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JP2002272469A - A cis-regulatory sequence showing the ability to regulate DNA damage-responsive gene expression in higher plants - Google Patents

A cis-regulatory sequence showing the ability to regulate DNA damage-responsive gene expression in higher plants

Info

Publication number
JP2002272469A
JP2002272469A JP2001079524A JP2001079524A JP2002272469A JP 2002272469 A JP2002272469 A JP 2002272469A JP 2001079524 A JP2001079524 A JP 2001079524A JP 2001079524 A JP2001079524 A JP 2001079524A JP 2002272469 A JP2002272469 A JP 2002272469A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
promoter
dna
dna damage
gene
seq
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
JP2001079524A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hiratsuka
和之 平塚
Takafumi Takase
尚文 高瀬
Tomohide Maeda
智秀 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nara Institute of Science and Technology NUC
Original Assignee
Nara Institute of Science and Technology NUC
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 Nara Institute of Science and Technology NUC filed Critical Nara Institute of Science and Technology NUC
Priority to JP2001079524A priority Critical patent/JP2002272469A/en
Publication of JP2002272469A publication Critical patent/JP2002272469A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 DNA損傷に応答して転写活性化をもたら
す、高等植物由来のシス制御因子の提供。 【解決手段】 DNA損傷応答性プロモーター。このプ
ロモーターは、(a)シロイヌナズナ(Arabido
psis thaliana)由来の特定の塩基配列を
有するDNA;(b)上記塩基配列において1もしくは
数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列か
らなり、かつDNA損傷応答性を示すDNA;または
(c)上記塩基配列からなるDNAとストリンジェント
な条件下でハイブリダイズし、かつDNA損傷応答性を
示すDNAを含む。
(57) [Summary] (with correction) [PROBLEMS] To provide a cis-regulator derived from a higher plant, which activates transcription in response to DNA damage. SOLUTION: A DNA damage responsive promoter. This promoter is (a) Arabidopsis thaliana (Arabido
(b) DNA comprising a base sequence in which one or several bases have been deleted, substituted or added in the above base sequence and exhibiting DNA damage responsiveness; or And (c) a DNA that hybridizes with a DNA consisting of the above-mentioned nucleotide sequence under stringent conditions and shows DNA damage responsiveness.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DNA損傷に応答
して転写活性化能を発現するシス制御因子として働く塩
基配列およびその利用に関する。
[0001] The present invention relates to a nucleotide sequence that functions as a cis-regulator that expresses the ability to activate transcription in response to DNA damage, and its use.

【0002】[0002]

【従来の技術】生物にはDNA損傷に応答して発現する
DNA修復因子をコードする遺伝子群が備わっている。
DNA修復関連因子は、微生物および動物において最初
に見いだされた。高等植物においても各種DNA修復関
連因子群が、微生物および動物において既知のDNA修
復関連因子との相同性に基づいて同定された。相同性か
ら同定された、高等植物のDNA修復関連因子の一部
は、DNA損傷という刺激に応答することが明らかとな
っている。しかし、DNA修復関連因子の発現がDNA
損傷によって誘導される機構についてはわかっていな
い。さらに、DNA修復関連遺伝子の、DNA損傷応答
性誘導に関与する制御因子に関する知見は全く得られて
いない。
2. Description of the Related Art Organisms are provided with a group of genes encoding DNA repair factors that are expressed in response to DNA damage.
DNA repair related factors were first found in microorganisms and animals. In higher plants, various DNA repair-related factors have been identified based on homology with known DNA repair-related factors in microorganisms and animals. Some of the higher plant DNA repair related factors identified from homology have been shown to respond to the stimulus of DNA damage. However, the expression of DNA repair-related factors
The mechanism induced by the injury is unknown. Furthermore, no information has been obtained on the regulatory factors of DNA repair-related genes involved in the induction of DNA damage responsiveness.

【0003】DNA修復関連因子についてのDNA損傷
応答性誘導機構についての研究は、高等植物よりも、微
生物および動物についての方が先んじている。しかし、
微生物のDNA損傷応答性誘導の機構と、動物のDNA
損傷応答性誘導の機構とを比較しても、両者に共通点は
見出されない。それゆえ、高等植物のDNA損傷応答性
誘導機構を、微生物および動物のDNA損傷応答性誘導
機構についての知見から類推することは極めて困難であ
る。
[0003] Studies on the mechanism of induction of DNA damage responsiveness for DNA repair-related factors have preceded higher microorganisms and animals than higher plants. But,
Mechanism of DNA damage responsiveness induction of microorganisms and animal DNA
Comparing with the mechanism of injury responsive induction, no commonalities between them are found. Therefore, it is extremely difficult to infer the mechanism of induction of DNA damage responsiveness in higher plants from knowledge of the mechanism of induction of DNA damage responsiveness in microorganisms and animals.

【0004】高等植物では、シロイヌナズナのRAD5
1遺伝子が、DNA損傷に応答して転写活性化されるこ
とが明らかになっている(Doutriauxら,Mo
lGen Genet 257:283−291(19
98))。しかし、RAD51遺伝子が、どのようにし
てDNA損傷に応答するかはわかっていない。
In higher plants, Arabidopsis RAD5
One gene has been shown to be transcriptionally activated in response to DNA damage (Doutriaux et al., Mo.
lGen Genet 257: 283-291 (19
98)). However, it is not known how the RAD51 gene responds to DNA damage.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、DN
A損傷に応答して転写活性化をもたらす、高等植物由来
のシス制御因子を提供することである。即ち、DNA損
傷応答性シス制御配列を同定すること、およびこれを利
用して、異種遺伝子を発現するための植物用発現カセッ
トおよび組換えプラスミドを構築すること、DNA損傷
に応答した特異的な発現が所望される異種遺伝子を植物
に導入する方法、およびこの方法を用いて形質転換され
た植物細胞および植物体を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a
A To provide a cis-regulator derived from higher plants that results in transcriptional activation in response to A-damage. That is, to identify a DNA damage-responsive cis-regulatory sequence, and to construct a plant expression cassette and a recombinant plasmid for expressing a heterologous gene using the same, and to specifically express in response to DNA damage. The present invention provides a method for introducing a desired heterologous gene into a plant, and a plant cell and a plant transformed using this method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、シロイヌ
ナズナのRAD51プロモーターが、DNA損傷刺激に
応答して、転写活性化能を発現すること、およびRAD
51プロモーターについての欠失・置換解析から、44
塩基対からなるプロモーター断片がDNA損傷応答性を
有することを見出し、これに基づいて本発明を完成し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have found that the RAD51 promoter of Arabidopsis thaliana expresses transcriptional activating ability in response to DNA damage stimulation,
From deletion / substitution analysis of 51 promoters, 44
The present inventors have found that a promoter fragment consisting of base pairs has DNA damage responsiveness, and based on this, completed the present invention.

【0007】本発明者らは、RAD51遺伝子の上流の
プロモーター領域内に、DNA損傷に応答するエレメン
トが存在することを見出した。例えば、配列番号1の塩
基配列を有するDNAを、DNA損傷応答と無関係な、
カリフラワーモザイクウイルス35SプロモーターのT
ATAボックスを含む、転写開始点を1として転写開始
点から上流の46塩基対の塩基配列を含むDNA、およ
びレポーター遺伝子をコードするDNAに連結したDN
A断片を植物細胞に形質転換し、この植物細胞にDNA
損傷を与えたところ、DNA損傷を与えない場合と比較
して、レポーター遺伝子の発現が増加することが示され
た。従って、配列番号1の配列を有するDNAが、DN
A損傷応答性シス制御因子として十分な機能を持つこと
が明らかとなった。
[0007] The present inventors have found that an element responsive to DNA damage exists in the promoter region upstream of the RAD51 gene. For example, a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is converted to a DNA that is unrelated to the DNA damage response.
T of cauliflower mosaic virus 35S promoter
DNA containing an ATA box, a DNA containing a base sequence of 46 base pairs upstream from the transcription start point with the transcription start point being 1, and DN linked to a DNA encoding a reporter gene
The A fragment is transformed into a plant cell, and the plant cell
The damage was shown to increase the reporter gene expression as compared to the case without DNA damage. Therefore, DNA having the sequence of SEQ ID NO: 1
It was revealed that it has a sufficient function as an A damage responsive cis regulator.

【0008】本発明のDNA損傷応答性プロモーター
は、(a)配列番号1で示される塩基配列を有するDN
A;(b)配列番号1で示される塩基配列において1も
しくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基
配列からなり、かつDNA損傷応答性を示すDNA;ま
たは(c)配列番号1で示される塩基配列からなるDN
Aとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、か
つDNA損傷応答性を示すDNAを含む。
[0008] The DNA damage-responsive promoter of the present invention comprises: (a) a DNase having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1;
A; (b) a DNA consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and exhibiting DNA damage responsiveness; or (c) SEQ ID NO: 1 DN consisting of the base sequence represented by
A that contains DNA that hybridizes with A under stringent conditions and exhibits DNA damage responsiveness.

【0009】1つの実施態様では、本発明のプロモータ
ーは、配列番号1で示される塩基配列の1位〜11位お
よび18位〜44位の塩基配列において1もしくは数個
の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からな
り、かつDNA損傷応答性を示すDNAであり得る。
[0009] In one embodiment, the promoter of the present invention comprises a deletion or substitution of one or several bases in the base sequence of positions 1 to 11 and 18 to 44 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. Alternatively, it may be a DNA consisting of an added base sequence and showing DNA damage responsiveness.

【0010】1つの実施態様では、本発明のプロモータ
ーは、配列番号1で示される塩基配列の19位〜24位
および38位〜44位の塩基配列において1もしくは数
個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列から
なり、かつDNA損傷応答性を示すDNAであり得る。
[0010] In one embodiment, the promoter of the present invention is obtained by deleting or substituting one or several bases in the base sequence at positions 19 to 24 and 38 to 44 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. Alternatively, it may be a DNA consisting of an added base sequence and showing DNA damage responsiveness.

【0011】本発明の植物用発現カセットは、異種遺伝
子をDNA損傷に応答して発現させるための植物用発現
カセットである。本発明の植物用発現カセットは、上記
のプロモーター;および異種遺伝子が該プロモーターと
発現可能に連結されるように、該異種遺伝子を挿入する
ための部位、を含む。
The plant expression cassette of the present invention is a plant expression cassette for expressing a heterologous gene in response to DNA damage. The plant expression cassette of the present invention comprises the above promoter; and a site for inserting the heterologous gene so that the heterologous gene is operably linked to the promoter.

【0012】本発明の組換えプラスミドは、異種遺伝子
をDNA損傷に応答して発現させるための組換えプラス
ミドである。本発明の組換えプラスミドは、上記のプロ
モーター;および該プロモーターと発現可能に連結され
た異種遺伝子、を含む。
[0012] The recombinant plasmid of the present invention is a recombinant plasmid for expressing a heterologous gene in response to DNA damage. The recombinant plasmid of the present invention comprises the above-mentioned promoter; and a heterologous gene operably linked to the promoter.

【0013】1つの実施態様では、上記異種遺伝子は、
DNA損傷抵抗性機能を持ち得る。別の実施態様では、
上記異種遺伝子は、組換え酵素をコードする遺伝子また
はレポーター遺伝子であり得る。
[0013] In one embodiment, the heterologous gene is
It may have a DNA damage resistance function. In another embodiment,
The heterologous gene may be a gene encoding a recombinase or a reporter gene.

【0014】本発明の方法は、DNA損傷に応答した特
異的な発現が所望される異種遺伝子を用いて植物細胞を
形質転換する方法である。本発明の方法は、上記の組換
えプラスミドで植物細胞を形質転換して、形質転換され
た植物細胞を得る工程、を包含する。
The method of the present invention is a method for transforming a plant cell with a heterologous gene whose specific expression is desired in response to DNA damage. The method of the present invention includes a step of transforming a plant cell with the above-mentioned recombinant plasmid to obtain a transformed plant cell.

【0015】1つの実施態様では、上記異種遺伝子は、
DNA損傷抵抗性機能を持ち得る。別の実施態様では、
上記異種遺伝子は、組換え酵素をコードする遺伝子また
はレポーター遺伝子であり得る。
[0015] In one embodiment, the heterologous gene is
It may have a DNA damage resistance function. In another embodiment,
The heterologous gene may be a gene encoding a recombinase or a reporter gene.

【0016】1つの実施態様では、上記植物細胞は、単
子葉植物細胞であり得る。
In one embodiment, the plant cell may be a monocotyledonous plant cell.

【0017】1つの実施態様では、上記植物細胞は、双
子葉植物細胞であり得る。
[0017] In one embodiment, the plant cell may be a dicotyledonous plant cell.

【0018】本発明の形質転換された植物細胞は、上記
の方法により得られる。
The transformed plant cell of the present invention can be obtained by the above method.

【0019】本発明の植物体は、上記の植物細胞を再分
化させることにより得られる。
The plant of the present invention can be obtained by redifferentiating the above plant cells.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0021】<DNA損傷応答性プロモーター>本発明
のDNA損傷応答性プロモーターは、配列番号1で示さ
れる塩基配列を有するDNAを含む。配列番号1の配列
は、5’−ACGTAATCGAGACTTGTTGA
AGAAGCCTTTGCCCTCATCGTCGT−
3’である。
[0021] DNA damage responsive promoter of <DNA damage responsive promoter> The present invention includes a DNA having the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. The sequence of SEQ ID NO: 1 is 5'-ACGTAATCGAGACTTGTTGA
AGAAGCCTTTGCCCTCATCGTCGT-
3 '.

【0022】配列番号1で示される塩基配列は、シロイ
ヌナズナのRAD51遺伝子の上流の領域から単離され
た。配列番号1で示される塩基配列を、本明細書中で
は、DNA損傷応答性シス制御配列ともいう。本発明に
おいて見出されたDNA損傷応答性シス制御配列は、D
NA損傷という刺激に応答して、その配列に発現可能に
連結された遺伝子の発現を活性化させる。
The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 was isolated from the upstream region of the RAD51 gene of Arabidopsis thaliana. The base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is also referred to herein as a DNA damage responsive cis control sequence. The DNA damage responsive cis control sequence found in the present invention is D
In response to the stimulus of NA damage, it activates the expression of a gene operably linked to the sequence.

【0023】本明細書では、用語「DNA損傷応答性を
示す」とは、プロモーターが、天然の植物中で、または
任意の構造遺伝子に連結させた発現カセットとして植物
に導入されたときに、この植物のDNAが損傷を与えら
れることによってその構造遺伝子の転写量が増加するこ
とをいう。
As used herein, the term "represents DNA damage responsiveness" refers to a promoter that is introduced into a plant in a natural plant or as an expression cassette linked to any structural gene. Damage to plant DNA means an increase in the amount of transcription of its structural gene.

【0024】「DNAの損傷」とは、DNAに対して任
意の要因によって物理的または化学的な変化が生じたこ
とをいう。このような損傷は、人為的または天然による
かのいずれでも生じ得る。DNAの損傷の例としては、
メチルメタンスルホン酸などのアルキル化剤による塩基
修飾;シトシンおよびアデニンの脱アミノ化により生じ
た、ウラシル、ヒポキサンチンなどの異常塩基;脱プリ
ン反応の結果生じた脱塩基部位などが挙げられる。これ
らは、DNAの1塩基の損傷の例である。また、DNA
の損傷が2塩基に及ぶ損傷の例としては、紫外線により
同一鎖上の隣り合ったピリミジン間で形成される二量
体;マイトマイシンC、ソラレンなどによる二本鎖間の
架橋構造などが挙げられる。DNAの損傷の他の例とし
ては、γ線などの電離放射線によるホスホジエステル結
合または糖の変化による鎖の切断が挙げられる。DNA
に損傷を与える薬剤としては、上記で言及した薬剤以外
に、ブレオマイシン、アミノベンゾピレン、アセチルア
ミノフルオレンなどが挙げられる。DNA損傷はまた、
パーティクルガンによる遺伝子導入などのような細胞の
物理的損傷によっても与えられ得る。
[0024] "DNA damage" refers to a physical or chemical change in DNA caused by any factor. Such damage can occur either artificially or naturally. Examples of DNA damage include:
Base modification with an alkylating agent such as methyl methanesulfonic acid; abnormal bases such as uracil and hypoxanthine generated by deamination of cytosine and adenine; abasic sites generated as a result of a depurination reaction. These are examples of single base damage in DNA. DNA
Examples of the damages that cause damage to two bases include a dimer formed between adjacent pyrimidines on the same chain by ultraviolet light; a cross-linked structure between the two strands by mitomycin C, psoralen, or the like. Other examples of DNA damage include chain breakage due to phosphodiester bonds or sugar changes due to ionizing radiation such as gamma radiation. DNA
Examples of the agent that damages the above include bleomycin, aminobenzopyrene, acetylaminofluorene and the like in addition to the agents mentioned above. DNA damage also
It can also be caused by physical damage to cells, such as gene transfer by particle gun.

