DD283840A5 - METHOD FOR THE DIRECT, TARGETED AND REPRODUCIBLE GENETIC MANIPULATION OF B.THURINGIENSIS AND / OR B.CEREUS USING RECOMBINANT DNA TECHNOLOGY - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur direkten, zielgerichteten und reproduzierbaren genetischen Manipulation von B. thuringiensis und/oder B. cereus unter Verwendung der rekombinanten DNA Technologie. Mit der Erfindung wird ein neuartiges Verfahren zur Verfuegung gestellt, bei dem einfache, zum Teil bekannte Verfahrensschritte zur Anwendung kommen. Das Verfahren besteht darin, dasz man B. thuringiensis und/oder B. cereus mit Hilfe eines einfachen Transformationsverfahrens mit hoher Effizienz tranformiert unter Verwendung einer rekombinanten DNA, die fuer die vorgesehene genetische Manipulation von B. thuringiensis und/oder B. cereus geeignet ist.{Verfahren; Manipulation; B. thuringiensis; B cereus; rekombinante DNA-Technologie; Transformationsverfahren}The invention relates to methods for the direct, targeted and reproducible genetic manipulation of B. thuringiensis and / or B. cereus using recombinant DNA technology. With the invention, a novel method is provided, are used in the simple, sometimes known process steps. The method consists of transforming B. thuringiensis and / or B. cereus with high efficiency by a simple transformation method using a recombinant DNA suitable for the intended genetic manipulation of B. thuringiensis and / or B. cereus. {Method; Manipulation; Thuringiensis; B cereus; recombinant DNA technology; Transformation method}
Description
Hierzu 9 Seiten ZeichnungenFor this 9 pages drawings
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren, welches erstmals eine direkte und zielgerichtete genetische Manipulation von Bacillus thuringiensis sowie dem nahe verwandten B. coreus mit Hilfe der rekombinanten DNA-Technologie ermöglicht, basierend auf einem effizienten Transformationsverfahren für besagte Bacillus-Spezies.The present invention describes a method which, for the first time, enables a direct and targeted genetic manipulation of Bacillus thuringiensis and the closely related B. coreus by means of recombinant DNA technology, based on an efficient transformation method for said Bacillus species.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Konstruktion von Plasmiden und „shuttle"-Vektoren sowie die damit transformierten B. thuringiensis- und/oder B. cereus-Stämme selbst.Furthermore, the present invention relates to the construction of plasmids and "shuttle" vectors and the B. thuringiensis and / or B. cereus strains transformed therewith themselves.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einschleusung und gegebenenfalls Expression von Genen oder sonstigen nützlichen DNA Sequenzen in Bacillus thuringiensis und/oder Bacillus cereus, insbesondere aber ain Verfahren zur Einschleusung und Expression von Protoxingenen.Another object of the present invention relates to a method for the introduction and optionally expression of genes or other useful DNA sequences in Bacillus thuringiensis and / or Bacillus cereus, but especially ain method for the introduction and expression of Protoxingenen.
Ebenfalls umfaßt von der vorliegenden Erfindung i;-.t ein Verfahren zur direkten Klonierung sowie gegebenenfalls zur Expression und ldentifJ7!cr'ing neuer Gene oder sonstiger nützlicher DNA-Sequenzen in Bacillus thuringiensis und/oder Bacillus cereus, wodurch erstmals die Möglichkeit besteht, Genbanken direkt in Bacillus ihuringien Is und/oder Bacllluscereus zu etablieren und dortzuexprimieren.Also included in the present invention is a method for direct cloning, and optionally for expression and identification of novel genes or other useful DNA sequences in Bacillus thuringiensis and / or Bacillus cereus, thereby allowing, for the first time, libraries to establish and express directly in Bacillus ihuringien Is and / or Bacllluscereus.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Baciilüs thuringiensis gehört zur großen Gruppe der gram-positiven, aeroben, Endosporen bildenden Bakterien. Im Unterschied zu den sehr nahe verwandten Bacillus Arten, B. cereus und B. anthracls, produziert die Mehrzahl der bisher bekanntenBaciilüs thuringiensis belongs to the large group of gram-positive, aerobic, endospores-forming bacteria. In contrast to the very closely related Bacillus species, B. cereus and B. anthracls, the majority of the previously known produces
B. thuringiensis-Spezies im Verlaufe ihrer Sporulation einen paraspolaren Einschlußkörper, der aufgrund seiner kristallinen Struktur allgemein auch als Kristallkörper be7eichnet wird. Dieser Kristallkörper ist aus insektizid wirksamen kristallinen Protoxin-Proteinen, dem sogenannten δ-Endotoxin, zusammengesetzt.In the course of its sporulation, for example, thuringiensis species has a paraspolar inclusion body, which is generally also referred to as a crystal body due to its crystalline structure. This crystal body is composed of insecticidally active crystalline protoxin proteins, the so-called δ-endotoxin.
Diese Pioteinkristalle sind für die Insektentoxizität von E. thuringiensis verantwortlich. Das δ-En'i Moxin entfaltet seine insektizide Aktivität jedoch erst nach der oralen Aufnahme des Kristallkörpers und dessen Auflösung in, alkalischen Darmsaft der Zielinsektsn sowie der Freisetzung der eigentlichen toxischen Komponente aus dem Protoxin durch limitierte Proteolyso aufgrund der Einwirkung von Proteasen aus dem Verdauungstrakt der Insekten.These piotein crystals are responsible for the insect toxicity of E. thuringiensis. The δ-En'i Moxin develops its insecticidal activity, however, only after the oral uptake of the crystal body and its dissolution into, intestinal intestinal juice of target insects and the release of the actual toxic component from the protoxin by limited Proteolyso due to the action of proteases from the digestive tract Insects.
Die δ-Endotoxine der verschiedenen B, thurlnglensls-Stämme zeichnen sich durch ihre hohe Spezifität gegenüber bestimmten Zielinsekten, insbesondere gegenüber verschiedenen Lepidopteren-, Coleopteren- und Dipterenlarven sowie durch ihre große Wirksamkeit aus. Weitere Vorteile, die bei der Verwendung der δ-Endotoxine von B. thurlngler.sle eine Rolle spielen, liegen in der offensichtlichen Schwierigkeit für die Zielinsekten begründet, Resistenzen gegen das kristalline Protein zu entwickeln, sowie in der Unschädlichkeit der Toxine gegenüber Menschen, anderen Saugetieren, Vögeln, Fischen oder Insekten, mit Ausnahme der ob9n genannten Zielinsekten.The δ-endotoxins of the various B, thurlnglensls strains are distinguished by their high specificity towards certain target insects, in particular against various Lepidopteran, Coleopteran and Diptera larvae and by their great effectiveness. Further advantages involved in the use of the B. thurlngler.sle δ-endotoxins are due to the apparent difficulty for the target insects to develop resistance to the crystalline protein, as well as the harmlessness of the toxins to humans, other mammals , Birds, fish or insects, with the exception of the target insects named ob9n.
Das insektizide Potential der B. thurlnglensls-Protoxine wurde schon sehr früh erkannt. Bereits seit Ende der 20er Jahre werdenThe insecticidal potential of B. thurlnglensls protoxins was detected very early. Already since the late 20s
B. thuringiensls-Präparate als Bioinsektizide zur Bekämpfung verschiedener, durch Insekten verursachter Erkrankungen von Kulturpflanzen eingesetzt. Mit der Entdeckung von B. thurlngiensls var. israelensis durch üoldberg/1/ and Margalit (1977) sowie B.thurlnglensls var. tenebrionis durch Krieg/2/ et al (1983) konnte das Anwendungsspektrum von B. thurlngiensls sogar auf Mücken- und Käferlarven ausgedehnt werden.B. thuringiensls preparations used as Bioinsektizide for controlling various diseases caused by insects of crops. With the discovery of B. thurlngiensls var. Israelensis by üoldberg / 1 / and Margalit (1977) and B.thurlnglensls var. Tenebrionis by Krieg / 2 / et al (1983), the range of applications of B. thurlngiensls could even be applied to mosquito and beetle larvae be extended.
Mit der Einführung der Gentechnologie und den sich daraus ergebenden neuen Möglichkeiten hat das Gebiet der B.thurlnglensls- Toxine einen neuen Aufschwung erfahren.With the introduction of genetic engineering and the resulting new opportunities, the area of B.thurlnglensls- toxins has been given a new lease of life.
So gehört die Klonierung von δ-Endotoxingenen in fremden Wirtsorganismen wie beispielsweise in E. coli bereits zur Routine.Thus, the cloning of δ-endotoxin genes in foreign host organisms such as in E. coli is already routine.
Das hat dazu geführt, daß mittlerweile die DNA-Sequenzen einer ganzen Reihe von δ-Endotoxingenen bekannt sind (z. B.This has led to the fact that now the DNA sequences of a whole series of δ-Endotoxingenen are known (eg.
Schnepf, H. E./3/ and Whiteley, H. R., 1981; Klier, A./4/ et al, 1982; Geiser, M./5/ et al, 1986; Haider, M.Z./6/ et al, 1987).Schnepf, H.E./3/ and Whiteley, H.R., 1981; Klier, A./4/ et al, 1982; Geiser, M./5/ et al, 1986; Haider, M.Z./6/ et al, 1987).
Die meisten B, thuringlensis-Arten enthalten mehrere Gene, die ein insektizid wirksames Protein kodieren. Diese Gene, die nur während der Sporu'ationsphase exprimiert werden, sind in der Mehrzahl der Fälle auf großen übertragbaren Plasmiden (30 bis 150Md) lokalisiert und können daher sehr einfach zwischen den verschiedenen B.thurlnglensls-Stämmen sowie zwischen B.thurlnglensls und B.cereus ausgetauscht werden, sofern diese kompatibel sind (Gonzalez, J. M./7/ et al, 1982).Most B, thuringlensis species contain several genes that encode an insecticidally active protein. These genes, which are only expressed during the sporulation phase, are located in the majority of cases on large transmittable plasmids (30 to 150 mM) and can therefore very easily be located between the various B.thurglnglsl strains and between B.thurglnglsls and B. cereus, if compatible (Gonzalez, JM / 7 / et al, 1982).
Die Protoxiiigene von B. thurlnglenslt var. kurstaki gehöre-« tu einer Familie verwandter Gene, von denen verschiedene bereits kloniert und sequentiort wurden. Diese Arbeiten wurden in erster Linie in einem E. coll-Klonierungssystem durchgeführt.The protoxigenic genes of B. thurlnglenslt var. Kurstaki belong to a family of related genes, several of which have already been cloned and sequenced. This work was carried out primarily in an E. coli cloning system.
Die Kloniorung von B. thurlnglensls-Genen war somit bisher im wesentlichen auf einige wenige und ausschließlich hoterologe Wirtssysteme beschränkt, von denen das E. coli-System das am besten untersuchte und verstandene ist.The cloning of B. thurlnglensls genes thus far has been essentially limited to a few and exclusively hot-terired host systems, of which the E. coli system is the best studied and understood.
Mittlerweile sind jedoch auch Berichte über eine erfolgreiche Klonierung und Expression von Protoxingenen in anderen Wirtssystemen bekannt geworden, wie z. B. in B. subtilis (Klier, A./4/ et al, 1982), Pt»ei:domonat f luorenszens (Obukowicz, M. G./ 8/ et al, 1986), sowie Saccharomyces cerevlslao (EP 0238441). Auch der Einbau urd die Expression des δ-Endotoxingenes in pflanzliche Wirtszellen sind inzwischen geglückt (EP 0292435).Meanwhile, reports have also become known about successful cloning and expression of protoxin genes in other host systems, such. B. in B. subtilis (Klier, A./4/ et al, 1982), Pt »ei: domonat f luorenszens (Obukowicz, M.G. / 8 / et al, 1986), and Saccharomyces cerevlslao (EP 0238441). The incorporation and the expression of the δ-endotoxin gene in plant host cells have also been successful (EP 0292435).
Bei der Klonierung in E. coil wird die Tatsache ausgenützt, daß manche Protoxi igeno zusätzlich zu den gram-positiven Promotoren zufälligerweise auch einen E.coll-ähnlichen Promotor enthalten. Diese promotorähnlichen DNA-Sequenzen machen es möglich, daß die 'j.thurlnglensls Protoxingene auch in heterologen Wirtssystemen exprimiert werden können, sofern diese in der Lage sino, die oben erwähnten Kontrollsequenzen zu erkennen.When cloning in E. coil, the fact is exploited that some protoxi igeno in addition to the gram-positive promoters coincidentally also contain an E. coli -like promoter. These promoter-like DNA sequences make it possible to express the 'j.thurglgeniens protoxin genes also in heterologous host systems, provided that they are able to recognize the control sequences mentioned above.
Die exprimiertiin Protoxinprotüine können dann, nach Aufbrechen der Wirtszellen, mit Hilfe bekannter Verfahren isoliert und identifiziert werden.The expressed protoxin proteins may then be isolated and identified after disruption of the host cells by known methods.
Es hat sich zwischenzeitlich aber gezeigt, daß nicht in allen Fällen E.coli-ähnliche Promotoren in Protoxinnenen vorhanden sind (Donovan/9/ et al, 1988), so daß bisher nur ganz bestimmte Protoxingene, welche die zuvor genannten Voraussetzungen erfüllen, in heterologen Wirtssystemen exprimierbar und damit identifizierbar sind.However, it has been shown in the meantime that not all cases E.coli-like promoters in protoxins are present (Donovan / 9 / et al, 1988), so that so far only very specific Protoxingene that meet the above requirements, in heterologous Host systems are expressible and thus identifiable.
Die Klonierung von Genen außerhalb des natürlichen Wirtsorganismus sowie die Verwendung dieser Stämme in der Praxis als Bioinsektizide sind somit mit einer Reihe zum Teil gravierender Nachteile verbunden:The cloning of genes outside the natural host organism and the use of these strains in practice as bioinsecticides are thus associated with a number of serious disadvantages:
a) Eine Expression von B. thurlngienls-Protoxingenen ist nur in bestimmten Fällen möglich.a) Expression of B. thurlngienls protoxin genes is possible only in certain cases.
b) Es erfolgt im allgemeinen keine oder aber nur eine geringe Sekretion von exprimierten Fremdproteinen.b) There is generally no or only a slight secretion of expressed foreign proteins.
c) Eine korrekte Faltung der δ-Endotoxine ist im reduzierenden Milieu von heterologen Wirtszellen nicht immer gewährleistat, was eine unerwünschte Änderung der spezifischen Aktivität oder des Wirtsbereiches der Toxine zur Folge haben kann.c) Correct folding of the δ-endotoxins is not always guaranteed in the reducing environment of heterologous host cells, which may result in an undesirable change in the specific activity or the host range of the toxins.
d) Falls eine Expression überhaupt stattfindet, so sind die Expressionsraten der klonierten Fremdgene unter den nativen Expressionssequenzen zumeist nur gering.d) If expression takes place at all, the expression rates of the cloned foreign genes among the native expression sequences are usually only small.
Schnepf/3/ und Whitley/10/ (1981; 1985) schätzen, daß das in E.coli klonierte B. thuringiensis-Toxin nur 0,5% bis 1 % des gesamten Zellproteins von E. coli ausmacht, wohingegen das Kristallprotein in B. thuringiensis zwischen 30% und 40% des Trockengewichts sporulierender Kulturen beträgt. Diese gravierenden Unterschiede in den Expreisionsraten sind möglicherweise auf das Fehlen von sporuiationsspezifischen Kontrollsignalen in den heterologen Wirtssystemen sowie auf Schwierigkeiten bei der Erkennung der B. thuringiensis-Promotoren und/oder Problemen bei der post ranslationalen Modifikation des Toxinmoleküls durch den Fremdwirt zurückzuführen.Schnepf / 3 / and Whitley / 10 / (1981; 1985) estimate that E.coli-cloned B. thuringiensis toxin constitutes only 0.5% to 1% of the total cell protein of E. coli, whereas the crystal protein in B thuringiensis is between 30% and 40% of the dry weight of sporulating cultures. These serious differences in rates of exposition may be due to the lack of sporulation-specific control signals in the heterologous host systems as well as difficulties in recognition of the B. thuringiensis promoters and / or problems in the post-translational modification of the toxin molecule by the foreign host.
e) Viele der allgemein zur Expression verwendeten Wirtsstämme sind toxikologisch nicht so unbedenklich wie B. thuringiensis und B.cereus.e) Many of the host strains commonly used for expression are not as toxicologically toxic as B. thuringiensis and B. cereus.
f) B. thuringiensis und B. cereus bilden einen natürlichen Hauptbestandteil der mikrobif Ilen Bodenflora, was für die meisten der allgemeinen zur Expression verwendeten Wirtsstämme nicht zutrifft.f) B. thuringiensis and B. cereus are a major natural constituent of the microbial soil flora, which is not true for most of the common host strains used for expression.
Diese zuvor genannten Probleme und Schwierigkeiten könnten überwunden werden, wenn es gelänge, besagte B. thurlngiensis-Gene direkt im homologen Wirtssystem zu Monieren, wo die natürlichen gram-positiven Promotoren der Protoxingene zur Expression benützt werden können.These aforementioned problems and difficulties could be overcome if it were possible to mimic said B. thurlngiensis genes directly in the homologous host system, where the natural gram-positive promoters of the protoxin genes can be used for expression.
Es existie 1 aber bishor kein Verfahren, das B. thuringiensis, dieses aus kommerzieller Sicht so wichtige Bakterium, einer direkten genetischen Modifizierbarkeit zugänglich macht und damit beispielsweise eine effiziente Wiedereinschleusung eines klonierten Protoxingens in einen B. thuringiensis-Stamm ermöglicht.However, there is no method that makes B. thuringiensis, which is a commercially important bacterium, susceptible of direct genetic modification, thus enabling, for example, efficient reintroduction of a cloned protoxin gene into a B. thuringiensis strain.
Der Grund hierfür ist in erster Linie darin zu sehen, daß es bisher nicht gelungen ist, ein effizientes Transformationssystem fürThe reason for this is primarily to be seen in the fact that it has not yet been possible, an efficient transformation system for
B. thuringiensis sowie den nahe verwandten B. cereus zu entwickeln, welches hinreichend hohe Transformationsraten gewährleistet und somit die Anwendung bereits etablierter rDNA-Techniken auch auf B. thuringiensis ermöglicht.B. thuringiensis and the closely related B. cereus to develop, which ensures sufficiently high transformation rates and thus allows the application of already established rDNA techniques on B. thuringiensis.
Die bisher verwendeten Verfahren zur Herstellung neuer B. thuringiensis-Stämrne mit neuen Insektiziden Eigenschaften basieren vornehmlich auf dem konjugalen Transfer von Plasmid kodierten Protoxingenen.The previously used methods for the production of new B. thuringiensis strains with new insecticidal properties are based primarily on the conjugal transfer of plasmid-encoded protoxin genes.
Eine erfolgreiche Wiedereinschleusung eines klonierten B. thuringiensis-Kristallproteingens in B. thuringiensis ist bisher erst in einem einzigen Fall beschrieber, (Klier, A./11/et al, 1983), wobei aber auch hier, in Ermangelung eines geeigneten Transformationssystems für B. thuringiensis, auf den konjugalen Transfer zwischen B. subtilis und B. thuringiensis zurückgegriffen werden mußte. Auch bei diesem von Klier et al beschriebenen Verfahren wird E. coli als Zwischenwirt verwendet.Successful reinsertion of a cloned B. thuringiensis crystal protein gene in B. thuringiensis has so far only been described in a single case (Klier, A./11/ et al, 1983), but here too, in the absence of a suitable transformation system for B. thuringiensis, to which conjugal transfer between B. subtilis and B. thuringiensis had to be resorted to. Also in this method described by Klier et al., E. coli is used as an intermediate host.
Die konjugalen Transfer-Vorfahren weisen jedoch eino ganze Reihe von gravierenden Nachteilen auf, die sie für eine routinemäßige Anwendung zur genetischen Modifikation von B, thuringlensis und/oder B. cereus ungeeignet erscheinen lassen.However, the conjugal transfer ancestors have a number of serious disadvantages that make them inappropriate for routine application to the genetic modification of B, thuringlensis, and / or B. cereus.
a) Der konjugale Transf Br von Plasmid kodierten Protoxingenen ist nur zwischen B. thurlnglensls-Stämmen bzw. zwischen B. cereus und B.Ihurhgiensls-Stämmen möglich, die kompatibel miteinander sind.a) The conjugated transf Br of plasmid-encoded protoxin genes is only possible between B. thurlnglensls strains or between B. cereus and B.Ihurhgiensls strains, which are compatible with each other.
b) Bei konjugalem Plasmidtransfor zwischen weiter entfernten Stämmon wird häufig nur eine geringe Transferfrequenz erzielt.b) Conjugal plasmid transformation between more distant stems often results in a low transfer frequency.
c) Es gibt keine Möglichkeit, die Expression der Protoxingene zu regulieren oder zu modifizieren.c) There is no possibility to regulate or modify the expression of the protoxin genes.
d) Es gibt keine Möglichkeit, das Gen selbst zu modifizieren.d) There is no way to modify the gene itself.
e) Bei Anwesenheit mehrerer Protoxingene in einem Stamm kann die Expression einzelner Gene aufgrund des sog. Gen-Dosis-Effektes stark reduziert sein.e) In the presence of multiple protoxin genes in a strain, the expression of individual genes may be greatly reduced due to the so-called gene dose effect.
f) Es kann zum Auftreten von Instabilitäten kommen aufgrund einer möglichen homologen Rekombination verwandter Protoxingene.f) Instabilities may occur due to possible homologous recombination of related protoxin genes.
Alternative Trar.cformationsverfahren, die beispielsweise bei vielen grampositiven Organismen mittlerwoile routinemäßig Anwendung finden, erwiesen sich sowohl bei B. thuringlensis als auch bei B. cereus als ungeeignet.Alternative methods of preparation, which are routinely used, for example, in many gram-positive organisms in the mid-range, proved to be unsuitable for both B. thuringlensis and B. cereus.
Zu den vorgenannten Verfahren gehört z. B. die direkte Transformation von Bakterienprotoplasten mit Hilfe der Polyethylenglykolbehandlung, die bei vielen Streptomyces-Stämmen (Bibb, J. J./12/ et al, 1978) sowie bei B, subtllls (Chang, S., and Cohen, S. N.,/3/ 1979), B. mogaterlum (Brown, B. J., and Carlton, B. C.,/14/1980), Streptococcus lactis (Kondo, J. K., and McKay, L. L.,/15/ 1984), S. faecalis (Wirth, R./16/ et al), Corynebacterium glutamlcum (Yoshihama, M./17/ et al, 1985) sowie zahlreichen anderen gram-positiven Bakterien erfolgreich angewendet wurde.To the aforementioned methods belongs z. B. the direct transformation of bacterial protoplasts by means of the polyethylene glycol treatment, in many Streptomyces strains (Bibb, JJ / 12 / et al, 1978) and B, subtllls (Chang, S., and Cohen, SN, / 3/1979 ), B. mogaterlum (Brown, BJ, and Carlton, BC, / 14/1980), Streptococcus lactis (Kondo, JK, and McKay, LL, / 15/1984), S. faecalis (Wirth, R./16/ et al.), Corynebacterium glutamicum (Yoshihama, M./17/ et al., 1985), as well as numerous other gram-positive bacteria.
Für die Anwendung dieses Verfahrens müssen die Bakterienzellen zunächst protoplastisiert werden, d. h., die Zellwändo werden mit Hilfe lytischer Enzyms verdaut.For the application of this method, the bacterial cells must first be protoplastized, i. h., the cell walls are digested with the help of lytic enzyme.
Eine weitere Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung dieses direkten Transformationsverfahrens bilden die Expression der neu eingeführten genetischen Information sowie die Regeneration der transformierten Protoplasten auf komplexen Festmedien, bevor eine erfolgreiche Transformation z. B. mit Hilfe eines Selektionsmarkers nachgewiesen werden kann.Another prerequisite for the successful application of this direct transformation method is the expression of the newly introduced genetic information and the regeneration of the transformed protoplasts on complex solid media, before a successful transformation z. B. can be detected by means of a selection marker.
Dieses Transformationsverfahren erwies sich für B. tliuringlensls und den nahe verwandten B. cereus als ungeeignet. Aufgrund der hohen Resistenz der B. thurlnglensls-Zellen gegenüber Lysozym und der nur mangelhaften Regenerierbarkeit der Protoplasten zu intakten zellwandhaltigen Zellen bleiben die erreichbaren Transformationsraten gering und schwierig zu reproduzieren (Alikhanian, S. J./18/ et al, 1981; Martin, P.A./19/ et al, 1981; Fischer, H.-M./20/ et al, 1984).This transformation process proved unsuitable for B. tliuringlensls and the closely related B. cereus. Due to the high resistance of B. thurlnglensls cells to lysozyme and the inadequate regenerability of the protoplasts to intact cell wall-containing cells, the achievable transformation rates remain low and difficult to reproduce (Alikhanian, SJ / 18 / et al, 1981; Martin, PA / 19 / et al., 1981; Fischer, H.-M./20/ et al, 1984).
Mit diesem Verfahren lassen sich daher höchstens sehr einfache Plasmide, die für die Arbeit mit rekombinanter DNA ungeeignet sind, mit geringer frequenz in B. thuringlensis- oder B. cereus-Zellen einschleusen.With this method, therefore, at most very simple plasmids which are unsuitable for working with recombinant DNA can be introduced at low frequency into B. thuringlensis or B. cereus cells.
Einzelne Berichte über zufriedenstellende Transformationsraten, die mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens erroicht werden konnten, beruhen auf der Ausarbeitung sehr aufwendiger Opiimierungsprogramme, die aber immer nur konkret für einen bestimmten B.thurlnglensls-Stamm anwendbar sind und mit einem hohen Aufwand an Zait und Kosten verbunden sind (Schall, D./21/, 1986), Diese Verfahren sind daher für eine routinemäßige Anwendung im industriellem Maßstab ungeeignet.Individual reports of satisfactory transformation rates, which could be obtained using the method described above, are based on the development of very complex optimization programs, which, however, are only concretely applicable to a specific B.thurlnglensls strain and involve a great deal of effort and costs (Schall, D./21/, 1986). These methods are therefore unsuitable for routine industrial scale use.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Mit der Erfindung wird ein neuartiges Verfahren zur direkten, zielgerichteten und reproduzierbaren genetischen Manipulation von B. thuringlensis und/oder B. cereus zur Verfugung gestellt. Bei dem Verfahren kommen einfache, zum Teil bekannte Verfahrensschritte zur Anwendung.The invention provides a novel method for the direct, targeted and reproducible genetic manipulation of B. thuringlensis and / or B. cereus. In the method, simple, sometimes known process steps are used.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, neue Verfahren zu entwickeln, die B. thuringlensis oder den nahe verwandten B. cereus einer direkten genetischen Modifizierbarkeit zugänglich machen, und damit beispielsweise eine Klonierung von Protoxingenen im natürlichen Wirtssystem ermöglichen. Dennoch ist es bisher nicht gelungen, die bestehenden Schwierigkeiten und Probleme zufriedenstellend zu lösen.The object of the invention is to develop new methods which make B. thuringlensis or the closely related B. cereus amenable to direct genetic modifiability and thus allow, for example, a cloning of protoxin genes in the natural host system. However, so far it has not been possible to solve the existing difficulties and problems satisfactorily.
Zur Zeit stehen weder geeignete Transformationsverfahren zur Verfügung, die eino schnelle effiziente und reproduzierbare Transformation von B.thuringlensis und/oder R.cereus mit ausreichend hoher Transformationsfrequenz ermöglichen, noch sind geeign»'.e Klonierungsvektoren verfügbar, die eine Anwendung der für andere bakterielle Wirtssysteme bereits etablierten rekombinanten DNA-Techniken auch auf B. thuringiensls erlauben. Dies trifft in gleicher Weise auch für B. cereus zu.At present there are neither suitable transformation methods available which allow a fast efficient and reproducible transformation of B.thuringlensis and / or R.cereus with a sufficiently high transformation frequency, nor are suitable cloning vectors available that are suitable for other bacterial host systems already established recombinant DNA techniques also on B. thuringiensls allow. This is equally true of B. cereus.
Diese Aufgabe konnte jetzt überraschenderweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die Anwendung einfacher, zum Teil bekannter Verfahrensmaßnahmen gelöst werden.Surprisingly, this object has now been achieved in the context of the present invention by the use of simple, partly known method measures.
Erfindungsgemäß wird somit ein neuartiges Verfahren, welches basierend auf der rekombinanten DNA-Technologie erstmals eine direkte, zielgerichtete und reproduzierbare genetische Manipulation von B. thuringlansis sowie von B. cereus ermöglicht, indem man Bacillus thuringlensis und/oder Bacillus cereus mit Hilfe eines einfachen Transformationsverfahrens mit hoher Effizienz transformiert, unter Verwendung einer rekombinanten DNA, die für die vorgesehene genetische Manipulation von Bacillus thuringiensls und/oder Bacillus cereus geeignet ist.Thus, according to the invention, a novel method is used which, based on recombinant DNA technology, makes possible for the first time a direct, targeted and reproducible genetic manipulation of B. thuringlansis and of B. cereus by using Bacillus thuringlensis and / or Bacillus cereus with the aid of a simple transformation method high efficiency, using a recombinant DNA suitable for the intended genetic manipulation of Bacillus thuringiensls and / or Bacillus cereus.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Einschleusung, Klonierung und Expression von Genen oder sonstigen nützlichen DNA-Sequenzen, insbesondere aber von Protoxingenen, in B. thuringiensls und/oder B. cereus, das sich dadurch kennzeichnet, daß manFurthermore, the present invention relates to a method for the introduction, cloning and expression of genes or other useful DNA sequences, but in particular of protoxigenic, in B. thuringiensls and / or B. cereus, which is characterized in that
a) besagte Gene oder DNA isoliert;a) isolating said genes or DNA;
b) die isolierten Gene oder DNA gegebenenfalls mit Exprossionssequenzen, die in Bacillus thuringiensls und/oder B. cereus funktionsfähig sind, operabel verknüpft;b) operably linking the isolated genes or DNA to expression sequences operable in Bacillus thuringiensls and / or B. cereus;
c) die genetischen Konstruktionen aus Abschnitt b) unter Vei Wendung geeigneter Vektoren in Bacillus thuringlensis und/oder B. cerous-Zellen transformiert undc) transforming the genetic constructions of section b) into Bacillus thuringlensis and / or B. cerous cells using suitable vectors
d) gegebenenfalls ein entsprechendes Genprodukt exprimiert und, sofern gewünscht, isoliert.d) optionally expressing a corresponding gene product and, if desired, isolated.
Ebenfalls umfaßt von der vorliegenden Erfindung ist eine direkte Methode zur Klonierung, Expression und Identifizierung von Genen oder sonstigen nützlichen DNA-Sequenzen, insbesondere aber von Protoxingenen, in B. thuringiensls und/oder B. cereus, das sich dadurch kennzeichnet, daß manAlso encompassed by the present invention is a direct method for cloning, expression and identification of genes or other useful DNA sequences, but especially of protoxigenic genes, in B. thuringiensls and / or B. cereus, which is characterized in that
a) die Gesamt-DNA von Bacillus thurlnglensls mit Hilfe geeigneter Restruktionsenzyme verdaut;a) the total DNA of Bacillus thurlnglensls digested by means of suitable Restruktionsenzyme;
b) aus den resultierenden Restriktionsfragmenten solche geeigneter Größe isoliert;b) isolated from the resulting restriction fragments of suitable size;
c) besagte Fragmente in einen geeigneten Vektor einspleißt;c) splicing said fragments into a suitable vector;
d) Bacillus thurlnglensls und/oder B. cereus-Zellen mit besagtem Vektor transformiert undd) Bacillus thurlnglensls and / or B. cereus cells are transformed with said vector and
e) aus den Transformanten mit Hilfe geeigneter Screeningverfahren neue DNA-Sequenzen aufspürt und gegebenenfalls isoliert. Neben Strukturgenen können selbstverständlich auch beliebige andere nützliche DNA-Sequenzen in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, wie z. B. nichtkodierende DNA-Sequenzen, die eine regulatorische Funktion aufweisen, wie z. B. 'anti-sense-DNA.e) detects and optionally isolates new DNA sequences from the transformants using suitable screening methods. In addition to structural genes, of course, any other useful DNA sequences can be used in the inventive method, such as. B. non-coding DNA sequences which have a regulatory function, such as. B. 'anti-sense DNA.
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet damit eine Vielzahl neuer Möglichkeiten, die sowohl unter wissenschaftlichen als auch unter kommerziellen Gesichtspunkten von außerordentlichem Interesse sind.The method according to the invention thus opens up a multiplicity of new possibilities, which are of great interest both from a scientific as well as a commercial point of view.
So ist es beispielsweise nunmehr erstmals möglich, Aufschlüsse über die Regulation der Ö-Endotoxin-Synthese, insbesondere im Hinblick auf die Sporulation, auf der genetischen Ebene zu gewinnen.For example, it is now possible for the first time to obtain information on the regulation of the endotoxin synthesis of Ö, in particular with regard to sporulation, on the genetic level.
Auch die Frage, an welcher Stelle des Toxinmoleküls sich der (die) für die Insektentoxizität verantwortliche(n) Abschnitt(e) befindet(n) und inwieweit diese(r) auch mit der Wirtsspezifität in Zusammenhang steht(en), sollte sich jetzt klären lassen. Die Kenntnisse der molekularen Organisation der verschiedenen Toxinmoleküle sowie der diese Moleküle kodierenden Toxingens aus den verschiedenen B.thurlnglensls-Spezies ist von außerordentlichem praktischen Interesse für eine gezielte genetische Manipulation dieser Gene, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens nunmehr erstmals möglich wird. Das neue erfindungsgemäße Verfahren erlaubt neben oiner gezielten Modifikation der δ-Endotoxin-Gene selbst auch die Manipulation der die Expression dieser Gene kontrollierenden regula'.orischen DNA-Sequenzon, wodurch sowohl die spezifischen Eigenschaften der δ-Endotoxine wie z. B. ihi β Wirtsspezifität, ihr Resorptionsverhalten u. a. gezielt verändert als auch ihre Produktionsraten gesteigert werden können, z. J. durch den Einbau von stärkeren und effizienteren Promotor-Sequenzen.Also, the question as to where the toxin molecule is located and the section (s) responsible for insect toxicity, and to what extent it is also related to host specificity, should now be clarified to let. The knowledge of the molecular organization of the various toxin molecules and of the toxin gene coding for these molecules from the various B. thurlglensls species is of extraordinary practical interest for a targeted genetic manipulation of these genes, which is now possible for the first time with the aid of the method according to the invention. The new method according to the invention, in addition to a targeted modification of the δ-endotoxin genes themselves, also permits the manipulation of the regula'.oric DNA sequence which controls the expression of these genes, as a result of which both the specific properties of the δ-endotoxins, such as. B. ihi β host specificity, their absorption behavior u. a. selectively changed as well as their production rates can be increased, for. J. by the incorporation of stronger and more efficient promoter sequences.
Durch gezielte Mutation ausgewählter Gene oder Subgene In vitro gelangt man somit zu neuen B.thuringlensis- und/oder B. cereus-Varianten.Targeted mutation of selected genes or subgenes in vitro leads to new B.thuringlensis and / or B. cereus variants.
Eine weitere Möglichkeit zur Konstruktion neuer B.thuringlensis- und/oder B.cereus-Varianten besteht im Zusammenspleißen von Genen oder Ganabschnitten, die aus verschiedenen B.thurlnglensls-Quellen stammen, wodurch B.thuringlensis- und/oder B, cereus-Stämme mit einem erweiterten Anwendungsspektrum entstehen. Auch synthetisch oder halb-synthetisch hergestellte Toxingene können auf diese Weise für die Konstruktion neuer B. thurlngiensls- und/oder B. cereus-Varietäten verwendet werden.Another possibility for the construction of new B.thuringlensis and / or B.cereus variants consists in the splicing together of genes or Ganabschnitten derived from different B. Thurlnglensls sources, thus B.thuringlensis and / or B, cereus strains with arise an extended range of applications. Also synthetically or semi-synthetically produced toxin genes can be used in this way for the construction of new B. thurlngiensls and / or B. cereus varieties.
Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund der starken Erhöhung der Transformationsfrequenz sowie der Vereinfachung des Verfahrens zum erstenmal die Erstellung von Genbanken sowie ein schnelles Screening von modifizierten und neuen Genen in B.thuringlensis und/oder B.cereus.Moreover, due to the large increase in the transformation frequency and the simplification of the method, the method according to the invention makes it possible for the first time to generate gene banks and to rapidly screen modified and new genes in B.thuringlensis and / or B.cereus.
Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren jetzt erstmals eine direkte Expression von oenbanken in 3.thuringiensls und/oder B. cereus sowie die Identifizierung neuer Protoxingene in B.thuringlensis mit Hilfe bekannter, vorzugsweise immunologischer oder biologischer Verfahren.In particular, the method according to the invention now makes it possible for the first time to directly express oenbanks in 3.thuringiensls and / or B. cereus and to identify new protoxin genes in B.thuringlensis by means of known, preferably immunological or biological methods.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren, das basierend auf einer stai Ken Erhöhung der Effizienz der B. thuringlensls-/B. cereus-Transformation gegenüber vorbekannten Verfahren erstmals eine direkte genetische Modifikation des B.thuringlensis- und/oder B.cereus-Genoms möglich macht.The subject of the present invention is thus a method based on a stai Ken increasing the efficiency of B. thuringlensls- / B. cereus transformation over previously known methods makes possible for the first time a direct genetic modification of the B.thuringlensis and / or B.cereus genome.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Transformation von B.thuringlensis und/oder B. cereus durch Einschleusung rekombinanter DNA, insbesondere von Plasmid- und/oder Vektor-DNA, in B.thuringlensis- und/oder B. cereus-Zellen mit Hilfe der Elektroporation.In particular, the present invention relates to a method for transforming B.thuringlensis and / or B. cereus by introducing recombinant DNA, in particular plasmid and / or vector DNA, into B.thuringlensis and / or B.cereus cells Help of electroporation.
