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JP2005102652A - Transformed cell, method for producing protein by using such cell and kit for producing protein - Google Patents

Transformed cell, method for producing protein by using such cell and kit for producing protein Download PDF

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JP2005102652A
JP2005102652A JP2003343747A JP2003343747A JP2005102652A JP 2005102652 A JP2005102652 A JP 2005102652A JP 2003343747 A JP2003343747 A JP 2003343747A JP 2003343747 A JP2003343747 A JP 2003343747A JP 2005102652 A JP2005102652 A JP 2005102652A
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protein
cell
cells
plant
virus
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JP2003343747A
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Masayuki Mori
正之 森
Koji Doi
浩二 土肥
Masaki Nishigori
雅樹 錦織
Junji Tamai
淳史 玉井
Tetsuo Han
哲夫 飯
Masayuki Ishikawa
石川  雅之
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National Institute of Agrobiological Sciences
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
National Institute of Agrobiological Sciences
Japan Science and Technology Agency
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for producing a protein having a large-scale production capability, a high production efficiency and also having a high safety, a method for producing the protein and a kit for performing the method for producing the protein. <P>SOLUTION: This expression vector is constructed by introducing a cDNA of a recombinant tomato mosaic virus (ToMV) having a suppressor of virus resistant reaction with a GFP (green fluorescent protein) gene and obtained by substituting an envelope protein gene of the ToMV into the downstream of a promotor capable of performing a transcriptive induction with a steroid hormone. By performing the transcriptive induction by the steroid hormone for a transformed tobacco BY-2 cells obtained by introducing the above expression vector into the tobacco BY-2 cells, it becomes possible to perform the amplification of mRNA of the GFP gene and the inductive expression of the GFP. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含み、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結してなる発現ベクターが導入されていることを特徴とする形質転換細胞、および該形質転換細胞を用いたタンパク質の生産方法、並びに該タンパク質の生産方法を行うためのキットに関するものである。   The present invention introduces an expression vector comprising a gene encoding a protein to be expressed and linking a plant virus gene having a suppressor of virus resistance reaction (silencing reaction) and a promoter transcriptionally induced by a hormone. The present invention relates to a transformed cell, a protein production method using the transformed cell, and a kit for performing the protein production method.

より具体的には、発現させようとするタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)に対するサプレッサーを有するトマトモザイクウイルス(以下適宜ToMVと略す)の遺伝子と、ステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結してなる発現ベクターを、アグロバクテリウム法により導入されてなる形質転換タバコBY−2細胞、および該形質転換タバコBY−2細胞を用いたタンパク質の生産方法、並びに該タンパク質の生産方法を行うためのキットに関するものである。   More specifically, transcription induction by a tomato mosaic virus (hereinafter referred to as ToMV as appropriate) gene having a suppressor for a virus resistance reaction (silencing reaction) including a gene encoding a protein to be expressed, and a steroid hormone. A transformed tobacco BY-2 cell introduced by the Agrobacterium method, a method for producing a protein using the transformed tobacco BY-2 cell, and the protein It is related with the kit for performing the production method.

近年、医薬品をはじめとする有用タンパク質の効率的生産方法の開発が注目されている。特に植物を食糧のみならず、医薬品をはじめとする有用タンパク質の生産工場として利用することを目指し、開発が進められている。このような試みは、「分子農業」と呼ばれ次世代農業として期待されている。   In recent years, attention has been focused on the development of efficient production methods for useful proteins including pharmaceuticals. In particular, development is underway with the aim of using plants not only as food, but also as a production plant for useful proteins such as pharmaceuticals. Such an attempt is called “molecular agriculture” and is expected as next-generation agriculture.

現在植物における有用タンパク質の生産は、形質転換植物を用いる方法(例えば非特許文献5参照)と、ウイルスベクターを植物に感染させる方法のいずれかで行われている(例えば、非特許文献1および2参照)。   Currently, the production of useful proteins in plants is carried out by either a method using a transformed plant (for example, see Non-patent Document 5) or a method for infecting a plant with a viral vector (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). reference).

本発明者は、これまでに植物ウイルス(ブロムモザイクウイルス)の複製酵素遺伝子と、これにより増幅される有用タンパク質遺伝子をともに植物の染色体内に組み込むことができ、複製酵素遺伝子の発現を制御することにより、有用タンパク質を合成することができる遺伝子発現系(以下高効率mRNA誘導増幅系と称する)を構築した。当該高効率mRNA誘導増幅系を、ニコチニアベンサミアーナ植物に適用し、複製酵素のサブユニットの一つである1aタンパク質をステロイドホルモン制御系で誘導発現することによって、ガンマインターフェロン遺伝子をRNAレベルで増幅することが可能となった(非特許文献1および2参照)。   The present inventor has previously been able to incorporate a plant virus (brom mosaic virus) replication enzyme gene and a useful protein gene amplified thereby into the plant chromosome, and to control the expression of the replication enzyme gene. Thus, a gene expression system capable of synthesizing useful proteins (hereinafter referred to as a high-efficiency mRNA induction amplification system) was constructed. The high-efficiency mRNA-inducing amplification system is applied to Nicotinia benthamiana plants, and the gamma interferon gene is expressed at the RNA level by inducing and expressing the 1a protein that is one of the subunits of the replication enzyme in the steroid hormone control system. It became possible to amplify (refer nonpatent literature 1 and 2).

さらに本発明者は、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)に対するサプレッサーを持ち、かつ複製能力の高い一本鎖RNAウイルスであるトバモモザイクウイルス属であるトマトモザイクウイルス(ToMV)をベクターとし、ステロイドホルモンによる誘導によって、高効率に外来タンパク質のmRNAを増幅する系の構築を行った。当該系をニコチニアベンサミアーナ植物に適用し、Green Fluorescent Protein 遺伝子(以下GFP遺伝子と称す)をレポーター遺伝子として、ステロイドホルモン制御系で誘導発現を試みた結果、該遺伝子のRNAレベルでの増幅、およびGFPの発現が確認できた(非特許文献2参照)。   Furthermore, the present inventor used a tomato mosaic virus (ToMV), which is a genus Tobamo mosaic virus, which is a single-stranded RNA virus having a suppressor for virus resistance reaction (silencing reaction) and high replication ability, as a steroid. A system that amplifies foreign protein mRNA with high efficiency by hormonal induction was constructed. As a result of applying this system to a Nicotine benzamiana plant and trying to induce expression in a steroid hormone control system using a Green Fluorescent Protein gene (hereinafter referred to as GFP gene) as a reporter gene, amplification of the gene at the RNA level, And GFP expression was confirmed (see Non-Patent Document 2).

一方、植物由来培養細胞を用いた有用タンパク質生産も試みられている。例えば、非特許文献3においては、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターを用いたタバコBY−2細胞における組み換えタンパク質の生産が報告されている。また、非特許文献4においては、タバコモザイクウイルス(以下TMVと称す)の外被タンパク質遺伝子の3’末端に目的とするペプチド遺伝子を連結した変異型ウイルスRNAベクターを用いて、プロトプラスト化したタバコBY−2細胞に接種させ、外被タンパク質との融合タンパク質を発現させている。
石川県農業短期大学付属農業資源研究所平成12年度年報、No.9,2000,p.16−18(発行日:平成13年10月25日) 石川県農業短期大学付属農業資源研究所平成13年度年報、No.10,2001,p.13−16(発行日:平成14年9月25日) Matsumoto S, Ikura K, Ueda M, Sasaki R. “Characterization of a human glycoprotein (erythropoietin) produced in cultured tobacco cells.” Plant Mol boil. 1995 Mar; 27(6): 1163-72. Takamatsu N, Watanabe Y, Yanagi H, Meshi T, Shiba T, Okada Y. “Production of enkephalin in tobacco protoplasts using tobacco mosaic virus RNA vector.” FEBS Lett. 1990 Aug 20; 269(1): 73-6. Transgenic plants as factories for biopharmaceuticals Glynis Giddings, Gordon Allison, Douglas Brooks & Adrian Carter Nature Biotechnology (2000) 18: 1151 - 1155.
On the other hand, production of useful proteins using plant-derived cultured cells has also been attempted. For example, Non-Patent Document 3 reports the production of recombinant proteins in tobacco BY-2 cells using the cauliflower mosaic virus 35S promoter. Further, in Non-Patent Document 4, tobacco BY protoplasted using a mutant viral RNA vector in which the target peptide gene is linked to the 3 ′ end of the coat protein gene of tobacco mosaic virus (hereinafter referred to as TMV). -2 cells are inoculated to express a fusion protein with the coat protein.
Ishikawa Agricultural College Agricultural Resource Research Institute Annual Report 2000, No. 9, 2000, p. 16-18 (issue date: October 25, 2001) Ishikawa Agricultural College Agricultural Resource Research Institute Annual Report 2001, No. 10, 2001, p. 13-16 (issue date: September 25, 2004) Matsumoto S, Ikura K, Ueda M, Sasaki R. “Characterization of a human glycoprotein (erythropoietin) produced in cultured tobacco cells.” Plant Mol boil. 1995 Mar; 27 (6): 1163-72. Takamatsu N, Watanabe Y, Yanagi H, Meshi T, Shiba T, Okada Y. “Production of enkephalin in tobacco protoplasts using tobacco mosaic virus RNA vector.” FEBS Lett. 1990 Aug 20; 269 (1): 73-6. Transgenic plants as factories for biopharmaceuticals Glynis Giddings, Gordon Allison, Douglas Brooks & Adrian Carter Nature Biotechnology (2000) 18: 1151-1155.

前記植物におけるタンパク質の生産方法のうち、形質転換植物を用いる方法では、植物を栽培するのみでタンパク質の生産が可能であるが、1細胞あたりの生産効率は著しく低いという問題点がある。一方ウイルスベクターを植物に感染させる方法は、高い生産効率を有するが、接種作業が必要なため作業効率が悪いこと、およびウイルスの外界への飛散等の安全性の問題により大規模生産化が困難となっている。   Among the protein production methods in the plant, the method using a transformed plant can produce a protein only by cultivating the plant, but has a problem that the production efficiency per cell is extremely low. On the other hand, the method of infecting plants with viral vectors has high production efficiency, but it is difficult to achieve large-scale production due to poor work efficiency due to the necessity of inoculation work and safety problems such as virus scattering to the outside world. It has become.

