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JP2001512690A - Vectors and methods for introducing additional nucleic acid material into a cell's genome into the cell - Google Patents

Vectors and methods for introducing additional nucleic acid material into a cell's genome into the cell

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Publication number
JP2001512690A
JP2001512690A JP2000506354A JP2000506354A JP2001512690A JP 2001512690 A JP2001512690 A JP 2001512690A JP 2000506354 A JP2000506354 A JP 2000506354A JP 2000506354 A JP2000506354 A JP 2000506354A JP 2001512690 A JP2001512690 A JP 2001512690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vector
nucleic acid
transposase
transposon
genome
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000506354A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ファレリオ、ドメニコ
ヨハン スホウテン、ホフェルト
ハンス アントン プラステルク、ロナルト
ルエネン、ヘンドリクス ヘルハルト アドリアヌス マリア ファン
Original Assignee
ヘト ネーデルランツ カンカー インスティチュート
イントロヘーネ ベスローテン フェンノートシャップ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヘト ネーデルランツ カンカー インスティチュート, イントロヘーネ ベスローテン フェンノートシャップ filed Critical ヘト ネーデルランツ カンカー インスティチュート
Publication of JP2001512690A publication Critical patent/JP2001512690A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
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    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、組換え核酸分子および/または組換え細胞を産生するための、遺伝子工学技術の改良のための新規な要素を提供する。その新規な要素は、他の核酸物質とりわけ宿主細胞のゲノム中に、所望の核酸物質を組み込むことができる。その新規な要素はトランスポゾンとくにTc/Marinerスーパーファミリーに由来する、またはそれに基く。とくに、所望の核酸物質の切出しおよび貼り付けが可能なTc1の必須要素が、シスまたトランスでの相当するトランスポザーゼ活性と共に提供される。 (57) Abstract The present invention provides a novel element for improving genetic engineering techniques for producing recombinant nucleic acid molecules and / or recombinant cells. The novel elements can integrate the desired nucleic acid material into other nucleic acid materials, especially into the genome of the host cell. The novel element is derived from or based on transposons, particularly the Tc / Mariner superfamily. In particular, the essential elements of Tc1 that allow the excision and application of the desired nucleic acid material are provided, along with the corresponding transposase activity in cis or trans.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、遺伝子工学の分野に関する。詳細には、本発明は、目的とする核酸
を含有する組換えベクターを作製するための方法、組換え細胞(特に、組換え産
物を発現する組換え細胞)を作製するための方法、および/または目的とする核
酸の産生に関する。
The present invention relates to the field of genetic engineering. Specifically, the present invention provides a method for producing a recombinant vector containing a nucleic acid of interest, a method for producing a recombinant cell (particularly, a recombinant cell expressing a recombinant product), and / or Alternatively, it relates to production of a target nucleic acid.

【0002】 さらなる実施形態において、本発明は、医療的目的、科学的目的または経済的
目的の動物、植物または他の生物のトランスジェニック体を作製することに関す
る。さらに別の実施形態において、本発明は、突然変異誘発に必要なツールに関
し、そして宿主ゲノムにおける目的とする核酸配列(遺伝子など)の位置決定お
よび/または同定に必要なツールおよび手段にも関する。
[0002] In a further embodiment, the present invention relates to making transgenic animals, plants or other organisms for medical, scientific or economic purposes. In yet another embodiment, the invention relates to the tools required for mutagenesis and to the tools and means necessary for localizing and / or identifying a nucleic acid sequence of interest (such as a gene) in the host genome.

【0003】 付加的核酸を細胞に導入する方法がこの分野で多く知られている。多くのタン
パク質が、原核生物の細菌および桿菌(bacilli)から、酵母および真菌を経て 、植物細胞、昆虫細胞、哺乳動物細胞までの範囲にわたる多種類の細胞で発現さ
れている。
[0003] Many methods for introducing additional nucleic acids into cells are known in the art. Many proteins are expressed in a wide variety of cells ranging from prokaryotic bacteria and bacilli, through yeast and fungi, to plant cells, insect cells, and mammalian cells.

【0004】 しばしば、上記のタンパク質の発現は成功しているが、組換え技術の分野にお
いて、導入された付加的核酸物質の安定性などの安全性の問題または技術的な問
題のために、発現が容易に達成されていない分野がいくつか存在する。同様に、
生成物がタンパク質でなくて、例えば、目的とする核酸(DNA、RNAまたはアンチ
センス構築物)である遺伝子工学の適用において、同じ問題または類似した問題
が生じている。本発明が使用されるのは、特にこの分野である。
[0004] Often, the expression of the above-mentioned proteins has been successful, but in the field of recombinant technology, due to safety or technical problems, such as the stability of the introduced additional nucleic acid material, the expression There are some areas where has not been easily achieved. Similarly,
The same or similar problems have arisen in genetic engineering applications where the product is not a protein, for example, a nucleic acid of interest (DNA, RNA or an antisense construct). It is in this field in particular that the invention is used.

【0005】 組換え技術において遭遇する問題の1つは、しばしば、宿主細胞に導入される 付加的核酸物質を該宿主細胞のゲノムに組み込ませることが望まれていることで
ある。付加的核酸物質がゲノムに一旦組み込まれると、その安定性はあまり問題
にならない。さらに、組み込まれた物質はゲノムと一緒に複製され、したがって
、組換え細胞の子孫においても同様に存在する。付加的核酸物質を宿主細胞に組
み込ませることができると知られているベクターは、下記に記載されているいく
つかの欠点に悩まされている。
One of the problems encountered in recombinant technology is often the desire to integrate additional nucleic acid material introduced into a host cell into the genome of the host cell. Once the additional nucleic acid material has been integrated into the genome, its stability is less of an issue. In addition, the integrated material is replicated along with the genome, and is therefore present in the progeny of the recombinant cell as well. Vectors known to be capable of incorporating additional nucleic acid material into host cells suffer from several disadvantages as described below.

【0006】 本発明は、今回、広範囲のベクターを変化させて、所望する付加的核酸を宿主
細胞のゲノムに組み込むことができる方法を提供する。
[0006] The present invention now provides a method by which a wide range of vectors can be varied to integrate the desired additional nucleic acid into the genome of the host cell.

【0007】 このことは、今回、所望する付加的核酸物質を宿主細胞のゲノムに(効率的に
)組み込むことができないベクターに該能力を提供できることを意味する。
[0007] This means that this capability can now be provided in vectors that cannot integrate the desired additional nucleic acid material into the genome of the host cell (efficiently).

【0008】 先行技術の組み込むべクターの欠点の1つは、そのようなベクターは、しばし ば、宿主細胞を効率的に形質導入することができないことである。そのとき、電
気穿孔などの技術が形質導入を達成するために必要である。
One of the disadvantages of the prior art integrating vectors is that such vectors often cannot efficiently transduce host cells. At that time, techniques such as electroporation are needed to achieve transduction.

【0009】 いくつかの領域において、細胞のそのような処理は望ましくないことがあり、
あるいは不可能であることがある。そのような領域の1つは、例えば、遺伝子治 療である。そのような場合、宿主細胞にベクター自身で効率的に形質導入するこ
とができるベクター、あるいは組換えウイルス粒子にパッケージングされ、それ
で、宿主細胞に感染することができるベクターが用いられることが多い。
In some areas, such treatment of cells may be undesirable,
Or it may not be possible. One such area is, for example, gene therapy. In such a case, a vector that can efficiently transduce the host cell with the vector itself or a vector that is packaged in a recombinant virus particle and thus can infect the host cell are often used.

【0010】 しかし、そのとき、このようなベクターの多くは、所望する付加的核酸物質を
宿主のゲノムに(効率的に)組み込むことができない。したがって、本発明は、
効率的に形質導入することができ、そして所望する付加的核酸物質を宿主細胞に
効率的に組み込み得るベクターを調製することができる点で最良の両界(both w
orlds)を提供する。本発明は、宿主細胞のゲノムに組み込まれ得る核酸が機能 的なトランスポゾン内において提供されることによりこの問題を解決する。外因
性DNAは、トランスポゾンを使用して宿主のゲノムに導入されるが、トランスポ ゾンは、本発明までは、かなり種特異的であると考えられていたので、そのよう
なシステムの応用性は非常に限れていると考えられていた。最もよい場合には、
1つのショウジョウバエにおいて機能するトランスポゾンを使用して、DNAを別 の種のショウジョウバエのゲノムに組み込むことができることもまた明らかにさ
れていた(Loutheris他、1995)。本発明者らは、少なくともある種類のトラン スポゾンに関して、大きな系統発生的なバリアを越えてこのようなトランスポゾ
ンを使用できることを見出した。この発見によって、このようなトランスポゾン
を、DNAを広範囲の宿主ゲノムに組み込むための手段として広範囲に適用するこ とができる。
[0010] However, many such vectors are then unable to (efficiently) integrate the desired additional nucleic acid material into the genome of the host. Therefore, the present invention
Both worst in that they can be efficiently transduced and prepared vectors that can efficiently incorporate the desired additional nucleic acid material into host cells.
orlds). The present invention solves this problem by providing a nucleic acid that can be integrated into the genome of the host cell within a functional transposon. Although exogenous DNA is introduced into the host genome using transposons, transposons, until the present invention, were considered to be quite species-specific, so the applicability of such systems is very high. Was thought to be limited to In the best case,
It has also been shown that transposons that function in one Drosophila can be used to integrate DNA into the genome of another species of Drosophila (Loutheris et al., 1995). The present inventors have found that such transposons can be used across large phylogenetic barriers, at least for certain types of transposons. This discovery allows such transposons to be widely applied as a means to integrate DNA into a wide range of host genomes.

【0011】 したがって、本発明は、ある属の細胞に、そのゲノムに組み込まれる付加的核
酸物質を提供するベクターを提供する。該ベクターは2つのトランスポザーゼ結 合部位を含む。該トランスポザーゼ結合部位は同じであってもよく、あるいは異
なっていてもよく、そして別の属において見出されているトランスポゾンに由来
し、そのそれぞれは前記トランスポザーゼの切断部位に近接して存在する。前記
付加的核酸物質は、この2つのトランスポザーゼ結合部位の間に位置する。当然 、明らかなことであるが、より広い系統発生的バリアさえも越えるトランスポゾ
ンを使用できることは非常に好ましい。したがって、本発明は、適用性が広いト
ランスポゾンに基づく組み込みシステムを提供する。
Thus, the present invention provides a vector that provides cells of a genus with additional nucleic acid material that integrates into their genome. The vector contains two transposase binding sites. The transposase binding sites may be the same or different, and are derived from transposons found in another genus, each of which is in close proximity to the transposase cleavage site. The additional nucleic acid material is located between the two transposase binding sites. Of course, obviously, it is highly preferred to be able to use transposons that even cross the broader phylogenetic barrier. Thus, the present invention provides a transposable-based integration system that is widely applicable.

【0012】 本システムの明らかな利点は例えば:トランスポゾンの使用が、多くの場合、
宿主細胞ゲノムへのより効率的な組み込みを導くこと;トランスポゾンの使用が
、組み込み配列の完全な制御を与えること(組み込み要素の末端は知られている
);遺伝子(またはDNA)の局在化が望ましい実施形態において、トランスポゾ ンが、(特に、遺伝子機能を目的とするいわゆる突然変異誘発実験において、あ
るいは発現パターンが目的とする遺伝子を追跡することに関する「遺伝子トラッ
プ(gene-trap)」実験において有用な)ゲノムの任意のところに組み込まれる という利点があることがある。発現を目的に関して、ゲノム中により特異的な組
み込み部位をもつトランスポゾンを開発し、あるいはより特異的な組み込み部位
をもたらす組み込み方法を開発することは望ましいことであり得る。
[0012] The obvious advantages of the present system are, for example: the use of transposons is often
Leading to more efficient integration into the host cell genome; use of transposons to give complete control of the integration sequence (ends of the integration element are known); localization of the gene (or DNA) In a preferred embodiment, transposons are useful in so-called mutagenesis experiments, particularly for gene function, or in "gene-trap" experiments where the expression pattern tracks the gene of interest. Na) may have the advantage of being integrated anywhere in the genome. For expression purposes, it may be desirable to develop transposons with more specific integration sites in the genome, or to develop integration methods that result in more specific integration sites.

【0013】 好ましくは、前記トランスポザーゼ結合部位および前記切断部位は、Tc1/マリ
ナー(mariner)スーパーファミリーのトランスポゾンに由来するトランスポゾ ンの対応する部位に基づき、より好ましくはTc1様トランスポゾンに基づく。ト ランスポゾン要素の非常に有用な組合せは、Tc1トランスポゾンによって必要と される最小の組合せである:すなわち、Tc1の末端の26塩基対、および極近傍に おけるTc1トランスポザーゼの切断部位(TA)を含む。
[0013] Preferably, said transposase binding site and said cleavage site are based on corresponding sites of a transposon from the Tc1 / mariner superfamily of transposons, more preferably based on a Tc1-like transposon. A very useful combination of transposon elements is the minimal combination required by a Tc1 transposon: the 26 base pairs at the end of Tc1, and the Tc1 transposase cleavage site (TA) in close proximity.

