JPH0771491B2 - 細菌のプロモ−タ−の活性のための方法 - Google Patents

細菌のプロモ−タ−の活性のための方法

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JPH0771491B2
JPH0771491B2 JP60118983A JP11898385A JPH0771491B2 JP H0771491 B2 JPH0771491 B2 JP H0771491B2 JP 60118983 A JP60118983 A JP 60118983A JP 11898385 A JP11898385 A JP 11898385A JP H0771491 B2 JPH0771491 B2 JP H0771491B2
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 A.ツメファシエンス(A.tumefaciens)のTi−プラスミ
ドのvir−領域の遺伝子(これは細菌のビルレンス性の
ために必須である)は、この細菌が標準合成培地上で培
養される場合、発現しないか又はかろうじて発現するに
過ぎない。この事は、前記遺伝子の適切なプロモーター
領域が十分に活性化されていない事実に基づいている。
〔従来の技術〕
細菌は、完全な活性化のために傷つけられた又は傷つけ
られていない植物又は植物由来のする物質と接触される
べきであるということがわかった。ここで記載するvirC
のプロモーターの誘発は、A.ツメファシエンスだけでな
く、またプロモーターがE.コライ(E.coli)(この細菌
はA.ツメファシエンスとほとんど関係ない)において構
成される場合にも生じる。これらの又は同じ様なプロモ
ーターは、また他のTi−プラスミド、Ri−プラスミド
〔A.リゾジンズ(A.rhizogenes)〕,リゾビアム(Rhiz
obium)のsym−プラスミドそして多分、また他の植物関
与の微生物中に存在する。今や、この発見は、ある遺伝
子の前にそのようなプロモーターを構成する事によって
これらの遺伝子発現を条件付きで生じさせることを可能
にする。この発明は広範囲の微生物に適用できる。たと
えばこのプロモーターは、植物と接触している細菌がサ
イダーオフォアー(Siderophores)(これは植物病原菌
に対する防護によって増収効果を有する物質である)の
産生に進行したプスードモナスPseudomonas菌株の造成
に適用されうる。これに関連して、防護,増殖促進,及
び収穫の産生物増加(これは問題の微生物と接触され
る)のために適切な微生物によって産生される他のタン
パク質を、たとえどの方法においてもだれでもがまた考
えるかも知れない。従って、防護は、農業化学薬品、昆
虫、病原菌、寒冷、乾燥化及び塩性化(“塩”抵抗性)
に対して抵抗性をもたらす事に向けられることができ
る。このタイプのプロモーターは、また、産生性微生物
又は細胞のために有害であり又はさもなければ増殖抑制
である物質のバッチ培養において、いつでも所望する時
に、産生を開始させるための可能性を開く。
アグロバクテリアム ツメファシエンス(Agrobacteriu
m tumefaciens)は、新しい遺伝特性によりほとんどの
被子植物の細胞を供給することができる。この形質転換
は双子葉植物に腫瘍をもたらす。腫瘍形成はすべての単
子葉植物にわ存在しないが、しかし最近見つけられたよ
うに、いくらかの単子葉類種がA.ツメファシエンスによ
って形質転換されることができる(オランダ特許出願84
01048).この形質転換の原因である遺伝子は、ウィル
ス菌株に存在する腫瘍−誘発性(Ti)プラスミドに位置
されている〔ヴァン ラーレビィク,など.,ネイチュア
ー(Nature)(ロンドン)252,169〜170(1974);ザァ
エネン,など.,ジャーナル オブ ザ モレキュラーバ
イオロジィ(Journal of the Molecular Biology)86,1
09〜127(1979)〕.Ti−プラスミド上の2つの領域が、
腫瘍誘発のために不可欠である。T−領域は、植物細胞
に移され、その核のDNAに挿入され、そして形質転換さ
れた植物細胞の腫瘍性質の原因である遺伝子を含むTi−
プラスミドの一部である〔チルハン,など.,セル(Cel
l)11,263〜271(1977);オームズ,など.,ジーン(Ge