【0025】本明細書において、プロモーターが「DN
A損傷応答性を示す」とは、代表的には、DNA損傷が
与えられたとき、そのプロモーターに連結された遺伝子
産物の量が増加することをいう。本発明におけるプロモ
ーターは、代表的には、DNA損傷が与えられることに
より、遺伝子産物の量が、好ましくは約10%以上、よ
り好ましくは約20%以上、さらに好ましくは約30%
以上、さらに好ましくは約40%以上、さらに好ましく
は約50%以上、さらに好ましくは約60%以上、さら
に好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約80%
以上、さらに好ましくは約90%以上、さらに好ましく
は約100%以上増加する。ここで、「遺伝子産物の量
が10%増加する」とは、DNA損傷が与えられない条
件下での遺伝子産物の量を100%として、遺伝子産物
の量が110%になることをいう。ここで、遺伝子産物
の量とは、任意の公知のタンパク質量の測定法により測
定した遺伝子産物の量、例えば、遺伝子産物がルシフェ
ラーゼである場合、ルミノメーターで測定した時の発光
量をいう。
In the present specification, the promoter is "DN
The expression “A damage responsiveness” typically means that when DNA damage is given, the amount of a gene product linked to the promoter increases. In the promoter of the present invention, typically, the amount of a gene product is preferably about 10% or more, more preferably about 20% or more, and still more preferably about 30% by DNA damage.
Or more, more preferably about 40% or more, more preferably about 50% or more, more preferably about 60% or more, more preferably about 70% or more, and still more preferably about 80% or more.
As mentioned above, it is more preferably about 90% or more, more preferably about 100% or more. Here, “the amount of the gene product increases by 10%” means that the amount of the gene product becomes 110%, assuming that the amount of the gene product under the condition that DNA damage is not given is 100%. Here, the amount of the gene product refers to the amount of the gene product measured by any known method for measuring the amount of protein, for example, when the gene product is luciferase, the amount of luminescence measured by a luminometer.

【0026】本発明のプロモーターは、配列番号1の配
列によって必ずしも限定されることはなく、この配列に
対して、1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしく
は付加された塩基配列からなり、かつDNA損傷応答性
を示すDNAを含むプロモーターも本発明の対象として
含まれる。
The promoter of the present invention is not necessarily limited by the sequence of SEQ ID NO: 1, but consists of a base sequence in which one or several amino acids have been deleted, substituted or added to this sequence, and A promoter containing DNA exhibiting DNA damage responsiveness is also included in the present invention.

【0027】例えば、配列番号1で示される塩基配列に
おいて、DNA損傷応答性を示すために必須でない配列
を欠失または改変して得られる塩基配列を有し、DNA
損傷応答性を示すDNAを含むプロモーターは、本発明
の範囲内にある。あるいは、例えば、配列番号1の配列
を改変して、プロモーターの発現活性の程度を高めるこ
とも可能である。このようにして得られる改変体もま
た、DNA損傷応答性を示す限り、本発明の範囲内にあ
る。
For example, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 having a nucleotide sequence obtained by deleting or modifying a sequence that is not essential for exhibiting DNA damage responsiveness,
Promoters containing DNA that exhibits damage responsiveness are within the scope of the invention. Alternatively, for example, the sequence of SEQ ID NO: 1 can be modified to enhance the expression activity of the promoter. The variants thus obtained are also within the scope of the present invention, as long as they exhibit DNA damage responsiveness.

【0028】本発明のプロモーターは、好ましくは、配
列番号1で示される塩基配列、配列番号1で示される塩
基配列の1位〜11位および18位〜44位の塩基にお
いて1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加さ
れた塩基配列、または配列番号1で示される塩基配列の
19位〜24位および38位〜44位の塩基配列におい
て1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加され
た塩基配列からなる。本発明のプロモーターは、配列番
号1で示される塩基配列の12位〜17位を含むことが
好ましい。しかし、DNA損傷応答性を示す限り、配列
番号1で示される塩基配列の12位〜17位において1
もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩
基配列からなるDNAを含むプロモーターも本発明の範
囲内にある。
The promoter of the present invention preferably comprises one or several nucleotides in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and the nucleotides at positions 1 to 11 and 18 to 44 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. Has been deleted, substituted or added, or one or several bases have been deleted, substituted or added in the nucleotide sequence of positions 19 to 24 and 38 to 44 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. It consists of the base sequence. It is preferable that the promoter of the present invention includes positions 12 to 17 of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. However, as long as the DNA damage responsiveness is exhibited, 1 at positions 12 to 17 of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1
Alternatively, a promoter containing a DNA consisting of a base sequence in which several bases are deleted, substituted or added is also included in the scope of the present invention.

【0029】本明細書において「1もしくは数個」と
は、1もまたは2、3、または5、6個であることのみ
を意図するわけではなく、さらに多くの数についても含
み得る。1もしくは数個は、好ましくは1〜40個、よ
り好ましくは1〜35個、より好ましくは1〜30個、
より好ましくは1〜25個、より好ましくは1〜20
個、より好ましくは1〜15個、より好ましくは1〜1
0個、より好ましくは1〜9個、より好ましくは1〜8
個、より好ましくは1〜7個、より好ましくは1〜6
個、より好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜4
個、より好ましくは1〜3個、より好ましくは1または
2個である。
As used herein, the term "one or several" is not intended to mean only one or two, three, or five or six, but may include even more. One or several are preferably 1 to 40, more preferably 1 to 35, more preferably 1 to 30,
More preferably 1 to 25, more preferably 1 to 20
, More preferably 1 to 15, more preferably 1 to 1
0, more preferably 1 to 9, more preferably 1 to 8
, More preferably 1 to 7, more preferably 1 to 6
, More preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4
, More preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.

【0030】このような配列は、本発明の実施例3に実
質的に従って欠失・置換実験を行うことによって得るこ
とができる。
Such a sequence can be obtained by performing a deletion / substitution experiment substantially according to Example 3 of the present invention.

【0031】本発明のプロモーターの範囲内には、上記
以外にさらに、配列番号1で示される塩基配列からなる
DNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
し、かつDNA損傷応答性を示すDNAを含むプロモー
ターが含まれる。
The promoter of the present invention further includes, in addition to the above, a DNA which hybridizes with a DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and has a DNA damage responsiveness. A promoter is included.

【0032】本明細書において、ハイブリダイゼーショ
ンのための「ストリンジェントな条件」とは、配列番号
1の塩基配列と、これと相同性の高い他の塩基配列(例
えば、シオイヌナズナ以外の植物に存在する、RAD5
1プロモーターのホモログをコードするDNA)とのオ
リゴヌクレオチド二本鎖を形成させるのに十分な条件を
意図する。本発明に適用されるストリンジェントな条件
の代表的な例として、次の条件が挙げられる:1M N
aCl、1%SDS、10%デキストラン硫酸、32P標
識プローブDNA(1×107cpm)および50μg
/mlサケ精子DNAを含む溶液中で、60℃で16時
間ハイブリダイズさせた後、2×SSC/1%SDSで
60℃、30分間の洗浄を2回繰り返す。
As used herein, the term “stringent conditions” for hybridization refers to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and other nucleotide sequences highly homologous thereto (for example, those present in plants other than Arabidopsis thaliana). RAD5
Conditions sufficient to form an oligonucleotide duplex with DNA encoding a homolog of one promoter). Representative examples of the stringent conditions applied to the present invention include the following conditions: 1M N
aCl, 1% SDS, 10% dextran sulfate, 32 P-labeled probe DNA (1 × 10 7 cpm) and 50 μg
After hybridization at 60 ° C. for 16 hours in a solution containing / ml salmon sperm DNA, washing with 2 × SSC / 1% SDS at 60 ° C. for 30 minutes is repeated twice.

【0033】本発明における、配列番号1に示される塩
基配列を有するDNA、およびこれとストリンジェント
な条件下でハイブリダイズし、かつDNA損傷応答性を
示すプロモーターを単離するためには、例えば、配列番
号1に示される塩基配列に対応するプライマー対を用い
得る。このプライマー対を用いて、植物のcDNAまた
はゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、その後、得
られた増幅DNA断片をプローブとして用いて、同じ植
物のcDNAライブラリーまたはゲノムライブラリーを
スクリーニングすることができる。そのようなプライマ
ー対の例として、29マーの正方向プライマー(AtR
AD51:5’−GGAAGCTTCACCGGTTT
GAACCCGGTTAG−3’(配列番号2))と、
30マーの逆方向プライマー(AtRAD51−D:
5’−GGCCATGGTCGTCATTTCTCTC
AATCAGAG−3’(配列番号3)との組合せが挙
げられる。
In order to isolate a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and a promoter that hybridizes with the DNA under stringent conditions and exhibits DNA damage responsiveness, for example, in the present invention, for example, A primer pair corresponding to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be used. Using this primer pair, PCR is performed using plant cDNA or genomic DNA as a template, and then, using the amplified DNA fragment obtained as a probe, a cDNA library or genomic library of the same plant can be screened. . An example of such a primer pair is a 29-mer forward primer (AtR
AD51: 5'-GGAAGCTTCACCGGGTTT
GAACCCGGTTAG-3 ′ (SEQ ID NO: 2));
A 30-mer reverse primer (AtRAD51-D:
5'-GGCCATGGTCGTCATTTTCTCTC
Combination with AATCAGAG-3 ′ (SEQ ID NO: 3).

【0034】従って、本発明に適用されるストリンジェ
ントなハイブリダイゼーション条件はまた、PCRの条
件としても規定され得、代表的な例においては、上記プ
ライマー(配列番号2および3)が用いられ得る。この
際のPCR反応条件は、94℃で5分間の変性の後、9
4℃で30秒間、55℃で30秒間、そして72℃で1
分間を30サイクル繰り返し、最後に、72℃で7分間
インキュベーションを行う条件であり得る。
[0034] Thus, stringent hybridization conditions are applied to the present invention also can also be defined as a condition for PCR, in a typical example, the primers (SEQ ID NO: 2 and 3) may be used. At this time, the PCR reaction conditions were as follows: denaturation at 94 ° C. for 5 minutes;
4 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 second
The conditions may be such that 30 minutes are repeated for 30 minutes and finally incubation is performed at 72 ° C. for 7 minutes.

【0035】PCRは、市販のキットおよび装置の製造
者の指針に基づいて行うか、当業者に周知の手法で行い
得る。遺伝子ライブラリーの作製法、および遺伝子のク
ローニング法なども当業者に周知である。例えば、Sa
mbrookら,Molecular Clonin
g:A Laboratory Manual、第2版
(Cold Spring Harbor Labor
atory,1989)を参照のこと。得られた遺伝子
の塩基配列は、当該分野で公知のヌクレオチド配列解析
法または市販されている自動シーケンサーを利用して決
定し得る。
The PCR can be performed according to the manufacturer's guidelines for commercially available kits and devices, or by a method well known to those skilled in the art. Methods for preparing a gene library and cloning a gene are well known to those skilled in the art. For example, Sa
mbrook et al., Molecular Clonin
g: A Laboratory Manual, 2nd edition (Cold Spring Harbor Labor)
ateory, 1989). The nucleotide sequence of the obtained gene can be determined using a nucleotide sequence analysis method known in the art or a commercially available automatic sequencer.

【0036】上記のようなスクリーニングによって単離
および同定されたプロモーター(すなわち、配列番号1
に示されるプロモーター、およびホモログ)がDNA損
傷応答性を示すことは、本明細書の開示に従って形質転
換された植物細胞を作出し、実施例3に記載のアッセイ
に従って発現を観察することによって、確認し得る。
The promoter isolated and identified by screening as described above (ie, SEQ ID NO: 1)
, And homologs) were confirmed to be responsive to DNA damage by generating plant cells transformed according to the disclosure herein and observing expression according to the assay described in Example 3. I can do it.

【0037】本発明のプロモーターはまた、植物におい
てDNA損傷応答性を示し得る限り、配列番号1の塩基
配列と、少なくとも80%の配列同一性、好ましくは少
なくとも85%の配列同一性、より好ましくは少なくと
も90%の配列同一性、さらにより好ましくは少なくと
も95%の配列同一性、最も好ましは少なくとも99%
の配列同一性を有する塩基配列を含むDNAを包含す
る。用語「配列の同一性」は、対比される2つの塩基配
列が同一であることを意味し、対比される2つの塩基配
列間の配列同一性の割合(%)は、対比される2つの塩
基配列を最適に整列させた後、同一の核酸塩基(例え
ば、A、T、C、G、U、またはI)が両方の配列で生
じて適合した位置の数を得て適合位置数とし、適合した
位置の数を比較塩基の総数で除し、そして、この結果に
100を乗じて計算される。配列同一性は、例えば、以
下の配列分析用ツールを用いて算出され得る:Unix
ベースのGCG Wisconsin Package
(Program Manual for the W
isconsin Package、Version
8、1994年9月、Genetics Comput
er Group、575Science Drive
Madison、Wisconsin、USA537
11;Rice、P.(1996)Program M
anual for EGCG Package、Pe
ter Rice、The SangerCentr
e、Hinxton Hall、Cambridge、
CB101Rq、Englamd)およびthe Ex
PASy World WideWeb分子生物学用サ
ーバー(Geneva University Hos
pital and University of G
eneva、Geneva、Switzerland)
を参照のこと。
The promoter of the present invention also has at least 80% sequence identity, preferably at least 85% sequence identity, more preferably at least 85% sequence identity with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 as long as it can exhibit DNA damage responsiveness in plants. At least 90% sequence identity, even more preferably at least 95% sequence identity, most preferably at least 99%
And DNA containing a base sequence having the same sequence identity as described above. The term “sequence identity” means that the two base sequences compared are the same, and the percentage (%) of sequence identity between the two base sequences compared is the ratio of the two bases compared. After optimally aligning the sequences, the same number of identical nucleobases (eg, A, T, C, G, U, or I) occur in both sequences to obtain the number of matched positions, giving the number of matched positions, The number of positions determined is divided by the total number of comparison bases, and the result is multiplied by 100 to calculate. Sequence identity can be calculated, for example, using the following tools for sequence analysis: Unix
Base GCG Wisconsin Package
(Program Manual for the W
isconsin Package, Version
8, Genetics Comput, September 1994
er Group, 575Science Drive
Madison, Wisconsin, USA537
11; Rice, P. (1996) Program M
annual for EGCG Package, Pe
ter Rice, The SangerCentr
e, Hinxton Hall, Cambridge,
CB101Rq, Englamd) and the Ex
PASy World WideWeb Molecular Biology Server (Geneva University Hos
Pital and University of G
eneva, Geneva, Switzerland)
checking ...

【0038】本発明におけるプロモーターは、天然から
単離されたものに限定されず、合成ポリヌクレオチドも
含み得る。合成ポリヌクレオチドは、例えば、上記のよ
うにして配列決定されたプロモーターを、当業者に周知
の手法によって合成または改変することにより入手し得
る。合成ポリヌクレオチドは、例えば、Applied
Bio Systemsのオリゴヌクレオチド合成機
を用いて製造業者によって提供される仕様書に従って合
成され得る。
[0038] The promoter in the present invention is not limited to those isolated from nature, and may include synthetic polynucleotides. A synthetic polynucleotide can be obtained, for example, by synthesizing or modifying a promoter sequenced as described above by a method well known to those skilled in the art. Synthetic polynucleotides include, for example, Applied
It can be synthesized using the BioSystems oligonucleotide synthesizer according to the specifications provided by the manufacturer.