【0014】 本発明によるトランスポゾンの重要な利点は、それが自立していることである
。必要なものは、機能的なトランスポザーゼ結合部位、トランスポザーゼ切断部
位、およびこれらの部位に関して機能的なトランスポザーゼ活性だけである。必
要とされるトランスポザーゼ活性は、できる限り制限するべきである。好ましい
種類のトランスポゾンは、単一のトランスポザーゼのみを必要とする。現在まで
に報告されているトランスポゾンの種特異性に関する原因は、取り込まれるため
に宿主のタンパク質を要求するトランスポゾンが使用されていることである。こ
の場合、宿主のタンパク質が、例えば、細菌起源のトランスポゾンまたはP要素 の種特異性に責任があり得る。本発明によって提供される種類は、宿主の要素を
全く必要とせず、そして適度なシス−トランス要求を有する。したがって、この
ようなトランスポゾンは、広範囲の宿主のゲノムに目的とする核酸を組み込むた
めにより一層適する。
An important advantage of the transposon according to the invention is that it is self-supporting. All that is needed is a functional transposase binding site, a transposase cleavage site, and a functional transposase activity for these sites. The required transposase activity should be limited as much as possible. A preferred type of transposon requires only a single transposase. The cause of transposon species specificity reported to date is the use of transposons that require host proteins to be incorporated. In this case, the host protein may be responsible for the species specificity of, for example, transposons or P elements of bacterial origin. The species provided by the present invention do not require any host elements and have moderate cis-trans requirements. Thus, such transposons are more suitable for integrating nucleic acids of interest into the genomes of a wide range of hosts.

【0015】 Tc1に基づく要素が使用される好ましい実施形態において、そのようなトラン スポゾン結合部位は、少なくとも末端の26塩基対であるようである。おそらくは
、この塩基対のすべてが、この結合部位の機能に必須であるとは限らない。した
がって、そのような結合部位におけるいくつかの(保存的な)変化が可能であり
得る。約100bpの配列が、トランスポザーゼ認識部位として最も効率的であるよ うである。
In a preferred embodiment where a Tc1-based element is used, such a transposon binding site appears to be at least the terminal 26 base pairs. Presumably, not all of this base pair is essential for the function of this binding site. Thus, some (conservative) changes in such binding sites may be possible. A sequence of about 100 bp appears to be the most efficient transposase recognition site.

【0016】 本発明に関して、トランスポザーゼ認識部位は、対応するトランスポザーゼ活
性に関して機能的でなければならない。そのようなトランスポザーゼはまた、当
然ではあるが、関連するトランスポザーゼ活性を有する限り、元のトランスポザ
ーゼと比較した場合、修飾、突然変異、短縮化または延長化することができる。
トランスポザーゼ活性は、所望する付加的核酸物質と一緒にトランスポゾンの一
部としてでも、もう1つのトランスポゾン要素と同じベクターに(シスで)コー
ドされ得る。しかし、トランスポザーゼ活性は、非常に好適には、本発明による
別のベクターによって、あるいは別のベクターによって形質導入され得る細胞に
(トランスで)もたらされ得る。
For the present invention, a transposase recognition site must be functional for the corresponding transposase activity. Such transposases can also, of course, be modified, mutated, shortened or lengthened when compared to the original transposase, as long as they have the relevant transposase activity.
The transposase activity can be encoded as part of a transposon together with additional nucleic acid material of interest, or in the same vector as another transposon element (in cis). However, the transposase activity can very advantageously be effected (in trans) by another vector according to the invention or in a cell which can be transduced by another vector.

【0017】 トランスポザーゼ活性がトランスで提供され、そして好ましくは、誘導性プロ
モーターおよび/または抑制性プロモーターの制御下の配列によってコードされ
ている場合、トランスポゾンの「ジャンピング(jumping)」の開始および停止 できる。宿主ゲノムへの組み込みが一旦生じると、これは非常に有用であり得る
[0017] If the transposase activity is provided in trans, and preferably is encoded by a sequence under the control of an inducible and / or repressible promoter, it can initiate and stop the "jumping" of the transposon. This can be very useful once integration into the host genome has occurred.

【0018】 本発明の目的に関するベクターは、所望する付加的核酸物質を運搬することが
でき、そして好ましくは宿主細胞の形質導入および/または複製を行うことがで
きる任意の核酸ビヒクルである。
A vector for the purposes of the present invention is any nucleic acid vehicle capable of carrying the desired additional nucleic acid material and preferably capable of transducing and / or replicating a host cell.

【0019】 所望する付加的核酸物質はタンパク質をコードし得、したがって、発現のため
の遺伝子および調節要素からなり得る。発現されるタンパク質は、形質導入の目
的に依存する。多くの適用に関して有用な多くのタンパク質が、組換え発現の良
好な候補として同定されている。これらはすべて、本発明を使用して発現させ得
る。
[0019] The additional nucleic acid material desired may encode a protein and may therefore consist of genes and regulatory elements for expression. The protein expressed will depend on the purpose of the transduction. Many proteins useful for many applications have been identified as good candidates for recombinant expression. All of these can be expressed using the present invention.

【0020】 同様に、付加的核酸物質(DNA)は、(一旦形質導入されると)宿主細胞(ま たはウイルス)の核酸の転写または翻訳をブロッキングするRNA分子に転写され 得る。そのような付加的核酸物質は、例えば、アンチセンスRNA分子であり得る 。Similarly, additional nucleic acid material (DNA) can be transcribed (once transduced) into RNA molecules that block the transcription or translation of host cell (or viral) nucleic acids. Such additional nucleic acid material can be, for example, an antisense RNA molecule.

【0021】 遺伝子治療の分野における本発明の使用は、上記から明らかなように特に有利
である。遺伝子治療のためにしばしば検討されているウイルスベクター(アデノ
ウイルス、レトロウイルスまたはアデノ伴生ウイルスなど)は、所望する核酸物
質を感染細胞のゲノムに効率よく組み込むことができないが、今回、そのような
能力が提供され得る。当然なことではあるが、ウイルスに基づかないで、標的細
胞集団にベクターを送達する手段によって提供される他のベクターにもまた、都
合よく、本発明による組み込みシステムを与えることができる。特に、標的シス
テムとしてのリポソームまたはポリマーの使用が包含される。
The use of the invention in the field of gene therapy is particularly advantageous, as will be clear from the above. Viral vectors (such as adenoviruses, retroviruses or adeno-associated viruses), which are often considered for gene therapy, do not efficiently integrate the desired nucleic acid material into the genome of infected cells, but this time, Can be provided. Of course, other vectors that are not based on a virus but are provided by means of delivering the vector to a target cell population can also conveniently be provided with an integration system according to the invention. In particular, the use of liposomes or polymers as targeting systems is included.

【0022】 上記のように、本発明は、様々なベクターを使用して、外因性の核酸物質を宿
主細胞のゲノムに組み込むことができる効率的な手段を提供する。外因性の核酸
物質は宿主細胞のゲノムに組み込まれるので、得られた組換え宿主細胞の子孫は
、その親と同じ組換え体能力を有する。したがって、幹細胞が本発明によって作
製される場合、これによって、非常に効率的な遺伝子治療レジメが得られる。本
発明のベクター(または組換えシステム)はまた、当然、科学的目的、経済的目
的または医療目的のトランスジェニック動物、植物または他の生物を作製するた
めに使用することができる。トランスジェネシス(transgenesis)の有用な適用
はこの分野で十分に知られている。
As noted above, the present invention provides an efficient means by which various vectors can be used to integrate exogenous nucleic acid material into the genome of a host cell. Since the exogenous nucleic acid material is integrated into the genome of the host cell, the progeny of the resulting recombinant host cell will have the same recombinant potential as its parent. Thus, when stem cells are generated according to the present invention, this results in a very efficient gene therapy regime. The vectors (or recombinant systems) of the present invention can, of course, also be used to produce transgenic animals, plants or other organisms for scientific, economic or medical purposes. Useful applications of transgenesis are well known in the art.

【0023】 したがって、本発明によるベクターを使用して、細胞または動物、植物などに
形質導入するための方法もまた開示され、そしてそのような方法によって得るこ
とができる細胞、動物または植物などと同様に、本発明の一部である。突然変異
誘発研究および同様の研究における本発明の使用は、下記に説明されているよう
に別の好ましい実施形態である。ここで、非限定的な例としてTc1を使用して
、本発明をより詳細に説明する。
Thus, methods for transducing cells or animals, plants and the like using the vectors according to the invention are also disclosed, as well as cells, animals or plants etc. obtainable by such methods. Secondly, it is a part of the present invention. The use of the present invention in mutagenesis studies and similar studies is another preferred embodiment, as described below. The invention will now be described in more detail, using Tc1 as a non-limiting example.

【0024】 [詳細な説明] Tc1は、線虫、節足動物および脊索動物において見出されているTc1/マリナー スーパーファミリーのトランスポゾンに属する(Henikoff、1992;Raddice他、1
994;Robertson、1995;Plasterk、1995)。垂直転位および水平転位の両方が、
これらの要素の動物界全体への普及に寄与している(Robertson、1993;Radice 他、1994;RobertsonおよびLampe、1995)。Tc1/マリナースーパーファミリーの
トランスポゾンが広範囲に現れることは、異なる種間の転位を制限する種特異的
な宿主因子が存在しないことを示すものとして受け入れることができる。したが
って、Tc1/マリナー要素は、遺伝子送達ベクターを開発するための魅力的な候補
である。
DETAILED DESCRIPTION Tc1 belongs to the transposons of the Tc1 / mariner superfamily found in nematodes, arthropods and chordates (Henikoff, 1992; Raddice et al., 1
994; Robertson, 1995; Plasterk, 1995). Both vertical and horizontal dislocations
They contribute to the dissemination of these elements throughout the animal kingdom (Robertson, 1993; Radice et al., 1994; Robertson and Lampe, 1995). The widespread appearance of transposons of the Tc1 / mariner superfamily is acceptable as an indication of the absence of species-specific host factors that limit translocation between different species. Thus, the Tc1 / mariner element is an attractive candidate for developing gene delivery vectors.

【0025】 Tc1様要素は、長さが1.7kbに近く、トランスポザーゼ遺伝子に隣接する短い逆
方向末端反復配列を有し、そして標的部位を表すTAが隣接して、組み込み時に複
製が行われる保存配列CAGTをその末端に有する(Van Luenen他、1994)。この要 素によってコードされるタンパク質は、細菌のトランスポザーゼおよびレトロウ
イルスのインテグラーゼと相同的な触媒活性ドメインを有する(Doak他、1994)
。線虫(C.elegans)から得られたTc1は、長さが1612bpのトランスポゾンであり
、343アミノ酸トランスポザーゼをコードする遺伝子に隣接する54bpの逆方向反 復配列を有し(Emmons他、1983;Rosenzweig他、1983;Vos他、1993)、そして 逆方向反復配列に結合する(Vos他、1993;VosおよびPlasterk、1994)。要素の
非常に末端に位置している保存されたヘキサヌクレオチド配列TACAGT(配列番号
−)は、トランスポザーゼ結合部位の一部ではないが、転位反応を触媒する際に
役割を果たしていると考えられている(VosおよびPlasterk、1994)。
The Tc1-like element is close to 1.7 kb in length, has a short inverted terminal repeat sequence flanking the transposase gene, and is flanked by TA representing the target site, a conserved sequence that undergoes replication upon integration. It has CAGT at its end (Van Luenen et al., 1994). The protein encoded by this element has a catalytically active domain homologous to bacterial transposase and retroviral integrase (Doak et al., 1994).
. Tc1 from C. elegans is a transposon 1616 bp in length with a 54 bp inverted repeat flanking the gene encoding the 343 amino acid transposase (Emmons et al., 1983; Rosenzweig 1983; Vos et al., 1993) and binds to inverted repeats (Vos et al., 1993; Vos and Plasterk, 1994). The conserved hexanucleotide sequence TACAGT (SEQ ID NO-), located at the very end of the element, is not part of the transposase binding site, but is thought to play a role in catalyzing the transposition reaction (Vos and Plasterk, 1994).

【0026】 本明細書において、本発明者らは、トランスジェニック線虫類(nematodes) から調製された抽出物を使用するTc1のインビトロでの切出しおよび転位を記載 する。転位に関する最小のシス要求性を明らかにし、そしてインビトロでの標的
部位選択がインビボでの標的部位選択と比較される。さらに、本発明者らは、大
腸菌(E.coli)から精製された組換えトランスポザーゼが転位を支援し得ること
を明らかにする。このことは、他の因子はインビトロでのTc1転位に必須でない ことを示す。
Here, we describe the in vitro excision and translocation of Tc1 using extracts prepared from transgenic nematodes. It reveals a minimal cis requirement for transposition, and target site selection in vitro is compared to target site selection in vivo. Furthermore, we demonstrate that recombinant transposase purified from E. coli can support transposition. This indicates that other factors are not essential for Tc1 translocation in vitro.

【0027】 さらに、本発明者らは、Tc1トランスポザーゼは、ネオマイシン耐性遺伝子を 有するTc1由来のトランスポゾンのヒト細胞のゲノムへのジャンピングを支援す ることを示す。これは、大きな系統発生的バリアを越えて、付加的核酸物質の宿
主細胞への組み込みを提供することができる、トランスポゾン由来のベクターを
構築できることを示すものである。これにより、そのようなベクターは、ヒトの
ゲノムを含む広範囲の宿主ゲノムに遺伝子を組み込む送達ビヒクルとして適する
[0027] In addition, the inventors show that Tc1 transposase supports the jumping of the Tc1-derived transposon carrying the neomycin resistance gene into the genome of human cells. This demonstrates that transposon-derived vectors can be constructed that can provide integration of additional nucleic acid material into host cells across large phylogenetic barriers. This makes such vectors suitable as delivery vehicles for integrating the gene into a wide range of host genomes, including the human genome.

【0028】 結果 インビトロでのTc1の転位 本発明者らは、Tc1トランスポザーゼ遺伝子が熱ショックプロモーターの制御 下にあるトランスジェニック蠕虫を作製した。これにより、高レベルのトランス
ポザーゼを有する核抽出物を調製することができる。これは、活性を検出するの
に非常に重要であることが明らかにされた。抽出物を、Tc1要素を含有するプラ スミドとインキュベーションした。切出しを物理的アッセイで調べた。反応生成
物のサザンブロット分析によって、切り出されたTc1要素の出現が示される(図1
、レーン1)。
Results Transposition of Tc1 in vitro We have generated transgenic helminths in which the Tc1 transposase gene is under the control of a heat shock promoter. Thereby, a nuclear extract having a high level of transposase can be prepared. This proved to be very important for detecting activity. The extract was incubated with a plasmid containing the Tc1 element. Excisions were examined by physical assay. Southern blot analysis of the reaction products shows the appearance of the excised Tc1 element (FIG. 1).
, Lane 1).

