JPH05506367A - 脂肪アシルレダクターゼ - Google Patents
脂肪アシルレダクターゼInfo
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- JPH05506367A JPH05506367A JP92507071A JP50707192A JPH05506367A JP H05506367 A JPH05506367 A JP H05506367A JP 92507071 A JP92507071 A JP 92507071A JP 50707192 A JP50707192 A JP 50707192A JP H05506367 A JPH05506367 A JP H05506367A
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- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
脂肪アシルレダクターゼ
本出願は、1991年11月20日出願のUSSN 07/796.256の一
部継続出願であり、そして、1991年2月22日出願のUSSN 07/65
9.975の一部継続出願である1991年9月27日出願のUSSN 07/
767、251の一部継続出願である。
技術分野
本発明は、植物酵素、そのような酵素の精製・獲得方法、それに関連するアミノ
酸および核酸配列、並びにそのような組成物の利用方法に関する。
脂肪酸は約4〜24個の炭素の炭化水素鎖を有する有機酸である。
鎖長、二重結合の存在、数および位置が互いに異なる多種多様な脂肪酸が知られ
ている。細胞内では、脂肪酸は典型的には共有結合形態において存在し、カルボ
キシル部分は脂肪アシル基と呼ばれる。
それらの分子の鎖長および飽和度はしばしば式CX:Yによって表される。ここ
で“X″は炭素の数を表しそして“Y″は二重結合の数を表す。脂肪アシル分子
の炭素鎖は常に偶数の炭素を含むので、炭素鎖長を表すのに式“Cxt”を使う
こともある。
脂肪アシル基は多くの脂質の主成分であり、それらの長い無極性の炭化水素鎖が
それらの脂質分子の水不溶性の原因である。他の因子への脂肪アシル基の共有結
合の種類は異なることができる。例えば、生合成反応では、それらは、特定の酵
素反応に応じて、チオエステル結合を介してアシルキャリヤータンパク質(AC
P)または補酵素A (CoA)に共存結合することができる。ワックスでは、
脂肪アシル基はエステル結合を介して脂肪アルコールに結合し、そしてトリアジ
ルグリセロールはエステル結合を介してグリセロール分子に結合した3個のアシ
ル基を有する。
主として長鎖(16または18個の炭素を有する)脂肪アシル基から成るトリア
ジルグリセロールとして脂質を貯蔵する多数の植物が研究されている。非常に長
鎖(20〜24個の炭素を有する)の単不飽和脂肪アシル基はCI8:Iからの
アシルCoA伸長過程によって形成され、多数の植物種子、特にアブラナ科(C
rucifereae )に属する植物種子中に見出される。ホホバとして良く
知られているツゲ科のSimmondsia chinensisは、多量の液
体ワックスを生産し種子貯蔵脂質として貯蔵する能力の点で高等植物(種子植物
)の中でもユニークである。それらの単純ワックス化合物は、非常に長鎖のモノ
エン酸脂肪アシル基とアルコールとの酸素エステルである。
幾つかの植物種により他の型のワックスも生産される。植物表皮または角度ワッ
クスの合成、並びに細菌、例えばアシネトバクタ−(Acinetobacte
r ) CFixterら (1986) J、 Gen、 Microbio
l、132:3147−3157 )およびミクロコツカス(Lloyd (1
987) Mictobios 52:29−373によるワックス合成、およ
び単細胞緑色藻類であるミドリムシ(Euglena )によるワックス合成は
公知である。しかしながら、それらのワックスの組成および生合成経路はホホバ
種子ワックスとは異なる。
例えばミドリムシの貯蔵ワックスの形成では、アルコール部分が脂肪アシルCo
Aレダクターゼにより触媒される脂肪アシル化合物のNADH依存性還元によっ
て形成されることが証明されている。ホホバ種子では、その反応はNADPH依
存性である。非常に長鎖の脂肪アシルCoAから対応するアルコールへの還元は
単一酵素に依存すると仮定されており、該酵素の活性は発育中のホホバ種子から
の粗抽出物において観察されている(Pollardら(1979) Lipi
ds 14:651−662;Wuら(1981) Lipids 16:89
7−9023 、また、植物内皮ワックスの形成について、比較により、2段階
過程が報告されている(Kolattu−kudy (1980) The B
iochemistry of Plants (Stumpf、 P、に、お
よびConn、 E、E、編)、第4巻、 571−645頁) 。NADH依
存性レダクターゼの作用により脂肪アシルCoAが遊離アルデヒドに変換され、
次いでNADPH依存性脂肪アルデヒドレダクターゼの作用によりアルコールが
形成される。
植物中でのワックスエステルの形成を担う酵素のこれ以上の特徴付けは、酵素活
性に関係するポリペプチドの同定をもたらすプロトコールが無いことにより妨害
されている。従って、植物脂肪アシルレダクターゼタンパク質の更なる研究によ
って、レダクターゼポリペプチドを同定することができる精製プロトコールを考
案することが望ましい。それらの方法を確立することにより、十分な量の脂肪ア
シルレダクターゼタンパク質を獲得することができ、該タンパク質のアミノ酸配
列を決定することができ、そして/または脂肪アシルレダクターゼに特異的な抗
体を獲得することができる。得られたアミノ酸配列は、ポリメラーゼ連鎖反応(
PCR)技術において、またはcDNAもしくはゲノムライブラリーのスクリー
ニングに有用である。あるいは、脂肪アシルレダクターゼタンパク質を発現する
クローンを同定するため発現ライブラリーをスクリーニングするのに該抗体を用
いることができる。こうして得られたクローンを分析し、その結果、植物脂肪ア
シルレダクターゼに相当する核酸配列を同定することができる。
発育中のホホバ胚からの無細胞ホモジネートはNADPH依存性脂肪アシルCo
Aレダクターゼ活性を有すると報告された。この活性は分画遠心分離によって形
成される浮遊ワックス層にあるとされた(Po11ardら(1979)前掲:
Wuら(1981)前掲)。
幾つかのレダクターゼタンパク質の既知のジヌクレオチド結合折り畳みにおける
機能性残基の保存は、Karplusら(Science (1991)251
: 6O−66)により報告されている。
脂肪アシルCoAレダクターゼ活性を有するミドリム21990年4月22〜2
4日、 Las Cruces、 NMからの概要〕により報告されている。
ホホバレダクターゼタンパク質の300倍精製はPu5hnikら(TheRi
verside、 Ca、からの概要〕により報告されている。
図面の簡単な説明
図1.ホホバ脂肪アシルレダクターゼの核酸配列および翻訳アミノ酸配列が提供
される。
発明の要約
本発明により、部分精製された脂肪アシルレダクターゼタンパク質が提供され、
前記タンパク質は脂肪アシル基質からの脂肪アルコールの形成において活性であ
る。本発明のレダクターゼは、アシルCoAおよびアシルACPを含む様々な脂
肪アシル基質に関して活性であることができる。それらの基質の炭素鎖長は異な
ることができるが、与えられたレダクターゼは特定の鎖長のアシル基質に対して
優先性を示すか、または炭素鎖長について広範囲を有するアシル基質に関して活
性であることができる。
一般に、本発明のレダクターゼは、少な(とも、16〜24炭素の鎖長(炭素鎖
長は式“Ctx”により表すことができ、“X”は8〜12の数である)を有す
るアシル基質に対して活性であるが、他のアシル基質についても試験し、更なる
活性を発見することもできる。加えて、本発明のレダクターゼタンパク質が得ら
れれば、下記に更に詳述されるような操作も可能である。それらの操作は、他の
関連するレダクターゼの製造または発見をもたらし得る。
第一の観点によれば、本発明は、脂肪アシルレダクターゼ酵素活性を表すタンパ
ク質調製物に関し、例えば種子植物タンパク質調製物に関する。そのような調製
物は、ホホバ胚芽を分画してミクロソーム膜調製物を生成せしめ、この膜調製物
からレダクターゼタンパク質を可溶化し、そしてクロマトグラフィ一方法によっ
て更に精製することにより製造される。ホホバレダクターゼは非常に長鎖のアシ
ルCoA基質を好むが、他のアシル基質に関する活性も観察され、そしてNAD
PH依存性であることが示されている。
それらの手順により、ポリアクリルアミドゲル上で二重線バンドとして移動しそ
して約54 kOと約52 kDの見かけ分子量を存する2種の主要なポリペプ
チドを含む、部分精製されたレダクターゼ調製物が得られる。よって、種子植物
源からの精製を通してアシルレダクターゼを獲得する方法、並びにそれらのレダ
クターゼタンパク質のアミノ酸配列を得る方法が提供される。
本発明の別の観点では、本発明のレダクターゼに関係づけられる核酸配列に関す
る。本発明のレダクターゼタンパク質のアミノ酸配列からそれらの配列を同定お
よび獲得することができる方法が記載される。別のレダクターゼ配列の単離の際
の、並びに宿主細胞中でのレダクターゼ配列配列の転写用および/またはレダク
タ−セタンバク質の発現用の組換え構成物における、前記構造遺伝子配列の利用
が記載される。レダクターゼタンパク質に関係する別の核酸配列の利用、例えば
5′および3′非コード領域の利用も検討される。
本発明の更に別の観点は、本発明の組換え構成物を含存する細胞に関する。特に
、ホホバレダクターゼが好む基質を含む細胞、例えばアブラナ科植物の胚の細胞
に関する。
その上、本発明の組換え構成物からの発現の結果として本発明のレダクターゼタ
ンパク質を含有する細胞にも関し、そして宿主細胞中でのレダクターゼの生産方
法か提供される。従って、宿主細胞中での該タンパク質の発現の結果として回収
されるレダクターゼタンパク質も本発明に関係する。更に、本発明のレダクター
ゼがそのような宿主細胞中での脂肪アルコールの生産において利用され得ること
は認識されよう。
発明の詳細な説明
本発明の脂肪アシルレダクターゼは、脂肪アシル基から対応するアルコールへの
還元を触媒する活性がある、アミノ酸の任意配列、例えばタンパク質、ポリペプ
チドまたはペプチド断片を包含する。
脂肪アシル基とは、キャリヤー、例えばACPまたは補酵素Aに共有結合した任
意の脂肪アシル基を意味する。
この酵素反応は2段階で行われ得る4を予還元を伴うので、脂肪アシル基からア
ルコールへの還元には別の酵素が要求されることもあり、要求されないこともあ
る。第一段階では、アシル基がアルデヒドに変換され、これが次いで対応するア
ルコールに還元されるだろう。よって、本発明のレダクターゼは、アシルからア
ルコールへの4電子還元全体を通して活性であってもよく、またはアルデヒドへ
の還元のみを触媒し、第二の酵素によりアルデヒドがアルコールに還元されても
よい。これまでに得られた証拠は、単一酵素がアルコールへのアシルCoAの完
全還元を行うことを示す。本発明の脂肪アシルレダクターゼは以後[アシルレダ
クターゼ」または「レダクターゼ」とも呼ばれる。
本発明は、脂肪アシル基をアルコールに変換する種子植物脂肪アシルレダクター
ゼに関する。より詳しくは、本発明はNADPH依存性レダクターゼに関する。
加えて、本発明の植物脂肪アシルレダクターゼは脂肪アシルCoAと脂肪アシル
ACP分子の両方に対して活性を有することができ、観察される活性は利用可能
な基質に依存するだろう。しかしながら、脂肪酸シンセターゼ(FAS)アシル
CoA伸長過程の操作には、非常に長鎖のアシルCoA基質に対する優先活性が
所望される。
本発明により、種子植物脂肪アシルレダクターゼタンパク質が組込み型膜タンパ
ク質であることが決定づけられた。一般に、膜関連タンパク質は、それらが可溶
化される時に、即ちそれらが正常に機能する膜環境から分離される時に酵素活性
を損失する傾向があるため、精製が困難である。しかし、まだ酵素活性を保持し
ている可溶化された種子植物脂肪アシルレダクターゼを得ることは、膜結合タン
パク質では不可能であるような様々な利用を可能にし得る。
例えば、精製または部分精製されたアシルレダクターゼタンパク質が一端得られ
れば、それを固定化しそしてリアクター系において使って、還元ピリジンヌクレ
オチド再生系の存在下で脂肪アルコールを調製することができる。更に、レダク
ターゼタンパク質の研究が部位特異的突然変異誘発研究に至り、それの触媒特性
の更なる特徴づけおよび改善またはそのアシル基質特異性の変更を行うことがで
きる。基質特異性が変更されたレダクターゼは、他のFAS酵素と合同した用途
を見出すことができる。例えば、中M(CI2〜C14)を好む植物チオエステ
ラーゼ(米国特許出願第07/662.007号を参照のこと)および適当なア
シルトランスフェラーゼを変更レダクターゼと共同して使用して中鎖アルコール
を製造することができ、次いで該アルコールを脂肪酸にエステル化してエステル
を得ることができる。
膜結合タンパク質を処理する時の他の考慮すべき重要な要因は、タンパク質と膜
との結合の程度である。膜周辺タンパク質または膜組込み型タンパク質が知られ
ている。周辺タンパク質は、典型的には性質が幾分親水性であり、弱くのみ膜に
結合しており容易に可溶化される。反対に、膜組込み型タンパク質は、脂質膜中
に埋没した高疎水性領域を有し、それらが酵素活性を保持するためには脂質と結
合していなければならないことがしばしばある。
組込み型膜タンパク質を可溶化するのに使われている技術は、適当な膜画分の調
製物への界面活性剤または有機溶媒の添加を含む。
所望のタンパク質がまだ機能的活性(これは特定の酵素アッセイを使って測定す
ることができる)を保持すると仮定すれば、次いで他の常用の精製技術、例えば
沈澱、イオン交換、ゲル濾過およびアフィニティークロマトグラフィーを使うこ
とができる。
典型的には、可溶化されたタンパク質調製物を得るための第一段階として、アシ
ルレダクターゼ活性を含む種子植物組織のミクロソーム膜調製調製物が所望され
る。標準的なミクロソーム膜調製は、完全細胞、核および可溶性タンパク質を含
まない膜画分を与える無細胞ホモシネ−) (CFH)の分画遠心分離を使う。
〔例えば、Moor6ら(1987) Biological Membran
es: A Practical Approach、 37−72頁、 Fi
nalayおよびEvans編を参照のこと。〕油脂種子では、最初の遠心分離
段階が典型的にはベレット、上溝および浮遊脂肪層を与え、次いで上清を更に遠
心分離することによりミクロソーム膜を回収することができる。
1991年2月22日出願の同時係属USSN第07/659.975号におい
て、アシルレダクターゼタンパク質を含む膜画分がCFH中のものに関して良好
なレダクターゼ活性回収率で得られるプロトコールが記載されている。この方法
の重要な段階は、ホホバ胚からの種皮の除去であった。というのは、種皮は酵素
学的測定を妨害する因子を含むことがわかっているからである。この方法はプロ
トコールの最初の部分の間に高塩溶液を使用し、その段階を下記に記載し、後の
実施例においても一層詳細に記載する。
ホホバ胚試料から粉末を製造し、粉末を高塩(3M NaC1)ショ糖(0,3
M)溶液中で胚20 gあたり溶液80−の割合でホモジナイズすることにより
ホモジネートを調製する。次いでこのホモジネートを濾過し、ioo、ooo
xgで約1時間遠心し、ベレット、上溝および浮遊脂肪層を得る。脂肪層を除去
し、上溝を回収し、100[OM HEPES (1)H7,5)、 2mM
DTTおよび0.5d EDTAを含むIM NaCl溶液に対して透析する。
透析物を次いで100.000 Xgでまたは好ましくは200.000 Xg
で約1時間遠心分離し、アシルCoAレダクターゼ活性を有するミクロソーム膜
