JP2876511B2 - A new gene from parsley - Google Patents
A new gene from parsleyInfo
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Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、パセリ由来のアリール
アシルアミダーゼのクローン化DNA、その断片並び
に、上記のクローン化DNAまたは断片が組み込まれた
ベクターに関する。The present invention relates to a cloned DNA of an arylacylamidase derived from parsley, a fragment thereof, and a vector incorporating the cloned DNA or the fragment.
【0002】[0002]
【従来の技術】ジクロロプロピオンアニリド、その中で
も特に3,4−ジクロロプロピオンアニリド(以下DC
PAと略記することがある)は、イネに対し使用される
除草剤であり、これにより雑草は枯死するが、イネは耐
性を示す。これはイネが、特異的にDCPAを分解・解
毒する酵素であるアリールアシルアミダーゼを持ってい
るためである(Science,160,1360,1
968年)。DCPAを分解するアリールアシルアミダ
ーゼは、イネのほか、パセリ、チューリップ等のごく限
られた植物にも含まれていることがわかっている(Ph
ytochemistry,11、521−527、1
972年)。これらの植物のアリールアシルアミダーゼ
はアリールアシルに属する化合物の一群を分解するとい
う点で共通しているが、他の酵素化学的諸性質が著しく
異なるので、イネのアリールアシルアミダーゼは、アリ
ールアシルアミダーゼ1型、パセリのアリールアシルア
ミダーゼは、アリールアシルアミダーゼ3型にそれぞれ
分類されている。なおチューリップのアリールアシルア
ミダーゼは未分類である(赤塚 ただみ、雑草研究24
巻55ページから63ページ、1979)。2. Description of the Related Art Dichloropropionanilide, especially 3,4-dichloropropionanilide (hereinafter referred to as DC)
PA is sometimes abbreviated as a herbicide used for rice, which causes weeds to die, but rice shows tolerance. This is because rice has an arylacylamidase which is an enzyme that specifically degrades and detoxifies DCPA (Science, 160, 1360, 1).
968). It is known that arylacylamidase that degrades DCPA is contained not only in rice but also in very limited plants such as parsley and tulip (Ph).
ytochemistry, 11, 521-527, 1
972). Although the arylacylamidases of these plants have in common that they degrade a group of compounds belonging to arylacyl, the rice arylacylamidase is different from the arylacylamidase 1 due to the remarkable difference in other enzymatic properties. The type and the acyl acylamidase of parsley are respectively classified into the type 3 aryl acylamidase. Tulip aryl acylamidase is unclassified (Nakami Akatsuka, Weed Research 24)
Vol. 55 to 63, 1979).
【0003】しかしながら、高等植物のアリールアシル
アミダーゼについての研究はあまり進んでおらず、本酵
素の完全精製は本発明者による特開平3−290190
号公報によるチューリップの酵素精製のみである。また
アリールアシルアミダーゼ遺伝子のクローニングについ
ても、本発明者の前記公報記載のチューリップのアリー
ルアシルアミダーゼ遺伝子のクローニングが知られてい
るのみである。[0003] However, research on arylacylamidases of higher plants has not been advanced much, and the complete purification of the enzyme is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-290190.
Only the enzyme purification of the tulip according to the publication. As for the cloning of the arylacylamidase gene, only the cloning of the arylacylamidase gene of tulip described in the above-mentioned publication of the present inventors is known.
【0004】一方、植物の遺伝子操作においては、目的
の遺伝子が組み込まれた細胞または植物体のみを選択す
るために薬剤耐性の選抜用遺伝子を、導入したい遺伝子
に連結して植物に導入するのが一般的である。そのため
の薬剤耐性遺伝子としては、カナマイシン抵抗性遺伝子
が最も多く利用されている。しかしながら、カナマイシ
ン及びカナマイシン抵抗性遺伝子は、もともと植物の遺
伝子操作のために開発されたものではないため、その性
能は余り高いものではなく、また植物種によっては選抜
がうまく行かない場合がある。これらの欠点を補うため
にヒグロマイシン抵抗性遺伝子なども使用されるが、い
ずれにしても微生物由来の抗生物質抵抗性遺伝子であ
り、これらは環境問題および、安全性の問題もあって実
用の植物、特に食用作物の遺伝子工学に適するかどうか
は議論のあるところである(植物細胞工学,1,62,
1989年)。On the other hand, in genetic engineering of plants, it is necessary to link a gene for drug resistance selection to the gene to be introduced and to introduce it into the plant in order to select only cells or plants into which the target gene has been incorporated. General. As a drug resistance gene for that purpose, a kanamycin resistance gene is most often used. However, kanamycin and the kanamycin resistance gene were not originally developed for genetic engineering of plants, so their performance is not very high, and selection may not be successful depending on plant species. Hygromycin resistance gene and the like are also used to make up for these drawbacks, but in any case, they are antibiotic resistance genes derived from microorganisms, and these are environmentally and safety-related problems, and practical plants, Whether it is particularly suitable for genetic engineering of food crops is controversial (plant cell engineering, 1,62,
1989).
