JPH08511686A - 殺虫活性に関連するタンパク質をコードする遺伝子を支持するＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍｂｉｆｅｒｍｅｎｔａｎｓのＤＮＡフラグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｉ−１３１７の番号で１９９３年６月１５日付けでＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＢＭ１から得られるような、図４Ａに示される７kbのＤＮＡフラグメントＸｂａＩの全部又は一部分を含むこと；緊縮性条件下で、オリゴヌクレオチドプローブ１８Ａ（TGTGAA GTI AAT TGT GA）及び／又はオリゴヌクレオチドプローブ１６Ａ（TTT CAT ATI GAA GCI GTI AAT GAA GG）及び／又は、プローブ６６Ａ（ATG AAT ACI AAT ATI TTT TCI ACI AA）又は６６Ｂ（TC IGG TTC ICC ATAIAT CCA TTC ATC）のうちの少なくとも１つとハイブリッド形成すること；及び双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する７kbのフラグメントＸｂａＩの発現産物の有毒活性に関与することができるタンパク質、ポリペプチド又はペプチドをコードすること、といった特性を有するヌクレオチド配列。この配列によりコードされるポリペプチド及び殺幼虫組成物におけるその利用も同様に開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 殺虫活性に関連するタンパク質をコードする遺伝子を 支持するClostridium bifermentansのＤＮＡフラグメント 本発明は、Clostridium bifermentans（クロストリジウム・バイファーメンタ ンス）種の嫌気細菌株から分離された新しい毒素に関する。Clostridium biferm entans 血液型亜型malaysia（Ｃｂｍ）の菌株ＣＨ１８については、H．de Barjac 及びM．SebaldによりC．R．Acad．Sci．Paris t．310，シリーズIII，p383-387 ，1990により記述されている。 この菌株は、節足動物の幼虫、特に昆虫、とりわけ双翅目の幼虫、例えばカ科 又はブユ科の幼虫に対して殺幼虫能を有する毒素を介して、胞子形成段階中に有 毒活性を示す。これらの特定の双翅目は病気の媒介体であるか又は公害をひき起 こす。 今日までに、昆虫病原性活性及び特にカの幼虫に対する有毒活性のため、Baci llus thuringensis （バシラス・スリンジエンシス）種又はBacillus sphaericus （バシラス・スフェリカス）種の細菌に特異的な毒素が知られてきた。（Nicola s（1992），Pes．agropec．bras.，Brasilia，abr．1992，27，37-46）。昆虫、 特に昆虫の幼虫を撲滅するためにこれらのバシラスの毒素が明らかに利点を示し ているにもかかわらず、特に、殺幼虫活性をもつこれらの産物に対する耐性の発 生を防ぐ手段を提供する目的で、或る種の昆虫に対する新しい活性毒素の研究が 重要であることがわかった。このような状況の下で、本発明者らは、Clostridiu m bifermentans 種の細菌において、殺幼虫活性が存在することを立証した。この 点において、本 発明は、節足動物、特に双翅目タイプの昆虫に対する有毒活性、特に殺幼虫活性 を有する可能性のある、嫌気細菌中に存在する毒素を初めて提案している。利用 されているClostridium bifermentans血液型亜型malaysiaの菌株は、試験対象と なった哺乳類及び魚類に対する、並びにＣｂｍの殺幼虫活性の天然の標的以外の あらゆる水性生物に対する無害性を示す（Thiery et al．（1992）J．econ．Ent omol．85（5），1618-1623）。Ｃｂｍの殺幼虫活性の存在はすでに、先行技術に おいて胞子形成細胞で観察され、これと関連づけされている（Charles et al． （1990）Res．Microbiol．141，721d-733）。同様に、この活性が、細胞プロテ アーゼによる不活化を原因として細胞溶解の後きわめて激しく減少するというこ とも指摘された（Nicolas et al.（1990）．Appl．Microbiol．Biotechnol.34， 36-41）。 したがって、本発明は、節足動物の幼虫、特に昆虫の幼虫、なかでもカ科又は ブユ科といった双翅目に対する有毒活性に関与することのできるポリペプチドに ついてコードするヌクレオチド配列を目的とする。 本発明は、また、これらのポリペプチド並びに、その発現を可能にする条件下 で本発明に基づくヌクレオチド配列及びヌクレオチドフラグメントを含む組換え 型細胞をも目的としている。 同様に本出願の枠内に入るのは、本発明のポリペプチドを認識する抗体並びに 殺幼虫活性をもつ組成物である。 本発明のヌクレオチド配列は、以下の特性によって特徴づけられる： − Ｉ−１３１７という番号で１９９３年６月１５日付でＣＮＣＭに寄託された プラスミドｐＣＢＭ１から得られるような、図４Ａに表された７kbのＤＮＡフラ グメントＸｂａＩの全部又は一部分を含むこと、 − 実験の部分で記述されているような緊縮条件下で、オリゴヌクレオチドプロ ーブ１８Ａ（TGA GAA GTI AAT TGT GA）と、及び／又はオリゴヌクレオチドプロ ーブ１６Ａ（TTT CAT ATI GAA GCI GTI AAT GAA GG）と、及び／又はプローブ６ ６Ａ（ATG AAT ACI AAT ATI TTT TCI ACI AA）又は６６Ｂ（TC IGG TTC ICC ATA IAT CCA TTC ATC）のうちの少なくとも１つと、ハイブリッド形成することと、 − 双翅目幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する７kbのフラグメントＸｂａ Ｉの発現産物の有毒活性に関与する能力をもつタンパク質、ポリペプチド又はペ プチドについてコードすること。 本発明における有毒活性は、この活性を得たい「標的」との関係において定義 づけられる。この「標的」は一般的に言うと節足動物、より特定的には昆虫、特 に双翅目、例えばカ科又はブユ科の幼虫である。 本発明の枠内では、１つのヌクレオチド配列、Ｉ−１３１７という番号でＣＮ ＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＢＭ１の内部でのその欠失又は変性が、例えばClostridium bifermentans の細胞といった天然に殺幼虫活性をもたない組換え型 細胞内にこのプラスミドが導入された時点で確認される双翅目の幼虫、特にカ科 又はブユ科の幼虫に対する有毒活性の減少又は抑制をひき起こすかぎりにおい て、このプラスミドの中に含まれる７kbのフラグメントＸｂａＩの発現産物の有 毒活性に関与する能力をもつタンパク質又はポリペプチドについてコードする、 と考えられるものとする。 よって記述されているもののようなその他の組換え細胞も、使用することができ る。 双翅目の幼虫に対する有毒活性に関する指摘は、いかなる形であれ、本発明の 手段の作用スペクトルに関し制限的な意味をもつものとみなされてはならない。 これは、単に、本発明の産物の活性の評価のための１つの参考にしかすぎないも のである。 有毒活性は、ＬＣ₅₀（昆虫つまり更に一般的に言うと有毒活性の評価対象であ る「標的」の５０％についての致死用量）を測定することによって評価できる。 毒素を産生しうる細菌株の殺幼虫活性を検出するため、先行技術においてすで に様々な試験が提案された。この点に関し、Thiery，I．et al．（1992）Journa l of American Mosquito Control Association，第８巻，No.3．272-276を参照 することができる。 上で示された定義づけの枠内で、本発明に従ったヌクレオチド配列は、殺幼虫 活性の導入に必要なタンパク質、ポリペプチド又はペプチドについてコードする ことができ、又は／かつ、一定の与えられた標的に対する毒性の発現レベルに影 響を及ぼすタンパク質、ポリペプチド又はペプチドについてコードすることがで きる。