ne)14,33〜50(1981)〕. T−領域に加えて、細菌のビルレンス性質に必須のTi−
プラスミド上にまだ第2の領域がある〔オームズ,な
ど.,ジャーナル オブ ザ バクテリオロジィ(Journa
l of the Bacteriology)144,82〜91(1980);ガーフ
ィンクル,など.,ジャーナル オブ ザ バクテリオロ
ジィ(Journal of the Bacteriology)144,732〜743
(1980)〕.このvir(ビルレンス)領域における突然
変異は、非ビルレンス性又は宿主−特異弱化ビルレンス
性を引き起こす。vir−領域においては、7つの遺伝子
座(vir A,B,C,D,E,F,及びO)が指定されている。これ
らの遺伝子座における突然変異体は、自然に存在する又
は、クローン又はR′−プラスミド上に存在する遺伝子
によって、transにおいて十分にそれらに補足的である
〔ヒル,など.,プラスミド7(Plasmid 7),107〜118
(1982);クリー,など.,ジャーナル オブ ザ バク
テリオロジィ(Journal of the Bacteriology)150,327
〜331(1982)〕.これは、これらの遺伝子の生産物が
細菌内でそれらの機能を実施するという事を指的してい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
Ti−プラスミドのビルレンス性遺伝子は、細菌が標準培
地上で培養される場合、発現しないが、しかしそれらに
まったく関係ないA.ツメファシエンス及びE.コライの両
方において、それらは植物によって出液される物質によ
って刺激されることができる事を、得られた結果は示し
ている。これらの物質の出液は、また、微生物の非存在
下においても生じる。
〔問題点を解決するための手段〕
ビルレンス性遺伝子の活性を検出するために、lacZプラ
スミドが使用された。virCのプロモーター領域(プロモ
ーターは、ペプチド鎖に翻訳される遺伝子の一部の前に
位置している。プロモーターは、遺伝子の発現のために
必要なシグナルすべてを含んでいる)は、もはやプロモ
ーター構造を持っていないE.コライのlacZ遺伝子のため
にクローン化された。プラスミドpMP30(第1図を参照
のこと)は、プロモーターを伴わない完全なlacZ遺伝子
を含んでいる。LacZは酵素β−ガラクトシダーゼをコー
ドする。この酵素の活性は、簡単に、クロモフォア−5
−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラ
クトピラノサイド(X−gal.と略される)を含む指示薬
培地上で検出されることができる。この酵素によるX−
gal.の分解は、青色着色の分解生成物を生ぜしめる。
pMP30中のlacZ遺伝子がプロモーターを含んでいないの
で、このプラスミドを含むE.コライlacはβ−ガラクト
サイダーゼ活性を示さない。pMP30のユニークHind III
位置において、2.6kbp Hind IIIフラグメントは、その
上に位置するプロモータ領域及びvirCの構造遺伝子の一
部をクローン化した。得られるプラスミドpMP31におけ
る2.6kbpフラグメントの方位は、virCのプロモーターが
lacZに向けられているのと同じである(第1図). 〔具体的な説明〕 プラスミドpMP31を含むE.コライdel.lac菌株は、X−ga
l.を含む寒天平板上で、60時間培養の後、弱いがしかし
暗示的な青色を示す。E.コライdel.lac菌株は、E.コラ
イ自身のlac−遺伝子が欠失されている菌株である。液
体培地において、β−ガラクトシターゼ活性は検出され
なかった。プラスミドpMP30及びpMP31はA.ツメファシエ
ンにおいては推持されることはできない。A.ツメファシ
エンスにおいて、それらの活性に基づいてプラスミドを
テストすることができるようにするために、共同挿入体
がプラスミドR772(広い宿主範囲を持つ接合性プラスミ
ド)と共に構成された。R772を含むpMP30及びpMP31の共
同挿入体はそれぞれpMP32及びpMP33と呼ばれた。pMP32
又はpMP33を含くむアグロバクテリウム菌株は、たとえ
これらのプラスミドに加えて、Ti−プラスミドが存在す
る場合でもβ−ガラクトサイダーゼ活性を示さない。従
って、標準条件のもとでvirCは、A.ツメファシエンス又