を含んで成るベレットDP2を得る。
ミクロソーム膜調製物中のまたは更なる精製手順の間のアシルレダクターゼ活性
の更なる特徴付けは、アシルレダクターゼに対する最適化された特異的アッセイ
を開発することにより容易になるだろう。例えば、ホホバでは、基質として非常
に長鎖のアシルCoA分子を使用しそして高塩(0,2M〜0.5M NaC1
)条件下で行われるアッセイが使われる。高塩は検出可能なアシルCoAレダク
ターゼ活性を有意に増加させることが判明した。このアッセイは実施例1におい
て詳細に記載する。
更なる酵素特徴付けおよび精製の他の重要な段階は、生来の脂質二重層膜環境か
ら分離されているが測定可能なレダクターゼ酵素活性の実質量を保持している可
溶化されたレダクターゼタンパク質を得ることである。脂質二重層からの組込み
型膜タンパク質の脱離は、少数ケースでは有機溶媒も使われているが、典型的に
は水性溶液中で両親媒性界面活性剤を使って成し遂げられる。イオン性と非イオ
ン性の両方の多数の様々な界面活性剤が利用可能であり、それらの解離効果、臨
界ミセル濃度(CMC) 、酵素活性および更なる精製に対する効果、並びに溶
液からの除去の容易さにおいて異なる。多種多用の界面活性剤および膜タンパク
質の可溶化方法が当業者に公知であり、そしてNeugebauer (Met
hods Enzymol、(1990) 182: 239−253)および
Hjelmiland (Methods Enzymol、 (1990)
182: 253−264)により概説されている。
しばしば、膜タンパク質を可溶化するのに使われる界面活性剤は所望のタンパク
質の酵素活性を阻害することが認められる。幾つかの界面活性剤を広域特性を示
すホホバアシルレダクターゼの可溶化について試験したが、いずれも阻害性であ
ることがわかった。しかしながら、レダクターゼ活性の見かけの界面活性剤阻害
は該酵素の不可逆阻害以外の何らかの作用のせいであるかもしれないので、CH
APSによる阻害の可逆性を調べた。
CMCより高い濃度で界面活性剤CHAPS (3−((3−クロロアミドプロ
ピル)ジメチルアンモニオ〕−1−プロパンスルホネート)による強力な阻害が
認められたが、酵素を氷上でCHAPSに暴露し、次いでCMC値またはそれ未
満のCHAPS濃度に戻した時、レダクターゼ活性の完全な回復が得られた。よ
って、レダクターゼは界面活性剤CHAPSにより不可逆的に阻害されるのでは
ない。ミクロソーム膜調製物からのレダクターゼ活性の約85%を与える、界面
活性剤CHAPSを使ってホホバアシルレダクターゼ活性を可溶化するプロトコ
ールが考案された。この方法は実施例2に詳細に記載される。同様に、他の界面
活性剤による見かけのレダクターゼ阻害の可逆性の研究を行って、ホホバアシル
レダクターゼ活性または他の候補となるレダクターゼの可溶化のための他の存眉
な界面活性剤を同定することができる。
可溶化されたアシルレダクターゼタンパク質が得られたら、該酵素を基質特異性
、補因子の要求性および可能な活性阻害剤について特徴づけるために更なる実験
を行えることは理解されよう。例えば、本発明のホホバアシルレダクターゼはA
CPおよびCoA基質を含む広範囲の基質を持つことが発見された。例えば、少
なくとも16個の炭素を有するアシルCo基質に対する活性、並びに少なくとも
18個の炭素を存するアシルCoA基質に対する活性が観察される。(C15)
−15−テトラコセノイルーCoA (C24:1)に対する優先的活性が観察
される。
例えば、固定化された反応性色素上でのクロマトグラフィーにより、タンパク質
調製物中の候補となる植物アシルレダクターゼタンパク質を更に濃縮することが
できる。多数のそのような反応性色素母材が既知であり、例えば本発明において
使われるC1bacron BlueF3GA (ブルーA)がそうである。本
発明により、約0.2M NaC1、より好ましくは0.5M NaC1または
より好ましくは0.4M NaC1を含む緩衝液中で負荷させると、ホホバアシ
ルレダクターゼ活性はそのようなカラムに結合する一方、他のタンパク質の約8
5%以上は素通りするかまたはその後の洗浄により除去されることが証明される
。更に、約1.OM Na1lを含む緩衝液中でのブルームカラムからの溶出に
よりホホバアシル活性を回収できることが実証される。
アシルレダクターゼ活性は更に、ブルームカラムからの濃縮されたタンパク質調
製物を、サイズ排除母材が充填されたカラム(しばしばゲル濾過カラムとも呼ば
れる)に適用することにより、更に精製される。このサイズ排除カラムは未変性
レダクターゼ酵素のサイズの評価値も提供する。特に、更に精製されたホホバア
シルレダクターゼ画分を得るのに、狭域サイズ分別用カラム母材、例えばUlt
ragel AcA34または5ephacryl 5100が有用である。特
に着目されるのは、1つの主ピーク中に、サイズ排除カラムまたはその同等物に
負荷したレダクターゼ活性の約40〜60%以上の回収率を得るために使うこと
ができる方法および緩衝液である。
サイズ排除カラムからアフィニティーカラムへのレダクターゼ活性の適用はレダ
クターゼタンパク質の更なる精製をもたらす。例えば、活性画分を約0. IM
NaC1中でバルミトイルCoAアガロースカラムに適用することができる。
次いで15mM NADPH(ホホバからのレダクターゼ酵素の補因子)を有す
る緩衝液を用いて、レダクターゼ活性のほぼ70%を溶出せしめることができる
。
精製の間に、アシルレダクターゼ活性を含む画分を他の技術、例えば5DS−ポ
リアクリルアミドゲル電気泳動およびその後の染色、にかけることができる。こ
うして、レダクターゼ活性を有するそれらの画分中の主要なポリペプチドバンド
を同定することができる。
例えば、バルミトイルCoAアガロースカラムから部分精製されたホホバレダク
ターゼ調製物では、約53 kDのポリペプチドを表す2本のバンド、より詳し
くは54 kDと52 kDの見かけ分子量を有するポリペプチドを表す2本の
バンドが同定され、これは該調製物中のタンパク質の95%以上を占める。更に
種々のマーカーを使った5DS−PAGE分析は、それらのレダクターゼタンパ
ク質の見かけ分子量がより正確には54 kDと56 kD、または約55 k
Dとして定義され得ることを指摘する。
生来のレダクターゼ酵素の見かけのサイズはサイズ排除クロマトグラフィーによ
り評価すると約49 kDであるので、それらのバンドは1つのレダクターゼ酵
素の2つの異なるサブユニットを表すものではないらしい。むしろ、レダクター
ゼ活性はそれらのポリペプチドの一方または両方に関係づけられる。アニオン交
換、色素カラム、ヘキサノイル−CoAアフィニティーカラム、ゲル濾過、ヘパ
リンカラムおよび千オール相互作用クロマトグラフィーを包含する試験により追
加の情報を得ることはできなかった。
この精製に使用するホホバ種子はホホバ植物の多様な集団から収集されるので、
それらのポリペプチドは同一酵素の密接に関連する変種、すなわちイソ酵素を表
すであろう。2つのポリペプチドのトリプシン消化およびアミノ酸配列分析を使
って、54および52 kDバンドを更に特徴づけることができる。
実質的に精製されたレダクターゼタンパク質の回収は現在様々な方法を使って行
うことができる。例えば、ポリアクリルアミドゲルを泳動し、タンパク質を膜支
持体、例えばニトロセルロースまたはポリビニリデンジフルオリド(PVDF)
に移行することができる。次いて、同定されたタンパク質を含むそれらの膜の切
片を、他のタンパク質を実質的に含まないようにして得ることができる。当業界
で既知であり下記の実施例にも記載される技術を使って、膜からタンパク質を回
収し、それらのアミノ酸配列を決定するために更に操作することができる。
例えば、全タンパク質からN末端アミノ酸領域を配列決定することにより、また
は化学的臭化シアン消化によってもしくはプロテアーゼを使った酵素的開裂によ
って所望のタンパク質の断片を調製することにより、アミノ酸配列を決定するこ
とができる。使用することができるプロテアーゼの例としては、エンドプロテイ
ナーゼ1ysc。
gluc、 AspNおよびトリプシンが挙げられる。こうして得られた断片を
、当業者によく知られた方法に従って、精製しそして配列決定することができる
。
54 kDおよび52 kDの候補ポリペプチドの更なる特徴づけ、例えば、大
腸菌(E、 coli )中ての各タンパク質の発現、およびその後のレダクタ
ーゼ活性の確認は有用である。他の技術としては、候補タンパク質に特異的な抗
体を調製しそしてタンパク質調製物中のレダクターゼ活性を阻害することを証明
する免疫学的アッセイを挙げることができる。
更に、アシルレダクターゼ活性に関連づけられたタンパク質について決定された
アミノ酸配列由来の核酸配列を単離し、アシルレダクターゼタンパク質の同一性
を確かめ、そして原核生物または真核生物のいずれかの宿主細胞中での該配列の
転写および/または該タンパク質の発現に備えることが望ましい。例えば、該タ
ンパク質が原核生物、例えば大腸菌中で高レベルで生産されたならば、細胞膜中
への挿入のために破壊性であるかまたは毒性でさえあるかもしれない。従って、
弱いプロモーターを使った低レベル発現が望ましいだろう。あるいは、膜挿入の
原因となり得るリーダーペプチドが発見されたならば、成熟レダクターゼタンパ
ク質をコードするそれらの核酸配列のみを含む構成物を調製してもよい。こうし
て、レダクターゼタンパク質を大腸菌細胞中で生産することができる。大腸菌中
でレダクターゼ活性が検出されない場合、例えば該タンパク質が膜二重層中に挿
入されないかもしれない場合には、大腸菌細胞中のレダクターゼタンパク質の存
在は、他の手段により、例えば抗体調製物を使って、確かめることができる。
アシルレダクターゼは膜結合タンパク質であるため、レダクターゼ活性を確かめ
るために植物細胞中で候補のタンパク質を発現せしめることは望ましいかもしれ
ない。一時的発現のための植物組織のエレクトロポレーションまたは衝撃がこの
目的に有用である。最終的には、レダクターゼ酵素により認識される基質を生産
する植物、例えばアブラナ(Brassica)属のメンバー、中でのレダクタ
ーゼタンパク質の安定な発現が所望される。こうして、医薬品、化粧品、洗剤、
プラスチックおよび潤滑油における用途を有するアシルアルコール生成物を得る
ことができる。
本発明のレダクターゼ核酸はゲノムまたはcDNAであることができ、モしてc
DNAもしくはゲノムライブラリーからまたは単離された植物DNAから直接単
離することができる。一度タンパク質が単離されそして/または該タンパク質の
アミノ酸配列が得られれば、遺伝子配列の単離方法は当業者に公知である。
例えば、単離されたタンパク質に対して抗体を惹起せしめ、それを使って発現ラ
イブラリーをスクリーニングし、こうして植物アシルレダクターゼタンパク質ま
たはその抗原性断片を生産するクローンを同定することができる。あるいは、ア
ミノ酸配列からオリゴヌクレオチドを合成し、それを核酸配列の単離に利用する
ことができる。オリゴヌクレオチドは核酸断片を製造するPCRにおいて有用で
あり、次いでcDNAまたはゲノムライブラリーをスクリーニングするのに用い
ることができる。別のアプローチでは、オリゴヌクレオチドを使ってノーザンま
たはサザンプロットを直接分析し、該オリゴヌクレオチドを使ってcDNAまた
はゲノムライブラリーをスクリーニングする際の有用なプローブおよびハイブリ
ダイゼーション条件を同定することができる。
本発明のアシルレダクターゼ核酸配列は、ホホバアシルCoAレダクターゼタン
パク質に相当するもの、並びにホホバタンパク質配列または核酸配列から得るこ
とができる配列を包含する。[相当する)とは、ホホバアシルレダクターゼタン
パク質またはその部分をコードするもの、ホホバ膜中でのレダクターゼの転写ま
たは転写と翻訳(発現)を指令する前記コード配列の5′または3′に見つかる
調節配列、cDNA中に存在しないイントロン配列、並びに小胞体膜中への挿入
に必要とされ得るが成熟のまたはプロセシングされたアシルレダクターゼ酵素中
には見つからない前駆体レダクターゼタンパク質のリーダーまたはシグナルペプ
チドを包含する、DNAまたはRNAのいずれかの核酸配列を意味する。
ホホバ配列またはタンパク質から「得ることができる」配列とは、ホホバアシル
レダクターゼアミノ酸配列から合成することができる所望の脂肪酸レダクターゼ
タンパク質に関係する任意の核酸配列、あるいは、異なる生物において同定され
そしてホホバレダクターゼ核酸配列またはホホバレダクターゼタンパク質に対し
て調製された抗体をプローブとして使って単離された任意の核酸配列を意味する
。
こうして、ホホバ配列を使って核酸ハイブリダイゼーションまたは抗原学的方法
のいずれかにより所望の生物から単離された別のアシルレダクターゼの配列を、
更に別のアシルレダクターゼを単離するのにも同様に使うことができる。ホホバ
レダクターゼによって単離された種子植物レダクターゼから派生するそのような
レダクターゼも同様に、ここでは「得ることができるJと見なされる。
核酸配列の単離のために、当業者に公知である技術とプラスミドまたはウィルス
ベクターを使ってcDNAまたはゲノムライブラリーを調製することができる。
所望の配列についてスクリーニングするのに利用できる有用な核酸ハイブリダイ
ゼーションおよび免疫学的方法は当業者に公知であり、例えばManiatis
ら(Molecular’ Cloning:A Laboratory Ma
nual、第2版(1989) Co1d Spring Harbor La
bo−ratory、 Co1d Spring Harbor、 New Y
ork)に与えられている。
典型的には、核酸プローブの使用から得ることができる配列は、標的配列と着目
のアシルレダクターゼ酵素をコードする与えられた配列との間で60〜70%の
配列同一性を示すだろう。しかしながら、50〜60%はどの低い配列同一性を
有する長い配列も得ることができる。核酸プローブは核酸配列の長い断片である
か、またはより短いオリゴヌクレオチドプローブであってもよい。長い核酸断片
をプローブとして使用する時(約100 bpより大きい)、プローブとして使
用した配列からの20〜50%の偏差(即ち50〜80%の配列相同性)を有す
る標的試料から配列を得るために、低い緊縮性でスクリーニングすることができ
る。オリゴヌクレオチドプローブは、アシルレダクターゼ酵素をコードする完全
な核酸配列よりも相当短くてよいが、少なくとも約10、好ましくは少なくとも
約15、より好ましくは少なくとも約20ヌクレオチドであるべきである。長い
領域に対して短い領域が使われる時、より高度の配列同一性が所望される。よっ
て、アミノ酸配列同一性が高い酵素活性部位を同定し、相同遺伝子を検出するた
めのオリゴヌクレオチドプローブを設計することが望ましい。
与えられた配列とのハイブリダイゼーションにより関連遺伝子が単離できるかど
うかを決定するために、典型的には放射能を使って該配列を標識して検出を可能
にする。他の方法も利用できる。標識したプローブをハイブリダイゼーション溶
液に添加し、ノーザンもしくはサザンプロットのいずれかである所望の核酸を含
むフィルター(相同性について所望の源をスクリーニングするため)、またはス
クリーニングしようとするcDNAもしくはゲノムクローンを含むフィルターと
共にインキュベートする。ハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、着目
の配列への該プローブのハイブリダイゼーションを最適化するように変更するこ
とができる。低い温度と高い塩濃度は、より遠縁の関連配列のハイブリダイゼー
ションを考慮に入れる(低緊縮性)。低緊縮性条件下でのバックグラウンドハイ
ブリダイゼーションが問題となる場合、特異的にハイブリダイズする配列の検出
を改善するために、ハイブリダイゼーションまたは洗浄段階における温度を上げ
ることができ、そして/または塩濃度を下げることができる。ハイブリダイゼー
ションおよび洗浄温度は、Be1zら(Methods in Enzymo!