Bevorzugt ist dabei ein Verfahren zur Transformation von B.thuringlensis und/oder B.cereus mit δ-Endotoxin kodierenden DNA-Sequenzen sowie DNA-Sequenzen, die für ein Protein kodieren, das im wesentlichen die insektentoxischen Eigenschaften besagter B.thuringlensis Toxine aufweist.A method for the transformation of B.thuringlensis and / or B.cereus with DNA sequences coding for δ-endotoxin and DNA sequences which code for a protein which essentially has the insect-toxic properties of said B.thuringlensis toxins is preferred.
Ein weiterer Gegenstand vorliegender Erfindung betrifft die Expression von DNA-Sequenzen, die ein δ <~ndotoxin kodieren oder aber ein Protein, welches zumindest im wesentlichen die insektentoxischen Eigenschaften des B.thurlnglensls-Toxins aufweist, in transformierten B.thuringlensis und/oder B.cereus-Zellen.Another object of the present invention relates to the expression of DNA sequences which encode a δ <ndotoxin or a protein which has at least substantially the insect-toxic properties of B. Thurlnglensls toxin, in transformed B.thuringlensis and / or B. cereus cells.
Ebenfalls umfaßt von der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung bifunktioneller Vektoren, sogenannte „shuttle"-Vektoren, für B. thuringiensis und/oder B. cereus sowie die Verwendung besagter „shuttle"-Vektoren zur Transformation von B. thuringiensis- und/oder B.cereus-Zellen.Also included in the present invention is a method for producing bifunctional vectors, so-called "shuttle" vectors, for B. thuringiensis and / or B. cereus and the use of said "shuttle" vectors for the transformation of B. thuringiensis and / or B. cereus cells.
Bevorzugt ist die Konstruktion bifunktioneller Vektoren, die außer in B. thuringiensis und/oder B. cereus in einem oder mehreren anderen, heterologen Wirtssystemen, insbesondere aber in E.coll-Zellen replizieren.Preference is given to the construction of bifunctional vectors which, except in B. thuringiensis and / or B. cereus, replicate in one or more other heterologous host systems, but in particular in E. coli cells.
Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von „shuttle"-Vektoren für B.thuringlensis und/oder B.cereus, die eine DNA-Sequenz enthalten, die ein δ-Endotoxin-Polypeptid kodiert, das natürlicherweise in B. thuringiensis vorkommt, oder aber zumindest ein Polypeptid, das diesem im wesentlichen homolog ist, d. h. das zumindest im wesentlichen die insektentoxischen Eigenschaften des B.thuringionsis-Toxins aufweist. Ebenso umfaßt von der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung dieser „shuttle"-Vektoren zur Transformation von B.thuringiensis- und/oder B. cereus-Zellen sowie die Expression der auf besagten „shuttle"-Vektoren vorhandenen DNA-Sequenzen, insbesondere derjenigen DNA-Sequenzen, die für ein δ-Endotoxin aus B.thuringiensis kodieren oder aber zumindest für ein Protein, das im wesentlichen die insektentoxischen Eigenschaften derB.thuringiensis-Toxine aufweist.In particular, the present invention relates to a method of producing "shuttle" vectors for B.thuringlensis and / or B.cereus which contain a DNA sequence encoding a δ-endotoxin polypeptide naturally present in B. thuringiensis , or at least one polypeptide which is substantially homologous thereto, ie which has at least substantially the insect-toxic properties of the B.thuring ionsis toxin. Also included in the present invention is the use of these "shuttle" vectors to transform B. thuringiensis and / or B. cereus cells and the expression of the DNA sequences present on said "shuttle" vectors, in particular those DNA sequences which code for a δ-endotoxin from B. thuringiensis or at least for a protein, which has essentially the insecticidal properties of B. thuringiensis toxins.
Ebenso umfaßt von der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von B.thuringlensis und/oder B. cereus als generelle Wirtsorganismen für die Klonierung und Expressic η homologer sowie insbesondere auch heterologer DNA oder piner Kombination aus homologer und hetei ologer DNA.Likewise encompassed by the present invention is the use of B.thuringlensis and / or B. cereus as general host organisms for the cloning and expression of homologous and in particular also heterologous DNA or a pimer combination of homologous and heterologous DNA.
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung betrifft < zuvor näher charakterisierten Plasmide und „shuttle"-Vektoren selbst, deren Verwendung zur Transformation von B.thuringiensis und/oder B.cereus sowie die mit diesen transformierten B.thuringiensis-und B.cereus-Zellen selbst.A further subject of this invention concerns <previously characterized plasmids and "shuttle" vectors themselves, their use for the transformation of B. thuringiensis and / or B. cereus and the B. thuringiensis and B.cereus cells themselves transformed therewith.
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind die bifunktionellen („shuttle")-Vektoren pXI61 (= pk61) und pXI93 (= pk93), die, transformiert in B.thuringiensis var. kurstaki HD1 cryBbzw. B.cereus 569K, bei der als Internationale Hinterlegungsstelle anerkannten „Deutschen Sammlung von Mikroorganismen" (Braunschweig, BRD) gemäß den Bestimmungen des Budapester Vertrages unter der Nummer DSM4573 (DSM 4572, transformiert in B.thuringiensis var. kurstakiParticularly preferred in the context of this invention are the bifunctional ("shuttle") vectors pXI61 (= pk61) and pXI93 (= pk93), which, transformed into B.thuringiensis var. Kurstaki HD1 cryB and B.cereus 569K, respectively, are designated as International Depository Center recognized "German Collection of Microorganisms" (Braunschweig, FRG) according to the provisions of the Budapest Treaty under the number DSM4573 (DSM 4572, transformed into B.thuringiensis var. Kurstaki
HD 1 cryB) bzw. DSM4571 (pXI93, transformiert in B. thurlnglensls var. kurstaki HD 1 cryB) und DSM4573 (pXI 93, transformiert in B.cereus 569K) hinterlegt worden sind.HD 1 cryB) or DSM4571 (pXI93, transformed into B. thurlnglensls var. Kurstaki HD 1 cryB) and DSM4573 (pXI 93, transformed into B. cereus 569K) have been deposited.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung neue B.thurlnglansls- und B.coreus-Varietäten, die mit einer DNA-Sequenz transformiert sind, welche ein δ-Endotoxin aus B.thurlnglen»l» kodiert und experimiert oder aber zumindest ein Protein, das im wesentlichen die toxischen Eigenschaften der B.thuringlonsls-Toxine aufweist.More particularly, the present invention relates to novel B.thurglnglansls and B.coreus varieties transformed with a DNA sequence encoding and expressing a δ-endotoxin from B.thurglnglen "1" or at least one protein substantially has the toxic properties of B. thuringlonsls toxins.
Die transformierten B.thurlnglensls- und B.cereus-Zellen sowie die von diesen produzierten Toxlne können zur Herstellung insektizider Mittel verwendet werden, die einen weiteron Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellen.The transformed B.thurlnglensls and B.cereus cells, as well as the toxins produced by them, can be used for the preparation of insecticidal agents which are a further object of the present invention.
Ebenso umfaßt sind Verfahren sowie Mittel zur Bekämpfung von Insekten unter Verwendung der zuvor näher charakterisierton transformierten B.thurlnglensls- und/oder B.cereus-Zellen sowie zellfreie Kristallkqrper- (δ-Endotoxin) Präparate, welche die von besagten transformierten Baclllus-Zellen produzierten Protoxine enthalten.Also included are methods and agents for controlling insects using transformed B.thurglnlsls and / or B.cereus cells previously described, and cell-free crystalloid (δ-endotoxin) preparations containing the protoxins produced by said transformed Bacillus cells contain.
Im folgenden soll eine kurze Beschreibung der Abbildungen gegeben werden.The following is a brief description of the figures will be given.
Abbildung 1: Transformation von E.coli HB101 mit pBR322 (o) und *B.thurlnglensls HD1 cryB mit pBC 16 (·) (Δ Anzahl der überlebenden »HD1 cryB-Zellon).Figure 1: Transformation of E. coli HB101 with pBR322 (o) and * B.thurlnglensls HD1 cryB with pBC 16 (·) (Δ number of surviving »HD1 cryB cellon).
Abbildung 2: Einfluß des Alters einer 'B.thurlnglensls HD1 cryB-Kultur auf die Transformationsfrequenz. Abbildung 3: Einfluß des pH-Wertes der PBS-Pufferlösung auf die Transformationsfrequenz. Abbildung 4: Einfluß der Saccharosekonzentration der PBS-Pufferlösung auf die Transformationsfrequenz. Abbildung 5: Abhängigkeit zwischen der Anzahl der Transformanten und der Menge an pro Transformation eingesetzter DNA. Abbildung 6: Vereinfachte Restriktionsktrte des „shuttle"-Vektors *pXI 61. Der schraffierte Balken kennzeichnet die vomFigure 2: Influence of the age of a B.thurglglisl HD1 cryB culture on the transformation frequency. Figure 3: Influence of the pH of the PBS buffer solution on the transformation frequency. Figure 4: Influence of the sucrose concentration of the PBS buffer solution on the transformation frequency. Figure 5: Dependence between the number of transformants and the amount of DNA used per transformation. Figure 6: Simplified restriction region of the "shuttle" vector * pXI 61. The shaded bar marks the of the
gram-positiven pBC 16 stammenden Sequenzen, der Rest stammt vom gram-negativen Plasmid pUC 8. Abbildung 7: Vereinfachte Restriktionskarte von *pXI93. Der schraffierte Balken kennzeichnet das Protoxin-Strukturgen (Pfeil, Kurhd 1) und die 5'- und 3'- nichtkodierenden Sequenzen. Der restliche nichtschraf Herta Teil stammt vomgram-positive pBC 16 -derived sequences, the remainder being derived from the gram-negative plasmid pUC 8. Figure 7: Simplified restriction map of * pXI93. The hatched bar indicates the protoxin structural gene (arrow, Kurhd 1) and the 5 'and 3' non-coding sequences. The remaining non-Herta part is from the
„shuttle"-Vektor\oXI61"Shuttle" vector \ oXI61
Abbildung 8: SDS (Sodiumdodecylsulfatl/Polyacrylamid-Gelelektrophorese von Extrakten sporulierender Kulturen von »B.thurlngiensls HD 1 cryB, B.cereus 569K und ihren Derivaten. Figure 8: SDS (sodium dodecylsulfate / polyacrylamide gel electrophoresis of extracts of sporulating cultures of B.thurlngiensls HD 1 cryB, B.cereus 569K and their derivatives.
[1: »HD1 cryB(pXI93), 2: "HD1 cryB(pXI61),3: »HD1 cryB,4: HD1, LBGB-1449, 5: »B.cereus 569K(pXI937,6:[1: HD1 cryB (pXI93), 2: HD1 cryB (pXI61), 3: HD1 cryB, 4: HD1, LBGB-1449, 5: B.cereus 569K (pXI937.6:
569K)569K)
a) Comassie-gefärbt, M: Molekulargewichtsstandard, MG: Molekulargewicht (Dalton), Pfeil: Position des 130000-a) Comassie-stained, M: molecular weight standard, MW: molecular weight (dalton), arrow: position of the 130000-
Dalton-Protoxins.Dalton protoxin.
b) Western blot des gleichen Gels, versetzt mit polyklonalen Antikörpern gegen das K-1-Kristallprotein von B.thuringlensisHDLb) Western blot of the same gel spiked with polyclonal antibodies against the K-1 crystal protein of B.thuringlensis HDL
Das Auffinden positiver Banden erfolgte mit Hilfe von markierten Anti-Ziegen-Antikörpern. Pfeil: Position des 130-00C-DaItOn-PrOtOXmS. Weitere Bandenß Abbauprodukte des Protoxins.Positive bands were detected using labeled anti-goat antibodies. Arrow: Position of the 130-00C DaItOn PrOtoxmS. Other gangrenous degradation products of the protoxin.
Abbildung 9: Transformation von B. subtills LBG B-4468 mit pBC 16 Plasmid-DNA mit der für B.thurlnglensls optimierten ElektroporationsmethodeFigure 9: Transformation of B. subtills LBG B-4468 with pBC 16 plasmid DNA using the electroporation method optimized for B.thurlnglensls
(o: Transformanten^g Plasmid DNA; ·: Lebendkeimzahl/ml) (o: transformant plasmid DNA; ·: live germ count / ml)
* Die im Prioritätsdokument für die Benennung der Plasmide gewählte interne Bezeichnung pK wurde für die Auslandsfassung durch dia offiziell anerkannte Bezeichnung pXI ersetzt.* The internal name pK chosen in the priority document for the naming of the plasmids has been replaced by the dia officially recognized name pXI for the foreign version.
Auch die Bezeichnung für die im Rahmen der Ausführungsbeispiele verwendete asporogene B.thuringlensls HD 1-Mutante wurde von cryß nach cryB geändert.The designation for the asporogenic B.thuringls HD1 mutant used in the exemplary embodiments was also changed from cryß to cryB.
Ein wesentlicher Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein neuartiges Transformationsverfahren für B.thurlnglensls undAn essential aspect of the present invention relates to a novel transformation process for B.thurlnglensls and
B. ce reu s, das auf der Einschleusung von Plasmid-DNA in B. thurlngiensis- und/oder B. cereus-Zellen unter Anwendung der an sich bekannten Elektroporationstechnologie beruht.B. ce reu s, which is based on the introduction of plasmid DNA in B. thurlngiensis and / or B. cereus cells using the known electroporation technology.
Nachdem bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung alle Versuche gescheitert waren, die bei anderen bakteriellen Wirtssystemen bereits etablierten Transformationsverfahren auch auf B. thuringiensls und den nahe verwandten B. cereus zu übertragen, konnte jetzt im Rahmen dieser Erfindung durch die Anv/endung der Elektroporationstechnologie sowie begleitender Maßnahmen ein überraschender Erfolg erzielt werden.After all attempts to transfer the already established in other bacterial host systems transformation method on B. thuringiensls and the closely related B. cereus up to the time of the present invention failed, could now in the context of this invention by the Anv / ending of the electroporation technology and accompanying Measures are achieved a surprising success.
Dieser Erfolg muß insbesondere auch deshalb als überraschend und unerwartet angesehen werden, als von Seiten einer sowjetischen Gruppe (Shivarova, N./22/ et al., 1983) bereits zu einem früheren Zeitpunkt Elektroporationsversuche anThis success has to be regarded as surprising and unexpected, especially in view of earlier electroporation attempts by a Soviet group (Shivarova, N./22/ et al., 1983)
B. thuringiensis-Protoplasten durchgeführt wurden, die erreichten Transformationsfrequenzen aber so gering waren, daß dieses Verfahren in der Folge als unbrauchbar für eine B.thuringiensis-Transformation angesehen wurde und infolgedessen keine weitere Beachtung mehr fand.B. thuringiensis protoplasts were performed, but the transformation frequencies achieved were so low that this method was subsequently considered useless for a B. thuringiensis transformation and consequently found no further consideration.
Aufbauend auf Untersuchungen der für eine Elektroporation von B.thuringiensls- und/oder B.cereus-Zellen kritischen Verfahrensparameter konnte jetzt überraschenderweise ein Transformationsverfahren entwickelt werden, das in idealer Weise an die Bedürfnisse von B.thuringlensis und B.cereus angepaßt ist und zu Transformationsraten führt, die in einem BereichBased on investigations of the process parameters critical for electroporation of B. thuringiensis and / or B. cereus cells, it has now surprisingly been possible to develop a transformation method which is ideally adapted to the needs of B. thuringlensis and B. cereus and to transformation rates that leads in one area
zwischen 106 und 108 Zellen/pg Plasmid-DNA liegen, insbesondere aber in einem Bereich zwischen 106 und 107 Zellen/pg Plasmid-DNA.between 10 6 and 10 8 cells / pg plasmid DNA, but in particular in a range between 10 6 and 10 7 cells / pg plasmid DNA.
Annähernd gleich hohe Transformationsraten mit Werten zwischen 102 und maximal 106 Transformanten^g Plasmid-DNA, konnten bisher nur mit dem bei Schall/21/ (1986) beschriebenen PEG- (Polyethylenglykol-) Transformationsverfahren erzielt werden. Hohe Transformationsraten bleiben jedoch auf diejenigen B.thuringiensis-Stämme beschränkt, für die das PEG Verfahren in sehr zeitaufwendigen Optimierungsstudien spezifisch angepaßt wurde, was dieses Verfahren für eine praktische Anwendung als ungeeignet erscheinen läßt.Approximately the same high transformation rates with values between 10 2 and a maximum of 10 6 Transformanten ^ g plasmid DNA, could previously be achieved only with the described in Schall / 21 / (1986) PEG (polyethylene glycol) transformation method. However, high transformation rates remain limited to those B. thuringiensis strains for which the PEG method has been specifically adapted in very time-consuming optimization studies, making this method unsuitable for practical application.
Darüber hinaus erweisen sich diese Verfahren in der Praxis in vielen Fällen als nicht oder aber nur schlecht reproduzierbar.In addition, in practice, these methods prove in many cases as not or only poorly reproducible.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren um ein prinzipiell auf alle B.thurlngiensls- sowie B. cereus-Stamme anwendbares Transformationsverfahren, das weniger zeitaufwendig, rationeller und somit effizienter ist als die traditionellen PEG-Transformationsverfahren.In contrast, the present process according to the invention is a transformation process applicable in principle to all B.thurlngiensls and B.cereus strains, which is less time-consuming, more efficient and thus more efficient than the traditional PEG transformation methods.
So können in dem erfindungsgemäßen Vorfahren beispielsweise ganze, intakte Zellen eingesetzt werden, wodurch die zeitaufwendige und für B.thuringlensls sowie B. cereus kritische Protoplastierung sowie die anschließende Regeneration auf komplexen Nährmedien entfällt.Thus, for example, whole, intact cells can be used in the ancestor according to the invention, which eliminates the time-consuming and for B.thuringlensls and B. cereus critical protoplasting and the subsequent regeneration on complex culture media.
Darüber hinaus kann bei Anwendung der PEG-Vorfahron die Durchführung der notwendigen Verfahrensmaßnahmen bis zu einer Woche beanspruchen, während mit dem erfindungsgemäßen Transformationsverfahren die transformierten Zellen innerhalb weniger Stunden (in der Regel über Nacht) erhältlich sind.In addition, when using the PEG ancestor, the implementation of the necessary procedural measures can take up to one week, while with the transformation method of the invention, the transformed cells within a few hours (usually overnight) are available.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Anzahl von B.thurlngiensls- und/oder B.cereus-Zellen, die pro Zeiteinheit transformiert werden kann.A further advantage of the method according to the invention relates to the number of B.thurlngiensls and / or B.cereus cells which can be transformed per unit time.
Während bei den traditionellen PEG-Verfahren nur kleine Aliquots gleichzeitig ausplattiert werden können, um eine Hemmung der Regeneration durch ein zu dichtes Wachstum der Zellen zu vermeiden, können bei Anwendung der Elektroporationstechnik große Mengen an B.thurlnglensis- und/oder B.cereus-Zellen gleichzeitig ausplattiert werden.While in traditional PEG procedures only small aliquots can be plated simultaneously to avoid inhibition of regeneration by too dense growth of the cells, large amounts of B. thurl nglensis and / or B. cereus cells can be obtained using the electroporation technique be plated at the same time.
Dies ermöglicht den Nachweis von Transformanten auch bei sehr kleinen Transformationsfrequenzen, was mit den vorbeschriebenen Verfahren nicht oder aber nur mit erheblichem Aufwand möglich ist.This allows the detection of transformants even at very low transformation frequencies, which is not possible with the above-described methods or only with considerable effort.
Darüber hinaus genügen bereits DNA-Mengen im Nanogramm-Bereich, um zumindest einige Transformanten zu erhalten.In addition, DNA quantities in the nanogram range are already sufficient to obtain at least some transformants.
Dies ist ganz besonders dann von Bedeutung, wenn ein sehr effizientes Transformationssystem benötigt wird, wie beispielsweise bei der Verwendung von DNA-Material aus E. coil, was aufgrund eines stark ausgeprägten Restriktionssystems in B.thuringlensls-Zellen gegenüber B.thurlnglensls-DNA zu einer Reduktion der Transformationsfroquenzen um den Faktor 103 führen kann.This is particularly important when a very efficient transformation system is needed, such as when using DNA material from E. coli, which due to a strong restriction system in B.thuringlensls cells compared to B.thurlnglensls DNA to a Reduction of the transformation frequencies by a factor of 10 3 can lead.
Das erfindungsgemäßeTransformationsverfahren, daß im wesentlichen auf der an sich bekannten Elektroporationstechnologie basiert, ist durch die folgenden spezifischen Verfahrensrnaßnahmen charakterisiert:The transformation process of the invention, which is based essentially on the electroporation technology known per se, is characterized by the following specific procedures:
a) Herstellen einer Zellsuspension mit geeigneter Zelldichte in einqm für die Anzucht von B.thurlnglenels-Zellen geeigneten Kultivierungsmedium und bei einer für das Wachstum der Zellen ausreichenden Belüftung;a) preparing a cell suspension with a suitable cell density in a culture medium suitable for the growth of B.thurglnglenels cells and with aeration sufficient for the growth of the cells;
b) Abtrennen der Zellen aus der Zellsuspension und resuspendieren in einem für die nachfolgende Elektroporation geeigneten Inokulationspuffer;b) separating the cells from the cell suspension and resuspending in an inoculation buffer suitable for subsequent electroporation;
c) Zugabe einer DNA-Probe in einer für die Elektroporation geeigneten Konzentration;c) adding a DNA sample in a concentration suitable for electroporation;
d) Einbringen des unter Punkt b) und c) beschriebenen Ansatzes in eine Elektroporationsapparatur;d) introduction of the approach described under point b) and c) into an electroporation apparatus;
e) eine oder mehrere kurzzeitige Entladungen eines Kondensators über die Zellsuspension zur kurzfristigen Erzeugung hoher elektrischer Feldstärken über einen Zeitraum, der für eine Transformation von B.thuringlensls- und/oder B.cereus-Zellen mit rekombinanter DNA ausreichend ist;e) one or more short-duration discharges of a capacitor across the cell suspension for short-term generation of high electric field strengths for a time sufficient to transform B.thuringlensls and / or B.cereus cells with recombinant DNA;
f) gegebenenfalls Nachinkubation der elektroporierton Zellen;f) optionally incubating the electroporierton cells;
g) Ausplattieren der elaktroporierten Zellen auf einem geeigneten Selektionsmedium und h) Auslesen der transformierten Zellen.g) plating out the electroporated cells on a suitable selection medium and h) reading out the transformed cells.
In einer spezifischen und im Rahmen dieser Erfindung bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die B.thuringlensh-Zellen zunächst in einem geeigneten Nährmedium bei ausreichender Belüftung und bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise von 3O0C bis 35°C, inkubiert, bis eine optische Dichte (OD550) von 0,1 bis 1,0 erreicht ist.In a specific and preferred in this invention embodiment of the inventive method, the B.thuringlensh cells are first incubated in a suitable nutrient medium with adequate ventilation and at a suitable temperature, preferably from 3O 0 C to 35 ° C, until an optical density (OD 550 ) of 0.1 to 1.0 is reached.
Das Alter der für die Elektroporation vorgesehenen Bacillus-Kulturen hat einen deutlichen Einfluß auf die Transformations^ equenz. Besonders bevorzugt ist daher eine optische Dichte der Bacillus-Kulturen von 0,1 bis 0,3, insbesondere aber von 0,2. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß sich auch mit Bacillus-Kulturen aus anderen Wachstumsphasen, insbesondere auch mit Übernachtkulturen gute Transformationsfrequenzen erzielen lassen (siehe Abbildung 2).The age of the Bacillus cultures intended for electroporation has a marked influence on the transformational equivalency. Therefore, an optical density of the Bacillus cultures of 0.1 to 0.3, in particular of 0.2, is particularly preferred. It should be noted, however, that good transformation frequencies can also be achieved with Bacillus cultures from other growth phases, in particular also with overnight cultures (see FIG. 2).
Als Ausgangsmaterial verwendet man in der Regel frische Zellen oder Sporen, es kann aber ebensogut auch auf tiefgefrorenes Zellmaterial zurückgegriffen werden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Zellsuspensionen von B. thuringlensis- und/oder B, cereus-Zellen in geeigneten Flüssigmedien, welchen vorteilhafterweise ein bestimmter Anteil eines „Frostschutzmittels" zugesetzt wird.The starting material used is usually fresh cells or spores, but it can just as well be used on frozen cell material. These are preferably cell suspensions of B. thuringlensis and / or B, cereus cells in suitable liquid media, to which advantageously a certain proportion of an "antifreeze" is added.
Geeignete Frostschutzmittel sind in erster Linie Gemische von osmotisch aktiven Komponenten und DMSO in Wasser oder einer geeigneten Pufferlösung. Weitere geeignete Komponenten, die für eine Verwendung in Frostschutzmittellösungen in Frage kommen, umfassen Zucker, mehrwertige Alkohole, wie z. B. Glycerin, Zuckeralkohole, Aminosäuren und Polymere, wie z.B.Suitable antifreeze agents are primarily mixtures of osmotically active components and DMSO in water or a suitable buffer solution. Other suitable components that may be considered for use in antifreeze solutions include sugars, polyhydric alcohols, such as. Glycerol, sugar alcohols, amino acids and polymers, e.g.
Polyethylenglykol.Polyethylene glycol.
Geht man von B. thuringlensis-Sporen aus, so werden diese zunächst in einem geeigneten Medium inokuliert und über Nacht bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise von 250C bis 280C, und ausreichender Belüftung inkubiert. Dieser Ansatz wird anschließend verdünnt und in der oben beschriebenen Weise weiterbehandelt.Assuming B. thuringlensis spores, they are first inoculated in a suitable medium and incubated overnight at a suitable temperature, preferably from 25 0 C to 28 0 C, and sufficient aeration. This approach is then diluted and treated further in the manner described above.
Zur Induktion der Sporulation bei B.thurlngiensls können alle Medien verwendet werden, die eine solche Sporulation hervorrufen. Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist ein GYS-Medium nach Yousten, A.A., und Rogoff, M.H./23/, (1969).For the induction of sporulation in B. thurlngiensls all media can be used which cause such sporulation. Preferred in the context of this invention is a GYS medium according to Yousten, A.A., and Rogoff, M.H./23/, (1969).
Der Sauerstoffeintrag in das Kultivierungsmedium erfolgt in der Regel durch Bewegen der Kulturen, z. B. auf einer Schüttelmaschine, wobei Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen 50Upm und 300Upm bevorzugt sind.The oxygen input into the culture medium is usually carried out by moving the cultures, for. On a shaker, with rotational speeds between 50 rpm and 300 rpm being preferred.
Die Kultivierung von B. thuringionsis-Sporen sowie vegetativer Mikroorganismenzellen im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt nach bekannten, allgemein gebräuchlichen Methoden, wobei aus Gründen der Praktikabilität vorzugsweise flüssige Nährmedien verwendet werden.The cultivation of B. thuringionsis spores and vegetative microorganism cells in the context of the present invention is carried out according to known, commonly used methods, wherein for reasons of practicability preferably liquid nutrient media are used.
Die Zusammensetzung der Nährmedien kann je nach verwendetem B. thuringiensls- bzw. B. cereus-Stamm leicht variieren.The composition of the nutrient media may vary slightly depending on the B. thuringiensis or B. cereus strain used.
Allgemein werden komplexe Medien mit wenig definierten, leicht assimilierbaren Kohlenstoff- (C-) und Stickstoff- (N-) Quellen bevorzugt, wie sie üblicherweise für die Kultivierung aerober Bacillus-Arten eingesetzt werden.Generally, complex media with poorly defined, readily assimilable carbon (C) and nitrogen (N) sources, as commonly used for the cultivation of aerobic Bacillus species, are preferred.
Zusätzlich werden Vitamine und essentielle Metallionen benötigt, die aber in der Regel in den verwendeten komplexen Nährmedien in ausreichender Konzentration als Bestandteile bzw. Verunreinigungen enthalten sind.In addition, vitamins and essential metal ions are required, but are usually contained in the complex nutrient media used in sufficient concentration as components or impurities.
Gegebenenfalls können besagte Bestandteile wie z. B. essentielle Vitamine sowie Na+-, K+-, Cu2+-, Ca2+-, Mg2+-, Fe3+-, NH4 0-, PO4 3"-, SO4 2"-, Cl"-, CO3 2"-lonen und die Spurenelemente Cobalt und Mangan, Zink u. a. in Form ihrer Salze zugesetzt werden.Optionally, said components such. Essential vitamins, as well as Na + , K + , Cu 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 3+ , NH 4 0 , PO 4 3 "-, SO 4 2 " -, Cl "-, CO 3 2 " ions and the trace elements cobalt and manganese, zinc, etc. may be added in the form of their salts.
Als besonders geeignete Stickstoffquellen sind neben Hefe-Extrakten, Hefe-Hydrolysaten, Hefe-Autolysaten sowie Hefe-Zellen vor allem Sojamehl, Maismehl, Hafermehl, Edamin (enzymatisch verdautes Lactalbumin), Pepton, Caseinhydrolysat, Maisablaugen sowie Fleischextrakte zu nennen, ohne daß der Erfindungsgegenstand durch diese beispielhafte Aufzählung in irgendeinerWeise eingeschränkt werden soll.Particularly suitable nitrogen sources are, in addition to yeast extracts, yeast hydrolysates, yeast autolysates and yeast cells, especially soybean meal, maize meal, oatmeal, edamine (enzymatically digested lactalbumin), peptone, casein hydrolyzate, corn liquor and meat extracts, without the subject of the invention should be limited by this exemplary listing in any way.
Die bevorzugte Konzentration für die genannten N-Quellen liegt zwischen 1,0g/l und 20g/l.The preferred concentration for the said N sources is between 1.0 g / l and 20 g / l.
Als C-Quellen kommen in erster Linie Glucose, Lactose, Sucrose, Dextrose, Maltose, Stärke, Cerelose, Cellulose sowie Malzextrakt in Frage. Der bevorzugte Konzentrationsbereich liegt zwischen 1,0g/l und 20g/l.As C sources are primarily glucose, lactose, sucrose, dextrose, maltose, starch, cerelose, cellulose and malt extract in question. The preferred concentration range is between 1.0 g / l and 20 g / l.
Neben komplexen Nährmedien können selbstverständlich auch halb- oder vollsynthetische Medien verwendet werden, die die oben näher bezeichneten Nährstoffe in geeigneter Konzentration enthalten.In addition to complex nutrient media, it is of course also possible to use semisynthetic or fully synthetic media which contain the above-described nutrients in suitable concentration.
Außer dem im Rahmen der vorliegenden Erfindungen bevorzugt verwendeten LB-Medium können auch alle anderen, für die Kultivierung von B.thurlnglensls und/oder B.cereus geeigneten Kulturmedien verwendet werden, wie z. B. Antibiotic Medium 3, SCGY-Madium u.a. Die Aufbewahrung sporulierter B.thurlnglensls-Kulturen erfolgt bevorzugterweise auf GYS-Medien (Schrägagar) bei einer Temperatur von 4°C.In addition to the LB medium which is preferably used in the context of the present inventions, all other culture media suitable for the cultivation of B. thurl nglensls and / or B. cereus can also be used, such as, for example, B. Antibiotic Medium 3, SCGY-Madium et al. The storage of sporulated B. Thurlnglensls cultures is preferably carried out on GYS media (slant agar) at a temperature of 4 ° C.
Nachdem die Zellkultur die gewünschte Zelldichte erreicht hat, werden die Zellen mit Hüte einer Zentrifugation geerntet und in einer geeigneten Pufferlösung suspendiert, die zuvor vorzugsweise mit Eis gekühlt wird.After the cell culture has reached the desired cell density, the cells are harvested with caps of centrifugation and suspended in a suitable buffer solution, which is previously preferably cooled with ice.
Die Temperatur erwies sich im Laufe der Untersuchungen als nicht kritisch und ist daher in einem weiten Bereich frei wählbar. Bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 0°C bis 350C, vorzugsweise von 2°C bis 15°C und ganz besonders bevorzugt von 40C. Die Inkubationsdauer der Baclllus-Zellen vor und nach der Elektroporation hat nur geringen Einfluß auf die erreichbare Transformationsfrequenz (siehe Tabelle 1). Einzig eine überlange Inkubation führt zu einer Abnahme der Transformationshäufigkeit. Bevorzugt ist eine Inkubationszeit von 0,1 bis 30 Minuten, insbesondere von 10 Minuten. Die Temperatur erwies sich Im Laufe der Untersuchungen als nicht kritisch und ist daher in einem weiten Bereich frei wählbar. Bevorzugt ist ein Temperaturbereich von O0C bis 350C, vorzugsweise von 20C bis 150C und ganz besonders bevorzugt von 40C, Dieser Vorgang kann einmal bis mehrmals wiederholt werden. Besonders geeignete Pufferlösungen im Rahmen dieser Erfindung sind osmotisch stabilisierte Phosphatpuffei, die als stabilisierendes Agens Zucker, wie z. B. Glucose oder Saccharose, oder Zuckeralkohole, wie z. B. Mannit, enthalten und auf pH-Werte von 5,0 bis 8,0 eingestellt sind. Ganz besonders bevorzugt sind Phosphatpuffer vom PBS-Typ mit einem pH-Wert von 5,0 bis 8,0, vorzugsweise von pH 5,5 bis 6,5, die Saccharose als stabilisierendes Agens in einer Konzentration von 0,1 M bis 1,0M, vorzugsweise aber von 0,3 M bis 0,5 M, enthalten (siehe Abbildungen 3 und 4). 'The temperature proved to be non-critical in the course of the investigations and is therefore freely selectable over a wide range. Preferred is a temperature range from 0 ° C to 35 0 C, preferably from 2 ° C to 15 ° C and most preferably from 4 0 C. The incubation time of the Baclllus cells before and after electroporation only minor influences the achievable frequency of transformation (see Table 1). Only an overlong incubation leads to a decrease of the transformation frequency. An incubation time of 0.1 to 30 minutes, in particular 10 minutes, is preferred. The temperature proved to be non-critical in the course of the investigations and is therefore freely selectable over a wide range. Preference is given to a temperature range from 0 ° C. to 35 ° C., preferably from 2 ° C. to 15 ° C., and very particularly preferably from 4 ° C. This process can be repeated once to several times. Particularly suitable buffer solutions in the context of this invention are osmotically stabilized Phosphatpuffei, as a stabilizing agent sugar such. As glucose or sucrose, or sugar alcohols, such as. Mannitol and adjusted to pHs of 5.0 to 8.0. Very particular preference is given to phosphate buffer of the PBS type having a pH of 5.0 to 8.0, preferably of pH 5.5 to 6.5, the sucrose as stabilizing agent in a concentration of 0.1 M to 1, 0M, but preferably from 0.3 M to 0.5 M (see Figures 3 and 4). '
Aliquots dor suspendierten Bacillus-Zellen werden anschließend in Kü vetten oder beliebige andere, geeignete Gefäße überführt und mit einer DNA-Probe für einen geeigneten Zeitraum, vorzugsweise für einen Zeitraum von 0,1 bis 30 Minuten, insbesondere aber von 5 bis 15 Minuten, und bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur von 00C bis 350C, insbesondere aber bei einer Temperatur von 2°C bis 150C und ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 40C, gemeinsam inkubiert.Aliquots of the suspended Bacillus cells are then transferred to cuvettes or any other suitable vessels and probed with a DNA sample for a suitable period of time, preferably for a period of 0.1 to 30 minutes, but more preferably 5 to 15 minutes at a suitable temperature, preferably at a temperature of 0 0 C to 35 0 C, but especially at a temperature of 2 ° C to 15 0 C and most preferably at a temperature of 4 0 C, incubated together.
Beim Arbeiten mit tiefen Temperaturen ist es vorteilhaft, bereits vorgekühlte Küvetten oder beliebige andere, geeignete und vorgekühlte Gefäße zu verwenden.When working at low temperatures, it is advantageous to use already pre-cooled cuvettes or any other suitable and precooled vessels.
Zwischen der Anzahl transformierter Zellen und der bei der Elektroporation verwendeten DNA-Konzentration besteht über einen weiten Bereich ein linearer Zusammenhang, wobei die Anzahl transformierter Zellen mit steigender DNA-Konzentration zunimmt (siehe Abbildung 5). Die im Rahmen dieser Erfindung bevorzugte DNA-Konzentration liegt in einem Bereich zwischen 1 ngThere is a linear relationship between the number of transformed cells and the DNA concentration used in electroporation, with the number of transformed cells increasing with increasing DNA concentration (see Figure 5). The preferred in the context of this invention DNA concentration is in a range between 1 ng
und 20pg. Besonders bevorzugt ist eine DNA-Kcnzentration von 10ng bis 2pg.and 20pg. Particularly preferred is a DNA concentration of 10ng to 2pg.
Danach wird der gesamte Ansatz enthaltend B.thuringlensls- und/oder B.cereus-Zellen sowie Plasmid-DNA oder eine andere geeignete DNA-Probe in eine Elektroporationsapparatur und einer Elektroporation unterzogen, d. h. kurzzeitig einem elektrischen Impuls ausgesetzt.Thereafter, the entire batch containing B.thuringlensls and / or B.cereus cells as well as plasmid DNA or another suitable DNA sample is subjected to electroporation and electroporation, i. H. briefly exposed to an electrical pulse.