はE.コライ中で発現しないし又はかろうじて少く発現す
るだけである。
ビルレンス性遺伝子が植物性物質影響のもとでだけ発現
する可能性は、双子葉類及び単子葉類植物タイプの出液
水の存在においてE.コライ(pMP31)及びA.ツメファシ
エンス(pMP33)を増殖させる事によってテストされ
た。出液水の調製のために、E.コライ又はA.ツメファシ
エンスのための合成増殖培地で洗浄した後、ちようど発
芽した種子又は根組織が同じ培地で4〜5時間培養され
た(1mlの培地につき1〜3の種子;1mlの培地につき0.1
gの根組織).過の後、植物のフラグメントを除くた
めに、出液水は細菌(1mlにつき5×107の細菌)により
接種されそして120μg/mlのX−gal.の存在において29
℃で16時間培養された。その後ただちに測定された青色
着色化は、virC−プロモーターの指図のもとでβ−ガラ
クトサイダーゼ活性についての測定を示す。第1表に示
されるように、いくらかの単子葉植物の出液水と同様双
子葉植物の出液物は、かなりのβ−ガラクトサイダーゼ
活性をもたらしながら、強いvirC−プロモーターの誘発
能力があるように見えた。驚いたことには、この誘発効
果はまた、E.コライ菌株にも見つけられた。
単子葉植物の出液水は使用した植物タイプに依存する結
果を生ぜしめた。アリアム セパ(Allium cepa)(タ
マネギ)出液水は、双子葉植物の出液水による誘発に匹
敵するvirC−プロモーターの誘発を生ぜしめ、一方、ゼ
ア マイズ(Zea mays)(トウモロコシ)の出液水は、
どんな誘発もほとんど示さなかった。誘発性物質は、ま
た、すでに形質転換された植物細胞によって出液された
ように見えた。E.コライ(pMP30)及びA.ツメファシエ
ンス(pMP32)による対照実験は、植物の出液水の存在
で強いか又は少し弱いβ−ガラクトサイダーゼ活性を生
ぜしめた。A.ツメファシエンス(pMP32)のひじように
弱い活性は、またlacZを含むプラスミドが存在しない場
合に生じそしてだからA.ツメファシエンスの内在性β−
ガラクトサイダーゼ活性の結果である。それは、virCの
プロモーターは標準条件のもとで活動的でないが、しか
しこの同じvirCのプロモーターは、双子葉植物及単子葉
植物によって出液される1つの物質(複数の物質)によ
って強く活性化されるということがこれらの結果から結
論づけられた。これは、細菌のプロモーター(これは植
物で通常生じる物質の影響のもとで活性化される)が記
載されている最初である。この物質又はこれらの物質
が、また腫瘍組織によって分離されるという事はまた腫
瘍組織がA.ツメファシエンスにより形質転換可能である
ということを指的する最近の結果〔バン スログテレ
ン,など.,ネイチュアー(Nature),1984年に出版され
た〕と一致している。
誘発原因物質がエンドウの出液水中に存在する場合、vi
rCプロモーターの誘発原因物質の特性決定が始められ
た。いくらかの低分子物質(これは出液水中に存在する
と思われている)の存在において、virCプロモーターの
誘発は、E.コライに見つけられなかった(第2表).誘
発性物質(又は複数の物質)は熱不安定であることが判
明した。この出液物を55℃で15分間培養した後、virC−
プロモーターへの誘発効果は、完全に消滅した。RNase,
DNase、ホスフォリペーゼA2及びホスフォリペーゼDに
よる出液物の処理は、出液水の誘発活性に何の効果も示
さなかった。しかしながらタンパク質分解酵素、プロナ
ーゼ及びトリプシン(20μg/ml)による出液水の処理
は、誘発活性の完全な消滅をもたらした。これらの酵素
による処理は、菌株E.コライFlac+:del(lac−pro)に
おけるlac−遺伝子の誘発能力には、影響を及ぼさなか
った(第3表). 7KDより小さな質量を持つ分子を透過させる気孔サイズ
を持つ膜によるエンドウマメの出液水の透析は、誘発活
性の減少を示さなかった。これらの結果は、前記誘発原
因物質がタンパク質成分を含みそして7KD以上の分子サ
イズを持っているという事を指的する。
A.ツメファシエンスのTi−プラスミドのビルランス遺伝
子は、細菌が標準培地で増殖する場合、発現しないが、
しかし、それらが植物又は植物物質と接触する場合それ
らは誘発されるということが示された。この発明は科学