【0005】さらに除草剤DCPA自体の農業上の利用
範囲としては、ほとんどの作物がアリールアシルアミダ
ーゼ活性をもたないため、アリールアシルアミダーゼ活
性をもつイネに対して主に使用されているだけで、利用
できる作物が限定されている。いろいろの植物にアリー
ルアシルアミダーゼ遺伝子を組み込むことができれば、
除草剤DCPAの利用範囲は拡大するものと期待され
る。[0005] Furthermore, the agricultural application range of the herbicide DCPA itself is that most crops do not have arylacylamidase activity, and thus are mainly used for rice having arylacylamidase activity. Available crops are limited. If the arylacylamidase gene can be incorporated into various plants,
The range of use of the herbicide DCPA is expected to expand.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】植物の遺伝子工学用に
必要な選択マーカー遺伝子としては、微生物の遺伝子よ
りは、安全性に対する不安のより少ない植物等からクロ
ーニングされた遺伝子が望ましいと考えられる。現在、
主に使用されているネオマイシンフォスフォトランスフ
ェラーゼII遺伝子(NPTII)及びヒグロマイシン
フォスフォトランスフェラーゼ遺伝子は、前記の“従来
の技術”で述べたような難点をもっている。またさら
に、これらの遺伝子によって抵抗性となる薬剤が抗生物
質であること自体、特に食用作物への応用、並びに環境
放出への問題等を考慮すると一般的に受け入れられるか
どうかは、問題となる点である。高等植物のアリールア
シルアミダーゼ遺伝子をクローニングできれば、植物由
来のためこれらの欠点を持たず、さらに実用化に向けて
の必要性を満たす選択マーカー遺伝子となることが期待
される。さらに、アリールアシルアミダーゼ遺伝子は、
もともと除草剤抗抵性遺伝子であるので、従来の選択マ
ーカーよりさらに高い選択圧をかけ得、さらにすぐれた
遺伝子工学用の選択マーカー遺伝子としての利用も期待
される。As a selectable marker gene required for genetic engineering of plants, it is considered that a gene cloned from a plant or the like with less concern about safety is more preferable than a gene of a microorganism. Current,
The mainly used neomycin phosphotransferase II gene (NPTII) and hygromycin phosphotransferase gene have the drawbacks as described in the above-mentioned "prior art". Furthermore, it is a question of whether or not the drug itself resistant by these genes is an antibiotic itself, especially if it is generally accepted in view of the application to food crops and the issue of environmental release. It is. If the arylacylamidase gene of a higher plant can be cloned, it is expected to be a selection marker gene that does not have these disadvantages because it is derived from a plant and further satisfies the necessity for practical use. Further, the aryl acylamidase gene is
Since it is originally a herbicide anti-resistance gene, it can be applied with higher selection pressure than conventional selection markers, and is expected to be used as a selection marker gene for more excellent genetic engineering.
【0007】また、一方、マーカー遺伝子としての利用
以外にもアリールアシルアミダーゼ遺伝子は、植物等に
導入することにより植物等にDCPA抵抗性を付与し、
除草剤抵抗性植物等を作成するのに利用できるものと期
待される。[0007] On the other hand, besides use as a marker gene, an aryl acylamidase gene imparts DCPA resistance to a plant or the like by introducing it into the plant or the like,
It is expected that it can be used to create herbicide-resistant plants and the like.
【0008】これらの課題を解決するために、チューリ
ップよりアリールアシルアミダーゼの酵素精製が行わ
れ、遺伝子のクローニングが試みられたが、より優れた
遺伝子組換え植物の作出のためには、いままで以上に活
性の高いアリールアシルアミダーゼ遺伝子の提供が望ま
れている。また、チューリップは一般には食用の作物と
はされてないため、可能であれば、遺伝子工学用選択マ
ーカー遺伝子としては、広く食用にされている植物由来
の遺伝子が望ましい。そこで、本発明の目的は、パセリ
のアリールアシルアミダーゼが、チューリップのアリー
ルアシルアミダーゼよりも活性が高い新型の酵素ではな
いかとの推定に基づき、パセリのアリールアシルアミダ
ーゼ遺伝子を製造する点、この遺伝子の遺伝子工学用選
択マーカーとして利用する点、除草剤耐性植物製造用遺
伝子を作出する点にある。To solve these problems, enzymatic purification of arylacylamidase was performed from tulip and cloning of the gene was attempted. It has been desired to provide an arylacylamidase gene having high activity. In addition, since tulips are not generally regarded as food crops, if possible, a gene derived from a plant that is widely used for food is desirable as a selectable marker gene for genetic engineering. Therefore, an object of the present invention is to produce a parsley aryl acylamidase gene based on the assumption that parsley aryl acyl amidase is a new type of enzyme having higher activity than tulip aryl acyl amidase. It is used as a selectable marker for genetic engineering, and in creating a gene for producing a herbicide-tolerant plant.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題解
決のために研究を重ねた結果、パセリ由来のアリールア
シルアミダーゼの完全精製に成功し、このパセリ由来の
アリールアシルアミダーゼの活性が、公知のもののなか
で一番活性が高いと考えられるチューリップ由来のアリ
ールアシルアミダーゼの活性の約6.5倍の高い活性を
持っていることを見出した。そしてパセリ由来のアリー
ルアシルアミダーゼタンパク質の部分アミノ酸配列の解
析及び抗体の作製に成功し、これらを用いてパセリアリ
ールアシルアミダーゼのクローニングに成功し、さらに
塩基配列などの解析にも成功した。Means for Solving the Problems As a result of repeated studies for solving the above-mentioned problems, the present inventors have succeeded in completely purifying parsley-derived arylacylamidase, and have found that the activity of this parsley-derived arylacylamidase is It has been found that it has an activity about 6.5 times higher than the activity of tulip-derived arylacylamidase which is considered to be the most active among known ones. The analysis of the partial amino acid sequence of the arylacylamidase protein derived from parsley and the production of an antibody were successful. Using these, the cloning of parsley arylacylamidase was successful, and the analysis of the base sequence and the like was also successful.
【0010】すなわち、本発明の第1は、図4に示され
るパセリ由来のアリールアシルアミダーゼのアミノ酸配
列をコードしている塩基配列を有することを特徴とする
遺伝子に関する。That is, the first aspect of the present invention relates to a gene having a base sequence encoding the amino acid sequence of a parsley-derived arylacylamidase shown in FIG.
【0011】本発明の第2は、前記DNA鎖を含むベク
ターに関する。[0011] The second aspect of the present invention relates to a vector containing the DNA strand.
【0012】本発明のアリールアシルアミダーゼのアミ
ノ酸配列をコードしている塩基配列は図1〜3に示され
ている。この塩基配列は電子出願における一つの図にお
さまらないため、図1〜3に分けてその全体配列を記載
した。The nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of the arylacylamidase of the present invention is shown in FIGS. Since this base sequence does not fit into one figure in the electronic application, the entire sequence is described separately in FIGS.