ogy (1983)胆虹266−285:lにおいて論じられたようにプロー
ブの推定融解温度に基づいて調整することができる。
有用なプローブ並びに適当なハイブリダイゼーションおよび洗浄条件を上記のよ
うにして同定した後、標識した配列および最適条件を使ってcDNAまたはゲノ
ムライブラリーをスクリーニングする。まず、該ライブラリーを固形寒天培地上
に塗抹し、DNAを適当な膜、通常はニトロセルロースまたはナイロンフィルタ
ーに上昇移行させる。次いで上記の通りそれらのフィルターを陣識プローブとハ
イブリダイズせしめ、洗浄し、関連配列を含むクローンを同定する。
免疫学的スクリーニングのためには、精製タンパク質をウサギまたはマウスに注
入することによりホホバアシルレダクターゼに対する抗体を調製することができ
る。そのような抗体調製方法は当業者に公知である。モノクローナルまたはポリ
クローナル抗体のいずれも生産することができるが、典型的にはポリクローナル
抗体が遺伝子の単離に一層有用である。
所望の植物種をスクリーニングするために、ウェスタン分析を行って、ホホバレ
ダクターゼに対する抗体と交差反応する関連タンパク質が所望の植物種の粗抽出
物中に存在することを決定づける。これは、膜、通常はニトロセルロース膜上へ
の植物抽出タンパク質の固定化、電気泳動、および抗体とのインキュベーション
により達成される。ニトロセルロースフィルター上の抗体/タンパク質複合体の
検出のためには様々な系が利用可能であり、そのようなものとしては、該抗体の
放射能標識および第二抗体/酵素接合体系が上げられる。幾つかの利用可能な系
は0berfelder (Focus (1989) BRL几ifeTec
hnologjes、Inc、 11:1−5)により記載されている。交差反
応性が観察されたら、所望の植物種を表す発現ライブラリーをスクリーニングす
ることにより、関連タンパク質をコードする遺伝子を単離する。発現ライブラリ
ーは、Maniatisら(前掲)により記載されたようにして、λgtllを
含む様々な市販のベクター中に作製することができる。
DNAハイブリダイゼーションまたは免疫スクリーニング技術を使って上記の如
く同定したクローンを次いで精製し、DNAを単離し、既知技術を使って分析す
る。こうして、クローンが関連のアシルレダクターゼタンパク質をコードするこ
とを確かめる。ホホバレダクターゼを使ったのと同じ方法でそれらのレダクター
ゼを使って他の種子植物脂肪アシルレダクターゼを得ることができる。
部位特異的突然変異誘発またはPCRO探準技探合技術て本発明のアシルレダク
ターゼ核酸配列を変更することができ、または合、成核酸配列を製造する際に配
列の変更を行うことができることは当業者により認識されるだろう。それらの変
更された配列もまた、本発明のアシルレダクターゼ核酸配列と見なされる。例え
ば、核酸配列が同一アミノ酸配列をコードするようにコドンのゆらぎ部分を変更
することができ、あるいは、保存性アミノ酸置換が生じるようにコドンを変更す
ることができる。どちらの場合でも、ペプチドまたはタンパク質は所望の酵素活
性を維持しており、従って本発明の一部と見なされる。
本発明のアシルレダクターゼ酵素の核酸配列は、ゲノムDNA、cDNA、mR
NAから誘導されるDNAまたはRNA配列であるか、あるいは全部または一部
分合成してもよい。遺伝子配列は、例えば、適当な源からゲノムDNAを単離し
、そしてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使って着目の配列を増幅しクローニ
ングすることにより、クローニングすることができる。あるいは、特に植物優先
配列を提供することが望ましい場合、遺伝子配列を完全にまたは一部分合成する
ことができる。所望の構造遺伝子の全部または一部(レダクターゼタンパク質を
コードする遺伝子の部分)を、特定の宿主が好むコドンを使って合成することが
できる。宿主が好むコドンは、例えば、所望の宿主種牛で発現されるタンパク質
中で最も頻繁に使われるコドンから、決定することができる。
アシルレダクターゼタンパク質に関係する核酸配列は、多数の用途を見出すだろ
う。例えば、組換え構成物を調製することができ、この組換え構成物はプローブ
として使うことができ、または宿主細胞中でのアシルレダクターゼタンパク質の
発現に備えるだろう。意図する用途に依存して、構成物はレダクターゼ全体また
はその部分をコードする配列を含むことができる。例えば、該レダクターゼの重
要領域、例えば活性部位を同定することができる。所望のレダクターゼ活性に必
要なアミノ酸をコードするレダクターゼ配列の部分のみを含む別の構成物を調製
することもできる。
アシルレダクターゼタンパク質の好む基質を含む宿主細胞中での発現は、対応す
る脂肪アシル基質からの脂肪アシルアルコールの生産に備えることができる。レ
ダクターゼタンパク質の発現に有用な系としては、原核細胞、例えば大腸菌、酵
母細胞、および植物細胞が挙げられ、維管束植物および非維管束植物の細胞が望
ましい宿主である。こうして、レダクターゼタンパク質を生産せしめることがで
きる。加えて、コード配列の部位特異的突然変異誘発を使って、レダクターゼタ
ンパク質の反応性に対する特定の突然変異の影響を調べることができる。
更に、アシルレダクターゼコード配列またはその断片の相補的配列の転写に備え
てアンチセンス構成物を調製することができる。こうして、標的宿主生物中で生
産されるレダクターゼタンパク質の量を減少させることができる。
本発明のアシルレダクターゼをコードするDNA配列は、様々な方法で外来DN
A配列と組み合わせることができる。「外来JDNA配列とは、天然にはレダク
ターゼに連結して見出されない任意のDNA配列を意味し、そのようなものとし
ては、天然には一緒に連結して見つからない同一生物からのDNA配列の組合せ
が挙げられる。例えば、本発明のレダクターゼ配列にシグナルペプチドをコード
する配列を連結せしめることが望ましい。こうして、脂肪アシル基質、特に脂肪
アシルACPが利用可能である葉緑体に該レダクターゼを差し向けることができ
る。
本発明のアシルレダクターゼをコードするDNA配列は、通常該レダクターゼに
結合している遺伝子配列の全部または一部と共同して使うことができる。その構
成部分において、レダクターゼをコードするDNA配列が、5′から3′の転写
方向で、宿主細胞中で転写および翻訳を促進することができる転写開始調節領域
、レダクターゼをコードする核酸配列および転写終結領域を有する組換え構成物
中に合体される。
宿主に依存して、調節領域は異なるであろうが、ウィルス、プラスミドまたは染
色体遺伝子等からの調節領域を含む。原核または真核微生物、特に単細胞宿主中
での発現には、多種多様な構成的または調節性プロモーターを使うことができる
。微生物中での発現は植物酵素の準備源を提供することができる。記載されてい
る転写開始領域の中でも、細菌および酵母宿主、例えばE、コリ(E、 col
i )、ダーゼ、T7ポリメラーゼ、トリプトファンE等といった遺伝子由来の
領域である。
大部分については、組換え構成物は、アシルレダクターゼの生産に備える植物中
で機能的な調節領域を含む。植物レダクターゼまたはその機能的断片をコードす
る転写解読枠は、転写開始調節領域の5′末端に連結されるだろう。翻訳開始領
域が所望されることもあり、翻訳開始領域は該レダクターゼcDNA配列の5′
非コード領域からまたは構成物の転写開始領域と本来連結した翻訳開始領域から
提供することができる。一般に、転写および翻訳調節領域の組合せはプロモータ
ーと呼称される。植物中での構造遺伝子の種々様々な構成的または調節性発現、
例えば誘導性発現に備える多数のプロモーターが利用可能である。
植物中での構成的遺伝子発現に備えるのに有用であることが知られている配列の
中には、アグロバクテリウム(Agrobacterium )遺伝子に関連す
る調節領域、例えばツバリンシンターゼ(Nos) 、マンノピンシンターゼ(
Mas)またはオクトピンシンターゼ(Ocs)遺伝子、並びにウィルス遺伝子
の発現をコードする領域、例えばカリフラワーモザイクウィルス(CaMV)の
35Sおよび19s領域がある。本明細書中で使用する「構成的ノなる用語は、
必ずしも成る遺伝子が全ての細胞タイプ中で同じレベルで発現されることを指摘
するのではなく、ある種の変形がしばしば豊富に見つけられるけれども、その遺
伝子が広範囲の細胞タイプ中で発現されることを示す。他の有用な転写開始領域
は、ある種の組織中でのまたはある種の増殖条件下での転RUBISCOの小サ
ブユニット等からの転写開始領域である。
植物宿主中てのアシルレダクターゼタンパク質の発現が所望される態様では、完
全な植物アシルレダクターゼ遺伝子の全部または一部の使用が望ましいことがあ
り、即ち5′上流非コード領域(プロモーター)、構造遺伝子配列および3′下
流非コード領域を使うことができる。異なるプロモーター、例えば着目の植物宿
主にとって生来であるプロモーター、または変更されたプロモーター、即ち、あ
る遺伝子源に由来する転写開始領域と別の遺伝子源に由来する翻訳開始領域を有
するもの、または増強されたプロモーター、例えば二重35S CaMVプロモ
ーター、が所望される場合、標準技術を使ってそれらの配列を一緒に連結せしめ
ることができる。
5′上流非コード領域が種子成熟の間に調節される別の遺伝子から得られる応用
では、植物の肝組織中で卓越的に発現されるもの、例えばACPまたはナビン由
来の転写開始調節領域が所望される。そのような[種子特異的プロモーター」は
、1988年1月25日出願の米国特許出願第07/147.781号(199
1年8月8日出願の米国特許出願第07/742.834号)、および“Nov
el 5equences Preferentia11y巳xpressed
In Early 5eed Development and Metho
ds Re1atedThereto″という発明の名称を有する1990年3
月16日またはその付近に出願の米国特許出願第07/494.722号の技術
に従って、獲得および使用することができる。それらの同時係属出願は全て参考