また前述の本発明者が構築したブロムモザイクウイルスを用いた高効率mRNA誘導増幅系の場合は、ブロムモザイクウイルスにウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)に対するサプレッサーが存在しないため、粒子化できない組み換えウイルスを用いた場合は、サイレンシング反応(ウイルス抵抗性反応)によりウイルスRNAが分解されてしまう。つまり、ブロムモザイクウイルスを用いた高効率mRNA誘導増幅系には、当該目的タンパク質をコードする遺伝子はRNAレベルで増幅するものの、時間の経過とともに該RNAがウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)によって分解されてしまい、継続的なタンパク質の高生産が行えないという欠点がある。さらに当該系においては、ステロイドホルモンで活性化された転写因子が、植物の黄化等を引き起こし植物の生長に悪影響を及ぼすという欠点も有している。   In the case of the high-efficiency mRNA-inducing amplification system using the brom mosaic virus constructed by the inventor, the recombinant virus cannot be formed into particles because the brom mosaic virus has no suppressor for the virus resistance reaction (silencing reaction). When is used, viral RNA is degraded by silencing reaction (virus resistance reaction). In other words, in a high-efficiency mRNA-inducing amplification system using brom mosaic virus, the gene encoding the target protein is amplified at the RNA level, but the RNA is degraded by virus resistance reaction (silencing reaction) over time. Therefore, there is a drawback that continuous high protein production cannot be performed. Further, in this system, a transcription factor activated by steroid hormone has a disadvantage that it causes plant yellowing and the like and adversely affects plant growth.

一方、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)に対するサプレッサーを有するToMVを用いた系によって、植物個体内でタンパク質を生産する場合は、サイレンシングによるRNAの分解は回避でき高効率にタンパク質を生産することが可能であったが、植物の栽培設備等が必要でありスケールアップが困難であること、植物の生産には比較的長期間を要すること、形質転換植物個体の種子や花粉等の飛散による安全性に対する問題、操作が煩雑であること等、様々な欠点を有している。   On the other hand, when a protein is produced in a plant individual using a ToMV system that has a suppressor for virus resistance (silencing) reaction, RNA degradation due to silencing can be avoided and protein can be produced with high efficiency. However, it is difficult to scale up because it requires plant cultivation equipment, etc., it takes a relatively long time to produce the plant, and it is safe due to the scattering of seeds and pollen of the transformed plant. There are various drawbacks, such as a problem with respect to performance and a complicated operation.

その他、非特許文献3および4に挙げたタバコBY−2細胞を用いたタンパク質生産系は、培地における細胞培養によってタンパク質を生産することができ、スケールアップは容易であり、また増殖速度が高いために時間的メリットが大きい。さらに培養細胞であるため、例え外界に漏洩した場合であってもすぐに死滅してしまうために安全性の面においても優れている。しかしながら、これらの方法においても、生産効率が低い、操作が煩雑である(プロトプラスト化、接種操作)等の問題点を有している。   In addition, the protein production system using tobacco BY-2 cells listed in Non-Patent Documents 3 and 4 can produce proteins by cell culture in a medium, is easy to scale up, and has a high growth rate. The time merit is great. Furthermore, since it is a cultured cell, even if it leaks to the outside world, it is immediately killed, so it is excellent in terms of safety. However, these methods also have problems such as low production efficiency and complicated operation (protoplastization, inoculation operation).

以上説示したごとく、従来の植物および植物由来細胞を用いたタンパク質の生産方法、およびタンパク質の生産系は、種々の欠点を有し、決して満足のいくものとはなっていなかった。   As explained above, the conventional protein production methods and protein production systems using plants and plant-derived cells have various drawbacks and have never been satisfactory.

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、形質転換植物によるタンパク質生産の利点と、ウイルスベクターを用いたタンパク質生産の利点を併せ持つタンパク質の生産系、つまり大規模生産能力、高い生産効率、および安全性の高いタンパク質の生産系、および生産方法等を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to produce a protein production system having both the advantages of protein production by a transformed plant and the advantages of protein production using a viral vector, that is, large-scale production. The object is to provide a protein production system, production method and the like with high capacity, high production efficiency, and high safety.

本発明らは、上記の課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ステロイドホルモンで転写誘導をすることができるプロモーターの下流に、外被タンパク質遺伝子をGFP遺伝子に置換した組み換えToMVのcDNAを導入して構築した発現ベクターを、タバコBY−2細胞に導入した形質転換タバコBY−2細胞について、ステロイドホルモンによる転写誘導を行った結果、確かなウイルスRNAの増幅、GFPの誘導発現ができることを発見し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive investigations to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a recombinant ToMV cDNA in which a coat protein gene is replaced with a GFP gene downstream of a promoter capable of inducing transcription with a steroid hormone. As a result of the transcriptional induction with steroid hormones in transformed tobacco BY-2 cells introduced into tobacco BY-2 cells, the expression vector constructed by introducing the gene can be surely amplified viral RNA and induced expression of GFP As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、以下の発明を包含する。   That is, the present invention includes the following inventions.

(1)発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結してなる発現ベクターが、生物由来細胞に導入されていることを特徴とする形質転換細胞。   (1) An expression vector in which a plant virus gene having a suppressor of virus resistance reaction including a gene encoding a protein to be expressed and a promoter transcriptionally induced by a hormone is introduced into a biological cell. A transformed cell characterized by comprising:

(2)前記植物ウイルスが、トバモウイルス属に属するウイルスであることを特徴とする(1)に記載の形質転換細胞。   (2) The transformed cell according to (1), wherein the plant virus is a virus belonging to the genus Tobamovirus.

(3)前記トバモウイルス属に属するウイルスが、タバコモザイクウイルスまたはトマトモザイクウイルスであることを特徴とする(2)に記載の形質転換細胞。   (3) The transformed cell according to (2), wherein the virus belonging to the genus Tobamovirus is tobacco mosaic virus or tomato mosaic virus.

(4)前記ホルモンが、ステロイドホルモンであることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載の形質転換細胞。   (4) The transformed cell according to any one of (1) to (3), wherein the hormone is a steroid hormone.

(5)前記生物由来細胞が植物由来細胞であることを特徴とする、(1)ないし(4)のいずれかに記載の形質転換細胞。   (5) The transformed cell according to any one of (1) to (4), wherein the organism-derived cell is a plant-derived cell.

(6)上記(5)の植物由来細胞が、タバコ由来細胞であることを特徴とする形質転換細胞。   (6) A transformed cell, wherein the plant-derived cell of (5) is a tobacco-derived cell.

(7)上記(6)のタバコ由来細胞が、タバコBY−2細胞であることを特徴とする形質転換細胞。   (7) A transformed cell, wherein the tobacco-derived cell of (6) is a tobacco BY-2 cell.

(8)上記タンパク質発現用ベクターがアグロバクテリウム法により導入されていることを特徴とする(1)ないし(7)のいずれかに記載の形質転換細胞。   (8) The transformed cell according to any one of (1) to (7), wherein the protein expression vector is introduced by the Agrobacterium method.

(9)上記(1)ないし(8)のいずれかの形質転換細胞を用いることを特徴とするタンパク質の生産方法。   (9) A method for producing a protein, comprising using the transformed cell of any one of (1) to (8) above.

(10)前記タンパク質の生産方法であって、形質転換細胞の培養工程を含むことを特徴とする(9)に記載のタンパク質の生産方法。   (10) The protein production method according to (9), wherein the protein production method includes a step of culturing transformed cells.

(11)前記のタンパク質の生産方法であって、さらにホルモンによる転写誘導工程を含むことを特徴とする(10)に記載のタンパク質の生産方法。   (11) The method for producing a protein according to (10), wherein the method further comprises a hormone-induced transcription induction step.

(12)前記ホルモンによる転写誘導工程が、ステロイドホルモンによる転写誘導工程であることを特徴とする(11)に記載のタンパク質の生産方法。   (12) The method for producing a protein according to (11), wherein the hormone-induced transcription step is a steroid hormone-induced transcription step.

(13)上記(9)ないし(12)のいずれかのタンパク質の生産方法を行うためのタンパク質生産キット。   (13) A protein production kit for performing the protein production method of any one of (9) to (12) above.

(14)前記タンパク質の生産キットであって、(1)ないし(8)のいずれかに記載の発現ベクターを含むことを特徴とする(13)に記載のタンパク質生産キット。   (14) The protein production kit according to (13), wherein the protein production kit includes the expression vector according to any one of (1) to (8).

(15)前記タンパク質の生産キットであって、さらにホルモンを含むことを特徴とする(13)または(14)に記載のタンパク質生産キット。   (15) The protein production kit according to (13) or (14), wherein the protein production kit further comprises a hormone.

(16)前記ホルモンがステロイドホルモンであることを特徴とする(15)に記載のタンパク質生産キット。   (16) The protein production kit according to (15), wherein the hormone is a steroid hormone.

(17)前記タンパク質の生産キットであって、さらに宿主となる生物由来細胞が含まれていること特徴とする(13)ないし(16)のいずれかに記載のタンパク質生産キット。   (17) The protein production kit according to any one of (13) to (16), wherein the protein production kit further comprises a biological cell serving as a host.

(18)前記生物由来細胞が、植物由来細胞であることを特徴とする(17)に記載のタンパク質生産キット。   (18) The protein production kit according to (17), wherein the organism-derived cells are plant-derived cells.

(19)前記植物由来細胞が、タバコ由来細胞であることを特徴とする(18)に記載のタンパク質生産キット。   (19) The protein production kit according to (18), wherein the plant-derived cells are tobacco-derived cells.

(20)前記タバコ由来細胞が、タバコBY−2細胞であることを特徴とする(19)に記載のタンパク質生産キット。   (20) The protein production kit according to (19), wherein the tobacco-derived cells are tobacco BY-2 cells.

上記のように本発明にかかる形質転換体は、発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結してなる発現ベクターが、生物由来細胞に導入されていることを特徴とする形質転換細胞という構成である。   As described above, the transformant according to the present invention is an expression obtained by linking a gene of a plant virus having a suppressor of a virus resistance reaction including a gene encoding a protein to be expressed and a promoter transcriptionally induced by a hormone. The vector is a transformed cell characterized by being introduced into a biological cell.

また同じく本発明にかかるタンパク質の生産方法は、上記本発明にかかる形質転換細胞を用いてなり、好ましくは該細胞の培養工程、およびホルモンによる転写誘導工程により構成されている。   Similarly, the method for producing a protein according to the present invention uses the transformed cell according to the present invention, and is preferably composed of a step of culturing the cell and a step of inducing transcription by a hormone.