的に本質的である、なぜならば、それは、腫瘍誘発及び
形質転換の過程においてビルランス遺伝子の機能をさら
に明らかにする糸口を提供する。その上、この発明は、
生物工学の用途のためにそのような遺伝子のプロモータ
ーを使用する可能性を提供する。virC−プロモーターの
誘発がアグロバクテリウムにおいてだけ生じるのでな
く、またE.コライのような、アグロバクテリウムからひ
じように遠縁の細菌においても生じるという事実は、こ
のタイプのプロモーターを、広範囲の細菌又は一般的に
微生物(これらは植物と相互作用を示す)において、使
用させるために適切にする。植物のために有益であるが
しかし細菌自身にとって有害になる細菌方法は、特に、
前記プローモーターがそれらの機能を実行することにな
っている位置において開始されることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスミドpMP30からプラスミドpMP33を構成す
るための方法を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 (C12N 1/21 C12R 1:19) (72)発明者 ロベルタ アドリアン シユイルペロルト オランダ国,2334 ジーデ リーデン,ア ンソニエ デユイクラン 10シー

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遺伝子−プロモーター構成体(該構成体は
    発現されるべき遺伝子に結合されるプロモーターを含ん
    で成る)を含む細菌を植物出液、植物又はその一部と共
    にインキュベートすることを含んで成る、細菌中の遺伝
    子の活性化方法であって、前記プロモーターが前記植物
    出液、植物又はその一部により誘発できるvir−プロモ
    ーターであり、そして前記遺伝子が前記vir−プロモー
    ターに天然において結合されていないことを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】前記プロモーターがVirCプロモーターであ
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記植物が双子葉植物であり、そして前記
    植物出液が双子葉植物からの出液である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】前記細菌がアグロバクテリウム(Agrobact
    erium)細菌を包含する特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  5. 【請求項5】前記細菌がE.コリ(E.coli)細菌である特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
  6. 【請求項6】前記遺伝子−プロモーター構成体が、pMP3
    1及びアグロバクテリウムを包含する宿主範囲を有する
    第2プラスミドの同時組込み体として形成される同時組
    込み体プラスミド上に位置し、それによって前記同時組
    込み体プラスミドがアグロバクテリウムに維持できる特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
  7. 【請求項7】発現されるべき遺伝子に結合されるプロモ
    ーターを含んで成る遺伝子−プロモーター構成体を含ん
    で成る細菌であって、前記プロモーターが植物出液、植
    物又はその一部により誘発できるvir−プロモーターで
    あり、そして前記遺伝子が前記vir−プロモーターに天
    然において結合されていないことを特徴とする細菌。
  8. 【請求項8】前記プロモーターがVirCプロモーターであ
    る特許請求の範囲第7項記載の細菌。
  9. 【請求項9】アグロバクテリウム細菌及びE.コリ細菌か
    ら成る群から選択される特許請求の範囲第7又は8項記
    載の細菌。
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EP0167192A1 (en) 1986-01-08
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