上述の通り、本発明に従ったヌクレオチド配列により発現されたタンパク 質又はその一部分の殺幼虫活性をテストするための比較の基礎として、挿入され たＤＮＡフラグメント内に含まれる遺伝子の発現を可能にする条件下でプラスミ ドｐＣＢＭ１により形質転換された、天然に殺幼虫活性を備えていない組換え型 細胞を用いて行われる試験を利用することが可能である。 本出願の枠内では、「タンパク質」「ポリペプチド」及び「ペプチド」という 語は、非タンパク質性の基によって更に修正されうるあらゆるアミノ酸配列のこ とを言う。文書作成の便宜上、これらのタンパク質、ポリペプチド及びペプチド を「ポリペプチド」という表現でまとめることができるだろう。 本発明の１つの有利な実施形態に従うと、特定の一ヌクレオチド配列は、それ が緊縮性条件下で４つのプローブ１６Ａ、１８Ａ、６６Ａ及び６６Ｂとハイブリ ッド形成することを特徴としている。ここで問題となっている緊縮性条件につい ては、本出願の実験部分の中で詳しく記述する。 本発明のもう１つの実施態様に従うと、特定の一配列は、非緊縮性条件下で（ 緊縮性条件として以下で記されている条件に比べて緊縮性度が低い）４つのブロ ープ１６Ａ、１８Ａ、６６Ａ及び６６Ｂとハイブリッド形成することを特徴とす る。 本発明は、特に、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミド ｐＣＢＭ１の７kbのフラグメントＸｂａＩであることを特徴とするヌクレオチド 配列に関する。 特定の一実施形態に従うと、本発明は、図６に表されている表現Ｓｅｑ１、Ｓ ｅｑ２．１、Ｓｅｑ２．２又はＳｅｑ３により呼称さ れる連鎖の中から選ばれたヌクレオチド配列を目的としている。 本発明は、また、上述の配列の１つとハイブリッド形成すること、Clostridiu m bifermentans 種の細菌のＤＮＡ内に存在すること及び、双翅目の幼虫特にカ科 又はブユ科の幼虫に対する有毒活性に関与する能力をもつタンパク質、ポリペプ チド、ペプチドについてコードすることを特徴とするヌクレオチド配列をも目的 としている。 本発明のヌクレオチド配列は、例えばClostridium bifermentans種の嫌気細菌 から、特にClostridium bifermentans malaysiaから分離することができる。同 様に本発明のヌクレオチド配列は、従来の技術に従って化学的に合成することも できる。 なおこれらのヌクレオチド配列は、１本鎖又は２本鎖のＤＮＡによって、ｃＤ ＮＡによって、また、更にはＲＮＡによって構成される可能性がある。 本発明は同様に、特定の一実施態様に従うと、 MNTNIFSTNL及び／又は NNDEWIYGEPDSSNI及び／又は MNN(X)CEVNCE(X)T及び／又は NASLTWGK及び／又は FEL及び／又は QWVK及び／又は ENTASGTE及び／又は IEYHNNLR及び／又は AY(R)QWVKFHIEAVNEGLKI及び／又は DIPISPEDISK. というアミノ酸配列についてコードするフラグメントを含むことを特徴とするヌ クレオチド配列をも目的としている。 アミノ酸配列の同定は、アミノ酸の呼称のための１つの文字を含むコードを用 いて行われる。 本発明は、同様に、上述の配列の１つの中に含まれ、 − 図４Ａに表され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミ ドｐＣＢＭ１内に含まれた７kbのフラグメントＸｂａＩのフラグメントＸｂａＩ −ＥｃｏＲＶを含むこと、 − 約１．８kbのサイズを有し、６６kDaの分子量をもつタンパク質についてコ ードすること、 という特性を特徴とするヌクレオチドフラグメントにも関する。 ６６kDaのタンパク質をコードする好ましいヌクレオチドのフラグメントは、 その末端ＮＨ₂においてアミノ酸連鎖MNTNIFSTNLをコードする配列を、また内部 フラグメントとしてアミノ酸連鎖NNDEWIYGEPDSSNIをコードする配列を含むこと を特徴とする。 上述の配列のうちの１つの中に含まれる本発明に従ったもう１つのヌクレオチ ドフラグメントは、以下の特性によって特徴づけられる： − プローブ１６Ａと緊縮性条件下でハイブリッドを形成すること、 − 図４Ａに示され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミ ドｐＣＭＢ１中に含まれている７kbのフラグメントＸｂａＩの中に存在すること ； − 約０．５kbのサイズを有すること； − 約１６kDaの分子量をもつタンパク質Ｐ１６をコードすること。 約１６kDaの分子量をもつタンパク質（タンパク質Ｐ１６）をコードする好ま しいフラグメントは更に、その末端ＮＨ₂のアミノ酸連鎖AY(R)QWVKFHIEAVNEGLKI をコードする配列を、また内部フラグメントとしてアミノ酸連鎖DIPISPEDISKを コードする配列を含むことを特徴とする。 上述の配列の１つに含まれている本発明に従ったもう１つのヌクレオチドフラ グメントは、約２０kDaという分子量をもつタンパク質Ｐ２０についてコードし 、C．bifermentans種、特にＣｂｍの細菌の胞子形成段階中にタンパク質Ｐ１６ 、Ｐ２０の前駆物質が合成されることを特徴とする。 本発明は同様に − プローブ１８Ａと緊縮性条件下でハイブリッドを形成すること； − 図４Ａに示され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミ ドｐＣＭＢ１中に含まれている７kbのフラグメントＸｂａＩの中に存在すること ； − 約０．５５kbというサイズを有すること； − 約１８kDaの分子量をもつタンパク質Ｐ１８をコードすること、 といった特性を特徴とする、前述の配列の内の１つの中に含まれたヌクレオチド フラグメントをも目的とする。 かかるフラグメントは、好ましくは、約１８kDaの分子量をもつタンパク質を コードすること、及びその末端ＮＨ₂におけるアミノ酸連鎖MNN(X)CEVNCE(X)Tを コードする配列を、また内部フラグメントとしてアミノ酸連鎖NASLTWGK，FEL，Q WVK，ENTASGTE,及びIEYHNNLRをコードする配列を含んでいることを特徴とするこ とができる。 同様に本発明の一部を成しているのは、自らの複製にとって不可欠ではない部 位に挿入されている上述の定義を満たすヌクレオチド配列又はヌクレオチドフラ グメントを含むことを特徴とする組換え型ベクターである。有利には、これらの ベクターはプラスミドである。 特定のベクターは、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されているプラ スミドｐＣＢＭ１であることを特徴とする。 本発明に従ったもう１つの組換え型ベクターは、B．thuringiensisの細胞溶解 素のプロモーター（Ward et Ellar，1986，J．Mol．Biol.，191：1-11）を含む ０．５kbのフラグメントＢａｍＨＩ−ＥｃｏＲＩ（Nicolas et al（1993）FEMS Microbiol．Letter 106，275-280）をプラスミドｐＨＴ３１５（Arantes et Ler eclus，1991，Gene，108：115-119）の中に導入した結果として得られるプラス ミドｐＨＴ３１５である。 有利にも、プラスミドｐＨＴ３１６は、昆虫に対して有毒なＣｂｍのタンパク 質をＢｔ内で過剰産生させることを可能にする。 本発明は同様に、上述の定義のうちの１つを満たす配列又はフラ グメント、更には、本発明に従ったベクターを、この配列又はフラグメントのク ローニング及び／又は発現を可能にする条件下で含むことを特徴とする、原核細 胞又は真核細胞の組換え型宿主細胞をも目的とする。 特定の宿主は、例えばClostidium bifermentans株、Bacillus thuringiensis 株又はBacillus sphaericus（バシラス・スフェリカス）株といった細菌細胞で あり得る。 B．thuringiensisに関しては、B．thuringiensisの形質転換技術（Ｂｔ内への 毒素遺伝子の導入による）が記述されているLereclus D.et al（1989），FEMS M icrobiology Letters 60,211-218の刊行物を参照されたい。 B.sphaericusに関しては、例えばTaylor L.D．etal（1990）の刊行物、FEMS M icrobiology Letters 66，125-128を参照されたい。 本発明に従ったもう１つの細胞は、例えば植物細胞といった真核細胞でもあり 得る。 