Elektroporationsapparaturen, die für eine Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, werden mittlerweile bereits von verschiedenen Herstellern angeboten, wie z. B. der Fa. Bio Rad (Richmond, CA, USA; „Gene Pulser Apparatus'1), Biotechnologies and Experimental Research, Inc. (San Diego, CA, USA; „BTXTransfector 100"), Promiga (Madison, Wl, USA; „X-Cell 2000 Electroporation System"), usw.Electroporation apparatuses which are suitable for use in the method according to the invention are already offered by various manufacturers, such as. Bio Rad (Richmond, Calif., USA, Gene Pulser Apparatus 1 ), Biotechnologies and Experimental Research, Inc. (San Diego, Calif., USA; BTXTransfector 100), Promiga (Madison, WI, USA "X-Cell 2000 Electroporation System"), etc.
Selbstverständlich kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch jedes beliebige andere geeignete Gerät verwendet werden.Of course, in the method according to the invention, any other suitable device can be used.
Es können dabei verschiedene Impulsformen verwendet werden, so z. B. Rechteckimpulse oder aber exponentiell abklingende Impulse.It can be used different pulse shapes, such. B. rectangular pulses or exponentially decaying pulses.
Letztere sind im Rahmen dieser Erfindung bevorzugt. Sie kommen durch die Entladung eines Kondensators zustande und sind charakterisiert durch einen zunächst sehr raschen Anstieg der Spannung sowie durch eine sich anschließende exponentiell Abklingphase als Funktion aus Widerstand und Kapazitanz. Die Zeitkonstante RC gibt ein Maß für die Länge der exponentiellen Abklingzeit. Sie entspricht derjenigen Zeit, die benötigt wird, um die Spannung auf 37% der Ausgangsspannung (V0) abklingen zu lassen.The latter are preferred in the context of this invention. They are due to the discharge of a capacitor and are characterized by an initially very rapid increase in voltage and by a subsequent exponential decay phase as a function of resistance and capacitance. The time constant RC gives a measure of the length of the exponential decay time. It corresponds to the time required to let the voltage decay to 37% of the output voltage (V 0 ).
Ein für die Beeinflussung der Bakterien-Zelle entscheidender Parameter betrifft die Stärke des elektrischen Feldes, mit dem die Zellen beaufschlagt werden und das sich aus dem Verhältnis von angelegter Spannung und dem Abstand der Elektrodenplatten berechnet.A decisive parameter for influencing the bacterial cell relates to the strength of the electric field applied to the cells, which is calculated from the ratio of the applied voltage and the distance of the electrode plates.
Ebenfalls von großer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die exponentiell Abklingzeit, die sowohl von der Konfiguration der verwendeten Apparatur (z. B. der Kapazität des Kondensators) als auch von anderen Para netern abhängt, wie z. B. der Zusammenhang der Pufferlösung oder den eingesetzten Volumina der für die Elektroporation vorgesehenen Zellsuspension. So hat es sich beispielsweise im Verlaufe der Untersuchungen gezeigt, daß eine Reduktion des Volumens der für die Elektroporation vorgesehenen Zellsuspension um die Häifte zu einer Erhöhung der Transformationsfrequenz um den Faktor 10 führt.Also of great importance in this context is the exponential decay time, which depends on both the configuration of the apparatus used (eg the capacitance of the capacitor) and on other parameters, such as eg. B. the relationship of the buffer solution or the volumes used for the intended electroporation cell suspension. For example, in the course of the investigations, it has been shown that a reduction of the volume of the cell suspension provided for the electroporation by the hides leads to an increase in the transformation frequency by a factor of 10.
Eine Verlängerung der exponentiellen Abklingzeit über eine Optimierung der verwendeten Pufferlösung resultiert ebenfalls in einer deutlichen Erhöhung der Transformationsfrequenz.An extension of the exponential decay time via an optimization of the buffer solution used also results in a significant increase in the transformation frequency.
Alle Maßnahmen, die zu einer Verlängerung der exponentiellen Abklingzeit und in der Folge zu einer Erhöhung der Transformationsfrequenz führen, sind daher im Rahmen dieser Erfindung bevorzugt.All measures which lead to an extension of the exponential decay time and consequently to an increase in the transformation frequency are therefore preferred in the context of this invention.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Abklingzeit liegt zwischen etwa 2 ms und etwa 50 ms, insbesondere aber zwischen etwa 8ms und etwa 20 ms. Ganz besonders bevorzugt ist eine exponentiell Abklingzeit von etwa 10ms bis etwa 12ms.The cooldown preferred in the context of the method according to the invention is between about 2 ms and about 50 ms, but in particular between about 8 ms and about 20 ms. Most preferred is an exponential decay time of about 10ms to about 12ms.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Bakterienzellen durch kurzzeitige Entladung(en) eines Kondensators über die DNA-haltige Zellsuspension kurzfristig mit sehr hohen elektrischen Feldstärken beaufschlagt, wodurch die Permeabilität der B. thuringiensis-Zellen kurzfristig und reversibel erhöht wird. Die Elektroporationsparameter werden im Verlaufe des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Weise aufeinander abgestimmt, daß eine optimale Aufnahme der im Elektrpporationspuffer befindlichen DNA in die Baclllus-Zellen gewährleistet ist.In the context of the present invention, the bacterial cells are briefly subjected to very high electric field strengths by short-term discharge (s) of a capacitor via the DNA-containing cell suspension, as a result of which the permeability of the B. thuringiensis cells is increased at short notice and reversibly. The electroporation parameters are matched to one another in the course of the process according to the invention in such a way that an optimal uptake of the DNA present in the electrolysis buffer into the Baclllus cells is ensured.
Die Kapazitätseinstellung am Kondensator beträgt im Rahmen dieser Erfindung vorteilhafterweise 1 pF bis 250μΡ, insbesondere aber 1 pF bis 5OpF und ganz besonders bevorzugt 25pF. Die Wahl der Ausgangsspannung ist in weiten Bereichen unkritisch und daher frei wählbar. Bevorzugt ist eine Ausgangsspannung V0 von 0,2 kV bis 5OkV, insbesondere aber von 0,2kV bis 2,5kV undIn the context of this invention, the capacitance setting on the capacitor is advantageously 1 pF to 250 μΡ, but in particular 1 pF to 5OpF and very particularly preferably 25 pF. The choice of the output voltage is not critical in many areas and therefore freely selectable. Preferably, an output voltage V 0 of 0.2 kV to 5OkV, but in particular from 0.2kV to 2.5kV and
ganz besonders bevorzugt von 1,2 kV bis 1,8 kV. Der Abstand der Elektrodenplatten hängt u.a. ab von der Dimensionierung der Elektroporationsapparatur. Er beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,1 cm und 1,0cm, vorzugsweise zwischen 0,2cm und 1,0cm. Besonders bevorzugt ist ein Plattenabstand von 0,4cm. Aus dem Abs' <ind der Elektrodenplatton und der am Kondensator eingestellten Ausgangsspannung ergeben sich die Feldstärkewerte, dit, auf die Zellsuspension einwirken. Diese liogen vorteilhaftorweiso in einem Bereich zwischen 100V/cm und 50000V/cm. Besonders bevorzugt sind Feldstärken von 100V/cm bis 10000 V/cm, insbesondere aber von 3000V/cm bis 4500V/cm.most preferably from 1.2 kV to 1.8 kV. The distance of the electrode plates depends i.a. starting from the dimensioning of the electroporation apparatus. It is advantageously between 0.1 cm and 1.0 cm, preferably between 0.2 cm and 1.0 cm. Particularly preferred is a plate spacing of 0.4cm. From the abs' <ind of the electrode plate and the output voltage set at the capacitor, the field strength values result, which act on the cell suspension. These advantageously lie in a range between 100V / cm and 50000V / cm. Particularly preferred are field strengths of 100V / cm to 10000 V / cm, but in particular from 3000V / cm to 4500V / cm.
Die Feinabstimmung der frei wählbaren Parameter, wie z. B. Kapazität, Ausgangsspannung, Plattenabstand usw. hängt bis zu einem gewissen Grad von der Architektur der verwendeten Geräte ab und kann daher von Fall zu Fall in bestimmten Grenzen variieren. Die angegebenen Grenzwerte können daher in gewissen Fällen auch über- oder unterschritten werden, sofern dies zum Erreichen optimaler Feldstärkewerte erforderlich sein sollte.The fine-tuning of the freely selectable parameters, such. Capacitance, output voltage, plate spacing, etc., depends to some extent on the architecture of the equipment used and therefore may vary within certain limits from case to case. The specified limit values can therefore also be exceeded or fallen below in certain cases, if this is necessary to achieve optimum field strength values.
Der eigentliche Elektroporationsvorgang kann einmal bis mehrmals wiederholt werden, bis eine für das jeweilige System optimale Transformationsfrequenz erreicht ist.The actual electroporation process can be repeated once or several times until an optimum transformation frequency for the respective system has been reached.
Im Anschluß an die Elektropcrntion kann vorteilhafterweise eine Nachinkubation der behandelten Baclllus-Zellon durchgeführt werden, vorzugsweise für einen Zeitraum von 0,1 bis 30 Minuten, bei einer Temperatur von O0C bis 350C, vorzugsweise von 2°C bis 150C. Anschließend warden die elektroporierten Zeil m mit einem geeigneten Medium verdünnt und nochmals für einen geeigneten Zeitraum, vorzugsweise von 2 bis 3 Stunden, unter ausreichender Belüftung und bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise von 20°C bis 350C, inkubien.Following the Elektropcrntion may advantageously be a post-incubation of the treated Baclllus-Zellon be carried out, preferably for a period of 0.1 to 30 minutes, at a temperature of from 0 C to 35 0 C, preferably from 2 ° C to 15 0 C. . Subsequently, warden, the electroporated Zeil m diluted with a suitable medium and again for a suitable period, preferably from 2 to 3 hours, with adequate ventilation, and at a suitable temperature, preferably from 20 ° C to 35 0 C, inkubien.
Anschließend werden die B.thurlnglensls-Zellen auf Festmedien ausplattiert, die ein für die Selektion der neu in die Bakterienzelle eingeführten DNA-Sequenzen geeignetes Agens als Zusatz enthalten. Je nach Art der verwendeten DNA kann es sich bei besagten Agenzien z. B. um antibiotisch wirksame Verbindungen, um Farbstoffe u.a. handeln. Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung für die Selektion von Bacillus thuringlensls- und/oder B.ceroue-Zellen sind Antibiotika, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetracyclin, Kanamycin, Chloramphenicol und Erythromycin.Subsequently, the B.thurlnglensls cells are plated out on solid media which contain an agent suitable for the selection of the DNA sequences newly introduced into the bacterial cell as an additive. Depending on the type of DNA used, it may be in said agents z. B. to antibiotically active compounds to dyes u.a. act. Particularly preferred in the context of this invention for the selection of Bacillus thuringlensls and / or B.ceroue cells are antibiotics selected from the group consisting of tetracycline, kanamycin, chloramphenicol and erythromycin.
Ebenfalls bevorzugt sind chromogene Substrate, wie z. B. X-gal (ö-Brom^-chlor-S-indolyl-ß-D-galaktosid), die anhand einer spezifischen Farbreaktion nachgewiesen werden können.Also preferred are chromogenic substrates, such. As X-gal (ö-bromo ^ -chloro-S-indolyl-ß-D-galactoside), which can be detected by a specific color reaction.
Andere phänotypische Marker sind dem Fachmann bekannt und können ebenfalls im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden.Other phenotypic markers are known to those skilled in the art and may also be used within the scope of this invention.
Es können dabei beliebige, für die Kultivierung von B.thurlnglensls-Zellen geeignete Nährmedien verwendet werden, denen eines der üblicherweise verwendeten Verfestigungsmedien, wie z. B. Ag;, r, Agarose, Gelatine u.a. zugesetzt wird. Die zuvor im einzelnen für B. thuringlensls beschriebenen Verfahrensparameter sind in gleicher Weise auch auf B.cereus-Zellen anwendbar.It can be used any suitable for the cultivation of B.thurlnglensls cells nutrient media to which one of the commonly used solidification media, such as. Ag, r, agarose, gelatin and the like. is added. The process parameters previously described in detail for B. thuringlensls are equally applicable to B. cereus cells.
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Transformation von B.thuringiensis bzw. B.cereus bleibt nicht, wie die bisher im Stand der Technik zur Verfugung stehenden Verfahren, auf die Verwendung von bestimmten natürlicherweise in B.thuringiensis und/oder B.cereus vorkommenden Plasmiden beschränkt, sondern ist für alle Arten von DNA anwendbar. Somit ist es nunmehr erstmals möglich, B.thungiensis und/oder B.cereus gezielt zu transformieren, wobei neben homologer, d. h. natürlicherweise in B.thuringiensis oder dem nahe verwandten B.cereus vorkommender Plasmid-DNA, auch Plasmid-DNA heterologen Ursprungs verwendet werden kann.The previously described method according to the invention for the transformation of B. thuringiensis or B. cereus does not, as has hitherto been the case in the prior art, remain restricted to the use of certain plasmids occurring naturally in B. thuringiensis and / or B. cereus but is applicable to all types of DNA. Thus, it is now possible for the first time to specifically transform B.thungiensis and / or B.cereus, in which case homologous, d. H. naturally occurring in B. thuringiensis or the closely related B.cereus plasmid DNA, also plasmid DNA of heterologous origin can be used.
Dabei kann es sich sowohl um Plasmid-DNA handeln, die natürlicherweise in einem anderen Organismus als B.thuringiensis oder dem nahe verwandten B. cereus vorkommt, wie beispielsweise die Plasmide pUB110 und pC194 aus Staphylococcus aureus (Horinouchi, S., und Weisblum, B./24/, 1982; Polak, J., und Novick, R.P./0 V, 1982) sowie das Plasmid plMI3 aus B.subtillsfMahler, J. und Halvorson,H.O./26/, 1980), die in der Lage sind, in B.thuringiensis und/oder B.cereuszu replizieren, als auch um hybride Plasmid-DNA, die mit Hilfe der rekombinanten DNA-Technologie aus homologer Plasmid-DNA oder aus heterologer Plasmid-DNA oder aber aus einer Kombination von homologer und heterologer Plasmid-DNA konstruiert wird. Letztgenannte hybride Plasmid-DNA ist besser geeignet für die Arbeiten mit rekombinanter DNA als die natürliche Isolate. Beispielshaft seien hier die Plasmide pBD64 (/27/ Gryczan Tet al, 1980), pBD347, pBD348 sowie pUB1664 genannt, ohne dadurch jedoch den Gegenstand vorliegender Anmeldung in irgendeiner Weise zu beschränken.This may be both plasmid DNA naturally occurring in an organism other than B. thuringiensis or the closely related B. cereus, such as, for example, the plasmids pUB110 and pC194 from Staphylococcus aureus (Horinouchi, S., and Weisblum, B ./24/, 1982; Polak, J., and Novick, RP / 0 V, 1982) and the plasmid plMI3 from B.subtillsfMahler, J. and Halvorson, HO / 26 /, 1980), which are capable of in B. thuringiensis and / or B. cereus, as well as hybrid plasmid DNA isolated by recombinant DNA technology from homologous plasmid DNA or from heterologous plasmid DNA or from a combination of homologous and heterologous plasmid DNA. DNA is constructed. The latter hybrid plasmid DNA is more suitable for working with recombinant DNA than the natural isolates. By way of example, the plasmids pBD64 (/ 27 / Gryczan Tet al, 1980), pBD347, pBD348 and pUB1664 may be mentioned here, without, however, in any way restricting the subject matter of the present application.
Von besonderer Bedeutung für die Durchführung von Klonierungsexperimenten bei verschiedenen B.thuringiensis- bzw. B.cereus-Stämmen dürften die für B.subtllis bereits etablierten Klonierungsvektoren, wie beispielsweise pBD64, sein. Neben Plasmid-DNA kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch jede beliebige andere DNA in B.thuringiensis bzw. B.cereus transformiert werden. Die transforn ,erte DNA kann dabei entweder autonom oder integriert im Chromosom replizieren. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Vektor-DNA handeln, die sich nicht von einem Plasmid, sondern von einem Phagen ableitet.Of particular importance for carrying out cloning experiments in different B. thuringiensis or B. cereus strains are likely to be the already established B.subtllis cloning vectors such as pBD64. In addition to plasmid DNA, any other DNA can also be transformed into B. thuringiensis or B. cereus in the context of the present invention. The transfornated DNA can either replicate autonomously or integrated in the chromosome. This may be, for example, a vector DNA, which is derived not from a plasmid, but from a phage.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Konstruktion von bifunktionellen Vektoren („shuttle"-Vektoren).Another object of the present invention relates to the construction of bifunctional vectors ("shuttle" vectors).
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Konstruktion und Verwendung von bifunktionellen (hybriden) Plasmid-Vektoren, sogenannten „shuttle"-Vektoren, die in der Lage sind, außer in B.thuringiensis oder dem nahe verwandten B. cereus in einem oder aber in mehreren heteroloegen Wirtsorganismen zu replizieren und die sowohl in homologen als auch in heterologen Wirtssystnmen identifizierbar sind.Particularly preferred in the context of this invention is the construction and use of bifunctional (hybrid) plasmid vectors, which are capable of being, except in B. thuringiensis or the closely related B. cereus, in one or more species several heterologous host organisms and that are identifiable in both homologous and heterologous host systems.
Als heterologe Wirtsorganismen sind im Rahmen dieser Erfindung alle diejenigen Organismen zu verstehen, die nicht in die Gruppe B.thuringiensis/B. cereus gehören und die in der Lage sind, eine sich selbst replizierende DNA stabil zu erhalten. Als heterologe Wirtsorganismen können gemäß obiger Definition somit sowohl prokaryontische als auch eukaryontische Organismen fungieren. Beispielhaft seien an dieser Stelle als Vertreter aus der Gruppe der prokaryontischen Wirtsorganismen einzelne Vertreter aus den Gattungen Bacillus, wie z. B. B.subtllis oder B.megaterium, Staphylococcus, wie z. B. S.aureus, Streptococcus, wie z. B. Streptococcus faecalis, Streptomyces, wie z. B. Stroptomyces spp., Pseudomonas, wie z. B. A.tumefaciensoderA.rhlzogenes, Salomonella.Erwinia, usw. genannt. Aus der Gruppe der eukaryontischen Wirte sind in erster Linie Hefen sowie tierische und pflanzliche Zellen zu nennen. Diese beispielhafte Aufzählung ist nicht abschließend und soll den Gegenstand der vorliegenden Erfindung in keiner Weise limitieren. Dem Fachmann sind weitere geeignete Vertreter aus der Gruppe der prokaryontischen und eukaryontischen Wirtsorganismen bekannt.In the context of this invention, heterologous host organisms are all those organisms which do not belong to the group B. thuringiensis / B. cereus and are capable of stably maintaining a self-replicating DNA. According to the above definition, both prokaryotic and eukaryotic organisms can thus function as heterologous host organisms. By way of example, at this point as representatives of the group of prokaryotic host organisms, individual representatives of the genera Bacillus, such. B. B. subtillis or B. megaterium, Staphylococcus, such as. B. S. aureus, Streptococcus, such as. B. Streptococcus faecalis, Streptomyces, such as. B. Stroptomyces spp., Pseudomonas, such as. B. A.tumefaciens orA.rhlzogenes, Salomonella.Erwinia, etc. mentioned. Of the group of eukaryotic hosts are primarily yeasts and animal and plant cells to call. This exemplary list is not exhaustive and is not intended to limit the scope of the present invention in any way. The person skilled in the art is familiar with further suitable representatives from the group of prokaryotic and eukaryotic host organisms.
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind B.subtilis oder B. megaterium, Pseudomonas spp. und insbesondere E.coli aus der Gruppe der prokaryontischen Wirte sowie Hefen und tierische oder pflanzliche Zellen aus der Gruppe der eukaryontischen Wirte.Particularly preferred in the context of this invention are B. subtilis or B. megaterium, Pseudomonas spp. and in particular E. coli from the group of prokaryotic hosts and yeasts and animal or plant cells from the group of eukaryotic hosts.
Ganz besonders bevorzugt sind bifunktionelle Vektoren, die in der Lage sind, sowohl in B.thuringlensls· und/odnr B.cereus-Zeller. als auch in E,coil zu replizieren.Very particular preference is given to bifunctional vectors which are capable of being produced both in B.thuringlensls and / or B.cereus cells. as well as in E, to replicate coil.
Ebenso umfaßt von der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung besagter bifunktioneller Vektoren zur Transformation von B.thuringlensls und B.cereus.Also included in the present invention is the use of said bifunctional vectors to transform B.thuringlensls and B.cereus.
Die Konstruktion von „shuttle"-Vektoren erfolgt mit Hilfe der rekombinanten DNA-Technologie, wobei Plasmid- und/oder Vektor-DNA homologen (B.thuringlensls, B. cereus) sowie heterologen Ursprungs zunächst mit Hilfe von geeigneten Restriktionsenzymen geschnitten werden und anschließend diejenigen DNA-Fragmente, welche die für die Replikation in dem jeweiligen gewünschten Wirtssystem essentiellen Funktionen enthalten, in Gegenwart geeigneter Enzyme wieder miteinander verknüpft werden.The construction of "shuttle" vectors is carried out using recombinant DNA technology, wherein plasmid and / or vector DNA homologous (B.thuringlensls, B. cereus) and heterologous origin are cut first by means of suitable restriction enzymes and then those DNA fragments which contain the essential functions for replication in the respective desired host system functions are recombined in the presence of suitable enzymes.
Als Quelle für Plasmid· und/oder Vektor-DNA heterologen Ursprungs können die zuvor genannten heterologen Wirtsorganismen dienen.The source of plasmid and / or vector DNA of heterologous origin may be the aforementioned heterologous host organisms.
Die Verknüpfung der verschiedenen DNA-Fragmente muß in einer Weise erfolgen, daß die für die Replikation in den verschiedenen Wirtssystemen essentiellen Funktionen erhalten bleiben.The linking of the various DNA fragments must be done in a manner that preserves the essential functions for replication in the various host systems.
Daneben kann selbstverständlich auch Plasmid- und/oder Vektor-DNA rein heterologen Ursprungs für die Konstruktion von „shuttle'-Vektoren verwendet werden, wobei aber zumindest einer der heterologen Fusionspartner DNA-Abschnitte enthalten muß, die eine Replikation im homologen B.thurlnglensis-/B. cereus Wirtssystem ermöglichen.In addition, it is of course also possible to use plasmid and / or vector DNA of purely heterologous origin for the construction of "shuttle" vectors, but at least one of the heterologous fusion partners must contain DNA segments which can be replicated in the homologous B.thurglnnisis / B. cereus host system.
Als Quelle von Plasmid- und/oder Vektor-DNA heterologen Ursprungs, die dennoch in der Lage ist. im B.thuringlensls-/ B.cereus-Wirtssystem zu replizieren, seien an dieser Stelle beispielhaft einige Vertreter aus der Gruppe eier gram-positiven Bakterien genannt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Gattungen Staphylococcus, wie z. B. Staphylococcus aureus, Streptococcus, wie z. B. Streptococcus faecaüs, Bacillus, wie z. B. Bacillus megaterium oder B. subtilis, Streptomyces, wie z. B.As a source of plasmid and / or vector DNA of heterologous origin, which is nevertheless capable. in the B.thuringlensls / B.cereus host system, some representatives of the group of eggs gram-positive bacteria may be mentioned at this point, selected from the group consisting of the genera Staphylococcus, such as. B. Staphylococcus aureus, Streptococcus, such as. B. Streptococcus faecaüs, Bacillus, such as. B. Bacillus megaterium or B. subtilis, Streptomyces, such as. B.
Streptomyces spp. usw. Noben den hier beispielhaft aufgezählten Vertretern aus der Gruppe der gram-positiven Bakterien gibt es eine ganze Reihe weiterer Organismen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können und die dem Fachmann bekannt sind.Streptomyces spp. etc. There are a number of other organisms which can be used in the process according to the invention and are known to the person skilled in the art, by way of example of the representatives of the group of Gram-positive bacteria listed here by way of example.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung bifunktionellei Vektoren, die für dieTransformation von B.thurlngiensis und/oder B. cereusgeeignet sind, das sich dadurch kennzeichnet, daß man Plasmid-DNA homologen sowie heterologen Ursprungs zunächstA further subject of the present invention thus relates to a process for the preparation of bifunctional vectors which are suitable for the transformation of B.thurlngiensis and / or B. cereus, characterized in that plasmid DNA of homologous and heterologous origin is first of all
a) mit Hilfe geeigneter Restriktionsenzyme in Fragmente zerlegt unda) with the help of suitable restriction enzymes broken into fragments and
b) anschließend diejenigen Fragmente, welche die für die Replikation sowie die Selektionierung indem jeweiligen gewünschten Wirtssystem essentiellen Funktionen enthalten, in Gegenwart geeigneter Enzyme wieder miteinander verknüpft und zwar in einer Weise, daß die für die Replikation und Selektion in den verschiedenen Wirtssystemen essentiellen Funktionen erhalten bleiben.b) subsequently those fragments which contain the essential functions for replication and selection in the respective desired host system functions, in the presence of suitable enzymes together again in a way that the essential for replication and selection in the various host systems functions are retained ,
Auf diese Weise entstehen bifunktionelle Plasmide, die neben den für eine Replikation in B. thuringeinsis oder B. cereus notwendigen Funktionen weitere DNA-Sequenzen enthalten, die die Replikation in zumindest einem we iteren heterologen Wirtssystem sicherstellen.This produces bifunctional plasmids which, in addition to the functions required for replication in B. thuringeinsis or B. cereus, contain further DNA sequences which ensure replication in at least one other heterologous host system.
Um eine schnelle und effiziente Selektionierung der bifunktionellen Vektoren sowohl in homologen als auch im (in) heterologen Wirtssystem(en) zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, besagte Vektoren mit spezifischen Selektionsmarkern zu versehen, die sowohl in B.thuringlensls und/oder B. cereus als auch in dem(n) heterologen Wirtssystem(en) brauchbar sind, d. h. eine schnelle und unkomplizierte Selektionierung ermöglichen. Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Verwendung Antibiotikaresistenzen kodierender DNA-Sequenzen, insbesondere von DNA-Sequenzen, die für Resistenzen gegenüber Antibiotika ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kanamycin, Tetracyclin, Chloramphenicol, Erythromycin u.a. kodieren.In order to ensure fast and efficient selection of the bifunctional vectors in both homologous and in the (heterologous) host system (s), it is advantageous to provide said vectors with specific selection markers which are present in both B.thuringlensls and / or B.cereus as well as being useful in the heterologous host system (s), d. H. enable fast and uncomplicated selection. Particularly preferred in the context of this invention is the use of antibiotic resistance encoding DNA sequences, in particular of DNA sequences selected for resistance to antibiotics selected from the group consisting of kanamycin, tetracycline, chloramphenicol, erythromycin u.a. encode.
Ebenfalls bevorzugt sind Gene, die Enzyme mit einem chromogenen Substrat, wie z. B. X-gal (5-Brom-4-chlor-3-indolyl-ß-D-galaktosid), kodieren. Die transformierten Kolonien können dann sehr einfach anhand einer spezifischen Farbreaktion nachgewiesen werden.Also preferred are genes encoding enzymes with a chromogenic substrate, such as. X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside). The transformed colonies can then be detected very easily by means of a specific color reaction.
Andere phänotypische Markergene sind dem Fachmann bekannt und können ebenfalls im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden.Other phenotypic marker genes are known to those skilled in the art and can also be used within the scope of this invention.
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Konstruktion von . shuttle"-Vektoren, die neben DNA-Sequenznn, die eine Replikation in B.thurlngiensis oder B. cereus oder in beiden Wirtssystemen erlauben, auch solche DNA-Abschnitte enthalten, die für eine Replikation in weiteren bakteriellen Wirtssystemen, wie beispielsweise in B. subtilis, B. megaterium, Pseudomonasspp., E.coli usw. notv/endig sind.Particularly preferred in the context of this invention is the construction of. In addition to DNA sequences which allow replication in B. thurliensis or B. cereus or in both host systems, shuttle vectors also contain those DNA segments which are suitable for replication in other bacterial host systems, for example in B. subtilis , B. megaterium, Pseudomonasspp., E.coli, etc. are not definitive.
Ebenfalls bevorzugt sind „shuttle"-Vektoren, die einerseits sowohl in B.thuringiensis oder B.cereus oder in beiden replizieren, als auch andererseits in eukaryontischen Wirtssystemen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hefe, tierischen und pflanzlichen Zellen u.a.Also preferred are "shuttle" vectors, which replicate both in B. thuringiensis or B. cereus or in both, on the one hand, and on the other hand in eukaryotic host systems selected from the group consisting of yeast, animal and plant cells u.a.
Ganz besonders bevorzugt ist die Konstruktion von „shuttle"-Vektoren die neben DNA-Sequenzen, die für die Replikation besagter Vektoren in B.thuringlensls oder B. cereus oder in beiden Systemen notwendig sind, auch solche DNA-Sequenzen enthalten, die eine Replikation besagter „shuttle"-Vektoren in E.coU ermöglichen.Especially preferred is the construction of "shuttle" vectors which, in addition to DNA sequences necessary for the replication of said vectors in B. thuringlensls or B. cereus or in both systems, also contain such DNA sequences which replicate them Enable "shuttle" vectors in E.coU.
Beispiele solcher Ausgangsplasmide für die Konstruktion von „shuttle"-Vektoren fürdas B.thuringiensis-S.cerei s/E.coli-System, die aber in keiner Weise als limitierend angesehen werden dürfen, sind das B.cereus-Klasmid pBCM 6 sowie das vom E.coll-Plasmid pBR322 abgeleitete Plasmid pUC8 (Vieira, J., und Messing, J./28/, 1982).Examples of such starting plasmids for the construction of "shuttle" vectors for the B. thuringiensis S. cerei s / E. coli system, which must not be considered limiting in any way, are the B. cereus plasmid pBCM 6 as well as the plasmid pUC8 derived from E. coli plasmid pBR322 (Vieira, J., and Messing, J., 28/1982).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft bifunktionelle („shuttle"-) Vektoren, die neben den für die Replikation und Selektion in homologen und heterologen Wirtssystemen essentiellen Funktionen zusätzlich noch ein oder mehrere Gene in exprimierbarer Form oder sonstige nützliche DNA-Sequenzen enthalten. Ebenfalls umfaßt von dieser Erfindung sind Verfahren zur Herstellung dieser Vektoren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß man besagte Gene oder sonstigen nützlichen DNA-Sequenzen mit Hilfe geeigneter Enzyme in diese bifunktionellen Vektoren einspleißt.A further subject of the present invention relates to bifunctional ("shuttle") vectors which, in addition to the functions essential for replication and selection in homologous and heterologous host systems, additionally contain one or more genes in expressible form or other useful DNA sequences of this invention are methods of making these vectors which are characterized by splicing said genes or other useful DNA sequences into these bifunctional vectors with the aid of suitable enzymes.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen „shuttle"-Vektoren sowie des zuvor beschriebenen Transformationsverfahrens ist es somit jetzt erstmals möglich, außerhalb von B. thuringiensls-Zellen, in einem fremden Wirtssystem klonierte DNA-Sequenzen mit hoher Effizienz in B.thuringiensis- und/oder B. cereus-Zellen zu transformieren.With the aid of the "shuttle" vectors according to the invention and the transformation method described above, it is thus now possible for the first time to synthesize DNA sequences which have been cloned in a foreign host system in B. thuringiensis and / or B. with high efficiency outside of B. thuringiensls cells. to transform cereus cells.
Γ/amit können jetzt erstmals Gene oder sonstige nützliche DNA- Sequenzen, insbesondere auch solche mit regulatorischer Funktion, stabil in B.thuringiensis- bzw. B. cereus-Zellen eingebracht und dort gegebenenfalls exprimiert werden, wodurch B.thuringiensis- bzw. B. cereus-Zellen mit neuen und wünschenswerten Eigenschaften entstehen.For the first time, genes or other useful DNA sequences, especially those with a regulatory function, can be stably introduced into B. thuringiensis or B. cereus cells and optionally expressed there, whereby B. thuringiensis or B. Cereus cells with new and desirable properties arise.
Als Gene, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, kommen sowohl homologe als auchAs genes that can be used in the context of the present invention, both homologous and come
heterologe Gen(e) oder DNA sowie synthetische Gen(e) oder DNA gemäß der im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Definition in Betracht sowie Kombinationen besagter DNA's.heterologous gene (s) or DNA as well as synthetic gene (s) or DNA according to the definition made in the context of the present invention as well as combinations of said DNA's.
Die kodierende DNA-Sequenz kann dabei ausschließlich aus genomischer, aus cDNA bzw. synthetischer DNA konstruiert sein. Eine andere Möglichkeit besteht in der Konstruktion einer hybriden DNA-Sequenz, bestehend sowohl aus cDNA als auch aus genomischer DNA und synthetischer DNA oder aber aus einer Kombination dieser DNA's.The coding DNA sequence can be constructed exclusively from genomic, cDNA or synthetic DNA. Another possibility is the construction of a hybrid DNA sequence consisting of both cDNA and genomic DNA and synthetic DNA or a combination of these DNA's.
In diesem Fall kann die cDNA aus demselben Gen stammen wie die genomische DNA odur aber sowohl die cDNA wie auch die genomische DNA können aus verschiedenen Genen stammen. In diesem Fall können aber sowohl die genomischen DNA und/oder die cDNA, jede für sich, aus dem gleichen oder aus verschiedenen Genen hergestellt sein. Wenn die DNA-Sequenz Anteile von mehr als einem Gen beinhaltet, können diese Gene entweder von ein und demselben Organismus, von mehreren Organismen, die verschiedenen Stämmen oder aber von Organismen, die mehr als einer Gattung derselben oder einer anderen taxonomischen Einheit angehören, abstammen.In this case, the cDNA may be from the same gene as the genomic DNA or both the cDNA and the genomic DNA may be from different genes. In this case, however, both the genomic DNA and / or the cDNA, each alone, may be made from the same or different genes. If the DNA sequence includes portions of more than one gene, these genes can be derived either from one and the same organism, from several organisms, from different strains, or from organisms belonging to more than one genus of the same or another taxonomic unit.
Um die Expression besagter Strukturgene in der bakteriellen Zelle zu gewährleisten, müssen die kodierenden Gensequenzen zunächst in operabler Weise mit in B.thuringiensls· und/oc!er B.cereus-Zellen funktionsfähigen Expressions-Sequenzen verknüpft werden.In order to ensure the expression of said structural genes in the bacterial cell, the coding gene sequences must first in operable manner with in it are linked B. cereus cells functional expression sequences B.thuringiensls · and / oc!.
Die hybriden Genkonstruktionen im Rahmer: der vorliegenden Erfindung enthalten somit neben dem (den) Strukturgen(en) Expressions-Signale, die sowohl Promotor- und Terminator-Sequenzen als auch weitere regulatorische Sequenzen der 3'- und ö'-nichttranslatierten Regionen miteinschließen.The hybrid gene constructions in the frame: of the present invention thus contain, in addition to the structural gene (s), expression signals which include both promoter and terminator sequences as well as further regulatory sequences of the 3 'and 6' untranslated regions.
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind die natürlichen Expressionssignale aus B.thuringiensls und/oder B, cereus selbst sowie Mutanten und Varianten davon, die im wesentlichen der natürlichen Sequenz homolog sind. Im Rahmen dieser Erfindung ist eine DNA-Sequenz einer zweiten DNA-Sequenz dann im wesentlichen homolog, wenn wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, insbesondere aber wenigstens 90%, der aktiven Abschnitte der DNA-Sequenz homolog sind. Gemäß vorliegender Definition des Begriffs „im wesentlichen homolog" werden zwei unterschiedliche Nukleotide in einer DNA-Sequenz einer kodierenden Region dann als homolog angesehen, wenn der Austausch des einen Nukleotids gegen das andere eine stille Mutation darstellt.Particularly preferred in the context of this invention are the natural expression signals from B. thuringiensls and / or B, cereus itself as well as mutants and variants thereof, which are substantially homologous to the natural sequence. In the context of this invention, a DNA sequence of a second DNA sequence is substantially homologous when at least 70%, preferably at least 80%, but especially at least 90%, of the active portions of the DNA sequence are homologous. As defined herein, the term "substantially homologous" is considered to be homologous to two different nucleotides in a DNA sequence of a coding region when the replacement of one nucleotide with the other represents a silent mutation.
Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von sporulationsabhängigen Promotoren aus B.thuringiensls, die eine Expression in Abhängigkeit der Spekulation gewährleisten.Very particular preference is given to the use of sporulation-dependent promoters from B. thuringiensls which ensure expression as a function of speculation.
Besonders bevorzugt für die Transformation von B.thuringiensls bzw. B. cereus im Rahmen dieser Erfindung ist die Verwendung von DNA-Sequenzen, die für ein δ-Endotoxin kodieren.Particularly preferred for the transformation of B. thuringiensls or B. cereus in the context of this invention is the use of DNA sequences which code for a δ-endotoxin.