として本明細書中に組み込まれる。種子組織中で卓越的に発現される転写開始領
域は、他の植物部分における遺伝子産物の破壊的または不利な作用を最小にする
ため、脂肪アルコール生産に望ましいと考えられる。
本発明の組換え構成物中に転写終結調節領域も提供することができる。転写終結
領域は、植物アシルレダクターゼをコードするDNA配列、または別の遺伝子源
に由来する便利な転写終結領域、特に転写開始領域と本来関連する転写終結領域
により提供することができる。転写終結領域は、典型的には、該終結領域が由来
する構造遺伝子の3′側の少なくとも約0.5kb、好ましくは約1〜3kbの
配列を含むだろう。
発現用の着目のDNA配列として植物アシルレダクターゼを育する植物発現構成
物は、様々な植物で、特に非常に長鎖の脂肪アシルCoA分子(特にナタネの高
エルカ酸変異体)を生産する植物、例えばアブラナ科(Brassica)で使
用することができる。他の着目の植物は、望ましい基質、例えば中鎖または長鎖
脂肪アシル分子を生産するものであり、そのようなものとしては、ナタネ(Ca
nola変種)、ヒマワリ、ベニバナ、綿、サルスベリ(Cuphea) 、大
豆、落花生、ココナツおよびアブラヤシ並びにトウモロコシが挙げられるが、そ
れらに限定されない。宿主細胞中にDNA発現構成物を導入する方法に依存して
、他のDNA配列が要求されることがある。重要なのは、本発明が双子葉類と単
子葉類に適用でき、そして新規のおよび/または改良された形質転換および再生
技術に容易に適用できるであろうことである。
形質転換の方法は本発明にとって重要ではない。植物形質転換の様々な方法が現
在利用可能である。穀物を形質転換させるために一層新規な方法が利用できるの
で、それらをこの記載に従って直接適用することができる。例えば、アグロバク
テリウム(Agrobacterium )に本来感染しやすい多数の植物種は
、アグロバクテリウム媒介形質転換のバイナリ−ベクター法または三分節系交配
を介して好結果に形質転換せしめることができる。宿主植物細胞への核酸配列の
輸送に備えるのに有用である他の配列は、植物病原性ウィルスまたは植物転置因
子から誘導することができる。加えて、様々な単子葉および双子葉植物種の形質
転換に備える、マイクロインジェクション、DNA粒子衝撃、エレクトロポレー
ションの技術が開発されている。
組換え構成物を開発する際に、該構成物の種々の成分またはその断片は、通常、
細菌宿主、例えばE、コリ中で複製することのできる便利なベクター中に挿入さ
れるだろう。文献に記載されている多数のベクターが存在する。各クローニング
後、プラスミドを単離し、更なる操作、例えば制限、新規断片の挿入、連結、欠
失、挿入、切除等にかけ、所望の配列の成分を組み立てることができる。一端構
成物が完成すれば、それを次いで宿主細胞の形質転換の方法に応じた更なる操作
のために適当なベクターに挿入することができる。
通常、この組換え構成物中には、宿主中での発現に必要な調節配列を有しそして
形質転換細胞の選択に備える構造遺伝子が含まれるだろう。該遺伝子は、細胞障
害因子、例えば抗生物質、重金属、毒素等に対する耐性、栄養素要求宿主への原
栄養性を提供する補完、ウィルス免疫性、等に備えることができる。同様に、色
の変化により同定することができる化合物の生成に備える酵素、例えばGUS、
または発光の生成に備える酵素、例えばルシフェラーゼをコードする遺伝子が有
用である。発現構成物が導入される様々な宿主種に依存して、形質転換組織の選
択または検出のためlまたは複数のマーカーを使うことができ、この場合具なる
宿主には異なる選択条件が使われる。
植物の形質転換にアグロバクテリウム(Agrobacterium )を使う
時、一端または両端がT−DNAに境する核酸配列、特に左および右ボーダー領
域、より特別には少なくとも右ボーダー領域を有することが望ましいだろう。そ
れらのボーダー領域は他の形質転換方法を使う時にも有用であることがある。
アグロバクテリウム(Agrobacterium )またはリゾゲネシス(R
hizogenesis)配列を植物形質転換に用いる場合、宿主中に存在する
T】−またはR1−プラスミド上のT−DNAとの相同組換えのためにアグロバ
クテリウム宿主中に導入することができるベクターを用いてもよい。組換え用の
T−DNA含有Ti−またはRi−プラスミドは武装されてもよく(瘤形成を引
き起こすことができる)、または武装解除されてもよい(瘤形成を引き起こすこ
とができない)。後者は、植物宿主細胞へのDNAの輸送に必要なトランス作用
性因子をコードするvir遺伝子の機能的補完が形質転換アグロバクテリウム宿
主中に存在している限り許容される。武装されたアグロバクテリウム株を使うと
、正常な植物細胞の混合物(そのうちの幾つがか所望の核酸配列を含む)を生じ
ることができ、その植物細胞は腫瘍形成遺伝子の存在のため瘤形成を行うことが
できる。所望の核酸配列を含むが腫瘍遺伝子を欠いている細胞は、通常の形質転
換植物が得られるような混合物から選択することができる。
宿主植物細胞を形質転換するビヒクルとしてアグロバクテリウムを使う好ましい
方法では、T−DNAボーダー領域により隣接された発現または転写構成物が、
E、コリとアグロバクテリウム中で複製することのできる広範囲宿主用ベクター
中に挿入されるだろう。そのような広範囲宿主用ベクターは文献中に記載されて
いる。汎用されるのは、pRK2またはその誘導体である。例えば、Ditta
ら(Proc。
Natl、 Acad、 Sci、 USA (+980) 77:7347−
7351)およびEPA O120515を参照のこと。これらは参考として本
明細書中に組み込まれる。あるいは、植物細胞中で発現させようとする配列を、
別々の複製配列(一方はE、コリ中で該ベクターを安定化するもので、他方はア
グロバクテリウム中で該ベクターを安定化するもの)を含むベクター中に挿入す
ることができる。例えば、McBrideおよびSummerfel t(Pl
ant Mo1. Biol、 (1990)貝:269−276)を参照のこ
と。前記文献中では、pRiHRI CJouaninら、1Jo1. Gen
、 Genet、 (1985) 201: 370−374)複製開始点が使
われ、アグロバクテリウム宿主細胞中での植物発現ベクターの安定性の付加に備
えている。
アグロバクテリウム中で複製することができる上述したようなベクターを使うこ
とは好ましい。この方法では、プラスミドの組換えは不要であり、そして宿主ア
グロバクテリウムのvir領域が植物宿主細胞へのT−DNAボーダー配列の輸
送に必要なトランス作用性因子を供給することができる。
アブラナ(Brassica)細胞の形質転換には、例えば、アグロバクテリウ
ム形質転換法を使うことができる。そのような1つの方法はRadkeら(Th
eor、 Appt、 Genet、 (1988)75:685−694)に
より記載されている。
本発明を今まで一般的に記載してきたが、本発明は次の実施例を参照することに
よって一層容易に理解されるだろう。下記の実施例は例示のためにのみ提供され
るのであって、特記しない限り本発明を限定するものではない。
ミクロソーム換調製物または可溶化されたタンパク質調製物中のアシルCoAレ
ダクターゼ活性をアッセイする方法を記載する。
A、 放射能探識物質
〔14C〕シアン化カリウムを対応するアルキルメシレートと反応させ、次いで
アルキルニトリルを遊離脂肪酸に塩基加水分解することにより、長鎖(1−”C
)脂肪酸(比活性51〜56 Ci1モル)、即ち11−シス−エイコセン酸、
13−シス−トコセン酸および15−シス−テトラコセン酸を調製する。エー
テル性ジアゾメタンを使ってそれらの脂肪酸をメチルエステルに変換し、調製用
硝酸銀薄層クロマトグラフィー(TLC)により精製する。該脂肪酸メチルエス
テルを加水分解して遊離脂肪酸に戻す。3つのTLC法により放射化学純度を評
価する:順相シリカTLC1硝酸銀TLC1およびC18逆相TLC,それらの
方法によって測定した放射化学純度は92〜98%であった。Youngおよび
Lynen (J、 Biol、 Chem、 (1969) 24虹377)
の方法により、対応する長M (1−”C)脂肪酸から10 Ci1モルの比活
性の長鎖(1−”C)アシルCoAを調製する。他の(1−”C)アシルCoA
、例えばN−14C〕テトラカセノイルCoAは、Amersham (Ar
lington Heights、 [L)から購入した。(1−14C)ヘキ
サデカナールは、PletcherおよびTateの方法(Tet、 Lett
、 (1978)1601−1602 )のミクロスケール修飾に従って、(1
−”C)ヘキサデカン−1−オールのジクロメート酸化により調製する。生成物
を調製用シリカTLCにより精製し、そして使用するまで一70°Cでヘキサン
溶液として保存する。
■、アッセイI: 20μMの(1−14C)アシルCoA (通常はテトラコ
セノイルCoA 、比活性2〜5 Ci1モル)をアッセイ試料および2mM
NADPHと共に0.25m1の容量においてインキュベートすることにより、
ミクロソーム膜調製物中のレダクターゼ活性を測定する。
インキュベーション混合物は、更に、10%(W/V)グリセロール、1mM
DTTを含み、50mM HEPES (4−(2−ヒドロキシエチルクー1−
ピペラジンエタンスルホン酸)(ここでおよび以後に言及されるHEPESは、
pH7,5に調整された1M原液から添加される)により緩衝化されている。
アシルCoA基質の添加によってアッセイを開始し、30°Cで1時間インキュ
ベーションを行う。アッセイ試験管を氷上に置き、即座に0、25m1のイソプ
ロパツール:酢酸(5: 1. v/v )を添加することにより、アッセイを
停止する。未標識のワックスエステル(0,1■)およびオレイルアルコール(
0,1■)をキャリヤーとして添加する。
HaraおよびRadin (Anal、 Biochem、 (1978)
90:420)のスケールダウンプロトコールにより、(”C)脂質を抽出する
。停止させたアッセイ液に61dのへキサン/イソプロパツール(3: 2.