本発明は同様に、上述のヌクレオチド配列又はヌクレオチドフラグメントによ りコードされることを特徴とする、ポリペプチド又はポリペプチド組成物をも目 的とする。 本発明に従った特定のポリペプチドは、双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の 幼虫に対する殺幼虫活性に関与し、以下の特性を特徴とする： − Clostridium bifermentans種の嫌気細胞の特徴であること； − B．thuringiensis israelensis又はB．sphaericusの結晶の タンパク質に対して導かれた血清との免疫学的反応を生起しないこと。 本発明のポリペプチドは、特に約１６kDaの分子量を有すること、及び緊縮性 条件下でオリゴヌクレオチド１６Ａとハイブリッドを形成するヌクレオチドフラ グメントの組換え型細胞内での発現の産物であり、このフラグメントはＩ−１３ １７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＭＢ１内に含まれたフラ グメントＸｂａＩの配列ＮｓｉＩ−ＸｂａＩの中に含まれていることを特徴とす る第１のタンパク質を含んでいる。 本発明のもう１つのタンパク質は、約１８kDaの分子量を有すること及び、緊 縮性条件下でオリゴヌクレオチド１８Ａとハイブリッド形成するヌクレオチドフ ラグメントの組換え型細胞内での発現の産物であり、このフラグメントはＩ−１ ３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されているプラスミドｐＣＭＢ１内に含まれ 図４Ａに記されているフラグメントＸｂａＩの配列ＥｃｏＲＩ−ＸｂａＩの中に 含まれていることを特徴とする。 本発明に従った第３のタンパク質は、約６６kDaの分子量を有すること及び、 緊縮性条件下でオリゴヌクレオチド６６Ａ及び／又は６６Ｂとハイブリッド形成 するヌクレオチドフラグメントの組換え型細胞内での発現の産物であり、このフ ラグメントは、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣ ＭＢ１内に含まれたフラグメントＸｂａＩの配列ＸｂａＩ−ＥｃｏＲＩの中に含 まれていることを特徴とする。 本発明は同様に、双翅目、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する殺 幼虫活性に関与するかぎりにおいて、タンパク質Ｐ１６、Ｐ１８又はＰ６６のポ リペプチドフラグメント又は上述のタンパク質から得られるようなあらゆるフラ グメントにも関する。 特に本発明の枠内に入るのは、ヌクレオチド配列Ｓｅｑ１、Ｓｅｑ２．１、Ｓ ｅｑ２．２、Ｓｅｑ３又はＳｅｑ４によりコードされるポリペプチド配列である 。 もう１つの有利な配列は、図６に示されているような遺伝子ｃｂｍ１１に対応 するアミノ酸配列である。 本発明のもう１つの実施形態に従うと、本発明のポリペプチドは、タンパク質 Ｐ１６に対して導かれた抗体によって及び／又はタンパク質Ｐ１８に対して導か れた抗体によって及び／又はタンパク質Ｐ６６に対して導かれた抗体によって認 識されることを特徴とする。 本発明の特定のポリペプチドは、例えば連鎖Ｓｅｑ１、Ｓｅｑ２．１、Ｓｅｑ ２．２又はＳｅｑ３のうちの１つによってコードされる、アミノ酸配列を含み、 配列Ｓｅｑ１、Ｓｅｑ２．１又はＳｅｑ２．２のうちの少なくとも１つを含むポ リペプチドについては抗タンパク質Ｐ６６抗体によってまた配列Ｓｅｑ３を含む ポリペプチドについては抗タンパク質Ｐ１６又は抗タンパク質Ｐ１８抗体によっ てそれぞれ認識されるポリペプチドである。 本出願は同様に、双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する有毒活性 に介入する対応する未修正ポリペプチドの能力を保存するかぎりにおいて、アミ ノ酸の付加、欠失、置換によって修正されることを特徴とするポリペプチドにも 関する。 本発明はまた、例えばタンパク質Ｐ１６及びタンパク質Ｐ１８を含むこと、又 はタンパク質Ｐ１６、Ｐ１８及びＰ６６を含むことを特徴とするポリペプチド組 成物にも関する。 これらのタンパク質は、好ましくは、菌株からの分離の後か又は組換え型細胞 宿主の中での発現の後に精製された、又は場合によって同時精製された形をして いる。 本発明は同様に、 − ５％のＨ₂、５％のＣＯ₂及び９０％のＮ₂を含む気体流の下で培地ＴＹＧ中 の嫌気生活状態でのClostridium bifermentansの培養、 − 約１６時間後の、胞子形成終了時の培養物の回収、 − ＮａＣｌ １Ｍでの培養物の洗浄、 − 緩衝液ＴＥで２回の洗い流し、 − 抽出物を構成する沈渣の回収、 によって得られるような、双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する殺 幼虫活性をもつタンパク質抽出物にも関する。 本発明に従ったポリペプチドの特定の組成物は同様に、上述のような粗抽出物 の殺幼虫活性を有することを特徴とするものであってもよい。 本出願は同様に、上述の定義に従ったタンパク質に対して導かれたモノクロー ナル抗体をも目的とする。 本出願はまた、本発明のタンパク質に対して、又はこれらのタンパク質の組成 物に対して、更には上述のような抽出物に対して誘導されることを特徴とするポ リクローナル抗血清にも関する。 本発明に従ったヌクレオチド配列又はフラグメントは同様に、上述のフラグメ ント又は配列の従来の技術に従った標識づけにより得られるヌクレオチドプロー ブの調製をも可能にしている。 同様に本発明の枠内に入るのは、有効成分として、前述の定義のいずれか１つ に記載の単数又は複数のポリペプチドを含む、殺幼虫活性をもつ組成物である。 本発明に従った殺幼虫活性をもつその他の組成物は、同様に、有効成分として 、上述の定義を満たす組換え型細胞を含んでいることを特徴とする可能性がある 。 かかる組成物は、更にB．thuringiensis及び／又はB．sphaericusの殺幼虫活 性をもつ単数又は複数のポリペプチドをコードする配列によって修正された組換 え型細胞を含むことができる。 同様に本発明に従うと、上述の定義を満たすタンパク質をコードする遺伝子又 はヌクレオチド配列又はフラグメントを同時に含み、かつ更にB．thuringiensis 及び／又はB．sphaericusの殺幼虫活性をもつ配列を含む、組換え型細胞を調製 することも考えることができる。 本発明のその他の特徴及び利点は、以下の例及び図の中で明らかになる。 図１〜３：免疫学的関係、Ｐ１６、Ｐ１８及びＰ１６の合成の分布及び動態 図１：Ｃｂｍの有毒抽出物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ。標準的タンパク質分子量が右 欄外に示されている（kDa単位）。 図２：Ｃｂｍ及び非毒性C．bifermentans菌株内のタンパク質Ｐ６６、Ｐ１８ 及びＰ１６の検出。胞子形成した培養物１００μｌの試料をポリアクリルアミド ゲル上電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）に付し、ニトロセルロース膜上に移し、Ｐ ６６（Ａ６６）、Ｐ１８（Ａ１８）又はＰ１６（Ａ１６）に対して導かれた親和 力精製済みのＩｇＧでの免疫検出に付した。ウエルａ、Ｃｂｍ；ウエルｂ、ＡＴ ＣＣ６３８菌株；ウエルｃ、菌株７４４−８３；ウエルｄ、菌株ＶＰＩ４４０７ ；ウエルｅ、菌株ＶＰＩ４４１３Ａ。 図３：嫌気性条件下で３４℃（高）又は４２℃（低）での、Ｃｂｍの胞子形成 中のＰ６６、Ｐ１８及びＰ１６の合成動態。培養物の１００μｌのアリコートを ポリアクリルアミドゲル上電気泳動（ＳＤＳ−ＰＥＧＥ）に付し、ニトロセルロ ース膜上に移し、Ｐ６６（Ａ６６）、Ｐ１８（Ａ１８）又はＰ１６（Ａ１６）に 対して導かれた親和力精製済みのＩｇＧでの免疫検出に付した。時間単位での培 養時間；ａ、４．５；ｂ、６（胞子形成ｔ_oに対応する）；ｃ、７． ５；ｄ、 ９；ｅ、１０．５；ｆ、１３；ｇ、３０。標準タンパク質分子量が欄外に示され ている（kDa単位）。 図４Ａ及び４Ｂ：プラスミドｐＣＢＭ１の構造及びフラグメントＸｂａＩの制 限地図。 フラグメントＸｂａＩ：Ｂｇ：ＢｇｌII；Ｎ：ＮｓｉＩ；Ｐ：ＰｖｕII；Ｒ：Ｅｃｏ Ｉ；Ｒｖ：ＥｃｏＲＶ；Ｘ：ＸｂａＩ クローニング部位： Ｈ：ＨｉｎｄIII；Ｓ：ＳｐｈＩ；Ｐｓ：ＰｓｔＩ；Ｓａｌ：ＳａｌＩ；Ｂｍ ：ＢａｍＨＩ；Ｓｍ：ＳｍａＩ；Ｋ：ＫｐｎＩ； Ｓｓｔ：ＳｓｔＩ；Ｒ：ＥｃｏＲＩ。 フラグメントＸｂａＩの左右の斜線入り部分は、ｐＨＴ３０４ベ Gene，108，P.115-119）。 