【0039】<LUC活性またはGUS活性の測定によ
るプロモーター活性の測定>本発明のプロモーターは、
組換えプラスミドに連結され得る。連結されたプロモー
ターの活性を評価するために、そのプロモーターの下流
にレポーター遺伝子、例えば、適切な酵素をコードする
遺伝子を連結したプラスミドを作製し得る。このプラス
ミドを植物細胞中に導入し、レポーター遺伝子の発現
を、例えば、酵素活性を測定することにより観察する。
植物を宿主とする場合には、例えば、pBI221など
のようなプラスミドを用いて、ルシフェラーゼ(LU
C)またはβ−グルクロニダーゼ(GUS)の発現を指
標として測定するのが一般的である。ルシフェラーゼの
測定は、細胞を殺さずに行うことができるので、レポー
ター遺伝子としてルシフェラーゼ(LUC)を用いるこ
とが好ましい。本願明細書においても、LUCの発現で
測定する方法が適用され得る。
<Measurement of Promoter Activity by Measurement of LUC Activity or GUS Activity>
It can be ligated to a recombinant plasmid. In order to evaluate the activity of the ligated promoter, a plasmid can be prepared in which a reporter gene, for example, a gene encoding an appropriate enzyme, is ligated downstream of the promoter. This plasmid is introduced into a plant cell, and the expression of the reporter gene is observed, for example, by measuring the enzyme activity.
When a plant is used as a host, for example, luciferase (LU
It is common to measure the expression of C) or β-glucuronidase (GUS) as an index. Measurements of luciferase can be performed without killing the cells, it is preferable to use a luciferase (LUC) as the reporter gene. Also in the present specification, a method of measuring the expression of LUC can be applied.

【0040】LUC活性は、Matsuo,N.ら、P
lant Biotechnology 18、71−
75(2001)に記載の方法に従っておよびMill
ar,A.ら、Plant Mol.Biol.Rep
tr.,10:324−337(1992)に基本的に
従って測定され得る。例えば、200μlの細胞を1.
5mlの微量遠心管に移し、そして約10,000gに
て1分間の遠心分離を行い、そして液体培地を除去す
る。細胞を250μlの氷冷受動溶解緩衝液(Prom
ega製)に溶解し、乳棒を用いてホモジナイズし、そ
して4℃で約10,000gでの1分間の遠心分離によ
って澄明にして、細胞溶解物を得る。他の植物組織を、
氷冷した乳棒および乳鉢を用いて2mlの受動溶解緩衝
液中でホモジナイズする。ルシフェラーゼ活性の測定の
ために、10μlの細胞溶解物を50μl LARII
溶液(Promega社製)を含むルミノメーターに移
し、軽くたたくことにより混合し、次いでルミノメータ
ーに配置する。次いで、50μlのStop&Glo溶
液(Promega社製)を、Rluc活性の検出のた
めに、この反応混合物に添加する。各ルシフェラーゼ活
性を、ルミノメーターにおいて10秒間測定する。この
ようにしてルシフェラーゼ活性が測定され得る。
LUC activity is determined by the method of Matsuo, N .; Et al., P
lant Biotechnology 18, 71-
75 (2001) and Mill.
ar, A. Et al., Plant Mol. Biol. Rep
tr. , 10: 324-337 (1992). For example, 200 μl of cells were
Transfer to a 5 ml microcentrifuge tube and centrifuge for 1 minute at about 10,000 g and remove the liquid medium. Cells were washed with 250 μl of ice-cold passive lysis buffer (Prom
ega), homogenized with a pestle and clarified by centrifugation at 4 ° C. at 10,000 g for 1 minute to obtain a cell lysate. Other plant tissues,
Homogenize in 2 ml of passive lysis buffer using an ice-cold pestle and mortar. For measurement of luciferase activity, 10 μl of cell lysate was added to 50 μl LARII
Transfer to a luminometer containing the solution (Promega), mix by tapping, and place in luminometer. Then, 50 μl of Stop & Glo solution (Promega) is added to the reaction mixture for detection of Rluc activity. Each luciferase activity is measured for 10 seconds in a luminometer. In this way, luciferase activity can be measured.

【0041】GUS活性は、Jeffersonらの方
法(EMBO J 6:3901−3907(198
7))に基本的に従って測定され得る。例えば、タンパ
ク質量にして50μg相当のプロトプラスト抽出液と2
5μlの20mM 4−メチルウンベリフェリルグルク
ロニド(4MUG)、それに抽出緩衝液、さらに植物組
織内在性のGUS様活性を抑制するために100μlメ
タノール(Kosugiら,Plant Scienc
e 70:133−140(1990))を加えてから
全量を500μlとし、37℃でインキュベートする。
2時間後に反応液から200μlを採取し、0.2M
Na2CO3を0.8mL加えて反応を停止させる。蛍光
分光光度計により、365nmの励起光で455nmの
蛍光を測定する。酵素活性を4−MU pmol/分/
mgタンパク質で表示する。
GUS activity was determined by the method of Jefferson et al. (EMBO J 6: 3901-3907 (198).
7)) can be measured basically according to. For example, a protoplast extract equivalent to 50 μg in protein amount and 2
5 μl of 20 mM 4-methylumbelliferyl glucuronide (4MUG), plus extraction buffer, and 100 μl methanol to suppress GUS-like activity endogenous to plant tissue (Kosuki et al., Plant Science)
e 70: 133-140 (1990)) and make up to 500 μl and incubate at 37 ° C.
After 2 hours, 200 μl was collected from the reaction solution, and 0.2 M
The reaction is stopped by adding 0.8 mL of Na 2 CO 3 . Fluorescence at 455 nm is measured with 365 nm excitation light by a fluorescence spectrophotometer. Enzyme activity was 4-MU pmol / min /
Express in mg protein.

【0042】本発明のプロモーターの様々な改変体もま
た、上記に従って、そのプロモーターとしての活性を評
価し得る。本願明細書に記載の知見に基づいて、例え
ば、5’上流側から様々な長さに欠失させたRAD51
のプロモーター領域をLUC遺伝子またはGUS遺伝子
と融合させたプラスミドを用いてプロモーター活性を測
定し、その活性に必須な部分などを特定し得る。このよ
うな活性部分の特定のための手法自体は、当業者に公知
である。
Various variants of the promoter of the present invention can also be evaluated for their activity as promoters, as described above. Based on the findings described herein, for example, RAD51 deleted to various lengths from the 5 ′ upstream side
The promoter activity can be measured using a plasmid obtained by fusing the promoter region with the LUC gene or GUS gene, and a part essential for the activity can be identified. Techniques for identifying such active moieties per se are known to those skilled in the art.

【0043】<発現カセットおよび組換えプラスミドの
構築>本発明におけるDNA損傷応答性プロモーター
は、当業者に周知の方法を用いて、異種遺伝子がこのプ
ロモーターと発現可能に連結されるように、この異種遺
伝子を挿入するための部位を含む発現カセットとして用
いられ得る。この発現カセットは、異種遺伝子をDNA
損傷に応答して発現させるために用いられ得る。この発
現カセットは、公知の遺伝子組換え技術を用いて、植物
細胞を形質転換するために用いられ得る。
<Construction of Expression Cassette and Recombinant Plasmid> The DNA damage-responsive promoter in the present invention is prepared by a method well known to those skilled in the art so that the heterologous gene is operably linked to the promoter. It can be used as an expression cassette containing a site for inserting a gene. This expression cassette is used to convert a heterologous gene into DNA.
It can be used to express in response to injury. This expression cassette can be used to transform a plant cell using a known gene recombination technique.

【0044】同様に、本発明におけるDNA損傷応答性
プロモーターを、このプロモーターおよびこのプロモー
ターに発現可能に連結された所望の異種遺伝子を含む組
換えプラスミドとして用いられ得る。このプラスミド
は、異種遺伝子をDNA損傷に応答して発現させるため
に用いられ得る。この組換えプラスミドは、植物細胞を
形質転換するために用いられ得る。
Similarly, the DNA damage responsive promoter of the present invention can be used as a recombinant plasmid containing the promoter and a desired heterologous gene operably linked to the promoter. This plasmid can be used to express a heterologous gene in response to DNA damage. This recombinant plasmid can be used to transform plant cells.

【0045】この発現カセットはまた、本発明のプロモ
ーターの発現を強めるために、第2のプロモーターに連
結し得る。「第2のプロモーター」は、植物で発現する
任意のプロモーターを意味し、構成的プロモーター、組
織特異的プロモーター、および誘導性プロモーターのい
ずれをも含み得る。
This expression cassette can also be linked to a second promoter to enhance the expression of the promoter according to the invention. "Second promoter" refers to any promoter expressed in plants, and may include any of a constitutive promoter, a tissue-specific promoter, and an inducible promoter.

【0046】「構成的プロモーター」は、植物細胞内外
の刺激と関係なく一定のレベルで構造遺伝子を発現させ
るプロモーターをいう。異種遺伝子が植物の他の組織ま
たは器官で発現しても、植物に望ましくない形質を与え
ない場合には、構成的プロモーターの使用が簡便であ
り、好ましい。構成的プロモーターの例としては、カリ
フラワーモザイクウイルス(CaMV)の35Sプロモ
ーター(P35S)、およびノパリン合成酵素のプロモ
ーター(Tnos)が挙げられるが、これらに限定され
ない。
"Constitutive promoter" refers to a promoter that allows a structural gene to be expressed at a certain level regardless of stimuli inside and outside a plant cell. The use of a constitutive promoter is convenient and preferred if the heterologous gene does not confer undesired traits on the plant when expressed in other tissues or organs of the plant. Examples of constitutive promoters include, but are not limited to, the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter (P35S) and the nopaline synthase promoter (Tnos).

【0047】「組織特異的プロモーター」は、本発明に
おいては、少なくとも特定の組織において特異的に構造
遺伝子を発現させるプロモーターをいう。このような組
織特異的プロモーターの例としては、シロイヌナズナの
CAB1遺伝子プロモーター(このプロモーターは、組
織特異性および光応答性の両方を示す;Ha,S.
B.,An,G.,1988.Identificat
ion of upstream regulator
y elements involved inthe
developmental expression
of theArabidopsis thalia
na cab1 gene.Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA.,80:8017−8021に
記載される)のような公知のプロモーターが含まれる。
したがって、DNA損傷応答性プロモーターと、異種遺
伝子がこのプロモーターと発現可能に連結されるよう
に、異種遺伝子を挿入するための部位とを含む発現カセ
ット自体を、必要に応じて他の調節エレメントと組み合
わせて使用することも本発明の範囲に含まれる。
In the present invention, the term "tissue-specific promoter" refers to a promoter that causes a structural gene to be specifically expressed in at least a specific tissue. Examples of such tissue-specific promoters include the Arabidopsis thaliana CAB1 gene promoter, which exhibits both tissue specificity and photoresponsiveness;
B. , An, G .; 1988. Identificat
ion of upstream regulator
y elements involved inthe
developmental expression
of the Arabidopsis thalia
na cab1 gene. Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA. , 80: 8017-8021).
Therefore, the expression cassette itself containing the DNA damage responsive promoter and the site for inserting the heterologous gene so that the heterologous gene is operably linked to this promoter can be combined with other regulatory elements as necessary. Use within the scope of the present invention is also included in the scope of the present invention.

【0048】「誘導性プロモーター」は、化学薬剤、物
理的ストレスなどの特定の刺激を与えたときに構造遺伝
子を発現させ、刺激の非存在下では発現活性を示さない
プロモーターをいう。誘導性プロモーターの例として
は、オーキシンで誘導可能な、グルタチオン S−トラ
ンスフェラーゼ(GST)プロモーター(van de
r Kop,D.A.ら、Plant Mol. Bi
ol.,39:979,1999)が挙げられるが、こ
れに限定されない。
The “inducible promoter” refers to a promoter that causes a structural gene to be expressed when given a specific stimulus such as a chemical agent or physical stress, and does not show an expression activity in the absence of the stimulus. Examples of inducible promoters include the glutathione S-transferase (GST) promoter (van de
r Kop, D.E. A. Et al., Plant Mol. Bi
ol. , 39: 979, 1999), but is not limited thereto.

【0049】本明細書において、用語「発現カセット」
または「植物発現カセット」とは、本発明のDNA損傷
応答性プロモーターと、異種遺伝子がこのプロモーター
と発現可能に(すなわち、当該DNAの発現を制御し得
るように、すなわち、「インフレームに」)連結される
ように、この異種遺伝子を挿入するための部位とを含
む、DNA分子をいう。
[0049] As used herein, the term "expression cassette"
Or "Plant expression cassette" includes a DNA damage responsive promoter of the present invention, the expressible heterologous gene and the promoter (i.e., as can control the expression of the DNA, i.e., "in-frame") And a site for inserting the heterologous gene so as to be linked.

【0050】本願明細書において「異種遺伝子を挿入す
るための部位」とは、挿入された異種遺伝子が本発明の
プロモーターと発現可能に連結されるのを可能にする部
位であれば、任意の部位であり得る。異種遺伝子を挿入
するための部位は、例えば、任意の制限酵素部位、例え
ばマルチプルクローニングサイトであり得る。異種遺伝
子を挿入するための部位は、例えば、リンカーまたはリ
ンカーと同様に作用する配列に含まれ得る。リンカー
は、好ましくは、本発明のDNA損傷応答性プロモータ
ーの3’末端側に連結され得る。
As used herein, the term "site for inserting a heterologous gene" means any site that enables the inserted heterologous gene to be operably linked to the promoter of the present invention. Can be The site for inserting a heterologous gene can be, for example, any restriction enzyme site, for example, a multiple cloning site. The site for inserting a heterologous gene can be, for example, included in the linker or in a sequence that acts similarly to the linker. The linker can be preferably linked to the 3 ′ end of the DNA damage responsive promoter of the present invention.

【0051】本発明のカセットに挿入され得る「異種遺
伝子」とは、シロイヌナズナRAD51遺伝子以外のシ
ロイヌナズナにおける内因性遺伝子、もしくはシロイヌ
ナズナ以外の植物における内因性遺伝子、または植物に
対して外来の遺伝子(例えば、動物、昆虫、細菌、およ
び真菌に由来する遺伝子)であって、その遺伝子産物が
DNA損傷に応答して発現されることが所望される任意
の遺伝子をいう。
The “heterologous gene” that can be inserted into the cassette of the present invention includes an endogenous gene in Arabidopsis thaliana other than the Arabidopsis thaliana RAD51 gene, an endogenous gene in a plant other than Arabidopsis thaliana, or a gene foreign to the plant (for example, (Genes derived from animals, insects, bacteria and fungi), the gene products of which it is desired to be expressed in response to DNA damage.

【0052】本発明における好ましい異種遺伝子の例
は、コードする遺伝子産物がDNA修復機能、活性酸素
消去機能などを示し、その遺伝子産物の発現によってD
NA損傷抵抗性機能を示す遺伝子である。このような遺
伝子の具体例として、修復酵素をコードする遺伝子、活
性酸素消去系酵素をコードする遺伝子、および細胞損傷
に対する回復に作用する酵素をコードする遺伝子が挙げ
られるが、これらに限定されない。
Preferred examples of the heterologous gene in the present invention are as follows: the gene product to be encoded exhibits a DNA repair function, an active oxygen scavenging function, and the like;
It is a gene showing NA damage resistance function. Specific examples of such a gene include, but are not limited to, a gene encoding a repair enzyme, a gene encoding an active oxygen scavenging enzyme, and a gene encoding an enzyme acting on recovery from cell damage.

【0053】修復酵素の例としては、光回復酵素、紫外
線エンドヌクレアーゼ、DNAグリコシラーゼ、AP−
エンドヌクレアーゼ、RecAタンパク質、真核生物の
RecA様タンパク質群、RAD51様タンパク質、D
MC1様タンパク質、エキソヌクレアーゼV(recB
C酵素ともいう)、Adaタンパク質、ポリメラーゼ
I、ポリメラーゼII、ポリメラーゼIII、DNAポ
リメラーゼβ、DNAリガーゼ、および3’→5’エキ
ソヌクレアーゼ、ならびにこれらの酵素のホモログが挙
げられる。これらの修復酵素をコードする遺伝子の配列
は、当業者に公知であり、容易に入手され得る。
Examples of the repair enzyme include photo-recovery enzyme, ultraviolet endonuclease, DNA glycosylase, AP-
Endonuclease, RecA protein, eukaryotic RecA-like protein group, RAD51-like protein, D
MC1-like protein, exonuclease V (recB
C enzyme), Ada protein, polymerase I, polymerase II, polymerase III, DNA polymerase β, DNA ligase, and 3 ′ → 5 ′ exonuclease, and homologs of these enzymes. The sequences of the genes encoding these repair enzymes are known to those skilled in the art and can be easily obtained.