【0029】 さらに、Tc1の左端または右端のいずれかでの切断が、生成物を電気泳動の前 にプラスミド骨格内のScaIで消化したときに検出される(レーン2)。切断は、 二価カチオン(Mg2+またはMn2+)を必要とし得、エチレングリコールまたは
5%DMSOの存在によって刺激される(結果は示さず)。トランスポゾンの一端で の切断効率は、基質が線状である場合には減少しない(レーン2およびレーン5を
比較すること)。同様に、トランスポゾンのいずれか一端の欠失は、残った端で
の切断を廃上しない(レーン6およびレーン11)。このことは、切断はこの2つの
端の間での相互作用を必要としないことを示唆する。一端での切断とは対照的に
、完全な要素の切出しは、基質が線状である場合、約2分の1に低下し、両端での
協調的な切断が、基質のスーパーコイル(supercoiling)によって刺激されるこ
とを示唆する。線状の基質で認められた完全な切出し産物の大部分は、両端での
非協調的な切断によって説明することができる。
In addition, cleavage at either the left or right end of Tc1 is detected when the product is digested with ScaI in the plasmid backbone before electrophoresis (lane 2). Cleavage may require a divalent cation (Mg 2+ or Mn 2+ ), ethylene glycol or
Stimulated by the presence of 5% DMSO (results not shown). Cleavage efficiency at one end of the transposon does not decrease when the substrate is linear (compare lanes 2 and 5). Similarly, deletion of either end of the transposon does not abolish cleavage at the remaining end (lanes 6 and 11). This suggests that cleavage does not require an interaction between the two ends. In contrast to cutting at one end, excision of the complete element is reduced by about a factor of two when the substrate is linear, and cooperative cutting at both ends results in supercoiling of the substrate. Suggests being stimulated by Most of the complete excision products observed with the linear substrate can be explained by uncoordinated cleavage at both ends.

【0030】 ヌクレオチドレベルで二本鎖の切断位置を決定するために、PCRに基づくプラ イマー伸長を、それぞれの鎖に特異的な末端標識オリゴヌクレオチドを使用して
行った(図2)。5′切断はトランスポゾン内の2bpであるが、3′切断は、観測さ
れた最長のPCR産物に基づくように、トランスポゾンの末端に位置づけられる。 これにより、関連する線虫のトランスポゾンTc3に関するインビボ研究に基づく モデルが確認される。これに関して、切出しによって、2bpずれた3′突出が生じ
ることが明らかにされた(Van Luenen他、1994)。Tc1の完全な切出しによって 、切断および貼付け(cut-and-paste)方法を介して生じていることが明らかに される:結果はTc1の切出しでのドナーDNA分子の二本鎖切断修復における遺伝子
データと一致する(Plasterk、1991)。
To determine the location of double-strand breaks at the nucleotide level, PCR-based primer extension was performed using end-labeled oligonucleotides specific for each strand (FIG. 2). The 5 'cut is 2 bp within the transposon, while the 3' cut is located at the end of the transposon as based on the longest PCR product observed. This confirms a model based on in vivo studies on the related nematode transposon Tc3. In this regard, excision was shown to result in a 3 'overhang shifted by 2 bp (Van Luenen et al., 1994). Complete excision of Tc1 reveals that it occurs through a cut-and-paste method: the result is the genetic data in double-strand break repair of donor DNA molecules in excision of Tc1 (Plasterk, 1991).

【0031】 本発明者らは、組み込み事象を検出する高感度アッセイを考案した。本発明者
らは、遺伝子アッセイにおいて、トランスポゾンによってもたらされる(transp
oson-borne)抗生物質耐性遺伝子のスーパーコイルドナープラスミドから標的プ
ラスミドへのジャンピングについて選択した(図3)。適切な大腸菌株への反応 生成物の電気穿孔の結果、多くの転位事象が検出された(表1)。非トランスジ ェニックN2蠕虫から、あるいはいわゆるハイ−ホッパー(high-hopper)株TR679
(Collins他、1987)(これは高頻度の生殖系列転位を有する)から調製された 抽出物は、このアッセイにおいて、検出できるほどのレベルの転位産物を生成し
ない。ドナープラスミドを線状化の結果、転位効率は約20分の1に低下した。一 方のトランスポゾン端の欠失では組み込みが生じなかったので、転位には2つの 逆方向反復配列が必要である。さらに、転位レベルは、ATP、CTPまたはdNTPsの 添加によって増大しない(結果を示さず)。このことは、この方法はエネルギー
消費において中立であり、そして補因子に依存していないことを示す。約90の独
立したインビトロでのTc1組み込みを配列決定することにより分析して、このよ うな組み込みが、この方法で複製されたTAジヌクレオチドにおいて見出された。
Tc1がTTG(配列番号−)またはCCT(配列番号−)の配列に組み込まれた2つの奇
妙な組み込み事象が検出された。両方の場合において、本発明者らは3bpの標的 部位の複製を見出した。
The inventors have devised a sensitive assay to detect integration events. We have found that in gene assays, transposons are used (transp
oson-borne) The antibiotic resistance gene was selected for jumping from the supercoiled donor plasmid to the target plasmid (FIG. 3). Reaction to the appropriate E. coli strain Electroporation of the product resulted in the detection of many transposition events (Table 1). From non-transgenic N2 worms or from the so-called high-hopper strain TR679
(Collins et al., 1987), an extract prepared from (which has a high frequency of germline transposition) does not produce detectable levels of translocation product in this assay. As a result of linearizing the donor plasmid, the transposition efficiency was reduced to about 20 times. Transposition requires two inverted repeats, since deletion of one transposon end did not result in integration. In addition, transposition levels are not increased by the addition of ATP, CTP or dNTPs (results not shown). This indicates that the method is neutral in energy consumption and does not depend on cofactors. Analyzing by sequencing about 90 independent in vitro Tc1 incorporations, such incorporation was found in TA dinucleotides replicated in this manner.
Two strange integration events where Tc1 was incorporated into the sequence of TTG (SEQ ID NO :) or CCT (SEQ ID NO :-) were detected. In both cases, we found a 3 bp duplication of the target site.

【0032】 標的部位の選択 以前に、gpa-2遺伝子の1kb領域における数百のインビトロでのTc1およびTc3の
組み込みが分析された(Van LuenenおよびPlasterk、1994)。これによって、限
られた集合のTAジヌクレオチドが組み込みの標的として選択的に使用され、そし
てTc1およびTc3の間での優先に著しい違いが示された。クロマチン構造が組み込
み部位の選択において役割を果たしているかどうかを調べるために、本発明者ら
は、インビボで以前にアッセイされた同じ標的領域を使用して、インビトロでの
内側の(naked)DNAへの組み込みパターンを決定した。したがって、本発明者ら
は、gpa-2領域を本発明者らの標的プラスミドに含めた。同じ組み込みパターン が全体的に認められることは明らかである(図4)。インビボで活性な部位は、 インビトロにおいて活性であるようであり、そしてインビトロで活性が低い部位
はインビボでも活性が低い。このことは、少なくともゲノムのこの領域において
、ゲノム、クロマチン構造またはDNAのインビボでの転写状態は標的選択の主要 な決定因子でないことを示す。
Selection of target sites Previously, hundreds of in vitro Tc1 and Tc3 incorporations in the 1 kb region of the gpa-2 gene were analyzed (Van Luenen and Plasterk, 1994). This showed that a limited set of TA dinucleotides was selectively used as targets for integration, and showed significant differences in preference between Tc1 and Tc3. To determine if chromatin structure plays a role in the choice of integration site, we used the same target region previously assayed in vivo to generate DNA in vitro to the naked DNA. The embedding pattern was determined. Therefore, we included the gpa-2 region in our target plasmid. It is clear that the same integration pattern is seen overall (Figure 4). Sites that are active in vivo appear to be active in vitro, and sites that are less active in vitro are less active in vivo. This indicates that, at least in this region of the genome, the in vivo transcriptional status of the genome, chromatin structure or DNA is not a major determinant of target selection.

【0033】 組換えトランスボザーゼによる転位 線虫類は、トランスボザーゼを大量に精製するためのタンパク質を得るのに適
した材料ではない。そのため、このタンパク質を異種生物系で発現させた。バキ
ュロウイルス(Baculovirus)およびSf9細胞を用いた発現(データは示さない)
または、大腸菌での発現ともに、Tc1転位を助けることのできるトランスボザー ゼが得られた。組換えトランスボザーゼは封入体からほぼ均質に精製された(図
5)。表1は、蠕虫抽出物、および精製タンパク質について、トランスボザーゼの
量が同じになるようにして用いたときの転位頻度を示している。組換えタンパク
質を用いた場合に、9箇所の別々の組込みを配列解析したところ、TA標的配列へ の転位が重複されたことが示されたため、真正の転位が起きたと結論づけること
ができる。このため、発明者らは、Tc1転位には、Tc1トランスボザーゼだけが必
要であると結論づけた。線虫類由来のトランスポザーゼとバクテリア由来のラン
スボザーゼの効率の違いについては、さらに調べる必要がある。精製過程で変性
され、再折りたたみされたバクテリアトランスボザーゼは、折りたたみ(foldin
g)という問題が関係し得る。あるいは、線虫抽出物には、促進的な役割をもつ 宿主因子の存在が関係し得る。
Transposition by Recombinant Transbosses Nematodes are not a suitable material for obtaining proteins for purifying transbosase in large quantities. Therefore, this protein was expressed in heterologous biological systems. Expression using Baculovirus and Sf9 cells (data not shown)
Alternatively, transbos- ses were obtained that could aid in translocation of Tc1 with expression in E. coli. Recombinant transbosase was almost homogenously purified from inclusion bodies (Fig.
Five). Table 1 shows the translocation frequency of the helminth extract and the purified protein when the transbosase was used at the same amount. Sequence analysis of nine separate integrations using the recombinant protein showed that transposition to the TA target sequence was duplicated, so it can be concluded that genuine transposition has occurred. Thus, the inventors concluded that Tc1 transposition required only Tc1 transposase. The difference in efficiency between nematode-derived transposase and bacterial-derived lancebosase requires further investigation. Bacterial transbosase denatured and refolded during the purification process is folded
g) may be involved. Alternatively, nematode extracts may involve the presence of host factors with a facilitating role.

【0034】 最小シス要件 発明者らは、TA標的部位に隣接する、全トランスボザーゼ結合部位を構成する
Tc1の末端の26塩基対が、人工トランスポゾンを形成するのに十分であるという 可能性を調べた。これらのTc1特異的配列だけからなる要素でも、低頻度ではあ るが、インビトロで転位することができる(表1)。発明者らが、いくつかの組 み込みを配列決定し、それらが正しいことが分かった。
Minimum cis requirement We construct an all-transbosase binding site adjacent to the TA target site
We examined the possibility that the 26 base pairs at the end of Tc1 were sufficient to form an artificial transposon. Even elements consisting of these Tc1-specific sequences alone can transpose in vitro, albeit at low frequency (Table 1). We sequenced some integrations and found them to be correct.

【0035】 さらに、保存された6塩基配列TACAGT(配列番号:−)の重要性について調べ た。隣接TAジヌクレオチドと末端26bpのみを含む、ミニTc1の一方の末端に突 然変異を導入した。野生型の末端を2つもつ要素の切出しは、物理的なアッセイ 法によって容易に検出できるが、末端の隣接TA配列であるトランスボザーゼ結合
部位の変異によって、要素を切り出すことができなくなった(図6)。野生型末 端における二本鎖の切断は、もう一方のトランスポゾン末端の変異による影響を
受けなかった。PCRによるプライマー伸長によって切断を解析したところ、CAか らTGへの変異のみにおいて、トランスポゾンの5′末端で一本鎖切断が起きたこ とが明らかになった(データは示さない)。
Further, the importance of the conserved 6-base sequence TACAGT (SEQ ID NO :-) was examined. A mutagenesis was introduced at one end of mini-Tc1, containing only the adjacent TA dinucleotide and the terminal 26 bp. The excision of the element having two wild-type ends can be easily detected by a physical assay, but the element cannot be excised due to a mutation in the transbosase binding site which is a TA sequence adjacent to the end (FIG. 6). ). Double-strand breaks at the wild-type end were not affected by mutations in the other transposon end. Analysis of the cleavage by primer extension by PCR revealed that only the CA to TG mutation resulted in single-strand breaks at the 5 'end of the transposon (data not shown).