オリゴヌクレオチドプローブがハイブリッド形成するフラグメントは、フラグ メントＸｂａＩの下で斜線で表されている。 矢印は、プローブ１６Ａとハイブリッド形成するＰ１６の遺伝子の５′末端に 対応する。 フラグメントＸｂａＩ内に制限部位をもたない酵素： ＢａｍＨＩ、ＨｉｎｄIII、ＰｓｔＩ、ＳｓｔＩ、ＳａｌＩ、ＳｍａＩ。 図５：読みとられた配列の配列決定のために利用されるオリゴヌクレオチドの 位置決定。 利用されるオリゴヌクレオチド配列： １６Ａ′：１６Ａ相補的：：acc cat tgt cta tat gc １６Ｂ″：非縮退オリゴン１６Ｂ：ggagat atc gga atg tc １６Ｂ′：１６Ｂ′^*相補的：ccg ata tct cct gaa ga １８Ｂ^* ：非縮退オリゴ１８Ｂ：tct gta ccg gaa gca gt １８Ｂ′：１８ｂ^*相補的：gct tcc ggt aca gaa gg ６６Ｃ−Ｒ：aac cct aca tct gtt aa ６６Ｄ−Ａ：tac tac cat agt ttc ca ６６Ｅ−Ａ：tgc aaa gcc aag ttg at 凡例 ＣｂｍのＤＮＡ由来の挿入されたフラグンメントＸｂａ 「逆」プライマーＲ−４８ 「万能」プライマー−４０ ｐＵＣ１９のポリリンカー 合成ヌクレオチドプライマー（^*） シャトルベクターｐＨＴ３０４ 図６：読みとられたヌクレオチド配列 ６Ａ：逆プライマーＲ−４８を用いて読みとられたＳｅｑ１ ６Ｂ：プライマー６６Ｃ−Ｒを用いて読みとられたＳｅｑ２．１。 ６Ｃ及び６Ｄ：プライマー６６Ｂ、６６Ｄ−Ａ及び６６Ｅ−Ａを用いて読みと られたＳｅｑ２．２。 ６Ｅ〜６Ｇ：さまざまなプライマー「１６及び１８」で読みとられた遺伝子Ｃ ｂｍ。 ６Ｈ及び６Ｊ：万能プライマーＲ−４０で読みとられたＳＥｑ４。 図７：遺伝子Ｃｂｍ１１に対応するアミノ酸配列及びタンパク質Ｐ１８及び／ 又はＰ１６の末端ＮＨ₂配列及び内部配列の位置決定。 図８：フラグメントＸｂａＩ上のｃｂｍ１１のコピーの位置決定。 図９Ａ及び９Ｂ：常在性プラスミド上のフラグメントＸｂａＩの位置決定。 ライン１：１６〜２．０６kbのサイズ標識ＣＣＣ ライン２：未変性ＣｂｍプラスミドＣＨ１８の調製 ライン３：Ｘｂａによりハイブリッド形成されたＣｂｍプラスミドＣＨ１８の 調製。 利用プローブ：ｐＣＢＭ１ 図１０：Ｅ．ｃｏｌｉにおけるｐＣＢＭ１内に導入された遺伝子の発現 ライン１：Ｅ．ｃｏｌｉ＋ｐＨＴ３０４（利用したシャトルベクター）。 ライン２：Ｅ．ｃｏｌｉ＋ｐＣＢＭ１ 利用プローブ：完全抗Ｃｂｍ抗体。 図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃ：データバンクSwissprot内に記されているタン パク質とタンパク質Ｃｂｍ１１の間に見られる配列相同性。 材料と方法 抽出物の調製 ５％のＨ₂、５％のＣＯ₂及び９０％のＮ₂を含む気体流の存在下で、１６リッ トル容量の発酵装置の中で、ＴＹＧ培地（バイオトリプカーゼ３％、酵母エキス ２％、グルコース０．５〜１％、塩酸システイン０．０５％をベースとする）内 嫌気生活状態で３４℃にて行われたＣｂｍ培養物から、抽出物を調製した。胞子 形成段階の終りで、１６時間後に、胞子形成細菌培養物を収獲した。次に１Ｍの ＮａＣｌで培養を洗浄し、２０mMのトリスＨＣｌ、５mMのＥＤＴＡ、pH８（緩衝 液ＴＥ）で２度洗い流し、利用まで−７０℃で保存した。凍結した沈渣を解凍し 、水上で１５秒の実際音波処理時間を含め合計１分間音波処理装置内で処理され たＴＥ緩衝液の中 で再懸濁させ（Branson音波処理装置、大プローブ、出力スケール４０％、音波 処理サイクル時間（「デューティサイクル」：２５％）、１５分間５，０００ｇ で遠心分離した。結果として得られた上清（タンパク質粗抽出物に対応する）を 収集した。 タンパク質の分析 標準としてウシ血清アルブミンを用いてBioradタンパク質試験を利用して、抽 出物のタンパク質濃度を決定した。１３％のポリアクリルアミドゲル上で、Laem mli，U.K．（1970）（Nature 227，680-685）の技術に従って、ポリアクリルア ミドゲル上の電気泳動を行った。変性条件下のＳＤＳ−ＰＡＧＥによるこのタン パク質分解において利用された分子量標識は、ホスホリラーゼＢ（分子質量９４ ，０００ダルトン）、アルブミン（６７，０００），オバルミン（４３，０００ ）、アンヒドラーゼ（３０，０００）、トリプシン阻害物質（２０，１００）及 びアルファラクタルブミン（１４，０００）といったタンパク質を含む、タンパ ク質電気泳動用のPharmacia社のキット（LMW Ref．17-0446-01）のものである。 Ｃｂｍタンパク質に対する抗血清の調製 ３週間の間隔で完全フロイントアジュバント中で乳化させた５００μｇのタン パク質の１０〜１５回の皮内マイクロインジェクションを２続き行った後、ウサ ギにおいてＣｂｍタンパク質の粗抽出物に対するポリクローナル抗血清を得た。 ウサギは、３週間後フロイントアジュバント無しでの追加用量の皮下注射を受け た。硫酸アンモニウムでの沈降及びＤＥＡＥ−５２カラム（Whatmann）上で のクロマトグラフィにより血清からＩｇＧを精製し、次に４℃で保存した。 変性された個別化ポリペプチドＰ６６、Ｐ１８及びＰ１６に対するポリクロー ナル抗血清を以下の要領でウサギにおいて産生させた：ＳＤＳ−ＰＡＧＥ標準電 気泳動によって３つのタンパク質を分離し、ＫＣｌ１Ｍ検出した。ゲル上でバン ドを切断し、切断したアクリルアミドバンドを脱イオン水で洗い流し、次に水中 に浸漬させ、完全フロイントアジュバントで乳化させ、前述の技術に従ってウサ ギに注射した。抗血清の回収後、Burke et al（1982），EMBO J．1，1621-1628 の技術に従って、ウサギに注射するのに利用したポリペプチドを含むニトロセル ロースバンド上で、ＩｇＧを親和力により精製した。 Ｃｂｍ抽出物の酵素的加水分解 抽出物の毒性を研究するため、抽出物（４００μg）のアリコート５００μｌ を各々、プロテイナーゼＫ（EC 3.4.21.14，Boehringer，40μg/ml）、リボヌク レアーゼＩ−Ａ型（EC 3.1.27.5，Sigma，100 μg/ml）及びデオキシリボヌクレ ーアゼＩ（EC 3.1.21.1，Boehringer，100μg/ml）といった酵素の１つを用いて ３７℃で２時間処理した。 第３幼生期のAnopheles stephansiの幼虫について、殺幼虫活性をテストした 。 タンパク質抽出物の分画 ０．４５μmの孔を含むフィルターＨＡ−Ｍｉｌｌｅｘ（Millipore）上でタン パク質の粗抽出物をろ過し、高分解能の液体 平衡化したカラムMono Q HR 10/10上でイオン交換クロマトグラフィを実施した 。０〜１ＭのＮａＣｌを含む多段勾配で、タンパク質を溶出させた。１５０mMの ＮａＣｌを含むＴＥ緩衝液（ＴＥＳ緩衝液）の中でSuperdex 200 HiLoad 16/60 カラム上でゲルろ過を行った。１０％の三塩化酢酸を用いたタンパク質の沈降後 、電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分固を分析した。 中和及び免疫沈降試験 次の方法により、抽出物の殺幼虫活性を阻害するさまざまな抗血清の能力につ いてテストした：すなわち、まず１時間２０℃でＴＥ緩衝液中の抗抽出物ＩｇＧ を一定量用いて、抽出物の段階希釈物をインキュベートした。A．stephensiの幼 虫を用いて、試料及び未処理の対照試料の毒性をテストした。変性タンパク質Ｐ ６６、Ｐ１８又はＰ１６に対して導かれた、親和力精製済みの抗血清又は抗体を 用いて、同じ条件下で中和試験も同様に実施した。担体としてプロテインＡセフ ァロース（Sigma）の球を利用して、抽出物に対してか又はHowe et al．（(1982 )．Mol．Gen．Genat．186，525-530）により変性された個別化タンパク質Ｐ６６ 、Ｐ１８又はＰ１６に対して導かれた抗血清を用いて、タンパク質を抽出物から 免疫沈降させた。 Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６の合成動態 Ｃｂｍは、３４℃又は４２℃での穏やかな磁気撹拌を伴って、ＴＹＧ液体培地 ８００mlを含んだ１リットル入りの封印されたフラスコの中で成長した。ゴム栓 を通しての穿刺により気体含有量を更 新することなく９０分の間隔で３０mlの試料を回収した。