【0054】活性酸素消去系酵素の例としては、スーパ
ーオキシドジスムターゼ(SOD)が挙げられる。これ
らの活性酸素消去系酵素をコードする遺伝子の配列は、
当業者に公知であり、容易に入手され得る。
An example of the active oxygen scavenging enzyme is superoxide dismutase (SOD). The sequences of the genes encoding these active oxygen elimination enzymes are as follows:
It is known to those skilled in the art and can be easily obtained.

【0055】本発明における好ましい異種遺伝子の別の
例は、組換え酵素をコードする遺伝子である。このよう
な遺伝子の例としては、recA、recB、rec
C、recE、recF、recJ、およびrecNが
挙げられる。これらの遺伝子の配列は、当業者に公知で
あり、容易に入手され得る。
Another example of a preferred heterologous gene in the present invention is a gene encoding a recombinant enzyme. Examples of such genes include recA, recB, rec
C, recE, recF, recJ, and recN. The sequences of these genes are known to those skilled in the art and can be easily obtained.

【0056】本発明における好ましい異種遺伝子の別の
例は、レポーター遺伝子である。レポーター遺伝子の例
としては、ルシフェラーゼ(LUC)遺伝子またはβ−
グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子、およびグリーン蛍
光タンパク質(GFP)遺伝子が挙げられる。これらの
遺伝子の配列は、当業者に公知であり、容易に入手され
得る。ルシフェラーゼおよびグリーン蛍光タンパク質
は、細胞を殺傷せずに活性を測定することができるの
で、ルシフェラーゼ遺伝子およびグリーン蛍光タンパク
質遺伝子はレポーター遺伝子として好ましい。ルシフェ
ラーゼ遺伝子はレポーター遺伝子として特に好ましい。
Another example of a preferred heterologous gene in the present invention is a reporter gene. Examples of reporter genes include luciferase (LUC) gene or β-
Glucuronidase (GUS) gene and green fluorescent protein (GFP) gene. The sequences of these genes are known to those skilled in the art and can be easily obtained. Luciferase and green fluorescent protein genes are preferable as reporter genes because their activities can be measured without killing cells. The luciferase gene is particularly preferred as a reporter gene.

【0057】本発明における好ましい異種遺伝子の別の
例は、ヌクレアーゼをコードする遺伝子である。
Another example of a preferred heterologous gene in the present invention is a gene encoding a nuclease.

【0058】「組換えプラスミド」は、発現カセットに
加えて、さらに種々の調節エレメントが、宿主植物の細
胞中で作動し得る状態で連結されているDNAをいう。
好適には、ターミネーター、薬剤耐性遺伝子、およびエ
ンハンサーの少なくとも1つを含み得る。組換えプラス
ミドのタイプおよび使用される調節エレメントの種類
が、宿主細胞に応じて変わり得ることは、当業者に周知
の事項である。本発明に用いる組換えプラスミドは、さ
らにT−DNA領域を有し得る。T−DNA領域は、特
にアグロバクテリウムを用いて植物を形質転換する場合
に遺伝子の導入の効率を高める。
[0058] "Recombinant plasmid" refers to DNA in which, in addition to an expression cassette, various regulatory elements have been operably linked in cells of a host plant.
Suitably, it may include at least one of a terminator, a drug resistance gene, and an enhancer. It is well known to those skilled in the art that the type of recombinant plasmid and the type of regulatory element used can vary depending on the host cell. The recombinant plasmid used in the present invention may further have a T-DNA region. The T-DNA region increases the efficiency of gene transfer, particularly when transforming plants with Agrobacterium.

【0059】「ターミネーター」は、遺伝子のタンパク
質をコードする領域の下流に位置し、DNAがmRNA
に転写される際の転写の終結、およびポリA配列の付加
に関与する配列を含むDNAである。ターミネーター
は、mRNAの安定性に寄与し、そして遺伝子の発現量
に影響を及ぼすことが知られている。そのため、異種遺
伝子の発現効率を向上させるためには、ターミネーター
を含むことが好ましい。ターミネーターの例としては、
ノパリン合成酵素遺伝子のターミネーター(Tno
s)、およびカリフラワーモザイクウイルス(CaM
V)35Sターミネーターが挙げられるが、これらに限
定されない。このターミネーター配列は、上記マルチプ
ルクローニングサイトを有するリンカー配列を介して、
プロモーター配列と結合され得る。
The “terminator” is located downstream of the region encoding the protein of the gene,
Is a DNA containing a sequence involved in termination of transcription when transcribed into E. coli and addition of a polyA sequence. Terminators are known to contribute to mRNA stability and affect gene expression. Therefore, in order to improve the expression efficiency of the heterologous gene preferably comprises a terminator. Examples of terminators include:
Nopaline synthase gene terminator (Tno
s), and cauliflower mosaic virus (CaM
V) 35S terminator, but is not limited thereto. This terminator sequence, via a linker sequence having the multiple cloning site,
Can be combined with a promoter sequence.

【0060】「薬剤耐性遺伝子」は、形質転換植物の選
抜を容易にするものであることが望ましい。カナマイシ
ン耐性を付与するためのネオマイシンホスホトランスフ
ェラーゼII(NPTII)遺伝子、およびハイグロマ
イシン耐性を付与するためのハイグロマイシンホスホト
ランスフェラーゼ遺伝子などが好適に用いられ得るが、
これらに限定されない。
It is desirable that the “drug resistance gene” facilitates selection of a transformed plant. Neomycin phosphotransferase II (NPTII) gene for conferring kanamycin resistance, hygromycin phosphotransferase gene for conferring hygromycin resistance, and the like can be preferably used.
It is not limited to these.

【0061】「エンハンサー」は、プロモーターからの
転写を促進する作用を有する配列を含むDNAである。
エンハンサーは、一般に、その作用を及ぼすプロモータ
ーとの距離が離れていても転写促進作用を有し得る。そ
のため、エンハンサーは、トランスに作用すると考えら
れている。
An "enhancer" is a DNA containing a sequence having an action of promoting transcription from a promoter.
In general, an enhancer can have a transcription promoting effect even at a large distance from a promoter that exerts its action. Therefore, enhancers are thought to act on trans.

【0062】本発明における組換えプラスミドは、当業
者に周知の遺伝子組換え技術を用いて作製され得る。組
換えプラスミドの構築には、例えば、pBI系のベクタ
ーまたはpUC系のベクターが好適に用いられるが、こ
れらに限定されない。
[0062] The recombinant plasmid of the present invention can be prepared using a gene recombination technique well known to those skilled in the art. The construction of recombinant plasmids, for example, although a vector of vectors or pUC-type pBI-type is preferably used, but not limited to.

【0063】<細胞および植物の形質転換>上述のよう
に構築された発現カセット、またはこれを含む組換えプ
ラスミドを用いて、公知の遺伝子組換え技術によって、
所望の植物細胞を形質転換し得る。形質転換に用いられ
た発現カセットは、植物細胞中のDNAに組み込まれて
存在する。なお、植物細胞中のDNAとは、染色体のみ
ならず、植物細胞中に含まれる各種オルガネラ(例え
ば、ミトコンドリア、葉緑体)に含まれるDNAをも含
む。
<Transformation of Cells and Plants> Using the expression cassette constructed as described above or a recombinant plasmid containing the same, by a known gene recombination technique,
The desired plant cells can be transformed. The expression cassette used for the transformation is integrated into the DNA in the plant cell. The DNA in plant cells includes not only chromosomes but also DNAs contained in various organelles (eg, mitochondria, chloroplasts) contained in plant cells.

【0064】本明細書において、用語「植物」は、単子
葉植物および双子葉植物のいずれも含む。好ましい植物
は、双子葉植物である。双子葉植物は、離弁花亜綱およ
び合弁花亜綱のいずれも含む。単子葉植物は、ツユクサ
亜綱およびユリ亜綱を含む。
As used herein, the term “plant” includes both monocotyledonous plants and dicotyledonous plants. Preferred plants are dicotyledonous plants. The dicotyledonous plant includes both a subphylum and a joint subphylum. Monocotyledons include communis and lilies.

【0065】合弁花亜綱に含まれる目の例としては、リ
ンドウ目、ナス目、シソ目、アワゴケ目、オオバコ目、
キキョウ目、ゴマノハグサ目、アカネ目、マツムシソウ
目、およびキク目が挙げられる。離弁花亜綱に含まれる
目の例としては、フウチョウソウ目が挙げられる。好ま
しい目は、ナス目およびフウチョウソウ目である。ツユ
クサ亜綱に含まれる目の例としては、カヤツリグサ目が
挙げられる。ユリ亜綱に含まれる目の例としては、ユリ
目およびラン目が挙げられる。
Examples of the eyes contained in the joint flower subclass are the orders of Gentianes, Eggplants, Lamies, Agonaceae, Psyllium,
Examples include the order Lepidoptera, Scrophulariformes, Rubiaceae, Pseumatoids, and Asteraceae. As an example of the order contained in the subphyllophyceae, there may be mentioned Euphorbiaceae. Preferred eyes are solanacea and euphoria. As an example of the order included in the communis, the order Cyperacea is included. Examples of the orders of the order Lilies include the orders Lilies and the Orchids.

【0066】ナス目に含まれる科の例としては、ナス
科、ハゼリソウ科、ハナシノブ科、ネナシカズラ科、お
よびヒルガオ科が挙げられる。フウチョウソウ目に含ま
れる科の例としては、アブラナ科が挙げられる。好まし
い科は、ナス科およびアブラナ科である。カヤツリグサ
目に含まれる科の例としては、イネ科が挙げられる。ユ
リ目に含まれる科の例としては、ユリ科が挙げられる。
ラン目に含まれる科の例としては、ラン科が挙げられ
る。
Examples of the families contained in the order of the Solanaceae include the Solanaceae, the Parasitoids, the Hanashinobu, the Pondaceae, and the Convolvulaceae. An example of a family included in the order Euphorida includes Brassicaceae. Preferred families are Solanaceae and Brassicaceae. Examples of the family included in the order Cyperaceae include the Poaceae family. An example of a family included in the order Lilies includes the lily family.
An example of a family included in the order Orchid includes orchids.

【0067】ナス科に含まれる属の例としては、タバコ
属、トマト属、ナス属、ペチュニア属、チョウセンアサ
ガオ属、トウガラシ属、ホオズキ属、およびクコ属が挙
げられる。好ましい属は、タバコ属、トマト属、ナス
属、ペチュニア属、およびチョウセンアサガオ属であ
り、より好ましくは、タバコ属、トマト属、ナス属であ
る。
Examples of the genera included in the Solanaceae include tobacco, tomato, eggplant, petunia, datura, capsicum, physalis, and wolfberry. Preferred genera are the genera Tobacco, Tomato, Eggplant, Petunia, and Datura, more preferably Tobacco, Tomato, and Eggplant.

【0068】アブラナ科に含まれる属の例としては、ア
ブラナ属、シロイヌナズナ属、およびワサビ属が挙げら
れ、好ましい属は、アブラナ属およびシロイヌナズナ属
である。
Examples of the genera included in the Brassicaceae include Brassica, Arabidopsis and Wasabi, with the preferred genus being Brassica and Arabidopsis.

【0069】ユリ科に含まれる属の例としては、ネギ属
およびユリ属が挙げられる。
Examples of the genera included in the lily family include the genus Allium and the lily genus.

【0070】ラン科に含まれる属の例としては、セッコ
ク属、ファレノプシス属、およびカトレア属が挙げられ
る。
Examples of the genera included in the orchid family include the genus Cecoc, the genus Phalaenopsis, and the genus Cattleya.

【0071】タバコ属の中で好ましい種の例としては、
Nicotiana tabacum種が挙げられる。
Examples of preferred species in the genus Tobacco include:
Nicotiana tabacum species.

【0072】トマト属の中で好ましい種の例としては、
Lycopersicon esculentum種が
挙げられる。
Examples of preferred species in the genus Tomato include:
Lycopersicon esculentum species.

【0073】ナス属の中で好ましい種の例としては、S
olanum melongena種が挙げられる。
Examples of preferred species in the genus Solanum include S
olanum melongena species.

【0074】アブラナ属の中で好ましい種の例として
は、Brassica napus種、Brassic
a juncea種、Brassica campes
tris種およびBrassica oleracea
種が挙げられる。
Examples of preferred species of Brassica include Brassica napus, Brassic
a juncea species, Brassica campes
tris species and Brassica oleracea
Seeds.

【0075】シロイヌナズナ属の中で好ましい種の例と
しては、Arabidopsisthaliana種が
挙げられる。
Preferred examples of the Arabidopsis genus include Arabidopsis thaliana.

【0076】ネギ属の中で好ましい種の例としては、A
llium fistulosum種、Allium
fistulosum種、Allium chinen
sis種、Allium schoenoprasum
種、Allium tuberosum種およびAll
ium cepa種が挙げられる。
Examples of preferred species of the genus Allium include A
allium fistulosum species, Allium
fistulosum species, Allium chinen
sis species, Allium schoenoprasum
Species, Allium tuberosum species and All
ium cepa species.

【0077】ユリ属の中で好ましい種の例としては、L
ilium lancifolium種、Lilium
longiflorum種、Lilium conc
olor種、Lilium speciosum種およ
びLilium regale種が挙げられる。
Examples of preferred species in the genus Lily include L
ilium lancifolium species, Lilium
longiflorum species, Liium conc
color species, Lilium speciosum species and Lilium regulare species.

【0078】カトレア属の中で好ましい種の例として
は、Cattleya bicolor種が挙げられ
る。
Examples of preferred species of the genus Cattleya include Cattleya bicolor.

【0079】「植物」は、特に他で示さない限り、芽生
えの状態の植物体、未成熟の発育状態の植物体(すなわ
ち、花芽形成する前の植物体)、花芽を付けた植物体、
種子を付けた植物体および植物体から得られる種子を包
含する。
Unless otherwise indicated, a “plant” refers to a plant in a seedling state, a plant in an immature state of development (ie, a plant before flower bud formation), a plant with flower buds,
Includes plants with seeds and seeds obtained from the plants.

【0080】「植物細胞」の例としては、花、葉、およ
び根などの植物器官における各組織の細胞、カルスなら
びに懸濁培養細胞が挙げられる。
Examples of “plant cells” include cells of various tissues in plant organs such as flowers, leaves, and roots, calli, and suspension cultured cells.

【0081】組換えプラスミドを用いて植物細胞を形質
転換する方法としては、当業者に周知の方法、例えば、
アグロバクテリウムを介する方法、および直接細胞に導
入する方法が挙げられる。
Methods for transforming plant cells using the recombinant plasmid include methods well known to those skilled in the art, for example,
Examples include an Agrobacterium-mediated method and a method of direct introduction into cells.

【0082】アグロバクテリウムを介する方法として
は、例えば、Nagelらの方法(FEMS Micr
obiol.Lett.,67:325(1990))
が用いられ得る。この方法は、まず、組換えプラスミド
で(例えば、エレクトロポレーションによって)アグロ
バクテリウムを形質転換し、次いで、形質転換されたア
グロバクテリウムをリーフディスク法などの周知の方法
により植物細胞に導入する方法である。
As a method via Agrobacterium, for example, the method of Nagel et al. (FEMS Micr)
obiol. Lett. , 67: 325 (1990)).
Can be used. In this method, Agrobacterium is first transformed with a recombinant plasmid (for example, by electroporation), and then the transformed Agrobacterium is introduced into a plant cell by a well-known method such as a leaf disk method. Is the way.

【0083】組換えプラスミドで直接細胞を形質転換す
る方法としては、エレクトロポレーション法、パーティ
クルガン法、リン酸カルシウム法、およびポリエチレン
グリコール法などがある。これらの方法は、当該分野に
おいて周知であり、形質転換する植物に適した方法が、
当業者により適宜選択され得る。
Examples of a method for directly transforming cells with the recombinant plasmid include an electroporation method, a particle gun method, a calcium phosphate method, and a polyethylene glycol method. These methods are well known in the art, and methods suitable for plants to be transformed are:
It can be appropriately selected by those skilled in the art.