【0036】 発明者らは、無細胞Tc1転位系を開発した。トランスポゾンの末端における二 本鎖切断によって切出しが起き、その結果、2bpの互い違いの3′オーバーハング
(overhang)ができる。転位の切断および貼付け(cut-and-paste)機構が、Tc1
にも適用されるらしい(図7)。この機構は、インビボでの転位産物の解析だけ でなく、遺伝学的データ(Plasterk、1991)にも基づいて既に提唱されていた(
Van Luenenら、1994)。非複製型転位は、ショウジョウバエ(Drosophila)のP 因子(KaufmanとRio、1992)、ならびに、バクテリアのトランスポゾンTn7(Bai
ntonら、1991、1993)およびTn10(BenderとKleckner、1986)と同じである。こ
れに対して、MuおよびTn3転位要素は、複製機構によって転位する(GrindleyとS
herratt、1978;Shapiro、1979;Mizuuchi、1992)。補助因子として、P要素がGT
Pを使用し(KaufmanとRio、1992)、Tn7がATPを使用する(Baintonら、1993)の
に対して、Tc1の転位には、ヌクレオチド補助因子の添加は無関係であると考え られている。
The inventors have developed a cell-free Tc1 translocation system. Excision occurs by double-strand breaks at the ends of the transposon, resulting in a 2 bp staggered 3 'overhang. The dislocation cut-and-paste mechanism uses Tc1
It seems that it is also applied to (Fig. 7). This mechanism has already been proposed based on genetic data (Plasterk, 1991), as well as analysis of transposition products in vivo (Plasterk, 1991).
Van Luenen et al., 1994). Non-replicative transpositions are carried out by the Drosophila P-factor (Kaufman and Rio, 1992), as well as the bacterial transposon Tn7 (Bai
nton et al., 1991, 1993) and Tn10 (Bender and Kleckner, 1986). In contrast, the Mu and Tn3 transposition elements transpose by a replication mechanism (Grindley and S
herratt, 1978; Shapiro, 1979; Mizuuchi, 1992). P element is GT as a cofactor
Using P (Kaufman and Rio, 1992) and Tn7 using ATP (Bainton et al., 1993), it is believed that translocation of Tc1 is independent of the addition of nucleotide cofactors.

【0037】 Tc1/マリナーファミリーの顕著な特徴は、標的部位としてTAジヌクレオチドを
使用することである。インビボでの標的部位選択に関する広範な研究から、利用
できるTAジヌクレオチドの一部しか使用しないこと、および、線虫(C.elegans )における2つの関連トランスポゾンTc1とTc3では、標的選択に顕著な違いがあ ることが明らかになった(Van Luenen とPlasterk 1994)。発明者らは、インビ
ボで見られたものと同じ全体的な組込みパターンをインビトロでも見つけている
。このことは、少なくとも、解析が行われたゲノム領域においては、DNAの染色 体上でのコンテクスト(context)が標的選択に影響しないことを示唆している 。したがって、強力なコンセンサス配列を同定されていないが、発明者らは、転
位複合体が、一次的には、TAに隣接する一次DNA配列に基づいて標的部位を選択 するという考え(Van LuenenとPlasterk、1994)を採りたい。レトロウイルスの
組込みには、クロマチン構造が明らかに影響することが示されている(Pryciak とVarmus、1992;MuellerとVarmus、1994)。これらの研究から、おそらくDNAの
屈曲による、ヌクレオソームDNA内での領域に対する選択性が示された。発明者 らは、DNA結合タンパク質が、Tc1の組込みに関する領域の選択に影響を与えると
の可能性を排除することができない。なぜなら、gpa-2遺伝子の染色体構造につ いては何も分かっていないため、再構築されたヌクレオソームDNAをインビトロ で用いて、組込み部位を比較してみれば面白いであろう。
A salient feature of the Tc1 / mariner family is the use of TA dinucleotides as target sites. Extensive studies on target site selection in vivo have shown that only some of the available TA dinucleotides are used, and that the two related transposons Tc1 and Tc3 in C. elegans show significant differences in target selection. Was found (Van Luenen and Plasterk 1994). We have found in vitro the same overall integration pattern as seen in vivo. This suggests that at least in the analyzed genomic region, the DNA context on the chromosome does not affect target selection. Thus, although strong consensus sequences have not been identified, we believe that the translocation complex primarily selects target sites based on the primary DNA sequence adjacent to the TA (Van Luenen and Plasterk). , 1994). Chromatin structure has been shown to clearly affect retroviral integration (Pryciak and Varmus, 1992; Mueller and Varmus, 1994). These studies have shown selectivity for regions within nucleosomal DNA, probably due to DNA bending. We cannot exclude the possibility that DNA binding proteins influence the selection of the region for Tc1 integration. Because nothing is known about the chromosomal structure of the gpa-2 gene, it would be interesting to compare the integration sites using reconstructed nucleosomal DNA in vitro.

【0038】 インビトロの転位には、トランスボザーゼ結合部位と、切出しにとって重要な
保存されたヘキサヌクレオチド配列を含む、トランスポゾンの最末端が必要であ
る。トランスポゾンの全配列と、26bpの末端逆方向反復配列のみをもつTc1要素 との転位の間に転位効率の低下が見られるが、このことは、さらに別の配列が転
位効率に寄与し得ることを示唆している。他のトランスボザーゼ結合部位を示す
ものはないが、おそらく、高移動度グループタンパク質(Grosschedlら、1994)
のような低塩基性タンパク質が結合して、転位を促すのであろう。あるいは、ト
ランスポゾンの末端に見られる、A-Tに富む独特の配列が、補助的屈曲をDNA に与え得る。トランスポゾンの最末端にある保存されたヘキサヌクレオチド配列
は、少なくとも、切断段階にとって重要であることが示されている。突然変異の
一つ(CAからTG)で見られた、5′末端の一本鎖切断は、おそらく一本鎖切断の 特異的な順序、すなわち、Tc10について報告されている順序(BollandとKleckne
r、1995)とは反対に、まず転位されない方の鎖が切断されることを示唆してい るのであろう。
In vitro transposition requires the transposon binding site and the extreme end of the transposon to contain a conserved hexanucleotide sequence important for excision. There is a decrease in transposition efficiency between the transposition of the entire transposon sequence and the Tc1 element with only a 26 bp terminal inverted repeat, indicating that additional sequences may contribute to the transposition efficiency. Suggests. No other transbosase binding site is shown, but probably high mobility group proteins (Grosschedl et al., 1994)
A low-basic protein such as may bind and promote translocation. Alternatively, a unique AT-rich sequence found at the end of the transposon can impart auxiliary bending to DNA. The conserved hexanucleotide sequence at the very end of the transposon has been shown to be at least important for the cleavage step. The single-strand break at the 5 'end, seen in one of the mutations (CA to TG), is probably the specific order of the single-strand breaks, ie the order reported for Tc10 (Bolland and Kleckne
Contrary to (r, 1995), it may indicate that the non-translocated strand is first cut.

【0039】 大腸菌からほぼ均質になるまで精製されたトランスボザーゼは、Tc1を飛び出 させることができるが、このことは、トランスボザーゼが、Tc1の切出しと組込 みに必要な唯一のタンパク質であることを示している。線虫の抽出物によってよ
り高い効率が得られることは、宿主因子が反応頻度を高めることを示唆している
。例えば、哺乳動物のタンパク質であるHMG1とHMG2は、原核生物における組換え
を促進することができることが示された(Paullら、1993)。種特異的な因子に 依存しないことが、なぜ、これほど多くのさまざまな門にわたり、おそらく水平
移動によって、Tc1/マリナーファミリーのメンバーが広がっているのかを説明し
ているのかもしれない(RobertsonとLampe、1995)。これは、ショウジョウバエ
という種のみに限られるP要素とは対照的である。P要素の異種の中での転位は、
まだ観察されていない(Rioら、1988)。P転位における種特異的な宿主因子に対
する可能な候補は、逆方向反復配列結合タンパク質のIRBPである(Beallら、199
4)。インビトロにおけるTc1転位での単純なシスおよびトランス要求性は、この
転位可能な要素が、広範な動物における遺伝子輸送のための良好なベクターとな
ることを示している。ヒト細胞においてTc1トランスポゾンを使用することの実 施可能性を調べるために、まず、Tc1トランスボザーゼがヒト細胞にとって毒性 であるか否かをテストした。Tc1トランスボザーゼの発現ベクターであるpRc/CMV
.TclAか、または空のベクターpRc/CMV(インビトロジェン(Invitrogen)社)を
、5型アデノウイルスの初期領域Iによって形質転換されたヒト胚網膜細胞系であ
る911細胞の中に形質転換した。形質転換してから約48時間後に、細胞を、G418 選抜培地上に置いた。一つのコロニーに由来する安定した細胞系を樹立し、ウエ
スタンブロット上でTc1トランスボザーゼタンパク質についてのスクリーニング を行なった(図8)。pRc/CMV.TclAで形質転換された細胞系はすべてTc1トランス
ボザーゼを発現したため、Tc1トランスボザーゼの発現がヒト細胞に対して毒性 でないことが証明された。
Transbosase purified from E. coli to near homogeneity can pop out Tc1, indicating that transbosase is the only protein required for excision and integration of Tc1. ing. The higher efficiency obtained with nematode extracts suggests that host factors increase the frequency of response. For example, it has been shown that the mammalian proteins HMG1 and HMG2 can promote recombination in prokaryotes (Paull et al., 1993). Independence from species-specific factors may explain why members of the Tc1 / mariner family are spreading across so many different phyla, possibly by horizontal movement (Robertson and Robertson). Lampe, 1995). This is in contrast to the P element, which is limited to Drosophila species only. The dislocation in the heterogeneous P element is
Not yet observed (Rio et al., 1988). A possible candidate for species-specific host factors in the P transposition is the inverted repeat binding protein IRBP (Beall et al., 199
Four). The simple cis and trans requirements for Tc1 transposition in vitro indicate that this transposable element is a good vector for gene transfer in a wide range of animals. To determine the feasibility of using Tc1 transposons in human cells, we first tested whether Tc1 transposase was toxic to human cells. PRc / CMV, an expression vector for Tc1 transbosase
.TclA or the empty vector pRc / CMV (Invitrogen) were transformed into 911 cells, a human embryonic retinal cell line transformed by the early region I of adenovirus type 5. Approximately 48 hours after transformation, cells were placed on G418 selection media. A stable cell line derived from one colony was established and screened for Tc1 transposase protein on Western blots (FIG. 8). All cell lines transformed with pRc / CMV.TclA expressed Tc1 transbosase, demonstrating that Tc1 transbosase expression was not toxic to human cells.

【0040】 次に、ヒト細胞において、Tc1トランスボザーゼが、Tc1由来のトランスポゾン
の転位を助けるか否かを調べた。そのために、プラスミドpRP466.SV-neo1.PGK-
tk2を構築した。このプラスミドは、Tc1の逆方向反復配列が隣接するSV40プロモ
ーターの調節下にネオマイシン耐性遺伝子の発現カセット(SV-neo)と、Tc1の 逆方向反復配列の外側にあるホスホグリセルアルデヒドキナーゼプロモーターの
調節下に単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼの発現カセット(PGK-tk)を
含んでいる。pRP466.SV-neo1.PGK-tk2からSV-neoトランスポゾンが切出しされる
かを、大腸菌から精製されたトランスボザーゼを用いたインビトロ切出しアッセ
イ法によってテストした。反応産物のサザンブロット解析によって、切出しされ
た2.9 kbのTc1.SV-neo配列の出現が示される(図9)。つまり、pRP466.SV-neo1.
PGK-tk2は、Tc1.SV-neoトランスポゾンの供与プラスミドとして利用することが できる。
Next, it was examined whether or not Tc1 transbosase helps transposition of a Tc1-derived transposon in human cells. Therefore, the plasmid pRP466.SV-neo1.PGK-
tk2 was built. This plasmid contains the neomycin resistance gene expression cassette (SV-neo) under the control of the SV40 promoter flanked by Tc1 inverted repeats, and the phosphoglyceraldehyde kinase promoter outside the Tc1 inverted repeats. Below contains the herpes simplex virus thymidine kinase expression cassette (PGK-tk). Whether the SV-neo transposon was excised from pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 was tested by an in vitro excision assay using transbosase purified from E. coli. Southern blot analysis of the reaction product shows the appearance of the excised 2.9 kb Tc1.SV-neo sequence (FIG. 9). In other words, pRP466.SV-neo1.
PGK-tk2 can be used as a donor plasmid for the Tc1.SV-neo transposon.

【0041】 ヒト細胞において、Tc1トランスポゾン由来のベクターの転位が起きるかを調 べるために、Tc1トランスボザーゼ発現ベクターのpcDNA1/TclA、または空のベク
ターpcDNA1/amp(インビトロゲン社)とともに、プラスミドpRP466.SV-neo1.PGK
-tk2で細胞系911を形質転換した。形質転換してから約48時間後に、細胞をG418 選抜した。18日後に、G418耐性コロニーの数を数えた(表2)。pcDNA1/TclAと同
時形質転換すると、約40%多いG418耐性コロニーが得られたが、このことは、ラ ンダムな組込みに加え、Tc1-neoトランスポゾンが細胞のゲノムの中に飛び込ん で、G418耐性コロニーが形成されたことを示している。
To determine whether transposition of the Tc1 transposon-derived vector occurs in human cells, the plasmid pRP466.TM. Is used together with the Tc1 transposase expression vector pcDNA1 / TclA or the empty vector pcDNA1 / amp (Invitrogen). SV-neo1.PGK
Cell line 911 was transformed with -tk2. About 48 hours after the transformation, the cells were selected by G418. After 18 days, the number of G418-resistant colonies was counted (Table 2). Cotransformation with pcDNA1 / TclA resulted in approximately 40% more G418-resistant colonies, which, in addition to random integration, showed that the Tc1-neo transposon jumped into the cell genome, Is formed.