試料を遠心分離し、前 述の通り洗い流し、遠心分離沈渣を、殺幼虫活性及びタンパク質含有量の電気泳 動ＳＤＳ−ＰＡＧＥによる分析まで、 ランスファの後に、免疫検出実験を行った。各タンパク質に対して導かれた親和 力精製済みのＩｇＧ（Ａ６６、Ａ１８及びＡ１６）で、Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１ ６を検出し、ウエスタンブロット検出システムＥＣＬ^R（Amersham）を用いて視 覚化した。比較のため、培養を、気体交換が可能であったフラスコ内で、３４℃ 及び４２℃で実施した。 非殺幼虫性のC．bifermentans菌株上でのＰ６６、Ｐ１８及びＰ１６のスクリ ーニング Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６の存在を探究するため免疫検出により、C．biferme ntans の非殺幼虫性菌株（菌株型ＡＴＣＣ６３８、７４４−８３、ＶＰＩ４４０ ７及びＶＰＩ４４１３Ａ）をスクリーニングした。これらの菌株並びに菌株Ｃｂ ｍ を、３４℃で、ＴＹＧ培地５０mlを含む封印されたフラスコ内で培養させ、１ ５時間後胞子形成が完全に終結した時点で、ただし細胞溶解の前に、これを回収 した。 カの幼虫に対する生物検定 細菌培養試料又はタンパク質抽出物を、容量６mlのプラスチック製ペトリケー スの中の第４幼生期のCulex pipiensの幼虫及び／又は第３幼生期のA．stephens i の幼虫２０匹についてテストした。露呈から２４時間後及び４８時間後に、死 亡率を記録した。 バシラスの毒素との免疫学的関係 B．thuringiensis血液型亜型israelensis１８８４、B．thuringiensis血液型 亜型aizawai７．２９、B．thuringiensis血液型亜型thuringiensis１７１５及びB．thuringiensis 血液型亜型entomocidusＨＤ９の結晶に対して導かれた抗血清 、並びにB．sphaericus２３６２の４２及び５２kDaの結晶タンパク質に対する抗 血清を用いてＣｂｍの粗抽出物をテストした。 結果と考察 Ｃｂｍ抽出物は、Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６という略号で表される見かけ分子 量６６、１８及び１６kDaの３つの主要タンパク質並びにタンパク質の性質をも つ異なる副タンパク質を含んでいた（図１〜３）。 １．タンパク質Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６の特徴づけ 得られた抽出物は、カ科Culexpipiens，Anopheles stephensi及びAedes aegyp ti の幼虫に対し有毒である。 第３幼生期のA．stephensiに対するその４８時間後のＬＣ₅₀は、５０μg/mlで あった。抽出物の殺幼虫活性は、プロテイナーゼＫでの３７℃で２時間のインキ ュベーショの後失われていた。反対に、ＤＮａｓｅ及びＲＮａｓｅでは、いかな る不活化も得られなかった。その上、殺幼虫活性は、全抽出物に対して導かれた ＩｇＧによって、完全に阻害されていた。したがって、殺幼虫活性はまさに、少 なくとも部分的にタンパク質の性質をもつ毒素によるものである。 B．thuringiensis又はB．sphaericusの昆虫病原性の結晶のタン パク質に対して誘導された抗血清は、Ｃｂｍ抽出物のタンパク質との交叉反応を 起こさず、このことは、Ｃｂｍ毒素が新しいクラスの殺虫毒素に属することを表 していた。 Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６は、Ｃｂｍの有毒抽出物の主要成分である。 Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６は、免疫学的に共通点をもっていない（図２、ライ ンａ）。Ｐ１８及びＰ１６はＣｂｍ中のみに存在しているのに対し、ＣｂｍのＰ ６６に免疫学的に共通点をもつ６６kDaのタンパク質は、テスト対象となった非 昆虫病原性のC．bifermentansの４つの菌株の中で検出された（図２、ラインｂ 〜ｅ）。 ３４℃で実施された培養においてＰ１８及びＰ１６の合成は、Ｃｂｍの胞子形 成（図３）及び殺幼虫活性の出現と同時に起こった。Ｐ１６は、細胞溶解の際に １６kDaのポリペプチドに漸進的に変換された２０kDaの前駆物質（Ｐ２０）の形 で合成された（図３）。 Ｐ１８及び／又はＰ２０／Ｐ１６は、殺幼虫活性の備わっていないC．biferme ntans 菌株の中で免疫学的に検出されない（図２）。 Ｐ１８及びＰ２０／Ｐ１６は、細菌が有毒でない条件下で、４２℃で培養され たＣｂｍ中できわめてわずかに検出される（図３）。 Ｐ６６は、増殖段階中及び胞子形成中のＣｂｍの細胞の中で検出された。胞子 形成細胞の中では、Ｐ６６と免疫学的に共通点をもつ その他のポリペプチドが、２５kDa〜６６kDaまでで、検出された（図３）；これ らのポリペプチドは、Ｐ６６の分解産物でありうる。 Ｃｂｍの培養は、気体交換なしで４２℃で成長した。この培養物は有毒でなく 、微量のＰ１８及びＰ１６しか含んでいなかった。この培養物中で、Ｐ６６も同 様に増殖段階中に合成されたが、それより小さい分子量のタンパク質は全く検出 されなかった（図３）。気体交換を伴う培養においては、３４℃又は４２℃で行 った培養物の間で、殺幼虫活性、Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６の合成及び胞子嚢の 溶解に関する差異は読みとられなかった。 各タンパク質の精製試験により以下の事実が確認できた：すなわち、ろ過され た抽出物及びろ過されない抽出物が同じタンパク質プロフィールを有していたも のの、ろ過後でクロマトグラフィＦＰＬ る。このことは、殺幼虫活性がタンパク質凝集物又は粒子の存在に結びつけられ る可能性があるということを示唆している。このことは同様に、溶液状態よりも 凝集物の形の方がはるかに活性の高いものであるＢｔｉ又はB．sphaericusの毒 素についても観察された（Schnell et al．（1984），Science 223，1191-1193 及びNicolas et al．（1993），FEMS Lett．106，275-280）。その上、イオン交 換カラム上か又はゲルろ過によるクロマトグラフィＦＰＬＣによると、３つのポ リペプチドＰ６６、Ｐ１８及びＰ１６は異なる点で同時溶出した。免疫沈降試験 は、Ｐ６６、Ｐ１８又はＰ１６に対して導かれた個々の抗血清の各々が、粗抽出 物に対して調製された抗体 が行ったのと同様に３つの産物を一緒に沈降させることができる、ということを 示した。クロマトグラフィ及び免疫沈降試験は、Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６が１ つの複合体の形に組立てられることを示唆した。 変性されたタンパク質Ｐ６６、Ｐ１８及び／又はＰ１６に対して導かれたＩｇ Ｇは毒性を中和しなかった；逆に抽出物の粗分固に対する抗体は毒性を中和した 。変性されたタンパク質に対して導かれたＩｇＧが、複合体Ｐ６６−Ｐ１８−Ｐ １６を認識できたものの、殺幼虫活性に関与するエピトープ又はドメインを認識 しなかったということは考えられる。 これらの実験により、殺幼虫活性へのＰ１８及びＰ１６の関与が明らかになっ た。実際、３４℃で実施されたＣｂｍ培養においては、２つのタンパク質は、殺 幼虫活性の出現と同時に合成される。これらのタンパク質はC．bifermentansの 無毒性菌株には不在であり、４２℃で培養されたＣｂｍの無毒性細胞の中では非 常に低いレベルで存在する。４２℃でのＣｂｍの殺幼虫活性は、嫌気性気体混合 物と培養の間の気体交換条件によって加減される。気体交換無しでの封印された フラスコ内の殺幼虫活性の不在は、Ｐ１８及びＰ２０／Ｐ１６のわずかな合成及 び／又は急速な分解と相関関係をもつ。 ２．Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６をコードする遺伝子のクローニング Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６のアミノ酸の部分的配列を、マイクロ配列決定によ って決定した。 タンパク質Ｐ６６、Ｐ１８及びＰ１６のアミノ酸配列 これらの配列は、マイクロ配列決定の実験室が一般に実践している技術に従っ て、マイクロ配列決定によって得られた。