[go: up one dir, main page]

SK137299A3 - Expression of fungicide-binding polypeptides in plants for producing fungicide tolerance - Google Patents

Expression of fungicide-binding polypeptides in plants for producing fungicide tolerance Download PDF

Info

Publication number
SK137299A3
SK137299A3 SK1372-99A SK137299A SK137299A3 SK 137299 A3 SK137299 A3 SK 137299A3 SK 137299 A SK137299 A SK 137299A SK 137299 A3 SK137299 A3 SK 137299A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
bas
plant
gene
tolyloxy
scfv
Prior art date
Application number
SK1372-99A
Other languages
English (en)
Inventor
Eberhard Ammermann
Earle Butterfield
Jens Lerchl
Gisela Lorenz
Achim Moller
Udo Rabe
Ralf-Michael Schmidt
Udo Conrad
Original Assignee
Basf Ag
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 Basf Ag filed Critical Basf Ag
Publication of SK137299A3 publication Critical patent/SK137299A3/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/44Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material not provided for elsewhere, e.g. haptens, metals, DNA, RNA, amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8209Selection, visualisation of transformants, reporter constructs, e.g. antibiotic resistance markers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
    • C12N15/8258Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon for the production of oral vaccines (antigens) or immunoglobulins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

Expresia polypeptidov viažucich fungicídy v rastlinách s cieľom dosiahnuť toleranciu voči fungicídom
Oblasť techniky
Predložený vynález sa týka postupu na produkciu rastlín tolerantných voči fungicídom expresiou exogénneho polypeptidu viažuceho fungicíd v rastlinách alebo rastlinných orgánoch. Vynález sa ďalej týka použitia príslušných nukleových kyselín, ktoré kódujú polypeptid, protilátku alebo časti protilátky s vlastnosťami viazania fungicídu v transgénnych rastlinách a samotnej takto transformovanej rastliny.
Doterajší stav techniky
Je známe, že metódy genetického inžinierstva umožňujú špecifický transfer cudzích génov do genómu rastliny. Tento proces sa nazýva transformácia a výsledné rastliny transgénne rastliny. Transgénne rastliny sa dnes používajú v rôznych oblastiach biotechnológie. Príkladmi sú rastliny odolné voči hmyzu (Vaek a kol. Plánt Celí 5 (1987), 159-169), rastliny odolné voči vírusom (Powell a kol. Science 232 (1986), 738-743) a rastliny odolné voči ozónu (Van Camp a kol. BioTech. 12 (1994), 165-168). Príkladmi zlepšených kvalitatívnych charakteristík dosiahnutých genetickým inžinierstvom sú: zlepšená trvanlivosť ovocia (Oeller a kol. Science 254 (1991), 437-439), zvýšená produkcia škrobu v zemiakových hľuzách (Stark a kol. Science 242 (1992), 419), zmeny v zložení škrobu (Visser a kol. Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 289-296) a lipidov (Voelker a kol. Science 257 (1992), 72-74) a produkcia cudzích polymérov (Poirer a kol. Science 256 (1992), 520-523).
Dôležitým cieľom práce uskutočňovanej v oblasti rastlinnej molekulovej genetiky je generovanie tolerancie voči herbicídom. Tolerancia voči herbicídom je charakterizovaná zlepšenou kompatibilitou (čo sa týka typu alebo úrovne) rastliny alebo rastlinných orgánov s aplikovaným herbicídom. Toto možno dosiahnuť rôznymi spôsobmi. Známymi metódami je využitie metabolického génu, napríklad patového génu, v spojení s glufosinátovou rezistenciou (WO 8705629) alebo cieľového enzýmu, ktorý je rezistentný voči herbicídu, ako napríklad v prípade enolpyruvyl šikimát-3-fosfát syntézy (WO 9204449), ktorá je rezistentná voči glyfosátu, a použitie herbicídu v bunkovej a pletivovej kultúre na výber tolerantných rastlinných buniek a výsledných rezistentných rastlín, ako je opísané v prípade inhibítorov acetyl-CoA-karboxylázy (US 5162602, US 5290696).
Protilátky sú proteíny, zložky imunitného systému. Spoločnou vlastnosťou všetkých protilátok je ich priestorová guľová štruktúra, konštrukcia ľahkého a ťažkého reťazca a ich základná schopnosť viazať molekuly alebo časti molekulovej štruktúry s vysokou špecifickosťou (Alberts a kol., in: Molekularbiologie derZelle [molekulárna biológia bunky], 2. vydanie 1990, VCH Verlag, ISBN 3-52727983-0, 1198-1237). Na základe týchto vlastností sa protilátky používajú na niekoľko účelov. Použitie možno rozdeliť na použitie protilátok v zvieracích a ľudských organizmoch, v ktorých sa produkujú, teda takzvané in situ aplikácie, a ex situ aplikácie, t.j. využitie protilátok po ich izolácii z produkujúcich buniek alebo organizmov (Whitelam und Cockburn, TIPS zv. 1, 8 (1996), 268-272).
Použitie somatických hybridných bunkových línií (hybridómov) ako zdroja protilátok proti veľmi špecifickými antigénom je založené na práci Kôhlera a Milsteina (Náture 256 (1975) 495-97). Tento postup umožňuje produkciu takzvaných monoklonálnych protilátok, ktoré majú jednotnú štruktúru a ktoré sa vyrábajú pomocou fúzie buniek. Slezinové bunky imunizovanej myši sa fúzujú s myelómovými bunkami myši. Takto sa získajú hybridómové bunky, ktoré sa rozmnožujú bez obmedzenia. Bunky súčasne vylučujú špecifické protilátky proti antigénu, ktorým bola myš imunizovaná. Slezinové bunky poskytujú schopnosť produkcie protilátky, zatiaľ čo myelómové bunky prispievajú schopnosťou neobmedzeného rastu a sústavného vylučovania protilátok. Keďže každá hybridómová bunka, súc klonom, je odvodená z jedinej B bunky, všetky vyprodukované molekuly protilátky majú rovnakú štruktúru vrátane miesta viazania antigénu. Táto metóda výrazne podporila použitie protilátok, pretože protilátky, ktoré majú jedinú a známu špecifickosť a homogénnu štruktúru, sú teraz dostupné v neobmedzených množstvách. Monoklonálne protilátky majú rozsiahle použitie v imunodiagnostike a ako terapeutiká.
V nedávnych rokoch sa získala takzvaná metóda bakteriofágového displeja na produkciu protilátok a tá sa vyhýba imunitnému systému a rôznym imunizáciám u zvieraťa. Afinita a špecifickosť protilátky sa dajú merať in vitro (Winter a kol., Ann. Rev. Immunol. 12 (1994), 433-455; Hoogenboom TIBTech zv. 15 (1997), 62 -70). Génové segmenty, ktoré obsahujú sekvenciu, ktorá kóduje variabilnú oblasť protilátok, t.j. miesto viazania antigénu, sa fúzujú s génmi pre obalový proteín bakteriofágu. Potom sa fágmi, ktoré obsahujú také fúzne gény, infikujú baktérie. Získané fágové častice sú teraz vybavené obalmi obsahujúcimi fúzny proteín podobný protilátke, pričom doména viazania protilátky smeruje von. Takú fágovú displejovú knižnicu možno teraz použiť na izoláciu fágu, ktorý obsahuje požadovaný fragment protilátky a ktorý sa viaže špecificky na istý antigén. Každý fág izolovaný takýmto spôsobom produkuje monoklonálny polypeptid viažuci antigén, ktorý zodpovedá monoklonálnej protilátke. Gény pre miesto viazania antigénu, ktoré sú jedinečné pre každý fág, možno izolovať z fágovej DNA a použiť na skonštruovanie kompletných protilátkových génov.
V oblasti ochrany plodín sa protilátky používali najmä ako analytické nástroje ex situ na kvalitatívnu a kvantitatívnu detekciu antigénov. Toto zahŕňa detekciu rastlinných zložiek, herbicídov alebo fungicídov v pitnej vode (Sharp a kol. (1991) ACS Symp Ser., 446 (Pestic. Residues Food Saf.) 87-95), vo vzorkách pôdy (WO 9423018) alebo v rastlinách alebo rastlinných orgánoch, a použitie protilátok ako pomocných látok na čistenie viazaných molekúl.
Produkciu imunoglobulínov v rastlinách prvýkrát opísal Hiatt a kol., Náture, 342 (1989), 76 - 78. Spektrum obsahuje jednoreťazcové protilátky až po multimérne sekrečné protilátky (J. Ma a Mich Hein, 1996, Annuals New York Academy of Sciences, 72 - 81).
Novšie pokusy využívajú protilátky in situ na obranu rastlín proti patogénom, najmä proti vírusovým chorobám, expresiou špecifických protilátok alebo ich častí v rastlinných bunkách, ktoré sú namierené proti proteínom vírusového obalu (Tavladoraki a kol., Náture 366 (1993), 469-472; Voss a kol., Mol. Breeding 1 (1995), 39-50).
Analogický prístup bol použitý aj na ochranu rastlín proti napadnutiu hlístami (Rosso a kol., Biochem Biophys Res Com, 220 (1996) 255-263). Existujú príklady aplikácie vo farmakológii, kde sa in situ expresia protilátok v rastlinách používa na orálnu imunizáciu (Ma a kol., Science 268 (1995), 716-719; Mason a Arntzen, Tibtech zv. 13 (1996), 388-392). Telu sa poskytujú protilátky vytvorené rastlinou a pochádzajúce z rastlín alebo rastlinných orgánov, ktoré sú vhodné na konzumáciu, cez ústnu dutinu, hrdlo alebo tráviaci trakt, ktoré protilátky spôsobujú účinnú imunitnú ochranu. Navyše sa už v rastlinách exprimovala jednoreťazcová protilátka proti nízkomolekulovému rastlinnému hormónu kyseline abscisovej a pozorovala znížená dostupnosť rastlinných hormónov v dôsledku viazania kyseliny abscisovej v rastline (Artsaenko a kol., The Plánt Journal (1995) 8 (5) 745-750).