Die kodierende Region des erfindungsgemäßen Chimären Gens enthält vorzugsweise eine Nukleotidsequenz, die ein Polypeptid kodiert, welches natürlicherweise in B.thuringiensls vorkommt, oder aber ein Polypeptid, das diesem im wesentlichen homolog ist, d. h., das zumindest im wesentlichen die Toxizitätseigenschaften eines kristallinen δ-Endotoxin-Proteins von B. thuringlensis aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat ein Polypeptid definitionsgemäß dann im wesentlichen die Toxizitätseigenschaften des kristallinen δ-Endotoxin-Proteins von B.thuringiensls, wenn es gegen ein ähnliches von Insekten-Larven insektizid wirkt wie Jas kristalline Protein einer Unterart von B. thuringiensis. Einige geeignete Unterarten sind beispielsweise solche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus kurstaki, berliner, alesti, tolworthi, sotto, dendrolimus, tenebrlonis und israelensis. Die für Lepidoptera-Larven bevorzugte Unterart ist kurstaki und insbesondere kurstaki HDI. Bei der kodierenden Region kann es sich um eine Region handeln, die natürlicherweise in B.thuringiensls vorkommt. Alternativ dazu kann die kodierende Region gegebenenfalls aber auch eine Sequenz enthalten, die sich von der Sequenz in B. thuringiensis unterscheidet, die ihr aber aufgrund der Degenerierung des genetischen Kodes äquivalent ist.The coding region of the chimeric gene of the present invention preferably contains a nucleotide sequence encoding a polypeptide naturally occurring in B. thuringiensls, or a polypeptide substantially homologous thereto, d. h., Which has at least substantially the toxicity properties of a crystalline δ-endotoxin protein of B. thuringlensis. In the context of the present invention, by definition, a polypeptide has substantially the toxicity properties of the B. thuringiensis δ-endotoxin protein when it is insecticidal to a similar insect larvae as Jas crystalline protein of a subspecies of B. thuringiensis. Some suitable subtypes are, for example, those selected from the group consisting of kurstaki, berliner, alesti, tolworthi, sotto, dendrolimus, tenebrlonis and israelensis. The preferred subspecies for Lepidoptera larvae is kurstaki and especially kurstaki HDI. The coding region may be a region naturally occurring in B. thuringiensls. Alternatively, however, the coding region may optionally also contain a sequence different from the sequence in B. thuringiensis, but which is equivalent to it due to the degeneracy of the genetic code.
Die kodierende Region des Chimären Gens kann auch ein Polypeptid kodieren, das sich von einem natürlich vorkommenden kristallinen δ-Endotoxin-Protein unterscheidet, das aber immer noch im wesentlichen die Insektentoxizitätseigenschaften des kristallinen Proteins hat. Solch eine kodierende Sequenz wird gewöhnlicherweise eine Variante einer natürlichen kodierenden Region sein. Unter einer „Variante" einer natürlichen DNA-Sequenz ist im Rahmen dieser Erfindung definitionsgemäß eine modifizierte Form einer natürlichen Sequenz zu verstehen, die aber noch dieselbe Funktion erfüllt. Die Variante kann eine Mutante oder eine synthetische DNA-Sequenz sein und ist im wesentlichen der entsprechenden natürlichen Sequenz homolog. Im Rahmen dieser Erfindung ist eine DNA-Sequenz einer zweiten DNA-Sequenz dann im wesentlichen homolog, wenn wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, insbesondere aber wenigstens 90% der aktiven Abschnitte der DNA-Sequenz homolog sind. Gemäß vorliegender Definition des Begriffs „im wesentlichen homolog" werden zwei unterschiedliche Nukleotide in einer DNA-Sequenz einer kodierenden Region dann als homolog angesehen, wenn der Austausch des einen Nukleotids gegen das andere eine stille Mut ition darstellt.The coding region of the chimeric gene may also encode a polypeptide that differs from a naturally occurring crystalline δ-endotoxin protein, but which still has substantially the insect toxicity properties of the crystalline protein. Such a coding sequence will usually be a variant of a natural coding region. By a "variant" of a natural DNA sequence is meant, by definition, a modified form of a natural sequence which still fulfills the same function, but which variant may be a mutant or a synthetic DNA sequence and is essentially the corresponding one In the context of this invention, a DNA sequence of a second DNA sequence is substantially homologous when at least 70%, preferably at least 80%, but especially at least 90%, of the active portions of the DNA sequence are homologous By definition of the term "substantially homologous", two different nucleotides in a DNA sequence of a coding region are considered to be homologous if the exchange of one nucleotide for the other represents a silent mutation.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann somit jedes, eine Aminosäuresequenz kodierende, Chimäre Gen verwendet werden, das die Insektiziden Eigenschaften eines B.thuringionsls-Ö-Endotoxins aufweist und welches die offenbarten und beanspruchten Erfordernisse erfüllt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Nukleotidsequenz, die im wesentlichen wenigstens dem Teil oder den Teilen der natürlichen Sequenz homolog ist, die für die insektizide Aktivität und/oder die Wirtsspezifität des B.thuringiensis-Toxins verantwortlich ist (sind).Thus, any chimeric gene encoding an amino acid sequence that has the insecticidal properties of a B. thuringium oil endotoxin and that meets the disclosed and claimed requirements can be used in the present invention. Particularly preferred is the use of a nucleotide sequence which is substantially homologous to at least the portion or portions of the natural sequence responsible for the insecticidal activity and / or host specificity of the B. thuringiensis toxin.
Das durch das chimäre Gen exprimierte Polypeptid hat in der Regel auch wenigstens immunologische Eigenschaften mit einem natürlichen kristallinen Protein gemeinsam, weil es wenigstens zum Teil die gleichen antigenen Determinanton besitzt. Dementsprechend ist das Polypeptid, das von besagtem Chimären Gen kodiert wird, vorzugsweise strukturell mit dem δ-Endotoxin des von B. thuringiensis produzierten kristallinen Proteins verwandt. B. thuringiensis produziert ein kristallines Protein mit einer Untereinheit, die einem Protoxin mit einem Molekulargewicht (MG) von etwa 130000 bis 140000 entspricht. Diese Untereinheit kann durch Proteasen oder durch Alkali in insektizide Fragmente mit einem MG von 70000 und möglicherweise sogar weniger gespalten werden.The polypeptide expressed by the chimeric gene also usually shares at least immunological properties with a natural crystalline protein because it has at least in part the same antigenic determinants. Accordingly, the polypeptide encoded by said chimeric gene is preferably structurally related to the δ-endotoxin of the crystalline protein produced by B. thuringiensis. B. thuringiensis produces a crystalline protein having a subunit corresponding to a protoxin having a molecular weight (MW) of about 130,000 to 140,000. This subunit may be cleaved by proteases or by alkali into insecticidal fragments of MW 70000 and possibly even less.
Für die Konstruktion chimärer Gene, deren kodierender Abschnitt solche Fragmente des Protoxins oder noch kleinere Teile davon umfaßt, kann die Fragmentierung der kodierer,den Region solange fortschreiten, wie dio Fragmente oder Teile dieser Fragmente noch die erforderliche insektizide Aktivität aufweisen. Das Protoxin, insektizide Fragmente des Protoxins und insektizide Teile dieser Fragmente können mit anderen Molekülen, wie Polypeptiden und Proteinen, verbunden werden. Kodierende Regionen, die für eine Verwendung im Rahmen des erfindungsgumäßen Verfahrens geeignet sind, können von Genen aus B. thuringiensis, die das kristalline Toxingsn kodieren, erhalten werden (Whiteley et al, PCT Anmeldung WO 86/01536 und US Patente 4448885 und 4467036). Eine bevorzugte Nukleotidsequenz, die ein kristallines Protein kodiert, befindet sich zwischen den Nukleotiden 153 und 3623 in Formel I oder ist eine kürzere Sequenz, die ein Insektizides Fragment solch eines kristallinen Proteins kodiert (Geiser et al./5/, 1986, und EP 238,441).For the construction of chimeric genes whose coding portion comprises such fragments of the protoxin or even smaller parts thereof, the fragmentation of the coders may proceed as long as the fragments or parts of these fragments still have the requisite insecticidal activity. The protoxin, insecticidal fragments of the protoxin and insecticidal portions of these fragments can be linked to other molecules such as polypeptides and proteins. Coding regions suitable for use in the method of the invention may be obtained from B. thuringiensis genes encoding the crystalline toxins (Whiteley et al. PCT application WO 86/01536 and US patents 4448885 and 4467036). A preferred nucleotide sequence encoding a crystalline protein is between nucleotides 153 and 3623 in formula I or is a shorter sequence encoding an insecticidal fragment of such a crystalline protein (Geiser et al / 5/, 1986, and EP 238,441 ).
Formel IFormula I
10 20 30 40 50 60 GTTAACACCC TGGGTCAAAA ATTGATATTT AGTAAAATTA GTTGCACTTT GTGCATTTTT10 20 30 40 50 60 GTTAACACCC TGGGTCAAAA ATTGATATTT AGTAAAATTA GTTGCACTTT GTGCATTTTT
70 80 90 100 110 120 TCATAAGATG AGTCATATGT TTTAAATTGT AGTAATGAAA AACAGTATTA TATCATAATG70 80 90 100 110 120 TCATAAGATG AGTCATATGT TTTAAATTGT AGTAATGAAA AACAGTATTA TATCATAATG
130 IAO 150 160 170 180 AATTGGTATC TTAATAAAAG AGATGGAGGT AACTTATGGA TAACAATCCG AACATCAATG130 ILO 150 160 170 180 AATTGGTATC TTAATAAAAG AGATGGAGGT AACTTATGGA TAACAATCCG AACATCAATG
190 200 210 220 230 240 AATGCATTCC TTATAATTGT TTAAGTAACC CTGAAGTAGA AGTATTAGGT GGAGAAAGM190 200 210 220 230 240 AATGCATTCC TTATAATTGT TTAAGTAACC CTGAAGTAGA AGTATTAGGT GGAGAAAGM
250 260 270 280 290 300 TAGAAACTGG TTACACCCCA ATCGATATTT CCTTGTCGCT1AACGCAATTT CTTTTGAGTG250 260 270 280 290 300 TAGAAACTGG TTACACCCCA ATCGATATTT CCTTGTCGCT 1 AACGCAATTT CTTTTGAGTG
310 320 330 340 350 360 AATTTGTTCC CGGTGCTGGA TTTGTGTTAG GACTAGTTGA TATAATATGG GGAATTTTTG310 320 330 340 350 360 AATTTGTTCC CGGTGCTGGA TTTGTGTTAG GACTAGTTGA TATAATATGG GGAATTTTTG
370 380 390 400 410 420 GTCCCTCTCA ATGGGACGCA TTTCTTGTAC AAATTGAACA GTTAATTAAC CAAAGAATAG370 380 390 400 410 420 GTCCCTCTCA ATGGGACGCA TTTCTTGTAC AAATTGAACA GTTAATTAAC CAAAGAATAG
430 440 450 460 470 480 AAGAATTCGC TAGGAACCAA GCCATTTCTA GATTAGAAGG ACTAAGCAAT CTTTATCAAA430 440 450 460 470 480 AAGAATTCGC TAGGAACCAA GCCATTTCTA GATTAGAAGG ACTAAGCAAT CTTTATCAAA
490 500 510 520 530 540 TTTACGCAGA ATCTTTTAGA GAGTGGGAAG CAGATCCTAC TAATCCAGCA TTAAGAGAAG490 500 510 520 530 540 TTTACGCAGA ATCTTTTAGA GAGTGGGAAG CAGATCCTAC TAATCCAGCA TTAAGAGAAG
550 560 570 580 590 600 AGATGCGTAT TCAATTCAAT GACATGAACA GTGCCCTTAC AACCGCTATT CCTCTTTTTG550 560 570 580 590 600 AGATGCGTAT TCAATTCAAT GACATGAACA GTGCCCTTAC AACCGCTATT CCTCTTTTG
610 620 630 640 650 660 CAGTTCAAAA TTATCAAGTT CCTCTTTTAT CAGTATATGT TCAAGCTGCA AATTTACATT610 620 630 640 650 660 CAGTTCAAAA TTATCAAGTT CCTCTTTTAT CAGTATATGT TCAAGCTGCA AATTTACATT
670 680 690 700 710 720 TATCAGTTTT GAGAGATGTT TCAGTGTTTG GACAAAGGTG GGGATTTGAT GCCGCGACTA670 680 690 700 710 720 TATCAGTTTT GAGAGATGTT TCAGTGTTTG GACAAAGGTG GGGATTTGAT GCCGCGACTA
730 740 750 760 770 780 TCAATAGTCG TVATAATGAT TTAACTAGGC TTATTGGCAA CTATACAGAT CATGCTGTAC730 740 750 760 770 780 TCAATAGTCG TVATAATGAT TTAACTAGGC TTATTGGCAA CTATACAGAT CATGCTGTAC
790 800 810 820 830 840 GCTGGTACAA TACGGGATTA GAGCGTGTAT GGGGACCGGA TTCTAGAGAT IGGATAAGAT790 800 810 820 830 840 GCTGGTACAA TACGGGATTA GAGCGTGTAT GGGGACCGGA TTCTAGAGAT IGGATAAGAT
850 860 870 880 890 900 ATAATCAATT TAGAAGAGM TTAACACTAA CTGTATTAGA TATCGTTTCT CTATTTCCGA850 860 870 880 890 900 ATAATCAATT TAGAAGAGM TTAACACTAA CTGTATTAGA TATCGTTTCT CTATTTCCGA
910 920 930 940 950 960 ACTATGATAG TAGAACGTAT CCAATTCGAA CAGTTTCCCA ATTAACAAGA GAAATTTATA910 920 930 940 950 960 ACTATGATAG TAGAACGTAT CCAATTCGAA CAGTTTCCCA ATTAACAAGA GAAATTTATA
970 980 990 1000 1010 1020 CAAACCCAGT ATTAGAAAAT TTTGATGGTA GTTTTCGAGG CTCGGCTCAG GGCATAGAAG970 980 990 1000 1010 1020 CAAACCCAGT ATTAGAAAT TTTGATGGTA GTTTTCGAGG CTCGGCTCAG GGCATAGAAG
1030 1040 1050 1060 1070 1080 GAAGTATTAG GAGTCCACAT TTGATGGATA TACTTAACAG TATAACCATC TATACGGATG1030 1040 1050 1060 1070 1080 GAAGTATTAG GAGTCCACAT TTGATGGATA TACTTAACAG TATAACCATC TATACGGATG
1090 1100 1110 1120 1130 11401090 1100 1110 1120 1130 1140
CTCATAGAGG AGAATATTAT TGGTCAGGGC ATCAAATAAT GGCTTCTCCT GTAGGGTTTTCTCATAGAGG AGAATATE TGGTCAGGGC ATCAAATAAT GGCTTCTCCT GTAGGGTTTT
1150 1160 1170 1180 1190 12001150 1160 1170 1180 1190 1200
CGGGGCCAGA ATTCACTTTT CCGCTATATG GAACTATGGG AAATGCAGCT CCACAACAACCGGGGCCAGA ATTCACTTTT CCGCTATATG GAACTATGGG AAATGCAGCT CCACAACAAC
1210 1220 1230 1240 1250 12601210 1220 1230 1240 1250 1260
GTATTGTTGC TCAACTAGGT CAGGGCGTGT ATAGAACATT ATCGTCCACT TTATATAG/υΛGTATTGTTGC TCAACTAGGT CAGGGCGTGT ATAGAACATT ATCGTCCACT TTATATAG / υΛ
1270 1280 1290 1300 1310 13201270 1280 1290 1300 1310 1320
GACCTTTTAA TATAGGGATA AATAATCAAC AACTATCTGT TCTTGACGGG ACAGAATTTGGACCTTTTAA TATAGGGATA AATAATCAAC AACTATCTGT TCTTGACGGG ACAGAATTTG
1330 1340 1350 1360 1370 13801330 1340 1350 1360 1370 1380
CTTATGGAAC CTCCTCAAAT TTGCCATCCG CTGTATACAG AAAAAGCGGA ACGGTAGATTCTTATGGAAC CTCCTCAAAT TTGCCATCCG CTGTATACAG AAAAAGCGGA ACGGTAGATT
1390 1400 1410 1420 1430 14401390 1400 1410 1420 1430 1440
CGCTGGATGA AATACCGCCA CAGAATAACA ACGTGCCACC TAGGCAAGGA TTTAGTCATCCGCTGGATGA AATACCGCCA CAGAATAACA ACGTGCCACC TAGGCAAGGA TTTAGTCATC
1450 1460 1470 1480 1490 15001450 1460 1470 1480 1490 1500
GATTAAGCCA TGTTTCAATG TTTCGTTCAG GCTTTAGTAA TAGTAGTGTA AGTATAATAAGATTAAGCCA TGTTTCAATG TTTCGTTCAG GCTTTAGTAA TAGTAGTGTA AGTATAATAA
1510 1520 1530 1540 1550 15601510 1520 1530 1540 1550 1560
GAGCTCCTAT GTTCTCTTGG ATACATCGTA GTGCTGAATT TAATAATATA ATTCCTTCATGAGCTCCTAT GTTCTCTTGG ATACATCGTA GTGCTGAATT TAATAATATA ATTCCTTCAT
1370 1580 1590 1600 1610 16201370 1580 1590 1600 1610 1620
CACAAATTAC ACAAATACCT TTAACAAAAT CTACTAATCT TGGCTCTGGA ACTTCTGTCGCACAAATTAC ACAAATACCT TTAACAAATE CTACTAATCT TGGCTCTGGA ACTTCTGTCG
1630 1640 1650 1660 1670 16801630 1640 1650 1660 1670 1680
TTAAAGGACC AGGATTTACA GGAGGAGATA TTCTTCGAAG AACTTCACCT GGCCAGATTTTTAAAGGACC AGGATTTACA GGAGGAGATA TTCTTCGAAG AACTTCACCT GGCCAGATTT
1690 1700 1710 1720 1730 17401690 1700 1710 1720 1730 1740
CAACCTTAAG AGTAAATATT ACTGCACCAT TATCACAAAG ATATCGGGTA AGAATTCGCTCAACCTTAAG AGATE ACTGCACCAT TATCACAAAG ATATCGGGTA AGAATTCGCT
1750 1760 1770 1780 1790 18001750 1760 1770 1780 1790 1800
ACGCTTCTAC CACAAATTTA CAATTCCATA CATCAATTGA CGGAAGACCT ATTAATCAGGACGCTTCTAC CACAAATTTA CAATTCCATA CATCAATTGA CGGAAGACCT ATTAATCAGG
1810 1820 1830 1840 1850 18601810 1820 1830 1840 1850 1860
GGAATTTTTC AGCAACTATG AGTAGTGGGA GTAATTTACA GTCCGGAAGC TTTAGGACTGGGAATTTTTC AGCAACTATG AGTAGTGGGA GTAATTTACA GTCCGGAAGC TTTAGGACTG
1870 1880 1S90 1900 1910 19201870 1880 1S90 1900 1910 1920
TAGGTTTTAC TACTCCGTTT AACTTTTCAA ATGGATCAAG TGTATTTACG TTAAGTGCTCTAGGTTTTAC TACTCCGTTT AACTTTCA ATGGATCAAG TGTATTTACG TTAAGTGCTC
1930 1940 1950 1960 1970 19801930 1940 1950 1960 1970 1980
ATGTCTTCAA TTCAGGCAAT GAAGTTTATA TAGATCGAAT TGAATTTGTT CCGGCAGAAGATGTCTTCAA TTCAGGCAAT GAAGTTTATA TAGATCGAAT TGAATTTGTT CCGGCAGAAG
1990 2000 2010 2020 2030 20401990 2000 2010 2020 2030 2040
TAACCTTTGA GGCAGAATAT GATTTAGAAA GAGCACAAAA GGCGGTGAAT GAGCTGTTTATAACCTTTGA GGCAGATE GATTTAGAAA GAGCACAAAA GGCGGTGAAT GAGCTGTTTA
2050 2060 2070 2080 2090 21002050 2060 2070 2080 2090 2100
CTTCTTCCAA TCAAATCGGG TTAAAAACAG ATGTGACGGA TTATCATATT GATCAAGTATCTTCTTCCAA TCAAATCGGG TTAAAAACAG ATGTGACGGA TTATCATATT GATCAAGTAT
2110 2120 2130 2140 2150 21602110 2120 2130 2140 2150 2160
CCAATTTAGT TGAGTGTTTA TCTGATGAAT TTTGTCTGC-A TGAAAAAAAA GAATTGTCCGCCAATTTAGT TGAGTGTTTA TCTGATGAAT TTTGTCTGC-A TGAAAAAAAA GAATTGTCCG
2170 2180 2190 2200 2210 2220 AGAAAGTCAA ACATGCGAAG CGACTTAGTG ATGAGCGGAA TTTACTTCAA GATCCAAACT2170 2180 2190 2200 2210 2220 AGAAAGTCAA ACATGCGAAG CGACTTAGTG ATGAGCGGAA TTTACTTCAA GATCCAAACT
2230 2240 2250 2260 2270 22ÜO TTAGAGGGAT CAATAGACAA CTAGACCGTG GCTGGAGAGG AAGTACGGAT ATTACCATCC2230 2240 2250 2260 2270 22ÜO TTAGAGGGAT CAATAGACAA CTAGACCGTG GCTGGAGAGG AAGTACGGAT ATTACCATCC
2290 2300 2310 2320 2330 2340 AAGGAGGCGA TGACGTATTC AAAGAGAATT ACGTTACGCT ATTGGGTACC TTTGATGAGT2290 2300 2310 2320 2330 2340 AAGGAGGCGA TGACGTATTC AAAGAGAATT ACGTTACGCT ATTGGGTACC TTTGATGAGT
2350 2360 2370 2380 2390 2400 GCTATCCAAC GTATTfATAT CAAAAAATAG ATGAGTCGAA ATTAAAAGCC TATACCCGTT2350 2360 2370 2380 2390 2400 GCTATCCAAC GTATTfATAT CAAAAAATAG ATGAGTCGAA ATTAAAAGCC TATACCCGTT
2410 2420 2430 2440 2450 2460 ACCAATTAAG AGGGTATATC GAAGATAGTC AAGACTTAGA AATCTATTTA ATTCuCTACA2410 2420 2430 2440 2450 2460 ACCAATTAAG AGGGTATATC GAAGATAGTC AAGACTTAGA AATCTATTTA ATTCuCTACA
2470 2480 2490 2500 2510 2520 ATGCCAAACA CGAAACAGTA AATGTGCCAG GTACGGGTTCCTTATGGCCG CTTTCAGCCC2470 2480 2490 2500 2510 2520 ATGCCAAACA CGAAACAGTA AATGTGCCAG GTACGGGTTCCTTATGGCCG CTTTCAGCCC
2530 2540 2550 2560 2570 2580 CAAGTCCAAT CGGAAAATGT GCCCATCATT CCCATCATTT CTCCTTGGAC ATTGATGTTG2530 2540 2550 2560 2570 2580 CAAGTCCAAT CGGAAAATGT GCCCATCATT CCCATCATTT CTCCTTGGAC ATTGATGTTG
2590 2600 2610 2620 2630 2640 GATGTACAGA CTTAAATGAG GACTTAGGTG TATGGGTGAT ATTCAAGATT AAGACGCAAG2590 2600 2610 2620 2630 2640 GATGTACAGA CTTAAATGAG GACTTAGGTG TATGGGTGAT ATTCAAGATT AAGACGCAAG
2650 2660 2670 2680 2690 2700 ATGGCCATGC AAGACTAGGA AATCTAGAAT TTCTCGAAGA GAAACCATTa GTAGGAGAAG2650 2660 2670 2680 2690 2700 ATGGCCATGC AAGACTAGGA AATCTAGAAT TTCTCGAAGA GAAACCATTa GTAGGAGAAG
2710 2720 2730 2740 2750 2760 CACTAGCTCG TGTGAAAAGA GCGGAGAAAA AATGGAGAGA CAAACGTGAA AAATTGGAAT2710 2720 2730 2740 2750 2760 CACTAGCTCG TGTGAAAAGA GCGGAGAAAA AATGGAGAGA CAAACGTGAA AAATTGGAAT
2770 2780 2790 2800 2810 2820 GGGAAACAAA TATTGTTTAT AAAGAGGCAA AAGAATCTGT AGATGCTTTA TTTGTAAACT2770 2780 2790 2800 2810 2820 GGGAAACAAA TATTGTTTAT AAAGAGGCAA AAGAATCTGT AGATGCTTTA TTTGTAAACT
28SO 2840 2850 2860 2870 2880 CTCAATATGA TAGATTACAA GCGGATACCA ACATCGCGAT GATTCATGCG GCAGATAAAC28SO 2840 2850 2860 2870 2880 CTCAATATGA TAGATTACAA GCGGATACCA ACATCGCGAT GATTCATGCG GCAGATAAAC
2890 2900 2910 2920 2930 2940 GCGTTCATAG CATTCGAGAA GCTTATCTGC CTGAGCTGTC TGTGATTCCG GGTGTCAATG2890 2900 2910 2920 2930 2940 GCGTTCATAG CATTCGAGAA GCTTATCTGC CTGAGCTGTC TGTGATTCCG GGTGTCAATG
2950 2960 2970 2980 2990 3000 CGGCTATTTT TGMGAATTA GAAGGGCGTA TTTTCACTGC ATTCTCCCTA TATGATGCGA2950 2960 2970 2980 2990 3000 CGGCTATTTT TGMGAATTA GAAGGGCGTA TTTTCACTGC ATTCTCCCTA TATGATGCGA
3010 3020 3030 3040 3050 3060 GAAATGTCAT TAAAAATGGT GATTTTAATA ATGGCTTATC CTGCTGGAAC GTGAAAGGGC3010 3020 3030 3040 3050 3060 GAAATGTCAT TAAAATGGT GATTTTAATA ATGGCTTATC CTGCTGGAAC GTGAAAGGGC
3070 3080 3090 3100 3110 3120 ATGTAGATGT AGAAGAACAA AACAACCACC GTTCGGTCCT TGTTGTTCCG GAATGGGAAG3070 3080 3090 3100 3110 3120 ATGTAGATGT AGAAGAACAA AACAACCACC GTTCGGTCCT TGTTGTTCCG GAATGGGAAG
3130 3140 3150 3160 3170 3180 CAGAAGTGTC ACAAGAAGTT CGTGTCTGTC CGGGTCGTGG CTATATCCTT CGTGTCACAG3130 3140 3150 3160 3170 3180 CAGAAGTGTC ACAAGAAGTT CGTGTCTGTC CGGGTCGTGG CTATATCCTT CGTGTCACAG
3190 3200 3210 3220 3230 .3240 CGTACAAGGA GGGATATGGA GAAGGTTGCG TAACCATTCA TGAGATCGAG AACAATACAG3190 3200 3210 3220 3230 .3240 CGTACAAGGA GGGATATGGA GAAGGTTGCG TAACCATTCA TGAGATCGAG AACAATACAG
3250 3260 3270 3280 3290 3300 ACGAACTGAA GTTTAGCAAC TGTGTAGAAG AGGAAGTAiA TCCAAACAAC ACGGTAACGT3250 3260 3270 3280 3290 3300 ACGAACTGAA GTTTAGCAAC TGTGTAGAAG AGGAAGTAiA TCCAAACAAC ACGGTAACGT
3310 3320 3330 3340 3350 3360 GTAVTGATTA TACTGCGACT CAAGAAGAAT ATGAGGGTAC GTACACTTCT CGTaATCGAG3310 3320 3330 3340 3350 3360 GTAVTGATTA TACTGCGACT CAAGAAGATE ATGAGGGTAC GTACACTTCT CGTaATCGAG
3370 3380 3390 3A00 3410 3420 GATATGACGG AGCCTATGAA AGCAATTCTT CTGTACCAGC TGATTATGCA TCAGCCTATG3370 3380 3390 3A00 3410 3420 GATATGACGG AGCCTATGAA AGCAATTCTT CTGTACCAGC TGATTATGCA TCAGCCTATG
3430 3440 3450 3460 3470 3480 AAGAAAAAGC ATATACAGAT GGACGAAGAG ACAATCC7TG TGAATCTAAC AGAGGATATG 3430 3440 3450 3460 3470 3480 AAGAAAAAGC ATATACAGAT GGACGAAGAG ACAATCC7TG TGAATCTAAC AGAGGATATG
3490 3500 3510 3520 3530 3540 GGGATTACAC ACCACTACCA GCTGGCTATG TGACAAAAGA ATTAGAGTAC TTCCCAGAAA3490 3500 3510 3520 3530 3540 GGGATTACAC ACCACTACCA GCTGGCTATG TGACAAAAGA ATTAGAGTAC TTCCCAGAAA
3550 3560 3570 3580 3590 3600 CCGATAAGGT ATGGATTGAG ATCGGAGAAA CGGAAGGAaC ATTCATCG7G GACAGCGTGG3550 3560 3570 3580 3590 3600 CCGATAAGGT ATGGATTGAG ATCGGAGAAA CGGAAGGAaC ATTCATCG7G GACAGCGTGG
3610 3620 3630 3640( 3650 3660 AATTACTTCT TATGGAGGAA TAATATATGC TTTATAATGT'aAGGTGTGCA .-UTAAAGAAT3610 3620 3630 3640 ( 3650 3660 AATTACTTCT TATGGAGGAA TAATATATGC TTTATAATGT'aAGGTGTGCA. UTAAAGAATE
3670 3680 3690 3700 3710 3720 GATTACTGAC TTGTATTGAC AGATAAATAA GGAAATTTTT ATATGAATAA AAAACGGGCA3670 3680 3690 3700 3710 3720 GATTACTGAC TTGTATTGAC AGATAAATAA GGAAATTTT ATATGAATAA AAAACGGGCA
3730 3740 3750 3760 3/70 3780 TCACTCTTAA MGAATGATG TCCCTTTTiT GTATGATTTA ACGAGTGATA TTTAAATGTT3730 3740 3750 3760 3/70 3780 TCACTCTTAA MGAATGATG TCCCTTTiT GTATGATTTA ACGAGTGATA TTTAAATGTT
3790 3800 3810 3820 3830 3840 TTTTTTGCGA AGGCTTTACT TAACGGGGTA CCGCCACATG CCCATCAACT TAAGAATTTG3790 3800 3810 3820 3830 3840 TTTTTTGCGA AGGCTTTACT TAACGGGGTA CCGCCACATG CCCATCAACT TAAGAATTTG
3850 3860 3870 3880 3890 3900 CACTACCCCC AAGTGTCAAA AAACGTTATT CTTTCTAAAA AGCTAGCTAG AAAGGATGAC3850 3860 3870 3880 3890 3900 CACTACCCCC AAGTGTCAAA AAACGTTATT CTTTCTAAAA AGCTAGCTAG AAAGGATGAC
3910 3920 3930 3940 3950 3960 ATTTTTTATG AATCTTTCAA TTCAAGATGA ATTACAACTA TTTTCTGAAG AGCTGTATCG3910 3920 3930 3940 3950 3960 ATTTTTATG AATCTTTCAA TTCAAGATGA ATTACAACTA TTTTCTGAAG AGCTGTATCG
3970 3980 3990 4000 4010 4020 TCATTTAAC CCTTCTCTTT TGGAAGAACT CGCTAAAGAA TTAGGTTTTG TAAAAAGAAA3970 3980 3990 4000 4010 4020 TCATTTAAC CCTTCTCTTT TGGAAGAACT CGCTAAAGAA TTAGGTTTTG TAAAAAGAAA
4030 4040 4050 4060 4070 4080 ACGAAAGTTT TCAGGAAATG AATTAGCTAC CATATuTATC TGGGGCAGTC AACGTACAuC4030 4040 4050 4060 4070 4080 ACGAAAGTTT TCAGGAAATG AATTAGCTAC CATATuTATC TGGGGCAGTC AACGTACAuC
4090 4100 4110 4120 4130 4140 GAGTGATTCT CTCGTTCGAC TATGCAGTCA ATTACACGCC GCCACAGCAC TCTTATGAGT4090 4100 4110 4120 4130 4140 GAGTGATTCT CTCGTTCGAC TATGCAGTCA ATTACACGCC GCCACAGCAC TCTTATGAGT
4150 4160 4170 4180 4190 4200 CCAGAAGGAC TCAATAAACG CTTTGATAAA AAAGCGGTTG AATTTTTGAA ATATATTTTT4150 4160 4170 4180 4190 4200 CCAGAAGGAC TCAATAAACG CTTTGATAAA AAAGCGGTTG AATTTTTGAA ATATATTTTT
4210 4220 4230 4240 4250 4260 TCTGCATTAT GGAAAAGTAA ACTTTGTAAA ACATCAGCCA TTTCAAGTGC AGCAC ~ACG4210 4220 4230 4240 4250 4260 TCTGCATTAT GGAAAAGTAA ACTTTGTAAA ACATCAGCCA TTTCAAGTGC AGCAC ~ ACG
4270 4280 4290 4300 4310 4320 TATTTTCAAC GAATCCGTAT TTTAGATGCG ACGATTTTCC AAGTACCGAA ACATTTAGCA4270 4280 4290 4300 4310 4320 TATTTTCAAC GAATCCGTAT TTTAGATGCG ACGATTTTCC AAGTACCGAA ACATTTAGCA
4330 4340 4350 4360 CATGTATATC CTGGGTCAGG TGGTTGTGCA CAAACTGCAG4330 4340 4350 4360 CATGTATATC CTGGGTCAGG TGGTTGTGCA CAAACTGCAG
Die durch die Nukleotide 156 b's 3623 von Formel I definierte kodierende Region kodiert ein Poiypeptid dör FormelThe coding region defined by nucleotides 156b's 3623 of Formula I encodes a polypeptide of the formula
Formel IlFormula Il
Met Asp Asn Asn Pro Asn He Asn GIu Cys 10Met Asp Asn Asn Pro Asn He Asn Gius Cys 10
He Pro Tyr Asn Cys Leu Ser Asn Pro GIu 20He Pro Tyr Asn Cys Leu Ser Asn Pro GIu 20
VaI GIu VaI Leu GIy GIy GIu Arg He GIu 30VaI GIu VaI Leu GIy GIy GIu Arg He GIu 30
Thr GIy Tyr Thr Pro He Asp He Ser Leu AOThr GYy Tyr Thr Pro He Asp He Ser Leu AO
Ser Leu Thr Gin Phe Leu Leu Ser GIu Phe 50Ser Leu Thr Gin Phe Leu Leu Ser GIu Phe 50
VaI Pro GIy Ala GIy Phe VaI Leu GIy Leu 60VaI Pro GIy Ala GIy Phe VaI Leu GIy Leu 60
VaI Asp He He Trp GIy He Phe GIy Pro 70VaI Asp He He Trp GIy He Phe GIy Pro 70
Ser GIn Trp Asp Ala Phe Leu VaI Gin lie ( 80Ser GIn Trp Asp Ala Phe Leu Vai Gin lie ( 80
GIu GIn Leu He Asn GIn Arg He GIu GIu 90GIu GIn Leu He Asn GIn Arg He GIu GIu 90
Phe AIa Arg Asn Gin Ala He Ser Arg Leu 100Phe AIa Arg Asn Gin Ala He Ser Arg Leu 100
GIu GIy Leu Ser Asn Leu Tyr Gin He Tyr 110GIu GIy Leu Ser Asn Leu Tyr Gin He Tyr 110
Ala GIu Ser Phe Arg GIu Trp GIu Ala Asp 120Ala Glu Ser Phe Arg Glu Trp Glu Ala Asp 120
Pro Thr Asn Pro AIa Leu Arg GIu GIu Met 130Per Thr Asn Pro AIa Leu Arg GIu GIu Met 130
Arg He GIn Phe Asn Asp Met Asn Ser AIa 140Arg He GIn Phe Asn Asp Met Asn Ser AIa 140
Leu Thr Thr Ala He Pro Leu Phe Ala VaI 150Leu Thr Thr Ala He Pro Leu Phe Ala VaI 150
GIn Asn Tyr Gin VaI Pro Leu Lau Ser VaI 160GIn Asn Tyr Gin VaI Pro Leu Lau Ser VaI 160
Tyr VaI Gin Ala AIa Asn Leu His Leu Ser 170Tyr VaI Gin Ala Ala Asn Leu His Leu Ser 170
VaI Leu Arg Asp VaI Ser VaI Phe GIy GIn 180VaI Leu Arg Asp VaI Ser VaI Phe GIy GIn 180
Arg Trp GIy Phe Asp Ala Ala Thr He Asn 190Arg Trp Giy Phe Asp Ala Ala Thrhe Asn 190
Ser Arg Tyr Asn Asp Leu Thr Arg Leu He 200Ser Arg Tyr Asn Asp Leu Thr Arg Leu He 200
GIy Asn Tyr Thr Asp His Ala VaI Arg Trp 210GIy Asn Tyr Thr Asp His Ala VaI Arg Trp 210
Tyr Asn Thr GIy Leu GIu Arg VaI Trp GIy 220Tyr Asn Thr GIy Leu GIu Arg VaI Trp GIy 220
Pro Asp S'jr Arg Asp Tip He Arg Tyr Asn 230Pro Asp S'jr Arg Asp Tip He Arg Tyr Asn 230
GIn Phe Arg Arg GIu Leu Thr Leu Thr VaI 240GIn Phe Arg Arg Glu Leu Thr Leu Thr VaI 240
Leu Αερ He VaI Ser Leu Phe Pro Asn Tyr 250Leu Αερ He VaI Ser Leu Phe Pro Asn Tyr 250
Asp Ser Arg Thr Tyr Pro Hg Arg Thr VaI 260Asp Ser Arg Thr Tyr Pro Hg Arg Thr VaI 260
Ser GIn Leu Thr Arg GIu He Tyr Thr Asn 270Ser GIn Leu Thr Arg Glu He Tyr Thr Asn 270
Pro VaI Leu GIu Asn Phe Asp GIy Ser Phe 280Pro VaI Leu GIu Asn Phe Asp GIy Ser Phe 280
Arg GIy Ser Ala Gin GIy He GIu GIy Ser 290Arg GIy Ser Ala Gin GIy He GIu GIy Ser 290
He Arg Ser Pro His Leu Met Asp He Leu 300He Arg Ser Pro Leu Met Asp He Leu 300
Asn Ser Arg Gly He Met Pro GIu Met GIy VaI Ala Thr Leu Phe Asn Ser VaI GIy Thr Tyr Arg Asp GIu Pro Pro Ser His Ser Asn Pro Met GIu Phe He Thr Asn Leu GIy Pro Arg Arg Leu Arr, Gin Arg Ser Thr He Asp Phe Ser Leu Gin Phe Thr Ser Sec Phe Asn Arg He Phe GIu Gin Lys Ser Asn Thr Asp Leu VaI Leu AspAsn Ser Arg Gly He Met Pro GIu Met GIy VaI Ala Thr Leu Phe Asn Ser VaI GIy Thr Tyr Arg Asp GIu Pro Pro Ser His Ser Asn Pro Met GIu Phe He Thr Asn Leu GIy Pro Arg Arg Leu Arr, Gin Arg Ser Thr He Asp Phe Ser Leu Gin Phe Thr Ser Sec Phe Asn Arg He Phe GIu Gin Lys Ser Asn Thr Asp Leu VaI Leu Asp
He Thr GIu Tyr Ala Ser Phe Thr Asn Ala Gin Leu Ser Ser He GIy Leu Asp Ser Ser Lys Ser He Pro Arg Gin VaI Ser Ser Ser Phe Ser Asn Asn Gin He GIy Ser GIy Phe Thr Ser VaI Asn Tyr Arg Thr Asn GIy Arg AIa Thr Ser Gly Thr Pro VaI Phe Ser Gly GIu Phe Ala GIu Ala VaI Gin He Tyr His GIu Cys GIu LysHe Thr GIu Tyr Ala Ser Phe Thr Asn Ala Gin Leu Ser Ser He GIy Leu Asp Ser Ser Lys Ser He Pro Arg Gin VaI Ser Ser Ser Phe Ser Asn Asn Gin He Giy Ser Giy Phe Thr Ser VaI Asn Tyr Arg Thr Asn GIy Arg AI Thr Ser Gly Thr Pro VaI Phe Ser Gly GIu Phe Ala GIu Ala Vai Gin He Tyr His GIu Cys GIu Lys
He Tyr Thr Tyr Trp Ser Pro VaI Gly Phe Pro Leu Ala Pro GIn Gly Gin GIy Thr Leu Tyr He Asn Asn Gly Thr GIu Asn Leu Pro Gly Thr VaI Pro Gin Asn Gly Phe Ser Met Phe Arg VaI Ser He Trp He His He He Pro Pro Leu Thr Gly Thr Ser Thr Gly Gly Pro Gly GIn He Thr AIa VaI Arg He Leu GIn Phe Pro He Asn Met Ser Ser Ser Phe Arg Phe Asn Phe Thr Leu Ser Asn GIu VaI VaI Pro AIa Tyr Asp Leu Asn GIu Leu Gly Leu Lys He Asp Gin Leu Ser Asp Lys GIu LeuHe Tyr Thr Tyr Trp Ser Pro VaI Gly Phe Pro Leu Ala Pro GIn Gly Gin GIy Thr Leu Tyr He Asn Asn Gly Thr GIu Asn Leu Pro Gly Thr VaI Pro Gin Asn Gly Phe Ser Met Phe Arg VaI Ser He Trp He His He He Pro Pro Leu Thr Gly Thr Ser Thr Gly Gly Pro Gly GIn He Thr AIa VaI Arg He Leu GIn Phe Pro He Asn Met Ser Ser Phe Arg Phe Asn Phe Thr Leu Ser Asn GIu VaI VaI Pro AIa Tyr Asp Leu Asn GIu Leu Gly Leu Lys He Asp Gin Leu Ser Asp Lys Giu Leu
Asp Ala His Gly His Gin Phe Ser Gly Tyr Gly Thr Gin Arg He VaI Tyr Arg Arg Arg Pro Gin Gin Leu Phe Ala Tyr Ser Ala VaI Asp Ser Leu Asn Asn VaI His Arg Leu Ser Gly Phe He Arg AIa Arg Ser AIa Ser Ser GIn Lys Ser Thr VaI VaI Lys Asp He Leu He Ser Thr Pro Leu Ser Arg Tyr AIa His Thr Ser GIn Gly Asn Gly Ser Asn Thr VaI Gly Ser Asn Gly Ala His VaI Tyr He Asp GIu VaI Thr GIu Arg AIa Phe Thr Ser Thr Asp VaI Va.l Ser Asn GIu Phe Cys Ser GIu LysAsp Ala His Gly His Gin Phe Ser Gly Tyr Gly Thr Gin Arg He VaI Tyr Arg Arg Arg Pro Gin Gin Leu Phe Ala Tyr Ser Ala VaI Asp Ser Leu Asn Asn VaI His Arg Leu Ser Gly Phe He Arg AIa Arg Ser AIa Ser Ser GIn Lys Ser Thr VaI VaI Lys Asp He Leu He Ser Thr Pro Leu Ser Arg Tyr AIa His Thr Ser GIn Gly Asn Gly Ser Asn Thr VaI Gly Ser Asn Gly Ala His VaI Tyr He Asp GIu VaI Thr GIu Arg AIa Phe Thr Ser Thr Asp VaI Va.l Ser Asn GIu Phe Cys Ser Glu Lys
310 320 330 3A0 350 360 370 380 390 AOO AlO 420 A 30 AAO A 50 A60 A70 A80 A90 500 510 520 530 5AO 550 560 570 580 590 600 610 620 630 6A0 650 660 670310 320 330 3A0 350 360 370 380 390 AOO AlO 420 A 30 AAO A 50 A60 A70 A80 A90 500 510 520 530 5AO 550 560 570 580 590 600 610 620 630 6A0 650 660 670
VaI Lys His Ala Lys Arg Leu Ser Asp GIu 680VaI Lys His Ala Lys Arg Leu Ser Asp Glu 680
Arg Asn Leu Leu Gin Asp Pro Asn Phe Arg 690Arg Asn Leu Leu Gin Asp Pro Asn Phe Arg 690
GIy He Asn Arg GIn Leu Asp Arg GIy Trp 700GIY He Asn Arg GIn Leu Asp Arg GIy Trp 700
Arg GIy Ser Thr Asp He Thr He Gin GIy 710Arg GIy Ser Thr Asp He Thr He Gin GIy 710
GIy Asp Asp VaI Phe Lys GIu Asn Tyr VaI 720GIy Asp Asp VaI Phe Lys GIu Asn Tyr VaI 720
Thr Leu Leu GIy Thr Phe Asp GIu Cys Tyr 730Thr Lei Lei GIy Thr Phe Asp Giu Cys Tyr 730
Pro Thr Tyr Leu Tyr Gin Lys He Asp GIu 740Pro Thr Tyr Leu Tyr Gin Lys He Asp GIu 740
Ser Lys Leu Lys AIa Tyr Thr Arg Tyr GIn 750Ser Lys Leu Lys AIa Tyr Thr Arg Tyr GIn 750
Leu Arg GIy Tyr He GIu Asp Ser Gin Asp 760Leu Arg GYy Tyr He GIu Asp Ser Gin Asp 760
Leu GIu He Tyr Leu He Arg Tyr Asn AIa 770Leu GIu He Tyr Leu He Arg Tyr Asn AIa 770
Lys His GIu Thr VaI Asn VaI Pro GIy Thr 780Lys His GIu Thr VaI Asn VaI Pro GIy Thr 780
GIy Ser Leu Trp Pro Leu Ser AIa Pro Ser ' 790GIy Ser Leu Trp Pro Leu Ser AIa Pro Ser '790
Pro He GIy Lys Cys Ala His His Ser His 800Pro He Gly Lys Cys Ala His His Ser His 800
His Phe Ser Leu Asp He Asp VaI GIy Cys 810His Phe Ser Leu Asp He Asp Vai GIy Cys 810
Thr Asp Leu Asn GIu Asp Leu GIy VaI Trp 820Thr Asp Leu Asn Giu Asp Leu Giy VaI Trp 820
VaI He Phe Lys He Lys Thr Gin Asp GIy 830VaI He Phe Lys He Lys Thr Gin Asp GIy 830
His Ala Arg Leu GIy Asn Leu GIu Phe Leu 840His Ala Arg Leu GIy Asn Leu Giu Phe Leu 840
GIu GIu Lys Pro Leu VaI GIy GIu AIa Leu 850GIu Giu Lys Pro Leu Vai GIy GIu AIa Leu 850
AIa Arg VaI Lys Arg Ala GIu Lys Lys Trp 860Ala Arg VaI Lys Arg Ala Glu Lys Lys Trp 860
Arg Asp Lys Arg GIu Lys Leu GIu Trp GIu 870Arg Asp Lys Arg Glu Lys Leu Glu Trp Glu 870
Thr Asn He VaI Tyr Lys GIu AIa Lys GIu 880Thr Asn He VaI Tyr Lys GIu AIa Lys GIu 880
Ser VaI Asp Ala Leu Phe VaI Asn Ser GIn 890Ser VaI Asp Ala Leu Phe VaI Asn Ser GIn 890
Tyr Asp Arg Leu Gin Ala Asp Thr Asn He 900Tyr Asp Arg Leu Gin Ala Asp Thr Asn He 900
AIa Met He His Ala Ala Asp Lys Arg Val 910Ala Met He His Ala Ala Asp Lys Arg Val 910
His Ser He Arg GIu Ala Tyr Leu Pro GIu 920His Ser He Arg Giu Ala Tyr Leu Pro GIu 920
Leu Ser VaI He Pro GIy VaI Asn Ala Ala 930Leu Ser VaI He Pro GIy VaI Asn Ala Ala 930
He Phe GIu GIu Leu GIu GIy Arg He Phe 940He Phe GIu Giu Leu GIu Giy Arg He Phe 940
Thr Ala Phe Ser Leu Tyr Asp Ala Arg Asn 950Thr Ala Phe Ser Leu Tyr Asp Ala Arg Asn 950
VaI He Lys Asn GIy Asp Phe Asn Asn GIy 960Vai He Lys Asn Giy Asp Phe Asn Asn GIy 960
Leu Ser Cys Trp Asn VaI Lys GIy His VaI 970Leu Ser Cys Trp Asn VaI Lys Giy His VaI 970
Asp VaI GIu GIu Gin Asn Asn His Arg Ser 980Asp VaI GIu Giu Gin Asn Asn His Arg Ser 980
VaI Leu VaI VaI Pro GIu Trp GIu Ala GIu 990VaI Leu VaI VaI Pro GIu Trp GIu Ala GIu 990
VaI Ser Gin GIu VaI Arg VaI Cys Pro GIy 1000VaI Ser Gin GIu VaI Arg VaI Cys Pro GIy 1000
Arg GIy Tyr He Leu Arg VaI Thr Ala Tyr '.Arg GIy Tyr He Leu Arg VaI Thr Ala Tyr '.