【0042】 プラスミドpRP466.SV-neo1.PGK-tk2のTc1逆方向反復配列の外側にPGK-tk発現 カセットがあるため、プラスミドの組込みとTc1-neoトランスポゾンの転位とを 区別することができた。チミジンキナーゼは、抗ウイルス性プロドラッグである
ガンシクロビル(GCV)をリン酸化し、その後DNA合成のチェインターミネーター
として作用し、それによって、tk発現細胞を殺す。プラスミドの組込みが起こる
と、ほとんどの場合、SV-neoおよびPGK-tkの発現カセットが両方とも911のゲノ ムに組み込まれ、その細胞系にG418耐性とGCV感受性をもたらす。しかし、SV-ne
oトランスポゾンの転位が起きると、PGK-tkの発現カセットは宿主細胞のゲノム に組み込まれないため、その細胞系は、G418耐性でGCV非感受性になる。上記の 形質転換によって、全部で73の互いに独立なG418耐性細胞系が樹立され、GCVに 対するスクリーニングが行われた。表3は、pRP466.SV-neo1.PGK-tk2をpcDNA1/Tc
lAと同時に形質転換すると(64-77%)、pcDNA1/ampと同時形質転換したとき(32
-44%)よりも、より多くのtkネガティブ細胞系が形成される結果となったことを
示している。
The presence of the PGK-tk expression cassette outside the Tc1 inverted repeat of plasmid pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 made it possible to distinguish between integration of the plasmid and transposition of the Tc1-neo transposon. Thymidine kinase phosphorylates the antiviral prodrug ganciclovir (GCV) and then acts as a chain terminator of DNA synthesis, thereby killing tk-expressing cells. When plasmid integration occurs, in most cases, both the SV-neo and PGK-tk expression cassettes are integrated into the 911 genome, resulting in G418 resistance and GCV sensitivity in the cell line. But SV-ne
o When transposon transposition occurs, the cell line becomes G418-resistant and GCV-insensitive because the expression cassette for PGK-tk is not integrated into the host cell genome. A total of 73 independent G418-resistant cell lines were established by the above transformation and screened for GCV. Table 3 shows that pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 was converted to pcDNA1 / Tc
When co-transformed with lA (64-77%), co-transformation with pcDNA1 / amp (32-77%)
-44%), indicating that more tk negative cell lines were formed.

【0043】 環状プラスミドDNAをランダムに取り込むには、まず、二本鎖DNAを切断して、
DNAを直鎖化し、宿主ゲノムへの組込みを可能にする必要がある。PGK-tk発現カ セットは、全プラスミドDNAの(細胞系を選抜するためのネオマイシンSV-neo発 現カセットを除く)の約3分の1を網羅する。この過程が無作為で、かつ、プラス
ミドのコピーが一つだけ組み込まれるとすると、DNA切断のおよそ33%がPGK-tk発
現カセットの中で起き、それによってtk発現がなくなると考えられよう。したが
って、pRP466.SV-neo1.PGK-tk2とpcDNA1/ampとの同時形質転換によって生じたtk
ネガティヴ細胞系のパーセンテージは予想内であった。pRP466.SV-neol.PGK-tk2
をpcDNA1/TclAと同時形質転換したときの方が、GCV耐性クローンの発生率が高か
ったことも、Tcl.SV-neoトランスポゾンが、pRP466.SV-neol.PGK-tk2からヒトの
ゲノムの中に飛び込んだことを強く示唆している。
To randomly incorporate the circular plasmid DNA, first, double-stranded DNA is cut,
The DNA needs to be linearized to allow integration into the host genome. The PGK-tk expression cassette covers approximately one-third of the total plasmid DNA (excluding the neomycin SV-neo expression cassette for selecting cell lines). Assuming that this process is random and that only one copy of the plasmid is integrated, approximately 33% of the DNA breaks will occur in the PGK-tk expression cassette, thereby abolishing tk expression. Therefore, tk generated by co-transformation of pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 with pcDNA1 / amp
The percentage of negative cell lines was as expected. pRP466.SV-neol.PGK-tk2
The higher the incidence of GCV-resistant clones when co-transformed with pcDNA1 / TclA, and the fact that the Tcl.SV-neo transposon was found in the human genome from pRP466.SV-neol.PGK-tk2 Strongly suggests that you have jumped.

【0044】 プラスミドの組込みと転位とを区別する最も直接的な方法は、宿主細胞のゲノ
ムの中に組み込まれたトランスポゾンに隣接するDNAの配列を決定することであ る。プラスミドの組み込み後、近傍のDNA配列は、プラスミドpRP466.SV-neol.PG
K-tk2のトランスポゾンに隣接する配列と同一である。転位後、近傍配列はヒト ゲノム起源のものとなり、したがってプラスミドpRP466.SV-neo1.PGK-tk2の配列
とは異なってくる。別々のtk-マイナス/G418耐性コロニーからゲノムDNAを単離 して、Sau3Aで消化した。このゲノム断片に対して、オリゴカセット(“Vectore
tte(ベクトレット)”)を連結した。このベクトレットは、末端が相補配列に なっていて、内側は相補的でない2種類のオリゴヌクレオチドからなる。トラン スポゾンと隣接配列を含む断片を、トランスポゾンの末端に相補的なオリゴを用
い、ベクトレット配列の内側に相補的なオリゴとを組み合わせて隣接配列を示す
ようにPCRで増幅する。アガロースゲル上でPCR産物を解析し、増幅したDNA断片 の配列を決定した。これまでのところ、5つの場合のうち2つにトランスポゾンが
存在し、TAジヌクレオチドに隣接し、その後ろに新しい配列が続いているのが見
られた。これらの組込みは、真正の転位現象が起きたことを表しており、Tclト ランスポゼースが供給されると、ヒト細胞の中でTc1が飛べることを示している 。
The most direct way to distinguish between plasmid integration and transposition is to determine the sequence of the DNA flanking the integrated transposon in the host cell genome. After integration of the plasmid, the nearby DNA sequence was transformed into plasmid pRP466.SV-neol.PG.
It is identical to the sequence adjacent to the K-tk2 transposon. After transposition, the neighboring sequences are of human genome origin and therefore differ from the sequence of plasmid pRP466.SV-neo1.PGK-tk2. Genomic DNA was isolated from separate tk-minus / G418 resistant colonies and digested with Sau3A. An oligo cassette (“Vectore
tte (vectorette) "). This vectoret is composed of two types of oligonucleotides whose ends are complementary and the inside is not complementary. A fragment containing a transposon and an adjacent sequence is added to the end of the transposon. Using complementary oligos, combine with the complementary oligos inside the vectorette sequence and amplify by PCR to show adjacent sequences, analyze the PCR products on an agarose gel, and determine the sequence of the amplified DNA fragment So far, transposons have been found in two of the five cases, flanked by TA dinucleotides, followed by new sequences. This indicates that Tc1 can fly in human cells when Tcl transposase is supplied.

【0045】 材料と方法 プラスミドの構築 pRP466はBamHI-XbaI断片としてpUC19にクローニングされたplM40(Mori,1988 )由来の0.4kb隣接配列を伴うTc1要素を含有し、pRP467とpRP468はClaI-Asp718 またはPstI-ApaI断片のいずれかが欠失したpRP466の誘導体である。pRP472はpAC
B104(Boyd and Sherratt,1995)誘導体であって、これはClaIとApaI部位との間
に挿入されたpBR322のAvaI-HindIII断片をもつTc1を含有する。XhoI部位間にpUC
4K(Pharmacia社)のHindII KanRカセットを持つpRP466のXbaI-BamHI断片をpACB
104にクローニングすることによりpRP490を得た。pRP491はpRP490に類似し、全 ての内部Tc1配列は末端の26bpを除いて置換されている。
Materials and Methods Plasmid Construction pRP466 contains a Tc1 element with a 0.4 kb flanking sequence from plM40 (Mori, 1988) cloned into pUC19 as a BamHI-XbaI fragment, while pRP467 and pRP468 are ClaI-Asp718 or PstI. -A derivative of pRP466 in which one of the ApaI fragments has been deleted. pRP472 is pAC
B104 (Boyd and Sherratt, 1995) derivative, which contains Tc1 with the AvaI-HindIII fragment of pBR322 inserted between the ClaI and ApaI sites. PUC between XhoI sites
The XbaI-BamHI fragment of pRP466 with 4K (Pharmacia) HindII Kan R cassette was pACB
Cloning into 104 gave pRP490. pRP491 is similar to pRP490, with all internal Tc1 sequences replaced except for the terminal 26 bp.

【0046】 プラスミドpRP466.SV-neo1.PGK-tk2は次のように構築した。pRP466をXhoIで消
化し、クレノウとdNTPで平滑末端化した。プラスミドpRc/CMV(インビトロゲン 社)をBamHIとEcoRIで消化し、クレノウとdNTPで平滑末端化した。次に、そのBa
mHI/EcoRI SV-neo断片を、XhoI消化したpRP466にクローニングすることにより、
pRP466.SV-neo1を得た。そのプラスミドpRP466.SV-neo1をEcoRIで消化し、クレ ノウとdNTPで平滑末端化した。プラスミドpPGK-tk(PCT/NL/00195)をPvuIIで消
化した。そのPvuII PGK-tk断片を、EcoRI消化したpRP466.SV-neo1にクローニン グすることにより、pRP466.SV-neo1.PGK-tk2を得た。
The plasmid pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 was constructed as follows. pRP466 was digested with XhoI and blunt-ended with Klenow and dNTP. Plasmid pRc / CMV (Invitrogen) was digested with BamHI and EcoRI and blunt-ended with Klenow and dNTP. Next, the Ba
By cloning the mHI / EcoRI SV-neo fragment into XhoI digested pRP466,
pRP466.SV-neo1 was obtained. The plasmid pRP466.SV-neo1 was digested with EcoRI and blunt-ended with Klenow and dNTP. Plasmid pPGK-tk (PCT / NL / 00195) was digested with PvuII. The PvuII PGK-tk fragment was cloned into EcoRI digested pRP466.SV-neo1 to obtain pRP466.SV-neo1.PGK-tk2.

【0047】 プラスミドpRc/CMV.Tc1AはTc1-トランスポザーゼcDNAを含有するが、これはpR
P470(Vosら、1993)から、プライマー5′CCCCAAGCTTGCCACCATGGTAAAATCTGTTGGG
TGTAAAAATC(配列番号−)と5′GCTCTAGATGCTTAATACTTTGTCGCGTATCC(配列番号 −)により、エロンゲース(eLONGase)を使って、製造業者(ギブコ ビーアー
ルエル(Gibco BRL)社)の標準的プロトコルに準じて増幅したものである。PCR
は、バイロメトラ トリオ サーモブロック(Biometra Trio Thermoblock)上 、増幅プログラム:94℃で1分を1サイクル;94℃で30秒+52℃で30秒+68℃で1 分を35サイクル;68℃で1分を行なった。そのPCR断片をHindIII/XbaIで消化し、
HindIII/XbaI消化したpRc/CMVにクローニングすることにより、pRc/CMV.Tc1Aを 得た。Tc1A cDNAの完全性は配列決定によって確認した。pRc/CMVプラスミドはネ
オマイシン耐性遺伝子発現カセットを含有する。プラスミドpcDNA1/Tc1Aは、Hin
dIII/XbaI消化pcDNA1/amp(インビトロゲン社)にクローニングされたpRc/CMV.T
c1AのHindIII/XbaI Tc1A断片を含有する。pcDNA1/ampプラスミドはネオマイシン
耐性遺伝子発現カセットを含有しない。制限酵素、プライマー、クレノウおよび
dNTPはすべてギブコ ビーアールエル社から購入した。
The plasmid pRc / CMV.Tc1A contains the Tc1-transposase cDNA, which
From P470 (Vos et al., 1993), the primer 5'CCCCAAGCTTGCCACCATGGTAAAATCTGTTGGG
Amplified by TGTAAAAATC (SEQ ID NO :) and 5'GCTCTAGATGCTTAATACTTTGTCGCGTATCC (SEQ ID NO :-) using eLONGase according to the standard protocol of the manufacturer (Gibco BRL). . PCR
Amplification program: 1 cycle at 94 ° C for 1 minute on a Biometra Trio Thermoblock; 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds + 52 ° C for 30 seconds + 68 ° C for 1 minute; 68 ° C for 1 minute. Done. Digest the PCR fragment with HindIII / XbaI,
By cloning into HindIII / XbaI digested pRc / CMV, pRc / CMV.Tc1A was obtained. The integrity of the Tc1A cDNA was confirmed by sequencing. The pRc / CMV plasmid contains a neomycin resistance gene expression cassette. Plasmid pcDNA1 / Tc1A, Hin
pRc / CMV.T cloned into dIII / XbaI digested pcDNA1 / amp (Invitrogen)
Contains the HindIII / XbaI Tc1A fragment of c1A. The pcDNA1 / amp plasmid does not contain a neomycin resistance gene expression cassette. Restriction enzymes, primers, Klenow and
All dNTPs were purchased from Gibco BRL.

【0048】 サザンブロッティング 図9について:インビトロ切出し反応の産成物を、0.8%アガロース0.5×TBEゲ ル上、70ボルトで5時間の電気泳動によって分離した。次に、そのゲルをサザン ブロット緩衝液(0.4M NaOH、0.6M NaCl)中で30分間すすぎ、DNAをハイボンド (Hybond)-N+(アマーシャム(Amersham)社)に一晩ブロッティングした。ブ ロッティング後、そのゲルを5×SSPEですすぎ、50%ホルムアミド、5×デンハー ト液、5×SSPE、5%デキストラン硫酸、1%SDSおよび200μg/mlニシン(haring) 精子DNA中で3時間プレハイブリダイズし、ランダムプライム法で32P標識した(R
TSラッドプライムDNAラベリングシステム、ギブコ ビーアールエル社)neoプロ
ーブ(pPGK-tkのNcoI断片)と42℃で一晩ハイブリダイズさせた。次に、そのブ ロットを5×SSPE/0.1%SDS中65℃で十分に洗浄した。そのブロットをハイパーフ ィルム(HyperFilm)(アマーシャム社)に室温で露出した。
Southern Blotting For FIG. 9: The products of the in vitro excision reaction were separated by electrophoresis on a 0.8% agarose 0.5 × TBE gel at 70 volts for 5 hours. The gel was then rinsed in Southern blot buffer (0.4 M NaOH, 0.6 M NaCl) for 30 minutes and the DNA was blotted overnight on Hybond-N + (Amersham). After blotting, the gel is rinsed with 5x SSPE, 50% formamide, 5x denhardt's solution, 5x SSPE, 5% dextran sulfate, 1% SDS, and 200 µg / ml haring sperm DNA for 3 hours prehybridized and 32 P-labeled by random-primed method (R
Hybridization was performed overnight at 42 ° C. with a neo-probe (NcoI fragment of pPGK-tk) using a TS Rad prime DNA labeling system, Gibco BRL. Next, the blot was washed thoroughly at 65 ° C. in 5 × SSPE / 0.1% SDS. The blot was exposed to HyperFilm (Amersham) at room temperature.