【0013】本発明の遺伝子すなわちDNA鎖は、つぎ
のようにして得ることができる。まず、パセリとくにパ
セリの葉や蕾よりアリールアシルアミダーゼを精製し、
ウサギに注射して抗血清を得る。次に、アリールアシル
アミダーゼのタンパク質を分析することによりアミノ酸
配列を一部決定する。次に得られた抗血清をプローブと
して、パセリ由来のアリールアシルアミダーゼの遺伝子
(DNA鎖)をクローニングする。The gene of the present invention, that is, the DNA chain, can be obtained as follows. First, purify the aryl acyl amidase from parsley, especially parsley leaves and buds,
Rabbits are injected to obtain antiserum. Next, the amino acid sequence is partially determined by analyzing the arylacylamidase protein. Next, using the obtained antiserum as a probe, the gene (DNA chain) of parsley-derived arylacylamidase is cloned.
【0014】第2番目の本発明のパセリ由来のアリール
アシルアミダーゼ遺伝子を含むベクターは、公知の常法
に従って、パセリのm−RNAからc−DNAライブラ
リーを作成し、または核DNAから、ゲノミックライブ
ラリーを作成し、パセリ由来のアリールアシルアミダー
ゼ抗血清を用いたイムノ・ディティクション法によるス
クリーニングをすることにより単離することができる。
あるいは、上記のc−DNAライブラリー、あるいはゲ
ノミック・ライブラリーより、図1〜3記載の塩基配列
より合成したオリゴヌクレオチドをプローブとして用
い、公知の常法により、スクリーニングすることにより
単離することができる。また、パセリ由来のアリールア
シルアミダーゼ遺伝子は、図1〜3記載のデータをもと
にして、合成したオリゴヌクレオチドをプライマーとし
て、公知の常法に従って、パセリ核DNA、またはパセ
リc−DNAより、ポリメリゼーション・チェイン・リ
アクション法(PCR法と略称される:Scienc
e.230,1350−1354,1985年)によっ
て、直接単離することができる。The second vector containing the parsley-derived arylacylamidase gene of the present invention can be prepared by preparing a c-DNA library from parsley m-RNA or genomic live A rally can be prepared and isolated by screening by an immunodetection method using a parsley-derived arylacylamidase antiserum.
Alternatively, it can be isolated from the above-mentioned c-DNA library or genomic library by screening using a oligonucleotide synthesized from the nucleotide sequence shown in FIGS. it can. In addition, the parsley-derived arylacylamidase gene can be prepared from parsley nuclear DNA or parsley c-DNA by using a synthesized oligonucleotide as a primer in accordance with a known conventional method based on the data shown in FIGS. Melization chain reaction method (abbreviated as PCR method: Science)
e. 230, 1350-1354, 1985).
【0015】前記遺伝子が組み込まれた生物はつぎのよ
うにして製造することができる。すなわち、本発明のパ
セリ由来のアリールアシルアミダーゼ遺伝子を適当な植
物用発現ベクター、例えばPBI121(クローンテッ
ク社製)、BIN19(Nucleic,Acid,R
esearch,12,8711−8721,1982
年)、などに接続することにより、植物等でパセリ由来
のアリールアシルアミダーゼを生産させる発現ベクター
を構築することができる。このようにして、パセリ由来
のアリールアシルアミダーゼ遺伝子を連結して構築した
発現ベクターを、例えば、アグロバクテリウムによる植
物の形質転換法などによって、例えば、タバコ、ジャガ
イモ、アラビドプシス、アスパラガス、トマトなどに導
入し、DCPA抵抗性を植物等に与えることができ、除
草剤抵抗性作物を作成できる。また適当なプロモータ
ー、例えばカリフラワーモザイクウイルス35S・プロ
モーター、ノパリンシンセテース・プロモーターなどを
パセリ由来のアリールアシルアミダーゼに連結したもの
は、例えば、エレクトロポレーション法、例えば、パー
ティクルガン法によって、例えば、ダイズ、イネ、トウ
モロコシ等の植物、動物または微生物に導入し、植物等
にDCPA抵抗性を与えることができる。またさらに、
植物等に導入したい遺伝子を、パセリ由来のアリールア
シルアミダーゼに連結し、前記と同様の植物等への遺伝
子導入の手法を用いて、導入すれば、植物等内で発現し
たパセリ由来のアリールアシルアミダーゼ遺伝子は薬剤
選択マーカー遺伝子として、形質転換した植物等のみを
選択するのに使用できる。An organism into which the gene has been incorporated can be produced as follows. That is, the parsley-derived arylacylamidase gene of the present invention is transformed into a suitable plant expression vector, for example, PBI121 (manufactured by Clontech), BIN19 (Nucleic, Acid, R).
essearch, 12, 8711-8721, 1982
), It is possible to construct an expression vector for producing a parsley-derived arylacylamidase in a plant or the like. The expression vector constructed by linking the arylacylamidase gene derived from parsley in this manner is, for example, transformed into a plant by Agrobacterium, for example, tobacco, potato, arabidopsis, asparagus, tomato, etc. When introduced, DCPA resistance can be imparted to plants and the like, and a herbicide-resistant crop can be produced. Further, those in which a suitable promoter, for example, a cauliflower mosaic virus 35S promoter, a nopaline synthase promoter, or the like, is linked to an arylacylamidase derived from parsley, for example, by an electroporation method, for example, a particle gun method, for example, soybean , Rice, corn, and the like to give DCPA resistance to plants and the like. In addition,
A gene to be introduced into a plant or the like is linked to a parsley-derived arylacylamidase, and the gene is introduced into a plant or the like using the same method as described above. The gene can be used as a drug selection marker gene to select only transformed plants and the like.