Lys GIu GIy Tyr GIy GIu GIy Cys VaI Thr 1020Lys GIu GIy Tyr GIy GIu GIy Cys VaI Thr 1020
He His GIu He GIu Asn Asn Thr Asp GIu 1030He His Glu He Glu Asn Asn Thr Asp Glu 1030
Leu Lys Phe Ser Asn Cys VaI GIu GIu GIu 1040Leu Lys Phe Ser Asn Cys VaI GIu GIu GIu 1040
VaI Tyr Pro Asn .\sn Thr VaI Thr Cys Asn 1050VaI Tyr Pro Asn. \ Thr Thr VaI Thr Cys Asn 1050
Asp Tyr Thr Ala Thr Gin GIu GIu Tyr GIu 1060Asp Tyr Thr Ala Thr Gin Glu Giu Tyr Glu 1060
GIy Thr Tyr Thr Ser Arg Asn Arg GIy Tyr 1070GIy Thr Tyr Thr Ser Arg Asn Arg GIy Tyr 1070
Asp GIy Ala Tyr GIu Ser Asn Scr Ser VaI 1080Asp GIy Ala Tyr Glu Ser Asn Scr Ser VaI 1080
Pro Ala Asp Tyr Ala Ser Ala Tyr GIu GIu 1090Pro Ala Asp Tyr Ala Ser Ala Tyr GIu GIu 1090
Lys Ala Tyr Thr Asp GIy Arg Arg Asp Asn 1100Lys Ala Tyr Thr Asp Arg Arg Arg Asp Asn 1100
Pro Cys GIu Ser Asn Arg GIy Tyr GIy Asp 1110Pro Cys GIu Ser Asn Arg GIy Tyr GIy Asp 1110
Tyr Thr Pro Leu Pro Ala GIy Tyr VaI Thr 1120Tyr Thr Pro Leu Pro Ala GIy Tyr VaI Thr 1120
Lys GIu Leu GIu Tyr Phe Pro GIu Thr Asp 1130Lys Giu Leu Giu Tyr Phe Pro GIu Thr Asp 1130
Lys VaI Trp He GIu He GIy GIu Thr GIu HAOLys VaI Trp Hey GIu He GIy GIu Thr GIu HAO
GIy Thr Phe He VaI Asp Ser VaI GIu Leu 1150GIy Thr Phe He VaI Asp Ser VaI GIu Leu 1150
Leu Leu Met GIu GIu End 1156Leu Leu Met GIu GIu End 1156
Um ein chimäres Gen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in B.thurlnglensls- bzw. B.cereus-Zellen zu transformieren, wird das Ge . vorzugsweise zuerst in einen Vektor eingebaut. Besonders bevorzugt ist der Einbau in die erfindungsgemäßen bifunktionellen Vektoren.In order to transform a chimeric gene by means of the method according to the invention into B.thurlnglensls or B.cereus cells, the Ge. preferably first incorporated into a vector. Particularly preferred is the incorporation into the bifunctional vectors of the invention.
Wenn das entsprechende Gen nicht in einer Menge zur Verfugung steht, die für die Einschleusung in die Baclllus-Zellen ausreicht, kann der Vektor zunächst durch Replikation in einer heterologen Wirtszelle amplitiziert werden. Am besten geeignot für die Amplifikation von Genen sind Bakterien- oder Hefezellen. Wenn eine ausreichende Menge des Gens zur Verfügung steht, wird es in die Bacillus-Zellen eingeschleust. Die Einführung des Gens in B. thurlngiensls- oder B.cereus-Zellen kann mit dem gleichen Vektor erfolgen. Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen bifunktionellen Vektoren.If the gene of interest is not available in an amount sufficient to be introduced into Bacillus cells, the vector may be first amplified by replication in a heterologous host cell. Most suitable for the amplification of genes are bacterial or yeast cells. When a sufficient amount of the gene is available, it is introduced into the Bacillus cells. The introduction of the gene into B. thurlngiensls or B.cereus cells can be done with the same vector. Particularly suitable are the bifunctional vectors of the invention.
Einige Beispiele für bakterielle Wirtszellen, die für eine Replikation des Chimären üens geeignet sind, umfassen Bakterien, ausgewählt aus den Gattungen Escherlchla, wie E.coil, Agrobacterium, wie A. rhlzogenes, Pseudomonas, wie Pseudomonas spp„ Bacillus, wie B. magneterium oder B. subtills, usw. Durch das erfindungsgemäße Transformationsverfahren wird es jetzt im Rahmen dieser Erfindung erstmals möglich, auch B.thurlnglensls bzw. B.cereus selbst als Wirtszellen einzusetzen. Verfahren der Klonierung heterologer Gene in Bakterien sind in den US Patenten 4,237,224 und 4,468,464 beschrieben.Some examples of bacterial host cells suitable for chimeric replication include bacteria selected from the genera Escherlchla, such as E. coil, Agrobacterium, such as A. rhlzogenes, Pseudomonas, such as Pseudomonas spp. Bacillus, such as B. magneterium or B. subtills, etc. Through the transformation process according to the invention, it is now possible for the first time in the context of this invention to use B.thurlglensls or B.cereus themselves as host cells. Methods of cloning heterologous genes into bacteria are described in U.S. Patents 4,237,224 and 4,468,464.
Die Replikation von Genen in E.coil, die das kristalline Protein von B.thuringlensls kodieren, wird von Wong et al./29/ (1983) beschrieben.The replication of genes in E. coil that encode the crystalline protein of B.thuringlensls is described by Wong et al., 29 (1983).
Einige Beispiele für Hefewirtszellen, die sich zur Replikation der erfrdungsgemäßen Gene eignen, schließen solche, ausgewählt aus der Gattung Saccharomyces, ein (Europäische Patentanmeldung EP 0238441).Some examples of yeast host cells suitable for replicating the genes of the invention include those selected from the genus Saccharomyces (European Patent Application EP 0238441).
Für die Amplifikation der erfindungsgemäßen Gene kann jeder beliebige Vektor verwendet werden, in den das chimäre Gen eingebaut werden kann und der sich in einer geeigneten Wirtszelle, wie in Bakterien oder Hefe, repliziert. Der Vektor kann beispielsweise von einem Phagen oder einem Plasmid abgeleitet sein. Beispiele für Vektoren, die von Phagen abgeleitet und im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden können, sind Vektoren die von M13- und von λ-Phagen abgeleitet sind. Einige geeignete Vektoren, die von M 13-Phagen abgeleitet sind, schließen M 13mp18 und M 13mp19 ein. Einige von λ-Phagen abgeleitete geeignete Vektoren schließen Xgt11, \gt7 und X-Charon4 ein.Any vector in which the chimeric gene can be incorporated and which replicates in a suitable host cell, such as bacteria or yeast, can be used to amplify the genes of the invention. The vector can be derived, for example, from a phage or a plasmid. Examples of phage-derived vectors that can be used in this invention are vectors derived from M13 and λ phage. Some suitable vectors derived from M13 phages include M13mp18 and M13mp19. Some suitable λ vectors derived from λ phages include Xgt11, \ gt7 and X-Charon4.
Von den Vektoren, die von Plasmiden abgeleitet und ganz besonders für die Replikation in Bakterien geeignet sind, seien hier beispielhaft pBR 322 (Bolivar et al./30/, 1977), pUC18 und pUC 19 (Norrander et al./31/, 1983) sowie Ti-Plasmide(Bevan et al./32/,Of the vectors which are derived from plasmids and are particularly suitable for replication in bacteria, examples which may be mentioned here are pBR 322 (Bolivar et al / 30/, 1977), pUC18 and pUC 19 (Norrander et al / 31/, 1983 ) and Ti plasmids (Bevan et al.
1983) genannt, ohne dadurch jedoch den Erfindungsgegenstand in irgendeiner Weise zu limitieren. Die bevorzugten Vektoren zur Amplifikation von Genen in Bakterien sind pBR322, pUC18und pUC19.1983) without, however, limiting the scope of the invention in any way. The preferred vectors for amplifying genes in bacteria are pBR322, pUC18 and pUC19.
Für eine Klonierung direkt in B.thuringiensls und/oder B.cereus sind in erster Linie Direktklonierungsvektoren zu nennen, wie z.B. pBD347, pBD348, pBD64 sowie pUB 1664, sowie insbesondere „shuttle"-Vektoren, die zuvor bereits im Detail beschrieben wurden, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.For cloning directly in B. thuringiensis and / or B. cereus, primarily direct cloning vectors should be mentioned, e.g. pBD347, pBD348, pBD64 and pUB 1664, as well as, in particular, "shuttle" vectors, which have been previously described in detail, but are not limited thereto.
Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind die bifunktionellen („shuttle") Vektoren pXI61 (= pK61) und pXI93 (= pK93), die, transformiert in B.thuringiensls var. kurstaki HD 1 cryB bzw. B. cereus 569K, bei der als Internationale Hinterk gungsstelle anerkannten „Deutschen Sammlung von Mikroorganismen" (Braunschweig, BRD) gemäß den Bestimmungen des Budapester Vertrages unter der Nummer DSM 4 573 (DSM 4 572, transformiert in B.thuringlensis var.Particularly preferred in the context of this invention are the bifunctional ("shuttle") vectors pXI61 (= pK61) and pXI93 (= pK93) which, transformed in B. thuringiensis var. Kurstaki HD 1 cryB and B. cereus 569K, respectively, in US Pat International Reproduction Agency recognized "German Collection of Microorganisms" (Braunschweig, FRG) in accordance with the provisions of the Budapest Treaty under the number DSM 4 573 (DSM 4 572, transformed into B.thuringlensis var.
kurstaki HD1 cryB)bzw. DSM4571 (pXI93, transformiert in B.thuringiensls var. kurstaki HD 1 cryB)undDSM4573(pXI93, transformiert in B. cereus 569 K) hinterlegt worden sind.kurstaki HD1 cryB) resp. DSM4571 (pXI93, transformed into B. thuringiensis var. Kurstaki HD 1 cryB) and DSM4573 (pXI93, transformed into B. cereus 569 K).
Um ein für die Replikation in Bakterien geeignetes chimäres Gen zu konstruieren, werden eine Promotorsequenz, eine 5'-nichttranslatierte Sequenz, eine kodierende Sequenz und eine 3'-nichttranslatierte Sequenz in einen Vektor eingefügt oder in der richtigen Reihenfolge in einem der zuvor beschriebenen Vektoren zusammengebaut. Geeignete Vektoren sind erfindungsgemäß solche, die in der Lage sind, sich in der Wirtszelle zu replizieren.In order to construct a chimeric gene suitable for bacterial replication, a promoter sequence, a 5 'untranslated sequence, a coding sequence and a 3' untranslated sequence are inserted into a vector or assembled in the correct order in one of the vectors described above , Suitable vectors according to the invention are those which are able to replicate in the host cell.
Der Promotor, die 5'-nichttranslatierte Region, die kodierende Region und die 3'-nichttranslatierte Region, können gegebenenfalls zuerst außerhalb des Vektors in einer Einheit zusammengefaßt und dann in den Vektor eingefügt werden.The promoter, the 5 'untranslated region, the coding region and the 3' untranslated region may optionally be first combined outside the vector in one unit and then inserted into the vector.
Alternativ dazu können aber auch Teile des Chimären Gens einzeln in den Vektor eingefügt werden.Alternatively, however, parts of the chimeric gene can also be inserted individually into the vector.
Im Falle der B.thuringiensis- bzw. B.cereus -Klonierungsvektoren kann dieser Verfahrensschritt entfallen, da die gesamte aus B.thuringlensis isolierte Einheit, bestehend aus einer 5'-m'chttranslatierten Region, der kodierenden Region und einer 3'-nichttranslatierten Region, in den Vektor eingespleißt werden kann.In the case of the B. thuringiensis or B. cereus cloning vectors, this process step can be omitted since the entire unit isolated from B. thuringlensis, consisting of a 5'-mediated region, the coding region and a 3'-untranslated region into which vector can be spliced.
IL ti IL ti
Der Vektor enthält ciarüberhinaus vorzugsweise auch ein Markorgen, welches der Wirtszello eine Eigenschaft verleiht, durch die man die mit dem Vektor transformierten Zellen erkennen kann. Bevorzugt sind Markergene, die eine Antibiotikaresistenz kodieren. Einige Beispiele für geeignete Antibiotika sind Ampicillin, Chloramphenicol, Erythromycin, Tetrazyklin, H/gromycin, G418 und Kanamycin.The vector also preferably contains a cognate gene, which gives the host cell a property by means of which it is possible to recognize the cells transformed with the vector. Preferred are marker genes encoding an antibiotic resistance. Some examples of suitable antibiotics are ampicillin, chloramphenicol, erythromycin, tetracycline, H / gromycin, G418 and kanamycin.
Ebenfalls bevorzugt sind Markergene, die Enzyme mit einem chromogenen Substrat, wie z. B. X-gal (5-Brom-4-chlor-3-indolyl-ß-D-galaktosid), kodieren. Die transformierten Kolonien können dann sehr einfach anhand einer spezifischen Farbreaktion nachgewiesen werden.Also preferred are marker genes containing enzymes with a chromogenic substrate, such as. X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside). The transformed colonies can then be detected very easily by means of a specific color reaction.
Die Einfügung oder der Zusammenbau des Gens im Vektor wird mit Hilfe von Standardverfahren durchgeführt, beispielsweise die Verwendung von rekombinanter DNA (Maniatis et al./33/, 1982) und die Anwendung der homologen Rekombination (Hinnen etal./34/, 1978).The insertion or assembly of the gene in the vector is carried out by standard methods, for example, the use of recombinant DNA (Maniatis et al., 33/1982) and the use of homologous recombination (Hinnen et al., 34, 1978).
Die Verfahren der rekombinanten DNA-Technologie beruhen darauf, daß der Vektor zunächst geschnitten und die gewünschte DNA-Sequenz zwischen die geschnittenen Stücke des Vektors eingefügt wird; die Enden der gewünschten DNA-Sequenz werden anschließend mit den entsprechenden Enden des Vektors verknüpft.The methods of recombinant DNA technology rely on first cutting the vector and inserting the desired DNA sequence between the cut pieces of the vector; the ends of the desired DNA sequence are then linked to the corresponding ends of the vector.
Der Vektor wird vorzugsweise mit geeigneten Restriktionsendonukleasen geschnitten. Einige Restriktionsendonukleasen sind beispielsweise solche, die glatte Enden bilden, wie Sma I, Hpa I und EcoR V, sowie solche, die kohäsive Enden bilden, wie EcoR I, Sacl undBamHI.The vector is preferably cut with appropriate restriction endonucleases. For example, some restriction endonucleases are those that form blunt ends, such as Sma I, Hpa I and EcoR V, as well as those that form cohesive ends, such as EcoR I, Sacl and BamHI.
Die gewünschte DNA-Sequenz existiert normalerweise als Teil eines größeren DNA-Moleküls, wie eines Chromosoms, eines Plasmids, eines Transposons oder eines Phagen. Die gewünschte DNA-Sequenz wird in diesen Fällen aus ihrer ursprünglichen Quelle herausgeschnitten und gegebenenfalls so modifiziert, daß ihre Enden mit denen des geschnittenen Vektors verbunden werden können. Wenn die Enden der gewünschten DNA-Sequenz und des geschnittenen Vektors glatte Enden sind, können sie beispielsweise mit für glatte Enden spezifischen Ligasen, wie der T4 DNA-Ligase; miteinander verbunden werden.The desired DNA sequence normally exists as part of a larger DNA molecule, such as a chromosome, a plasmid, a transposon or a phage. The desired DNA sequence in these cases is excised from its original source and optionally modified so that its ends can be joined to those of the cut vector. For example, when the ends of the desired DNA sequence and the cut vector are blunt-ended, they can be ligated with ligands specific for blunt ends, such as T4 DNA ligase; be connected to each other.
Die Enden der gewünschten DNA-Sequenz können auch in der Form von kohäsiven Enden mit den Enden des geschnittenen Vektors verbunden werden, in welchem Fall eine für kohäsive Enden spezifische Ligase, die auch T4 DNA-Ligase sein kann, benutzt wird. Eine andere geeignete, für kohäsive Enden spezifische Ligase ist beispielsweise die E.coli-DNA-Ligase.The ends of the desired DNA sequence may also be joined in the form of cohesive ends to the ends of the cut vector, in which case a cohesive-end-specific ligase, which may also be T4 DNA ligase, is used. Another suitable ligase specific for cohesive ends is, for example, E. coli DNA ligase.
Kohäsive Enden werden zweckmäßigerweise gebildet, indem die gewünschte DNA-Sequenz und der Vektor mit der gleichen Restriliionsendonuklease geschnitten werden. In diesem Fall haben die gewünschte DNA-Sequenz und der geschnittene Vektor kohäsive Enden, die einander komplementär sind.Cohesive ends are conveniently formed by cutting the desired DNA sequence and the vector with the same restriction endonuclease. In this case, the desired DNA sequence and the cut vector have cohesive ends which are complementary to one another.
Die kohäsiven Enden können auch konstruiert werden, indem miv Hilfe derterminalen Desoxynukleotidyl-Transferase komplementäre, homopolymere Schwänze an die Enden der gewünschten DNA-Sequenz und des geschnittenen Vektors angehängt werden. Alternativ können auch kohäsive Enden hergestellt werden, indem eine synthetische Oligonukleotid-Sequenz, die von einer bestimmten Restriktionsendonuklease erkannt wird und die unter der Bezeichnung Linker bekannt ist, angehängt und die Sequenz mit der Endonuklease gespalten wird (siehe beispielsweise Maniatis et al./33/, 1982).The cohesive ends can also be constructed by attaching complementary, homopolymeric tails to the ends of the desired DNA sequence and the cut vector by means of the terminal deoxynucleotidyl transferase. Alternatively, cohesive ends can also be prepared by attaching a synthetic oligonucleotide sequence recognized by a particular restriction endonuclease known as linker, and cleaving the sequence with the endonuclease (see, for example, Maniatis et al. , 1982).
Damit ist es nunmehr im Rahmen dieser Erfindung erstmals möglich B.thurlngiensis-Gene, insbesondere aber δ-Endotoxinkodierende DNA-Sequenzen, außerhalb von B.thurlnglensls genetisch zu modifizieren, zu klonieren und anschließend in B.thuringlensis- und/oder B.cereus-Zellen zurückzuführen, wo besagte δ-Endtoxingene (in einem homologen bakteriellen Wirtssystem) exprimiert werden können.For the first time within the scope of this invention, it is therefore possible to genetically modify B. clones of genes of the genus, in particular DNA sequences coding for δ-endotoxin, to genetically modify them outside of B. thurlnglensls, and then to clone them in B. thuringlensis and / or B. cereus genes. Cells where said δ-endotoxin genes (in a homologous bacterial host system) can be expressed.
Dies bedeutet, daß nunmehr auch das Genom von B.thuringiensis gezielt genetisch manipuliert werden kann, indem zunächst große Mengen an Plasmid-Material in einem fremden Klonierungssystem gewonnen werden und dieses anschließend in B.thuringiensis transformiert wird.This means that now the genome of B. thuringiensis can be targeted genetically manipulated by first large amounts of plasmid material are obtained in a foreign cloning system and this is then transformed into B. thuringiensis.
Von besonderem Interesse ist dabei die Möglichkeit zur Modifikation der δ-Endotoxingene sowie der die Expression dieser Gene regulierenden Kontrollsequenzen.Of particular interest is the possibility of modifying the δ-endotoxin genes as well as the control sequences regulating the expression of these genes.
Neben Chimären Genen kann selbstverständlich auch jede beliebige andere chimäre genetische Konstruktion mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bacillus thuringlensls- und/oder Bacillus cereua-Zellen eingeschleust werden.In addition to chimeric genes, it is of course also possible to introduce any other chimeric genetic construct into Bacillus thuringlensls and / or Bacillus cereua cells using the method according to the invention.
So ist es beispielsweise denkbar unter Anwendung des erfindungsgemäßsn Verfahrens nichtkodierende, „antisense"-DNA in das Genom einer Bacillusthuringlensls- und/oder Bacillus cereus-Zelle einzuschleusen, so daß im Zuge der Expression besagter „antisense"-DNAeinemRNAtranskribiert wird, welche die Expression der korrespondierenden „sense"-DNA hemmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Expression bestimmter, unerwünschter Gene in Bacillus thuringiensis und/oder Bacillus cereus gezielt zu unterdrücken.For example, using the method of the invention, it is conceivable to introduce antisense DNA into the genome of a Bacillusthuringlensls and / or Bacillus cereus cell so that in the course of expression of said antisense DNA, an RNA encoding the expression of the antisense DNA is transcribed In this way it is possible to specifically suppress the expression of certain unwanted genes in Bacillus thuringiensis and / or Bacillus cereus.
Darüber hinaus ist nunmehr auch die Möglichkeit gegeben, neben der Bereitstellung verbesserter, gut definierter B.thurlngiensis-Stämme zur Herstellung von verbesserten Bioinsektiziden, B.thuringiensis als generellen Wirt für die Klonierung und gegebenenfalls Expression heterologer und/oder homologer Gene zu verwenden.In addition, it is now also possible, in addition to the provision of improved, well-defined B.thurlngiensis strains for the production of improved bioinsecticides, to use B.thuringiensis as a general host for the cloning and optionally expression of heterologous and / or homologous genes.
In einer spezifischen und bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es darüber hinaus nunmehr erstmals möglich, neue Gene, insbesondere aber neue Protoxingene direkt im natürlichen Wirt, d.h. in B.thuringiensis oder B.cereus zu klonieren.Moreover, in a specific and preferred embodiment of the method according to the invention, it is now possible for the first time to obtain new genes, but especially new protoxin genes directly in the natural host, i. in B. thuringiensis or B. cereus.
Bei der Suche nach neuen Protoxingenen wird zunächst eine Genbibliothek von B.thuringiensis erstellt.In the search for new protoxin genes, a gene library of B. thuringiensis is first created.
In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei die Gesamt-DNA eines Protoxin-produzierenden B.thuringiensis· Stammes mit Hilfe an sich bekannter Verfahrensmaßnahmen isoliert und anschließend in einzelne Fragmente zerlegt. Die B.thurlngiensis-DNA kann dabei entweder mechanisch, beispielsweise unter Einwirkung von Scherkräften, oder aber vorzugsweise durch Verdauung mit geeigneten Restriktionsenzymen fragmentiert werden. Je nach Wahl der Enzyme erhält man eine partielle oder eine vollständige Verdauung der DNA-Probe. Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Verwendung von Restriktionsenzymen, die quartäre Erkennungssteilen enthalten und/oder zu einer partiellen Verdauung der B.thuringlensis-DNA führen, wie z. B. das Restriktionsenzym SaulllA, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Selbstverständlich können auch alle anderen geeigneten Restriktionsenzyme in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.In a first process step, the total DNA of a protoxin-producing B. thuringiensis strain is isolated by means of known methods and then broken down into individual fragments. The B. thurlngiensis DNA can be fragmented either mechanically, for example under the action of shear forces, or preferably by digestion with suitable restriction enzymes. Depending on the choice of enzymes, a partial or complete digestion of the DNA sample is obtained. Particularly preferred in the context of this invention is the use of restriction enzymes which contain quaternary recognition parts and / or lead to a partial digestion of B. thuringlensis DNA, such as. The restriction enzyme SaulllA, but is not limited thereto. Of course, all other suitable restriction enzymes can also be used in the process according to the invention.
Die auf die zuvor beschriebene Weise gewonnenen Restriktionsfragmente werden dann mit Hilfe an sich bekannter Verfahren entsprechend ihrer Größe aufgetrennt. Für die größenabhängige Auftrennung von DNA-Fragmenten verwendet man in der Regel Zentrifugationsverfahren, wie z. B. die Saccharosegradientenzentrifugation oder elektrophoretisch^ Verfahren, wie die Agarose Gelektrophorese oder aber eine Kombination dieser Verfahren.The restriction fragments obtained in the manner described above are then separated according to their size by means of methods known per se. For the size-dependent separation of DNA fragments are usually used centrifugation method, such. Sucrose gradient centrifugation or electrophoretic methods such as agarose gel electrophoresis or a combination of these methods.
Diejenigen Fraktionen, welche Fragmente der richtigen Größe enthalten, d. h. Fragmente, die aufgrund ihrer Größe in der Lage sind, ein Protoxin zu kodieren, werden vereinigt (gepoolt) und für die weiteren Verfahrensschritte verwendet.Those fractions containing fragments of the correct size, d. H. Fragments capable of encoding a protoxin due to their size are pooled and used for further processing steps.
Zunächst werden die zuvor isolierten Fragmente durch Verwendung von Standardverfahren in geeignete KlonierungsvektorenFirst, the previously isolated fragments are transformed into suitable cloning vectors using standard techniques
eingespleißt und anschließend mit Hilfe des erfindungsgemäßen Transformationsverfahrens direkt in Bacillus thuringlensis oder B. cereus, vorzugsweise aber in pro oxinfreie Stämme von Bacillus thurlnglonsls eingeschleust. Als Vektoren können sowohl gram-positive Plosmide, wie z. B. pBC 16, pUB 110, pC 194, als auch die zuvor im einzelnen beschriebenen „Shuttle"-Vektoren verwendet werden. Besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist der Shuttle-Vektor pXI 200, der im folgenden im Detail beschrieben ist (siehe Beispiel 9.1.). Geeignete Vektoren enthalten vorzugsweise DNA-Sequenzen, die eine leichte Identifizierbarkeit der transformierten, vektorhaltigen Klone aus der Unzahl nichttransformierter Klone gewährleistet. Besonders bevorzugt sind DNA-Sequenzen, dio einen spezifischen Marker kodieren, der bei Expression zu einem leicht selektionierbaren Merkmal führt, wie z. B. einer Antibiotika-Resistenz. Beispielhaft sei hier eine Resistenz gegenüber Ampicillin, Chloramphenicol, Erythromycin, Tetracyclin, Hygromycin, G 418 oder Kanamycin genannt. Ebenfalls bevorzugt sind Markergene, die Enzyme mit einem chromogenen Substrat, wie z. B. X-gal (5-Brom-4-chlor-3-indolyl-ß-D-galaktosid), kodieren. Die transformierten Kolonien können dann sehr einfach anhand einer spezifischen Farbreaktion nachgewiesen werden.spliced and then introduced by means of the transformation method of the invention directly into Bacillus thuringlensis or B. cereus, but preferably in per oxinfreie strains of Bacillus thurlnglonsls. As vectors both gram-positive Plosmide such. PBC 16, pUB 110, pC 194, as well as the previously described "shuttle" vectors are particularly preferred in the context of this invention, the shuttle vector pXI 200, which is described in detail below (see Example 9.1).) Suitable vectors preferably contain DNA sequences which ensure easy identifiability of the transformed, vector-containing clones from the myriad of untransformed clones, Particularly preferred are DNA sequences which code for a specific marker which leads to an easily selectable trait when expressed By way of example, resistance to ampicillin, chloramphenicol, erythromycin, tetracycline, hygromycin, G 418 or kanamycin may be mentioned here as well as marker genes which contain enzymes with a chromogenic substrate, such as, for example, X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-.beta.-D-galactoside) .The transformed colonies can then be easily determined using egg ner specific color reaction can be detected.