v/v )を添加する。試料を渦動攪拌し、2−の水性硫酸ナトリウム溶液(5
,5%、 W/V )を加え、そして試料を再度渦動攪拌する。
2、アッセイ2: 20μMの(1−”C)アシルCoA (通常はテトラコセ
ノイルCoA 、比活性2〜5 Ci1モル)をアッセイ試料および2mM N
ADPHと共に0.25−の容量においてインキュベートすることにより、ミク
ロソーム膜調製物中のレダクターゼ活性を測定する。
インキュベーション混合物は、更に、10%(W/V)グリセロール、1m1J
DTTを含み、50d HEPES (4−C2−ヒドロキシエチルクー1−
ピペラジンエタンスルホン酸)(ここでおよび以後に言及されるHEPESは、
pH7,5に調整された1M原液から添加される)により緩衝化されている。も
し、原調製物中に更に存在するアシルCoA :アルコールアシルトランスフエ
ラーゼ活性(これはレダクターゼ反応生成物を消耗する)を阻害することを所望
するならば、アッセイ混合物中に0.3%w/v CHAPSを含める。このC
HAPS濃度は、レダクターゼ酵素に対して最小の影響を有するがアシルトラン
スフェラーゼ反応を完全に阻害し、よってレダクターゼ活性の定量を簡易化する
。
アシルCoA基質の添加によってアッセイを開始し、30°Cで1時間インキュ
ベーションを行う。アッセイ試験管を氷上に置き、即座に0、25m1のイソプ
ロパツール:酢酸(5: 1. v/v )を添加することにより、アッセイを
停止する。未標識のワックスエステル(25μg)、オレイルアルコール(50
μg)およびオレイン酸(50μg)をキャリヤーとして添加する。)Iara
およびRadin (Anal、 Biochem、 (1978) 9042
0〕のスケールダウンプロトコールにより、〔14C〕脂質を抽出する。停止さ
せたアッセイ液に4−のへキサン/イソプロパツール(3: 2. v/v )
を添加する。試料を渦動攪拌し、2rnIの水性硫酸ナトリウム溶液(6,7%
、 W/V )を加え、そして試料を再度渦動攪可溶化されたレダクターゼ活性
をアッセイするためには、酵素の活性化のための塩の添加を含む幾つかの変更か
必要である。可溶化されたレダクターゼアッセイのためのアッセイ用緩衝液は、
ミクロソーム膜調製物アッセイについて上記に示した通りであるが、ただし次の
変更を伴った。
a、0.3〜0.5Mの最終濃度になるようにNaC1を添加する。
b、〜1+nMのEDTAを含める。そしてC,アッセイしようとする酵素試料
(薬量的には0475%CHAPSを含む)を50.3%に希釈する(CHAP
SのCMCは〜0.5%である)。
D、 アッセイ生成物の分析
ミクロソーム膜調製物レダクターゼアッセイまたは可溶化レダクターゼアッセイ
のいずれかの生成物を分析するために、2つのプロトコールを開発した。下記に
「詳細アッセイ」として記載される1つのプロトコールは、時間がかかるけれど
もより高度な定量的結果を与える。「迅速アッセイ」として下記に記載される他
方のプロトコールは、レダクターゼ活性の尺度を提供し、迅速であって一層簡便
であるが、定量性は低い。
1、 詳細アッセイ: 硫酸ナトリウムの添加および試料の渦動攪拌後、上の有
機相を除去し、下の水相を4−のヘキサン/イソプロパツール(7: 2. v
/v )で洗浄する。有機相をプールし、窒素下で蒸発乾固せしめる。液体残渣
を少量のへブタン中に再懸濁し、そしてアリコートを液体シンチレーションカウ
ンティングにより放射能分析する。試料の残りは、凛識種のTLC分析、または
ワックスエステルを開裂させる誘導化に用いることができ、それによって生産さ
れる全アルコールの量を与えることができる。
脂質のクラス分析のために、試料をシリカゲルTLCプレートに適用し、該プレ
ートをヘキサン/ジエチルエーテル/酢酸(例えば80:20:1または70:
30:l V/V/V )中で展開する。大まかにはワックスエステル(リガー
ゼが存在する時、ミクロソーム膜調製物アッセイと同様)、遊離脂肪酸、脂肪ア
ルコールおよび起源の極性脂質である脂質クラス間の放射能の分布を、AMB[
S放射分析画像処理システム(AMB[S System Inc、、 San
Diego、 CA)を使って測定する。必要であれば、個々の脂質クラスを
TLCプレートから回収し、更なる分析に使うことができる。
ワックスエステルの開裂には、Pinaら(LiPids (1987) 22
:358−361〕のグリニヤール誘導体化プロトコールに基づくスケールダウ
ンプロトコールを使用する。試料を200μgのキャリヤーワックスエステルと
共に、テフロン被覆ちスクリューキャップが付いたガラス試験管中で乾燥する。
乾燥ジエチルエーテル(0,4ml)、酢酸エチル(3μl)およびジエチルエ
ーテル中の3M臭化エチルマグネシウム(0,IrILl)を順次添加する。試
料を渦動攪拌し、室温で少なくとも2時間放置し、その後、水で飽和されたジエ
チルエーテルを注意深く添加して過剰の試薬を分解する。IM HCIとへキサ
ンの各2−を添加し、試験管を渦動攪拌する。上の有機相を水で洗浄しく2X2
ml’)、50〜100μlのエタノールの存在下で蒸発乾固せしめる。
試料を50〜100μlのへキサン中に再懸濁し、TLCプレートに適用する。
順相および逆相TLC系の両方を分析に使った。順相TLCはシリカTLCプレ
ートを使用し、ヘキサン/ジエチルエーテル/酢酸(70:30+2 v/v/
v)で展開する。逆相系はC18プレートを使い、メタノール中で展開する。
2、迅速分析: 硫酸ナトリウムの添加および試料の渦動攪拌後、既知の割合の
有機相を取り出し、液体シンチレーションカウンティングによりカウントする。
この計算値を使って有機相中の全カウントを見積もる。有機相の別の部分を取り
出し、窒素下で乾固せしめ、ヘプタン中に再溶解し、そして詳細アッセイについ
て記載されるようにしてスキャンする。こうして、アルコール中に取り込まれる
全ラントの割合が決定される。
実施例2− ホホバアシルCoAレダクターゼの特徴づけレダクターゼ活性を育
するホホバタンパク質調製物を獲得する方法およびこの酵素活性の研究結果が与
えられる。
A、 種子形成とアシルCoAレダクターゼ活性プロフィールカリフォルニア用
デービスで5種類の植物において二車に渡り胚形成を追跡した。胚の生体重およ
び乾重は、約80日から約130日までかなり一様な速度で増加することが観察
された。脂質の抽出は、胚の生体重が約300■(約80日)に達すると、脂質
重対乾重の比が50%の最大レベルに達することを明らかにした。
実施例1に記載した通りに、発育中の胚においてアシルCoAレダクターゼ活性
を測定した。ホホバ種皮が阻害因子の源であることが決定されたので、種皮を除
去した後、胚を液体窒素中で凍結させて一70℃で貯蔵した。
無細胞ホモジネートまたは膜画分中のいずれかで測定した時のアシルCoAレダ
クターゼ活性の発育プロフィールは、開花後約1158目にピークに達するレダ
クターゼ活性の大々的誘導を指摘する。従って、酵素学的研究用の胚は、開花後
約90〜110日の間、即ちレダクターゼ活性が高くなり、脂質の沈着が最大レ
ベルに達しておらず、そして種皮が容易に除去できる期間に収穫した。レダクタ
ーゼ活性の最大増加速度は、開花後80日〜90日の間に認められる。従って、
cDNAライブラリー作製用の胚は、おそら(レダクターゼタンパク質の合成速
度が最大になるであろう開花後80日90日目に収穫した。
同様に、アシルCoAレダクターゼをコードするmRNAのレベルはこの時期に
最大であると予想されだろう。
B、 分画研究
ホホバ胚試料を分画する初期の試みによって、遠心分離から生じる脂肪層、上清
および沈澱画分におけるレダクターゼ活性の変動性分布が得られた。潜在的に活
性分布に影響を与える多数の処理、例えば超音波処理、浮上勾配、および抽出緩
衝液への種々の剤の添加、を試験した。抽出緩衝液への塩の配合は、100.0
00 Xgで1時間の遠心分離による上溝画分中へのりガーゼ活性の回収を最大
に改善させた。抽出緩衝液ハ3M NaCl 、 0.3M’z a糖、100
mM HEPES、2mM DTT 、並びにプロテアーゼ阻害剤としての1m
M EDTA、 0.7 ug/iのロイペプチン、0.5μg/−のペプスタ
チンおよび17μg/−のフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)か
ら成る。
C1ミクロソーム膜調製物
透析後に100.000 Xgで1時間の遠心によりまたは硫酸アンモニウム沈
澱により、上記の上清から高レベルのレダクターゼ活性を存する粒子を得ること
ができる。透析法は実施例3に詳細に記載される。レダクターゼ活性を有するそ
れらの粒子の更なる分析、例えば密度勾配遠心、ゲル浸透クロマトグラフィー、
およびタンパク質/リン脂質分析は、それらの粒子が膜画分を表すことを確立す
る。この膜調製物は高いシトクロムCレダクターゼ活性も存し、この活性は小胞
体(ER) It!のマーカーとして使われる。それらの研究は、レダクターゼ
タンパク質が膜に関係することを確立する。
硫酸アンモニウム分画には、本質的には実施例3に記載の通りにホホバ胚から1
00.000 Xg上清を得る。同容量の硫酸アンモニウム溶液(33,2g/
10(7)をゆっくり上清画分に添加しく攪拌しながら)硫酸アンモニウム濃度
を30%にする。この濃度はレダクターゼ酵素を効果的に沈澱させるであろう濃
度である。更に30分間攪拌した後、該上清を26.000 X gで30分間
遠心し、得られたベレットを、25mMHEPES、 IM NaC1,1mM
DTT、 0.1mM P!jsFから成る溶液を使って最初の上清画分Sl
の容量の1710において再懸濁する。この懸濁液を100、000 X gで
1時間遠心し、得られたベレットを25mM HEPES。
10%グリセロール中に再懸濁する(再び、Sl容量の1/10において)。こ
の懸濁液の100.000 X gでの遠心によって洗浄されたミクロソームベ
レットP4が得られ、これをSl容量の1/2oの25mMHEPES、 10
%グリセロール中に再懸濁して約3〜4■/−のタンパク質濃度を与える。後で
使用するために了りコートを一70°Cで凍結する。
載されりTriton X114相分画方法を使って、ホホバレダクターゼが組
込み型膜タンパク質であるか、またはMHとより弱く結合しているか(一層高親
水性のタンパク質)を決定する。この技術は、本質的には、氷上で膜と1%Tr
iton X114とをインキュベートし、次いで該混合物の温度をそれらの条
件下での前記界面活性剤の濁点より高い温度に上昇させることを含む(濁点は非
常に大きなミセルが自発的に形成する温度であり、1%Triton X114
については〜20°Cである)。遠心分離すると2つの別々の相が観察され、下
は界面活性剤に富む相であり上は界面活性剤が少ない相(ここでは水相と呼ばれ
る)である。組込み型膜タンパク質は、界面活性剤に富む相に優勢的に分配され
、一層高親水性のタンパク質は水相中に回収されることが示されている。ホホバ
膜調製物をこのTriton X114相分画プロトコールにかけると、レダク
ターゼ活性は界面活性剤に富む相に存在し、水相中には全くレダクターゼ活性が
検出されない。これはレダクターゼ酵素が原級込み型タンパク質であることの証
拠である。
E、レダクターゼ酵素の更なる特徴づけ上記のミクロソーム膜調製物をレダクタ
ーゼ酵素の更なる特徴づけに使う。レダクターゼ酵素はpH5〜9の範囲に渡り
活性であることが示された。特徴づけ実験は細胞質の推定生理学的PHに近似す
るpH7,5において行った。
■、 塩の効果: −塩基塩については0.5Mの標準濃度を使ってレダクター
ゼ活性に対するそれらの効果を調べた。二価カチオンまたはアニオンを存する塩
は0.167M (0,5M−塩基塩と同じイオン強度を与える)で調べた。0
.5M NaC1の添加により15倍までの刺激が観察される。−価と二価の他
の塩(例えばLiC1,KCI、 MgC1z、 CaC1tおよびNa25O
4)もまた、レダクターゼ活性を刺激することがわかったが、NaC1刺激と比
較すると一般に小さい程度であった。強いカオトロピック塩であるKSCNおよ
びNa5CNはレダクターゼ活性の刺激を全く与えないかまたは限界的な刺激を
与えた。
2、 他のエフェクター: ジチオトレイトール(DTT)はレダクターゼ活性
を刺激することが認められたが必須ではなく、エチレンジアミン四酢酸(EDT
A)は幾らかの刺激を与え、その最適濃度は2、5mMであった。低い(0,0
2〜0.075 ■/d’) BSA (ウシ血清アルブミン)濃度において小
さい活性刺激が観察されたが、0.2■/−以上のBSA濃度では活性の阻害が
観察された。
アシルCoAレダクターゼがNADPH特異的活性(Pollardら、前掲)
であるという初期の観察を確証した。バックグラウンドより上のNADH依存性
活性は全く測定されなかった( NADPH依存性活性のく2%)。
また、レダクターゼ反応の水溶性最終生成物であるCoAとNaDP”は両方と
も有意な活性の阻害を与え(ミリモル濃度で)、一方でNADHとNAD ”は
活性に対して限界的効果を有した。
3、 基質特異性: 様々な鎖長の脂肪酸の千オニステル、アシルACPおよび
アシルCoAをレダクターゼ酵素の基質として比較した。
テトラコセノイルーCoA (24: I −CoA )基質は高濃度で強い基
質阻害を示すので、10MMの基質濃度で試験を行った。それらのアッセイにお
けるNaCl濃度は015Mである。基質特異性実験の結果を下表1に与える。
表1:レダクターゼのアシル特異性
12:O<0.01 <Q、 15
24:1 19.9
テトラフセノイルーCoAは試験したものの中で最高の基質活性を有したので、
これを更なる酵素精製および特徴づけ実験におけるレダクターゼアッセイに使う
。着目のバルミトイル−CoA (C16:O−CoA )およびバルミトイル
−ACP (C16:0−ACP >を基質として直、接比較した。バルミトイ
ル−CoAに対する活性はバックグラウンドよりもわずかに上であったけれども
、バルミトイル−ACPに対する活性は高かった。以前に、ステアロイル−AC
P (Cl8:0−ACP )が基質として活性を有することが示されている(
Pollardら、前掲)。
同じく着目されるのは、バルミトイル−CoAはレダクターゼ酵素に対する貧弱
な基質であると思われるけれども、未標識のバルミトイル−CoA (0〜30
μM)と(1−14C)テトラコセノイルーCoA (20MM)を使って行っ
た競合阻害実験において、テトラコセノイルーCoAに対するレダクターゼ活性
の50%阻害は5μMバルミトイルーCoAのところで起こったことである。よ
って、バルミトイル−CoAはアッセイ条件下では貧弱な基質であるけれども、
それは有効な阻害剤である。
4、レダクターゼ阻害剤アッセイ: レダクターゼタンパク質の他のタイプの幾
つかの既知阻害剤を、ホホバアシルCoAレダクターゼ活性に対するそれらの効
果について試験した。HMG−CoAレダクターゼ(3−ヒドロキシ−3−メチ
ルグルタリル−補酵素Aレダクターゼ)の強力な阻害剤であるメビノリンは、H
MG−CoAレダクターゼに対する阻害濃度(約1nMのに、)と比較して、比
較的高い濃度(100μM)においてのみ効果があった。セルリネンはβ−ケト
アシルチオエステルシンターゼに共存結合することが周知であるが、ホホバアシ
ルCoAレダクターゼに対する強力な阻害作用は全(持たない。
スルフヒドリル遮断剤もレダクターゼ活性に対する効果についてスクリーニング
した。N−エチルマレイミドは強力に活性を阻害することが認められたが、p−
ヒドロキシメルクリルベンゾエートは幾分阻害効果があり、そしてヨードアセト
アミドは全く効果かなかった。この証拠は、アシルCoAレダクターゼが種々の
スルフヒドリル遮断試薬に対して相当な選択性を示す必須のスルフヒドリル基を
存するという結論を導く。
実施例3− アシルCoAレダクターゼの精製レダクターゼ活性を有するホホバ
膜調製物の単離、レダクターゼ活性の可溶化およびレダクターゼタンパク質の精
製に使うことができる方法を記載する。
A、ミクロソーム膜調製物
胚の水分(45〜70%)を測定することにより評価して、開花後的90〜11
08目にホホバ胚を収穫する。外殻と種皮を除去し、液体窒素中で子葉を素早く
凍結させ、更なる使用のため一70″Cで貯蔵する。
最初のタンパク質調製のため、凍結した胚を液体窒素温度においてliR製の乳
鉢と乳棒で擦ることにより粉砕する。典型的な実験では、70 gの胚を処理す
る。
粉末を胚70 g当たり溶液280 rnlの割合で次の高塩溶液に添加する=
31J NaC1,0,31Jシヨ糖、100d HEPES 、 2a+M
DTT並びにプロテアーゼ阻害剤である1m1J EDTA、0.7μg/−の
ロイペプチン、0.5 μg/rnlのペプスタチンおよび17Mg/−のPM
SFo Polytron組織ホモジナイザーを使って約30秒間前記緩衝液中
に粉末胚を分散させることにより、無細胞ホモジネート(CF)I)を作製する
。このホモジネートを3層のMiracloth (CalBioChem、
LaJolla、 CA)を通して濾過し、濾液を100.000 Xgで1時
間遠心する。
得られた試料は、ベレット、上清および浮遊脂肪層から成る。脂肪層を除去し、
上溝画分を収得し、IM NaC1,100mM HEPES、2mMDTTお
よび1mAJ EDTAから成る溶液に対して一晩透析する(緩衝液の3回の交
換を伴う)。透析物を200.000 x gで1時間遠心してベレッN)P2
を与える。該ベレットを、もとのCFH容量の約l/20において25mM H
EPES (pH7,5) 、 10% (w/v)グリセロール、1mM E
DTAおよび0.5M NaC1中に再懸濁し、ミクロソーム膜調製物を与える
。
実施例1に記載した通りに活性をアッセイする。アシルCoAレダクターゼの回
収率は無細胞ホモジネート中のもとの活性の約30%と評価される。この調製物
中のアシルCoAレダクターゼ活性は一70°Cで貯蔵すると安定である。
B6 レダクターゼタンパク質の可溶化2%(W/V)の最終濃度を与えるよう
にミクロソーム膜調製物に固体のCHAPS (3−((3−クロロアミドプロ
ピル)ジメチルアンモニオ〕−1−プロパンスルホネート)を添加する。試料を
氷上でゆっくりと振盪させながら約1時間インキュベートし、次いで25mMH
EPES (pH7,5)、10%グリセロール、0.34M NaCl、1m
M EDTAで希釈してCHAPS濃度を0.75%にそしてNaCl濃度を約
0.4Mに下げる。次いで該試料を200,000 Xgで1時間遠心分離し、
上滑を回収し、実施例1に記載の通りにレダクターゼ活性についてアッセイする
。典型的には、ミクロソーム膜調製物からのレダクターゼ活性の85%が上清画
分に回収される。可溶化されたレダクターゼ活性は一70°Cで貯蔵すると安定
である。
C1ブルーAカラムクロマトグラフィー約25−のベッド容積を有するカラム(
1,8X〜10an)を調製し、これにブルーA (Cibacron Blu
e F3GA ; Am1con Division、 W、R。
Grace & Co、 )を充填し、0.4!J NaC1を含む緩衝液A
C25mM HEPESCpH7,5) 、20%(w#)グリセロール、0.