Chemická kontrola húb u agronomický významných plodín vyžaduje použitie vysoko selektívnych fungicídov bez fytotoxických účinkov. Fytotoxický účinok fungicídov môže byť založený napríklad na inhibícií rastu rastliny, zníženej fotosyntéze a v dôsledku toho zníženej úrode. V niektorých prípadoch je však ťažké vyvinúť dostatočne selektívne fungicídy, ktoré možno použiť u všetkých dôležitých veľkoplošných plodín rastlín a ktoré nespôsobujú poškodenie rastliny, ktorá poskytuje úrodu akejkoľvek plodiny. Zavedenie hospodárskych rastlín rezistentných alebo tolerantných voči fungicídom môže prispieť k vyriešeniu tohto problému a môže otvoriť nové využitie fungicídov pri plodinách, kde doposiaľ ošetrenie nebolo možné, alebo bolo možné ale iba pri prijateľných stratách úrody.
Vývoj hospodárskych rastlín odolných voči fungicídom pletivovou kultúrou alebo semenovou mutagenézou a prírodnou selekciou je obmedzený. Na druhej strane fytotoxický účinok musí byť zistiteľný už na úrovni pletivovej kultúry a na druhej strane iba tie rastliny možno manipulovať technikami tkanivových kultúr, kde možno celé rastliny úspešne regenerovať z bunkových kultúr. Navyše po mutagenéze a selekcii môžu hospodárske rastliny vykazovať nežiaduce charakteristiky, ktoré treba znova odstraňovať v niektorých prípadoch opakovaným spätným krížením. Zavedenie rezistencie uskutočňovaním kríženia by bolo tiež obmedzené na rastliny toho istého druhu.
Z vyššie uvedených dôvodov je prístup genetického inžinierstva izolovaním génu kódujúceho rezistenciu a jeho transferom do hospodárskych rastlín cieleným spôsobom lepší ako tradičná metóda šľachtenia rastlín.
V súčasnosti vývoj hospodárskych rastlín tolerantných voči herbicídom alebo odolných voči herbicídom metódami molekulovej biológie vyžaduje poznanie mechanizmu pôsobenia herbicídu v rastline a toho, že možno nájsť gény poskytujúce odolnosť voči herbicídu. Veľký počet herbicídov, ktoré sa v súčasnosti využívajú komerčne, pôsobí blokovaním kroku biosyntézy enzýmu esenciálnej aminokyseliny, lipidu alebo pigmentu. Toleranciu voči herbicídom možno generovať zmenou génov týchto enzýmov takým spôsobom, že herbicíd sa už nebude môcť viazať, a zavedením týchto zmenených génov do hospodárskych rastlín. Alternatívnym spôsobom je nájdenie analogických enzýmov v prírode, napríklad v mikroorganizmoch, ktoré vykazujú prirodzenú odolnosť voči danému herbicídu. Tento gén zabezpečujúci odolnosť sa z takého mikroorganizmu izoluje, preklonuje na vhodné vektory a potom po úspešnej transformácii sa exprimuje v hospodárskych rastlinách citlivých na herbicíd (WO 96/38567).
Podstata vynálezu
Cieľom predloženého vynálezu bolo vyvinúť novú, všeobecne použiteľnú metódu genetického inžinierstva na výrobu transgénnych rastlín tolerantných voči fungicídom.
Zistili sme, že tento cieľ možno prekvapujúco dosiahnuť postupom expresie exogénneho polypeptidu, protilátky alebo častí protilátky s vlastnosťami viazania fungicídu v rastlinách.
Predložený vynález sa týka predovšetkým produkcie protilátky viažucej fungicíd a klonovania príslušného génu alebo génového fragmentu.
Prvým krokom je produkcia vhodnej protilátky, ktorá viaže fungicíd. Toto možno medzi iným dosiahnuť imunizáciou stavovcov, vo väčšine prípadov myši, potkana, psa, koňa, osla alebo kozy antigénom. Antigénom v tomto prípade je fungicídne aktívna zlúčenina, ktorá je asociovaná alebo spojená s nosičom vyššej molekulovej hmotnosti, napríklad hovädzí sérový albumín (BSA - bovine sérum albumín), kurací ovalbumín, KLH (keyhole limpet hemocyanine) alebo iné nosiče prostredníctvom funkčnej skupiny. Po opakovanej aplikácii antigénu sa zvyčajnými metódami monitoruje imunitná odpoveď a takto sa izoluje vhodné antisérum. Týmto postupom sa najprv získa polyklonálne sérum, ktoré obsahuje protilátky s rozličnými špecifickosťami. Na cielené použitie in situ je potrebné izolovať génovú sekvenciu, ktorá kóduje jedinú špecifickú monoklonálnu protilátku. Na tento účel je k dispozícii viacero rôznych prístupov. Prvý prístup využíva fúziu buniek produkujúcich protilátku a rakovinových buniek, čím sa získa hybridómová bunková kultúra, ktorá sústavne produkuje protilátky a ktorá nakoniec jednotením získaných klonov vedie k homogénnej bunkovej línii, ktorá produkuje definovanú monoklonálnu protilátku.
cDNA pre protilátku alebo časti protilátky, teda takzvaná jednoreťazcová protilátka (scFv), sa izoluje z takej monoklonálnej bunkovej línie. Tieto sekvencie cDNA možno potom klonovať do expresných kaziet a použiť na funkčnú expresiu v prokaryotických a eukaryotických organizmoch vrátane rastlín.
Alternatívne je možné vyselektovať protilátky prostredníctvom fágových displejových knižníc a tieto protilátky viažu molekuly fungicídu a konvertujú ich katalytický na produkt, ktorý nemá fungicídne vlastnosti. Metódy na získavanie katalytických protilátok sú opísané v Janda a kol., Science 275 (1997) 945-948, Chemical selection for catalysis in combinatorial Antibody libraries; Catalytic Antibodies, 1991, Ciba Foundation Symposium 159, Wiley - Interscience Publication. Klonovanie génu tejto katalytickej protilátky a jeho expresia v rastline môže v zásade tiež viesť k rastline odolnej voči fungicídom.
Vynález sa osobitne týka expresných kaziet, ktorých kódovacia sekvencia kóduje polypeptid viažuci fungicíd alebo jeho funkčný ekvivalent, a použitia týchto expresných kaziet na získanie rastliny tolerantnej voči fungicídom. Sekvencia nukleovej kyseliny môže byť napríklad sekvencia DNA alebo sekvencia cDNA. Kódovacie sekvencie, ktoré sú vhodné na zasunutie do expresnej kazety podľa vynálezu, sú napríklad tie, ktoré obsahujú sekvenciu DNA z hybridómovej bunky, ktorá kóduje polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu, a takto poskytujú hostiteľovi rezistenciu voči špecifickým fungicídom.
Okrem toho expresné kazety podľa vynálezu obsahujú sekvencie regulačných nukleových kyselín, ktoré riadia expresiu kódovacej sekvencie v hostiteľskej bunke. Vo výhodnom uskutočnení expresná kazeta podľa vynálezu obsahuje na konci 5’ kódovacej sekvencie promótor a na konci 3’ polyadenylačný signál a ak sa hodí, iné regulačné prvky, ktoré sú spojené operatívne s medziľahlou kódovacou sekvenciou pre polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu a/alebo tranzitného peptidu. Operatívne prepojenie sa má chápať vo význame sekvenčného usporiadania promótora, kódovacej sekvencie, terminátora a ak sa hodí aj iných regulačných prvkov takým spôsobom, že každý z regulačných prvkov môže pri exprimovaní kódovacej sekvencie fungovať tak, ako sa plánovalo. Sekvencie výhodné okrem iného na operatívne prepojenie sú cieľové sekvencie na zaručenie subcelulárnej lokalizácie v apoplastoch, v plazmovej membráne, vo vakuole, v plastidoch, do mitochondrií, v endoplazmatickom retikulu (ER), v jadre, v lipozómoch alebo v iných častiach a urýchľovačoch translácie, ako je napríklad vedúca sekvencia konca 5’ z vírusu tabakovej mozaiky (Gallie a kol., Nucl. Acids Res. 15(1987) 8693-8711).
Vhodnými promótormi expresnej kazety podľa vynálezu sú v zásade akékoľvek promótory schopné riadiť expresiu cudzích génov. Výhodné promótory sú najmä rastlinné promótory alebo promótory pochádzajúce z rastlinných vírusov. Osobitne výhodný je promótor CaMV 35S z vírusu karfiolovej mozaiky (Franck a kol., Celí 21(1980) 285-294). Tento promótor obsahuje rôzne rozpoznávacie sekvencie pre transkripčné efektory, ktoré spolu vedú k permanentnej a konštitučnej expresii zavedeného génu (Benfey a kol., EMBO J. 8 (1989) 21952202).
Expresná kazeta podľa vynálezu môže obsahovať aj chemicky indukovateľný promótor, pomocou ktorého možno kontrolovať expresiu exogénneho polypeptidu v rastline v určitom čase. Medzi inými možno použiť promótory opísané v literatúre, napríklad promótor PRP1 (Ward a kol., Plánt. Mol. Biol. 22 (1993), 361-366), promótor, ktorý je indukovateľný kyselinou salicylovou (WO 95/1919443), promótor, ktorý je indukovateľný benzénsulfónamidom (EP 388186), promótor, ktorý je indukovateľný kyselinou abscisovou (EP335528), alebo promótor, ktorý je indukovateľný etanolom alebo cyklohexanónom (WO9321334).
Ďalšími promótormi, ktoré sú osobitne výhodné, sú tie, ktoré zaručujú expresiu v pletivách alebo rastlinných orgánoch, v ktorých prebieha fýtotoxická fungicídna aktivita. Promótory, ktoré zaručujú expresiu špecifickú pre listy, si zaslúžia osobitnú zmienku. Treba spomenúť zemiakový cytosolický FBPase promótor alebo zemiakový ST-LSI promótor (Stockhaus a kol., EMBO J. 8 (1989) 2445-245).