Nr ι der Elektroporation werden die behandelten Bacillus thuringlensis- oder B.cereus-Zellen auf eine selektives Sporulationsmedium übertragen und dort bis zu vollständigen Sporulation bei einer Temperatur von 10°C bis 400C, vorzugsweise aber bei einer Temperatur von 2O0C bis 350C und ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 290C bis 310C inkubiert. Das Sporulationsmedium enthält als Selektivsubstanz vorzugsweise eine der obengenannten Antibiotika, abhängig vom verwendeten Vektor, sowie ein geeignetes Verfestigungsmittel, wie z. B. Agar, Agarose, Gelatine, usw. Im Zuge der Sporulation kommt es zur Autolyse der spekulierenden Zellen, was für das nachfolgende Screening von großem verfahrenstechnischem Vorteil ist, da ein künstliches Aufbrechen der Zellen entfällt. Bei Klonen, die das gesuchte Protoxingen enthalten und unter der Kontrolle ihres natürlichen Promotors exprimieren, liegen die gebildeten Kristallproteine frei zugänglich im Medium vor. Diese frei irn Medium vorliegenden Kristallproteine können dann z.B. mit Hilfe von Membranfiltern oder durch andere geeignete Maßnahmen fixiert werden. Geeignete Membranfilter sind beispielsweise Nylon- oder Nitrozellulose-Membranen. Membranen dieser Art sind frei käuflich.No. ι electroporation, the treated Bacillus thuringlensis- be transmitted or B. cereus cells in a selective sporulation medium and there until full sporulation at a temperature of 10 ° C to 40 0 C, but preferably at a temperature of 2O 0 C to 35 0 C and most preferably incubated at a temperature of 29 0 C to 31 0 C. The sporulation medium contains as selective substance preferably one of the abovementioned antibiotics, depending on the vector used, as well as a suitable solidifying agent, such as. As agar, agarose, gelatin, etc. In the course of sporulation it comes to the autolysis of the speculative cells, which is for the subsequent screening of great procedural advantage, since an artificial disruption of the cells is eliminated. For clones containing the desired protoxin gene and expressed under the control of their natural promoter, the crystal proteins formed are freely available in the medium. These crystal proteins freely present in the medium can then be fixed, for example, by means of membrane filters or by other suitable measures. Suitable membrane filters are, for example, nylon or nitrocellulose membranes. Membranes of this type are freely available.
Die so fixierten Kristallproteine können dann sehr einfach im Rahmen eines geeigneten Screenings aufgespürt und identifiziert werden.The crystal proteins fixed in this way can then be easily detected and identified within the scope of a suitable screening.
Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist ein immunologisches Screening unter Verwendung protoxinspezifischer Antikörper. Die Verfahren des Immunscreenings sind bekannt und beispielsweise bei /35/Young et al,, 1983 im einzelnen beschrieben. Besonders bevorzugt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung monoklonaler Antikörper, die ganz spezifisch einen bestimmten Teil des Proteinmoleküls erkennen. Diese Antikörper können entweder einzeln oder aber in Form eines Gemisches verwendet werden. Darüber hinaus können selbstverständlich auch polygonale Antiseren für das Immunscreening verwendet werden. Auch Gemische basierend auf monoklonalen und polyklonalen Antikörpern sind denkbar.Preferred within the scope of this invention is immunological screening using protoxin-specific antibodies. The methods of immunoscreening are known and described in detail, for example, in / 35 / Young et al., 1983. Particularly preferred in the context of the method according to the invention is the use of monoclonal antibodies which specifically recognize a specific part of the protein molecule. These antibodies can be used either singly or in the form of a mixture. In addition, of course, polygonal antisera can also be used for immunoscreening. Mixtures based on monoclonal and polyclonal antibodies are also conceivable.
Verfahren zur Herstellung monoklonaler Antikörper gegen Bacillus thuringlensis-Protoxin-Proteine sind bekannt und z. B. bei /36/Huber-Lukafi, (1984) bzw. bei /37/Huber-Lukacetal., (1986) im Detail beschrieben. Diese Verfahren lassen sich auch im vorliegenden Fall anwenden.Methods for producing monoclonal antibodies against Bacillus thuringlensis protoxin proteins are known and e.g. For example, in / 36 / Huber-Lukafi, (1984) or in / 37 / Huber-Lukacetal., (1986) described in detail. These procedures can also be applied in the present case.
Das immunologische Screening-Verfahren auf der Basis von Antikörpern ist ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus können im Rahmen dieser Erfindung selbstverständlich auch andere geeignete Screeningverfahren zum Aufspüren neuer DNA-Sequenzen in B.thuringiensls und/oder B.cereus verwendet werden.The immunological screening method based on antibodies is a part of the present invention. In addition, within the scope of this invention, of course, other suitable screening methods for detecting new DNA sequences in B. thuringiensls and / or B. cereus can be used.
Bacillus thuringiensis und B. cereus-Zellen, die mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens transformiert worden sind, sowie die von diesen transformierten Bacillus-Zellen produzierten Toxine eignen sich in hervorragender Weise für die Bekämpfung von Insekten, insbesondere aber zur Bekämpfung von Insekten aus den Ordnungen Lepidoptera, Diptera und Coleoptra. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Bekämpfung von Insekten, das sich dadurch kennzeichnet, daß man Insekten oder deren Lebensraum mitBacillus thuringiensis and B. cereus cells which have been transformed by the method described above, as well as the toxins produced by these transformed Bacillus cells, are excellently suited for the control of insects, but especially for the control of insects from the orders Lepidoptera, Diptera and Coleoptra. Another object of the present invention thus relates to a method for controlling insects, which is characterized in that insects or their habitat with
a) B.thuringiensis- oder B.cereus-Zellen oder mit einem Gemisch von beiden behandelt, die mit einem rekombinanten DNA-Molekül transformiert sind, das ein Strukturgen enthält, welches für ein δ-Endotoxin-Polypeptid kodiert, das natürlicherweise in B. thuringlensis vorkommt oder aber ein Polypeptid, das diesem im wesentlichen homolog ist; oder aber b) mit zellfreien Kristallkörperpräparaten, die ein Protoxin enthalten, das von besagten transformierten Bacillus-Zellen produziert wird.a) treating B.thuringiensis or B.cereus cells or with a mixture of both transformed with a recombinant DNA molecule containing a structural gene coding for a δ-endotoxin polypeptide naturally present in B. thuringlensis or a polypeptide substantially homologous thereto; or b) with cell-free crystal body preparations containing a protoxin produced by said transformed Bacillus cells.
Ebenso umfaßt von der vorliegenden Erfindung sind insektizide Mittel, die neben den üblicherweise verwendeten Trägermtfteln, Verteilungsmitteln oder Träger- und VerteilungsmittelnAlso included in the present invention are insecticidal agents, in addition to the commonly used carrier vehicles, distributing agents or carriers and distributing agents
a) B.thuringiensls- oder B.cereus- Zellen oder ein Gemisch besagter Bacillus-Zellen enthalten, die mit einem rekombinanten DNA-Molekül transformiert sind, das ein Strukturgen enthält, welches für ein δ-Endotoxin-Polypeptid kodiert, das natürlicherweise in B. thuringiensis vorkommt oder aber ein Polypeptid, das diesen im wesentlichen homolog ist; oder abera) B. thuringiensis or B.cereus cells or a mixture of said Bacillus cells transformed with a recombinant DNA molecule containing a structural gene coding for a δ-endotoxin polypeptide naturally present in B thuringiensis or a polypeptide substantially homologous thereto; or but
b) zellfreie Kristallkörperpräparate, die ein Protoxin enthalten, das von besagten transformierten Bacillus-Zellen produziert wird.b) cell-free crystal body preparations containing a protoxin produced by said transformed Bacillus cells.
Für die Anwendung als Insektizide werden die transformierten Mikroorganismen, die das rekombinante B. thuringiensis-Toxin-Gen enthalten, vorzugsweise transformierte lebende odertote B.thuringiensis-oderB.cereus-Zellen, einschließlich Gemischen aus lebenden und toten B. thuringiensis- und B.cereus-Zellen, sowie die von besagten transformierten Zellen produzierten Toxin-Proteine in unveränderter Form oder vorzugsweise zusammen mit den in der Formulierungstechnik üblichen Hiifsstoffen, eingesetzt und in an sich bekannter Weise formuliert, z. B. zu Suspensionskonzentraten, streichbaren Pasten, direkt versprühbaren oder verdünnbaren Lösungen, benetzbaren Pulvern, löslichen Pulvern, Stäubemitteln, Granulaten, und auch Verkapselungen in z.B. polymeren Stoffen.For use as insecticides, the transformed microorganisms containing the recombinant B. thuringiensis toxin gene will preferably be transformed live or dead B. thuringiensis or B. cereus cells, including mixtures of live and dead B. thuringiensis and B. cereus Cells, as well as the toxin proteins produced by said transformed cells in unmodified form or preferably together with the usual in the art formulation Hiifstoffe, used and formulated in a conventional manner, for. To suspension concentrates, spreadable pastes, directly sprayable or dilutable solutions, wettable powders, soluble powders, dusts, granules, and also encapsulates in e.g. polymeric substances.
Die Anwendungsverfahren wie Versprühen, Vernebeln, Verstäuben, Verstreuen, Bestreichen oder Gießen werden gleich wie die Art der Mittel den angestrebten Zielen und den gegebenen Verhältnissen entsprechend gewählt.The application methods such as spraying, misting, dusting, scattering, brushing or pouring are chosen in the same way as the type of means according to the desired goals and the given conditions.
Es können darüber hinaus selbstverständlich auch insektizide Gemische verwendet werden, bestehend aus transformierten, lebenden oder toten B.thuringiensis- und/oder B.cereus-Zellen sowie aus zellfreien Kristallkörperpräparaten, die ein Protoxin enthalten, das von besagten transformierten Bacillus- Zellen produziert wird.Of course, insecticidal mixtures consisting of transformed, live or dead B. thuringiensis and / or B. cereus cells, as well as cell-free crystal body preparations containing a protoxin produced by said transformed Bacillus cells, may of course also be used.
Die Formulierungen, d. h. die die transformierten lebenden oder toten Bacillus-Zellen oder Mischungen davon sowie die von besagten transformierten Bacillus-Zellen produzierten Toxin-Proteine und gegebenenfalls feste oder flüssige HilfsmittelThe formulations, d. H. the transformed live or dead Bacillus cells or mixtures thereof and the toxin proteins produced by said transformed Bacillus cells, and optionally solid or liquid adjuvants
enthaltenden Mittel oder Zubereitungen werden in bekannter Weise hergestellt, z. B. durch inniges Vermissen der transformierten Zellen und/oder Toxin-Proteine mit festen Trägerstoffen und gegebenenfallsl oberflächenaktiven Verbindungen (Tensiden).containing agents or preparations are prepared in a known manner, for. B. by intimately missing the transformed cells and / or toxin proteins with solid carriers and optionally surface-active compounds (surfactants).
Als feste Trägerstoffe, z. B. für Stäubemittül und dispergierbare Pulver, werden in der Regel natürliche Gesteinsmehle verwendet, wie Calcit, Talkum, Kaolin, Montmorillonit oder Attapulgit. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften können auch hochdisperse Kieselsäure oder hochdisperse saugfähige Polymerisate zugesetzt werden. Als gekörnte adsorptive Granulatträger kommen poröse Typen wie z. B. Bimsstein, Ziegelbruch, Sepiolit oder Bentonit, als nichtsorptive Trägermaterialien z. B. Calcit oder Sand in Frage. Darüber hinaus kann eine Vielzahl von vorgranulierten Materialien anorganischer oder organischer Natur, wie insbesondere Dolomit oder zerkleinerte Pflanzenrückstände verwendet werden.As solid carriers, for. For dusts and dispersible powders, ground natural minerals are generally used, such as calcite, talc, kaolin, montmorillonite or attapulgite. To improve the physical properties, it is also possible to add highly dispersed silicic acid or highly dispersed absorbent polymers. As granular adsorptive granules are porous types such. As pumice, broken brick, sepiolite or bentonite, as non-sorptive support materials such. As calcite or sand in question. In addition, a variety of pregranulated materials of inorganic or organic nature, in particular dolomite or crushed plant residues can be used.
Als oberflächenaktive Verbindungen kommen nichtionogene, kation- und/oder anionaktive Tenside mit guten Dispergier- und Netzeigenschaften in Betracht. Unter Tensiden sind auch Tensidgemische zu versternn.Suitable surface-active compounds are nonionic, cationic and / or anionic surfactants having good dispersing and wetting properties. Among surfactants, surfactant mixtures should also be used.
Geeignete anionische Tenside können sowohl sog. wasserlösliche Seifen als auch wasserlösliche synthetische oberflächenaktive Verbindungen sein.Suitable anionic surfactants may be both so-called water-soluble soaps and water-soluble synthetic surface-active compounds.
Als Seifen seien die Alkali-, Erdalkali· oder unsubstituierte oder substituierte Ammoniumsalze von höheren Fettsäuren (Cio-Cjj), wie z. B. die No- oder K-Salze der Öl- oder Stearinsäure oder von natürlichen Fettsäuregemischen, die z. B. aus Kokosnuß- oder Talgöl gewonnen werden können, genannt. Ferner sind auch die Fettsäure-methyl-taurinsalze zu erwähnen, wie z. B. das Natriumsalz der cis^-tmethyl-S-octadecenylaminoJ-ethansulfonsäure (Gehalt in Formulierungen vorzugsweise etwa 3%).As soaps are the alkali, alkaline earth or unsubstituted or substituted ammonium salts of higher fatty acids (Cio-Cjj), such as. As the no or K salts of oleic or stearic acid or of natural fatty acid mixtures, the z. B. can be obtained from coconut or tallow oil, called. Furthermore, the fatty acid methyl-taurine salts are to be mentioned, such as. For example, the sodium salt of cis -t-methyl-S-octadecenylamino-1-ethanesulfonic acid (content in formulations preferably about 3%).
Häufiger werden jedoch sogenannte synthetische Tenside verwendet, insbesondere Fettsulfonato, Fettsulfate, sulfonierte Benzimidazolderivate oder Alkylarylsulfonate oder Fett-Alkohole, wie z. B. 2,4, /,9-tetramethyl-5-decin-4,7-diol (Gehalt in Formulierungen, vorzugsweise bei etwa 2%).More often, however, so-called synthetic surfactants are used, in particular Fettsulfonato, fatty sulfates, sulfonated benzimidazole derivatives or alkylarylsulfonates or fatty alcohols, such as. B. 2,4, /, 9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (content in formulations, preferably at about 2%).
Die Fettsulfonate oder -sulfate liegen in der Regel als Alkali-, Erdalkali- oder gegebenenfalls unsubstituierte Ammoniumsalze vor und weisen einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen auf, wobei Alkyl auch den Alkylteil von Acylresten einschließt, z. B. das Na- oder Ca-SaIz der Ligninsulfonsäure, des Dodecylsulfats oder eines aus natürlichen Fettsäuren hergestellten Fettalkoholsulfatgemisches. Hierher gehören auch die Salze der Schwefelsäureester und Sulfonsäuren von Fettalkohol-Ethylenoxid-Addukten. Die sulfonierten Benzimidazolderivate enthalten vorzugsweise 2 Sulfonsäuregruppen und einen Fettsäurerest mit 8-22 C-Atomen. Alkylarylsulfonate sind z. B. die Na-, Ca- oder Triäthanolaminsalze der Dodecylbenzolsulfonsäure, der Dibutylnaphthalinsulfonsäure oder eines Naphthalinsulfonsäure-Formaldehydkondensationsproduktes.The fatty sulfonates or sulfates are generally present as alkali metal, alkaline earth metal or optionally unsubstituted ammonium salts and have an alkyl radical having 8 to 22 carbon atoms, wherein alkyl also includes the alkyl moiety of acyl radicals, for. As the Na or Ca salt of lignin, the dodecyl sulfate or a fatty alcohol sulfate mixture prepared from natural fatty acids. This subheading also covers the salts of sulfuric acid esters and sulphonic acids of fatty alcohol-ethylene oxide adducts. The sulfonated benzimidazole derivatives preferably contain 2 sulfonic acid groups and a fatty acid residue having 8-22 C atoms. Alkylarylsulfonates are z. As the sodium, calcium or triethanolamine salts of dodecylbenzenesulfonic acid, dibutylnaphthalenesulfonic acid or a naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensation product.
Ferner kommen auch entsprechende Phosphate, wir z. B. Salze des Phosphorsäureesters eines p-Nonylphenol-(4 bis 14)-ethylenoxid-Adduktes, in Frage.Furthermore, also corresponding phosphates, we come z. As salts of the phosphoric acid ester of a p-nonylphenol (4 to 14) -ethylene oxide adduct, in question.
Als nichticnischeTenside kommen in erster Linie Polyglykoletherderivate von aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkoholen, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren und Alkylphenolen in Frage, die 3 bis 30 Glykolethergruppen und 8 bis 20 Kohlenstoffatome im (aliphatischen) Kohlenwasserstoffrest und 6 bis 18 Kohlenstoffatome im Alkylrest der Alkylphenole enthalten können.Suitable nonclinic surfactants are primarily polyglycol ether derivatives of aliphatic or cycloaliphatic alcohols, saturated or unsaturated fatty acids and alkylphenols, which may contain 3 to 30 glycol ether groups and 8 to 20 carbon atoms in the (aliphatic) hydrocarbon radical and 6 to 18 carbon atoms in the alkyl radical of the alkylphenols.
Weitere geeignete nichtionische Tenside sind die wasserlöslichen, 20 bis 250 Ethylenglykolethergruppen und 10 bis 100 Propylenglykolethergruppen enthaltenden Polyethylenoxid-Addukte an Polypropylenglykol, Ethylendiaminopolyprcpylenglykol und Alkylpolypropylenglykol mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette. Die genannten Verbindungen enthalten üblicherweise pro Propylenglykoleinheit 1 bis 5 Ethylenglykoleinheiten.Further suitable nonionic surfactants are the water-soluble polyethylene oxide adducts containing from 20 to 250 ethylene glycol ether groups and from 10 to 100 propylene glycol ether groups with polypropylene glycol, ethylenediaminopolypropylene glycol and alkylpolypropylene glycol having from 1 to 10 carbon atoms in the alkyl chain. The compounds mentioned usually contain 1 to 5 ethylene glycol units per propylene glycol unit.
Als Beispiele nicht-ionischer Tenside seien Nonylphenolpolyethoxyethanole, Ricinusölpolyglykolether, Polypropylen/ Polye'.hylenoxid-Addukte, Tr!butylphenoxypolyethoxyethanol, Polyethylenglykol und Octylphenoxypolyethoxyethanol erwähnt. Ferner kommen auch Fettsäureester von Polyoxyethylensorbitan wie das Polyoxyethylensorbitan-trioleat in Betracht.Examples of nonionic surfactants which may be mentioned are nonylphenolpolyethoxyethanols, castor oil polyglycol ethers, polypropylene / polyethylene oxide adducts, tert-butylphenoxypolyethoxyethanol, polyethylene glycol and octylphenoxypolyethoxyethanol. Also suitable are fatty acid esters of polyoxyethylene sorbitan, such as the polyoxyethylene sorbitan trioleate.
Bei den kationischnn Tensiden handelt es sich vor allem um quartäre Ammoniumsalze, welche als N-Substituenten mindestens einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen enthalten und als weitere Substituenten unsubstituierte oder halogenierte Nieder-Alkyl-, -Benzyl- oder niedrige Hydroxyalkylreste aufweisen. Die Salze liegen vorzugsweise als Halogenide, Methylsulfate oder Ethylsulfate vor, z. B. das Stearyltrimethylammoniumchlorid oder das Benzyldi(2-chlorethyl)ethylammoniumbromid.The cationic surfactants are, above all, quaternary ammonium salts which contain at least one alkyl radical having 8 to 22 carbon atoms as N-substituent and which have unsubstituted or halogenated lower-alkyl, -benzyl or lower hydroxyalkyl radicals as further substituents. The salts are preferably in the form of halides, methylsulfates or ethylsulfates, e.g. The stearyltrimethylammonium chloride or the benzyldi (2-chloroethyl) ethylammonium bromide.
Die in der Formulierungstechnik gebräuchlichen Tenside sind u. a. in folgenden Publikationen beschrieben:The surfactants commonly used in formulation technology are u. a. described in the following publications:
/38/1986 International McCutcheon's Emulsifiers 81 Detergents, The Manufacturing Confectioner Publishing Co., Glen Rock, NJ, USA; Helmut Stäche „Tensid-Taschenbuch" Carl Hanser-Verlag München/Wien 1981. Die agrochemischen Mittel enthalten in der Regel 0,1 bis 99%, insbesondere 0,1 bis 95%, der transformierten, lebenden oder toten Bacillus-Zellen oder Mischungen davon, bzw. der von besagten transformierten Bacilliis-Zellen produzierten Toxin-Proteinen, 99,9 bis 1 %, insbesondere 99,8 bis 5%, eines festen oder flüssigen Zusatzstoffes und 0 bis 25%, insbesondere 0,1 bis 25%, eines Tensides./ 38/1986 International McCutcheon's Emulsifiers 81 Detergents, The Manufacturing Confectioner Publishing Co., Glen Rock, NJ, USA; Helmut Stäche "Tensid-Taschenbuch" Carl Hanser-Verlag Munich / Vienna 1981. The agrochemical compositions generally contain 0.1 to 99%, in particular 0.1 to 95%, of the transformed, live or dead Bacillus cells or mixtures thereof or the toxin proteins produced by said transformed Bacilliis cells, 99.9 to 1%, in particular 99.8 to 5%, of a solid or liquid additive and 0 to 25%, in particular 0.1 to 25%, of one surfactant.
Während als Handelsware eher konzentrierte Mittel bevorzugt werden, verwendet der Endverbraucher in der Regel verdünnte Formulierungen.While merchandise tends to be more concentrated, the end user typically uses dilute formulations.
Solche Mittel können noch weitere Zusätze wie Stabilisatoren, Entschäumer, Viskositätsregulatoren, Bindemittel, Haftmittel sowie Dünger oder andere Wirkstoffe zur Erzielung spezieller Effekte enthalten.Such agents may contain other additives such as stabilizers, defoamers, viscosity regulators, binders, adhesives and fertilizers or other agents to achieve special effects.
Die transformierten lebenden oder toten Bacillus-Zellen oder Mischungen davon, die die rekombinantsn B.thuringlensis-Toxin-Gene enthalten, sowie die von besagten transformierten Bacillus-Zellen produzierten Toxin-Proteine selbst sind hervorragend für die Bekämpfung von Schadinsekten geeignet. Vorzugsweise sind dabei pflanzenzerstörende Insekten der Ordnung Lepldoptei a zu nennen, insbesondere solche der Gattungen Plerls, Hellothis, Spodoptera und Plutella, wie beispielsweise Pieris brassicae, Heliothis virescens, Hellothis zea, Spodoptera llttoralis und Plutella xylostella.The transformed live or dead Bacillus cells or mixtures thereof containing the recombinant B.thuringlensis toxin genes as well as the toxin proteins produced by said transformed Bacillus cells themselves are highly suitable for the control of noxious insects. Preferably, plant-destroying insects of the order Lepldoptei a be mentioned, especially those of the genera Plerls, Hellothis, Spodoptera and Plutella, such as Pieris brassicae, Heliothis virescens, Hellothis zea, Spodoptera llttoralis and Plutella xylostella.
Weitere Schadinsekten, die mit Hilfe der zuvor beschriebenen Insektiziden Zubereitungen bekämpft werden können, sind beispielsweise Käfer der Ordnung Coleoptera, insbesondere solche der Familie Chrysomelidae, wie z. B. Diabrotica undecimpunctata, D. longicornis, D. virgitera, D. undecimpunctata howardi, Agelastica alni, Leptinotarsa decemlinoata usw. sowie Insekten der Ordnung Diptera, wie beispielsweise Anopheles sergentii, Uranatenla ungulculata, Culex univittatus, Aedes aegypti, Culex piplens, usw.Other harmful insects that can be controlled with the aid of the insecticidal preparations described above, for example, beetles of the order Coleoptera, especially those of the family Chrysomelidae, such as. B. Diabrotica undecimpunctata, D. longicornis, D. virgitera, D. undecimpunctata howardi, Agelastica alni, Leptinotarsa decemlinoata, etc. as well as insects of the order Diptera, such as Anopheles sergentii, Uranatenla ungulculata, Culex univittatus, Aedes aegypti, Culex piplens, etc.
Die Aufwandmengen, in denen die Bacillus-Zellen, bzw. die von diesen produzierten Toxin-Proteine eingesetzt werden, hängen von den jeweiligen Bedingungen ab, wie beispielsweise den Witterungsverhältnissen, der Bodenbeschaffenheit, dem Pflanzenwachstum und dem Applikationszeitpunkt.The application rates in which the Bacillus cells or the toxin proteins produced by them are used depend on the respective conditions, such as, for example, the weather conditions, the soil condition, the plant growth and the time of application.
Formulloruiiflsbelspiele für B.thuringlensls-Toxln enthaltendes MaterialFormulloruiiflsbelspiele for B. Thuringlensls Toxln containing material
Bei den folgenden Formulierungsbeispielen sind unter dem Begriff „Bacillus-Zellen" solche B.thurlnglensls- und/oder B.cereus-Zellen zu verstehen, die ein erfindungsgemäß rekombinantes B.thuringlensis-Gen enthalten. (Bei den Angaben handelt es sich durchgehend um Gewichtsprozente.)In the following formulation examples, the term "Bacillus cells" is to be understood as meaning those B.thurglnlsls and / or B.cereus cells which contain a recombinant B. thuringlensis gene according to the invention. (The data are by weight percentages throughout .)
Die Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein werden zunächst in Methylenchlorid suspendiert, anschließend wird die Suspension auf das Trägermaterial aufgesprüht und danach das Suspendierungsagens im Vakuum verdampft.The Bacillus cells and / or produced by this toxin protein are first suspended in methylene chloride, then the suspension is sprayed onto the support material and then the suspending agent is evaporated in vacuo.
Gebrauchsfertige Stäubemittel erhält man durch inniges Vermischen der Trägerstoffe mit den Bacillus-Zellen und/oder dem von diesan produzierten Toxin-Protein.Ready-to-use dusts are obtained by intimately mixing the excipients with the Bacillus cells and / or the toxin protein produced therefrom.
F 3. Spritzpulver Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein Natrium-Ligninsulfonat Natrium-Laurylsulfat Natrium-Diisopropylnaphthalinsulfonat Octylphenolpolyethylenglykolether (7-8 Mole EthylenoxidF 3. Injection powder Bacillus cells and / or toxin protein produced by them Sodium lignin sulfonate Sodium lauryl sulfate Sodium diisopropylnaphthalenesulfonate Octylphenol polyethylene glycol ether (7-8 moles of ethylene oxide
Hochdisperse Kieselsäure KaolinHighly dispersed silica kaolin
Die Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein werden sorgfältig mit den Zusatzstoffen vermischt und das erhaltene Gemisch anschließend in einer geeigneten Mühle gut vermählen.The Bacillus cells and / or toxin protein produced by them are thoroughly mixed with the additives and the mixture obtained is then ground well in a suitable mill.
Man erhält Spritzpulver, die sich mit Wasser zu Suspensionen jeder gewünschten Konzentration verdünnen lassen.This gives wettable powders which can be diluted with water to give suspensions of any desired concentration.
F4. Extruder-Granulate Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein Natrium-Ligninsulfonat Carboxymethylcellulose KaolinF4. Extruder granules Bacillus cells and / or toxin protein produced by them Sodium lignosulfonate Carboxymethylcellulose Kaolin
10% 2% 1% 87%10% 2% 1% 87%
Die Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein werden mit den Hilfsstoffen gemischt, sorgfältig vormahlen und mit Wasser angefeuchtet. Dieses Gemisch wird extrudiert und anschließend in Luftstrom getrocknet.The Bacillus cells and / or toxin protein produced by them are mixed with the excipients, carefully pre-ground and moistened with water. This mixture is extruded and then dried in a stream of air.
F5. Umhüllungsgranulat Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein Polyethylenglykol 200 KaolinF5. Envelope granules Bacillus cells and / or toxin protein produced by them Polyethylene glycol 200 kaolin
3%3%94%3% 3% 94%
Die homogen vermischten Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein werden in einem Mischer auf das mit Polyethylenglykol angefeuchtete Kaolin gleichmäßig aufgetragen. Auf diese Weise erhält man staubfreie Umhüllungsgranulate.The homogenously mixed Bacillus cells and / or toxin protein produced by them are uniformly applied in a mixer to the kaolin moistened with polyethylene glycol. In this way, dust-free coating granules are obtained.
* Alkyl ist vorzugsweise linear mit 10 bis 14, insbesondere 12-14 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise n-Dodecylbenzolsulfonsiluretriethanolaminsalz.* Alkyl is preferably linear with 10 to 14, especially 12-14 carbon atoms such as n-Dodecylbenzolsulfonsiluretriethanolaminsalz.
Die homogen vermischten Bacillus-Zellen und/oder von diesen produziertes Toxin-Protein werden mit den Zusatzst offen innig vermischt. Man erhält so ein Suspensionskonzentrat, aus welchem durch Verdünnen mit Wasser Suspensionen jediir gewünschten Konzentration hergestellt werden können.The homogeneously mixed Bacillus cells and / or produced by this toxin protein are intimately mixed with the Zusatzst open. This gives a suspension concentrate from which suspensions of any desired concentration can be prepared by dilution with water.
Da viele der in dieser Erfindung genutzten rekombinanten DNA-Techniken Routine für den Fachmann sind, wird im fo'genden eine kurze Beschreibung der allgemein gebräuchlichen Techniken gegeben, so daß au, diese allgemeinen Angaben im conkreten Ausführungsbeispiel verzichtet werden kann. Sofern nicht ausdrücklich darauf hingewiesen wird, sind alle diese Verfal ,ren in der Referenz von /33/Maniatis et al., 1982 beschrieben.Since many of the recombinant DNA techniques used in this invention are routine to those skilled in the art, a brief description of the commonly used techniques will be given below, so that these general details may be dispensed with in the concrete embodiment. Unless specifically stated, all of these are described in the reference of / 33 / Maniatis et al., 1982.
A. Schneiden mit RestriktionsendonukleasenA. Cutting with restriction endonucleases
Typischerweise sind etwa 50Mg/ml bisBOOpg/ml DNA in dem Reaktionsansatz enthalten, in der vom Hersteller, New England Biolabs, Beverly, MA., empfohlenen Pufferlösung. Für jsdespg DNA werden 2 bis 5 Einheiten von Restiiktionsendonukleasen hinzugefügt und der ReaktionsinsMz bei der vom Hersteller empfohlenen Temperatur für eine bis drei Stunden inkubiert. Die Reaktion wird durch 10minütir,<P:> Erhitzen auf 65°C orier durch Extraktion mit Phenol, gefolgt durch Präzipitation der DNA mit Ethanol, beendet. Diese Technik wird auch auf den Seiten 104 bis 106 der /33/Maniats et al.-Referenz beschrieben.Typically, about 50 μg / ml to 100 μg / ml of DNA are included in the reaction mixture in the buffer solution recommended by the manufacturer, New England Biolabs, Beverly, MA. For jsdespg DNA, add 2 to 5 units of restriction endonucleases and incubate the reaction amine at the manufacturer's recommended temperature for one to three hours. The reaction is terminated by heating at 65 ° C for 10 minutes, by extraction with phenol, followed by precipitation of the DNA with ethanol. This technique is also described on pages 104-106 of the / 33 / Maniats et al. Reference.
B. Behandlung der DNA mit Polymerase, um glatte Enden zu erzeugenB. Treatment of the DNA with polymerase to produce blunt ends
50μg/ml bis 500pg/ml DNA-Fragmente werden zu einem Reaktionsansatz hinzugefügt, in dem vom Hersteller, New England Biolabs, empfohlenen Puffer. Der Reaktionsansatz enthält alle vier Desoxynukleotidtriphosphate in Konzentrationen von 0.2 mM. Nach Zusatz einer geeigneten DNA-Polymerase erfolgt die Reaktion während 30 Minuten bei 15°C und wird dann durch 10minütiges Erhitzen auf 65°C beendet. Für Fragmente, die durch Schneiden mit Restriktionsendonukleasen erhalten werden, welche 5'-überstehende Enden erzeugen, wie EcoRI und BamHI, wird das große Fragment, oder Klenow-Fragment, der DNA-Polymerase verwendet. Für Fragmente, die durch Endonukleasen erhalten werden, wolche 3'-überstehende Enden erzeugen, wie Pst I und Sac I, wird die T4-DNA-Polymerase verwendet. Die Verwendung diejer beiden Enzyme wird auf den Seiten 113 bis 121 der/33/Maniatis et al.-Röferenz beschrieben.50 μg / ml to 500 μg / ml DNA fragments are added to a reaction mixture in the buffer recommended by the manufacturer, New England Biolabs. The reaction mixture contains all four deoxynucleotide triphosphates in concentrations of 0.2 mM. After addition of a suitable DNA polymerase, the reaction is carried out at 15 ° C. for 30 minutes and is then terminated by heating at 65 ° C. for 10 minutes. For fragments obtained by cleavage with restriction endonucleases which generate 5 'protruding ends, such as EcoRI and BamHI, the large fragment, or Klenow fragment, of the DNA polymerase is used. For fragments obtained by endonucleases that generate 3'-protruding ends, such as Pst I and Sac I, the T4 DNA polymerase is used. The use of these two enzymes is described on pages 113 to 121 of the / 33 / Maniatis et al.
C. Agarose-Gelektrophorese und Reinigung der DNA-Fragmenten von GelverunreinigungenC. Agarose gel electrophoresis and purification of DNA fragments from gel contaminants
Die Agarose-Gelektrophoreso wird in oiner horizontalen Apparatur durchgeführt, wie dies auf den Seiten 150 bis 163 der /33/ Maniatis et al.-Referenz beschrieben ist. Der verwendete Puffer entspricht dem dort beschriebenen Tris-Boat- oder Tris-Acetatpuffer. Die DNA-Fragmente werden durch 0,5pg/ml Ethidiumbromid gefärbt, das entweder im Gel- oder im Tankpuffer während der Elektrophorese vorhanden ist oder aber wahlweise erst nach der Elektrophorese hinzugefügt wird. Die DNA wird durch Beleuchtung mit langwelligem Ultraviolettlicht sichtbar gemacht. Wenn die Fragmente vom Gel abgetrennt werden sollen, wird eine Agarose verwendet, die bei niedriger Temperatur jeliert und von Sigma Chemie »I, St. Louis, Missouri, bezogen werden kann. Nach der Elektrophorese wird das gewünschte Fragment ausgeschnitten, in ein Plastikröhrchen gegeben, etwa 15 Minuten auf 650C erhitzt, dreimal mit Phenol extrahiert und zweimal mit Ethanol gefällt. Dieses Verfahren ist gegenüber dem von /33/Maniatis et al. auf Seite 170 beschriebenen leicht verändert.The agarose gel electrophoresis is performed in a horizontal apparatus as described on pages 150-163 of the / 33 / Maniatis et al. Reference. The buffer used corresponds to the Tris-Boat or Tris acetate buffer described therein. The DNA fragments are stained by 0.5 μg / ml ethidium bromide, which is either present in the gel or in the tank buffer during electrophoresis, or optionally added after electrophoresis. The DNA is visualized by illumination with long-wave ultraviolet light. When the fragments are to be separated from the gel, agarose is used which can be stored at low temperature and purchased from Sigma Chemie, I, St. Louis, Missouri. After electrophoresis, the desired fragment is excised, placed in a plastic tube, heated to 65 ° C. for about 15 minutes, extracted three times with phenol, and precipitated twice with ethanol. This procedure is opposite to that of / 33 / Maniatis et al. on page 170 slightly changed.
Als Alternative kann die DNA auch aus dem Agarosegel mit Hilfe des „Geneclean Kits" (Bio 101 Inc., La JoIIa, CA, US) isoliert werden.Alternatively, the DNA can also be isolated from the agarose gel using the "Geneclean Kit" (Bio 101 Inc., La JoIIa, CA, US).
D. Entfernen von 5'-terminalen Phosphaten von DNA-FragmentenD. Removal of 5'-terminal phosphates from DNA fragments
Während der Plasmidklonierungsschritte verminde-i eine Behandlung des Vektorplasmids mit Phosphatase die Rezirkularisation des Vektors (diskutiert auf Seite 13 der /33/Maniatis et al.-Referenz). Nach dem Schneiden der DNA mit der richtigen Restriktionsendonukleasc wird eine Einheit alkalische Phosphaiase aus dem Darm von Kälbern hinzugefügt, die von Boehringer-Mannheim, Mannheim, erworben werden kann. Die DNA wird eine Stunde bei 37°C inkubiert und anschließend zweimal mit Phenol extrahiert und mit Ethanol gefäl't.During the plasmid cloning steps, treatment of the vector plasmid with phosphatase reduces vector recircularization (discussed on page 13 of the / 33 / Maniatis et al. Reference). After cleaving the DNA with the correct restriction endonuclease, one unit of calf intestinal alkaline phosphinease, which can be purchased from Boehringer-Mannheim, Mannheim, is added. The DNA is incubated for one hour at 37 ° C and then extracted twice with phenol and precipitated with ethanol.
E. Verknüpfen der DNA-FragmenteE. Linking the DNA fragments
Wenn Fragmente mit komplementären kohäsiven Enden miteinander verknüpft werden sollen, werden etwa 100ng jedem Fragment in einem Reaktionsgemisch von 20μΙ bis 40μΙ mit etwa 0,2 Einheiten T4 DNA-Ligase von New England Biolabs im vom Hersteller empfohlenen Puffer inkubiert. Die Inkubation wird 1 bis 20 Stunden lang bei 150C durchgeführt. Wenn DNA-Fragmente mit giatven Enden verknüpft werden sollen, werden sie, wie oben beschrieben, inkubiert, wobei aber die Menge der T4 DNA-Ligase in diesem F-1II auf 2 bis 4 Einheiten erhöht wird.When fragments with complementary cohesive ends are to be linked together, approximately 100 ng of each fragment is incubated in a 20 μΙ to 40 μΙ reaction mixture with approximately 0.2 unit T4 DNA ligase from New England Biolabs in the manufacturer's recommended buffer. The incubation is carried out at 15 ° C. for 1 to 20 hours. When DNA fragments are to be linked to gated ends, they are incubated as described above, but the amount of T4 DNA ligase in this F- 1 II is increased to 2 to 4 units.