【0016】[0016]
製造例1 パセリ由来のアリールアシルアミダーゼ遺伝
子のクローニング ステップ1 パセリ由来のアリールアシルアミダーゼの
精製 パセリの葉に30mMリン酸緩衝液pH7.0を加え、
ポリトロン型ホモジナイザーで磨砕した。高速冷却遠心
分離機で8,000回転で10分間遠心分離して細胞屑
を除去した。上清液に、40%飽和濃度になるように硫
酸アンモニウムを加え、8,000回転で10分間遠心
分離して沈殿部を除去した。上清液に、60%飽和濃度
になるように硫酸アンモニウムを加え、8,000回転
で10分間遠心分離して沈殿部を回収し、30mMリン
酸緩衝液pH7.0を加え溶解した。Production Example 1 Cloning of an arylacylamidase gene derived from parsley Step 1 Purification of an arylacylamidase derived from parsley A 30 mM phosphate buffer pH 7.0 was added to the leaves of parsley,
Grinding was performed with a polytron type homogenizer. Cell debris was removed by centrifugation at 8,000 rpm for 10 minutes in a high-speed cooling centrifuge. Ammonium sulfate was added to the supernatant to a 40% saturation concentration, and the precipitate was removed by centrifugation at 8,000 rpm for 10 minutes. Ammonium sulfate was added to the supernatant to a 60% saturation concentration, and the mixture was centrifuged at 8,000 rpm for 10 minutes to collect the precipitate, and 30 mM phosphate buffer (pH 7.0) was added to dissolve the supernatant.
【0017】こうして得た粗タンパク質の溶液を次の5
工程で精製した。 1.透析による低分子物質の除去。 2.ジエチルアミノエチルセルロースクロマトグラフィ
ー 3.トヨパールHW55F(商品名)による疎水クロマ
トグラフィー このステップは、非常に特異的な工程で、高塩濃度下で
ほとんどのアリールアシルアミダーゼのみが溶出が遅れ
る現象を利用している。このステップでほとんど純粋と
なる。 4.ハイドロキシルアパタイトクロマトグラフィー 5.ブチルトヨパール(商品名)による疎水クロマトグ
ラフィー この4及び5のステップはさらに残存する微量の不純物
を除去するためのものである。The solution of the crude protein thus obtained is
Purified in step. 1. Removal of low molecular substances by dialysis. 2. 2. diethylaminoethyl cellulose chromatography Hydrophobic chromatography with Toyopearl HW55F (trade name) This step is a very specific process and utilizes the phenomenon that elution of most of the arylacylamidase is delayed under a high salt concentration. This step is almost pure. 4. 4. Hydroxyapatite chromatography Hydrophobic chromatography with butyl toyopearl (trade name) These steps 4 and 5 are for further removing remaining trace impurities.
【0018】精製したタンパク質はLaemmliの方
法(Nature、227.680,1970年)によ
るSDSポリアクリルアミド電気泳動及びTSKゲルG
3000SW(東ソー製)を用いた高速液体クロマトグ
ラフィーによって純粋であることを確認した。この標品
を用いて酵素活性を測定したところ、1mg当り1.2
5ユニットの比活性を示した。この活性は、チューリッ
プの1mg当り0.19ユニットと比較して、約6.5
倍の強さであった。酵素活性の測定法は、児玉治、赤塚
ただみ等の方法によった(茨城大学農学部学術報告49
巻、22ページ、1973年)。The purified protein was subjected to SDS polyacrylamide electrophoresis and TSK gel G by the method of Laemmli (Nature, 227.680, 1970).
It was confirmed to be pure by high performance liquid chromatography using 3000SW (manufactured by Tosoh Corporation). When the enzyme activity was measured using this sample, 1.2 mg / mg was measured.
It showed a specific activity of 5 units. This activity is about 6.5 units compared to 0.19 units per mg of tulip.
It was twice as strong. Enzyme activity was measured by methods such as Kodama Osamu and Akatsuka Tadami (Faculty of Agriculture, Ibaraki University, 49
Vol. 22, p. 1973).
【0019】ステップ2 アミノ酸部分配列の決定。 精製されたパセリ由来のアリールアシルアミダーゼタン
パク質にタンパク質分解酵素であるリシルエンドペプチ
ダーゼ(和光純薬社製)を加え、限定分解した。そのの
ちSDSポリアクリルアミド電気泳動によりタンパク質
の断片を分離し、これを合成樹脂膜のイモビロン(ミリ
ポア社製)に電気泳動的に転写した。また、精製された
パセリ由来のアリールアシルアミダーゼタンパク質にタ
ンパク質分解酵素であるTPCKトリプシン(クーパー
化学製)を加え、限定分解した。これを高速液体クロマ
トグラフィーによりペプチド断片を分離精製した。これ
らを試料として、約40サンプルについて、ABI社製
モデル477Aパルスリキッド・プロテインシーケンサ
ーを用い、Edman分解によってアミノ酸配列の決定
を試みたところ、約10サンプルよりアミノ酸配列の情
報が得られた。Step 2 Determination of amino acid partial sequence. Lysyl endopeptidase (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a proteolytic enzyme, was added to the purified parsley-derived arylacylamidase protein to perform limited degradation. Thereafter, protein fragments were separated by SDS polyacrylamide electrophoresis, and this was electrophoretically transferred to Immobilon (manufactured by Millipore) on a synthetic resin membrane. In addition, TPCK trypsin (manufactured by Cooper Chemicals), which is a proteolytic enzyme, was added to the purified parsley-derived arylacylamidase protein to perform limited degradation. The peptide fragment was separated and purified by high performance liquid chromatography. Using these as samples, about 40 samples were tested for amino acid sequence by Edman degradation using an ABI model 477A pulse liquid protein sequencer. Amino acid sequence information was obtained from about 10 samples.
