튕겨나오기 때문에 세포내 기록을 유지하는 것이 어렵게 되었다. 따라서, 대부분의 실험을 수축을 억제하나 전기적 활성은 영향을 미치지 않는 고농도의 슈크로즈(300mM)를 함유하는 식염수 중에서 수행하였다. 표준 또는 고농도 슈크로즈 식염수를 사용하여 유사한 결과가 수득되었다.Initial experiments on the action of DK 9.2 used neuromuscular junction preparations. A single stimulus applied to the peripheral nerve caused a single EPSP in the wall muscle. In the presence of DK 9.2, a single stimulus resulted in a high frequency discharge of the EPSP. In addition to the stimulus-induced discharge, a spontaneous excited discharge was also seen, which lasted for several minutes. The duration of excitation was typically more than 1 second and the frequency of the excited EPSP was higher than 30 Hz. The presence of excitatory discharges resulted in violent contractions in body wall muscle tissue, which made it difficult to maintain intracellular recordings as the electrodes bounced off the muscles during excitation-initiated contractions. Therefore, most of the experiments were performed in saline containing a high concentration of sucrose (300mM), which suppresses shrinkage but does not affect electrical activity. Similar results were obtained using standard or high concentration sucrose saline.

DK 9.2 처리후에 관찰된 흥분 방전은 신경막의 저압-민감성 나트륨 채널과 상호작용하는 것으로 알려진 단백질인 전갈 α 독소의 존재하에 관찰된 것과 유사하였다. 따라서, 흥분 방전은 특정 나트륨 채널 차단제인 테트로도톡신(TTX)에 의해 차단되어야 한다. DK 9.2-유도된 흥분을 방지하거나 역전시키는 TTX의 능력을 제5도에 나타내었다. 제5A도에서, EPSP는 1μM TTX에 의해 신속하게 차단되었으며 이로 인해 제제는 100nM DK 9.2에 의한 후속 처리에 무감각하게 되었다. 유사한 실험을 제5B도에 나타내었는데, 여기서는 흥분이 DK 9.2에 의해 유도되어 후속의 TTX 적용에 의해 역전되었다. 이 실험에서, 흥분의 개시에 의해 근육으로부터 전극이 빠져서, 다시 기록물을 구성하기 위해 시도할 때, 천공 인공물(impalement cartifact)을 생성시켰다. 일단 적당한 기록 부위가 발견된 후, 약 2분간 흥분을 관찰하였고, 제제는 TTX 처리 후 수초 이내에 활성의 정지를 나타내었다.The excitatory discharges observed after DK 9.2 treatment were similar to those observed in the presence of scorpion α toxin, a protein known to interact with the low pressure-sensitive sodium channels of the neural membrane. Thus, the excitation discharge must be blocked by a specific sodium channel blocker, tetrodotoxin (TTX). The ability of TTX to prevent or reverse DK 9.2-induced excitability is shown in FIG. 5. In FIG. 5A, EPSP was rapidly blocked by 1 μM TTX, making the formulation insensitive to subsequent treatment with 100 nM DK 9.2. Similar experiments are shown in Figure 5B, where excitation is induced by DK 9.2 and reversed by subsequent TTX application. In this experiment, when the electrode pulled out of the muscle by the onset of excitement and attempted to construct the recording again, an impalement cartifact was produced. Once an appropriate recording site was found, excitement was observed for about 2 minutes and the formulation showed a stop of activity within a few seconds after TTX treatment.

수축 근으로부터 세포내 기록과 관련된 문제를 해결하기 위해, 구더기 말초 신경으로부터 얻은 세포의 기록을 사용하여 상기 실험을 반복하였다. 이들 기록은 운동 섬유의 자발적 역방향성 활성화와 함께 상행성 감각 신경 활성으로 이루어진다. 70nM에서 DK 9.2는 식염수에 의한 후속 처리에 의해 영향을 받지 않으나 0.4μM TTX에 의해서는 신속히 차단되는 신경 방전을 증가시키다. 또한, TTX 적용후 DK 9.2를 적용하면 흥분 출현이 방지된다.To solve the problems associated with intracellular recording from contractile muscle, the experiment was repeated using the recording of cells from maggot peripheral nerves. These recordings consist of ascending sensory nerve activity with spontaneous reverse activation of motor fibers. At 70 nM DK 9.2 is not affected by subsequent treatment with saline, but increases neuronal discharge, which is rapidly blocked by 0.4 μM TTX. In addition, application of DK 9.2 after applying TTX prevents the appearance of excitement.