F. Die Transform, jn von DNA in E.coilF. The transform of DNA into E. coil
E.coli-Stamm HB101 wird für die meisten Experimente vorwendet. DNA wird mit dem Kalziumchloridverfahren, wie es von /33/Maniatis et al., Seiten 250 bis 251, beschrieben wurde, in E. coli eingeführt.E. coli strain HB101 is used for most experiments. DNA is introduced into E. coli by the calcium chloride method as described by / 33 / Maniatis et al., Pages 250 to 251.
G. ScreeningvonE.coM auf PlasmideG. Screening of E. coli for plasmids
Nach der Transformation werden die resultierenden Kolonien von E. coli auf das Vorhandensein des gewünschten Plasmids durch ein schnelles Plasmidisolationsverfahren geprüft. Zwei gebräuchliche Verfahren werden auf den Seiten 366 bis 369 der /33/Maniatis jt al.-Referenz beschrieben.After transformation, the resulting colonies of E. coli are checked for the presence of the desired plasmid by a rapid plasmid isolation procedure. Two common methods are described on pages 366 to 369 of the / 33 / Maniatis et al reference.
H. Isolierung von Plasmid-DNA in großem MaßstabH. Large scale isolation of plasmid DNA
Verfahren zur Isolierung von Plasmiden aus E. coli in großem Maßstab werden auf den Seiten 88 bis 94 der /33/Maniatis etMethods for the large scale isolation of plasmids from E. coli are described on pages 88 to 94 of the / 33 / Maniatis et
«..-Referenz beschrieben. ι«..- reference described. ι
* Tween 20 Polyethoxysorbitanlaurat* Tween 20 polyethoxysorbitan laurate
• Tris/HCI a^.a-TrislhydroxymethyllmethylaminohydrochloridTris / HCl α, α-tris-hydroxymethyl-methylamino hydrochloride
Die im Prioritätsdokument für die Benennung der Plasmide gewählte interne Bezeichnung pK wurde für die Auslandsfassung durch die offiziell anerkannte i3ezeichnung pXI ersetzt.The internal designation pK chosen in the priority document for the naming of the plasmids has been replaced by the officially recognized symbol pXI for the foreign version.
Auch die Bezeichnung für die im Rahrnon der Ausführungsbeispiele verwendete asporognne B.thuringlonsis-HDt-Mutante wurde von cryß nach cryB geändert.Also, the designation for the asporognous B. thuringlonsis HDt mutant used in the examples of the embodiments was changed from cryβ to cryB.
Beispiel 1: Transformation von B.thurlngiensis mit Hilfe der ElektroporationExample 1: Transformation of B.thurlngiensis by means of electroporation
Beispiel 1.1: 10ml eines LB-Mediums (Trypton lOg/l, Hefeextrakt 5g/l, NaCI 5g/l) worden mw Sporen von B.thurlnglonsls var. kurstaki HDIcryB (/39/Stahly DP et al., 1978) einer plasmidfreien Variante von B.thuringlensls var. kurstaki HD1, inokuliert. Dieser Ansaü wird über Nacht bei einer Temperatur von 27°C auf einer Rundschüttelmaschine bei 50Upm inkubiert. Danach wird die pg/ml Kultur in 100 ml bis 400 ml LB-Medium 100fach verdünnt und bei einer Temperatur von CO0C auf einer Rundschüttelmaschine bei 250 Upm weiter kultiviert, bis eine optischo Dichte (ODc60) von 0,2 erreicht ist. Die Zellen werden mit Hilfe einer Zentrifugation geerntet und in Vw Volumen eines eisgekühlten PBS-Puffers (40OmM Saccharose, 1mM MgCI2,7 mM Phosphat-P..ffer pH 6,0) suspendiert. Die Zentrifugation und anschließende Suspension der geernten ßthuringiensis-?e!ien in PBS-Puffer wird einmal wiederholt.Example 1.1: 10 ml of an LB medium (tryptone 10 μg / l, yeast extract 5 g / l, NaCl 5 g / l) were mw spores of B.thurlnglonsl var. Kurstaki HDIcryB (/ 39 / Stahly DP et al., 1978) of a plasmid-free variant of B.thuringlensls var. kurstaki HD1, inoculated. This Ansaü is incubated overnight at a temperature of 27 ° C on a rotary shaker at 50Upm. Thereafter, the pg / ml culture is diluted 100 times in 100 ml to 400 ml LB medium and cultured further at a temperature of CO 0 C on a rotary shaker at 250 rpm until an optical density (ODc 60 ) of 0.2 is reached. The cells are harvested by centrifugation and suspended in Vw volumes of an ice-cold PBS buffer (40 mM sucrose, 1 mM MgCl 2 , 7 mM phosphate pH 6.0). Centrifugation and subsequent suspension of the harvested β-thuringiensis in PBS buffer is repeated once.
Die so vorbehandelten Ze'ien können dann entweder direkt elektroporiert oder aber nach Zugabe von Glycerin in die Pufferlösung (20% [w/v]), bei -2O0C bis -70°C aufbewahrt und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden. 800μΙ Aliquots der eisgekühlten Zellen werden dann in vorgekühlte Küvetten überführt, anschließend wird 0,2 μg pBC 16-Plasmid DNA (/40/Bernhard K. et al., 1978) (20μg/ml) zugegeben und der gesamte Ansatz 10 Minuten bei 4"C inkubiert. Bei Verwendung von tiefgekühltem Zell.naterial wird zunächst ein geeignetes Aliquot gefrorener Zellen in Eis oder bei Raumtemperatur aufgetaut. Die weitere Behandlung erfolgt analog dem Vorgehen bei Verwendung frischen Zellmaterials. Danach wird die Küvette in eine EleVtroporationsapparatur eingebracht und die in der Suspension vorliegenden B.thuringlensis Zellen werden einer Elektroporation unterzogen, ir Hem s'o durch einmaliges Entladen eine" Kondensators mit Spannungen zwischen 0,1 kV und 2,5kV beaufschlagt werden.The thus pretreated Ze'ien can then either directly electroporated or after addition of glycerol in the buffer solution (20% [w / v]), stored at -2O 0 C to -70 ° C and used at a later date. 800μΙ aliquots of the iced cells are then transferred to precooled cuvettes, then 0.2 μg of pBC16 plasmid DNA (/ 40 / Bernhard K. et al., 1978) (20 μg / ml) is added and the entire batch is incubated at 4 When using frozen cell material, a suitable aliquot of frozen cells is first thawed in ice or at room temperature, followed by treatment using fresh cell material, and the cuvette is placed in an electroporation apparatus and in the suspension present B.thuringlensis cells are subjected to electroporation, so that they are subjected to voltages of between 0.1 kV and 2.5 kV by discharging once a capacitor.
Der hier verwendete Kondensator weist eine Kapazität von 25pF auf, die Küvetten haben einen Elektrodenabstand von 0,4 cm, was bei einer Entladung je nach Einstellung zu einer exponentiell abnehmenden Feldstärke mit anfänglichen Spitzenwerten von 0,25kV/cm bis 6,25kV/cm führt. Disexponentielle Abklingzeit liegt in einem Bereich zwischen 10ms und 12ms. Für die beschriebenen Elektroporationsversucho kann beispielsweise ein Elektroporationsgerät der Firma Bio Rad verwendet werden („Gene Pulser Apparatus", #165-2075, Bio Rad, 1414 Harbour Way South, Richmond, CA&4804, USA). Selbstverständlich ist auch jedes andere geeignete Gerät in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar. Nach einer weiteren lOminütigen Inkubation bei 40C wird die Zellsuspension mit 1,2ml LB-Medium verdünnt und 2 Stunden bei einer temperatur von 3O0C auf einer Rundschüttelmaschine bei 250Upm inkubiert.The capacitor used here has a capacitance of 25pF, the cuvettes have an electrode spacing of 0.4 cm, resulting in a discharge depending on the setting to an exponentially decreasing field strength with initial peak values of 0.25kV / cm to 6.25kV / cm , Disexponentielle cooldown is in a range between 10ms and 12ms. For the electroporation experiments described, for example, a Bio Rad electroporation machine may be used ("Gene Pulser Apparatus", # 165-2075, Bio Rad, 1414 Harbor Way South, Richmond, CA & 4804, USA) the method according to the invention can be used. According to a further lOminütigen incubation at 4 0 C, the cell suspension is diluted with 1.2 ml of LB medium and incubated for 2 hours at a temperature of 3O 0 C on a rotary shaking machine at 250Upm.
Anschließend werden geeignete Verdünnungen auf LB Agar (LB-Medium verfestigt mit Agar, 15g/l) ausplattiert, der ein für die Selektion des neuerhaltenen Plasmids geeignetes Antibiotikum als Zusatz enthält. Im Falle von pBC 16 handelt es sich dabei um Tetracyclin, das dem Medium in einer Konzentration von 20mg/l zugegeben wird.Subsequently, suitable dilutions are plated on LB agar (LB medium solidified with agar, 15 g / l) which contains an antibiotic suitable for the selection of the newly obtained plasmid as an additive. In the case of pBC 16, this is tetracycline, which is added to the medium in a concentration of 20 mg / l.
Die für B.thuringienslsHD 1cryB und -pBC 16 in Abhängigkeit der angelegten Ausgangsspannung bei gegebenem Plattenabstand erzialten Transformationsfrequenzen sind in Abbildung 1 wiedergegeben.The transformation frequencies peculiar to B.thuringienslsHD 1cryB and -pBC 16 depending on the applied output voltage at given plate spacing are shown in Figure 1.
Die Expression der eingeschleusten DNA kann anhand der auftretenden Tetracyclinresistenz nachgewiesen werden. Bereits 2 Stunden nach der Transformation von pBC 16 in B.thuringiensls erfolgt eine vollständige phänotypische Expression der neu eingeführten Tetracyclin-Resistenz (siehe Tabelle 2).The expression of the introduced DNA can be detected by the occurring tetracycline resistance. As early as 2 hours after the transformation of pBC 16 into B. thuringiensls, a complete phenotypic expression of the newly introduced tetracycline resistance takes place (see Table 2).
Beispiel 1.2: Die Transformation von B.thuringiensis-Zellcn wird in genau analoger Weise zu Beispiel 1.1. durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Volumen, der für die Elektroporation vorgesehenen Zellsuspension, in diesem Fall 400 μΙ beträgt. Durch diese Verfahrensmaßnahme kann die Transformationsfrequenz um den Faktor 10 erhöht werden.Example 1.2: The transformation of B. thuringiensis cells is performed in exactly the same way as Example 1.1. with the exception that the volume of the cell suspension intended for electroporation is in this case 400 μΙ. This procedural measure can increase the transformation frequency by a factor of ten.
Boispiel 2: Transformation von B.thuringlensis HD1 cry B mit einer Reihe verschiedener Plasmidö Die meisten Versuche werden mit dem Plasmid pBC 16 durchgeführt, einem natürlich vorkommenden Plasmid ausB.cereus. Daneben können aber auch andere natürlich vorkommende Plasmide erfolgreich in B.thurlnrjlensls- Zellen eingeschleust werden, wie z.B. pUB11O (/25/Polack, J., und Novik, R.P., 1982), pC194 (/24/Horinouchi, S., und Weisblum, B., 1982) und plM 1i (/2ö/Mahler, I., und Halvorson, H.O., 1980) (siehe Tabello 3).Example 2: Transformation of B. thuringlensis HD1 cry B with a variety of plasmids Most of the experiments are performed with the plasmid pBC 16, a naturally occurring plasmid from B. Cereus. In addition, other naturally occurring plasmids can be successfully introduced into B.thurlnrjlensls- cells such as PUB1 1 O (/ 25 / Polack, J., and Novik, RP, 1982), pC194 (/ 24 / Horinouchi, S., and Weisblum, B., 1982) and plM 1i (/ 20 / Mahler, I., and Halvorson, HO, 1980) (see Tabello 3).
Auch Varianten dieser Plasmide, die besser geeignet sind für die Aiueiten mit lekombinanter DNA als die natürlichen Isolate lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in den B.thuringiensls· Stamm HD 1 cryB transformieren, wie z. B. der B. subtilis Klonierungsvektor pBD64 (/27/Gryczan, T., et al., 1980) sowie die Plasrnido pBD347, pBD348 und pUB1 664 (siehe Tabelle 3; die Plasmidö pBD347, pBD348 und pi IB1164 können von Dr. W. Schurter, CIBA-GEGY AG, Basel bezogen werden). Die Transformationsergebnisse der Tabelle 3 machen deutlich, daß unabhängig von der verwendeten Plasmid-DNA bei Anwendung des erfindungsgemäßen Transformationsverfahrens Transformationsfrsquenzsn erreicht werden, die- mit einer Ausnahme-alle im Bereich zwischen 10s bis 107 liegen.Also variants of these plasmids, which are more suitable for the Aiueiten with lekombinanter DNA as the natural isolates can be transformed using the method of the invention in the B. thuringiensls · strain HD 1 cryB, such. B. the B. subtilis cloning vector pBD64 (/ 27 / Gryczan, T., et al., 1980) and the plasmid pBD347, pBD348 and pUB1 664 (see Table 3; the plasmid pBD347, pBD348 and pi IB1164 can be obtained from Dr. W Schurter, CIBA-GEGY AG, Basel). The transformation results of Table 3 make it clear that regardless of the plasmid DNA used when using the transformation method according to the invention transformation frequencies are achieved, which are all in the range between 10 s to 10 7 with one exception.
Beispiel 3: Konstruktion eines „Shuttle"-vektors für Bacillus thuringiensisExample 3: Construction of a shuttle vector for Bacillus thuringiensis
Bestehende bifunktionelle Vektoren für E. coil und B. subtilis wie z. B. pHV33 (/41/Primrose, S.B., und Ehrlich, S.D., Plasmid, 6:Existing bifunctional vectors for E. coil and B. subtilis such. PHV33 (/ 41 / Primrose, S.B., and Ehrlich, S.D., Plasmid, 6:
193-201,1981) sind fü B.thuringiensis HD 1 cryB nicht geeignet (siehe Tabelle 3).193-201, 1981) are not suitable for B. thuringiensis HD 1 cryB (see Table 3).
Für die Konstruktion eines potenten bifunktionellen Vektors wird zunächst das große EcoRI-Fragment von PBC16 mit Hilfe von T4 DNA-Ligase in die EcoRI-Stelle des Plasmids pUCP 728/Vieira, J., und Messing, J., 1982) eincjespleict. Anschließend werden E.coli-Zellen mit diesem Konstrukt transformiert. Eine mit Hilfe einer Restriktionsanalyse als korrekt erkannte Konstruktion wird pXI62 genannt.For the construction of a potent bifunctional vector, the large EcoRI fragment of PBC16 is first inserted by means of T4 DNA ligase into the EcoRI site of plasmid pUCP 728 / Vieira, J., and Messing, J., 1982). Subsequently, E. coli cells are transformed with this construct. A construction recognized as correct by means of a restriction analysis is called pXI62.
Es folgt die Entfernung der distal der pUC8 Polylinkerregion gelegenen EcoRI Schnittstelle. Durch einb partielle EcoRI-Verdauung wird pXI 62 linearisiert. Die kohäsiven EcoRI-Enden werden mit Klenow-Polymerase aufgefüllt und mit T4 DNA-Ligase wieder ζ isammengefügt. Nach Transformation in E. coil wird eine mit Hilfe einer Restriktionsanalyse als richtig erkannte Konstruktion ausgewählt und pXI61 genannt. Eine Karte von pX61 mit den Schnittstellen von Restriktionsenzymen, die pXI61 nur einmal schneiden, ist iri Abbildung 3 gezeigt.This is followed by removal of the EcoRI site distal to the pUC8 polylinker region. By partial EcoRI digestion, pXI 62 is linearized. The EcoRI cohesive ends are filled in with Klenow polymerase and reincorporated with T4 DNA ligase. After transformation into E. coil, a construction recognized as correct by means of a restriction analysis is selected and named pXI61. A map of pX61 with the restriction enzyme sites intersecting pXI61 only once is shown in Figure 3.
Diese Konstruktion läßt sich mit Hilfe der in Beispiel 1 beschriebenen Transformationsmntliode direkt in B.thuringlens'^ HD 1 cryB transformieren.This construction can be transformed directly into B.thuringls' HD1 cryB using the transformant described in Example 1.
Aufgrund starker Restriktionsbarrieren in B.thurlnglensis Stämmen liegen die Transformationsraten in diesem Fall bei Verwendung der aus E. coil stammenden pXI61 DNA niedriger als bei Verwendung der aus B.thurlnglensls HD1 cryB stammenden Plasmid-DNA (siehe Tabelle 3). Dennoch erweist sich pXI61 als sohr geeignet für die Durchführung von Klonierungsexperimenten in B.thurlnglensls.Due to strong restriction barriers in B.thurlnglensis strains, the transformation rates in this case are lower when using E. coli-derived pXI61 DNA than when using plasmid DNA derived from B.thurlglensl HD1 cryB (see Table 3). Nevertheless, pXI61 proves to be so suitable for carrying out cloning experiments in B.thurlglensls.
Beispiel 4: Einschleusung der Kurhdi delta-Endotoxlngens In Stämmen von B.thurlnglensls und B.cereus Die im Rahmen dieser Erfindung für die Einschleusung und Expression in B.thurlnglensls bzw. B.cereus verwendete DNA-Sequenz, die für ein kurhd 1 delta-Endotoxin-Protein kodiert, stammt aus dem Plasmid pK36, das mit Datum vom 4. März 1986 bei der als Internationale Hinterlegungsstelle anerkannten Deutschen Sammlung von Mikroorganismen, BRD, entsprechend den Anforderungen des Budapestor Vertrages für die Internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen zum Zwecke der Patentierung unter dei Hinterlegungsnummer DSM3668 hinterlegt wurde.Example 4 Intake of the Kurhdi delta-endotoxins In strains of B. thurl nglensls and B. cereus The DNA sequence used in the context of this invention for the introduction and expression in B. thurl nglensls and B. cereus, respectively, which is suitable for a short-term delta- Endotoxin protein is derived from the plasmid pK36, the date of March 4, 1986 at the recognized as International Depository German Collection of microorganisms, Germany, in accordance with the requirements of the Budapestor Treaty for the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purpose of Patenting deposited under deposit number DSM3668.
Eine detallierte Beschreibung der Verfahren zur Identifizierung und Isolierung der δ-Endotoxin-Gene sowie der Konstruktion des Plasmids pK36 ist in der Europäischen Patentanmeldung EP 0238441 enthalten und in Form einer Referenz ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung.A detailed description of the methods for the identification and isolation of the δ-endotoxin genes and the construction of the plasmid pK36 is contained in the European patent application EP 0238441 and in the form of a reference a part of the present invention.
pK36 Plasmid DNA wird mit den Restrikationsenzymen Pst 1 undBamHI komplett verdaut und das 4.3 Kb umfassende Fragmsnt, das das Kurhd 1 delta-Endotoxingen (vgl. Formel I) enthält, aus einem Agarosegel isoliert. Dieses Fragment wird dann in pXI61 eingesplsißt, welches zuvor mit Pst 1 und BmH 1 verdaut und mit alkalischer Phosphatase aus dem Kälberdarm behandelt wurde. Nach der Transformation von E. coll HB101 wird ein mit Hilfe einer Rostrikationsanalyse als korrekt erkannte Konstruktion isoliert, die die Bezeichnung pXI93 erhält. Eine Restriktionskarte von pXI 93 ist in Abbildung 7 wiedergegeben. pXI93 kann auf 2 verschiedenen Wegen in B. thurlngiensls HD 1 cryB eingebracht werden.pK36 plasmid DNA is completely digested with the restriction enzymes Pst 1 and BamHI and the 4.3 Kb fragment Fragmsnt, which contains the Kurhd 1 delta-endotoxin gene (see formula I), is isolated from an agarose gel. This fragment is then injected into pXI61, which was previously digested with Pst 1 and BmH 1 and treated with calf intestinal alkaline phosphatase. After the transformation of E. coll HB101, a construction identified as correct by means of a rust analysis analysis, which is named pXI93, is isolated. A restriction map of pXI 93 is shown in Figure 7. pXI93 can be introduced in two different ways in B. thurlngiensls HD 1 cryB.
a) B.thurlnglensls Zellen werden direkt mit einem pXI93 Isolat aus E.coil mit Hilfe des in Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Transformationsverfahrens transformiert.a) B. Thurlnglensls cells are directly transformed with a pXI93 isolate from E. coil using the transformation method according to the invention described in Example 1.
b) pXI93 wird zunächst in B. snbtllis Zellen transformiert, wie bei Chang und Cohen, 1979 beschrieben. Aus einem Transformanten, der die komplette und intakte pXI93 Plasmid DNA enthält, wird diese isoliert und anschließend mit Hilfe der in Beispiel 1 beschriebenen Elektroporationsmethode in B.thurlnglensls HD1 cryB transformiert.b) pXI93 is first transformed into B. snbtllis cells as described by Chang and Cohen, 1979. From a transformant containing the complete and intact pXI93 plasmid DNA, this is isolated and then transformed into B.thurglglgsl HD1 cryB using the electroporation method described in Example 1.
Die Anwendung beider Verfahren führt zu Transformanten, die das intakte pXI93 Plasmid enthalten, was anhand einer Restriktionsanalyse gezeigt werden kann.The application of both methods leads to transformants containing the intact pXI93 plasmid, which can be demonstrated by restriction analysis.
Beispiel 5: Nachweis der Expression des delta-Endotoxlngens In B.thuringiensls Sporulierende Kulturen von B.thuringiensls HD1 cryB, HD1 cryB (pXI61) und HD1 cryB (pXI93) und HD1 werden im Phasenkontrastmikroskop bei 400facher Vergrößerung miteinander verglichen. Nur im pXI93und in HD1 enthaltenden Stamm können die typischen bipyramidalen Proteinkristalle nachgewiesen werden. Extrakte aus den selben Kulturen werden auf einem SDS-Polyacryiamidgel elektrophoretisch aufgetrennt. Nur für den das Plasmid pXI93 und bei HD 1 enthaltenden Stamm konnte auf dem Gel eine Proteinbande vn 130000 Dalton nachgewiesen werden, die dem Kurhd 1 Genprodukt entspricht (Abbildung 8a).Example 5: Detection of the Expression of the Delta Endotoxin Gene in B. Thuringiens Sporulating cultures of B. thuringiensis HD1 cryB, HD1 cryB (pXI61) and HD1 cryB (pXI93) and HD1 are compared in phase-contrast microscopy at 400X magnification. Only in pXI93 and HD1-containing strain can the typical bipyramidal protein crystals be detected. Extracts from the same cultures are electrophoresed on an SDS polyacrylamide gel. Only for the plasmid containing pXI93 and HD 1 could a protein band of 130000 daltons be detected on the gel, which corresponds to the Kurhd 1 gene product (Figure 8a).
In der „Western blot" Analyse (Abbildung 8 b) reagiert dieses 130000 Dalton Protein und seine Abbauprodukte spezifisch mit polyklonalen Antikörpern, die zuvor gegen Kristallprotein aus B.thurlnglensis var. Kurstoki HD 1 gemäß bei /42/Huber-Luksc, H., 1982 beschriebenen Verfahren hergestellt worden. Eine detallierte Beschreibung dieses Verfahrens findet man in der Europäischen Patentanmeldung EP 238,4 Al, di 3 '.1 Form einer Referenz ein Bestandteil dieser Erfindung ist. Auf dem Plasmid pXI93 befindet sich stromaufwärts der Toxin-kc Gierenden Region ein 156Bp umfassender DNA Abschnitt, der den vorbeschriebenen Sporulation-abhängig-J.-i Toi'.dem-Promotor (/29/Wong, H.C, ot al, 1983), enthält. Diese Sequenz ist ausreichend für eine hohe Expression des dbli- indotoxingens in B.thuringiensls HD1 cryB und B.cereus 569K.In the "Western blot" analysis (Figure 8b), this 130000 dalton protein and its degradation products react specifically with polyclonal antibodies which had previously been tested against crystal protein from B.thurlnglensis var. Kurstoki HD 1 according to / 42 / Huber-Luksc, H. A detailed description of this process can be found in European Patent Application EP 238.4 A1, which is a part of this invention in the form of a reference: Plasmid pXI93 is located upstream of the toxin kc-gating region a 156-bp DNA segment containing the above-described sporulation-dependent J.-i Toi'.dem promoter (/ 29 / Wong, HC, ot al, 1983) This sequence is sufficient for high expression of the dibi indotoxin gene in B. thuringiensis HD1 cryB and B.cereus 569K.
Beispiel 6: Nachwels der Toxlzltät des vekombinanten B.thuringlensls H01 cryB (pXI93) B.thuringlensbHDI cryB und HD1 cryB (nX!93) werden bei 25°CinSporu!ationsmedium (GYS-Medium)gezüchte.. Nach vollständiger Sporulation, die im Phasenkontrastmikroskop kontrolliert wird, werden Sporen und (soweit vorhanden) Protoxinkristalle durch Zentrifugation geerntet und Sprüh-getrocknet. Das daraus resultierende Pulver wird in verschiedenen Konzentrationen der Diät von L-1 Larven von He'Iothls virescens (tobacco budworm) beigemischt. Die Mortalität der Larven wird nach sechs Tagen bestimmt.EXAMPLE 6 Evidence of the Toxic Activity of the Vekombinant B. Thuringl H01 cryB (pXI93) B.thuringlensbHDI cryB and HD1 cryB (nX! 93) are grown at 25 ° C in spinal medium (GYS medium). After complete sporulation in the phase-contrast microscope is controlled, spores and (if any) protoxin crystals are harvested by centrifugation and spray-dried. The resulting powder is added at various concentrations to the diet of L-1 larvae of He'Iothls virescens (tobacco budworm). The mortality of the larvae is determined after six days.
Wie erwartet ist der Protoxingen-freie Sta.r.m HD 1 cryB nicht toxisch für Heliothis virescens, während der mit Plasmid pXI93 transformierte Stamm eine Dosis-abhängi je Mortalität von H. virescens verursacht (Tabelle 4). Dies zeigt, daß durch das Elektroporationsverfnhren hergestellte rekcimbinante Stämme tatsächlich als Bioinsektizid verwendet werden können.As expected, the protoxin-free Sta.r.m HD 1 cryB is not toxic to Heliothis virescens, while the strain transformed with plasmid pXI93 causes a dose-dependent mortality of H. virescens (Table 4). This shows that recombinant strains prepared by the electroporation method can actually be used as the bioinsecticide.
Beispiel 7: Elaktroporation verschiedener B.thuringienols und R. spec. Stämme Das unter Beispiel 1 beschriebene Transformationsprotokoll für ß.thuringiensis HD 1 cryB läßt sich auch auf andere Stämme anwenden.Example 7: Elaboration of various B. thuringienols and R. spec. Strains The transformation protocol for β-thuringiensis HD 1 cryB described in Example 1 can also be applied to other strains.
Alle getesteten Stümne von B.thurlnglensi j var. kurstaki lasser, sich mit dieser Methode sehr einfach und effizient transformieren (Taüelle 5).All tested strains of B.thurlnglensi j var. Kurstaki lasser can be transformed easily and efficiently with this method (section 5).
Mit einem Laborstamm von B.cereus können ebenfalls ausgezeichnete Transformationsfrequenzen erreicht werden. Das gleiche gilt auch füi weitem der getesteten B. thuringiens!s Variei Ken (var. israelensis, var. kurstaki). B. subtilis dagegen läßt sich durch das Eiekiroporiiticn.werfahren nur sehr mangelhaft transformieren.With a B.cereus laboratory strain excellent transformation frequencies can also be achieved. The same is true of the B. thuringiens var si ken (var israelensis, var kurstaki). B. subtilis, on the other hand, can only be transformed very poorly by the Eiekiroporiitic.
Bei Anwendung der Prc toplasten-abhängicjor: PEG-Methoc s konnte dagegen mit B.subtilis Transformationsraten von 4 χ 106/μρ Plasmid DiMA erreicht werden.By contrast, the application of the prochoplast-dependent: PEG-Methoc s with B. subtilis transformation rates of 4 χ 10 6 / μρ plasmid DiMA could be achieved.
Die niedrigen Transfo.rmationsraten von von B.subtilis bei Anwendung der Elektroporationstechnik stehen nicht im Zusammenhang mit '.tisch gewählten Parametern, wiez. B. einer ungeeigneten Spannung oder mit einer hohen Mortalitätsrate, verursacht durch ele.'-'rische Impulse, wie anhand der Abb. 9 ersichtlich ist.The low transmissivity rates of B.subtilis using electroporation technique are not related to selected parameters, e.g. As an inappropriate voltage or with a high mortality rate, caused by ele .'- 'rische pulses, as shown in the Fig. 9 can be seen.
Beispiel 8: Transformation von B. thurlngiensls HD 1 cryp mit dem ß-Galaktosldasegen 8.1. Einbau einer BamHI-Restrlktlonsschnlttstelle unmittelbar vor das erste AUQ - Kodon des B.thurlngiensls Protoxlngens Bevor das ß-G&laktosidase Gen aus dem Plaomid piWiTh5 (erhältlich von Dr. M. Geiser, CIBA-GEIGY AG, Basel, Schweiz) mit dem Promotor des Kurhd 1 δ-Endotoxingens aus B. thurlngiensls verknüpft werden kann, muß zunächst die in der Umgebung des AUG Startkodons befindliche DNA Sequenz des Protoxingens modifiziert werden.Example 8: Transformation of B. thuringia HD 1 cry p with the β-galactosidase gene 8.1. Incorporation of a BamHI Restrlctlonsschnlttstelle immediately before the first AUQ - codon of B.thurlngiensls Protoxlngens Before the ß-G & lactosidase gene from the Plaomid piWiTh5 (available from Dr. M. Geiser, CIBA-GEIGY AG, Basel, Switzerland) with the promoter of Kurhd 1 δ-endotoxin gene from B. thurlngiensls can be linked, first the located in the vicinity of the AUG start codon DNA sequence of the protoxin gene must be modified.
Diese Modifikation wird mit Hilfe einer Oligonukleotid-vermittelten Mutagenese durchgeführt, unter Verwendung des einzelsträngigen Phagen M 13mp8, der das 1.8kB umfassende Hincll-Hindlll Fragment aus dem δ-Endotoxingen, das die B'-Region des Toxingens umfaßt, enthält.This modification is performed by oligonucleotide-mediated mutagenesis using the single stranded phage M 13mp8 containing the 1.8 kb Hincll-HindIII fragment from the δ-endotoxin gene comprising the B 'region of the toxin gene.
Zunächs; werden 3Mg des Plasmids pK36 (vgl. Beispiel 4) mit den Restriktionsenzymen Hindlll und Hindi verdaut. Das resultierende 1.8kb-Fragment wird über eine Agarosegelelektrophorese gereinigt und anschließend aus dem Gel isoliert.Zunächs; 3 μg of the plasmid pK36 (see Example 4) are digested with the restriction enzymes HindIII and Hindi. The resulting 1.8kb fragment is purified by agarose gel electrophoresis and then isolated from the gel.
Parallel dazu werden 100 ng M13 mp 8 RF P:,«sgen-DNA (Biolab, Tozer Road, Beverly MA, 01915, USA oder jeder beliebige Hersteller) mit den Restriktionsenzymen Smal und Hindlll verdaut, phneolisiert und durch Zugabe von Ethanol präzipitiert. Die so bahandelte Phagen-DNA wird dann mit 200r>g des zuvor isolierten Protoxin-Fragmentes vermischt und durch Zugabe von T4 DNA Ligase mit diesem verknüpft.In parallel, 100 ng of M13 mp8 DNA: B-DNA (Biolab, Tozer Road, Beverly MA, 01915, USA or any manufacturer) are digested with the restriction enzymes Smal and HindIII, subjected to phenylation and precipitated by the addition of ethanol. The thus treated phage DNA is then mixed with 200r> g of the previously isolated protoxin fragment and linked to it by the addition of T4 DNA ligase.
Nach der Transfektion von E.coll JM103 werden 6 weiße Plaques herausgelesen und mit Hilfe einer Restriktionskartierung analysiert.Following transfection of E. coli JM103, 6 white plaques are picked and analyzed by restriction mapping.
Ein Isolat, bei dem die Verknüpfung zwischen de,n ß-Galaktosidase Gen und dem Promotor des Kurhd 1 δ-Endotoxingens aus B.thurli.glensls korrekt erfolgt ist, wird ausgelosten und erhält die Bezeichnung M13 mp8/Hinc-Hind.An isolate in which the link between de, n ß-galactosidase gene and the promoter of the Kurhd 1 δ-endotoxin gene from B.thurli.glensls has been done correctly, is drawn and receives the name M13 mp8 / Hinc-Hind.
Mit Hilfe eines DNA-Synthesoapparates („APPLIED BIOSYSTEM DNA SYNTHESIZER") wird ein Oligonukleotid synthetisiert, das die folgende Sequenz aufweist:Using a DNA synthesizer ("APPLIED BIOSYSTEM DNA SYNTHESIZER"), an oligonucleotide is synthesized which has the following sequence:
(51) GTTCGGATTGGGATCCATAAG <3')(5 1 ) GTTCGGATTGGGATCCATAAG <3 ')
Dieses synthetische Oligonukleotid ist einer Region auf der M 13mp8/Hinc-Hind DNA komplementär, die von Position 153 bis Position 173 des Kurdh 1 δ-Endotoxingens reicht (vgl. Formel I). Die oben wiedergegebene Oligonukleotidsequenz weist jedoch in Position 162 und 163 ein „Mismatch" gegenüber der in Formel I wiedergagebenen Sequenz auf, wodurch es zur Ausbildung einer BamHI Restriktionsschnittstelle kommt. Die allgemeine Vorgehensweise bei der Mutagenese ist bei J.M. Zoller und M.Smith (/43/J.M. Zoller and M.Smith; 19) beschrieben. Etwa 5pg einzelsträngiger M 13mp18/Hinc-Hind Phagen DNA wird mit 0^g phosphorylierten Obligonukleotiden in einem Gesamt-Volumen von 40μΙ gemischt. Diese Mischung wird für 5 Minuten auf 650C erhitzt, dann zuniichst auf 5O0C abgekühlt und anschließend allmählich auf 40C heruntergekühlt. Danach werden Puffer, Nucleotidtriphosphate, ATP, T4-DNA-Ligase und das große Fragment der DNA-Polymerase hinzugefügt und über Nacht bei 150C, wie beschrieben (/43/J.M. Zoller and M. Smith) inkubiert. Nach einer Agarosegel ilektrophorese wird zirkuläre doppelsträngige DNA gereinigt und mittels Transfektion in den E.coll Stamm JM103 '.ngeschleust. Alternativ dazu kann auch der E.coll Stamm JM107 verwendet werden.This synthetic oligonucleotide is complementary to a region on the M 13mp8 / Hinc-Hind DNA which extends from position 153 to position 173 of the Kurdh 1 δ-endotoxin gene (see formula I). However, the oligonucleotide sequence set forth above has a "mismatch" in position 162 and 163 over the sequence defied in Formula I, which results in the formation of a BamHI restriction site The general procedure for mutagenesis is described in JM Zoller and M. Smith (/ 43 / JM Zoller and M.Smith;.. 19) described about 5pg single M 13mp18 / Hinc-Hind phage DNA is mixed with 0 ^ g phosphorylated Obligonukleotiden in a total volume of 40μΙ This mixture is heated to 65 0 C for 5 minutes then zuniichst cooled to 5O 0 C and then cooled gradually to 4 0C. Thereafter, buffer, nucleotide triphosphates, ATP, T4 DNA ligase and large fragment of DNA polymerase are added and incubated overnight at 15 0 C, as described ( / 43 / JM Zoller and M. Smith) After agarose gel electrophoresis, circular double-stranded DNA is purified and transfected into E. coli strain JM103 ' Alternatively, the E.coll strain JM107 can be used.
Die resultierenden Plaques werden auf Sequenzen hin untersucht, die mit 32P-markier tem Oligonukleotid hybridisieren; die Phagen werden mit Hilfe der DNA Restriktionsendonukleasen-Analyse untersucht.The resulting plaques are probed for sequences that hybridize with 32 P-labeled oligonucleotide; the phages are examined by DNA restriction endonuclease analysis.
Ein Phage, der eine korrekte Konstruktion enthält, bei der 'h eine BamHI Schnittstelle unmittelbar vor dem ersten AUG Kodon des Protoxingens befindet, wird mit M ISmpe/iHinc-Hind/bam bezeichnet.A phage containing a correct construction in which h has a BamHI site just prior to the first AUG codon of the protoxin gene is designated M ISmpe / iHinc-Hind / bam.
8.2 Verknüpfung des ß-Galktosidasegens mit dem δ-Endotoxin-Promotor8.2 Linkage of the β-galactosidase gene with the δ-endotoxin promoter
8.2.1: Der δ-Endotoxin Promotor befindet sich auf einem 162 Bp umfassenden EcoRI/BamHI Fragment der M 13mp8/Hinc-Hind/ Bam-Phagen DNA. RF-Phagen DNA wird mit dem Restriktionsenzym BamHI verdaut. Die dadurch an den 5'-Enden entstehenden Überhänge werden durch Behandlung mit „Mung Bean"-Nuklease (Biolabs) gemäß den Angaben des Herstellers entfernt.8.2.1: The δ-endotoxin promoter is located on a 162 bp EcoRI / BamHI fragment of M13mp8 / Hinc-Hind / Bam phage DNA. RF phage DNA is digested with the restriction enzyme BamHI. The overhangs resulting from this at the 5 'ends are removed by treatment with "Mung Bean" nuclease (Biolabs) according to the manufacturer's instructions.