【0020】ステップ3 抗血清の作成 パセリ由来の精製アリールアシルアミダーゼに対するウ
サギの抗アリールアシルアミダーゼ血清は以下の方法に
より調製した。1.0mg/ml濃度のパセリ由来アリ
ールアシルアミダーゼ溶液1.0ml(30mM、pH
7、リン酸緩衝液・溶液)を等量のフロイント(Fre
unt)完全アジュバンド(ディフコ社製)で懸濁、エ
マルジョン化したものを抗原としてウサギに注射し4週
間後にさらに同様の操作を行い、さらに2週間後に40
mlの採血を行った。そして、得られた血液を冷蔵庫で
2時間放置し、これを遠心分離機で7,000回転で1
5分間遠心分離し、上清として抗アリールアシルアミダ
ーゼ血清を得た。この抗血清は1000倍希釈時に、ニ
トロセルロース膜上に100pg/mm2の濃度でスポ
ットしたアリールアシルアミダーゼを十分検出できる力
価を持っていたが、大腸菌のタンパク質に対しても強く
反応したため、アリールアシルアミダーゼタンパク質を
ニトロセルロース膜上に固定した固相を用いて抗血清の
アフィニティー精製を行った。この結果、大腸菌のタン
パク質に対して反応する成分が除去され、遺伝子のクロ
ーニングに適当な抗体が得られた。この抗アリールアシ
ルアミダーゼ抗体溶液は、4℃で保存して遺伝子のクロ
ーニングに用いた。Step 3 Preparation of Antiserum Rabbit anti-arylacylamidase serum against purified arylacylamidase derived from parsley was prepared by the following method. 1.0 ml of a 1.0 mg / ml concentration of a parsley-derived arylacylamidase solution (30 mM, pH
7, Phosphate buffer solution / solution)
Unt) Rabbits were injected as antigens as suspensions and emulsified with complete adjuvant (manufactured by Difco), and the same procedure was repeated 4 weeks later, and 40 weeks later,
ml of blood was collected. Then, the obtained blood was left in a refrigerator for 2 hours, and this was centrifuged at 7,000 rpm for 1 hour.
After centrifugation for 5 minutes, anti-aryl acylamidase serum was obtained as a supernatant. This antiserum had sufficient titer to detect aryl acylamidase spotted at a concentration of 100 pg / mm 2 on a nitrocellulose membrane at a 1000-fold dilution, but reacted strongly with E. coli proteins. Antiserum affinity purification was performed using a solid phase in which the acylamidase protein was immobilized on a nitrocellulose membrane. As a result, components reactive with the E. coli protein were removed, and an antibody suitable for gene cloning was obtained. This anti-arylacylamidase antibody solution was stored at 4 ° C. and used for gene cloning.
【0021】ステップ4 パセリ由来のアリールアシル
アミダーゼのクローニング (a) 全RNAの調整 以下のRNAを取り扱うステップに用いる器具類は、全
て250℃,4時間の加熱処理したものか、2%ジエチ
ルピロカーボネート水溶液処理して、RNA分解酵素不
活性化処理したものを用いた。パセリの蕾より、SDS
・フェノール法を用いて全RNAの調整を行なった。パ
セリの蕾10gに90%フェノール溶液40ml、1%
SDS溶液40mlを加え、ブレンダーで磨砕した。
7,000回転、10分間遠心分離後、上清を取り、9
0%フェノール20ml、クロロホルム20mlを加え
混合し、7,000回転、10分間遠心分離した。上清
に10M塩化リチウム0.5ml、エタノール10ml
を加え、−20℃、1時間放置、7,000回転、10
分間遠心分離後、沈殿部に5mlの水を加え溶解した。
10M塩化リチウム5mlを加え、−20℃、1時間放
置、7,000回転、10分間遠心分離した。さらにこ
の操作をもう一度繰り返し、その後70%エタノールで
3回洗浄し、全RNA分画とした。この操作全体を9回
行い、おのおの得られた全RNAを、アガロースゲル電
気泳動にて電気泳動を行い、分解物の含量の少ない高品
質のものを選び出し、次のステップのm−RNAを含む
poly(A)RNAの調整の材料とした。Step 4 Cloning of Aryl Acyl Amidase from Parsley (a) Preparation of Total RNA The instruments used in the following steps for handling RNA were all heat-treated at 250 ° C. for 4 hours or 2% diethyl pyrocarbonate. A solution treated with an aqueous solution and inactivated with an RNase was used. SDS from parsley buds
-The total RNA was adjusted using the phenol method. 40 g of a 90% phenol solution in 10 g of parsley buds, 1%
40 ml of the SDS solution was added, and the mixture was ground with a blender.
After centrifugation at 7,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was taken out, and 9
20 ml of 0% phenol and 20 ml of chloroform were added, mixed, and centrifuged at 7,000 rpm for 10 minutes. 0.5 ml of 10 M lithium chloride and 10 ml of ethanol in the supernatant
And left at -20 ° C for 1 hour, 7,000 rotations, 10
After centrifugation for 5 minutes, the precipitate was dissolved by adding 5 ml of water.
5 ml of 10M lithium chloride was added, left at -20 ° C for 1 hour, and centrifuged at 7,000 rpm for 10 minutes. This operation was further repeated once, and then washed three times with 70% ethanol to obtain a total RNA fraction. This entire operation was performed 9 times, and each obtained total RNA was subjected to electrophoresis by agarose gel electrophoresis to select a high-quality product having a low content of degradation products, and to obtain a poly-containing m-RNA of the next step. (A) Used as a material for adjusting RNA.
【0022】(b) m−RNAを含むpoly(A)
RNAの調整 この全RNAより、AvivとLederの方法(Pr
oceeding of National Acad
emy of Science U.S.A.69,1
408,1972年)に基づきそれに改良が加えられて
いるファルマシア社製のm−RNA精製キットを用い、
このキットに付属のマニュアルに従って操作を行った。
すなわち、オリゴdTセルロースカラムクロマトグラフ
ィーによりpoly(A)RNA分画の精製である。操
作の概要を以下に説明する。全RNAを0.5M・KC
lを含有する10mM・Tris−HCl緩衝液(pH
7.5)を結合緩衝液として、オリゴdTセルロースの
簡易遠心カラムに通す事によりm−RNAを結合させ、
次にカラムの洗浄の後KClを含有しない緩衝液でm−
RNAを溶出させることにより、poly(A)RNA
を得た。(B) poly (A) containing m-RNA
Preparation of RNA From this total RNA, the method of Aviv and Leder (Pr
received of National Acad
emy of Science U.S.A. S. A. 69,1
408, 1972), using an improved m-RNA purification kit manufactured by Pharmacia,
The operation was performed according to the manual attached to this kit.