【0084】組換えプラスミドで形質転換された植物細
胞は、例えば、カナマイシン耐性などの薬剤耐性を基準
として選択される。選択された細胞は、常法により植物
体に再生され得る。
The plant cells transformed with the recombinant plasmid are selected on the basis of, for example, drug resistance such as kanamycin resistance. The selected cells can be regenerated into a plant by a conventional method.

【0085】再生した植物体において、本発明のプロモ
ーターが機能的であることは、当業者に周知の手法を用
いて確認し得る。例えば、異種遺伝子の発現の確認は、
通常、対象組織から抽出されたRNAを試料とするノー
ザンブロット解析を用いて行い得る。この解析法の手順
は当業者に周知である。
[0085] The function of the promoter of the present invention in the regenerated plant can be confirmed by a method well known to those skilled in the art. For example, confirmation of the expression of a heterologous gene
Usually, it can be performed using Northern blot analysis using RNA extracted from the target tissue as a sample. The procedure for this analysis is well known to those skilled in the art.

【0086】また、本発明の方法によって導入された異
種遺伝子がDNA損傷に応答して発現されたことは、例
えば、プロモーターとLUC遺伝子とが発現可能に連結
された組換えプラスミドで発現された植物体における、
任意の組織でのLUC活性の分布を、常法に従ってルミ
ノメーターを用いて確認できる。あるいは、プロモータ
ーとGUS遺伝子とが発現可能に連結された組換えプラ
スミドで形質転換して得られた植物体における、任意の
組織でのGUS活性の分布を、常法により組織化学的染
色を行うことで確認できる。
In addition, the fact that the heterologous gene introduced by the method of the present invention was expressed in response to DNA damage means that, for example, a plant expressed by a recombinant plasmid in which a promoter and an LUC gene are operably linked. In the body,
The distribution of LUC activity in any tissue can be confirmed using a luminometer according to a conventional method. Alternatively, the distribution of GUS activity in an arbitrary tissue in a plant obtained by transformation with a recombinant plasmid in which a promoter and a GUS gene are operably linked is subjected to histochemical staining by a conventional method. You can check it.

【0087】本発明の形質転換植物細胞は、DNA損傷
を与える化学的または物理的な要因についてのセンサー
として用いることができる。例えば、DNA損傷を与え
る虞のある物質を含む培地およびその物質を含まない培
地中に本発明の形質転換植物細胞を入れて培養し、各培
地中での異種遺伝子の発現について測定し、その結果を
比較することにより、その物質がDNA損傷を与えるか
否かを決定し得る。その物質の存在によって異種遺伝子
の発現が増加する場合、その物質は、植物細胞にDNA
損傷を与える。あるいは、特定の状況下において、本発
明の形質転換植物細胞を入れて培養し、各培地中での異
種遺伝子の発現について測定し、その結果を比較するこ
とにより、その状況がDNA損傷を与えるか否かを決定
し得る。通常の条件下に比較して、その特定の状況下で
異種遺伝子の発現が増加する場合、その状況は、植物細
胞にDNA損傷を与える。
The transformed plant cell of the present invention can be used as a sensor for a chemical or physical factor that causes DNA damage. For example, the transformed plant cells of the present invention are cultured in a medium containing a substance that may cause DNA damage and in a medium not containing the substance, and the expression of the heterologous gene in each medium is measured. Can be determined to determine whether the substance causes DNA damage. If the expression of a heterologous gene is increased by the presence of the substance, the substance is
Damage. Alternatively, in a specific situation, the transformed plant cell of the present invention is put therein, cultured, and the expression of the heterologous gene in each medium is measured. By comparing the results, it is determined whether the situation causes DNA damage. May be determined. If the expression of a heterologous gene under that particular situation is increased compared to normal conditions, that situation causes DNA damage to the plant cells.

【0088】DNA損傷抵抗性遺伝子が導入され、DN
A損傷抵抗性遺伝子をDNA損傷に応答して発現する植
物細胞または植物体は、DNA損傷抵抗性遺伝子を発現
することによってDNA損傷に対する抵抗性が増加す
る。このような植物細胞および植物体は、各種用途を有
する。例えば、UV−Bによる遺伝子不安定性の低減を
目的として好適に使用され得る。
A DNA damage resistance gene was introduced and DN
Plant cells or plants that express the A damage resistance gene in response to DNA damage have increased resistance to DNA damage by expressing the DNA damage resistance gene. Such plant cells and plants have various uses. For example, it can be suitably used for the purpose of reducing gene instability due to UV-B.

【0089】組換え酵素をコードする遺伝子が導入さ
れ、組換え酵素をDNA損傷に応答して発現する植物細
胞または植物体は、組換え酵素を発現することによって
組換え効率が向上する。このような植物細胞および植物
体は、各種用途を有する。例えば、形質転換において、
および育種材料として好適に使用され得る。
A plant cell or a plant into which a gene encoding a recombinase has been introduced and which expresses the recombinase in response to DNA damage has improved recombination efficiency by expressing the recombinase. Such plant cells and plants have various uses. For example, in transformation,
And it can be suitably used as a breeding material.

【0090】上記の形質転換植物の作製はまた、DNA
損傷抵抗性以外の形質を植物に付与するためにも利用し
得る。例えば、ヌクレアーゼをコードする異種遺伝子を
用いることにより、遺伝子組換えの頻度を高めることが
期待できる。
The production of the above-mentioned transformed plant is also carried out by DNA
It can also be used to impart traits other than damage resistance to plants. For example, the use of a heterologous gene encoding a nuclease can be expected to increase the frequency of gene recombination.

【0091】DNA損傷応答性の遺伝子発現を利用す
る、任意の有用植物および有用植物細胞の作製が、本願
発明の範囲内にある。
The production of any useful plants and useful plant cells utilizing DNA damage responsive gene expression is within the scope of the present invention.

【0092】[0092]

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明を説明す
る。本発明の範囲は、実施例のみに限定されるものでは
ない。実施例で使用される制限酵素、プラスミドなど
は、商業的な供給源から入手可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments. The scope of the present invention is not limited only to the examples. Restriction enzymes used in the Examples, plasmid etc. are available from commercial sources.

【0093】<実施例1:RAD51遺伝子のプロモー
ターの単離>公知のシロイヌナズナのRAD51遺伝子
の配列(Doutriauxら,Mol Gen Ge
net 257:283−291(1998))に基づ
いて一対のプライマー(AtRAD51−U;5’−G
GAAGCTTCACCGGTTTGAACCCGGT
TAG−3’(配列番号1)およびAtRAD51−
D;5’−GGCCATGGTCGTCATTTCTC
TCAATCAGAG−3’)を合成した。AtRAD
51−Uは、正方向プライマーであり、5’末端側にH
indIII部位(AAGCTT)を有する。AtRA
D51−Dは、逆方向プライマーであり、5’末端側に
NcoI部位(CCATGG)を有する。このプライマ
ー対を用いると、RAD51の−648位から+58位
が増幅される。+58位は、開始コドンATGのGをコ
ードする。
<Example 1: Isolation of promoter of RAD51 gene> Sequence of known RAD51 gene of Arabidopsis thaliana (Doutriaux et al., Mol Gen Ge
net 257: 283-291 (1998)) and a pair of primers (AtRAD51-U; 5'-G
GAAGCTTCACCGGTTTTGAACCCGGT
TAG-3 '(SEQ ID NO: 1) and AtRAD51-
D; 5'-GGCCATGGTCGTCATTTTCTC
TCAATCAGAG-3 ′) was synthesized. AtRAD
51-U is a forward primer, which has an H
It has an indIII site (AAGCTT). AtRA
D51-D is a reverse primer and has an NcoI site (CCATGG) at the 5 ′ end. When this primer pair is used, positions −648 to +58 of RAD51 are amplified. Position +58 encodes the G of the start codon ATG.

【0094】常法に従って、シロイヌナズナCol1−
O株(Arabidopsis thaliana C
ol1−O)のゲノムDNAを調製した。上記のプライ
マー対を用い、このDNAをテンプレートとして、PC
Rを行い、増幅DNA断片を得た。この際のPCR反応
条件は、94℃で5分間の変性の後、94℃で30秒
間、55℃で30秒間、そして72℃で1分間を30サ
イクル繰り返し、最後に、72℃で7分間インキュベー
ションを行う条件であった。
According to a conventional method, Arabidopsis thaliana Col1-
O strain (Arabidopsis thaliana C
ol1-O) was prepared. Using the above primer pair and this DNA as a template, PC
R was performed to obtain an amplified DNA fragment. The PCR reaction conditions were as follows: denaturation at 94 ° C for 5 minutes, 30 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 1 minute, and finally incubation at 72 ° C for 7 minutes. Was performed.

【0095】増幅されたDNAを、常法に従って配列決
定し、目的の部位が増幅されたことを確認した。
The amplified DNA was sequenced according to a conventional method to confirm that the target site was amplified.

【0096】高等植物の遺伝子発現ベクターとしてよく
用いられるpBI221(Clontech)のGUS
コード領域を、pSPluc+(Promega)由来
のLUC+断片によって置換することにより、pBI2
21−LUC+を作製した。PCRによって得られたD
NA断片を、HindIIIおよびNcoIで切断し、
常法に従って、植物用発現ベクタープラスミドであるp
BI221−LUC+(平塚和之 細胞レベルでLUC
活性を観る方法 細胞工学別冊 植物細胞工学シリーズ
6 80−84(1997))のカリフラワーモザイク
ウイルス35Sプロモーター部位(すなわち、Hind
III−NcoI部位)と入れ替えて、組換えプラスミ
ドを作製した(図1)。このプラスミドは、シロイヌナ
ズナのRAD51プロモーター(AtRAD51 pr
o.)の3’側にホタルルシフェラーゼ遺伝子が連結さ
れ、このホタルルシフェラーゼ遺伝子の3’側にノパリ
ンシンターゼターミネーターが連結されたプラスミドで
ある。
GUS of pBI221 (Clontech) often used as a gene expression vector for higher plants
By replacing the coding region with the LUC + fragment from pSPluc + (Promega), pBI2
21-LUC + was made. D obtained by PCR
The NA fragment is cut with HindIII and NcoI,
According to a conventional method, the expression vector plasmid p
BI221-LUC + (Luc at the cellular level
Method for Observing Activity Cell Engineering Separate Volume Plant Cell Engineering Series 680-84 (1997)) cauliflower mosaic virus 35S promoter site (ie, Hind)
III-NcoI site) to produce a recombinant plasmid (FIG. 1). This plasmid contains the Arabidopsis RAD51 promoter (AtRAD51 pr
o. ) Is a plasmid in which a firefly luciferase gene is linked to the 3 ′ side, and a nopaline synthase terminator is linked to the 3 ′ side of the firefly luciferase gene.

【0097】同様にして、内部標準用のプラスミドを作
製した(図1)。まず、pRL−null(Prome
ga製)のウミシイタケルシフェラーゼコード領域を、
XbaI bluntおよびBglIIで消化し、次い
でp35SGFP(Clontech製)のSacI
blunt−BglII部位にクローニングすることに
より切り出した。次いで、pRL−null由来のイン
トロン配列を、このプラスミドをNheIおよびSma
Iで消化した後、自己連結させることにより除去した。
このようにして、35Sプロモーターの3’側にウミシ
イタケ(Renilla)ルシフェラーゼ遺伝子が連結
され、このウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子の3’側
にノパリンシンターゼターミネーターが連結されたプラ
スミドを得た。
In the same manner, a plasmid for an internal standard was prepared (FIG. 1). First, pRL-null (Prome
ga) renilla luciferase coding region
Digest with Xbal Blunt and BglII, then p35SGFP (Clontech) SacI
It was excised by cloning into the blunt-BglII site. The intron sequence from pRL-null was then used to convert this plasmid into NheI and Sma.
After digestion with I, it was removed by self-ligation.
In this way, a plasmid was obtained in which the Renilla luciferase gene was ligated to the 3 'side of the 35S promoter and the nopaline synthase terminator was ligated to the 3' side of the Renilla luciferase gene.

【0098】また、コントロールとして、ArLIM1
5(RAD51と類似した大腸菌RecA様遺伝子をコ
ードする、減数分裂期に誘導される遺伝子のプロモータ
ー)またはCab1(シロイヌナズナ由来の光誘導性プ
ロモーター)の3’側にホタルルシフェラーゼ遺伝子が
連結され、そしてこのホタルルシフェラーゼ遺伝子の
3’側にノパリンシンターゼターミネーターが連結され
たプラスミドを構築した。
As a control, ArLIM1 was used.
The firefly luciferase gene is ligated to the 3 'side of 5 (promoter of a meiosis-inducible gene encoding an E. coli RecA-like gene similar to RAD51) or Cab1 (light-inducible promoter from Arabidopsis thaliana), and A plasmid was constructed in which a nopaline synthase terminator was linked to the 3 'end of the firefly luciferase gene.

【0099】このようにして作製されたいずれかのルシ
フェラーゼ遺伝子を含むプラスミドを、タバコ培養細胞
(BY−2)に遺伝子銃を用いて一緒に導入した。実験
は6連で行った。詳細には、以下のようにしてプラスミ
ドを導入した。液体培地(Nagata,N.,Oka
da,K.,Takebe,I.,Matsui,
C.,1981.Delivery of tobac
co mosaic virus RNA into
plant protoplasts mediate
d by reverse−phase evapor
ation vesicles(liposome
s).Mol.Gen.Genet.,184:161
−165)中で維持した5日目のタバコBY−2細胞
(2ml)を、3%寒天プレートに広げ、そして軽く乾
かして過剰な液体を除去し、タバコ培養細胞のプレート
を調製した。金粒子(直径1.6μm)を、各々0.5
mgのプラスミドDNAでコーティングした。次いでモ
デルPDS−1000/He粒子送達システム(Bio
Rad製)を用いて、DNAでコーティングされた金粒
子を、タバコ培養細胞に導入した。遺伝子導入の際に
は、タバコ培養細胞のプレートを、ストッピングスクリ
ーンから6〜9cm離して配置し、そして1100ps
iの減圧下でボンバードメントを行った。ボンバードメ
ントの後、2mlの液体培地を用いて細胞を集め、フラ
スコに移した。
The thus prepared plasmid containing any of the luciferase genes was simultaneously introduced into cultured tobacco cells (BY-2) using a gene gun. The experiments were performed in six replicates. Specifically, the plasmid was introduced as follows. Liquid medium (Nagata, N., Oka
da, K .; Takebe, I .; , Matsui,
C. 1981. Delivery of tobac
co mosaic virus RNA into
plant protoplasts mediate
d by reverse-phase evapor
ation vehicles (liposome
s). Mol. Gen. Genet. , 184: 161
-165), 5 day tobacco BY-2 cells (2 ml) were spread on 3% agar plates and lightly dried to remove excess liquid to prepare plates of cultured tobacco cells. Gold particles (1.6 μm in diameter)
mg of plasmid DNA. The model PDS-1000 / He particle delivery system (Bio
Rad) was used to introduce DNA-coated gold particles into cultured tobacco cells. For gene transfer, a plate of cultured tobacco cells was placed 6-9 cm away from the stopping screen and 1100 ps
Bombardment was performed under reduced pressure of i. After bombardment, cells were collected using 2 ml of liquid medium and transferred to flasks.

【0100】得られた形質転換タバコ培養細胞を含む培
養液を2つに分け、一方のフラスコに、DNA損傷処理
区として50μg/mlのブレオマイシンを添加し、次
いで24時間培養した。他方のフラスコは、ブレオマイ
シンを添加せずに24時間培養し、無処理区とした。培
養後、それぞれの形質転換タバコ培養細胞について、M
atsuo,N.ら、Plant Biotechno
logy 18,71−75(2001)に記載の方法
に従ってルシフェラーゼ活性を測定した。
The resulting culture containing the transformed tobacco cultured cells was divided into two, and 50 μg / ml of bleomycin was added to one of the flasks as a DNA damage treatment section, followed by culturing for 24 hours. The other flask was cultured for 24 hours without the addition of bleomycin to give an untreated section. After the culture, each transformed tobacco cultured cell
atsuo, N .; Et al., Plant Biotechno
Luciferase activity was measured according to the method described in J. Logy 18, 71-75 (2001).