Danach wird die DNA mit der Restriktionsendonuklease EcoRI verdaut und das 162 Bp umfassende Fragment nach Durchführung einer Agarosegelelektrophorese aus dem Agarosegel isoliert.Thereafter, the DNA is digested with the restriction endonuclease EcoRI and the fragment comprising 162 bp isolated from the agarose gel after carrying out an agarose gel electrophoresis.
Das ß-Galaktosidasegen wird aus dem Plasmid piWiTh 5 isoliert. piWiTh 5 DNA wird zunächst an der einzigen Hindlll Schnittstelle geschnitten. Die 3' ausgesparten Enden werden mit Hilfe des Klenow-Fragments der DNA Polymerase aufgefüllt (vgl./33/ Maniatis et al., 1983, Seite 113-114) und die modifizierte DNA wird anschließend mit dem Restriktionsenzym Sail verdaut. Das DNA-Fragment, welches das ß-Galaktosidasegen enthält wird mit Hilfe einer Agarosegelelektrophorese isoliert.The β-galactosidase gene is isolated from the plasmid piWiTh 5. piWiTh 5 DNA is first cut at the unique HindIII site. The 3 'recessed ends are filled in with the help of the Klenow fragment of DNA polymerase (see / 33/ Maniatis et al., 1983, pages 113-114) and the modified DNA is then digested with the restriction enzyme Sail. The DNA fragment containing the β-galactosidase gene is isolated by means of agarose gel electrophoresis.
Der Vektor pXI61 (vgl. Beispiti 3) wird mit den Restriktionsenzymen EcoRI und Sail verdaut und die beiden zuvor isolierten Fragmente werden in den Vektor pXI61 eingespleißt.The vector pXI61 (see Example 3) is digested with the restriction enzymes EcoRI and Sail and the two previously isolated fragments are spliced into the vector pXI61.
Nach der Tran- formation dieser Ligationsmischung in den E.coll Stamm HB101 bzw. JM107 werden die korrekt verknüpften Zellklone mit I iilfe der Restriktionsanalyse und anhand ihrer ß-Galktosidaseaktivität gegenüber dem chromogenen Substrat X-gal (S-Brom^-chlor-Sindolyl-ß-D-galaktosid) selektioniert. Ein Klon, der eine korrekte genetische Konstruktion enthält wird mit pXI80 bezeichnet.After transformation of this ligation mixture into the E. coli strain HB101 or JM107, the correctly linked cell clones are prepared by restriction analysis and their β-galactosidase activity against the chromogenic substrate X-gal (S-bromo-chloro-Sindolyl). β-D-galactoside). A clone that contains a correct genetic construct is called pXI80.
8.2.2.: In einei alternativen Ausführungsform wird das 162Bp umfassende EcoRI/BamHI Fragment, welches den δ-Endotoxin Promoter Gnthält, durch Schneiden von M 13mp8/Hinc-Hind/Bam mit EcoRI und BamHI und anschließende gelelektrophoretische Auftrennung isoliert.8.2.2 .: In an alternative embodiment, the 162 bp EcoRI / BamHI fragment containing the δ-endotoxin promoter is isolated by cutting M13mp8 / Hinc-Hind / Bam with EcoRI and BamHI and subsequent gel electrophoretic separation.
Das ß-Galaktodasegen wird auch in diesem Fall aus dem Plasmid piWiTh 5 isoliert (vgl. Beispiel 8.1.). Die Plasmid DNA wir d dabei mit den ResUiKtionsemymen BamHI und BGIII verdaut und das großen Fragment nach Gelelektrophorese aus dem Aga osegel eluiert.The β-galactodase gene is also isolated in this case from the plasmid piWiTh 5 (see Example 8.1.). The plasmid DNA was digested with the resuItion enzymes BamHI and BGIII and the large fragment was eluted from the agarose gel after gel electrophoresis.
Der Vektor phY300 PLK (# PHY-001 Toyobo Co., Ltd., 2-8 Dojima Hama 2-Chome, Kita-ku, Osaka, 530 Japan), der kommerziell bezogen werden kann (vgl. Beispiel 9.1.), wird mit den Restriktionsenzymen EcoRI und BgIII verdaut. Die beiden ruvor isolierten Fragmente werden dann in den Vektor pHY300 PLK eingespleißt.The vector phY300 PLK (# PHY-001 Toyobo Co., Ltd., 2-8 Dojima Hama 2-Chome, Kita-ku, Osaka, 530 Japan), which can be obtained commercially (see Example 9.1.), Is assigned with digested the restriction enzymes EcoRI and BgIII. The two ruvor isolated fragments are then spliced into the vector pHY300 PLK.
Die gesamte Ligationsmischung wird anschließend in den E.coll Stamm JM107 (Bethesda Research Laboratories [BRL], 411 N, Stonestreet Avenue, Rockville, MD 20850, USA) transformiert. Ein Klon, der eine ß-Galaktosidasaktivität aufweist wird weiter mit Hilfe von Restriktionsverdauungen analysiert. Ein Klon, der eine korrekte genetische Konstruktion enthält, wird mit PX1101 bezeichnet.The entire ligation mixture is then transformed into E. coli strain JM107 (Bethesda Research Laboratories [BRL], 411 N, Stonestreet Avenue, Rockville, MD 20850, USA). A clone having β-galactosidase activity is further analyzed by restriction digests. A clone containing a correct genetic construct is called PX1101.
8.3. Transformation des Plasmids pXI80 bzw. pXI101 In B.subtilis und S.thurlnglensis pXieobzw. pX1101 Plasmid DNA wird zunächst gemäß einem bekannten, bei Chang und Cohen beschriebenen Versuchsprotokoll (/13/Chang und Cohen, 1979), in B.subtilis Protoplasten transformiert.8.3. Transformation of the plasmid pXI80 or pXI101 In B.subtilis and S.thurlnglensis pXieobzw. pX1101 Plasmid DNA is first transformed into B. subtilis protoplasts according to a known protocol described by Chang and Cohen (/ 13 / Chang and Cohen, 1979).
Ein korrekter Klon wird ausgelesen, die zu transformierende DNA mit Hilfe von Standardverfahren isoliert und via Elektroporation (vgl. Beispiel DinB.thurlnglensisHDI cryB Zellen transformiert.A correct clone is read, the DNA to be transformed isolated by standard methods and transformed via electroporation (see example DinB.thurlnglensisHDI cryB cells.
Die transformierten B. thuringiensls Zellen werden auf GYS-Agar (Sporulationsmedium), der X-gal als Zusatz enthält, ausplattiert.The transformed B. thuringiens cells are plated on GYS agar (sporulation medium) containing X-gal as an additive.
Korrekt transformierte Klonen farben sich beim Einsetzen der Sporulation blau.Correctly transformed clones turn blue upon onset of sporulation.
Ein B.thurlnglenslt HD 1 cryB Stamm, der mit dem pXI61 Vektor transformiert wird, bleibt dagegen unter den gleichen Bedingungen weiß.A B.thurlnglenslt HD 1 cryB strain transformed with the pXI61 vector, on the other hand, remains white under the same conditions.
Die Restriktionsanalyse zeigt, daß bei korrekt transformierten Klonen ein intaktes pXI80bzw. pX1101 PlasmidindenThe restriction analysis shows that in correctly transformed clones an intact pXI80bzw. pX1101 plasmids
B. thuringiensls Zellen vorliegt.B. thuringiensls cells present.
3.4, ß-Glaktosldasegen unter der Kontrolle eines Sporulatlonsabhängigen Promotors3.4, β-glactosylase gene under the control of a sporulation-dependent promoter
B. thurlrigiensls HD 1 cryB Zellen, die das pXI f 0 bzw. pX1101 Plasmid enthalten, werden wie zuvor beschrieben auf GYS-Medium kultivhrt. Zu verschiedenen Zeitpunkten wä! rend der Wachstumsphase (sowohl während der vegetativen Wachstumsphase als auch während der Sporulationsphase) wird ein ß-Galaktosidase-Assay gemäß dem bei /44/J.H. Miller beschriebenen Versu^hsprotokoll („Experiments in Molecular Genetics", Cold Spring Harbor Laboratory, 1972, Experiment 48 und 49) durchgeführt.B. thurlrigiens1 HD 1 cryB cells containing the pXI f 0 and pX1101 plasmids, respectively, are cultured on GYS medium as previously described. At different times wä! During the growth phase (both during the vegetative growth phase and during the sporulation phase) a β-galactosidase assay is performed according to the method described in /44 / J.H. Miller's Experiments Protocol ("Experiments in Molecular Genetics", Cold Spring Harbor Laboratory, 1972, Experiment 48 and 49).
Die ei.izigen Unterschiede zu dem oben erwähnten Versuchsprotokoll beziehen sich auf die Verwendung von X-gal als chromogenes Substrat und auf die Messung des farbigen Hydrolyseproduktes, das von den Zellen nach etwa 1 Stunde gebildetThe differences to the experimental protocol mentioned above relate to the use of X-gal as the chromogenic substrate and the measurement of the colored hydrolysis product formed by the cells after about 1 hour
Die Zellen werden anschließend mit Hilfe einer Zentrifugation entfernt und die optische Dichte des Überstcndes wird bei einer Wellenlänge von 650nm bestimmt (OD660).The cells are then removed by centrifugation and the optical density of the supernatant is determined at a wavelength of 650 nm (OD 660 ).
Es zeigt sich, daß die Zunahme der optischen Dichte in Abhängigkeit von der Sporulation erfolgt. Die nicht-transformierten B.thuringiensis Zellen können dagegen das chromogene Substrat X-gal nicht hydrolysieren.It can be seen that the increase in optical density is dependent on sporulation. The untransformed B. thuringiensis cells can not hydrolyze the chromogenic substrate X-gal.
Beispiel 9: Erstellen von Genbanken In Bacillus thuringienslsExample 9: Construction of Genebanks In Bacillus thuringiensls
9.1. Konstruktion von pXI2009.1. Construction of pXI200
Das Plasmid pXI200 ist ein Deriva; des Plasmids pHY300 PLK, das von Toyobo Co., Ltd. (#PHY-001;Toyobo Co., Ltd., 2-8 Dojima Hama 2-Chome, Kita-ku, Osaka, 530 Japan) kommerziell bezogen werden kann. Plasmid pHY300, dessen Konstruktion in dur Europäischen Patentanmeldung EP 162725 beschrieben ist, enthält sowohl ein Ampicillin (ampR)- als auch ein Tetrazyclin (tetrR)-Res* istenzgen.The plasmid pXI200 is a deriva; of the plasmid pHY300 PLK manufactured by Toyobo Co., Ltd. (# PHY-001, Toyobo Co., Ltd., 2-8 Dojima Hama 2-Chome, Kita-ku, Osaka, 530 Japan) can be obtained commercially. Plasmid pHY300, whose construction is described in European Patent Application EP 162725, contains both an ampicillin (amp R ) and a tetrazyclin (tetr R ) radical.
Das Plasmid pHY300 PLK wird mit BgII und Pvul vollständig verdaut. Die resultierenden Restriktionsfragmente werden anschließend mit Hilfe einer Agarosgelelektrophorese aufgetrennt. Das 4.4 Kb Fragment wird aus dem Agarosegel isoliert, gereinigt und anschließend mit T4 DNA-Ligase religiert.The plasmid pHY300 PLK is completely digested with BgII and Pvul. The resulting restriction fragments are then separated by means of agarose gel electrophoresis. The 4.4 Kb fragment is isolated from the agarose gel, purified and then religated with T4 DNA ligase.
Der gesamte Ligationsansatz wird in E.coli HB101 transformiert. Nach Inkubation der transformierten E.coli HB101 Zellen bei 370C uuf einem selektiven L-Agar, der 20pg/ml Tetrazyklin enthält, werden die Tetrazyklin-resistenten (Tc1) Transformanten selektioniert. Aus einem Ampicillin sensitiven (Aps) Klon (100μg/m Ampicillin) kann dann ein Piasmid isoliert werden, das die Pstl Schnittstelle im Ap'-Gen zusammen mit dem 0,3 Kb umfassenden Pvul/Bgll Fragment verloren hat. Dieses Plasmid erhält die Bezeichnung pXI200.The entire ligation mixture is transformed into E. coli HB101. After incubation of the transformed E. coli HB101 cells at 37 0 C UUF a selective L-agar containing 20 pg / ml tetracycline, the tetracycline-resistant (Tc 1) transformants are selected. An ampicillin-sensitive (Ap s ) clone (100 μg / m ampicillin) can then be used to isolate a piasmide that has lost the PstI site in the Ap' gene together with the 0.3 Kb Pvul / BglI fragment. This plasmid is called pXI200.
9.2. Klonierung von Protoxlngenen aus Bacillus thuringiensis var. kurstaki HDI in Bacillus thurlgiensis HDI cryß9.2. Cloning of protoxins from Bacillus thuringiensis var. Kurstaki HDI into Bacillus thurlgiensis HDI cryß
Die Gesamt-DNA (50μg) von Bacillus thuringiensis var. kurstaki HDI wird durch Inkubation mit den Restriktionsenzymon Pstl und Hpal vollständig verdaut. Die so gewonnenen Restriktionsfragmente werden auf einen kontinuierlichen Saccharosegradienten (5% (w/v] - 23% [w/v]) übertragen und dort mit Hilfe einer Dichtegradientenzentrifugation entsprechend ihrer Größe aufgetrennt und in Fraktionen von je 500μΙ gesammelt. Die Zentrifugation wird in einem TST 41-Rotor (Kontron Ausschwingrotor) bei max. 2,4 x 105g über einen Zeitraum von 16 Stunden und bei einerTemperatur von 150C durchgeführt. Anschließend werden je 50μΙ Aliquots zur Bestimmung der Fragmentgröße auf ein Agarosegel (0,8% I'.v/v]AgaroseinTris Acetat EDTAoderTris Borat EDTA; siehs/33/ Maniatis et al., 1982) übertragen. Diejenigen Friktionen, welche Fragmente zwischen 3Kb und 6Kb enthalten werden gepoolt und durch Ethanolfälliing auf ein Volumen von 10μΙ konzentriert.The total DNA (50 μg) of Bacillus thuringiensis var. Kurstaki HDI is completely digested by incubation with the restriction enzyme PstI and Hpal. The restriction fragments obtained in this way are transferred to a continuous sucrose gradient (5% (w / v) - 23% [w / v]) and fractionated there by density gradient centrifugation according to their size and collected in fractions of 500 μl each TST 41 rotor (Kontron swing) 10 5 g performed. at 2.4 x max over a period of 16 hours and at a temperature of 15 0 C. Subsequently, aliquots of each 50μΙ for determining the fragment size (on a 0.8% agarose gel I'.v / v] agarosein tris acetate EDTA or Tris borate EDTA; see / 33 / Maniatis et al., 1982.) Those fractions containing fragments between 3Kb and 6Kb are pooled and concentrated by ethanol precipitation to a volume of 10μΙ.
5 μg des in Beispiel 9.1. beschriebenen „Shuttle" Vektors pXI200 werden mit den Restriktionsenzym Pstl und Sma1 vollständig verdaut. Die 5'-Phosphatgruppen der resultierenden Restriktionsfcagmente werden anschließend durch Behandlung mit alkalischer Phosphatase aus Kälberdarm entfernt.5 μg of the in Example 9.1. The "pXI200" shuttle vectors are digested to completion with the restriction enzyme PstI and Sma 1. The 5 'phosphate groups of the resulting restriction fragments are then removed by treatment with calf intestinal alkaline phosphatase.
0,2 μg bis 0,3 pg der zuvoi isolierten HDI DNA werden anschließend mit 0,5 |ig pXI200 vektor DNA vermischt und unter Zugabe von 0,1 U (sog. „Weiss Units"; eine Einheit T4 DNA-Ligase entspricht einer Enzymaktivität, die ausreicht 1 nM [32P] aus Pyrophosphat bei einer Temperatur von 370C und innerhalb eines Zeitraumes von 20 Minuten in ein Norit-absorbierbares Material umzuwandeln) T4 DNA-Ligase über Nacht bei 14°C inkubiert. Der gesamte Ligationsansatz wird anschließend durch Elektroporation (vgl. Beispiel 1) direkt in Bacillus thuringiensis HDI cryB-Zellen transformiert. Die elektroporierten B.thuringiensis Zellen werden dann auf einen selektiven Sporulationsagar, der 20μg/ml Tetrazyklin als Selektionsmittel enthält, ausplattiert und bei einer Temperatur von 250C bis zur vollständigen Sporulation inkubiert.0.2 μg to 0.3 μg of the excessively isolated HDI DNA are then mixed with 0.5 μg of pXI200 vector DNA and 0.1 μl (so-called "white units") are added, one unit of T4 DNA ligase corresponds to one enzyme activity that is sufficient 1 nM [32 P] pyrophosphate at a temperature of 37 0 C and over a period of 20 minutes to convert it into a Norit-absorbable material) of T4 DNA ligase incubated overnight at 14 ° C. the entire ligation mixture is followed by electroporation (see example 1). transformed directly in Bacillus thuringiensis HDI cryB cells. the electroporated cells are B. thuringiensis then to a selective Sporulationsagar containing 20 .mu.g / ml tetracycline as selection means, and plated out at a temperature of 25 0 C incubated until complete sporulation.
9.3. Herstellung monoklonaler Antikörper gegen B.thuringiensis Protoxinprotein9.3. Preparation of monoclonal antibodies against B. thuringiensis protoxin protein
Die Herstellung monoklonaler Antikörper gegen δ-Endotoxin aus Bacillus thuringiensis var. kurstaki HDI wird analog der Beschreibung bei/36/ Huber-Lukai, (1984) bzw. bei/37/ Huber-Lukac et al. (1986) durchgeführt.The production of monoclonal antibodies against δ-endotoxin from Bacillus thuringiensis var. Kurstaki HDI is carried out analogously to the description in / 36 / Huber-Lukai, (1984) or in / 37 / Huber-Lukac et al. (1986).
Bei den für die Antikörperherstellung verwendeten Hybridoma-Zellen handelt es sich um Fusionsprodukte von Sp2/0-Ag Myelomzellen (beschrieben bei/45/ Shulman et al., 1978; kann bei der „Americnn Type Culture Collection" in Rockville, Maryland, USA bezogen werden) und Milzlymphozyten von BALB/c Mäusen, die zuvor mit δ-Endotoxin und B.thuringiensis kurstaki HDI irr..nunisiert wurden.Hybridoma cells used for antibody production are fusion products of Sp2 / 0-Ag myeloma cells (described in / 45 / Shulman et al., 1978, available from the Americn Type Culture Collection of Rockville, Maryland, USA and spleen lymphocytes from BALB / c mice previously immunized with δ-endotoxin and B. thuringiensis kurstaki HDI.
Auf diese Weise können monoklonale Antikörper erhalten werden, die spezifisch gegen das δ-Endotoxin von B.thuringiensis gerichtet sind. Besondars bevorzugt sind monoklonale Antikörper, die entweder spezifisch an ein Epitop ir der K turminalen Hälfte des Protoxin-Proteins binden (z. B. Antikörper 54.1 der Huber-Lukaö et al., 1986 Referenz) oder aber ein Epitop in dem b ' Lepidopteren-aktiven Protoxinen konstanten Teil des Proteins, der C-terminalen Hälfte (z. B. Amikörper 83.16 der Huber-Lukaö et al., 1986 Referenz), erkennen.In this way it is possible to obtain monoclonal antibodies which are specifically directed against the δ-endotoxin of B. thuringiensis. Particular preference is given to monoclonal antibodies which either bind specifically to an epitope in the K- intrinsic half of the protoxin protein (eg, Huber-Lukaö et al., Antibody 54.1, 1986, reference), or an epitope in the b'-lepidopteran gene. active prototoxins constant part of the protein, the C-terminal half (eg, antibody 83.16 of Huber-Lukaö et al., 1986 reference) recognize.
Es können aber durchaus auch andere monoklonale oder auch polyklonale Antikörper für das sich anschließende Immunscrenning (vgl. Beispiel 9.4.) verwendet werden.However, other monoclonal or even polyclonal antibodies can also be used for the subsequent immunoscrimming (see Example 9.4.).
-39- 283 ό40-39- 283 ό40
9.4. Immunologisches Screening9.4. Immunological screening
Für das immunologische Screening werden die gemäß Beispiel 9.3. hergestellten oder andere geeignete monoklonalenFor immunological screening, those according to Example 9.3. prepared or other suitable monoclonal
Antikörper verwendet.Antibodies used.
Zunächst werden die nach der Sporulation der B.thuringiensls Zellen frei vorliegenden Kristallproteine mit Hilfe von Transfer Membranen (z. B. Pail Biodyne Transfer-Membran; Pail Lutidine Filtration Corporation, Glen Cove, N. Y.) gebunden, indem diese für einen Zeitraum von etwa 5 Minuten auf die Platten aufgelegt werden. Die Filter werden danach 5 Minuten mit TBST Puffer (0,05% [w/v] Tween 20,1OmM Tris/HCI IpH 8,0), 15OmM NaCI in H2O bidest.) gewaschen und anschließend für 15 bis 30 Minuten zur Blockierung unspezifischer Bindungen in einem Gemisch aus TBST Puffor und 1 % (w/v) Magermilch inkubiert.First, the crystal proteins freely present after sporulation of B. thuringiensis cells are bound by transfer membranes (eg, Pail Biodyne Transfer Membrane, Pail Lutidine Filtration Corporation, Glen Cove, NY), adding them for a period of about 5 Minutes are placed on the plates. The filters are then washed for 5 minutes with TBST buffer (0.05% [w / v] Tween 20.1 mM Tris / HCl IpH 8.0), 15 mM NaCl in H 2 O bidist.) And then for 15 to 30 minutes to Blocking non-specific binding in a mixture of TBST Puffor and 1% (w / v) skim milk incubated.
Die so vorbereiteten Filter werden dann über Nacht mit dem Protoxinspezifischen Antikörpern (Antikörpergemisch aus 54,1 und 83,1,/37/ Huber-Lukai et al., (1986)) inkubiert. Die nicht gebundenen Antiköper werden durch dreimaliges Waschen des Filters mit TBST Puffer während jeweils 5 bis 10 Minuten entfernt. Zum Nachweis des Antikörpergebundenen Protoxins weiden die Filter mit einem weiteren Antikörper inkubiert. Als sekundärer Antikörper fungiert dabei ein mit alkalischer Phosphatase markierter Antikörper, der beispielsweise bei Bio-Rad (Katalog # 170-6520, Ziegen anti-Maus lgG|H+L]-alkalische Phosphatase Konjugat) kommerziell erworben werden kann. Nach einer Inkubationszeit von 30 Minuten werden die nicht gebundenen sekundärer« Antikörper, wie zuvor beschrieben, durch dreimaliges Waschen (jeweils 5 bis 10 Minuten) mit Filter mit TBST Puffer entfernt. Anschließend werden die Filter mit einem Substratgemisch bestehend aus NBT Cp-nitro blue tetrazolium chloride; Nitro-Blaues Tetrazoliumchlorid) und BCIP (ö-Brom^-chlor-S-indolylphosphat-p-toluidin Salz) inkubiert. Die enzymatische Reaktion wird gemäß den Angaben des Hersteller (Bio-Rad; 1414 Harbour Way South, Richmond CA, 94804, USA)The filters prepared in this way are then incubated overnight with the protoxin-specific antibodies (antibody mixture from 54.1 and 83.1, / 37 / Huber-Lukai et al., (1986)). The unbound antibodies are removed by washing the filter three times with TBST buffer for 5 to 10 minutes each time. To detect the antibody-bound protoxin, the filters are incubated with another antibody. The secondary antibody used here is an antibody labeled with alkaline phosphatase which can be obtained commercially, for example, from Bio-Rad (catalog # 170-6520, goat anti-mouse IgG | H + L] -alkaline phosphatase conjugate). After an incubation period of 30 minutes, unbound secondary antibodies are removed by washing three times (5 to 10 minutes each) with filter with TBST buffer as described above. Subsequently, the filters with a substrate mixture consisting of NBT Cp-nitro blue tetrazolium chloride; Nitro-blue tetrazolium chloride) and BCIP (δ-bromo-chloro-S-indolyl phosphate-p-toluidine salt). The enzymatic reaction is carried out according to the instructions of the manufacturer (Bio-Rad, 1414 Harbor Way South, Richmond CA, 94804, USA).
durchgeführt. ,carried out. .
Positive, d.h. Protoxin-haltige Klone, können sehr einfach anhand ihrer violetten Färbung erkannt werden. Diese kommt zustande durch die enzymatische Reaktion der alkalischon Phosphatass mit dem zuvor erwähnten Substratgemisch. Aus der in Beispiel 9.2. beschriebenen Transformation mit dem dort angegebenen Ligationsansatz resultierten zwischen 800 und 1000 Transformanten. Davon zeigen 2 Kolonion eindeutig positive Signale in doi zuvor beschriebenen Enzymreaktion.Positive, i. Protoxin-containing clones can be easily recognized by their purple color. This is due to the enzymatic reaction of Alkalischon Phosphatass with the aforementioned substrate mixture. From the example given in Example 9.2. described transformation with the ligation there indicated resulted in between 800 and 1000 transformants. Of these, 2 colonions clearly show positive signals in the previously described enzyme reaction.
Aus positiven Klonen, bei denen anhand der beschriebenen Enzymreaktion eine Expression des Protoxingens nachgewiesen werden konnte, wird Plasmid DNA isoliert. Mit Hilfe der Restriktionsanalyse u id durch Vergleich mit bekannten Restriktionskarten können die klonierten Protoxingene weiter charakterisiert und schließlich identifiziert werden.From positive clones, in which expression of the protoxin gene could be detected on the basis of the described enzyme reaction, plasmid DNA is isolated. By means of the restriction analysis u id by comparison with known restriction maps, the cloned protoxin genes can be further characterized and finally identified.
Beide Klone enthalten ein rekombinantes Plasmid mit einem Insert von 4.3 Kb. Die folgenden Restriktionsverdauungen mit Hindlll, Pvull, EcoRI und Xbal erlauben eine Identifizierung des Gens auf dem Insert durch Vergleich mit den bekannten Restriktionskarten der Endotoxingene aus B.thuringiensls var kurstaki HD1. Es handelt sich in beiden Fällen um das kurhdi Gen, das auch als 5.3 Kb Protoxi: .qen bekannt und bei/5/ Geiser et al., 1986 beschrieben ist.Both clones contain a recombinant plasmid with an insert of 4.3 Kb. The following restriction digests with HindIII, Pvull, EcoRI and XbaI allow identification of the gene on the insert by comparison with the known restriction endotoxin genes from B. thuringiensis var kurstaki HD1. In both cases it is the kurhdi gene, also known as 5.3 Kb Protoxi: .qen and described in / 5 / Geiser et al., 1986.
Dieses direkt in B.thuringiensls klonierte und mit Hilfe eines immunologischen Screenings identifizierte Gen hybridisiert darüber hinaus mit einem 1847Bp umfassenden BamHI/Hindlll Fragment des 5.3Kb Gens im Plasmid pK36/5/Geiser et al., 1986). Im SDS/PAGE zeigen beide Klone eine für das Protoxin typischen Bande von 130000 Dalton, die im Western Blot/46/ Towbin et al.,This gene, directly cloned in B. thuringiensls and identified by means of immunological screening, moreover hybridizes to a BamHI / HindIII fragment of the 5.3Kb gene comprising 1847 bp in plasmid pK36 / 5 / Geiser et al., 1986). In SDS / PAGE, both clones show a band of 130000 daltons typical of the protoxin, which is described in Western Blot / 46 / Towbin et al.,
1979) spezifische mit den zuvor beschriebenen (siehe Beispiel 9.4.) monoklonalen Antikörpern reagieren.1979) specifically with the previously described (see Example 9.4.) Monoclonal antibodies.
Einfluß der Inkubationszeit bei 40C vor und nach der Elektroporation auf die Transformationsfrequenz. B, thuringiensis HD1 cryB wurde mit Hilfe der Elektroporationsmethode mit 0,2 μg pBC 16 pro Ansatz transformiertInfluence of incubation time at 4 0 C before and after electroporation on the transformation frequency. B, thuringiensis HD1 cryB was transformed by electroporation with 0.2 μg pBC 16 per batch
Transformationsfrequenz (Transforman-Transformation frequency (transforma-
Plasmid DNA)Plasmid DNA)
2,6 x 106 2.6 x 10 6
2,1 x 106 2.1 x 10 6
2,2x10e 2,2x10 e
2,3 x106 2.3x10 6
2,5 x 106 2.5 x 10 6
1,9 x106 1.9x10 6
3,3x10"3,3x10 "
1,7x10"1,7x10 "
* Inkubation bei 4CC zwischen der Zugabe von DNA und der Elektroporation* Incubation at 4 C C between the addition of DNA and electroporation
* * Inkubation bei 40C zwischen der Elektroporation und dem Beginn der Expressionsperiode.* * Incubation at 4 0 C between the electroporation and the beginning of the expression period.
Expression der Tetracyclin Resistenz von pBC 16 nach der Transformation in B. thuringienslsHDIcryB. B. thurlnglensis HD1 cryB wurde mit pBC16 Plasmid DNA unter Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroporationsprotokolls transformiert. Nach unterschiedlichen Inkubationszeiten in LB Medium bei 30°C werden die transformierten Zellen durch Ausplattiorung auf LB Agar, der 20μ9/ηιΙ Tetracyclin enthält, sanktioniert.Expression of tetracycline resistance of pBC 16 after transformation into B. thuringiensisHDIcryB. B. thurlnglensis HD1 cryB was transformed with pBC16 plasmid DNA using the electroporation protocol of the present invention. After different incubation times in LB medium at 30 ° C, the transformed cells are sanctioned by plating on LB agar containing 20μ9 / ηιΙ tetracycline.
Expressionszeit Transformations- Anzahl lebenderExpression time transformation number living
der Tetracyclin- frequenz (Trans- Zellenthe tetracycline frequency (trans cells
resistenz (Stunden) formanten/Mg DNA)resistance (hours) formants / Mg DNA)
0,5 0 4 x 10"0.5 0 4 x 10 "
1 1,6 x 106 1 1.6 x 10 6
2 8,8x10e 1,4 χ2 8.8x10 e 1.4 χ
3 8 XiO1 1,6 x3 8 XiO 1 1.6 x
Transformation des B. thurlnglensis Stammes HD1 cryB mit verschiedenen PlasmidenTransformation of B. thurlnglensis strain HD1 cryB with different plasmids
1 Tc: Tetrazyklin; Km: Kanamyzin; BIe: Bleomyzin; Cm: Chloramphenicol; Em: Erythromyzin.1 Tc: tetracycline; Km: Kanamycin; BIe: bleomycin; Cm: chloramphenicol; Em: erythromycin.
2 Sämtliche Plasmid DNA stammt aus B.thuringlensls HDI cry8 mit Ausnahme von * iso'iert von B. subtills LBG4468.2 All plasmid DNA is from B.thuringls HDI cry8 except * isoated by B. subtills LBG4468.
Biotest von B.thuringiensis HD1 cryB und HD1 cryB (pXI 93) gegen Heliothis virescens.Biotest of B.thuringiensis HD1 cryB and HD1 cryB (pXI 93) against Heliothis virescens.
Sprühgetrocknete sporulierte Kulturen (Sporen und [sofern vorhanden] Protoxinkristalle) wurden in den angegebenen Mengen der Diät von L-1 Larven von Heliothis virescens beigemischt.Spray dried sporulated cultures (spores and [if present] protoxin crystals) were added in the indicated amounts to the diet of L-1 larvae of Heliothis virescens.
Konzentration von Mortalität (%) von H. virescensConcentration of mortality (%) of H. virescens
Sporen und Protoxin- verursacht durch: Spores and protoxin caused by:
kristallen ^g/g Diät)crystals ^ g / g diet)
HDIcryB HD1 cryB (pXI93)HDIcryB HD1 cryB (pXI93)
200 0 57200 0 57
100 0 43100 0 43
50 3 2750 3 27
25 0 1025 0 10
12,5 0 012.5 0 0
Transformierbarkeit von Stämmen von B. thuringlensis, B. cereus und B. subtllls. Alle Stämme wurden nach der in Beispiel 1 geschilderten Elektroporationsmethode mit dem Plasmid pBC16 transformiert.Transformability of strains of B. thuringlensis, B. cereus and B. subtllls. All strains were transformed according to the electroporation method described in Example 1 with the plasmid pBC16.
Stammtribe
Transformations-" FrequenzTransformation "Frequency
B.thurlnglonsls var. kurstakiB.thurlnglonsl's var. Kurstaki
HDIcryBHDIcryB
HD1 dipelHD1 dipel
HD1-9HD1-9
HD 73HD 73
HD191HD191
B.thuringlensls var. thurigiensisB. thuringlensl var. Thurigiensis
HD2-D6-4HD2-D6-4
B.thurlnglensls var. israelensisB.thurlnglensls var. Israelensis
LBG B-4444LBG B-4444
B.cereusB. cereus
569 K569 K
B.subtlllsB.subtllls
LBG B-4468LBG B-4468
1 .1 .
0,250.25
0,90.9
0,10.1
0,50.5
13,8 2,6 7.5 0,0002relative Werte bezogen auf die als 1 diiflnierte Transformationsfrequenz, die mit B. thuringlensis var. kurstaki HDI cryB erzielt wird.13.8 2.6 7.5 0.0002 Relative values relative to the transformation frequency, designated as 1, obtained with B. thuringlensis var. Kurstaki HDI cryB.
Von jedem der im folgenden aufgelisteten Mikroorganismen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wurde eine Kultur bei der als internationale Hinterlegungsstelle anerkannten „Deutschen Sammlung von Mikroorganismen" in Braunschweig, Bundesrepublik Deutschland, entsprechend den Anforderungen des Budapester Vertrages für die Internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen zum Zwecke der Patentierung, hinterlegt. Eine Erklärung zur Lebensfähigkeit der hinterlegten Proben wurden durch die besagt Internatione Hinterlegungssstelle ausgefertigt.Of each of the microorganisms listed below, which are used in the present invention, a culture at the "German Collection of Microorganisms" recognized in Braunschweig, Federal Republic of Germany, as corresponding to the requirements of the Budapest Treaty for the International Recognition of Deposit Of microorganisms for the purpose of patenting, a statement on the viability of the deposited samples were made by the said International Depository.
Die im Prioritätsdokumer.t für die Benennung der Plasmide gewählte interne Bezeichnung pK wurde für die Auslandsfassung durch die offiziell anerkannte Bezeichnung pXI ersetzt.The internal name pK chosen for the naming of the plasmids in the priority dokumer.t has been replaced by the officially recognized name pXI for the foreign version.
Auch die Bezeichnung für die im Rahmen der Ausführungsbeispiele verwendete asporogene B. thurlnglensls HD1 Mutanto wurde von cryß nach cryB geändert.The designation for the asporogenic B. thurlglensl HD1 Mutanto used in the exemplary embodiments was also changed from cryß to cryB.
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34 Hinnen et al, Proc. Natl. Acad. Sei, USA, 75: 1929-19J3, 197834 Hinnen et al, Proc. Natl. Acad. See, USA, 75: 1929-19J3, 1978
35 Young RA et al, Proc Natl. Acad. ScI., USA, 80: 1194-1198, 198335 Young RA et al, Proc Natl. Acad. Sci., USA, 80: 1194-1198, 1983
36 Huber-Lucfii, M., »Zur Interaktion des delta-Endotoxins von Bacillui thuringiensis mit monoklonalen Antikörper und Lipiden", Dissertation Nr.7547, ETH Zürich, 198436 Huber-Lucfii, M., "On the Interaction of the Bacillus thuringiensis delta-endotoxin with Monoclonal Antibodies and Lipids," Dissertation No. 7547, ETH Zurich, 1984
37 Huber-Lucai, M., et al.. Infect. Immunol., 54: 228-232,198637 Huber-Lucai, M., et al. Infect. Immunol., 54: 228-232, 1986
38 McCutcheon's, 1986 International McCutcheon's Emulsifiers & Detergents, The Manufacturing Confections Publishing Co., Glen Rock, NJ, USAMcCutcheon's, 1986 McCutcheon's International Emulsifiers & Detergents, The Manufacturing Confections Publishing Co., Glen Rock, NJ, USA
39 Stahly, D.P., et al.. Biochem. Biophys.Res.Comm, 84: 581-588,197839 Stahly, D. P., et al. Biochem. Biophys.Res.Comm, 84: 581-588, 1978
40 Bernhard, K., et al., J. Bacteriol., 133: 897-903,197840 Bernhard, K., et al., J. Bacteriol., 133: 897-903, 1978
41 Primrose, S.-B., Ehrlich, S.-D., Plasmld 6: 193-201,198141 Primrose, S.-B., Ehrlich, S.-D., Plasmid 6: 193-201, 1981
42 Huber-Lukac, H., Dissertation, Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Schweiz, No.7050,198242 Huber-Lukac, H., Dissertation, Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, Switzerland, No.7050,1982
43 Zoller, J.-M. and Smith, M., Nucl.Acids Res., 10: 6487,198243 Zoller, J.-M. and Smith, M., Nucl. Acids Res., 10: 6487, 1982
44 Miller, J.-H., Experimente in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, 197244 Miller, J.-H., Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, 1972
45 Shulman et al.. Nature, 276: 269,197845 Shulman et al., Nature, 276: 269, 1978
46 Towbin, H., et al., Proc. Nett. Acad. Sei., USA, 73: 4350-4354,1979Towbin, H., et al., Proc. Kind. Acad. Sci., USA, 73: 4350-4354, 1979
Patentliteratur EP 162,725 EP 238,441 WO 86/01536 US-P 4,448,885 US-P 4,447,036 US-P 4,237,224 US-P 4,468,464Patent Literature EP 162,725 EP 238,441 WO 86/01536 US-P 4,448,885 US-P 4,447,036 US-P 4,237,224 US-P 4,468,464
Claims (68)
vorliegt oder aber dieser im wesentlichen homolog ist.and plant cells, etc.
is present or this is substantially homologous.
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