また本発明にかかるタンパク質生産キットは、上記本発明にかかるタンパク質生産方法を行うためにキットであり、好ましくは上記発現ベクター、転写誘導を行うためのホルモン、および発現ベクターが導入される宿主となる細胞により構成されている。   The protein production kit according to the present invention is a kit for carrying out the protein production method according to the present invention, and is preferably a host into which the expression vector, a hormone for performing transcription induction, and an expression vector are introduced. It is composed of cells.

上記構成によれば、発現タンパク質をコードする遺伝子のmRNAをウイルスの高い複製能力によって高度に増幅することができる。また該mRNAは、ウイルス抵抗性反応のサプレッサーを有するウイルスに起因して増幅されているため、宿主細胞のウイルス抵抗性反応によって分解が抑制される。そのため継続的に目的タンパク質を高生産することができる。さらに発現ベクターが導入された宿主が生物個体でなく生物由来細胞であるため、培養は液体培養で行うことが可能であり、また培養スケールの増大が安価かつ容易である。また、形質転換細胞は、自生することができず、万一該形質転換細胞が外界に漏洩した場合であっても死滅するため安全であるといえる。   According to the said structure, mRNA of the gene which codes an expressed protein can be highly amplified by the high replication capability of a virus. In addition, since the mRNA is amplified due to a virus having a suppressor of virus resistance reaction, degradation is suppressed by the virus resistance reaction of the host cell. Therefore, the target protein can be continuously produced at a high yield. Furthermore, since the host into which the expression vector has been introduced is not an individual organism but an organism-derived cell, the culture can be performed by liquid culture, and the culture scale can be increased inexpensively and easily. In addition, the transformed cells cannot be self-generated, and even if the transformed cells leak to the outside, they can be said to be safe because they die.

よって、本発明にかかる形質転換細胞、本発明にかかるタンパク質生産方法、および本発明にかかるタンパク質生産キットは、大規模生産能力および高い生産効率を有し、さらに安全性の高いタンパク質の生産が可能となるという効果を奏する。   Therefore, the transformed cell according to the present invention, the protein production method according to the present invention, and the protein production kit according to the present invention have large-scale production capacity and high production efficiency, and can produce a protein with higher safety. It has the effect of becoming.

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described as follows. Note that the present invention is not limited to this.

本発明は、(A)発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結して構築した発現ベクターが生物由来細胞に導入されてなる形質転換細胞(以下本発明にかかる形質転換細胞と称する)、(B)該形質転換細胞を用いたタンパク質の生産方法(以下本発明にかかるタンパク質生産方法と称する)、および(C)該タンパク質の生産方法を行うためのキット(以下本発明にかかるタンパク質生産キットと称する)に関するものである。   In the present invention, (A) an expression constructed by linking a plant virus gene having a suppressor of a virus resistance reaction (silencing reaction) containing a gene encoding a protein to be expressed and a hormone transcription-inducible promoter. A transformed cell obtained by introducing a vector into an organism-derived cell (hereinafter referred to as a transformed cell according to the present invention), (B) a protein production method using the transformed cell (hereinafter referred to as a protein production method according to the present invention) And (C) a kit for performing the protein production method (hereinafter referred to as a protein production kit according to the present invention).

以下各発明についてそれぞれ説明する。   Each invention will be described below.

(A)本発明にかかる形質転換細胞
本発明にかかる形質転換細胞は、発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結して構築した発現ベクターが生物由来細胞に導入されてなるものである。
(A) Transformed cell according to the present invention The transformed cell according to the present invention is a plant virus gene having a suppressor of virus resistance reaction (silencing reaction) containing a gene encoding a protein to be expressed, and transcribed with a hormone. An expression vector constructed by linking an inducible promoter is introduced into a biological cell.

<ウイルス抵抗性反応のサプレッサーを有する植物ウイルス>
ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)とは、線虫、ショウジョウバエ、マウス、ヒト、および植物等の種々の生物が備えている、その生命活動に不適切なRNAを効率的に排除する機能の一つであり、特に生物におけるウイルス感染に対する防御機構のことをいう。
<Plant virus having suppressor of virus resistance reaction>
A virus resistance reaction (silencing reaction) is a function of various organisms such as nematodes, drosophila, mice, humans, and plants that efficiently eliminate RNA inappropriate for their life activity. In particular, it refers to a defense mechanism against viral infection in living organisms.

より具体的には、生物にウイルスが感染すると、生物細胞にとって好ましくないウイルス由来のRNA(mRNAやウイルスゲノムRNA)が多量に生産される。このためウイルスに感染した生物細胞は、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)を機能させ、かかるウイルス由来RNAを駆逐し、ウイルス感染の拡大を防いでいる。   More specifically, when a living organism is infected with a virus, a large amount of virus-derived RNA (mRNA or viral genomic RNA) that is undesirable for living cells is produced. For this reason, a biological cell infected with a virus functions a virus resistance reaction (silencing reaction), drives out such virus-derived RNA, and prevents the spread of virus infection.

これに対して、多くのウイルスは、生物細胞におけるウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)を抑制する能力を備えている。すなわちウイルスは、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)による増殖抑制に対抗すべく、それに対するサプレッサー(抑制因子)を発現させる。   On the other hand, many viruses have the ability to suppress virus resistance reactions (silencing reactions) in living cells. That is, the virus expresses a suppressor (suppressor) against the growth suppression by the virus resistance reaction (silencing reaction).

本発明にかかる形質転換細胞は、植物ウイルスの遺伝子を含む発現ベクターを導入することによりなり、最終的には該ベクターに含まれる目的タンパク質の発現に用いるため、上述のウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)に対するサプレッサー(以下単にサプレッサーと称する)を有する必要がある。   The transformed cell according to the present invention is obtained by introducing an expression vector containing a plant virus gene, and finally used for expression of a target protein contained in the vector. It is necessary to have a suppressor (hereinafter simply referred to as a suppressor).

本発明に用いる植物ウイルスが、かかるサプレッサーを有しなければ、前述の従来技術に掲げたごとく、目的タンパク質の遺伝子がmRNAレベルで増幅したにも関わらず、時間の経過とともに該RNAがウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)によって分解されてしまい、継続的なタンパク質生産が行えないということとなる。   If the plant virus used in the present invention does not have such a suppressor, as mentioned in the above-mentioned conventional technology, the RNA of the target protein is resistant to virus over time even though the gene of the target protein is amplified at the mRNA level. It is decomposed by the reaction (silencing reaction), and continuous protein production cannot be performed.

よって、本発明において用いる植物ウイルスは、サプレッサーを有することが好ましい。   Therefore, it is preferable that the plant virus used in the present invention has a suppressor.

ここで、本発明で用いるサプレッサーを有する植物ウイルスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポティ属(Potyvirus属)ウイルス、ククモウイルス属(Cucumovirus属)ウイルス(例えばキュウリモザイクウイルス(CMVと略す))、ポテックスウイルス属(Potexvirus属)ウイルス(例えばジャガイモXウイルス(PVXと略す))、トンブスウイルス属(Tombusvirus属)ウイルス(例えばトマトブッシースタントウイルス(TBSVと略す)、Cymbidiumu ringspot virus (CymRSVと略す))、カルモウイルス属(Carmovirus属)ウイルス(例えば、Turnip rinkle virus (TCVと略す))、トバモウイルス属(Tobamovirus属)ウイルス(例えば、タバコモザイクウイルス(TMVと略す)、トマトモザイクウイルス(ToMVと略す))が挙げられる。   Here, the plant virus having a suppressor used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a genus Potyvirus and a genus Cucumovirus (for example, cucumber mosaic virus (CMV). Abbreviation)), Potexvirus virus (eg Potato virus X (abbreviated as PVX)), Tombusvirus virus (eg Tomato bushy stunt virus (abbreviated as TBSV)), Cymbidiumu ringspot virus (Abbreviated as CymRSV)), Carmovirus virus (eg, Turnip rinkle virus (abbreviated as TCV)), Tobamovirus virus (eg, tobacco mosaic virus (abbreviated as TMV), tomato mosaic virus) (Abbreviated as ToMV)).

後述する実施例において、ToMVを用いて発現ベクターを構築しているが、当該ウイルスは、(ア)他のウイルスと比較して増殖能が高く、タンパク質の大量生産が期待できること、(イ)該実施例において宿主として用いたタバコBY−2細胞での増殖能が高いこと、および(ウ)従来から広く使用されており、取り扱い性、汎用性、応用性に富むという理由から採用した。   In the examples described below, an expression vector is constructed using ToMV, but the virus (a) has higher growth ability than other viruses and can be expected to produce a large amount of protein. Adopted because of its high growth ability in tobacco BY-2 cells used as a host in the examples, and (c) it has been widely used in the past and has excellent handleability, versatility, and applicability.

上記サプレッサーを有する植物ウイルスを用いることによって、増幅した目的タンパク質のmRNAは、ウイルス抵抗性反応(サイレンシング反応)によって分解されることなく、継続的なタンパク質の高生産が行うことが可能である。   By using the plant virus having the suppressor, the amplified mRNA of the target protein can be continuously produced at a high level without being decomposed by a virus resistance reaction (silencing reaction).

なお、ここで植物ウイルスとは、植物を宿主とするウイルスの総称であり、狭義には、高等植物のウイルスを指す。ウイルスに感染した植物は、モザイク、退緑、黄化、奇形、巻葉、矮化、壊死などのウイルスの種類と寄生植物の組み合わせによって、種々の異なる病徴を示し、栽培作物の品質や、収穫に甚大な被害を与える。ウイルスの伝播様式には、汁液伝播、虫媒伝播、土壌伝播、接木伝播、種子伝播などがある。ある種のウイルスは、媒介昆虫体内でも増殖し、経卵伝染するものもある。   Here, the plant virus is a general term for viruses having a plant as a host, and in a narrow sense, refers to a virus of a higher plant. Plants infected with viruses show various different symptoms depending on the combination of virus types and parasitic plants, such as mosaic, chlorosis, yellowing, malformation, curly leaf, hatching, necrosis, etc. Cause tremendous damage to the harvest. Virus propagation patterns include sap propagation, insect propagation, soil propagation, grafting, and seed propagation. Some viruses also propagate in the vector insect and can be transmitted through eggs.

<発現ベクターの構築>
発現させる目的タンパク質は、生物由来細胞中で発現可能であるタンパク質であれば、特に限定されるものではない。例えば、医薬品に利用可能な有用酵素、インターフェロン、アレルゲンタンパク質、病原体の抗原、エリスロポエチン、エンケファリン、細胞増殖因子、抗体(免疫グロブリン)、アルブミン等が挙げられる。上記タンパク質が発現した生物由来細胞を適量摂取することにより、該タンパク質を摂取するのと同様の効果が得られるといった医薬品としての利用が可能となる。
<Construction of expression vector>
The target protein to be expressed is not particularly limited as long as it can be expressed in a biological cell. Examples include useful enzymes that can be used in pharmaceuticals, interferons, allergen proteins, pathogen antigens, erythropoietin, enkephalins, cell growth factors, antibodies (immunoglobulins), and albumins. By ingesting an appropriate amount of the organism-derived cell in which the protein is expressed, it can be used as a pharmaceutical product such that the same effect as ingesting the protein can be obtained.