【0049】 ウェスタンブロッティング 細胞をPBS(NPBI社)で2回洗浄し、RIPA(PBS中の1%NP-40、0.5%デオキシコー
ル酸ナトリウムおよび0.1%SDSに、1mMフェニルメチルスルホニルフルオリドと0
.1mg/mlトリプシン阻害剤を添加したもの)中で溶解し、掻き落とした。氷上で1
5分間インキュベートした後、その溶解液を遠心分離によって清澄化した。タン パク質濃度はバイオ−ラッド(Bio-Rad)タンパク質アッセイにより、その製造 者(バイオ−ラッド社)の標準的手順に準じて決定した。全細胞抽出物を10%ゲ ルでのSDS-PAGEで分画した。タンパク質をイムノビロン(Immobilon)-P膜(ミ リポア(Millipore)社)に移し、αTc1トランスポザーゼ抗体(Schukkinkら、1
990)と共にインキュベートした。二次抗体はセイヨウワサビペルオキシダーゼ 共役ヤギ抗ウサギ抗体(バイオラッド社)である。抗体複合体はECL検出システ ムを使ってその製造者のプロトコル(アマーシャム社)に準じて視覚化した。
Western Blotting Cells were washed twice with PBS (NPBI), RIPA (1% NP-40, 0.5% sodium deoxycholate and 0.1% SDS in PBS, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride and 0%
.1 mg / ml with trypsin inhibitor) and scraped off. 1 on ice
After incubation for 5 minutes, the lysate was clarified by centrifugation. Protein concentration was determined by the Bio-Rad protein assay according to the manufacturer's (Bio-Rad) standard procedures. Whole cell extracts were fractionated by SDS-PAGE on a 10% gel. The protein was transferred to an Immobilon-P membrane (Millipore) and the αTc1 transposase antibody (Schukkink et al., 1).
990). The secondary antibody is horseradish peroxidase conjugated goat anti-rabbit antibody (Bio-Rad). Antibody complexes were visualized using the ECL detection system according to the manufacturer's protocol (Amersham).

【0050】 細胞培養とトランスフェクション 細胞株911(Fallauxら、1996)を、10%FBS(ギブコ ビーアールエル社)を添
加したダルベッコ改変イーグル培地(ギブコ ビーアールエル社)中、37℃、5%
CO2で培養した。G418(ギブコ ビーアールエル社)によるトランスフェクト細 胞の選択は500μg/mlの濃度で行なった。ガンシクロビル(ロチェ(Roche)社)
による選択は10μg/mlの濃度で行なった。DNAは、リン酸カルシウムトランスフ ェクションシステムを使って、その製造者のプロトコル(ギブコ ビーアールエ
ル社)にしたがってトランスフェクトした。簡単に述べると、トランスフェクシ
ョンの1日前に、911細胞を5cm組織培養皿(グレイナー(Greiner)社)に30%の 密度で播種した。翌日、細胞をリン酸カルシウム沈降DNAと共に15時間インキュ ベーションした。次に、その細胞をPBSで2回洗浄し、新しい培地を加えた。トラ
ンスフェクションの約48時間後に、細胞をG418選択培地に置いた。G418耐性コロ
ニーは第6日前後に現れた。単コロニーを拾い、細胞株を樹立した。
Cell Culture and Transfection Cell line 911 (Fallaux et al., 1996) was incubated at 37 ° C., 5% in Dulbecco's modified Eagle's medium (Gibco BRL) supplemented with 10% FBS (Gibco BRL).
Cultured in CO 2 . Selection of transfected cells using G418 (Gibco BRL) was performed at a concentration of 500 μg / ml. Ganciclovir (Roche)
Was performed at a concentration of 10 μg / ml. DNA was transfected using a calcium phosphate transfection system according to the manufacturer's protocol (Gibco BRL). Briefly, one day prior to transfection, 911 cells were seeded at a density of 30% in 5 cm tissue culture dishes (Greiner). The next day, cells were incubated with calcium phosphate precipitated DNA for 15 hours. Next, the cells were washed twice with PBS and fresh medium was added. Approximately 48 hours after transfection, cells were placed in G418 selection medium. G418 resistant colonies appeared around the 6th day. A single colony was picked and a cell line was established.

【0051】 トランスポゾン隣接部の配列決定 100ngのゲノムDNAを、20μl中、4単位のSau3A(ベーリンガー マンハイム(B
oehringer Mannheim)社)を用いて、その製造業者の指示にしたがって消化した
。37℃で2時間の後、65℃で15分間インキュベートすることによって酵素を失活 させた。等モル量のベクトレット(vectorette)オリゴ(503:5′GATCCAAGGAGA
GGACGCTGTCTGTCGAAGGTAAGGAACGGACGAGAGAAGGGAGAと504:5′TCTCCCTTCTCGAATCGT
AACCGTTCGTACGAGAATCGCTGTCCTCTCCTTG)を、10mMトリス塩酸(pH7.5)と1mM EDT
Aの存在下に混合した。その混合物を80℃に加熱し、40℃に冷ました。このベク トレットオリゴカセットの最終濃度は10pmol/μlである。5単位のリガーゼ(ベ ーリンガー マンハイム社)をその製造業者の指示にしたがって使用することに
より、体積100μl中、15ピコモルのベクトレットを、消化したDNAに16℃で終夜 連結させた。第一PCRでは、1単位のTaqポリメラーゼ(ギブコ ビーアールエル 社)をその製造業者の指示にしたがって使用し、そのDNA 3μlを25μlの体積で 用いる。オリゴの最終濃度は0.4ピコモルである。このPCRは、95℃で1分、58℃ で1分および72℃で1分の30サイクルから構成された。特異性と感度を上げるため
に、内側の(nested)プライマーによる第二のPCRを、第一PCRで得たテンプレー
ト0.01μlを使って行なった。このPCRの条件は第一PCRと同じとした。使用した オリゴはTc1L2(5′-TCAAGTCAAATGGATGCTTGAG)(配列番号5)またはTc1R2(5′
-GATTTTGTGAACACTGTGGTGAAG)(配列番号6)と337new(5′GTACGAGAATCGCTGTCCT
C)(配列番号7)である。そのPCR産物を1%アガロースゲルで分析した。増幅さ れたDNA断片をゲルから切出し、DNAをQIAEX IIゲル抽出キット(キアーゲン(Qi
agen)社)を用いて抽出した。ゲルからの単離後、DNAを20μlの水に溶解した。 32 P-ATPとポリヌクレオチドキナーゼ(ベーリンガー マンハイム社)を使用し 、その製造業者の指示にしたがって、トランスポゾンプライマーTcl1L2またはTc
1R2を放射標識した。0.25ピコモルの放射標識プライマーと単離したDNAとを使用
し、0.5単位のTaqポリメラーゼ(ギブコ ビーアールエル社)とddNTP混合物(d
dATP(10mMトリス塩酸(pH8)、1mM EDTA中、160μMのddATPと5μMの各dNTP)、
ddTTP(10mMトリス塩酸(pH8)、1mM EDTA中、250μMのddTTPと5μMの各dNTP) 、ddGTP(10mMトリス塩酸(pH8)、1mM EDTA中、32μMのddGTPと5μMの各dNTP)
またはddCTP(10mMトリス塩酸(pH8)、1mM EDTA中、160μMのddCTPと5μMの各d
NTP)のいずれかを含有するもの)の一つとを使ってPCRを行なった。最終体積は
20μlだった。95℃で1分、58℃で1分、72℃で1分の20サイクルを行なった。1×T
BE中6%変性ポリアクリルアミドゲルで試料を分析した。
Sequencing of the transposon flanks 100 ng of genomic DNA was combined with 4 units of Sau3A (Boehringer Mannheim (B
oehringer Mannheim) according to the manufacturer's instructions.
. After 2 hours at 37 ° C, the enzyme was inactivated by incubation at 65 ° C for 15 minutes. Equimolar amount of vectorette oligo (503: 5'GATCCAAGGAGA
GGACGCTGTCTGTCGAAGGTAAGGAACGGACGAGAGAAGGGAGA and 504: 5'TCTCCCTTCTCGAATCGT
AACCGTTCGTACGAGAATCGCTGTCCTCTCCTTG), 10 mM Tris-HCl (pH 7.5) and 1 mM EDT
Mix in the presence of A. The mixture was heated to 80 ° C and cooled to 40 ° C. The final concentration of this vector oligo cassette is 10 pmol / μl. Use 5 units of ligase (Boehringer Mannheim) according to the manufacturer's instructions.
Thus, 15 picomoles of vectorette in a volume of 100 μl were ligated to the digested DNA at 16 ° C. overnight. In the first PCR, one unit of Taq polymerase (Gibco BRL) is used according to the manufacturer's instructions, and 3 μl of the DNA is used in a volume of 25 μl. The final concentration of oligo is 0.4 pmol. The PCR consisted of 30 cycles of 1 minute at 95 ° C, 1 minute at 58 ° C, and 1 minute at 72 ° C. To increase specificity and sensitivity
Next, a second PCR with inner (nested) primers was performed using the template obtained in the first PCR.
This was performed using 0.01 μl. The conditions for this PCR were the same as for the first PCR. The oligo used was Tc1L2 (5'-TCAAGTCAAATGGATGCTTGAG) (SEQ ID NO: 5) or Tc1R2 (5 '
-GATTTTGTGAACACTGTGGTGAAG) (SEQ ID NO: 6) and 337new (5'GTACGAGAATCGCTGTCCT
C) (SEQ ID NO: 7). The PCR products were analyzed on a 1% agarose gel. The amplified DNA fragment is excised from the gel, and the DNA is extracted with QIAEX II Gel Extraction Kit (Qiagen
agen). After isolation from the gel, the DNA was dissolved in 20 μl of water. 32 Using P-ATP and polynucleotide kinase (Boehringer Mannheim), use the transposon primer Tcl1L2 or Tc1 according to the manufacturer's instructions.
1R2 was radiolabeled. Uses 0.25 picomoles of radiolabeled primer and isolated DNA
0.5 units of Taq polymerase (Gibco BRL) and ddNTP mixture (d
dATP (10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA, 160 μM ddATP and 5 μM each dNTP),
ddTTP (250 mM ddTTP and 5 μM each dNTP in 10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA), ddGTP (32 mM ddGTP and 5 μM each dNTP in 10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA)
Or ddCTP (10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA, 160 μM ddCTP and 5 μM each d
NTP) was used for PCR. The final volume is
20 μl. Twenty cycles were performed at 95 ° C for 1 minute, 58 ° C for 1 minute, and 72 ° C for 1 minute. 1 × T
Samples were analyzed on a 6% denaturing polyacrylamide gel in BE.

【0052】 線虫のトランスジェネシス CB1392株(nuc-1 9e1392)での150mg/ml pRP469および5mg/ml pRP465(Vosら 、1993)、50mg/ml pRF4(Kramerら、1990)のマイクロインジェクション(Mell
oら、1991)後に、トランスジェニック・ブリストル株を得た。安定な株NL818(
pkls221)をX線照射によって作出した(Wayら、1991)。
Microinjection (Mell) of 150 mg / ml pRP469 and 5 mg / ml pRP465 (Vos et al., 1993), 50 mg / ml pRF4 (Kramer et al., 1990) in C. elegans transgenesis strain CB1392 (nuc-19e1392)
O et al., 1991) later obtained a transgenic Bristol strain. Stable strain NL818 (
pkls221) was produced by X-ray irradiation (Way et al., 1991).

【0053】 抽出物の調製 安定な株NL818を18℃での液体培養で生育し、33℃で3時間の熱ショックを与え
ることによってトランスポザーゼ発現を誘導した。18℃でさらに2時間生育した 後、核抽出物を記述されているように(Vosら、1993)、ただし異なる緩衝液で 調製した。NIB:25mMトリス(pH7.5)、20mM KCl、0.5Mショ糖、0.5mM EDTA、5m
Mβ-メルカプトエタノール、0.1mM PMSF。NEB:25mMトリス(pH7.5)、0.1mM ED
TA、500mM NaCl、15%グリセロール、0.25%Tween-20、0.1mM PMSF、1mM DTT。核 抽出物は2.5mg/mlのタンパク質を含有し、Tc1Aの濃度は約10mg/mlgである。
Preparation of Extracts Stable strain NL818 was grown in liquid culture at 18 ° C. and heat-shocked at 33 ° C. for 3 hours to induce transposase expression. After growing for an additional 2 hours at 18 ° C., nuclear extracts were prepared as described (Vos et al., 1993), but with different buffers. NIB: 25 mM Tris (pH 7.5), 20 mM KCl, 0.5 M sucrose, 0.5 mM EDTA, 5 m
Mβ-mercaptoethanol, 0.1 mM PMSF. NEB: 25 mM Tris (pH 7.5), 0.1 mM ED
TA, 500 mM NaCl, 15% glycerol, 0.25% Tween-20, 0.1 mM PMSF, 1 mM DTT. The nuclear extract contains 2.5 mg / ml protein and the concentration of Tc1A is about 10 mg / mlg.