75%CHAPS 、 1m1J EDTAIを用いてカラムを平衡化させる。
上記の可溶化されたレダクターゼ調製物をブルーAカラムに負荷する。
数カラム容積の0.4M NaC1含有緩衝液八を用いてカラムを洗浄し、次い
で0.5M NaC1含有緩衝液八で更に洗浄する。レダクターゼ活性の90%
以上がカラムに結合し、他のタンパク質の85%以上がカラムを素通りする。1
.OM NaC1含有緩衝液Aを用いてカラムからレダクターゼ活性を溶出せし
める。画分を収集し、実施例1に記載の通りにレダクターゼ活性についてアッセ
イする。レダクターゼ活性を含む両分をプールし、−70°Cで貯蔵する。典型
的には、負荷したレダクターゼ活性の30〜50%が1.OM NaC1緩衝液
での溶出により回収される。
D、サイズ排除クロマトグラフィー
ブルーAカラムからプールした活性画分を、YM30膜(AmiconDivi
sion、 W、R,Grace)が取り付けられた加圧セル中での限外濾過に
より、〜lO倍濃縮する。典型的には、ブルーAカラムから〜90rnlの量で
活性を溶出せしめ、それを〜8−に濃縮し、そして次のように2つのセファクリ
ル(SephacrYl) S−100カラムに適用する。カラム(2,5X7
5CI11)に5100HR媒体(Pharmacia LKB Biotec
hnology。
Piscataway、 NJ)を充填し、そして0.5M NaC1含有緩衝
液八で平衡化させる。次のタンパク質標準:ウシ血清アルブミン(66kD)
、カルボニックアンヒドラーゼ(29kD) 、シトクロムC(12,4kD)
およびブルーデキストラン(間隙容積の測定に使う)を使ってサイズ検定する。
濃縮試料の41nJ!アリコートを各5100カラムに適用し、約170/時間
の直線流速において展開する。〜4時間に渡り画分を収集し、各画分中のレダク
ターゼ活性を実施例1に記載の通り測定する。
負荷した活性の60%以上が、約49 kDの見かけ分子量のところで溶出する
1つの主ピークにおいて回収される。プールした活性画分の容量は約30〜35
−/カラムである。
E、アフィニティークロマトグラフィーカラム(1,5cmX 〜2 cm)に
バルミトイル−CoAアガロース(Sigma Chemical Co、、
St、 Louis、 MO)を充填し、そして緩衝液B(0,IM NaC1
を含む緩衝液A)で平衡化させる。ゲル濾過カラムからプールした活性画分を上
記と同様な限外濾過により〜16倍濃縮する。濃縮した試料中のNaClレベル
を緩衝液Aでの希釈により0.5Mから約0.1Mまで下げる。希釈試料をカラ
ムに適用し、次いで数カラム容積の緩衝液Bで洗浄する。次いで15mM NA
DHを含む緩衝液B 10−でカラムを洗浄した後、更に緩衝液Bで洗浄する。
緩衝液B中の15mMNADPH15m/をカラムに流すことにより、レダクタ
ーゼ活性を溶出させる。典型的には、1つのゲル濾過カラムからの材料を一度に
アフィニティーカラム上で処理することができ、そして該カラムに適用した活性
の70%以上がNADPHでの溶出により回収される。活性画分をプールし、レ
ダクターゼ活性、タンパク質濃度およびポリペプチド組成について分析する。タ
ンパク質濃度は、Bradford(AnalY、Biochem、 (197
6) 72:248−254)により記載された色素結合法に基づいて市販のキ
ット(Bio−Rad Laboratories、 Inc、、 Richm
ond。
CA)を使って評価される。
F、 5DS−PAGE分析
試料のポリペプチド組成は5OS−PAGE (Laemmli、 O,に、(
1970)Nature (London) 227: 680−685)によ
り分析する。電気泳動用の試料は、原液からSDSとジチオトレイトールをそれ
ぞれ2%と30mMの最終濃度になるように添加することによって調製される。
約50μlの試料を、12%分離ゲル(NOVEX、 San Diego、
CA)を有するアクリルアミドゲルのウェル上に負荷する。Bio−Labor
atoriesから分子量標準を購入した。タンパク質は銀染色により検出する
(Blumら、約52 kDと約54kDの見かけ分子量を有する2つの主要な
ポリペプチドバンドがアフィニティーカラムからの活性試料中に検出され、この
2つのポリペプチドバンドを合わせるとこの調製物中のタンパク質の〉95%を
占める。未変性の状態でのレダクターゼ酵素の見かけのサイズは約49 kDで
ある(上述のようなサイズ排除クロマトグラフィーにより測定した時)ので、そ
れらのバンドは、1つの酵素の2つの異なるサブユニットというよりもむしろレ
ダクターゼ酵素の関連形態を表すようだ。
G、 膜へのタンパク質のプロッティング上記レダクターゼポリペプチドを5D
S−PAGE後、ニトロセルロースまたはPVDFのいずれか、1mmobil
on−P (Millipore、 Bedford、 MA)またはProB
lott (Applied Biosystems: Foster C1t
y、 CA)のいずれかの膜へ移行せしめることにより、それらのタンパク質の
アミノ酸配列決定用に単離する。タンパク質をその後酵素消化するであろう場合
にはニトロセルロースが好ましく、N−末端配列決定法および臭化シアン消化か
ら生じるペプチドの配列決定にはPVDFが有用である。
l ニトロセルロースへのプロッティング: タンパク質をニトロセルロースに
電気プロッティングせしめる時、プロッティング時間は、5〜20%メタノール
中の25mM Tris、 192mMグリシンのような緩衝液中で典型的には
1〜5時間である。電気プロッティング後、1%(v/v)酢酸中の0.1%(
w/v) Ponceau Sで2分間膜を染色し、そして2〜3回交換する0
、1%(V/V)酢酸中で1回交換あたり2分間膜色する。次いでそれらの膜を
ヒートシールしたプラスチック袋中に一20°Cにて湿潤保存する。時間が許す
ならば、プロットを凍結せずに、後述されるようなアミノ酸配列の決定用のペプ
チドを作る消化に即座に使用する。
2、 PVDFへのプロッティング、 タンパク質を[mmobilon P
P’/DFに電気プロッティングせしめる時、プロッティング時間は、10%(
v/v)メタノール中の12.5mM Tris 15mMグリシンのような緩
衝液中で通常は約1〜2時間である。PVDFへの電気プロッティング後、50
%(v/v)メタノール/10%(v/v)酢酸中の0.1%(w/v)クーマ
シーブルーで5分間膜を染色し、そして2〜3回交換する50%(V/V)メタ
ノール/10%(V/V)酢酸中で1回交換あたり2分間膜色する。
次いでPVDF膜を30分間風乾し、次いでヒートシールしたプラスチック袋中
で一20°Cにて乾燥保存する。PVDF膜、例えばProBlottにプロッ
ティングされたタンパク質は、完全タンパク質のN末端配列を決定するのに直接
使うことができる。ProBlottにタンパク質を電気プロッティングさせる
プロトコールは、実施例4Aにおいて後述される。
実施例4− アミノ酸配列の決定
この実施例では、アシルCoAレダクターゼ活性に関係づけられる植物タンパク
質のアミノ酸配列の決定方法を記載する。
A、タンパク質の臭化シアン開裂およびペプチドの分離Promega、 In
c、(Madison、W[)のProbe−Design Peptide
SeparationSystem Technical Manualに記載
された方法論を使って、着目のタンパク質において臭化シアン開裂を行う。上述
のようにしてレダクターゼタンパク質をPVDF膜にプロッティングせしめる。
次いで該プロットからタンパク質バンドを切り取り、70%(V/V)ギ酸中の
臭化シアンの溶液に浸し、この溶液中で室温で一晩インキユベートする。
このインキュベーション後、臭化シアン溶液を除去し、プールし、そしてRea
cti−Vap蒸発器(Pierce、 Rockford、 [L)を使って
連続窒素流の下で乾燥する。70%(V/V)イソプロパツール、0.2%(V
/V)トリフルオロ酢酸、0.1mMリジンおよび0.1mMチオグリコール酸
といったペプチド溶出溶媒を使って臭化シアンペプチドの追加の溶出を行い、完
全な除去を保証することができる。次いで溶出溶媒を取り出し、乾燥した臭化シ
アン溶液を含む試験管に添加し、上記と同様に乾燥する。新鮮な溶出溶媒を使っ
て溶出操作を繰り返してもよい。次いで乾燥ペプチドに50μ!の)IPLc用
純水を添加し、5peed−Vac(Savant、 Inc、、 Farmi
ngdale、 NY)中での蒸発により水を除去する。
Schiggerおよびvon Jagow (Anal、 Biochem、
(1987)匹6:368−379〕により記載されたものに類似したTri
s/Tricine 5DS−PAGE系を使ってペプチドを分離する。125
〜150ボルトの定電圧で約1時間または追跡用色素がゲルの下端から流出し始
めるまでゲルを泳動する。移行前にゲルを移行緩衝液(125mM Tris、
50mMグリシン、10%(v/v)メタノール〕中に15〜30分間浸す。
ゲルをProB1ott配列決定用膜(Applied Biosystems
、 Foster C1ty、 CA)に50ボルトの定電圧で2時間プロッテ
ィングせしめる。クーマシーブルー〔50%(V/V)メタノール/10%(V
/V)酢酸中0.1%〕で膜を染色し、そして50%(V/V)メタノール/1
0%(V/V)酢酸中で2分間×3回脱色する。次いで膜を30〜45分間風乾
した後、−20″Cにて乾燥保存する。
ProBlott上にブロッティングされたペプチドは、ポリブレンコーティン
グされたグラスファイバーフィルターを添加せずにそのままタンパク質シークエ
ンサーのシークエンサーカートリッジに導入することができる。わずかに変更さ
れた反応サイクルBLOT−1(AppliedBiosystemsにより供
給)を使ってペプチドを配列決定する。また、溶液S3(ブチルクロリド)をS
lとS2の50:50混合物(n−へブタンと酢酸エチル)により置き換える。
ProBlottにブロッティングされた試料を配列決定する時は常にそれらの
2つの変更が使われる。
B、プロテアーゼ消化およびペプチドの分離ニトロセルロースにブロッティング
されたタンパク質は、配列決定用のペプチドを得るためにプロテアーゼ消化にか
けることができる。使用する方法はAebersoldら(PNAS (198
7) 84:6970 )の方法である。レダクターゼタンパク質のバンドおよ
び対照として使用する等量のブランクニトロセルロースをニトロセルロース膜か
ら切り取り、HPLC用純水で数回洗浄してPonceau Sを除去する。こ
の洗浄後、0.5%酢酸中の0.5%ポリビニルピロリドン(PVP−40゜A
ldrich、 Milwaukee、 Wl) 1.0 mlを膜切片に添加
し、この混合物を37°Cにて30分間インキュベートする。PVP−40を完
全に除去するために、ニトロセルロース片を多量のHPLC用純水で洗浄しく8
X5J)、214 nmでの洗浄液の吸光度を分光光度計でチェックする。また
、PVP−40処理と洗浄後までバンドを小切片に切らなければ、PVP−40
はより一層容易に除去される。それらの2つの変更はPVP−40に関する妨害
問題を排除する。
次いで適当な消化緩衝液、例えばトリプシン消化緩衝液の100mM炭酸水素ナ
トリウムpH8,2、またはエンドプロテイナーゼgluc緩衝液の25mM炭
酸アンモニウム/1mM EDTA、 pH7,8中に膜切片を懸濁させる。消
化混合物にアセトニトリルを5〜10%(V/v)の濃度になるように添加する
。消化緩衝液中にプロテアーゼを希釈し、そして典型的には1:10 (w/w
)のプロテアーゼ対タンパク質の比において消化混合物に添加する。消化物を1
8〜24時(社)インキュベートする。例えば、トリプシン消化物は37°Cで
インキュベートし、そしてエンドプロテイナーゼgluc消化物は室温でインキ
ュベートする。同様に、他のプロテイナーゼ、例えば1yscおよびaspNを
使ってレダクターゼタンパク質を消化してもよい。個々の消化緩衝液条件は異な
り得るけれども、消化、ペプチドの分離、精製および配列決定のためのプロトコ
ールは、トリプシンおよびglucでの消化について記載されたものと実質的に
同じである。
一晩のインキュヘーション後、lOμβの10%(v/v) トリフルオロ酢酸
(TFA)または1μ!の+00%TFAの添加により消化反応を停止させる。
ニトロセルロース片から消化混合物を取り出し、ニトロセルロース片を100μ
βの消化緩衝液15〜lO%アセトニトリルで1〜5回洗浄し、それらを5pe
ed−Vac中で100μ1未満の容量に濃縮する。Applied Bios
ystems (Foster C1ty、 CA) 130型高性能液体クロ
マトグラフ(HPLC)中に取り付けられたVydac逆相C18カラム(2,
1am x 100 mm)上でペプチドを分離する。ペプチドを溶離せしめる
のに使う移動相は次の通りである:緩衝液A:0.1mMリン酸ナトリウム、p
H2,2+緩衝液Bニア0%アセトニトリル10.1mMリン酸ナトリウム、p
H2,2゜2時間に渡る10−55%緩衝液B、5分間に渡る55−75%緩衝
液Bおよび15分間一定の75%緩衝液Bという3段階勾配を50μl/分の流
速で使用する。ペプチドを214 nmで検出し、手動で収集し、次いて一20
″Cで保存する。
C0タンパク質およびペプチドのN末端配列分析全ての配列分析は、Appli
ed Biosystems 477A Pu1sed−LiquidPhas
e Protein 5equencer上でのエドマン分解によって行う。該
シークエンサーにより生じるフェニルチオヒダントイン(PTH)アミノ酸は、