Stabilná expresia jednoreťazcových protilátok, ktorá predstavovala až 0,67 % celkového rozpustného semenového proteínu v semenách transgénnych tabakových rastlín, sa umožnila pomocou promótora špecifického pre semená (Fiedler a Conrad, Bio/Technology 10(1995), 1090-1094). Keďže expresia môže byť možná aj v semenách, ktoré boli vysiate, alebo ktoré práve klíčia, a môže byť žiaduca na účely predloženého vynálezu, také promótory špecifické pre klíčenie a pre semená sú tiež regulačné prvky, ktoré sú podľa vynálezu výhodné. Expresná kazeta podľa vynálezu môže preto obsahovať napríklad promótor špecifický pre semená (s výhodou USP alebo LEB4 promótor), LEB4 signálový peptid, gén, ktorý sa má exprimovať, a ER retenčný signál. Konštrukcia kazety je priblížená na príklade vo forme diagramu na obrázku 1 týkajúcom sa jednoreťazcovej protilátky (scFv gén).
Expresná kazeta podľa vynálezu je vyrobená fúzovaním .vhodného promótora s vhodnou polypeptidovou DNA a s výhodou DNA, ktorá kóduje tranzitný peptid špecifický pre chlóroplast a ktorá je zasunutá medzi promótor a poíypeptidovú DNA, a polyadenylačného signálu pomocou zvyčajných techník rekombinácie a klonovania, ktoré sú opísané napríklad v T. Maniatis, E. F. Fritsch a J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) a tiež v T. J. Silhavy, M. L. Berman a L. W. Enquist, Experimente with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) a v Ausubel, F. M. a kol., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley-lnterscience (1987).
Osobitne výhodné sú sekvencie, ktoré umožňujú zacielenie do apoplastu, plastidu, vakuoly, plazmatickej membrány, mitochondrie, endoplazmatického retikula (ER) alebo pri neprítomnosti vhodných operačných sekvencií rezidenciu v priestore vzniku, konkrétne cytosolu (Kermode, Crit. Rev. Plánt Sci. 15, 4 (1996),
K
285-423). Lokalizácia v ER a bunkovej stene sa ukázala ako osobitne prínosná pre kvantitatívnu akumuláciu proteínu v transgénnych rastlinách (Schouten a kol. , Plánt Mol. Biol. 30 (1996), 781-792; Artsaenko a kol., Plánt J. 8 (1995) 745-750).
Vynález sa týka aj expresných kaziet, ktorých kódovacia sekvencia kóduje fúzny proteín viažuci fungicíd, pričom časť fúzneho proteínu je tranzitný proteín, ktorý riadi translokáciu polypeptidu. Osobitne výhodné sú tranzitné peptidy špecifické pre chloroplast, ktoré sa štiepia enzymaticky z polypeptidového zoskupenia viažuceho fungicíd po translokácii polypeptidu viažuceho fungicíd do chloroplastov rastliny. Osobitne výhodný je tranzitný peptid odvodený ód plastidovej transketolázy (TK) alebo funkčný ekvivalent tohto tranzitného peptidu (napríklad tranzitný peptid malej podjednotky Rubiscovej alebo ferredoxínovej NADP oxidoreduktázy).
Polypeptidová DNA alebo polypeptidová cDNA potrebná na produkciu expresných kaziet podľa vynálezu sa s výhodou amplifikuje pomocou polymerázovej reťazovej reakcie (PCR). Metódy amplifikácie DNA pomocou PCR sú známe napríklad z Innis a kol., PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications, Academic Press (1990). DNA fragmenty vyprodukované pomocou PCR možno vhodne skontrolovať sekvenčnou analýzou, aby sa zabránilo polymerázovým chybám v konštruktoch, ktoré sa majú exprimovať.
Vložená nukleotidová sekvencia, ktorá kóduje polypeptid viažuci fungicíd, sa dá pripraviť synteticky alebo získať prirodzene, alebo môže obsahovať zmes komponentov syntetickej a prírodnej DNA. Vo všeobecnosti sa pripravujú syntetické nukleotidové sekvencie s kodónmi, ktoré sú výhodné pre rastliny. Tieto kodóny, ktoré sú výhodné pre rastliny, možno určiť z kodónov, ktorých proteíny sú najfrekventovanejšie, a ktoré sa exprimujú vo väčšine zaujímavých rastlinných druhov. Pri príprave expresnej kazety možno manipulovať rôznymi fragmentmi DNA, aby sa získala nukleotidová sekvencia, ktorá sa vhodne číta v správnom zmysle, a ktorá je vybavená správnym čítacím rámcom. Na vzájomné spojenie fragmentov DNA možno k fragmentom pridať adaptéry alebo linkery.
Oblasti promótora a terminátora podľa vynálezu by mali byť s výhodou vybavené v zmysle transkripcie linkerom alebo polylinkerom obsahujúcim jedno alebo viacero reštrikčných miest na zasunutie tejto sekvencie. Linker má spravidla 1 až 10, obyčajne 1 až 8, s výhodou 2 až 6 reštrikčných miest. V regulačných oblastiach má linker vo všeobecnosti veľkosť do 100 bp, často menej ako 60 bp, ale najmenej 5 bp. Promótor podľa vynálezu môže byť buď natívny alebo homologický alebo aj cudzí alebo heterologický voči hostiteľskej rastline. Expresná kazeta podľa vynálezu obsahuje - v zmysle transkripcie z konca 5’ po koniec 3’ promótor podľa vynálezu, akúkoľvek požadovanú sekvenciu a oblasť na transkripčnú termináciu. Rôzne terminačné oblasti sú vzájomne zameniteľné podľa potreby.
Navyše možno použiť manipulácie, ktoré poskytujú vhodné reštrikčné miesta, alebo ktoré odstraňujú nadbytočnú DNA alebo reštrikčné miesta. Tam, kde sú možné vloženia, delécie alebo substitúcie, napríklad tranzície alebo transverzie, možno použiť in vitro mutagenézu, “primérovú opravu, reštrikciu alebo ligáciu. V prípade vhodných manipulácií, ako je napríklad reštrikcia, “chewing-back” alebo vypĺňanie projekcií pre “tupé konce, možno zabezpečiť komplementárne konce fragmentov na účely ligácie.
Osobitne dôležité pre úspech podľa vynálezu je pripojenie špecifického ER retenčného signálu SEKDEL (Schuoten, A. a kol. Plánt Mol. Biol. 30 (1996), 781 792), ktorým sa priemerná hladina expresie strojnásobí až zoštvornásobí. Ďalšie retenčné signály, ktoré sa vyskytujú prirodzene v rastlinných a zvieracích proteínoch, ktoré sa nachádzajú v ER, možno tiež použiť na konštrukciu kazety.
Výhodnými polyadenylačnými signálmi sú rastlinné polyadenylačné signály, s výhodou tie, ktoré v zásade zodpovedajú polyadenylačným signálom T-DNA z Agrobacterium tumefaciens, najmä gén 3 z T-DNA (oktopín syntáza) z Ti plazmidu pTiACH5 (Gielen a kol., EMBO J. 3 (1984) 835 et seq.) alebo funkčné ekvivalenty.
Expresná kazeta podľa vynálezu môže obsahovať napríklad konštitučný promótor (s výhodou CaMV 35 S promótor), signálový peptid LeB4, gén, ktorý sa má exprimovať a ER retenčný signál. Konštrukcia kazety je zobrazená ako diagram na obrázku 2 týkajúcom sa jednoreťazcovej protilátky (scFv gén). Ako ER retenčný signál sa s výhodou používa aminokyselinová sekvencia KDEL (lyzín, kyselina asparágová, kyselina glutámová, leucín).
Fúzovaná expresná kazeta, ktorá kóduje polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu, sa s výhodou klonuje do vektora, napríklad pBin19, ktorý je vhodný na transformovanie Agrobacterium tumefaciens. Agrobaktérie, ktoré sú transformované takým vektorom, možno potom použiť známym spôsobom na transformovanie rastlín, najmä hospodárskych rastlín, napr. tabakových rastlín, napríklad ponáraním poranených listov alebo častí listov v roztoku Agrobacteria a potom ich kultiváciou vo vhodnom médiu. Transformácia rastlín pomocou Agrobacteria je známa medzi inými z F. F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in Transgenic Plants, zv. 1, Engineering and Utilization, redigovali S. D. Kung a R. Wu, Academic Press, 1993, s. 15-38, a z S. B. Gelvin, Molecular Genetics of T-DNA Transfer from Agrobacterium to Plants, tiež v Transgenic Plants, s. 49-78. Transgénne rastliny možno regenerovať z transformovaných buniek poranených listov alebo častí listov známym spôsobom a tieto transgénne rastliny obsahujú gén na expresiu polypeptidu s vlastnosťami viazania fungicídu integrovaný do expresnej kazety podľa vynálezu.
Aby sa transformovala hostiteľská rastlina s DNA kódujúcou polypeptid viažuci fungicíd, expresná kazeta podľa vynálezu sa zapojí ako vložka do rekombinantného vektora, ktorého vektorová DNA obsahuje dodatočné funkčné regulačné signály, napríklad sekvencie na replikáciu alebo integráciu. Vhodné vektory sú opísané medzi iným v “Methods in Plánt Molecular Biology and Biotechnology” (CRC Press), kapitola 6/7, s. 71-119 (1993).
Pomocou vyššie uvedených rekombinačných a klonovacích techník možno klonovať expresné kazety podľa vynálezu do vhodných vektorov, ktoré im umožnia multiplikáciu, napríklad v E. coli. Vhodnými klonovacími vektormi sú medzi inými pBR332, séria pUC, séria M13mp a pACYC184. Osobitne vhodné sú binárne vektory, ktoré sa môžu replikovať v E. coli aj v agrobaktériách, napríklad pBin19 (Bevan a kol. (1980) Nucl. Acids Res. 12, 8711).