発現させる目的タンパク質をコードする遺伝子は、前述のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子の一部との置換、または該ウイルスの遺伝子に連結するなど通常の遺伝子組み換え技術を用いて導入すればよい。   The gene encoding the target protein to be expressed may be introduced using a conventional gene recombination technique such as replacement with a part of the above-described suppressor-containing plant virus gene or ligation to the virus gene.

本発明にかかる形質転換細胞に導入する発現ベクターは、上記目的タンパク質をコードする遺伝子が導入された組み換え植物ウイルスの遺伝子を、ホルモンで転写誘導されるプロモーターの下流に連結して構築すればよい。かかるホルモンで誘導されるプロモーターを用いることによって、その下流に連結した植物ウイルス由来のタンパク質が高効率に誘導発現される。   The expression vector to be introduced into the transformed cell according to the present invention may be constructed by linking a recombinant plant virus gene into which the gene encoding the target protein is introduced downstream of a promoter transcriptionally induced by a hormone. By using such a hormone-inducible promoter, a protein derived from a plant virus linked downstream thereof is induced and expressed with high efficiency.

かかるプロモーターおよびベースとなるベクターは特に限定されるものではなく、従来公知のプロモーターおよびベクターを用いればよい。例えば、ステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpTA7001(McNellis TW, Mudgett MB, Li K, Aoyama T, Horvath D, Chua NH, Staskawicz BJ. Glucocorticoid-inducible expression of a bacterial avirulence gene in transgenic Arabidopsis induces hypersensitive cell death. Plant J. 1998 Apr;14(2):247-57.参照)から本発明者等が構築したpTA7001(Stu)、およびエストロジェンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpER8(Zuo, J., Niu, Q.W., and Chua, N.H. (2000).An estrogen receptor-based transactivator XVE mediates highly inducible gene expression in transgenic plants.Plant J. 24, 265-273.参照)等を好適に用いることができる。また、その他形質転換用のベクターの例としては、他の形質転換用ベクターとしては、エクジソンで転写誘導されるプロモーターを持つプラスミド、pES60およびpES46(The Plant Journal (1999) 19: 97-106. Ecdysone agonist inducible transcription in transgenic tobacco plants Alberto Martinez, Caroline Sparks, Cliff A. Hart, John Thompson and Ian Jepson)がある。   Such promoters and base vectors are not particularly limited, and conventionally known promoters and vectors may be used. For example, Ti plasmid pTA7001 (McNellis TW, Mudgett MB, Li K, Aoyama T, Horvath D, Chua NH, Staskawicz BJ. Glucocorticoid-inducible expression of a bacterial avirulence gene in transgenic Arabidopsis induces hypersensitive cell death. See Plant J. 1998 Apr; 14 (2): 247-57.) and pTA7001 (Stu) constructed by the present inventors, and Ti plasmid pER8 (Zuo, having a promoter estrogen-induced by estrogen). J., Niu, QW, and Chua, NH (2000) .An estrogen receptor-based transactivator XVE mediates highly inducible gene expression in transgenic plants.See Plant J. 24, 265-273.) . As other examples of transformation vectors, other transformation vectors include plasmids having promoters that are transcriptionally induced by ecdysone, pES60 and pES46 (The Plant Journal (1999) 19: 97-106. Ecdysone agonist inducible transcription in transgenic tobacco plants Alberto Martinez, Caroline Sparks, Cliff A. Hart, John Thompson and Ian Jepson).

また該発現ベクターには、プロモーターの転写因子を含んでいることが好ましい。転写因子によって、プロモーターの下流に連結した植物ウイルスの遺伝子の転写調節が行われ、さらに高効率に転写を誘導することが可能となるからである。該転写因子は、使用するプロモーターに対応して選択すればよい。例えば、前述のステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpTA7001(Stu)を用いた場合の転写因子はGVGであり、エストロジェンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpER8を用いた場合は、XVEである。   The expression vector preferably contains a transcription factor for the promoter. This is because the transcription factor regulates the transcription of the gene of the plant virus linked downstream of the promoter, and it becomes possible to induce transcription more efficiently. The transcription factor may be selected according to the promoter used. For example, when the Ti plasmid pTA7001 (Stu) having a promoter induced by transcription with steroid hormone is used, the transcription factor is GVG, and when the Ti plasmid pER8 having a promoter induced by estrogen is used, XVE.

また該発現ベクターには、その他種々のDNAセグメントが含まれていてもよい。DNAセグメントとしては、例えば、ターミネーターを挙げることができる。また、必要に応じて、キメラタンパク質を発現させるために、他のタンパク質をコードする遺伝子や、このような遺伝子を導入するための制限酵素認識部位(マルチクローニングサイト等)を含んでいてもよい。   The expression vector may contain various other DNA segments. An example of the DNA segment is a terminator. In addition, in order to express a chimeric protein, a gene encoding another protein and a restriction enzyme recognition site (such as a multicloning site) for introducing such a gene may be included as needed.

上記発現ベクターを構築する方法(作製方法)は具体的には特に限定されるものではなく、組み換えウイルス遺伝子およびプロモーター等のDNAセグメントと、上述したベースとなるベクターとを、公知の組換えDNA技術を用いてつなげればよい。また、構築された発現ベクターの増殖方法(生産方法)も特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。一般的には大腸菌をホストとして当該大腸菌細胞内で増殖させればよい。このときベクターの種類に応じて、好ましい大腸菌の種類を選択してもよい。   The method (construction method) for constructing the expression vector is not particularly limited, and a known recombinant DNA technique may be used by combining a DNA segment such as a recombinant virus gene and a promoter and the above-described base vector. You can connect using. In addition, a method for propagating the constructed expression vector (production method) is not particularly limited, and a known method can be used. In general, E. coli may be used as a host and propagated in the E. coli cells. At this time, a preferred E. coli type may be selected according to the type of vector.

<形質転換方法>
構築された発現ベクターを宿主(ホスト)となる植物由来細胞へ導入する具体的な手法は特に限定されるものではなく、宿主となる植物由来細胞の種類に応じた適切な形質転換方法を用いればよい。植物由来細胞への一般的な形質転換法としては、アグロバクテリウムを用いた形質転換法(アグロバクテリウム法)を挙げることができ、後述する実施例に示すように、本発明でもアグロバクテリウム法を好適に用いることができる。またその他パーティクルガンによる方法、プロトプラスト/スフェロプラスト法、エレクトロポレーション法(電気穿孔法)、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法等の従来公知の方法を好適に用いることができる。
<Transformation method>
The specific technique for introducing the constructed expression vector into a plant-derived cell serving as a host is not particularly limited, and an appropriate transformation method according to the type of plant-derived cell serving as a host is used. Good. As a general transformation method for plant-derived cells, there can be mentioned a transformation method using Agrobacterium (Agrobacterium method). As shown in Examples described later, Agrobacterium is also used in the present invention. The method can be suitably used. In addition, conventionally known methods such as a particle gun method, a protoplast / spheroplast method, an electroporation method (electroporation method), a calcium phosphate method, a liposome method, and a DEAE dextran method can be suitably used.

組み換え植物ウイルス遺伝子(発現ベクター)が宿主細胞に導入されたか否か、さらには宿主細胞中で確実に発現しているか否かを確認する方法は、特に限定されるものではなく、公知の各種の方法を用いることができる。具体的には、各種マーカーを用いればよい。例えば、宿主細胞中で欠失している遺伝子をマーカーとして用い、このマーカーと組み換え植物ウイルス遺伝子とを含むプラスミド等を発現ベクターとして宿主細胞に導入する。これによってマーカー遺伝子の発現から本発明の遺伝子の導入を確認することができる。   The method for confirming whether or not a recombinant plant virus gene (expression vector) has been introduced into a host cell, and whether or not it is reliably expressed in the host cell is not particularly limited, and various known methods The method can be used. Specifically, various markers may be used. For example, a gene deleted in the host cell is used as a marker, and a plasmid containing this marker and a recombinant plant virus gene is introduced into the host cell as an expression vector. Thus, the introduction of the gene of the present invention can be confirmed from the expression of the marker gene.

例えば後述する実施例においては、薬剤耐性マーカー(ハイグロマイシン耐性遺伝子、Hygr)を用いており、ハイグロマイシンを含有する培地中で、形質転換候補株を培養することにより、生育してきた細胞株を形質転換体として選抜することが可能となる。その他のマーカーとしては、ビアラホス耐性マーカー、カナマイシン耐性マーカー等が植物細胞の選抜に有効であり、ピューロマイシン耐性マーカー、ブレオマイシン耐性マーカー、XGPRT遺伝子、DHFR遺伝子、チミジンキナーゼ遺伝子等が動物細胞の選抜には有効である。さらに酵母などでは、ウラシル要求性マーカーをはじめとする栄養要求性マーカーを選抜に用いることができる。但しこれら形質転換体の選抜方法は、限定されるものではなく、発現ベクターを導入する宿主等に応じて適宜選択して用いればよい。 For example, in Examples described later, a drug resistance marker (hygromycin resistance gene, Hyg r) is used to, in a medium containing hygromycin, by culturing the transformed candidate strain, cell lines have been grown It becomes possible to select as a transformant. As other markers, bialaphos resistance markers, kanamycin resistance markers, etc. are effective for selection of plant cells, and puromycin resistance markers, bleomycin resistance markers, XGPRT gene, DHFR gene, thymidine kinase gene, etc. are used for selection of animal cells. It is valid. Furthermore, in yeast and the like, auxotrophic markers such as uracil auxotrophic markers can be used for selection. However, the method for selecting these transformants is not limited, and may be appropriately selected and used depending on the host into which the expression vector is introduced.

その他、宿主細胞から調製したゲノムDNAを鋳型とし、導入したタンパク質の遺伝子全長を特異的に増幅するいわゆるジェノミックPCR法を挙げることができる。この方法によって、目的タンパク質をコードする遺伝子が増幅されてくることを電気泳動法等によって確認できれば、該遺伝子の導入を確認することができる。   In addition, there can be mentioned a so-called genomic PCR method in which genomic DNA prepared from a host cell is used as a template and the entire gene length of the introduced protein is specifically amplified. If it can be confirmed by electrophoresis or the like that the gene encoding the target protein is amplified by this method, the introduction of the gene can be confirmed.