【0054】 組換えトランスポザーゼの発現と精製 T7プロモーターの制御下にTc1トランスポザーゼ遺伝子を含有するpRP470(Vos
ら,1993)で大腸菌BL21 pLysS株を形質転換し、2×YT培地で生育し、600nmでOD が0.6の時に0.5mM IPTGを使って37℃で3時間誘導した。ナガイ(Nagai)および ソゲルセン(Thogersen)(1978)に記述されているように封入体を精製した。 封入体を8M尿素、20mM リン酸ナトリウム塩(pH6.0)に溶解し、CMセルロースCL
-6Bカラム(ファルマシア(Pharmacia)社)にのせた。0から500mM NaClまでの 直線的勾配でタンパク質を溶出した。トランスポザーゼ含有画分を、6M塩酸グア
ニジウム、50mMトリス(pH8.0)で平衡化したセファクリル(Sephacryl)S400HR
ゲル濾過カラムにのせた。トランスポザーゼ画分を8M尿素、50mMトリス(pH8.0 )、1mM DTTに対して透析した。そのタンパク質をSセファロース(Sepharose)F
Fカラムにのせ、同じ緩衝液中の500mM NaClで溶出した。全ての段階を室温で行 なった。そのタンパク質を氷冷緩衝液(50mMトリス(pH8.0)、100mM NaCl、5mM
DTT、5mM MgCl2)への100倍希釈によって再生させた。30分後に、エッペンドル
フ(Eppendorf)遠心機での15分間の遠心分離によって不溶性タンパク質を除去 した。トランスポザーゼ濃度は200mg/mlであり、純度は90%を超えると推定され た。
Expression and Purification of Recombinant Transposase pRP470 containing the Tc1 transposase gene (Vos
E. coli BL21 pLysS strain was transformed with E. coli BL21 pLysS, grown in 2 × YT medium, and induced at 37 ° C. for 3 hours using 0.5 mM IPTG at an OD of 0.6 at 600 nm. Inclusion bodies were purified as described in Nagai and Thogersen (1978). Dissolve the inclusion body in 8M urea, 20mM sodium phosphate (pH 6.0) and add CM Cellulose CL
-6B column (Pharmacia). Protein was eluted with a linear gradient from 0 to 500 mM NaCl. Sephacryl S400HR in which the transposase-containing fraction was equilibrated with 6 M guanidium hydrochloride and 50 mM Tris (pH 8.0)
Loaded on a gel filtration column. The transposase fraction was dialyzed against 8 M urea, 50 mM Tris (pH 8.0), 1 mM DTT. The protein is separated into S Sepharose F
Loaded on an F column and eluted with 500 mM NaCl in the same buffer. All steps were performed at room temperature. The protein was added to an ice-cold buffer (50 mM Tris (pH 8.0), 100 mM NaCl, 5 mM
DTT was regenerated by 100-fold dilution into 5 mM MgCl 2 ). After 30 minutes, insoluble proteins were removed by centrifugation in an Eppendorf centrifuge for 15 minutes. The transposase concentration was 200 mg / ml and the purity was estimated to be over 90%.

【0055】 インビトロ転位反応 標準的反応条件:25mMトリス(pH8.0)、25mM NaCl、1mM DTT、10%エチレング
リコール、5mM MgCl2(または2.5mM EDTA)、4mMスペルミジン、0.05mg/ml BSA 。200ngの供与プラスミドを2.5mlの線虫抽出物または0.25mlの精製タンパク質と
共に氷上で5分間プレインキュベートした後、総体積50ml中の標的DNA2.5mgを添 加した。インキュベーションは30℃で1時間行なった。5.5mlの250mMトリス(pH8
.0)、50mM EDTA、5%SDS、2mg/mlプロテイナーゼKを添加することによって反応 を停止した。37℃で1時間の後、DNAを沈殿させ、水50mlに再懸濁した。
In vitro rearrangement reaction Standard reaction conditions: 25 mM Tris (pH 8.0), 25 mM NaCl, 1 mM DTT, 10% ethylene glycol, 5 mM MgCl 2 (or 2.5 mM EDTA), 4 mM spermidine, 0.05 mg / ml BSA. After pre-incubating 200 ng of the donor plasmid with 2.5 ml of nematode extract or 0.25 ml of purified protein for 5 minutes on ice, 2.5 mg of target DNA in a total volume of 50 ml was added. Incubation was performed at 30 ° C. for 1 hour. 5.5 ml of 250 mM Tris (pH 8
.0), the reaction was stopped by adding 50 mM EDTA, 5% SDS, 2 mg / ml proteinase K. After 1 hour at 37 ° C., the DNA was precipitated and resuspended in 50 ml of water.

【0056】 インビトロ切断部位のマッピング 基本的には記述されているようにして(Craxton,1991)、5mlの鋳型と0.5pmol
のプライマーを用い、94℃で1分、60℃で1分、72℃で1分の20サイクルにわたっ て、20mlで線状PCR増幅を行なった。配列プライマー:BIGR=5′AGATTTCCACTTAT
ATCATGTTTTATGTTTTGC(配列番号8)、R2(Van LuenenとPlasterk、1994)。
Mapping of In Vitro Cleavage Sites Basically as described (Craxton, 1991), 5 ml of template and 0.5 pmol
Using the above primers, linear PCR amplification was performed in 20 ml over 20 cycles of 94 ° C. for 1 minute, 60 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 1 minute. Sequence primer: BIGR = 5'AGATTTCCACTTAT
ATCATGTTTTATGTTTTGC (SEQ ID NO: 8), R2 (Van Luenen and Plasterk, 1994).

【0057】 遺伝学的アッセイ エレクトロコンピテントDS941ラムダ溶原(Flinnら、1989)細菌を、記述され
ているように(Zabarovsky and Winberg、1990)調製し、使用した。供与プラス
ミドはラムダ複製起点を含有し、DS941ラムダ溶原菌中で複製できない。標的プ ラスミドはCol E1複製起点を持つ。1回の電気穿孔につき1〜5mlのDNAを使用し、
細菌の5%を希釈後にアンピシリン上で平板培養した。残りの細菌は二重選択で平
板培養した。これにより、効率に応じて最高200個の形質転換体が得られた。
Genetic Assay Electrocompetent DS941 lambda lysogen (Flinn et al., 1989) bacteria were prepared and used as described (Zabarovsky and Winberg, 1990). The donor plasmid contains a lambda origin of replication and cannot replicate in DS941 lambda lysogen. The target plasmid has a Col E1 origin of replication. Use 1-5 ml of DNA per electroporation,
After dilution of 5% of the bacteria, they were plated on ampicillin. The remaining bacteria were plated in double selection. This resulted in up to 200 transformants depending on efficiency.

【0058】 表1:転位頻度。インビトロTc1転位反応をスーパーコイル(SC)または直鎖 状供与プラスミドと、表示のタンパク質源を用いて行ない、ampR-kanRコロニー 対ampRコロニーの比率(*106)を2回の独立した実験について示す。反応をEDTA の存在下で行なった場合、組込み産物は回収されなかった。Table 1: Transposition frequency. An in vitro Tc1 transposition reaction was performed with the supercoiled (SC) or linear donor plasmid and the indicated protein source, and the ratio of amp R -kan R colonies to amp R colonies ( * 10 6 ) was determined in two independent rounds. The experiment will be described. No integrated product was recovered when the reaction was performed in the presence of EDTA.

【0059】 表2:pRP466.SV-neo1.PGK-tk2のpcDNA1/Tc1AまたはpcDNA1/ampとの同時トラ ンスフェクション後のG418耐性コロニーの形成。細胞株911にpRP466.SV.-neo1.P
GK-tk2とpcDNA1/Tc1AまたはpcDNA1/ampとを同時トランスフェクトした。トラン スフェクト細胞を18日間にわたってG418選択培地に置いた。次に、G418耐性コロ
ニーをメチレンブルーで染色し、カウントした。pRP466.SV-neo1.PGK-tk2のpcDN
A1/Tc1Aとの同時トランスフェクションは、pcDNA1/ampとの同時トランスフェク ションよりも約40%多いG418耐性コロニーを与えた。これは、ランダム組込みに 加えて、Tc1-neoトランスポゾンの細胞ゲノムへのジャンピングによってG418耐 性コロニーが形成したことを示す。
Table 2: Formation of G418 resistant colonies after co-transfection of pRP466.SV-neo1.PGK-tk2 with pcDNA1 / Tc1A or pcDNA1 / amp. PRP466.SV.-neo1.P to cell line 911
GK-tk2 was co-transfected with pcDNA1 / Tc1A or pcDNA1 / amp. Transfected cells were placed in G418 selection medium for 18 days. Next, G418 resistant colonies were stained with methylene blue and counted. pcDN of pRP466.SV-neo1.PGK-tk2
Co-transfection with A1 / Tc1A yielded about 40% more G418-resistant colonies than co-transfection with pcDNA1 / amp. This indicates that in addition to random integration, jumping of the Tc1-neo transposon into the cell genome resulted in the formation of G418 resistant colonies.

【0060】 表3:pRP466.sv-neo1.PGK-tk2とpcDNA1/Tc1AまたはpcDNA1/ampとを同時トラ ンスフェクトしたG418耐性細胞株におけるHSV-tkの発現。pRP466.sv-neo1.PGK-t
k2のpcDNA1/Tc1Aとの同時トランスフェクションは、pcDNA1/ampとの同時トラン スフェクションよりも多くのHSV-tkネガティヴ(ガンンシクロビル耐性)コロニ
ーを与えた。
Table 3: HSV-tk expression in G418 resistant cell lines co-transfected with pRP466.sv-neo1.PGK-tk2 and pcDNA1 / Tc1A or pcDNA1 / amp. pRP466.sv-neo1.PGK-t
Co-transfection of k2 with pcDNA1 / Tc1A gave more HSV-tk negative (ganciclovir-resistant) colonies than co-transfection with pcDNA1 / amp.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】[0063]

【表3】 [Table 3]

【0064】 [参照文献] Bainton, R.J., P. Gamas, and N.L. Craig, 1991. Tn7 transposition in vitr
o proceeds through an excised transposon intermediate generated by stagg
ered breaks in DdNA. Cell 65: 805-816. Bainton, R.J., K.M. kubo, J.-n. Feng, and N.L. Craig,1993.Tn7 transposit
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【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 インビトロTc1転位反応産物のサザンブロット分析。インビトロ転位反応の産 物を1%アガロースゲルで分離し、ニトロセルロースに移し、放射標識Tc1でプロ ーブした。標準的反応はMgCl2(レーン1〜3と5〜11)またはEDTA(レーン4)を 含んだ。電気泳動に先立って、産物をベクターDNA中のScaI(レーン2、7、10)
またはTc1 DNA中のApaI(レーン3)で消化した。レーン5、8および11はインビト
ロ切断に先立って基質をScaIで直鎖状にした場合の反応産物を示す。レーン1〜5
は完全なTc1要素を持つpRP466を基質として使用した反応生成物を示す(図4参照
)。レーン6〜8ではTc1の左端が欠失したpRP467を基質として使用しているのに 対し、レーン9〜11はTc1の右端が欠失したpRP4678を基質とした場合を表す。REC
とLECはそれぞれ右端切断と左端切断を指す。RHとLHはTc1の右半分と左半分の位
置を示す。ScaIで直鎖化したpRP466の略図を図の一番下に示す。
FIG. 1. Southern blot analysis of in vitro Tc1 transposition reaction products. The products of the in vitro rearrangement reaction were separated on a 1% agarose gel, transferred to nitrocellulose, and probed with radiolabeled Tc1. Standard reactions contained MgCl 2 (lanes 1-3 and 5-11) or EDTA (lanes 4). Prior to electrophoresis, the product was converted to ScaI in vector DNA (lanes 2, 7, 10)
Alternatively, digestion was performed with ApaI (lane 3) in Tc1 DNA. Lanes 5, 8, and 11 show the reaction products when the substrate was linearized with ScaI prior to in vitro cleavage. Lanes 1-5
Shows a reaction product using pRP466 having a complete Tc1 element as a substrate (see FIG. 4). Lanes 6 to 8 show the case where pRP467 in which the left end of Tc1 was deleted was used as a substrate, while lanes 9 to 11 show the case where pRP4678 in which the right end of Tc1 was deleted was used as a substrate. REC
And LEC refer to right and left cuts, respectively. RH and LH indicate the positions of the right and left halves of Tc1. A schematic diagram of pRP466 linearized with ScaI is shown at the bottom of the figure.

【図2】 ヌクレオチドレベルでのインビトロ切断部位のマッピング。pRP466をドナーと
してMgCl2(+)またはEDTRA(−)の存在下で得られた反応生産物に対し、PCR によるプライマー伸長を行なった。TaqポリイメラーゼによるPCR産物の末端にお
ける1つの追加ヌクレオチドの付加を証明するために、EcoRVで消化したpRP466を
用いて対照反応を行なった(RVレーン)(Clark参照、1988)。産物を配列決定 用ゲルで分析した。配列決定反応(GATC)をマーカーとして充填した。PCRはプ ライマーR2(右側のパネル)またはプライマーBIGR(左側のパネル)で行なった
。関連する配列は四角く囲んだEcoRV部位と下線を付したTA標的部位で示される 。切断部位を矢印で示す。他方のトランスポゾン末端での切断位置を決定したと
ころ、同じ結果が得られた。
FIG. 2. Mapping of in vitro cleavage sites at the nucleotide level. The reaction product obtained in the presence of MgCl 2 (+) or EDTRA (−) using pRP466 as a donor was subjected to primer extension by PCR. To demonstrate the addition of one additional nucleotide at the end of the PCR product by Taq polymerase, a control reaction was performed using pRP466 digested with EcoRV (RV lane) (see Clark, 1988). The products were analyzed on a sequencing gel. The sequencing reaction (GATC) was filled in as a marker. PCR was performed with primer R2 (right panel) or primer BIGR (left panel). Relevant sequences are indicated by a boxed EcoRV site and an underlined TA target site. The cleavage site is indicated by an arrow. The same result was obtained when the cleavage position at the other transposon end was determined.