Vynález sa ďalej týka použitia expresnej kazety podľa vynálezu na transformáciu rastlín, rastlinných buniek, rastlinných pletív alebo rastlinných orgánov. Výhodným cieľom pri použití je sprostredkovanie rezistencie voči fytotoxicky aktívnym fungicídom.
V závislosti od výberu promótora môže expresia prebehnúť špecificky v listoch, v semenách alebo v iných rastlinných orgánoch. Také transgénne rastliny, ich propagačný materiál a ich rastlinné bunky, rastlinné pletivá alebo rastlinné orgány sú ďalším predmetom predloženého vynálezu.
Transfer cudzích génov do genómu rastliny sa nazýva transformácia. V tomto procese sa používajú vyššie opísané metódy transformácie a regenerácie rastlín z rastlinných pletív alebo rastlinných buniek na prechodnú alebo stabilnú transformáciu. Vhodnými metódami sú protoplastová transformácia poyletyléngylokolom indukovanou absorpciou DNA, biolistický prístup pomocou génovej pušky, elektroporácia, inkubácia suchých embryí v roztoku obsahujúcom DNA, mikroinjekcia a agrobaktériou sprostredkovaný génový transfer. Spomenuté metódy sú opísané napríklad v B. Jenes a kol., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, zv. 1, Engineering and Utilization, redaktori: S. D. Kung a R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 a v Potrykus, Annu. Rev. Plánt Physiol. Plánt Molec. Biol. 42 (1991) 205-225). Konštrukt, ktorý sa má exprimovať, sa s výhodou klonuje do vektora, ktorý je vhodný na transformáciu Agrobacterium tumefaciens, napríklad pBin19 (Bevan a kol., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711).
Agrobaktérie, ktoré boli transformované expresnou kazetou podľa vynálezu, možno potom použiť známym spôsobom na transformovanie rastlín, najmä hospodárskych rastlín ako sú obilniny, kukurica, sója, ryža, bavlna, cukrová repa, repka, slnečnica, lán, zemiak, tabak, rajčina, repka olejná, ďatelina, šalát a rôzne stromové, orechové a druhy Vitís, napríklad káva, ovocné stromy ako jablone, hrušky alebo čerešne, orechové stromy ako vlašský orech alebo pekan a najmä vinič, napríklad ponáraním poranených listov alebo častí listov do agrobakteriálneho roztoku a potom ich kultiváciou vo vhodnom médiu.
Funkčne ekvivalentné sekvencie, ktoré kódujú polypeptid viažuci fungicíd, sú podľa vynálezu tie sekvencie, ktoré ešte majú požadované funkcie napriek rozdielnej nukleotidovej sekvencii. Funkčné ekvivalenty teda zahŕňajú prirodzene sa vyskytujúce varianty tu opísaných sekvencii a tiež umelé nukleotidové sekvencie, napríklad umelé nukleotidové sekvencie, ktoré sa získali chemickou syntézou a sú prispôsobené kodónovému použitiu rastliny.
Funkčný ekvivalent sa má chápať najmä ako prírodná alebo umelá mutácia pôvodne izolovanej sekvencie, ktorá kóduje polypeptid viažuci fungicíd, ktorá mutácia naďalej vykazuje požadovanú funkciu. Mutácie zahŕňajú substitúcie, adície, delécie, výmeny alebo vloženia jedného alebo viacerých nukleotidových zvyškov. Predložený vynález teda zahŕňa aj tie nukleotidové sekvencie, ktoré sa získajú modifikáciou tejto nukleotidovej sekvencie. Účelom takej modifikácie môže byť napríklad ďalšie obmedzenie tam obsiahnutej kódujúcej sekvencie, alebo napríklad vloženie ďalších miest štiepenia pre reštrikčné enzýmy.
Ďalšími funkčnými ekvivalentmi sú tie varianty, ktorých funkcia je menej alebo viac výrazná v porovnaní s východiskovým génom alebo génovým fragmentom.
Umelé sekvencie DNA sú navyše vhodné, pokiaľ sprostredkujú žiadanú toleranciu voči fungicídom s cieľom zabránenia fýtotoxickým účinkom na hospodárske rastliny, ako je opísané vyššie. Také umelé sekvencie DNA možno identifikovať napríklad spätnou transláciou proteínov, ktoré majú aktivitu viazania fungicídu a ktoré boli skonštruované pomocou molekulového modelovania alebo in vitro výberom. Osobitne vhodné sú kódovacie sekvencie DNA, ktoré sa získali spätnou transláciou polypeptidovej sekvencie v súlade s využitím kodónu, ktorý je špecifický pre hostiteľskú rastlinu. Špecifické využitie kodónu môže ľahko určiť odborník s poznatkami z metód rastlinnej genetiky pomocou vyhodnocovania počítačom iných, známych génov rastliny, ktorá sa má transformovať.
Ďalšie vhodné ekvivalentné sekvencie nukleovej kyseliny podľa vynálezu, ktoré treba spomenúť, sú sekvencie, ktoré kódujú fúzne proteíny, kde časť fúzneho proteínu je polypeptid viažuci fungicíd nie rastlinného pôvodu alebo jeho funkčne ekvivalentná časť. Napríklad druhá časť fúzneho proteínu môže byť ďalší polypeptid s enzýmovou aktivitou, alebo antigénna polypeptidová sekvencia, pomocou ktorej je možná detekcia expresie scFvs (napríklad myc-prívesok alebo his-prívesok). S výhodou je však polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu na požadované miesto pôsobenia smerovaný regulačnou proteínovou sekvenciou, napríklad signálnym alebo tranzitným peptidom.
Vynález sa však týka aj produktov expresie získaných podľa vynálezu a fýznych proteínov tranzitného peptidu a polypeptidu s vlastnosťami viazania fungicídu.
Rezistencia alebo tolerancia pre účely predloženého vynálezu znamená umelo získanú schopnosť rastlín odolávať pôsobeniu fungicídov s fytotoxickou aktivitou. Zahŕňa čiastočnú a najmä úplnú necitlivosť voči týmto inhibítorom v priebehu aspoň jednej generácie rastliny.
Fytotoxickým miestom pôsobenia fungicídov je vo všeobecnosti pletivo listov, takže listovo špecifická expresia exogénneho polypeptidu viažuceho fungicíd dokáže poskytnúť dostatočnú ochranu. Je však pochopiteľné, že fytotoxické pôsobenie fungicídu nemusí byť obmedzené na pletivo listu, ale môže sa uskutočňovať vo všetkých ostatných orgánoch rastliny pletivovo špecifickým spôsobom.
Okrem toho je výhodná konštitučná expresia exogénneho polypeptidu viažuceho fungicíd. Na druhej strane môže byť žiaduca aj indukovateľná expresia.
Účinnosť trasgénne exprimovaného polypeptidu s vlastnosťami viazania fungicídu možno určiť napríklad in vitro propagáciou výhonkového meristému v médiu obsahujúcom fungicíd v sériách so striedavými koncentráciami alebo pomocou testov klíčenia semien. Okrem toho fungicídovú toleranciu skúšobnej rastliny, ktorá bola zmenená vzhľadom na typ a úroveň, možno testovať v skleníkových experimentoch.
Vynález sa ďalej týka transgénnych rastlín transformovaných expresnou kazetou podľa vynálezu a transgénnych buniek, pletív, orgánov a propagačného materiálu takých rastlín. Osobitne výhodné sú transgénne hospodárske rastliny, napríklad obilniny, kukurinca, sója, ryža, bavlna, cukrová repa, kanola, slnečnica, ľan, zemiak, tabak, rajčiak, repka olejná, ďatelina, šalát a rôzne krovinové, stromové, orechové a Vitis druhy, napríklad káva, ovocné stromy ako jablone, hrušky alebo čerešne, orechové stromy ako vlašský orech alebo pekan, a najmä vinič.
Transgénne rastliny, rastlinné bunky, rastlinné pletivá alebo rastlinné orgány možno ošetriť fungicídom s fytotoxickým pôsobením, ktorý inhibuje rastlinné enzýmy, pričom rastliny, rastlinné bunky, rastlinné pletivá alebo rastlinné orgány, ktoré neboli transformované, úspešne odumrú alebo sa poškodia. Príkladmi vhodných účinných látok sú strobiluríny, konkrétne metyl metoxyimino-a-(o15 tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F) a metabolity a funkčné deriváty týchto zlúčenín. DNA, ktorá kóduje polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu a ktorá bola vložená do expresných kaziet podľa vynálezu, sa takto dá použiť ako selekčný marker.