また、その他の方法としては、あるいは、目的タンパク質を融合タンパク質として発現させてもよく、例えば、オワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質GFP(Green Fluorescent Protein)をマーカーとして用い、目的タンパク質をGFP融合タンパク質として発現させてもよい。さらに、発現ベクターには、形質転換植物細胞における発現部位を可視化してモニターするための遺伝子を導入することもできる。このような遺伝子の一例としては、β−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を挙げることができる。   As another method, the target protein may be expressed as a fusion protein. For example, the green fluorescent protein (GFP) derived from Aequorea jellyfish is used as a marker, and the target protein is expressed as a GFP fusion protein. May be. Furthermore, a gene for visualizing and monitoring an expression site in a transformed plant cell can be introduced into the expression vector. An example of such a gene is the β-glucuronidase (GUS) gene.

<宿主細胞>
また、発現ベクターが導入される宿主細胞としては、生物由来細胞であれば特に限定されるものではなく、動物由来細胞であっても植物由来細胞であってもよい。ただし、植物物由来細胞は、動物由来細胞に比して、増殖速度が速くコンタミネーションのリスクが少ない点、培地作成費用が非常に安価であるという点において、植物由来細胞がより好ましい。ここで、動物由来細胞、および植物由来細胞とは、それぞれ動物個体、および植物個体を除く細胞、組織、並びに器官も含む意味である。特に液体培地等で培養可能な細胞が好ましい。
<Host cell>
The host cell into which the expression vector is introduced is not particularly limited as long as it is a biological cell, and may be an animal-derived cell or a plant-derived cell. However, the plant-derived cells are more preferably plant-derived cells in that the growth rate is high and the risk of contamination is low as compared to animal-derived cells, and the medium preparation cost is very low. Here, animal-derived cells and plant-derived cells are meant to include animal individuals and cells, tissues, and organs excluding plant individuals, respectively. In particular, cells that can be cultured in a liquid medium or the like are preferable.

また由来となる動物としては、特に限定されるものでないが、ヒト、サル、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、マウス、ラット、モルモット、チャイニーズハムスター、ウシ、ウマ、ブタ、メダカやゼブラフィッシュ等の魚類、カイコ、夜蛾(Spodoptera frugiperda)等が挙げられる。また由来となる植物としては、特に限定されるものではないが、イネ、シロイナズナ、オオムギ、コムギ、タバコ、トマト、キュウリ、ダイズ、ジャガイモ、トウモロコシ、ニチニチソウ、シロイヌナズナ、アルファルファが挙げられる。   In addition, the animal to be derived is not particularly limited, but fish such as humans, monkeys, dogs, sheep, goats, rabbits, mice, rats, guinea pigs, Chinese hamsters, cattle, horses, pigs, medaka fish and zebrafish , Silkworm, and night pod (Spodoptera frugiperda). Moreover, as a plant used as origin, although not specifically limited, a rice, a Syringa, a barley, a wheat, tobacco, a tomato, a cucumber, a soybean, a potato, a corn, a periwinkle, an Arabidopsis thaliana, and an alfalfa are mentioned.

その他、枯草菌や乳酸菌などの菌類、酵母など単細胞生物が宿主細胞として利用できる。   In addition, unicellular organisms such as fungi such as Bacillus subtilis and lactic acid bacteria and yeast can be used as host cells.

また動物由来細胞の例としては特に限定されるものではないが、HeLa細胞、CHO細胞、メラノーマ細胞、マウス3T3細胞が挙げられる。また植物由来細胞の例としては、タバコBY−2細胞、ジャガイモ由来、イネ由来、サツマイモ由来、ダイズ由来、パセリ由来、シロイヌナズナ由来、コムギ由来、トウモロコシ由来細胞、ニチニチソウ由来細胞が挙げられる。   Examples of animal-derived cells are not particularly limited, but include HeLa cells, CHO cells, melanoma cells, and mouse 3T3 cells. Examples of plant-derived cells include tobacco BY-2 cells, potato-derived, rice-derived, sweet potato-derived, soybean-derived, parsley-derived, Arabidopsis-derived, wheat-derived, corn-derived cells, and periwinkle-derived cells.

後述する実施例において、タバコBY−2細胞を宿主として用いている。タバコBY−2細胞(Toshiyuki nagata, Yasuyuki Nemoto, and Seiichiro Hasezawa “Tobacco BY-2 Cell Line as the “Hela” Cell in the Cell Biology of Higher Plants” International Review of cytology, vol.132, p.p. 1-30 (1992) 、および http://wwwriken.go.jp/r-wprld/info/release/press/2003/030620/ 参照)は、植物培養細胞株としては、世界中で最も広く用いられているものであり、最も増殖速度が速いこと、遺伝子操作が容易なこと、大量培養を容易に行うことができるという理由から採用した。   In Examples described later, tobacco BY-2 cells are used as a host. Tobacco BY-2 Cell Line as the “Hela” Cell in the Cell Biology of Higher Plants ”International Review of cytology, vol.132, pp 1-30 (Toshiyuki nagata, Yasuyuki Nemoto, and Seiichiro Hasezawa 1992) and http://wwwriken.go.jp/r-wprld/info/release/press/2003/030620/) are the most widely used plant cell lines in the world. It was adopted because it has the fastest growth rate, easy genetic manipulation, and easy mass culture.

また本発明において植物個体ではなく、植物由来細胞を宿主としているが、それは以下に示す利点を有するからである。   In the present invention, not a plant individual but a plant-derived cell is used as a host because it has the following advantages.

(a)植物個体を宿主とする場合と比較して、増殖速度が速く、形質転換細胞を短期間で増殖することができる。また大規模化、大量生産も容易である。   (a) Compared with a case where a plant individual is used as a host, the growth rate is high, and transformed cells can be grown in a short period of time. Large scale and mass production are also easy.

(b)植物個体を宿主とする場合と比較して、生育させるための広大なスペース、施設(畑、温室)等を必要としない。また培養装置を容易に大型化することが可能である。   (b) Compared to the case where a plant individual is used as a host, it does not require a vast space, facility (field, greenhouse) or the like for growth. In addition, the culture apparatus can be easily increased in size.

(c)植物個体を宿主とする場合と比較して、カルスから植物個体を分化させる工程、花を咲かせて種子をとる工程、該種子を蒔いて増殖させるという工程が無いため、形質転換体の作成、スクリーニング、タンパク質生産の期間を著しく短縮することができる。   (c) Compared to the case where a plant individual is used as a host, there is no step of differentiating a plant individual from callus, a step of blooming a seed, and a step of sowing and growing the seed. Production, screening and protein production periods can be significantly reduced.

(d)化学物質等の誘導物質によるタンパク質誘導発現が簡便に行うことができる。植物個体を宿主とする場合は、植物個体に化学物質等を直接塗布、散布等の方法によって、該植物個体全体に均一に投与する必要があり、非常に手間と時間がかかる。一方、植物由来細胞を宿主とした場合は、細胞培養の際に、該誘導物質等を培地中に添加するだけで足り、前細胞に対して、同時かつ均一に誘導をかけることが可能となる。   (d) Protein-induced expression by an inducer such as a chemical substance can be easily performed. When a plant individual is used as a host, it is necessary to uniformly administer a chemical substance or the like to the plant individual by a method such as direct application and spraying to the plant individual, which is very laborious and time consuming. On the other hand, when plant-derived cells are used as a host, it is sufficient to add the inducer or the like to the medium during cell culture, and it is possible to induce the pre-cells simultaneously and uniformly. .

(e)植物個体は、蒸散作用等によって厳密な表面温度の管理が困難であるが、液体培地中で生育する培養細胞の場合は、温度管理等が容易である。環境条件の変化等による種々のストレスに感受性の高いプロモーターを用いた際に、安定的にタンパク質の生産が行うことが可能である。   (e) A plant individual is difficult to strictly control the surface temperature due to transpiration or the like, but in the case of cultured cells grown in a liquid medium, temperature control and the like are easy. When a promoter that is highly sensitive to various stresses due to changes in environmental conditions or the like is used, protein production can be performed stably.

(f)種々の組織からなる植物個体とは異なり、培養細胞は均質であるため、組織特異的な影響が無く、タンパク質の発現コントロールが容易である。   (f) Unlike plant individuals composed of various tissues, the cultured cells are homogeneous, so there is no tissue-specific effect and protein expression control is easy.

(g)細胞周期を高度に同調化できるため、厳密なタンパク質発現をコントロールすることが可能となる。   (g) Since the cell cycle can be highly synchronized, strict protein expression can be controlled.

(h)液体培養であるため、分泌型タンパク質を培地中に分泌させることによって、タンパク質の回収、精製が容易である。また、目的タンパク質が、分泌型タンパク質でない場合であっても、分泌型のタグを目的タンパク質に付加することによって、同様の効果が得られる。   (h) Since it is a liquid culture, the protein can be easily recovered and purified by secreting the secreted protein into the medium. Even when the target protein is not a secretory protein, the same effect can be obtained by adding a secretory tag to the target protein.

(i)植物個体と異なり、培養細胞は生育に光を必要としないため、照明設備、および照明にかかるコストを削減することが可能である。また、光に感受性なタンパク質を発現させる場合にも有利である。   (i) Unlike a plant individual, a cultured cell does not require light for growth, so that it is possible to reduce lighting equipment and lighting costs. It is also advantageous when expressing light-sensitive proteins.

(j)培地中に種々の化学物質等を添加することによって、生産するタンパク質を化学修飾することが可能である。例えば、放射性同位元素を添加することによって、放射性標識がされたタンパク質を容易に作成することが可能となる。   (j) The protein to be produced can be chemically modified by adding various chemical substances or the like to the medium. For example, by adding a radioisotope, a radiolabeled protein can be easily prepared.

(k)形質転換体が外界に漏出した場合であっても、植物個体とは異なり自生することができず、死滅するために安全である。このことにより、植物個体、種子、花粉等の飛散防止、安全性試験、遺伝子組み換え生物に対するリスク管理に要する設備、費用、時間が軽減できる。   (k) Even when a transformant leaks to the outside world, unlike a plant individual, it cannot grow by itself and is safe to die. This can reduce facilities, costs, and time required for prevention of scattering of plant individuals, seeds, pollen, etc., safety testing, and risk management for genetically modified organisms.