DK 9.2에 대한 곤충 신경의 민감도를 측정하고 그의 효력을 표준 전갈 독소의 효력과 비교하기 위해 또 다른 연구를 수행하였다. 말초 신경 제제상에서 1nM에서 출발하여 5분마다 또는 활성 증가가 관찰될 때까지 농도를 증가시켜 DK 9.2를 시험하였다. 이 제제에서, 1nM 및 5nM DK 9.2는 불활성이었으나, 10nM은 잠깐동안 지연된 후 활성을 유도하였다. 곤충 신경에 대한 DK 9.2의 효과적인 임계농도를 측정하기 위해 사용된 5개 신경 제제로부터 얻은 결과를 표IV에 요약하였다.Another study was conducted to measure the sensitivity of insect nerves to DK 9.2 and compare their effects with those of standard scorpion toxins. DK 9.2 was tested on peripheral nerve agents starting at 1 nM and increasing the concentration every 5 minutes or until an increase in activity was observed. In this formulation, 1 nM and 5 nM DK 9.2 were inactive, but 10 nM induced activity after a short delay. The results from the five neuronal agents used to determine the effective critical concentration of DK 9.2 on insect nerves are summarized in Table IV.

마지막실험 그룹에서는 유사한 방식으로 전갈 레이우러스 퀸쿠에스트리아터스의 독소4(LqTX 4)에 대한 곤충 신경의 민감도를 측정하였다. 제제(n=4)를 500nM 이하의 농도의 LqTX 4에 노출시켰을 때 아무 영향도 없었다. 이것은 LqTX 4가 포유동무의 나트륨 채널에 특이적인 것으로 밝혀진 선행 연구와 일치한다. 후속으로 DK 9.2로 상기 제제를 자극하는 것은 반응을 유발하는데 10 내지 30nM이 필요하였다. DK 9.2의 효과적인 임계 농도의 약간의 증가는 아마도 불활성 LqTX 4에 의한 약한 차단 작용에 기인하는 듯하다. 이들 실험은 DK 9.2가 곤충 신경상에서 LqTX4 보다 적어도 50배 더 활성임을 입증한다.In the last experimental group, the sensitivity of insect nerves to toxin 4 (LqTX 4) of the scorpion Laureus quinqueriatus was measured in a similar manner. There was no effect when the formulation (n = 4) was exposed to LqTX 4 at a concentration of 500 nM or less. This is consistent with previous studies in which LqTX 4 was found to be specific for sodium channels in mammals. Subsequent stimulation of the agent with DK 9.2 required 10-30 nM to elicit a response. A slight increase in the effective critical concentration of DK 9.2 is probably due to a weak blocking action by inactive LqTX 4. These experiments demonstrate that DK 9.2 is at least 50 times more active than LqTX4 on insect neurons.

서열목록Sequence Listing

(1) 일반정보:(1) General Information:

(i) 출원인: 카렌 제이. 크라프코(Karen J. Krapcho); 브래드 드 카르 반와그넨(Brdford Carr VanWagenen); 제이. 알. 헌터 잭슨(J.R.Hunter Jackson)(i) Applicant: Karen J. Karen J. Krapcho; Bradford Carr VanWagenen; second. egg. Hunter Jackson

(ii) 발명의 명칭: 살충 효과를 갖는 펩타이드(ii) Name of the Invention: Peptides with Insecticidal Effect

(iii) 서열번호: 8(iii) SEQ ID NO: 8

(iv) 통신 주소:(iv) communication address:

(A) 수신인: 우드콕(Woodcock), 와시번(Washburn), 커츠(Kurtz), 맥키위츠(Mackiewicz) 및 노리스(Norris)(A) Recipients: Woodcock, Washburn, Kurtz, Mackiewicz and Norris

(B) 거리: 원 리버티 플레이스-46층(B) Street: One Liberty Place-46th Floor

(C) 도시: 필라델피아(C) City: Philadelphia

(D) 주: 펜실바니아Note (D): PA

(E) 나라: 미국(E) Country: United States

(F) 우편번호: 19103(F) Zip code: 19103

(v) 컴퓨터 판독형:(v) computer readable:

(A) 매체 유형: 디스켓, 3.5인치, 1.44Mb 저장량(A) Media type: diskette, 3.5 inches, 1.44 Mb storage

(B) 컴퓨터: IBM PS/2(B) Computer: IBM PS / 2

(C) 작동 시스템: PC-DOS(C) working system: PC-DOS

(D) 소프트웨어: 워드퍼펙트 5.0(D) Software: WordPerfect 5.0

(vi) 현행 출원 데이타:(vi) Current application data:

(A) 출원번호:(A) Application number:

(B) 출원일:(B) filing date:

(C) 분류:(C) Classification:

(vii) 우선권 데이타:(vii) Priority data:

(A) 출원번호: 662,373(A) Application number: 662,373

(B) 출원일: 1991. 3. 1(B) Application date: March 1, 1991

(viii) 대리인 정보:(viii) Agent Information:

(A) 이름: 존 더블류. 칼드웰(John W. Caldwell, Esq.)(A) Name: John W. John W. Caldwell, Esq.