Predložený vynález má výhodu, najmä v prípade hospodárskych rastlín, že po indukovaní vybranej rezistencie hospodárskej rastliny voči fungicídom s fytotoxickou aktivitou možno také fungicídy použiť pri týchto plodinách na kontrolu škodlivých húb, dokonca aj pri vyššej miere aplikácie, ktorá by inak viedla k poškodeniu rastlín. Ako príklady takých fungicídov s fytotoxickou aktivitou možno bez obmedzenia rozsahu vynálezu uviesť herbicídne zlúčeniny z nasledujúcich skupín:
• síra, ditiokarbamáty a ich deriváty, napríklad dimetylditiokarbamát železitý, dimetylditiokarbamát zinočnatý, etylénbisditiokarbamát zinočnatý, etylénbisitiokarbamát mangánatý, etyléndiamínbisditiokarbamát horečnato zinočnatý, tetrametyltiuram disulfidy, ammónny komplex (Ν,Ν-etylénbisditiokarbamátu) zinočnatého, amónny komplex (Ν,Ν’-propylénbisditiokarbamátu) zinočnatého, (Ν,Ν’-propylénbisditiokarbamát) zinočnatý, N,N’-polypropylénbis(tiokarbamoyljdisulfid;
• nitroderiváty, napríklad dinitro(1-metylheptyl)fenyl krotonát, 2-sec-butyl-4,6dinitrofenyl 3,3-dimetylakrylát, 2-sec-butyl-4,6-dinitrofenyl izopropyl karbonát, diizopropyl 5-nitroizoftalát;
• heterocyklické látky, napríklad 2-heptadecyl-2-imidazolín acetát, 2,4-dichlór-6(o-chlóranilino)-s-triazín, Ο,Ο-dietyl ftalimidofosfonotioát, 5-amino-1-[bis(dimetylamino)fosfinyl]-3-fenyl-1,2,4-triazol, 2,3-dikyano-1,4-ditioantrachinón, 2-tio-1,3-ditiolo[4,5-b]chinoxalín, metyl 1-(butylkarbamoyl)-2-benzimidazolkarbamát, 2-metoxykarbonylaminobenzimidazol, 2-(2-furyl)benzimidazol, 2-(4tiazolyl)benzimidazol, N-(1,1 ^^-tetrachlóretyltiojtetrahydroftalimid, N-trichlórmetyltiotetrahydroftalimid, N-trichlórmetyltioftalimid, • N-dichlórfluórmetyltio-N’.N'-dimetyl-N-fenylsulfodiamid, 5-etoxy-3-trichlórmetyl-1,2,3-tiadiazol, 2-tiokyanatometyltiobenzotiazol, 1,4-dichlór-2,516 dimetoxybenzén, 4-(2-chlórfenylhydrazono)-3-metyl-5-izoxazolón, pyridín-2tio-1-oxid, 8-hydroxychinolín alebo jeho soľ s meďou, 2,3-dihydro-5karboxanilido-6-metyl-1,4-oxatiín, 2,3-dihydro-5-karboxanilido-6-metyl-1,4oxatiín 4,4-dioxid, 2-metyl-5,6-dihydro-4H-pyrán-3-karboxanilid, 2-metylfuran3-karboxanilid, 2,5-dimetylfurán-3-karboxanilid, 2,4,5-trimetylfurán-3karboxanilid, N-cyklohexyl-2,5-dimetylfurán-3-karboxamid, N-cyklohexyl-Nmetoxy-2,5-dimetylfurán-3-karboxamid, 2-metylbenzanilid, 2-jódbenzanilid, Nformyl-N-morfolín-2,2,2-trichlóretyl acetál, piperazín-1,4-diylbis-1-(2,2,2trichlóretyl)formamid, 1-(3,4-dichlóranilino)-1-formylamino-2,2,2-trichlóretán;
• amíny, napríklad 2,6-dimetyl-N-tridecylmorfolín alebo jeho soli, 2,6-dimetyl-Ncyklododecylmorfolín alebo jeho soli, N-[3-(p-tercbutylfenyl)-2-metylpropyl]cis-2,6-dimetylmorfolíne, N-[3-(p-tercbutylfenyl)-2-metylpropyl]piperidín, (8(1,1 -dimetyletyl)-N-etyl-N-propyl-1,4-dioxaspiro[4.5]dekán-2-metánamín, • azoly, napríklad 1-[2-(2,4-dichlórfenyl)-4-etyl-1,3-dioxolan-2-yletyl]-1H-1,2,4triazol, 1 -[2-(2,4-dichlórfenyl)-4-n-propyl-1,3-dioxolan-2-yletyl]-1 H-1,2,4-triazol, N-(n-propyl)-N-(2,4,6-trichlórfenoxyetyl)-N’-imidazolylmočovina, 1-(4-chlórfenoxy)-3,3-dimetyl-1-(1 H-1,2,4-triazol-1-yl)-2-butanón, 1-(4-chlórfenoxy)-3,3dimetyl-1-(1 H-1,2,4-triazol-1-yl)-2-butanol, (2RS,3RS)-1-[3-(2-chlórfenyl)-2-(4fIuórfenyl)-oxiran-2-ylmetyl]-1 H-1,2,4-triazol, 1-[2-(2,4-dichlórfenyl)-pentyl]-1 H1.2.4- triazol, 2,4’-difluór-a-(1 H-1,2,4-triazolyI-1 -metyl)benzhydryl alkohol, 1 ((bis(4-fluórfenyl)metylsilyl)metyl)-1 H-1,2,4-triazol, 1 -[2RS,4RS;2RS,4SR)-4bróm-2-(2,4-dichlórfenyl)tetrahydrofuryl]-1 H-1,2,4-triazol, 2-(4-chlórfenyl)-3cyklopropyl-1-(1 H-1,2,4-triazol-1-yl)-butan-2-ol, (+)-4-chlór-4-[4-metyl-2-(1 H1.2.4- triazol-1-ylmetyl)-1,3-dioxolan-2-yl]fenyl 4-chlórfenyl éter, (E)-(R,S)-1(2,4-dichlórfenyl)-4,4-dimetyl-2-(1 H-1,2,4-triazol-1 -yl)pent-1 -en-3-ol, 4-(4ch,órfenyl)-2-fenyl-2-(1 H-1,2,4,-triazolylmetyl)butyronitril, 3-(2,4-dichlórfenyl)6-fIuór-2-(1 H-1,2,4-triazol-1-yl)chinazolin-4(3H)-ón, (R,S)-2-(2,4-dichlórfenyl)1-H-1,2,4-triazol-1-yl)hexan-2-ol, (1RS,5RS;1RS,5SR)-5-(4-chlórbenzyl)-2,2dimetyl-1-(1 H-1,2,4-triazol-1-ylmetyl)cyklopentanol, (R,S)-1-(4-chlórfenyl)-4,4dimetyl-3-(1 H-1,2,4-triazol-1 -ylmetyl)pentan-3-ol, (+)-2-(2,4-d ich lórfeny l)-3(1 H-1,2,4-triazolyl)propyl 1,1,2,2-tetrafluóretyl éter, (E)-1-[1-[4-chlór-2trifluórmetyl)fenyl]imino)-2-propoxyetyl]-1 H-imidazol, 2-(4-chlórfeny 1)-2-( 1 H17
1,2,4-triazol-1 -ylmetyl)hexano-nitril, a-(2-chlórfenyl)-a-(4-chlórfenyl)-5pyrimidinemetanol, 5-butyl-2-dimetylamino-4-hydroxy-6- metylpyrimidín, bis(pchlórfenyl)-3-pyridínmetanol, 1,2-bis(3-etoxykarbonyl-2-tioureido)benzén, 1,2bis(3-metoxykarbonyl-2-tioureido)benzén, • strobiluríny, napríklad metyl E-metoxyimino-[a-(o-tolyloxy)-o-tolyl]acetát, metyl E-2-{2-[6-(2-kyanofenoxy)pyrimidín-4-yloxy]fenyl}-3-metoxyakrylát, metyl-Emetoxyimino-[a-(2-fenoxyfenyl)]acetamid, metyl E-metoxyimino-[a-(2,5-dimetylfenoxy)-o-toly Ijacetamid, • anilinopyrimidíny, napríklad N-(4,6-dimetylpyrimidin-2-yl)anilín, N-[4-metyl-6(1-propinyl)pyrimidín-2-yl]anilín, N-[4-metyl-6-cyklopropylpyrimidin-2-yl]anilín, • fenylpyroly, napríklad 4-(2,2-difluór-1,3-benzodioxol-4-yl)pyrol-3-karbonitril, • cinamamidy, napríklad 3-(4-chlórfenyl)-3-(3,4-dimetoxyfenyl)akryloylmorfolín, • a rad fungicídov, napríklad dodecylguanidín acetát, 3-(3-(3,5-dimetyl-2oxycyklohexyl)-2-hydroxyetyl]glutárimid, Ν-metyl-, N-etyl-(4-trifluórmetyl, -2(3’,4’-dimetoxyfenyl]benzamid, hexachlórbenzén, metyl N-(2,6-dimetylfenyl)-N(2-furoyl)-DL-alaninát, DL-N-(2,6-dimetylfenyl)-N-(2'-metoxyacetyl)alanín metyl ester, N-(216-dimetylfenyl)-N-chlóracetyl-D,L-2-aminobutyrolaktón1 metylester DL-N-(2,6-dimetylfenyl)-N-(fenylacetyl)alanínuI 5-metyl-5-vinyl-3(3,5-dichlórfenyl)-2,4-dioxo-1,3-oxazolidín, 3-[3,5-dichlórfenyl(-5-metyl-5metoxymety[]-1,3-oxazolidín-2,4-dión, 3-(3,5-dichlórfenyl)-1-izopropylkarbamoylhydantoín, N-(3,5-dichlórfenyl)-1,2-dimetylcyklopropán-1,2dikarboximid, 2-kyano-[N-(etylaminokarbonyl)-2-metoximino]acetamid, N-(3chlór-2,6-dinitro-4-trifluórmetylfenyl)-5-trifluórmetyl-3-chlór-2-aminopyridín.
Funkčne ekvivalentné deriváty týchto fungicídov majú porovnateľné spektrum účinnosti proti fýtopatogénnym hubám ako látky, ktoré boli spomenuté špecificky, v spojení s menej, rovnako alebo viac výraznou fytotoxickou aktivitou.
Vynález je ďalej ilustrovaný na nasledujúcich príkladoch, ale nie je na ne obmedzený:
Všeobecné metódy klonovania
Klonovacie kroky uskutočnené v rámci rozsahu predloženého vynálezu, napríklad reštrikčné štiepenia, elektroforéza agarózového gélu, purifikácia fragmentov DNA, transfer nukleových kyselín do nitrocelulózových a nylonových membrán, prepojenie DNA fragmentov, transformácia buniek E. coli, kultivácia baktérií, multiplikácia fágov a sekvenčná analýza rekombinantnej DNA, sa uskutočnili podľa Sambrook a kol. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press; ISBN 0-87969-309-6).
Bakteriálne kmene použité ďalej (E. coli, XL-I Blue) sa získali od Stratagene. Agrobakteriálny kmeň použitý na transformáciu rastlín (Agrobacterium tumefaciens, C58C1 s plazmidom pGV2260 alebo pGV3850kan) bol opísaný v Deblaere a kol. (Nucl. Acids Res. 13 (1985) 4777). Alternatívne možno použiť agrobakteriálny kmeň LBA4404 (Clontech) alebo aj iné vhodné kmene. Na účely klonovania sa použili vektory pUC19 (Yanish-Perron, Gene 33(1985), 103-119) pBluescript SK(Stratagene), pGEM-T (Promega), pZerO (Invitrogen), pBin19 (Bevan a kol., Nucl. Acids Res. 12(1984) 8711-8720) a pBinAR (Hófgen a Willmitzer, Plánt Science 66 (1990) 221-230).