各々のタンパク質について、ｉ）末端 ＮＨ₂配列及びii）タンパク質のトリプシン加水分解によって得られた内部フラ グメントの単数又は複数の配列が実現された。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ上で分離されＰ ＶＤＦ Immobilon膜（Millipore）上に移送されたタンパク質から、シーケンサA pplied Biosystems 470を用いて、配列を決定した。 Ｐ６６ − 末端ＮＨ₂配列 MNTNIFSTNL − 内部１ NNDEWIYGEPDSSNI Ｐ１８ − 末端ＮＨ₂配列 MNN(X)CEVNCE(X)T − 内部１ NASLTWGK − 内部２ FEL − 内部３ QWVK − 内部４ ENTASGTE − 内部２５ IEYHNNLR Ｐ１６ − 末端ＮＨ₂配列 AY(R)QWVKFHIEAVNEGLKI − 内部１ DIPISPEDISK （Ｘ）：不定 オリゴヌクレオチドプローブは、下線付き配列から作った。 これらの情報に基づいて、オリゴヌクレオチドプローブを合成し、シャトルプ ラスミドｐＨＴ３０４の中で構築された酵素ＸｂａＩにより加水分解されたＣｂ ｍ の全ＤＮＡバンクをスクリー 1991．108: 115-119）。 プラスミドｐＣＢＭ１の選択 Ｅ．ｃｏｌｉ及びグラム陽性菌の中で複製することのできるB．thuringiensis ｐＨＴ１０３０及びｐＵＣ１９の常在性プラスミド クターｐＨＴ３０４の中で、ＤＮＡバンクを構築した。Ｃｂｍの全ＤＮＡをＸｂ ａ Ｉにより加水分解させ、アガロースゲル上の電気泳動の後、Hybond Nt膜（Ame rsham）上に移送し、以下のハイブリダイゼーション及び緊縮性条件下で供給業 者により推奨されたプロト コルに従ってフルオレセインにより３′末端で標識づけされた合成プローブの各 々とハイブリッド形成させた（「キットＥＣＬ^TM３′オリゴ標識づけ及び検出シ ステム」、Amersham）： ハイブリダイゼーション条件：１mlあたり５〜１０ngのプローブで、ハイブリ ダイゼーションオーブンHYBAID（Cera-Labo）で１５時間、４２℃。 ハイブリグイゼーション後の洗浄：５×ＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ中で大気温で ５分を２回、次に１×ＳＳＣ、０．１％ＳＤＳで１５分を２回。 Ｅ．ｃｏｌｉＴＧ１菌株中で構築されたＣｂｍのゲノミックＤＮＡバンクを、 フルオレセインにより３′末端で標識づけされたオリゴヌクレオチド１６Ａ（Ｅ ＣＬ３′オリゴ標識づけシステム、Amersham）を用いてコロニー上でハイブリッ ド形成することによって、スクリーニングした。このスクリーニングにより、オ リゴヌクレオチド１６Ａのみならずオリゴヌクレオチド６６Ａ、６６Ｂ及び１８ Ａともハイブリッド形成する組換え型プラスミドｐＣＢＭ１を分離することがで きた。 Ｐ１６の末端ＮＨ₂に対応するプローブ（プローブ１６Ａ）により、ＸｂａＩ で加水分解されたＤＮＡ上に７kbの唯一つのバンドが検出された。プローブ１８ Ａ及び６６Ａで、このフラグメント上には弱い反応も検出された。したがって、 Prep-A-Gene（Biorad）上で溶出された約７．５kbのサイズのＤＮＡフラグメン トＸｂａＩを用いてＥ．ｃｏｌｉＴＧ１内でバンクが構築された。オリゴヌクレ オチド１６ＡとのフィルターHybond Nt上のコロニーのハイブリダイ ゼーションによるバンクのスクリーニング（４００クローン）は、１０個の陽性 クローンを明らかにした（上述のものと同じ緊縮性条件）、複数の制限酵素によ る１０個の組換え型プラスミドの分析は、それら全てが類似していることを示し た。プラスミドのうちの１つ（ｐＣＢＭ１、１３．５ｋｂ）が選択された。 プラスミドｐＣＢＭ１は１３．５kbのサイズをもち、したがってｐＨＴ３０４ （６．５kb）のクローニング部位ＸｂａＩでの７kbのＣｂｍのＤＮＡのＸｂａＩ フラグメントの挿入の結果としてもたらされる。 ｐＣＢＭ１の制限地図を決定した（図４Ａ及び４Ｂ）。 上述のプローブがハイブリッド形成する領域は、４つのプローブについて異な る制限酵素により加水分解されたプラスミドｐＣＢＭ１上で、サザンブロット法 により決定された。その上、プライマーとして万能プライマー及びオリゴヌクレ オチド１６Ａを用いたＰＣＲ技術は、フラグメントＸｂａＩの３′末端から２kb のところに１６Ａのハイブリダイゼーション領域を位置決定することを可能にし た（図４Ａ）。これらの結果から、Ｐ６６、Ｐ２０／１６及びＰ１８をコードす る３つの遺伝子が７kbのフラグメントＸｂａＩ中に含まれているという結論を下 すことができる。 フラグメントＸｂａＩ上でのＰ１６をコードする遺伝子の５′末端のＰＣＲに よる位置決定 Ｔａｑポリメラーゼ及びプライマーとしてのオリゴヌクレオチド１６Ａ及び万 能プライマー（Ｍ１３万能配列決定プライマー、Pharmacia）、そしてマトリク スとしてのプラスミドｐＣＢＭ１を用 いて、以下のサイクルでＰＣＲを行った。： １サイクルの変性： ９５℃ １０分 ２５サイクルのハイブリダイゼーション：４２℃ １分 伸長：７２℃ ２分 変性：９５℃ １分 １サイクルのハイブリダイゼーション： ４２℃ ３分 伸長：７２℃ ４分 ３．ヌクレオチド配列の決定 利用された配列決定戦略は、「フラグメント上のラン」戦略であった。配列は 、プローブでの変性により一本鎖にされたプラスミドｐＣＢＭ１について、Sung er技法（Sunger et al.，1977，Proc．Natl．Acad．Sci．USA，74：5463-5467） に従って実現された。伸長は、万能及び逆プライマー又は、タンパク質Ｐ６６、 Ｐ１８及びＰ１６のアミノ酸配列又は読みとられたヌクレオチド配列から演繹さ れた配列に対応するオリゴヌクレオチドから行われた。利用されたオリゴヌクレ オチド全体及びＤＮＡフラグメント上でのそれらの位置決定が、図５に示されて いる。 合計１，８００bpが読みとられ、図６に示されている。決定されたヌクレオチ ド配列（ＳｅｑＬＳｅｑ２、Ｓｅｑ３及びＳｅｑ４）並びに配列Ｓｅｑ３から導 かれたアミノ酸配列は、図６に示されている。 ６６kDaのタンパク質をコードする遺伝子の配列の中に含まれる制限部位を決 定することによって、フラグメントＸｂａＩ上の遺伝子６６kDaの始めの位置を 精確に位置決定することができた。遺伝 子の約９５％が、クローニングされたフラグメント上に存在している。 配列Ｓｅｑ３を分析し、タンパク質１６kDa及び１８kDaの末端及び内部アミノ 配列（図６に言及する）と比較することによって、遺伝子１６kDa及び１８kDaが 全く異なるものではなく実際に同じ遺伝子を表していることがわかった。１１kD aの（計算上の分子質量）のタンパク質についてコードすることのできる唯一の 読取り枠が発見された；対応する遺伝子は遺伝子ＣＢＭ１１と呼称された。１１ kDaの計算上の分子質量は、１８kDaというタンパク質の分子質量に対応すること になる。配列によると、１６kDaのタンパク質は実際には８．９kDaという計算上 の分子質量をもつタンパク質となる；このタンパク質は、１７の末端ＮＨ₂アミ ノ酸の分割によりタンパク質１１kDaから結果として得られる可能性がある。 配列Ｓｅｑ３とその他のタンパク質間でのアミノ酸レベルの相同性の研究が行 われた。データバンク内では、非常に制限された相同性を示す３つのタンパク質 （そのうちの１つはもう１つのClostridium種により産生されたものである）だ けが発見された。 ２つのタンパク質についてコードする唯一の遺伝子の存在は、これらのタンパ ク質の間での免疫学的共通点の不在に関する以前に発見された結果と見かけ上矛 盾している。したがって、異なるタンパク質についてコードする遺伝子ＣＢＭ１ １の複数のコピーの存在について研究した。 ４．遺伝子ＣＢＭ１１のコピー数 図５に記述されている異なるプライマーの組合せを用いてプラスミドｐＣＢＭ １について実施されたＰＣＲ実験は、クローニングされた７kbのフラグメントＸ ｂａＩ上の遺伝子Ｃｂｍ１１の２つのコピーの存在を立証した。これら２つのコ ピーは類似したサイズをもち、約２００bpだけ離隔して直接配向状態にある（図 ８）。 Ｃｂｍの全ＤＮＡ上で行われた類似の実験により、逆配向でのこのＤＮＡ上の 少なくとも１つの補足的コピーの存在を立証することができた。 ５．６６kDa、１８kDa及び１６kDaのタンパク質をコードする遺伝子の位置決 定 プローブとして７kbのフラグメントＸｂａＩを用いて、プラスミドＤＮＡとＣ ｂｍの全ＤＮＡについて平行してハイブリダイゼーション実験を行った。