(B) 등록번호: 28,937(B) Registration Number: 28,937

(C) 참고/도켓번호: FMC-0054(C) Reference / Doc.No .: FMC-0054

(ix) 통신 정보:(ix) Communications Information:

(A) 전화: (215) 568-3100(A) Phone: (215) 568-3100

(B) 팩스: (215)568-3439(B) Fax: (215)568-3439

(2) 서열 식별 번호 1에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 1:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 56 아미노산(A) Length: 56 amino acids

(B) 유형;아미노산(B) type; amino acid

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 1:(xi) Sequence Initiation: SEQ ID NO: 1:

(2) 서열 식별 번호: 2에 대한 정보:(2) Information for SEQ ID NO: 2:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 275 염기쌍(A) Length: 275 base pairs

(B) 유형: 핵산(B) Type: nucleic acid

(C) 가닥: 이중(C) strand: double

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 2:(xi) Sequence Initiation: SEQ ID NO: 2

(2)서열 식별 번호 3에 대한 정보:(2) Information about sequence identification number 3:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 58 아미노산(A) Length: 58 amino acids

(B) 유형: 아미노산(B) Type: Amino Acid

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 3:(xi) sequence initiation: SEQ ID NO: 3

(2) 서열 식별 번호 4에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 4:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 204 염기쌍(A) Length: 204 base pairs

(B) 유형: 핵산(B) Type: nucleic acid

(C) 가닥: 이중(C) strand: double

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 4:(xi) Sequence Initiation: SEQ ID NO 4:

(2) 서열 식별 번호 5에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 62 아미노산(A) Length: 62 amino acids

(B) 유형: 아미노산(B) Type: Amino Acid

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 5:(xi) Sequence Initiation: SEQ ID NO 5:

(2) 서열 식별 번호 6에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO 6:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 359 염기쌍(A) Length: 359 base pairs

(B) 유형: 핵산(B) Type: nucleic acid

(C) 가닥: 이중(C) strand: double

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 6:(xi) Sequence Initiation: SEQ ID NO 6:

(2) 서열 식별 번호 7에 대한 정보(2) information about sequence identification number 7

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 38 아미노산(A) Length: 38 amino acids

(B) 유형: 아미노산(B) Type: Amino Acid

(C) 가닥:(C) strands:

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 7:(xi) sequence initiation: SEQ ID NO: 7:

(2) 서열 식별 번호 8에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 8:

(i) 서열 특성:(i) sequence properties:

(A) 길이: 421 염기쌍(A) Length: 421 base pairs

(B) 유형: 핵산(B) Type: nucleic acid

(C) 가닥: 이중(C) strand: double

(D) 위상학: 미상(D) Topology: Unknown

(xi) 서열 개시: 서열식별번호 8:(xi) sequence initiation: SEQ ID NO: 8

Claims (16)