(B)本発明にかかるタンパク質生産方法
本発明にかかるタンパク質生産方法は、前述の本発明にかかる形質転換細胞を用いて行われる。本発明にかかるタンパク質の生産工程においては、形質転換の際に取得した形質転換細胞を培養せずに細胞中のタンパク質を取得してもよい。しかし、本発明にかかるタンパク質生産方法には、本発明にかかる形質転換細胞を培養する工程(以下細胞培養工程と称する)が含まれていることが好ましい。かかる培養工程によって、目的タンパク質をコードする遺伝子が導入された形質転換細胞数を増加させることができ、該タンパク質の生産量を増加させることが可能となるからである。
(B) Protein production method according to the present invention The protein production method according to the present invention is performed using the above-described transformed cell according to the present invention. In the protein production process according to the present invention, the protein in the cells may be obtained without culturing the transformed cells obtained at the time of transformation. However, the protein production method according to the present invention preferably includes a step of culturing the transformed cell according to the present invention (hereinafter referred to as a cell culture step). This is because the number of transformed cells into which the gene encoding the target protein has been introduced can be increased by such a culturing step, and the production amount of the protein can be increased.

かかる細胞培養工程における細胞培養の方法は特に限定されるものではなく、培養する細胞に好適な培地、培養条件を適用して行えばよい。植物細胞を培養する際の培地としては、限定されるものではないが、無機塩類、炭素源、ビタミン類、アミノ酸が加えられている場合がある。さらに、ココナツミルクや酵母エキスを加えて成長を促進させる場合がある。その他、オーキシンとサイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン等の植物ホルモンを添加する場合がある。また培養条件であるが、光、温度、通気の有無等を培養する細胞に応じて最適なものを採用すればよい。例えば、後述する実施例において、タバコBY−2細胞を培養する際には、370mg/lリン酸二水素カリウム、1mg/lチアミン塩酸、3%スクロース、0.2mg/l 2,4−Dを含むMS培地を用い、暗所、26℃、135回転/分で旋回振盪培養後、1/100量を一週間ごとに継代している。   The cell culturing method in the cell culturing step is not particularly limited, and a medium and culturing conditions suitable for the cells to be cultured may be applied. The medium for culturing plant cells is not limited, but may contain inorganic salts, carbon sources, vitamins, and amino acids. In addition, coconut milk or yeast extract may be added to promote growth. In addition, plant hormones such as auxin and cytokinin, gibberellin, abscisic acid, and ethylene may be added. Moreover, although it is culture conditions, what is necessary is just to employ | adopt the optimal thing according to the cell to culture | cultivate light, temperature, the presence or absence of aeration, etc. For example, in Examples described later, when culturing tobacco BY-2 cells, 370 mg / l potassium dihydrogen phosphate, 1 mg / l thiamine hydrochloride, 3% sucrose, 0.2 mg / l 2,4-D 1/100 volume is subcultured every week after the shaking culture at 26 ° C. and 135 rpm in the dark using the MS medium containing.

一方、動物細胞を培養する際の培地としては、限定されるわけではないが、アミノ酸、ビタミン類、ブドウ糖、塩類に、血清が加えられている場合がある。その他、緩衝液として重炭酸/炭酸ガス系緩衝液が用いられており、培養器として、CO2インキュベーターが用いられている。またpHのモニター用にフェノールレッドを添加する場合がある。培養条件は、一般的には37℃で培養するが、細胞株によっては、28℃、40℃の場合がある。 On the other hand, a medium for culturing animal cells is not limited, but serum may be added to amino acids, vitamins, glucose, and salts. In addition, a bicarbonate / carbon dioxide buffer solution is used as a buffer solution, and a CO 2 incubator is used as an incubator. In addition, phenol red may be added for pH monitoring. The culture condition is generally cultured at 37 ° C., but depending on the cell line, it may be 28 ° C. or 40 ° C.

本発明にかかるタンパク質生産方法においては、上記細胞培養工程に加えさらに、培養された細胞に対して、ホルモンによる転写誘導を行う工程(以下転写誘導工程)が含まれることが好ましい。前述の本発明にかかる形質転換細胞に導入された発現ベクターには、ホルモンで転写誘導されるプロモーターが含まれているため、該転写誘導工程によって、目的タンパク質をコードする遺伝子の転写の開始、転写量の増加およびコントロール等が可能となり、タンパク質の生産量の増加、タンパク質の生産量のコントロールができる。   In the protein production method according to the present invention, in addition to the cell culture step, it is preferable to further include a step of performing transcription induction with hormones on the cultured cells (hereinafter referred to as transcription induction step). Since the expression vector introduced into the above-described transformed cell according to the present invention contains a promoter that is transcriptionally induced by a hormone, the transcription induction step initiates transcription of the gene encoding the target protein, transcription. The amount can be increased and controlled, and the amount of protein produced can be increased and the amount of protein produced can be controlled.

本転写誘導工程に用いるホルモンは特に限定されるものではなく、本発明にかかる形質転換細胞に導入された発現ベクターに含まれるプロモーターに応じて、適宜選択すればよい。例えば、ステロイドホルモン、エストロジェン、エクジソン等があるこの他、エタノールなどが転写誘導に利用できる。   The hormone used in this transcription induction step is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the promoter contained in the expression vector introduced into the transformed cell according to the present invention. For example, in addition to steroid hormones, estrogens, ecdysone, etc., ethanol can also be used for transcription induction.

後述の実施例においては、ステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpTA7001(Stu)をベースとしてタンパク発現ベクターを構築していることから、ステロイドホルモンによって誘導を行っている。   In the examples described later, since a protein expression vector is constructed based on Ti plasmid pTA7001 (Stu) having a promoter that is transcriptionally induced by steroid hormones, induction is performed by steroid hormones.

また本転写誘導工程に用いるホルモンの量については、プロモーターの種類、細胞株の種類、細胞株の培養フェーズ、細胞の培養条件等に応じて適宜選択すればよい。例えば、後述する実施例においては、30μMの濃度のステロイドホルモン(デキサメタゾン)を用いて本転写誘導工程を行っている。   The amount of hormone used in this transcription induction step may be appropriately selected according to the type of promoter, the type of cell line, the culture phase of the cell line, the cell culture conditions, and the like. For example, in the examples described later, this transcription induction step is performed using a steroid hormone (dexamethasone) at a concentration of 30 μM.

さらに本転写誘導工程を行う時期についても、特に限定されるものではなく、細胞株の種類、細胞株の培養フェーズ、細胞の培養条件等に応じて適宜選択すればよい。例えば後述する実施例においては、継代培養後5日目において転写誘導を行った場合が最もレポータータンパク質であるGFPを発現した細胞の割合が高いという結果であった。このことより、本実施例の条件においては、前培養5日目における培養細胞の生理的条件が、転写誘導とタンパク質の発現に適していたことがいえる。   Further, the timing for performing this transcription induction step is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of cell line, the culture phase of the cell line, the cell culture conditions, and the like. For example, in the examples described later, when the transcription induction was performed on the fifth day after the subculture, the ratio of the cells that expressed the reporter protein GFP was the highest. From this, it can be said that the physiological conditions of the cultured cells on the fifth day of the preculture were suitable for the induction of transcription and the expression of the protein under the conditions of this example.

(C)本発明にかかるタンパク質生産キット
本発明にかかるタンパク質生産キットは、前記本発明にかかるタンパク質生産方法を行うことができる試薬、器具、装置等が含まれていればよく、特に限定されるものではないが、本発明にかかる形質転換細胞に導入されている発現ベクターを含んでいることが好ましい。この場合は、該発現ベクターに発現しようとする目的タンパク質をコードする遺伝子を、連結または置換等の通常の遺伝子組み換え技術を用いて導入することで、目的タンパク質の生産を行うことが可能となる。
(C) Protein production kit according to the present invention The protein production kit according to the present invention is not particularly limited as long as it includes reagents, instruments, devices and the like that can perform the protein production method according to the present invention. Although it is not a thing, it is preferable to contain the expression vector introduce | transduced into the transformed cell concerning this invention. In this case, the target protein can be produced by introducing a gene encoding the target protein to be expressed in the expression vector using a general gene recombination technique such as ligation or substitution.

例えば、ステロイドホルモンで転写誘導をすることができるプロモーターの下流に、外被タンパク質遺伝子をGFP遺伝子に置換した組み換えToMVのcDNAを導入して構築した発現ベクターが含まれていてもよい。かかる場合は、GFP遺伝子と発現しようとする目的タンパク質遺伝子とを置換してもよいし、GFP遺伝子に連結してもよい。GFP遺伝子に連結した場合は、目的タンパク質がGFPとの融合タンパク質として取得され、GFPの蛍光を指標として、発現をモニターしながらタンパク質生産が可能となる。   For example, an expression vector constructed by introducing a recombinant ToMV cDNA in which the coat protein gene is replaced with the GFP gene may be included downstream of a promoter capable of inducing transcription with steroid hormones. In such a case, the GFP gene and the target protein gene to be expressed may be replaced or linked to the GFP gene. When linked to the GFP gene, the target protein is obtained as a fusion protein with GFP, and protein production becomes possible while monitoring expression using GFP fluorescence as an index.

また本発明にかかるタンパク質生産キットには、さらに、前述の転写誘導工程を行うためのホルモンが含まれていることも好ましい。該キットに含まれているホルモンについては、前述と同様、本発明にかかる形質転換細胞に導入された発現ベクターに含まれるプロモーターに応じて、適宜選択すればよい。例えば、ステロイドホルモン、エストロジェン、エクジソン等がある。この他、エタノールなどが転写誘導に利用できるため、該キットに含まれていてもよい。   Further, the protein production kit according to the present invention preferably further contains a hormone for performing the above-described transcription induction step. The hormone contained in the kit may be appropriately selected according to the promoter contained in the expression vector introduced into the transformed cell according to the present invention, as described above. For example, there are steroid hormones, estrogen, ecdysone and the like. In addition, ethanol or the like can be used for induction of transcription and may be included in the kit.

例えば後述の実施例において示すごとく、ステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターを持つTiプラスミドpTA7001(Stu)をベースとしてタンパク発現ベクターを構築している場合は、ステロイドホルモンが含まれていることが好ましいといえる。   For example, as shown in Examples below, when a protein expression vector is constructed based on a Ti plasmid pTA7001 (Stu) having a promoter that is transcriptionally induced by steroid hormone, it is preferable that steroid hormone is contained. I can say that.