これら の実験は、供給業者の指示に従って、低温プローブの「直接核酸標識づけシステ ム」ＥＣＬ（Amersham）技術を用いて行われた。得られた結果により、約１３kb の常在性プラスミド上にこのフラグメントを位置決定することができた（図９Ａ 及び９Ｂ）。 ６．Ｅ．ｃｏｌｉにおける６６kDa、１８kDa及び１６kDaのタンパク質の遺伝 子発現 低温プローブを用いた実験検定により、Ｅ．ｃｏｌｉにおいて、プラスミドｐ ＣＭＢ１内でのクローニングされた遺伝子の発現について調査を行った。Ｅ．ｃ ｏｌｉ の抽出物を、以下の要領で調製した。すなわち、ＬＢ培地内でクローンＴ Ｇ１（ｐＨＴ３０４）及びＴＧ１（ｐＣＢＭ１）を培養した。この実験により、 抗タンパク質 １８kDa抗体と特異的に反応する２０kDaの唯一のタンパク質の、この組換え体に おける合成が立証された（図１０）。遺伝子６６kDaの発現に対応するいかなる 産物も視覚化され得なかった。 Anopheles stephensi Listonについて行われた生物学的試験により、この組換 え型クローンが、Ｃｂｍタンパク質と免疫学的に共通点をもつタンパク質を合成 するものの、高い濃度でさえいかなる毒性も示さない、ということが立証されて いる。このことは、Ｅ．ｃｏｌｉにおいて発現された２０kDaのタンパク質がＣ ｂｍの毒性の原因である唯一の要素ではないことを示唆し、Ｃｂｍによって産生 された異なるタンパク質の間の相乗作用現象に関して得られた結果を確証してい る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０７Ｋ 7/06 Ｃ０７Ｋ 7/06 7/08 7/08 14/33 8517−4Ｈ 14/33 16/12 16/12 Ｃ１２Ｎ 1/21 8828−4Ｂ Ｃ１２Ｎ 1/21 Ｃ１２Ｐ 21/02 9452−4Ｂ Ｃ１２Ｐ 21/02 Ｃ //(Ｃ１２Ｎ 15/09 ＺＮＡ Ｃ１２Ｒ 1:145） (Ｃ１２Ｎ 1/21 Ｃ１２Ｒ 1:19） (Ｃ１２Ｐ 21/02 Ｃ１２Ｒ 1:19） (72)発明者 デルクリューズ，アルメル フランス国、エフ―60520 ティエール― シュール―テヴ、リュ・ドゥ・サンリス、 10 (72)発明者 バルロワ，フレデリック フランス国、エフ―75015 パリ、リュ・ ルイ―ヴィカ、10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．− Ｉ−１３１７という番号で１９９３年６月１５日付でＣＮＣＭに寄託 されたプラスミドｐＣＢＭ１から得られるような、図４Ａに示された７kbのＤＮ ＡフラグメントＸｂａＩの全部又は一部分を含むこと； − 緊縮性条件下で、オリゴヌクレオチドプローブ１８Ａ（TGT GAA GTI AAT TG T GA）と、及び／又はオリゴヌクレオチドプローブ１６Ａ（TTT CAT ATI GAA GC I GTI AAT GAA GG）と、及び／又はプローブ６６Ａ（ATG AAT ACI AAT ATI TTT TCI ACI AA）又は６６Ｂ（TC IGG TTC ICC ATA IAT CCA TTC ATC）のうちの少な くとも１つと、ハイブリッド形成すること； − 双翅目幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する７kbのフラグメントＸｂａ Ｉ の発現産物の有毒活性に関与する能力をもつタンパク質、ポリペプチド又はペ プチドをコードすること、 といった特性を特徴とするヌクレオチド配列。 ２．緊縮性条件の下で、又は非緊縮性条件下で４つのプローブ１６Ａ、１８Ａ 、６６Ａ及び６６Ｂとハイブリッド形成することを特徴とする、請求の範囲第１ 項に記載のヌクレオチド配列。 ３．Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＭＢ１の ７kbのフラグメントＸｂａＩであることを特徴とする、請求の範囲第１項又は第 ２項に記載のヌクレオチド配列。 ４．請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列とハ イブリッド形成すること、Clostridium bifermentans（クロストリジウム・バイ ファーメンタンス）種の細菌のＤＮＡの 中に存在すること、及び、双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する有 毒活性に関与する能力をもつタンパク質、ポリペプチド又はペプチドについてコ ードすることを特徴とする、ヌクレオチド配列。 ５．MNTNIFSTNL及び／又は NNDEWIYGEPDSSNI及び／又は MNN(X)CEVNCE(X)T及び／又は NASLTWGK及び／又は FEL及び／又は QWVK及び／又は ENTASGTE及び／又は IEYHNNLR及び／又は AY(R)QWVKFHIEAVNEGLKI及び／又は DIPISPEDISK． というアミノ酸配列をコードするフラグメントを含むことを特徴とする、請求の 範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列。 ６．− 図４Ａに示され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプ ラスミドｐＣＭＢ１内に含まれた７kbのフラグメントＸｂａＩのフラグメントＸ ｂａ Ｉ−ＥｃｏＲＶを含むこと； − 約１．８kbのサイズを有し、６６kDaの分子量をもつタンパク質をコードす ること、 という特性を特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の配 列の中に含まれているヌクレオチドフラグメント。 ７．約６６kDaの分子量をもつタンパク質Ｐ６６をコードすること、及びその 末端ＮＨ₂においてアミノ酸連鎖MNTNIFSTNLをコードする配列を、また、内部フ ラグメントとしてアミノ酸連鎖NNDEWIYGEPDSSNIをコードする配列を含むことを 特徴とする、請求の範囲第６項に記載のヌクレオチドフラグメント。 ８．図６に示されている連鎖Ｓｅｑ１、Ｓｅｑ２．１又はＳｅｑ２．２のうち の１つに対応すること、又はこれらの連鎖のうちの少なくとも１つを含んでいる ことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の配列の中 に含まれているヌクレオチドフラグメント。 ９．− プローブ１６Ａと緊縮性条件下でハイブリッド形成すること； − 図４Ａに示され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミ ドｐＣＭＢ１の中に含まれている７kbのフラグメントＸｂａＩの中に存在するこ と； − 約０．５kbのサイズを有すること； − 約１６kDaの分子量を有するタンパク質Ｐ１６をコードすること、 といった特性を特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の 配列中に含まれているヌクレオチドフラグメント。 10．約１６kDaの分子量を有するタンパク質Ｐ１６をコードすること、及びそ の末端ＮＨ₂のアミノ酸連鎖AY(R)QWVKFHIEAVNEGLKIをコードする配列を、また、 内部フラグメントとしてアミノ酸連鎖DIPISPEDISKをコードする配列を含 むことを特徴とする、請求の範囲第９項に記載のヌクレオチドフラグメント。 11．図６に表された連鎖Ｓｅｑ３に対応するか又は連鎖Ｓｅｑ３を含むことを 特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項又は第９項及び第１０項のいずれか一項 に記載のヌクレオチドフラグメント。 12．約２０kDaという分子量をもつタンパク質Ｐ２０をコードし、C．bifermen tans 種の細菌の胞子形成段階中にタンパク質Ｐ１６、Ｐ２０の前駆物質が合成さ れることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の配列 の中に含まれているヌクレオチドフラグメント。 13．− プローブ１８Ａと緊縮性条件下でハイブリッド形成すること； − 図４Ａに示され、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミ ドｐＣＭＢ１の中に含まれている７kbのフラグメントＸｂａＩの中に存在するこ と； − 約０．