Sekvenčná analýza rekombinantnej DNA
Molekuly rekombinantnej DNA boli sekvenované pomocou laserového fluorescenčného prístroja na sekvenovanie DNA od Pharmacia, pomocou Sangerovej metódy (Sanger a kol., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74(1977), 54635467).
Generovanie rastlinných expresných kaziet
Promótor 35S CaMV bol zasunutý do plazmidu pBin19 (Bevan a kol., Nucl. Acids Res. 12, 8711 (1984)) vo forme fragmentu EcoRI-Kpnl (zodpovedajúceho nukleotidom 6909-7437 karfiolového mozaikového vírusu (Franck a kol. Celí 21 (1980) 285). Polyadenylačný signál génu 3 T-DNA z Ti plazmidu pTiACH5 (Gielen a kol., EMBO J. 3 (1984) 835), nukleotidy 11749-11939, bol izolovaný vo forme fragmentu Pvull-Hindlll a po pridaní Sphl linkerov klonovaný do miesta štiepenia
Pvuil medzi miestom štiepenia Sphl-Hindill vektora. Takto sa získal plazmid pBinAR (Hôfgen a Willmitzer, Plánt Science 66 (1990) 221-230).
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 znázorňuje diagram kazety pre semenovo špecifickú expresiu génu scFV
Obr. 2 znázorňuje diagram kazety na expresiu génu scFv v listoch transgénnych rastlín tabaku.
Obr. 3 znázorňuje diagram konštrukcie génu scFv-antiBAS 490F (V - variabilný región, L - linker).
Obr. 4 znázorňuje funkčnú charakterizáciu scFv-antiBAS 490F v priamej ELISA.
Obr. 5 znázorňuje diagram kazety pre semenovo špecifickú expresiu génu scFvantiBas 490F.
Obr. 6 znázorňuje detekciu existujúcej aktivity viazania antigénu v protilátkovom fragmente scFv-anti-BAS 490F v listoch po vysušení alebo lyofilizácii pomocou analýz ELISA.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Keďže fungicídy nie sú imunogénne, musia sa spojiť s nosným materiálom, napríklad KLH. Ak molekula obsahuje reaktívnu skupinu, spojenie možno uskutočniť priamo; ak nie, funkčná skupina sa zavedie, keď sa fungicíd syntetizuje, alebo sa počas syntézy vyberie reaktívny prekurzor, aby sa tieto molekuly pripojili na nosnú molekulu v jednom reakčnom kroku. Príklady spájacích reakcií možno nájsť v Miroslavic Ferencik in “Handbook of Immunochemistry”, 1993, Chapman & Halí, v kapitole Antigens, strany 20 - 49.
Opakovaná injekcia tejto modifikovanej molekuly nosiča (antigén) sa používa na imunizáciu napríklad myší Balb/c. Keď je pomocou ELISA (enzymelinked immunosorbent assay) zistiteľný dostatočný počet protilátok s viazaním na antigén, získajú sa slezinové bunky týchto zvierat a fúzujú sa s myelómovými bunkami, aby sa kultivovali hybridy. Okrem toho sa v ELISA použije “fungicídom modifikovaný BSA”, aby sa rozlíšila imunitná odpoveď namierená proti hapténu z odpovede KLH.
Monoklonálne protilátky sa pripravujú metódami podobnými známym metódam, opísaným napríklad v “Practical Immunology”, Leslie Hudson a Frank Hay, Blackwell Scientific Publications, 1989 alebo v “Monoclonal Antibodies: Principles and Practice, James Goding, 1983, Academic Press, Inc., alebo v “A practical guide to monoclonal antibodies”, J. Liddell a A. Cryer,1991, John Wiley & Sons; alebo Achim Moller a Franz Emling “Monoklonale Antikôrper gegen TNF und deren Verwendung” [monoklonálne protilátky proti TNF a ich použitie]. Európska patentová špecifikácia EP-A260610.
Príklad 2
Východiskovým bodom skúmania bola monoklonálna protilátka, ktorá špecificky rozoznáva fungicíd BAS 490F a ktorá má okrem toho vysokú afinitu viazania. Vybraná hybridómová bunková línia je charakterizovaná tým, že vylučované monoklonálne protilátky, ktoré sú namierené proti fungicídnemu antigénu BAS 490F, majú vysokú afinitu a sú k dispozícii špecifické sekvencie imunoglobulínov (Berek, C. a kol., Náture 316, (1985) 412-418). Táto monoklonálna protilátka proti BAS 490F bola východiskovým bodom konštrukcie jednoreťazcového protilátkového fragmentu (scFv-antiBAS 490F).
Najprv bola mRNA izolovaná z hybridómových buniek a transkribovaná do cDNA. Táto cDNA pôsobila ako šablóna pre amplifikáciu variabilných imunoglobulínových génov VH a VK so špecifickými primérmi VH1 BACK a VH FOR-2 pre ťažký reťazec a VK2 BACK a MJK5 FON X pre ľahký reťazec (Clackson a kol., Náture 352, (1991) 624-628). Izolované variabilné imunoglobulíny boli východiskovým bodom konštrukcie jednoreťazcového protilátkového fragmentu (scFv-antiBAS 490F). V nasledujúcej fúznej PCR sa tri komponenty VH, VK a linkerový fragment skombinovali v reakcii PCR a scFv-antiBAS 490F sa amplifikoval (obr. 3).
Funkčná charakterizácia (aktivita viazania antigénu) skonštruovaného génu scFv-antiBAS 490F sa uskutočnila po expresii v bakteriálnom systéme. S týmto cieľom sa syntetizoval scFv-antiBAS 490F v E. coli ako rozpustný protilátkový fragment pomocou metódy Hoogenboom, H. R. a kol., Nucleic Acids Research 19 (1991), 4133-4137. Aktivita a špecifickosť skonštruovaného protilátkového fragmentu sa skontrolovali analýzou ELISA (obr. 4).
Aby sa umožnila semenovo špecifická expresia protilátkového fragmentu v tabaku, gén scFv-antiBAS 490F sa klonoval nadol od promótora LeB4. Promótor LeB4, ktorý bol izolovaný z Vicia faba, vykazuje prísne semenovo špecifickú expresiu rôznych cudzích génov v tabaku (Bäumlein, H. a kol., Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 121-128). Transport polypeptidu scFv-antiBAS 490F do endopiazmatického retikula mal za následok stabilnú akumuláciu veľkých množstiev protilátkového fragmentu. S týmto cieľom sa gén scFv-antiBAS 490F fúzoval so signálnou peptidovou sekvenciou, ktorá zaručuje vstup do endopiazmatického retikula, a s ER retenčným signálom SEKDEL, ktorý zaručuje, že polypeptid ostane v ER (Wandelt a kol., 1992) (obr. 5).
Skonštruovaná expresná kazeta bola klonovaná do binárneho vektora pGSGLUC 1 (Saito a kol., 1990) a transferovaná do kmeňa Agrobacterium EHA 101 elektroporáciou. Na následnú transformáciu Nicotiana tabacum sa použili rekombinantné agrobakteriálne klony. Na jeden konštrukt bolo regenerovaných /ΟΙ 40 tabakových rastlín. Semená v rôznych vývojových štádiách boli pozbierané z regenerovaných transgénnych rastlín tabaku po samoopelení. Rozpustné proteíny boli získané z týchto semien vo vodnom tlmivom systéme po extrakcii. Analýza transgénnych rastlín demonštruje, že fúzia génu scFv-antiBAS 490F do DNA sekvencie ER retenčného signálu SEKDEL umožnila získanie maximálnej akumulácie 1,9 % proteínu scFv-antiBAS 490F v zrelých semenách.
Konštruovaný gén scFv-antiBAS 490F mal veľkosť približne 735 bp. Variabilné domény boli navzájom fúzované v sekvencii VH-L-VL.
Špecifická selektivita bola určená v extraktoch zrelých tabakových semien pomocou priamej ELISA. Získané hodnoty jasne demonštrujú, že proteínové extrakty obsahujú funkčne aktívne fragmenty protilátok.
Príklad 3
Semenovo špecifická expresia a koncentrácia jednoreťazcových fragmentov protilátok v endoplazmatickom retikulu buniek transgénnych tabakových semien pod kontrolou USP promótora.
Východiskovým bodom skúmania bol jednoreťazcový protilátkový fragment proti fungicídu BAS 490F (scFv-antiBAS 490F). Funkčná charakterizácia (aktivita viazania antigénu) skonštruovaného génu scFv-antiBAS 490F sa uskutočnila po expresii v bakteriálnom systéme a po expressii v tabakových listoch. Aktivita a špecifickosť skonštruovaného protilátkového fragmentu sa skontrolovala pomocou ELISA analýzy.
Aby sa umožnila semenovo špecifická expresia protilátkového fragmentu v tabaku, gén scFv-antiBAS 490F sa klonoval nadol od promótora USP. Promótor USP, ktorý bol izolovaný z Vicia faba, vykazuje prísne semenovo špecifickú expresiu rôznych cudzích génov v tabaku (Fiedler, H. a kol., Plánt Mol. Biol. 22 (1993), 669-679). Transport polypeptidu scFv-antiBAS 490F do endoplazmatického retikula mal za následok stabilnú akumuláciu veľkých množstiev protilátkového fragmentu. S týmto cieľom sa gén scFv-antiBAS 490F fúzoval so signálnou peptidovou sekvenciou, ktorá zaručuje vstup do endoplazmatického retikula, a s ER retenčným signálom SEKDEL, ktorý zaručuje, že polypeptid ostane v ER (Wandelt a kol., 1992) (obr. 1).