【0101】詳細には、ルシフェラーゼ活性を、以下の
通りに測定した。まず、200μlの形質転換タバコ培
養細胞を含む培養液を1.5mlの微量遠心管に移し、
そして10,000gにて1分間の遠心分離を行い、そ
して液体培地を除去した。この細胞を250μlの氷冷
受動溶解緩衝液(Promega製)に溶解し、使い捨
てのプラスチック製乳棒(Kontes製)を用いてホ
モジナイズし、そして4℃で10,000gでの1分間
の遠心分離によって澄明にして、細胞溶解物を得る。他
の植物組織を、氷冷した乳棒および乳鉢を用いて2ml
の受動溶解緩衝液中でホモジナイズする。ルシフェラー
ゼ活性の測定のために、10μlの細胞溶解物を50μ
l LARII溶液(Promega社製)を含むルミ
ノメーター(モデルLB9501;Berthold)
に移し、軽くたたくことにより混合し、次いでルミノメ
ーターに配置する。次いで、50μlのStop&Gl
o溶液(Promega社製)を、Rluc活性の検出
のために、この反応混合物に添加する。各ルシフェラー
ゼ活性を、ルミノメーターにおいて10秒間測定する。
Specifically, luciferase activity was measured as follows. First, a culture solution containing 200 μl of the transformed tobacco culture cells was transferred to a 1.5 ml microcentrifuge tube,
Then, centrifugation was performed at 10,000 g for 1 minute, and the liquid medium was removed. The cells are lysed in 250 μl of ice-cold passive lysis buffer (Promega), homogenized with a disposable plastic pestle (Kontes) and clarified by centrifugation at 10,000 g for 1 min at 4 ° C. To obtain a cell lysate. 2 ml of other plant tissue using an ice-cooled pestle and mortar
Homogenize in a passive lysis buffer. For measurement of luciferase activity, 10 μl of cell lysate was
l Luminometer containing LARII solution (Promega) (Model LB9501; Berthold)
And mix by tapping, then place in a luminometer. Then, 50 μl of Stop & Gl
o solution (Promega) is added to the reaction mixture for detection of Rluc activity. Each luciferase activity is measured for 10 seconds in a luminometer.

【0102】結果を、図2に示す。この図では、各プロ
モーターでの無処理の発現レベルの平均値を1とした場
合の相対値を示す。その結果、ルシフェラーゼ活性は、
ブレオマイシン処理区において明瞭な誘導が認められ
た。対照として用いたプロモーター(35Sプロモータ
ー、ArLIM15およびCab1)では発現誘導は認
められなかった(図2)。
The results are shown in FIG. This figure shows the relative values when the average value of the untreated expression level in each promoter is set to 1. As a result, luciferase activity
Clear induction was observed in the bleomycin-treated group. No expression induction was observed for the promoters used as controls (35S promoter, ArLIM15 and Cab1) (FIG. 2).

【0103】従って、このDNA断片はDNA損傷に応
答する転写活性化を担うプロモーターであることが判明
した。
Accordingly, this DNA fragment was found to be a promoter responsible for transcriptional activation in response to DNA damage.

【0104】<実施例2:RAD51遺伝子のプロモー
ターのタバコおよびシロイヌナズナにおけるDNA損傷
応答性>実施例1と同じ構造のプラスミドを、タバコ細
胞についてはMatsuoka,K.およびNakam
ura,K.(1991)Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA 88,834−838に記載の方
法に従って、シロイヌナズナ細胞についてはCloug
hおよびBent(1998)Plant J.16:
735−43に記載の方法に従って、アグロバクテリウ
ム法を用いて、タバコ細胞およびシロイヌナズナ細胞に
導入し、形質転換タバコ細胞および形質転換シロイヌナ
ズナ細胞を得た。
Example 2 Responsiveness of RAD51 Gene Promoter to DNA Damage in Tobacco and Arabidopsis thaliana A plasmid having the same structure as that of Example 1 was used. For tobacco cells, see Matsuoka, K. et al. And Nakam
ura, K .; (1991) Proc. Natl. Aca
d. Sci. USA 88, 834-838, for Arabidopsis thaliana cells and Cloug.
h and Bent (1998) Plant J. 16:
According to the method described in 735-43, the cells were introduced into tobacco cells and Arabidopsis cells using the Agrobacterium method to obtain transformed tobacco cells and transformed Arabidopsis cells.

【0105】これらの細胞について、実施例1と同様に
ルシフェラーゼ活性を測定した。その結果、ブレオマイ
シン処理で明瞭な転写活性化が観察された。
The luciferase activity of these cells was measured in the same manner as in Example 1. As a result, clear transcriptional activation was observed by bleomycin treatment.

【0106】<実施例3:RAD遺伝子のプロモーター
の欠失・置換解析>以下の(i)〜(vii)のいずれ
かの配列を有するプライマーを合成した。 (i)AtRAD51−248(5’−GGAAGCT
TCTTAATTAATAATAAAAATGAGGA
−3’;配列番号3;32マー); (ii)AtRAD51−198(5’−GGAAGC
TTATAGAATAAGAATTTGGGCTTT−
3’;配列番号4;30マー); (iii)AtRAD51−183(5’−GGAAG
CTTGGGCTTTAATAGCCTTTAAAG−
3’;配列番号5;29マー); (iv)AtRAD51−169(5’−GGAAGC
TTCCTTTAAAGCCCAATATGATCA−
3’;配列番号6;30マー); (v)AtRAD51−124(5’−GGAAGCT
TACGTAATCGAGACTTGTTGAAG−
3’;配列番号7;30マー);および (vi)AtRAD51−80(5’−GGAAGCT
TCTTGTATAATAATTTTGGTTGTG−
3’;配列番号8(31マー)。
Example 3 RAD Gene Promoter Deletion / Substitution Analysis A primer having any one of the following sequences (i) to (vii) was synthesized. (I) AtRAD51-248 (5'-GGAAGCT
TCTTAATTAATAATAAAAAATGAGGA
Ii) AtRAD51-198 (5'-GGAAGC
TTATAGAATAAGAATTTGGGCTTT-
3 ′; SEQ ID NO: 4; 30 mer); (iii) AtRAD51-183 (5′-GGAAG
CTTGGGCTTTAATAGCCCTTTAAAAG-
3 ′; SEQ ID NO: 5; 29 mer); (iv) AtRAD51-169 (5′-GGAAGC
TTCCTTTAAAGCCCATATGATCA-
3 ′; SEQ ID NO: 6; 30 mer); (v) AtRAD51-124 (5′-GGAAGCT
TACGTAATCGAGACTTGTTGAAG-
3 '; SEQ ID NO: 7; 30 mer); and (vi) AtRAD51-80 (5'-GGAAGCT
TCTTGTATAATAATTTTGGGTTGTG-
3 '; SEQ ID NO: 8 (31 mer).

【0107】これらのいずれかのプライマーを正方向プ
ロモーターとして用い、上記の配列番号3の配列を逆方
向プライマーとして用い、そして上記実施例1で作製し
た、−648位から+58位のRAD51プロモーター
配列を含む組換えプラスミドを鋳型として上記実施例1
と同じ条件でPCRを行い、各種のプロモーター断片を
得た。(i)のプライマーを用いた場合には、−248
位から+58位のプロモーター断片が、(ii)のプラ
イマーを用いた場合には、−198位から+58位のプ
ロモーター断片が、(iii)のプライマーを用いた場
合には、−183位から+58位のプロモーター断片
が、(iv)のプライマーを用いた場合には、−169
位から+58位のプロモーター断片が、(v)のプライ
マーを用いた場合には、−124位から+58位のプロ
モーター断片が、(vi)のプライマーを用いた場合に
は、−80位から+58位のプロモーター断片が、そし
て(vii)のプライマーを用いた場合には、−56位
から+58位のプロモーター断片が増幅された。
One of these primers was used as a forward promoter, the sequence of SEQ ID NO: 3 was used as a reverse primer, and the RAD51 promoter sequence at positions −648 to +58 prepared in Example 1 was used. Example 1 using the recombinant plasmid containing
PCR was performed under the same conditions as described above to obtain various promoter fragments. When the primer (i) was used, -248
When the promoter fragment at positions +58 to +58 was used with the primer (ii), the promoter fragment at positions −198 to +58 was used, and when the primer at (iii) was used, the promoter fragment was −183 to +58. When the promoter fragment of (iv) used the primer of (iv),
When the promoter fragment at positions +58 to +58 is used with the primer (v), the promoter fragment at positions −124 to +58 is used, and when the primer at position (vi) is used, the promoter fragment at positions −80 to +58 is used. When the primer fragment of (vii) was used, the promoter fragment at positions −56 to +58 was amplified.

【0108】また、−56位から+58位のプロモータ
ー断片を得るために、上記実施例1で作製した、−64
8位から+58位のRAD51プロモーター配列を含む
組換えプラスミドをNcoIおよびHaeIIで切断し
て、この−56位から+58位のプロモーター断片を切
り出した。
In order to obtain a promoter fragment at positions −56 to +58, the −64 prepared in Example 1 above was used.
The recombinant plasmid containing the RAD51 promoter sequence at positions 8 to +58 was digested with NcoI and HaeII to cut out the promoter fragment at positions −56 to +58.

【0109】上記実施例1と同様にして、これらのプロ
モーター断片のそれぞれを、ホタルルシフェラーゼ遺伝
子およびノパリンシンターゼターミネーターに連結させ
たプラスミドを作製し、プロモーター活性について検討
した。実験を6連で行った。
In the same manner as in Example 1, a plasmid was prepared by linking each of these promoter fragments to the firefly luciferase gene and the nopaline synthase terminator, and the promoter activity was examined. The experiment was performed in six replicates.

【0110】−124位から+58位までのプロモータ
ー断片、−80から+58位までのプロモーター断片お
よび−56位から+58位までのプロモーター断片を用
いた場合を図3に示す(それぞれ、−124、−80お
よび−56と標記する)。図3では、−648位から+
58位までのプロモーターを用いた無処理区での平均活
性を100とした場合の相対活性を示す。その結果、予
想転写開始点上流−648位から−124位の範囲で
は、プロモーター活性は徐々に低下したが、ブレオマイ
シン処理によるDNA損傷応答能は保持されていた。と
ころが、−80位までの欠失によって、プロモーター活
性は大幅に低下し、同時にDNA損傷に対する応答能も
低下した。このことから、−124位と−80位との間
にDNA損傷応答性を担う配列が存在すると考えられ
た。
FIG. 3 shows the case where promoter fragments from -124 to +58, -80 to +58 and -56 to +58 were used (respectively -124 and -58, respectively). 80 and -56). In FIG. 3, the position from -648 to +
The relative activity is shown assuming that the average activity in the untreated section using the promoter up to position 58 is 100. As a result, in the range from position -648 to position -124 upstream of the expected transcription start point, the promoter activity gradually decreased, but the ability to respond to DNA damage by bleomycin treatment was maintained. However, the deletion up to position -80 significantly reduced the promoter activity and at the same time reduced the ability to respond to DNA damage. This suggests that a sequence responsible for DNA damage responsiveness exists between the -124 and -80 positions.

【0111】これをさらに確認するために、−124位
から+58位のプロモーター断片および−80位から+
58位のプロモーター断片のそれぞれの上流に、35S
プロモーターのBドメインを連結したプラスミドを作製
した。このプラスミドを用いて上記と同様に、活性を測
定した。
To further confirm this, the promoter fragment at positions -124 to +58 and the promoter fragment at positions -80 to +58
Upstream of each of the 58th promoter fragment, 35S
A plasmid was prepared by ligating the B domain of the promoter. The activity of this plasmid was measured in the same manner as described above.

【0112】結果を図4に示す。図4では、−648位
から+58位のプロモーターの無処理区の平均活性を1
00とした相対活性を示す。その結果、−124位から
+58位のプロモーター断片(−124と標記する)で
は活性の上昇と同時にDNA損傷応答が観察されたが、
−80位から+58位のプロモーター断片(−80と標
記する)では活性の上昇のみが観察された。
The results are shown in FIG. In FIG. 4, the average activity of the untreated section of the promoters at positions −648 to +58 is 1
The relative activity is shown as 00. As a result, in the promoter fragment at positions −124 to +58 (denoted as −124), a DNA damage response was observed at the same time as an increase in activity,
Only an increase in activity was observed for the promoter fragment at positions −80 to +58 (denoted as −80).

【0113】以上の知見から、DNA損傷に必要なシス
因子は−124位から−80位の領域(図5)に存在す
ることが明らかとなった。
From the above findings, it was revealed that the cis factor necessary for DNA damage exists in the region from -124 to -80 (FIG. 5).

【0114】<実施例4:本発明のプロモーターのDN
A損傷応答性>以下の一対のプライマーを合成した。
<Example 4: DN of promoter of the present invention>
A Damage responsiveness> The following pair of primers were synthesized.

【0115】AtRAD51−124(5’−GGAA
GCTTACGTAATCGAGACTTGTTGAA
G−3’;配列番号7;30マー);r51gWT R
v(5’−GGAGATCTACGACGATGAGG
GCAA−3’;配列番号9;24マー)。
AtRAD51-124 (5'-GGAA)
GCTTACGTAATCGAGACTTGTTGAA
G-3 ′; SEQ ID NO: 7; 30 mer); r51gWT R
v (5'-GGAGATCTACGACGATGAGG
GCAA-3 '; SEQ ID NO: 9; 24-mer).

【0116】AtRAD51−124を正方向プロモー
ターとして用い、r51gWT Rvを逆方向プライマ
ーとして用い、そして上記実施例1で作製した、−64
8位から+58位のRAD51プロモーター配列を含む
組換えプラスミドを鋳型として上記実施例1と同じ条件
でPCRを行いることにより、−124位から−80位
の44塩基対のプロモーター断片を増幅した。
AtRAD51-124 was used as the forward promoter, r51gWT Rv was used as the reverse primer, and -64 prepared in Example 1 above.
By performing PCR under the same conditions as in Example 1 above using a recombinant plasmid containing the RAD51 promoter sequence at positions 8 to +58 as a template, a 44 base pair promoter fragment from positions -124 to -80 was amplified.

【0117】このプロモーター断片をDNA損傷応答と
は無関係な35SプロモーターのTATAボックス領域
のみを含む最小プロモーター領域に連結し、さらに実施
例1と同様にホタルルシフェラーゼ遺伝子およびノパリ
ンシンターゼターミネーターを連結したプラスミドgW
T−N46を得た。
This promoter fragment was ligated to a minimal promoter region containing only the TATA box region of the 35S promoter, which was unrelated to the DNA damage response.
T-N46 was obtained.

【0118】コントロールとして、プロモーター断片を
連結せずに、最小プロモーター領域だけをホタルルシフ
ェラーゼ遺伝子およびノパリンシンターゼターミネータ
ーに連結したプラスミドN46を作製した。
As a control, a plasmid N46 was prepared in which only the minimal promoter region was ligated to the firefly luciferase gene and the nopaline synthase terminator without ligating the promoter fragment.

【0119】これらのプラスミドについて、実施例1と
同様にしてDNA損傷に対する応答能を調べた。結果を
図6に示す。その結果、−124位から+81位のプロ
モーター断片を用いた場合、DNA損傷を与えることに
より、明瞭な転写活性化が示された。(図6)。従っ
て、この44塩基対のDNA断片がDNA損傷応答性転
写活性化能を持つシス制御配列であることが示された。
The responsiveness to DNA damage of these plasmids was examined in the same manner as in Example 1. FIG. 6 shows the results. As a result, when the promoter fragment at positions -124 to +81 was used, DNA damage was caused, and clear transcriptional activation was shown. (FIG. 6). Therefore, it was shown that this 44 base pair DNA fragment was a cis control sequence having the ability to activate DNA damage-responsive transcription.

【0120】<実施例5:部位特異的変異誘発による、
本発明のプロモーターの解析>本発明のプロモーターに
おいて必須の領域を調べるために、部位特異的変異誘発
を行った。詳細には、以下の通りである。
<Example 5: By site-directed mutagenesis
To examine the essential region in the promoter of the promoter of the analysis> invention of the present invention was performed site-directed mutagenesis. The details are as follows.

【0121】まず、変異を導入するためのプライマーを
合成した。
First, a primer for introducing a mutation was synthesized.