That is, purification of the poly (A) RNA fraction by oligo dT cellulose column chromatography. An outline of the operation will be described below. Total RNA is 0.5M KC
10 mM Tris-HCl buffer (pH
Using 7.5) as a binding buffer, m-RNA is bound by passing through a simple centrifugation column of oligo dT cellulose,
Then, after washing the column, m-
By eluting RNA, poly (A) RNA
I got
【0023】(c) c−DNAライブラリーの作成 poly(A)RNAより、cDNAの合成は、Gub
lerとhoffmannの方法(Gene,25,2
63−269,1983年)に基ずきそれに改良が加え
られているファルマシア社製の“cDNA synth
esis キット”を用い、このキットに付属のマニュ
アルに従って操作を行った。操作の概要を以下に説明す
る。パセリより得られたpoly(A)RNA 5μg
に水を加えて20μlとする。このサンプルを65℃・
10分間加温したのち、0℃に冷却する。第一鎖合成試
薬(逆転写酵素、オリゴdTプライマー、dNTPsを
主成分とする。)を加え、37℃で1時間反応させる。
第二鎖合成試薬(RNaseH,DNA polyme
rasel,dNTPsを主成分とする。)を加え12
℃で1時間、そののち22℃で1時間反応させる。1ユ
ニットのDNAポリメラーゼのクレノウ断片を加え、3
7℃で30分間反応させる。50μlのクロロホルムと
50μlのフェノールを加え、撹拌する。この反応液を
15,000回転、1分間微量遠心機で遠心し上清をセ
ファクリルS200のゲル濾過カラムにかける。溶出液
にEcoRlアダプター5μl、ATP溶液1μl T
4 DNAリガーゼ3μlを加え12℃で一晩反応させ
る。65℃で10分間加熱して、0℃に冷却する。10
μlのATP溶液と1μlのT4ポリヌクレオチドキナ
ーゼを加え、37℃・30分間反応させる。50μlの
フェノールと50μlのクロロホルムを加え、撹拌す
る。この反応液を15,000回転、1分間微量遠心機
で遠心し上清をセファクリルS200の簡易遠心式ゲル
濾過カラムにかける。溶出液が合成されたcDNAであ
る。この溶出液の容量は約150μlであった。このう
ち、10μlをリボヌクレアーゼ処理後1%アガロース
電気泳動によって分析し、c−DNAが合成されている
ことを確認した。(C) Preparation of c-DNA Library cDNA synthesis from poly (A) RNA
Ler and Hoffmann's method (Gene, 25, 2).
63-269, 1983), which is an improved version of "cDNA synth" manufactured by Pharmacia.
The operation was carried out using an “esis kit” according to the manual attached to the kit. The outline of the operation is described below. 5 μg of poly (A) RNA obtained from parsley
To 20 μl with water. This sample is
After heating for 10 minutes, cool to 0 ° C. A first-strand synthesis reagent (mainly composed of reverse transcriptase, oligo dT primer, and dNTPs) is added and reacted at 37 ° C. for 1 hour.
Second-strand synthesis reagent (RNaseH, DNA polymerase)
Rasel and dNTPs are the main components. ) And 12
The reaction is carried out at 1 ° C. for 1 hour and then at 22 ° C. for 1 hour. Add 1 unit of Klenow fragment of DNA polymerase, add 3 units
Incubate at 7 ° C for 30 minutes. Add 50 μl of chloroform and 50 μl of phenol and stir. The reaction solution is centrifuged at 15,000 rpm for 1 minute in a microcentrifuge, and the supernatant is applied to a gel filtration column of Sephacryl S200. 5 μl of EcoRl adapter and 1 μl of ATP solution were added to the eluate.
4 Add 3 μl of DNA ligase and react at 12 ° C. overnight. Heat at 65 ° C for 10 minutes and cool to 0 ° C. 10
Add 1 μl of ATP solution and 1 μl of T4 polynucleotide kinase and react at 37 ° C. for 30 minutes. Add 50 μl of phenol and 50 μl of chloroform and stir. The reaction solution is centrifuged at 15,000 rpm for 1 minute in a microcentrifuge, and the supernatant is applied to a simple centrifugal gel filtration column of Sephacryl S200. The eluate is the synthesized cDNA. The volume of this eluate was about 150 μl. Of these, 10 μl was analyzed by 1% agarose electrophoresis after ribonuclease treatment, and it was confirmed that c-DNA was synthesized.
【0024】このようにして得られたcDNAのうち、
20μlをEcoRlおよびアルカリフォスファターゼ
処理したλ−gt11・ファージDNA(ストラタジー
ン社製)に連結した。c−DNAとλ−gt11・DN
Aの連結は、T4・ファージ・DNAリガーゼによるD
NAの連結反応に基づく”DNAライゲーションキッ
ト”(宝酒造社製)を用いて連結した。反応操作はこの
キットの指示する“Nucleic Acids re
search,14,7617−7631,1986
年”の方法によった。Among the cDNAs thus obtained,
20 μl was ligated to λ-gt11 phage DNA (Stratagene) treated with EcoRl and alkaline phosphatase. c-DNA and λ-gt11 DN
The ligation of A was performed with D4 by T4 phage DNA ligase.
Ligation was performed using a "DNA ligation kit" (manufactured by Takara Shuzo) based on the ligation reaction of NA. The reaction procedure is described in the “Nucleic Acids res
search, 14, 7617-7631, 1986
Years' method.