【図3】 遺伝子転位アッセイの概略図。供与プラスミド、ラムダ複製起点を持つpACB10
4誘導体(BoydとSherratt、1995)は、抗生物質耐性遺伝子を保持するTc1要素を
含有する。標的プラスミドpRP475は1.4kb HindII gpa-2断片とCol E1複製起点 (pSP72、プロメガ(Promega)社)を持つ。供与体に対して対抗選択するために
、反応生成物をラムダ溶原大腸菌株にエレクトロポレートした。組込み事象は二
重抗生物質で選択した。
FIG. 3 is a schematic diagram of a gene transfer assay. Donor plasmid, pACB10 with lambda origin of replication
Four derivatives (Boyd and Sherratt, 1995) contain a Tc1 element that carries an antibiotic resistance gene. The target plasmid pRP475 has a 1.4 kb HindII gpa-2 fragment and a Col E1 origin of replication (pSP72, Promega). The reaction products were electroporated into lambda lysogenic E. coli strains to counterselect against the donor. Integration events were selected with dual antibiotics.

【図4】 標的部位選択。インビトロ(黒い棒)およびインビボ(中空の棒)Tc1挿入の 分布の比較。線虫抽出物を用いる標準的インビトロ転位反応では供与体としてpR
P472を、また標的としてpRP475を使用した。X軸上の各点は、他所に詳述したよ うに(Van LuenenとPlasterk、1994)、gpa-2断片中のTAジヌクレオチドを表す 。
FIG. 4. Target site selection. Comparison of the distribution of in vitro (black bars) and in vivo (hollow bars) Tc1 inserts. In a standard in vitro transposition reaction using nematode extract, pR
P472 was used and pRP475 as target. Each point on the X axis represents a TA dinucleotide in the gpa-2 fragment, as detailed elsewhere (Van Luenen and Plasterk, 1994).

【図5】 大腸菌からのTc1トランスポザーゼの精製。封入体から精製されたトランスポ ザーゼの12%SDS-ポリアクリルアミドゲルでの分析。レーンM:分子量マーカー(
単位:KDa);レーン1:誘導前の細菌溶解物;レーン2:誘導後の細菌溶解物: レーン3:精製した封入体;レーン4:再折りたたみ後の精製トランスポザーゼ。
FIG. 5. Purification of Tc1 transposase from E. coli. Analysis of transposase purified from inclusion bodies on a 12% SDS-polyacrylamide gel. Lane M: molecular weight marker (
Lane 1: bacterial lysate before induction; lane 2: bacterial lysate after induction: lane 3: purified inclusion bodies; lane 4: purified transposase after refolding.

【図6】 Tc1の最末端の突然変異は切出しに影響を与える。上部に示すように供与体と してpRP480(wt)、pRP481(TA)、pRP482(CA)、pRP483(GT)またはpRP484(
BS)を用い、MgCl2(+)またはEDTE(−)の存在下に、線虫抽出物を用いてイ ンビトロ反応産物を得た。産物を1%アガロースゲルで分離し、ニトロセルロース
に移し、放射標識KanR遺伝子断片でプローブした。供与プラスミドは間に挟まれ
たpUC4KのKanRカセットと共にpUC19のSmaI部位(wt配列)とHindII部位(wtまた
は突然変異配列)にクローニングされた28マーを含有する。TAはCGに、CAはTGに
、GTはACにそれぞれ突然変異された。トランスポザーゼ結合部位突然変異では、
BalI部位とEcoRV部位がそれぞれTCCCAとGGGCCCに突然変異される(VosとPlaster
k,1994参照)。
FIG. 6. Mutations at the extreme end of Tc1 affect excision. As shown at the top, pRP480 (wt), pRP481 (TA), pRP482 (CA), pRP483 (GT) or pRP484 (
An in vitro reaction product was obtained using a nematode extract in the presence of MgCl 2 (+) or EDTE (−) using BS). The products were separated on a 1% agarose gel, transferred to nitrocellulose and probed with a radiolabeled Kan R gene fragment. The donor plasmid contains a 28-mer cloned into the SmaI site (wt sequence) and HindII site (wt or mutant sequence) of pUC19, with the interposed pUC4K Kan R cassette in between. TA was mutated to CG, CA to TG, and GT to AC. In transposase binding site mutations,
The BalI and EcoRV sites are mutated to TCCCA and GGGCCC, respectively (Vos and Plaster
k, 1994).

【図7】 Tc1転位のモデル。2bpの3′スタッガードオーバーハング(staqqered overhan
g)を持つ切り出された直鎖状要素を表す非複製型Tc1転位のモデル。組込みはTA
標的部位の重複をもたらす。二本鎖切断部の修復が特徴的なフットプリントの生
成につながる(Van Luenenらも参照,1994)。
FIG. 7: Model of Tc1 transposition. 2bp 3 'staggered overhang
g) Model of non-replicating Tc1 transposition representing a excised linear element with g). Built-in is TA
This results in duplication of target sites. Repair of double-strand breaks leads to the generation of a characteristic footprint (see also Van Luenen et al., 1994).

【図8】 Tc1トランスポザーゼはヒト細胞にとって毒性でない。5cmにつき2μgのpRc/CM
V.Tc1Aまたは2μgのpRc/CMVを細胞株911にトランスフェクトし、G418耐性コロニ
ーからモノクローナル細胞株を樹立した。各細胞株から50μgの全細胞抽出物を1
0%PAAゲルで分離した後、Tc1トランスポザーゼについて分析した。pRc/CMV.Tc1A
(レーン1〜5)をトランスフェクトした細胞株にTc1トランスポザーゼが検出さ れたのに対し、pRc/CMVをトランスフェクトしたネガティヴコントロールの細胞 株(レーン6〜8)にはTc1トランスポザーゼは検出できなかった。
FIG. 8. Tc1 transposase is not toxic to human cells. 2μg pRc / CM per 5cm
V. Tc1A or 2 μg of pRc / CMV was transfected into cell line 911 and a monoclonal cell line was established from G418 resistant colonies. 50 μg of whole cell extract from each cell line
After separation on a 0% PAA gel, it was analyzed for Tc1 transposase. pRc / CMV.Tc1A
Tc1 transposase was detected in the cell line transfected (lanes 1 to 5), but Tc1 transposase was not detected in the negative control cell line (lanes 6 to 8) transfected with pRc / CMV. Was.

【図9】 大腸菌から精製したTc1トランスポザーゼによって触媒されるpRP466.SV-neo1.
PGK-tk2のインビトロ切出し反応産物のサザンブロット。供与プラスミドpRP466.
SV-neo1.PGK-tk2を精製されたTc1トランスポザーゼ(レーン1)と共にインキュ ベートするとTc1.Sv-neoトランスポゾンの切出しが起こる(レーン1)が、NEBと
共にインキュベートした場合(レーン2)は起こらない。このようにプラスミドp
RP466.SV-neo1.PGK-tk2はTc1.SV-neoトランスポゾン供与プラスミドとして働き うる。
FIG. 9. pRP466.SV-neo1. Catalyzed by Tc1 transposase purified from E. coli.
Southern blot of the in vitro excision reaction product of PGK-tk2. Donor plasmid pRP466.
Incubation of SV-neo1.PGK-tk2 with purified Tc1 transposase (lane 1) results in excision of the Tc1.Sv-neo transposon (lane 1), but not with NEB (lane 2). Thus, plasmid p
RP466.SV-neo1.PGK-tk2 can serve as a Tc1.SV-neo transposon donor plasmid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C12N 9/22 C12N 5/00 B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 スホウテン、ホフェルト ヨハン オランダ王国、エンエル−2321 アーエル リーデン、ダ コスタストラート 82 (72)発明者 プラステルク、ロナルト ハンス アント ン オランダ王国、エンエル−1405 アーアー ブッスム、ツヴァルトウェッヒ 5 (72)発明者 ファン ルエネン、ヘンドリクス ヘルハ ルト アドリアヌス マリア オランダ王国、エンエル−1108 ベーエム アムステルダム、レールダムホフ 143 Fターム(参考) 4B024 AA20 BA07 CA01 DA02 EA02 FA11 FA15 GA11 GA18 HA01 HA08 4B050 CC03 DD01 LL01 4B065 AA90X AA95Y AA97Y AB01 BA02 CA29 CA44 4C084 AA13 NA10 4C087 AA01 AA02 BC83 CA12 NA10──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // C12N 9/22 C12N 5/00 B (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE) , DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML) , MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN , MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventors Shouten, Hofeld Johann The Netherlands, Ener-2321 Aer Rieden, Da Costastrat 82 (72) Inventors Plasterk, Ronald Hans Anton The Netherlands, Ener-1405 Aer Bussum, Zwaldweg 5 (72) Inventors Juan Ruenen, Hendricks Hellhard Adrians Maria Enel-1108 Beem Amsterdam, The Netherlands 143F Over-time (reference) 4B024 AA20 BA07 CA01 DA02 EA02 FA11 FA15 GA11 GA18 HA01 HA08 4B050 CC03 DD01 LL01 4B065 AA90X AA95Y AA97Y AB01 BA02 CA29 CA44 4C084 AA13 NA10 4C087 AA01 AA02 BC83 CA12 NA10

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 付加的核酸物質を第1の属のあるゲノムの細胞へ組み込むた
めのベクターであって、前記ベクターが2つのトランスポザーゼ結合部位および
前記トランスポザーゼ結合部位の各々に対応する切断部位からなるベクターであ
り、前記トランスポザーゼ結合部位は第2の属に見出されるトランスポゾンに由
来し、前記トランスポザーゼ結合部位はそれぞれ対応する切断部位に近接して存
在し、付加的核酸物質はベクター中の前記2つのトランスポザーゼ結合部位間に
組み込まれるベクター。
1. A vector for integrating an additional nucleic acid substance into cells of a genome belonging to the first genus, said vector comprising two transposase binding sites and a cleavage site corresponding to each of said transposase binding sites. A vector, wherein the transposase binding site is derived from a transposon found in the second genus, wherein the transposase binding sites are each in close proximity to a corresponding cleavage site, and additional nucleic acid material comprises the two transposases in the vector. A vector that integrates between the binding sites.
【請求項2】 それによって、トランスポザーゼ結合部位および切断部位が
トランスポゾンのTc1/マリナー(mariner)スーパーファミリー由来のトランス ポゾンにおける対応部位に基く請求項1記載のベクター。
2. The vector according to claim 1, wherein the transposase binding site and the cleavage site are based on corresponding sites in a transposon from the Tc1 / mariner superfamily of transposons.
【請求項3】 それによって、トランスポザーゼ結合部位および切断部位が
Tc1様のトランスポゾンに基く請求項1または2記載のベクター。
3. The transposase binding site and the cleavage site
The vector according to claim 1 or 2, which is based on a Tc1-like transposon.
【請求項4】 少なくともTc1トランスポザーゼに対するトランスポザーゼ 結合部位および切断部位としてのTc1の末端26塩基対からなる請求項3記載の ベクター。4. The vector according to claim 3, comprising at least 26 base pairs of the terminal Tc1 as a transposase binding site and a cleavage site for Tc1 transposase. 【請求項5】 さらに標的細胞を形質導入するための手段からなる請求項1
、2、3または4記載のベクター。
5. The method according to claim 1, further comprising a means for transducing the target cell.
The vector according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 さらに前記ベクターに存在するトランスポザーゼ結合部位お
よび切断部位に対して機能的なトランスポザーゼ活性をコードする核酸配列から
なる請求項1、2、3、4または5記載のベクター。
6. The vector according to claim 1, further comprising a nucleic acid sequence encoding a transposase activity functional for a transposase binding site and a cleavage site present in the vector.
【請求項7】 それによって、付加的核酸物質がタンパク質をコードする請
求項1、2、3、4、5または6記載のベクター。
7. The vector according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, whereby the additional nucleic acid material encodes a protein.
【請求項8】 それによって、付加的核酸物質がアンチセンスRNAなどのブ ロッキング(blocking)核酸を提供する請求項1、2、3、4、5、6または7
記載のベクター。
8. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 wherein the additional nucleic acid material provides a blocking nucleic acid such as an antisense RNA.
The described vector.
【請求項9】 前記ベクターは、ウイルスのベクター、好ましくはアデノウ
イルス、レトロウイルスまたはアデノ伴生ウイルスのベクターに由来する請求項
1、2、3、4、5、6、7または8記載のベクター。
9. The vector according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8 wherein said vector is derived from a viral vector, preferably an adenovirus, retrovirus or adeno-associated virus vector.
【請求項10】 ゲノムに組み込まれた付加的核酸物質を持つ標的細胞を提
供するための方法であって、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9記
載するベクターで前記細胞を形質導入すること、ならびに前記ベクター上に存在
するトランスポザーゼ結合部位および切断部位に対して機能的なトランスポザー
ゼ活性を前記標的細胞に提供することからなる方法。
10. A method for providing a target cell having an additional nucleic acid substance integrated into a genome, the vector according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9. Transfecting said cells with and providing said target cells with a transposase activity functional for transposase binding and cleavage sites present on said vector.
【請求項11】 それによって、形質導入がベクターからなる感染粒子を介
して実施される請求項10記載の方法。
11. The method according to claim 10, whereby the transduction is carried out via infectious particles consisting of a vector.
【請求項12】 請求項10または11記載の方法によって得られる組換え
標的細胞。
12. A recombinant target cell obtained by the method according to claim 10.
【請求項13】 異なる属の細胞のゲノムへの目的の核酸の組み込みにおい
てある属に見出される機能的トランスポゾンの使用。
13. Use of a functional transposon found in a genus in the integration of a nucleic acid of interest into the genome of cells of a different genus.
【請求項14】 遺伝子治療レジメにおける請求項13記載の使用。14. Use according to claim 13 in a gene therapy regime. 【請求項15】 形質転換動物を産生するための請求項13記載の使用。15. Use according to claim 13 for producing transgenic animals.
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