オンライン式Applied Biosystems 120A PTHAna
lyzerにより分析する。データを収集し、Apple MaCintO3h
用のApplied Biosys−tems 61OA型デ一タ分析システム
を使って集積し、また、PE NELSON。
Inc、 (Cuperfino、 CA)からのACCESS” CHROM
ソフトウェアを使ってDigtal Microvax上に集積する。配列デー
タをチャートレコーダーから記録し、これをPTHアナライザーのインプットに
受理し、そして610A型ソフトウエアから得られた定量データを使って確かめ
る。
全ての配列データをデータ分析システムの助けをかりて2人のオペレーターによ
り独立して読み取る。
HPLCのピークオフとして得られたペプチド試料については、予めシークエン
サー中で3回の予備サイクルにかけられたポリブレン被覆グラスファイバーフィ
ルター(Applled Biosystems、 Foster C1ty。
CA)上に試料を載せる。還元・アルキル化されているペプチドについては、各
シークエンサーサイクルからのPTH−アミノ酸生成物の一部を液体シンチレー
ションカウンター中でカウントする。
Immob i Ion−Pに電気ブロッティングされたタンパク質試料につい
ては、着目のバンドを切り取り、次いで上述の通り予め予備サイクルにかけられ
たポリブレン被覆グラスファイバーフィルター上に載せ、そして製造業者の指示
に従って反応カートリッジを組み立てる。
ProBIotto上に電気ブロッティングされたタンパク質試料については、
グラスファイバーフィルターは不要である。
少量の試料(5〜30ピコモル)からタンパク質配列を得るためには、Temp
stおよびRiviere (Anal、 Biochem、 (1989)
183: 2903により記載された477A変換サイクルおよび12OAアナ
ライザーを使う。
D、レダクターゼペプチドのアミノ酸配列精製されたレダクターゼ調製物を5D
S−PAGEに適用し、54 kDと56kDタンパク質を分離する。分離した
材料をニトロセルロース型の膜([mmobilon N)に移行せしめ、Po
nceau Redで染色してバンドを位置決定する。56 kDまたは54
kDタンパク質のいずれかを含むプロットの切り取った部分をトリプシン処理し
、トリプシンペプチドを逆相HPLCにより分離する。各レダクターゼタンパク
質からの数個のペプチドから得られた配列情報を下の表2に与える。
表2 : 54 kDおよび56 kDレダクターゼタンパク質のペプチド配列
56 kDレダクターゼペプチド 56 kD レダクターゼペプチド1) A
工LVTGATGSLAK l) AILVTGATGSLAK2) LQNE
xFGKELFK 2) LGLD工NVEK3) VTVVPGDITGED
L 3) TよりNVPVYYG4 ) LGLD 工NVEK 4 ) Yl
/EP VTYxVGSSAAN5) TIDMnVYYGK 5) LVDr
YKp6 ) YVEP VTYHVGS SAANPM 6 ) EG 工V
EAfll”Yr刀 LSALPEMAJ(R7) AINhaDYFL8)
LVD工YK 8) THFPGVt/E3(VL9) EG工VEADl’F
MFD
10)A工NWED YFLKTxFPGVVE xVL2つのレダクターゼタ
ンパク質の相同性は上記のペプチド配列から明白である。54 kDタンパク質
からの配列ペプチドは全て、配列決定された56 kDペプチド中にも見つかる
。決定されたアミノ酸配列と56 kD レダクターゼをコードするcDNAが
ら推定されたレダクターゼアミノ酸配列(I]])との間には1つの食い違いが
ある。アミノ酸460はcDNA配列データによればセリンである。54および
56 kDペプチド6および9からのそれぞれの情報は、この位置がグリシンで
あることを示す。
4つの異なる制限酵素を使って制限酵素消化したホホバゲノムDNAのサザンブ
ロソト分析は、レダクターゼcDNAプローブにハイブリダイズする1つの主バ
ンドと1つの副バンドを検出する。
実施例5− ホホバcDNAライブラリー開花後80〜90日目に収集したホホ
バ胚から単離したポリ (A)“RNAからのホホバ胚cDNAライブラリーの
作製を記載する。
RNAを単離する。この方法では、特記しない限り、全ての段階を4°Cで行う
。]Ogの組織を液体窒素下でワーリングブレングー中で組織が微粉末になるま
で粉砕する。液体窒素を蒸発せしめた後、170−の抽出緩衝液(200mM
Tris pH9,0,160mM KCl、 25mM EGTA、 701
11M MgCl□、 1%Triton X−100,0,5%デオキシコー
ル酸ナトリウム。
1mMスペルミジン、 10mMβ−メルカプトエタノールおよび500mMシ
ョ糖)を添加し、組織を約2分間ホモジナイズする。ホモジネートを無菌ガーゼ
を通して濾過し、12.000Xgで20分間遠心する。上溝を500−の無菌
フラスコ中にデカンテーションし、そして1/19容の20%界面活性剤溶液(
20%Br1j 35.20%Tween 40.20%No1detP−40
w/v)を室温で添加する。溶液を中くらいの速度で4°Cで30分M攪拌し、
次いで上清をJ2.000Xgで30分間遠心する。
上清の約30−アリコートを無菌のT160遠心管に分取し、40mMTris
pH9,0,5mM EGTA、 200mM KCl、 30n+M Mg
C1z、 1.8Mショ糖および5mMβ−メルカプトエタノールを含む溶液7
rnlで重層する。試験管を抽出緩衝液によって最上部まで満たし、Ti60ロ
ーター中で4°Cにて60.000 rpmで4時間遠心する。遠心分離後、上
溝を吸引除去し、0.5−の再懸濁緩衝液(40mM Tris pH9,0,
5mM EGTA、 200mM KCI。
30mM MgCl□、 5mMβ−メルカプトエタノール)を各試験管に添加
する。試験管を氷上に10分間置き、その後ペレットを徹底的に再懸濁し、プー
ルする。次いてそれを120Xgで10分間遠心して不溶物を除去する。20m
M Tris pH7,6,200mM EDTA、2%N−ラウリルサルコシ
ネート中の自己消化した1■/iのプロテイナーゼに溶液1容量を上清に添加し
、混合物を室温で30分間インキュベートする。
1/10容の酢酸ナトリウムと2容のエタノールを添加することによりRNAを
沈澱せしめる。−20°Cで数時間後、4°Cにて12.000Xgで30分間
遠心することによりRNAをペレット化する。このペレットを10m1のTE緩
衝液(10mM Tris、 1m1J EDTA)中に再懸濁し、同容量のT
ris pH7,5飽和フエノールで抽出する。4°Cにてio、oooxgで
20分間遠心することにより相分離し、水相を除去し、有機相を1容のTE緩衝
液で再抽出する。次いで水相をプールし、1容のクロロホルムで抽出する。遠心
によって再度相分離し、上述の通り水相をエタノール沈澱せしめ、ポリリポソー
ムRNAを得る。
該RNAを高温緩衝液(0,5M NaC1,20mM Tris pH7,5
,1mM EDTA。
0.1%5DS)中でセルロースカラム(Sigma−cell 50 )に通
すことにより、リポソームRNA調製中の多糖汚染物を除去する。該汚染物はカ
ラムに結合し、そしてRNAは溶出液中に収集される。溶出液画分をプールし、
RNAをエタノール沈澱させる。沈澱した全RNAを少量で再懸濁させ、オリゴ
d(T)−セルロースカラムに適用してポリアデニル化RNAを単離する。
B、プラスミドベクター中でのcDNAライブラリーの作製ポリアデニル化RN
Aを使ってプラスミドクローニングベクターpcGNI703においてcDNA
ライブラリーを作製する。プラスミドベクター 1)CGNI703は、市販の
クローニングベクターBluescribe M13−(Stratagene
Cloning System ; San Diego、 CA)から誘導
され、次のようにして作製される。BamHlでの消化、マングビーンエンドヌ
クレアーゼでの処理および平滑末端連結によってBluescribe M13
−のポリリンカーを変更し、BamHI欠失プラスミドpcGN1700を作製
する。pcGN1700をEcoRI と5stlて消化しく隣接制限部位)、
そしてBamHl、 Pstl、 Xba[、Apa[およびSma I制限部
位、AATTの5′突出末端、並びにTCGAの3′突出末端を有する合成リン
カ−とアニーリングさせる。pcGN+700への該リンカ−の挿入は、εco
Rr部位を削除し、Bluescribe中に見つかる5stl(Lばしば“S
ac [“とも呼ばれる)部位を再構築し、そして該リンカ−上に含まれる新規
制限部位を導入する。生じたプラスミドpcGN1702をHinduで消化し
、フレノウ酵素で平滑末端にする。直鎖状DNAをPvuI[で部分消化し、T
4 DNAリガーゼを用いて希薄溶液中で連結せしめる。lacプロモーター領
域が削除されている形質転換体を選択しく1)CGN1703)、それをプラス
ミドクローニングベクターとして使用する。
簡単に言えば、cDNA合成のためのクローニング方法は次の通りである。プラ
スミドクローニングベクターをSst[で消化し、得られた3′突出粘着末端上
にターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼを使ってホモポリマー
Tテールを付ける。テールが付けられたプラスミドをオリゴ(dA)−セルロー
スクロマトグラフィーにより未消化のプラスミドまたはテールの無いプラスミド
から分離する。得られたベクターは、ベクタープラスミドの一方の末端に共有結
合的に付けられるcDNA第−鎖の合成のためのプライマーとして働く。cDN
A −mRNA−ベクター複合体をデオキシグアノシン三リン酸の存在下でター
ミナルトランスフェラーゼで処理し、cDNAHの末端にG−テールを付ける。
BamH[部位に近接する余分なcDNA −[11RNA複合体をBamHl
消化により除去し、一端にBamHr粘着末端を有しそして他端にG−テールを
有するcDNA −mRNA−ベクター複合体を残す。この複合体を、5 ’
BamH[粘着末端、制限酵素Notl、 EcoR[および5stlの認識配
列並びに3’C−テールを有するアニールした合成環化用リンカ−を使って環化
せしめる。連結および修復後、環状複合体を用いて大腸菌DH5a株(BRL、
Gaithersburg、 MD)を形質転換せしめ、cDNAライブラリ
ーを作製する。ホホバ[EcDNAバンクは、約500塩基対の平均cDNA挿
入断片サイズを有する約1.5 XIO’個のクホホバボリアデニル化I?NA
を用いて、クローニングベクターλZAP(1/EcoRr (Stratag
ene、 San Diego、 CA)においてcDNAライブラリーを作製
する。該ライブラリーは、製造業者により提供されたプロトコール、D?i’A
および菌株を使って作製する。同様に製造業者の指示に従ってGigapack
Goldパッケージング抽出物(Stratagene)を使ってクローンを
パッケージングする。
この方法で作製したcDNAライブラリーは、約400塩基対の平均cDNA挿
入断片サイズを有する約I X 10’個のクローンを含む。
D、レダクターゼcDNAの単離
レダクターゼペプチド配列から設計したプライマーを用いるPCR技術を使って
、pcGNI703細菌ベクター中のホホバライブラリーをスクリーニングする
ためのレダクターゼ核酸配列の約1kb部分を作製する。
当業界で既知である技術、例えばManiatisら(前掲)により記載された
技術を使って該ライブラリーをスクリーニングする。56 kDレダクターゼタ
ンパク質のためのクローンpcGN7571が得られ、そのDNA配列を決定す
る。pcGN7571の核酸およびアミノ酸配列は図1に与えられる。
ナピン遺伝子からの5′および3′調e領域を使った植物細胞中てのレダクター
ゼの発現用構成物は次のようにして調製する。
ナビン発現カセットpCGN180gは同時係属米国特許出願第071550゜
804号に記載されており、この刊行物は参考として本明細書中に組み込まれる
。9CGN1808を、発現配列のみを移動しそして抗生物質耐性マーカーを移
動しないように隣接制限部位を含むように変更し、バイナリ−ベクター、例えば
pcGN1557 (McBrideおよびSummerfelt。
前掲)を与える。Kpnl、 Not[およびHind[II制限部位を含む合
成オリゴヌクレオチドをアニールせしめ、そして唯1つのHind[I[部位が
再生されるようにpcGN1808のユニークHindll[部位のところで連
結せしめる。得られたプラスミドpcGN3200は、配列分析により確かめる
とナビン3′調節配列の3′末端にユニークHind[Il、 Not[および
Kpn [制限部位を含む。
1)CGN3200をHindl[[と5aclで消化し、モしてHind[目
とSac[で消化されたpIc19R(Marshら(1984) Gene
32: 481−485 )と連結せしめることによりナビン発現カセットの大
部分をサブクローニングし、pcGN3212を作製する。ナビンプロモーター
領域の余分な5′配列を、鋳型としてのI)CGN3200、Sac [部位お
よびナピン5′プロモーターの連結部に隣接する2つのプライマー、並びにpc
GN1808構成物からのPCGN3200のpUC骨格を使ってPCRにより
再構成する。正プライマーはC1an、 Hindl[1,NotlおよびKp
nl制限部位並びにナビン5′配列のヌクレオチド408−423 (巳coR
V部位から)を含み、そして逆プライマーは5′プロモーター中のユニークSa
c[部位を含むナピン配列718−739に対する相補体を含む。PCRは、製