【0122】−123位から−118位の6つの配列C
GTAATをGGATCCに変異させるために、以下の
プライマー対を合成した。−124 Rv(5’−TG
GATCTCGAGCTTAAGCTTGGCGTAA
−3’;配列番号10;27マー);および−123/
−118 Fw(5’−GGATCCCGAGACTT
GTTGAAGAAGCCTTTG−3’;配列番号1
1;30マー)。
Six sequences C from positions -123 to -118
The following primer pairs were synthesized to mutate GTAAT to GGATCC. −124 Rv (5′-TG
GATCTCGAGCTTAAGCTTGGCGTAA
-3 '; SEQ ID NO: 10; 27 mer); and -123 /
-118 Fw (5'-GGATCCCGAGACTT
GTTTGAAGAAGCCTTTG-3 ′; SEQ ID NO: 1
1; 30 mer).

【0123】−106位から−101位の6つの配列G
AAGAAをGGATCCに変異させるために、以下の
プライマー対を合成した。−105/−101 Rv
(5’−GGATCCAACAAGTCTCGATTA
CGTGGATCT−3’;配列番号12;30マ
ー);および−100/N46 Fw(5’−GCCT
TTGCCCTCATCGTCGTAGATCTCGC
−3’;配列番号13;29マー)。
Six sequences G from -106 to -101
The following primer pairs were synthesized to mutate AAGAA to GGATCC. -105 / -101 Rv
(5'-GGATCCAACAAGTCTCCGATTA
CGTGGATCT-3 '; SEQ ID NO: 12; 30 mer); and -100 / N46 Fw (5'-GCCT
TTGCCCTCATCGGTCGTAGATCTCGC
-3 '; SEQ ID NO: 13; 29 mer).

【0124】−100位から−95位の6つの配列GC
CTTTをAGATCTに変異させるために、以下のプ
ライマー対を合成した。−100/−95 Rv(5’
−AGATCTTTCTTCAACAAGTCTCGA
TTACG−3’;配列番号14;29マー);および
−94/N46 Fw(5’−GCCCTCATCGT
CGTAGATCTCGCAAGA−3’;配列番号1
5;27マー)。
Six sequences GC from positions -100 to -95
The following primer pairs were synthesized to mutate CTTT to AGATCT. -100 / -95 Rv (5 '
-AGATCTTTCTTCAACAAGTTCTCGA
SEQ ID NO: 14; 29 mer); and -94 / N46 Fw (5'-GCCCCATCGT
CGTAGATCTCGCAAGA-3 ′; SEQ ID NO: 1
5; 27 mer).

【0125】−94位から−89位の6つの配列GCC
CTCをAGATCTに変異させるために、以下のプラ
イマー対を合成した。−94/−89 Rv(5’−A
GATCTAAAGGCTTCTTCAACAAGTC
TCG−3’;配列番号16;29マー);および−8
8/N46 Fw(5’−ATCGTCGTAGATC
TCGCAAGACCCTTC−3’;配列番号17;
27マー)。
Six sequences GCC from positions -94 to -89
The following primer pairs were synthesized to mutate CTC to AGATCT. −94 / −89 Rv (5′-A
GATCTAAAGGGCTCTTCACACAAGTC
TCG-3 '; SEQ ID NO: 16; 29 mer); and -8
8 / N46 Fw (5'-ATCGGTCGTAGATC
TCGCAAGACCCTTC-3 ′; SEQ ID NO: 17;
27 mer).

【0126】−87位から−82位の6つの配列TCG
TCGをGAATTCに変異させるために、以下のプラ
イマー対を合成した。r51gdWT Fw;5’−G
GGGATCCACGTAATCGAGACTTG−
3’;配列番号18;24マー);およびr51gdM
CB Rv;5’−GGAGATCTAGAATTCT
GAGGGCAAAGG−3’;配列番号19;27マ
ー)。
Six sequences TCG from positions -87 to -82
The following primer pairs were synthesized to mutate TCG to GAATTC. r51gdWT Fw; 5'-G
GGGATCCACGTAATCGAGACTTG-
3 '; SEQ ID NO: 18; 24-mer); and r51 gdM
CB Rv; 5'-GGAGATCTAGAATTCT
GAGGGCAAAAGG-3 '; SEQ ID NO: 19; 27-mer).

【0127】次いで、これらのいずれかのプライマー対
を用い、実施例4で得られたgWT−N46プラスミド
を鋳型として、東洋紡株式会社のUPLOAD No.
59:17−18に記載のプロトコルに従って逆PCR
(inverse PCR)を行った。逆PCRは、相
同部分のない逆方向の2種類のプライマーでプラスミド
全周をPCR増幅する方法であり、塩基の置換、挿入、
および欠失を容易に行うことができる。このようにして
増幅された変異体プロモーターをBglIIおよびBa
mHIで切断した後、それぞれ、実施例4に記載のN4
6プラスミドのBglII部位に挿入して連結すること
により、変異体プロモーターを有するプラスミドを得
た。
Next, using any one of these primer pairs and the gWT-N46 plasmid obtained in Example 4 as a template, UPLOAD No.
Reverse PCR according to the protocol described at 59: 17-18.
(Inverse PCR) was performed. Inverse PCR is a method in which the entire circumference of a plasmid is PCR-amplified with two types of primers having no homologous portion in the reverse direction.
And deletion can be easily performed. The mutant promoter amplified in this way is designated BglII and Ba.
After cleavage with mHI, N4 as described in Example 4 respectively
Plasmids having mutant promoters were obtained by inserting and ligating into the BglII site of 6 plasmids.

【0128】また、−115位から−110位の6つの
配列AGACTTをCTCGAGに変異させるために、
まず、以下の2組のプライマー対を合成した:パーツA
(3’側)を増幅するためのプライマー対:AtRAD
51−D;GGCCATGGTCGTCATTTCTC
TCAATCAGAG(配列番号3;30マー);およ
びAtRAD51−115/−109XhoIFw;G
GCTCGAGGTTGAAGAAGCCTTTGCC
CTCA(配列番号20;30マー);ならびにパーツ
B(5’側)を増幅するためのプライマー対:AtRA
D51−U;GGAAGCTTCACCGGTTTGA
ACCCGGTTAG(配列番号1;29マー);およ
びAtRAD51−115/−109XhoIRv;G
GCTCGAGCGATTACGTTTGGGTCAG
CTTT(配列番号21;30マー))。
In order to mutate the six sequences AGACTT from positions −115 to −110 to CTCGAG,
First, the following two primer pairs were synthesized: Part A
Primer pair for amplifying (3 'side): AtRAD
51-D; GGCCATGGTCGTCATTTTCTC
TCAATCAGAG (SEQ ID NO: 3; 30 mer); and AtRAD51-115 / -109XhoIFw; G
GCTCGAGGTTGAAGAAGCCTTTGCC
CTCA (SEQ ID NO: 20; 30 mer); and a primer pair for amplifying part B (5 ′ side): AtRA
D51-U; GGAAGCTTCACCGGTTTTGA
ACCCGGTTTAG (SEQ ID NO: 1; 29-mer); and AtRAD51-115 / -109XhoIRv; G
GCTCGAGCGATTACCTTTGGGTCAG
CTTT (SEQ ID NO: 21; 30 mer)).

【0129】パーツAを増幅するためのプライマー対を
用い、実施例1に記載の組換えプラスミドを鋳型として
PCRを行い、3’側のDNA増幅断片を得た。この断
片をXhoIで切断し、−115位から−110位に変
異を含むパーツAを得た。
Using a primer pair for amplifying part A, PCR was performed using the recombinant plasmid described in Example 1 as a template to obtain a 3'-side amplified DNA fragment. This fragment was cut with XhoI to obtain a part A containing a mutation at positions −115 to −110.

【0130】次いで、パーツBを増幅するためのプライ
マー対を用い、実施例1に記載の組換えプラスミドを鋳
型としてPCRを行い、5’側のDNA増幅断片を得
た。この断片をXhoIで切断し、−115位から−1
01位に変異を含むパーツBを得た。パーツAおよびパ
ーツBを、DNAリガーゼを用いて連結した。連結され
た断片を、HindIIIおよびNcoIで切断し、−
115位から−101位に変異を含むDNA断片を得
た。このDNA断片を、常法に従って、pBI221−
LUC+のカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモ
ーター部位(すなわち、HindIII−NcoI部
位)と入れ替えて、−115位から−110位に変異を
含む−648位から+58位のプロモーターを含む組換
えプラスミドを作製した。
Next, PCR was carried out using a primer pair for amplifying part B and the recombinant plasmid described in Example 1 as a template to obtain a 5'-side amplified DNA fragment. This fragment was digested with XhoI, and
Part B containing the mutation at position 01 was obtained. Parts A and B were ligated using DNA ligase. The ligated fragment was cut with HindIII and NcoI and-
A DNA fragment containing a mutation from position 115 to position -101 was obtained. This DNA fragment was ligated with pBI221-
A recombinant plasmid containing a promoter at positions -648 to +58 containing a mutation from position -115 to -110 was produced by replacing the cauliflower mosaic virus 35S promoter site of LUC + (that is, a HindIII-NcoI site).

【0131】次いで、44塩基対の変異体を作製するた
めに、以下のプライマー対を合成した:r51gdD1
Fw;5’−GGGGATCCACGTAATCGC
TCGAGG−3’;配列番号22;24マー);およ
びr51gWT Rv;5’−GGAGATCTACG
ACGATGAGGGCAA−3’;配列番号23;2
4マー)を合成した。
The following primer pair was then synthesized to generate a 44 base pair mutant: r51gdD1
Fw; 5'-GGGGATCCACGTAATCGC
TCGAG-3 '; SEQ ID NO: 22; 24-mer); and r51gWT Rv; 5'-GGAGATCTACCG
ACGATGAGGGCAA-3 ′; SEQ ID NO: 23; 2
4mer) was synthesized.

【0132】次いで、このプライマー対を用い、上記で
得られた−115位から−110位に変異を含む−64
8位から+58位のプロモーターを含む組換えプラスミ
ドを鋳型としてPCRを行った。このようにして増幅さ
れた変異体プロモーターをBglIIおよびBamHI
で切断した後、それぞれ、実施例4に記載のN46プラ
スミドのBglII部位に挿入して連結することによ
り、−115位から−110位に変異を含む44塩基の
変異体プロモーターを有するプラスミドを得た。
Next, using this primer pair, -64 containing a mutation from position -115 to -110 obtained above.
PCR was performed using a recombinant plasmid containing a promoter at positions 8 to +58 as a template. The mutant promoter amplified in this manner was replaced with BglII and BamHI.
And then ligated by inserting into the BglII site of the N46 plasmid described in Example 4 to obtain a plasmid having a mutant promoter of 44 bases containing a mutation from position -115 to position -110. .

【0133】また、−108位から−105位の4つの
配列TTGAをCTCGに変異させるために、まず、以
下の2組のプライマー対を合成した:パーツA(3’
側)を増幅するためのプライマー対:AtRAD51−
D;GGCCATGGTCGTCATTTCTCTCA
ATCAGAG(配列番号3;30マー);およびAt
RAD51−108/−102XhoIFw;GGCT
CGAGAAGCCTTTGCCCTCATCGTCG
T(配列番号24;30マー);ならびにパーツB
(5’側)を増幅するためのプライマー対:AtRAD
51−U;GGAAGCTTCACCGGTTTGAA
CCCGGTTAG(配列番号1;29マー);および
AtRAD51−108/−102XhoIRv;GG
CTCGAGCAAGTCTCGATTACGTTTG
GGT(配列番号25;30マー))。
In order to mutate the four sequences TTGA from position -108 to position -105 to CTCG, first, the following two pairs of primers were synthesized: part A (3 '
Side): A primer pair for amplifying: AtRAD51-
D; GGCCATGGTCGTCATTTTCTCCA
ATCAGAG (SEQ ID NO: 3; 30 mer); and At
RAD51-108 / -102XhoIFw; GGCT
CGAGAAGCCTTTGCCCTCATCGGTCG
T (SEQ ID NO: 24; 30 mer); and part B
Primer pair for amplifying (5 'side): AtRAD
51-U; GGAAGCTTCACCGGTTTGAA
CCCGGTTAG (SEQ ID NO: 1; 29-mer); and AtRAD51-108 / -102XhoIRv; GG
CTCGAGCAAGTCTCGAGTACGTTTTG
GGT (SEQ ID NO: 25; 30 mer)).

【0134】パーツAを増幅するためのプライマー対を
用い、実施例1に記載の組換えプラスミドを鋳型として
PCRを行い、3’側のDNA増幅断片を得た。この断
片をXhoIで切断し、−107位から−105位に変
異を含むパーツAを得た。
Using a primer pair for amplifying part A, PCR was performed using the recombinant plasmid described in Example 1 as a template to obtain a 3'-side amplified DNA fragment. This fragment was digested with XhoI to obtain Part A containing a mutation at positions −107 to −105.

【0135】次いで、パーツBを増幅するためのプライ
マー対を用い、実施例1に記載の組換えプラスミドを鋳
型としてPCRを行い、5’側のDNA増幅断片を得
た。この断片をXhoIで切断し、−108位から−1
05位に変異を含むパーツBを得た。パーツAおよびパ
ーツBを、DNAリガーゼを用いて連結した。連結され
た断片を、HindIIIおよびNcoIで切断し、−
108位から−105位に変異を含むDNA断片を得
た。このDNA断片を、常法に従って、pBI221−
LUC+のカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモ
ーター部位(すなわち、HindIII−NcoI部
位)と入れ替えて、−108位から−105位に変異を
含む−648位から+58位のプロモーターを含む組換
えプラスミドを作製した。
Next, PCR was performed using a pair of primers for amplifying part B and the recombinant plasmid described in Example 1 as a template to obtain a 5 ′ amplified DNA fragment. This fragment was digested with XhoI, and
Part B containing the mutation at position 05 was obtained. Parts A and B were ligated using DNA ligase. The ligated fragment was cut with HindIII and NcoI, and
A DNA fragment containing a mutation from position 108 to position -105 was obtained. This DNA fragment was ligated with pBI221-
A recombinant plasmid containing a promoter from positions -648 to +58 containing a mutation from position -108 to -105 was prepared by replacing the cauliflower mosaic virus 35S promoter site of LUC + (that is, a HindIII-NcoI site).

【0136】次いで、44塩基対の変異体を作製するた
めに、以下のプライマー対を合成した:r51gdWT
Fw;5’−GGGGATCCACGTAATCGA
GACTTG−3’;配列番号18;24マー);およ
びr51gWT Rv;5’−GGAGATCTACG
ACGATGAGGGCAA−3’;配列番号23;2
4マー)。
The following primer pair was then synthesized to generate a 44 base pair mutant: r51gdWT
Fw; 5'-GGGGATCCACGTAATCGA
GACTTG-3 ′; SEQ ID NO: 18; 24-mer); and r51gWT Rv; 5′-GGAGATCTACCG
ACGATGAGGGCAA-3 ′; SEQ ID NO: 23; 2
4 mer).

【0137】次いで、このプライマー対を用い、上記で
得られた−108位から−105位に変異を含む−64
8位から+58位のプロモーターを含む組換えプラスミ
ドを鋳型としてPCRを行った。このようにして増幅さ
れた変異体プロモーターをBglIIおよびBamHI
で切断した後、それぞれ、実施例4に記載のN46プラ
スミドのBglII部位に挿入して連結することによ
り、−115位から−110位に変異を含む44塩基の
変異体プロモーターを有するプラスミドを得た。
Next, using this primer pair, -64 containing a mutation from position -108 to position -105 obtained above.
PCR was performed using a recombinant plasmid containing a promoter at positions 8 to +58 as a template. The mutant promoter amplified in this manner was replaced with BglII and BamHI.
And then ligated by inserting into the BglII site of the N46 plasmid described in Example 4 to obtain a plasmid having a mutant promoter of 44 bases containing a mutation from position -115 to position -110. .

【0138】このようにして得られたそれぞれのプラス
ミドについて、実施例1と同様にして活性を測定した。
−115位から−110位に変異を導入した場合の結果
について図6に示す。−115位から−110位に変異
を導入した場合、無処理区での相対活性およびブレオマ
イシン処理区での相対活性(すなわち、DNA損傷応答
時の活性)が激減した。この結果、−124位から−8
1位の配列のうち、−115位から−110位の領域
が、DNA損傷応答性を示すために必須の領域であるこ
とがわかった。
The activity of each of the plasmids thus obtained was measured in the same manner as in Example 1.
FIG. 6 shows the results when a mutation was introduced from the −115 position to the −110 position. When the mutation was introduced from the −115 position to the −110 position, the relative activity in the untreated group and the relative activity in the bleomycin-treated group (that is, the activity in response to DNA damage) were drastically reduced. As a result, from −124 to −8
Of the sequence at position 1, the region at positions -115 to -110 was found to be an essential region for exhibiting DNA damage responsiveness.