하기 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 아미노산 서열을 갖는, 정제된, 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드 또는 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염.Peptides having agriculturally or horticulturally acceptable salts thereof having an insecticidal effect isolated from the purified Diguetia spider poison, having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5. And 제1항에 있어서, 상기 거미 독이 디구에티아 캐니티에스로부터 수득됨을 특징으로 하는 펩타이드.The peptide of claim 1, wherein said spider venom is obtained from Diguetia cantines. 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하며 하기 서열 식별 번호 2, 4 및 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 DNA 서열을 특징으로 하는, 단리된 DNA 서열.Encodes a peptide having an insecticidal effect that is isolateable from a Diguetia spider venom having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 and selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4 and 6 An isolated DNA sequence, characterized by the DNA sequence being. 형질전환된 세포에서 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 서열 식별 번호 2, 4 및 6 으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 DNA 서열 포함하고 이를 발현시킬 수 있음을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터.Consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6, which encode a peptide having an insecticidal effect that is isolateable from a Diguetia spider poison having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 in transformed cells A recombinant expression vector comprising a DNA sequence selected from the group consisting of and capable of expressing it. 제4항에 있어서, 상기 거미 독이 디구에티아 케니티에스로부터 수득됨을 특징으로 하는 재조합 발현 벡터.5. The recombinant expression vector of claim 4, wherein said spider venom is obtained from Diguetia kenities. 숙주에서 또는 숙주 곤충 세포에서 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹에서 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 서열 식별 번호 2, 4 및 6으로 구성되는 그룹에서 선택되는 서열을 갖는 DNA 서열을 발현시킬 수 있는 재조합 바쿨로바이러스 발현 백터.SEQ ID NOs: 2, 4, and 6, which encode a peptide having an insecticidal effect that is isolable from a Diguetia spider poison having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 in a host or host insect cell A recombinant baculovirus expression vector capable of expressing a DNA sequence having a sequence selected from the group consisting of: 숙주 세포가 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹에서 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 발현시키도록 하는 방식으로, 상기 펩타이드를 암호화하는 서열 식별 번호 2, 4 및 6으로 구성되는 그룹에서 선택되는 서열을 특징으로하는 DNA 서열로 형질전환되거나 형질감염된 재조합 숙주 세포.Identifying a sequence encoding the peptide in such a way that the host cell expresses a peptide having an isolated pesticidal effect from the Diguetia spider poison having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3 and 5 A recombinant host cell transformed or transfected with a DNA sequence characterized by a sequence selected from the group consisting of numbers 2, 4 and 6. 제7항에 있어서, 상기 거미 독이 디구에티아 캐니티에스로부터 수득됨을 특징으로 하는 재조합 숙주 세포.8. The recombinant host cell of claim 7, wherein said spider venom is obtained from Diguetia cantines. (a) 재조합 숙주 세포내 형질전환되거나 형질감염된 재조합 발현 백터 서열 식별번호 1,3 및 5로 구성되는 그룹에서 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충 효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 서열 식별 번호 2, 4 및 6으로 구성되는 그룹에서 선택되는 서열을 갖는 DNA 서열을 가지며, 형질전환된 세포에서 상기 암호화 서열을 발현시킬 수 있음을 특징으로 하는 재조합 숙주 세포를 배양하고, (b) 상기 재조합 숙주 세포 배양액으로부터 상기 살충 효과를 갖는 펩타이드를 회수함을 특징으로 하는, 살충 효과를 갖는 펩타이드의 제조방법.(a) encodes a peptide having an insecticidal effect that is isolateable from a Diguetia spider poison having an amino acid sequence selected from the group consisting of transformed or transfected recombinant expression vector sequence sequences 1,3 and 5 in a recombinant host cell (B) cultivating a recombinant host cell having a DNA sequence having a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6, wherein said coding sequence can be expressed in a transformed cell, (b) Recovering the peptide having the pesticidal effect from the recombinant host cell culture, method of producing a peptide having an insecticidal effect. 무척추동물 해충을 효과량의 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹에서 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드 또는 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염과 접촉시킴을 특징으로 하는, 무척추동물 해충의 방제 방법.Peptides having an insecticidal effect which is insulated from Diguetia spider poisons having an amino acid sequence selected from the group consisting of an effective amount of sequence identification numbers 1, 3 and 5 or agriculturally or horticulturally acceptable thereof A method of controlling invertebrate pests, characterized by contact with salts. 제10항에 있어서, 상기 거미 독이 디구에티아 캐니티에스로부터 수득됨을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein said spider venom is obtained from Diguetia cantines. 제10항에 있어서, 상기 해충이 곤충임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10 wherein the pest is an insect. 제10항에 있어서, 상기 해충이 레피도프테라임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein the pest is Redodorftera. 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 담체중의 살충 효과량의 제1항에 따른 펩타이드 및 그의 농업적으로 또는 원예학적으로 허용되는 염을 특징으로 하는 살충 조성물.A pesticidal composition characterized by a pesticidal effective amount of the peptide according to claim 1 and an agriculturally or horticulturally acceptable salt thereof in an agriculturally or horticulturally acceptable carrier. 서열 식별 번호 1, 3 및 5로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 아미노산 서열을 갖는 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 서열 식별 번호 2, 4 및 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 DNA 서열로부터 유도된 DNA 프로브.Selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, and 6, which encode a peptide having an insecticidal effect that is isolateable from a Diguetia spider poison having an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3, and 5 DNA probes derived from DNA sequences. (a) 거미로부터 핵산을 수득하고,(b) 상기 헥산을 제15항의 DNA 프로브와 접촉시키고, (c) 상기 핵산에 결합된 상기 프로브를 검출함을 특징으로 하는, 디구에티아 거미 독으로부터 단리가능한 살충효과를 갖는 펩타이드를 암호화하는 핵산의 존재를 검출하는 방법.(a) obtaining nucleic acid from a spider, (b) contacting the hexane with the DNA probe of claim 15, and (c) detecting the probe bound to the nucleic acid. A method for detecting the presence of a nucleic acid encoding a peptide having a possible pesticidal effect.
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