造業者の指示に従ってPerkin E1mer/Cetus熱循環器を使って
行った。PCR断片を平滑断片として、Hinc[[で消化したpUc8 (V
ieiraおよびMesslngる。ナビン挿入断片を越えるpcGN3217
の配列決定は、PCRにより不正確なヌクレオチドが全く導入されなかったこと
を確証する。
pcGN3217をC1aIと5aclて消化しそしてC1alとSac[で消
化されたpCGN3212と連結せしめることにより、I)CGN3217中の
ナビン5′配列をナピン発現カセットの残部と連結せしめる。得られた発現カセ
ットpcGN3221をHindlIlて消化し、モしてナピン発現配列をゲル
精製し、旧ndlliで消化されたp[c20H(Marsh、前掲)と連結せ
しめる。最終発現カセットは、アンピシリン耐性背景中に、pcGN1808中
に見つかるのと本質的に同一の1.725ナビン5′および1.2653’調節
配列を含むpCGN3223である。前記調節領域はHindll[、Notl
およびKpn 1制限部位により隣接されており、そして5′非フード領域と3
′非コード領域との間にユニーク5ai1. Bgl[1,Pst[およびXh
o[クローニング部位が置かれている。
レダクターゼcDNAであるI)CGN7571をSph[(塩基+594−1
599のところの3′非翻訳配列中の部位)で消化し、そしてこの部位にSal
[リンカ−を挿入する。生したプラスミドをBamH[と5alIて消化し、レ
ダクターゼcDNAを含む断片をゲル精製し、そしてBg 1 [r/Xho
Iで消化されたpCGN3223 (上述のナビン発現カセット)中にクローニ
ングし、pCGN7585を得る。
ナビン5′/レダクターゼ/ナビン3′構成物を含むpCGN7585のHin
dl[I断片を、Hindr[[で消化されたpcGN1578 (McBri
deおよびSummerfelt、前掲)中にクローニングし、植物形質転換用
バイナリ−ベクターであるI)CGN7586を得る。 Ho1stersら(
Mat、 Gen、 Genet。
B、 植物の形質転換
高エルカ酸の種子、例えば栽培品種レストン(Reston)、およびセイヨウ
アブラナ(Brassica napus)のカノーラ堅品種の種子を95%エ
タノールに2分間浸し、−滴のTween 20を含む1.0%次亜塩素酸ナト
リウム溶液中で約30分間表面滅菌し、そして無菌蒸留水中で3回すすぐ。次い
てピリドキシン(50μg/A’)、ニコチン酸(50μg/β)、グリシジ(
20011g7Gおよび0.6%Phytagar (Gibco) pH5,
8が補足された1/10濃度のムラシゲ最少有機培地(Gibco; Gran
d[5land、 NY)を有するマゲンタ(Magenta)箱に播く。22
〜24℃の細胞培養室中で、約45〜55μアインシユタイン/平方メートル/
秒(μEm−” S−’)の強度の冷蛍赤色光を用いた16時間の光周期におい
て、種子を発芽させる。
6〜7日齢の実生から胚軸を切り取り、約2〜4−の長さの切片に切断し、そし
てフィーダープレートCHarshら、5cience (1985)のイノシ
トール、1.3■/lのチアミン−HCl 、200■のに凰PO4,3%ショ
糖、2.4−D C1,0mg/I) 、0.6%(W/V) Phytaga
rを含みそしてオートクレーブ滅菌前にpHを5.8に調整した培地(MS O
/I10培地)の入ったペトリ皿(100X25mm)に、1,0−のタバコ懸
濁培養物を接種することにより使用前日に調製する。IO−の培養物を+00
WLlの新鮮なMS培地〔フィーダープレートについて記載した通りであるが、
2.4−D (0,2■/β)、キネチン(0,1■/l)を含む〕に移すこと
により、タバコ懸濁培養物を毎週継代培養する。支持細胞を使わない実験では、
胚軸外植片を切断し、MSO/I10培地の上の濾紙ディスク上に載せる。全て
の胚軸外植片を30μEm−” S−’ 〜65μEm−” S−’の強度の連
続光の下で、22〜24°Cにて24時間フィーダープレート上で予備インキュ
ベートする。
バイナリ−プラスミドを含むA、ツメファシェンス(A、 tumefacie
ns)εHA 101株の単一コロニーを5−のMGルブロスに移し、そこで3
0°Cにて一晩増殖させる。胚軸外植片をlXl0”細菌/−に希釈された細菌
を含むMGルブロス約l〇−中に含浸し、そして約10分後にフィーダープレー
ト上に置く。MGルブロスはIfあたり、5gのマンニトール、1gのL−グル
タミン酸または1.15gのグルタミン酸ナトリウム、0.25gのKHzPO
4,0,10gのNaC1,0,10gのMg5(L・7H20,1■のビオチ
ン、5gのトリプトンおよび2.5gの酵母エキスを含み、該ブロスはpH7,
0に調整される。アグロバクテリウムとの48時間の同時インキュベーション後
、胚軸外植片を、濾過滅菌したカルベニシリン(500■/I!、オートクレー
ブ滅菌後に添加する)および硫酸カナマイシン(25■/ I! 、 Boeh
ringerMannheim : [ndianapolis、 IN )を
含むB50/I10カルス誘導培地(Img/A’の2.4−D、0.6%Ph
ytagarが補足されたB5塩およびビタミン)に移す。
約85μEm” S−’の連続光の下で3〜7日培養後、切断面にカルス組織が
認められたら、胚軸外植片を苗条誘導培地B5BZ (3■/I!のベンジルア
ミノプリン、1■/lのゼアチン、1%ショ糖、0,6%Phytagarが補
足されそして5.8にpH調整されたB5塩およびビタミン)に移す。この培地
はカルベニシリン(500■/j7)と硫酸カナマイシン(25■/1)も含む
。二週間毎に胚軸外植片を新鮮な苗条誘導培地に継代培養する。
1〜3か月後に胚軸カルスから苗条が再生する。少な(ともfanの高さの緑色
苗条をカルスから切り取り、B5塩およびビタミン、1%ショ糖、カルベニシリ
ン(300■/1)、硫酸カナマイシン(50mg/Iりおよび0.6%(w/
v) Phytagarを含む培地上に置(。2〜4週間後、緑色のままの苗条
をもとから切り取り、そして発根誘導培地(85塩およびビタミン、1%ショ糖
、2■/iのインドール酪酸、50■/lの硫酸カナマイシンおよび0.6%P
hytagar)の入ったマゲンタ箱に移す。
より記載されたようなアグロバクテリウム媒介形質転換によって得上記の結果は
、脂肪アルコールの形成において活性である可溶化された種子植物脂肪アシルレ
ダクターゼタンパク質を得ることができることを証明する。アシルレダクターゼ
タンパク質を得る方法およびそのアミノ酸配列が提供される。加えて、レダクタ
ーゼ核酸配列も提供される。それらの核酸配列を操作して、宿主細胞中での該配
列の転写および/またはレダクターゼタンパク質の発現に備えることができる。
レダクターゼタンパク質は様々な用途に利用することができる。
本明細書中に引用された全ての刊行物および特許出願は、個々の刊行物または特
許出願があたかも明確に且つ個別的に参考として本明細書に組み込まれると指摘
されたかのように、本明細書に参考として組み込まれる。
明確化と理解の目的で本発明を今まで幾分詳細に説明および実施例によって記載
してきたが、本発明の技術に照らしてみれば、添付の請求の範囲の精神および範
囲から逸脱することなく幾つかの変更および改良を行い得ることは当業者にとっ
て容易に明らかであろう。
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要 約 書
脂肪アシルレダクターゼ
本発明により、部分精製されておりそして脂肪アシル基質において活性である種
子植物脂肪アシルレダクターゼタンノく提供される。特に着目されるのは、約5
4および52 kDの分子するホホバ胚レダクターゼタン/<り質である。その
ような月旨ルレダクターゼから得ることができるアミノ酸および核酸配供される
。
国際調査報告
Claims (30)
- 1.部分精製された種子植物脂肪アシルレダクターゼであって、脂肪アシル基質 からの脂肪アルコールの形成において活性である前記レダクターゼ。
- 2.脂肪アシルCoA基質に対して活性を有する、請求項1のレダクターゼ。
- 3.式C2x(ここでXは8〜12から選択される)の炭素鎖を有する脂肪アシ ル基質に対して活性を有する、請求項1のレダクターゼ。
- 4.前記レダクターゼがNADPH依存性である、請求項1のレダクターゼ。
- 5.ホホバ胚から得ることができる、請求項1のレダクターゼ。
- 6.約55kDの分子量を有する前記レダクターゼから本質的に成る、請求項5 のレダクターゼ。
- 7.組換え構成物であって、脂肪アシル基質からの脂肪アルコールの形成におい て活性である脂肪アシルレダクターゼの少なくとも一部分をコードする核酸配列 を含んで成る組換え構成物。
- 8.前記レダクターゼが脂肪アシルCoA基質に対して活性を有する、請求項7 の組換え構成物。
- 9.前記レダクターゼが式C2x(ここでXは8〜12から選択される)の炭素 鎖を有する脂肪アシル基質に対して活性を有する、請求項7の組換え構成物。
- 10.前記レダクターゼがNADPH依存性である、請求項7の組換え構成物。
- 11.前記核酸配列が種子植物から得ることができる、請求項7の組換え構成物 。
- 12.前記核酸配列がホホバから得ることができる、請求項7の組換え構成物。
- 13.宿主細胞中での前記レダクターゼコード配列の少なくとも転写に備える5 ′非コード配列を更に含んで成る、請求項7の組換え構成物。
- 14.宿主細胞中での前記レダクターゼコード配列の発現に備える5′非コード 配列を更に含んで成る、請求項7の組換え構成物。
- 15.前記レダクターゼコード配列が前記5′非コード配列に対してアンチセン ス方向にある、請求項13の組換え構成物。
- 16.前記宿主細胞が植物細胞である、請求項13,14または15のいずれか 一項の智換え構成物。
- 17.請求項7に記載の組換え構成物を含んで成る細胞。
- 18.請求項7に記載の組換え構成物を含んで成る植物細胞。
- 19.請求項7に記載の組換え構成物を含んで成るアブラナ科(Brassic a)植物細胞。
- 20.種子植物脂肪アシルCoAレダクターゼを含んで成る原核細胞。
- 21.宿主細胞中で脂肪アシルレダクターゼを生産する方法であって、 脂肪アシル基質からの脂肪アルコールの形成において活性である脂肪アシルレダ クターゼをコードする核酸配列を含んで成りそして前記レダクターゼコード配列 が前記細胞中で機能的な調節要素の支配下にある組換え構成物を含む宿主細胞を 、前記レダクターゼ配列の発現を引き起こすであろう条件下で増殖させる段階を 含んで成る方法。
- 22.前記宿主細胞が種子植物胚細胞である、請求項21の方法。
- 23.前記宿主細胞がアブラナ科(Brassica)である、請求項21の方 法。
- 24.前記核酸配列が種子植物から得ることができるものである、請求項21の 方法。
- 25.可溶化された種子植物脂肪アシルレダクターゼであって、脂肪アシル基質 からの脂肪アルコールの形成において活性である前記レダクターゼ。
- 26.脂肪アシルCoA基質に対して活性を有する、請求項25のレダクターゼ 。
- 27.式C2x(ここでXは8〜12から選択される)の炭素鎖を有する脂肪ア シル基質に対して活性を有する、請求項25のレダクターゼ。
- 28.前記レダクターゼがNADPH依存性である、請求項25のレダクターゼ 。
- 29.ホホバ胚から得ることができる、請求項25のレダクターゼ。
- 30.約55kDの分子量を有する前記レダクターゼから本質的に成る、請求項 29のレダクターゼ。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68997591A | 1991-02-22 | 1991-02-22 | |
| US659.975 | 1991-02-22 | ||
| US07/767,251 US5403918A (en) | 1991-02-22 | 1991-09-27 | Fatty acyl reductase |
| US767.251 | 1991-09-27 | ||
| US79625691A | 1991-11-20 | 1991-11-20 | |
| US796.256 | 1991-11-20 | ||
| PCT/US1992/001364 WO1992014816A1 (en) | 1991-02-22 | 1992-02-21 | Seed plant fatty acyl reductase proteins and genes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05506367A true JPH05506367A (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=27418524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP92507071A Pending JPH05506367A (ja) | 1991-02-22 | 1992-02-21 | 脂肪アシルレダクターゼ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05506367A (ja) |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP92507071A patent/JPH05506367A/ja active Pending
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