【0139】また、−108位から−105位に変異を
導入した場合および−87位から−82位に変異を導入
した場合、無処理区の相対活性およびブレオマイシン処
理区での相対活性は、応答性および発現レベルの明瞭な
消失は見られず、DNA損傷応答性が見られた。そのた
め、−124位から−81位の配列のうち、−108位
から−105位および−87位から−82位はDNA損
傷応答性にはあまり重要でないことがわかった。また、
−87位から−82位があまり重要でないことから、−
81位もあまり重要でないと考えられた。
When a mutation was introduced from the -108 position to the -105 position and when a mutation was introduced from the -87 position to the -82 position, the relative activity of the untreated group and the relative activity of the bleomycin-treated group were lower than the response. No clear loss of sex and expression level was seen, and DNA damage responsiveness was seen. Therefore, it was found that out of the sequence from positions -124 to -81, positions -108 to -105 and -87 to -82 are not so important for DNA damage responsiveness. Also,
Since positions -87 to -82 are not so important,-
The 81st place was also considered less important.

【0140】[0140]

【発明の効果】本発明によって、DNA損傷応答性のプ
ロモーターが提供される。本発明のプロモーターは、異
種遺伝子をDNA損傷に応答して発現させるために有用
である。本発明のプロモーターにDNA損傷抵抗性機能
を有する遺伝子を連結して植物細胞に導入することによ
り、植物細胞のDNA損傷抵抗性を向上させることがで
きる。また、本発明のプロモーターに組換え酵素をコー
ドする遺伝子を連結して植物細胞に導入することによ
り、植物細胞の遺伝子組換え効率を制御し得る。
According to the present invention, a DNA damage responsive promoter is provided. The promoter of the present invention is useful for expressing a heterologous gene in response to DNA damage. By linking a gene having a DNA damage resistance function to the promoter of the present invention and introducing the gene into a plant cell, the DNA damage resistance of the plant cell can be improved. Further, by linking a gene encoding a recombinase to the promoter of the present invention and introducing the gene into a plant cell, the efficiency of gene recombination of the plant cell can be controlled.

【0141】本発明のプロモーターに適当なレポーター
遺伝子を連結させたものを植物細胞に導入して得られる
形質転換細胞を、DNA損傷を与える環境要因の検出セ
ンサーとして利用することもできる。
Transformed cells obtained by introducing a promoter of the present invention with an appropriate reporter gene ligated into plant cells can also be used as a sensor for detecting environmental factors that cause DNA damage.

【0142】本発明のプロモーターをプローブとして用
いて、サウスウエスタン法あるいはOne−hybri
d法などにより、DNA損傷応答性転写制御因子を同定
し、その遺伝子を取得することが可能である。得られる
転写制御因子の過剰発現、発現抑制、改変などにより、
DNA損傷応答遺伝子群の人為的制御を行い得る。
Using the promoter of the present invention as a probe, Southwestern method or One-hybrid method
By d method or the like, it is possible to identify a DNA damage-responsive transcription control factor and obtain its gene. By overexpression, suppression of expression, modification, etc. of the obtained transcription control factor,
Artificial control of DNA damage response genes can be performed.

【0143】[0143]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Yasuyuki Yamada, President, Nara Institute of Science and Technolo gy <120> Higher plant cis control sequence which exhibits a capacity for c ontrolling a gene expression in response to DNA damage <130> J1-00006735 <160> 25 <170> PatentIn version 3.0 <210> 1 <211> 44 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 1 acgtaatcga gacttgttga agaagccttt gccctcatcg tcgt 44 <210> 2 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 2 ggaagcttca ccggtttgaa cccggttag 29 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 3 ggccatggtc gtcatttctc tcaatcagag 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 4 ggaagcttat agaataagaa tttgggcttt 30 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 5 ggaagcttgg gctttaatag cctttaaag 29 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 6 ggaagcttcc tttaaagccc aatatgatca 30 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 7 ggaagcttac gtaatcgaga cttgttgaag 30 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 8 ggaagcttct tgtataataa ttttggttgt g 31 <210> 9 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 9 ggagatctac gacgatgagg gcaa 24 <210> 10 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 10 tggatctcga gcttaagctt ggcgtaa 27 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 11 ggatcccgag acttgttgaa gaagcctttg 30 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 12 ggatccaaca agtctcgatt acgtggatct 30 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 13 gcctttgccc tcatcgtcgt agatctcgc 29 <210> 14 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 14 agatctttct tcaacaagtc tcgattacg 29 <210> 15 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 15 gccctcatcg tcgtagatct cgcaaga 27 <210> 16 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 16 agatctaaag gcttcttcaa caagtctcg 29 <210> 17 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 17 atcgtcgtag atctcgcaag acccttc 27 <210> 18 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 18 ggggatccac gtaatcgaga cttg 24 <210> 19 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 19 ggagatctag aattctgagg gcaaagg 27 <210> 20 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 20 ggctcgaggt tgaagaagcc tttgccctca 30 <210> 21 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 21 ggctcgagcg attacgtttg ggtcagcttt 30 <210> 22 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 22 ggggatccac gtaatcgctc gagg 24 <210> 23 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 23 ggagatctac gacgatgagg gcaa 24 <210> 24 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 24 ggctcgagaa gcctttgccc tcatcgtcgt 30 <210> 25 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 25 ggctcgagca agtctcgatt acgtttgggt 30[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> Yasuyuki Yamada, President, Nara Institute of Science and Technology <120> Higher plant cis control sequence which exhibits a capacity for controlling a gene expression in response to DNA damage <130> J1-00006735 <160> 25 <170> PatentIn version 3.0 <210> 1 <211> 44 <212> DNA <213> Arabidopsis thaliana <400> 1 acgtaatcga gacttgttga agaagccttt gccctcatcg tcgt 44 <210> 2 <211> 29 <212> DNA < 213> Artificial sequence: primer sequence <400> 2 ggaagcttca ccggtttgaa cccggttag 29 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 3 ggccatggtc gtcatttctc tcaatcagag 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 4 ggaagcttat agaataagaa tttgggcttt 30 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 5 ggaagcttgg gctttaatag cctttaaag 29 < 210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 6 ggaagcttcc tttaaagccc aatatgatca 30 <210> 7 <211> 30 <212> DNA < 213> Artificial sequence: primer sequence <400> 7 ggaagcttac gtaatcgaga cttgttgaag 30 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 8 ggaagcttct tgtataataa ttttggttgt g 31 <210> 9 <211 > 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 9 ggagatctac gacgatgagg gcaa 24 <210> 10 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 10 tggatctcga gcttaagctt ggcgtaa 27 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 11 ggatcccgag acttgttgaa gaagcctttg 30 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400 > 12 ggatccaaca agtctcgatt acgtggatct 30 <210> 13 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 13 gcctttgccc tcatcgtcgt agatctcgc 29 <210> 14 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 14 agatctttct tcaacaagtc tcgattacg 29 <210> 15 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 15 gccctcatcg tcgtagatct cgcaaga 27 <2 10> 16 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 16 agatctaaag gcttcttcaa caagtctcg 29 <210> 17 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 17 atcgtcgtag atctcgcaag acccttc 27 <210> 18 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 18 ggggatccac gtaatcgaga cttg 24 <210> 19 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial sequence : primer sequence <400> 19 ggagatctag aattctgagg gcaaagg 27 <210> 20 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 20 ggctcgaggt tgaagaagcc tttgccctca 30 <210> 21 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 21 ggctcgagcg attacgtttg ggtcagcttt 30 <210> 22 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 22 ggggatccac gtaatcgctc gagg 24 <210> 23 < 211> 24 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 23 ggagatctac gacgatgagg gcaa 24 <210> 24 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 24 ggctcgagaa gcctttgc cc tcatcgtcgt 30 <210> 25 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial sequence: primer sequence <400> 25 ggctcgagca agtctcgatt acgtttgggt 30

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

【図1】図1は、プロモーターの発現解析に用いた各種
プロモーター融合遺伝子構築物の構造の模式図である。
Rlucはウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子を示し、
LUC+はホタルルシフェラーゼ遺伝子を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of various promoter fusion gene constructs used for promoter expression analysis.
Rluc indicates a Renilla luciferase gene,
LUC + indicates the firefly luciferase gene.

【図2】図2は、ブレオマイシン処理によるプロモータ
ー活性の変化を示す模式図である。ArLIM15はA
tRAD51と類似した大腸菌RecA様遺伝子をコー
ドする減数分裂期に誘導される遺伝子のプロモーターで
ある。CaMV35Sは構成的に発現するプロモーター
であり、Cab1は光誘導性プロモーターである。無処
理の発現レベルの平均値を1とした場合の相対値を示
す。CaMV35S以外はいずれもシロイヌナズナ由来
である。エラーバーは6サンプルの標準偏差を示す。
FIG. 2 is a schematic diagram showing changes in promoter activity by bleomycin treatment. ArLIM15 is A
It is a promoter of a meiotically induced gene encoding an Escherichia coli RecA-like gene similar to tRAD51. CaMV35S is a constitutively expressed promoter, and Cab1 is a light-inducible promoter. The relative value when the average value of the untreated expression level is 1 is shown. Except for CaMV35S, all are derived from Arabidopsis thaliana. Error bars indicate standard deviation of 6 samples.

【図3】図3は、AtRAD51遺伝子の5’欠失変異
プロモーターのDNA損傷誘導活性を示すグラフであ
る。−648位から+58位のプロモーターの無処理区
の平均活性を100とした相対活性を示す。エラーバー
は6サンプルの標準偏差を示す。
FIG. 3 is a graph showing the DNA damage inducing activity of a 5 ′ deletion mutant promoter of AtRAD51 gene. The relative activity is shown by setting the average activity of the untreated section of the promoter at positions −648 to +58 as 100. Error bars indicate standard deviation of 6 samples.

【図4】図4は、CaMV35SプロモーターB領域を
上流に結合した、AtRAD51遺伝子の5’欠失変異
プロモーターの活性を示すグラフである。−648位か
ら+58位のプロモーターの無処理区の平均活性を10
0とした相対活性を示す。エラーバーは6サンプルの標
準偏差を示す。
FIG. 4 is a graph showing the activity of a 5 ′ deletion mutant promoter of the AtRAD51 gene, to which a CaMV35S promoter B region was bound upstream. The average activity of the untreated section of the promoter at positions −648 to +58 was 10
The relative activity is shown as 0. Error bars represent the standard deviation of six samples.

【図5】図5は、本発明のプロモーターの代表的な配列
を示す。
Figure 5 shows a typical sequence of the promoter of the present invention.

【図6】図6は、DNA損傷応答領域の機能獲得実験を
示すグラフである。gWT−N46は、本発明のプロモ
ーターをCaMV35S−46プロモーターに連結した
プラスミドであり、gmutD1−N46は、6塩基の
変異を−115位から−109位に導入したプラスミド
であり、そしてN46はCaMV35S−46プロモー
ターのみを用い、上流に他のプロモーターを連結してい
ないプラスミドを示す。値は、−648位から+58位
のプロモーターの無処理区の平均活性を100とした相
対活性を示す。エラーバーは、6サンプルの標準偏差を
示す。
FIG. 6 is a graph showing an experiment for acquiring the function of a DNA damage response region. gWT-N46 is a plasmid in which the promoter of the present invention is linked to the CaMV35S-46 promoter, gmutD1-N46 is a plasmid in which a 6-base mutation is introduced from position -115 to position -109, and N46 is CaMV35S-46. A plasmid using only 46 promoters and not ligating another promoter upstream is shown. The values indicate relative activities with the average activity of the untreated section of the promoter at positions −648 to +58 as 100. Error bars indicate standard deviation of 6 samples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 智秀 奈良県生駒市高山町8916−5 大学院宿舎 6−309 Fターム(参考) 2B030 AA02 AB03 AD08 CA17 CA19 CB03 CD03 CD07 CD09 4B024 AA08 BA08 DA01 EA04 FA02 GA11 HA12 4B065 AA88X AA88Y AB01 AC14 BA02 BA25 CA53  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomohide Maeda 8916-5 Takayamacho, Ikoma, Nara Prefecture Graduate School Dormitory 6-309 F-term (Reference) 2B030 AA02 AB03 AD08 CA17 CA19 CB03 CD03 CD07 CD09 4B024 AA08 BA08 DA01 EA04 FA02 GA11 HA12 4B065 AA88X AA88Y AB01 AC14 BA02 BA25 CA53

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 DNA損傷応答性プロモーターであっ
て、該プロモーターは、 (a)配列番号1で示される塩基配列を有するDNA;
(b)配列番号1で示される塩基配列において1もしく
は数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列
からなり、かつDNA損傷応答性を示すDNA;または
(c)配列番号1で示される塩基配列からなるDNAと
ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつD
NA損傷応答性を示すDNAを含む、プロモーター。
1. A DNA damage responsive promoter, which comprises: (a) a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1;
(B) a DNA consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and exhibiting DNA damage responsiveness; or (c) a DNA represented by SEQ ID NO: 1 Under stringent conditions with DNA consisting of the base sequence
A promoter comprising DNA exhibiting NA damage responsiveness.
【請求項2】 配列番号1で示される塩基配列の1位〜
11位および18位〜44位の塩基配列において1もし
くは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配
列からなり、かつDNA損傷応答性を示すDNAであ
る、請求項1に記載のプロモーター。
2. The position from position 1 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1.
The promoter according to claim 1, wherein the promoter comprises a nucleotide sequence in which one or several bases have been deleted, substituted or added in the nucleotide sequences at positions 11 and 18 to 44, and is a DNA exhibiting DNA damage responsiveness. .
【請求項3】 配列番号1で示される塩基配列の19位
〜24位および38位〜44位の塩基配列において1も
しくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基
配列からなり、かつDNA損傷応答性を示すDNAであ
る、請求項1に記載のプロモーター。
3. The base sequence of SEQ ID NO: 1 comprises a base sequence in which one or several bases have been deleted, substituted or added in the base sequences at positions 19 to 24 and positions 38 to 44, and The promoter according to claim 1, which is a DNA exhibiting DNA damage responsiveness.
【請求項4】 異種遺伝子をDNA損傷に応答して発現
させるための植物用発現カセットであって:請求項1に
記載のプロモーター;および異種遺伝子が該プロモータ
ーと発現可能に連結されるように、該異種遺伝子を挿入
するための部位、を含む、植物用発現カセット。
4. A plant expression cassette for expressing a heterologous gene in response to DNA damage, comprising: a promoter according to claim 1; and a heterologous gene operably linked to said promoter. A plant expression cassette comprising a site for inserting the heterologous gene.
【請求項5】 異種遺伝子をDNA損傷に応答して発現
させるための組換えプラスミドであって:請求項1に記
載のプロモーター;および該プロモーターと発現可能に
連結された異種遺伝子、を含む、組換えプラスミド。
5. A recombinant plasmid for expressing a heterologous gene in response to DNA damage, comprising: a promoter according to claim 1; and a heterologous gene operably linked to the promoter. Replacement plasmid.
【請求項6】 DNA損傷に応答した特異的な発現が所
望される異種遺伝子で形質転換された植物細胞を得る方
法であって:請求項5に記載の組換えプラスミドで植物
細胞を形質転換して、形質転換された植物細胞を得る工
程、を包含する、方法。
6. A method for obtaining a plant cell transformed with a heterologous gene whose specific expression is desired in response to DNA damage, comprising transforming a plant cell with the recombinant plasmid according to claim 5. Obtaining a transformed plant cell.
【請求項7】 前記植物細胞が単子葉植物細胞である、
請求項6に記載の方法。
7. The plant cell is a monocot plant cell.
The method of claim 6.
【請求項8】 前記植物細胞が双子葉植物細胞である、
請求項6に記載の方法。
8. The plant cell is a dicotyledonous plant cell,
The method of claim 6.
【請求項9】 請求項6〜8のいずれか1項に記載の方
法により得られる、形質転換された植物細胞。
9. obtained by the method according to any one of claims 6-8, transformed plant cells.
【請求項10】 請求項9に記載の植物細胞を再分化さ
せることにより得られる、植物体。
10. A plant obtained by redifferentiating the plant cell according to claim 9.
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