Skonštruovaná expresná kazeta bola klonovaná do binárneho vektora pGSGLUC 1 (Saito a kol., 1990) a transferovaná do kmeňa Agrobacterium EHA 101 elektroporáciou. Na následnú transformáciu Nicotiana tabacum sa použili rekombinantné agrobakteriálne klony. Semená v rôznych vývojových štádiách boli pozbierané z regenerovaných transgénnych rastlín tabaku po samoopelení. Rozpustné proteíny boli získané z týchto semien vo vodnom tlmivom systéme po extrakcii. Analýza transgénnych rastlín demonštruje, že fúzia génu scFv-antiBAS 490F do DNA sekvencie ER retenčného signálu SEKDEL pod kontrolou promótora USP spôsobila syntézu jednoreťazcových protilátkových fragmentov s afinitou viazania pre BAS 490F už v desiaty deň vývoja semien.
Príklad 4
Aby sa dosiahla expresia protilátkového fragmentu v celej rastline, najmä v listoch, gén scFv-antiBAS 490F bol klonovaný nadol od promótora CaMV 35 S. Tento silný konštitučný promótor sprostredkuje expresiu cudzích génov v prakticky všetkých rastlinných pletivách (Benfey a Chua, Science 250 (1990), 956 - 966). Transport proteínu scFv-antiBAS 490F do endoplazmatického retikula umožnil stabilnú akumuláciu veľkých množstiev protilátkového fragmentu v listovom materiáli. Najprv sa gén scFv-antiBAS 490F fúzoval so signálnou peptidovou sekvenciou, ktorá zabezpečuje vstup do endoplazmatického retikula, a s ER retenčným signálom KDEL, ktorý zaručuje, že produkt ostane v ER (Wandelt a kol., Plánt J. 2(1992), 181 - 192). Skonštruovaná expresná kazeta sa klonovala do binárneho vektora pGSGLUC 1 (Saito a kol., Plánt Celí Rep. 8 (1990), 718 - 721) a transferovala sa do kmeňa Agrobacterium EHA 101 elektroporáciou. Na následnú transformáciu Nicotiana tabacum sa použili rekombinantné agrobakteriálne klony. Regenerovalo sa približne 100 rastlín tabaku. Z regenerovaných transgénnych rastlín tabaku sa zozbieral listový materiál v rôznych vývojových štádiách. Rozpustné proteíny boli získané z tohto listového materiálu vo vodnom tlmivom systéme po extrakcii. Následné analýzy (western blot analýzy a ELISA) demonštrovali, že v listoch sa získala maximálna akumulácia viac ako 2 % biologicky aktívneho polypeptidu scFv-antiBAS 490F viažuceho antigén. Tieto vysoké hodnoty expresie sa určili v plne narastených zelených listoch, ale proti,átkový fragment bol zistený aj v starnúcom listovom materiáli.
Príklad 5
PCR amplifikácia fragmentu cDNA kódujúceho jednoreťazcovú protilátku proti BAS 490F pomocou syntetických oligonukleotidov.
PCR amplifikácia jednoreťazcovej protilátkovej cDNA sa uskutočnila v DNA termálnom cyklovači Perkin Elmer. Reakčné zmesi obsahovali 8 ng/μΙ jednovláknovej šablónovej cDNA, 0,5 μΜ relevantných oligonukleotidov, 200 μΜ nukleotidov (Pharmacia), 50 mM KCI, 10 mM Tris-HCl (pH 8,3 pri 25 °C, 1,5 mM MgCI2) a 0,02 U/μΙ Taq polymerázy (Perkin Elmer). Podmienky amplifikácie boli nasledovné:
Teplota žíhania: 45 °C
Denaturačná teplota: 94 °C,
Elongačná teplota: 72 °C,
Počet cyklov: 40
Výsledkom je fragment približne 735 bázových párov, ktorý bol ligovaný do vektora pBluescript. Ligačná zmes sa použila na transformáciu E. coli XL-I Blue a plazmid sa amplifikoval. V súvislosti s použitím a optimalizáciou polymerázovej reťazovej reakcie pozrite: Innis et al., 1990, PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications, Academic Press.
Príklad 6
Produkcia transgénnych rastlín tabaku, ktoré exprimujú cDNA kódujúcu jednoreťazcovú protilátku s vlastnosťami viazania fungicídu.
Plazmid pGSGLUC 1 sa transformoval do Agrobacterium tumefaciens C58G1:pGV2260. Na transformovanie rastlín tabaku (Nicotiana tabacum cv. Samsun NN) sa použilo zriedenie 1 : 50 kultivácie zo dňa na deň pozitívne transformovanej agrobakteriálnej kolónie v médiu Murashige-Skoog (Physiol. Plánt. 15 (1962) 473 et seq.) obsahujúcom 2% sacharózy (2MS médium). V Petriho miske sa inkubovali listové disky sterilných rastlín (každý približne 1 cm2) počas 5 10 minút pri agrobakteriálnom zriedení 1 : 50. Potom nasledovala dvojdňová inkubácia v tme pri 25 °C na médiu 2MS obsahujúcom 0,8 % Bacto-Agaru. Kultivácia pokračovala po 2 dňoch pri 16 hodinách svetla a 8 hodinách tmy a pokračovala v týždennom rytme na MS médiu obsahujúcom 500 mg/l Claforanu (cefotaxim-nátrium), 50 mg/l kanamycínu, 1 mg/l benzylaminopurínu (BAP), 0,2 mg/l kyseliny naftyloctovej a 1,6 g/l glukózy. Rastúce výhonky sa preniesli do MS média obsahujúceho 2 % sacharózy, 250 mg/l Claforanu a 0,8 % Bacto-Agaru.
Príklad 7
Stabilná akumulácia jednoreťazcového protilátkového fragmentu proti fungicídu BAS 490F v endoplazmatickom retikulu.
Východiskovým bodom skúmania bol jednoreťazcový protilátkový fragment proti fungicídu BAS 490F (scFv-antiBAS 490F), ktorý sa exprimuje v rastlinách tabaku. Množstvo a aktivita syntetizovaného polypeptidu scFv-antiBAS 490F sa určili pomocou Western blot analýz a ELISA.
Aby sa umožnila expresia génu scFv-antiBAS 490F v endoplazmatickom retikulu, cudzí gén sa exprimoval pod kontrolou promótora CaMV 53S ako translačná fúzia so signálovým peptidom LeB4 (N-koniec) a ER retenčným signálom KDEL (C-koniec). Transport polypeptidu scFv-antiBAS 490F do endoplazmatického retikula umožnil stabilnú akumuláciu veľkých množstiev aktívneho protilátkového fragmentu. Po zozbieraní listového materiálu sa rezy zmrazili pri -20 °C (1), lyofilizovali (2) alebo vysušili pri teplote miestnosti (3). Rozpustné proteíny sa získali z listového materiálu extrakciou vo vodnom tlmivom roztoku a polypeptid scFv-antiBAS 490F sa vyčistil afinitnou chromatografiou. Na určenie aktivity protilátkového fragmentu sa použili rovnaké množstvá vyčisteného polypeptidu scFv-antiBAS 490F (zmrazeného, lyofilizovaného a vysušeného) (obr. 6). Obr. 6A zobrazuje aktivitu viazania antigénu pre polypeptid scFv-antiBAS 490F purifikovaný z čerstvých (1), lyofilizovaných (2) a vysušených listov (3). Na obr. 6B sa príslušné množstvá proteínu scFv-antiBAS 490F (približne 100 ng), ktoré sa použili na analýzy ELISA, určili pomocou analýz Western blot. Veľkosti štandardov molekulovej hmotnosti proteínu sú uvedené vľavo. Zistili sa približne identické aktivity viazania antigénu.
Príklad 8
Aby sa demonštrovala tolerancia voči fungicídom pre transgénne rastliny tabaku, ktoré produkujú polypeptid s vlastnosťami viazania fungicídu, tieto tabakové rastliny sa ošetrili rôznymi množstvami BAS 490F. Vo všetkých prípadoch bolo možné v skleníku preukázať, že rastliny exprimujúce gén scFv-antiBAS 490F vykazovali vyššiu toleranciu voči fungicídu BAS 490F a menej výrazné fytotoxické účinky v porovnaní s kontrolou.

Claims (20)

1. Postup na prípravu rastlín tolerantných voči metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)o-tolylacetátu (BAS 490F), vyznačujúci sa tým, že pozostáva z expresie exogénneho polypeptid u viažuceho metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetát (BAS 490F) v rastline.
2. Postup podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že exogénnym polypeptidom viažucim metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F) je fragment jednoreťazcovej protilátky.
3. Postup podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že exogénnym polypeptidom viažucim metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F) je úplná protilátka alebo fragment z nej odvodený.
4. Expresná kazeta pre rastliny, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z promótora, signálneho peptidu, génu kódujúceho expresiu exogénneho polypeptidu viažuceho metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F), ER retenčného signálu a terminátora.
5. Expresná kazeta podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že použitým konštitučným promótorom je promótor CaMV 35S.
6. Expresná kazeta podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že gén, ktorý sa má exprimovať, je gén fragmentu jednoreťazcovej protilátky.
7. Expresná kazeta podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že ako gén, ktorý sa má exprimovať, sa používa gén alebo génový fragment polypeptidu viažuceho metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F) vo forme translačnej fúzie s inými funkčnými proteínmi, napríklad enzýmami, toxínmi, chromoformi a viažucimi proteínmi.
8. Expresná kazeta podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že gén, ktorý sa má exprimovať, sa získa z hybridómovej bunky alebo pomocou iných rekombinantných metód, napríklad metódou protilátkového fágového displeja.
9. Použitie expresnej kazety podľa nároku 4 na transformáciu dvojklíčnych alebo jednoklíčnych rastlín, ktoré konštitučné exprimujú exogénny polypeptid viažuci metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F) semenovo alebo listovo špecificky.