また本発明にかかるタンパク質生産キットには、さらに、宿主となる生物由来細胞が含まれていてもよい。該キットに含まれる宿主細胞としては、生物由来細胞であれば特に限定されるものではなく、動物由来細胞であっても植物由来細胞であってもよい。また由来となる動物としては、特に限定されるものでないが、ヒト、サル、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、マウス、ラット、モルモット、チャイニーズハムスター、ウシ、ウマ、ブタ、メダカやゼブラフィッシュ等の魚類、カイコ、夜蛾(Spodoptera frugiperda)等が挙げられる。また由来となる植物としては、特に限定されるものではないが、イネ、シロイナズナ、オオムギ、コムギ、タバコ、トマト、キュウリ、ダイズ、ジャガイモ、トウモロコシ、ニチニチソウ、シロイヌナズナ、アルファルファが挙げられる。   Moreover, the protein production kit according to the present invention may further include a biological cell serving as a host. The host cell contained in the kit is not particularly limited as long as it is a biological cell, and may be an animal-derived cell or a plant-derived cell. In addition, the animal to be derived is not particularly limited, but fish such as humans, monkeys, dogs, sheep, goats, rabbits, mice, rats, guinea pigs, Chinese hamsters, cattle, horses, pigs, medaka fish and zebrafish , Silkworm, and night pod (Spodoptera frugiperda). Moreover, as a plant used as origin, although not specifically limited, a rice, a Syringa, a barley, a wheat, tobacco, a tomato, a cucumber, a soybean, a potato, a corn, a periwinkle, an Arabidopsis thaliana, and an alfalfa are mentioned.

その他、枯草菌や乳酸菌などの菌類、酵母など単細胞生物が宿主細胞の例として挙げられる。   Other examples of host cells include fungi such as Bacillus subtilis and lactic acid bacteria, and unicellular organisms such as yeast.

また動物由来細胞の例としては特に限定されるものではないが、HeLa細胞、CHO細胞、メラノーマ細胞、マウス3T3細胞が挙げられる。また植物由来細胞の例としては、タバコBY−2細胞、ジャガイモ由来、イネ由来、サツマイモ由来、ダイズ由来、パセリ由来、シロイヌナズナ由来、コムギ由来、トウモロコシ由来細胞、ニチニチソウ由来細胞が挙げられる。   Examples of animal-derived cells are not particularly limited, but include HeLa cells, CHO cells, melanoma cells, and mouse 3T3 cells. Examples of plant-derived cells include tobacco BY-2 cells, potato-derived, rice-derived, sweet potato-derived, soybean-derived, parsley-derived, Arabidopsis-derived, wheat-derived, corn-derived cells, and periwinkle-derived cells.

そのほか本発明にかかるタンパク質生産キットには、また生物由来細胞を培養するための培地、および培養器等が含まれていてもよい。   In addition, the protein production kit according to the present invention may also include a medium for culturing biological cells, an incubator, and the like.

以上説示した発明によれば、大規模生産能力、高い生産効率、および安全性の高いタンパク質の生産系、および生産方法等を提供することが可能であることは明白である。   According to the invention described above, it is apparent that it is possible to provide a protein production system, a production method, and the like with large-scale production capacity, high production efficiency, and high safety.

なお本発明は、以上説示した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

以下本発明を実施例および図1〜4に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and FIGS. 1-4, this invention is not limited to this.

〔実施例1:タバコBY−2細胞におけるステロイドホルモンによるタンパク質の誘導発現〕
<発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)の構築>
ウイルウスベクターとして、外被タンパク質遺伝子をGFP遺伝子に置換したToMV変異体(ToMV-erG3(SF3))を用いた。なお、該ToMV-erG3(SF3)は、飯 哲夫博士(京都大学大学院)より分譲された。
[Example 1: Induced expression of protein by steroid hormone in tobacco BY-2 cells]
<Construction of expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3)>
As a viral vector, a ToMV mutant (ToMV-erG3 (SF3)) in which the coat protein gene was replaced with the GFP gene was used. The ToMV-erG3 (SF3) was sold by Dr. Tetsuo Ii (Kyoto University Graduate School).

一方形質転換用ベクターとして、ステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターと転写因子(GVG)を持つTiプラスミドpTA7001(Stu)を用いた。該ベクターは、pTA7001の転写開始点に、PCR法を用いてStuIサイトを導入して作成した。なお該pTA7001は、Chua博士(Laboratory of Plant Molecular Biology, The Rockefeller University)より分譲された。   On the other hand, a Ti plasmid pTA7001 (Stu) having a promoter and transcription factor (GVG) that is transcriptionally induced by steroid hormone was used as a transformation vector. The vector was prepared by introducing a StuI site into the transcription start point of pTA7001 using the PCR method. The pTA7001 was sold by Dr. Chua (Laboratory of Plant Molecular Biology, The Rockefeller University).

次に、ToMV-erG3(SF3)のcDNAをpTA7001(Stu)のステロイドホルモンで転写誘導されるプロモーターの下流に導入し、発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)を構築した。該ベクターの構築を、さらに詳しく説示すれば、以下のとおりとなる。ToMV変異体のcDNAを含むpiL.erG3(SF3)(Atsushi Tamai and Tetsuo Meshi,”Tobamoviral movement protein transiently expressed in a single epidermal cell nctions beyond multiple plasmodesmata and spreads multicellularly in an infection-coupled manner” Molecular Plant-Microbe interaction (2001) 14: 6-134参照)からリンカーを用いてMluIサイトをAvrIIサイトに置換したプラスミドpiL.erG3(SF3)(Avr)を作成した。さらに、piL.erG3(SF3)を鋳型とし、PCR法を用いて5’末端にSnaBIサイトを導入したToMV cDNA5’末端約1600塩基対のDNA断片を、SnaBIおよびSpeIで切断した。この操作により得られた約1220塩基対のDNA断片を、pTA7001(Stu)のStuIサイトとSpeIサイトの間に挿入し、プラスミドpTA7001-ToMV5’-Speを作成した。pTA7001-ToMV5’-SpeをSpeIおよびAvrIIで切断した後、ToMV変異体cDNAの3’末端部分を含む約5200塩基対の断片を、pTA7001-ToMV5’-SpeのSpeIサイトに挿入し、発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)を作成した。   Next, ToMV-erG3 (SF3) cDNA was introduced downstream of the promoter induced by transcription with the steroid hormone of pTA7001 (Stu) to construct an expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3). The construction of the vector will be explained in more detail as follows. PiL.erG3 (SF3) containing ToMV mutant cDNA (Atsushi Tamai and Tetsuo Meshi, “Tobamoviral movement protein transiently expressed in a single epidermal cell nctions beyond multiple plasmodesmata and spreads multicellularly in an infection-coupled manner” Molecular Plant-Microbe interaction (2001) 14: 6-134), a plasmid piL.erG3 (SF3) (Avr) was prepared by replacing the MluI site with the AvrII site using a linker. Furthermore, a DNA fragment of about 1600 base pairs of ToMV cDNA 5 'end into which SnaBI site was introduced at the 5' end using piL.erG3 (SF3) as a template was cleaved with SnaBI and SpeI. A DNA fragment of about 1220 base pairs obtained by this operation was inserted between the StuI site and SpeI site of pTA7001 (Stu) to prepare plasmid pTA7001-ToMV5'-Spe. After cleaving pTA7001-ToMV5′-Spe with SpeI and AvrII, an approximately 5200 base pair fragment containing the 3 ′ end portion of the ToMV mutant cDNA was inserted into the SpeI site of pTA7001-ToMV5′-Spe, and the expression vector pTA7001 -ToMV-erG3 (SF3) was created.

図1に構築した発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)を示した。   FIG. 1 shows the constructed expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3).

<タバコBY−2細胞の形質転換>
前記発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)を、タバコBY−2細胞にアグロバクテリウム法によって導入した。具体的には、以下に示すとおりにした。
<Transformation of tobacco BY-2 cells>
The expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3) was introduced into tobacco BY-2 cells by the Agrobacterium method. Specifically, it was as shown below.

発現ベクターを、エレクトロポレーション法によってAgrobacterium Tumefacience EHA105系統に導入した。これをカナマイシン(50mg/l)を含むAB sucrose培地で前培養を行った。次にタバコBY-2細胞と混合してシャーレに移し、26℃、暗所で42〜48時間静置してタバコBY-2細胞を形質転換した。タバコBY-2細胞用培地にて洗浄した後、カルベニシリン(100mg/l)およびハイグロマイシン(20mg/l)を含むタバコBY−2細胞用固形培地に広げ、形質転換タバコBY−2細胞を増殖させた。   The expression vector was introduced into Agrobacterium Tumefacience EHA105 strain by electroporation. This was precultured in AB sucrose medium containing kanamycin (50 mg / l). Next, the mixture was mixed with tobacco BY-2 cells, transferred to a petri dish, and allowed to stand in a dark place at 26 ° C. for 42 to 48 hours to transform tobacco BY-2 cells. After washing with a medium for tobacco BY-2 cells, it is spread on a solid medium for tobacco BY-2 cells containing carbenicillin (100 mg / l) and hygromycin (20 mg / l) to grow transformed tobacco BY-2 cells. It was.

<ステロイドホルモンによる転写誘導>
取得した形質転換タバコBY−2細胞に対してステロイドホルモン処理(以下適宜DEX処理と称する)による転写誘導を行った。具体的には、形質転換タバコBY−2細胞の培養液に、ステロイドホルモン(デキサメタゾン)を30μMになるように加えて行った。
<Transcription induction by steroid hormone>
Transcription induction was performed on the obtained transformed tobacco BY-2 cells by steroid hormone treatment (hereinafter referred to as DEX treatment as appropriate). Specifically, steroid hormone (dexamethasone) was added to a culture solution of transformed tobacco BY-2 cells to a concentration of 30 μM.

転写誘導の結果は、実体型蛍光顕微鏡装置(オリンパス社製)を用いて48時間後にGFP蛍光を観察した。また、転写誘導の48時間後のトータルRNAを、トライゾル法にて抽出し、ノーザン解析に用いた。ノーザン解析には、ToMVの3’非翻訳領域約200塩基に相補的なRNAプローブを用いた。プローブのラベリングには、ロシュ・ディアグノスティック社のDIG RNA Labelling Kitを用いて行った。検出には、同社のDIG Luminescent Ditection Kit、およびCDP−Starを用い、それぞれキットのマニュアルにしたがって行った。   As a result of the induction of transcription, GFP fluorescence was observed 48 hours later using a solid fluorescence microscope apparatus (manufactured by Olympus). Further, total RNA 48 hours after transcription induction was extracted by the trisol method and used for Northern analysis. For Northern analysis, an RNA probe complementary to about 200 bases of the 3 'untranslated region of ToMV was used. Probe labeling was performed using a DIG RNA Labeling Kit from Roche Diagnostics. The detection was carried out using the company's DIG Luminescent Ditection Kit and CDP-Star according to the manual of each kit.