【0025】このようにして得られたc−DNAを連結
したλ−gt11のうち1/5量を、ファージ粒子への
再構築(パッケージング)に用いた。この操作は、スト
ラタジーン社製のキットである“ガイガパック・ゴール
ド”を用いて、ファージ粒子へのパッケージングを行っ
た。このようにして、c−DNAの組み込またれたλ−
gtllファージを再構築し、これをcーDNAライブ
ラリーとした。このパッケージングの操作は4回行っ
た。このDNAライブラリーには、希釈法で計数した結
果、全部で約1000万個の独立したクローンが含まれ
ていた。また組換え体の比率は90%以上で十分クロー
ニングに使用できるとはんだんされた。[0025] One-fifth of the thus obtained c-DNA-linked λ-gt11 was used for reassembly into phage particles (packaging). In this operation, packaging into phage particles was performed using "Gaigapack Gold", a kit manufactured by Stratagene. Thus, the λ-incorporated c-DNA
The gt11 phage was reconstructed and used as a cDNA library. This packaging operation was performed four times. As a result of counting by the dilution method, this DNA library contained about 10 million independent clones in total. In addition, it was soldered that the ratio of the recombinants was 90% or more and could be sufficiently used for cloning.
【0026】(d) クローニング λ−gt11のc−DNAライブラリーよりアリールア
シルアミダーゼ遺伝子のクローニングは、通常のイムノ
スクリーニングの方法によって行った(Young と
Davis、Proceeding of Natio
nal Academy of Science US
A 80,1194−1198、1983年)。すなわ
ちこのライブラリーを宿主大腸菌Y1090とともに、
1枚のプレートにつき5,000クローンになるよう
に、プレートにまき、ファージ・プラーク形成後、ニト
ロセルロース膜(ニトロプラス2000;マイクロン・
セパレーション社製)に写しとった。このニトロセルロ
ース膜をTBSM溶液(2%スキムミルク及び 100
mM NaClを含む30mMトリス−塩酸緩衝液pH
8.0)で処理後TBSM溶液で1,000倍に希釈し
たウサギ・アリールアシルアミダーゼ抗血清で30分間
処理した。次に、ニトロセルロース膜を洗浄しTBSM
溶液で3,000倍に希釈したパーオキシダーゼ結合2
次抗体(バイオラッド・ラボラトリー社製)にて、30
分処理した。発色試薬としてコニカイムノステイン(コ
ニカ社製)を使用して、発現ベクターであるλ−gt1
1ファージの生産するタンパク質を抗血清を用いてスク
リーニングし目的の遺伝子を持っているλ−gt11フ
ァージを得た。(b)によって得られた約1000万個
のファージのうち、約300万個のファージについて、
ウサギ・アリールアシルアミダーゼ抗血清をブローブに
用いてスクリーニングを行い、約25個のポジティブク
ローンを得た。これらのポジティブクローンのうち10
個を制限酵素EcoRI(TOYOBO社製)で切断
し、アガロースゲル電気泳動で挿入されたc−DNAを
分析した結果、5個が約1.3kbから1.4kbのほ
ぼ同じ長さの挿入されたc−DNAを含んでいたので、
さらにこの9個について末端の直接一部塩基配列決定と
PCRにより完全長のクローンを検索した、そのうちの
最長クローンについて全塩基配列の決定を行った。(D) Cloning The cloning of the arylacylamidase gene from the λ-gt11 c-DNA library was carried out by a conventional immunoscreening method (Young and Davis, Proceeding of Natio).
nal Academy of Science US
A 80, 1194-1198, 1983). That is, this library is used together with the host E. coli Y1090,
After plating on phage plaques to form 5,000 clones per plate, nitrocellulose membrane (Nitroplus 2000; Micron
Separation). This nitrocellulose membrane is coated with a TBSM solution (2% skim milk and 100%
30 mM Tris-HCl buffer pH containing mM NaCl
8.0), and then treated with a rabbit arylacylamidase antiserum diluted 1,000 times with a TBSM solution for 30 minutes. Next, the nitrocellulose membrane is washed and TBSM
Peroxidase binding 2 diluted 3,000-fold with solution
Next antibody (Bio-Rad Laboratory) 30
Minutes. Using Konica Immunostain (manufactured by Konica) as a coloring reagent, the expression vector λ-gt1 was used.
The protein produced by one phage was screened using antiserum to obtain a λ-gt11 phage having the target gene. Of about 10 million phages obtained in (b), about 3 million phages
Screening was performed using a rabbit arylacylamidase antiserum as a probe, and about 25 positive clones were obtained. 10 of these positive clones
The cut pieces were cut with a restriction enzyme EcoRI (manufactured by TOYOBO), and the inserted c-DNA was analyzed by agarose gel electrophoresis. As a result, 5 pieces were inserted with approximately the same length of about 1.3 kb to 1.4 kb. Since it contained c-DNA,
Further, a full-length clone was searched for these nine by direct partial base sequence determination and PCR, and the entire base sequence of the longest clone was determined.