５５kbというサイズを有すること； − 約１８kDaの分子量を有するタンパク質Ｐ１８をコードすること、 といった特性を特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の 配列中に含まれているヌクレオチドフラグメント。 14．約１８kDaの分子量を有するタンパク質をコードすること、及びその末端 ＮＨ₂においてアミノ酸連鎖MNN(X)CEVNCE(X)Tをコードする配列を、また、内部 フラグメントとしてアミノ酸連鎖NASLTWGK，FEL，QWVK，ENTASGTE,及びIEYHNNLR についてコードする 配列を含んでいることを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載のヌクレオチド フラグメント。 15．自らの複製にとって可欠な部位において請求の範囲第１項〜第１４項のい ずれか一項に記載の配列又はフラグメントを含むことを特徴とする、組換え型ベ クター。 16．Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＢＭ１で あることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載のベクター。 17．請求の範囲第１項〜第１４項のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列又 はヌクレオチドフラグメントによって修正されたプラスミドｐＨＴ８１６である ことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載のベクター。 18．そのクローニング及び／又はその発現を可能にする条件下で、請求の範囲 第１項〜第１４項のいずれか一項に記載の配列又はフラグメント又は請求の範囲 第１５項又は第１７項のいずれか一項に記載のベクターを含むことを特徴とする 、原核細胞又は真核細胞の組換え型細胞宿主。 19．例えば、C．bifermentans株、B．thuringiensis株又はB．sphaericusとい った細菌であることを特徴とする、請求の範囲第１８項に記載の細胞宿主。 20．例えば植物細胞のような真核細胞であることを特徴とする、請求の範囲第 １８項に記載の細胞宿主。 21．請求の範囲第１項〜第１４項のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列又 はヌクレオチドフラグメントによってコードされるこ とを特徴とする、ポリペプチド又はポリペプチド組成物。 22．双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する殺幼虫活性に関与する ポリペプチドにおいて、 − Clostridium bifermentans種の嫌気細胞の特徴であること； − B．thuringiensis israelensis又はB．sphaericusの結晶のタンパク質に対 して導かれた血清との免疫学的反応を生起しないこと、 といった特性を特徴とするポリペプチド。 23．約１６kDaの分子量を有すること、及び緊縮条件下でオリゴヌクレオチド １６Ａとハイブリッド形成するヌクレオチドフラグメントの組換え型細胞内で発 現の産物であり、このフラグメントはＩ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託 されたプラスミドｐＣＭＢ１内に含まれたフラグメントＸｂａＩの配列ＮｓｉＩ −ＸｂａＩの中に含まれていることを特徴とする、請求の範囲第２２項に記載の ポリペプチド。 24．約１８kDaの分子量を有すること及び、緊縮性条件下でオリゴヌクレオチ ド１８Ａとハイブリッド形成するヌクレオチドフラグメントの組換え型細胞内で の発現の産物であり、このフラグメントがＩ−１３１７という番号でＣＮＣＭに 寄託されているプラスミドｐＣＭＢ１内に含まれたフラグメントＸｂａＩの配列Ｅｃｏ ＲＩ−ＸｂａＩの中に含まれていることを特徴とする、請求の範囲第２２ 項に記載のポリペプチド。 25．約６６kDaの分子量を有すること及び、緊縮性条件下でオリゴヌクレオチ ド６６Ａ及び／又は６６Ｂとハイブリッド形成するヌ クレオチドフラグメントの組換え型細胞内での発現の産物であり、このフラグメ ントが、Ｉ−１３１７という番号でＣＮＣＭに寄託されたプラスミドｐＣＭＢ１ 内に含まれたフラグメントＸｂａＩの配列ＸｂａＩ−ＥｃｏＲＩの中に含まれて いることを特徴とする、請求の範囲第２２項に記載のポリペプチド。 26．双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する殺幼虫活性に関与して いることを特徴とする、請求の範囲第２２項〜第２５項のいずれか一項に記載の タンパク質のポリペプチドフラグメント。 27．請求の範囲第２３項に記載のタンパク質Ｐ１６に対して導かれた抗体及び ／又は請求の範囲第２４項に記載のタンパク質Ｐ１８に対して導かれた抗体及び ／又は請求の範囲第２５項に記載のタンパク質Ｐ６６に対して導かれた抗体によ って認識されることを特徴とする、請求の範囲第２２項又は第２６項のいずれか 一項に記載のポリペプチド。 28．連鎖Ｓｅｑ１、Ｓｅｑ２．１、Ｓｅｑ２．２のうちの少なくとも１つによ ってコードされ、抗タンパク質Ｐ６６抗体によって認識されるか又は連鎖Ｓｅｑ ３によってコードされ抗タンパク質Ｐ１６抗体又は抗タンパク質Ｐ１８抗体によ り認識されるアミノ酸配列を含んでいることを特徴とする、請求の範囲第２１項 〜第２７項のいずれか一項に記載のポリペプチド。 29．双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する有毒活性に介入する対 応する未修正ポリペプチドの能力を保存するかぎりにおいて、アミノ酸の付加、 欠失、置換によって修正されることを特 徴とする、請求の範囲第２２項〜第２７項のいずれか一項に記載のポリペプチド 。 30．請求の範囲第２３項に記載のタンパク質Ｐ１６及び請求の範囲第２４項に 記載のタンパク質Ｐ１８を含んで成ることを特徴とするポリペプチド組成物。 31．更に請求の範囲第２５項に記載のタンパク質Ｐ６６を含むことを特徴とす る、請求の範囲第３０項に記載のポリペプチド組成物。 32．− ５％のＨ₂、５％のＣＯ₂及び９０％のＮ₂を含む気体流の下で培地Ｔ ＹＧ中の嫌気生活状態での３４℃でのClostridium bifermentansの培養、 − 約１６時間後の、胞子形成終了時の培養物の回収、 − ＮａＣｌ １Ｍでの培養物の洗浄、 − 緩衝液ＴＥで２回の洗い流し、 − 抽出物を構成する沈渣の回収、 によって得られるような、双翅目の幼虫、特にカ科又はブユ科の幼虫に対する殺 幼虫活性を有するタンパク質抽出物。 33．請求の範囲第３２項に記載の粗抽出物の殺幼虫活性を有することを特徴と する、請求の範囲第３０項又は第３１項のいずれか一項に記載のポリペプチド組 成物。 34．請求の範囲第２１項〜第２９項のいずれか一項に記載のポリペプチドに対 して導かれたことを特徴とするモノクローナル抗体。 35．請求の範囲第２１項〜第２９項のいずれか一項に記載のポリペプチド、又 は請求の範囲第３０項、３１項又は３３項のいずれか 一項に記載の組成物又は請求の範囲第３２項に記載の抽出物に対して導かれたこ とを特徴とする、ポリクローナル抗血清。 36．請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列又は 請求の範囲第７項〜第１４項のいずれか一項に記載のヌクレオチドフラグメント を含むことを特徴とする、ヌクレオチドプローブ。 37．有効成分として、請求の範囲第３２項〜第３３項のいずれか一項に記載の 単数又は複数のポリペプチドを含むことを特徴とする、殺幼虫活性を有する組成 物。 38．有効成分として、請求の範囲第１８項〜第２０項のいずれか一項に記載の 組換え型細胞を含むことを特徴とする、殺幼虫活性を有する組成物。 39．B．thuringiensis及び／又はB．sphaericusの殺幼虫活性を有するポリペ プチドについてコードする配列を含む組換え型細胞を更に含むことを特徴とする 、請求の範囲第３８項に記載の殺幼虫活性を有する組成物。 40．有効成分として、請求の範囲第１項〜第１４項のいずれか一項に記載の配 列又はフラグメントによってか又は請求の範囲第１５項又は第１６項のいずれか 一項に記載のベクターによって修正された組換え型細胞を含み、この細胞は、更 にB．thuringiensis及び／又はB．sphaericusの殺幼虫活性を有する配列によっ て修正されることを特徴とする、殺幼虫活性を有する組成物。