10. Použitie podľa nároku 9, kde expresná kazeta je transferovaná do bakteriálneho kmeňa a získané rekombinantné klony sa používajú na transformáciu dvojklíčnych alebo jednoklíčnych rastlín, ktoré konštitučné exprimujú exogénny polypeptid viažuci metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetát (BAS 490F) semenovo alebo listovo špecificky.
11. Použitie expresnej kazety podľa nároku 4 vo funkcii selekčného markera.
12. Použitie transformovanej rastliny získanej v súlade s nárokom 10 na prípravu polypeptidu viažuceho metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F).
13. Postup transformácie rastliny zavedením génovej sekvencie, vyznačujúci sa tým, že sa kóduje polypeptid viažuci metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetát (BAS 490F) do rastlinnej bunky, do kalusového pletiva, celej rastliny a protoplastov rastlinných buniek.
14. Postup podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že transformácia sa uskutočňuje pomocou agrobaktérie, najmä druhu Agrobacterium tumefaciens.
15. Postup podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že transformácia sa uskutočňuje pomocou elektroporácie.
16. Postup podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že transformácia sa uskutočňuje pomocou metódy bombardovania časticami.
17. Príprava polypeptidu viažuceho metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetát (BAS 490F), vyznačujúca sa tým, že pozostáva z expresie génu, ktorý kóduje tento polypeptid v rastline alebo bunkách rastliny a potom izoláciou tohto polypeptidu.
18. Rastlina obsahujúca expresnú kazetu podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že expresná kazeta poskytuje toleranciu voči metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetátu (BAS 490F).
19. Spôsob kontroly fýtopatogénnych húb u hospodárskych transgénnych rastlín tolerantných voči metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetátu (BAS 490F), vyznačujúci sa tým, že obsahuje použitie metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetátu (BAS 490F), proti ktorému táto hospodárska rastlina vytvára polypeptidy alebo protilátky viažuce metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetát (BAS 490F).
20. Polypeptid alebo protilátka viažuca metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-otolylacetát (BAS 490F) alebo protilátka s vysokou afinitou viazania voči metyl metoxyimino-a-(o-tolyloxy)-o-tolylacetátu (BAS 490F), ktorá je vyrobená podľa nároku 17.
1/6
Obr. 1 Diagram kazety pre semenovo špecifickú expresiu génu scFV
Prom. SP scFv Tag Term r -f“ -r s \ SEKDEL
0U3P prarótar temdnator CäW 35
O signál. p^tid LS4é£3 jstaetäaocvý Fv E3 c-nyc-Täg
2/6
Obr. 2 Diagram kazety na expresiu génu scFv v listoch transgénnych rastlín tabaku.
KDEL _ 5' -3' Prom. SP scFv Tag Term
Dpcarótcr CäW 35S {$3 téminátoŕ CäM/ 35 ^signál, pqptid Jj=B4 jeäxostäaaaý IV
3/6
Obr. 3
Diagram konštrukcie génu scFv-antiBAS 490F (V - variabilný región, L - linker)
4/6
Obr. 4
Funkčná charakterizácia scFv-antiBAS 490F v priamej ELISA
5/6
PV fWl-W
Obr. 5 Diagram kazety pre semenovo špecifickú expresiu génu scFv-anti-BAS 490F
Rnštzukt pXOtn. SP scFv Tag Term 11 Γ “í .......- T r SEfCDEL,
□pranótnrLä34 00 tamiratcr C&M7 35 jedtaetezraýBV
E3 onyo-Täg
6/6
PV «Η-Ή
Obr. 6 Detekcia existujúcej aktivity viazania antigénu . v protilátkovom fragmente scFv-anti-BAS 490F v listoch po vysušení alebo lyofilizácii pomocou analýz ELISA.
Obr. 6A ukazuje aktivitu viazania antigénu pre polypeptid scFv-anti-BAS 490F z čerstvých (1), lyofilizovaných (2) a vysušených (3) listov.
Obr. 6B ukazuje príslušné množstvá proteínu scFv-anti-BAS 490F (približne 100 ng), použité na analýzy ELISA, určené pomocou analýz Western blot. Veľkosti štandardov molekulovej hmotnosti proteínu sú uvedené vľavo.
SK1372-99A 1997-04-30 1998-04-16 Expression of fungicide-binding polypeptides in plants for producing fungicide tolerance SK137299A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19718251A DE19718251A1 (de) 1997-04-30 1997-04-30 Expression von Fungizid-bindenden Polypeptiden in Pflanzen zur Erzeugung von Fungizidtoleranz
PCT/EP1998/002242 WO1998049329A1 (de) 1997-04-30 1998-04-16 Expression von fungizid-bindenden polypeptiden in pflanzen zur erzeugung von fungizidtoleranz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK137299A3 true SK137299A3 (en) 2000-05-16

Family

ID=7828212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1372-99A SK137299A3 (en) 1997-04-30 1998-04-16 Expression of fungicide-binding polypeptides in plants for producing fungicide tolerance

Country Status (22)

Country Link
EP (1) EP0979295A1 (sk)
JP (1) JP2001523101A (sk)
KR (1) KR20010020387A (sk)
CN (1) CN1254381A (sk)
AR (1) AR015626A1 (sk)
AU (1) AU737242B2 (sk)
BG (1) BG103840A (sk)
BR (1) BR9808698A (sk)
CA (1) CA2288432A1 (sk)
DE (1) DE19718251A1 (sk)
EA (1) EA199900889A1 (sk)
GE (1) GEP20032959B (sk)
HU (1) HUP0003594A3 (sk)
ID (1) ID22915A (sk)
IL (1) IL132252A0 (sk)
NO (1) NO995291L (sk)
NZ (1) NZ500181A (sk)
PL (1) PL336661A1 (sk)
SK (1) SK137299A3 (sk)
TR (1) TR199902681T2 (sk)
WO (1) WO1998049329A1 (sk)
ZA (1) ZA983594B (sk)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033750A1 (de) * 2000-07-12 2002-01-31 Mpb Cologne Gmbh Molecular Pla Pathogenresistenz in Organismen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1248361B (it) * 1991-06-28 1995-01-05 Enea Vettori plasmidici per l'espressione di geni in piante
IL109159A (en) * 1993-03-29 2003-11-23 Isk Biotech Corp Immunoassays for tetrachloroiso-phthalonitrile and its metabolites and antibodies for use therein

Also Published As

Publication number Publication date
CN1254381A (zh) 2000-05-24
ID22915A (id) 1999-12-16
EP0979295A1 (de) 2000-02-16
HUP0003594A2 (hu) 2001-02-28
NO995291D0 (no) 1999-10-29
HUP0003594A3 (en) 2002-10-28
NO995291L (no) 1999-12-20
NZ500181A (en) 2001-02-23
JP2001523101A (ja) 2001-11-20
DE19718251A1 (de) 1998-11-05
EA199900889A1 (ru) 2001-04-23
GEP20032959B (en) 2003-04-25
TR199902681T2 (xx) 2000-07-21
WO1998049329A1 (de) 1998-11-05
PL336661A1 (en) 2000-07-03
AR015626A1 (es) 2001-05-16
BR9808698A (pt) 2000-07-11
AU7335698A (en) 1998-11-24
KR20010020387A (ko) 2001-03-15
AU737242B2 (en) 2001-08-16
CA2288432A1 (en) 1998-11-05
BG103840A (bg) 2000-07-31
ZA983594B (en) 1999-10-29
IL132252A0 (en) 2001-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6506278B2 (ja) マイクロペプチド及び遺伝子発現をモジュレートするためのその使用
CZ143589A3 (cs) Způsob výroby v podstatě čisté chemicky regulovatelné DNA
ES2365602T3 (es) Proteínas oligoméricas tipo chaperona, estables a desnaturalizantes y/o resistentes a proteasa, polinucleótidos que codifican las mismas y sus usos.
JP2002508665A (ja) 受容体キナーゼBin1
Saalbach et al. High-level expression of a single-chain Fv fragment (scFv) antibody in transgenic pea seeds
JP2002532114A (ja) トランスジェニック植物およびその作出法
JP7010819B2 (ja) 除草剤耐性を有する形質転換植物
Farran et al. High‐density seedling expression system for the production of bioactive human cardiotrophin‐1, a potential therapeutic cytokine, in transgenic tobacco chloroplasts
WO2014036806A1 (zh) 一种具有草甘膦耐性的基因及其应用
CN111518186A (zh) 植物抗盐蛋白MsVNI1及编码基因和应用
JPH11507232A (ja) 機能的ヒト2−5a系を同時発現するトランスジェニック植物
US7951992B2 (en) Metal resistant plants, and methods of manufacture thereof
SK137299A3 (en) Expression of fungicide-binding polypeptides in plants for producing fungicide tolerance
JP2003230379A (ja) dsRNA−結合タンパク質を発現するトランスジェニック植物および動物宿主におけるウイルスおよびウイロイドに対する抵抗性
AU2021479356B2 (en) Mutated hydroxyphenylpyruvate dioxygenase polypeptide, and coding gene and use thereof
CZ382199A3 (cs) Produkce rostlin tolerantních k fungicidům expresí polypeptidů vázajících fungicidy v rostlině
SK126499A3 (en) Expression of herbicide-binding polypeptides in plants to produce herbicide tolerance
WO2006057306A1 (ja) ストレス耐性及び/又は生産性を改良したイネ科植物、及びその作出方法
CN110396125B (zh) 拟南芥转录因子基因pif3在植物抗虫胁迫中的应用
MXPA01009823A (es) Vectores virales de insectos y usos de los mismos.
ES2265671T3 (es) Produccion de proteinas en plantas de alfalfa transgenicas.
CN111944830B (zh) 一种抗除草剂基因及其构建的载体、表达的多肽和基因的应用
US20030014774A1 (en) Transgenic rice plant and its family with environmental stress resistant by proline accumulation of high level and its production
CN1317054A (zh) 组成型抗病性基因(cdr1)及其使用方法
US20150353951A1 (en) Synthetic glyphosate-resistant gene and use thereof