【0027】(e) クローン化アリールアシルアミダ
ーゼの塩基配列決定及び相当するアミノ酸配列 クローン化アリールアシルアミダーゼの塩基配列決定方
法としては、M13ファージ及び蛍光基質を用いるAB
I社のダイターミネーターキット及びABI社DNAシ
ーケンサーを用いて行った。塩基配列の決定のため製造
例1・ステップ4(d)によって得られたアリールアシ
ルアミダーゼc−DNAをファージPUC19(ニッポ
ンジーン社製)に挿入・結合し、大腸菌JM103(ニ
ッポンジーン社製)にて増殖した。全塩基配列を決定す
るための欠損ミュータントの作成には、キロシーケンス
の方法を用いた。キロシーケンス用欠失キット(宝酒造
社製)を用い、Henikoffの方法(GENE、2
8,351−359,1984年)にしたがいアリール
アシルアミダーゼc−DNA断片に端よりその一部を欠
損したDNAの一群を作成し、これらをABI社DNA
シーケンサーにて塩基配列の決定をした。これらの配列
を連結することにより全塩基配列の決定をした。DNA
塩基配列解析コンピューター解析ソフトウェアDNAS
IS(日立ソフトウェアエンジニアリング社製)により
解析を行った。これにより、得られた遺伝子(DNA
鎖)を構造解析した結果、タンパク質分析より得られた
アミノ酸配列をコードする塩基配列が含まれており、こ
のことが、得られた遺伝子(DNA鎖)がパセリ由来の
アリールアシルアミダーゼ遺伝子であることの確証とな
った。また、チューリップのアリールアシルアミダーゼ
のc−DNA塩基配列と比較したところ、塩基配列の類
似性の余りない遺伝子であり、チューリップのアリール
アシルアミダーゼとパセリアリールアシルアミダーゼは
DCPA分解活性を持つという点で一致するものの、あ
まり類縁関係のない遺伝子であることが証明された。こ
のc−DNAの一部(約80%位)がアミノ酸に翻訳さ
れて酵素となるが、このアミノ酸翻訳領域がいわゆるオ
ープンリーディングフレームと呼ばれるものであり、図
4に示されるアミノ酸配列である。(E) Determination of base sequence of cloned arylacylamidase and corresponding amino acid sequence The base sequence of cloned arylacylamidase was determined using AB using M13 phage and a fluorescent substrate.
This was carried out using a dye terminator kit of Company I and a DNA sequencer of ABI. For determination of the nucleotide sequence, the arylacylamidase c-DNA obtained in Production Example 1, step 4 (d) was inserted and ligated into phage PUC19 (Nippon Gene) and propagated in E. coli JM103 (Nippon Gene). . To create a deletion mutant for determining the entire nucleotide sequence, the kilosequence method was used. Using the deletion kit for kilosequence (manufactured by Takara Shuzo), the method of Henikoff (GENE, 2
8, 351-359, 1984), a group of DNAs having a portion of the arylacylamidase c-DNA fragment deleted from the end was prepared, and these were used as ABI DNA
The nucleotide sequence was determined using a sequencer. By linking these sequences, the entire nucleotide sequence was determined. DNA
Nucleotide sequence analysis computer analysis software DNAS
Analysis was performed by IS (Hitachi Software Engineering). Thereby, the obtained gene (DNA
As a result of the structural analysis of the chain, a base sequence encoding the amino acid sequence obtained from the protein analysis is included, which means that the obtained gene (DNA chain) is a parsley-derived arylacylamidase gene. Was confirmed. Moreover, when compared with the c-DNA base sequence of tulip arylacylamidase, it is a gene having no significant similarity in base sequence, and it is consensus that tulip arylacylamidase and parsley arylacylamidase have DCPA degrading activity. However, it was proved that the gene was not closely related. A part (about 80%) of this c-DNA is translated into amino acids to form an enzyme. This amino acid translation region is called an open reading frame, and has the amino acid sequence shown in FIG.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明の遺伝子は、宿主、特に植物等に
おいて、除草剤であるDCPAの分解活性を有するの
で、遺伝子組替え技術において、食用作物由来の薬剤選
択マーカー遺伝子として、あるいは、除草剤耐性植物等
の作出に有効に利用することができる。本発明は、食用
作物由来の安全な薬除草剤耐性遺伝子あるいは薬剤選択
マーカー遺伝子として、主に植物の遺伝子工学に貢献す
るものである。Industrial Applicability The gene of the present invention has a degrading activity of herbicide DCPA in a host, especially in a plant or the like. Therefore, in gene recombination technology, it can be used as a drug selectable marker gene derived from food crops, or as a herbicide resistant gene. It can be used effectively for producing plants and the like. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention mainly contributes to genetic engineering of plants as a safe herbicide resistance gene or a drug selection marker gene derived from food crops.
【図1】本発明のパセリ由来のアリールアシルアミダー
ゼのc−DNAの塩基配列の一部を示す。FIG. 1 shows a part of the base sequence of the c-DNA of parsley-derived arylacylamidase of the present invention.
【図2】本発明のパセリ由来のアリールアシルアミダー
ゼのc−DNAの塩基配列の図1のつづきの一部を示
す。FIG. 2 shows a part of the base sequence of the c-DNA of the arylacylamidase derived from parsley of the present invention, which is continued from FIG.
【図3】本発明のパセリ由来のアリールアシルアミダー
ゼのc−DNAの塩基配列の図2のつづきの一部を示
す。3 shows a part of the base sequence of the c-DNA of the arylacylamidase derived from parsley of the present invention, which is continued from FIG. 2.
【図4】本発明のパセリ由来のアリールアシルアミダー
ゼのc−DNAのオープンリーディングフレームをアミ
ノ酸配列に翻訳したものを示す。FIG. 4 shows a translation of an open reading frame of c-DNA of an arylacylamidase derived from parsley of the present invention into an amino acid sequence.
Claims (3)
シルアミダーゼのアミノ酸配列をコードしている塩基配
列を有することを特徴とする遺伝子。1. A gene having a base sequence encoding the amino acid sequence of a parsley-derived arylacylamidase shown in FIG.
ものである請求項1記載の遺伝子。2. The gene according to claim 1, wherein the nucleotide sequence is shown in FIGS.
とを特徴とするベクター。3. A vector comprising the gene according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304757A JP2876511B2 (en) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | A new gene from parsley |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304757A JP2876511B2 (en) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | A new gene from parsley |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07132090A JPH07132090A (en) | 1995-05-23 |
| JP2876511B2 true JP2876511B2 (en) | 1999-03-31 |
Family
ID=17936867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5304757A Expired - Lifetime JP2876511B2 (en) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | A new gene from parsley |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876511B2 (en) |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP5304757A patent/JP2876511B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07132090A (en) | 1995-05-23 |
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