図2に、DEX処理の有無におけるGFP遺伝子のmRNAの転写を、ノーザン解析により調べた結果を示す。図2より明らかなように、DEX処理によるGFP遺伝子のmRNAの転写誘導が確認できた。   FIG. 2 shows the result of Northern transcription analysis of GFP gene mRNA transcription with and without DEX treatment. As is clear from FIG. 2, the transcriptional induction of GFP gene mRNA by DEX treatment was confirmed.

図3に、DEX処理後の形質転換タバコBY−2細胞の蛍光顕微鏡観察結果を示した。GFPによる蛍光を検出した結果、図3に示すごとく、DEX処理によるGFPの誘導発現が確認できた。   FIG. 3 shows the result of fluorescence microscope observation of transformed tobacco BY-2 cells after DEX treatment. As a result of detecting the fluorescence by GFP, the induction | guidance | derivation expression of GFP by DEX processing was confirmed as shown in FIG.

<タバコBY−2細胞の前培養条件の検討>
継代培養後DEX処理までの前培養日数とGFPの発現率を調べた。方法は以下のようにして行った。
<Examination of pre-culture conditions for tobacco BY-2 cells>
The number of days before subculture to DEX treatment and the expression rate of GFP were examined. The method was performed as follows.

形質転換細胞を1/100量継代し、3日、5日および7日間前培養をした。そこにステロイドホルモン(デキサメタゾン)を30μMになるように加え、さらに48時間培養した後、ニコン社の正立型蛍光顕微鏡装置で細胞を観察した。GFP蛍光が認められる細胞と認められない細胞をそれぞれ計数し、発現率を算出した。   Transformed cells were subcultured in 1/100 volume and precultured for 3 days, 5 days and 7 days. Steroid hormone (dexamethasone) was added to 30 μM, and the cells were further cultured for 48 hours, and then the cells were observed with a Nikon upright fluorescence microscope. The cells with and without GFP fluorescence were counted, and the expression rate was calculated.

図4に前培養日数と、GFPの発現率との関係を調べた結果を示した。その結果、5日間前培養した場合のGFPの発現率が、約4%と最も高い値を示した。このことは、増殖にともなう細胞の生理状態の変化が、ウイルス配列の複製およびGFPの発現に影響しているためと考えられる
以上説示したごとく、ステロイドホルモンで転写誘導をすることができるプロモーターの下流に、外被タンパク質遺伝子をGFP遺伝子に置換した組み換えToMVのcDNAを導入して構築した発現ベクターを、タバコBY−2細胞に導入した形質転換タバコBY−2細胞について、ステロイドホルモンによる転写誘導を行った結果、確かなウイルスRNAの増幅、GFPの誘導発現ができた。よって、本発明にかかる形質転換細胞、本発明にかかるタンパク質生産方法、および本発明にかかるタンパク質の生産キットを用いることによって、大規模生産能力および高い生産効率を有し、さらに安全性の高いタンパク質の生産が行えるということがいえる。
FIG. 4 shows the results of examining the relationship between the number of days precultured and the expression rate of GFP. As a result, the expression rate of GFP when pre-cultured for 5 days showed the highest value of about 4%. This is thought to be because changes in the physiological state of the cells accompanying proliferation affect the replication of viral sequences and the expression of GFP. As explained above, downstream of the promoter that can induce transcription with steroid hormones. In addition, transcriptional induction by steroid hormone was performed on transformed tobacco BY-2 cells into which expression vectors constructed by introducing recombinant ToMV cDNA with the coat protein gene replaced with the GFP gene were introduced into tobacco BY-2 cells. As a result, reliable viral RNA amplification and GFP induced expression were achieved. Therefore, by using the transformed cell according to the present invention, the protein production method according to the present invention, and the protein production kit according to the present invention, a protein having a large-scale production capacity and a high production efficiency, and a higher safety. It can be said that it can be produced.

以上のように、本発明によれば、本発明は安価で大量にタンパク質を生産することが可能であり、得られたタンパク質は、医薬、化学工業、食品工業をはじめとする広範な分野に有効に利用できる。さらには、本発明にかかる形質転換細胞に導入された発現ベクター、宿主細胞等をタンパク質発現キットとして市販したりすることができるので、実験・研究用の試薬産業等にも応用することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the present invention can produce a large amount of protein at a low cost, and the obtained protein is effective in a wide range of fields including the pharmaceutical, chemical and food industries. Available to: Furthermore, since expression vectors, host cells and the like introduced into the transformed cells according to the present invention can be marketed as protein expression kits, it can be applied to the reagent industry for experiments and research. Become.

本発明にかかる形質転換細胞に導入される発現ベクターの一例であるpTA7001-ToMV-erG3(SF3)の構造を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the structure of pTA7001-ToMV-erG3 (SF3), which is an example of an expression vector introduced into a transformed cell according to the present invention. 実施例において、発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)が導入された形質転換タバコBY−2細胞に対して、ステロイドホルモン処理(DEX処理)の有無におけるGFP遺伝子のmRNAの転写を、ノーザン解析により調べた結果を示す図である。In the Examples, transcription of GFP gene mRNA in the presence or absence of steroid hormone treatment (DEX treatment) of transformed tobacco BY-2 cells into which the expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3) was introduced was analyzed by Northern analysis. It is a figure which shows the result of having investigated. 実施例において、発現ベクターpTA7001-ToMV-erG3(SF3)が導入された形質転換タバコBY−2細胞に対してステロイドホルモン処理(DEX処理)を行った際に、該細胞のGFP発現を蛍光顕微鏡にて観察した結果を示す図である。In Examples, when steroid hormone treatment (DEX treatment) was performed on transformed tobacco BY-2 cells into which the expression vector pTA7001-ToMV-erG3 (SF3) was introduced, the GFP expression of the cells was measured using a fluorescence microscope. It is a figure which shows the result observed. 実施例において、継代培養後DEX処理までの前培養日数(前培養3日目、5日目、7日目)とGFPの発現率の関係を調べた結果を示す折れ線グラフである。In an Example, it is a line graph which shows the result of having investigated the relationship of the expression rate of GFP with the preculture days (the 3rd day of preculture, the 5th day, the 7th day) before subculture and DEX processing.

Claims (20)

発現させるタンパク質をコードする遺伝子を含むウイルス抵抗性反応のサプレッサーを有する植物ウイルスの遺伝子と、
ホルモンで転写誘導されるプロモーターとを連結してなる発現ベクターとが、
生物由来細胞に導入されていることを特徴とする形質転換細胞。
A gene of a plant virus having a suppressor of a virus resistance reaction including a gene encoding a protein to be expressed;
An expression vector formed by linking a promoter that is transcriptionally induced by a hormone,
A transformed cell, which is introduced into a biological cell.
前記植物ウイルスが、トバモウイルス属に属するウイルスであることを特徴とする請求項1に記載の形質転換細胞。   The transformed cell according to claim 1, wherein the plant virus is a virus belonging to the genus Tobamovirus. 前記トバモウイルス属に属するウイルスが、タバコモザイクウイルスまたはトマトモザイクウイルスであることを特徴とする請求項2に記載の形質転換細胞。   The transformed cell according to claim 2, wherein the virus belonging to the genus Tobamovirus is tobacco mosaic virus or tomato mosaic virus. 前記ホルモンが、ステロイドホルモンであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の形質転換細胞。   The transformed cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the hormone is a steroid hormone. 前記生物由来細胞が植物由来細胞であることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の形質転換細胞。   The transformed cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the organism-derived cell is a plant-derived cell. 請求項5に記載の植物由来細胞が、タバコ由来細胞であることを特徴とする形質転換細胞。   6. A transformed cell, wherein the plant-derived cell according to claim 5 is a tobacco-derived cell. 請求項6に記載のタバコ由来細胞が、タバコBY−2細胞であることを特徴とする形質転換細胞。   The transformed cell according to claim 6, wherein the tobacco-derived cell is a tobacco BY-2 cell. 上記タンパク質発現用ベクターがアグロバクテリウム法により導入されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の形質転換細胞。   The transformed cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the protein expression vector is introduced by the Agrobacterium method. 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の形質転換細胞を用いることを特徴とするタンパク質の生産方法。   A method for producing a protein, comprising using the transformed cell according to any one of claims 1 to 8. 前記タンパク質の生産方法であって、形質転換細胞の培養工程を含むことを特徴とする請求項9に記載のタンパク質の生産方法。   The method for producing a protein according to claim 9, comprising a step of culturing transformed cells. 前記のタンパク質の生産方法であって、さらにホルモンによる転写誘導工程を含むことを特徴とする請求項10に記載のタンパク質の生産方法。   The method for producing a protein according to claim 10, further comprising a step of inducing transcription by a hormone. 前記ホルモンによる転写誘導工程が、ステロイドホルモンによる転写誘導工程であることを特徴とする請求項11に記載のタンパク質の生産方法。   12. The method for producing a protein according to claim 11, wherein the transcription induction step by the hormone is a transcription induction step by a steroid hormone. 請求項9ないし12のいずれか1項に記載のタンパク質の生産方法を行うためのタンパク質生産キット。   A protein production kit for performing the protein production method according to any one of claims 9 to 12. 前記タンパク質の生産キットであって、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の発現ベクターを含むことを特徴とする請求項13に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 13, wherein the protein production kit comprises the expression vector according to any one of claims 1 to 8. 前記タンパク質の生産キットであって、さらにホルモンを含むことを特徴とする請求項13または14に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 13 or 14, wherein the protein production kit further comprises a hormone. 前記ホルモンがステロイドホルモンであることを特徴とする請求項15に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 15, wherein the hormone is a steroid hormone. 前記タンパク質の生産キットであって、さらに宿主となる生物由来細胞が含まれていること特徴とする請求項13ないし16のいずれか1項に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to any one of claims 13 to 16, wherein the protein production kit further comprises an organism-derived cell serving as a host. 前記生物由来細胞が、植物由来細胞であることを特徴とする請求項17に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 17, wherein the biological cell is a plant-derived cell. 前記植物由来細胞が、タバコ由来細胞であることを特徴とする請求項18に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 18, wherein the plant-derived cell is a tobacco-derived cell. 前記タバコ由来細胞が、タバコBY−2細胞であることを特徴とする請求項19に記載のタンパク質生産キット。   The protein production kit according to claim 19, wherein the tobacco-derived cells are tobacco BY-2 cells.
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